EP1311039A2 - Elektrische Maschine mit Bürstenhalter - Google Patents

Elektrische Maschine mit Bürstenhalter Download PDF

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EP1311039A2
EP1311039A2 EP02023434A EP02023434A EP1311039A2 EP 1311039 A2 EP1311039 A2 EP 1311039A2 EP 02023434 A EP02023434 A EP 02023434A EP 02023434 A EP02023434 A EP 02023434A EP 1311039 A2 EP1311039 A2 EP 1311039A2
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EP
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quiver
carbon brush
electrical machine
brush
connecting part
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EP02023434A
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Acar Sezgin
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/383—Brush holders characterised by the electrical connection to the brush holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/40—Brush holders enabling brush movement within holder during current collection

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine, in particular with a three-phase generator for motor vehicles a rotor with at least one sliding contact and a brush holder according to the preamble of the claims 1 and 8.
  • the aim of the present solution is to buckle or pinching the connecting wire inside the Coil spring and the damage it causes Avoid connecting leads reliably.
  • the electrical machine according to the invention respectively whose brush holder according to the invention with the 8 characteristic features of claims 1 and 8 respectively has the advantage over the prior art that the Connecting wire of the carbon brushes when inserting them into the holder the brush holder is no longer compressed, twisted or are pressed laterally between individual spring coils can, since it is now axially freely movable through the Coil spring passed through to their junction becomes.
  • This has the further advantage that the Pressing force of the coil spring by a clamped Connecting wire can no longer be affected, so that the carbon brushes operate with the generator apply even pressure to the sliding contacts, which will reduce brush abrasion.
  • Sliding contacts are slip rings, commutator bars and to understand the like.
  • the solution according to the invention is for brush holders from Slip ring rotors and commutator rotors alike suitable. It is important that the connection point of the Connecting wire on the connecting part on the side Quiver longitudinal axis is offset by next to it or laterally above the longitudinal extent of the Quiver is arranged to compress and lateral Prevent bulging of the connecting wires in the quiver.
  • FIG 1 is a known assembly designated 10 from a brush holder 11 and a controller 12 one Three-phase generator for motor vehicles shown.
  • the Unit 10 is attached to mounting holes 13 Screws on the rear end shield of the not shown three-phase generator attached and via a Connection rail 14 with a terminal of the Three-phase generator connected.
  • a slip ring arrangement with two slip rings as sliding contacts, which are shown in FIG are indicated with 15.
  • the slip rings 15 each work with a carbon brush 16 accommodated in the brush holder 11 together.
  • Figure 2 shows the brush holder 11 of a known type Figure 1 in longitudinal section with one of the two, one behind the other arranged carbon brushes 16, which are there in a quiver 17th of the brush holder 11 made of insulating material axially movable is led.
  • Behind the carbon brush 16 is in Quiver 17 a biased coil spring 18, which is on the one hand on the rear end of the carbon brush 16 and on the other hand on a spacer bushing 19 made of insulating material supported.
  • the spacer bushing 19 is in the rear section of the quiver 17 fixed.
  • One at the back of the Carbon brush 16 is the strand 20 emerging at the end passed through the coil spring 18 and at the rear End of the spacer 19 clamped.
  • the outer end 20a the connecting wire is above the spacer socket 19 a connection point 21 of a busbar 22 welded to the side at the rear end of the quiver 17 is embedded in the insulating material of the brush holder.
  • Figure 3a and b show an enlarged view Longitudinal section through the brush holder 11 with a modified Design of the connection of the connecting strand 20 on her outer end 20a.
  • Behind the spacer 19a is now the outer end 20a of the strand 20 over whose connection point 21 on the busbar 22nd led out and then in a U-shaped loop through 180 ° bent back to junction 21.
  • Figure 3a shows the normal state of the in the quiver 17th inserted carbon brush 16, the front end face after the assembly of the assembly 10 on the three-phase generator rests directly in front of the quiver 17 on the slip ring 15.
  • the outer end 20a of the stranded wire 20 is loose Bow in a loop 25 to the connection point 21 with the busbar 22 out.
  • Figure 3b shows the location of the Carbon brush 16 with the unit 10 removed, there by the biasing force of the coil spring 18 out of the case 17 of the brush holder 11 is pushed out.
  • the length of the Loop 25 at the outer end 20a of the connecting strand 20 is like this dimension that with this removed brush holder 11 Connecting wire 20, the carbon brush 16 in the front end area 17b of the quiver 17 against the pressure of the coil spring 18th holds.
  • FIG. 4 shows a connection of the Lead 20 in which the outer end 20a of the Lead in an S-shaped loop 25a to the Junction 21 is guided to the busbar 22.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Elektrische Maschine, insbesonder Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem Läufer, der mindestens einen Schleifkontakt aufweist, und mit einem Bürstenhalter (11), der mit mindestens einer Kohlebürste (16) zur Stromversorgung des Läufers mit dessen Schleifkontakt zusammenwirkt, wobei die mindestens eine Kohlebürste in einem Köcher (17) axial beweglich geführt ist und von einer dahinter im Köcher (17) vorgespannten Schraubenfeder (18) druckbeaufschlagt ist. Eine Anschlusslitze (20) der Kohlebürste (16) ist durch die-Schraubenfeder (18) hindurchgeführt und an ihrem äußeren Ende (20a) mit einem Anschlussteil (22) mit Abstand zur Längsachse des Köchers (17) fest verbunden. Um ein Stauchen und Verklemmen der Anschlusslitze im Bereich der Schraubenfeder (18) zu vermeiden, ist das äußere Ende (20a) der Anschlusslitze (20) in einem losen Bogen zu der Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) geführt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge mit einem mindestens einen Schleifkontakt aufweisenden Läufer und einem Bürstenhalter nach der Gattung der Patentansprüche 1 und 8.
Stand der Technik
Bei bekannten Generatoren für Kraftfahrzeuge ist zur Versorgung der Erregerwicklung eines Klauenpolläufers auf der hinteren Stirnseite des Generators eine Schleifringanordnung mit einem Bürstenhalter angeordnet, in welchem zwei Kohlebürsten eingesetzt sind, die jeweils mit einer Anschlusslitze, einer Schraubendruckfeder und einer Abstandsbuchse eine vormontierte Baugruppe bilden. Die Kohlebürsten sind dabei aus einem Granulat aus Naturgraphit und Kupfer gepresst und gesintert. Die Anschlusslitze tritt an der hinteren Stirnseite der Kohlebürste aus und wird durch die Schraubenfeder zum Abstandshalter hindurchgeführt und dort fixiert. Das äußere Ende der Anschlusslitze wird nach der Montage der Baugruppe an eine Stromschiene angeschweißt, die mit dem Ausgang eines Reglers verbunden ist, der den Erregerstrom für den Generator liefert. Bei dieser bekannten Ausführungsform des Bürstenhalters wird beim Einschieben der Kohlebürste in den Köcher des Bürstenhalters die Anschlusslitze innerhalb der Schraubendruckfeder gestaucht, verdreht und mehr oder weniger stark zwischen einzelne Federwindungen der Schraubendruckfeder eingeklemmt. Durch mechanische Beanspruchung im Einsatz der Maschine werden an den Knickstellen bzw. Klemmstellen der Anschlusslitze durch Schwingungen oder Rattern einzelne Litzendrähte abgebrochen. Die Anschlusslitze franst dadurch an den Knickstellen aus, was bis zum vollständigen Abbrechen, und damit zum Ausfall des Generators, führen kann.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, ein Knicken oder Einklemmen der Anschlusslitze innerhalb der Schraubenfeder und die dadurch verursachte Beschädigung der Anschlusslitzen zuverlässig zu vermeiden.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine beziehungsweise deren erfindungsgemäßer Bürstenhalter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beziehungsweise 8 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Anschlusslitze der Kohlebürsten beim Einsetzen in den Köcher des Bürstenhalters nicht mehr gestaucht, verdreht oder seitlich zwischen einzelne Federwindungen gedrückt werden kann, da sie nunmehr axial frei beweglich durch die Schraubenfeder hindurch zu ihrer Anschlussstelle geführt wird. Daraus ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Andrückkraft der Schraubenfeder durch eine eingeklemmte Anschlusslitze nicht mehr beeinträchtigt werden kann, so dass die Kohlebürsten im Betrieb des Generators mit gleichmäßiger Andrückkraft an den Schleifkontakten anliegen, wodurch der Bürstenabrieb verringert wird. Als Schleifkontakte sind Schleifringe, Kommutatorlamellen und dergleichen zu verstehen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. So ist vorgesehen, dass die im hinteren Endabschnitt des Köchers angeordnete Abstandsbuchse zur Abstützung der Schraubenfeder nunmehr eine axiale Durchgangsöffnung aufweist, durch die die Anschlusslitze für die Gewährleistung einer ungehinderten, axialen Verschiebbarkeit frei hindurchgeführt ist. In einfachster Weise ist das äußere Ende der Anschlusslitze unmittelbar hinter der Abstandsbuchse in einer U-förmigen Schleife zu der Verbindungsstelle mit ihrem Anschlussteil geführt. Um im montierten Zustand der Baugruppe zu verhindern, dass die Kohlebürste von der Schraubenfeder vorne aus dem Köcher herausfällt, wird zweckmäßigerweise die Länge der Schleife so bemessen, dass die Anschlusslitze bei abmontiertem Bürstenhalter die Kohlebürste im vorderen Endbereich des Köchers gegen den Druck der Schraubenfeder festhält. Um bei längeren Kohlebürsten einen entsprechend längeren, axialen Weg der Anschlusslitze zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das freie Ende der Anschlusslitze in einer S-förmigen Schleife zu der Verbindungsstelle mit dem Anschlussteil geführt wird.
Bei der Verwendung dieser Lösung in elektrischen Maschinen, zum Beispiel in Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge ist in an sich bekannter Weise das Anschlussteil für die Anschlusslitze eine Stromschiene und die Verbindungsstelle mit der Anschlusslitze eine Schweißstelle. Ferner ist der Bürstenhalter mit einem Regler zu einer Baueinheit zusammengefasst, wobei je ein Ausgang des Reglers über die Stromschiene mit je einer Kohlebürste elektrisch verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für Bürstenhalter von Schleifringläufern sowie von Kommutatorläufern gleichermaßen geeignet. Wichtig dabei ist, dass die Verbindungsstelle der Anschlusslitze am Anschlussteil seitlich zur Köcherlängsachse versetzt ist, indem sie neben beziehungsweise seitlich oberhalb der Längserstreckung des Köchers angeordnet ist, um ein Stauchen und seitliches Ausbauchen der Anschlusslitze im Köcher zu verhindern.
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 eine Baueinheit aus Bürstenhalter und Regler bekannter Bauart bei Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge,
  • Figur 2 einen Längsschnitt durch den Bürstenhalter bekannter Bauart aus Figur 1.
  • Figur 3 zeigt den erfindungsgemäßen Bürstenhalter im Längsschnitt und vergrößerter Darstellung mit einem schleifenförmig gebogenen Ende der Anschlusslitze a) bei einer im Köcher eingeschobenen Kohlebürste und b) bei einer aus dem Köcher herausragenden Kohlebürste, und
  • Figur 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen vergrößert dargestellten Ausbruch des Bürstenhalters mit S-förmig gebogenem Ende der Anschlusslitze.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    In Figur 1 ist eine mit 10 bezeichnete bekannte Baueinheit aus einem Bürstenhalter 11 und einem Regler 12 eines Drehstromgenerators für Kraftfahrzeuge dargestellt. Die Baueinheit 10 wird an Befestigungslöchern 13 mittels Schrauben auf dem hinteren Lagerschild des nicht dargestellten Drehstromgenerators befestigt und über eine Anschlussschiene 14 mit einer Anschlussklemme des Drehstromgenerators verbunden. Am hinteren Ende eines als Klauenpol-Schleifringläufers des nicht dargestellten Drehstromgenerators befindet sich eine Schleifringanordnung mit zwei Schleifringen als Schleifkontakte, die in Figur 1 mit 15 angedeutet sind. Die Schleifringe 15 arbeiten jeweils mit einer im Bürstenhalter 11 aufgenommenen Kohlebürste 16 zusammen.
    Figur 2 zeigt den Bürstenhalter 11 bekannter Bauart nach Figur 1 im Längsschnitt mit einer der beiden, hintereinander angeordneten Kohlebürsten 16, die dort in einem Köcher 17 des Bürstenhalters 11 aus Isolierstoff axial beweglich geführt ist. Hinter der Kohlebürste 16 befindet sich im Köcher 17 eine vorgespannte Schraubenfeder 18, die sich einerseits an der hinteren Stirnseite der Kohlebürste 16 und andererseits an einer Abstandsbuchse 19 aus Isoliermaterial abstützt. Die Abstandsbuchse 19 ist im hinteren Abschnitt des Köchers 17 fixiert. Eine am hinteren Ende der Kohlebürste 16 stirnseitig austretende Anschlusslitze 20 ist durch die Schraubenfeder 18 hindurchgeführt und am hinteren Ende der Abstandsbuchse 19 festgeklemmt. Das äußere Ende 20a der Anschlusslitze ist oberhalb der Abstandsbuchse 19 an einer Verbindungsstelle 21 einer Stromschiene 22 festgeschweißt, die am hinteren Ende des Köchers 17 seitlich in dem Isoliermaterial des Bürstenhalters eingebettet ist.
    Aus Figur 2 ist erkennbar, dass beim Betrieb des Drehstromgenerators die Kohlebürste 16 nahezu vollständig in den Köcher 17 des Bürstenhalters 11 eingeschoben ist. Dadurch wird die Anschlusslitze 20 gegen ihre Fixierstelle 23 am hinteren Ende der Abstandsbuchse 19 hochgedrückt, wobei sie gestaucht, verdreht und zwischen einzelne Federwindungen der Schraubenfeder 18 eingeklemmt und geknickt werden kann.
    Ein solches Stauchen und Einklemmen der Anschlusslitze wird mit den erfindungsgemäßen Ausführungen des Bürstenhalters 11 nach Figur 3 und 4 zuverlässig vermieden, indem innerhalb des Köchers die Anschlusslitze axial völlig frei beweglich gehalten wird.
    Figur 3a und b zeigen in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch den Bürstenhalter 11 mit einer geänderten Gestaltung des Anschlusses der Anschlusslitze 20 an ihrem äußeren Ende 20a. Dort ist im hinteren Endabschnitt 17a des Köchers 17 die zur Abstützung der Schraubenfeder 18 dort fest eingesetzte Abstandsbuchse 19a mit einer axialen Durchgangsöffnung 24 versehen, durch die die Anschlusslitze 20 frei hindurchgeführt ist. Hinter der Abstandsbuchse 19a ist nunmehr das äußere Ende 20a der Anschlusslitze 20 über deren Verbindungsstelle 21 an der Stromschiene 22 hinausgeführt und dann in einer U-förmigen Schleife um 180° zur Verbindungsstelle 21 zurückgebogen.
    Figur 3a zeigt den Normalzustand der im Köcher 17 eingeschobenen Kohlebürste 16, deren vordere Stirnseite nach der Montage der Baueinheit 10 am Drehstromgenerator unmittelbar vor dem Köcher 17 am Schleifring 15 aufliegt. Dort ist das äußere Ende 20a der Anschlusslitze 20 als loser Bogen in einer Schleife 25 zu der Verbindungsstelle 21 mit der Stromschiene 22 geführt. Figur 3b zeigt die Lage der Kohlebürste 16 bei abmontierter Baueinheit 10, die dort durch die Vorspannkraft der Schraubenfeder 18 aus dem Köcher 17 des Bürstenhalters 11 herausgedrückt wird. Die Länge der Schleife 25 am äußeren Ende 20a der Anschlusslitze 20 ist so bemessen, dass bei diesem abmontierten Bürstenhalter 11 die Anschlusslitze 20 die Kohlebürste 16 im vorderen Endbereich 17b des Köchers 17 gegen den Druck der Schraubenfeder 18 festhält.
    Figur 4 zeigt alternativ zu Figur 3 einen Anschluss der Anschlusslitze 20, in dem das äußere Ende 20a der Anschlusslitze in einer S-förmigen Schleife 25a zu der Verbindungsstelle 21 mit der Stromschiene 22 geführt ist.

    Claims (8)

    1. Elektrische Maschine, insbesondere Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit einem mindestens einen Schleifkontakt aufweisenden Läufer und einem Bürstenhalter (11), bei dem mindestens eine mit dem Schleifkontakt zur Stromversorgung des Läufers zusammenwirkende Kohlebürste (16) in einem Köcher (17) axial beweglich geführt und von der Druckkraft einer hinter der Kohlebürste im Köcher angeordneten, vorgespannten Schraubenfeder (18) beaufschlagt ist, wobei die mindestens eine Kohlebürste an ihrem hinteren Ende mit einer Anschlusslitze (20) versehen ist, die durch die Schraubenfeder hindurchgeführt und an ihrem äußeren Ende (20a) mit einem mit Abstand zur Längsachse des am hinteren Ende des Köchers angeordneten Anschlussteil (22) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende (20a) der Anschlusslitze (20) in einem losen Bogen zur Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) geführt ist.
    2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im hinteren Endabschnitt (17a) des Köchers (17) eine Abstandsbuchse (19a) zur Abstützung der Schraubenfeder (18) angeordnet ist, die eine axiale Durchgangsöffnung (23) aufweist, durch die die Anschlusslitze (20) frei hindurchgeführt ist.
    3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende der Anschlusslitze (20a) unmittelbar hinter der Abstandsbuchse (19a) in einer Schleife (25) von > 90°, vorzugsweise 180° zu der am hinteren Ende des Köchers angeordneten Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) geführt ist.
    4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Schleife (25) so bemessen ist, dass die Anschlusslitze (20) bei abmontiertem Bürstenhalter (11) die Kohlebürste (16) im vorderen Endbereich (17b) des Köchers (17) gegen den Druck der Schraubenfeder (18) festhält.
    5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende (20a) der Anschlusslitze (20) in einer S-förmigen Schleife (25a) zu der Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) geführt ist.
    6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (22) Teil einer Stromschiene und die Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) eine Schweißstelle ist.
    7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter (11) mit einem Regler (12) zu einer Baueinheit (10) zusammengefasst ist, wobei ein Ausgang des Reglers über die Stromschiene (22) mit der mindestens einen Kohlebürste (16) elektrisch verbunden ist.
    8. Bürstenhalter für elektrische Maschinen, insbesondere Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge mit einem mindestens einen Schleifkontakt aufweisenden Läufer, bei dem mindestens eine Kohlebürste (16) in einem Köcher (17) axial beweglich geführt ist und von der Druckkraft einer hinter der Kohlebürste im Köcher angeordneten, vorgespannten Schraubenfeder (18) beaufschlagt ist, wobei die mindestens eine Kohlebürste an ihrem hinteren Ende mit einer Anschlusslitze (20) versehen ist, die durch die Schraubenfeder hindurchgeführt und an ihrem äußeren Ende (20a) mit einem mit Abstand zur Längsachse des Köchers angeordneten Anschlussteil (22) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende (20a) der Anschlusslitze (20) in einem losen Bogen zur Verbindungsstelle (21) mit dem Anschlussteil (22) geführt ist.
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    EP1311039A2 true EP1311039A2 (de) 2003-05-14
    EP1311039A3 EP1311039A3 (de) 2007-08-22

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