DE102005048191A1 - Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine - Google Patents
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Abstract
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische
Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer in einem Gehäuse (2)
angeordneten köcherförmigen Kohlebürstenführung (3)
zur Lagerung einer in einer Führungsrichtung
(F) verschiebbaren Kohlebürste
(4), wobei die Kohlebürstenführung (3)
getrennte Führungselemente
in Form einer ersten Teilschale (8) und einer zweiten Teilschale
(9) aufweist, die sich jeweils entlang der Führungsrichtung (F) erstrecken
und auf einen Elektromotor für
ein Haushaltsgerät
mit solch einem Kohlebürstenhalter
(1). Die erste Teilschale (8) ist aus elektrisch isolierendem Material und
die zweite Teilschale (9) ist aus Metall ausgebildet.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer in einem Gehäuse angeordneten köcherförmigen Kohlebürstenführung zur Lagerung einer in einer Führungsrichtung verschiebbaren Kohlebürste, wobei die Kohlebürstenführung getrennte Führungselemente in Form einer ersten Teilschale und einer zweiten Teilschale aufweist, die sich jeweils entlang der Führungsrichtung erstrecken.
- Ein solcher Kohlebürstenhalter ist bereits aus
EP 1 117 160 B1 bekannt. Dort ist eine aus Metall bestehende Kohlebürstenführung gezeigt, die sich aus zwei identischen Halbschalen zusammensetzt, die sich entlang der breiteren Flächen der Kohlebürste symmetrisch zur Symmetrieebene der Kohlebürste erstrecken. Ein solcher Kohlebürstenhalter hat allerdings den Nachteil, dass bei Verwendung von Mehrschichtkohlebürsten Vorkehrungen getroffen werden müssen, um zu vermeiden, dass über die metallische Kohlenbürstenführung zwischen den durch eine Isolierschicht getrennten Kohleriegeln der Mehrschichtkohlebürste Querströme fließen. Dies wird gemäßEP 1 117 160 B1 dadurch erreicht, dass die metallischen Halbschalen die Mehrschichtkohlebürste nicht vollständig umgeben und sich nicht entlang derjenigen Seitenwände der Mehrschichtkohlebürste erstrecken, bei der die Kohleriegel mit der dazwischenliegenden Isolierschicht aneinander stoßen. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, kostengünstigen Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine zur Verfügung zu stellen.
- Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch einen Kohlebürstenhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Bei einem Kohlebürstenhalter der eingangs genannten Art, ist erfindungsgemäß die erste Teilschale aus elektrisch isolierendem Material und die zweite Teilschale aus Metall ausgebildet. Dies beruht auf der erfindungsgemäßen Erkenntnis, dass schon durch die eine metallische zweite Teilschale sichergestellt ist, dass die Kohlebürste exakt geführt wird, so dass eine flächige Auflage der Kohlebürste auf einem Kommutator oder einem Schleifring einer elektro-dynamischen Maschine gewährleistet ist. Des weiteren hat die metallische zweite Teilschale den Vorteil, dass durch sie Wärme abgeleitet und somit eine Überhitzung der Kohlebürste vermieden wird. Durch das elektrisch isolierende Material der ersten Teilschale wird verhindert, dass im Fall einer Mehrschichtkohlebürste zwischen den durch ein Isolierschicht getrennten Kohleriegel über die Kohlebürstenführung Verlustströme fließen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem auf die Kohlebürste einwirkenden Federelement, welches die Kohlebürste auf den Kommutator bzw. den Schleifring presst, und bei einem Steckeranschlussteil zur elektrischen Kontaktierung der Kohlebürste auch im Falle von Mehrschichtkohlebürsten auf eine elektrische Isolierung verzichtet werden kann. Insgesamt wird gegenüber bisherigen Kohlebürstenhaltern die Kommutierung verbessert, wodurch sich die Kohlenstandzeit erhöht. Dadurch kann bei gleicher Lebensdauer der Kohlebürste die Kohlenlänge reduziert werden.
- Vorzugsweise ist die erste Teilschale aus insbesondere hochbelastbarem Kunststoff, wie beispielsweise Duroplast, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist ein Kunststoff mit geringem Ausdehnungskoeffizient, denn damit kann die erste Teilschale mit hoher Maßstabilität gefertigt werden. Duroplast behält auch bei hohen Temperaturen seine Festigkeit und Form bei, so dass selbst bei hohen Temperaturen die Kohlebürste auch durch die erste Teilschale exakt geführt wird.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Teilschale an dem Gehäuse des Kohlebürstenhalters einstückig angeformt. Dadurch reduziert sich die Anzahl der Bauteile und darüber hinaus entfällt eine Justage der ersten Teilschale, wodurch der Kohlebürstenhalter kostengünstig gefertigt werden kann. Besonders einfach kann die erste Teilschale zusammen mit dem Gehäuse durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden.
- Die zweite Teilschale ist bevorzugt aus einem Metallblech geformt, wodurch sie besonders einfach, beispielsweise durch Stanzen und Biegen, hergestellt werden kann. Insbesondere weist die zweite Teilschale zumindest ein Rastelement auf, durch das sie in dem Gehäuse fixierbar ist. Insbesondere ist in dem Gehäuse eine Aufnahme zur Halterung der zweiten Teilschale ausgebildet, so dass die Position der zweiten Teilschale in dem Gehäuse fest vorgegeben ist. Auf diese Weise werden Ungenauigkeiten bei der Positionierung der zweiten Teilschale in dem Gehäuse des Kohlebürstenhalters vermieden, wodurch eine präzise Führung der Kohlebürste gewährleistet werden kann.
- In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zumindest eine Öffnung aufweist, die sich in Führungsrichtung erstreckt und die durch eine Abdeckplatte verschließbar ist. Durch die Öffnung, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckt, ist das Innere des Gehäuses besonders leicht zugänglich, wodurch sich die Montage der verschiedenen Bauteile des Kohlebürstenhalters inklusive der Kohlebürste besonders vereinfacht. Insbesondere weist die Abdeckplatte zumindest ein Rastelement auf, durch das die Abdeckplatte mit dem Gehäuse verrastbar ist, so dass auf eine aufwendige Verschraubung verzichtet werden kann.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Abdeckplatte eine Aufnahme zur Halterung der zweiten Teilschale ausgebildet, so dass die zweite Teilschale durch die Abdeckplatte in dem Gehäuse fixierbar ist. Auf diese Weise kann die Position der zweiten Teilschale in Bezug auf das Gehäuse und in Bezug auf die Abdeckplatte genau vorgegeben werden, wodurch sich eine weitere Kalibrierung erübrigt.
- Vorzugsweise sind an der Abdeckplatte Positionierungselemente zur Positionierung und/oder an dem Gehäuse Befestigungselemente zur Befestigung des Kohlebürstenhalters an der elektro-dynamische Maschine angeformt. Somit ist eine präzise Montage an der elektrodynamischen Maschine besonders leicht und mit möglichst wenigen zusätzlichen Bauteilen möglich.
- In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Teilschale in dem Gehäuse gegenüberliegend der ersten Teilschale angeordnet ist, wobei insbesondere die erste Teilschale und die zweite Teilschale zur Führung gegenüberliegender Seitenflächen der Kohlebürste ausgebildet sind. Vorzugsweise umgreifen die erste Teilschale und/oder die zweite Teilschale jeweils zumindest eine der sich in Führungsrichtung erstreckenden Kanten der Kohlebürste. Dies führt dazu, dass die Kohlebürste mit besonders geringem Spiel in der Kohlebürstenführung geführt werden kann. Damit reduziert sich der Verschleiß der Kohlebürste, und auch die Geräuschentwicklung bei Betrieb der elektro-dynamischen Maschine kann minimiert werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich bei einer Mehrschichtkohlebürste die zweite Teilschale entlang einer einschichtig ausgebildeten Fläche der Mehrschichtkohlebürste. Dadurch wird ein Kurzschluss von verschiedenen Kohleriegeln der Mehrschichtkohlebürste durch die metallische zweite Teilschale vermieden.
- Vorzugsweise sind die erste Teilschale und die zweite Teilschale identisch geformt. Auf diese Weise kann die Kohlebürste in beiden Teilschalen gleichmäßig geführt werden, wodurch eine gleichmäßige Abnutzung der Kohlebürste gewährleistet werden kann.
- Der erfindungsgemäße Kohlebürstenhalter wird insbesondere bei Elektromotoren für Haushaltsgeräte eingesetzt, wie beispielsweise bei Antriebsmotoren für Waschmaschinen oder Wäschetrocknern oder bei Gebläsemotoren für Staubsauger.
- Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Unteransprüche ohne Abweichung von der erfindungsgemäßen Idee in beliebiger Weise miteinander kombinierbar sind.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
-
1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kohlebürstenhalter quer zur Führungsrichtung, -
2a –2d zeigen einzelne Bauteile des Kohlebürstenhalters gemäß1 , -
3 zeigt eine Seitenansicht des Kohlebürstenhalters gemäß1 , -
4a ,4b zeigen eine Draufsicht auf den Kohlebürstenhalters gemäß1 von schräg oben bzw. schräg unten. - Bevor auf die Zeichnungen näher eingegangen wird, sei angemerkt, dass einander entsprechende oder gleiche Elemente bzw. Einzelteile des Kohlebürstenhalters in sämtlichen Zeichnungsfiguren durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
- In
1 ist ein Querschnitt durch einen Kohlebürstenhalter1 quer zur Führungsrichtung F (siehe Pfeil in3 ) gezeigt. Einzelne Bauteile des Kohlebürstenhalters1 gemäß1 zeigen die2a bis2d . Der Kohlebürstenhalter1 weist ein Gehäuse2 (siehe auch2a ) auf, das aus Kunststoff ausgebildet ist. In dem Gehäuse2 ist eine köcherförmige Kohlebürstenführung3 angeordnet, in der eine Kohlenbürste4 geführt ist. Bei der gezeigten Kohlebürste4 handelt es sich um eine Mehrschichtkohlebürste, die aus einem ersten Kohleriegel5 und einem zweiten Kohleriegel6 mit dazwischen angeordneter Isolierschicht7 besteht. Die Kohlebürstenführung3 wird durch eine erste Teilschale8 und eine zweite Teilschale9 gebildet. Die erste Teilschale8 ist an dem Gehäuse2 angeformt und besteht aus elektrisch isolierendem Kunststoff. Die zweite Teilschale9 (siehe auch2b ) ist aus einem Metallblech geformt und in das Gehäuse2 eingefügt. - Die erste Teilschale
8 und die zweite Teilschale9 sind mit jeweils zwei Schenkeln10 ,11 und12 ,13 und jeweils einer die Schenkel10 und11 bzw.12 und13 verbindenden Basis14 bzw.15 identisch U-förmig geformt. In der ersten Teilschale8 wie auch in der zweiten Teilschale9 ist jeweils im mittleren Bereich der Basis14 bzw.15 ein Federbauch16 bzw.17 zur Aufnahme einer Schraubenfeder18 ausgebildet. Durch die Schraubenfeder18 wird die Kohlebürste4 in Führungsrichtung F auf einen Kommutator oder Schleifring eines Elektromotors gedrückt (nicht gezeigt), so dass die Kohlebürste4 mit ihrer Stirnfläche19 auf dem Kommutator bzw. Schleifring flächig aufliegen kann. Beidseitig des jeweiligen Federbauchs16 bzw.17 schließt sich zwischen Federbauch16 bzw.17 und den zugehörigen Schenkeln10 ,11 bzw.12 ,13 jeweils ein planer Führungsbereich20 ,21 bzw.22 ,23 an. Jeder der planen Führungsbereiche20 ,21 ,22 oder23 umfasst mit dem an ihn anschließenden, zugehörigen Schenkel10 ,11 ,12 oder13 jeweils eine der sich in Führungsrichtung F erstreckende Kanten K der Kohlebürste4 . Die Kohlebürste4 liegt mit den Außenflächen des ersten Kohleriegels5 an den Schenkeln10 ,11 und den planen Führungsbereichen20 ,21 der ersten Teilschale8 und mit den Außenflächen des zweiten Kohleriegels6 an den Schenkeln12 ,13 und den planen Führungsbereichen22 ,23 der zweiten Teilschale9 an. Auf diese Weise wird die Kohlebürste4 mit ihrem ersten Kohleriegel5 durch die erste Teilschale8 und mit ihrem zweiten Kohleriegel6 durch die zweite Teilschale9 geführt, so dass Verlustströme zwischen den beiden Kohleriegeln5 ,6 über die metallische zweite Teilschale9 ausgeschlossen sind. - Zur genauen Positionierung der metallischen zweiten Teilschale
9 weist das Gehäuse2 eine Aufnahme24 zur formschlüssigen Halterung der zweiten Teilschale9 , insbesondere deren Schenkel12 auf. Die zweite Teilschale9 wird bei der Montage durch eine Öffnung25 des Kohlebürstenhalters1 in die Aufnahme24 eingefügt und mittels eines Rastelements26 (siehe2b ) mit dem Gehäuse2 verrastet. Die Öffnung25 des Gehäuses2 kann durch eine Abdeckplatte27 (siehe auch2d ) verschlossen werden. Vorzugsweise sind an der Abdeckplatte27 Rastelemente28 ,29 angeformt, durch die die Abdeckplatte27 mit dem Gehäuse2 verrastet werden kann. An der Innenseite der Abdeckplatte27 ist ebenfalls eine Aufnahme30 zur formschlüssigen Halterung der zweiten Teilschale9 , insbesondere deren Schenkels13 ausgebildet, so dass die zweite Teilschale9 durch verschließen der Öffnung25 mit der Abdeckplatte27 exakt positioniert werden kann. Des weiteren sind an der Abdeckplatte27 Positionierstifte31 ,32 angeformt, durch die der Kohlebürstenhalter1 an des Elektromotors (nicht gezeigt) genau positioniert werden kann. Zur Befestigung des Kohlebürstenhalters1 an dem Elektromotor sind an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses2 Vorsprünge33 ,34 angeformt, die je ein Befestigungsloch35 ,36 zur Durchführung einer Befestigungsschraube oder eines Befestigungsstiftes (nicht gezeigt) aufweisen. - Das Gehäuse
2 mit der ersten Teilschale8 , wie auch die Abdeckplatte27 wird aus Duroplast, der bis mindesten 250°C temperaturstabil ist, mittels Spritzgussverfahrens hergestellt. Das Gehäuse2 , wie auch die Abdeckplatte27 weisen im Bereich der Isolierschicht7 kanalförmige Aussparungen37 ,38 auf, um sicherzustellen, dass Kohlestaub, der durch Abrieb der Kohlebürste4 entsteht, sich nicht zwischen den Kohleriegeln5 und6 ansammeln und dadurch Verlustströme zwischen den Kohleriegeln5 und6 verursachen kann. Elektrisch kontaktiert wird die Kohlebürste durch ein Steckeranschlussteil39 , das an dem der Kohlebürste4 gegenüberliegenden Ende der Schraubenfeder18 anliegt. -
- 1
- Kohlebürstenhalter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kohlebürstenführung
- 4
- Kohlebürste
- 5
- erster Kohleriegel
- 6
- zweiter Kohleriegel
- 7
- Isolierschicht
- 8
- erste Teilschale
- 9
- zweite Teilschale
- 10, 11
- Schenkel der ersten Teilschale
- 12, 13
- Schenkel der zweiten Teilschale
- 14
- Basis der ersten Teilschale
- 15
- Basis der zweiten Teilschale
- 16
- Federbauch der ersten Teilschale
- 17
- Federbauch der zweiten Teilschale
- 18
- Schraubenfeder
- 19
- Stirnfläche der Kohlebürste
- 20, 21
- plane Führungsbereiche der ersten Teilschale
- 22, 23
- plane Führungsbereiche der zweiten Teilschale
- 24
- Aufnahme für einen Schenkel der zweiten Teilschale
- 25
- Öffnung des Kohlebürstenhalters
- 26
- Rastelement der zweiten Teilschale
- 27
- Abdeckplatte
- 28, 29
- Rastelemente der Abdeckplatte
- 30
- Aufnahme für einen Schenkel der zweiten Teilschale
- 31, 32
- Positionierelemente
- 33, 34
- Vorsprünge
- 35, 36
- Befestigungslöcher
- 37, 38
- kanalförmige Aussparungen
- 39
- Steckeranschlussteil
Claims (17)
- Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer in einem Gehäuse (
2 ) angeordneten köcherförmigen Kohlebürstenführung (3 ) zur Lagerung einer in einer Führungsrichtung (F) verschiebbaren Kohlebürste (4 ), wobei die Kohlebürstenführung (3 ) getrennte Führungselemente in Form einer ersten Teilschale (8 ) und einer zweiten Teilschale (9 ) aufweist, die sich jeweils entlang der Führungsrichtung (F) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8 ) aus elektrisch isolierendem Material und die zweite Teilschale (9 ) aus Metall ausgebildet ist. - Kohlebürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (
8 ) aus Kunststoff ausgebildet ist. - Kohlebürstenhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (
8 ) an dem Gehäuse (2 ) einstückig angeformt ist. - Kohlebürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschale (
9 ) aus einem Metallblech geformt ist. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschale (
9 ) zumindest ein Rastelement (26 ) aufweist, durch das die zweite Teilschale (9 ) in dem Gehäuse (2 ) fixierbar ist. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (
2 ) eine Aufnahme (24 ) zur Halterung der zweiten Teilschale (9 ) ausgebildet ist. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
2 ) zumindest eine Öffnung (25 ) aufweist, die sich in Führungsrichtung (F) erstreckt und die durch eine Abdeckplatte (27 ) verschließbar ist. - Kohlebürstenhalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (
27 ) zumindest ein Rastelement (28 ,29 ) aufweist, durch das die Abdeckplatte (27 ) mit dem Gehäuse (2 ) verrastbar ist. - Kohlebürstenhalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckplatte (
27 ) eine Aufnahme (30 ) zur Halterung der zweiten Teilschale (9 ) ausgebildet ist, so dass die zweite Teilschale (9 ) durch die Abdeckplatte (27 ) in dem Gehäuse (2 ) fixierbar ist. - Kohlebürstenhalter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckplatte (
27 ) Positionierungselemente (31 ,32 ) zur Positionierung des Kohlebürstenhalters (1 ) an der elektro-dynamische Maschine angeformt sind. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (
2 ) Befestigungselemente (33 ,34 ,35 ,36 ) zur Befestigung des Kohlebürstenhalters (1 ) an der elektro-dynamische Maschine angeformt sind. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschale (
9 ) in dem Gehäuse (2 ) gegenüberliegend zu der ersten Teilschale (8 ) angeordnet ist. - Kohlebürstenhalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (
8 ) und die zweite Teilschale (9 ) zur Führung gegenüberliegender Seitenflächen der Kohlebürste (4 ) ausgebildet sind. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (
8 ) und/oder die zweite Teilschale (9 ) jeweils zumindest eine der sich in Führungsrichtung (F) erstreckenden Kanten der Kohlebürste (4 ) umgreifen. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer Mehrschichtkohlebürste (
4 ) die zweite Teilschale (9 ) entlang einer einschichtig ausgebildeten Fläche (6 ) der Mehrschichtkohlebürste (4 ) erstreckt. - Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (
8 ) und die zweite Teilschale (9 ) identisch geformt sind. - Elektromotor für ein Haushaltsgerät mit zumindest einem Kohlebürstenhalter (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.
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