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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bürstenhalterbaugruppen
in dynamoelektrischen Maschinen werden manchmal an einer Platte angebracht.
Jede der Bürstenhalterbaugruppen nimmt
eine Bürste
auf, die mit einem flexiblen Leiter elektrisch verbunden sein kann.
Der mit der Bürste verbundene
flexible Leiter wird durch ein Loch oder einen Schlitz in einem
Bürstenhalter
der Bürstenhalterbaugruppe
geführt.
Das Ende des flexiblen Leiters, das nicht mit der Bürste verbunden
ist, kann mit einem steifen Leiter elektrisch verbunden sein, der sich
dichtend durch ein Gehäuse
der Maschine erstreckt. Für
den ordnungsgemäßen Betrieb
der dynamoelektrischen Maschine ist es notwendig, zu verhindern,
dass sich der flexible und der steife Leiter unbeabsichtigt mit
anderen leiffähigen
Bauteilen der dynamoelektrischen Maschine, die andere elektrische
Potentiale führen
als das, das von dem flexiblen oder dem steifen Leiter geführt wird,
kurzschließen.
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Bürstenhalterbaugruppen
umfassen typischerweise auch eine Vorspannfeder zum Drängen der
Bürsten
in Richtung eines Kommutators. Die Vorspannkraft, die von solchen
Federn erzeugt wird, kann abhängig
davon, wie die Feder zum Beispiel gegen eine Oberfläche der
Bürste
angeordnet ist, variieren. Derartige Schwankungen der Federkraft
können
eine nachteilige Auswirkung auf die Lebensdauer der Maschine haben,
und sie können
auch eine nachteilige Auswirkung auf die hörbaren und elektrischen Geräusche, die
von der Maschine ausgehen, haben. Daher kann es wünschenswert
sein, Schwankungen der Federkraft der Bürste zu minimieren.
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Mechanismen,
die die Bürstenhalter
an den Platten der dynamoelektrischen Maschinen befestigen, können auch
die Federkraft der Bürste
beeinträchtigen.
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In
Maschinen, bei denen die Feder zwischen der Bürste und dem Bürstenhalter
zusammengedrückt
wird, kann die Veränderlichkeit
der Anbringung des Bürstenhalters
in Position an der Platte die Kontaktkraft der Bürste gegen den Kommutator beeinträchtigen.
Es kann daher vorteilhaft sein, die Anzahl an Einrichtungen in Bezug
auf das Anbringen des Bürstenhalters
an der Metallplatte zu minimieren.
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Ein
weiterer Faktor, der nicht nur die Lebensdauer der Bürstenhalterbaugruppe,
sondern der gesamten dynamoelektrischen Maschine beeinträchtigt,
ist die Temperatur, bei der die Maschine betrieben wird. Der Strom,
der durch die flexiblen Verbindungsstücke, Bürsten, Kommutatoren und Wicklungen
der Maschine fließt,
kann die Betriebstemperatur der Maschine beeinflussen, wobei höhere Stromstärken höhere Betriebstemperaturen
verursachen. Die Menge an fließendem
Strom wird durch Betriebsbedingungen der dynamoelektrischen Maschine
beeinträchtigt,
wie zum Beispiel mechanische Ladung und Reibung, und ist daher eine
unumgängliche
Bedingung, der Rechnung getragen werden sollte. Ein Versagen in
Bezug auf die Lebensdauer, das sich durch einen Betrieb bei Übertemperatur
ergibt, kann das Ersetzen der gesamten Maschine zu wesentlich höheren Kosten
erfordern, als wenn nur die Bürstenhalterbaugruppe
ersetzt werden muss.
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Ein
Betrieb bei Übertemperatur
kann auch zu Bränden
führen.
Manche Bürstenhalterbaugruppen verwenden
die flexiblen Leiter als Durchschmelzverbindungen, aber die flexible
Natur solcher Leiter kann dazu führen,
dass sie eine Schwankung der Stromaufnahme aufweisen, bei der der
offene Stromkreis vorkommt, was bei manchen Vorrichtungen zu einem vorzeitigen
Versagen der Leiter führt,
während
bei anderen eine Überhitzung
auftritt. Es kann daher wünschenswert
sein, dass bei einem Versagen ein Öffnen des Stromkreises bei
einem stärker
gesteuerten Strompegel erfolgt, als der Strompegel, der bei den
flexiblen Leitern verfügbar
ist, und dass die Bürstenhalterbaugruppen
versagen, bevor die gesamte dynamoelektrische Maschine versagt.
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Daher
sind auf dem Fachgebiet der Bürstenhalterbaugruppen
einfachere und kostengünstigere Möglichkeiten,
um interne elektrische Kurzschlüsse zu
verhindern, zuverlässigere
Federvorspannkräfte und
die Integration von Durchschmelzverbindungen mit einer strikten
Steuerung von Überlastströmen notwendig.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
hier enthaltene Offenbarung betrifft eine Durchführungsdichtung für eine dynamoelektrische Maschine.
Die Durchführungsdichtung
weist einen Körperabschnitt
der Durchführungsdichtung,
der mit einer Öffnung
in einem Gehäuse
einer dynamoelektrischen Maschine dichtend eingreifbar ist, und
mindestens eine Verlängerung,
die sich von dem Körperabschnitt
erstreckt und einen Leiter aufnimmt und für diese eine elektrische Isolierung
vorsieht, auf.
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Ferner
betrifft die hier enthaltene Offenbarung eine isolierende Durchführungsdichtung
für einen
Startermotor. Die isolierende Durchführungsdichtung weist einen
Flanschabschnitt auf, der mit einer Öffnung in einem. Gehäuse eines
Startermotors dichtend ist und der mit einer Sammelschiene in einer Bohrung
durch diesen dichtend ist. Die Durchführungsdichtung weist ferner
ein Paar von vorstehenden Elementen auf, die sich von dem Flanschabschnitt,
der eine Sammelschiene aufnimmt, erstrecken, und die vorstehenden
Elemente sind gegenüber
einem Abschnitt einer Sammelschiene elektrisch isolierend.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
folgenden Beschreibungen sollen nicht als irgendwie einschränkend angesehen
werden. Mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen haben gleiche Elemente die gleiche Nummerierung:
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1 zeigt
eine Perspektivansicht einer hier offenbarten Bürstenhalterbaugruppe;
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2 zeigt
eine Perspektivansicht eines hier offenbarten steifen Leiters;
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3 zeigt
eine graphische Beziehung zwischen Zeit und Strom zum elektrischen
Unterbrechen eines Stromkreises für verschiedene Leiter;
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4 zeigt
eine Perspektivansicht einer hier offenbarten Durchführungsdichtung;
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5 zeigt
eine Perspektivansicht einer teilweisen Baugruppe einer hier offenbarten
Bürstenhalterbaugruppe;
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6 zeigt
eine teilweise Querschnittansicht einer Bürste und eines Bürstenhalters,
die in 1 gezeigt sind;
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7 zeigt
eine Perspektivansicht einer hier offenbarten Bürste;
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8 zeigt
eine Perspektivansicht einer hier offenbarten anderen Bürste;
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9 zeigt
eine Perspektivansicht einer hier offenbarten Baugruppe von Bürste und
Grundplatte; und
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10 zeigt
eine Radialansicht einer hier offenbarten Baugruppe von Bürste und
Grundplatte.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bezugnehmend
auf 1 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform
einer hier offenbarten Bürstenhalterbaugruppe
im Allgemeinen bei 10 gezeigt. Die Bürstenhalterbaugruppe 10 weist
eine Grundplatte 14 auf, an der vier Bürstenhalter 18 angebracht
sind. Die Bürstenhalter 18 haben
jeweils einen Hohlraum 22, in dem sich ein Bürstenvorspannelement 26,
das hier als eine Druckfeder gezeigt ist, und eine Bürste 30 befinden.
Das Vorspannelement 26 ist innerhalb des Hohlraums 22 zusammengedrückt, um
dadurch eine Vorspannkraft auf die Bürste 30 zu erzeugen,
wodurch die Bürste 30 in
eine Richtung radial nach innen gedrängt wird. An jeder Bürste 30 ist
ein flexibler Erdleiter 34 oder ein positiver flexibler
Leiter 36 angebracht, um eine elektrische Verbindung zur
Bürste 30 herzustellen.
Die positiven flexiblen Leiter 36, die an zwei der Bürsten 30 angebracht
sind und sich einander gegenüber
auf der Grundplatte 14 befinden, sind elektrisch mit einem steifen
Leiter 38 verbunden, der hier als eine Sammelschiene gezeigt
ist. Der steife Leiter 38 hat eine Bogenform mit einem
sich radial nach außen
erstreckenden Vorsprung 42, an dem ein externer flexibler Leiter 46 elektrisch
angebracht ist. Eine Durchführungsdichtung 50 weist
eine Lücke 54 auf,
die eine Schlitzform hat, durch die der Vorsprung 42 positioniert
und abgedichtet ist. Die Durchführungsdichtung 50 dichtet
den Vorsprung 42 an einem Gehäuse (nicht gezeigt) der dynamoelektrischen
Maschine ab.
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Die
vier Bürsten 30 sind
radial nach innen in Richtung zu einem drehbaren Leiter 58 vorgespannt, der
hier als Kommutator gezeigt ist. Die Bürsten 30 stellen einen
elektrischen Kontakt mit dem drehbaren Leiter 58 her, der
einen Rotor der dynamoelektrischen Maschine während des Betriebs der Maschine mit
elektrischem Strom versorgt. Die beiden Bürsten 30, die nicht
mit dem steifen Leiter 38 verbunden sind, sind stattdessen
durch die zwei flexiblen Erdleiter 34 mit der Grundplatte 14 verbunden.
Die Grundplatte 14 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material,
wie zum Beispiel Metall, gefertigt sein und ist mit einer elektrischen
Erdung der Maschine verbunden. Der steife Leiter 38 ist
durch den positiven flexiblen Leiter 36 mit einer elektrischen
Gleichstrom(DC)-Quelle, wie zum Beispiel einer Batterie, verbunden.
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Eine
dynamoelektrische Maschine, die die oben beschriebene Bürstenhalterbaugruppe
verwendet, kann elektrische DC-Energie in Rotationsenergie umwandeln
und umgekehrt. In einem Fahrzeug-Startermotor fließt zum Beispiel
Gleichstrom durch den flexiblen Leiter 46, den steifen
Leiter 38, die positiven flexiblen Leiter 36 und
die Bürsten 30 zum
Rotor des Motors. Gleichzeitig fließt der Gleichstrom von dem Rotor
der Maschine durch die Bürsten 30,
die flexiblen Erdleiter 34 und die Grundplatte 14 zur
elektrischen Erdung. Wenn mehr Rotationsenergie, zum Beispiel durch
Erhöhungen
des Drehmoments, benötigt
wird, wird mehr elektrische Energie, zum Beispiel durch Stromerhöhungen,
aufgenommen.
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Die
stromführenden
Bauteile einer dynamoelektrischen Maschine haben Grenzen dahingehend, wie
viel Strom sie führen
können,
bevor sie versagen. Ein derartiges Versagen beruht typischerweise
auf einer Überhitzung
im Zusammenhang mit einer hohen Stromaufnahme. Ein Versagen kann
zum Beispiel ein stärkeres
hörbares
Geräusch,
eine verringerte Leistungsfähigkeit,
eine verkürzte
Lebensdauer und sogar einen völligen
Ausfall beinhalten. Es kann daher wünschenswert sein, eine Durchschmelzverbindung
in der Maschine einzusetzen, die den elektrischen Stromkreis unterbricht
oder öffnet,
bevor es zu teureren Ausfällen
kommen kann.
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Bezugnehmend
auf 2 ist eine Perspektivansicht des steifen Leiters 38 oder
der Sammelschiene gezeigt, der einen Sicherungsabschnitt aufweist,
wie nun ausführlicher
beschrieben wird. Der steife Leiter 38 weist einen bogenförmigen Langarm 62 auf,
der durch Metallpressen gebildet ist, mit einem mittleren Abschnitt 66,
von dem sich der Vorsprung 42 erstreckt. Der externe flexible
Leiter 46 ist durch ein Verfahren wie Schweißen oder
Löten mit
einer anschließbaren
Stelle 44 des Vorsprungs 42 elektrisch verbunden
(1). Der steife Leiter 38 erstreckt sich
von dem mittleren Abschnitt 66 in entgegengesetzte Richtungen
und weist eine erste Verlängerung 70 mit
einem ersten Ende 74 und eine zweite Verlängerung 80 mit
einem zweiten Ende 84 auf. Bei dem ersten Ende 74 und
dem zweiten Ende 84 ist jeweils ein positiver flexibler
Leiter 36 elektrisch mit einer anschließbaren Stelle 44 auf
diesem durch Schweißen
oder Löten
verbunden (1). Zwischen dem mittleren Abschnitt 66 und
dem Ende 74 befindet sich eine erste verkleinerte Querschnittsfläche 78.
Auf ähnliche
Weise befindet sich zwischen dem mittleren Abschnitt 66 und
dem Ende 84 eine zweite verkleinerte Querschnittsfläche 88.
Die verkleinerten Querschnittsflächen 78 und 88 werden
durch Mundlöcher 79 bzw. 89 gebildet.
Die Mundlöcher 79, 89 belassen
zwei dünnwandige
Abschnitte 92 des Basismaterials des steifen Leiters 38.
Die gesamte Querschnittsfläche
jeder der verkleinerten Querschnittsflächen 78, 88 ist
so ausgewählt,
dass sie bei Stromlasten schmilzt, die bei den anderen stromführenden
Bauteilen keinen Schaden anrichten, wodurch Sicherungsabschnitte
geschaffen werden und ein Überlastschutz
in dem steifen Leiter 38 bereitgestellt wird.
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Der Überlastschutz
kann verschiedene Beziehungen zwischen Zeit und Strom aufweisen,
bei denen der Schutz ausgelöst
wird. Diese Beziehung wird zum Teil durch die verkleinerten Querschnittsflächen 78, 88 und
zum Teil durch das Material, aus dem der steife Leiter 38 hergestellt
ist, bestimmt. Nun mit Bezug auf 3 sind drei
Beispiele von Zeit versus Stromlast dargestellt. Die erste Linie
steht für eine
Kupfersammelschiene mit einer Querschnittsfläche von 1,5 mm2,
die zweite Linie steht für
eine Messingsammelschiene mit einer Querschnittsfläche von 1,5
mm2, und die dritte steht für eine Messingsammelschiene
mit einer Querschnittsfläche
von 2,0 mm2. Es ist daher innerhalb von
Grenzen möglich, die
Beziehung Zeit versus Stromlast zum Öffnen des Stromkreises auf
die speziellen Anforderungen jeder Anwendung durch Auswahl von Material
und Querschnittslasten abzustimmen. Zusätzlich schaffen die verkleinerten
Querschnittsflächen 78, 88 ein
Mittel zum genaueren Steuern des Überlastschutzes, als er unter
Verwendung zum Beispiel der flexiblen Leiter 34, 36 und 46 verfügbar ist.
Als solche werden die verkleinerten Querschnittsflächen 78, 88 so
gewählt, dass
sie bei geringeren Stromlasten, als es bei den flexiblen Leitern 34, 36 und 46 der
Fall ist, zu einem offenen Stromkreis schmelzen.
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Um
eine genaue Steuerung des Stromlastschutzes zu bewahren, kann es
wünschenswert
sein, das Metall des steifen Leiters 38 durch Metallisieren, wie zum
Beispiel mit Zinn, Bleizinn oder Silber, zu beschichten. Durch Metallisieren
des steifen Leiters 38 kann die Verkleinerung der Querschnittsfläche der verkleinerten
Querschnittsflächen 78, 88 auf
Grund von Korrosion erheblich verlangsamt werden, wodurch die ursprünglichen
verkleinerten Querschnittsflächen 78, 88 und
der entsprechende Stromlastschutz, den sie bieten, über einen
längeren
Zeitraum erhalten bleiben.
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Nun
mit Bezug auf 4 wird die Durchführungsdichtung 50,
die Merkmale enthält,
um elektrische Kurzschlüsse
innerhalb der Maschine zu verhindern, ausführlicher beschrieben. Die Durchführungsdichtung 50 schafft
einen abdichtbaren Durchgang für
elektrischen Strom von außen
nach innen der dynamoelektrischen Maschine. Ein Körperabschnitt 110 der
Durchführungsdichtung 50 ist
mit einer Öffnung
(nicht gezeigt) in einer steifen Oberfläche der dynamoelektrischen
Maschine dichtend im Eingriff. Der Körperabschnitt 110 ist
bogenförmig,
um sich an die steife Oberfläche
der Maschine, an der er dichtend angebracht wird, anzupassen. Der
Körperabschnitt 110 weist
einen äußeren Abschnitt
mit größerer Fläche 114 und
einen inneren Abschnitt mit größerer Fläche 118 mit
größeren bzw.
kleineren radialen Abmessungen als die radiale Abmessung, die mit
der steifen Oberfläche
der Maschine zusammentrifft, auf, wodurch die Durchführungsdichtung 50 in der
richtigen radialen Position relativ zur Maschine verriegelt wird.
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Eine
schlitzförmige
Lücke 54 erstreckt
sich radial durch einen mittleren Bereich des Körperabschnitts 110 der
Durchführungsdichtung 50.
Der Vorsprung 42 erstreckt sich mit einem Presssitz durch die
Lücke 54,
der eine Dichtung zwischen der Durchführungsdichtung 50 und
dem Vorsprung 42 schafft. Somit ist der Vorsprung 42 so
positioniert, dass er elektrische Energie durch die Dichtung, die
die Maschine mit der Durchführungsdichtung 50 hat,
von außerhalb
der Maschine ins Innere der Maschine leitet. Das Abdichten der dynamoelektrischen
Maschine ist wünschenswert,
um das Eindringen von Schmutzstoffen in die Maschine zu verhindern,
die den Betrieb und die Lebensdauer der Maschine nachteilig beeinflussen
können.
Eine Fixierkerbe 122 ist auf einer Innenfläche der
Durchführungsdichtung 50 gebildet,
um einen Streifen (nicht gezeigt) auf der Grundplatte 14 aufzunehmen,
um die Durchführungsdichtung
relativ zur Maschine axial zu befestigen.
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Eine
erste Verlängerung 126 und
eine zweite Verlängerung 128 erstrecken
sich von entgegengesetzten Seiten des Körperabschnitts 110 der
Durchführungsdichtung 50.
Die Verlängerungen 126 und 128 haben
einen "C"-förmigen
Querschnitt, wodurch sie einen Kanal bilden, wobei der offene Abschnitt der "C"-Form radial nach innen weist. Ein ausgenommener
Abschnitt der "C"-Form der Verlängerungen 126, 128 führt ohne
Unterbrechung über
den Körperabschnitt 110 weiter.
Die Verlängerungen 126 und 128 führen die
Bogenform des Körperabschnitts 110, von
dem sie sich erstrecken, weiter und passen im Wesentlichen zur Bogenform
und Länge
des steifen Leiters 38. Der steife Leiter 38 befindet
sich in der bogenförmigen
Ausnehmung in der Durchführungsdichtung 50,
und der Vorsprung 42 ist dichtend innerhalb der Lücke 54 positioniert,
wodurch der steife Leiter 38 drehbar an der Durchführungsdichtung 50 befestigt ist.
Um die Verlängerungen 126, 128 der
Durchführungsdichtung 50 radial
an den Verlängerungen 70, 80 des
steifen Leiters 38 anzubringen, können gegebenenfalls Flügel 130, 132 der
Durchführungsdichtung 50,
die sich nahe der Enden 74, 84 des steifen Leiters 38 befinden,
eingesetzt werden. Ein erster Flügel 130 und
ein zweiter Flügel 132 erstrecken
sich in entgegengesetzte Richtungen axial aufeinander zu, um den
offenen Abschnitt der "C"-förmigen Verlängerungen 126, 128 teilweise
zu schließen.
Eine Öffnung 134 zwischen
den Flügeln 130, 132 ist
kleiner als die axiale Breite des steifen Leiters 38, wodurch
die Enden 74, 84 in den Verlängerungen 70, 80 gehalten
werden. Die Durchführungsdichtung 50 ist aus
einem Elastomer gefertigt und ist daher elastisch, um die Dichtbarkeit
zu verbessern und es zu ermöglichen,
dass sie gegebenenfalls von ihrer ursprünglichen Form abgelenkt werden
kann, um sie in die steife Oberfläche der Maschine einzubauen.
Das Material der Durchführungsdichtung 50 ist
elektrisch nicht leitfähig,
und die Verlängerungen 126 und 128 schaffen
eine Isolierung zum steifen Leiter 38, um einen Kurzschluss
des steifen Leiters 38 mit Bauteilen mit anderem elektrischem
Potential zu verhindern, die ansonsten direkt mit dem steifen Leiter 38 in
Kontakt kommen könnten.
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Obwohl
die hier beschriebenen Ausführungsformen
einen quadratischen "C"-förmigen Querschnitt
aufweisen, könnten
auch andere Querschnittsformen verwendet werden, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie zum Beispiel ein kreisförmiger Querschnitt
mit einem Schlitz entlang einer Länge. Ähnlich könnte der geöffnete Abschnitt der "C"-Form eher axial als radial nach innen
weisen, wie hier offenbart ist.
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Bezugnehmend
auf 5 wird ferner verhindert, dass der steife Leiter 38 durch
eine Grenzfläche mit
Bürstenhaltern 136 unbeabsichtigt
mit Bauteilen innerhalb der dynamoelektrischen Maschine in Kontakt
gerät.
Die Bürstenhalter 136 werden,
zum Beispiel durch Spritzguss, aus einem nicht leitfähigen Kunststoffharz
geformt. Eine Nut 140 ist in den Bürstenhalter 136 integriert.
Die Nut 140 ist umlaufend relativ zu der dynamoelektrischen
Maschine gebildet, wobei der geöffnete
Abschnitt der Nut radial nach außen weist. Die Nut 140 ist
so bemessen, dass sie den steifen Leiter 38 aufnimmt, wobei
die Verlängerung 126 oder 128 den
steifen Leiter 38 bedeckt. Eine kleine Überschneidung zwischen den
Wänden
der Nut und den Verlängerungen 126, 128 kann
verwendet werden, um eine relative Bewegung des steifen Leiters 38 innerhalb
der Nut 140 zu verhindern. Es ist anzumerken, dass andere
Ausführungsformen
Nuten aufweisen können,
die so bemessen sind, dass sie den steifen Leiter 38 direkt
ohne Vorliegen einer Isolierschicht aufnehmen. Die Nut 140 ist
so relativ zu einem Hohlraum 142, der eine Bürste 30 gleitend
aufnimmt, positioniert, dass sich die Nut 140 und der Hohlraum 142 axial
gar nicht überlappen,
um es dadurch zu ermöglichen,
dass sich die gesamte Querschnittsform des Hohlraums 142 vollständig zu
der äußersten
radialen Abmessung der Grundplatte 14 erstreckt. Eine derartige
Konstruktion würde
eine Maximierung der gesamten Bürstenlänge 30 ermöglichen,
was zum Beispiel aus Gründen
einer erhöhten Lebensdauer
wünschenswert
sein könnte.
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Mit
Bezug auf die 6 und 1 kann in einer
anderen Ausführungsform
die Nut 140 den Hohlraum 22 teilweise axial überlappen.
Eine derartige teilweise Überlappung
kann die Verwendung eines Vorspannelements 26 mit einem
großen
Durchmesser 146, wie zum Beispiel einer Druckfeder, erlauben,
die sich symmetrisch relativ zur Bürste 30 befindet.
Der große
Durchmesser 146 des Vorspannelements 26 und seine
symmetrische Ausrichtung zur Bürste 30 erleichtert
sogar das Laden der Bürste
an dem drehbaren Leiter 58 (1), was
für die
Lebensdauer der Bürsten 30 und
sogar den Verschleiß der Bürste 30 vorteilhaft
sein kann. Zusätzlich
kann durch das, wenn auch nur teilweise, axiale Verlängern der Nut 140 über die
axiale Abmessung des Hohlraums 22 hinaus die axiale Breite
der Nut 140 verlängert werden,
im Vergleich dazu, wenn sie sich nicht über die axiale Abmessung des
Hohlraums 22 erstrecken würde. Eine längere axiale Länge der
Nut 140 kann wünschenswert
sein, um einen steifen Leiter 38 mit einer langen axialen
Abmessung unterzubringen.
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Ein
gleichförmiges
Laden der Bürste 30 an dem
drehbaren Leiter 58, wie vorstehend erwähnt, kann zu einer langen Lebensdauer
der Bürste 30 beitragen.
Eine gleichförmige
Bürstenladung
kann auch zu einem beständigeren
und zuverlässigeren
elektrischen Kontakt zwischen einer Bürstenoberfläche 150 und dem drehbaren
Leiter 58 beitragen. Zusätzlich zu einer gleichförmigen Ladung
kann eine gleiche Ladungskraft zwischen den vielen Bürsten 30,
die den drehbaren Leiter 58 berühren, eine Auswirkung auf die
Qualität
des elektrischen Kontakts und die Lebensdauer der Bürsten haben,
wobei gleichere Bürstenkräfte mit
einer verbesserten Kontaktqualität
und einer erhöhten
Lebensdauer im Zusammenhang stehen. Ein genaues Positionieren eines
Endes 154 des Vorspannelements 26, das mit der
Bürste 30 in
Kontakt steht, kann daher wünschenswert
sein.
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Wieder
bezugnehmend auf 6 ist eine Oberfläche 158 der
Bürste 30 so
konturiert, dass sie das Ende 154 des Vorspannelements 26 komplementär aufnimmt.
Die konturierte Oberfläche 158 kann
Merkmale einschließen,
wie zum Beispiel eine teilweise hohle zylindrische Ausnehmung 162 oder ein
Paar von Nuten 166, die zueinander parallel sein können, wie
in 7 gezeigt ist. Sowohl die Konfiguration der zylindrischen
Ausnehmung 162 als auch des Paares von Nuten 166 schafft
eine Ausrichtung des Vorspannelements 26 mit der Bürste 30,
um dadurch die Kraft des Vorspannelements 26 beständig in
die Bürste 30 zu
verteilen. Eine zusätzliche
Ausrichtung kann durch das Bemessen der Ausnehmung 162 oder
des Paars von Nuten 166 derart vorgesehen sein, dass eine äußere Seitenwand 168 oder eine
innere Seitenwand 169 oder beide Seitenwände 168, 169 das
Vorspannelement 26 überschneiden. Eine
derartige Anordnung kann es erforderlich machen, dass das Vorspannelement 26 gebogen
ist, um die konturierte Oberfläche 158 in
Eingriff zu nehmen, wodurch noch eine bessere Ausrichtung zwischen der
Bürste 30 und
dem Vorspannelement 26 geschaffen wird.
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Bezugnehmend
auf 8 hat in noch einer weiteren Ausführungsform
die Bürste 30 eine
teilweise zylindrisch geformte Ausnehmung 163 mit Außenwänden 164 auf
der konturierten Oberfläche 158.
Im Unterschied zur Ausnehmung in 7 hat die
Ausnehmung in 8 keine hohle zylindrische Form, sondern
stattdessen eine massive zylindrische Form. Das Schraubenfeder-Vorspannelement 26 ist
entweder locker mit den Außenwänden 164 im
Eingriff oder ist mit einem Presssitz mit den Außenwänden 164 fest im Eingriff.
Es ist anzumerken, dass, obwohl die Ausführungsformen, die hier offenbart
sind, spezielle Formen der konturierten Oberfläche 158, insbesondere
zylindrisch oder Nuten, beschreiben, es anzumerken ist, dass andere
Formen auf der konturierten Oberfläche 158 verwendet
werden können,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein
großer
Kontaktbereich zwischen der Bürstenoberfläche 150 und
dem drehbaren Leiter 58 kann auch die Qualität des elektrischen
Kontakts verbessern. Folglich werden die Bürsten 30 mit einer Bürstenoberfläche 150 hergestellt,
die so geformt ist, dass der Oberflächenkontakt mit dem drehbaren Leiter 58 beim
anfänglichen
Starten der Maschine maximiert wird. Die Querschnittsform der Bürsten 30 und der
Hohlräume 22, 142 sind
nicht kreisförmig
gestaltet, um eine Drehung der Bürsten 30 innerhalb
der Hohlräume 22, 142 zu
vermeiden, um dadurch die Bürstenoberfläche 150 über die
Zeit in der gleichen Ausrichtung zum drehbaren Leiter 58 zu
halten. Dieses Merkmal der nicht drehbaren Bürste 30 gewährleistet
auch, dass ein Loch 170 in den Bürsten 30, in denen
die flexiblen Leiter 34, 36 angebracht sind, richtig
ausgerichtet ist, um die Spannungslast auf den flexiblen Leitern 34, 36 und
den Befestigungspunkten an jedem Ende der Leiter 34, 36 zu
minimieren.
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Ein
Ende der flexiblen Erdleiter 34 ist elektrisch an der Grundplatte 14 der
Bürstenhalterbaugruppe 10 angebracht,
wie es in 1 gezeigt ist. Die Bürstenhalter 18, 136 sind
auch an der Grundplatte 14 angebracht. Wie die Bürstenhalter 18, 136 an
der Grundplatte 14 angebracht sind, ist besser in den 5, 6 und 9 zu
sehen, auf die nun Bezug genommen wird. Jeder Bürstenhalter 18, 136 hat
eine Montageoberfläche 174,
die eine Oberfläche 178 auf
der Grundplatte 14 gleitend berührt. Jeder Bürstenhalter 18, 136 hat
auch ein Paar von Vorsprüngen 182,
die in entgegengesetzten Richtungen von den Bürstenhaltern 18, 136 entlang
der Oberfläche 174 vorstehen.
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Eine
Vielzahl von Angeln 186, die paarweise in der Grundplatte 14 gebildet
sind, halten die Vorsprünge 182 auf
der Grundplatte 14. Jede Angel 186 ist von einem
Streifen 190 gebildet, der einen axial gerichteten Abschnitt 194 und
einen radial nach innen gerichteten Abschnitt 198 aufweist.
Somit ist jede Angel 186 radial nach innen offen und radial
nach außen
geschlossen. Der axial gerichtete Abschnitt 194 positioniert
den radial nach innen gerichteten Abschnitt 198 über der
Grundplattenfläche 178 um
einen Abstand im Wesentlichen gleich der axialen Dicke der Vorsprünge 182.
Die Bürstenhalter 18, 136 werden
an der Grundplatte 14 angebracht, indem die Bürstenhalter 18, 136 radial
nach außen
geschoben werden, während
die Oberfläche 174 der
Bürstenhalter 18, 136 an
die Oberfläche 178 der
Grundplatte 14 angelegt wird, um dadurch die Vorsprünge 182 mit den
Angeln 186 in Eingriff zu bringen. Der Abstand zwischen
den beiden Angeln 186, die ein Paar bilden, ist im Wesentlichen
gleich dem Abstand über
jeden Bürstenhalter 18, 136,
wobei die Vorsprünge 182 von dem
Bürstenhalter 18, 136 vorstehen,
wodurch die Bürstenhalter 18, 136 gegen
eine Umfangsbewegung relativ zur Grundplatte 14 verriegelt
sind.
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Der
axial gerichtete Abschnitt 194 der Streifen 190 bildet
einen Anschlag, um die Bürstenhalter 18, 136 in
einer radialen Position relativ zur Grundplatte 14 zu positionieren,
so dass eine Außenfläche 202 der
Bürstenhalter 18, 136 im
Allgemeinen mit einer äußeren Umfangsfläche 206 der
Grundplatte 14 ausgerichtet ist. Die Kraft der Vorspannelemente 26, die
dahingehend wirkt, die Bürsten 30 zum
drehbaren Leiter 58 hin zu drängen, wirkt auch dahingehend,
die Bürstenhalter 18, 136 radial
nach außen
zu drängen. Diese
radial nach außen
gerichtete Kraft hält
die Vorsprünge 182 in
Kontakt mit dem axial gerichteten Abschnitt 194 der Streifen 190,
um dadurch die Bürstenhalter 18, 136 relativ
zur Grundplatte 14 sicher zu positionieren. Zusätzlich kann
die Grundplatte 14 einen flexiblen Streifen 210 einschließen, der
axial von der Grundplatte 14 vorsteht und mit einer in
der Oberfläche 174 der
Bürstenhalter 18, 136 gebildeten
Kerbe 214 im Eingriff ist, um die Bürstenhalter 18, 136 an der
Grundplatte 14 zu verriegeln.
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Ein
zusätzliches
Halten des Bürstenhalters 18, 136 auf
der Grundplatte 14 kann erreicht werden, indem die Bürstenhalter 18, 136 zwischen
einem Paar von Ausstülpungen 218 positioniert
werden, die sich axial von der Grundplatte 14 radial nach
außen von
den Streifen 190 erstrecken. Durch Positionieren der Ausstülpungen 218 mit
einem Abstand zueinander, der im Wesentlichen gleich einer Breite
des Bürstenhalters 18, 136 ist, über die
Oberfläche 174, können die
Ausstülpungen 218 seitliche
Schwingungsbewegungen verringern.
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Bezugnehmend
auf 10 ist eine Ansicht in Richtung radial nach innen
zu einer anderen Ausführungsform
einer Grundplatte 222 mit dem darauf angeordneten Bürstenhalter 18, 136 gezeigt.
Die Grundplatte 222 schließt eine axial vorstehende Lippe 226 ein,
die sich von der Oberfläche 178 um
zumindest einen Abschnitt des Umfangs der Grundplatte 222 erstreckt.
Die Lippe 226 hat in Schwalbenschwanzform ausgeschnittene
Abschnitte 230, die so geformt sind, dass sie im Wesentlichen
komplementär
zu einem Schwalbenschwanzabschnitt 234 der Bürstenhalter 18, 136 passen.
Die in Schwalbenschwanzform ausgeschnittenen Abschnitte 230 bieten
zusätzlich
dazu, dass sie für
ein Halten der Bürstenhalter 18, 136 von
Seite zu Seite sorgen, auch ein Halten in axialer Richtung. Das
heißt,
der radial äußerste Abschnitt
des Bürstenhalters 18, 136 ist
durch den Eingriff des Schwalbenschwanzabschnitts 234 mit
dem in Schwalbenschwanzform ausgeschnittenen Abschnitt 230 axial
gegen die Oberfläche 178 gehalten.
Ein solches Halten kann dazu beitragen, das Schwingen der Bürstenhalter 18, 136 in
axialer Richtung zu verringern.
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Während die
Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform oder Ausführungsformen
beschrieben wurde, wird es den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein,
dass verschiedene Änderungen
vorgenommen und Elemente durch Äquivalente für diese
ersetzt werden können,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen
werden, um eine besondere Situation oder ein besonderes Material
an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Rahmen
derselben zu verlassen. Daher ist beabsichtigt, dass die Erfindung
nicht auf die besondere Ausführungsform
beschränkt
ist, die als der beste Modus offenbart ist, der zur Ausführung dieser Erfindung
in Betracht gezogen wird, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen
einschließt,
die in den Rahmen der Ansprüche
fallen.