ITMI951261A1

ITMI951261A1 - MANUAL TOOL MACHINE WITH MANIFOLD MOTOR OPERATED WITH MAINS VOLTAGE

Info

Publication number: ITMI951261A1
Application number: IT95MI001261A
Authority: IT
Inventors: Beat Schlaefli; Martin Summermatter; Hansruedi Ramseier
Original assignee: Scintilla Ag
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1996-12-14
Also published as: IT1276713B1; GB2290914A; FR2721768A1; ITMI950427V0; GB9512639D0; ITMI950427U1; ITMI951261A0; DE9410386U1

Abstract

Per una macchina utensile manuale dotata di un motore a collettore funzionante con tensione di rete e in particolare a corrente alternata, il quale motore è dotato di un rotore (10) costituito da un pacco lamellare (12), in particolare di lamelle di lamiera, e provvisto di scanalature (13) e da un albero rotorico (11) dotato di isolamento di protezione longitudinale e trasversale (14) applicato fra l'albero rotorico (11) e il pacco lamellare (12) e di un isolamento funzionale (15), in particolare applicato nelle scanalature (13), si ha una fabbricazione economica e un'elevata qualità per il fatto che un rivestimento (in un unico materiale, in particolare applicabile a spruzzo) del rotore (10), in particolare del pacco lamellare (12) e dell'albero rotorico (11), serve sia da isolamento protettivo che da isolamento funzionale.(figura 1).For a manual machine tool equipped with a collector motor operating with mains voltage and in particular with alternating current, which motor is equipped with a rotor (10) consisting of a lamellar pack (12), in particular of sheet metal lamellae, and equipped with grooves (13) and a rotor shaft (11) equipped with longitudinal and transverse protection insulation (14) applied between the rotor shaft (11) and the reed valve pack (12) and with functional insulation (15) , applied in particular in the grooves (13), there is an economic manufacture and a high quality due to the fact that a coating (in a single material, in particular applicable by spraying) of the rotor (10), in particular of the reed valve pack ( 12) and the rotor shaft (11), serves both as protective and functional insulation (figure 1).

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

L’invenzione riguarda una macchina utensile manuale del genere indicato nella rivendicazione 1 ovvero un cor r i spondente motore a collettore o rotore. The invention relates to a manual machine tool of the kind indicated in claim 1 or a corresponding collector or rotor motor.

Sono già note da tempo macchine utensili manual i che vengono mosse da un motore a collettore azionabile con tensione di rete di circa 110 - 230 V. Il motore è dotato di un rotore e, fra il pacchetto lamellare del rotore e l ’albero rotorico, è applicato un isolamento di protezione in materiale sintetico. Quest’ultimo serve alla sicurezza contro scosse di corrente, pericolosissime per la persona che uti lizza la macchina utensile manuale. In Germania, l ’isolamento di protezione è prescritto dalla norma SEV 1059/1981 con una resistenza dielettrica di 5.000 V per la durata di 3 secondi e con un’intensità di corrente di 200 mA. Manual machine tools have been known for some time which are driven by a commutator motor that can be operated with a mains voltage of about 110 - 230 V. applied a protective insulation in synthetic material. The latter serves to protect against electric shocks, very dangerous for the person who uses the manual machine tool. In Germany, the protective insulation is prescribed by the SEV 1059/1981 standard with a dielectric strength of 5,000 V for a duration of 3 seconds and with a current intensity of 200 mA.

Per l ’isolamento di protezione del le macchine utensili manuali sono previsti requisiti di resistenza meccanica particolarmente elevati a causa delle elevate potenze da trasmettere, potenze che vanno da circa 200 e circa 2000 W con velocità di rotazione di circa 30.000 giri/minuto. Inoltre, occorre tener conto delle forti vibrazioni che si hanno, per esempio, nei trapani elettrici a percussione e della loro sollecitazione a urti e scosse in servizio pesante di cantiere. La resistenza dielettrica dev’essere assicurata anche in caso di lunghissima durata utile della macchina utensile manuale. Non devono verificarsi incrinature e rotture nell'isolamento di protezione. Inoltre, devono anche essere escluse modificazioni superficiali che favoriscano correnti di fuga. For the protective insulation of manual machine tools, particularly high mechanical resistance requirements are required due to the high powers to be transmitted, powers ranging from about 200 and about 2000 W with rotation speeds of about 30,000 rpm. Furthermore, it is necessary to take into account the strong vibrations that occur, for example, in electric hammer drills and their stress to shocks and jolts in heavy duty on site. The dielectric strength must be ensured even in the event of a very long useful life of the manual machine tool. There must be no cracks and breaks in the protective insulation. Furthermore, surface modifications that favor leakage currents must also be excluded.

Il rotore delle macchine utensili manuali convenzionali reca un isolamento funzionale nelle scanalature del pacchetto lamellare previste per accogliere l’avvolgimento a bobina. Tale isolamento, costituito da una carta isolante preventivamente piegata e collocata attorno al rotore oppure da un manicotto di materiale sintetico elastico a pareti sottili disposto attorno al rotore, serve ad impedire un corto circuito degli avvolgimenti a bobina che farebbe andare la macchina In avaria. Il collettore del motore della macchina utensile manuale è, come il pacchetto lamellare, isolato a protezione nei confronti dell’albero rotorico mediante un prolungamento del rivestimento di materiale sintetico. The rotor of conventional manual machine tools bears functional insulation in the grooves of the lamellar package provided to accommodate the coil winding. This insulation, consisting of an insulating paper previously folded and placed around the rotor or a sleeve of thin-walled elastic synthetic material arranged around the rotor, serves to prevent a short circuit of the coil windings that would cause the machine to go into failure. The manifold of the manual machine tool motor is, like the reed valve package, isolated to protect the rotor shaft by an extension of the synthetic material coating.

Su ognuno del lati frontali del pacchetto rotorico è montata una lamina di cartone isolante dello spessore di circa 3 mm, la quale serve da isolamento di protezione e da isolamento funzionale. On each of the front sides of the rotor package an insulating cardboard sheet with a thickness of about 3 mm is mounted, which serves as protective insulation and functional insulation.

Inoltre, attraverso la DE-OS 32 43 212 è noto un motore elettrico di piccola potenza del tipo impiegato negli autoveicoli. Il rotore di questo motore azionato a batteria presenta un isolamento disposto sia fra il pacchetto lamellare e l 'albero rotorico sia nelle scanalature del pacchetto lamellare . Furthermore, a low-power electric motor of the type used in motor vehicles is known through DE-OS 32 43 212. The rotor of this battery-operated motor has insulation arranged both between the reed valve and the rotor shaft and in the grooves of the reed valve.

Un tale motore di piccola potenza non ha bisogno di alcun isolamento protettivo poiché, a differnza della tensione di rete, la tensione delle batterie degli autoveicoli è relativamente esente da pericoli per l ’uomo. Inoltre, i motori di piccola potenza sono più leggeri e più piccoli dei motori funzionanti a tensione di rete. La sollecitazione meccanica di tali motorini è di regola anch ’ essa modesta, per cui anche l ’isolamento è esposto a modeste sollecitazioni meccaniche. Such a low-power motor does not need any protective insulation since, unlike the mains voltage, the voltage of the vehicle batteries is relatively free from dangers to humans. In addition, small power motors are lighter and smaller than mains voltage motors. The mechanical stress of these motors is usually also modest, so even the insulation is exposed to modest mechanical stress.

Eventuali incrinature nell ’isolamento possono ridurre la potenza dei piccoli motori ma non possono rappresentare alcun pericolo per l ’operatore. Any cracks in the insulation can reduce the power of the small motors but cannot pose any danger to the operator.

Vantaggi dell'invenzione Advantages of the invention

La macchina utensi le .manuale proposta dall’invenzione ovvero il motore o il rotore, con le caratteristiche qualificanti delle rivendicazioni rispettivamente 1, 7, 9 offre, invece, il vantaggio che 1’ isolamento funzionale e l’isolamento protettivo sono ottenibili da un unico materiale con un'unica fase di lavoro, per cui il pacchetto lamellare è fissato in modo particolarmente sicuro e meccanicamente rinforzato. Inoltre, se le dimensioni rimangono invariate, le scanalature del pacchetto lamellare hanno - grazie all’isolamento di materiale sintetico a pareti sottili - una maggiore capacità di accogliere gli avvolgimenti a bobina. Pertanto il rotore può essere realizzato in maniera più compatta. Grazie al maggior grado di riempimento delle scanalature, la trasmissione di calore fra l’avvolgimento a bobina e il pacchetto lamellare è maggiore, per cui è possibile un più efficace raffreddamento del motore. Pertanto, nei motori nuovi il rendimento è maggiore. The manual machine tool proposed by the invention or the motor or the rotor, with the qualifying characteristics of claims 1, 7, 9 respectively offers, on the other hand, the advantage that functional insulation and protective insulation can be obtained from a single material with a single work step, whereby the lamellar package is fixed in a particularly secure and mechanically reinforced way. Furthermore, if the dimensions remain unchanged, the grooves of the lamellar package have - thanks to the insulation of thin-walled synthetic material - a greater capacity to accommodate the coil windings. Therefore the rotor can be made more compactly. Thanks to the greater degree of filling of the grooves, the transmission of heat between the coil winding and the reed package is greater, so that a more effective cooling of the motor is possible. Therefore, in new engines the efficiency is higher.

Grazie al fatto che l’isolamento di protezione e l’isolamento funzionale sono realizzati in un unico pezzo, in particolare con poiiossimetili ovvero poliacetali (sigla: POM) , si ha un netto risparmio rispetto ai motori di costruzione finora consueta. Ciò è risultato sorprendente a causa delle grandi differenze, in un primo momento problematiche, di spessore di strato che si avevano fra l’isolamento funzionale e l'isolamento protettivo, in particolare nelle loro zone di transizione e per la risovere le quali alla fabbricazione occorreva un forte dispendio per studi e ricerche. Finora, all'esperto è apparsoeccessivamente dispendioso e costoso realizzare un solamento per rotori, ad un tempo potttivo e funzionale, costituito da un solo pezzo e da un unico materiale. Thanks to the fact that the protective insulation and functional insulation are made in a single piece, in particular with polyoxymethyls or polyacetals (abbreviation: POM), there is a net saving compared to motors of construction so far usual. This was surprising due to the large, initially problematic, differences in layer thickness that existed between functional insulation and protective insulation, in particular in their transition zones and for the resolving which was required for manufacturing. a heavy expenditure for studies and research. Up to now, it has appeared to the expert to be excessively expensive and expensive to produce a solamento for rotors, both efficient and functional, consisting of a single piece and a single material.

Il dispendio in termini di tempo, trasporto ed energia per la produzione di motori conforme all’invenzione è minore rispetto al procedimento finora noto. The expenditure in terms of time, transport and energy for the production of engines according to the invention is less than the process known so far.

Mediante il rivestimento a spruzzo del rotore con l'isolamento protettivo vengono a cadere il dispendio di montaggio di lamine di cartone sul lato frontale e un corrispondente dispendio per tenuta a magazzino o altro dispendio successivo. By means of the spray coating of the rotor with the protective insulation, there is no need for the assembly of cardboard foils on the front side and a corresponding expenditure on storage or other subsequent costs.

Disegni Drawings

Un esempio di esecuzione dell’invenzione, illustrato nel relativo disegno, è esposto dettagliatamente nella seguente descrizione. An example of implementation of the invention, illustrated in the relevant drawing, is detailed in the following description.

La figura 1 è una rappresentazione tridimensionale e in sezione di un rotore; la figura 2 è una sezione trasversale del rotore della figura 1; la figura 3 mostra un particolare ingrandito della figura 2; la figura 4 rappresenta un rotore completo di avvolgimento e di chiusura delle scanalature; la figura 5 presenta una sezione della scanalatura del rotore rappresentato nella figura 4. Figure 1 is a three-dimensional and sectional representation of a rotor; Figure 2 is a cross section of the rotor of Figure 1; figure 3 shows an enlarged detail of figure 2; Figure 4 represents a rotor complete with winding and closing of the grooves; Figure 5 presents a section of the groove of the rotor shown in Figure 4.

Descrizione dell’esempio di esecuzione Description of the example of execution

Il rotore 10 illustrato in figura 1 è costituito da un albero rotorico 11 che reca, all'incirca al centro, un pacchetto lamellare 12 costituito da singole lamelle fusibili, non contrassegnate in pai— ticolare, e recante scanalature 13 previste per accogliere un avvolgimento a bobina (non raffigurato). Fra il pacco lamellare 12 e l’albero rotorico 11 si trova un isolamento di protezione 14 che, superando i lati frontali del pacco lamellare 12, abbraccia a guisa di tubo l'albero rotorico 11. Inoltre, su ciascuno dei due lati frontali del pacco lamellare 12, l’isolamento protettivo 14 è formato in modo da sporgere a filo radialmente verso l’esterno fino alla periferia del pacco lamellare sotto forma di coperchio di materiale sintetico 15 di spessore compreso fra circa 2,5 e 3 mm. L’isolamento protettivo 14, applicato fra il pacco lamellare 12 e 1’ albero rotorico 11, ha uno spessore di circa 1,5 mm e, in corrispondenza dei lati frontali del pacco lamellare 12, si fonde con un coperchio 15 per parte. Dal coperchio 15 fino alle pareti delle scanalature 13, l’isolamento protettivo 14 si fonde repentinamente, senza interruzioni, con un isolamento funzionale 16 tipo pellicola dello spessore d1 circa 0,2 mm . The rotor 10 illustrated in Figure 1 is constituted by a rotor shaft 11 which bears, approximately in the center, a reed pack 12 consisting of individual fusible blades, not marked in detail, and bearing grooves 13 designed to accommodate a winding coil (not shown). Between the reed valve pack 12 and the rotor shaft 11 there is a protective insulation 14 which, going beyond the front sides of the reed valve 12, embraces the rotor shaft 11 like a tube. Furthermore, on each of the two front sides of the pack lamellar 12, the protective insulation 14 is formed in such a way as to protrude flush radially outwards up to the periphery of the lamellar pack in the form of a cover of synthetic material 15 with a thickness of between about 2.5 and 3 mm. The protective insulation 14, applied between the lamellar pack 12 and the rotor shaft 11, has a thickness of about 1.5 mm and, at the front sides of the lamellar pack 12, merges with a cover 15 on each side. From the cover 15 to the walls of the grooves 13, the protective insulation 14 blends abruptly, without interruption, with a functional insulation 16 film-like with a thickness of about 0.2 mm.

L’isolamento funzionale 16 e l’isolamento protettivo 14 costituiscono una sicurezza contro formazione di incrinature e distacco alla velocità di rotazione di di 30.000/1’, consueta per i motori universali e anche per l'elevato sviluppo di calore dei motori universali, usuale in servizio continuo con macchine utensili manuali. The functional insulation 16 and the protective insulation 14 provide protection against cracking and detachment at the rotation speed of 30,000 / 1 ', which is customary for universal motors and also due to the high heat development of universal motors, which is usual in continuous service with manual machine tools.

Sul lato sinistro (nella direzione di osservazione) dell’isolamento protettivo 14 è applicato a pressione un collettore (qui non raffigurato ma rappresentato nella fig. 4). L’isolamento protettivo 14, che sul lato opposto al collettore giunge oltre i lati frontali del pacco lamellare, è previsto per accogliere una girante (non raffigurata). On the left side (in the direction of observation) of the protective insulation 14 a manifold is applied under pressure (not shown here but represented in fig. 4). The protective insulation 14, which on the side opposite the manifold reaches beyond the front sides of the reed valve, is designed to accommodate an impeller (not shown).

La sezione trasversale del rotore 10, Illustrato in figura 2 senza avvolgimento a bobina (come nel l a figura 1), mostra l’albero rotorico 11 recante l'isolamento protettivo disposto concentri cernente ad anello, il quale isolamento è da parte sua circondato dal pacco lamellare 12. Sono chiaramente riconoscibili il profilo della scanalatura 13 destinata ad accogliere l’avvolgimento a bobina, qui non rappresentato, e l’isolamento funzionale 13 che riveste le pareti interne delle scanalature 12. Una zona del pacco lamellare 12, evidenziata con il riferimento 18, è rappresentata nella fig. 3 come particolare ingrandito. La figura 3 illustra in ingrandimento l’area 18 della figura 2 con 11 bordo del pacco lamellare 12. É chiaramente riconoscibile lo strato sottile dell’isolamento funzionale 16 con estremità obliqua sul bordo superiore della parete della scanalatura 13 praticata sul pacco lamellare 12. The cross section of the rotor 10, illustrated in Figure 2 without coil winding (as in Figure 1), shows the rotor shaft 11 bearing the protective insulation arranged concentrically in a ring, which insulation is surrounded by the package. lamellar 12. The profile of the groove 13 intended to accommodate the coil winding, not shown here, and the functional insulation 13 that covers the internal walls of the grooves 12 are clearly recognizable. An area of the lamellar pack 12, highlighted with the reference 18, is shown in FIG. 3 as an enlarged detail. Figure 3 illustrates in enlargement the area 18 of figure 2 with 11 edge of the lamellar pack 12. The thin layer of functional insulation 16 is clearly recognizable with an oblique end on the upper edge of the wall of the groove 13 made on the lamellar pack 12.

La figura 4 illustra, in sezione parziale laterale, il rotore 10 con un avvolgimento a bobina 17, un collettore 19 e un cuscinetto volventa 22. Sono altresì riconoscibili l'albero rotorico 11, il pacco lamellare 12, le scanalature 13 previste per accogliere l’avvolgimento a bobina 17, l’isolamento protettivo 14 e il coperchio di materiale sinteti-CO 15. Figure 4 illustrates, in partial lateral section, the rotor 10 with a coil winding 17, a collector 19 and a rolling bearing 22. The rotor shaft 11, the reed valve pack 12, the grooves 13 provided to accommodate the 'coil winding 17, the protective insulation 14 and the CO-synthetic material cover 15.

In figura 5 è illustrata una scanalatura 13 del rotore 10 della figura 4 con l ’avvolgimento a bobina 17 e la chiusura d1 scanalatura 20 in cartone isolante, il quale impedisce spostamenti dell 'avvolgimento a bobina 17 nelle scanalature 13 e la penetrazione di polvere, sporcizia e umidità nelle scanalature 13 fra gli strati dell 'avvolgimento 17. Figure 5 shows a groove 13 of the rotor 10 of figure 4 with the coil winding 17 and the closure of the groove 20 made of insulating cardboard, which prevents displacements of the coil winding 17 in the grooves 13 and the penetration of dust, dirt and moisture in the grooves 13 between the layers of the winding 17.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Manual machine tool with a commutator motor operating with mains voltage, in particular with alternating current, which motor has a rotor (10) which consists of a reed pack (12), in particular of sheet metal plates, with grooves (13) for a coil winding (17), and by a rotor shaft which is equipped with a longitudinal and transverse protective insulation (14) arranged between the rotor shaft (11) and the reed valve (12) and a functional insulation (15), in particular applied in the grooves (13) and embracing in particular, at least in part, the coil winding (17) of the rotor (10), characterized in that a coating, in a single applicable material in particular by spraying, the rotor (10), in particular the reed valve (12) and the rotor shaft (11), serves at the same time as protective insulation and functional insulation.

2. Manual machine tool according to claim 1, characterized in that thermoplastic resin, in particular polyoxymethyl or fiber-reinforced polyacetal, is used as the material.

3. Manual machine tool according to claim 1, characterized in that the material is a duroplast.

4. Manual machine tool according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the layer thicknesses of the material applied to the rotor (10) have a value between 0.1 mm and 3 mm and in that the transitions between thin layers and thick layers are continuous, in particular with a uniform course.

Manual machine tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the functional insulation (15) arranged in the grooves (13) has a thickness of at least 0.1 mm and in that the protective insulation has a thickness of at least 1.5 mm.

Manual machine tool according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor has a weight of at least 300 g and a diameter of at least 20 mm and is designed for a rotation speed of at least 10,000 rpm

7. Motor for a manual machine tool according to the preamble of claim 1, characterized in that a rotor layer (10) consisting of a single sprayable material, in particular between the reed valve pack (12) and the rotor shaft ( 11), serves both as protective insulation and functional insulation.

8. Rotor for the motor of a manual machine tool according to the preamble of claim 1, characterized in that a coating of the rotor (10), consisting of a single sprayable material, in particular between the lamellar pack (12) and the The rotor shaft (11) serves together as protective insulation and functional insulation.

9. Rotor according to claim 8, characterized in that the lamellar pack (12) is free, on its periphery, of insulating material and in particular has metallic luster.