EP1668765A1 - Gleichstrommotor mit drehfest angeordnetem kommutator - Google Patents

Gleichstrommotor mit drehfest angeordnetem kommutator

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Publication number
EP1668765A1
EP1668765A1 EP04766852A EP04766852A EP1668765A1 EP 1668765 A1 EP1668765 A1 EP 1668765A1 EP 04766852 A EP04766852 A EP 04766852A EP 04766852 A EP04766852 A EP 04766852A EP 1668765 A1 EP1668765 A1 EP 1668765A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
commutator
motor according
carbon brushes
brush holder
motor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04766852A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rüdiger BRIESEWITZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102004042937A external-priority patent/DE102004042937A1/de
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP1668765A1 publication Critical patent/EP1668765A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/62—Motors or generators with stationary armatures and rotating excitation field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4018—Pump units characterised by their drive mechanisms
    • B60T8/4022—Pump units driven by an individual electric motor
    • 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
    • H01R39/04—Commutators
    • H01R39/06—Commutators other than with external cylindrical contact surface, e.g. flat commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/006—Structural associations of commutators

Definitions

  • the invention relates to a DC motor with a housing, with a rotor, and with a stator, which comprises electrical windings, wherein a commutator carbon brush system is provided to energize the electrical windings depending on the rotational position of the rotor - and wherein the stator Grips rotor, which comprises a shaft and permanent magnets.
  • the Commutator is rotatably arranged, and that carbon brushes are provided, which are rotatable with the rotor and provided in the wear direction relative to the commutator.
  • the DC motor according to the invention is provided with a fixed commutator, the carbon brushes rotating together with the rotor.
  • the rotor is pot-shaped as a support body with a cup wall for holding the permanent magnets.
  • the permanent magnets are non-rotatably attached to the radially outer pot wall.
  • the carbon brushes are located in a pot interior and are arranged such that they can rotate relative to the rotor, but are linearly adjustable in the direction of the commutator.
  • the carbon brushes are provided in a brush holder which is arranged integrated in the interior of the pot.
  • a brush holder which is arranged integrated in the interior of the pot.
  • This measure enables a simplified installation of the brush arrangement in the support body.
  • this can be provided with a driver which engages in a form-fitting manner on a recess in the support body, or vice versa.
  • the driver can, for example, be designed as a shoulder, projection, serration or the like, which engages positively in a recess, groove or the like on a counterpart, or engages non-positively on the counterpart.
  • the brush holder is preferably made of a plastic material.
  • the overall length of the DC motor is advantageously reduced in that the commutator is flat on a housing component of the electric motor and extends at right angles to the shaft, the carbon brushes being able to be tracked parallel to the shaft in the direction of the commutator. This design also minimizes the influence of centrifugal forces on the brush contact forces.
  • the commutator carbon brush system comprises at least two oppositely charged carbon brushes, an electrical connection being provided between the oppositely charged carbon brushes. This electrical connection is particularly advantageously arranged integrated in the brush holder. In a further advantageous embodiment of the invention oppositely charged carbon brushes arranged diametrically opposite one another.
  • a particularly space-saving arrangement is made possible if the center of the brush holder is hollow and if the housing component carrying the commutator additionally carries an interference suppression unit which at least partially protrudes into the hollow center of the brush holder.
  • the oppositely charged carbon brushes are arranged diametrically opposite one another, one of the carbon brushes being provided in the center of the brush holder and the other of the carbon brushes being provided radially outside the center, and in that the brush holder has an integrated interference suppression unit , which is provided diametrically opposite to the carbon brush arranged radially outside.
  • a wear-reduced carbon brush design with a precise brush guide is made possible if these have a round or polygonal, in particular cuboid cross-section, and the brush holder has profiled guides for the positive reception of the carbon brushes.
  • the cover or motor pot carries a bearing for supporting the shaft in such a way that test operation of the motor is possible, and that bearing forces in regular operation of the motor can be introduced directly into a receiving body for receiving a driven element via this bearing.
  • the warehouse is - at assembled motor - inserted into a stepped bore of the mounting body.
  • the rotor manufacture is simplified if the shaft is connected in a rotationally fixed manner to the support body for the permanent magnets, the shaft being in particular form-fitting, force-fitting, material-fitting or integral with the supporting body.
  • spring-loaded spring legs are provided between the commutator and the windings.
  • the spring legs can either be attached to the windings or to the commutator bars or to a separate component provided between the windings and the commutator.
  • the invention further relates to an electrohydraulic unit with the DC motor described above.
  • Fig. 3 is a view in the direction of arrow III in Fig. 3, and
  • Fig. 4 shows a further modified embodiment of the invention.
  • a direct current motor 1 comprises a motor housing 2, a rotor 3 with a shaft 4 and a stator 5, which has electrical windings 6, a commutator carbon brush system being provided to energize the electrical windings 6, and wherein the stator 5 encompasses the rotor 3, which has the shaft 4 and permanent magnets 7, 8.
  • the DC motor 1 is flanged to a receiving body (HCU) 9 for receiving a hydraulic pump.
  • the DC motor 1 is used to drive the hydraulic pump.
  • a fastening screw 10, which passes through the DC motor 1, is used to fasten the components together.
  • the fastening screw 1 can extend through the receiving body 9 in order to serve at the same time for fastening an electronic control unit (ECU) 11. This is arranged on a side of the receiving body 9 opposite the direct current motor 1 and, in addition to controlling electrohydraulic valves, also serves to supply the direct current motor 1 with power.
  • ECU electronice control unit
  • the stator 5 has the cup-shaped, one-sided open motor housing 2 made of thin sheet metal, in which a winding support (sheet stack) 12 is fastened with the electrical windings 6, and which encompasses the rotor 3 at least over part of its length.
  • a pot base 13 of the motor housing 2 has a collar 14 for receiving a bearing for rotor mounting
  • the recess 16 is provided, which is used in particular for the passage of a plug-like supply element 17.
  • the recess 16 can have a - direction receiving body 9 - collar 18 - similar to the collar 14 for the bearing 15 -.
  • An open end of the motor housing 2 is arranged on a side opposite the output. This can be closed with a cover 19, which carries a stationary, flat commutator 20 (axial commutator), the main direction of extension of which is transverse to the shaft 4. No rotor bearing is provided on this side of the DC motor 1.
  • the commutator 20 is a central component of the cover 19.
  • the cover 19 is preferably made of an insulating plastic material and has a circumferential groove 21 for receiving a sealing element 22 which bears radially against an inner wall 23 of the motor housing 2.
  • the windings 6 are connected to a power supply in the electronic control unit 11 via the plug-like supply element 17.
  • the contact between winding 6 and connector 17 takes place on two tongues.
  • the connector 17 has latching hooks 24, 25 for arresting, in that the latching hooks rest resiliently on the collar 18 of the motor housing 2.
  • a radial seal 26 seals the connector 17 as shown in FIG. 2 with respect to the collar 18 or alternatively with respect to the receiving body 9.
  • the circuit for the temporary energization of the windings 6 is closed via the commutator carbon brush system arranged downstream of the windings.
  • the rotor 3 has a pot-shaped or turret-shaped support body 27 that is open on one side.
  • the rotor drum can be designed as a drawn / pressed part to which the hardened and ground shaft 4 is welded.
  • the permanent magnets 7, 8 are arranged on the pot wall 28 radially on the outside and are resistant to centrifugal force.
  • the permanent magnets 7, 8 are preferably attached to the support body 27 by gluing or riveting. For example, 2, 4 or 6 magnetic poles are used.
  • Inside the pot of the support body 27 there is a recess 29 which receives a brush holder 30 in the form of a simple plastic housing.
  • the plastic housing 30 is preferably fixed to the support body 27 in a form-fitting manner with one or more drivers, and comprises two carbon brushes 31, 32 which are resiliently biased towards the commutator and which are in electrical contact with one another.
  • the carbon brushes 31, 32 extend parallel to the shaft 4.
  • the plastic housing according to FIGS. 1 and 2 is recessed in the center. Provided in the recess 33 on the interference suppression unit 39, which are electrically connected at least to the + brush.
  • the carbon brushes 31, 32 are arranged diametrically to one another in order to keep unbalance effects low.
  • one of the carbon brushes 31 ' is provided centrally, and the other carbon brush 32' is placed radially offset from it.
  • the recess for the interference suppression unit 39 - which preferably comprises a capacitor and or coils - is located diametrically opposite the radially outer carbon brush 32 '.
  • the rotor 3 is supported in all embodiments completely in the receiving body 9, on the one hand with the help of the already mentioned bearing 15 (rolling bearing) and with the help of a further rolling bearing 34, which is inserted into a stepped bore 35 of the receiving body 9 and supports the shaft end , As a result, an eccentric 36 with an eccentric bearing 37 is clamped in a defined manner between the two bearings 34, 15.
  • a drive element small propeller
  • a propeller 38 can be arranged on the end face of the shaft 4, which is attached to the shaft 4 in a form-fitting manner with the aid of a notched nail.
  • the embodiment according to FIG. 4 differs only from FIGS. 1 and 2 in that the pot base 13 of the motor housing 2 is designed as a bearing plate 41 with an integrated commutator 20, while the one-piece molded pot base is located on a side opposite the output, and that the stepped bore 35 is formed like a blind hole.
  • the carbon brushes are arranged on the inside and axially
  • the permanent magnets are attached to the rotor
  • the winding head forms the stator
  • the rotor has a drum shape
  • the brush holder optionally accommodates interference suppression elements (main direction of extension axially)
  • An essential advantage of the invention is that automatic electrical contacting between components is made possible by the fact that commutator 20 and windings 6 are not offset radially to one another, but are arranged axially offset from one another, and are joined together in an axially directed manner.
  • the brush holder 30 comes into the pot-shaped support body 27 and after completion, the support body 27 is welded to the shaft 4.
  • Another important advantage of the invention is that the rotor is mounted on the driven side of the shaft 4, while the opposite end of the shaft 4 projects freely, and holds an internally hollow support body 27 for permanent magnets 7, 8, the hollow sections of the support body 27 for the arrangement of axially directed carbon brushes 31, 32 can be used.
  • the invention is not limited to a direct current motor in the sense of partial protection, but also extends to a complete electrohydraulic unit for a slip-controlled brake system with driving stability control, including the receiving body 9 for hydraulic components, including an electronic control unit 11 with electronic components and preferably with one Power level for the DC motor described above, which is provided for driving a fluid pump (brake fluid pump).

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor mit einem Gehäuse, mit einem Rotor, und mit einem Stator der elektrische Wicklungen umfasst, wobei ein Kommutator-Kohlebürstensystem vorgesehen ist, um die elektrischen Wicklungen zu bestromen, und wobei der Stator einen Rotor umgreift, der eine Welle und Permanentmagnete umfasst. Für einen verbesserten Antrieb einer Pumpe zum Einsatz in einem Fahrzeugbremssystem ist vorgesehen, dass der Kommutator drehfest angeordnet ist, und daß Kohlebürsten vorgesehen sind, welche mit dem Rotor drehbar und in Verschleißrichtung relativ zu dem Kommutator nachführbar vorgesehen sind.

Description

GLEICHSTROMMOTOR MIT DREHFEST ANGEORDNETEM KOMMUTATOR
Die Erfindung betrifft einen Gleichstrommotor mit einem Gehäuse, mit einem Rotor, und mit einem Stator, der elektrische Wicklungen umfasst, wobei ein Kommutator-Kohlebürstensystem vorgesehen ist, um die elektrischen Wicklungen in Abhängigkeit von der Drehlage des Rotors zu bestromen- und wobei der Stator den Rotor umgreift, welcher eine Welle und Permanentmagnete umfasst.
Indem die Wicklungen am Stator angebracht sind, welcher den Rotor radial außen umgreift, wird ein hoher Kupferanteil ermöglicht. Dies wirkt sich positiv auf das Leistungsverhalten des Gleichstrommotors aus . Für Anwendung im Bereich der Mechatronic, insbesondere auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik, besteht das generelle Bedürfnis, über einen leistungsstarken und dennoch klein bauenden Elektromotor zu verfügen. Denn während die Miniaturisierung der mikroelektronischen Bauteile weit fortgeschritten ist, bedürfen elektromechanische Module weiterer Miniaturisierung. Eine zusätzliche Anforderung an Gleichstrommotoren zum Antrieb von Fahrzeugaggregaten ist ein reibungsloser, defektfreier Betrieb. Insbesondere wenn Gleichstrom-Kommutatormotoren zum Antrieb von Flüssigkeitspumpen vorgesehen sind, erfordert dies erhöhten Aufwand zur Vermeidung oder zur Speicherung/Ableitung von Leckageflüssigkeiten sowie zur Abdichtung. Denn die Funktion des Kommutators kann beispielsweise durch ein eingedrungenes Bremsflüssigkeits-Kohlestaub-Gemisch empfindlich beeinträchtigt werden.
Zur Lösung der genannten Probleme wird für einen gattungsgemäßen Gleichstrommotor vorgeschlagen, dass der Kommutator drehfest angeordnet ist, und dass Kohlebürsten vorgesehen sind, welche mit dem Rotor drehbar und in Verschleißrichtung relativ zu dem Kommutator nachführbar vorgesehen sind. Im Unterschied zu bekannten Motoren ist der erfindungsgemäße Gleichstrommotor mit einem ortsfesten Kommutator versehen, wobei die Kohlebürsten zusammen mit dem Rotor eine Drehbewegung ausüben. Indem die Kohlebürsten dem Rotor - und nicht wie bisher dem Stator - zugeordnet sind, wird eine Bauraumaufteilung ermöglicht, welche einer verbesserte Integration des Gleichstrommotors an einem Aufnahme ör er für eine - von dem Gleichstrommotor angetriebene - Pumpe ermöglicht.
Es empfiehlt sich, die Kohlebürsten derart anzuordnen, dass die wirkenden Zentrifugalkräfte keine Reduktion der Bürstenandrückkräfte hervorrufen. Auch eine Unterstützung der Bürstenkontaktkräfte ist nicht ohne weiteres erwünscht, weil dies die Reibungsverluste erhöht. Eine zumindest weitgehend kraftneutrale Abstimmung wird als optimal angesehen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor topfförmig als Tragkörper mit einer Topfwandung zur Halterung der Permanentmagnete ausgebildet. Die Permanentmagnete sind drehfest an der radial äußeren Topfwandung angebracht. In einem Topfinneren befinden sich die Kohlebürsten, welche relativ zu dem Rotor drehfest, jedoch in Richtung auf den Kommutator linear zustellbar angeordnet sind.
In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung sind die Kohlebürsten in einem Bürstenhalter vorgesehen, welcher in dem Topfinneren integriert angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird ein vereinfachter Einbau der Bürstenanordnung im Tragkörper ermöglicht. Für eine definierte Drehmitnahme des Bürstenhalters kann dieser mit einem Mitnehmer versehen sein, welcher formschlüssig an einer Ausnehmung des Tragkörpers angreift, oder aber umgekehrt. Der Mitnehmer kann beispielsweise als Absatz, Vorsprung, Kerbverzahnung oder ähnlichem mehr ausgebildet sein, welcher formschlüssig in eine Ausnehmung, Nut oder ähnlichem an einem Gegenstück eingreift, oder aber kraftschlüssig an dem Gegenstück angreift. Zu diesem Zweck ist der Bürstenhalter vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff ausgebildet.
Die Baulänge des Gleichstrommotors wird in vorteilhafter Weise reduziert, indem der Kommutator flach an einem Gehäusebauteil des Elektromotors ausgebildet ist, und sich rechtwinklig zu der Welle erstreckt, wobei die Kohlebürsten parallel zu der Welle in Richtung auf den Kommutator nachführbar sind. Durch diese Bauweise wird auch der Einfluss der Zentrifugalkräfte auf die Bürstenkontaktkräfte minimiert.
Ein besonders guter Schutz des Kommutator-Kohlebürstensystems vor eindringender Leckageflüssigkeit einer angetriebenen Pumpe wird ermöglicht, wenn der Kommutator an einem Deckel oder an einem Boden eines Motortopfes ausgebildet ist, welcher sich auf einer dem Abtrieb gegenüber liegenden Seite der Welle befindet. Prinzipiell ist sogar eine abtriebsnahe Anordnung des Kommutator-Kohlebürstensystems in Anlehnung an eine andere Ausführungsform denkbar, weil der Axialkommutator ein Abschleudern von Verunreinigungen ermöglicht. Das Kommutator- Kohlebürstensystem umfasst wenigstens zwei entgegengesetzt geladene Kohlebürsten, wobei zwischen den entgegengesetzt geladenen Kohlebürsten eine elektrische Verbindung vorgesehen ist. Diese elektrische Verbindung ist mit besonderem Vorteil in dem Bürstenhalter integriert angeordnet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die entgegengesetzt geladenen Kohlebürsten zueinander diametral gegenüberliegend angeordnet .
Eine besonders platzsparende Anordnung wird ermöglicht, wenn das Zentrum des Bürstenhalters hohl ausgebildet ist, und wenn das den Kommutator tragende Gehäusebauteil zusätzlich eine Entstöreinheit trägt, welche zumindest teilweise in das hohle Zentrum des Bürstenhalters hineinragt .
Bei einer anderen Bauform eines Elektromotors mit geringer Baugröße sind die entgegengesetzt geladenen Kohlebürsten zueinander diametral gegenüberliegend angeordnet, wobei eine der Kohlebürsten im Zentrum des Bürstenhalters vorgesehen ist, und die weitere der Kohlebürsten radial außerhalb des Zentrums vorgesehen ist, und dass der Bürstenhalter eine integrierte Entstöreinheit aufweist, welche relativ zu der radial außerhalb angeordneten Kohlebürste diametral gegenüberliegend vorgesehen ist.
Eine verschleißverringerte Kohlebürstengestaltung bei präziser Bürstenführung wird ermöglicht, wenn diese einen runden oder mehreckigen, insbesondere quaderförmigen Querschnitt aufweisen, und wobei der Bürstenhalter profilierte Führungen zur formschlüssigen Aufnahme der Kohlebürsten aufweist.
Um den Gleichstrommotor als selbständig handhabbare, wie auch selbständig prüfbare Einheit von einem Zulieferer beziehen zu können, ist vorgesehen, dass der Deckel oder Motortopf ein Lager zur Lagerung der Welle derart trägt, dass ein Testbetrieb des Motors ermöglicht ist, und dass Lagerkräfte im regulären Betrieb des Motors über dieses Lager unmittelbar in einen Aufnahmekörper zur Aufnahme eines angetriebenen Elementes eingeleitet werden können. Zu diesem Zweck ist das Lager - bei montiertem Motor - in eine Stufenbohrung des Aufnahmekörpers eingeschoben.
Die Rotorherstellung wird vereinfacht, wenn die Welle drehfest mit dem Tragkörper für die Permanentmagnete verbunden ist, wobei die Welle insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig, stoffschlüssig oder einstückig mit dem Tragköper ausgebildet ist.
Für eine verbesserte elektrische Kontaktierung des Gleichstrommotors bietet es sich an, dass infolge von einem axial gerichteten Zusammenführen von Kommutator und elektrischen Wicklungen eine automatische elektrische Kontaktierung zwischen diesen Bauteilen erfolgt. Zu diesem Zweck sind federnd vorgespannte Federschenkel zwischen Kommutator und Wicklungen vorgesehen. Die Federschenkel können entweder an den Wicklungen oder an den Kommutatorlamellen oder an einem gesonderten, zwischen Wicklungen und Kommutator zwischengeordneten Bauteil vorgesehen angebracht.
Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf ein elektrohydraulisch.es Aggregat mit dem vorstehend beschriebenen Gleichstrommotor .
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Aggregat mit angeflanschtem Gleichstrommotor mit geringer Baugröße im Längsschnitt,
Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform im Längsschnitt sowie vergrößert, Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig. 3, und
Fig. 4 eine weiterhin abgewandelte Ausführungsform der Erfindung .
Ein Gleichstrommotor 1 umfasst gemäß Fig. 1 und 2 ein Motorgehäuse 2, einen Rotor 3 mit einer Welle 4 und einem Stator 5, der elektrische Wicklungen 6 besitzt, wobei ein Kommutator-Kohlebürstensystem vorgesehen ist, um die elektrischen Wicklungen 6 zu bestromen, und wobei der Stator 5 den Rotor 3 umgreift, der die Welle 4 und Permanentmagnete 7,8 aufweist. Der Gleichstrommotor 1 ist an einen Aufnahmekörper (HCU) 9 zur Aufnahme einer hydraulischen Pumpe angeflanscht. Der Gleichstrommotor 1 dient zum Antrieb der hydraulischen Pumpe. Zur Befestigung der Bauteile aneinander dient eine Befestigungsschraube 10, die den Gleichstrommotor 1 durchgreift. Die Befestigungsschraube 1 kann durch den Aufnahmekörper 9 hindurchreichen, um gleichzeitig zur Befestigung einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 11 zu dienen. Diese ist auf einer, dem Gleichstrommotor 1 gegenüber liegenden Seite des Aufnahmekörpers 9, angeordnet und dient neben der Ansteuerung von elektrohydraulischen Ventilen weiterhin zur Stromversorgung des Gleichstrommotors 1.
Der Stator 5 verfügt über das topfförmige, einseitig offene Motorgehäuse 2 aus Dünnblech, in dem ein Wicklungsträger (Blechpaket) 12 mit den elektrischen Wicklungen 6 befestigt ist, und welches den Rotor 3 zumindest über Teile seiner Länge umgreift. Zur Rotorlagerung verfügt ein Topfboden 13 des Motorgehäuse 2 über einen Kragen 14 zur Aufnahme eines Lagers
15 und weiterhin über eine Durchführung für ein Abtriebsende der Welle 4. Zusätzlich ist in dem Topfboden 13 eine Ausnehmung
16 vorgesehen, die insbesondere zur Hindurchführung eines steckerartigen Versorgungselementes 17 dient. Die Ausnehmung 16 kann einen -Richtung Aufnahmekörper 9 ausgeprägten - Kragen 18 - ähnlich dem Kragen 14 für das Lager 15 - aufweisen. Auf einer Seite die dem Abtrieb gegenüber liegt, ist ein offenes Ende des Motorgehäuse 2 angeordnet. Dieses ist mit einem Deckel 19 verschließbar, welcher einen ortsfesten, flachen Kommutator 20 (Axialkommutator) trägt, dessen Haupterstreckungsrichtung quer zu der Welle 4 liegt. Auf dieser Seite des Gleichstrommotors 1 ist kein Rotorlager vorgesehen. Der Kommutator 20 ist zentraler Bestandteil des Deckels 19. Der Deckel 19 ist vorzugsweise aus isolierendem Kunststoffwerkstoff ausgebildet und verfügt über eine umfangsseitige Nut 21 zur Aufnahme eines Dichtelementes 22, welches radial an einer Innenwandung 23 des Motorgehäuse 2 anliegt. Die Wicklungen 6 sind über das steckerartige Versorgungselement 17 an eine Stromversorgung in der elektronischen Steuereinheit 11 angeschlossen. An zwei Zungen erfolgt die Kontaktierung zwischen Wicklung 6 und Stecker 17. Der Stecker 17 verfügt über Rasthaken 24,25 zur Arrettierung, indem die Rasthaken am Kragen 18 des Motorgehäuse 2 federnd anliegen. Eine Radialdichtung 26 dichtet den Stecker 17 wie in der Fig. 2 gezeigt gegenüber dem Kragen 18 oder alternativ gegenüber dem Aufnähmekörper 9 ab. Der Stromkreis zur temporären Bestromung der Wicklungen 6 wird über das, den Wicklungen nachgeordnete, Kommutator-Kohlebürstensystem geschlossen.
Der Rotor 3 weist einen topf- oder trommelrevolverförmigen, einseitig offenen, Tragkörper 27 auf. Die Rotortrommel kann als Zieh-/Pressteil ausgeführt sein, an dem die gehärtete und geschliffene Welle 4 angeschweißt ist. Auf der Topfwandung 28 sind radial außen die Permanentmagnete 7,8 drehfest und fliehkraftresistent angeordnet. Die Befestigung der Permanentmagnete 7,8 am Tragkörper 27 erfolgt vorzugsweise mittels verkleben oder vernieten. Es finden beispielsweise 2, 4 oder 6 Magnetpole Verwendung. Im Topfinneren des Tragkörpers 27 befindet sich eine Ausnehmung 29, welche einen Bürstenhalter 30 in Form von einem einfachen Kunststoffgehäuse aufnimmt. Das Kunststoffgehäuse 30 ist vorzugsweise mit einem oder mehreren Mitnehmern formschlüssig an dem Tragkörper 27 festgelegt, und umfasst zwei federnd in Richtung auf den Kommutator vorgespannte Kohlebürsten 31,32, die in elektrischem Kontakt miteinander stehen. Die Kohlebürsten 31,32 erstrecken sich parallel zu der Welle 4. Mittig ist das Kunststoffgehäuse nach Fig. 1 und 2 ausgespart. In der Ausparung 33 an der Entstöreinheit 39 vorgesehen sein, die elektrisch zumindest an die +-Bürste angebunden sind. Die Kohlebürsten 31,32 sind diametral zueinander angeordnet, um Unwuchtwirkungen gering zu halten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine der Kohlebürsten 31' zentrisch vorgesehen, und die andere Kohlebürste 32' ist radial dazu versetzt platziert. Die Ausparung für die Entstöreinheit 39 - die vorzugsweise einen Kondensator und oder Spulen umfasst - befindet sich diametral gegenüber der radial äußeren Kohlebürste 32' .
Die Lagerung des Rotors 3 erfolgt bei allen Ausführungsformen vollständig in dem Aufnahmekörper 9 und zwar einerseits mit Hilfe des bereits erwähnten Lagers 15 (Wälzlager) und mit Hilfe eines weiteren Wälzlagers 34, das in eine Stufenbohrung 35 des Aufnahmekörpers 9 eingesetzt ist, und das Wellende lagert. Dadurch ist ein Exzenter 36 mit einem Exzenterlager 37 zwischen den beiden Lagern 34,15 definiert eingespannt. An dem Wellenende kann ein Antriebselement (kleiner Propeller ) angebracht werden, der Pumpenleckageflüssigkeit in einen dafür vorgesehenen Raum {Leckageaufnahmekammer, Umgebungsatmosphäre o.a.) befördert. Dazu kann an der Stirnfläche der Welle 4 ein Propeller 38 angeordnet sein, der mit Hilfe eines Kerbnagels formschüssig an der Welle 4 befestigt ist. Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich lediglich dadurch von den Fig. 1 und 2, dass der Topfboden 13 des Motorgehäuse 2 als Lagerschild 41 mit integriertem Kommutator 20 ausgebildet ist, während sich der einstückig angeformte Topfboden auf einer dem Abtrieb gegenüber liegenden Seite befindet, und dass die Stufenbohrung 35 sacklochartig ausgebildet ist.
Zusammenfassend beruht die Erfindung auf folgenden Grundgedanken :
- die Kohlebürsten sind innen liegend und axial angeordnet
- die Permanentmagnete sind am Rotor befestigt
- der Wickelkopf bildet den Stator
- der Rotor hat eine Trommelform
- die Befestigungsverschraubung erfolgt durch den Motor
- der Bürstenhalter nimmt optional Entstörelemente (Haupterstreckungsrichtung axial) auf
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass eine automatische elektrische Kontaktierung zwischen Bauteilen ermöglicht wird, indem Kommutator 20 und Wicklungen 6 nicht radial zueinander versetzt, sondern axial zueinander versetzt angeordnet sind, und axial gerichtet zusammengefügt werden. Zuerst kommt der Bürstenhalter 30 in den topfförmigen Tragkörper 27 und nach Komplettierung wird der Tragkörper 27 mit der Welle 4 verschweißt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Rotorlagerung auf der Abtriebsseite der Welle 4 erfolgt, während das gegenüber liegende Ende der Welle 4 frei auskragt, und einen innen hohlen Tragkörper 27 für Permamentmagnete 7,8 hält, wobei die hohlen Abschnitte des Tragkörpers 27 zur Anordnung von axial gerichteten Kohlebürsten 31,32 herangezogen werden. Um dennoch den Bezug des kompletten, montagreifen Gleichstrommotors 1 von einem Zulieferer zu ermöglichen ist es für einen lastfreien Testbetrieb bei dem Zulieferer ausreichend, wenn der Rotor 3 ausschließlich über das Lager 15 in dem Motorgehäuse 2 gehalten wird.
Die Erfindung ist nicht isoliert im Sinne von Teilschutz auf einen Gleichstrommotor beschränkt, sondern erstreckt sich ferner auf ein vollständiges elektrohydraulisches Aggregat für eine schlupfgeregelte Bremsanlage mit Fahrstabilitätsregelung, umfassend den Aufnahmekörper 9 für hydraulische Bauelemente, umfassend eine elektronische Steuereinheit 11 mit elektronischen Bauelementen sowie vorzugsweise mit einer Leistungsstufe für den vorstehend beschriebenen Gleichstrommotor, der zum Antrieb einer Flüssigkeitspumpe (Bremsflüssigkeitspumpe) vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste
1 Gleichstrommotor
2 Motorgehäuse
3 Rotor
4 Welle
5 Stator
6 Wicklungen
7 Permanentmagnet
8 Permanentmagnet
9 Aufnahmekörper
10 Befestigungsschraube
11 elektronische Steuereinheit
12 Wicklungsträger
13 Topfboden
14 Kragen
15 Lager
16 Ausnehmung
17 Versorgungselement (Stecker)
18 Kragen
19 Deckel
20 Kommutator
21 Nut
22 Dichtelement
23 Innenwandung
24 Rasthaken
25 Rasthaken
26 Radialdichtung
27 Tragkörper
28 Topfwandung
29 Ausnehmung
30 Bürstenhalter
31 Kohlebürste
32 Kohlebürste Aussparung Lager Stufenbohrung Excenter Excenterlager Propeller Entstöreinheit FederSchenkel Lagerschild

Claims

Patentansprüche:
1. Gleichstrommotor (1) mit einem Motorgehäuse (2), mit einem Rotor (3) , und mit einem Stator (5) der elektrische Wicklungen (6) umfasst, wobei ein Kommutator- Kohlebürstensystem vorgesehen ist, um die elektrischen Wicklungen (6) in Abhängigkeit von der Drehlage des Rotors (3) zu bestro en, und wobei der Stator (5) den Rotor (3) umgreift, der eine Welle (4) und Permanentmagnete (7,8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (20) drehfest angeordnet ist, und daß Kohlebürsten (31,32) vorgesehen sind, welche mit dem Rotor (3) drehbar und in Verschleißrichtung relativ zu dem Kommutator (20) nachführbar vorgesehen sind.
2. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) einen topfförmigen Tragkörper (27) für die Permanentmagnete (7,8) aufweist, an dessen radial äußerer Topf andung (28) die Permanentmagnete (7,8) drehfest vorgesehen sind, und daß die Kohlebürsten (31,32) drehfest in einem Topfinneren angeordnet sind.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürsten (31,32) in einem Bürstenhalter (30) vorgesehen sind, welcher in dem Topfinneren angeordnet ist.
4. Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenhalter (30) wenigstens einen Mitnehmer aufweist, welcher formschlüssig an dem Tragkörper (27) angreift, oder umgekehrt.
5. Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenhalter (30) aus einem Kunststoffwerkstoff ausgebildet ist.
6. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (20) flach an einem Gehäusebauteil ausgebildet ist, und sich quer zu der Welle (4) erstreckt, wobei die Kohlebürsten (31,32) parallel zu der Welle (4) in Richtung auf den Kommutator (20) nachführbar sind.
7. Gleichstrommotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (20) an einem Deckel (19) oder an einem Boden des Motorgehäuse (2) ausgebildet ist.
8. Gleichstrommotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (19) oder Boden ein Lager (15) zur Lagerung der Welle (4) derart trägt, um einen Testbetrieb des Gleichstrommotors (1) zu ermöglichen, und daß Lagerkräfte im regulären Betrieb des Gleichstrommotors (1) über das Lager (15) in einen Aufnahmekörper (9) zur Aufnahme eines angetriebenen Elementes eingeleitet werden .
9. Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenhalter (30) wenigstens zwei entgegengesetzt geladene Kohlebürsten (31,32) aufweist, und daß zwischen den entgegengesetzt geladenen Kohlebürsten eine elektrische Verbindung vorgesehen ist.
10. Gleichstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kohlebürsten (31,32) in dem Bürstenhalter (30) integriert vorgesehen ist.
11. Gleichstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzt geladenen Kohlebürsten (31,32) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
12. Gleichstrommotor nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum des Bürstenhalters (30) hohl ausgebildet ist, und daß der Bürstenhalter (30) ein Gehäusebauteil aufweist, das eine Entstöreinheit (39) trägt, welche zumindest teilweise in das hohle Zentrum des Bürstenhalters (30) hineinragt.
13. Gleichstrommotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzt geladenen Kohlebürsten (31,32) zueinander diametral gegenüberliegend angeordnet sind, wobei eine der Kohlebürsten (31) im Zentrum des Bürstenhalters (30) vorgesehen ist, und eine der Kohlebürsten (32) radial außerhalb des Zentrums vorgesehen ist, und daß der Bürstenhalter (30) eine integrierte Entstöreinheit (39) aufweist, welche relativ zu der radial außerhalb angeordneten Kohlebürste (32) diametral gegenüberliegend vorgesehen ist.
14. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlebürsten (31,32) einen runden oder mehreckigen, insbesondere quaderförmigen Querschnitt aufweisen, und daß der Bürstenhalter (30) profilierte Führungen zur formschlüssigen Aufnahme der Kohlebürsten (31,32) aufweist.
15. Gleichstrommotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) drehfest mit dem Tragkörper (27) für die Permanentmagnete (7,8) verbunden ist, wobei die Welle (4) insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig, stoffschlüssig oder einstückig mit dem Tragköper (27) ausgebildet ist.
16. Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß infolge von einem axial gerichteten Zusammenführen von Kommutator (20) und elektrischen Wicklungen (6) eine automatische elektrische Kontaktierung zwischen diesen Bauteilen vorgesehen ist.
17. Gleichstrommotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Kontaktierung zwischen Kommutator (20) und Wicklungen (6) federnd vorgespannte Federschenkel (40) vorgesehen sind, und daß die Federschenkel (40) entweder an den Wicklungen (6) oder an Kommutatorlamellen oder einem gesonderten, zwischen Wicklungen (6) und Kommutator (20) zwischengeordneten Bauteil vorgesehen sind.
18. Elektrohydraulisches Aggregat für eine schlupfgeregelte Bremsanlage mit Fahrstabilitätsregelung, umfassend einen Aufnahmekörper (9) für hydraulische Bauelemente, umfassend eine elektronische Steuereinheit (11) mit elektronischen Bauelementen sowie vorzugsweise mit einer Leistungsstufe für einen Gleichstrommotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 zwecks Antrieb einer Flüssigkeitspumpe.
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