DE202013011991U1 - Bürstensystem für einen Elektromotor - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Bürstensystem für einen Elektromotor, mit mindestens einer in einem Bürstenschacht geführten Bürste zur Anlage an einem Kommutator des Elektromotors. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Elektromotor mit einem solchen Bürstensystem.
- In Abweichung zu einem bürstenlosen Gleichstrommotor als elektrische Maschine bestreichen bei einem mit einem wellenfesten Kommutator versehenen Gleichstrommotor üblicherweise zwei oder auch mehrere Bürsten eine Anzahl von Kommutatorlamellen, die den elektrischen Strom auf die Wicklungen eines sich mit der Motorwelle drehenden Rotors übertragen. Mittels der Lamellen wird von Wicklung zu Wicklung eine Stromwendung (Kommutierung) erzeugt, die gegenüber üblicherweise feststehenden Magnetpolen eines Stators ein Drehmoment auf die Motorwelle (Rotorwelle) erzeugt.
- Bei den Bürsten handelt es sich herkömmlicherweise um quaderartige, aus Kohlepulver – gegebenenfalls zusammen mit Metallpartikeln – gepresste Stäbe. Aufgrund des Schleifkontakts mit den Kommutatorlamellen unterliegen die Bürsten im Betrieb des Elektromotors einem Abrieb. Um trotz des Abriebs den Kontakt zwischen Bürste und Kommutator aufrecht zu halten, sind die Bürsten in der Regel in einem köcherartigen Bürstenschacht mittels mechanischer Federn unter Wirkung deren Federkraft gelagert, so dass eine automatische Nachstellung der Bürsten erfolgt. Die Federkraft kann beispielsweise mittels Schenkel-, Druck-, Blatt- oder Rollbandfedern erzeugt werden.
- Der jeweilige Bürstenschacht ist häufig auf einem beispielsweise als Bürstenplatte ausgeführten Träger (Bürstenträger) angeordnet, der zusammen mit den Bürsten und den erforderlichen elektrischen Kontaktmitteln sowie gegebenenfalls vorhandenen Entstörelementen (Spulen, Drosseln, Kondensatoren) ein sogenanntes Bürstensystem bildet.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Bürstensystem eines oder für einen Elektromotor(s) anzugeben. Insbesondere sollen durch die Bürsten verursachte Geräuschentwicklungen unterbunden werden. Des Weiteren soll ein unerwünschtes Klemmen der Bürsten in den Bürstenschächten sicher vermieden werden. Ferner soll ein Elektromotor mit einem solchen Bürstensystem angegeben werde.
- Bezüglich des Bürstensystems wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche. Bezüglich des Elektromotors wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8.
- Hierzu ist bei einem Bürstensystem für einen Elektromotor mit einem Kommutator mindestens eine in einem Bürstenschacht mit zwei einander gegenüberliegend angeordneten Schachtwandungen geführte, quaderförmige Bürste vorgesehen, die zwei zu den Schachtwandungen zumindest im Wesentlichen parallel verlaufende Bürstenlängsseiten und eine stirnseitige Kontaktfläche zur Anlage am Kommutator aufweist. Die Bürste liegt unter Bildung eines Längsspalts zwischen zumindest einer der Schachtwandungen und der dieser zugewandten Bürstenlängsseite im Bürstenschacht ein. Auch kann beidseitig die Bürste jeweils ein Längsspalt zur jeweils zugewandten Schachtwandung vorgesehen sein. Hierdurch ist innerhalb des Bürstenschachtes ein gewisses Bürstenspiel gegeben, das temperaturabhängig, insbesondere bei Tieftemperaturen, bedingte Materialbewegungen, insbesondere eine Materialdehnung, zulässt und dennoch ein beispielsweise dadurch bedingtes Klemmen der Bürste im Bürstenschacht zuverlässig vermeidet.
- In diesen spielbildenden Längsspalt zwischen der Bürste und dem Bürstenschacht ist ein Federelement eingebracht, dass dem – zumindest im Wesentlichen radialen – Spielausgleich der im Bürstenschacht einliegenden Bürste dient. Somit ist nicht nur ein Klemmen der Bürste im Bürstenschacht, sondern auch eine unerwünschte Geräuschentwicklung zuverlässig vermieden, indem das Federelement eine seitliche (radiale) Bewegung der Bürste innerhalb des Bürstenschachtes zuverlässig verhindert. Bei beidseitigem Längsspalt kann auch beidseitig der Bürste zwischen dieser und den zugewandten Schachtwänden jeweils ein Federelement in den Bürstenschacht eingebracht sein.
- Das Federelement ist vorzugsweise ein Stanz-Biege-Teil und insbesondere als Federblech mit zumindest einer Federlasche, zweckmäßigerweise mit zwei in Bürsten- bzw. Schachtlängsrichtung hintereinander angeordneten Federlaschen ausgeführt. Die oder jede Federlasche ist bevorzugt in Stanz-Biegetechnik federnd ausgestellt, so dass die jeweilige Federlasche einseitig am stanztechnisch hergestellten Blechfenster unter Aufbiegung angeformt verbleibt, während das abgewandte, gegenüberliegende freie Laschenende aus der Ebene des Federblechs bzw. aus der Ebene des Blechfenster federnd aufsteht.
- Die Federlasche des im Einbauzustand in den Bürstenaschacht eingeschobenen Federelementes ist geeigneterweise in Gegenrichtung zur Kontaktfläche der Bürste ausgestellt. Zudem erstreckt sich die Federlasche zweckmäßigerweise über zumindest einen Teilbereich der zugeordneten Bürstenlängsseite unter Anlage des federnd ausgestellten Laschenendes an der dieser Bürstenlängsseite zugewandten Schachtwandung.
- In vorteilhafter Weiterbildung dass weist das Federblech am der Kontaktfläche der Bürste abgewandten Blechende eine abgebogene Anlagekante auf, die als Endanschlag des Federelementes der zugeordneten Schachtwand dient. Hierdurch ist im Zuge der Montage eine definierte Einschubtiefe des Federelementes in den Bürstenschacht sichergestellt.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Bereitstellung eines Längsspalts zwischen der Bürste und dem diese aufnehmenden Bürstenschacht und eines in den Längsspalt zum Bewegungsausgleich eingesetzten Federelements einerseits ein Bürstenspiel zur Bereitstellung insbesondere auch temperaturbedingter Materialdehnungen zugelassen und dennoch andererseits eine ausreichend bewegungsgedämpfte Halterung und Führung der Bürste im Bürstenschacht gegeben ist, so dass schwingungsbedingte Geräuschentwicklungen der Bürste sicher vermieden sind.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung ein Bürstensystem eines Elektromotors mit zwei Bürsten, die in jeweils einem Bürstenschacht (Köcher) über eine Federanordnung federnd gegen einen Kommutator gelagert sind, -
2 und3 perspektivisch in einem vergrößerten Ausschnitt die schachtwandseitige federelastische Anbindung der Bürste innerhalb des Bürstenschachtes, -
4 perspektivisch die Bürste mit seitlich anliegendem Federblech mit zwei ausgestellten Federlaschen, und -
5 das Federblech in perspektivischer Darstellung mit abgekröpftem Einschubanschlag. - Einander entsprechende Teilen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- In
1 zeigt ein Bürstensystem1 , das in Form einer Ringscheibe ausgeführt ist und konzentrisch um einen strichliniert dargestellten Kommutator2 eines nicht näher dargestellten Elektromotors angeordnet ist. Das Bürstensystem1 umfasst zwei (Kohle-)Bürsten3 , die in Kontakt mit dem Kommutator2 stehen. Des Weiteren umfasst das Bürstensystem1 zwei köcherartige Bürstenschächte4 , in denen die Bürsten3 radial zu dem Kommutator2 und senkrecht zueinander geführt sind. Um eine Anpresskraft zwischen den Bürsten3 und dem Kommutator2 zu erzeugen, umfasst das Bürstensystem1 für jede der Bürsten3 jeweils eine Federanordnung5 . Die Federanordnungen5 umfassen jeweils ein Primärfederelement6 sowie ein Sekundärfederelement7 . Gemäß1 kann der Bürstenschacht4 oben offen oder teilweise geschlossen ausgeführt sein. - Die Bürsten
3 dienen in dem Elektromotor zur Stromübertragung auf den im Betrieb des Elektromotors rotierenden Kommutator2 und damit auf die nicht näher dargestellten Wicklungen des Rotors des Elektromotors. Zur Stromübertragung weisen die Bürsten3 an einer ihrer Seitenflächen jeweils ein Anschlusskabel8 auf. Zur einfachen Kontaktierung der Bürsten3 sind die Anschlusskabel8 oberhalb des Bürstenschachtes4 – gegebenenfalls über einen dort verlaufenden Längsschlitz9 – herausgeführt. - Beim Betrieb des Elektromotors rotieren der Rotor und der Kommutator
2 um eine gemeinsame Rotationsachse10 . Aufgrund des schleifenden Kontakts der Bürsten3 mit dem Kommutator2 unterliegen die Bürsten3 einem Abrieb, so dass die Bürsten3 sich über die Lebensdauer des Elektromotors abnutzten und dadurch verkürzen. Zudem kann es durch fertigungsbedingte Unwuchten und/oder Unrundheiten des Rotors und/oder des Kommutators2 im Betrieb auch zu senkrecht zu der Rotationsachse10 gerichteten Querbewegungen der Kontaktflächen12 der Bürsten3 mit dem Kommutator2 kommen. Die Federanordnung5 mit dem Primärfederelement6 und dem Sekundärfederelement7 ist dazu eingerichtet und vorgesehen, einerseits über die Lebensdauer des Elektromotors den Abrieb der Bürsten3 auszugleichen und hierzu die Bürsten3 in Richtung auf den Kommutator2 nachzuführen, und andererseits die Bürsten3 mit einer hinreichend hohen Dynamik an den Kommutator2 anzudrücken. Anstelle des Primärfederelement6 und des Sekundärfederelements7 kann auch nur ein einzelnes Federelement zur Bürstennachführung vorgesehen sein. - Die
2 und3 zeigen ausschnittsweise einen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Träger (Bürstenträger)13 des Bürstensystems1 mit dort im Bürstenschacht4 einsitzender sowie darin in Radialrichtung R und somit in Bürsten- und Schachtwandlängsrichtung gegen die Federkraft der Federanordnung5 beweglich geführter Bürste3 . Der Bürstenschacht4 ist seitlich durch nachfolgend als Schachtwände bezeichnete Schachtlängswandungen4a ,4b begrenzt beziehungsweise gebildet, die sich in parallel zur Rotationsachse10 verlaufenden Axialrichtung A erstrecken. Die Bürste3 in Querrichtung Q übergreifende, stegartige Wandabschnitte4c der Schachtwände4a ,4b erstrecken sich ebenfalls in Bürsten- und Schachtlängsrichtung R. - Der Abstand, d. h. die lichte Weite zwischen den Schachtwänden oder Schachtwandungen
4a und4b des Bürstenschachts4 ist Größe als – in Querrichtung Q gesehene – die Breite der Bürste3 , so dass innerhalb des Bürstenschachts4 ein Längsspalt14 der Breite B zwischen der Bürste3 und der dieser zugewandten Schachtlängswandung, hier der der Schachtwand4a gebildet ist. In diesem Längsspalt14 ist ein Federelement in Form eines Federblechs15 mit zwei federnden Federlaschen16 eingeschoben. Die Federlaschen16 sind in Querrichtung Q gegen die der entsprechenden Bürstenlängsseite17 zugewandte Schachtwand4a ausgestellt. - Im Montagezustand ist die Bürste
3 vermittels des Federblechs15 bzw. deren ausgestellten, federnden Laschen16 im Bürstenschacht4 gegen Bewegungen in Querrichtung Q gesichert. Eine axiale Sicherung der Bürste3 innerhalb des Bürstenschachtes4 erfolgt mittels der übergreifenden Wandabschnitte bzw. -streben (Längsstreben)4c der Schachtwände4a und4b . -
4 zeigt die Bürste3 mit seitlich anliegendem Federblech15 inklusive der einseitig angeformten, in Bürsten- bzw. Schachtlängsrichtung R hintereinander angeordneten Federlaschen16 . Erkennbar sind deren gegenüberliegenden Laschenenden18 in Querrichtung Q in Folge des Abbiegens unter einem Biegewinkel α ausgestellt. - Wie aus
5 ersichtlich, sind die Federlaschen16 aus dem Federblech15 unter Bildung eines Blechfensters19 ausgestanzt und ausgebogen. An dem Einschubende14a abgewandten Blechende14b ist das Federblech15 unter Bildung einer Anschlagkante oder -fläche20 abgebogen. Mit dieser Anschlagkante20 liegt das Federblech15 im Einschiebezustand, d. h. in den Bürstenschacht4 eingeschobenem Montagezustand an der Axialkante4d der entsprechenden Schachtwand4a als Endanschlag an. - Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
- So können beispielsweise anstelle eines einzelnen Federblechs
15 auch zwei Federbleche beidseitig der Bürste3 in den Bürstenschacht4 eingeschoben sein. Das jeweilige Federblech kann bezüglich Form und/oder Anzahl der Federlaschen (Federzunge) gegenüber derjenigen gemäß5 andersartig ausgeführt sein. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bürstensystem
- 2
- Kommutator
- 3
- (Kohle-)Bürste
- 4
- Bürstenschacht
- 4a, b
- Schachtlängswandung
- 4c
- Wandabschnitt/-strebe
- 5
- Federanordnung
- 6
- Primärfederelement
- 7
- Sekundärfederelement
- 8
- Anschlusskabel
- 9
- Längsschlitz
- 10
- Rotationsachse
- 12
- Kontaktfläche
- 13
- Bürsten-/Träger
- 14
- Längsspalt
- 14a
- Einschubende
- 14b
- Blechende
- 15
- Federblech/Federelement
- 16
- Federlasche
- 17
- Bürstenlängsseite
- 18
- Laschenende
- 19
- Blechfenster
- 20
- Anschlagkante/-fläche
- A
- Axialrichtung
- B
- Spaltbreite
- R
- Radial-/Bürsten-/Schachtlängsrichtung
- Q
- Querrichtung
Claims (8)
- Bürstensystem (
1 ) für einen Elektromotor mit einem Kommutator (2 ), mit mindestens einer in einem Bürstenschacht (4 ) mit zwei einander gegenüberliegend angeordneten Schachtwandungen (4a ,4b ) geführten Bürste (3 ) mit zwei zu den Schachtwandungen (4a ,4b ) zumindest im Wesentlichen parallel verlaufenden Bürstenlängsseiten (17 ) und einer stirnseitigen Kontaktfläche (12 ) zur Anlage am Kommutator (2 ), – wobei die Bürste (3 ) unter Bildung eines Längsspalts (14 ) zwischen zumindest einer der Schachtwandungen (4a ) und der dieser zugewandten Bürstenlängsseite (17 ) im Bürstenschacht (4 ) einliegt, und – wobei in den Längsspalt (14 ) ein Federelement (15 ) zum Spielausgleich der im Bürstenschacht (4 ) einliegenden Bürste (3 ) eingebracht ist. - Bürstensystem (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15 ) zumindest eine federnd ausgestellte Federlasche (16 ) aufweist. - Bürstensystem (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federlasche (16 ) in Gegenrichtung zur Kontaktfläche (12 ) der Bürste (3 ) ausgestellt ist. - Bürstensystem (
1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Federlasche (16 ) über zumindest einen Teilbereich der zugeordneten Bürstenlängsseite (17 ) unter Anlage an der dieser Bürstenlängsseite (17 ) zugewandten Schachtwandung (4a ) erstreckt. - Bürstensystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (15 ) ein Stanz-Biege-Blechteil ist. - Bürstensystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein Federblech mit zwei in Bürsten- und Schachtlängsrichtung (R) hintereinander angeordneten, federnd ausgestellten Federlaschen (16 ) als Federelement(15 ). - Bürstensystem (
1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federblech am der Kontaktfläche (12 ) der Bürste (3 ) abgewandten Blechende (14b ) eine abgebogene Anlagekante (20 ) als Endanschlag des Federelementes (15 ) an der zugeordneten Schachtwandung (4a ) aufweist. - Elektromotor mit einem Bürstensystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201320011991 DE202013011991U1 (de) | 2013-11-02 | 2013-11-02 | Bürstensystem für einen Elektromotor |
Applications Claiming Priority (1)
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DE201320011991 DE202013011991U1 (de) | 2013-11-02 | 2013-11-02 | Bürstensystem für einen Elektromotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202013011991U1 true DE202013011991U1 (de) | 2015-01-19 |
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ID=52447064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201320011991 Expired - Lifetime DE202013011991U1 (de) | 2013-11-02 | 2013-11-02 | Bürstensystem für einen Elektromotor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202013011991U1 (de) |
-
2013
- 2013-11-02 DE DE201320011991 patent/DE202013011991U1/de not_active Expired - Lifetime
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Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BROSE FAHRZEUGTEILE SE & CO. KOMMANDITGESELLSC, DE Free format text: FORMER OWNER: BROSE FAHRZEUGTEILE GMBH & CO. KOMMANDITGESELLSCHAFT, WUERZBURG, 97076 WUERZBURG, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R158 | Lapse of ip right after 8 years |