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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Bürstenhalter
und Bürstenköcher mit
unterschiedlichen Abmessungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Der Bürstenhalter
umfasst eine Halterung, in der wenigstens ein mit einer Bürste versehener
Bürstenköcher aufgenommen
ist, und mit einem Träger,
der die wenigstens eine Halterung trägt und mit dem der Bürstenhalter
und mit dem der Bürstenhalter
an der elektrischen Maschine fixiert ist.
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Mit
derartigen Bürstenhaltern
müssen
elektrische Maschinen verschiedener Leistungsklassen kostengünstig herstellbar
sein. Aus diesem Grund werden verschiedene Kohlequerschnitte, beispielsweise
mit 8 × 8mm
und 8 × 10mm
Kohlequerschnitt verwendet. Um diese Anforderung zu befriedigen und
um kostenmäßig wettbewerbsfähig zu bleiben, werden
im unteren Leistungsspektrum, d.h. bei leistungsschwachen Motoren
kleine Kohlequerschnitte, z.B. mit einem Kohlequerschnitt von 8 × 8mm und
im oberen Leistungsspektrum, d.h. bei leistungsstarken Motoren große Kohlequerschnitte,
z.B. mit einem Kohlequerschnitt von 8 × 10mm zur Motorbestückung eingesetzt.
Hierfür
werden Bürstenhager
hergestellt, auf denen nur ein Bürstenköchertyp
passt.
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Vorteile der
Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Bürstenhalter
für elektrische
Maschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass
die Bildung eines Baukastens möglich
ist, da er mit unterschiedlichen Bürstenköchern, bspw. mit einer äußeren Querschnittsabmessung
der Bürstenköcher von
8 × 8mm oder
8 × 10mm
bestückt
werden kann. Diese liegen jeweils auf der gleichen Höhe, weshalb
es zu keinem unrunden Lauf kommt, wenn ein anderer Bürstenköchertyp
verwendet wird.
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Dadurch,
dass die Halterung in Randbereichen Rippen aufweist, die parallel
zur Bewegungsrichtung der Bürste
im Aufnahmeteil angeordnet sind, derart dass Bürsten, die senkrecht zur Bewegungsrichtung
unterschiedliche Erstreckungen aufweisen mit einer ersten Symmetrieebene,
die parallel zur Bewegungsrichtung verläuft, symmetrisch und/oder mittig
zwischen den Befestigungsabschnitten der beiden Stirnseiten angeordnet
sind, decken sich die weiteren Symmetrieebenen von Bürsten unterschiedlicher Erstreckung
in axialer Richtung des Bürstenhalters mit
der ersten Symmetrieebene.
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Dadurch,
dass der Bürstenhalter
mit wenigstens einem ersten Bürstenköcher bestückbar ist,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bürste eine erste Erstreckung
hat, oder mit wenigstens einem zweiten Bürstenhalter bestückbar ist,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung eine zweite Erstreckung hat, die
größer ist
als die erste Erstreckung, und dass der zweite Bürstenhalter wenigstens einen
Fortsatz aufweist, der am Grund der Halterung aufliegen und dessen
Höhe gleich
(zweite Erstreckung – erste
Erstreckung)/2 ist, so dass die Mittelebenen der Bürsten in
den Bürstenköchern jeweils
mittig zwischen den Befestigungsabschnitten der beiden Stirnseiten liegen,
ist der Bürstenhalter
sowohl für
niedrige als auch hohe Leitungsklassen verwendbar. Alternativ lässt sich
dies dadurch erreichen, dass der Bürstenhalter mit wenigstens
einem ersten Bürstenköcher bestückbar ist,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bürste eine erste Erstreckung
hat, oder mit wenigstens einem zweiten Bürstenhalter bestückbar ist, der
senkrecht zur Bewegungsrichtung eine zweite Erstreckung hat, die
größer ist
als die erste Erstreckung, und dass der erste Bürstenhalter wenigstens seitliche
Fortsätze
aufweist, die an den Stegen zur Anlage kommen, so dass die Mittelebenen
der Bürsten
in den Bürstenköchern in
mittig zwischen den Befestigungsabschnitten der beiden Stirnseiten
liegen.
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Ferner
ergibt sich ein funktional symmetrischer Aufbau. Es wird nur noch
ein Bürstenhalter, d.h.
Bürstenplatte
ggf. mit Metallkohleköcher,
sowie „geschleppte" Bürsten und
Federn je Kohlequerschnitt zusammengebaut. Die Bürstenträger werden nur noch für eine Drehrichtung
aufgebaut. Durch Wenden um 180° um
eine Wendeachse in einer Symmetrieebene, kann er so in ein Motor-
oder Polgehäuse
oder einem Lagerdeckel bzw. -bügel
eingesetzt werden, dass beide Motordrehrichtungen realisiert werden
können.
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Vorzugsweise
verläuft
zwischen den Befestigungsabschnitten der beiden Stirnseiten eine
Symmetrieebene, da sich dadurch eine einfache Konstruktion ergibt.
Vorteilhafterweise verläuft
die Symmetrieebene entlang der Bewegungsrichtung einer Bürste in
der wenigstens einen Halterung, da dadurch Bürsten unterschiedlicher Erstreckung
in axialer Richtung des Bürstenhalters
immer symmetrisch zu den Befestigungsabschnitten laufen.
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Dadurch,
dass die Befestigungsabschnitte in Axialrichtung des Bürstenhalters
ausgerichtete Anschläge
aufweisen, die von jeder Stirnseite den gleichen Abstand zur Symmetrieebene
haben, lässt
sich der Bürstenhalter
an der elektrischen Maschine leicht axial positionieren.
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Vorzugsweise
ist die Halterung eine U-förmige
Aufnahme für
einen Bürstenköcher. Dadurch
lässt sich
die Halterung leicht fertigen und der Bürstenköcher sich leicht bestücken. Die
bevorzugteste Weiterbildung ist auch die, dass Bürstenköcher vorgesehen sind, da sich
nur mit ihnen Motoren mit sehr hoher Leistung verwirklichen lassen.
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Mit
einer elektrischen Maschine, vorzugsweise Kommutatormotor mit einem
oder mehreren derartigen Bürstenhaltern,
wobei der oder die Bürstenhalter
an einer Stirnseite des Gehäuses
der elektrischen Maschine befestigt ist bzw. sind, lässt sich leicht
ein Baukasten realisieren.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung.
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Zeichnung
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Zwei
Ausführungsbeispiele
sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
elektrische Maschine in einem Längsschnitt,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines Bürstenhalters
für zwei
Bürsten
im Gehäuse
der elektrischen Maschine nach 1 in einer
ersten Einbaulage,
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3 eine
perspektivische Ansicht des Bürstenhalters
im Gehäuse
der elektrischen Maschine nach 1 in einer
zweiten Einbaulage,
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4 den
Bürstenhalter
nach 2 ohne Gehäuse
aber mit ersten Bürsten,
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5 den
Bürstenhalter
nach 3 ohne Gehäuse
aber mit ersten Bürsten,
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6 den
Bürstenhalter
nach 4 ohne Bürsten,
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7 den
Bürstenhalter
nach 4 in einer Draufsicht,
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8 den
Bürstenhalter
nach 5 in einer Draufsicht,
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9 den
Bürstenhalter
nach 7 in einer Vorderansicht mit den ersten Bürsten,
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10 den
Bürstenhalter
nach 7 in einer Vorderansicht nur mit Bürstenköchern der
ersten Bürsten,
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11 die
Bürstenköcher der
ersten Bürsten in
einer Unteransicht,
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12 den
Bürstenhalter
nach 7 in einer Vorderansicht mit zweiten Bürsten,
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13 den
Bürstenhalter
nach 7 in einer Vorderansicht nur mit Bürstenköchern der
ersten Bürsten,
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14 die
Bürstenköcher der
zweiten Bürsten
in einer Unteransicht,
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15 eine
perspektivische Ansicht zweier Einzelbürstenhalter im Gehäuse der
elektrischen Maschine von 1 in einer
ersten Einbaulage,
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16 eine
perspektivische Ansicht der Einzelbürstenhalter im Gehäuse der
elektrischen Maschine von 1 in einer
zweiten Einbaulage,
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17 die
Einzelbürstenhalter
nach 15 ohne Gehäuse
und Bürsten,
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18 einen
Einzelbürstenhalter
nach 15 in einer Ansicht von oben,
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19 einen
Einzelbürstenhalter
nach 15 in einer Ansicht von unten,
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20 einen
Einzelbürstenhalter
nach 15 in einer Vorderansicht mit dritten Bürstenköchern,
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21 einen
Einzelbürstenhalter
nach 15 in einer Vorderansicht mit den Bürstenköchern der
zweiten Bürsten,
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22 den
dritten Bürstenköcher in
einer Ansicht von links,
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23 den
dritten Bürstenköcher in
einer Ansicht von unten,
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24 den
zweiten Bürstenköcher in
einer Ansicht von links und
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25 den
zweiten Bürstenköcher in
einer Ansicht von links.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In
der 1 ist ein Teil einer elektrischen Maschine 10 in
einem Längsschnitt
vereinfacht dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich
um einen bürstenbehafteten
Gleichstrommotor, auch Kommutatormotor genannt, der vorzugsweise
in einem Lüfterantrieb
eines Kraftfahrzeugs zu Anwendung kommt. Es sind jedoch andere Anwendungen
beispielsweise in einen Fensterheber, Wischerantrieb, Sitzversteller
oder sonstigen Anwendungen in einem Kraftfahrzeug denkbar. Es kann
sich aber auch um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine 10 hat
vorzugsweise nur eine Drehrichtung, weshalb sie besonders für den bereits
erwähnten
Lüfterantrieb
bestimmt ist. Auch aufgrund der niedrigen Geräusche ist die elektrische Maschine 10 am
besten für
einen Lüfterabtrieb
geeignet.
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In
der elektrischen Maschine 10 ist auf der Welle für den Fall,
dass es sich um einen bürstenbehafteten
Gleichstrommotor handelt, ein Kommutator angeordnet. Im Falle eines
Generators wäre
dies ein Schleifring. In beiden Fällen handelt es sich jedoch um
ein Kontaktelement, das vorzugsweise rotiert.
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Die
elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 12, insbesondere
ein Polgehäuse,
und einen darin angeordneten Anker 14. Der Anker 14 weist eine
Welle 16 und ein Ankerpaket 17 mit einer nicht näher dargestellten
Ankerwicklung auf. Die Ankerwicklung ist über Drähte 18 mit Haken eines
Kommutators 20 verbunden. Der Kommutator 20 wird
am Umfang von zwei Kohlebürsten
bzw. Bürsten 22 an zwei
radial gegenüberliegenden
Seiten beaufschlagt. Die Bürsten 22 sind
auf einem ersten Bürstenhalter 24 angeordnet.
Vom Bürstenhalter 24,
der als Kunststoffspritzgussteil hergestellt ist, werden zwei Ausführungsbeispiele, 24.1 sowie 24.2,
noch näher
beschreiben. Der Kommutator 20, die Bürsten 22 und der Bürstenhalter 24 bilden
eine Kommutierungsvorrichtung 26. Der Bürstenhalter 24 wird
vorzugsweise durch einen Deckel 28 am Gehäuse 12 gehalten
bzw. fixiert. Der Deckel 28 kann auch ein Lagerdeckel oder Lagerbügel sein.
Der Bürstenhalter 24 kann
auch in einen solchen Lagerdeckel oder Lagerbügel eingesetzt sein.
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In
den 2 bis 8 und auch 9, 10, 12 und 13 ist
ein in das Gehäuse 12 der
elektrischen Maschine 10 eingeschobener erster Bürstenhalter 24.1 nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
ohne den Anker 14, den Kommutator 20 und den Deckel 28 gezeigt.
Der Bürstenhalter 24.1 ist
an einer Stirnseite 29 des Gehäuses 12 der elektrischen Maschine 10 befestigt.
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Der
Bürstenhalter 24.1 weist
zwei Stirnseiten 30, 32 auf. Er weist außerdem zwei
sich diametral gegenüberliegende,
vorzugsweise U-förmige
Halterungen 34 auf mit Seitenwänden 34.1 und einem
Grund 34.2, in denen jeweils eine Bürste 22 in einem als Blechstanzbiegeteil
hergestellten Bürstenköcher 38 verschiebbar
und durch eine Feder 40 beaufschlagt angeordnet ist. Es
ist auch möglich,
dass drei, vier oder noch mehr Halterungen 34 vorgesehen
sind.
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Außerdem weist
der Bürstenhalter 24.1 als weiteren
wesentlichen Teil einen Träger 42 auf,
der die Halterungen 34 trägt.
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Die
Mittelachsen 44 der beiden Halterungen 34 verlaufen
parallel und mit Versatz zueinander, so dass die Bürsten 22 im
Betrieb der elektrischen Maschine 10 geneigt in die Drehrichtung
des Kommutators 20 gerichtet sind. Dies hat einen sehr
leisen Lauf zur Folge, wodurch sich die besondere Eignung der elektrischen
Maschine 10 als Lüfterantrieb
ergibt. Die beiden Halterungen 34 sind über zwei, vorzugsweise ringsegmentförmige Verbindungsstreben 46 miteinander
verbunden. Auf die Halterungen 34 und die Bürstenköcher 38 wird
noch weiter unten näher
eingegangen.
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Der
Träger 42 hat
die Form eines Rahmens. Er wird gebildet durch zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben 48,
die radial um die Verbindungsstreben 46 der Halerungen 34 verlaufen.
Ferner weist er zwei sich gegenüberliegende
Brücken 50 auf,
die zum einen an den von den Bürsten 22 abgewandten Seiten
der Halterungen 34 vorbeiführen. Jede Brücke 50 umfasst
vorzugsweise einen Bügel 52,
der radial um die Halterungen 34 herumführt, jedoch unterhalb der Bürstenköcher 38.
Auch können
nur ein Bügel 52 vorgesehen
sein und keine Brücken 50.
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Der
Träger 42 weist
am Außenumfang
Befestigungsabschnitte 54 auf, mit denen der Bürstenhalter 24 an
der elektrischen Maschine 10 am Gehäuse 12 fixiert ist.
Die Befestigungsabschnitte 54 sind derart an beiden Stirnseiten 30, 32 des
Trägers 42 ausgebildet,
dass der Träger 42 und
somit der Bürstenhalter 24 mit
der einen Stirnseite 30 und auch der anderen Stirnseite 32 am
Gehäuse 12 fixierbar ist.
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Statt
der gezeigten vier Befestigungsabschnitte 54 kann der Träger 42 auch
mit dreien am Gehäuse 12 befestigt
sein. Die vier Befestigungsabschnitte 54 sind jeweils an
den Übergangsbereichen der
Rahmenstreben 48 und der Brücken 50 ausgebildet.
Wie besonders deutlich aus den 7 und 8 hervorgeht,
sind die Befestigungsabschnitte 54 radial nach außen gerichtete
Fortsätze,
die zumindest außen
aber wie gezeigt vorzugsweise auch seitlich durchgehend von der
einen Stirnseite 30 zur anderen Stirnseite 32 verlaufen.
Die Befestigungsabschnitte 54 weisen Verjüngungen 56 auf,
die, wie auch die Befestigungsabschnitte 54 selbst, auf
einem Kreisbogen liegen, der durch das Gehäuse 12 verdeutlicht
wird. Die Befestigungsabschnitte 54 bzw. die Verjüngungen 56 werden
vorzugsweise in stirnseitige Ausnehmungen 58 (2 und 3)
oder Fenster der Gehäusewand 12 gesteckt,
wodurch sich eine formschlüssige
Sicherung gegen Verdrehen ergibt. Die Verjüngungen 56 weisen
vorzugsweise jeweils einen axial verlaufenden Hohlraum 60 auf,
wodurch sich eine größere Elastizität und bessere Dämpfung ergibt.
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Am
Außenumfang
der Befestigungsabschnitte 54 sind seitlich abstehende
Nasen 62 ausgebildet. Diese liegen am Außenumfang
des Gehäuses 12 an
und bilden den äußeren Abschluss
der Verjüngungen 56.
Den inneren Abschluss oder auch Beginn der Verjüngungen 56 wird durch
einen Absatz bzw. eine Schulter 64 gebildet, die am Innenumfang
des Gehäuses 12 anliegt.
Dadurch ist eine formschlüssige
Sicherung gegen radiale Bewegungen des Bürstenhalters 24 gebildet.
Die in Axialrichtung des Bürstenhalters 24.1 ausgerichteten
Stirnseiten 66, 68 der Befestigungsabschnitte 54 liegen
am Gehäuse 12 an und
bilden axiale Anschläge.
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Die
Stirnseiten 66, 68 haben den gleichen Abstand
zu einer besonders gut in 6 erkennbaren
Symmetrieebene 70. Diese verläuft zwischen den Befestigungsabschnitten 54 der
beiden Stirnseiten 30, 32. Die Symmetrieebene 70 verläuft entlang der
mit einem Doppelpfeil dargestellten Bewegungsrichtung 72 der
Bürsten 22 in
den Halterungen 34.
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Die
Befestigungsabschnitte 54 der beiden Stirnseiten 30, 32 verlaufen
symmetrisch zu einer Linie 74 verlaufen, die senkrecht
auf der Längsachse des
Kommutators 20 steht, der im Betrieb der elektrischen Maschine 10 mit
den beiden Bürsten 22 zusammenwirkt.
Dadurch bildet die Linie 74 eine Wendeachse, um die der
Bürstenhalter 24.1 gewendet und
mit wahlweise mit seinen beiden Stirnseiten 30, 32 an
der elektrischen Maschine 10 befestigbar ist.
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Der
Träger 42 des
Bürstenhalters 24.1 weist mindestens
drei, vorzugsweise vier Federelemente 76, mit denen er
mit den Halterungen 34 und/oder den Verbindungstreben 46 verbunden
ist. Die Federelemente 76 stehen mit einem ersten Abschnitt 76.1 auf
einer Stirnseite 32 axial vom Träger 42 ab und gehen
in einen ersten halbkreisförmigen
Bogenabschnitt 76.2 über.
Mit einem im wesentlichen geraden Mittelabschnitt 76.3 ragen
sie zwischen dem Träger 42 und
den Halterungen 34 sowie den Verbindungsstreben 46 hindurch
und gehen in einen zweiten halbkreisförmigen Bogenabschnitt 76.4 über. Mit
einem sich daran anschließenden,
zweiten axial verlaufenden Abschnitt 76.5 sind die Federelemente
dann an den Halterungen 34 und/oder den Verbindungsstreben 46 der
zweiten Stirnseite 30 befestigt. In Drehrichtung des Kommutators 20 bzw.
Umfangsrichtung des Bürstenhalters 24.1 haben
die Federelemente 76 eine geringere Erstreckung als senkrecht
zur Drehrichtung des Kommutators bzw. der Umfangsrichtung des Bürstenhalters 24.1.
Die größere Erstreckung
ist ca. fünf
Mal größer als
die kleinere Erstreckung, wobei ein Bereich von drei bis acht Mal
so groß auch noch
gute Werte liefert. Dadurch sind die Federelemente 76 in
Umfangsrichtung relativ weich und in Axialrichtung sowie Radialrichtung – jeweils
des Bürstenhalters 24.1 bzw.
der elektrischen Maschine 10 – relativ steif.
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Aus
den 9 bis 14 geht hervor, dass die Halterungen 34 in
ihren Randbereichen Rippen 78 haben, die parallel zur Bewegungsrichtung
der Bürsten 22 angeordnet
sind. Dadurch sind Bürsten 22,
die senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung unterschiedliche Erstreckungen
aufweisen, mit einer Symmetrieebene, die parallel zur Bewegungsrichtung verläuft, symmetrisch
und/oder mittig zwischen den Befestigungsabschnitten 54 der
beiden Stirnseiten 30, 32 angeordnet. Dadurch
ergeben sich ein bessere Laufeigenschaften.
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Um
dies zu verdeutlichen, ist in den 9 bis 11 eine
erste Bürste 22.1 dargestellt,
die in einem ersten Bürstenköcher 38.1 angeordnet
ist. Die Bürste 22.1 hat
beispielsweise eine Querschnittsfläche von 8 × 8mm. Der Bürstenköcher 38.1 ist
aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch
ergibt sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 9mm.
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In
den 12 bis 14 ist
eine zweite Bürste 22.2 dargestellt,
die in einem zweiten Bürstenköcher 38.2 angeordnet
ist. Die Bürste 22.2 hat
beispielsweise eine Querschnittsfläche von 8 × 10mm. Der Bürstenköcher 38.2 ist
auch aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch ergibt
sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 11mm. Der Abstand der
Rippen 78 ist so bemessen, dass der zweite Bürstenköcher 38.2 am
Grund der Halterung 34 aufliegt.
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Damit
nun beide Bürsten 22.1 und 22.2 mittig in
der Symmetrieebene 70 liegen, sind die Rippen 78 (11mm – 9mm)/2
= 1mm hoch. Bei anderen Maßen gilt
für die
Höhe der
Rippen 78: Gesamterstreckung des Bürstenköchers, der in Axialrichtung
der elektrischen Maschine 10 oder des Bürstenhalters 24.1 das größere Maß hat minus
Gesamterstreckung des Bürstenköchers, der
in Axialrichtung der elektrischen Maschine 10 oder des
Bürstenhalters 24.1 das
kleinere Maß und
das Ergebnis geteilt durch zwei.
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Der
erste Bürstenköcher
38.1 hat
für die
Auflage auf den Rippen
78 seitlich abstehende Flügel
80.
Die Flügel
80 stehen
quer oder senkrecht zu Einsteckzungen
81. Ansonsten können die
Bürstenköcher
38 so
ausgebildet, hergestellt und befestigt sein, wie beispielsweise
in der
EP 691 047 oder
US 5,696,418 bekannt, auf
deren Offenbarung an dieser Stelle Bezug genommen wird.
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Dies
hat zur Folge, dass der Bürstenhalter 24.1 mit
einem ersten Bürstenköcher 38.1 bestückbar ist,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bürste 22.1 eine erste
Erstreckung hat, oder dass der Bürstenhalter 24.1 mit
einem zweiten Bürstenhalter 38.2 bestückbar ist,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung eine zweite Erstreckung hat,
die größer ist als
die erste Erstreckung, und dass der erste Bürstenköcher 38.1 wenigstens
seitliche Fortsätze 80 aufweist,
die an den Rippen 78 zur Anlage kommen, so dass die – in diesem
Fall der Symmetrieebene 70 entsprechenden – Mittelebenen
der beiden Bürsten 22.1 und 22.2 mittig
zwischen den Befestigungsabschnitten 54 der beiden Stirnseiten 30, 32 liegen.
Allerdings genügt
es, wenn die beiden Bürsten 22.1 und 22.2 quasi
miteinander flüchten,
unabhängig
davon, ob eine Symmetrieebene 70 vorgesehen ist.
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Außerdem sind
an den Rahmenstreben 48 an einer Stirnseite 30 axial
abstehende Pfosten 82 zur Durchführung von Bürstenlitzen 84 der
Bürsten 22 ausgebildet.
Ferner weist der Bürstenhalter
Hakenpaare 86 zur Fixierung der Bürstenlitzen 84 auf. Schließlich hat
der Bürstenhalter 24,
vorzugsweise in den Rahmenstreben 48 Taschen 88 zur
Aufnahme von nicht dargestellten Entstörelementen.
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In
den 15 bis 21 sind
zwei in das Gehäuse 12 der
elektrischen Maschine 10 eingesetzte Bürstenhalter 24.2 nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ohne den Anker 14, den Kommutator 20 und den Deckel 28 gezeigt.
Die Bürstenhalter 24.2 haben
im Wesentlichen die Form eines Kreissegments und sind an einer Stirnseite 29 des
Gehäuses 12 der
elektrischen Maschine 10 befestigt. Hierzu sind die Bürstenhalter 24.2 mit
Befestigungsabschnitten 90 in Ausnehmungen 92 an
der Stirnseite 29 des Gehäuses 12 gesteckt und
vom Deckel 28 gehalten.
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Die
Bürstenhalter 24.2 weisen
auch jeweils zwei Stirnseiten 30, 32 auf. Sie
umfassen jeweils eine vorzugsweise U-förmige Halterung 94 mit
Seitenwänden 94.1 und
einem Grund 94.2, in der eine Bürste 22 über ihren
Bürstenköcher 38 beweglich
aufgenommen ist. Ferner weisen die Bürstenhalter 24.2 jeweils
einen Träger 96,
der die Form eines Kreisbogensegments hat. Er trägt die Halterung 94 und
weist Befestigungsabschnitte in der Form von zwei kreissegmentförmigen Wänden 98, 100 auf,
mit denen der Bürstenhalter 24.2 an
der elektrischen Maschine 10 fixiert ist. Die Wände 98, 100 sind
derart an den beiden Stirnseiten 30, 32 des Trägers 96 ausgebildet sind,
dass der Träger 96 bzw.
der Bürstenhalter 24.2 sowohl
mit der einen Stirnseite 30 als auch der anderen Stirnseite 32 an
der elektrischen Maschine 10 fixierbar ist.
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Die
Wände 98, 100,
die parallel zueinander verlaufen, wobei die Wand 98 innen
und die Wand 100 außen
verläuft,
begrenzen jeder der beiden Stirnseiten 30, 32 jeweils
eine axial verlaufende Nut 102, 104. Die beiden
Nuten 102, 104 fluchten miteinander und sind zumindest
teilweise durch einen Boden 106 getrennt, der die beiden
Wände 98, 100 miteinander
verbindet. Am Rand des Trägers 96 sind
die Nuten 102, 104 durchgehend und nicht durch
den Boden 106 getrennt. Dadurch, dass die Nuten 102, 104 Außenumfang
des Bürstenhalters 24.2 angeordnet
sind, verlaufen sie zumindest bereichsweise durchgehend von der
einen Stirnseite 30 zur anderen Stirnseite 32.
Die Radien der beiden kreissegmentförmigen Wände 98, 100 korrespondieren
mit dem Radius der Innenfläche
der Gehäusewand
und mit dem Radius der Außenfläche der
Gehäusewand
der zu montierenden elektrischen Maschine 10. An den Wänden 98, 100 sind
axial verlaufende Aussparungen 108 vorgesehen, die Federzungen 110 ausbilden.
Auch sind an den Wänden 98, 100 einander
zugewandte Stege 112 ausgebildet, die Verengungen bilden.
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Wie
besonders gut aus 17 hervorgeht, verläuft durch
den Boden 108 der Wände 98, 100 eine
bezüglich
der Befestigung und der Lage der Bürsten 22 funktionale
Symmetrieebene 114. Die Symmetrieebene 114 verläuft vorzugsweise
entlang der Bewegungsrichtung der Bürste 22 in der Halterung 94.
Der Boden 108 bildet mit seinen stirnseitigen Oberflächen in
Axialrichtung des Bürstenhalters 24.2 ausgerichtete
Anschläge,
die von jeder Stirnseite 30, 32 den jeweils gleichen
Abstand zur Symmetrieebene 114 haben.
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Die
Halterung 94 ist innerhalb des vom Träger 96 gebildeten
Kreisbogens angeordnet. Der Beginn oder Ansatz der Halterung 94 ist
außermittig
an dem Träger 96 ausgebildet
und zur Radialen dieses Kreisbogens geneigt. Dadurch ist die Bürste 22 am Kommutator 20 in
Richtung seiner Drehrichtung geneigt, was einen leiseren Lauf ergibt.
Die Halterung 94 wird von einer Strebe 116 des
Trägers 96 abgestützt wird,
die außermittig
am Träger 96 beginnt
und mit dem Ende der Halterung 94 verbunden ist.
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Wie
besonders aus der 17 hervorgeht, sind an zwei
sich gegenüberliegenden
Seiten 118, 120 der Halterung 94, vorzugsweise
in Freischneidungen 121, Federzungen 122 zur Bedämpfung des Bürstenköchers 38 angeordnet.
Die Federzungen 122 haben einen geringeren Abstand zueinander
wie die Seiten 118, 120. An ihren Enden weisen
sie einander zugewandte Nasen 123 auf, so dass sie nur mit
diesen Nasen 123 mit den Bürsten 22 bzw. Bürstenköchern 38.1, 28.2 in
Kontakt kommen. Auf einer Seite 118 sind zwei Federzungen 122 angeordnet. An
der gegenüberliegenden
Seite 120 eine Federzunge 122, die vorzugsweise
mittig zu den beiden Federzungen 122 der Seite 118 angeordnet
ist. Dadurch ergibt sich eine mechanisch bestimmte Dreipunktauflage.
Da die Federzungen 122 unter Vorspannung anliegen, bedämpfen sie
die Flächen
der Bürstenköcher 38.1, 38.2,
an denen sie aufliegen. Diese Flächen
werden von der sich im Bürstenköcher 38.1, 38.2 tangential
zur Kommutatordrehrichtung bewegenden Bürste 22.1, 22.2 dadurch
angeregt, dass sie rhythmisch gegen diese Wand schlägt. Diese
(die Bürstenköcherwand)
wiederum wird durch den rotierenden Kommutator 20 zum Schwingen
angeregt, besonders durch ungleichmäßige Reibverhältnisse
zwischen der Bürste
und dem Kommutator 20. Die Federzungen 122 wirken
wie ein Stoßdämpfer, die
die Schwingung schneller abklingen lassen, als wenn die Fläche frei
unter Einfluss der Eigendämpfung
ausschwingen würde.
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In
den 20 bis 21 wird
eine weitere, d.h. zusätzliche
oder alternative erfindungsgemäße Weiterbildung
des Bürstenhalters 24.2 verdeutlicht.
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Die
Halterung 94 ist mit ersten Bürstenköchern 38.3 (20, 22, 23)
sowie mit zweiten Bürstenköchern 38.2 (21, 24, 25 sowie 13, 14)
bestückbar.
Im Bürstenköcher 38.3 ist
gemäß den 20 bis 23 eine
erste Bürste 22.1 angeordnet.
Die Bürste 22.1 hat
beispielsweise eine Querschnittsfläche von 8 × 8mm. Der Bürstenköcher 38.3 ist
aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch
ergibt sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 9mm.
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In
den 21, 24 und 25 ist
eine zweite Bürste 22.2 dargestellt,
die in einem zweiten Bürstenköcher 38.2 angeordnet
ist. Die Bürste 22.2 hat
beispielsweise eine Querschnittsfläche von 8 × 10mm. Der Bürstenköcher 38.2 ist
auch aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch
ergibt sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 11 mm.
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Damit
die – in
diesem Fall der Symmetrieebene 70 entsprechenden – Mittelebenen
der beiden Bürstenköcher 38.2 und 38.3 sich
decken, hat der erste Bürstenhalter 38.3 mehrere
Fortsätze 124,
die am Grund der Halterung 94 aufliegen. Die Höhe der Fortsätze 38.3 ist: (zweite Erstreckung – erste Erstreckung)/2.
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Bei
der Herstellung der Bürstenköcher 38.3 als
Stanzbiegeteile werden die Fortsätze 124 einfach ausgestanzt
und umgebogen.
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Die
Halterung 94 ist zweckmäßigerweise
so bemessen, dass die Mittelebenen der Bürsten 22.1 und 22.2 in
den Bürstenköchern 38.2 und 38.3 jeweils
mittig zwischen den beiden Stirnseiten 30, 32 liegen.
Dadurch ergibt sich keine Neigung zum Verkanten.
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Alternativ
kann die Halterung 94 des Bürstenhalters 24.2 genauso
wie die Halterung 34 des Bürstenhalters 24.1 mit
Rippen 78 ausgeführt
sowie mit Bürstenköchern 38.1 bestückt sein.
Es könnte hier
der Beschreibungsteil der 9 bis 14 wiederholt
werden, es wird jedoch lediglich auf diesen verwiesen.
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Der
Bürstenhalter 24.2 kann
ebenfalls Hakenpaare 86 gemäß dem Bürstenhalter 24.1 des
ersten Ausführungsbeispiels
zur Fixierung der Bürstenlitzen 84 aufweisen.
Auch können
Taschen 88 zur Aufnahme von Entstörelementen vorgesehen sein.
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An
der elektrischen Maschine 10 fixiert bedeutet in diesem
Zusammenhang, nicht nur eine einfache Lagerung, die ein Verdrehen
oder ein Verschwenken des ganzen an der elektrischen Maschine 10 angebrachten
Bürstenhalters 24.1, 24.2 erlaubt.
Fixiert bedeutet, dass der Träger 42, 96 nach der
Montage im regulären
Betrieb nicht verschwenkt oder verdreht wird und auch nicht axial
verschoben wird. Die Fixierung gegen Verdrehen bzw. Verschwenken
des Trägers 42, 96 und/oder
des Bürstenhalters 24.1, 24.2 erfolgt
formschlüssig.
Die Fixierung gegen axiales Verschieben kann zunächst teilweise über einen
Reibschluss erfolgen; nach der vollständigen Montage zusätzlich über einen
Formschluss durch den Deckel 28. Der Träger 42, 96 selbst
bewegt sich nach der Montage nicht. Fixiert bedeutet also, dass
der Träger 42, 96 eingespannt ist,
so dass er raumfest ist. Relativbewegungen der Halterung 34 sind
aufgrund der Federelemente 76, wie beschrieben, möglich.
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Die
Symmetrieebenen 70, 115 liegen relativ zum Gehäuse 12 über den
gesamten Baukasten, der aus Gehäusen 12 unterschiedlicher
Längen
bestehen kann, immer auf demselben Abstand.
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Beim
Zusammenbau von Motoren, die mit diesen Bürstenhaltern 24.1, 24.2 komplettiert
werden, erhalten diese je nach Drehrichtung und Leistungsklasse
einen der beiden oben genannten Bürstenhalter 24.1, 24.2,
bestehend aus einem Universal-Bürstenhalter 24.1, 24.2 (drehrichtungsunabhängig) die
immer auf derselben Seite mit zwei Bürstenköchern 38.1, 38.2, 38.3 zweifach
bestückt
werden können,
zwei Bürsten 22.1, 22.2 und
zwei Federn 40. Alle Bauteile liegen nur für eine Drehrichtung
ausgelegt vor, so als gäbe
es nur Motoren mit einer Drehrichtung. Die Drehrichtung des Motors
wird durch das lagerichtige Aufsetzen (also durch Wenden) des Bürstenhalterzusammenbaus
auf das Gehäuse 12 bestimmt.
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Es
werden für
die Abbildung eines Baukastens folgende Werkzeuge benötigt: 1
Werkzeug Bürstenplatte
verwendbar für
beide Drehrichtungen, 1 Werkzeug für Kohleköcher 8 × 8mm Drehrichtung rechts,
1 Werkzeug für
Kohleköcher
8 × 10mm
Drehrichtung rechts, 1 Werkzeug Kohlebürste für Drehrichtung rechts 8 × 8mm, 1
Werkzeug Kohlebürste
für Drehrichtung
rechts 8 × 10mm
und 1 Vorrichtung Federherstellung, was in Summe 6 Werkzeuge ergibt.