DE60100853T2

DE60100853T2 - Bürstenhalter mit lamellierten bürsten, feder und dämpfer

Info

Publication number: DE60100853T2
Application number: DE60100853T
Authority: DE
Inventors: Bernard Vaucher
Original assignee: API Portescap
Current assignee: Protescap Singapore Pte Ltd Sinpapur Sg
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: ATE250819T1; JP2003527059A; AU2001239468A1; US20030048025A1; US6809455B2; DE60100853D1; EP1264387B1; WO2001069760A1; EP1264387A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollektorvorrichtung für Elektromotoren, insbesondere Motoren, die einen Läufer mit einer oder mehreren Wicklungen aufweisen, die von einer Kollektorvorrichtung mit elektrischem Strom gespeist werden.
Bei dieser Art Motor sind die Leiterdrähte der Wicklungen mit entsprechenden Kollektorlamellen verbunden, die um einen Teil einer Achse des Motors angeordnet sind, gegen die Kommutatorbürsten aufliegen, welche mit Leitern eines Speisestromkreises verbunden sind. Der Druck einer Kontaktfläche der Bürste gegen die Kollektorlamellen wird von einer Feder gewährleistet, zum Beispiel einem elastischen Arm, der an einem Endabschnitt eingespannt ist und nahe dem anderen Ende die Kontaktfläche trägt. Es ist bekannt, die Kontaktflächen zwischen den Bürsten und dem Kollektor auf der Achse des Motors zu schmieren, um die Abnutzung zu reduzieren und die Lebensdauer des Motors zu erhöhen. Die konventionellen Motoren sind trotzdem einer Abnutzung durch Elektroerosion unterworfen, die von Funken zwischen den Bürsten und den Kollektorlamellen stammen, insbesondere aufgrund der Auseinanderbewegungen der Kontaktflächen, die von Vibrationen der Bürsten verursacht werden.
Angesichts dieser Nachteile ist es ein Ziel der Erfindung, die Abnutzung der Kollektorabschnitte von Elektromotoren zu reduzieren und die Leistung und die Zuverlässigkeit dieser Motoren zu erhöhen. Es ist außerdem vorteilhaft, eine kompakte und preiswerte Kollektorvorrichtung für Motoren zu liefern.
Ziele der Erfindung werden durch eine Kommutatorvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1 erreicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Kollektorvorrichtung für einen Elektromotor einen Gehäuseteil und Kommutatorbürsten auf, die in dem Gehäuseteil untergebracht sind, wobei jede Bürste einen Kontaktabschnitt, der eine Kontaktfläche besitzt, die dazu bestimmt ist, gegen einen Kollektorabschnitt eines Läufers des Elektromotors zu drücken, und einen Federabschnitt aufweist, der mit dem Kontaktabschnitt so ver bunden ist, dass er in Richtung des Kollektorabschnitts des Läufers eine Kraft auf diesen Kontaktabschnitt ausübt.
Die Druckschrift JP-A-07194067 beschreibt eine Kollektorvorrichtung für einen Elektromotor vom oben beschriebenen Typ.
Erfindungsgemäß ist die Kollektorvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Dämpfungseinrichtung aufweist, die so angeordnet ist, dass sie die Vibrationen oder Bewegungen des Kontaktabschnitts der Bürste dämpft, wobei die Dämpfungseinrichtung einen Vorrat an Schmiermittel enthält. Die Dämpfung der Bürsten ermöglicht es so, die Lebensdauer des Motors zu verlängern, indem die Funken aufgrund der Trennungen der Kontaktflächen der Bürsten und des Kollektorabschnitts des Läufers verringert werden. Das Schmiermittel dient auch zum Schmieren der Kontaktflächen der Bürsten.
Der Federabschnitt der Bürste kann vorteilhafterweise in Form eines elastischen Arms vorliegen, der sich zwischen einem Befestigungsabschnitt der Bürste, der am Gehäuseteil befestigt ist, und dem Kontaktabschnitt erstreckt, der in der Nähe eines freien Endes der Bürste angeordnet ist. Die Dämpfungseinrichtung kann entlang des elastischen Arms angeordnet sein, indem sie einen Teil dieses Arms umgibt. Der Schmiermittelvorrat kann in einem Behälterteil des Gehäuseteils, zum Beispiel in Form einer Zelle, enthalten sein, die um einen Teil des Federabschnitts der Bürsten herum angeordnet ist. Das Schmiermittel kann ein thixotropes Schmiermittel sein, um seine Form und seine Position im Behälter beibehalten zu können und es gleichzeitig einer kleinen Menge von Schmiermittel zu ermöglichen, z. B. durch Kapillarwirkung (Oberflächenspannung), entlang der Bürsten bis zu den Kontaktflächen zu wandern.
Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung eines Schmiermittels als Dämpfungseinrichtung und als Schmiermittel die Vereinfachung der Gestaltung der Kollektorvorrichtung für einen Motor und die Herstellung einer Vorrichtung, die kostengünstig, aber trotzdem sehr leistungsfähig und kompakt ist.
Weitere Aspekte, Vorteile und Ziele der Erfindung gehen aus der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen hervor, die zeigen:
1 eine Ansicht einer Kommutatorvorrichtung für einen Motor gemäß der Erfindung, und
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1.
Im dargestellten Beispiel weist eine Kollektorvorrichtung 1 für einen Elektromotor einen Gehäuseteil 2, Bürsten 3, die in Hohlräumen 4 des Gehäuseteils untergebracht sind, und elektrische Verbindungsstücke 5 für die elektrische Verbindung der Bürsten mit Stromversorgungsleitern auf. Der Gehäuseteil kann ein Gehäuseteil eines Elektromotors sein, zum Beispiel ein Deckel des Motors, mit einem Durchlass 6 für eine Achse eines gewickelten Läufers des Motors. Die Achse des Läufers kann von Kollektorlamellen umgeben sein, die mit den Leiterdrähten der Wicklungen verbunden sind. Jede Bürste 3 weist einen Kontaktabschnitt 7 auf, der eine Kontaktfläche 8, die gegen den Kollektorabschnitt des Läufers drückt, einen Federabschnitt 9 und einen Befestigungsabschnitt 10 besitzt.
Der Befestigungsabschnitt 10 der Bürste ist im Deckel durch seine Einführung in Schlitze von Klammern 11 befestigt, die zum Beispiel durch Formguss geformt werden und integrierender Bestandteil des Gehäuseteils sind. Der Befestigungsabschnitt 10 der Bürsten ist elektrisch angeschlossen, zum Beispiel durch Schweißen, oder durch feste Verbindung mit dem Verbindungsstück 5, das in Form einer bekannten Klemme mit Isolationsverschiebung oder in Form anderer bekannter Klemmen für die Verbindung mit Stromzuführungsleiterdrähten oder externen Verbindern vorliegen kann. Im dargestellten Beispiel ist der Befestigungsabschnitt 10 mit dem Federabschnitt 9 über ein Kniestück 12 verbunden, so dass die Bürste allgemein eine V-Form hat. Der Federabschnitt 9 hat die Form eines elastischen Arms, der sich vom Kniestück 12 bis zum Kontaktabschnitt 10 erstreckt, das nahe einem freien Ende 13 der Bürste liegt. In seiner neutralen Stellung, wie in 1 gezeigt, schneidet der Kontaktabschnitt 7 der Bürste 3 durch den Durchlass 6 der Achse des Läufers, so dass, wenn die Kollektorvorrichtung 1 auf einen Elektromotor montiert wird, der elastische Arm 9 jeder Bürste in Richtung des entsprechenden Verbindungsstücks 5 gebogen wird.
Bei konventionellen Motoren kann, wenn der Motor läuft, die Drehung des Läufers sowie der Vorrichtungen, mit denen der Motor verbunden ist, Vibrationen der Bürsten verursachen, so dass ihre Kontaktflächen 8 sich von den entsprechenden Kontaktflächen der Kollektorlamellen des Läufers trennen, wodurch Funken entstehen. Diese Funken bewirken eine Abnutzung der Kontaktflächen durch Elektroerosion, was die Lebensdauer des Motors verringert.
Um die Abnutzung der Kontaktflächen des Kollektors zu verringern oder zu beseitigen, ist die Kollektorvorrichtung 1 mit einer Dämpfungseinrichtung 14 versehen, die auf die Bürste, und insbesondere auf den Federabschnitt 9 der Bürste, einwirkt. Die Dämpfungseinrichtung 14 weist einen Schmiermittelvorrat 15 auf, der in einem Behälterteil 16 angeordnet ist, der im Gehäuseteil 2 ausgebildet ist, zum Beispiel in Form einer Zelle, die zwischen dem Kniestück 12 und dem Kontaktabschnitt 7 der Bürste angeordnet ist. Der Federabschnitt 9 ist über einen Teil seiner Länge vom Schmiermittelvorrat 15 umgeben, so dass seine Bewegungen aufgrund der viskosen Eigenschaften des Schmiermittels durch das Schmiermittel gedämpft werden.
Das Schmiermittel 15 ist vorzugsweise ein thixotropes Schmiermittel, so dass es seine Form beibehält und es gleichzeitig einer dünnen Schicht von Schmiermittel ermöglicht, entlang der Bürste bis zur Kontaktfläche 8 zu wandern, zum Beispiel durch Kapillarwirkung (oder Reduzierung der Oberflächenenergie), um diese Fläche zu schmieren. Die Verwendung eines thixotropen Schmiermittels zur Dämpfung der Bürsten und für ihre Schmierung ist sehr vorteilhaft aufgrund der Einfachheit und der Kompaktheit der Konstruktion, und erhöht gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Schmierung der Kontaktflächen und verringert die Abnutzung.
Das Schmiermittel kann auch in Form eines Gels vorliegen oder in einem weichen und porösen Material enthalten sein, wie zum Beispiel Filz oder Schaum.
Der Kontaktabschnitt 7 der Bürsten kann auf einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden, elastischen Lamellen 17 angeordnet sein, wie es in 2 gezeigt ist, um den Kontakt zwischen den Bürsten und den Kollektorlamellen zu optimieren. Jede dieser elastischen Lamellen ist über einen Teil ihrer Länge vom Schmiermittel 15 umgeben. In Bezug auf eine einzige Lamelle verringert die Vielzahl von nebeneinanderliegenden Lamellen die Wahrscheinlichkeit einer Kontaktunterbrechung. Außerdem haben die Lamellen unterschiedliche Längen, um die Resonanzfrequenzen der Lamellen zueinander zu verschieben.
Die Anordnung einer den elastischen Arm bildenden Vielzahl von Lamellen und der Kontaktabschnitte nebeneinander verbessert also den Kontakt mit dem Kollektor des Läufers.
Vorteilhafterweise verringert eine erfindungsgemäße Kollektorvorrichtung für einen Motor die Abnutzung der Kontaktflächen des Kollektors und macht gleichzeitig die Konstruktion einfach, kompakt und kostengünstig.

Claims

Kollektorvorrichtung (1) für einen Elektromotor mit einem Gehäuseteil (2) und Kommutatorbürsten (3), die in diesem Gehäuseteil untergebracht sind, wobei jede Bürste einen Kontaktabschnitt (7), der eine Kontaktfläche (8) hat, die dafür bestimmt ist, gegen einen Abschnitt des Kollektors eines Rotors des Elektromotors angedrückt zu werden, sowie einen Federabschnitt (9) trägt, der mit dem Kontaktabschnitt so verbunden ist, dass eine Kraft in Richtung auf den Kollektorabschnitt des Rotors auf diesen Kontaktabschnitt ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Federung (14) umfasst, die so angeordnet ist, dass sie die Vibrationen oder Bewegungen des Kontaktabschnitts (7) der Bürste dämpft, wobei die Federung einen Vorrat an Schmiermittel (15) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel thixotrop ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel in einem weichen und porösen Material enthalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelvorrat (15) in einem Vorratsbehälterteil (16) untergebracht ist, der im Gehäuseabschnitt um einen Teil des Federabschnitts (9) der Bürste herum ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (9) der Bürste die Gestalt eines elastischen Armes hat, der sich zwischen einem Befestigungsabschnitt (10) und dem Kontaktabschnitt (7) in der Nähe eines freien Endes (13) der Bürste erstreckt.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (9) eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Lamellen (17) umfasst.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen verschiedene Längen besitzen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (3) allgemein die Gestalt eines V besitzt, wobei ein Ende frei ist (13) und das andere Ende mit einem elektrischen Verbindungsstück (5) verbunden ist, das dafür bestimmt ist, mit Versorgungsleitern verbunden zu werden.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (2) ein Deckel eines Elektromotors ist und einen Durchlass (6) für eine Achse des Rotors des. Motors umfasst, wobei der Kontaktabschnitt (7) jeder Bürste durch den Durchlass (6) hindurchgeht.