DE102006057694A1 - DC motor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor (1) mit einem Rotor (3) und einem Stator (6), wobei zur Kommutierung eine Kontaktierung des Rotors (3) mittels Bürsten (7) vorgesehen ist. Um einen Gleichstrommotor der in Rede stehenden Art hinsichtlich der Bürsten-Standzeiten zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Schnittpunkte (S) der Längsmittelachsen (y) der Bürsten (7) mit dem Umfang des Rotors (3), bezogen auf die Umfangslinie des Rotors (3), zueinander versetzt angeordnet sind.The invention relates to a DC motor (1) with a rotor (3) and a stator (6), wherein for contacting a contacting of the rotor (3) by means of brushes (7) is provided. In order to improve a DC motor of the type in question in terms of brush life, it is proposed that the intersections (S) of the longitudinal center axes (y) of the brush (7) with the circumference of the rotor (3), based on the circumferential line of the rotor (3), offset from one another.
Description
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor mit einem Rotor und einem Stator, wobei zur Kommutierung eine Kontaktierung des Rotors mittels Bürsten vorgesehen ist.The The invention relates to a DC motor with a rotor and a Stator, wherein provided for commutation contacting the rotor by means of brushes is.
Bei den Gleichstrommotoren der in Rede stehenden Art ist eine starke Abhängigkeit der Bürstenstandzeit von der Belastung des Elektromotors bekannt. So wird eine hohe Bürstenstandzeit nur in einem kleinen Leistungsbereich erreicht. Bei höheren und niedrigeren Belastungen des Gleichstrommotors steigt der Verschleiß der Bürsten an, so insbesondere bei hohen Belastungen der der Minus-Bürste und bei niedrigen Belastungen der der Plus-Bürste.at The DC motors of the type in question is a strong dependence the brush life known from the load of the electric motor. This will be a high brush life achieved only in a small performance range. At higher and lower loads on the DC motor increases the wear of the brushes, especially at high loads of the minus brush and at low loads of the plus brush.
Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Gleichstrommotor der in Rede stehenden Art hinsichtlich der Bürsten-Standzeiten zu verbessern.in the With regard to the prior art described above, a Technical problem of the invention seen in a DC motor improve the type in question in terms of brush life.
Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass die Schnittpunkte der Längsmittelachsen der Bürsten mit dem Umfang des Rotors bezogen auf die Umfangslinie des Rotors zueinander versetzt angeordnet sind. Es stellen sich entsprechend über die Umfangslinie des Rotors bzw. des mit den Bürsten zusammenwirkenden Kollektors unterschiedliche bürstenfreie Bereich ein, so insbesondere bei einer Anordnung von zwei Bürsten ein zwischen den Bürsten verbleibender umfangsmäßig kleinerer bürstenfreier Bereich und ein gegenüberliegender umfangsmäßig größerer bürstenfreier Bereich. So entspricht bspw. der umfangsmäßig kleinere bürstenfreie Bereich etwa 70-99,5 % des Umfangsmaßes des größeren bürstenfreien Bereiches, was durch entsprechende Verlagerung der Schnittpunkte von Bürsten-Längsmittelachsen zur Umfangslinie des Rotors in Umfangsrichtung betrachtet aufeinander zu erreicht ist, so weiter insbesondere durch Schnittpunktverlagerung der Plus-Bürste in Rotordrehrichtung und Schnittpunktverlagerung der Minus-Kohlebürste entgegen der Rotordrehrichtung. Zufolge dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine erhöhte Bürstenstandzeit über bevorzugt den gesamten Belastungsbereich des Gleichstrommotors erreicht.These Problematic is first and substantially solved by the subject-matter of claim 1, wherein It is aimed that the intersections of the longitudinal central axes the brushes with the circumference of the rotor with respect to the circumferential line of the rotor arranged offset from each other. There are accordingly over the Circumferential line of the rotor or the cooperating with the brush collector different brushless Area, so in particular in an arrangement of two brushes between the brushes remaining circumferentially smaller brushless Area and an opposite one circumferentially larger brushless Area. Thus, for example, corresponds to the circumferentially smaller brushless Range about 70-99.5% of the circumference of the larger brushless area, what by appropriate displacement of the intersections of brush longitudinal central axes to the circumferential line of the rotor in the circumferential direction considered each other is reached, so on, in particular by Schnittpunktverlagerung the plus brush in the direction of rotation of the rotor and the point of intersection of the minus carbon brush the rotor rotation direction. According to this embodiment of the invention will be an increased Brush life above preferred reached the entire load range of the DC motor.
Die Gegenstände der weiteren Ansprüche sind nachstehend in Bezug zu dem Gegenstand des Anspruches 1 erläutert, können aber auch in ihrer unabhängigen Formulierung von Bedeutung sein.The objects the further claims are but explained below with reference to the subject-matter of claim 1 even in their independent Be meaningful.
So ist weiter vorgesehen, dass die Längsmittelachse der Bürste die Rotor-Längsachse schneidet. Dies ist erreicht durch Verlagerung des Schnittpunktes durch Verdrehen der Bürste um die Rotor-Längsachse, dies weiter unter Verkürzen des einen freien bürstenlosen Umfangsmaßes zwischen den Bürsten gegenüber dem gegenüberliegenden freien Umfangsmaß. Dies kann bei einer Anordnung von zwei Bürsten erreicht sein durch entsprechendes Verdrehen einer oder beider Bürsten um die Rotor-Längsachse entweder aufeinander zu oder über unterschiedliche Verdrehwinkel gegenüber einer diametral gegenüberliegenden Anordnung. Alternativ oder auch kombinativ hierzu kann die Längsmittelachse der Bürste mit Abstand zu der Rotor-Längsachse den Rotor durchsetzen, so weiter sekantenartig, was bspw. durch eine Parallelverschiebung einer oder zweier sich gegenüberliegender Bürsten aus einer diametral gegenüberliegenden Stellung heraus erreicht sein kann. Auch hierdurch werden die Schnittpunkte der Längsmittelachsen der Bürsten mit dem Umfang des Rotors auf der Umfangslinie des Rotors verlagert, dies weiter unter Verringerung des einen freien bürstenlosen Umfangsmaßes und entsprechender Vergrößerung des gegenüberliegenden Umfangsmaßes. Aus dieser parallel verschobenen Stellung heraus kann zusätzlich noch eine Verkippung der Bürsten um den jeweiligen Schnittpunkt erfolgen, wobei hiernach die Bürsten-Längsmittelachse nicht zwingend die Rotor-Längsachse schneiden muss. Durch eine reine Parallelver schiebung der gegenüberliegenden Bürsten, wonach die Längsmittelachsen der Bürsten sekantenartig den Rotor durchsetzen, ist weiterhin ein vereinfachtes Einfügen der Bürsten in die Bürstenbrücke erreichbar, da die entsprechenden Köcher streng gegenüberliegend angeordnet und ausgerichtet sind.So is further provided that the longitudinal center axis of the brush the Rotor longitudinal axis cuts. This is achieved by shifting the intersection by twisting the brush around the rotor longitudinal axis, this under shortening of the one free brushless one comprehensive measure between the brushes opposite the opposite free extent. This can be achieved with an arrangement of two brushes by appropriate Twisting one or both brushes around the rotor's longitudinal axis either towards each other or over different angles of rotation with respect to a diametrically opposite Arrangement. Alternatively or in combination, the longitudinal center axis of the brush at a distance from the rotor longitudinal axis enforce the rotor, so on secant, which, for example, by a parallel shift of one or two opposing ones to brush from a diametrically opposite Standing out can be reached. This also makes the points of intersection the longitudinal central axes the brushes shifted with the circumference of the rotor on the circumferential line of the rotor, Continue this by reducing the one free brushless comprehensive measure and corresponding enlargement of the opposite Comprehensive measure. From this parallel shifted position out can additionally a tilt of the brushes followed by the respective intersection, hereinafter hereafter the brush longitudinal central axis not necessarily the rotor longitudinal axis must cut. By a pure Parallelver shift the opposite To brush, after which the longitudinal central axes the brushes Seekantenartig pass through the rotor, is still a simplified Insert the brushes reachable in the Bürstenbrücke, there the appropriate quivers strictly opposite are arranged and aligned.
Neben den versetzten Bürsten bzw. Köchern zur Aufnahme der Bürsten durch radiale oder parallele Verschiebung derselben wird bevorzugt eine verteilte Wicklung eingesetzt. Hierdurch ist ein verbessertes Verhalten insbesondere im Zusammenhang mit den versetzten Köchern bzw. Bürsten erreichbar. Der optimale Verschaltungswinkel eines konkreten Rotors liegt ohne versetzte Köcher bei ca. 12,5°, so weiter bei etwa 11° bis 11,5°, bspw. 11,35°. Zufolge der vorgeschlagenen Erfindung ist die Plus-Bürste auf 0,5° bis 20° in Richtung kleinerer Winkel verschoben, so bspw. auf 5-12°, weiter bspw. etwa 7,7°. Die Minus-Bürste ist in Richtung größerer Winkel auf 0,5° bis 20° verschoben, so weiter bspw. auf 13-16, bevorzugt etwa 14,7°.Next the staggered brushes or quivers to Pick up the brushes by radial or parallel displacement thereof is preferred a distributed winding used. This is an improved Behavior in particular in connection with the displaced quivers or to brush reachable. The optimal connection angle of a specific rotor lies without staggered quiver at about 12.5 °, so on at about 11 ° to 11.5 °, eg. 11.35 °. According to the proposed invention, the plus brush is on 0.5 ° to 20 ° in the direction shifted smaller angle, so for example. To 5-12 °, further example. About 7.7 °. The minus brush is in the direction of larger angles to 0.5 ° to Shifted 20 °, so on, for example, to 13-16, preferably about 14.7 °.
Der Betrieb des Gleichstrommotors erfolgt mit einem Zwischenkreis-Elektrolytkondensator, der zur Ladestrombegrenzung einen NTC sowie Widerstände zur Entladung nach Abschalten der Versorgungsspannung erhält.Of the Operation of the DC motor takes place with a DC link electrolytic capacitor, for charging current limiting an NTC and resistors to Discharge after switching off the supply voltage receives.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:below the invention with reference to the accompanying drawings, which only embodiments represents, closer explained. It shows:
Dargestellt
und beschrieben ist zunächst
mit Bezug zu
Der
Kollektor
Um
auch bei unterschiedlichen Belastungen, bevorzugt über den
gesamt zulässigen
Belastungsbereich des Gleichstrommotors
In
Durch
die Parallelverschiebung der Bürsten
Alternativ
kann wie in
Darüber hinaus
können
ausgehend von der Ausführungsform
in
Auch
können
die Versatzmaße
aus der ursprünglichen
diametralen Gegenüberlage
heraus unterschiedlich sein, so derart, dass bspw. die Plus-Bürste so
um die Rotor-Längsachse
x geschwenkt bzw. so parallel zu der Achse z verschoben ist, dass
der sich hiernach einstellende Winkel α unterschiedlich ist zu dem
sich bei entsprechender Versetzung der anderen Bürste
Zufolge der vorgeschlagenen Lösung ist zur Optimierung der Kommutierung über den Lastbereich eine kleinere Frühzündung für die Plus-Bürste sowie eine größere Frühzündung der Minus-Bürste gewählt.according to the proposed solution is a smaller one to optimize commutation across the load range Pre-ignition for the plus brush as well a larger advance of the Minus brush selected.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.All disclosed features are essential to the invention. The disclosure content of the associated / attached priority documents (Ab of the pre-application), also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application.
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