DE9301792U1

DE9301792U1 - Commutator motor

Info

Publication number: DE9301792U1
Application number: DE9301792U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-02-15
Filing date: 1993-02-09
Publication date: 1993-04-01
Anticipated expiration: 2003-02-10

Description

GR 92 G 3062 DE Siemens AktiengesellschaftGR 92 G 3062 DE Siemens Aktiengesellschaft

Kommutatormotor
5Commutator motor
5

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutatormotor gemäß Obergegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a commutator motor according to the preamble of claim 1.

Das Abfangen von Temperaturspitzen und damit einer übermäßigen Erwärmung kann auf besonders einfache Weise bei Kommutatormotoren der eingangs genannten Art durch die konstruktiven Gestaltungen eines Kommutatormotors gemäß den Ansprüchen 1 bzw.2 bzw. 3 bzw.4 wesentlich verbessert werden; durch die massive metallene Ausführung des Bürstenhalterungssystems und ihre direkte thermische Anbindung an den Lagerschild kann ein die Wärme des Bürstensystems puffernder Wärmespeicher geschaffen werden, der bei kurzzeitiger Hochlast größere Wärmemengen aufnehmen und sie dann kontinuierlich nach herkömmlicher Art ohne Schaden für die Bürsten und deren Halterungssystem an die Umgebung abgeben kann.The absorption of temperature peaks and thus excessive heating can be significantly improved in a particularly simple manner in commutator motors of the type mentioned above by the structural designs of a commutator motor according to claims 1 or 2 or 3 or 4; the solid metal design of the brush holder system and its direct thermal connection to the bearing plate can create a heat storage unit that buffers the heat of the brush system, which can absorb large amounts of heat during short-term high loads and then continuously release them into the environment in the conventional way without damaging the brushes and their holder system.

In besonders einfacher Weise kann die notwendige elektrische Isolierung zwischen den massiv metallenen die Bürsten bzw. die Bürstenhalterung aufnehmenden Bauteilen bei deren Herstellung aus Aluminiumnitrit-Vollmaterial geschaffen werden. Eine noch direktere Übertragung bei gewährleisteter Isolierung kann durch eine auf einfache Weise nur an den gegenseitigen Berührungsflächen zwischengej.egte elektrisch isolierende Folie erreicht werden.The necessary electrical insulation between the solid metal components that hold the brushes or the brush holder can be created in a particularly simple manner when they are manufactured from solid aluminum nitride material. An even more direct transfer with guaranteed insulation can be achieved by simply interposing an electrically insulating film only on the mutual contact surfaces.

Insbesondere bei Speisung der Kommutatormotoren mit niedrigerer Spannung, z.B. mit einer Speisespannung von 12 V inEspecially when supplying the commutator motors with lower voltage, e.g. with a supply voltage of 12 V in

2 GR 92 G 3062 DE2 GR 92 G 3062 EN

Kraftfahrzeug-Servoantrieben, ist es in vorteilhafter Weise nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, lediglich nur eine Bürste bzw. nur einen Bürstenhalter elektrisch isoliert zu befestigen und den weiteren Bürstenhalter bzw. die weitere Bürste ohne Isolierung in direkter effektivster Wärmeleitung am Lagerschild zu befestigen.Motor vehicle servo drives, it is advantageously provided according to an embodiment of the invention to attach only one brush or only one brush holder in an electrically insulated manner and to attach the other brush holder or the other brush without insulation in direct, most effective heat conduction to the bearing plate.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematischer Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:The invention and further advantageous embodiments according to the features of the subclaims are explained in more detail below using schematic embodiments in the drawings, in which:

FIG 1 in einem axialen Teillängsschnittbild einen Kommutatormotor mit zwei einstückig an einen endseitgen metallenen Lagerschild angeformten Bürstenkästen mit darin unter Zwischenlage einer Isolationsschicht geführter Kohlebürste;FIG 1 shows a commutator motor in an axial partial longitudinal section with two brush boxes integrally formed on a metal end shield with a carbon brush guided therein with an insulating layer in between;

FIG 2 in einem axialen Teillängsschnittbild einen Kommutatormotor mit einstückig mit einer Bürstentragplatte verbundenen Bürstenhaltern und gut wärmeleitend an einem endseitigen Lagerschild unter Zwischenlage einer Isolationsschicht befestigter Bürstentragplatte, FIG 3 eine Ausführung gemäß FIG 2, jedoch mit zwei jeweilsFIG 2 in an axial partial longitudinal section of a commutator motor with brush holders connected in one piece to a brush support plate and a brush support plate that is attached to an end bearing plate with good heat conduction and an insulating layer between them, FIG 3 a design according to FIG 2, but with two

an einer Bürstentragplatte gehalterten Bürstenhaltern und nur bei einer an einem endseitigen Lagerschild befestigten Bürstentragplatte zwischengelegter Isolationsschicht,
FIG 4 eine axiale Draufsicht auf die Bürstenhalterung gemäß FIG 3,brush holders mounted on a brush support plate and only with an insulating layer interposed in the case of a brush support plate mounted on an end bearing plate,
FIG 4 is an axial plan view of the brush holder according to FIG 3,

FIG 5 in einer radialen Draufsicht eine lediglich durch eine Bürstenhalterklammer auf einer Bürstenhalterplatte geführt gehaltene Bürste und eine Isolationsschicht zwischen der Bürstenhalterplatte und dem Lagerschild, FIG 6 eine radiale Draufsicht auf die Anordnung gemäß FIG 35FIG 5 shows a radial top view of a brush held only by a brush holder clamp on a brush holder plate and an insulation layer between the brush holder plate and the bearing plate, FIG 6 shows a radial top view of the arrangement according to FIG 35

3 GR 92 G 3062 DE3 GR 92 G 3062 EN

FIG 1 zeigt in einem axialen Teillängsschnittbild einen Kommutatormotor mit einem Dauermagnete 11;12 aufnehmenden Motorgehäuse 1, an dem B-seitig ein metallenes Lagerschild 2 befestigt ist, in dem das rechte Ende einer ein gewickeltes Rotorpaket 31 und einen Kommutator 32 aufnehmenden Rotorwelle 3 drehbar gelagert ist. Anstelle des metallenen Lagerschildes 2 kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein leichteres und selbst isolierendes Kunststoff-Lagerschild mit einer eine Wärmeleitung fördernden Metallpulver-Beimischung vorgesehen werden. Auf der Lamellenoberfläche des Kommutators 32 schleifen unter radialem Druck von Federn stehende Bürsten 6;7. Die Bürsten 6;7 sind geführt in metallenen Bürstenhaltern 4;5 die einstückiger Bestandteil des Lagerschildes 2 sind. Zur gegenseitigen elektrischen Isolierung sind die Bürsten 6;7 durch eine Isolationsschicht 9 sowohl gegen die rechte Anlageseite des Lagerschildes 2 als auch die übrigen Anlageseiten des mit dem Lagerschild 2 einstückigen Bürstenhalters 4;5 isoliert. Der B-seitige Lagerschild setzt sich an seiner rechten Seite fort in ein mit einer Hydraulikflüssigkeit 8 gefülltes Pumpengehäuse 21, insbesondere einer Hydraulikpumpe eines Kraftfahrzeug-Servoantriebs. FIG 1 shows, in an axial partial longitudinal section, a commutator motor with a motor housing 1 that accommodates permanent magnets 11;12, to which a metal bearing plate 2 is attached on the B side, in which the right end of a rotor shaft 3 that accommodates a wound rotor package 31 and a commutator 32 is rotatably mounted. Instead of the metal bearing plate 2, according to one embodiment of the invention, a lighter and self-insulating plastic bearing plate with a metal powder admixture that promotes heat conduction can be provided. Brushes 6;7 that are in contact with the lamella surface of the commutator 32 rub under radial pressure from springs. The brushes 6;7 are guided in metal brush holders 4;5 that are an integral part of the bearing plate 2. For mutual electrical insulation, the brushes 6;7 are insulated by an insulation layer 9 both from the right-hand contact side of the bearing plate 2 and the other contact sides of the brush holder 4;5, which is integral with the bearing plate 2. The B-side bearing plate continues on its right-hand side into a pump housing 21 filled with a hydraulic fluid 8, in particular a hydraulic pump of a motor vehicle servo drive.

Durch die gut wärmeleitende Ankopplung der Bürstenhalterung an den Lagerschild 2 und dessen thermische Ankopplung an die Hydraulikflüssigkeit 8 des Pumpengehäuses 21 können z.B. bei kurzzeitiger Hochlast des Kommutatormotors auftretende Temperaturspitzen und damit kurzzeitig bedingte Übererwärmungen dadurch verhindert werden, daß die Masse des metallenen Lagerschildes die Funktion eines Wärmepuffers übernimmt und die Wärme anschließend in vorteilhafter Weise durch die gepumpte Hydraulikflüssigkeit abgeführt werden kann.Due to the good heat-conducting coupling of the brush holder to the bearing plate 2 and its thermal coupling to the hydraulic fluid 8 of the pump housing 21, temperature peaks that occur, for example, during a short-term high load of the commutator motor and the resulting short-term overheating can be prevented by the mass of the metal bearing plate taking on the function of a heat buffer and the heat can then be advantageously dissipated by the pumped hydraulic fluid.

A GR 92 G 3062 DEA GR 92 G 3062 DE

FIG 2 zeigt die Anordnung gemäß FIG 1, jedoch mit einem diskreten Bürstenhalter 4;5, bei dem lagerschildseitig die Kohlebürste 6;7 nicht direkt, lediglich unter Zwischenlage eine Isolationsschicht 9, an dem Lagerschild 2, sondern an einer Bürstenhalterplatte 41;51 des Bürstenhalters A;5 anliegt. Eine derartige Bauart empfiehlt sich wegen der leichten Fertigung bei einem die Bürstenhalterung axial übergreifenden Lagerschild. In diesem Fall ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine gegenseitige Isolierung der Bürsten 6;7 durch eine Isolationsschicht 9 zwischen den Bürsten 6;7 und den benachbarten !eilen der Bürstenhalter vorgesehen.FIG 2 shows the arrangement according to FIG 1, but with a discrete brush holder 4;5, in which the carbon brush 6;7 on the bearing plate side does not lie directly on the bearing plate 2, only with an insulating layer 9 in between, but on a brush holder plate 41;51 of the brush holder A;5. Such a design is recommended because of the ease of manufacture with a bearing plate that axially overlaps the brush holder. In this case, according to an embodiment of the invention, mutual insulation of the brushes 6;7 is provided by an insulating layer 9 between the brushes 6;7 and the adjacent parts of the brush holders.

FIG 3,A zeigen in ähnlicher Ausführung wie FIG 2 diskrete Bürstenhalter A;5; jedoch ist nicht für die beiden Bürsten 6;7 eine einzige einteilige, am Lagerschild 2 anliegende Bürstenplatte vorgesehen, sondern es ist jeder Bürste 6 bzw.7 eine eigene Bürstenhalterplatte Al bzw.51 zugeordnet; eine derartige Ausgestaltung empfiehlt sich insbesondere, falls der freibleibende Zwischenraum zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten der Bürstenhalterplatten Al bzw.51 für andere Bauteile bzw. Halterungsteile freibleiben muß. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist im Fall der Ausführung nach FIG 3 bzw. FIG A eine Isolationsschicht 9 lediglich zwischen der Bürstenhalterplatte Al und der benachbarten Stirnseite des Lagerschildes 2 vorgesehen; die Bürstenhalterplatte 51 der Bürstenhalterung 5 ist im Gegensatz dazu direkt und damit in noch besserer wärmeleitender Verbindung auf der Stirnseite des Lagerschildes 2 befestigt. Durch die lediglich zwischen der Bürstenhalterplatte Al und dem Lagerschild 2 vorgesehene Isolationsschicht 9 ist trotzdem die notwendige elektrische Isolation zwischen der Bürste 6 und der Bürste 7 gewährleistet.FIG 3,A shows a similar design to FIG 2 of discrete brush holders A;5; however, a single one-piece brush plate resting on the bearing plate 2 is not provided for the two brushes 6;7, but rather each brush 6 or 7 is assigned its own brush holder plate Al or 51; such a design is particularly recommended if the remaining space between the opposite end faces of the brush holder plates Al or 51 must remain free for other components or mounting parts. According to one design of the invention, in the case of the design according to FIG 3 or FIG A, an insulation layer 9 is only provided between the brush holder plate Al and the adjacent end face of the bearing plate 2; in contrast, the brush holder plate 51 of the brush holder 5 is attached directly to the end face of the bearing plate 2 and thus in an even better heat-conducting connection. The insulation layer 9 provided only between the brush holder plate Al and the bearing plate 2 nevertheless ensures the necessary electrical insulation between the brush 6 and the brush 7.

5 GR 92 G 3062 DE5 GR 92 G 3062 EN

FIG 5,6 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung, bei der eine Bürstenhalterplatte Al direkt an dem Lagerschild 2 befestigbar ist und eine Isolationsschicht zwischen der Bürstenhalterplatte 41 und dem Lagerschild derart vorgesehen ist, daß eine elektrische Isolierung zwischen der einen Bürste 6 und der hier nicht dargestellten gegenüberliegenden, z.B. gemäß FIG A ohne eigene Isolationsschicht gehalterten, Bürste 7 gewährleistet ist.FIGS. 5 and 6 show a further embodiment according to the invention, in which a brush holder plate A1 can be attached directly to the bearing plate 2 and an insulating layer is provided between the brush holder plate 41 and the bearing plate in such a way that electrical insulation is ensured between one brush 6 and the opposite brush 7 (not shown here), e.g. held without its own insulating layer according to FIG. A.

Claims

6 GR 92 G 3062 DE Protection claims

1. Commutator motor with box-shaped brush holders (4;5) held in a good heat-conducting connection on a bearing plate (2) that conducts heat well, in particular contains metal, and at least one brush (6;7) that is electrically insulated from the bearing plate (2), characterized in that at least one bearing plate (2) is formed in one piece with a brush holder (4;5) and an insulation layer (9) is provided between the brush (6;7) and the brush holder (4;5).

2. Commutator motor with box-shaped brush holders (4; 5) held in a good heat-conducting connection on a bearing plate (2) that conducts heat well, in particular contains metal, and at least one brush (6; 7) that is electrically insulated from the bearing plate (2), characterized in that the bearing plate (2) consists of plastic with a metal powder admixture.

3. Commutator motor with box-shaped brush holders (4;5) held in a heat-conducting connection on a bearing plate (2) that conducts heat well, in particular contains metal, and at least one brush holder opposite the bearing plate

(2) electrically insulated brush (6;7), characterized in that the bearing plate (2) and/or at least one brush holder (4;5) consists of aluminum nitride.

4. Commutator motor with box-shaped brushes held in a heat-conducting connection on a bearing plate (2) that has good heat conduction, in particular one that contains metal.

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holders (4;5) and at least one brush (6;7) which is electrically insulated from the bearing plate (2), characterized in that, with a total of two brushes (6;7) or brush holders (4;5), an electrically insulating insulation layer (9) is provided between at least one brush holder (4;5) and the bearing plate (2) or between only one brush (6;7) and its brush holder (4;5) or the bearing plate (2) on the mutual contact surfaces.

5. Commutator motor according to one of claims 1-4, characterized in that at least one brush holder plate (41; 51) with a brush holder clamp (42; 52), in particular made of brass, which encompasses the brush (6; 7) resting thereon and can be anchored in the bearing plate (2) or the brush holder plate (41; 51), as well as an insulation layer (9) between the brush holder plate (41; 51) and the bearing plate (2) is located on the bearing plate (2).

6. Commutator motor according to one of claims 1-5, characterized in that cooling of the bearing plate (2) is provided by heat conduction to a liquid cooling medium, in particular a hydraulic fluid (8), in a pump housing (21) adjoining the bearing plate (2).