DE10155225A1 - Electrical machine with brush holder - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem Läufer, der mindestens einen Schleifkontakt aufweist, und mit einem Bürstenhalter (11), der mit mindestens einer Kohlebürste (16) zur Stromversorgung des Läufers mit dessen Schleifkontakt zusammenwirkt, wobei die mindestens eine Kohlebürste in einem Köcher (17) axial beweglich geführt ist und von einer dahinter im Köcher (17) vorgespannten Schraubenfeder (18) druckbeaufschlagt ist. Eine Anschlusslitze (20) der Kohlebürste (16) ist durch die Schraubenfeder (18) hindurchgeführt und an ihrem äußeren Ende (20a) mit einem Anschlussteil (22) mit Abstand zur Längsachse des Köchers (17) fest verbunden. DOLLAR A Um ein Stauchen und Verklemmen der Anschlusslitze im Bereich der Schraubenfeder (18) zu vermeiden, ist das äußere Ende (20a) der Anschlusslitze (20) in einem losen Bogen zu der Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) geführt.Electrical machine, in particular three-phase generator for motor vehicles with a rotor which has at least one sliding contact and with a brush holder (11) which interacts with at least one carbon brush (16) for supplying power to the rotor with its sliding contact, the at least one carbon brush in a holder (17) is axially movably guided and is pressurized by a helical spring (18) biased behind it in the quiver (17). A connecting strand (20) of the carbon brush (16) is passed through the helical spring (18) and fixedly connected at its outer end (20a) to a connecting part (22) at a distance from the longitudinal axis of the holder (17). DOLLAR A In order to avoid upsetting and jamming of the connecting strands in the area of the coil spring (18), the outer end (20a) of the connecting strands (20) is guided in a loose curve to the connection point (21) with the connecting part (22).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem mindestens einen Schleifkontakt aufweisenden Läufer und einem Bürstenhalter nach der Gattung der Patentansprüche 1 und 8. The invention relates to an electrical machine, in particular with a three-phase generator for motor vehicles a rotor with at least one sliding contact and a brush holder according to the preamble of the claims 1 and 8.
Bei bekannten Generatoren für Kraftfahrzeuge ist zur Versorgung der Erregerwicklung eines Klauenpolläufers auf der hinteren Stirnseite des Generators eine Schleifringanordnung mit einem Bürstenhalter angeordnet, in welchem zwei Kohlebürsten eingesetzt sind, die jeweils mit einer Anschlusslitze, einer Schraubendruckfeder und einer Abstandsbuchse eine vormontierte Baugruppe bilden. Die Kohlebürsten sind dabei aus einem Granulat aus Naturgraphit und Kupfer gepresst und gesintert. Die Anschlusslitze tritt an der hinteren Stirnseite der Kohlebürste aus und wird durch die Schraubenfeder zum Abstandshalter hindurchgeführt und dort fixiert. Das äußere Ende der Anschlusslitze wird nach der Montage der Baugruppe an eine Stromschiene angeschweißt, die mit dem Ausgang eines Reglers verbunden ist, der den Erregerstrom für den Generator liefert. Bei dieser bekannten Ausführungsform des Bürstenhalters wird beim Einschieben der Kohlebürste in den Köcher des Bürstenhalters die Anschlusslitze innerhalb der Schraubendruckfeder gestaucht, verdreht und mehr oder weniger stark zwischen einzelne Federwindungen der Schraubendruckfeder eingeklemmt. Durch mechanische Beanspruchung im Einsatz der Maschine werden an den Knickstellen bzw. Klemmstellen der Anschlusslitze durch Schwingungen oder Rattern einzelne Litzendrähte abgebrochen. Die Anschlusslitze franst dadurch an den Knickstellen aus, was bis zum vollständigen Abbrechen, und damit zum Ausfall des Generators, führen kann. In known generators for motor vehicles Supply of the excitation winding of a claw pole rotor the rear end of the generator one Slip ring arrangement arranged with a brush holder, in which two carbon brushes are used, each with a connecting wire, a helical compression spring and one Spacer bush form a pre-assembled assembly. The Carbon brushes are made from a granulate made of natural graphite and copper pressed and sintered. The connecting wire occurs at the rear end of the carbon brush passed through the coil spring to the spacer and fixed there. The outer end of the connecting wire is after mounting the module on a power rail welded on, which is connected to the output of a regulator which supplies the excitation current for the generator. at this known embodiment of the brush holder when inserting the carbon brush into the quiver of the Brush holder the connecting wire inside the Coil compression spring compressed, twisted and more or less strongly between individual spring turns of the Compression spring clamped. By mechanical Stresses in the use of the machine are transferred to the Kinks or pinches of the connecting wires Vibrations or chatter broken off individual stranded wires. The connecting wire will fray at the kinks, what until complete cancellation, and thus failure of the generator.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, ein Knicken oder Einklemmen der Anschlusslitze innerhalb der Schraubenfeder und die dadurch verursachte Beschädigung der Anschlusslitzen zuverlässig zu vermeiden. The aim of the present solution is to buckle or pinching the connecting wire inside the Coil spring and the damage it causes Avoid connecting leads reliably.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine beziehungsweise deren erfindungsgemäßer Bürstenhalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beziehungsweise 8 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Anschlusslitze der Kohlebürsten beim Einsetzen in den Köcher des Bürstenhalters nicht mehr gestaucht, verdreht oder seitlich zwischen einzelne Federwindungen gedrückt werden kann, da sie nunmehr axial frei beweglich durch die Schraubenfeder hindurch zu ihrer Anschlussstelle geführt wird. Daraus ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Andrückkraft der Schraubenfeder durch eine eingeklemmte Anschlusslitze nicht mehr beeinträchtigt werden kann, so dass die Kohlebürsten im Betrieb des Generators mit gleichmäßiger Andrückkraft an den Schleifkontakten anliegen, wodurch der Bürstenabrieb verringert wird. Als Schleifkontakte sind Schleifringe, Kommutatorlamellen und dergleichen zu verstehen. The electrical machine according to the invention, respectively whose brush holder according to the invention with the 8 characteristic features of claims 1 and 8 respectively has the advantage over the prior art that the Connecting wire of the carbon brushes when inserting them into the holder the brush holder is no longer compressed, twisted or are pressed laterally between individual spring coils can, since it is now axially freely movable through the Coil spring passed through to their junction becomes. This has the further advantage that the Pressing force of the coil spring by a clamped Connecting wire can no longer be affected, so that the carbon brushes operate with the generator apply even pressure to the sliding contacts, which will reduce brush abrasion. As Sliding contacts are slip rings, commutator bars and to understand the like.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. So ist vorgesehen, dass die im hinteren Endabschnitt des Köchers angeordnete Abstandsbuchse zur Abstützung der Schraubenfeder nunmehr eine axiale Durchgangsöffnung aufweist, durch die die Anschlusslitze für die Gewährleistung einer ungehinderten, axialen Verschiebbarkeit frei hindurchgeführt ist. In einfachster Weise ist das äußere Ende der Anschlusslitze unmittelbar hinter der Abstandsbuchse in einer U-förmigen Schleife zu der Verbindungsstelle mit ihrem Anschlussteil geführt. Um im montierten Zustand der Baugruppe zu verhindern, dass die Kohlebürste von der Schraubenfeder vorne aus dem Köcher herausfällt, wird zweckmäßigerweise die Länge der Schleife so bemessen, dass die Anschlusslitze bei abmontiertem Bürstenhalter die Kohlebürste im vorderen Endbereich des Köchers gegen den Druck der Schraubenfeder festhält. Um bei längeren Kohlebürsten einen entsprechend längeren, axialen Weg der Anschlusslitze zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das freie Ende der Anschlusslitze in einer S-förmigen Schleife zu der Verbindungsstelle mit dem Anschlussteil geführt wird. By the measures listed in the subclaims there are advantageous further developments and improvements of the features specified in claim 1. So it is provided that located in the rear end portion of the quiver Spacer bush for supporting the coil spring now has an axial through opening through which the Connecting wire to ensure unimpeded, axial displacement is passed freely. In the simplest way is the outer end of the connecting wire immediately behind the spacer bush in a U-shaped Loop to the junction with its connector guided. To in the assembled state of the module prevent the carbon brush from the coil spring falls out of the quiver at the front, the Measure the length of the loop so that the connecting wire at the brush holder in the front End of the quiver against the pressure of the coil spring holds. In order for longer carbon brushes to ensure a longer, axial path of the connecting wire, it is suggested that the free end of the lead wire in an S-shaped loop to the junction with the connecting part is guided.
Bei der Verwendung dieser Lösung in elektrischen Maschinen, zum Beispiel in Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge ist in an sich bekannter Weise das Anschlussteil für die Anschlusslitze eine Stromschiene und die Verbindungsstelle mit der Anschlusslitze eine Schweißstelle. Ferner ist der Bürstenhalter mit einem Regler zu einer Baueinheit zusammengefasst, wobei je ein Ausgang des Reglers über die Stromschiene mit je einer Kohlebürste elektrisch verbunden ist. When using this solution in electrical machines, for example in three-phase generators for motor vehicles the connecting part for the Connecting wire, a busbar and the connection point a welding point with the connecting wire. Furthermore, the Brush holder with a regulator to a structural unit summarized, whereby one output of the controller via the Busbar electrically connected with one carbon brush each is.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für Bürstenhalter von Schleifringläufern sowie von Kommutatorläufern gleichermaßen geeignet. Wichtig dabei ist, dass die Verbindungsstelle der Anschlusslitze am Anschlussteil seitlich zur Köcherlängsachse versetzt ist, indem sie neben beziehungsweise seitlich oberhalb der Längserstreckung des Köchers angeordnet ist, um ein Stauchen und seitliches Ausbauchen der Anschlusslitze im Köcher zu verhindern. The solution according to the invention is for brush holders from Slip ring rotors and commutator rotors alike suitable. It is important that the connection point of the Connecting wire on the connecting part on the side Quiver longitudinal axis is offset by next to it or laterally above the longitudinal extent of the Quiver is arranged to compress and lateral Prevent bulging of the connecting wires in the quiver.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to the figures explained. Show it:
Fig. 1 eine Baueinheit aus Bürstenhalter und Regler bekannter Bauart bei Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, Fig. 1 is an assembly of brush holders and regulators of a known type in alternators for motor vehicles,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Bürstenhalter bekannter Bauart aus Fig. 1. Fig. 2 shows a longitudinal section through the brush holder of known type in FIG. 1.
Fig. 3 zeigt den erfindungsgemäßen Bürstenhalter im
Längsschnitt und vergrößerter Darstellung mit einem
schleifenförmig gebogenen Ende der Anschlusslitze
- a) bei einer im Köcher eingeschobenen Kohlebürste und
- b) bei einer aus dem Köcher herausragenden Kohlebürste, und
- a) with a carbon brush inserted in the holder and
- b) a carbon brush protruding from the quiver, and
Fig. 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen vergrößert dargestellten Ausbruch des Bürstenhalters mit S- förmig gebogenem Ende der Anschlusslitze. Fig. 4 shows a further embodiment as shown increased outbreak of the brush holder with an S-shaped curved end of the pigtail.
In Fig. 1 ist eine mit 10 bezeichnete bekannte Baueinheit aus einem Bürstenhalter 11 und einem Regler 12 eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge dargestellt. Die Baueinheit 10 wird an Befestigungslöchern 13 mittels Schrauben auf dem hinteren Lagerschild des nicht dargestellten Drehstromgenerators befestigt und über eine Anschlussschiene 14 mit einer Anschlussklemme des Drehstromgenerators verbunden. Am hinteren Ende eines als Klauenpol-Schleifringläufers des nicht dargestellten Drehstromgenerators befindet sich eine Schleifringanordnung mit zwei Schleifringen als Schleifkontakte, die in Fig. 1 mit 15 angedeutet sind. Die Schleifringe 15 arbeiten jeweils mit einer im Bürstenhalter 11 aufgenommenen Kohlebürste 16 zusammen. In Fig. 1 a designated 10, well-known assembly of a brush holder 11 and a regulator 12 is illustrated an alternator for motor vehicles. The assembly 10 is fastened to fastening holes 13 by means of screws on the rear bearing plate of the three-phase generator, not shown, and connected to a connecting terminal of the three-phase generator via a connecting bar 14 . At the rear end of a claw-pole slip ring rotor of the three-phase generator, not shown, there is a slip ring arrangement with two slip rings as sliding contacts, which are indicated by 15 in FIG. 1. The slip rings 15 each work with a carbon brush 16 accommodated in the brush holder 11 .
Fig. 2 zeigt den Bürstenhalter 11 bekannter Bauart nach Fig. 1 im Längsschnitt mit einer der beiden, hintereinander angeordneten Kohlebürsten 16, die dort in einem Köcher 17 des Bürstenhalters 11 aus Isolierstoff axial beweglich geführt ist. Hinter der Kohlebürste 16 befindet sich im Köcher 17 eine vorgespannte Schraubenfeder 18, die sich einerseits an der hinteren Stirnseite der Kohlebürste 16 und andererseits an einer Abstandsbuchse 19 aus Isoliermaterial abstützt. Die Abstandsbuchse 19 ist im hinteren Abschnitt des Köchers 17 fixiert. Eine am hinteren Ende der Kohlebürste 16 stirnseitig austretende Anschlusslitze 20 ist durch die Schraubenfeder 18 hindurchgeführt und am hinteren Ende der Abstandsbuchse 19 festgeklemmt. Das äußere Ende 20a der Anschlusslitze ist oberhalb der Abstandsbuchse 19 an einer Verbindungsstelle 21 einer Stromschiene 22 festgeschweißt, die am hinteren Ende des Köchers 17 seitlich in dem Isoliermaterial des Bürstenhalters eingebettet ist. Fig. 2 shows the brush holder 11 of the known type according to FIG. 1 in longitudinal section with one of the two carbon brushes 16 arranged one behind the other, which is guided there axially movably in a quiver 17 of the brush holder 11 made of insulating material. Behind the carbon brush 16 there is a prestressed helical spring 18 in the quiver 17 , which is supported on the one hand on the rear end face of the carbon brush 16 and on the other hand on a spacer bushing 19 made of insulating material. The spacer bushing 19 is fixed in the rear section of the quiver 17 . A connecting strand 20 emerging at the rear end of the carbon brush 16 at the end is passed through the helical spring 18 and clamped at the rear end of the spacer bushing 19 . The outer end 20 a of the connecting wire is welded above the spacer socket 19 at a connection point 21 of a busbar 22 , which is laterally embedded in the insulating material of the brush holder at the rear end of the quiver 17 .
Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass beim Betrieb des Drehstromgenerators die Kohlebürste 16 nahezu vollständig in den Köcher 17 des Bürstenhalters 11 eingeschoben ist. Dadurch wird die Anschlusslitze 20 gegen ihre Fixierstelle 23 am hinteren Ende der Abstandsbuchse 19 hochgedruckt, wobei sie gestaucht, verdreht und zwischen einzelne Federwindungen der Schraubenfeder 18 eingeklemmt und geknickt werden kann. From Fig. 2 it can be seen that the carbon brush 16 is almost completely inserted into the holder 17 of the brush holder 11 during operation of the three-phase generator. As a result, the connecting strand 20 is pressed up against its fixing point 23 at the rear end of the spacer bush 19 , it being compressed, twisted and clamped and kinked between individual spring turns of the helical spring 18 .
Ein solches Stauchen und Einklemmen der Anschlusslitze wird mit den erfindungsgemäßen Ausführungen des Bürstenhalters 11 nach Fig. 3 und 4 zuverlässig vermieden, indem innerhalb des Köchers die Anschlusslitze axial völlig frei beweglich gehalten wird. Such upsetting and jamming of the connecting strands is reliably avoided with the inventive designs of the brush holder 11 according to FIGS. 3 and 4, in that the connecting strands are kept completely free to move axially within the holder.
Fig. 3a und b zeigen in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch den Bürstenhalter 11 mit einer geänderten Gestaltung des Anschlusses der Anschlusslitze 20 an ihrem äußeren Ende 20a. Dort ist im hinteren Endabschnitt 17a des Köchers 17 die zur Abstützung der Schraubenfeder 18 dort fest eingesetzte Abstandsbuchse 19a mit einer axialen Durchgangsöffnung 24 versehen, durch die die Anschlusslitze 20 frei hindurchgeführt ist. Hinter der Abstandsbuchse 19a ist nunmehr das äußere Ende 20a der Anschlusslitze 20 über deren Verbindungsstelle 21 an der Stromschiene 22 hinausgeführt und dann in einer U-förmigen Schleife um 180° zur Verbindungsstelle 21 zurückgebogen. FIGS. 3a and b show in an enlarged representation of a longitudinal section through the brush holder 11 with a modified design of the connection of the pigtail 20 at its outer end 20 a. There, in the rear end section 17 a of the quiver 17, the spacer bush 19 a, which is fixedly inserted there to support the helical spring 18 , is provided with an axial through opening 24 through which the connecting strand 20 is freely guided. Behind the spacer socket 19 a, the outer end 20 a of the connecting wire 20 is now led out beyond its connection point 21 on the busbar 22 and then bent back in a U-shaped loop through 180 ° to the connection point 21 .
Fig. 3a zeigt den Normalzustand der im Köcher 17 eingeschobenen Kohlebürste 16, deren vordere Stirnseite nach der Montage der Baueinheit 10 am Drehstromgenerator unmittelbar vor dem Köcher 17 am Schleifring 15 aufliegt. Dort ist das äußere Ende 20a der Anschlusslitze 20 als loser Bogen in einer Schleife 25 zu der Verbindungsstelle 21 mit der Stromschiene 22 geführt. Fig. 3b zeigt die Lage der Kohlebürste 16 bei abmontierter Baueinheit 10, die dort durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 18 aus dem Köcher 17 des Bürstenhalters 11 herausgedrückt wird. Die Länge der Schleife 25 am äußeren Ende 20a der Anschlusslitze 20 ist so bemessen, dass bei diesem abmontierten Bürstenhalter 11 die Anschlusslitze 20 die Kohlebürste 16 im vorderen Endbereich 17b des Köchers 17 gegen den Druck der Schraubenfeder 18 festhält. Fig. 3a shows the normal state of the inserted in sleeve 17 carbon brush 16, the front end face rests after mounting of the assembly 10 to the alternator 17 immediately before the quiver to the grinding ring 15. There, the outer end 20 a of the connecting wire 20 is guided as a loose arc in a loop 25 to the connection point 21 with the busbar 22 . FIG. 3b shows the location of the carbon brush 16 at removed to expedite assembly 10, which is pushed there by the biasing force of the coil spring 18 from the boiler 17 of the brush holder 11. The length of the loop 25 at the outer end 20 a of the connecting wire 20 is dimensioned such that, in the case of this removed brush holder 11, the connecting wire 20 holds the carbon brush 16 in the front end region 17 b of the holder 17 against the pressure of the helical spring 18 .
Fig. 4 zeigt alternativ zu Fig. 3 einen Anschluss der Anschlusslitze 20, in dem das äußere Ende 20a der Anschlusslitze in einer S-förmigen Schleife 25a zu der Verbindungsstelle 21 mit der Stromschiene 22 geführt ist. As an alternative to FIG. 3, FIG. 4 shows a connection of the connecting wire 20 , in which the outer end 20 a of the connecting wire is guided in an S-shaped loop 25 a to the connection point 21 with the busbar 22 .
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