KR20070015943A - 전기 기계용 카본 브러시 - Google Patents

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KR20070015943A
KR20070015943A KR1020067023617A KR20067023617A KR20070015943A KR 20070015943 A KR20070015943 A KR 20070015943A KR 1020067023617 A KR1020067023617 A KR 1020067023617A KR 20067023617 A KR20067023617 A KR 20067023617A KR 20070015943 A KR20070015943 A KR 20070015943A
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로베르트 하이츠
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전기 기계(10)의 브러시 홀더(24, 56)에 선회 가능하게 지지하기 위한 전기 기계(10)용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)에 관한 것이다. 이를 위해, 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)에는 상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)의 선회 가능한 지지를 위한 베어링 섹션(30, 42)이 형성된다. 상기 베어링 섹션은 보어(30) 또는 실린더형 섹션(42)의 형태로 이루어질 수 있다. 이는, 심한 온도 변동에서도 정류자(20)에 대한 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)의 위치가 특히 심하게 변경되지 않는 장점을 갖는다. 또한, 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)는 브러시 홀더(24, 56) 내에서 양호하게 위치 설정되고, 이는, 정류자에 대한 정확한 배치를 보장한다.
전기 기계, 브러시 홀더, 카본 브러시, 베어링 섹션

Description

전기 기계용 카본 브러시{Carbon brush for an electric machine}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 전기 기계용 카본 브러시에 관한 것이다.
상기 방식의 카본 브러시는 전기 기계의 브러시 홀더에 선회 가능하게 지지된다. 물론, 카본 브러시는 플라스틱 부품에 지지되고, 상기 부품은 브러시 홀더에 선회 가능하게 지지된다. 심한 온도 변동시 정류자에 대한 카본 브러시의 지지 영역의 위치는 플라스틱의 온도 계수로 인해 심하게 변경될 수 있다. 금속 부품이 사용되면, 중량과 비용이 상승한다.
선회 가능한 다른 종류의 카본 브러시는 해머 브러시이다. 이 경우 카본 브러시는 판 스프링에 고정된다. 전기 공급은 와이어에 의해 또는 판 스프링에 의해 직접 이루어지고, 상기 판 스프링은 카본 브러시와 용접된다. 제조 공차로 인해 카본 브러시와 정류자에 대한 바람직한 접촉 높이 사이의 높이 오프셋이 나타날 수 있다. 따라서 소음 발생이 배제될 수 없다.
청구범위 제 1 항의 특징을 가진 전기 기계용 카본 브러시는, 심한 온도 변동시에도 정류자에 대한 카본 브러시의 위치가 특히 심하게 변동되지 않는 장점을 갖는다. 또한, 카본 브러시는 브러시 홀더 내에서 양호하게 위치 설정되고, 이는 정류자에 대한 정확한 배치를 보장한다. 이를 위해, 전기 기계용 카본 브러시는 선회 가능한 지지를 위해 전기 기계의 브러시 홀더에 배치되고, 카본 브러시의 선회 가능한 지지를 위해 카본 브러시에 베어링 섹션이 형성된다. 정류자 모터의 정류자 또는 제너레이터의 콜렉터 링에 지지하기 위한 지지 영역이 횡으로 돌출한 선회 암이 카본 브러시의 베어링 섹션에 연결되면, 카본 브러시의 간단한 변환이 제공된다.
선회 암의 길이가 실질적으로 정류자 또는 콜렉터 링의 반경에 상응하면, 카본 브러시는 전기 기계의 샤프트에 대해 평행하게 연장된 브러시 홀더에 장착될 수 있다.
베어링 섹션이 베어링 셸의 수용을 위한 실린더형 섹션으로 형성되거나 또는 베어링 핀의 수용을 위한 보어를 구비하면 베어링 섹션의 간단한 형성이 가능하다.
선회 암 또는 지지 영역에 전기 접속 와이어가 고정되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이로써 바람직한 전기 접속이 가능해지기 때문이다.
지지 영역에 압축력을 제공하기 위한 스프링이 선회 암 또는 지지 영역에 고정되면, 양호한 래버리지(leverage)가 얻어지고, 이로써 스프링은 그렇게 강할 필요가 없다. 바람직하게 스프링은 선회 암에 고정되고 아치형 섹션을 통해 스프링 암으로 이어진다. 상기 스프링 암은 실질적으로 전환 암을 따라 베어링 섹션을 향해 연장된다.
카본 브러시 및 베어링에 수용된 베어링 섹션이 형성된 카본 브러시를 선회 가능하게 지지하기 위한 베어링을 가진 브러시 홀더는 저렴하다. 브러시 홀더는 카본 브러시가 지지되는 핀 또는 베어링 셸을 포함하고, 이는 저렴한 방식의 지지를 가능하게 한다.
바람직하게, 카본 브러시에 고정된 스프링은 브러시 홀더에 지지되고, 이는 콤팩트한 구조를 제공한다. 카본 브러시의 리세스에 고정된 스프링 암이 브러시 홀더에 형성되면, 스프링이 간단하게 브러시 홀더에 간단히 통합된다. 또한, 베어링 또는 카본 브러시에 배치되고 카본 브러시에 압착력을 가하는 레그를 포함하는 비틀림 스프링이 제공되면, 간단한 구조가 얻어진다.
상기의 카본 브러시 또는 상기 브러시 홀더를 가진 전기 기계는 구성이 저렴하고 양호한 소음 특성을 갖는다.
다른 장점들 및 바람직한 개선예는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되고 하기의 상세한 설명에서 상세히 설명된다.
도 1은 전기 모터의 종단면도.
도 2는 전기 모터의 제 1 정류 장치.
도 3은 제 2 정류 장치.
도 4는 제 3 정류 장치.
도 1에 전기 모터(10)가 종단면도로 간단하게 도시되고, 이 경우 제너레이터 일 수 있다. 전기 모터(10)는 차량 내에, 예컨대 윈도우 리프터, 와이퍼 구동 장치, 팬 등에서 사용될 수 있다. 전기 모터(10)는 하우징(12)과 상기 하우징에 배치된 아마추어(14)를 포함한다. 아마추어(14)는 샤프트(16) 및 아마추어 패킷(17)을 포함하고, 상기 아마추어 패킷은 상세히 도시되지 않은 아마추어 권선을 갖는다. 아마추어 권선은 와이어(18)에 의해 정류자(20)와 연결된다. 정류자(20)의 둘레에 방사방향으로 마주 놓인 2개의 측면에 있는 2개의 카본 브러시들(22)이 제공된다. 카본 브러시들(22)은 브러시 홀더(24)에 배치된다. 정류자(20), 카본 브러시(22) 및 브러시 홀더(24)는 정류 장치(26)를 형성한다.
도 2에 도 1의 종단면도와 관련하여 좌측에서 본 정류 장치(26)의 측면도가 도시된다. 바람직하게 플라스틱으로 이루어진 브러시 홀더(24)는 도 2에서 상세히 도시되지 않은 샤프트(16)에 대해 실질적으로 평행하게 연장된다. 그러나, 상기 브러시 홀더는 샤프트(16)에 대해 수직으로도 연장된다. 브러시 홀더(24)는 카본 브러시(22)를 선회 가능하게 지지하기 위한 핀(28) 형상의 2개의 베어링을 갖고, 상기 핀은 정류자 축에 대해 평행하게 연장된다. 핀(28)의 간격은 바람직하게 적어도 정류자(20)의 직경의 크기와 같다. 정류자 축에 대한 핀(28)의 간격은 적어도 정류자 반경의 1.5 배이다. 이로써, 카본 브러시(20)의 조기 마모가 나타나지 않는다.
카본 브러시(22)에 보어(30) 형상의 베어링 섹션이 형성되고, 상기 베어링 섹션은 핀(28) 위에 삽입된다. 다시 말하면, 베어링 섹션은 카본 브러시(22)와 일체형으로 또는 카본 브러시(22)에 통합되어 형성된다.
베어링 섹션 또는 보어(30)에 각각의 선회 암(32)이 연결된다. 선회 암(32)의 길이는 바람직하게 대략 정류자(20)의 반경에 상응한다. 선회 암(32)의 길이는, 2개의 카본 브러시(22)의 정류자(20)에 지지하기 위한 지지 영역이 정류자(20)에서 정반대로 마주 놓이도록 설계된다. 각각의 지지 영역(34)은 선회 암(32)으로부터 횡으로 또는 대각선으로 돌출하고 선회 암(32)보다 짧은 길이를 갖는다. 카본 브러시(22)의 횡단면 표면은 사각형, 바람직하게 정사각형이다.
지지 영역 내에서 카본 브러시(22)에 보어(30)에 대해 수직인 2개의 슬롯(36) 또는 리세스가 형성된다. 슬롯(36) 내에 스프링 암(38)이 배치된다. 스프링 암(38)은, 카본 브러시(22)가 정류자(20)에 가압되도록 카본 브러시(22)에 작용한다. 도시를 위해 정류자(20)가 제공되지 않은 경우 상기 카본 브러시를 수용하는 위치에서 카본 브러시(22)가 도시된다. 스프링 암(38)은 바람직하게 브러시 홀더(24)에 일체형으로, 플라스틱으로 형성되고, 평면으로 놓인다. 상기 스프링 암이 나란히 정렬되는 경우 바람직하다. 이로써, 서로 떨어져 정렬되는 경우보다 공간 절감된 배치가 이루어진다.
전기 접촉을 위해 카본 브러시(22)에 각각의 와이어(40)가 고정된다. 와이어(40)는 바람직하게 선회 암(32)에 용접되고, 특히 전기 용접된다.
정류 장치(26)의 조립을 위해 카본 브러시(22)는 핀(28) 위에 삽입된다. 동시에 스프링 암(38)은 슬롯(36) 내에 삽입된다. 이로써, 카본 브러시(22)의 각도 위치가 고정되고 경우에 따라서 중간 지지가 가능하다. 조립을 위해 정류 장치(26)는 카본 브러시(22)에 의해 먼저 정류자(20)에 대해 가압된다. 이로써, 정 류 장치(26)가 그 끝 위치에 도달할 때까지 카본 브러시(22)는 서로 가압된다.
도 3에 약간 변형된 2개의 카본 브러시(22.1, 22.2)가 도시된다. 2개의 카본 브러시(22.1, 22.2)는 공통적으로, 앞에 도시된 것과 다른 지지 방식을 갖는다. 보어(30) 대신 카본 브러시(22.2, 22.2)는 베어링 섹션으로서, 베어링 셸(44) 내에 수용하기 위한 실린더형 섹션(42)을 갖는다. 베어링 섹션은 카본 브러시(22.1, 22.2)와 일체형으로 또는 상기 카본 브러시와 통합되어 형성된다. 실린더형 섹션(42)의 종축은 정류자 축에 대해 평행하다. 베어링 셸(44)은 한편으로는 카본 브러시(22.1, 22.2)가 록킹 또는 클립 연결부에 의해 조립될 수 있도록 형성된다. 다른 한편으로 카본 브러시(22.1, 22.2)는 충분히 선회될 수 있다. 또한, 선회 암(32) 및 지지 영역(34)을 포함하고, 상기 카본 브러시의 크기는 도 2의 카본 브러시(22)의 크기에 상응한다. 물론, 이 경우에도 도 2에 따른 지지가 가능하다.
2개의 카본 브러시들(22.1, 22.2)에 압축력의 제공을 위한 스프링(46.1 또는 46.2)이 선회 암(32) 또는 지지 영역(34)에 제공된다. 2개의 스프링들(46.1, 46.2)은 바람직하게 탄성의 평판 강으로 이루어진다. 2개의 스프링(46.1, 46.2)은 선회 암(32)에 고정되고 아치형 섹션(48.1 또는 48.2)을 통해 스프링 암(50.1, 50.2) 내로 이행되고, 상기 스프링 암은 실질적으로 선회 암(32)을 따라 베어링 셸(44)을 향해 연장된다. 스프링(46.1)은 핀(52)에 의해 카본 브러시(22)와 연결된다. 스프링(46.2)은 카본 브러시(22)의 선회 암(32)에 용접된다. 이로써 상기 부품은 간단하게 조립되고 취급된다. 스프링(46.1, 46.2)의 스프링 암(50.1, 50.2)은 브러시 홀더(56)의 수용 보어(54)에 삽입되고, 상기 보어 내에서 상기 스 프링 암은 브러시 홀더(56)에 지지된다. 이러한 형성은 동시에 탄성 및 전류 공급이 보장되는 것을 가능하게 한다.
도 4에 링형 브러시 홀더(58)를 가진 다른 정류 장치가 도시된다. 브러시 홀더(58)는 정류자(20)와 함께 샤프트(16)에 축방향으로 장착될 수 있다. 정반대로 마주 놓인, 브러시 홀더(58)의 단부면 중 하나에 배치된 2개의 베어링 셸(44)에 2개의 다른 카본 브러시(22.3)가 선회 가능하게 지지된다. 카본 브러시(22.3)는 실질적으로 카본 브러시(22.1, 22.2)에 상응하는 형상을 갖는다. 즉, 상기 카본 브러시(22.3)는 실린더형 섹션(42), 선회 암(32) 및 지지 영역(34)을 갖는다. 그러나 베어링 셸(44)에 실린더형 지지 영역(34)에 추가하여 레그 스프링 또는 비틀림 스프링(60)이 배치된다. 이 경우, 바람직하게 스크루라인 형태로 와인딩된 비틀림 스프링(60)의 중앙 섹션(62)은 베어링 셸(44)에 배치된다. 이를 위해, 베어링 셸(44)의 길이는, 상기 베어링 셸이 나란히 배치되는 경우 실린더형 섹션(42) 및 중앙 섹션(62)을 수용할 수 있도록 설계된다. 물론, 실린더형 섹션(42)에 패그가 배치될 수 있고, 상기 패그 주변에 비틀림 스프링(60)의 중앙 섹션(62)이 배치된다. 도 4는 상기 경우와 동일하다. 또한, 이것은 도 2의 핀(28)에 의한 지지에 해당한다.
비틀림 스프링(60)의 제 1 레그(64)는 베어링 셸(44) 또는 그밖의 부품에 지지된다. 제 2 레그(66)는, 조립된 브러시 홀더(58)에서 비틀림 스프링(60)이 지지 영역(34)을 정류자(20)에 대해 가압하도록 선회 암(32)에 접촉한다.
핀(28), 베어링 셸(44) 또는 카본 브러시(22.3) 형태의 베어링에 지지될 수 있는 비틀림 스프링(60)은, 바람직하게 간단한 구조를 가능하게 한다.
전기 공급은 도 2에 도시된 바와 같이 와이어(40)에 의해 가능하거나 또는 비틀림 스프링(60)이 카본 브러시(22.3)에 용접되는 경우 상기 비틀림 스프링(60)에 의해서도 가능할 수 있다.
카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)에 또는 일체형으로 또는 상기 카본 브러시와 통합되어 형성된 베어링 섹션은 예컨대 해머 브러시 또는 플라스틱 홀더에서 판스프링과 같은, 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)의 선회 가능한 지지를 위한 추가의 부품들의 생략을 가능하게 한다.

Claims (13)

  1. 전기 기계(10)의 브러시 홀더(24, 56)에 선회 가능하게 지지하기 위한 상기 전기 기계(10)용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)에 있어서,
    상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)의 선회 가능한 지지를 위한 베어링 섹션(30, 42)이 상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3) 자체에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)의 상기 베어링 섹션(30, 42)에 선회 암(32)이 연결되고, 정류자 모터(10)의 정류자(20) 또는 제너레이터의 콜렉터 링에 지지하기 위한 지지 영역(34)이 상기 선회 암으로부터 횡으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3).
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선회 암(32)의 길이는 실질적으로 적어도 정류자(20) 또는 콜렉터 링의 반경에 상응하는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 섹션(42)은 베어링 셸(44) 내에 수용하기 위한 실린더형 섹션으로 형성되거나 또는 상기 베어링 섹션(30)은 베어링 핀(28)의 수용을 위한 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전 기 기계용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선회 암(32) 또는 상기 지지 영역(34)에 전기 접속 와이어(40)가 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 카본 브러시(22, 22.3).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 영역(34)에 압축력을 제공하기 위한 스프링(46.1, 46.2)은 상기 선회 암(32) 또는 상기 지지 영역(34)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3).
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스프링(46.1, 46.2)은 상기 선회 암(32)에 고정되고 아치형 섹션(48.1, 48.2)를 통해 스프링 암(50.1, 50.2) 내로 이행되고, 상기 스프링 암은 실질적으로 상기 선회 암(32)을 따라 상기 베어링 섹션(42)을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 전기 기계용 카본 브러시(22.1, 22.2).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항에 따른 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3) 및 상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)를 선회 가능하게 지지하기 위한 베어링(28, 44)을 가진 브러시 홀더(24, 56, 58)에 있어서,
    상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3) 자체에 베어링 섹션(30, 42)이 형 성되고, 상기 베어링 섹션은 상기 베어링(28, 44) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 브러시 홀더(24, 56, 58).
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 브러시 홀더(24, 56, 58)는 상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)가 지지되는 베어링 셸(44) 또는 핀(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시 홀더(24, 56, 58).
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3)에 고정된 스프링(46.1, 46.2, 60)은 상기 브러시 홀더(56)에 지지되는 것을 특징으로 하는 브러시 홀더(56, 58).
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링(28, 44) 또는 카본 브러시(22.3)에 배치되고 상기 카본 브러시(22.3)에 압착력을 제공하는 레그(64, 66)를 가진 비틀림 스프링(60)이 제공되는 것을 특징으로 하는 브러시 홀더(58).
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브러시 홀더(24)에 스프링 암(38)이 형성되고, 상기 스프링 암은 상기 카본 브러시(22)의 리세스(36) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 브러시 홀더(24).
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 카본 브러시(22, 22.1, 22.2, 22.3) 또는 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 브러시 홀더(24, 56)를 포함하는 전기 기계(10).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114217223A (zh) * 2021-11-26 2022-03-22 佛山科学技术学院 一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台

Cited By (1)

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CN114217223A (zh) * 2021-11-26 2022-03-22 佛山科学技术学院 一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台

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