WO2006021573A1 - Bürstenhalter für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2006021573A1
WO2006021573A1 PCT/EP2005/054178 EP2005054178W WO2006021573A1 WO 2006021573 A1 WO2006021573 A1 WO 2006021573A1 EP 2005054178 W EP2005054178 W EP 2005054178W WO 2006021573 A1 WO2006021573 A1 WO 2006021573A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brush holder
brush
holder
carrier
electric machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/054178
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Maurer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2006021573A1 publication Critical patent/WO2006021573A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/385—Means for mechanical fixation of the brush holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/41—Brush holders cartridge type

Definitions

  • the invention relates to a brush holder for an electric machine according to the preamble of claim 1.
  • a brush holder has two end faces, at least one holder in which at least one brush is movably received, and a support which carries the holder and the mounting portions has, with which the brush holder is fixed to the electric machine.
  • the engines have to be quiet. A strong low noise is expected especially from the brushes.
  • so-called "dragged brushes” are used, which is to be understood geometrically as meaning that the brushes are not radially arranged but are inclined in the direction of rotation of the motor by an angle, usually 5 to 20 ° a change in the direction of motor rotation by simply reversing the polarity of the motor (positive pole becomes negative pole and negative pole becomes positive pole) or by reversing polarity of the two as a rule Magnets (north becomes south and south becomes north) will not, as the engine would acknowledge this with loud coal noise and poor efficiency.
  • 8x10mm coal cross section used.
  • low power engines have small coal cross sections, e.g. with a coal cross section of 8x8mm and in the upper power spectrum, i. in high power engines, large coal cross sections, e.g. with a coal cross section of 8x10mm to
  • the motor receives a specific brush holder consisting of a direction-sensitive plastic brush plate with molded / integrated plastic brush holders, two brushes independent of the direction of rotation and two springs independent of the direction of rotation.
  • the following tools are required for the illustration of a construction kit: 1 tool for the brush plate for the left and 8x8mm coal cross section, 1 tool for the right brush plate for the 8x8mm coal cross section, 1 tool for the left brush plate for the coal cross section 8x10mm, 1 tool for the right brush plate for the coal section 8x10mm, 1 tool for the brush 8x8mm, 1 tool for the brush 8x10mm and 1 device for the spring production.
  • This gives a total of seven tools.
  • the disadvantage here is that this brush holder design is mostly suitable only for motors with low power ratings, since the plastic quivers usually thermofused at high power classes. This solution is not suitable for building a kit that can be used to build powerful engines.
  • the motor depending on the direction of rotation and the performance class, the motor, with its higher performance requirements, will each have a specific brush holder consisting of one specific, depending on the direction of rotation plastic or hard paper brush plate, 2 direction-dependent metal coal bags, 2 direction of rotation-dependent carbon brushes and 2 independent of direction of rotation springs.
  • the brush plate can be equipped with a 8x8mm or 8xl0mm carbon quiver.
  • the following tools are required for the illustration of a kit: 1 tool for the universal directional brush holder, 1 tool for coal quiver 8x8mm with the direction of rotation left and 1 tool for the coal quiver 8x10mm with the direction of rotation left, 1 tool for coal quiver 8x8mm with the direction of rotation right and 1 tool for coal quiver 8x10mm clockwise rotation, 1 tool for the direction-independent carbon brush 8x8mm, 1 tool for the direction-independent carbon brush 8x10mm and 1 device for spring production. This results in a total of eight tools.
  • kits is common that a single, cohesive brush plate is used, the coal quiver, coal, springs and possibly Suppressors carries that only one direction of rotation per brush holder is possible and that the number of tools required is quite high.
  • the brush holder for electrical machines according to the invention with the features of claim 1 has the advantage of a functionally symmetrical structure. There is only one brush holder, i.
  • the brush holder is designed only for one direction of rotation.Turning by 180 ° around a turning axis in a plane of symmetry, it can thus in a motor or pole housing or a Bearing cover or bracket are used that both engine rotation can be realized.
  • the brush holder with the features of claim 1 has the advantage that a maximum of only six tools are needed. From these maximum of six tools, a complete kit can be operated, which meets at least the first two of the above requirements. This results in a drastic cost reduction in the initial tool costs, especially at the start of production, especially when produced globally at several locations and requires separate tools for each location are. The cost reduction at the start of production increases with the increase in the number of production sites.
  • the brush holder for an electric machine which has two end faces, at least one holder, in which at least one brush is movably received, and a carrier which carries the holder and has the attachment portions, with which fixes the brush holder to the electric machine is, wherein fastening portions are formed on both end sides of the carrier, that the carrier is f ⁇ xierbar both with one and the other end face on the electric machine.
  • the brush plate can be equipped with the mentioned 8x8mm coal bowls as well as with the 8x10mm coal bowls.
  • a plane of symmetry extends between the fastening sections of the two end faces, since this results in a simple construction.
  • the plane of symmetry runs along the direction of movement of a brush in the at least one holder, as this brushes of different extent in the axial
  • the brush holder can be easily positioned axially on the electric machine.
  • the holder has in edge areas ribs which are arranged parallel to the direction of movement of the brush in Aumahmeteil such that brushes, the have perpendicular to the direction of different extents having a first plane of symmetry, which is parallel to the direction of movement, symmetrically and / or centrally located between the attachment portions of the two end faces, the other planes of symmetry of brushes of different extent in the axial direction of the brush holder coincide with the first plane of symmetry.
  • the holder is a U-shaped receptacle for a brush holder.
  • the holder can be easily manufactured and the brush holder to stock up easily.
  • the most preferred development is also that brush quivers are provided, since only with them motors with very high performance can be realized.
  • spring tongues for damping a brush holder are arranged on at least two opposite sides of the holder, which preferably rest firmly against the brush bags. This can reduce the noise.
  • the fastening portions are arranged on the outer circumference of the brush holder and extend at least partially continuously from one to the other end face, the brush holder can be easily attached to the housing of the electric machine despite the reversibility.
  • the brush holder has hook pairs for fixing brush strands. This ensures that the brush strands do not create a short circuit to surrounding components.
  • the brush holder on pockets for receiving suppressors.
  • At least the fastening sections of the two end faces extend symmetrically to a line which is perpendicular to an axis of a rotating contact element which cooperates with the at least one brush during operation of the electric machine, so that this line preferably has one
  • the carrier has the form of a frame having two mutually opposite frame struts which extend radially around the connecting struts and which has two opposing bridges, at least on the sides facing away from the brushes of the holders lead past.
  • the carrier is connected via at least three, preferably four spring elements with the brackets and / or the connecting struts.
  • the spring elements protrude axially with a first portion on a front side of the carrier, in a first semicircular arc section, projecting with a substantially straight central portion between the carrier and the brackets and the connecting struts, merge into a second semicircular arc section and with a second axially extending portion are attached to the brackets and / or connecting struts on the second end face, the brushes run on a commutator with a reduced risk of a non-circular run.
  • the spring elements in contrast to the known from the prior art spring elements for brush holder, such as DE 42 41 405 Al, relatively soft in the circumferential direction and relatively stiff in the axial direction and radial direction.
  • the carrier has at least three, preferably four fastening sections, which are each formed at the transition regions of the frame struts and the bridges, results in a mechanically stable construction.
  • the mounting portions are radially outwardly directed projections which have tapers which lie on a circular arc and which are preferably in
  • Recesses of a housing wall of the electrical machine are pluggable and preferably have an axially extending cavity. This results in easy assembly, good centering and a stable grip.
  • Two holders are preferably provided on such a brush holder, the center axes of which run parallel to one another and offset relative to one another, so that the holders are aligned with the brushes in the direction of rotation of the rotating contact element during operation of the electric machine.
  • Axially projecting posts for the passage of brush strands are preferably formed on the frame struts on one end face, as a result of which the brush strands are better guided and thus secured against the risk of a short circuit, in particular to add-on parts.
  • the brush holder has substantially the shape of a circle segment, such a brush holder is well suited as a single brush holder for a single brush or for a single brush holder. This allows the use of two, four or six of these assemblies for the assembly of 2-, 4- or 6-pole motors. So it's enough to just build a single part and through
  • the carrier has substantially the shape of a circular arc segment and the holder is arranged within this circular arc.
  • Another advantage of a single brush holder is that it is small, whereby the tools for the brush holder are small compared to conventional brush support structures. On a similar sized tool surface more brush plates are ejected per tool; solely by the better utilization of the available area. And that although at least two brush holders must be used per motor.
  • the attachment portions are formed by the carrier having two circular-segment-shaped walls each defining a groove at each of the two end faces, the two grooves being aligned with each other and at least partially separated by a bottom connecting the two walls simply attach the brush holder to a motor housing.
  • the radii of the two circular-segment-shaped walls correspond to those of the housing wall of an electrical machine to be mounted.
  • recesses are provided on the walls, forming the spring tongues, wherein preferably on the walls facing webs are formed, forming the constrictions.
  • the holder is supported by a strut of the carrier, which starts off-center on the carrier and is connected to the end of the holder, can save material or clamp a component in the space, the brush holder is still mechanically stable.
  • Such a brush holder with at least one brush and / or with at least one provided with a brush brush holder allows a simple way a kit.
  • the brush holder can be equipped with at least one first brush holder, which has a first extension perpendicular to the direction of movement of the brush, or can be equipped with at least one second brush holder which has a second extension perpendicular to the direction of movement, which is larger than the first extension, and in that the second brush holder has at least one projection resting on the base of the holder and whose height is equal to (second extension - first extension) / 2, so that the center planes of the brushes in the brush boxes each lie centrally between the attachment sections of the two end faces,
  • the brush holder is suitable for both low and high power classes.
  • the brush holder can be equipped with at least one first brush quiver, which has a first extension perpendicular to the direction of movement of the brush, or can be equipped with at least one second brush holder, which has a second extension perpendicular to the direction of movement, which is larger as the first extension, and that the first brush holder has at least lateral extensions, which on the
  • a commutator motor with one or more such brush holders wherein the one or more brush holder on one end face is attached to the housing of the electrical machine or are, can easily implement a kit.
  • Figure 2 is a perspective view of a brush holder for two brushes in
  • FIG. 3 shows a perspective view of the brush holder in the housing of the electric machine according to FIG. 1 in a second installation position
  • FIG. 4 shows the brush holder according to FIG. 2 without housing but with first brushes
  • FIG. 5 shows the brush holder according to FIG. 3 without housing but with first brushes
  • FIG. 6 shows the brush holder according to FIG. 4 without brushes
  • FIG. 7 shows the brush holder according to FIG. 4 in a plan view
  • FIG. 8 shows the brush holder according to FIG. 5 in a plan view
  • FIG. 9 shows the brush holder according to FIG. 7 in a front view with the first brushes
  • FIG. 10 shows the brush holder according to FIG. 7 in a front view only with brush boxes of the first brushes
  • FIG. 11 shows the brush brushes of the first brushes in a bottom view
  • FIG. 12 shows the brush holder according to FIG in a front view with second brushes
  • FIG. 13 shows the brush holder according to FIG. 7 in a front view only with brush boxes of the first brushes
  • FIG. 15 shows a perspective view of two individual brush holders in the housing of the electric machine of FIG. 1 in a first installation position
  • FIG. 16 is a perspective view of the single brush holder in the housing of the electric machine of Figure 1 in a second mounting position
  • FIG. 17 shows the individual brush holders according to FIG. 15 without housings and brushes
  • FIG. 18 shows a single brush holder according to FIG. 15 in a view from above
  • FIG. 19 shows a single brush holder according to FIG. 15 in a view from below
  • FIG. 19 shows a single brush holder according to FIG. 15 in a view from below
  • FIG. 20 shows a single brush holder according to FIG. 15 in a front view with third brush boxes
  • Figure 21 is a single brush holder of Figure 15 in a front view with the
  • Figure 22 shows the third brush holder in a view from the left
  • FIG. 23 shows the third brush quiver in a view from below
  • FIG. 24 shows the second brush holder in a view from the left
  • Figure 25 shows the second brush holder in a view from the left.
  • an electric machine 10 is shown simplified in a longitudinal section.
  • it is a brush-type DC motor, also called commutator, which is preferably used in a fan drive of a motor vehicle.
  • commutator also called commutator
  • the electrical machine 10 preferably has only one direction of rotation, which is why it is particularly intended for the already mentioned fan drive. Also due to the low noise, the electric machine 10 is best suited for a fan output.
  • a commutator is arranged on the shaft in the case of a brushed DC motor. In the case of a generator, this would be a slip ring. In both cases, however, it is a
  • the electric machine 10 comprises a housing 12, in particular a pole housing, and an armature 14 arranged therein.
  • the armature 14 has a shaft 16 and an armature package 17 with an armature winding not shown in detail.
  • the Armature winding is connected via wires 18 with hooks of a commutator 20.
  • the commutator 20 is acted on the circumference of two carbon brushes or brushes 22 on two radially opposite sides.
  • the brushes 22 are arranged on a first brush holder 24. From the brush holder 24, which is made as a plastic injection molded part, two embodiments, 24.1 and 24.2, will be described in more detail.
  • the commutator 20, the brush 22 and the brush holder 24 form a commutation 26.
  • the brush holder 24 is preferably held or fixed by a cover 28 on the housing 12.
  • the lid 28 may also be a bearing cap or bearing bracket.
  • the brush holder 24 may also be used in such a bearing cap or bearing bracket.
  • the brush holder 24.1 is at an end face 29 of the housing 12 of the electric
  • the brush holder 24.1 has two end faces 30, 32. He also has two diametrically opposite, preferably U-shaped brackets 34 with side walls 34.1 and a bottom 34.2, in each of which a brush 22 in a than
  • Sheet metal stamping part produced brush quiver 38 slidably and acted upon by a spring 40 is arranged. It is also possible that three, four or more brackets 34 are provided.
  • the brush holder 24.1 as a further essential part on a carrier 42 which carries the brackets 34.
  • the central axes 44 of the two brackets 34 extend parallel to one another and offset from one another, so that the brushes 22 are inclined in the direction of rotation of the commutator 20 during operation of the electric machine 10. This has a very quiet run result, resulting in the particular suitability of the electric machine 10 as a fan drive.
  • the two brackets 34 are connected to each other via two, preferably ring-segment-shaped connecting struts 46. On the brackets 34 and the brush holder 38 will be discussed in more detail.
  • the carrier 42 has the shape of a frame. It is formed by two mutually opposite frame struts 48 which radially around the connecting struts 46 of Brackets 34 run. Further, it has two opposing bridges 50, which on the one hand to the sides facing away from the brush 22 sides of the brackets 34 lead past. Each bridge 50 preferably includes a bracket 52 that extends radially around the brackets 34, but below the brush holder 38. Also, only one bracket 52 may be provided and no bridges 50.
  • the carrier 42 has on the outer circumference fastening portions 54, with which the brush holder 24 is fixed to the electric machine 10 on the housing 12.
  • the attachment portions 54 are formed on both end faces 30, 32 of the carrier 42, that the carrier 42 and thus the brush holder 24 with the one end face 30 and also the other end face 32 on the housing 12 is fixable.
  • the carrier 42 can also be fastened to the housing 12 with three.
  • the four attachment portions 54 are formed at the transition portions of the frame stays 48 and the bridges 50, respectively.
  • the fastening sections 54 are radially outwardly directed extensions which, as shown at least, extend laterally, as shown, preferably from one end face 30 to the other end face 32.
  • the fastening portions 54 have tapers 56, which, like the fastening portions 54 themselves, lie on a circular arc, which is illustrated by the housing 12.
  • the attachment portions 54 and the tapers 56 are preferably inserted into end-side recesses 58 ( Figures 2 and 3) or window of the housing wall 12, resulting in a positive locking against rotation.
  • the tapers 56 preferably each have an axially extending cavity 60, resulting in greater elasticity and better
  • Taper 56 is formed by a shoulder or shoulder 64 which abuts the inner periphery of the housing 12. As a result, a positive securing against radial movements of the brush holder 24 is formed.
  • the aligned in the axial direction of the brush holder 24.1 end faces 66, 68 of the mounting portions 54 are applied to the housing 12 and form axial stops.
  • the end faces 66, 68 are at the same distance from a symmetry plane 70 that can be seen particularly well in FIG. 6. It runs between the fastening sections 54 of the two end faces 30, 32.
  • the plane of symmetry 70 runs along the direction of movement 72 of the brushes 22 with a double arrow Brackets 34.
  • the attachment portions 54 of the two end faces 30, 32 extend symmetrically to a line 74 which is perpendicular to the longitudinal axis of the commutator 20, which cooperates with the two brushes 22 during operation of the electric machine 10.
  • the line 74 forms a turning axis about which the brush holder 24.1 is turned and can be attached to the electric machine 10 with either its two end faces 30, 32.
  • the carrier 42 has at least three, preferably four
  • Spring elements 76 with which it is connected to the brackets 34 and / or the connecting struts 46.
  • the spring elements 76 are with a first portion 76.1 on an end face 32 axially from the carrier 42 and go into a first semicircular arc section 76.2 over. With a substantially straight central portion 76.3 they protrude between the support 42 and the brackets 34 and the connecting struts 46 and pass into a second semicircular arc section 76.4. With a subsequent, second axially extending portion 76.5, the spring elements are then attached to the brackets 34 and / or the connecting struts 46 of the second end face 30. In the direction of rotation of the commutator 20 or circumferential direction of the brush holder 24.1, the spring elements 76 have a lower
  • Extension as perpendicular to the direction of rotation of the commutator or the circumferential direction of the brush holder 24.1.
  • the larger extension is about five times larger than the smaller extension, with a range of three to eight times as large and still delivers good values.
  • the spring elements 76 are relatively soft in the circumferential direction and relatively stiff in the axial direction and radial direction, in each case of the brush holder 24.1 or the electric machine 10.
  • FIGS. 9 to 14 a further, ie additional or alternative development of the brush holder 24.1 according to the invention is illustrated.
  • the brackets 34 have in their edge regions ribs 78 which are parallel to the direction of movement of the Brushes 22 are arranged.
  • brushes 22, which have different extents perpendicular to their direction of movement, are arranged symmetrically and / or centrally between the fastening sections 54 of the two end faces 30, 32, with a plane of symmetry running parallel to the direction of movement. This results in a better running properties.
  • a first brush 22.1 is shown in FIG. 9, which is arranged in a first brush holder 38.1.
  • the brush 22.1 for example, has a cross-sectional area of 8x8mm.
  • the brush holder 38.1 is made of a metal sheet, eg. Copper sheet, of about 0.5mm thickness. This results in an extension in
  • FIG. 12 shows a second brush 22.2, which is arranged in a second brush box 38.2.
  • the brush 22.2 has, for example, a cross-sectional area of 8xl ⁇ mm.
  • the brush quiver 38.2 is also made of a metal sheet, eg. Copper sheet, of about 0.5mm thickness. This results in an extension in the axial direction of 1 lmm.
  • the distance of the ribs 78 is dimensioned so that the second brush holder 38.2 rests on the bottom of the holder 34.
  • the first brush holder 38.1 has laterally projecting wings 80 for support on the ribs 78.
  • the wings 80 are transverse or perpendicular to insertion tabs 81.
  • the brush holders 38 may be formed, manufactured and secured, as for example in EP 691 047 or US 5,696,418, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • the brush holder 24.1 can be equipped with a first brush holder 38.1, which has perpendicular to the direction of movement of the brush 22.1 a first extent, or that of Brush holder 24.1 can be equipped with a second brush holder 38.2, which has a second extension perpendicular to the direction of movement, which is greater than the first extension, and that the first brush holder 38.1 at least lateral extensions 80 which come to rest on the ribs 78 so that the center planes of the two brushes 22.1 and 22.2, which in this case correspond to the plane of symmetry 70, are centered between the two
  • Fixing portions 54 of the two end faces 30, 32 are. However, it is sufficient if the two brushes 22.1 and 22.2 quasi escape with each other, regardless of whether a plane of symmetry 70 is provided.
  • the brush holder has hook pairs 86 for fixing the brush strands 84.
  • FIGS. 15 to 21 two brush holders 24.2 inserted into the housing 12 of the electric machine 10 are shown without the armature 14, the commutator 20 and the cover 28 according to a second exemplary embodiment.
  • the brush holders 24. 2 essentially have the shape of a circle segment and are fastened to an end face 29 of the housing 12 of the electric machine 10.
  • the brush holder 24.2 also each have two end faces 30, 32. They each include a preferably U-shaped bracket 94 with side walls 94.1 and a
  • the brush holders 24.2 each have a carrier 96, which has the shape of a circular arc segment. He carries the bracket 94 and has fastening portions in the form of two circular-segment-shaped walls 98, 100, with which the brush holder 24.2 is fixed to the electric machine 10.
  • the walls 98, 100 are formed on the two end faces 30, 32 of the carrier 96 such that the carrier 96 or the brush holder 24.2 can be fixed to the electric machine 10 both with the one end face 30 and the other end face 32.
  • the walls 98, 100 which run parallel to one another, with the wall 98 inside and the wall 100 on the outside, bound each of the two end faces 30, 32 respectively an axially extending groove 102, 104.
  • the two grooves 102, 104 are aligned with each other and are at least partially separated by a bottom 106 connecting the two walls 98, 100 together.
  • the grooves 102, 104 are continuous and not separated by the bottom 106.
  • the fact that the grooves 102, 104 are arranged on the outer circumference of the brush holder 24.2, they extend at least partially continuously from one end face 30 to the other end face 32.
  • the radii of the two circular segment-shaped walls 98, 100 correspond to the radius of the inner surface of the housing wall and with the Radius of the outer surface of the
  • the spring tongues 110 form on the walls 98.
  • 100 facing webs 112 are formed, which form constrictions.
  • a plane of symmetry 114 which is functional with respect to the attachment and position of the brushes 22.
  • the plane of symmetry 114 preferably extends along the direction of movement of the brush 22 in the support 94.
  • the floor 106 forms aligned with its frontal surfaces in the axial direction of the brush holder 24.2
  • the holder 94 is disposed within the circular arc formed by the carrier 96.
  • the beginning or approach of the holder 94 is formed off-center on the carrier 96 and inclined to the radial of this arc.
  • the brush 22 is inclined on the commutator 20 in the direction of its rotation, resulting in a quieter running.
  • the holder 94 is supported by a strut 116 of the carrier 96, which begins off-center on the carrier 96 and is connected to the end of the holder 94.
  • spring tongues 122 for damping the brush holder 38 are arranged on two opposite sides 118, 120 of the holder 94, preferably in free cutting edges 121.
  • the spring tongues 122 have a smaller distance from each other as the sides 118, 120. At their ends they have mutually facing lugs 123, so that they only with these lugs 123 with the Brushes 22 and brush bags 38.1, 28.2 come into contact.
  • On one side 118 two spring tongues 122 are arranged.
  • a spring tongue 122 which is preferably arranged centrally to the two spring tongues 122 of the side 118. This results in a mechanically determined three-point support. Since the spring tongues 122 rest under prestress, they vaporize the surfaces of the
  • the spring tongues 122 act as a shock absorber, which can decay the vibration faster than if the surface would swing out freely under the influence of the self-damping.
  • the holder 94 can be equipped with first brush boxes 38.3 (FIGS. 20, 22, 23) and with second brush boxes 38.2 (FIGS. 21, 24, 25 and 13, 14).
  • first brush boxes 38.3 FIGS. 20, 22, 23
  • second brush boxes 38.2 FIGS. 21, 24, 25 and 13, 14
  • a first brush 22.1 is arranged in brush holder 38.3, according to FIGS. 20 to 23, a first brush 22.1 is arranged.
  • the brush 22.1 for example, has a cross-sectional area of 8x8mm.
  • the brush quiver 38.3 is made of a sheet metal, eg. Copper sheet, of about 0.5mm thickness. This results in an extension in the axial direction of 9mm.
  • the brush 22.2 has, for example, a cross-sectional area of 8x10mm.
  • the brush quiver 38.2 is also made of a metal sheet, eg. Copper sheet, of about 0.5mm thickness. This results in an extension in the axial direction of 1 lmm.
  • the first brush holder 38.3 has several extensions 124 which rest on the base of the holder 94.
  • the height of the extensions 38.3 is: (second extension - first extension) / 2. - o -
  • the holder 94 is suitably dimensioned so that the center planes of the brushes 22.1 and 22.2 in the brush bags 38.2 and 38.3 each center between the two
  • End faces 30, 32 are. This results in no tendency to tilt.
  • the holder 94 of the brush holder 24.2 as well as the holder 34 of the brush holder 24.1 be executed with ribs 78 and equipped with brush bags 38.1. It could be repeated here the description part of Figures 9 to 14, but it is referred only to this.
  • the brush holder 24.2 may also have hook pairs 86 according to the brush holder 24.1 of the first embodiment for fixing the brush strands 84. Also, pockets 88 may be provided for receiving suppression elements.
  • Fixed to the electric machine 10 means in this context, not only a simple storage, which allows twisting or pivoting of the whole mounted on the electric machine 10 brush holder 24.1, 24.2.
  • Fixed means that the carrier 42, 96 is not pivoted or twisted after assembly in normal operation and is not moved axially.
  • the fixation against rotation or pivoting of the carrier 42, 96 and / or the brush holder 24.1, 24.2 takes place in a form-fitting manner.
  • the fixation against axial displacement can initially be done partially via a frictional connection; after complete assembly in addition via a positive connection by the cover 28.
  • the carrier 42, 96 itself does not move after installation. Fixed thus means that the carrier 42, 96 is clamped so that it is fixed in space. Relative movements of the holder 34 are due to the spring elements 76, as described possible.
  • the planes of symmetry 70, 114 are relative to the housing 12 over the entire
  • Kit which may consist of housings 12 different lengths, always at the same distance.
  • the reversibility of the brush holder 24.1, 24.2 about a "turning axis" 74 and the functionally symmetrical structure with respect to the fastening portions 54, 56, 62, 64, 98, 100, 102, 104, 106 is essential because the functionally common from the intersection of all types of carbon brushes (eg 8x8mm and 8xl ⁇ mm) is the center of all carbon brushes 22.1, 22.2. This center coincides and lies in the plane of symmetry 70, 114. It must also simultaneously the center of the fastening portions 54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106 on the housing 12.
  • the brush holder 24.1, 24.2 always a single type is used, which can be equipped with specific brushes (8x8mm or 8x10mm). Thus, only one part number for a stocked brush holder 24.1, 24.2 for 8x8mm coal cross section is produced (eg 0 abc def xxl) and a second part number for a stocked brush holder 24.1, 24.2 for a 8xl0mm coal cross section (eg 0 abc def xx2).
  • These brush holders 24.1, 24.2 are suitable for both directions of rotation of the motor and cover the entire modular system. So they are not specific to one direction of rotation. With two part numbers (eg 0 abc def xxl and 0 abc def xx2), the entire kit is covered with all the requirements mentioned above.
  • Tool brush plate suitable for both directions of rotation, 1 tool for coal quiver 8x8mm turning right, 1 tool for coal quiver 8x10mm turning right, 1 tool carbon brush for turning right 8x8mm, 1 tool brush for turning right 8x10mm and 1 device spring manufacturing, resulting in a total of 6 tools.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Bürstenhalter (24.1, 24.2) für eine elektrische Maschine (10), der zwei Stirnseiten (30, 32) aufweist, mit wenigstens einer Halterung (34, 94), in der wenigstens eine Bürste (22.1, 22.2) beweglich aufgenommen ist, und mit einem Träger (42, 96), der die wenigstens eine Halterung (34, 94) trägt und der Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) aufweist, mit denen der Bürstenhalter (24.1, 24.2) an der elektrischen Maschine (10) fixiert ist. Die Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) sind derart an beiden Stirnseiten (30, 32) des Trägers (42, 96) ausgebildet, dass der Bürstenhaltern (24.1, 24.2) sowohl mit der einen Stirnseite (30) als auch mit der anderen Stirnseite (32) an der elektrischen Maschine (10) fixierbar ist.

Description

Bürstenhalter für eine elektrische Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Bürstenhalter für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Bürstenhalter weist zwei Stirnseiten auf, wenigstens eine Halterung, in der wenigstens eine Bürste beweglich aufgenommen ist, und einen Träger, der die Halterung trägt und der Befestigungsabschnitte aufweist, mit denen der Bürstenhalter an der elektrischen Maschine fixiert ist.
An diese elektrische Maschinen werden, wenn sie als bürstenbehaftete, vorzugsweise zweipolige Elektromotoren, insbesondere Heiz- und Klimamotoren eingesetzt werden, verschiedene Anforderungen gestellt:
Erstens gibt es bei Lüftergebläsen einbauspezifische Situationen im Fahrzeug, die nur eine spezifische Drehrichtung der Motors, also auch des von ihm angetriebenen Schaufelrads zulassen, wie dies zum Beispiel der Fall ist, wenn ein Fahrzeugmodell einmal als Rechtslenker- und einmal als Linkslenkerfahrzeugen hergestellt werden soll. Hierzu werden Motoren im selben Gehäusedesign, die meist aus einem sogenannten Baukasten stammen und längenskaliert werden, angeboten. Diese werden in einer sogenannten linksdrehenden und rechtsdrehenden Ausführung hergestellt. Diese einmal festgelegte Drehrichtung je Motor wird nicht mehr verändert. Es handelt sich als um keine reversierenden Motoren. Die Motoren werden für Ihre Funktion im Fahrzeug auch nicht umgepolt.
Zweitens müssen die Motoren leise sein. Eine starke Geräuscharmut wird besonders von den Bürsten erwartet. Um dies zu befriedigen, werden sogenannte „geschleppte Bürsten" verwendet. Geometrisch ist das so zu verstehen, dass die Bürsten nicht radial angeordnet sind, sondern zur radialen Achse um einen Winkel - üblicherweise 5 bis 20° - in Motordrehrichtung geneigt sind. Dieser Neigungswinkel lässt eine Änderung der Motordrehrichtung durch simples elektrisches Umpolen des Motors (Pluspol wird Minuspol und Minuspol wird Pluspol) oder durch Umpolen der in der Regel zwei Magnete (Nord wird Süd und Süd wird Nord) nicht zu, da der Motor dies mit lauten Kohlegeräuschen und einem schlechtem Wirkungsgrad quittieren würde.
Drittens müssen verschiedene Leistungsklassen kostengünstig herstellbar sein. Aus diesem Grund werden verschiedene Kohlequerschnitte, beispielsweise mit 8x8mm und
8x10mm 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 8x8mm und im oberen Leistungsspektrum, d.h. bei leistungsstarken Motoren große Kohlequerschnitte, z.B. mit einem Kohlequerschnitt von 8x10mm zur
Motorbestückung eingesetzt. Dies erfordert ggf. auch angepasste Kohleköcher.
Zur Realisierung dieser drei Anforderungen (spezifische Drehrichtung des Motors + leise Kohlen durch Schleppung + an die Leistung angepasster Kohlequerschnitt) wird mit folgenden technischen Möglichkeiten im Bereich des Bürstenträgers gearbeitet.
Einerseits erhält der Motor je nach Drehrichtung und Leistungsklasse je einen spezifischen Bürstenträger bestehend aus einer drehrichtungsabhängigen Kunststoffbürstenplatte mit angespritzten/integrierten Kunststoffbürstenköchern, zwei drehrichtungsunabhängigen Kohlebürsten und zwei drehrichtungsunabhängigen Federn.
Hierzu werden folgende Werkzeuge für die Abbildung eines Baukastens benötigt: 1 Werkzeug für die Bürstenplatte für Drehrichtung links und für den Kohlequerschnitt 8x8mm, 1 Werkzeug für die Bürstenplatte für Drehrichtung rechts und für den Kohlequerschnitt 8x8mm, 1 Werkzeug für die Bürstenplatte für Drehrichtung links für den Kohlequerschnitt 8x10mm, 1 Werkzeug für die Bürstenplatte für Drehrichtung rechts für den Kohlequerschnitt 8x10mm, 1 Werkzeug für die Bürste 8x8mm, 1 Werkzeug für die Bürste 8x10mm und 1 Vorrichtung für die Federherstellung. Dies ergibt insgesamt sieben Werkzeuge. Der Nachteil hierbei ist, dass diese Bürstenhalterbauform sich meistens nur für Motoren mit niedrigen Leistungsklassen eignet, da die Kunststoffköcher meistens bei hohen Leistungsklassen thermisch verschmoren. Diese Lösung ist nicht geeignet, um ein Baukasten aufzubauen, mit dem leistungsstarke Motoren gebaut werden können.
Andererseits erhält der Motor mit höheren Anforderungen an die Leistung je nach Drehrichtung und Leistungsklasse je einen spezifischen Bürstenträger bestehend aus einer spezifischen, drehrichtungsabhängigen Kunststoff- oder Hartpapierbürstenplatte, 2 drehrichtungsabhängigen Metallkohleköchern, 2 drehrichtungsabhängigen Kohlebürsten und 2 drehrichtungsunabhängigen Federn. Je nach Leistungsklasse kann die Bürstenplatte mit einem 8x8mm- oder 8xl0mm-Kohleköcher bestückt werden. Für die Abbildung eines Baukastens werden folgende Werkzeuge benötigt: 1 Werkzeug für den drehrichtungsunabhängige Universal-Bürstenhalter, 1 Werkzeug für Kohleköcher 8x8mm mit der Drehrichtung links sowie 1 Werkzeug für die Kohleköcher 8x10mm mit der Drehrichtung links, 1 Werkzeug für Kohleköcher 8x8mm mit der Drehrichtung rechts sowie 1 Werkzeug für Kohleköcher 8x10mm Drehrichtung rechts, 1 Werkzeug für die drehrichtungsunabhängige Kohlebürste 8x8mm, 1 Werkzeug für die drehrichtungsunabhängige Kohlebürste 8x10mm und 1 Vorrichtung für die Federherstellung. Dies ergibt insgesamt acht Werkzeuge.
Beiden Baukästen ist gemein, dass eine einzige, zusammenhängende Bürstenplatte verwendet wird, die Kohleköcher, Kohlen, Federn und eventuell Entstörelemente trägt, dass nur eine Drehrichtung je Bürstenhalter möglich ist und dass die Zahl der erforderlichen Werkzeug recht hoch ist.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Bürstenhalter für elektrische Maschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil eines funktional symmetrischen Aufbaus. 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.
Weiterhin hat der Bürstenhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil, dass maximal nur sechs Werkzeuge benötigt werden. Aus diesen maximal sechs Werkzeugen kann ein kompletter Baukasten bedient werden, der zumindest die beiden ersten der oben genannten Anforderungen erfüllt. Das hat eine drastische Kostenreduzierung bei den Erstwerkzeugkosten, insbesondere bei Produktionsstart zur Folge, gerade wenn global an mehreren Standorten produziert und für jeden Standort eigene Werkzeuge erforderlich sind. Die Kostenreduktion beim Produktionsstart nimmt mit dem Anstieg der Anzahl der Fertigungsstandorte zu.
Hierzu weist der Bürstenhalter für eine elektrische Maschine, der zwei Stirnseiten hat, wenigstens eine Halterung auf, in der wenigstens eine Bürste beweglich aufgenommen ist, und einen Träger, der die Halterung trägt und der Befestigungsabschnitte aufweist, mit denen der Bürstenhalter an der elektrischen Maschine fixiert ist, wobei Befestigungsabschnitte derart an beiden Stirnseiten des Trägers ausgebildet sind, dass der Träger sowohl mit der einen als auch der anderen Stirnseite an der elektrischen Maschine fϊxierbar ist.
Die Bürstenplatte kann sowohl mit den genannten Kohleköchern 8x8mm als auch mit den Kohleköchern 8x10mm bestückt werden.
Außerdem reduziert sich der Rüstaufwand während der Produktion, da nur Bürstenträger einer Drehrichtung gefertigt werden müssen. Ferner reduzieren sich auch
Allgemeinkosten, die schwerer für jedes einzelne produzierte Teil genau quantifϊzierbar sind, da Mehr- bzw. Doppelaufwand entfällt bei Entwicklungskosten, quantifizierbare Kosten, da Mehr- bzw. Doppelaufwand entfällt bei Entwicklungskosten, Verwaltungskosten zusätzlicher Teilenummern, Änderungskosten, Qualitätssicherungskosten, Freigabeaufwand und -kosten. Außerdem ergibt sich keine
Teileverwechselbarkeit während der Produktion.
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.
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.
Dadurch, dass die Halterung in Randbereichen Rippen aufweist, die parallel zur Bewegungsrichtung der Bürste im Aumahmeteil 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.
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.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind an wenigstens zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Halterung Federzungen zur Bedämpfung eines Bürstenköchers angeordnet, die vorzugsweise straff an den Bürstenköchern anliegen. Dadurch kann das Geräusch reduziert werden.
Dadurch, dass die Befestigungsabschnitte am Außenumfang des Bürstenhalters angeordnet sind und zumindest bereichsweise durchgehend von der einen zur anderen Stirnseite verlaufen, lässt sich der Bürstenhalter trotz der Wendbarkeit leicht am Gehäuse der elektrischen Maschine befestigen.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Bürstenhalter Hakenpaare zur Fixierung von Bürstenlitzen auf. Damit wird gewährleistet, dass die Bürstenlitzen keinen Kurzschluss zu umliegenden Bauteilen erzeugen. In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Bürstenhalter Taschen zur Aufnahme von Entstörelementen auf.
In einer bevorzugten Weiterbildung verlaufen zumindest die Befestigungsabschnitte der beiden Stirnseiten symmetrisch zu einer Linie, die senkrecht auf einer Achse eines rotierenden Kontaktelements steht, das im Betrieb der elektrischen Maschine mit der wenigstens einen Bürste zusammenwirkt, so dass diese Linie vorzugsweise eine
Wendeachse bildet, um die der Bürstenhalter gewendet und wahlweise mit seinen beiden Stirnseiten an einer elektrischen Maschine befestigbar ist. Dies ist besonders sinnvoll bei einem Bürstenhalter, der wenigstens zwei Halterungen aufweist, die sich diametral gegenüberliegen und über wenigstens zwei, vorzugsweise ringsegmentförmige Verbindungsstreben miteinander verbunden sind. - -
Ein einfacher und platzsparender Aufbau ergibt sich, wenn der Träger die Form eines Rahmens hat, der zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben hat, die radial um die Verbindungsstreben verlaufen, und der zwei sich gegenüberliegende Brücken hat, die zumindest an den von den Bürsten abgewandten Seiten der Halterungen vorbeiführen.
Vorzugsweise ist der Träger über mindestens drei, vorzugsweise vier Federelemente mit den Halterungen und/oder den Verbindungstreben verbunden. Dadurch, dass die Federelemente mit einem ersten Abschnitt auf einer Stirnseite axial vom Träger abstehen, in einen ersten halbkreisförmigen Bogenabschnitt übergehen, mit einem im wesentlichen geraden Mittelabschnitt zwischen dem Träger und den Halterungen sowie den Verbindungsstreben hindurchragen, in einen zweiten halbkreisförmigen Bogenabschnitt übergehen und mit einem zweiten axial verlaufenden Abschnitt an den Halterungen und/oder Verbindungsstreben an der zweiten Stirnseite befestigt sind, laufen die Bürsten auf einem Kommutator mit einem verminderten Risiko eines unrunden Laufs. Dadurch sind die Federelemente im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Federelementen für Bürstenhalter, beispielsweise DE 42 41 405 Al, in Umfangsrichtung relativ weich und in Axialrichtung sowie Radialrichtung relativ steif.
Dadurch, dass der Träger mindestens drei, vorzugsweise vier Befestigungsabschnitte hat, die jeweils an den Übergangsbereichen der Rahmenstreben und der Brücken ausgebildet sind, ergibt sich ein mechanisch stabiler Aufbau.
Vorzugsweise sind die Befestigungsabschnitte radial nach außen gerichtete Fortsätze, die Verjüngungen aufweisen, die auf einem Kreisbogen liegen und die vorzugsweise in
Ausnehmungen einer Gehäusewand der elektrischen Maschine steckbar sind und die vorzugsweise einen axial verlaufenden Hohlraum aufweisen. Dies ergibt eine leichte Montage, eine gute Zentrierung und einen stabilen Halt.
An einem derartigen Bürstenhalter sind vorzugsweise zwei Halterungen vorgesehen, deren Mittelachsen parallel und mit Versatz zueinander verlaufen, so dass die Halterungen die Bürsten im Betrieb der elektrischen Maschine geneigt in die Drehrichtung des rotierenden Kontaktelements ausgerichtet sind. Dies ergibt eine leicht handhabbare Baugruppe, die zudem gute Geräuscheigenschaften hat. Vorzugsweise sind an den Rahmenstreben an einer Stirnseite axial abstehende Pfosten zur Durchführung von Bürstenlitzen ausgebildet, wodurch die Bürstenlitzen besser geführt und somit gegen das Risiko eines Kurzschlusses, insbesondere zu Anbauteilen gesichert sind.
Dadurch, dass der Bürstenhalter im Wesentlichen die Form eines Kreissegments hat, eignet sich ein derartiger Bürstenhalter gut als Einzelbürstenhalter für eine einzelne Bürste bzw. für einen einzelnen Bürstenköcher. Dies ermöglicht die Verwendung von zwei, vier oder sechs dieser Baugruppen für den Zusammenbau von zwei-, vier- oder sechspoligen Motoren. Es reicht also aus, nur ein Einfachteil zu bauen und durch
Mehrfachverwendung komplette Motoren zu fertigen. Dies wird dadurch erleichtert, dass der Träger im Wesentlichen die Form eines Kreisbogensegments hat und die Halterung innerhalb dieses Kreisbogens angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil eines Einzelbürstenhalters liegt darin, dass er klein ist, wodurch auch die Werkzeuge für den Bürstenhalter verglichen mit konventionellen Bürstenträgeraufbauten klein sind. Auf einer ähnlich großen Werkzeugfläche werden mehr Bürstenplatten je Werkzeug ausgeworfen; alleine durch die bessere Ausnutzung der vorhandenen Fläche. Und das obwohl je Motor mindestens zwei Bürstenhalter verwendet werden müssen. Der Bereich der für einen Kommutator bei konventionellen
Bürstenplatten ausgespart ist, wird jetzt mitverwendet. Dennoch werden alle drei eingangs genannten Anforderungen erfüllt.
Dadurch, dass der Beginn der Halterung außermittig an dem Träger ausgebildet ist und zur Radialen des Kreisbogens geneigt ist, wird auf einfache Weise eine „geschleppte
Bürste" realisiert.
Wenn die Befestigungsabschnitte dadurch ausgebildet sind, dass der Träger zwei kreissegmentförmige Wände hat, die an jeder der beiden Stirnseiten jeweils eine Nut begrenzen, wobei die beiden Nuten miteinander fluchten und zumindest teilweise durch einen Boden getrennt sind, der die beiden Wände miteinander verbindet, lässt sich der Bürstenhalter einfach an einem Motorgehäuse befestigen. Dadurch, dass die Nuten am Rand des Trägers durchgehend sind und nicht durch den Boden getrennt sind, kann der Bürstenhalter noch tiefer in eine Ausnehmung im Motorengehäuse stecken. - o -
Vorzugsweise korrespondieren hierzu die Radien der beiden kreissegmentförmigen Wände mit dem der Gehäusewand einer zu montierenden elektrischen Maschine.
Zur besseren Befestigung sind an den Wänden Aussparungen vorgesehen, die Federzungen ausbilden, wobei vorzugsweise an den Wänden einander zugewandte Stege ausgebildet sind, die Verengungen bilden.
Dadurch, dass die Halterung von einer Strebe des Trägers abgestützt wird, die außermittig am Träger beginnt und mit dem Ende der Halterung verbunden ist, lässt sich Material einsparen bzw. ein Bauteil im Zwischenraum einklemmen, wobei der Bürstenhalter dennoch mechanisch stabil ist.
Ein derartiger Bürstenhalter mit wenigstens einer Bürste und/oder mit wenigstens einem mit einer Bürste versehenen Bürstenköcher ermöglicht auf einfache Weise einen Baukasten.
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.
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.
Dadurch, dass der oder die Bürstenhalter auf die Stirnseite der elektrischen Maschine gesteckt und von einem Deckel gehalten ist bzw. sind, ergibt sich eine einfache
Fixierung. Dadurch, dass die Befestigungsabschnitte in Ausnehmungen des Gehäuses an der Stirnseite gesteckt sind, ergibt sich ein guter Halt.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einem Längsschnitt,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Bürstenhalters für zwei Bürsten im
Gehäuse der elektrischen Maschine nach Figur 1 in einer ersten Einbaulage,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Bürstenhalters im Gehäuse der elektrischen Maschine nach Figur 1 in einer zweiten Einbaulage,
Figur 4 den Bürstenhalter nach Figur 2 ohne Gehäuse aber mit ersten Bürsten,
Figur 5 den Bürstenhalter nach Figur 3 ohne Gehäuse aber mit ersten Bürsten,
Figur 6 den Bürstenhalter nach Figur 4 ohne Bürsten,
Figur 7 den Bürstenhalter nach Figur 4 in einer Draufsicht, Figur 8 den Bürstenhalter nach Figur 5 in einer Draufsicht,
Figur 9 den Bürstenhalter nach Figur 7 in einer Vorderansicht mit den ersten Bürsten, Figur 10 den Bürstenhalter nach Figur 7 in einer Vorderansicht nur mit Bürstenköchern der ersten Bürsten, Figur 11 die Bürstenköcher der ersten Bürsten in einer Unteransicht, Figur 12 den Bürstenhalter nach Figur 7 in einer Vorderansicht mit zweiten Bürsten,
Figur 13 den Bürstenhalter nach Figur 7 in einer Vorderansicht nur mit Bürstenköchern der ersten Bürsten,
Figur 14 die Bürstenköcher der zweiten Bürsten in einer Unteransicht, Figur 15 eine perspektivische Ansicht zweier Einzelbürstenhalter im Gehäuse der elektrischen Maschine von Figur 1 in einer ersten Einbaulage, Figur 16 eine perspektivische Ansicht der Einzelbürstenhalter im Gehäuse der elektrischen Maschine von Figur 1 in einer zweiten Einbaulage,
Figur 17 die Einzelbürstenhalter nach Figur 15 ohne Gehäuse und Bürsten,
Figur 18 einen Einzelbürstenhalter nach Figur 15 in einer Ansicht von oben, Figur 19 einen Einzelbürstenhalter nach Figur 15 in einer Ansicht von unten,
Figur 20 einen Einzelbürstenhalter nach Figur 15 in einer Vorderansicht mit dritten Bürstenköchern,
Figur 21 einen Einzelbürstenhalter nach Figur 15 in einer Vorderansicht mit den
Bürstenköchern der zweiten Bürsten, Figur 22 den dritten Bürstenköcher in einer Ansicht von links,
Figur 23 den dritten Bürstenköcher in einer Ansicht von unten,
Figur 24 den zweiten Bürstenköcher in einer Ansicht von links und
Figur 25 den zweiten Bürstenköcher in einer Ansicht von links.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In der Figur 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.
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.
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.
In den Figuren 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.
Der Bürstenhalter 24.1 weist zwei Stirnseiten 30, 32 auf. Er weist außerdem zwei sich diametral gegenüberliegende, vorzugsweise U-förmige Halterungen 34 mit Seitenwänden 34.1 und einem Grund 34.2 auf, 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.
Außerdem weist der Bürstenhalter 24.1 als weiteren wesentlichen Teil einen Träger 42 auf, der die Halterungen 34 trägt. 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 näher eingegangen.
Der Träger 42 hat die Form eines Rahmens. Er wird gebildet durch zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben 48, die radial um die Verbindungsstreben 46 der Halterungen 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 kann nur ein Bügel 52 vorgesehen sein und keine Brücken 50.
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.
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 Figuren 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 (Figuren 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.
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. Die Stirnseiten 66, 68 haben den gleichen Abstand zu einer besonders gut in Figur 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.
Die Befestigungsabschnitte 54 der beiden Stirnseiten 30, 32 verlaufen symmetrisch zu einer Linie 74, 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.
Als weitere, d.h. zusätzliche oder alternative erfindungsgemäße Weiterbildung des Bürstenhalters 24.1 weist der Träger 42 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.
In den Figuren 9 bis 14 wird eine weitere, d.h. zusätzliche oder alternative erfindungsgemäße Weiterbildung des Bürstenhalters 24.1 verdeutlicht. Die Halterungen 34 haben in ihren Randbereichen Rippen 78, 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.
Um dies zu verdeutlichen, ist in der Figur 9 eine erste Bürste 22.1 dargestellt, die in einem ersten Bürstenköcher 38.1 angeordnet ist. Die Bürste 22.1 hat beispielsweise eine Querschnittsfläche von 8x8mm. Der Bürstenköcher 38.1 ist aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch ergibt sich eine Erstreckung in
Axialrichtung von 9mm.
In der Figur 12 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 8xlθmm. Der Bürstenköcher 38.2 ist auch aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch ergibt sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 1 lmm. Der Abstand der Rippen 78 ist so bemessen, dass der zweite Bürstenköcher 38.2 am Grund der Halterung 34 aufliegt.
Damit nun beide Bürsten 22.1 und 22.2 mittig in der Symmetrieebene 70 liegen, sind die
Rippen 78 (1 lmm-9mm)/2=lmm 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.
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.
Durch die eben beschrieben Weiterbildung ergibt sich also, 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.
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.
In den Figuren 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.
Die Bürstenhalter 24.2 weisen auch jeweils zwei Stirnseiten 30, 32 auf. Sie umfassen jeweils eine vorzugsweise U-förmige Halterung 94 mit Seintenwänden 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. - -
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.
Wie besonders gut aus Figur 17 hervorgeht, verläuft durch den Boden 106 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 106 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.
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.
Wie besonders aus der Figur 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, bedampfen 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.
In den Figuren 20 bis 21 wird eine weitere, d.h. zusätzliche oder alternative erfindungsgemäße Weiterbildung des Bürstenhalters 24.2 verdeutlicht.
Die Halterung 94 ist mit ersten Bürstenköchern 38.3 (Figuren 20, 22, 23) sowie mit zweiten Bürstenköchern 38.2 (Figuren 21, 24, 25 sowie 13, 14) bestückbar. Im Bürstenköcher 38.3 ist gemäß den Figuren 20 bis 23 eine erste Bürste 22.1 angeordnet.
Die Bürste 22.1 hat beispielsweise eine Querschnittsfläche von 8x8mm. Der Bürstenköcher 38.3 ist aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch ergibt sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 9mm.
In den Figuren 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 8x10mm. Der Bürstenköcher 38.2 ist auch aus einem Blech, bspw. Kupferblech, von ca. 0,5mm Stärke. Dadurch ergibt sich eine Erstreckung in Axialrichtung von 1 lmm.
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. - o -
Bei der Herstellung der Bürstenköcher 38.3 als Stanzbiegeteile werden die Fortsätze 124 einfach ausgestanzt und umgebogen.
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.
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 Figuren 9 bis 14 wiederholt werden, es wird jedoch lediglich auf diesen verwiesen.
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.
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.
Die Symmetrieebenen 70, 114 liegen relativ zum Gehäuse 12 über den gesamten
Baukasten, der aus Gehäusen 12 unterschiedlicher Längen bestehen kann, immer auf demselben Abstand.
Die Wendbarkeit der Bürstenträgers 24.1, 24.2 um eine „Wendeachse" 74 und der funktional symmetrische Aufbau bezüglich der Befestigungsabschnitte 54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106 ist wesentlich, da das funktional Gemeinsame aus der Schnittmenge aller Kohlebürstentypen (z.B. 8x8mm und 8xlθmm) die Mitte aller Kohlebürsten 22.1, 22.2 ist. Diese Mitte deckt sich und liegt in der Symmetrieebene 70, 114. Sie muss gleichzeitig auch die Mitte der Befestigungsabschnitte 54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106 am Gehäuse 12 sein. Während der Produktion des Bürstenhalters 24.1, 24.2 wird immer ein einziger Typ verwendet, der mit spezifischen Bürstenköchern (8x8mm oder 8x10mm) bestückt werden kann. Es wird also immer nur eine Teilenummer für einen bestückten Bürstenhalter 24.1, 24.2 für 8x8mm-Kohlequerschnitt produziert (z.B. 0 abc def xxl) und eine zweite Teilenummer für einen bestückten Bürstenhalter 24.1, 24.2 für einen 8xl0mm-Kohlequerschnitt (z.B. 0 abc def xx2). Diese Bürstenhalter 24.1, 24.2 passen für beide Drehrichtungen des Motors und decken den gesamten Baukasten ab. Sie sind also nicht spezifisch für eine Drehrichtung. Mit zwei Teilenummern (z.B. 0 abc def xxl und 0 abc def xx2) wird der gesamte Baukasten mit allen eingangs erwähnten Anforderungen abgedeckt.
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.
Es werden für die Abbildung eines Baukastens folgende Werkzeuge benötigt: 1
Werkzeug Bürstenplatte verwendbar für beide Drehrichtungen, 1 Werkzeug für Kohleköcher 8x8mm Drehrichtung rechts, 1 Werkzeug für Kohleköcher 8x10mm Drehrichtung rechts, 1 Werkzeug Kohlebürste für Drehrichtung rechts 8x8mm, 1 Werkzeug Kohlebürste für Drehrichtung rechts 8x10mm und 1 Vorrichtung Federherstellung, was in Summe 6 Werkzeuge ergibt.

Claims

Ansprüche
1. Bürstenhalter (24.1, 24.2) für eine elektrische Maschine (10), der zwei Stirnseiten (30, 32) aufweist, mit wenigstens einer Halterung (34, 94), in der wenigstens eine Bürste (22.1, 22.2) beweglich aufgenommen ist, und mit einem Träger (42, 96), der die wenigstens eine Halterung (34, 94) trägt und der Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) aufweist, mit denen der Bürstenhalter (24.1, 24.2) an der elektrischen Maschine (10) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) derart an beiden Stirnseiten (30, 32) des Trägers (42, 96) ausgebildet sind, dass der Bürstenhaltern (24.1, 24.2) sowohl mit der einen Stirnseite (30) als auch mit der anderen Stirnseite (32) an der elektrischen Maschine (10) fϊxierbar ist.
2. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Befestigungsabschnitten (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) der beiden Stirnseiten (30, 32) eine Symmetrieebene (70, 114) verläuft.
3. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieebene (70, 114) entlang der Bewegungsrichtung einer Bürste (22.1, 22.2) in der wenigstens einen Halterung (34, 94) verläuft.
4. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) in Axialrichtung des Bürstenhalters (24.1, 24.2) ausgerichtete Anschläge (66, 106) aufweisen, die von jeder Stirnseite (30, 32) den gleichen Abstand zur Symmetrieebene (70, 114) haben.
5. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (34, 94) in Randbereichen Rippen (78) aufweist, die parallel zur Bewegungsrichtung der Bürste (22.1, 22.2) angeordnet sind, derart dass Bürsten (22.1, 22.2), die senkrecht zur Bewegungsrichtung unterschiedliche Erstreckungen aufweisen mit einer Symmetrieebene, die parallel zur Bewegungsrichtung verläuft, symmetrisch und/oder mittig zwischen den Befestigungsabschnitten (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) der beiden Stirnseiten (30, 32) angeordnet sind.
6. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (34, 94) eine U-förmige Aufnahme für einen
Bürstenköcher (38.1, 38.2, 38.3) ist.
7. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens zwei sich gegenüberliegenden Seiten (118, 120) der Halterung (34, 94) Federzungen (122) zur Bedämpfung eines Bürstenköchers (38.1, 38.2,
38.3) angeordnet sind.
8. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) am Außenumfang des Bürstenhalters (24.1 , 24.2) angeordnet sind und zumindest bereichsweise durchgehend von der einen Stirnseite (30) zur anderen Stirnseite (32) verlaufen.
9. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (24.1 , 24.2) Hakenpaare (86) zur Fixierung von
Bürstenlitzen (84) aufweist und/oder Taschen (88) zur Aufnahme von Entstörelementen aufweist.
1 O.Bürstenhalter (24.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102,
104, 106) der beiden Stirnseiten (30, 32) symmetrisch zu einer Linie (74) verlaufen, die senkrecht auf einer Achse eines rotierenden Kontaktelements (20) steht, das im Betrieb der elektrischen Maschine (10) mit der wenigstens einen Bürste (22.1, 22.2) zusammenwirkt, so dass diese Linie (74) vorzugsweise eine Wendeachse bildet, um die der Bürstenhalter (24.1) gewendet und mit wahlweise mit seinen beiden Stirnseiten (30,
32) an einer elektrischen Maschine (10) befestigbar ist.
11. Bürstenhalter (24.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (24.1) wenigstens zwei Halterungen (34) aufweist, die sich diametral gegenüberliegen und über wenigstens zwei, vorzugsweise ringsegmentförmige Verbindungsstreben (46) miteinander verbunden sind.
12.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (42) die Form eines Rahmens hat, der zwei sich gegenüberliegende Rahmenstreben (48) hat, die radial um die Verbindungsstreben (46) verlaufen, und der zwei sich gegenüberliegende Brücken (50) hat, die zumindest an den von den Bürsten (22.1, 22.2) abgewandten Seiten der Halterungen (34) vorbeiführen.
13.Bürstenhalter (24.1 , 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (42) über mindestens drei, vorzugsweise vier Federelemente (76) mit den Halterungen (34) und/oder den Verbindungstreben (46) verbunden ist.
14.Bürstenhalter (24.1 , 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (76) mit einem ersten Abschnitt (76.1) auf einer Stirnseite (32) axial vom Träger (42) abstehen, in einen ersten halbkreisförmigen Bogenabschnitt (76.2) übergehen, mit einem im wesentlichen geraden Mittelabschnitt (76.3) zwischen dem Träger (42) und den Halterungen (34) sowie den Verbindungsstreben (46) hindurchragen, in einen zweiten halbkreisförmigen
Bogenabschnitt (76.4) übergehen und mit einem zweiten axial verlaufenden Abschnitt (76.5) an den Halterungen (34) und/oder Verbindungsstreben (46) an der zweiten Stirnseite (30) befestigt sind.
15.Bürstenhalter (24.1 , 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (42) mindestens drei, vorzugsweise vier Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64) hat, die jeweils an den Übergangsbereichen der Rahmenstreben (48) und der Brücken (50) ausgebildet sind.
1 ό.Bürstenhalter (24.1 , 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (54, 56, 62, 64) radial nach außen gerichtete Fortsätze sind, die Verjüngungen (56) aufweisen, die auf einem Kreisbogen liegen und die vorzugsweise in Ausnehmungen (58) im Gehäuse (12) der elektrischen Maschine (10) steckbar sind und die vorzugsweise einen axial verlaufenden Hohlraum (60) aufweisen. 17.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Halterungen (34) vorgesehen sind, deren Mittelachsen parallel und mit Versatz zueinander verlaufen, so dass die Bürsten (22.1, 22.2) im Betrieb der elektrischen Maschine (10) geneigt zur Drehrichtung des rotierenden Kontaktelements
(20) gerichtet sind.
lδ.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rahmentreben (48) an einer Stirnseite (30) axial abstehende Pfosten (82) zur Durchführung von Bürstenlitzen (84) ausgebildet sind.
19.Bürstenhalter (24.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (24.2) im Wesentlichen die Form eines Kreissegments hat.
2O.Bürstenhalter (24.2) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (96) im Wesentlichen die Form eines Kreisbogensegments hat und die Halterung (94) innerhalb dieses Kreisbogensegments angeordnet ist.
21. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn der Halterung (94) außermittig an dem Träger (96) ausgebildet ist und zur
Radialen des Kreisbogens geneigt ist.
22.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsabschnitte (98, 100, 102, 104, 106) dadurch ausgebildet sind, dass der Träger (96) zwei kreissegmentförmige Wände (98, 100) hat, die an jeder der beiden Stirnseiten (30, 32) jeweils eine axial verlaufende Nut (102, 104) begrenzen, wobei die beiden Nuten (102, 104) miteinander fluchten und zumindest teilweise durch einen Boden (106) getrennt sind, der die beiden Wände (98, 100) miteinander verbindet.
23. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (102, 104) am Rand des Trägers (96) durchgehend sind und nicht durch den Boden (106) getrennt sind. 24.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien der einander zugewandten Flächen der beiden kreissegmentförmigen Wände (98, 100) mit dem der Wand des Gehäuses (12) einer zu montierenden elektrischen Maschine (10) korrespondieren.
25. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass an den Wänden (98, 100) Aussparungen (108) vorgesehen sind, die Federzungen (110) ausbilden, und/oder dass an den Wänden (98, 100) einander zugewandte Stege (112) ausgebildet sind, die Verengungen bilden.
26.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (34, 94) von einer Strebe (116) des Trägers (42, 96) abgestützt wird, die außermittig am Träger (42, 96) beginnt und mit dem Ende der Halterung (34, 94) verbunden ist.
27.Bürstenhalter (24.1, 24.2) mit wenigstens einer Bürste (22.1, 22.2) und/oder mit wenigstens einem mit einer Bürste (22.1, 22.2) versehenen Bürstenköcher (38.1, 38.2, 38.3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
28. Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der
Bürstenhalter (24.1, 24.2) mit wenigstens einem ersten Bürstenköcher (38.3) bestückbar ist, der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bürste (22.1, 22.2) eine erste Erstreckung hat, oder mit wenigstens einem zweiten Bürstenköcher (38.2) bestückbar ist, der senkrecht zur Bewegungsrichtung eine zweite Erstreckung hat, die größer ist als die erste Erstreckung, und dass der erste Bürstenköcher (38.3) wenigstens einen Fortsatz
(124) aufweist, der am Grund der Halterung (34, 94) aufliegen und dessen Höhe gleich
(zweite Erstreckung - erste Erstreckung) / 2 ist, so dass die Mittelebenen (70) der Bürsten (22.1, 22.2) in den Bürstenköchern (38.2, 38.3) vorzugsweise jeweils mittig zwischen den Befestigungsabschnitten (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) der beiden Stirnseiten (30, 32) liegen.
29.Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (24.1, 24.2) ) mit wenigstens einem ersten Bürstenköcher (38.1) bestückbar ist, der senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bürste (22.1, 22.2) eine erste Erstreckung hat, oder mit wenigstens 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 Bürstenhalter (38.1) wenigstens seitliche Fortsätze (80) aufweist, die an den Rippen (78) zur Anlage kommen, so dass die Mittelebenen (70) der Bürsten (22.1, 22.2) in den Bürstenköchern (38.1, 38.2) vorzugsweise mittig zwischen den Befestigungsabschnitten (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) der beiden
Stirnseiten (30, 32) liegen.
3O.Elektrische Maschine (10), vorzugsweise Kommutatormotor mit wenigstens einem Bürstenhalter (24.1, 24.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
31. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Bürstenhalter (24.1, 24.2) auf eine Stirnseite (29) der elektrischen Maschine (10) gesteckt und/oder von einem Deckel (28) gehalten und/oder mit den Befestigungsmitteln (54, 56, 62, 64; 98, 100, 102, 104, 106) vorzugsweise in Ausnehmungen (58) des Gehäuses (12) an einer Stirnseite (29) der elektrischen Maschine
(10) steckbar ist.
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