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Die
Erfindung geht aus von einem Bürstenhalter,
vorzugsweise für
eine Kohlebürste
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit wenigstens einer Halterung,
in der wenigstens eine Bürste
beweglich aufgenommen ist, und mit einem Träger, der die wenigstens eine
Halterung trägt
und an der elektrischen Maschine fixiert ist. Derartige Bürstenhalter
sind nur für
einen Motor mit einer festgelegten Polzahl ausgelegt.
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Vorteile der
Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Bürstenhalter,
vorzugsweise für
eine Kohlebürste
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass er sich
ein gut als Einzelbürstenhalter
für eine einzelne
Bürste
bzw. für
einen einzelnen Bürstenköcher eignet,
da er im Wesentlichen die Form eines Kreissegments hat. Dies ermöglicht den
Aufbau verschiedenpoliger Motoren mit nur einem Bürstenhaltertyp.
D.h. zum Beispiel 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.
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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.
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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.
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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. Vorzugsweise korrespondieren
hierzu die Radien der. beiden kreissegmentförmigen Wände mit dem der Gehäusewand
einer zu montierenden elektrischen Maschine.
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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.
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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.
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Der
Bürstenhalter
hat weiterhin 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.
Der Bürstenhalter
hat zwei Stirnseiten, weist 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 fixierbar ist.
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Vorzugsweise
verläuft
zwischen den Befestigungsabschnitten der beiden Stirnseiten eine
Symmetrieebene, da sich dadurch eine einfache Konstruktion ergibt.
Vorteilhafterweise verläuft
die Symmetrieebene entlang der Bewegungsrichtung einer Bürste in
der wenigstens einen Halterung, da dadurch Bürsten unterschiedlicher Erstreckung
in axialer Richtung des Bürstenhalters
immer symmetrisch zu den Befestigungsabschnitten laufen.
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Vorzugsweise
ist die Halterung eine U-förmige
Aufnahme für
einen Bürstenköcher. Dadurch
lässt sich
die Halterung leicht fertigen und der Bürstenköcher sich leicht bestücken. Die
bevorzugteste Weiterbildung ist auch die, dass Bürstenköcher vorgesehen sind, da sich
nur mit ihnen Motoren mit sehr hoher Leistung verwirklichen lassen.
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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.
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Ein
derartiger Bürstenhalter
mit wenigstens einer Bürste
und/oder mit wenigstens einem mit einer Bürste versehenen Bürstenköcher ermöglicht auf einfache
Weise einen Baukasten.
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Mit
einer elektrischen Maschine, vorzugsweise Kommutatormotor mit einem
oder mehreren derartigen Bürstenhaltern,
wobei der oder die Bürstenhalter
an einer Stirnseite des Gehäuses
der elektrischen Maschine befestigt ist bzw. sind, lässt sich leicht
ein Baukasten realisieren.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung.
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Zeichnung
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Zwei
Ausführungsbeispiele
sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
elektrische Maschine in einem Längsschnitt,
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2 eine
perspektivische Ansicht zweier Einzelbürstenhalter im Gehäuse der elektrischen
Maschine von 1 in einer ersten Einbaulage,
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3 eine
perspektivische Ansicht der Einzelbürstenhalter im Gehäuse der
elektrischen Maschine von 1 in einer zweiten Einbaulage,
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4 die
Einzelbürstenhalter
nach 2 ohne Gehäuse
und Bürsten,
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5 einen
Einzelbürstenhalter
nach 2 in einer Ansicht von oben und
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6 einen
Einzelbürstenhalter
nach 2 in einer Ansicht von unten.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In
der 1 ist ein Teil einer elektrischen Maschine 10 in
einem Längsschnitt
vereinfacht dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich
um einen bürstenbehafteten
Gleichstrommotor, auch Kommutatormotor genannt, der vorzugsweise
in einem Lüfterantrieb
eines Kraftfahrzeugs zu Anwendung kommt. Es sind jedoch andere Anwendungen
beispielsweise in einen Fensterheber, Wischerantrieb, Sitzversteller
oder sonstigen Anwendungen in einem Kraftfahrzeug denkbar. Es kann
sich aber auch um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine 10 hat
vorzugsweise nur eine Drehrichtung, weshalb sie besonders für den bereits
erwähnten
Lüfterantrieb
bestimmt ist. Auch aufgrund der niedrigen Geräusche ist die elektrische Maschine 10 am
besten für
einen Lüfterabtrieb
geeignet.
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In
der elektrischen Maschine 10 ist auf der Welle für den Fall,
dass es sich um einen bürstenbehafteten
Gleichstrommotor handelt, ein Kommutator angeordnet. Im Falle eines
Generators wäre
dies ein Schleifring. In beiden Fällen handelt es sich jedoch um
ein Kontaktelement, das vorzugsweise rotiert.
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Die
elektrische Maschine 10 umfasst ein Gehäuse 12, insbesondere
ein Polgehäuse,
und einen darin angeordneten Anker 14. Der Anker 14 weist eine
Welle 16 und ein Ankerpaket 17 mit einer nicht näher dargestellten
Ankerwicklung auf. Die Ankerwicklung ist über Drähte 18 mit Haken eines
Kommutators 20 verbunden. Der Kommutator 20 wird
am Umfang von zwei Kohlebürsten
bzw. Bürsten 22 an zwei
radial gegenüberliegenden
Seiten beaufschlagt. Die Bürsten 22 sind
zwei Bürstenhalter 24 angeordnet,
der als Kunststoffspritzgussteil hergestellt ist. Der Kommutator 20,
die Bürsten 22 und
die Bürstenhalter 24 bilden
eine Kommutierungsvorrichtung 26. Die Bürstenhalter 24 werden
vorzugsweise durch einen Deckel 28 am Gehäuse 12 gehalten bzw.
fixiert. Der Deckel 28 kann auch ein Lagerdeckel oder Lagerbügel sein.
Die Bürstenhalter 24 können auch
in einen Lagerdeckel oder Lagerbügel
eingesetzt sein.
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In
den 2 bis 6 sind zwei in das Gehäuse 12 der
elektrischen Maschine 10 eingesetzte Bürstenhalter 24 nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
ohne den Anker 14, den Kommutator 20 und den Deckel 28 gezeigt.
Die Bürstenhalter 24 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 mit
Befestigungsabschnitten 90 in Ausnehmungen 92 an
der Stirnseite 29 des Gehäuses 12 gesteckt und
vom Deckel 28 gehalten.
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Die
Bürstenhalter
24 weisen
jeweils zwei Stirnseiten
30,
32 auf. Sie umfassen
jeweils eine vorzugsweise U-förmige
Halterung
94 mit Seitenwänden
94.1 und einem
Grund
94.2, in der eine Bürste
22 über ihren
Bürstenköcher
38 beweglich
aufgenommen ist. Die Bürstenköcher
38 können 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. Ferner weisen
die Bürstenhalter
24 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 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 sowohl mit
der einen Stirnseite
30 als auch der anderen Stirnseite
32 an
der elektrischen Maschine
10 fixierbar ist.
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Die
Wände 98, 100,
die parallel zueinander verlaufen, wobei die Wand 98 innen
und die Wand 100 außen
verläuft,
begrenzen jeder der beiden Stirnseiten 30, 32 jeweils
eine axial verlaufende Nut 102, 104. Die beiden
Nuten 102, 104 fluchten miteinander und sind zumindest
teilweise durch einen Boden 106 getrennt, der die beiden
Wände 98, 100 miteinander
verbindet. Am Rand des Trägers 96 sind
die Nuten 102, 104 durchgehend und nicht durch
den Boden 106 getrennt. Dadurch, dass die Nuten 102, 104 Außenumfang
des Bürstenhalters 24 angeordnet sind,
verlaufen sie zumindest bereichsweise durchgehend von der einen
Stirnseite 30 zur anderen Stirnseite 32. Die Radien
der beiden kreissegmentförmigen
Wände 98, 100 korrespondieren
mit dem Radius der Innenfläche
der Gehäusewand
und mit dem Radius der Außenfläche der
Gehäusewand
der zu montierenden elektrischen Maschine 10. An den Wänden 98, 100 sind
axial verlaufende Aussparungen 108 vorgesehen, die Federzungen 110 ausbilden.
Auch sind an den Wänden 98, 100 einander
zugewandte Stege 112 ausgebildet, die Verengungen bilden.
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Wie
besonders gut aus 17 hervorgeht, verläuft durch
den Boden 108 der Wände 98, 100 eine
bezüglich
der Befestigung und der Lage der Bürsten 22 funktionale
Symmetrieebene 114. Die Symmetrieebene 114 verläuft vorzugsweise
entlang der Bewegungsrichtung der Bürste 22 in der Halterung 94.
Der Boden 108 bildet mit seinen stirnseitigen Oberflächen in
Axialrichtung des Bürstenhalters 24 ausgerichtete
Anschläge,
die von jeder Stirnseite 30, 32 den jeweils gleichen
Abstand zur Symmetrieebene 114 haben.
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Die
Halterung 94 ist innerhalb des vom Träger 96 gebildeten
Kreisbogens angeordnet. Der Beginn oder Ansatz der Halterung 94 ist
außermittig
an dem Träger 96 ausgebildet
und zur Radialen dieses Kreisbogens geneigt. Dadurch ist die Bürste 22 am Kommutator 20 in
Richtung seiner Drehrichtung geneigt, was einen leiseren Lauf ergibt.
Die Halterung 94 wird von einer Strebe 116 des
Trägers 96 abgestützt wird,
die außermittig
am Träger 96 beginnt
und mit dem Ende der Halterung 94 verbunden ist.
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Wie
besonders aus der 4 hervorgeht, sind an zwei sich
gegenüberliegenden
Seiten 118, 120 der Halterung 94 Federzungen 122 zur
Bedämpfung
des Bürstenköchers 38 angeordnet.
Da die Federzungen 122 unter Vorspannung anliegen, bedämpfen sie
die Flächen,
an denen sie aufliegen. Diese Flächen
werden von der sich im Bürstenköcher 38 tangential
zur Kommutatordrehrichtung bewegenden Bürste 22 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 Stoßdämpfer, die
die Schwingung schneller abklingen lassen, als wenn die Fläche frei
unter Einfluss der Eigendämpfung
ausschwingen würde.