DE4003031A1 - Handwerkzeugmaschine mit schnellaufendem, innenbelueftetem elektromotor - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine nach der Gattung des Anspruchs 1.

Es sind schon unterschiedliche Handwerkzeugmaschinen mit Elektromotor bekannt, deren spulenartig gewickelten Motorteile von Schutzhüllen umgeben sind. Diese bestehen aus radial, wundverbandartig ausgebil­ deten Wickelbandagen, die die Motorteile gegen elektrisch leitenden Staub isolieren und gegen die abrasive Wirkung von mit dem Kühlluft­ strom auf die Wickelköpfe auftreffenden festen Partikeln schützen sollen. Derartige beim Einsatz von Schleif- und Bohrmaschinen entste­ hende Partikel treffen mit erheblicher Geschwindigkeit auf die Stirn­ seiten der Rotor- und Statorwicklungen auf. Nach dem Auftreffen können diese Partikel durch die hohe Drehzahl des Rotors 13 von bis zu 30 000 min-1 nochmals erheblich beschleunigt werden, so daß sie auch Schutz­ lacke der Wicklungen mit Leichtigkeit durchschlagen und Windungskurz­ schlüsse oder Unterbrechungen hervorrufen konnen.

Die Wickelbandagen haben den Nachteil, daß ihre Herstellung nur mit komplizierten z. T. handbedienten Wickelvorrichtungen möglich ist. Diese arbeiten zu langsam, um in eine heute übliche Fließbandferti­ gungslinie zu passen. Der Grad der Abdeckung der zu schützenden Be­ reiche ist insbesondere in gekrümmten Bereichen der Statorwicklungen unbefriedigend und erfordert häufig Nacharbeit. Außerdem ist infolge der z. T. doppellagigen Wickelbandagen der Platzbedarf der Stator­ spulen hoch, weshalb auf diese der Einpreßdruck in ihrem Sitz im Statorblechpaket sehr hoch ist. Dies erfordert ein aufwendiges Fer­ tigungsverfahren und birgt Verletzungsgefahren für die Spulendrähte. Außerdem wird die Motorkühlung der Handwerkzeugmaschinen erschwert.

Ein Ausweg zum Vermeiden dieser Schwierigkeiten besteht darin, die Motorgröße zu erhöhen. Damit werden jedoch die Transportfähigkeit und die Handlichkeit verschlechtert. Möglichen Leistungssteigerungen über verstärkte Kühlung sind enge Grenzen gesetzt. Dazu trägt auch die strömungsungünstige äußere Form der Wickelbandage bei. Diese Nachteile führen dazu, daß immer häufiger seitens der Handwerkzeug­ maschinenhersteller versucht wird, auf diese Schutzhüllen zu ver­ zichten, wobei der dadurch bedingte Verschleiß auch mit anderen Mit­ teln nur unbefriedigend beherrschbar ist und eine Verringerung der Lebensdauer der Handwerkzeugmaschinen kaum zu vermeiden ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß deren Schutzhüllen einstückig oder mehrschalig sind und mittels Fließband­ verfahren ohne jede Handarbeit auf die zu umhüllenden Teile aufge­ bracht werden können. Dazu sind einfache technische Mittel geeignet, wie z. B. Zuführeinrichtungen für das Textilmaterial der Schutzhüllen sowie beispielsweise eine Stanze und ein Ultra-Schall- oder Laser-Schweißgerät.

Für die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine besteht darüberhinaus der Vorteil kleinstmöglicher Baugröße bei hoher Lebensdauer und hoher Leistung und besserer Handlichkeit. Aufgrund der strömungs­ günstigeren Form der Motorteile und der guten Wärmeleitfähigkeit der Schutzhüllen ist die Kühlung verbessert und damit die erhöhte Le­ bensdauer und/oder eine verbesserte Leistungsabgabe erzielbar.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Be­ schreibung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Winkelschleifers, Fig. 2 eine Statorspule eines Winkelschleifers, Fig. 3 einen Querschnitt eines Winkelschleifers, Fig. 4 einen Rotor eines Winkelschleifers, Fig. 5 einen Fertigungsschritt beim Umhüllen des Stators, Fig. 6 eien weiterentwickelten Fertigungsschritt beim Umhüllen einer Sta­ torspule und Fig. 7 eine Schlauchhülle einer Statorspule.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Der in Fig. 1 dargestellte Winkelschleifer 1 besteht aus einem Motorgehäuse 3, das einen Elektromotor 5 enthält. Das Motorgehäuse 3 ist mit einem Getriebegehäuse 7 verbunden, das ein Getriebe 9 ent­ hält. Der Elektromotor 5 besteht aus kupferdrahtgewickeltem Stator und Rotor 11, 13. Der Stator 11 ist drehfest, der Rotor 13 drehbar im Motorgehäuse 3 angeordnet. Ein drehfest auf einer Rotorwelle 10 nahe dem Wickelkopf 14 des Rotors 13 sitzendes Ventilatorrad 15 ist zum Erzeugen eines Kühlluftstromes 16 vorgesehen, der durch die Kühleinlaßöffnungen 17 eintreten und zum Wärmetransport durch den Spalt 12 zwischen Rotor 13 und Stator 11 hindurchströmen und über die Kühlauslaßöffnungen 19 das Motorgehäuse 3 verlassen kann. Der Stator 11 besteht aus zwei Statorspulen 18, 20, die innerhalb eines Statorblechpaketes 22 sitzen.

Folgende Vorgänge laufen beim Einsatz innenbelüftet-elektrogetrie­ bener Maschinen ab:
Der durch die Bewegung des Elektromotors erzeugte Kühlluftstrom 16 enthält ebenso wie die Umgebungsluft die beim Arbeiten mit der Hand­ werkzeugmaschine entstehenden, staubförmigen, festen Partikel, die mit hoher Geschwindigkeit gegen alle im Bereich des Kühlluftstromes befindlichen Flächen und Kanten prallen. Besonders empfindlich und leicht verletzbar sind die der "Sandstrahlwirkung" frontal ausge­ setzten Stirnseiten der spulenartigen, kupferdrahtgewickelten Teile der Elektromotoren. Infolge der abrasiven Wirkung bilden elektrisch leitende Staubteilchen unerwünschte elektrische Kontaktbrücken, die die Handwerkzeugmaschine zerstören können. Für die Stirnseiten des Stators 11 und des Rotors 13 ist die in den nachfolgenden Figuren gezeigte Schutzhülle 23 von besonderer Bedeutung.

In Fig. 2 ist die Draufsicht auf eine rechteckringförmige Stator­ spule 18 in ihrer Gestalt vor der Montage im Winkelschleifer 1 ge­ zeigt, deren elektrische Anschlußdrähte 21 aus der textilen Schutz­ hülle 23 austreten. Die Schutzhülle 23 besteht, wie auch in der nachfolgenden Fig. 3 verdeutlicht, aus einer oberen sowie einer unteren, rechteckringförmigen Halbschale 24, 25, die die Statorspule 18 zu gleichen Teilen umschließen und die im wesentlichen zueinander symmetrisch sind. Ein den Umriß bzw. die Normalprojektion der Sta­ torspule 18 überragender, abgewinkelter Bereich der oberen Halb­ schale 24 trägt an seinem äußeren Rand eine äußere Schweißnaht 27 zur Verbindung mit der unteren Halbschale 25. Zum gleichen Zweck ist im inneren Rand der Statorspule 18 eine innere Schweißnaht 28 ange­ ordnet. Die Schutzhülle 23 ist gemeinsam mit der Statorspule 18 zer­ störungsfrei in einem Maße verformbar, wie es beim Einbau der Sta­ torspule 18 in das Motorgehäuse 3 notwendig ist, insbesondere beim Anpassen an dessen zylindrische Krümmung.

Der in Fig. 3 gezeigte Querschnitt des Winkelschleifers 1 verdeut­ licht die Anordnung und Verformung der Statorspule 18 im eingebauten Zustand. Die Statorspule 18 ist der Form des zylindrischen Motorge­ häuses 3 angepaßt, indem die Stirnseiten der Statorspule 18 gekrümmt sind. Die die Statorspule 18 umgebende Schutzhülle 23 ist durch die gekreuzt schraffierte Fläche dargestellt. Außerdem ist die Schweiß­ naht 27 und die durch diese miteinander verbundene untere und obere Halbschale 24, 25 sichtbar.

In Fig. 4 ist der Rotor 13 gezeigt, der von einer Schutzhülle 23 in Form eines Schlauches überzogen ist. Dessen Enden sind in je einer Endschnürung 31 wurstzipfelartig zusammengebunden. Überstände sind per Schweißschnitt zwischen der Rotorwelle 10 und dem Wickelkopf 14 getrennt. Die Mantelfläche des Schlauches kann gerafft und zwischen die Rotorblechpakete 22 gepreßt werden. Damit zwecks besserer Wärme­ leitung der Kühlluftstrom 16 unmittelbar an die Rotorblechpakete 22 gelangen kann, kann der Rotor 13 an seinem Außendurchmesser durch Überschleifen wenigstens teilweise von der Schutzhülle 23 befreit werden. Der Wickelkopf 14 des Rotors 13 ist dann gegen die abrasive Partikel-Wirkung zuverlässig geschützt.

In der Fig. 5 sind folgende Verfahrensschritte beim Aufbringen der Schutzhülle 23 auf eine Statorspule 18, 20 bzw. einen Rotor 13 ver­ deutlicht:
Eine erste Textilbahn 33 wird auf einem amboßartigen, nicht darge­ stellten, schalenförmig vertieften Gegenhalter angeordnet. Auf die­ sen wird die Statorspule 18, 20 bzw. der Rotor 13 positioniert, auf den eine zweite Textilbahn 35 gelegt wird. Die Fläche jeder Textil­ bahn 33, 35 ist mehr als halb so groß wie die gesamte Oberfläche der Statorspule 18, 20. Die beiden Textilbahnen 33, 35 sind überein­ stimmend mit der Normalprojektion der Statorspule 18, 20 rechteckig.

Ein nichtdargestellter Stanzstempel mit einer im Vergleich zur Nor­ malprojektion der Statorspule 18, 20 vergrößerten, rechteckringför­ migen Schneidenkontur wird über die Statorspule 18, 20 auf den Ge­ genhalter gesenkt. Der Stanzstempel trifft etwa auf der halbierenden Mantellinie des zu umhüllenden Teils auf den Gegenhalter, wobei die Textilbahnen 33, 35 einen abgewinkelten Rand zwischen Stanzstempel und Gegenhalter bilden. Gleichzeitig setzt das Ausschneiden ein. Dieses kann auch nachträglich mit einem gesonderten Laserschneider erfolgen. Hier kann das Verbinden der Halbschalen beispielsweise über Schweißen, Bördeln oder Kleben und das Trennen überschüssigen Materials zu einem Verfahrensschritt zusammengefaßt werden.

Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel vorgefertigter Schutz­ hüllen weist eine untere Textilbahn 37 auf. Auf dieser sind neben­ einander mehrere Textilstücken 39 mittels u-förmig umlaufender Naht 41 in Form schlauchartig offener Taschen zur Aufnahme der Stator­ spulen 18, 20 befestigt. In diese Taschen könnnen die Statorspulen 18, 20 eingesetzt werden, um bei der nachfolgenden Bearbeitung muni­ tionsgurtähnlich einer Stanze bzw. einem Schweißgerät zugeführt zu werden und so per Fließbandfertigung eine maßgenaue Schutzhülle zu erhalten.

In einem modifizierten Verfahren kann ein endloser Gewebeschlauch durch die Mitte der Statorspule 18, 20 gezogen werden. Ein Stück des Gewebeschlauches wird über den Außenumfang der Statorspule 18, 20 gezogen und mittels einer einzigen Schweißnaht mit dem gestrafften, die Statorspule 18, 20 von innen umgreifenden Gewebeschlauchstück verbunden. Auch diese Verfahrensvariante kann an eine Fließbandfer­ tigung angepaßt werden.

Gemäß Fig. 7 kann in vergleichbarer Weise auch ein endloser Gewebe­ schlauch 43 in Längsrichtung nacheinander mit Statorspulen 18, 20 gefüllt werden. Die gefüllten Schlauchabschnitte werden dann nach­ einander abgetrennt, ausgestanzt und die Trennränder und die Stanz­ ränder zugeschweißt. Hierbei sind nur jeweils zwei äußere Schweiß­ nähte 47 und eine innere Schweißnaht 45 notwendig. Die elektrischen Anschlußdrähte 21 können durch den Gewebeschlauch 43 hindurch nach außen geführt sein.

Eine weitere Variante des Verfahrens gemäß Fig. 7 besteht darin, in einen auf seiner Längsseite aufgeschnittenen Endlosschlauch bzw. eine längsseitig halbseitig abgewinkelte Textilbahn die Statorspulen wie beschrieben einzuführen und dann die Schutzhülle 23 durch eine äußere Längs- und zwei äußere Quernähte zu schließen.

Der zu lösende Widerspruch zwischen gewünschter, guter Wärmeleit­ fähigkeit und schlechter elektrischer Leitfähigkeit wird durch be­ sonders dünnes, jedoch hochfestes Textilmaterial gelöst.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich, wenn vor dem Aufbringen der Schutzhülle 23 auf die Statorspulen 18, 20 diese mit einer Schicht Backlackdraht überzogen werden und außer­ dem die Schutzhülle vorher ebenfalls mit Backlackdraht getränkt wird.

Claims (10)

1. Handwerkzeugmaschine, insbesondere Winkelschleifer (1), mit innen­ belüftetem Elektromotor (5), deren aus einer Vielzahl von Drahtwin­ dungen spulenartig gewickelte Motorteile, insbesondere der Rotor (13) und jede der Statorspulen (18, 20) des Stators (11), jeweils von min­ destens einer Schutzhülle (23) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schutzhülle (23) aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teil- bzw. Halbschalen (24, 25) besteht.

2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (24, 25) spiegelgleich aufeinandergesetzt und an ihren abgewinkelten, stoßartigen Rändern miteinander verbunden sind.

3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßartigen Ränder mantellinienartig entlang der umhüllten Motor­ teile verlaufen und eine verbindende Schweißnaht (27, 31) tragen.

4. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stoßartigen Ränder eine verbindende Naht oder Bördelung oder Ver­ schränkung oder Klebung tragen.

5. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß elektrische Anschlußdrähte (21) zwischen den Halbschalen (24, 25) hindurchtreten.

6. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzhülle (23) aus ultraschall-schweißfähigem Textil­ material, wie z. B. Carbonfiber-Glasfiber-Gemisch besteht.

7. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (23) dünnwandig und von hoher Wärmeleitfähigkeit ist.

8. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei übereinandergelegte Textilbahnen (23, 35) mit quer zu ihrer Längserstreckung nebeneinander verlaufenden Nähten verbunden sind, so daß aneinandergereiht schlauchartige Schutzhüllen (23) zur Aufnahme von Motorteilen gebildet werden.

9. Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (23) in Form eines Gewebeschlau­ ches straff über die Statorspulen (18, 20) und/oder den Rotor (13) ge­ zogen ist.

10. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle (23) jeweils in Form des Gewebeschlauches mit Backlack getränkt jeweils über die backlacküberzogenen Statorspulen (18, 20) oder den backlacküberzogenen Rotor (13) gezogen wird.