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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifkontakthalterung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, einen Elektromotor mit einer solchen Schleifkontakthalterung
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 3 und ein entsprechendes Verfahren zum Zusammenbau
eines Elektromotors gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 8.
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Eine
derartige Schleifkontakthalterung, ein derartiger Elektromotor und
ein derartiges Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors sind
in der
DE 90 13 006
U1 beschrieben. Der Elektromotor weist eine Schleifkontakthalterung
auf, die einstückig ausgebildet
ist, das heißt,
das Halterungselement, an dem die Schleifkontakte angebracht sind,
besteht aus einem Stück.
Beim Zusammenbau des Elektromotors wird zunächst die Rotorwelle, an welcher
der Rotor und der Kommutator angebracht sind, in das Motorgehäuse des
Elektromotors eingesetzt. Dann werden die Schleifkontakte über den
Kommutator geschoben. Um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten,
ist es erforderlich, daß die
Schleifkontakte elastisch gegen den Kommutator drücken, nachdem
sie eingesetzt wurden. Vor dem Einsetzen der Schleifkontakthalterung
ist der Abstand zwischen den Schleifkontakten daher geringer als
der Durchmesser des Kommutators. Während des Einsetzens der Schleifkontakthalterung
müssen
die Schleifkontakte daher auseinan dergedrückt werden. Dies erschwert
den Zusammenbau des Elektromotors.
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Demgegenüber ermöglicht der
aus der
DE 198 58
233 A1 bekannte Elektromotor einen einfachen Zusammenbau.
Auch dessen Schleifkontakthalterung ist einstückig ausgebildet. Die an der Schleifkontakthalterung
angebrachten Schleifkontakte sind als Hammerbürsten ausgebildet. An den Enden
der Hammerbürsten
sind sogenannte Flügelhilfen,
die jeweils eine Schräge
bilden, angebracht. Die als Hammerbürsten ausgebildeten Schleifkontakte werden
ebenfalls über
den Kommutator geschoben, nachdem die Rotorwelle mit Rotor und Kommutator eingesetzt
wurde. Dabei stoßen
die Flügelhilfen
gegen den Kommutator. Die Flügelhilfen
sorgen dafür, daß die Hammerbürsten auseinandergespreizt
werden. Es ist also keine zusätzliche äußere Krafteinwirkung
erforderlich, um die Hammerbürsten
auseinanderzudrücken.
Dadurch wird der Zusammenbau des Elektromotors erleichtert. Die
Schleifkontakthalterung erfordert jedoch viel Raum in Richtung der
Rotorwelle, denn die Schleifkontakte müssen in Richtung der Rotorwelle
beweglich sein. Außerdem
ragen die Flügelhilfen
weit in das Motorgehäuse
hinein. Zudem ist eine besondere Vorrichtung nur für das Einsetzen
der Schleifkontakthalterung erforderlich.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende
Schleifkontakthalterung, die sich einfach in das Motorgehäuse einsetzen läßt, sowie
einen Elektromotor mit einer solchen Schleifkontakthalterung und
ein entsprechendes Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors
zu schaffen.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Schleifkontakthalterung
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
1, einen Elektromotor mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils
des Patentanspruchs 3 und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs
8 gelöst.
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Eine
erfindungsgemäße Schleifkontakthalterung
weist mindestens zwei Schleifkontakte auf, die den Kommutator berühren. Die
Schleifkontakthalterung besteht aus mindestens zwei Halterungselementen,
die jeweils zumindest einen Schleifkontakt tragen.
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Vorteihafterweise
ist eine derartige Schleifkontakthalterung platzsparend und einfach
in das Motorgehäuse
einzusetzen. Die Platzersparnis geht mit einer entsprechenden Gewichtsreduzierung
und Werkstoffkostenersparnis einher. Das geringere Gewicht führt überdies
zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, wenn die erfindungsgemäße Schleifkontakthalterung
für einen
Elektromotor verwendet wird, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut
ist. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß moderne
Kraftfahrzeuge eine Vielzahl von Elektromotoren für Fensterheber,
Schiebedächer,
Sitzversteller, Scheibenwischer usw. verwenden.
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Vorzugsweise
sind die Halterungselemente der Schleifkontakthalterung als Halbringe
ausgebildet sind.
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Die
Ausbildung der Halterungselemente als Halbringe ermöglicht eine
einfache Fixierung, einfachen Einbau und eine gute Stabilität der Schleifkontakthalterung.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung einen Elektromotor mit einem
zylindrischen Motorgehäuse,
einem vorderen Gehäusedeckel,
einem hinteren Gehäuseboden,
einer Rotorwelle, einem Rotor, einem Kommutator, einem Stator und
einer Schleifkontakthalterung. Das zylindrische Motorgehäuse weist
eine vordere Gehäuseseöffnung auf,
welche der vordere Gehäusedeckel,
in dessen Mittelpunkt sich ein vorderes Wellenlager befindet, verschließt. Im Mittelpunkt
des hinteren Gehäusebodens
befindet sich ein hinteres Wellenlager. Die Rotorwelle, auf welcher
drehfest der Rotor und der Kommutator sitzen, ist in dem vorderen
und dem hinteren Wellenlagern drehbar gelagert. Der Stator verläuft entlang
der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses und umgibt den Rotor.
An der Schleifkontakthalterung sind mindestens zwei Schleifkontakte
angebracht, die den Kommutator berühren. Die Schleifkontakthalterung
ist erfindungsgemäß ausgebildet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
verläuft
eine Stufe, auf der die Schleifkontakthalterung aufliegt, entlang
der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses.
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In
einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform verläuft eine
Stufe entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels, so daß die Schleifkontakthalterung
zwischen der Stufe entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses und
der Stufe entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels fixiert ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist zumindest eines der Halterungselemente eine Aussparung auf,
die zur Innenwand des Motorgehäuses hin
gerichtet ist, und weist die Innenwand des Motorgehäuses zumindest
einen Vorsprung auf, der in die zumindest eine Aussparung eingreift.
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Vorteilhafterweise
ist somit die Schleikotakthalterung gegen Drehungen um die Rotorwelle
gesichert.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau
eines erfindungsgemäßen Elektromotors.
Das erfindungsgemäße Verfahren
umfaßt
die folgenden Schritte:
Einsetzen der Rotorwelle,
Einsetzen
der Schleifkontakthalterung und
Einsetzen des vorderen Gehäusedeckels.
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Dabei
wird zum Einsetzen der Schleifkontakthalterung zunächst ein
erstes Halterungselements und dann ein zweites Halterungselement
eingesetzt.
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Vorteilhafterweise
ist es nicht notwendig, während
des Einsetzens der Schleifkontakthalterung die Schleifkontakte auseinanderzudrücken. Eine
besondere Vorrichtung nur für
das Einsetzen der Schleifkontakthalterung ist nicht erforderlich.
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Im
folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines Elektromotors;
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2 die
Schleifkontakthalterung aus 1; und
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3 den
Vorgang des Einsetzens eines Halterungselements.
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In 1 ist
ein Längsschnitt
durch einen Elektromotor dargestellt, wie er insbesondere für einen
Autoscheibenwischer Verwendung finden kann. Der Elektromotor weist
ein zylindrisches Motorgehäuse 1,
einen vorderen Gehäusedeckel 2,
einen hinteren Gehäuseboden 3,
eine Rotorwelle 4, einen Rotor 5, einen Kommutator 6,
einen Stator 7, und eine Schleifkontakthalterung 8 auf.
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Eine
vordere Gehäuseöffnung des
Motorgehäuses
wird durch den vorderen Gehäusedeckel 2 verschlossen.
Der Gehäuseboden 3 ist als
hinterer Gehäusedeckel 3 ausgebildet,
der eine hintere Gehäuseöffnung verschließt. In den
Mittelpunkten des vorderen und des hinteren Gehäusedeckels 3 befinden
sich ein vorderes beziehungsweise hinteres Wellenlager 9, 10.
Alternativ können
der hintere Gehäuseboden 3 und
das zylindrische Motorgehäuse 1 auch
einstückig
als Poltopf ausgebildet sein. Ein solcher Poltopf wie auch der vordere
Gehäusedeckel 3 können aus
Kunststoff gefertigt sein, was gegenüber einem Werkstoff aus Metall
eine deutliche Gewichtsverringerung ermöglicht.
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Entlang
der Innenseite des zylindrischen Motorgehäuses 1 verläuft ein
Polring 19 aus einem magnetischen Werkstoff. Direkt auf
der Innenseite des Polrings 19 sitzt der Stator 7.
Er besteht aus einem Permanentmagneten und verursacht die Magnetisierung
des Polrings 19. Durch den Polring 19 wird die magnetische
Wirkung des Permanentmagneten 7 noch verstärkt.
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Die
Rotorwelle 4 ist in dem vorderen und dem hinteren Wellenlager 9, 10 drehbar
gelagert und verläuft
durch eine Mittelachse des Rotors 5 und eine Mittelachse
des Kommutators 6. Der Rotor 5 und der Kommutator 6 sind
an der Rotorwelle 4 befestigt, so daß sich der Rotor 5 und
der Kommutator 6 in den zylindrische Motorgehäuse 1 zusammen
mit der Rotorwelle 4 drehen. Der Stator 7 umgibt
den Rotor 5.
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An
der Schleifekontakthalterung 8, die den Kommutator 6 umgibt,
sind zwei Schleifkontakte 11 angebracht, die unter der
Wirkung einer Feder jeweils elastisch gegen den Kommutator 6 drücken. Als Schleifkontakte 11 werden
in der Regel Kohlebürsten verwendet.
Möglich
ist sowohl die Verwendung von Hammer- als auch von Köcherbürsten. Dabei
können die
Hammerbürsten
in einer Ebene beweglich sein, welche die Rotorwelle 4 senkrecht
schneidet. Bei dieser Anordnung der Hammerbürsten läßt sich in Richtung der Rotorwelle 1 Platz
einsparen.
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An
der Innenwand des Motorgehäuses 1 sind
zwei elektrische Anschlüsse 12 für die Schleifkontakte 11 angebracht.
Die elektrischen Anschlüsse 12 für die Schleifkontakte 11 greifen
in Aussparungen 15 (siehe 2) der Schleifkontakthalterung 8 ein. Die
elektrischen Anschlüsse 12 dienen
somit nicht nur der Stromversorgung, sondern ebenfalls der Fixierung
der Schleifkontakthalterung 8 gegen Drehungen in der Ebene
senkrecht zu der Rotorwelle 4.
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Alternativ
(nicht dargestellt) kann die Schleifkontakthalterung 8 gegen
Drehungen in der Ebene senkrecht zu der Rotorwelle 4 auch
mit Hilfe von Vorsprüngen
gesichert werden, die in Aussparungen an der Innenseite des Motorgehäuses eingreifen.
Die Schleifkontakthalterung 8 kann auch durch Vorsprünge fixiert
werden, die nicht identisch mit den elektrischen Anschlüsse 12 sind
und in Aussparungen in der Schleifkontakthalterung 8 eingreifen.
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Die
Schleifkontakthalterung 8 liegt auf einer Stufe 18 auf,
die vom vorderen Ende des Polrings 19 gebildet wird. Von
vorne drückt
eine Stufe, die entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels 2 verläuft, auf
die Schleifkontakthalterung 8. Diese Stufe wird in 1 durch
die elektrischen Anschlüsse 12 verdeckt.
Der Außenrand
des vorderen Gehäusedeckels 2 endet
eigentlich erst bei der Schleifkontakthalterung 8. Die
Schleifkontakthaltung 8 ist somit sowohl in Richtung der
Rotorwelle 4 als auch senkrecht zu dieser sicher fixiert.
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Ein
teilweise verdeckter Thermoschalter ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet.
Wenn die Beweglichkeit des Rotors 4 stark behindert wird,
erwärmen
sich die elektrischen Wicklungen auf dem Rotor 4. Dadurch
wird der Thermoschalter 13 ausgeschaltet, der den elektrischen
Stromfluß unterbricht.
Ein Entflammen der Elektromotors oder eine Verformung der Kunststoffteile
des Elektromotors durch eine übermäßige Erhitzung
kann so sicher vermieden werden.
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2 zeigt
die Schleifkontakthalterung 8 aus 1. Diese
besteht aus zwei Halterungselementen 14, die als getrennte
Halbringe 14 ausgebildet sind und so aneinanderliegen,
daß sie
einen vollständigen
Ring bilden. Die Ausbildung der Schleifkontakthalterung 8 als
zwei getrennte Halbringe 14 ermöglicht die einfache Fixierung,
wie sie mit Bezugnahme auf 1 beschreiben
wurde. Gleichzeitig wird eine gute Stabilität der Schleifkontakthalterung 8 gewährleistet.
Die Verwendung von mehr als zwei Halterungselementen 14 würde die
Stabilität
der Schleifkontakthalterung 8 nur verringern. Die Verwendung
von zwei Halterungselementen 14 ist auch besonders günstig für den Einbau
der Halterungselemente 14, die mit Bezugnahme auf 3 beschrieben
werden wird. Die Verwendung von mehr als zwei Halterungselementen 14 würde eine
weitere Fixierungsmaßnahme
erfordern, da die die Halterungselemente 14 dazu neigen
würden,
mit dem Ende, das demjenigen gegenüberliegt, welches auf der Stufe 18 aufliegt,
in das Motorgehäuse 1 zu
kippen.
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Außen an den
Halterungselementen 14 gegenüber den Schleifkontakten 11 befinden
sich Aussparungen 15, in welche die elektrischen Anschlüsse 12 aus 1 eingreifen.
Auf der Unterseite der Schleifkontakthalterung 8 ist der
Thermoschalter 13 angebracht. Ebenfalls auf der Unterseite
der Schleifkontakthalterung 8 sind elektronische Bauteile 16 und 17 angebracht.
Diese sind in 1 durch den Kommutator verdeckt.
Bei den elektronischen Bauteilen 16 und 17 kann
es sich um passive Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren, aber
auch um aktive Bauelemente wie Transistoren handeln. Die Bauelemente 16 und 17 können auch
eine vollständige
Steuerelektronik darstellen, die somit auf der Schleifkontakthalterung 8 untergebracht
ist. Als Werkstoff für
die Halterungselemente 14 wird bevorzugt Kunststoff verwendet.
Dann können
sowohl der Thermoschalter 13 als auch die elektronischen
Bauteile 16 und 17 in Kunststofftaschen untergebracht werden,
die an Halterungselemente 14 angespritzt sind.
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3 veranschaulicht,
wie das Halterungselement 14 in das Motorgehäuse 1 eingesetzt
wird, nachdem die Rotorwelle 4, an der der Rotor 5 und
der Kommutator 6 angebracht sind, in das Motorgehäuse 1 eingesetzt
wurde. Das Halterungselement 14 wird zunächst so
ausgerichtet, daß die
Kante, an der die zwei Halterungselemente 14 im eingebauten
Zustand aneinanderliegen (siehe 2) zum Kommutator 6 hinweist.
Dann wird die zum Äußeren des
Motorgehäuses 1 weisende
Seite entlang des Pfeils in 3 zum Motorgehäuse 1 hin
geschwenkt. Während
dieses Schwenkvorgangs stößt die Kontaktfläche der
Schleifkontakte 11 gegen den Kommutator 6 und
wird dadurch zurückgeschoben.
Aufgrund des Schwenkvorgangs ist es möglich, das Halterungselement 14 in
das Motorgehäuse 1 einzusetzen,
obwohl der Abstand a zwischen der Aussparung 15 und der inneren
Kontaktfläche
des Schleifkontakts 11 (siehe 2) größer ist
als der Abstand b zwischen dem elektrischen Anschluß 12 und
dem Kommutator 6, wenn das Halterungselement 14 nicht
im Motorgehäuse 1 eingebaut
ist. Schließlich
wird noch der vordere Gehäusedeckel 2 eingesetzt.