Ein derartiger Kommutator, bei dem Kohlebürsten auf den Lamellen des Kollektors schleifen und so einen Gleichstrom in die Ankerwicklungen übertragen, ist zum Beispiel aus der DE 197 52 626 AI bekannt. Solche mit Kohlebürsten ausgestattete Kommutatoren werden üblicher Weise für Gleichstrommotoren bzw. Universalmotoren eingesetzt. Derartige Kommutatoren haben den Nachteil, dass sie sehr verschleißbehaftet sind, womit sich die Lebensdauer eines Elektromotors erheblich verringert, sofern die Kohlebürsten nicht ausgewechselt werden. Die Auswechselbarkeit der Kohlebürsten erfordert einen relativ hohen konstruktiven Aufwand. Als alternative Lösung zu solch verschleißbehafteten mechanischen Kommutatoren gibt es elektrische Maschinen, die rein elektrisch kommutiert werden. Die für die elektrische Kommutierung erforderlichen elektronischen Schaltungen sind relativ aufwendig und damit kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Kommutator für Elektromotoren der eingangs genannten Art anzugeben, der rein mechanisch arbeitet, aber trotzdem sehr verschleißarm ist.

Vorteile der Erfindung Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei weist der Kollektor des Motors Kontaktierungsmittel auf, welche während einer Rotation des Kollektors mindestens jeweils zwei von mehreren am Kollektor vorhandenen Kontaktlamellen berühren und damit eine elektrische Verbindung zwischen den betreffenden Kontaktlamellen und externen Stromanschlüssen herstellen.

Erfindungsgemäß bestehen die Kontaktierungsmitteln aus mindestens zwei in axialer Richtung des Kollektors hintereinander angeordneten, elektrisch leitenden Zylindern, deren Längsachsen parallel zur Längsachse des Kollektors liegen. Die mindestens zwei Zylinder sind relativ zum Kollektor so platziert und haben einen solchen Durchmesser, dass der Kollektor bei seiner Rotation über die Innenflächen oder die Außenflächen der mindestens zwei Zylinder abrollt und dabei jeder der vorhandenen Zylinder immer nur von einer Lamelle des Kollektors berührt wird. Dadurch, dass der Kollektor mit seinen Lamellen auf den Zylindern abrollt und es zwischen beiden keinen Schleifkontakt gibt, unterliegen die zum Kommutator gehörenden Teile einem äußerst geringen Verschleiß.

Bei einem mit einem solchen Kommutator ausgestatteten Motor ist während seiner gesamten Lebensdauer kein Teileaustausch erforderlich, so wie es bei einem Kommutator mit Kohlebürsten der Fall ist. Außerdem ist bei dem erfindungsgemäßen mechanischen Kommutator die Ausfallwahrscheinlichkeit noch geringer als bei einem elektrisch kommutierten Motor, weil elektrische Bauelemente der Kommutierungsschaltung einer gewissen Ausfallwahrscheinlichkeit unterliegen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Eine vorteilhafte Ausführung der elektrisch leitenden Zylinder besteht darin, dass sie gegenüber der Längsachse des Kollektors exzentrisch gelagert sind.

In einer ersten Ausführung sind die elektrisch leitenden Zylinder als Wälzlager mit jeweils einem Innenring und einem Außenring ausgebildet. Die Wälzlager umschließen den Kollektor und die Innenringe der Wälzlager, über die der Kollektor abrollt, sind drehbar gelagert und die Außenringe stehen fest. In einer zweiten Ausführung sind die elektrisch leitenden Zylinder ebenfalls als Wälzlager mit jeweils einem Innenring und einem Außenring ausgebildet. Hier sind die Wälzlager aber im Inneren des Kollektors angeordnet und die Außenringe der Wälzlager, über die der Kollektor abrollt, sind drehbar gelagert und die Innenringe stehen fest.

Es sind Mittel vorgesehen, welche eine elektrische Verbindung zwischen den fest stehenden Innenringen bzw. Außenringen der Wälzlager und externen Stromanschlüssen herstellen. Dabei bestehen die Mittel zur elektrischen Verbindung zwischen den fest stehenden Außen-bzw. Innenringen der Wälzlager und den externen Stromanschlüssen vorzugsweise aus Stiften, die von außen durch ein oder mehrere die Außen-bzw.

Innenringe fixierende Aufnahmen schraubbar sind, so dass die Stiftenden auf die Außen- bzw. Innenringe stoßen.

Dadurch, dass die elektrisch leitenden Zylinder in radialer Richtung relativ zu ihrer Längsachse federnd gelagert sind, können Unsymmetrien auf Grund von Fertigungstoleranzen des Kollektors auf einfache Art und Weise ausgeglichen werden.

Es ist vorteilhaft, dass die auf die Außen-bzw. Innenringe der elektrisch leitenden Zylinder stoßenden, einen elektrischen Kontakt herstellenden Stifte die Zylinder gegen den Kollektor drücken, womit die Stifte gleichzeitig eine elektrische und eine mechanische Funktion erfüllen.

Zeichnung Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Kommutator mit zwei den Kollektor umgebenden Zylindern, Figur 2 eine Vorderansicht und Figur 3 eine Rückansicht des in Figur 1 dargestellten Kommutators und Figur 4 eine Frontansicht eines Kommutators mit zwei innerhalb des Kollektors angeordneten Zylindern.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kommutator eines Elektromotors, der zum Beispiel ein Gleichstrommotor bzw. ein Universalmotor ist. Der Kommutator weist einen Kollektor 1 auf, der um eine Längsachse 2 rotierbar gelagert ist, welche Längsachse mit der Rotationsachse des in der Zeichnung nicht dargestellten, mehrere Ankerwicklungen aufnehmenden Rotors des Elektromotors zusammenfällt. Der Kollektor 1 hat in bekannter Weise an seinem äußeren Umfang mehrere Lamellen 3, die mit den Ankerwicklungen elektrisch verbunden sind und über die den Ankerwicklungen ein Strom zugeführt wird. Mit welchen Mitteln einer oder mehreren Lamellen 3 des Kollektors 1 ein Strom zugeführt wird und aus ein oder mehreren anderen Lamellen 3 des Kollektors 1 der Strom wieder abgeleitet wird, gibt die folgende Beschreibung wieder.

Diese stromzu-und abführenden Kontaktmittel kann man dem in der Figur 1 dargestellten Querschnitt durch den Kommutator entnehmen, wobei der Aufbau der Kontaktmittel auch durch die in der Figur 2 dargestellte Vorderansicht A und durch die in der Figur 3 dargestellte Rückansicht B des Kommutators verdeutlicht wird.

Die Kontaktmittel bestehen aus zwei in axialer Richtung des Kollektors 1 hintereinander angeordneten, elektrisch leitenden Zylindern 4 und 5. Der elektrisch leitende Zylinder 4 ist um eine Längsachse 6 und der elektrisch leitende Zylinder 5 um eine Längsachse 7 rotierbar gelagert, wobei die beiden Längsachsen 5 und 6 der beiden Zylinder 4 und 5 gegenüber der Längsachse 2 des Kollektors 1 exzentrisch liegen. Beide Längsachsen 6 und 7 der beiden elektrisch leitenden Zylinder 4 und 5 sind gegenüber der Längsachse 2 des Kollektors 1 um den gleichen Abstand versetzt.

Der elektrisch leitende Zylinder 4 ist als Wälzlager mit jeweils einem Innenring 8 und einem Außenring 9 ausgebildet, und zwischen dem Innenring 8 und dem Außenring 9 befinden sich Kugeln, Walzen oder Nadeln 10, welche ein gegenseitiges Verdrehen des Innenrings 8 und des Außenrings 9 um die gemeinsame Längsachse 6 ermöglichen. In gleicher Weise wie der elektrisch leitende Zylinder 4 ist auch der elektrisch leitende Zylinder 5 aufgebaut. Er besteht ebenfalls aus einem Innenring 11, einem Außenring 12 und zwischen beiden gelagerten Kugeln, Walzen oder Nadeln 13.

Die beiden in axialer Richtung hintereinander angeordneten Zylinder 4 und 5 werden von einem den Kollektor 1 konzentrisch umgebenden Gehäuse 14 gehalten. Das Gehäuse 14 besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material. Die Außenringe 9 und 12 der beiden elektrisch leitenden Zylinder 4 und 5 sind feststehend im Gehäuse 14 fixiert. Die beiden elektrisch leitenden Zylinder 4 und 5 sind im Gehäuse 14 in radialer Richtung relativ zu ihren Längsachsen 5 und 6 federnd gelagert. Die federnde Lagerung der beiden Zylinder 4 und 5 kann beispielsweise mittels eines zwischen dem Außenring 9 bzw. 12 des Zylinders 5 bzw. 6 und der Innenwand des Gehäuses 14 eingefügten Gummiringes 15 bzw. 16 erfolgen. Die federnden Ringe 15 bzw. 16 können anstatt aus Gummi auch aus einem anderen elastischen Material bestehen. Vorzugsweise ist zwischen jedem Außenring 9 bzw. 12 des Zylinders 4 bzw. 5 und dem ihn umgebenden Gummiring 15 bzw. 16 noch ein Kontaktring 17 und 18 eingefügt, der aus einem elektrisch leitenden Material besteht.

Wie nachfolgend beschrieben, dienen die auf den Außenringen 9 und 12 der beiden Zylinder 4 und 5 aufliegenden Kontaktringe 17 und 18 dazu, Strom zu-bzw. abführende Kontaktstifte 19 und 20 mit den Zylindern 4 und 5 elektrisch zu verbinden. Der Kontaktstift 19 wird senkrecht zur Längsachse 6 des elektrisch leitenden Zylinders 4 von außen in das Gehäuse 4 hineingeschraubt. Sein aus dem Gehäuse 14 herausragendes Ende ist als Kontaktfahne 21 ausgebildet, so dass daran die Leitung einer Stromquelle angeschlossen werden kann. Das in das Innere des Gehäuses 14 weisende Ende des Kontaktstiftes 19 weist einen verjüngten Absatz 23 auf, der durch den Kontaktring 17 hindurch geführt ist und auf den Außenring 9 des Zylinders 4 stößt. Somit ist ein Stromfluss über den Kontaktstift 19, den Außenring 9, die Kugeln, Walzen oder Nadeln 10 bis zum Innenring 8 des Zylinders 4 möglich. Der andere Kontaktstift 20 ist in gleicher Weise aufgebaut, wie der zuvor beschriebene Kontaktstift 19. Der Kontaktstift 20 weist an seinem aus dem Gehäuse 14 herausragenden Ende eine Kontaktfahne 22 auf und ist mit seinem in das Gehäuse hineinragenden Ende mit einem verjüngten Absatz 24 versehen, der durch den Kontaktring 18 hindurchgeführt ist und auf den Außenring 12 des Zylinders 5 stößt.

Den beiden in den Figuren 2 und 3 dargestellten Frontansichten in Richtung A und in Richtung B des Kommutators ist zu entnehmen, dass die Durchmesser der Innenringe 8 und 11 der beiden Zylinder 4 und 5 in Relation zum Durchmesser des Kollektors 1 so zu wählen sind, dass der Innenring 8 bzw. 11 des Zylinders 4 bzw. 5 jeweils nur eine Lamelle des Kollektors 1 berührt. Und zwar berühren die Innenringe 8 und 11 der beiden Zylinder 4 und 5 jeweils diametral gegenüberliegende Lamellen des Kollektors l. Über einen der beiden Zylinder 4 bzw. 5 wird einer Lamelle 3 des Kollektors 1 ein Strom zugeführt und über den anderen der beiden Zylinder 4 bzw. 5 wird aus einer anderen Lamelle des Kollektors 1 ein Strom abgeleitet. Mit den zuvor beschriebenen Kontaktstiften 19 und 20 können durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben in das Gehäuse 14 die elektrisch leitenden Zylinder 4 und 5 gegen die von den Gummiringen 15 und 16 erzeugten Federkräfte auf die Lamellen 3 des Kollektors 1 gepresst werden. Wenn sich der mit dem Rotor des Motors verbundene Kollektor um seine Längsachse 2 dreht, rollen die Lamellen 3 über die Strom führenden Innenringe 8 und 11 der beiden exzentrisch angeordneten Zylinder 4 und 5 ab. Dadurch, dass sich die Innenringe 8 und 11 gegenüber den Außenringen 9 und 12 der beiden Zylinder 4 und 5 um die Längsachsen 6 und 7 verdrehen lassen, kommt es zu der besagten Abrollbewegung der Lamellen 3 des Kollektors 1 auf den Innenringen 8 und 11, wodurch eine gegenüber einem Schleifkontakt (wie bei einem Kohlebürstenkontakt) erheblich verschleißärmere Abrolllcontaktierung gebildet wird.

Während bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel jeweils nur zwei Lamellen des Kollektors 1 durch die Zylinder 4 und 5 kontaktiert werden-die eine Lamelle für die Stromeinspeisung und die andere Lamelle für eine Stromableitung- können auch mehr als nur zwei hintereinander angeordnete elektrisch leitende Zylinder vorgesehen werden, wenn für die Stromzuführung und die Stromableitung mehrere Lamellen des Kollektors vorgesehen sind.

Bei dem in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kommutators rollt der Kollektor 1 an den Innenringen 8 und 11 der beiden Zylinder 4 und 5 ab, d. h. die beiden Zylinder 4 und 5 haben einen größeren Durchmesser als der Kollektor 1, so dass die beiden Zylinder 4 und 5 den Kollektor 1 umschließen. Wie der Figur 4 zu entnehmen ist, kann in einer Umkehrung zu dem vorhergehenden Beispiel der Kollektor 25 die elektrisch leitenden Zylinder 26 und 27 umschließen. In der Figur 4 ist eine Frontansicht eines Kollektors 25 mit zwei in seinem Inneren angeordneten elektrisch leitenden Zylindern 26 und 27 dargestellt, deren Längsachsen 28 und 29 parallel zur Längsachse 30 des Kollektors 25 und gegenüber dieser exzentrisch versetzt verlaufen. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Figur 4 nicht das Gehäuse des Kommutators und auch nicht die Lagerungs-und Kontaktierungsmittel für die beiden elektrisch leitenden Zylinder 26 und 27 dargestellt. Genauso wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel besteht der elektrisch leitende Zylinder 26 aus einem Innenring 31, einem Außenring 32 und dazwischen gelagerten Kugeln, Walzen oder Nadeln 33, und der elektrisch leitende Zylinder 27 besteht aus einem Innenring 34, einem Außenring 35 und dazwischen gelagerten Kugeln, Walzen oder Nadeln 36. Jeweils die Innenringe 31 und 34 der beiden elektrisch leitenden Zylinder 26 und 27 sind feststehend, und die Außenringe 32 und 35 sind gegenüber den Innenringen 31 und 34 um die Achsen 28 und 29 der elektrisch leitenden Zylinder 26 und 27 drehbar. Die Lamellen 37 des Kollektors 25 rollen bei diesem Ausführungsbeispiel des Kommutators über die Außenringe 32 und 35 der beiden elektrisch leitenden Zylinder 26 und 27 ab. Die Stromeinspeisung und-auskopplung in und aus den beiden elektrisch leitenden Zylindern 26 und 27 wird, was in der Figur 4 nicht dargestellt ist, wiederum mittels Kontaktstiften vorgenommen, welche mit den feststehenden Innenringen 31 und 34 der elektrisch leitenden Zylinder 26 und 27 in Verbindung gebracht werden.

Durch Wechsel der Stromflussrichtung in oder aus den beiden Zylindern 4 und 5 bzw. 26 und 27 kann zwischen einem Links-und Rechtslauf des Motors umgeschaltet werden.

Des Weiteren lässt sich der Motor mit den elektrisch leitenden Zylindern 4,5 bzw. 26,27 auf sehr einfache Art und Weise abbremsen, in dem nämlich die über die Lamellen 3 bzw. 37 des Kollektors 1 bzw. 25 ablaufenden Außenringe 9,12 bzw. Innenringe 31,34 abgebremst oder in verschiedene Richtungen gedreht werden.