DE69826907T2

DE69826907T2 - Elektromotor

Info

Publication number: DE69826907T2
Application number: DE69826907T
Authority: DE
Inventors: Kam-Shing Mok
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric SA
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: CN1088280C; US5952754A; GB9702472D0; CN1195221A; EP0858144B1; DE69826907D1; EP0858144A2; ES2229446T3; EP0858144A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft elektrische Motoren und insbesondere universelle Motoren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Universelle Motoren haben gewickelte Rotoren und gewickelte Statoren mit Bürsten, die auf einem Kommutator reiben, um elektrische Energie bzw. Leistung an die Rotorwicklungen zu transferieren. Staub wird erzeugt, wenn die Bürsten sich durch das Reiben auf dem Kommutator abnutzen und dieser Staub ist leitend, wobei er im wesentlichen Kohlenstoff ist. Dieser Staub stellt ein Nachführungsrisiko für die elektrische Schaltung des Motors dar, wenn erlaubt wird, dass er sich auf den Wicklungsenden und/oder um die Bürstenkäfige herum aufbaut. In herkömmlichen Anordnungen sind die Spulen auf Wickelkörper gewickelt worden, die an den Statorkernen befestigt sind, oder die Kerne sind mit Schlitzauskleidungen oder Halterungen ausgerüstet worden, die Abschnitte einschließen, um die Spulen von dem Aufbau von Bürstenstaub zu schützen. Herkömmliche Konstruktionen bedingen gewöhnlicher Weise die Verwendung eines Metallendbügels und eines Lagerbügels, der auch die Käfige für die Bürsten haltert. Bei dieser Anordnung können Abschirmungen vorgesehen werden, um den Aufbau von Bürstenstaub um den Bürstenkäfig herum und an diesem entlang zu verhindern, um ein Kurzschließen der Bürste mit dem Metallenbügel zu vermeiden. Seit kurzem ist der Endbügel aus einem nicht-leitenden Material, beispielsweise einem Spritzgussplastikmaterial, hergestellt worden, wobei Anwendungsspannungen das Risiko einer Nachführung (Tracking) oder eines Kurzschlusses einer Bürste mit Masse oder einer Metallkomponente des Motors stark verringert wird. Das Problem einer Nachführung und einer Schmutz- bzw. Staubansammlung zwischen den Spulen und dem Statorkern ist dadurch gelöst worden, dass getrennte Teile bereitgestellt werden, um als eine Barriere für den Aufbau eines leitenden Pfads von Kohlenstoffstaub zwischen den Spulen und dem Statorkern zu dienen, indem die Länge eines derartigen Pfads, der als der Kriechabstand bekannt ist, verlängert wird. Die Verwendung von zusätzlichen Teilen erhöht die Materialkosten und die Kosten für den Zusammenbau, indem die Zeit und die Schritte vergrößert werden, die bei der Herstellung des Motors benötigt werden, indem die getrennten Teile angebracht werden.
Die US-A-4142120 offenbart einen Kommutatormotor mit einem Gebläse, der Luft veranlasst durch Kanäle außerhalb des Stators und in eine Kammer hinein, die den Kommutator aufnimmt, zu fließen. Diese Luft bläst Kohlenstoffstaub, der erzeugt worden ist, von dem Motor heraus. Eine sich am Umfang erstreckende Wand trennt den Kommutatorhohlraum von einem Rotorhohlraum, der durch den Statorkern umgeben ist, um zu verhindern, dass der Luftfluss von dem Kommutatorhohlraum in den Rotorhohlraum hinein und in Richtung auf die Statorwicklung hin geht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab zu ermöglichen, dass die Herstellungskosten eines Motors dadurch verringert werden, dass die Zusammenbaukosten verringert werden, während die Spulen davon abgehalten werden Staub einzufangen, indem die Anzahl von getrennten Teilen verringert wird, indem die Spulenend-Staubabschirmungen in das Formstück des Endbügels eingebaut werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein universeller Motor mit einem Stator, der einen Statorkern und Statorwicklungen umfasst, einem gewickelten Rotor, der einen Kommutator einschließt, Bürsten zum Zuführen von elektrischer Energie an den Kommutator, und einem Endbügel, der einen geformten U-förmigen Rahmen aus einem isolierten Material umfasst, wobei der Rahmen zwei Beine aufweist, wobei jedes ein erstes und ein zweites Ende und eine Basis, die sich zwischen den ersten Enden der Beine erstreckt, aufweist, vorgesehen, wobei die Basis ein Lager haltert, wobei die Beine jeweils integral damit einen jeweiligen Durchgang zum verschiebbaren Aufnehmen der Bürsten und der zweiten Enden der Beine, die an dem Statorkern angreifen, aufweisen, gekennzeichnet durch einen Staubschutz, der integral mit dem Endbügel ist und wenigstens einen Teil eines ringförmigen Rings bildet, der sich axial von dem Statorkern erstreckt und den Kommutator umgibt, wobei der Staubschutz die Statorwicklungen vor Staub schützt, der durch Abnutzung der Bürsten auf dem Kommutator erzeugt wird.
Vorzugsweise sind Öffnungen zwischen dem Schutz und der Basis des Rahmens zum Durchgang von Kühlluft vorgesehen.
Durch Bilden des Schutzes als Teil des Endbügels, insbesondere als ein integraler Teil davon, benötigt der Schutz keinerlei zusätzliche Zeit zum Zusammenbauen. Als ein integraler Teil gibt es die Möglichkeit für Materialeinsparungen, sowie für Zusammenbaukosten-Einsparungen. Dadurch, dass der Schutz ein ringförmiger Ring ist, kann der Schutz den Kommutator eng einschließen, der ebenfalls rund ist, und da er sich axial von dem Statorkern erstreckt, schützt er effektiv die Spule, die außerhalb des Schutzes bzw. der Abschirmung angeordnet ist. Somit bildet der Schutz eine Barriere zwischen den Spulen und den Bürsten, von denen der Staub erzeugt wird. Die Öffnungen zwischen dem Schutz und der Basis des Rahmens erlauben, dass Kühlluft über den Kern und den Kommutator fließt, wobei der Motor gekühlt wird und der Kohlenstoffstaub weg von den Bürsten und den Spulenenden mitgerissen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform wird nun nur beispielhaft beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines universellen Motors, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
2 eine Elevationsansicht in einem Teilquerschnitt des Motors der 1; und
3 eine Draufsicht auf den Motor der 1.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Figuren zeigen einen elektrischen Motor 10 des universellen bzw. universalen Typs. Der Motor umfasst einen gewickelten Stator 11 und einen gewickelten Rotor 12. Der Stator 11 umfasst einen Statorkern 20, der eine Vielzahl von aufgestapelten Laminierungen umfasst, die zwei Statorpole bilden. Um jeden Statorpol herum ist die Statorwicklung oder Spule 21 angeordnet. Jede Spule weist zwei Spulenenden auf, die sich axial von dem Statorkern erstrecken. Die Spulen sind durch Wickeln eines Kupferdrahts mit einer isolierenden Beschichtung aus einem Lack gebildet. Die Spule ist elektrisch von dem Statorkern durch ihre Lackbeschichtung und durch eine Schlitzisolation, die Schichten aus einem flexiblen Isolationsmaterial umfasst, das zwischen dem Statorkern und der Spule in den Schlitzen angeordnet ist, in denen die Spule angeordnet ist, isoliert. Verbindungsleitungen 22 verbinden die Statorspulen mit einer externen Energiequelle. Zuleitungen 23 verbinden die Spulen mit den Bürsten 26 über Bürstenzahnradanschlüsse 25 und Bürstenfedern 25.
Der Rotor 12 weist eine Welle 30, einen Rotorkern 31, der an der Welle 30 angebracht ist, Rotorwicklungen (nicht gezeigt), die um Pole des Rotorkerns gewickelt sind und einen Kommutator 33, der auf die Welle 30 angrenzend zu einem Ende des Rotorkerns 31 angebracht ist, auf. Die Enden der Rotorspulen enden auf Anschlüssen des Kommutators. Die Welle 30 ist in Lagern 28, 41 gelagert, um eine freie Drehung des Rotors zu erlauben, wobei der Rotorkern in einer gegenüberliegenden Beziehung zu den Polen des Statorkerns 20 gehalten wird.
Endbügel 27, 40 sind auf jedem Ende des Statorkerns 20 befestigt. Der Endbügel 27 an dem Antriebsende des Motors haltert ein Lager 28 und die Motorwelle 30. Der Endbügel 27 ist mit zwei Ohren oder Ansätzen 29 zum Anbringen des Motors an einem Gerät gebildet. Der Endbügel 27 weist ein U-förmiges Profil auf, wie in 2 ersichtlich, und ist ein gepresstes Stahlteil.
Der andere Endbügel 40 des Nicht-Antriebsendes (NDE) des Motors haltert ebenfalls ein Lager 41 für die Motorwelle 30. Der NDE Bügel 40 ist ein Formplastik-Materialteil und umfasst einen U-förmigen Rahmen mit zwei Beinen 42, die durch eine Basis 43 an einem Ende 51 verbunden sind. Das Lager 41 wird in einer Ausnehmung in der Basis 43 aufgenommen. Das Lager 41 ist in 2 als ein selbst-ausrichtendes Hülsenlager gezeigt. Integral mit den Beinen 42 sind Bürstenkäfige 44 in der Form von Schlitzen oder Durchgängen, in denen die Bürsten 26 in Richtung auf den Kommutator 33 unter dem Einfluss der Bürstenfedern 25 gleiten.
Die freien Enden 52 der Beine 42 sind angeordnet, um an dem Statorkern 20 anzuliegen oder an diesem anzugreifen, und Bolzen 14 klemmen beide Endbügel an dem Statorkern 20.
Auch integral mit den Beinen 42 ist ein Schutz bzw. eine Abschirmung 45, der/die mit den Beinen 42 einen Ring bildet, der den Kommutator umgibt und der sich axial von einer Position angrenzend zu einer Endfläche des Statorkerns 20 nach außen erstreckt. Zwei Öffnungen 46 sind zwischen der Basis 43 und der Abschirmung 45 gebildet, wobei ermöglicht wird, dass Kühlluft um den Kommutator zirkuliert. Wenn ein Gebläse verwendet wird, um den Motor zu kühlen, kann der Luftfluss, der von dem Gebläse erzeugt wird, dazu beitragen den Staub von dem Motor oder wenigstens von dem Gebiet des Schutzes zu entfernen.
Die innere Oberfläche des Schutzes kann glatt gemacht werden, um die Tendenz für den Schutz zum Sammeln von Staub zu vermeiden oder zu verringern. Alternativ kann die innere Oberfläche des Schutzes aufgerauht sein, um den Aufbau des Kohlenstoffstaubs auf der Schutzoberfläche zu fördern. Idealerweise kann die innere Oberfläche des Schutzes eine Kombination von glatten und aufgerauhten Gebieten sein, um den Aufbau in einigen Gebieten, d.h. um die Kanten des Schutzes herum, insbesondere in der Nähe des Statorkerns, einzuschränken und den Aufbau oder das Zurückhalten von Staub in anderen Gebieten, die beispielsweise in Richtung auf die Mitte des Schutzes hin, zu fördern. In dieser Weise kann der Ort des Aufbaus und des Staubs gesteuert werden, ohne einfach den Staub an andere Teile des Motors zu übergeben.
Obwohl wir eine Ausführungsform beschrieben haben, werden Änderungen leicht dem Leser ersichtlich sein, und es ist beabsichtigt, sämtliche derartige Variationen abzudecken, sowie sie in den Umfang der Erfindung fallen, wie durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Universeller Motor mit einem Stator, der einen Statorkern (20) und Statorwicklungen (21) einschliesst, einem gewickelten Rotor (12), der einen Kommutator (33) einschliesst, Bürsten (26) zum Zuführen von elektrischer Energie an den Kommutator (33), und einen Endbügel (40), der einen geformten U-förmigen Rahmen aus einem isolierenden Material umfasst, wobei der Rahmen zwei Beine (42) aufweist, wobei jedes ein erstes und ein zweites Ende (51, 52) und eine Basis (43), die sich zwischen den ersten Enden (51) der Beine (42) erstreckt, aufweist, wobei die Basis (43) ein Lager (41) haltert, wobei die Beine (42) jeweils integral damit einen jeweiligen Durchgang (44) zum verschiebbaren Aufnehmen der Bürsten (26) und der zweiten Enden (52) der Beine (42), die an dem Statorkern (20) angreifen, aufweisen, gekennzeichnet durch einen Staubschutz (45), der integral mit dem Endbügel ist und wenigstens einen Teil eines ringförmigen Rings bildet, der sich axial von dem Statorkern (20) erstreckt und den Kommutator (33) umgibt, wobei der Staubschutz (45) die Statorwicklungen (21) vor Staub schützt, der durch Abnutzung der Bürsten (26) auf dem Kommutator (33) erzeugt wird.
Universeller Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Öffnungen (46) zwischen dem Schutz (45) und der Basis (43) des Rahmens zum Durchgang von Kühlluft vorgesehen sind.
Universeller Motor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innere Oberfläche des Schutzes (45) Abschnitte aufweist, die dafür ausgelegt sind, um der Zurückhaltung von Staubpartikeln zu widerstehen.
Universeller Motor nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial innere Oberfläche des Staubschutzes (45) Abschnitte aufweist, die dafür ausgelegt sind, um Staubpartikel zurückzuhalten.