-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, umfassend
einen aus einem isolierenden Material hergestellten Bürstenträger und
wenigstens eine in einem Köcher
angeordnete Bürste.
-
Derartige elektrische Maschinen sind
beispielsweise als Kommutator-Motoren bekannt, bei denen eine Schleifkohle
als Bürste
in einem Köcher angeordnet
ist und mit einem am Rotor angeordneten Kommutator in Schleifkontakt
steht. Über
die Bürste und
den Kommutator erfolgt eine Stromübertragung auf eine drehbar
gelagerte Rotorwicklung. Bei derartigen Motoren sind die Bürstenträger derart
ausgebildet, dass sie eine n Kunststoff käfig aufweisen, in welchen der
Köcher
eingeschoben und verrastet wird. Hierbei umschließt der Kunststoffkäfig den
Köcher
vollständig.
Wenn derartige Motoren beispielsweise als Hilfsantriebe in Kraftfahrzeugen,
z.B. als Scheibenwischermotor oder als Fensterhebermotor o.ä. verwendet
werden, kann eine verstärkte
Wärmeentwicklung
an den Bürsten
auftreten. Da der Köcher dabei
von dem umschließenden
Kunststoffkäfig
des Bürstenträgers umgeben
ist, weisen derartige Motoren eine schlechte Wärmeabfuhr auf, sodass sich
ein Wärmestau
ergeben kann, welcher zu Beschädigungen
am Motor führen
kann. Weiterhin ergeben sich durch den bekannten Aufbau des Bürstenträgers mit Kunststoffkäfig und
darin befestigtem Köcher
und die Montage durch das Einstecken und Verrasten oder Vercrimpen
verschiedene Toleranzen, welche sich in ungünstiger Weise addieren können und
zu Leistungseinbußen
des Motors auf Grund ungenauer Positionierung der Teile führen können.
-
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dabei den Vorteil auf, dass
sie eine verbesserte Wärmeabfuhr am
Köcher
ermöglicht,
da der Köcher
aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und der Köcher freiliegend
am Bürstenträger angeordnet
ist. D.h. der Köcher
ist nicht von einem isolierenden Kunststoffkäfig des Bürstenträgers umgeben, sodass eine verbesserte
Wärmeabfuhr
möglich
ist, da kein isolierendes Material den Köcher vollständig ummantelt. Dadurch kann
die erfindungsgemäße elektrische Maschine
für einen
erhöhten
Temperatureinsatz verwendet werden. Weiterhin ergeben sich durch
die freiliegende Anordnung des Köchers
am Bürstenträger eine
einfachere Montage und deutlich verringerte Möglichkeiten der Addition von
Toleranzen, da die im Stand der Technik vorhandenen Einbau- und
Aufbautoleranzen beim Einstecken und Vercrimpen des Köchers usw.
erfindungsgemäß nicht
vorhanden sind. Da weiterhin erfindungsgemäß im Bürstenträger ein Verbindungselement
für eine
elektrische Verbindung mit dem Köcher
integral gebildet ist, erfolgt eine Stromführung über dieses Verbindungselement
zum Köcher.
Hieraus resultiert ein weiter vereinfachter Aufbau und eine Teileersparnis,
da keine separaten Stromführungsleitungen
zur Bürste
notwendig sind.
-
Dies vereinfacht weiterhin insbesondere
die Montage, wodurch sich signifikante Kostenreduzierungen erzielen
lassen. Die freiliegende Anordnung des Köchers stellt weiterhin ein
deutlich verbessertes Schwingverhalten des Köchers bereit, da keine Einbautoleranzen
und/oder Spielpassungen zwischen Köcher und Bürstenträger vorhanden sind.
-
Um eine möglichst einfache Herstellbarkeit und
eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem integralen Verbindungselement
des Bürstenträgers und
dem Köcher
zu ermöglichen,
ist das Verbindungselement im Bürstenträger vorzugsweise
als Gitterelement ausgebildet. Dadurch kann einerseits eine flächige elektrische
Verbindung ermöglicht
werden und andererseits kann bei der Herstellung des Bürstenträgers eine
einfache und sichere Verbindung zwischen dem Bürstenträger und dem Gitterelement durch
die Freiräume
im Gitter erreicht werden.
-
Um eine sichere Verbindung zwischen
dem Köcher
und dem Gitterelement zu ermöglichen,
weist der Köcher
wenigstens einen flächenartigen
Verbindungsbereich auf, an welchem er mit dem Gitterelement verbunden
ist. Dadurch wird eine flächige
Verbindung zwischen den beiden Bauteilen erreicht, was eine sichere
elektrische Kontaktierung ermöglicht.
-
Besonders bevorzugt wird das Gitterelement und
der Köcher
mittels Schweißen,
insbesondere mittels Widerstandsschweißen miteinander verbunden.
Dadurch wird einerseits eine mechanische Verbindung zwischen den
beiden Teilen erreicht und andererseits gleichzeitig auch eine elektrische
Verbindung, sodass sich ein besonders einfacher Aufbau ergibt. Weiterhin
kann eine Teileersparnis erreicht werden, da keine zusätzlichen
Elemente für
die mechanische und/oder elektrische Verbindung der Bauteile notwendig
ist.
-
Um eine besonders einfache Herstellung
des Bürstenträgers zu
ermöglichen,
ist dieser vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt und das
Gitterelement wird während
der Herstellung des Bürstenträgers beispielsweise
mittels Gießens,
insbesondere Spritzgießens,
in den Bürstenträger integriert. Es
sei angemerkt, dass dabei selbstverständlich das Gitterelement derart
in den Bürstenträger integriert wird,
dass eine freie Gitterfläche
zur Verbindung mit dem Köcher
an der Oberfläche
des Bürstenträgers für die elektrische
Kontaktierung verbleibt.
-
Um eine sichere Verbindung zwischen
dem aus leitendem Material hergestellten Köcher und der Bürste zu
erreichen, ist zwischen diesen beiden Teilen vorzugsweise eine Litze
vorgesehen.
-
Um ein kostengünstig herstellbares Gitterelement
bereitzustellen, ist das Gitterelement vorzugsweise als Stanzgitter
ausgebildet.
-
Vorzugsweise sind die im Köcher angeordneten
Bürsten
Kohlebürsten.
Weiterhin bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Elektromotor,
insbesondere ein Kommutator-Motor.
-
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum
Gegenstand.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines Bürstenträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
-
2 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines auf dem Bürstenträger angeordneten Köchers in
vergrößertem Maßstab.
-
Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme
auf die 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
-
In 1 ist
ein Bürstenträger 1 für eine elektrische
Maschine, insbesondere ein Kommutator-Motor, dargestellt. Der Bürstenträgter 1 ist
aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff,
mittels Spritzgießen
hergestellt. An einer Seite des Bürstenträgers 1 ist ein elektrischer
Steckanschluss 9 mit Kontakten 14 integral gebildet.
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, sind am Bürstenträger 1 zwei
Köcher 2 angeordnet.
Die beiden Köcher 2 sind
dabei derart angeordnet, dass sie sich um 180° an einer mittleren Aussparung 12 des
Bürstenträgers 1 gegenüber liegen.
Die mittlere Aussparung 12 dient insbesondere als Durchlass
für eine Rotorwelle.
Die beiden Köcher 2 sind
aus einem leitenden Material, vorzugsweise einem Blechmaterial, hergestellt
und weisen eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf. Im Inneren
der Köcher 2 ist
eine taschenförmige
Aussparung zur Aufnahme der Bürsten 3 vorgesehen.
Der Köcher 2 kann
beispielsweise durch Stanzen und Umformen aus einem Blechmaterial
hergestellt werden.
-
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, ist an zwei einander
gegenüber
liegenden Seiten des Köchers 2 jeweils
ein flächenartiger
Verbindungsbereich 6 bzw. 7 angeordnet. Wie aus 2 ersichtlich ist, kann
dieser flächenartige
Verbindungsbereich 6, 7 beispielsweise durch teilweises
Ausstanzen und Umbiegen des Blechmantels des Köchers 2 auf einfache
Weise bereitgestellt werden. Im oberen Bereich der Köcher 2 ist
jeweils eine längliche
Aussparung 13 gebildet. Die längliche Aussparung 13 dient zum
Durchführen
einer Litze 8, welche mit einem Ende in die Kohlebürste 3 eingesteckt
ist und mit ihrem anderen Ende mit einem Kontaktelement 11 verbunden
ist. Das Kontaktelement 11 ist dabei mit dem Köcher 2 verbunden.
Dadurch wird eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Köcher 2 und
der Bürste 3 hergestellt.
-
Es sei angemerkt, dass die Litze 8 nicht
unbedingt notwendig ist, da ein elektrischer Kontakt zwischen dem
Köcher 2 und
der Bürste 3 auch
unmittelbar durch die Berührung
zwischen den beiden Bauteilen in der taschenförmigen Aussparung des Köchers hergestellt
werden kann. Allerdings kann durch ein zwischen diesen beiden Bauteilen
vorhandenes Spiel der elektrische Kontakt nicht so sicher wie mit
Verwendung einer Litze 8 bereitgestellt werden.
-
Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, sind im Bürstenträger 1 für jeden
Köcher 2 Gitterelemente 4, 5 integral
im Bürstenträger 1 gebildet.
Diese Gitterelemente 4, 5 sind aus einem elektrisch
leitenden Material hergestellt und können beispielsweise während der
Herstellung des Bürstenträgers 1 mittels
Kunststoffspritzens als Einlegeteile in die Spritzgussform für den Bürstenträger eingelegt
werden. Die Gitterelemente 4, 5 dienen zur Herstellung
einer elektrischen Verbindung zwischen dem Köcher 2 und dem elektrischen
Steckanschluss 9, wobei eine elektrische Verbindung zwischen
den Gitterelementen 4, 5 und dem elektrischen
Steckanschluss 9 durch nicht dargestellte, ebenfalls im
Bürstenträger 1 integral
gebildete Leitungen bereitgestellt wird, Die Gitterelemente 4, 5 sind
dabei an den Positionen gebildet, in denen im montierten Zustand
die flächenartigen
Verbindungsbereiche 6, 7 des Köchers 2 angeordnet sind.
Um kostengünstig
herstellbar zu sein, sind die Gitterelemente 4, 5 vorzugsweise
als Stanzgitter ausgebildet.
-
Bei der Montage des Köchers 2 an
den Bürstenträger 1 werden
dabei die flächenartigen
Verbindungsbereiche 6, 7 auf die Gitterelemente 4, 5,
vorzugsweise mittels Widerstandsschweißens, gefügt. Dadurch entsteht eine flächenartige
Verbindung zwischen den Gitterelementen 4, 5 und
dem Köcher 2, was
eine sichere Stromübertragung
auf den Köcher 2 ermöglicht.
Weiterhin wird der Köcher 2 dadurch gleichzeitig
auch am Bürstenträger 1 befestigt.
Somit kann erfindungsgemäß eine Teileersparnis
erreicht werden, da zum einen eine Stromführung und zum anderen eine
mechanische Verbindung in einem Bauteil erreicht wird.
-
Um eine einfache Montage zu ermöglichen, sind
am Bürstenträger 1 vorzugsweise
mehrere Positionierungselemente 10 für den Köcher 2 integral gebildet.
Hierbei ist vorzugsweise seitlich des Köchers 2 jeweils mindestens
ein Positionierungselement, vorzugsweise an einer Seite 2 der Positionierungselemente,
vorgesehen.
-
Weiterhin liegt der erfindungsgemäße Köcher 2 im
Wesentlichen frei am Bürstenträger 1 an, sodass
eine verbesserte Wärmeabfuhr
am Köcher 2 möglich ist,
da erfindungsgemäß auf die
im Stand der Technik den Köcher
umgebende isolierende Umhüllung
verzichtet werden kann. Somit kann der erfindungsgemäße Bürstenträger auch
bei elektrischen Maschinen mit höheren
Temperaturen am Köcher verwendet
werden, da er ein deutlich verbessertes thermisches Verhalten aufweist.
-
Durch die erfindungsgemäße, nur
durch Zerstörung
lösbare
Verbindung zwischen dem Köcher 2 und
dem Bürstenträger 1,
ergibt sich weiterhin auch ein deutlich verbessertes Schwingverhalten,
da erfindungsgemäß keine
Einbautoleranzen und/oder Spielpassungen vorhanden sind. Dadurch
kann sich auch keine negative Addition von Toleranzen, wie beim
Stand der Technik ergeben. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein wesentlich
vereinfachter Montageaufbau bereitgestellt, wobei insbesondere mechanische
Beschädigungen,
welche beispielsweise im Stand der Technik an den Rastelementen
oder Biegelaschen usw. auftreten können, nicht möglich.