DE19911070A1

DE19911070A1 - Elektromotor mit einer Thermosicherung

Info

Publication number: DE19911070A1
Application number: DE19911070A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Luedtke; Fabrice Burg; Hanno Camphausen
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-03-13
Also published as: US6188154B1; ITMI20000385A1; ITMI20000385A0; JP2000312459A; DE19911070B4; IT1316683B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor wie beispielsweise einen Kommutator- oder einen Schleifringmotor. Zur Vermeidung eines Motorbrandes infolge thermischer Überlastung schlägt die Erfindung vor, einen auf Masse liegenden Abschaltkontakt (50) mit einem Spalt (f) außerhalb eines Köchers (32) einer Bürste (24) des Elektromotors anzuordnen. Erwärmt sich die Bürste (24) bis zur Erweichungstemperatur eines Bürstenträgers (46) aus Kunststoff, drückt eine Bürstenfeder (34) den Köcher (32) nach außen in Kontakt mit dem Abschaltkontakt (50), wodurch ein Kurzschluß bewirkt wird, der eine Schmelzsicherung des Elektromotors durchbrennt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer Thermosicherung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Elektromotor ist bekannt aus der US-PS 5 089 735. Der bekannte Elektromotor weist einen Rotor mit einer Rotorwicklung auf. Zur Stromübertragung von einem ruhenden Stromanschluß des Elektromotors auf dessen drehbar gelagerte Rotorwicklung weist der bekannte Rotor eine Bürste auf, die verschieblich in einem Köcher aufgenommen ist und federbetätigt gegen einen Kommutator des Rotors gedrückt wird. Der bekannte Elektromotor ist also ein Kommutatormotor. Die Erfindung ist allerdings nicht auf Kommutatormotoren beschränkt, sondern beispielsweise auch für Schleifringmotoren oder allgemein für Elektromotoren anwendbar, bei denen eine Stromübertragung auf die Rotorwicklung über eine Bürste oder einen sonstigen Schleifkörper erfolgt.

Zum Schutz gegen thermische Überlastung weist der bekannte Elektromotor eine Thermosicherung auf. Diese besteht aus einem Bimetall-Unterbrecherkontakt, der dicht an der Bürste des Elektromotors angeordnet ist. Bei Erwärmung der Bürste und damit des Bimetall-Unterbrecherkontakts über eine Abschalt temperatur öffnet der Bimetall-Unterbrecherkontakt, wodurch die Stromzufuhr zur Rotorwicklung unterbrochen ist und eine weitere thermische Erwärmung des Elektromotors verhindert wird.

Ein weiterer Elektromotor mit Thermosicherung ist aus der EP-A 171 446 bekannt. Dieser Elektromotor weist Metallfederzungen aus einer Formgedächtnislegierung (Memory-Element) auf, an denen die Bürsten des Elektromotors befestigt sind. Die Federzungen drücken die Bürsten an einen Kommutator des Elektromotors. Die Formgedächtnislegierung ändert ihre Form schlagartig bei Überschreiten einer Schwellentemperatur. Die aus der Formgedächtnislegierung bestehenden Federzungen des bekannten Elektromotors sind so geformt und angeordnet, daß sie bei Überschreiten der Schwellentemperatur die Bürsten vom Kommutator abheben und dadurch die Stromzufuhr zur Rotorwicklung unterbrechen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Abschaltkontakt auf, der in bezug auf den Köcher der Bürste des Elektromotors so angeordnet ist, daß er bei einer thermisch bedingten Lageänderung des Köchers kontaktiert wird. Die thermisch bedingte Lageänderung kann eine Temperaturdehnung des Köchers sein. Auch ist es möglich, den Köcher mit einem Kunststoffteil zu befestigen, das bei einer ungewünscht starken Erwärmung erweicht oder schmilzt, wodurch sich die Lage des Köchers ändert. Der Abschaltkontakt kann auf Masse liegen, so daß ein Kurzschluß ausgelöst wird, wenn der auf einem Potential liegende Köcher infolge der thermisch bedingten Lageänderung mit dem Abschaltkontakt in Kontakt kommt, wodurch eine Schmelzsicherung durchbrennt und eine Stromzufuhr zum Elektromotor unterbricht. Auch ist es möglich, daß der Köcher durch die thermisch bedingte Lageänderung den Abschaltkontakt von einem Gegenkontakt abhebt und dadurch die Stromzufuhr zum Elektromotor unterbricht. Die Kontaktierung des Abschaltkontaktes kann reversibel sein, so daß der Elektromotor nach einem Abkühlen wieder in Betrieb genommen werden kann.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktierung oder Dekontaktierung des Abschaltkontakts irreversibel vorgesehen, so daß der Elektromotor nach einer thermischen Überlastung nicht mehr in Betrieb genommen werden kann.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie eine einfache und preisgünstige Thermosicherung des Elektromotors ermöglicht. Der Abschaltkontakt kann beispielsweise als mit einem Gehäuseteil des Elektromotors einstückige, durch Stanzen hergestellte Zunge ausgebildet sein, die in die vorgesehene Lage in bezug auf den Köcher gebogen ist. Es sind dadurch keine zusätzlichen Teile und keine zusätzlichen Arbeitsschritte beim Zusammenbau des Elektromotors erforderlich, die Herstellung nicht teurer und nicht aufwendiger als die Herstellung eines Elektromotors ohne die erfindungsgemäß vorgesehene Thermosicherung. Die Thermosicherung wird bei thermischer Überlastung des Elektromotors zuverlässig ausgelöst, es besteht keine Brandgefahr.

Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere zum Antrieb einer Sekundärluftpumpe (Gebläse) zur Oxidation der Abgase eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Zur Oxidation von unverbrannten oder unvollständig verbrannten Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid wird den noch heißen Abgasen von Verbrennungsmotoren mit einer solchen Sekundärluftpumpe Sekundärluft zugeführt. Die Sekundärluft kann sowohl bei Verbrennungsmotoren ohne als auch mit Katalysator zugeführt werden.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruchs 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Elektromotors im Halbschnitt; und

Fig. 2 eine Kommutatoranordnung des Elektromotors aus Fig. 1 in ver größerter Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete, erfindungsgemäße Elektromotor weist ein topfförmiges, durch Tiefziehen aus Blech hergestelltes Gehäuse 12 auf. An einer Gehäuseinnenseite sind Permanentmagneten 14 angebracht, die einen Stator bilden.

Im Motorgehäuse 12 ist ein Rotor 16 mit einer Motorwelle 18 und einer Rotorwicklung 20 drehbar gelagert. Die Motorwelle 18 trägt einen Kommutator 22, an dessen Umfang federbeaufschlagte Kohlebürsten 24 schleifen, die an einer Innenseite eines Lagerschilds 26 angeordnet sind. Das Lagerschild 26 ist ein scheibenförmiges Teil, das durch Stanzen und Tiefziehen aus Blech hergestellt ist und das eine offene Stirnseite des topfförmigen Motorgehäuses 12 verschließt. Das Lagerschild 26 ist somit Teil des Motorgehäuse 12, sie liegt zusammen mit dem Motorgehäuse 12 auf Massepotential. In einer hohlzylindrischen Ausprägung 28 das Lagerschilds 26 ist ein Kugellager 30 eingepreßt, mit dem die Motorwelle 18 im Lagerschild 26 drehbar gelagert ist. Der Bereich des Kommutators 22 und der Kohlebürsten 24 ist in Fig. 2 größer dargestellt und wird anhand Fig. 2 näher erläutert.

Die Kohlebürsten 24 des Elektromotors 10 sind, wie in Fig. 2 dargestellt, in einem Köcher 32 verschiebbar gelagert. Der Köcher 32 ist aus Blech hergestellt, er weist einen rechteckigen Querschnitt wie die Kohlebürsten 24 auf. Der Köcher 32 ist radial zur Motorwelle 18 angeordnet, die Bürsten 24 sind radial zur Motorwelle 18 verschiebbar. Im Köcher 32 ist eine Schraubendruckfeder als Bürstenfeder 34 angeordnet, die sich an nach innen gebogenen Blechzungen 36 des Köchers 32 abstützt und die die Kohlebürste 24 federnd gegen den Kommutator 22 drückt. In einer Seitenwand ist der Köcher 32 mit einem radial zur Motorwelle 18 verlaufenden Schlitz 38 versehen, durch den ein an der Kohlebürste 24 angebrachtes Bürstenkabel 40 herausgeführt ist, über das in an sich bekannter Weise eine Stromzuführung über die Kohlebürste 24 und den Kommutator 22 zu der in Fig. 2 nicht sichtbaren Rotorwicklung 20 erfolgt.

An einer Seitenwand weist der Köcher 32 zwei Zungenpaare 42, 44, auf mit denen er an einem Bürstenträger 46 befestigt ist, der durch Spritzgießen aus einem Thermoplast hergestellt ist. Der Bürstenträger 46 ist an der Innenseite des Lagerschilds 26 angebracht, er hält den Köcher 32 elektrisch isoliert an der Innenseite des Lagerschilds 26. Der Bürstenträger 46 weist zwei Schlitzpaare 48 auf, die von den Zungenpaaren 42, 44 des Köchers 32 durchgriffen werden. Die Zungenpaare 42, 44 sind auf einer dem Köcher 32 abgewandten Seite des Bürstenträgers 46 auseinandergebogen, so daß sie den Bürstenträger 46 hintergreifen und den Köcher 32 am Bürstenträger 46 halten. Das Schlitzpaar des Bürstenträgers 46, das von dem der Motorwelle 18 nahen Zungenpaar 42 des Köchers 32 durchgriffen wird, weist eine Länge auf, die mit einer Breite der Zungen dieses Zungenpaares 42 übereinstimmt. Dieses Schlitzpaar ist somit deckungsgleich mit dem Zungenpaar 42 und daher in der Zeichnung nicht sichtbar. Das der Motorwelle 18 nahe Zungenpaar 42 ist in dem von ihm durchgriffenen Schlitzpaar unverschieblich, es bildet ein Festlager 42 des Köchers 32.

Die Schlitze des Schlitzpaars 48, die vom anderen, der Motorwelle 18 fernen Zungenpaar 44 des Köchers 32 durchgriffen werden, weisen eine größere Länge auf, als es einer Breite des Zungenpaares 44 entspricht. Das der Motorwelle 18 ferne Zungenpaar 44 des Köchers 32 ist dadurch radial von der Motorwelle 18 weg verschiebbar, es bildet ein Loslager 44 des Köchers 32.

Am Lagerschild 26 ist eine Zunge, die einen Abschaltkontakt 50 bildet, nach innen umgebogen. Der Abschaltkontakt 50 befindet sich mit etwas Abstand vom Köcher 32 auf dessen der Motorwelle 18 abgewandter Außenseite, der Abschaltkontakt 50 überlappt einen äußeren Rand 52 des Köchers 32. Ein Spalt zwischen dem Abschaltkontakt 50 und dem äußeren Rand 52 ist in Fig. 2 mit dem Pfeil f gekennzeichnet.

Die in Fig. 2 dargestellte Bürstenanordnung weist eine Thermosicherung für den Elektromotor 10 auf: Wird der Elektromotor 10 durch eine zu hohe oder zu lange Bestromung thermisch überlastet, erwärmt sich seine Kohlebürste 24. Die Kohlebürste 24 erwärmt den Köcher 32 mit den Zungenpaaren 42, 44, der Köcher 32 und die Zungenpaare 42, 44 erweichen den aus einem Thermoplast bestehenden Bürstenträger 46 so stark, daß die Kraft der Bürstenfeder 34 den Köcher 32 radial von der Motorwelle 18 weg nach außen verschiebt. Bei der Verschiebung verformt das das Festlager bildende, der Motorwelle 18 nahe Zungenpaar 42 den erweichten Bürstenträger 46 plastisch, daß das Loslager bildende Zungenpaar 44 ist ohnedies verschiebbar. Der äußere Rand 52 des Köchers 32 kommt in Kontakt mit dem Abschaltkontakt 50. Da der mit dem Lagerschild 26 einstückige Abschaltkontakt 50 ebenso wie das Lagerschild 26 und das gesamte Motorgehäuse 12 auf Masse liegt, der Köcher 32 jedoch über das Bürstenkabel 40 und die Bürste 24 ein von Masse verschiedenes elektrisches Potential aufweist, bewirkt die Berührung des Köchers 32 mit dem Abschaltkontakt 50 einen Kurzschluß, der eine nicht dargestellte Schmelzsicherung durchbrennt und dadurch die Bestromung des Elektromotors 10 unterbricht. Der Kurzschluß ist irreversibel, der Elektromotor 10 läßt sich nicht mehr in Betrieb nehmen. Die Erweichungstemperatur des Bürstenträgers 46 ist so gewählt, daß der Bürstenträger 46 bei einer Bürstentemperatur erweicht, bei der keine Entflammungstemperatur im Elektromotor 10 auftritt und also keine Brandgefahr besteht. Es ist vorzugsweise das der Motorwelle 18 nahe Zungenpaar 42 als Festlager ausgebildet, da die Bürste 24 sich auf ihrer am Kommutator 22 anliegenden Seite stärker erwärmt als im Abstand vom Kommutator 22. Beispielsweise wird die Erweichungstemperatur des Bürstenträgers 46 erreicht, sobald eine Bürstentemperatur auf ca. 320° bis 360°C angestiegen ist.

Claims

1. Elektromotor mit einer Thermosicherung, mit einem eine Rotorwicklung aufweisenden Rotor und mit einer Bürste zur Stromübertragung auf die Rotorwicklung, wobei die Bürste in einem Köcher aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) einen Abschaltkontakt (50) aufweist, der in bezug auf den Köcher (32) so angeordnet ist, daß er bei einer thermisch bedingten Lageänderung des Köchers (32) kontaktiert wird.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseteil (26) des Elektromotors (10) den Abschaltkontakt (50) aufweist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Köcher (32) elektrisch leitend ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Köcher (32) mit einem Bürstenträger (46) aus Kunststoff in einem Gehäuse (12) des Elektromotors (10) befestigt ist, wobei eine Erweichungstemperatur des Kunststoffs unterhalb einer Entflammungstemperatur des Elektromotors (10) liegt.

5. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Köcher (32) ein Festlager (40) und ein Loslager (44) aufweist, mit denen er am Bürstenträger (46) befestigt ist.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Festlager (42) einer Motorwelle (18) nahe und das Loslager (44) der Motorwelle (18) fern angeordnet ist.

7. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltkontakt (50) im Bereich eines der Motorwelle (18) fernen Endes des Köchers (32) angeordnet ist.

8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltkontakt (50) in bezug auf die Motorwelle (18) radial außerhalb des Köchers (32) angeordnet ist.