WO2014000922A1 - Bürstensystem für einen elektromotor und elektromotor mit solch einem bürstensystem - Google Patents

Bürstensystem für einen elektromotor und elektromotor mit solch einem bürstensystem Download PDF

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WO2014000922A1
WO2014000922A1 PCT/EP2013/058987 EP2013058987W WO2014000922A1 WO 2014000922 A1 WO2014000922 A1 WO 2014000922A1 EP 2013058987 W EP2013058987 W EP 2013058987W WO 2014000922 A1 WO2014000922 A1 WO 2014000922A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brush
commutator
guide surface
face
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/058987
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Kopf
Nikolas Haberl
Michael Strupp
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • 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
    • H01R39/381—Brush holders characterised by the application of pressure to brush

Definitions

  • the invention relates to a brush system for the introduction of electric current into a commutator of a rotor of an electric motor, and an electric motor with such a brush system, comprising a brush holder and a brush having a longitudinal axis, a commutator facing the first end face, second end face and one between the comprises two end faces arranged side surface, wherein the brush holder has a side surface of the brush facing guide surface.
  • brushes for brush-commutated electric motors with various types of brush guides known.
  • One of the known brush guides is the guidance of the brush in a brush holder.
  • the brush holder is open through an opening to a commutator of an electric motor.
  • the brush is arranged, which abuts against the commutator at a first end face, being pressed against the second end face opposite to the commutator by means of a spring element in the direction of the commutator.
  • a part of the spring force is further used to press on an obliquely arranged operating portion of the second end face, which is associated with the spring element, a side surface of the brush arranged between the end faces on one of the inner side walls of the brush holder.
  • Disclosure of the invention It is an object of the invention to reduce the vibration of the brush in the brush holder of a brush-commutated electric motor.
  • a brush system has a brush quiver and a brush which has a longitudinal axis, a first end face facing the commutator End face and arranged between the two end faces side surface comprises.
  • the brush cup has a guide surface facing the side surface of the brush, the side surface of the brush having at least first and second contact surfaces spaced apart from each other in the direction of the longitudinal axis and adapted to abut the guide surface of the brush cup.
  • the brush holder has a tensioning device, which is arranged between the second end face and the brush holder, and is designed to press the brush against the guide surface of the brush holder both in the direction of the commutator and the two contact surfaces of the brush. In this way, a particularly high vibration reduction of the brush is ensured.
  • the brush can be pressed on particularly well if the second end face of the brush facing away from the commutator comprises at least one actuating section which is arranged at an angle to the longitudinal axis of the brush. It is particularly advantageous if a constriction between the first contact surface and the second contact surface is arranged to form the two contact surfaces on the side surface. This training is particularly suitable for easy production of the brush in a mass production.
  • first contact surface of the brush is arranged directly adjacent to the first end face and the second contact face is arranged directly adjacent to the second end face on the side face.
  • the brush has a sliding portion with the first contact surface and a shoulder portion with the second contact surface, wherein the brush has an enlarged width in the shoulder portion relative to the sliding portion.
  • the slipping out of a worn brush from the brush holder due to the rotating commutator can be prevented particularly well if the further guide surface of the brush holder is arranged on a shoulder (185), the shoulder comprising a stop surface formed transversely to the guide surface facing the shoulder portion of the brush is.
  • the electric motor comprises a rotor, an electrical connection system and a brush system described above, wherein a commutator is provided on the rotor, and wherein the brush system is designed to electrically connect the commutator of the rotor with the electrical connection system.
  • a particularly quiet and low-vibration electric motor can be provided.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a brush-commutated electric motor
  • Figure 2 is a schematic representation of a cross section through the electric motor shown in Figure 1 along the cutting plane A-A;
  • Figure 3 is a schematic representation of a cross section through the brush system shown in Figure 2 according to a first embodiment
  • Figure 4 is a schematic representation of a cross section through a second embodiment of the brush system shown in Figure 2.
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated longitudinal section through a brush-commutated electric motor 10.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cross-section along the sectional plane AA shown in FIG. 1 through the electric motor 10 shown in FIG. 1.
  • the electric motor 10 comprises a housing 15 in which a rotor 20 and a stator 25 are arranged.
  • the rotor 20 is rotatably supported by means of bearings 30 arranged in the housing 15.
  • the stator 25 includes a plurality of permanent magnets 35, which are arranged radially outwardly opposite to the rotor 20.
  • a plurality of windings 36 are provided opposite to the permanent magnets 35.
  • a commutator 40 is arranged, wherein two each
  • connection system 50 which, for example, connects the electric motor 10 to a control unit 55.
  • the connection system 50 comprises a brush system 60 with a brush holder 65, in which a brush 70 is arranged.
  • the brush holder 65 further comprises a spring element 75 as a tensioning device, which is designed as a scroll spring and at a first end 76 on the opposite side facing away from the commutator 40 of the brush 70 is arranged.
  • a second end 77 of the spring element 75 is connected to the brush quiver 65.
  • the connection system 50 further includes a second electrical connection 80, and a brush strand 81, which electrically connects the brush 70 with the second connection 80.
  • the electrical connection 80 connects the brush strand 81 with a connection 85, which may be formed as a plug, for example, so that an electrical connection between the brush 70 and the control device 55 can be produced.
  • the brush system 60 If electrical current is introduced into the brush system 60, it is passed on to the commutator 40 via the brush 70. Via the first electrical connection 45, the electrical current introduced into the commutator 40 is converted by the windings 36 into an electromagnetic field, so that the rotor 20 is set in rotation by the known mode of operation of a brush-commutated electric motor 10.
  • the brush system 60 comprises at least two brushes 70. The torque generated during operation of the electric motor 10 can be transmitted via a rotor shaft 90 of FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cross section through the brush system 60 shown in FIG. 2 according to a first embodiment.
  • the brush holder 65 is formed like a square tube and has an opening 95 to the commutator 40 toward.
  • the brush quiver 65 is also open on the opposite side to the commutator 40 side.
  • the brush 70 comprises a first end face 105 facing the commutator 40.
  • the first end face 105 is aligned substantially perpendicular to a longitudinal axis 110 of the brush 70.
  • the longitudinal axis 1 10 of the brush 70 is substantially parallel to a longitudinal axis of the not shown
  • the brush 70 comprises a second end face 120, which is arranged on the brush 70 at the opposite end of the brush 70, and thus opposite the commutator 40.
  • the second end face 120 has an actuating section 125 arranged at an angle to the longitudinal axis 110, to which the first end 76 of the spring element 75 is connected. lies.
  • the spring element 75 additionally presses the brush 70 to the left on a guide surface 130 of the brush holder 65 arranged inside the brush holder 65, so that the brush 70 is arranged with a left side in FIGS.
  • the electric motor 10 has a direction of rotation dependence in the counterclockwise direction (indicated by an arrow in FIG. 2).
  • the brush 70 is additionally pressed by the rotating commutator 40 against the guide surface 130 in the brush holder 65, so that the brush 70 reliably abuts the guide surface 130 of the brush holder 65 irrespective of the operating state of the electric motor 10.
  • the brush 70 has on the side surface 135 approximately at the central height of a constriction 140. As a result, the side surface 135 is spaced from the guide surface 130 of the brush holder 65 in this area.
  • a first contact surface 145 arranged at the lower end of the brush 70, that is to say adjacent to the first end surface 105, and a second contact surface 150 arranged at the upper end of the brush 70, that is adjacent to the second end surface 120, are formed on the side surface 135.
  • the two contact surfaces 145, 150 are flattened formed on the side surface 130 to abut directly on the guide surface 130 of the brush holder and to guide the brush 70.
  • the vibration behavior of the brush 70 shown in FIGS. 1 to 3 can be improved so that the electric motor 10 also has an improved noise behavior.
  • the dimensioning of the brush 70 is advantageous if the brush case unevenness by a factor of 10 are smaller than the constriction 140. In the embodiment, thus, the brush unevenness would be in the range of hundredths of a millimeter and the constriction 140 approximately in the range of one Tenths of a millimeter. In this way, the brush vibrations in the
  • Embodiment be reduced in the micrometer range. It is also advantageous if a distance d between the first contact surface 145 and the second contact surface is at least 50 percent of a total length I of the brush 70 and the two contact surfaces 145, 150 each 25 percent of the total length I in the direction of Leksache 1 10 on the side surface 130 extend. It is particularly advantageous if the distance between the two contact surfaces is 75% of the total length l of the brush 70 and the contact surfaces 145, 150 each extend in the direction of the longitudinal axis 110 to 12.5% of the total length l.
  • the constriction 140 is essentially centered and the contact surfaces 145 and 150 are arranged at the lower or upper end of the brush 70.
  • This embodiment is exemplary. There are also other configurations, in particular other arrangements of the contact surfaces 145, 150 and the constriction 140 conceivable.
  • the distance can be reduced in such a way that the constriction 140 is displaced upwards or downwards, so that the first or second contact surface 145, 150 is also displaced accordingly. It is also conceivable that the contact surfaces 145, 150 are not necessarily arranged adjacent to the respective end face 105, 120.
  • a constriction 140 is provided on the brush.
  • a design of the brush 70 designed mirror-symmetrically with respect to the longitudinal axis 110 is also conceivable for the illustrated embodiment of the brush system 60, so that in this embodiment the brush 70 would rest on the brush holder 65 on the right side.
  • constriction 140 is concave over two surfaces 141, 142 arranged at an obtuse angle to each other. But they are Other forms of constriction 140, such as groove-shaped or arcuate, conceivable.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a cross section through an alternative embodiment of a brush system 155.
  • the brush system 155 comprises an alternative brush holder 160 and an alternative brush 165.
  • the brush holder 160 like the brush holder shown in FIGS Commutator 40 is opened by means of the opening 95. On the upper side on the side of the brush holder 160 facing away from the commutator 40, the latter is likewise open.
  • the two end faces 105, 120 are identical to the end faces 105, 120 shown in FIGS. 2 and 3, so that the spring element 75 can develop the same mode of action as described above. In contrast to the brush described in FIGS.
  • the alternative brush 165 has a shoulder section 170 and a sliding section 175 arranged below the shoulder section 170 in the upper region on the second end face 120.
  • the sliding section 175 forms the first contact surface 145 and the shoulder section 170 forms the second contact surface 150 with the partial region of the side surface 135 abutting the brush holder 160.
  • this second contact surface 150 directly adjoins the guide surface 130 of the brush holder 160.
  • the brush holder 160 further has another guide surface 180 at the lower end, facing the commutator 40, near the opening 95.
  • the further guide surface 180 is arranged on a shoulder 185 which projects inwards into the brush holder 160 or in the direction of the brush 165.
  • the shoulder portion 170 and the shoulder 185 are formed so that they have the same width b perpendicular to the longitudinal axis 110.
  • the further guide surface 180 is arranged offset relative to the guide surface 130 in the direction of the spring element 75 arranged opposite the brush 165. In this case, the first contact surface 145 of the sliding portion 175 and the second contact surface 150 of the shoulder portion 170 bear on the further guide surface 180 or on the guide surface 130.
  • the contact surfaces 130, 180 are spaced and separated from each other on the side surface 130 of the brush 160, so that As a result of the spacing of the brush 165 from the brush holder 165 over a predominant part of the side surface 130, particles between the brush 165 and the brush holder 165 or unevenness in the design of the brush holder 160 do not or only negatively have a negative effect on the vibration behavior of the alternative brush 165, and so on the brush 165 is only slightly excited to vibrate. As a result, the noise behavior of the electric motor 10 is also improved or noise emissions of the electric motor 10 are reduced. Furthermore, the brush system 155 shown in Figure 4 has the advantage over the embodiment shown in Figures 2 to 3 that tilting of the brush 165 in the brush holder 160 with increasing wear of the brush
  • a stop surface 190 facing the shoulder portion 170 i. on the side facing away from the commutator 40 of the paragraph 185, is arranged.
  • the abutment surface 190 is aligned transversely to the guide surface 130.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bürstensystem (60; 155) zur Einleitung von elektrischem Strom in einen Kommutator (40) eines Rotors (20) eines Elektromotors (10) und einen Elektromotor (10) mit solch einem Bürstensystem (60; 155), das einen Bürstenköcher (65; 160) und eine Bürste (70; 165) umfasst, die eine Längsachse (110), eine dem Kommutator zugewandte erste Stirnfläche (105), zweite Stirnfläche (120) und eine zwischen den beiden Stirnflächen (105, 120) angeordnete Seitenfläche (130) umfasst, wobei der Bürstenköcher (65; 160) eine der Seitenfläche (135) der Bürste (70; 165) zugewandte Führungsfläche (130) aufweist, wobei die Seitenfläche (13) der Bürste (70; 165) wenigstens eine erste und eine zweite Kontaktfläche (145, 150) aufweist, die in Richtung der Längsachse (110) beabstandet voneinander angeordnet und ausgelegt sind, an der Führungsfläche (130) des Bürstenköcher (65) anzuliegen.

Description

Beschreibung
Titel
Bürstensystem für einen Elektromotor und Elektromotor mit solch einem Bürs- tensystem
Die Erfindung betrifft ein Bürstensystem zur Einleitung von elektrischem Strom in einen Kommutator eines Rotors eines Elektromotors, und einen Elektromotor mit solch einem Bürstensystem, aufweisend einen Bürstenköcher und eine Bürste, die eine Längsachse, eine dem Kommutator zugewandte erste Stirnfläche, zweite Stirnfläche und eine zwischen den beiden Stirnflächen angeordnete Seitenfläche umfasst, wobei der Bürstenköcher eine der Seitenfläche der Bürste zugewandte Führungsfläche aufweist.
Stand der Technik
Es sind Bürsten für bürstenkommutierte Elektromotoren mit verschiedensten Arten von Bürstenführungen bekannt. Eine der bekannten Bürstenführungen ist die Führung der Bürste in einem Bürstenköcher. Der Bürstenköcher ist durch eine Öffnung hin zu einem Kommutator eines Elektromotors offen. Im Bürstenköcher ist die Bürste angeordnet, die an einer ersten Stirnfläche an dem Kommutator anliegt, wobei sie an der zum Kommutator gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche mittels eines Federelements in Richtung des Kommutators gedrückt wird. Ein Teil der Federkraft wird ferner dazu genutzt, um über einen schräg angeordneten Betätigungsabschnitt der zweiten Stirnfläche, der dem Federelement zugeordnet ist, eine zwischen den Stirnflächen angeordnete Seitenfläche der Bürste an eine der inneren Seitenwände des Bürstenköchers zu drücken. Im Betrieb des Elektromotors kann die Bürste durch bauliche Toleranzen der Bürste und des Bürstenköchers zum Schwingen angeregt werden.
Offenbarung der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, das Schwingen der Bürste im Bürstenköcher eines bürstenkommutierten Elektromotors zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird anhand der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Schwingen einer Bürste zur Einleitung von elektrischem Strom in einen Kommutator eines Rotors eines Elektromotors dahingehend reduziert werden kann, dass ein Bürstensystem einen Bürsten- köcher und eine Bürste aufweist, die eine Längsachse, eine dem Kommutator zugewandte erste Stirnfläche, zweite Stirnfläche und eine zwischen den beiden Stirnflächen angeordnete Seitenfläche umfasst. Der Bürstenköcher weist eine der Seitenfläche der Bürste zugewandte Führungsfläche auf, wobei die Seitenfläche der Bürste wenigstens eine erste und eine zweite Kontaktfläche aufweist, die in Richtung der Längsachse beabstandet voneinander angeordnet und ausgelegt sind, an der Führungsfläche des Bürstenköcher anzuliegen.
Auf diese Weise werden Unebenheiten, bedingt durch die Struktur der Bürste an der Seitenfläche oder die Struktur des Bürstenköchers, derart ausgeglichen, dass Bürstenschwingungen, bedingt durch das Entlanggleiten der Stirnfläche über verschiedene Abschnitte des Kommutators des Rotors des Elektromotors, deutlich reduziert werden. Der Ausgleich der Unebenheiten bedingt somit eine Entkopplung der Fertigungstoleranzen der Bürste von den Fertigungstoleranzen des Bürstenköchers.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Bürstenköcher eine Spannvorrichtung auf, die zwischen der zweiten Stirnfläche und dem Bürstenköcher angeordnet ist, und ausgelegt ist, die Bürste sowohl in Richtung des Kommutators als auch die beiden Kontaktflächen der Bürste an die Führungsfläche des Bürsten- köchers anzudrücken. Auf diese Weise wird eine besonders hohe Schwingungsreduzierung der Bürste gewährleistet.
Besonders gut kann die Bürste angepresst werden, wenn die dem Kommutator abgewandte zweite Stirnfläche der Bürste wenigstens einen Betätigungsabschnitt umfasst, der schräg zur Längsachse der Bürste angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist, wenn zur Ausbildung der beiden Kontaktflächen an der Seitenfläche eine Einschnürung zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist. Diese Ausbildung eignet sich besonders für eine einfache Herstellung der Bürste in einer Großserienproduktion.
Vorteilhaft ist ferner, wenn die erste Kontaktfläche der Bürste direkt angrenzend an die erste Stirnfläche und die zweite Kontaktfläche direkt angrenzend an die zweite Stirnfläche an der Seitenfläche angeordnet ist. Dadurch können besonders große Unebenheiten im Bürstenköcher ausgeglichen werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Bürstensystems weist die Bürste einen Gleitabschnitt mit der ersten Kontaktfläche und einen Schulterabschnitt mit der zweiten Kontaktfläche auf, wobei die Bürste im Schulterabschnitt gegenüber dem Gleitabschnitt eine vergrößerte Breite aufweist. Mittels dieser Ausgestaltung kann der axiale Weg der Bürste in Richtung der Längsachse in einem Bürstenköcher beschränkt werden.
Ebenso ist es zur Schwingungsreduzierung der Bürste vorteilhaft, wenn der Bürstenköcher eine weitere Führungsfläche aufweist, die gegenüber der Führungsfläche versetzt in Richtung der Bürste angeordnet ist.
Das Herausrutschen einer verschlissenen Bürste aus dem Bürstenköcher aufgrund des rotierenden Kommutators kann besonders gut verhindert werden, wenn die weitere Führungsfläche des Bürstenköchers an einem Absatz (185) angeordnet ist, wobei der Absatz eine quer zur Führungsfläche ausgebildete Anschlagsfläche umfasst, die dem Schulterabschnitt der Bürste zugewandt ist.
Die Aufgabe wird auch durch einen Elektromotor gemäß Anspruch 10 gelöst.
Dabei umfasst der Elektromotor einen Rotor, ein elektrisches Anschlusssystem und ein oben beschriebenes Bürstensystem, wobei an dem Rotor ein Kommutator vorgesehen ist, und wobei das Bürstesystem ausgelegt ist, den Kommutator des Rotors mit dem elektrischen Anschlusssystem elektrisch leitend zu verbinden. Auf diese Weise kann ein besonders leiser und vibrationsarmer Elektromotor bereitgestellt werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen benannt. Dabei zeigen:
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen bürstenkommutierten Elektromotor;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch den in Figur 1 gezeigten Elektromotor entlang der Schnittebene A-A;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch das in Figur 2 gezeigte Bürstensystem gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Figur 4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine zweite Ausführungsform des in Figur 2 gezeigten Bürstensystems.
Figur 1 zeigt einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch einen bürstenkommutierten Elektromotor 10. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts entlang der in Figur 1 gezeigten Schnittebene A-A durch den in Figur 1 gezeigten Elektromotor 10. Der Elektromotor 10 umfasst ein Gehäuse 15, in dem ein Rotor 20 und ein Stator 25 angeordnet sind. Der Rotor 20 ist mittels im Gehäuse 15 angeordneten Lagern 30 drehbar gelagert. Der Stator 25 umfasst mehrere Permanentmagnete 35, die radial außenseitig gegenüberliegend zum Rotor 20 angeordnet sind. Im Rotor 20 sind gegenüberliegend zu den Permanentmagneten 35 mehrere Wicklungen 36 vorgesehen. Rechtsseitig der Wicklungen 36 ist ein Kommutator 40 angeordnet, wobei jeweils zwei
Kommutatorelemente 41 des Kommutators 40 über eine erste elektrische Verbindung 45 mit der jeweiligen Wicklung 36 des Rotors 20 verbunden sind. Gegenüberliegend zum Kommutator 40 ist ein Anschlusssystem 50 vorgesehen, das beispielsweise den Elektromotor 10 mit einem Steuergerät 55 verbindet. Das Anschlusssystem 50 umfasst ein Bürstensystem 60 mit einem Bürstenköcher 65, in dem eine Bürste 70 angeordnet ist. Der Bürstenköcher 65 umfasst ferner ein Federelement 75 als Spannvorrichtung, die als Rollfeder ausgebildet ist und an einem ersten Ende 76 auf der gegenüberliegend zum Kommutator 40 abgewandten Seite der Bürste 70 angeordnet ist. Ein zweites Ende 77 des Federelement 75 ist mit dem Bürstenköcher 65 verbunden. Das Federelement 75 presst die Bürste 70 in die Richtung des Kommutators 40. Das Anschlusssystem 50 um- fasst ferner eine zweite elektrische Verbindung 80, und eine Bürstenlitze 81 , die die Bürste 70 elektrisch mit der zweiten Verbindung 80 verbindet. Die elektrische Verbindung 80 verbindet die Bürstenlitze 81 mit einem Anschluss 85, der bei- spielsweise als Stecker ausgebildet sein kann, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Bürste 70 und dem Steuergerät 55 herstellbar ist.
Wird elektrischer Strom in das Bürstensystem 60 eingeleitet, so wird dieser über die Bürste 70 an den Kommutator 40 weitergegeben. Über die erste elektrische Verbindung 45 wird der in den Kommutator 40 eingeleitete elektrische Strom von den Wicklungen 36 in ein elektromagnetisches Feld umgesetzt, so dass der Rotor 20 durch die bekannte Arbeitsweise eines bürstenkommutierten Elektromotors 10 in Rotation versetzt wird. Zur Erzeugung des elektromagnetischen Felds umfasst das Bürstensystem 60 wenigstens zwei Bürsten 70. Das im Betrieb des Elektromotors 10 erzeugte Drehmoment kann über eine Rotorwelle 90 vom
Elektromotor 10 abgegriffen werden. Sowohl die Kommutierung der Wicklungen 36 durch den Kommutator 40 als auch der Betrieb des Elektromotors 10 erfolgen auf bekannte Weise. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch das in Figur 2 gezeigte Bürstensystem 60 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Der Bürstenköcher 65 ist dabei vierkantrohrartig ausgebildet und weist eine zum Kommutator 40 hin geöffnete Öffnung 95 auf. Der Bürstenköcher 65 ist auf der gegenüberliegend zum Kommutator 40 angeordneten Seite ebenso offen.
Die Bürste 70 umfasst eine dem Kommutator 40 zugewandte erste Stirnfläche 105. Die erste Stirnfläche 105 ist dabei im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse 1 10 der Bürste 70 ausgerichtet. Die Längsachse 1 10 der Bürste 70 verläuft im Wesentlichen parallel zu einer nicht dargestellten Längsachse des
Bürstenköchers 65. Auch ist die Längsachse 1 10 senkrecht zu einer Rotorachse 1 15 des Rotors 20 ausgerichtet. Ferner umfasst die Bürste 70 eine zweite Stirnfläche 120, die am gegenüberliegenden Ende der Bürste 70, und somit gegenüberliegend zum Kommutator 40 an der Bürste 70 angeordnet ist. Die zweite Stirnfläche 120 weist einen schräg zur Längsachse 1 10 angeordneten Betätigungsabschnitt 125 auf, an dem das erste Ende 76 des Federelements 75 an- liegt. Uber den schräg angeordneten Betätigungsabschnitt 125 drückt das Federelement 75 die Bürste 70 zusätzlich nach links an eine innenseitig am Bürstenköcher 65 angeordnete Führungsfläche 130 des Bürstenköchers 65, so dass die Bürste 70 mit einer linksseitig in den Figuren 2 und 3 angeordneten und zwischen den Stirnflächen 105 und 120 angeordneten Seitenfläche 135 an der Führungsfläche 130 anliegt. Ferner weist der Elektromotor 10 eine Drehrichtungsabhängigkeit entgegen dem Uhrzeigersinn (in Figur 2 mittels eines Pfeils gekennzeichnet) auf. Dadurch wird die Bürste 70 durch den rotierenden Kommutator 40 zusätzlich an die Führungsfläche 130 im Bürstenköcher 65 gedrückt, so dass die Bürste 70 zuverlässig unabhängig vom Betriebszustand des Elektromotors 10 an der Führungsfläche 130 des Bürstenköchers 65 anliegt. Dies hat auch zur Folge, dass die Bürste 70 rechtsseitig beabstandet zu einer Innenfläche 132 des Bürstenköchers 65 ist, wobei zwischen der Bürste 70 und dem Bürstenköcher 65 das Federelement 75 verläuft und mit seinem zweiten Ende 77 an einem unteren Ende des Bürsteköchers 65 befestigt ist.
Die Bürste 70 weist an der Seitenfläche 135 etwa auf mittiger Höhe eine Einschnürung 140 auf. Dies hat zur Folge, dass die Seitenfläche 135 in diesem Bereich beabstandet zu der Führungsfläche 130 des Bürstenköchers 65 ist. Durch die Einschnürung 140 werden an der Seitenfläche 135 eine am unteren Ende der Bürste 70, also angrenzend an die erste Stirnfläche 105 angeordnete erste Kontaktfläche 145 und eine am oberen Ende der Bürste 70, also angrenzend an die zweite Stirnfläche 120 angeordnete zweite Kontaktfläche 150 ausgebildet. Die beiden Kontaktflächen 145, 150 sind abgeflacht an der Seitenfläche 130 ausgebildet um direkt an der Führungsfläche 130 des Bürstenköchers anzuliegen und die Bürste 70 zu führen. Dadurch, dass die beiden Kontaktflächen 145, 150 axial voneinander beabstandet angeordnet sind, können sich Unebenheiten, die beispielsweise dadurch entstehen, dass Partikel zwischen der Bürste 70 und dem Bürstenköcher 65 eingeklemmt werden, oder Fertigungsunebenheiten des Bürstenköchers 65 sich nicht oder nur geringfügig auf das Schwingungsverhalten der Bürste 70 im Betrieb des Elektromotors 10 auswirken. Somit kann gegenüber bekannten Bürsten das Schwingungsverhalten der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Bürste 70 verbessert werden, so dass der Elektromotor 10 ferner auch ein verbessertes Geräuschverhalten aufweist. Hinsichtlich der Dimensionierung der Bürste 70 ist von Vorteil, wenn die Bürsten- köcherunebenheiten um den Faktor 10 kleiner sind als die Einschnürung 140. In der Ausführungsform würden somit die Bürstenunebenheiten im Bereich von Hundertsteln Millimeter liegen und die Einschnürung 140 etwa im Bereich von ei- nem Zehntel Millimeter. Auf diese Weise können die Bürstenschwingungen in der
Ausführungsform in den Mikrometerbereich reduziert werden. Ferner ist vorteilhaft, wenn ein Abstand d zwischen der ersten Kontaktfläche 145 und der zweiten Kontaktfläche wenigstens 50 Prozent einer Gesamtlänge I der Bürste 70 beträgt und sich die beiden Kontaktflächen 145, 150 jeweils 25 Prozent der Gesamtlänge I in Richtung der Längsache 1 10 an der Seitenfläche 130 erstrecken. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Abstand zwischen den beiden Kontaktflächen 75% der Gesamtlänge I der Bürste 70 beträgt und sich die Kontaktflächen 145, 150 jeweils in Richtung der Längsachse 1 10 auf jeweils 12,5% der Gesamtlänge I erstrecken.
In der in der Figur 2 und 3 gezeigten Ausführungsform des Bürstensystems 60 ist die Einschnürung 140 im Wesentlichen mittig und die Kontaktflächen 145 bzw. 150 am unteren bzw. oberen Ende der Bürste 70 angeordnet. Diese Ausgestaltung ist beispielhaft. Es sind auch andere Ausgestaltungen, insbesondere andere Anordnungen der Kontaktflächen 145, 150 bzw. der Einschnürung 140 denkbar.
So kann beispielsweise der Abstand derart reduziert werden, dass die Einschnürung 140 nach oben oder nach unten verschoben ist, so dass auch entsprechend die erste bzw. zweite Kontaktfläche 145, 150 verschoben ist. Auch ist denkbar, dass die Kontaktflächen 145, 150 nicht zwingend angrenzend an der jeweiligen Stirnfläche 105, 120 angeordnet sind.
Ferner ist in der Ausführungsform linksseitig eine Einschnürung 140 an der Bürste vorgesehen. Alternativ ist bei einer Drehrichtung des Rotors 20 im Uhrzeigersinn auch eine spiegelsymmetrisch zu der Längsachse 1 10 gestaltete Ausfüh- rung der Bürste 70 zu der gezeigten Ausführungsform des Bürstensystems 60 denkbar, so dass in dieser Ausgestaltung die Bürste 70 rechtsseitig an dem Bürstenköcher 65 anliegen würde.
Die Einschnürung 140 ist in der Ausführungsform konkav über zwei im stumpfen Winkel zueinander angeordnete Flächen 141 , 142 ausgebildet. Es sind aber auch andere Formen der Einschnürung 140, wie etwa nutförmig oder bogenförmig, denkbar.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine alter- native Ausführungsform eines Bürstensystems 155. Das Bürstensystem 155 um- fasst einen alternativen Bürstenköcher 160 und eine alternative Bürste 165. Der Bürstenköcher 160 ist ebenso wie der in Figur 2 und 3 gezeigte Bürstenköcher unterseitig zum Kommutator 40 mittels der Öffnung 95 geöffnet. Oberseitig an der zum Kommutator 40 hin abgewandten Seite des Bürstenköchers 160 ist die- ser ebenso offen. Ebenso sind die beiden Stirnflächen 105, 120 identisch zu den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Stirnflächen 105, 120 ausgebildet, so dass das Federelement 75 die gleiche Wirkungsweise wie oben beschrieben entfalten kann. Abweichend zu der in den Figuren 2 und 3 beschriebenen Bürste weist die alternative Bürste 165 im oberen Bereich an der zweiten Stirnfläche 120 einen Schulterabschnitt 170 und einen unterhalb des Schulterabschnitts 170 angeordneten Gleitabschnitt 175 auf. Der Gleitabschnitt 175 bildet dabei die erste Kontaktfläche 145 und der Schulterabschnitt 170 bildet mit dem am Bürstenköcher 160 anlie- genden Teilbereich der Seitenfläche 135 die zweite Kontaktfläche 150 aus. Diese zweite Kontaktfläche 150 liegt in der Ausführungsform direkt an der Führungsfläche 130 des Bürstenköchers 160 an.
Der Bürstenköcher 160 weist ferner eine weitere Führungsfläche 180 an dem un- teren, dem Kommutator 40 zugewandten Ende nahe an der Öffnung 95 auf. Die weitere Führungsfläche 180 ist dabei an einem Absatz 185 angeordnet, der nach innen in den Bürstenköcher 160 bzw. in Richtung der Bürste 165 ragt. Um die Bürstenschwingungen zu reduzieren, sind der Schulterabschnitt 170 und der Absatz 185 so ausgebildet, dass sie senkrecht zur Längsachse 1 10 die gleiche Breite b aufweisen. Dies hat zur Folge, dass die weitere Führungsfläche 180 versetzt zu der Führungsfläche 130 in Richtung des gegenüberliegend an der Bürste 165 angeordneten Federelements 75 angeordnet ist. Dabei liegen die erste Kontaktfläche 145 des Gleitabschnitts 175 und die zweite Kontaktfläche 150 des Schulterabschnitts 170 an der weiteren Führungsfläche 180 bzw. an der Füh- rungsfläche 130 an. Somit sind die Kontaktflächen 130, 180 beabstandet und getrennt zueinander an der Seitenfläche 130 der Bürste 160 angeordnet, so dass sich durch die Beabstandung der Bürste 165 vom Bürstenköcher 165 über einen überwiegenden Teil der Seitenfläche 130 Partikel zwischen der Bürste 165 und dem Bürstenköcher 165 oder Unebenheiten in der Ausgestaltung des Bürstenköchers 160 nicht oder nur geringfügig negativ auf das Schwingungsverhalten der alternativen Bürste 165 auswirken, und so die Bürste 165 nur im geringem Maße zur Schwingung angeregt wird. Dadurch wird auch das Geräuschverhalten des Elektromotors 10 verbessert bzw. Lärmemissionen des Elektromotors 10 reduziert. Ferner hat das in Figur 4 gezeigte Bürstensystem 155 den Vorteil gegenüber der in den Figuren 2 bis 3 gezeigten Ausführungsform, dass ein Kippen der Bürste 165 in dem Bürstenköcher 160 mit zunehmendem Verschleiß der Bürste
165 vermieden wird.
An dem Absatz 185 des alternativen Bürstenköchers 160 ist ferner eine Anschlagsfläche 190 angeordnet, die dem Schulterabschnitt 170 zugewandt, d.h. auf der zum Kommutator 40 abgewandten Seite des Absatzes 185, angeordnet ist. Die Anschlagsfläche 190 ist quer zur Führungsfläche 130 ausgerichtet. Mit zunehmendem Verschleiß wird die Gesamtlänge I der Bürste 165 reduziert, so dass sich somit der Schulterabschnitt 170 über die Lebensdauer des Elektromotors 10 in Richtung des Absatzes 185 durch den Druck des Federelements 75 bewegt. Dies hat zur Folge, dass am Ende der Lebensdauer der Bürste 165 der
Schulterabschnitt 170 an der Anschlagsfläche 190 anschlägt und eine weitere Bewegung der Bürste 165 in Richtung des Kommutators bei weiterem Verschleiß der Bürste 165 dadurch blockiert wird. Dadurch kann vermieden werden, dass die Bürste 165 nach Verschleißende durch die Drehbewegung des Kommutators 40 aus dem Bürstenköcher 160 gerissen wird und somit Beschädigungen sowohl am Bürstenköcher 160 als auch an weiteren Komponenten des Elektromotors 10 durch die verschlissene Bürste 165 entstehen.
Die anhand der Figuren 1 bis 4 erläuterte Bürste 70, 165 bzw. das erläuterte Bürstensystem 60, 155 eines Elektromotors 10 stellt bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Darüber hinaus sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen bzw. Kombinationen von den erläuterten, oben genannten Merkmalen umfassen können. Wesentlich dabei ist jedoch, dass an der Bürste zwei Kontaktflächen 145, 150 vorgesehen sind, die beabstandet zueinander an der Seitenfläche 135 der Bürste 70, 165 angeordnet sind.

Claims

Ansprüche
1 . Bürstensystem (60; 155) zur Einleitung von elektrischem Strom in einen Kommutator (40) eines Rotors (20) eines Elektromotors (10),
- aufweisend einen Bürstenköcher (65; 160) und
- eine Bürste (70; 165), die eine Längsachse (1 10), eine dem Kommutator zugewandte erste Stirnfläche (105), zweite Stirnfläche (120) und eine zwischen den beiden Stirnflächen (105, 120) angeordnete Seitenfläche (130) umfasst,
- wobei der Bürstenköcher (65; 160) eine der Seitenfläche (135) der Bürste (70; 165) zugewandte Führungsfläche (130) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Seitenfläche (135) der Bürste (70; 165) wenigstens eine erste und eine zweite Kontaktfläche (145, 150) aufweist, die in Richtung der Längsachse (1 10) beabstandet voneinander angeordnet und ausgelegt sind, an der Führungsfläche (130) des Bürstenköcher (65) anzuliegen.
2. Bürstensystem (60; 155) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenköcher (65; 160) ein Spannvorrichtung (75) umfasst, die zwischen der zweiten Stirnfläche (120) und dem Bürstenköcher (65; 160) angeordnet ist, und ausgelegt ist, die Bürste (70; 165) sowohl in Richtung des Kommutators (40) als auch die beiden Kontaktflächen (145, 150) der Bürste (70; 165) an die Führungsfläche (130) des Bürstenköchers (65; 160) anzudrücken.
3. Bürstensystem (60; 155) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Kommutator abgewandte zweite Stirnfläche (120) wenigstens einen Betätigungsabschnitt (125) umfasst, der schräg zur Längsachse (1 10) der Bürste (70; 165) angeordnet ist.
Bürstensystem (60; 155) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seitenfläche (135) der Bürste (70; 165) eine Einschnürung (140) zwischen der ersten Kontaktfläche (145) und der zweiten Kontaktfläche (145) vorgesehen ist.
Bürstensystem (60; 155) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (145) der Bürste (70; 165) direkt angrenzend an die erste Stirnfläche (105) und die zweite Kontaktfläche (150) direkt angrenzend an die zweite Stirnfläche (120) an der Seitenfläche (135) angeordnet ist.
Bürstensystem (155) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (165) einen Gleitabschnitt (175) mit der ersten Kontaktfläche (145) und einen Schulterabschnitt (170) mit der zweiten Kontaktfläche (150) umfasst, wobei die Bürste (165) im Schulterabschnitt (170) gegenüber dem Gleitabschnitt (175) eine vergrößerte Breite aufweist.
Bürstensystem (155) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenköcher (160) eine weitere Führungsfläche (180) aufweist, die gegenüber der Führungsfläche (130) versetzt in Richtung der Bürste (165) angeordnet ist.
Bürstensystem (155) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kontaktfläche (145) des Gleitabschnitts (175) und die zweite Kontaktfläche (150) des Schulterabschnitts (170) sowie die Führungsfläche (130) und die weitere Führungsfläche (180) des Bürsten köchers (160) derart zueinander ausgerichtet sind, dass die erste Kontaktfläche (145) der Bürste (165) an der weiteren Führungsfläche (180) des Bürstenköchers (160) und die zweite Kontaktfläche (150) der Bürste (165) an der Führungsfläche (130) des Bürstenköchers (160) anliegt.
Bürstensystem (155) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Führungsfläche (180) des Bürsten köchers (165) an einem Absatz (185) angeordnet ist, wobei der Absatz (185) eine quer zur Führungsfläche (130) ausgebildete Anschlagsfläche (190) umfasst, die dem Schulterabschnitt (170) der Bürste (165) zugewandt ist.
10. Elektromotor (10) mit einem Rotor (20), einem elektrischen Anschlusssystem (50) und einem Bürstensystem (60; 155) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei an dem Rotor (20) ein Kommutator (40) vorgesehen ist, und wobei das Bürstesystem (60; 155) ausgelegt ist, den Kommutator (40) des Rotors (20) mit dem elektrischen Anschlusssystem (50) elektrisch leitend zu verbinden.
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