DE3329632C2

DE3329632C2 - Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor

Info

Publication number: DE3329632C2
Application number: DE3329632A
Authority: DE
Inventors: Takaichi Tokio/Tokyo Mabuchi
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1983-08-17
Publication date: 1987-03-05
Also published as: GB2126434A; GB8322365D0; JPS5930653U; GB2126434B; JPH0127414Y2; DE3329632A1; BR8304494A; HK86486A; US4574215A

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Bürstenstromabnehmer mit L-förmigen Bürstenarmen (7Δ) vorgeschlagen, von denen jeder eine Klemmleiste (9Δ) und eine Kommutatorschleifleiste (10Δ) aufweist, wobei beide durch Überlappen einer auf dem anderen zu einem Stück verbunden und mehrere, auf der Klemmleiste (9Δ) oder auf der Kommutatorschleifleiste (10Δ) gebildete Vorsprünge (14) umgelegt sind. Die Klemmleiste (9Δ) und die Kommutatorschleifleiste (10Δ) sind aus geeigneten Materialien gefertigt. Die Bürstenarme (7Δ) werden in die Nuten der Bürstenhalter eingesetzt, die auf einem Gehäusedeckel eines Motorgehäuses vorgesehen und fest in Position gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bekanntlich ändert sich die Leistung eines Gleichstrommotors (beispielsweise sein Drehmoment) bei Änderungen im Schleifdruck der Bürsten gegen den Kommutator (im folgenden als Bürstendruck bezeichnet). Es ist daher erforderlich, einen Motor mit gleichmäßigen Leistungen durch Wahl des Bürstendruckes so zu erhalten, daß der Motor optimal läuft und der Bürstendruck von Schwankungen frei gehalten wird. Insbesondere ist es bei einem Kleinmotor, dessen Bürstendruck durch die Elastizität der aus Metallstreifen gefertigten Bürsten bestimmt ist, besonders wichtig, daß die Bürstenarme fest in Position gehalten werden.
Aus den japanischen Gebrauchsmustern 7214/1970 und 7215/1970 ist bereits ein Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor bekannt, der aus einem Motorgehäuse mit einem Gehäusedeckel aus Kunststoff, einem Permanentmagneten, einem Rotor, einer Drehwelle, einem Kommutator, Bürstenarmen und einem Bürstenhalter besteht. Der Bürstenstromabnehmer ist auf dem Gehäusedeckel angeordnet und besteht aus den Bürstenarmen, die jeweils eine Klemm- und eine Kommutatorschleifleiste aufweisen, wobei beide Teile fast L-förmig biegbar sind, um den Bürstenarm zu bilden.
Der Bürstenarm im Bürstenstromabnehmer ist normalerweise z. B. aus Phosphor- oder Berylliumbronze gefertigt, die eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Elastizität hat. Phosphor- oder Berylliumbronze wird zwar als Material für den Bürstenarm verwendet, weil es ein geeignetes Material für die erforderliche Elastizität der Kommutatorschleife ist, aber nicht für die Klemmleiste benutzt, weil es brüchig oder schwierig zu verlöten ist. Als Material für Klemmleisten wird daher im allgemeinen ein flexibles und elektrisch leitendes Material, beispielsweise Kupfer oder Messing, verwendet, um ein leichtes Verlöten und die zum wiederholten Biegen erforderliche Elastizität zu gewährleisten. Aus diesem Grunde werden derartige Materialien für die Klemmleiste und die Kommutatorschleifleiste des Bürstenarms eingesetzt, wobei beide Teile zu einer einstückigen Anordnung durch verschiedene Maßnahmen zusammengefügt werden, beispielsweise durch Verbinden der beiden Teile durch Stauchnieten (1) oder durch Punktschweißen (2).
Das Verbinden durch Stauchnieten (1) ist jedoch nicht vorteilhaft, weil dafür mehr Teile und entsprechend mehr Herstellungsschritte erforderlich sind. Der Nachteil bei der Verbindungsmethode durch Punktschweißen (2) besteht zum anderen darin, daß das Verschweißen von Phosphor- oder Berylliumbronze mit Kupfer oder Messing schwierig ist.
Aus der US-PS 34 75 635 ist ein Bürstenstromabnehmer der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Klemm- und Kommutatorschleifleiste aus unterschiedlichen Materialien bestehen und mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen durch Vernieten oder Punktschweißen miteinander verbunden sind. Ein weiterer Nachteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die Art der Verbindung für eine Massenfertigung zu kostspielig ist und daß bei Verschleiß der Kommutatorschleifleiste ein vollständiger neuer Bürstenarm eingesetzt werden muß.
Aus der DE-OS 16 13 015 ist eine Schleifbürstenanordnung bekannt, bei der die Schleifbürste an einer tragenden Blattfeder befestigt und parallel dazu mit Abstand eine zweite Blattfeder angeordnet ist, deren freies Ende der tragenden Blattfeder gleitend oder federnd anliegt. Auch diese Ausbildung ist materialaufwendig und teuer und führt unvermeidbar zu hohen Schwingungen der beiden Blattfedern und zu einem verhältnismäßig schnellen Verschleiß der Schleifbürste.
Aus der US-PS 23 43 546 ist eine Bürstenanordnung für eine Dynamomaschine bekannt, die einen Aufbau hat, der nicht auf einen Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor übertragbar ist. Schließlich ist in der JP-Patentanmeldung 51-119 904 ein Bürstensystem eines Gleichstrommotors offenbart, bei dem der Bürstenarm aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. Diesem bekannten Bürstensystem fehlt es an der erforderlichen mechanischen Festigkeit, so daß kein dauerhaft guter Kontakt zwischen den Bürsten und einem Kommutator aufrechterhalten bleiben kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenstromabnehmer der betrachteten Art so weiterzuentwickeln, daß die Klemmleiste und die Kommutatorschleifleiste auf einfache Weise zu einem Bürstenarm verbindbar sind, wobei dessen Teile bei Verschleiß leicht auswechselbar sein sollen und bei einer ausreichenden Festigkeit und Elastizität ein guter Kontakt zwischen der Bürste und einem Kommutator gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Bürstenstromabnehmer sind die Klemmleiste und die Kommutatorschleifleiste auf einfache Weise zu einem Bürstenarm verbindbar, wobei dieser eine ausreichende Festigkeit und Elastizität erhält, so daß der erforderliche gleichbleibende Bürstendruck zwischen den Bürsten und dem Kommutator sichergestellt ist. Die Verbindung der beiden Teile ist durch Aufbiegen der Vorsprünge andererseits leicht lösbar, um bei Verschleiß eine neue Kommutatorschleifleiste einsetzen zu können.
Die Bürstenarme sind fest in ihren Positionen gehalten, und da der Bürstendruck frei von Schwankungen ist, ist eine gleichmäßige erheblich verbesserte Motorleistung erzielt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Kleinmotors, an dem ein bekannter Bürstenstromabnehmer angebracht ist;
Fig. 2 eine rechte Seitenansicht eines Gehäusedeckels des Kleinmotors, bei dem der in der Fig. 1 bekannte Bürstenstromabnehmer verwendet wird;
Fig. 3A eine Seitenansicht eines Bürstenarms des bekannten Bürstenstromabnehmers;
Fig. 3B eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A&min; in Fig. 3A;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht, die den Zustand darstellt, bei dem der in den Fig. 3A und 3B gezeigte Bürstenarm in eine Nut des bekannten Bürstenstromabnehmers eingesetzt wird;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bürstenarms;
Fig. 6 eine Draufsicht, die die Lage der in der Fig. 5 gezeigten Ausführungsform vor dem Verbinden der Teile zeigt;
Fig. 7A eine Seitenansicht der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform;
Fig. 7B eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B&min; in Fig. 7A; und
Fig. 8 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung der Lage, bei der der Bürstenarm nach der Erfindung in Position gehalten ist.
Zunächst wird der bekannte Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor anhand der Fig. 1 bis 4 in Querschnitts- und Seitenansichten näher erläutert, um seine Nachteile gegenüber dem erfindungsgemäßen Bürstenstromabnehmer klar hervortreten zu lassen.
Die Fig. 1 zeigt in einer Querschnittsansicht einen bekannten Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor, der aus einem Motorgehäuse 1 mit einem Gehäusedeckel 2 aus Kunststoff, einem Permanentmagneten 3, einem Rotor 4, einer Drehwelle 5, einem Kommutator 6, Bürstenarmen 7 und einem Bürstenhalter 8 besteht. Die Fig. 2 stellt eine rechte Seitenansicht des Gehäusedeckels 2 dar, an dem der in Fig. 1 gezeigte Bürstenstromabnehmer angeordnet ist, wobei die Bezugszeichen 2 und 6 bis 8 denen der Fig. 1 entsprechen. In Fig. 2 ist ferner eine Klemmleiste 9 und eine Kommutatorschleifleiste 10 gezeigt, wobei beide Teile fast L-förmig gebogen sind, um einen Bürstenarm 7 zu bilden. Auf einem freien Ende der Kommutatorschleifleiste 10 ist eine Bürste 11 angebracht, die aus Kohlenstoff oder einem anderen geeigneten Material zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit einem Kommutator 6 gefertigt ist. Wie in Fig. 3A gezeigt ist, hat der Bürstenarm 7 einen Wulst 12, der zum Umbiegen des L-förmig gebogenen Abschnittes nach innen dient. Wie in Fig. 3B in einer Querschnittsansicht längs der Linie A-A&min; der Fig. 3A dargestellt ist, hat der Wulst 12 einen kreisbogenförmigen Querschnitt. Auf dem Bürstenhalter 8 am Gehäusedeckel 2 hält gemäß Fig. 2 eine Nut 13 einen Bürstenarm 7 in Position, um die Bürste 11 in elektrischen Kontakt mit dem Kommutator 6 zu bringen und die Klemmleiste 9 für einen Außenanschluß gemäß Fig. 4 herauszuführen. Die Nut 13 hat eine Form, die, wie die Fig. 2 zeigt, mit der L-Form des Bürstenarmes 9 übereinstimmt, wobei die Breite W der Nut 13 nach Fig. 4 etwas kleiner als die Höhe H des Wulstes 12 (Fig. 3B) gemacht ist. Nach Einsatz des Wulstes 12 in die Nut 13 wird der Bürstenarm 7 sicher in Position gehalten, so daß die Bürste 11 elektrischen Kontakt mit dem Kommutator 6 bei stabilem Druck durch die Elastizität der Kommutatorschleifleiste 10 macht.
Der bekannte Bürstenstromabnehmer wurde anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert, dessen Bürstenarm 7 normalerweise z. B. aus Phosphor- und Berylliumbronze gefertigt ist, die eine gute elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Elastizität hat. Phosphor- oder Berylliumbronze wird zwar als Material für diese Art von Bürstenarm 7 verwendet, weil es ein geeignetes Material für die erforderliche Elastizität der Kommutatorschleifleiste 10 ist, aber nicht für die Klemmleiste 9 verwendbar ist, weil es brüchig oder schwierig zu verlöten ist. Als Material für Klemmleisten wird daher im allgemeinen mit Vorteil ein flexibles und elektrisch leitendes Material, beispielsweise Kupfer oder Messing, eingesetzt, um ein leichtes Verlöten und die zum wiederholten Biegen erforderliche Elastizität zu gewährleisten. Aus diesem Grunde werden derartige Materialien für die Klemmleiste 9 und die Kommutatorschleifleiste 10 des Bürstenarmes 7 verwendet, wobei beide Teile zu einer einstückigen Anordnung durch verschiedene Maßnahmen zusammengefügt werden, z. B. durch Verbinden der beiden Teile durch Stauchnieten oder durch Punktschweißen.
Ein in der Erfindung benutzter Bürstenarm 7&min; hat eine Klemmleiste 9&min;, die einen Bürstenarm 7&min; und eine Kommutatorschleifleiste 10 bildet, welche jeweils aus geeigneten leitenden Metallstreifen gefertigt sind, beispielsweise die Klemmleiste 9&min; aus einem Kupfer- oder Messingstreifen und die Kommutatorschleifleiste 10&min; aus einer hochelastischen Phosphor- oder Berylliumbronze, die in Fig. 5 gezeigt sind. Die Klemmleiste 9&min; und die Kommutatorschleifleiste 10&min; sind überlappt und durch Biegen und Umlegen von vier Vorsprüngen 14 zu einem Stück verbunden, die an der Klemmleiste 9&min; und an der Kommutatorschleifleiste 10&min; angeordnet sind. Die Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Bürstenarm 7&min; der Erfindung, bei dem die Vorsprünge 14 an der Klemmleiste 9&min; vorgesehen sind, die aus Messing gefertigt ist und eine Stärke von 0,2 mm hat, wobei die Kommutatorschleifleiste 10&min; auf der Klemmleiste 9&min; umgelegt und mit der Klemmleiste 9&min; durch Biegen und Umlegen der Vorsprünge 14 verbunden ist. Obgleich es nicht in der Figur gezeigt ist, können die Vorsprünge 14 zum Umlegen der Klemmleiste 9&min; auch auf der Kommutatorschleifleiste 10&min; vorgesehen sein.
Der Bürstenarm 7&min;, der durch mechanisches Verbinden mit der Klemmleiste 9&min; und der Kommutatorschleifleiste 10&min; durch Biegen und Umlegen der Vorsprünge 14 zu einem Stück ausgebildet ist, wird in eine L-Form gemäß Fig. 7A gebogen. Hierdurch wird der Abrieb zwischen der Klemmleiste 9&min; und der Kommutatorschleifleiste 10&min; verringert.
Wie beschrieben, ist die in eine L-Form gebrachte erfindungsgemäße Haltevorrichtung des Bürstenarms 7&min; im wesentlichen die gleiche, wie sie für den bekannten Bürstenstromabnehmer 7 in den Fig. 1 bis 4 beschrieben ist. Das heißt, daß eine der L-Form des erfindungsgemäßen Bürstenarms 7&min; entsprechende Nut 13 am Bürstenhalter 8&min; auf dem Gehäusedeckel 2 des Motorgehäuses 1 des Kleinmotors vorgesehen ist, für den der Bürstenstromabnehmer der Erfindung benutzt wird. Die Breite W&min; der in Fig. 8 gezeigten Nut 13 mit einer Stärke von 0,5 mm ist etwas kleiner als die Stärke H&min; des umgelegten Abschnittes des erfindungsgemäßen Bürstenarms 7&min;, das ist der gebogene Abschnitt H&min; des in Fig. 7B dargestellten Vorsprungs 14 mit einer Stärke von 0,55 mm. Damit wird nach Einsetzen des Bürstenarms 7&min; in die Nut 13 der Bürstenarm 7&min; im Bürstenhalter 8 an den Ecken des Vorsprungs 14 festgehalten, wie die Fig. 8 zeigt.

Claims

1. Bürstenstromabnehmer für einen Kleinmotor mit einem Bürstenarm, der eine Klemmleiste hat, die aus einem flexiblen, elektrisch leitenden Metallstreifen gefertigt ist, der einen Klemmabschnitt bildet, welcher aus einem Motorgehäuse für einen Außenanschluß herausgeführt ist, und eine Kommutatorschleifleiste aufweist, die aus einem hochelastischen, elektrich leitenden Metallstreifen hergestellt ist, der einen Kommutatorschleifabschnitt zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit einem Kommutator mittels einer auf seinem Vorderteil angebrachten Bürste bildet, und mit einer Bürstenhaltevorrichtung, die an einem Gehäusedeckel des Motorgehäuses vorgesehen ist und Nuten zum Halten der Bürstenarme hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmleiste (9&min;) oder die Kommutatorschleifleiste (10&min;) mehrere Vorsprünge (14) aufweist, die durch Verlängern der Klemmleiste (9&min;) oder der Kommutatorschleifleiste (10&min;) gebildet sind, daß die Vorsprünge (14) gebogen und umgelegt sind, nachdem die Klemm- (9&min;) und die Kommutatorschleifleiste (10&min;) überlappt sind, und daß der verbundene Abschnitt der Klemm- (9&min;) und der Kommutatorschleifleiste (10&min;) jeweils in eine Nut (13) der Bürstenhaltevorrichtung (8) eingesetzt ist.

2. Bürstenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede auf der Bürstenhaltevorrichtung (8) vorgesehene Nut (13) eine Breite (W&min;) hat, die etwas kleiner als die Stärke (H&min;) eines Biegeabschnitts der Vorsprünge (14) ist.

3. Bürstenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmleiste (9&min;) aus Messing oder Kupfer besteht.

4. Bürstenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorschleifleiste (10&min;) aus Phosphor- oder Berylliumbronze besteht.

5. Bürstenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmleiste (9&min;) in eine L-Form gebogen und jede auf der Bürstenhaltevorrichtung (8) vorgesehene Nut (13) in eine der L-Form des Bürstenarmes (7&min;) entsprechende Form gebracht ist.

6. Bürstenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorschleifleiste (10&min;) in eine L-Form gebogen und jede auf der Bürstenhaltevorrichtung (8) vorgesehene Nut (13) in eine der L-Form des Bürstenarmes (7&min;) entsprechende Form gebracht ist.