DE4110971A1

DE4110971A1 - Elektromotor mit einem rohrartigen gehaeuseteil

Info

Publication number: DE4110971A1
Application number: DE4110971A
Authority: DE
Inventors: Ernst Zolda
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1991-04-05
Publication date: 1992-10-08
Also published as: US5287032A; JPH05146130A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Elektromotor bekannt, bei dem die Schleifbürsten in Führungsköchern geführt, mit Hilfe von Andrück federn an der Lauffläche eines sogenannten Trommelkollektors ange legt werden. Dazu ist ein gewisser Fertigungs- und Montageaufwand erforderlich.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sowohl die Führungsköcher als auch die Andrückfedern entfallen können. Die Montage der Kommutierungseinrichtung des Elektromotors beschränkt sich auf die Anordnung der Schleifbürsten am entsprechenden Gehäuse teil, weil nach dem Einführen des Motorankers in das Gehäuse die Mittel für den erforderlichen Kontakt zwischen Kollektor und Schleifbürsten sorgen. Dabei muß allerdings die Kollektor-Schleif fläche, in Richtung der Ankerdrehachse gesehen, eine ringförmige Projektionsfläche aufweisen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Elektromotors möglich. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektromotors als Antriebsmotor, der zu einem Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorrats tank zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges gehört, welches eine Förderpumpe umfaßt, die den Kraftstoff durch das Aggregat gehäuse hindurchfördert, so daß der Motoranker des Antriebsmotors im Kraftstoff umläuft. Damit ein solches Förderaggregat auch zum Fördern von als Elektrolyt wirkenden Kraftstoffen eingesetzt werden kann, sind bei einem bekannten Förderaggregat (DE-OS 30 16 086) die Einzeldrähte der vom elektrischen Anschluß zur in einer kasten- oder köcherartigen Führung angeordneten Kohlenbürste führende Kupferlitze von einem Schutzmantel aus Nickel, Zinn, Silber oder Aluminium umgeben. Dies deshalb, weil bei den derzeit verstärkt in die Über legungen einbezogenen Alkohol-Kraftstoffe, die beispielsweise 15% Methanol (M15) enthalten, die elektrische Leitfähigkeit im Mikro-Siemens-Bereich (µ-Siemens) liegt. Dies rührt daher, daß Methanol Wasser bindet. Bei reinen Methanol (M100)- oder Äthanol (E100)-Kraftstoffen erhöht sich deren Leitfähigkeit wegen der Oxidationsanfälligkeit und der damit verbundenen Bildung von Ameisensäure (im M100) bzw. der Bildung von Essigsäure (im E100). Bei elektrischen Leitfähigkeiten im Mikro-Siemens-Bereich wirken diese Flüssigkeiten schon als Elektrolyt, so daß durch die Potentialdifferenz im Motor ein Abtragen, insbesondere der auf der Anodenseite liegenden, stromführenden, blanken Leiter stattfindet. Bei den gewöhnlichen Kraftstoffen, deren Leitfähigkeit im Piko-Siemens-Bereich (PS) liegen, spielen diese Überlegungen keine Rolle. Die aus dem erwähnten Stand der Technik bekannte Maßnahme zur Verhütung der geschilderten Elektroerosion versteift jedoch die Bürstenlitze so sehr, daß die mit den üblichen, als Schrauben-Druck federn ausgebildeten Bürstenandrückfedern die ordnungsgemäße Anlage der Bürste an der Kontaktfläche des Kommutators nicht mehr gewähr leistet ist. Eine entsprechende Verstärkung der Andrückfedern erhöht jedoch den Abrieb an der Kohlenbürste und senkt den Wirkungsgrad des elektrischen Antriebsmotors und somit auch des Förderaggregats. Weitere Hintergründe zur Problematik sind in der DE-OS 30 16 086 dargelegt. Auf diese Druckschrift wird hier ausdrücklich Bezug genommen. So daß die dort gegegebene Offenbarung auch zur Offen barung der vorliegenden Schutzrechtsanmeldung wird. Alle diese Probleme sind jedoch vermieden, wenn der elektrische Antriebsmotor entsprechend der Erfindung ausgebildet ist. Es können nämlich sowohl die Bürstenlitzen als auch die Andrückfedern für die Schleifbürsten entfallen. Darüber hinaus können die Bürsten selbst relativ kurz ausgebildet werden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Elektromotor, der zum Antrieb einer Förderpumpe dient, welcher in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist, wobei das Gehäuse teilweise geschnitten ist, Fig. 2 eine Ansicht in Richtung der Drehachse eines zum Antriebsmotor gehörenden Motorankers, welche lediglich die Lauffläche eines zugehörigen, kegelförmigen Kollektors zeigt, Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß Fig. 1 durch einen anders ausgebildeten Elektromotor, der einen sogenannten Plankollektor auf weist, Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 2 auf die Lauffläche des Plankollektors und Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zur Brennkraft maschine eines Kraftfahrzeuges.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Gemäß der in Fig. 5 dargestellten Prinzipdarstellung einer Kraft stoffördereinrichtung gehören zu dieser ein in einem Kraftstoff-Vor ratstank 10 untergebrachtes Förderaggregat 12, an dessen Druck stutzen 14 eine Druckleitung 16 angeschlossen ist. Die Druckleitung 16 führt aus dem Vorratstank zur Brennkraftmaschine 18 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Förderaggregat 12 als sogenanntes in-tank-Aggregat ausge bildet. Es ist jedoch auch denkbar, das Aggregat außerhalb des Vorratstanks anzuordnen und mit einer Saugleitung zu versehen, welche in einen bodennahen Bereich des Vorratstanks 10 mündet.

Fig. 1 zeigt das Kraftstofförderaggregat 12, das von einem Gehäuse umschlossen ist. Zu dem Gehäuse gehören ein rohrartiges Gehäuseteil 20, dessen eine Öffnung mit einem sogenannten Saugdeckel 22 ver schlossen ist. Der Saugdeckel 22 ist mit einem Saugstutzen 24 ver sehen. An der Innenseite des Saugdeckels 22 ist eine Kraftstofför derpumpe 26 angeordnet. Diese kann als Strömungs- oder als Ver drängerpumpe ausgebildet sein. Das nicht dargestellte Förderglied der Pumpe 26 wird durch einen elektrischen Antriebsmotor 28 angetrieben. Zu dem Antriebsmotor 28 gehört ein drehbar gelagerter Motoranker 30, dessen Ankerwelle 32 mit dem Förderglied der Pumpe 26 gekoppelt ist. Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist die Ankerwelle 32 in einem anderen Gehäusedeckel 34 gelagert, welcher die andere Öffnung des rohrartigen Gehäuseteils 20 verschließt. Der Gehäusedeckel 34 wird auch als druckseitiger Deckel bezeichnet, weil er den Druck stutzen 14 aufweist, an welchem die Druckleitung 16 angeschlossen ist. Der druckseitige Deckel 34 des Aggregatgehäuses 20, 22, 34 weist nicht dargestellte Kanäle auf, welche den von dem Gehäuse umschlossenen Raum 36 mit dem Druckstutzen 14 verbinden. Schließlich zeigt Fig. 1 noch an der Innenwand 38 des rohrartigen Gehäuseteils 20 angeordnete Permanentmagnete 40, welche zum elektrischen Antriebsmotor 28 gehören. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel dient das rohrartige Gehäuseteil 20 als Rückschlußrohr für den elek trischen Antriebsmotor. Wenn der elektrische Antriebsmotor 28 arbeitet, saugt die Pumpe 26 Kraftstoff aus dem Vorratstank 10 in Richtung des Pfeiles 42 an und drückt diesen in Richtung der Pfeile 44 durch den Raum 36 hindurch, von wo aus der Kraftstoff über den Druckstutzen 14 in die Druckleitung 16 gelangt, so daß er in Rich tung des Pfeiles 46 gefördert wird. Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist der elektrische Antriebsmotor 28 mit einer Kommutierungseinrichtung 48 versehen. Zu dieser gehören ein kegelförmiger Kollektor 50 und Schleifbürsten 52, welche an der Innenwand des druckseitigen Deckels 34 befestigt sind. Zwischen dem Deckel 34 und dem Schleifbürsten 52 kann eine Isolierung 54 angeordnet sein. An den Schleifbürsten 52 sind elektrische Leiter 56 verankert, welche die Isolierung 54 und den Deckel 34 flüssigkeitsdicht durchdringen. Die Schleifflächen der Kohlenbürsten 52 sind an die Kegelmantelfläche 58 des Kegelkommuta tors 50 angepaßt. Damit eine ordnungsgemäße Anlage zwischen den Schleifflächen der Schleifbürsten und der Kegelmantelfläche 58 des Kommutators 50 gewährleistet ist, ist ein zum Motoranker 30 gehören des, Ankerwicklungen 31 tragendes Blechpaket 60 das Blechpaket 60 in Richtung der Drehachse 62 des Motorankers, in bezug auf die Magnete 40 versetzt angeordnet, so daß sich ein Ankerzug in Richtung des Pfeiles 64 ergibt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist in Richtung der Drehachse 62 des Motorankers gesehen der Abstand 66 zwischen der Magnetmitte 67 und die Schleifbürsten 52 kleiner als der Abstand 68 von der Mitte 69 des Ankerpakets 60 zu den Schleifbürsten 52. Diese Differenz ist in Fig. 1 mit der Bezugszahl 70 versehen worden. Diese Magnetkraft (Pfeil 64) bildet also ein Mittel, welches den Motoranker 30 in Richtung der Ankerdrehachse 62 zu den Schleif bürsten 52 belastet, so daß die in Projektion als Ringfläche sicht bare Kollektor-Lauffläche 58 an den Schleifflächen der Schleif bürsten 52 ordnungsgemäß anliegt.

Anstelle eines kegelförmigen Kommutators ist es jedoch auch denkbar, einen sogenannten Plankollektor am Motoranker anzuordnen. Ein der artiger Aufbau ist den Fig. 3 und 4 dargestellt. Fig. 3 zeigt einen Teil des Motorankers 30 mit der Ankerwelle 32 und dem druck seitigen Deckel 34. Weiter ist erkennbar, daß der Motoranker 30 einen sogenannten Plan- oder Scheibenkollektor 150 aufweist. An der Schleif- oder Stirnfläche 151 des Plankollektors 150 liegen Schleif bürsten 152 mit ihren Schleifflächen an, welche an dem zum Gehäuse gehörenden druckseitigen Deckel 34 des Förderaggregats festgelegt sind. Auch in diesem Fall ist zwischen dem Deckel 34 und den Schleifbürsten 152 eine Isolierung 154 angeordnet. Weiter ist der druckseitige Deckel 34 ebenfalls von elektrischen Leitern 156 durch drungen, welche in den Schleifbürsten 152 verankert sind. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Anordnung der Magnete 40 in bezug auf das Blechpaket 60 des Motorankers 30 so getroffen, daß sich eine durch den Pfeil 164 symbolisierte Kraft ergibt, welche die Schleif fläche 151 des Plankollektors 150 an den dieser zugewandten Schleif flächen der Schleifbürsten 152 anlegt, weil auch in diesem Fall, in Richtung der Ankerdrehachse 62 gesehen die Kollektorlauffläche 151 eine Ringfläche darstellt, an welcher die Schleifflächen der Schleifbürsten 152 anliegen. Die durch die Pfeile 64 und 164 ange deutete Schub- oder Zugkraft wird also von den Permanentmagneten 40 des Elektromotors bewirkt.

Um die relativ geringe Abnützung der Schleifbürsten während des Betriebs des Förderaggregats 12 zu kompensieren ist der Motoranker in gewissen Grenzen in Richtung der Drehachse 64 längsverschiebbar. Diese Verschiebbarkeit hat aber keinen Einfluß auf die Drehmitnahme des Förderglieds der Pumpe 26, weil dazwischen eine nicht darge stellte Kupplung angeordnet ist, welche die erforderliche Dreh mitnahme stets gewährleistet. Aus den eingangs erwähnten Gründen der Elektroerosion kann es von Vorteil sein, wenn wenigstens die Lauf fläche des Kollektors 50 bzw. 150 aus Kohle, vorzugsweise aus Kunst kohle besteht.

Claims

1. Elektromotor mit einem rohrartigen Gehäuseteil, an dessen Innen wand zum Motor gehörende Permanentmagnete angeordnet sind und mit einem drehbar gelagerten Motoranker mit einem Kollektor, an dessen Lauffläche am Gehäuse gehaltene Schleifbürsten anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbürsten (52 bzw. 152) an dem Gehäuse (20, 22, 34) festgelegt und Mittel angeordnet sind, welche den Motoranker (30) in Richtung (Pfeil 64) der Ankerdrehachse (62) zu den Schleifbürsten (52 bzw. 152) belasten, so daß die in dieser Projektion als Ringfläche sichtbare Kollektor-Lauffläche (58 bzw. 158) an den Schleifflächen der Schleifbürsten (52 bzw. 152) anliegt.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch eine auf den Motoranker (30) wirkende, von den Perma nentmagneten (40) erzeugte Magnetkraft gebildet sind.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, mit einem geblechten, Wicklungen tragenden Motoranker, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung (64) der Drehachse (62) des Motorankers (30) gesehen der Abstand (66) zwischen der Magnetmitte (67) und den Schleifbürsten (52 bzw. 152) kleiner ist als der Abstand (68) von der Paketmitte (69) zu den Schleifbürsten (52 bzw. 152).

4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lauffläche (58) des Kollektors (50) kegelmantel förmig ausgebildet ist und die Schleifflächen der Schleifbürsten (52) dem Verlauf der Lauffläche (58) angepaßt sind.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lauffläche (151) des Kollektors (150) scheiben förmig ausgebildet ist und die Schleiffläche der Schleifbürsten (152) dem Verlauf der Lauffläche (151) angepaßt sind.

6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schleifbürsten (52 bzw. 152) an einem zum Gehäuse (20, 22, 34) gehörenden Bauteil befestigt sind.

7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifbürsten (52 bzw. 152) an der Innenwand eines am rohrartigen Gehäuseteil (20) angeordneten Gehäusedeckels (34) befestigt sind.

8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schleifbürsten (52 bzw. 152) und der Innenwand des Gehäusedeckels (34) eine Isolierung (54 bzw. 154) angeordnet ist.

9. Elektromotor nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß mit den Schleifbürsten (52 bzw. 152) verbundene elek trische Leiter (56 bzw. 156) das Gehäuse, vorzugsweise den Gehäuse deckel (34) durchdringen.

10. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens die Lauffläche (58 bzw. 151) des Kollektors (50 bzw. 150) aus Kohle besteht.

11. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das rohrartige Gehäuseteil (20) neben dem Elektromotor (28) eine mit diesem wirkverbundene Förderpumpe (26) umschließt, und daß das so gebildete Förderaggregat (12) Kraftstoff aus einem Vorratstank (10) zur Brennkraftmaschine (18) eines Kraftfahrzeuges fördert, wobei das Förderaggregat (12) von dem Kraftstoff durch strömt ist.

12. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß der Motoranker mit einem zur Förderpumpe (26) gehören den Förderglied wirkverbunden und in bezug auf dieses langsver schiebbar ist.