DE19522329A1 - Bürstenhalterung für Elektromotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstenhalterung für Elektromo­ toren, und zwar vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, für in der Drehrichtung kommutierbare Elektromotoren, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bisher bekannte Bürstenhalterungen dieser Art haben einen komplizierten Aufbau mit zahlreichen Einzelteilen, die ge­ trennt gefertigt und dann zusammengesetzt werden müssen. Insbesondere wird in der Regel die Kohlebürste in einer me­ tallischen Führungshülse geführt, die in dem am Rahmen oder Träger aus nichtleitendem Material geformten Kohlehalter oder Führungsschacht eingesetzt ist. Dies hat den zusätzli­ chen Nachteil, daß die Kohlebürste selbst schlecht umlüftet ist und gegen Verstaubung anfällig ist, die zu einem Bloc­ kieren der Kohlebürste in der Führungshülse führen kann. Wenn die Bürstenhalterung zwecks Kommutierung der Drehrich­ tung des Elektromotors verdrehbar gelagert sein muß, wurde hierzu bisher zusätzlich zu dem die Kohlehalterungen auf weisenden Rahmen oder Träger ein gesondert gefertigter Ge­ genhalter benötigt, an dem der Rahmen drehbar gelagert ist und der seinerseits mit geeigneten Befestigungsmitteln am Motorgehäuse befestigt werden muß, was einen zusätzlichen Herstellung- und Montageaufwand bedeutet.

Aus DE 94 14 326.9 U1 ist ein Kohlebürstenhalter bekannt, bei dem die Kohle ohne Metallhülse direkt in einem Füh­ rungsschacht aus nichtleitendem Material geführt ist. Die­ ser Führungsschacht ist aber zweiteilig aus zwei Hälften hergestellt und wird durch weitere gesondert herzustellende Teile zusammengehalten und mit einem Träger oder dem Motor­ gehäuse verbunden. Eine Drehrichtungskommutierung ist nicht vorgesehen.

Die DE 32 20 877 A1 beschreibt eine Bürstenhalterung, bei der für jede Kohlebürste ein gesonderter Kohlehalter am Mo­ torgehäuse befestigt ist. Jeder Kohlehalter besteht aus ei­ nem Kunststofformteil und einem Deckel und umschließt eine metallische Führungshülse, in der die Kohlebürste geführt ist. Eine Drehrichtungskommutierung ist nicht vorgesehen. Die DE-OS 25 41 457 beschreibt ebenfalls aus zwei Hälften bestehende Bürstenhalter für Gleichstrommotoren, die eine metallische Führungshülse umschließen, in der die Kohlebür­ ste geführt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürstenhal­ terung der genannten Art zu schaffen, die im Aufbau und Montage besonders einfach ist und verbesserte Betriebsei­ genschaften aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte weitere Merkmale an, die zur Lösung der Aufgabe beitragen.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bürstenhalterung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der fertigbestückten Bürstenhalterung von oben;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Bürstenhalterung von unten;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Bürstenhalterung, teilweise im Schnitt;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des einstückig geformten Rahmens der Bürstenhalterung nach Fig. 1;

Fig. 5 und Fig. 6 perspektivische Darstellungen der in den Rahmen nach Fig. 4 einzusetzenden Metallteile;

Fig. 7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht von unten den Endabschnitt eines Motorgehäuses mit der daran montier­ ten Bürstenhalterung von Fig. 1;

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf das Ende des Motorgehäu­ ses bei entfernter Bürstenhalterung.

Der Hauptbestandteil der in Fig. 1 in Schrägansicht von oben und in Fig. 2 von unten gezeigten Bürstenhalterung ist der in Fig. 7 in Schrägansicht von oben gezeigte Rahmen 1, der einstückig aus einem nichtleitendem Material, insbeson­ dere Kunststoff oder auch Polymerkeramik, nach einem ge­ eigneten Formungsverfahren, wie z. B. Spritzgießen, herge­ stellt ist. Dieser im ganzen einstückige Rahmen 1 hat gemäß Fig. 4 einen ringförmigen Grundkörper 3 und zwei einander diametral gegenüberliegende Führungsschächte 5, von denen jeder einen im Querschnitt rechteckigen Führungskanal um­ schließt, in dem jeweils eine Kohlebürste 7 (Fig. 1) ver­ schiebbar geführt ist. Benachbart zu jedem Führungsschacht 5 sind am Rahmen 1 zwei Auflagen 9 und federnder Klemmhaken 11 einstückig angeformt, die zur lösbaren Befestigung einer Drosselspule 13 (Fig. 1) zur Funkentstörung dienen. Am ra­ dial inneren Ende jedes Führungsschachtes 5 ist ferner an der Oberseite ein Halterungsschacht 15 angeformt, in den ein Kabelschuh 17 (Fig. 5) für den Anschluß des Kabels 19 der Kohlebürste einsteckbar ist.

An der Unterseite des in Fig. 4 gezeigten Rahmens sind ein­ stückig mindestens zwei, vorzugsweise vier federnde Haken 21 angeformt, die einen ringförmigen Tragflansch eines Mo­ torgehäuses untergreifen können, um die Bürstenhalterung am Motorgehäuse zu befestigen, wie anhand von Fig. 7 noch er­ läutert wird. Ferner sind an der Unterseite des Rahmens 1 zwei Anschlagblöcke 23 angeformt (nur in Fig. 2 und 7 sichtbar), deren Funktion noch erläutert wird.

Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird diejenige Seite der Bürstenhalterung, die bei der Montage dem Motor­ gehäuse zugewendet ist, d. h. die Fig. 2 sichtbare Seite, als die Unterseite bezeichnet, und die gegenüberliegende Seite, an der die Drosselspulen 13 befestigt werden und der Kabelanschluß 19 der Kohlebürsten 7 vorgesehen ist, als die Oberseite. Selbstverständlich kann jedoch die erfindungsge­ mäße Bürstenhalterung in jeder beliebigen räumlichen Orien­ tierung angeordnet und einem Motorgehäuse montiert werden.

Jeder Führungsschacht 5 umschließt die zugehörige Kohlebür­ ste 7 auf allen vier Längsseiten. An den Innenwänden jedes Führungsschachtes 5 sind vorspringende Führungsrippen 25 ausgebildet die in Längsrichtung des Führungsschachtes ver­ laufen und zur Führung der Kohlebürste 7 dienen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind an den Seitenwänden und der oberen Wand des Führungsschachtes 5 je zwei Führungsrippen 25 und an der unteren Wand eine mittige Führungsrippe vorgesehen. Die Kohlebürste 7 ist daher im Führungsschacht 5 nicht mit vollflächiger Anlage geführt, sondern nur mit Linienberüh­ rung an den vorzugsweise abgerundeten oder keilförmig ver­ laufenden Führungsrippen 5. Der größte Teil der Oberfläche der Kohlebürste 7 hat somit einen ausreichenden Abstand von den Wänden des Führungsschachtes 5. Hierdurch wird er­ reicht, daß die Kohlebürste 7 gut belüftet und gekühlt ist und daß die Gefahr einer Blockierung der Kohlebürste 7 in dem Führungskanal 5 durch Verstaubung sehr stark reduziert ist.

An der Außenwandung jedes Führungsschachtes 5 sind vor­ springende Rippen 27 ausgebildet, die einerseits die Kühl­ wirkung verbessern und andererseits eine erhöhte Festigkeit bei geringerem Materialgewicht ergeben.

Die obere Wand des Führungskanals 5 ist im radial äußeren Teil ihrer Länge durch einen längsverlaufenden Schlitz 29 unterbrochen. Dieser erlaubt einerseits den Zutritt von Kühlluft zur Kohlebürste 7 und ermöglicht es andererseits, daß das durch den Schlitz 29 herausgeführte Anschlußkabel 19 der Kohlebürste 7 sich gemeinsam mit der Kohlebürste 7 in Längsrichtung des Führungsschachtes 5 verschieben kann.

Die untere Wandung jedes Führungsschachtes 5 ist von quer­ verlaufenden Lüftungsschlitzen 31 unterbrochen, die in Fig. 2 erkennbar sind. Dank dieser Lüftungsschlitze 31 zusammen mit dem oberen Längsschlitz 29 und den Führungsrippen 25, die die Kohlebürste im Abstand von den Innenwänden des Füh­ rungsschachtes 5 halten, ist gewährleistet, daß ein kräfti­ ger Kühlungsluftstrom die Kohlebürste 7 umspülen und für eine ausreichende Kühlung sorgen kann.

Schließlich zeigt Fig. 4 noch an der Oberseite des Rahmens 1 angeformte, einander diametral gegenüberliegende Griff­ blöcke 33, mit denen die gesamte Bürstenhalterung bequem ergriffen und festgehalten werden kann, wenn sie am Motor­ gehäuse durch Aufstecken montiert wird.

Der in Fig. 4 gezeigte, einstückig hergestellte Rahmen 1 muß zur Herstellung der Bürstenhalterung mit folgenden zu­ sätzlichen Elementen bestückt werden (vgl. Fig. 1, 2 und 3). Am radial äußerem Ende des Führungsschachtes 5 wird in dort ausgeformte Halterungsschlitze 35 eine Bodenplatte 37 aus Metall, vorzugsweise Messing, eingeschoben, die in Fig. 6 dargestellt ist. Diese dient als Widerlager für eine Vor­ schubfeder 39, die zwischen der Bodenplatte 35 und der in den Führungsschacht 5 eingesetzten Kohlebürste 7 angeordnet ist, wie in Fig. 3 dargestellt. Dabei ist es wichtig, für eine elektrische Isolierung zwischen der Kohlebürste 7 und der Bodenplatte 37 zu sorgen. Dies kann entweder durch eine elektrisch isolierende Ummantelung der Vorschubfeder 39 oder durch Zwischenfügung einer isolierenden Schicht (nicht dargestellt) zwischen der Feder 39 und der Bodenplatte 37 und/oder der Kohlebürste 7 erfolgen.

Die Bodenplatte 37 ist an ihrem unteren Ende durch eine Zunge 37a verlängert die, abweichend von der Darstellung in Fig. 6, zunächst nicht abgebogen ist, sondern geradlinig verläuft und beim Einsetzen der Bodenplatte 37 durch einen Schlitz 41 (Fig. 4) des Rahmens 1 hindurchgesteckt wird. Erst nach dem Einsetzen der Bodenplatte 37 wird die Zunge 37a an der Unterseite des Rahmens 1 zu der in Fig. 6 ge­ zeigten Form gebogen. Sie erfüllt dann eine doppelte Funk­ tion, indem sie einerseits die Bodenplatte 37 in der Ein­ baulage am Rahmen arretiert und andererseits eine Kontakt­ fläche bildet, die mit entsprechenden Kommutierungskontak­ ten am Motorgehäuse in Kontakt gebracht werden können, wie noch erläutert wird.

An ihrem oberen Ende weist die Bodenplatte 37 eine abge­ kröpfte Klemmzunge 37b auf, mit der das blanke Drahtende 13a der Wicklung der Drosselspule 13 eingeklemmt und damit elektrisch angeschlossen werden kann, wie in Fig. 1 darge­ stellt. Die Drosselspule wird zuvor in die Aufnahmen 9 ein­ gelegt und durch den federnden Klemmhaken festgelegt. Sie ist damit in nächster Nähe zur Kohlebürste 7 und parallel zu deren Längsachse montiert.

Die Kohlebürste 7 wird so in den Führungsschacht 5 einge­ setzt, daß ihr Anschlußkabel 19 durch den den Längsschlitz 29 austreten kann und darin längsverschiebbar ist. Am Ende des Anschlußkabels 19 ist der Kabelschuh 15 (Fig. 5) in ge­ eigneter Weise, z. B. durch Löten befestigt. Der Kabelschuh 17 wird in dem Aufnahmeschacht 15 des Rahmens 1 eingesteckt und weist einen Klemmschlitz 17a (Fig. 5) auf, mit dem das andere Wicklungsende 13b der Drosselspule 13 im Aufnahme­ schacht 15 festklemmt und elektrisch angeschlossen werden kann.

Somit wird durch Einsetzen von zwei Kohlebürsten 7, zwei Vorschubfedern 39, zwei Bodenplatten 37, zwei Drosselspulen 13 und zwei Kabelschuhen 17 in den in Fig. 4 gezeigten Rah­ men die fertige Bürstenhalterung gemäß Fig. 1, 2 und 3 er­ halten.

In den Fig. 1 bis 3 sind zusätzlich 2 etwa halbkreisförmig gebogene Kontaktschienen 43 gezeigt, von denen jede an je­ dem ihrer Enden eine abgebogene Kontaktfahne 45, 45′ trägt. Diese Kontaktschienen 43 mit Kontaktfahnen 45, 45′ gehören nicht zu den am Rahmen 1 befestigten Bestandteilen der Bür­ stenhalterung, sondern sind, wie noch erläutert wird, am Motorgehäuse befestigt und tragen je einen nach unten vor­ springenden Kontaktstift 47, der den Kontakt mit einer ent­ sprechenden Statorwicklung des Elektromotors herstellt.

Das Zusammenwirken der Bürstenhalterung gemäß Fig. 1 bis 3 mit dem Gehäuse des Elektromotors wird anhand von Fig. 7 und 8 erläutert. Dabei zeigt Fig. 7 in der Schrägansicht von unten den obersten Teil des Motorgehäuses, der an der schraffierten Schnittfläche von dem restlichen Motorgehäuse abgeschnitten zu denken ist. Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf das Motorgehäuse von oben.

Das Motorgehäuse, das auch das Gehäuse eines vom Motor be­ triebenen Werkzeugs, wie Bohrhammer od. dgl. sein kann, hat eine Umfangswandung 51, die eine etwa kreisförmige Form mit zwei diametral gegenüberliegenden etwa sektorförmigen Aus­ buchtungen hat. Innerhalb der Umfangswandung 51 ist ein­ stückig ein nach innen vorspringender, ringförmiger Trag­ flansch 53 ausgebildet, der im Bereich jeder Ausbuchtung 51′ die Form einer verbreiterten Platte 53′ hat. In diesem Bereich ist im Tragflansch 53 je eine etwa rechteckige Öff­ nung 55 ausgespart, und in jeder Öffnung 55 befindet sich ein etwa tangential verlaufender federnder Arretierhaken 57, 57′. Die beiden Arretierhaken 57, 57′ weisen in entge­ gengesetzte Drehrichtungen bezüglich der Achse des Trag­ flansches 53. An der Oberseite des Tragflansches 53 sind die beiden bereits erwähnten metallischen Kontaktstreifen 43 aufgesetzt, wobei ihre kreisbogenförmigen Teile an der Außenseite von Rippen 59 abgestützt sind, die an der Ober­ seite des Tragflansch 53 angeformt sind. Die von den Kon­ taktstreifen 43 nach unten ragenden Kontaktstifte 47 sind durch entsprechende Öffnungen im Tragflansch 53 hindurchge­ steckt und ragen an dessen Unterseite, d. h. in das Gehäuse­ innere hinein, vor, wie aus Fig. 7 ersichtlich. Die an den Enden der Kontaktschienen 43 vorgesehenen Kontaktzungen 45, 45′ liegen an der Oberseite der plattenförmigen Verbreite­ rungen 53′ des Tragflansches 53 (Fig. 8).

An dem wie vorstehend beschrieben und in Fig. 8 gezeigt ausgebildeten Motorgehäuse kann die in Fig. 1 bis 3 darge­ stellte Bürstenhalterung in einfacher Weise durch Aufstec­ ken montiert werden. Dabei schnappen die federnden Haken 21 unter den Tragflansch 53, wodurch die Bürstenhalterung am Tragflansch 23 sicher festgehalten, aber um ihre Achse drehbar gelagert ist. Die an der Unterseite des Rahmens 1 vorspringenden Anschlagblöcke 23 greifen dabei in je eine der rechteckigen Öffnungen 55 ein, so daß durch Zusammen­ wirken der Anschlagblöcke 23 mit den Stirnwänden der Öff­ nungen 55 die beiden möglichen Drehendstellungen der Bür­ stenhalterung relativ zum Motorgehäuse festgelegt sind. In jeder Drehendstellung ist die Bürstenhalterung durch das Zusammenwirken eines der Anschlagblöcke 23 mit einem der federnden Arretierhaken 57, 57′ federnd arretiert. In jeder der beiden Drehendstellungen gelangt die abgebogene Kon­ taktzunge 37a der Bodenplatte 37 jedes Führungsschachtes 5 mit der einen bzw. anderen der abgebogenen Kontaktzungen 45, 45′ der beiden Kontaktstreifen 43 in Kontakt. Damit kann durch Verdrehen der Bürstenhalterung zwischen den bei­ den Drehendstellungen die Kontaktverbindung der Kohlebür­ sten 7 mit den beiden Kontaktstreifen 43, die über die Kon­ taktstifte 47 mit den Statorwicklungen verbunden sind, ver­ tauscht und dadurch die Drehrichtung des Motors kommutiert werden.

Claims (11)

1. Bürstenhalterung für Elektromotoren, mit einem aus nichtleitenden Material einstückig geformten Rahmen (1) und mindestens einen vom Rahmen (1) getragenen Führungsschacht (5), in dem eine Kohlbürste (7) verschiebbar geführt ist, die auf allen vier Längsseiten vom Führungsschacht (5) um­ geben und abgestützt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder jeder Führungsschacht (5) als ganzes einstückig mit dem Rahmen (1) ausgebildet ist und daß die oder jede Kohlebürste (7) in dem zugehörigen Führungsschacht (5) direkt ohne metallische Führungshülse geführt ist.

2. Bürstenhalterung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Innenwänden des oder jedes Führungsschachtes (5) in dessen Längsrichtung verlau­ fende Führungsrippen (25) ausgebildet sind, die an den Längsseitenflächen der Kohlebürste (7) anliegen.

3. Bürstenhalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Längswände des Führungsschachtes, vorzugsweise in zwei ein­ ander gegenüberliegenden Längswänden, Lüftungsöffnungen (29, 31) vorgesehen sind.

4. Bürstenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet daß in einer der Längswände des Führungsschachtes (5) ein in Längsrichtung verlaufender Schlitz (29) für den Austritt eines Anschluß­ kabels (19) der Kohlebürste (7) ausgebildet ist.

5. Bürstenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Außen­ seite jedes Führungsschachtes (5) Kühlrippen (27) geformt sind.

6. Bürstenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß am Ende jedes Führungsschachtes (5) eine metallische Bodenplatte (37) eingesetzt ist, die als Widerlager für eine zwischen der Bodenplatte (37) und der Kohlebürste (7) eingesetzte Vor­ schubfeder (39) dient, daß an der Bodenplatte (37) außer­ halb des Führungsschachtes (5) eine Klemmkontaktzunge (37b) für den elektrischen Anschluß an einer Drosselspule (13) und/oder eine ungebogene Kontaktzunge (37a) zum Zusammen­ wirken mit Kommutatorkontaktzungen (45) ausgebildet ist, und daß die Bodenplatte (35) von der Kohlebürste (7) elek­ trisch isoliert ist.

7. Bürstenhalterung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Außen­ seite jedes Führungsschachtes (5) eine Aufnahme (9) und ein Klemmelement (11) zum lösbaren Festlegen einer Drosselspule (13) am Rahmen (1) vorgesehen sind, wobei die Drosselspule (13) mit ihrer Längsachse im wesentlichen parallel zur Längsachse der Kohlebürste (7) angeordnet ist.

8. Bürstenhalterung, insbesondere nach einem der Ansprü­ che 1 bis 7, mit einem ringförmigen Rahmen (1), an welchem mindestens zwei sich diametral gegenüberliegende Führungs­ schächte (5) für je eine Kohlebürste (7) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen auf einem zu ihm konzentrischen ringförmigen Tragflansch (53) drehbar gelagert ist, daß am Rahmen (1) und am Trag­ flansch (53) zusammenwirkende Anschläge (23, 55) vorgesehen sind, die zwei Drehendstellungen des Rahmens (1) relativ zum Tragflansch (53) festlegen, und daß am Tragflansch (53) für jeden Führungsschacht (5) des Rahmens (1) ein Paar von Kommutatorkontakten (45, 45′) derart angeordnet ist, daß eine an jedem Führungsschacht (7) vorgesehene Kontaktzunge (37a) in jeder der beiden Drehendlagen des Rahmens (1) an dem einen bzw. dem anderen Kommutatorkontakt (45, 45′) an­ liegt.

9. Bürstenhalterung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mindestens ein Vorsprung (23) des Rahmens (1) und mindestens ein federndes Klemmele­ ment (57, 57′) des Tragflansches (53), oder umgekehrt, der­ art miteinander zusammenwirken, daß der Rahmen in jeder seiner beiden Drehendstellungen relativ zum Tragflansch (53) federnd arretiert ist.

10. Bürstenhalterung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragflansch (53) ein einstückiger Teil des Motorgehäuses des mit der Bürstenhal­ terung auszurüstenden Elektromotors ist.

11. Bürstenhalterung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) am Tragflansch (53) durch den Tragflansch (53) unter­ greifende federnde Schnapphaken (51) gesichert ist.