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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.
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Insbesondere betrifft die Erfindung einen gewickelten Anker für einen
Elektromotor mit einem Lamellenpaket und einen Elektromotor, der einen
solchen Anker umfaßt.
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Solche Anker bestehen üblicherweise aus einem Stahllamellenpaket, das
eine Vielzahl von pilz- oder T-förmigen Lamellen umfaßt, deren Schäfte sich
von einer zentralen Nabe, die an einer Motorwelle befestigt ist, radial nach
außen erstrecken. Jeder Schaft hat Arme, die sich umfangsseitig der
Motordrehachse beidseits des Schafts erstrecken. Die Schäfte des Pakets werden
dicht mit Draht umwickelt, um die Ankerwickungen zu bilden. Der hierfür
üblicherweise verwendete Draht hat eine Polymerbeschichtung, die für eine
Isolierung zwischen jeder der Drahtwindungen und zwischen dem Draht und
dem Paket sorgt.
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Der Draht muß unter Spannung gewickelt werden, um sicherzustellen, daß
die Windungen dicht gepackt sind, und um ein Scheuern zwischen dem
Draht und dem Paket zu vermeiden. Man hat festgestellt, daß beim Wickeln
des Drahts auf die Schäfte Einschnitte in der den Draht umschließenden
Isolierschicht entstehen können, was auf die Spannung zurückzuführen ist,
unter der der Draht gewickelt wird. Es kann ein einfacher "Stern", der eine
mit Polzähnen versehene Kunststoffscheibe umfaßt, an der Außenfläche
einer jeden Endlamelle angeordnet werden, um eine Beschädigung der
gewikkelten Drähte jeder Spule zu verhindern. Die Polzähne des Sterns können
wie in dem Dokument NL-B-120033 beschrieben profiliert sein.
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Erfindungsgemäß wird ein Anker für einen Elektromotor mit einer
Rotationswelle bereitgestellt, der an der Welle gelagert ist und ein Lamellenpaket
aufweist, das eine Vielzahl von aneinandergeschichteten T-förmigen
Stahllamellen umfaßt, deren jede sich radial erstreckende Schäfte mit Armen hat,
die sich relativ zur Drehachse der Welle von jeder Seite der Schäfte in
Umfangsrichtung erstrecken, mit Ankerwicklungen, die um die Schäfte des
Pakets herumgewickelt sind, mit einen Ankerstern an einem Ende des Pakets,
der innerhalb der Ankerwickungen angeordnet und aus elektrisch
isolierendem Material gebildet ist und eine Vielzahl von profilierten Polzähnen hat,
deren jeder eine Fläche aufweist, die an einem betreffenden Schaft des
Pakets angebracht ist und diesen abdeckt, und eine entgegengesetzte
bogenförmige Fläche zur Bildung eines zentralen hochstehenden Profils, das sich
zu einem Punkt erstreckt, der einem radial abliegenden Ende des
betreffenden Polzahns benachbart ist, und Arme, die sich in Umfangsrichtung
beidseits des Polzahns an dem Ende desselben erstrecken, um die betreffenden
Arme des Pakets teilweise so abzudecken, daß die aerodynamische
Leistung des Ankers verbessert wird.
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Der Stern kann eine zentrale Nabe aufweisen, die sich axial über eine
Oberfläche eines jeden Polzahns hinaus erstreckt und sich über der Welle dicht
an diese anschmiegt.
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Die Sterne sind vorzugsweise über die gesamte Länge ihrer Polzähne
profiliert, so daß sie eine sanft gekrümmte Basis bilden, an die die Drähte der
Ankerwicklungen an jedem Ende des Pakets gedrückt werden, wenn die
Wicklungen hergestellt werden.
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Die Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die
anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Figur 1 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Universal-
Kleinmotor.
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Figur 2 ist eine Vorderansicht eines Ankersterns des Motors, wobei zum
Teil die Ankerwicklungen und ein Ende eines Ankerpakets
dargestellt sind.
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Figur 3 ist eine zum Teil geschnittene Seitenansicht des Sterns.
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Figur 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Figur 2.
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Figur 5 ist eine vergrößerte isometrische Darstellung eines radial
abliegenden Endes eines Polzahns des Sterns.
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Bezugnehmend auf Figur 1 umfaßt ein Universalmotor für einen
Küchenmixer einen gepreßten Stahlrahmen in zwei Teilen 1, 2. Die Rahmenteile 1, 2
sind mit den gegenüberliegenden Seiten eines U-förmigen Lamellenstators 3
verbunden. Ein Rotor 4 des Motors umfaßt eine Welle 5, die an einem Ende
eine Schnecke 6 hat und einen Anker 7 mit Ankerwickungen 8 und einem
Kommutator 9 trägt. Der Anker ist als Lamellenpaket aus einer Vielzahl von
T-förmigen Lamellen gebildet, und Ankersterne 10A und 10B sind an dem
jeweiligen Ende des Pakets befestigt. Das Rahmenteil 1 zeigt zwei
Werkzeughalter 11, deren Umriß durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, zum
Halten von Rührwerkzeugen oder dergleichen, die mit der Schnecke 6 in
Eingriff stehen.
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Das Rahmenteil 1 hat einen Lagerstützbereich 12 für ein Lager 13. Das
Rahmenteil 2 hat zwei Arme 14, die sich an den entgegengesetzten Seiten
des Kommutators 9 erstrecken und an deren erste Ende sich eine
Lagerstütze oder eine Rückwand 15 anschließt und die mit ihren zweiten Enden
16 an dem Stator 3 montiert sind. Die Rückwand 15 ist tellerförmig vertieft,
um ein Lager 17 für die Motorwelle 5 aufzunehmen.
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Die Rahmenteile 1 und 2 werden mit Hilfe von zwei Schrauben 18 an dem
Paket 3 gehalten. Das Rahmenteil 2 trägt einen Bürstenstromabnehmer 19,
der einen Kunststoff-Bürstenrahmen umfaßt, der den Kommutator 9
überspannt.
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Um den Anker zusammenzusetzen, werden die Ankersterne 10A und 10B an
beiden Enden des Lamellenpakets an der Welle angeordnet. Die Sterne
bestehen aus nichtleitendem Material und haben in ihrer Höhe annähernd
den gleichen Querschnitt wie die Stahllamellen (siehe unten). Die
Ankersterne 10A und 10B werden auf die Welle 19 aufgeschoben und an das
Paket gereiht. Der Kommutator 9 wird dann an der Welle 5 montiert, und der
Anker wird anschließend in der üblichen Weise mit Draht umwickelt, um die
Wicklungen 8 zu bilden.
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Zumindest der Ankerstern 10A ist gemäß vorliegender Erfindung in
besonderer Weise ausgebildet und geformt.
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Der Ankerstern 10A ist in den Figuren 2 bis 5 besser erkennbar. Wichtig ist,
daß der Ankerstern 10A, wie zu sehen ist, eine Vielzahl von profilierten
Polzähnen 20 hat (siehe insbesondere Figur 4). Eine Oberfläche eines jeden
Polzahns umfaßt eine dazu passende ebene Oberfläche 21, die sich dicht
an eine betreffende Endfläche des Ankerpakets anschmiegt. Eine
entegengesetzte hochstehende profilierte Fläche eines jeden Polzahns besteht aus
einer bogenförmigen Fläche, wobei auf einem Teil dieser Fläche die Drähte
der Ankerwicklungen 8 lagern. Zum Zweck der Darstellung sind die
Ankerwicklungen in Figur 2 nur an drei der Polzähne 20 gezeigt.
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Der Ankerstern 10A schützt die Drähte vor einer direkten Anlage an
scharfen Eckkanten der Schäfte der Lamellen und stützt die Drähte, wenn diese
bei der Wicklung um die Enden des Ankerpakets herumgeführt werden.
Exponierte Bereiche 23 der Flächen 22, das heißt die Bereiche, die nicht mit
den Drähten der Ankerwicklungen bedeckt sind, präsentieren eine
bogenförmige Fläche für ein beliebiges Kühlmittel, gewöhnlich Luft, das bei Betrieb
zwangsmäßig axial durch den Motor und hinter den Ankerstern 10 getrieben
wird. Selbst in den Fällen, in denen keine Zwangsschmierung angewendet
wird, erzeugen die exponierten und profilierten Flächen 23 weniger störende
Turbulenzen der umgebenden Luft als nichtprofilierte Flächen, so daß der
beschriebene Motor, der für hohe Drehgeschwindigkeiten ausgelegt ist,
geräuschärmer läuft.
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Die Polzähne 20 sind einstückig mit den sich in Umfangsrichtung
erstrekkenden Armen 24 ausgebildet, die vorzugsweise in einer axialen Richtung
dünner sind als die axiale Tiefe der Polzähne an jeder Seite an ihren Enden,
um die betreffenden Arme der Lamellen teilweise abzudecken. Bei Pos. A ist
zu erkennen, daß sich die Lamellenarme etwas über die Enden der Arme 24
hinaus erstrecken. Mit anderen Worten, die Polzähne 20 des Ankersterns
10A haben im allgemeinen denselben Querschnitt wie die Schäfte des
Lamellenpakets, jedoch decken die Arme 24 die Arme der Lamellen nicht
vollständig ab. Man wird ebenfalls feststellen (siehe Figur 5), daß die
Obergänge zwischen den Armen und den Polzähnen sanft gekrümmt sind, um die
Übergänge in Richtung der Drehbewegung des Ankersterns
stromlinienförmig zu gestalten.
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Der Ankerstern 10A dient noch einem weiteren Zweck. Wenn sich die
Bürsten des Motors im Laufe der Benutzung abnutzen, wird Kohlenstoffstaub
freigesetzt und neigt dazu, axial durch den Motor und entlang der Innenseite
des Ankers 7 geblasen zu werden. Etwas von diesem Staub neigt
normalerweise dazu, sich an einem Ende des Ankers anzusammeln und kann sich
dabei derart anhäufen, daß zwischen den Ankerdrähten und den
exponierten Kanten A der Endlamelle und sogar bis hin zum Motorgehäuse
Kurzschlüsse entstehen. Da die Schäfte der Lamellen zumindest an dem einen
Ende, das dem Bürstenstromabnehmer benachbart ist, von den Polzähnen
20 bedeckt sind und da die Arme der Lamellen zum Teil von den Armen 24
bedeckt sind, kann sich an dem Ende des Lamellenpakets kein
Kohlenstoffstaub mehr ansammeln, und zwar deshalb, weil die Polzähne 20 wie
beschrieben und dargestellt derart profiliert und geformt sind, daß eine
Mitnahme in der Region des Endes der Lamellen reduziert wird und Luftströme
den Kohlenstoffstaub leichter durch den Motor und weg von der Endlamelle
tragen. Diese verringerte Mitnahme fördert in jedem Fall bessere
Luftströmungsmuster, wodurch die Motortemperaturen gesenkt werden und die
Leistung des Motors verbessert wird.
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Man wird bemerken, daß die Arme 24, wie erwähnt, die jeweiligen Arme der
Endlamelle nicht vollständig abdecken. In der Praxis besteht in dem Fall, in
dem der Ankerstern 10A wie beschrieben vorgesehen und geformt ist,
aufgrund der Profilierung der Polzähne kaum die Tendenz, daß Staub auf den
schmalen bloßliegenden Bereichen A liegen bleibt. Auch sammelt sich kein
Staub an den schmalen Abwärtsstufen, an denen die Arme 24 an den
Flächen der Arme der Lamellen enden. Da die Arme 24 eine geringe inhärente
Festigkeit haben, sind sie bewußt etwas kürzer bemessen als die Arme der
Lamellen 24, so daß sie nicht unnatürlich beansprucht werden, wenn die
Ankerdrähte auf das Lamellenpaket gewickelt werden. Ferner behindern die
Arme 24 in keinster Weise die Zuführung der Ankerdrähte zu dem
Lamellenpaket, wenn der Anker gewickelt wird, und sie werden während der
Wicklung auch nicht beschädigt.
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Wie an früherer Stelle erwähnt, können normalerweise einfache Ankersterne
vorgesehen werden, um in erster Linie zu vermeiden, daß die
Ankerwicklungsdrähte an den Enden eines Lamellenpakets durchgescheuert werden.
Jedoch sind die Ankersterne 10A normalerweise entlang der vollen Länge
eines jeden Polzahns 20 besonders profiliert, wobei jedoch wichtig ist, daß
das Profil sich in dem Bereich, der nicht durch die Ankerwicklungen
abgedeckt ist, und sich zu den radial abliegenden Enden eines jeden Polzahns
erstreckt oder vorgesehen ist. Dies verbessert die aerodynamische Leistung
des Ankers dahingehend, daß Geräusche und die Ansammlung von
Kohlenstoffstaub,
der ansonsten zu Kurzschlüssen führen kann, und die
Mitnahme verringert werden. Mit anderen Worten, Anker mit Ankersternen 10A,
die erfindungsgemäß ausgebildet und zumindest an einem Ende des
Ankerpakets vorgesehen sind, erlauben die Herstellung von zuverlässigeren und
leistungsfähigeren Motoren. Der Ankerstern 10B kann zum Beispiel ein
"einfacher Ankerstern" sein.
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Die Ankersterne 10A sind durch Kunstoff-Formverfahren einfach
herzustellen und können ferner so "profiliert" werden, daß sie für verschieden
geformte Ankerlamellen undloder verschiedene Anwendungen passend sind. Bei
der Profilierung kann ein Kompromiß zum Beispiel dahingehend
geschlossen werden, daß in Situationen, in denen man annimmt, daß die
Ansammlung von Kohlenstoffstaub ein geringeres Problem darstellt, speziell die
Geräuschbildung verringert wird. Die exponierten Flächen 23 der Polzähne sind
dann weniger gerundet oder flacher im Profil als die nichtexponierten
Bereiche der Polzähne. In jedem Fall können passende Profile, die über optimale
Eigenschaften für die Entfernung von Kohlenstoffstaub oder für die
Verringerung der Mitnahme und/oder die Verringerung von Geräuschen verfügen,
entwickelt und leicht reproduziert werden.