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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor und insbesondere einen Elektromotor mit austauschbaren Bürsten.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein Bürstenmotor hat üblicherweise einen Läufer mit einem Kommutator, ein Gehäuse mit zwei Endabdeckungen an seinen beiden axialen Enden, an dem Gehäuse befestigte Permanentmagnete und Bürsten, die den Gleitkontakt mit dem Kommutator herstellen. Die Bürsten sind in der herkömmlichen Weise in einer der Endkappen des Motors eingeschlossen und von außerhalb der Endabdeckung nicht zugänglich, so dass es schwierig ist, die Bürsten auszutauschen. Ist eine Bürste einmal abgenutzt, wird der ganze Motor oder das Produkt, in dem der Motor verwendet wird, entsorgt, wenngleich andere Teile noch in gutem Zustand sind.
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Zur Lösung des oben genannten Problems beschreibt das Chinesische Gebrauchsmuster
CN 2 490 753 Y einen Gleichstrom-Kleinmotor mit austauschbaren Bürsten. Zwei Bürstenhalterungen sind lösbar an der Endabdeckung montiert. Jede Bürstenhalterung hat ein Gleitrohr, das sich in der Bürstenhalterung radial erstreckt. Zwei Bürsten sind in den Gleitrohren angeordnet und sind in der radialen Richtung über eine Feder durch Abdeckungen gehalten. Die Abdeckungen befinden sich im Gewindeeingriff mit den Gleitrohren, und die Bürsten können durch das Abschrauben der Abdeckungen entfernt und ersetzt werden. Jede Bürste hat einen Zuleitungsdraht, der zur Verbindung mit einer Stromversorgung aus einer Öffnung der Abdeckung nach draußen geführt ist. Bei diesem Patent ist das Austauschen der Bürsten kompliziert und erfordert fachmännische Fähigkeiten zum Beispiel im Hinblick auf das Lösen und Verbinden des Zuleitungsdrahts von und mit der Stromversorgung. Der durchschnittliche Benutzer von Haushaltsprodukten muss das Produkt gegebenenfalls zum Kundendienst bringen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor angegeben, umfassend: einen Läufer mit einer Welle, mit einem an der Welle befestigten Läuferkern, einem Kommutator, der angrenzend an den Läuferkern an der Welle befestigt ist, und mit Läuferwicklungen, die um die Zähne des Läuferkerns gewickelt und elektrisch mit dem Kommutator verbunden sind; und einen Ständer, der mit dem Läufer magnetisch gekoppelt ist und eine Endabdeckung und zumindest zwei Bürstenanordnungen hat, wobei die Endabdeckung zumindest zwei Bürstenhalterungen zum Halten der zumindest zwei Bürstenanordnungen und zumindest zwei elektrische Anschlüsse aufweist, die den zumindest zwei Bürstenhalterungen entsprechen, wobei jede Bürstenanordnung an ihrer betreffenden Bürstenhalterung lösbar montiert ist und einen Bürstenhalter, eine in dem Bürstenhalter aufgenommene Bürste, die den Gleitkontakt mit dem Kommutator herstellt, ein elastisches Element, das die Bürste federnd an den Kommutator drückt, und ein leitendes Element hat, das die Bürste elektrisch mit einem entsprechenden elektrischen Anschluss verbindet; wobei jeder elektrische Anschluss ein federndes Ende hat, das sich mit dem entsprechenden leitenden Element in federndem Kontakt befindet.
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Vorzugsweise umfasst der Elektromotor ferner zumindest zwei Bürstenabdeckungen, die sich mit den zumindest zwei Bürstenhalterungen in lösbarem Eingriff befinden.
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Vorzugsweise sind die Bürstenabdeckungen durch eine Schraubgewindeverbindung mit den Bürstenhalterungen verbunden.
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Vorzugsweise umfasst das leitende Element einen Basisbereich, der mit der Bürste elektrisch verbunden ist, und einen Kontaktbereich, der sich außerhalb des Bürstenhalters von dem Basisbereich radial und nach innen erstreckt und sich mit dem federnden Ende des elektrischen Anschlusses in Kontakt befindet.
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Vorzugsweise erstreckt sich ein Paar von Positionierungsbereichen von dem Basisbereich des leitenden Elements nach innen, um das federnde Element zwischen sich zu positionieren.
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Vorzugsweise umfasst die Endabdeckung ein erstes Element und ein zweites Element, die zusammen in einer axialen Richtung der Welle montiert sind. Die elektrischen Anschlüsse sind an dem ersten Element montiert, wobei die federnden Enden der elastischen Anschlüsse in der axialen Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Element angeordnet sind. Die Bürstenhalterungen sind an dem zweiten Element angeordnet, und der Kontaktbereich des leitenden Elements ist zwischen dem zweiten Element und dem federenden Ende des elektrischen Anschlusses eingesetzt.
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Vorzugsweise umfasst die Bürstenanordnung ferner eine Bürstenabdeckung, und der Basisbereich ist zwischen dem Bürstenhalter und der Bürstenabdeckung angeordnet.
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Vorzugsweise erstreckt sich ein U-förmiger Bereich axial von dem Bürstenhalter und hat einen Boden und zwei Schenkel, die sich radial von dem Boden erstrecken, wobei der Basisbereich radial zwischen dem Boden und einem Abschnitt der zwischen den beiden Schenkeln eingesetzten Bürstenabdeckung positioniert ist.
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Vorzugsweise hat die Bürstenhalterung einen Verbindungsbereich mit einer zum teilringförmigen Struktur, die zwei benachbarte Enden hat, wobei die beiden Schenkel zwischen den beiden benachbarten Enden eingesetzt sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird durch vorliegende Erfindung ein Elektrogerät angegeben, umfassend ein Gehäuse, einen Elektromotor und ein durch den Motor angetriebenes Arbeitselement, wobei der Elektromotor umfasst: einen Läufer mit einer Welle, mit einem an der Welle befestigten Läuferkern, einem dem Läuferkern benachbart an der Welle befestigten Kommutator und mit Läuferwicklungen, die um die Zähne des Läuferkerns gewickelt und mit dem Kommutator elektrisch verbunden sind; und einen Ständer, der mit dem Läufer magnetisch gekoppelt ist und eine Endabdeckung und zumindest zwei Bürstenanordnungen umfasst, wobei die Endabdeckung zumindest zwei Bürstenhalterungen zum Halten der zumindest zwei Bürstenanordnungen und zumindest zwei elektrische Anschlüsse hat, die jeweils den zumindest zwei Bürstenhalterungen entsprechen, wobei jede Bürstenanordnung lösbar an ihrer entsprechenden Bürstenhalterung montiert ist und einen Bürstenhalter, eine in dem Bürstenhalter aufgenommene Bürste, die den Gleitkontakt mit dem Kommutator herstellt, ein elastisches Element, das die Bürste an den Kommutator drückt, und ein leitendes Element hat, das die Bürste mit einem entsprechenden Anschluss elektrisch verbindet; wobei jeder elektrische Anschluss ein federndes Ende hat, das sich mit seinem entsprechenden leitenden Element in federndem Kontakt befindet; wobei sich zumindest zwei Bürstenabdeckungen lösbar mit den zumindest zwei Bürstenhalterungen im Eingriff befinden und wobei jede Bürstenhalterung einen Verbindungsbereich hat, der sich außerhalb des Gehäuses befindet, um von außerhalb des Gehäuses mit der entsprechenden Bürstenabdeckung in Eingriff gebracht zu werden.
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Bei vorliegender Erfindung sind die Bürstenanordnungen ohne weiteres erreichbar, indem die Bürstenabdeckungen abgeschraubt werden, und können einfach und bequem ausgetauscht werden, ohne dass hierfür fachmännisches Können erforderlich ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugt Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
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1 ist eine Explosionsdarstellung eines Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Schnittansicht des Motors von 1;
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3 zeigt ein erstes Element einer Endabdeckung als Teil des Motors;
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4 ist eine Ansicht des ersten Elements von unten;
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5 zeigt ein zweites Element der Endabdeckung;
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6 ist eine Ansicht des zweiten Elements von unten;
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7 zeigt eine Bürstenanordnung als Teil des Motors von 1;
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8 zeigt die Bürstenanordnung, wobei ein Bürstenhalter entfernt wurde; und
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9 ist eine schematische Darstellung des Motors, der in einem Elektrogerät eingebaut ist.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den 1 und 2 hat ein Elektromotor 8 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Ständer 10 und einen Läufer 20, der in dem Ständer 20 installiert ist. Der Läufer 20 hat eine Welle 21, einen an der Welle 21 befestigten Läuferkern 22, eine Kommutator 23, der an der Welle 21 befestigt ist und zu dem Läuferkern 22 benachbart ist, und Rotorwicklungen (in den Figuren nicht gezeigt), die um die Zähne des Läuferkerns 22 gewickelt und mit dem Kommutator 23 elektrisch verbunden sind.
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Der Ständer 10 umfasst ein sich axial erstreckendes Gehäuse 11 mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende 13, Permanentmagnete 12, die an der Innenfläche des Gehäuses 11 befestigt sind, eine Endabdeckung 30, die das offene Ende des Gehäuses 11 verschließt, zwei Bürstenanordnungen 70 und zwei Bürstenabdeckungen 80. Die Endabdeckung 30 ist fest an dem Gehäuse 11 montiert. Zwei Lager 42 und 14, die in zwei Lagerhaltern 43 und 15 der Endabdeckung 30 und des Gehäuses montiert sind, stützen die Welle 21.
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Es wird auch auf die 3 und 6 Bezug genommen. Die Endabdeckung 30 hat ein erstes Element 40 und ein zweites Element 60, die in der axialen Richtung angeordnet sind und die aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt sind. Das erste Element 40 hat eine ringförmige Basisplatte 41 und eine ringförmige Seitenplatte 51, die sich axial von der äußeren Peripherie der Basisplatte 41 in einer von dem zweiten Element 60 wegführenden Richtung erstreckt. Die Basisplatte 41 und die Seitenplatte 51 bilden eine Aufnahmekammer 44, in der der Kommutator 23 aufgenommen wird. Zwei Bürstenhalterungen 52 sind einander gegenüberliegend an der Seitenplatte 51 gebildet. Jede Bürstenhalterung 52 hat einen sich von der Außenfläche der Seitenplatte 51 nach außen erstreckenden Verbindungsbereich 53 und einen sich radial und von der Innenfläche der Seitenplatte 51 nach innen erstreckenden rohrförmigen Bereich 54 an einer mit dem Verbindungsbereich 53 korrespondierenden Position. In dieser Ausführungsform ist der Verbindungsbereich 53 ein unvollständiger Kreisring mit zwei benachbarten Enden 55 an der Position in der Nähe der Basisplatte 41, weshalb zwischen den beiden benachbarten Enden 55 ein Spalt 56 gebildet ist. Der Verbindungsbereich 53 erstreckt sich in der axialen Richtung über die Basisplatte 41 hinaus und hat eine sich radial erstreckende Öffnung 57 sowie ein Gewinde 58, das an seiner Außenfläche gebildet ist. Die Öffnung 57 des Verbindungsbereichs 53 ist mit einer radialen Durchgangsöffnung 59 des rohrförmigen Bereichs 54 in Verbindung.
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Das zweite Element 60 hat eine Ringform und ist mittels Schrauben 61 an dem ersten Element 40 befestigt. Das zweite Element 60 hat eine zentrale Öffnung 62 für die Aufnahme des Lagerhalters 43, der von der Basisplatte 43 des ersten Elements 40 hervorsteht, und ein Paar von Öffnungen, die mit Bezug auf die zentrale Öffnung 62 einander gegenüberliegend angeordnet und auf die rohrförmigen Bereiche 54 der beiden Bürstenhalterungen 52 ausgerichtet sind. Ein Paar von elektrischen Anschlüssen 64, die elektrisch voneinander isoliert sind, sind jeweils durch das Paar von Öffnungen in das zweite Element 60 eingesetzt und an diesem befestigt. Jeder elektrische Anschluss 64 hat einen ersten Bereich 65 außerhalb des zweiten Elements 60, der zur Verbindung mit einer Stromversorgung dient, und einen zweiten Bereich 66 zwischen dem ersten Element 40 und dem zweiten Element 60. Der zweite Bereich 66 hat ein federndes Ende 67, das sich in der axialen Richtung elastisch verformen kann.
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Zwei Bürstenanordnungen 70 sind lösbar an den beiden Bürstenhalterungen 52 montiert. In den 7 und 8 hat jede Bürstenanordnung 70 einen sich radial erstreckenden Bürstenhalter 71, eine Bürstenabdeckung 72, die in den Bürstenhalter 71 eingesetzt ist, eine Bürste 73, die verschiebbar in dem Bürstenhalter 71 aufgenommen ist, ein elastisches Element 74, das die Bürste 73 aus dem Bürstenhalter herausdrückt, und ein leitendes Element 75, das die Bürste 73 mit einem entsprechenden elektrischen Anschluss 64 an dem zweiten Element 60 elektrisch verbindet. Der Bürstenhalter 71 und die Bürstenabdeckung 72 bestehen aus nichtleitendem Material. Das leitende Element 75 hat einen Basisbereich 76 und einen Kontaktbereich 77, der sich von dem Basisbereich 76 außerhalb des Bürstenhalters 71 radial und nach innen erstreckt. Ein U-förmiger Bereich 81 erstreckt sich axial von einer dem zweiten Element 60 zugewandten Fläche des Bürstenhalters 71. Der U-förmige Bereich 81 hat einen Boden 82 und zwei Schenkel 83, die sich von dem Boden 82 radial in Richtung der Bürstenabdeckung 72 erstrecken. Der Basisbereich 76 des leitenden Elements 75 ist radial zwischen dem Boden 82 des U-förmigen Bereichs und dem Bereich der Bürstenabdeckung 72 positioniert, die zwischen den beiden Schenkeln 83 eingesetzt ist, so dass zwischen dem Bürstenhalter 71 und dem Kontaktbereich 77 des leitenden Elements 75 ein axialer Spalt 84 gebildet wird. Das elastische Element 74 ist eine Kompressionsfeder, deren beide Enden jeweils an der Bürste 73 und dem Basisbereich 76 des leitenden Elements 75 befestigt sind, so dass die Bürste 73 im Einsatz elastisch in Gleitkontakt mit Segmenten des Kommutators 23 beaufschlagt wird. Die Bürste 73 und das leitende Element 75 sind elektrisch über einen geflochtenen Draht oder Shunt (in den Figuren nicht gezeigt) der Bürste verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich ein Paar von Positionierungsbereichen 79 von dem Basisbereich 76 des leitenden Elements 75 nach innen, um zwischen sich die Feder 74 zu positionieren.
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Beim Montieren der Bürstenanordnung 70 an der Bürstenhalterung 52 wird der Bürstenhalter 71 in den rohrförmigen Bereich 54 eingesetzt. Die Bürste 73 tritt in die Aufnahmekammer 44 ein, um unter der elastischen Beaufschlagung durch die Feder 74 den Gleitkontakt mit dem Kommutator 23 herzustellen. Die beiden Schenkel 83 des Bürstenhalters 71 sind zwischen den beiden benachbarten Enden 55 des Verbindungsbereichs 53 der Bürstenhalterung 52 eingesetzt. Der Kontaktbereich 77 des leitenden Elements 75 ist zwischen dem federnden Ende 67 des elektrischen Anschlusses 64 und einer Stufe 45 an der Basisplatte 41 eingesetzt, so dass die Bürste 73 mit dem elektrischen Anschluss 64 elektrisch verbunden ist. Nach der Montage wird die Bürstenabdeckung 80 mit einem zu dem Außengewinde 58 des Verbindungsbereichs 53 passenden Innengewinde 85 über die Gewindeausbildung an der Bürstenhalterung 52 zusammengesetzt, wodurch die radiale Position der Bürstenanordnung 70 festgelegt wird. Die Bürstenanordnung ist durch eine einfache Schraubgewindeverbindung zwischen der Bürstenabdeckung 80 und dem Verbindungsbereich 53 der Bürstenhalterung 52 an der Bürstenhalterung 52 befestigt.
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Der elektrische Bürstenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich speziell für Elektrogeräte wie Haarschneidemaschinen oder dergleichen. Wenn, wie in 9 gezeigt, der Motor bei einem solchen Gerät 90 verwendet wird, das ein Gehäuse 91 und ein durch die Welle 21 des Motors 8 angetriebenes Arbeitselement 92 hat, sind an dem Gehäuse 91 Öffnungen gebildet, durch welche die Verbindungsbereiche 53 der Bürstenhalterungen hindurchtreten und an der Außenseite des Gehäuses 91 zur Anordnung kommen. Durch diese Konfiguration können die Bürstenanordnungen ohne weiteres ausgetauscht werden, indem die Bürstenabdeckungen 80 von den Verbindungsbereichen 53 abgeschraubt werden, die Bürstenanordnung aus der Bürstenhalterung gezogen, eine neue Bürstenanordnung eingesetzt und die Bürstenabdeckung 80 wieder angebracht wird. Dies geschieht bequem von der Außenseite des Gehäuses 91, ohne den Motor ausbauen oder das Gehäuse 91 öffnen zu müssen und ohne notwendiges fachmännisches Können.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
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Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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