KR20100076988A - 리츠 와이어를 구비한, 전기 기계용 브러시 장치 - Google Patents

리츠 와이어를 구비한, 전기 기계용 브러시 장치 Download PDF

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KR20100076988A
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 브러시 마운트(2), 상기 브러시 마운트(2)에 장착된, 통합된 제 1 리츠 와이어(8)를 가진 브러시(3), 상기 브러시 마운트(2) 내의 상기 브러시(3)에 정류자(5)에 대해 예비 응력을 가하는 스프링(4)을 포함하는 브러시 장치에 관한 것이다. 개선된 수명을 갖는 E-기계를 형성하기 위해, 브러시(3)에 적어도 하나의 제 2 리츠 와이어(9)가 통합되어 형성된다.

Description

리츠 와이어를 구비한, 전기 기계용 브러시 장치{Brush device having a braided wire for an electrical machine}
본 발명은 브러시 마운트, 그 안에 장착된 통합된 리츠 와이어를 가진 브러시, 및 브러시에 정류자에 대해 예비 응력을 가하는 스프링을 구비한, 전기 기계용 브러시 장치에 관한 것이다.
브러시에 통합된 리츠 와이어를 가진 기계적으로 정류된 전기 기계(E-기계)들이 공지되어 있다. 기계적으로 정류된 직류 모터들은 내연기관의 시동에 사용된다. 전류는 하나 또는 다수의 브러시 쌍을 통해 정류자를 지나 아마추어 와인딩에 안내된다. 대부분 상기 브러시들은 주로 구리- 및 흑연 성분을 포함하는 소결 재료로 이루어진다. 높은 흑연 성분으로 인해 브러시는 카본 브러시라고도 한다. 카본 브러시와 정류자는 작동시 마모된다.
스타터라고도 하는 직류 모터는 단시간 작동을 위해 설계되고 일반적으로 30,000 내지 60,000 스위칭 주기를 위해 제공된다. 리츠 와이어는 브러시 내에 방사방향으로 스프링 후방에 일렬로 배치된다. 브러시는 정류자에 압축되고 제한적인 가능한 마모 길이를 갖는다. 마모 길이는 측면 횡단면으로 볼 때 정류자에 대한 브러시의 압축면으로부터 브러시에 압입된 리츠 와이어의 횡단면이 시작하는 곳까지 연장된다. 이러한 마모 길이는 요구되는 특정 수명 동안 더 많은 스위칭 횟수 및 더 긴 작동 시간과 같은 더 높은 부하에서 사용하기에 충분하지 않다. 또한 선행기술에 다음과 같은 브러시 및 브러시 홀더가 공지되어 있다.
DE 23 50 456 A1호에는 카본 브러시를 가진 스프링이 고정된 브러시 홀더 캐리어를 구비한, 전기 기계를 위한 교체 가능한 브러시 홀더가 공지되어 있다. 카본 브러시는 정해진 마모율까지만 슬립 링 및 정류자에 압축될 수 있다.
US 4, 536, 670 호에는 브러시 바디에 장착된 브러시 마모 센서를 가진 전기 브러시가 공지되어 있다.
본 발명의 목적은, E-기계가 수명이 개선되어 선행기술에 비해 증가된 스위칭 횟수와 더 긴 작동 시간을 갖도록 전술한 브러시 장치를 개선하는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 청구범위 제 1 항의 대상에 의해 달성된다. 바람직한 개선예는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명의 주요 사상은, 리츠 와이어가 방사방향(R)으로 스프링에 대해 평행하게 브러시 내에 오프셋 되어 형성됨으로써 마모 길이가 확장되는 것이다. 본 발명에 따라, 리츠 와이어는 스프링 아래에 배치되는 것이 아니라 약간 오프셋된다. 따라서 오프셋된 리츠 와이어에서 마모 길이는 적어도 리츠 와이어가 브러시 내에서 후방으로, 브러시 마운트의 베이스의 방향으로 오프셋 되어 통합 장착되는 길이만큼 증가된다.
리츠 와이어가 브러시 내에 스프링에 대해 평행하게 배치될 수 있음으로써, 리츠 와이어가 더 이상 유일한 마모 한계가 아니어도 된다.
본 발명의 개선예에 따라, 브러시에 적어도 하나의 제 2 리츠 와이어가 통합되어 형성된다. 하나의 리츠 와이어로부터 적어도 하나의 다른 제 2 리츠 와이어로 전류가 분배됨으로써, 리츠 와이어의 횡단면이 감소될 수 있으므로, 동일한 조립 공간에서 마모 길이는 브러시 내에서 스프링 아래에 배치된 리츠 와이어에 비해 확장된다. 이러한 마모 길이는, 바람직한 수명을 달성하기 위해 충분히 확장될 수 있다.
본 발명의 개선예에 따라, 제 1 리츠 와이어 및 적어도 하나의 제 2 리츠 와이어는 방사방향으로, 스프링에 대해 평행하게 오프셋 되어 브러시 내에 형성된다. 이로써 마모 길이는 더 확장된다. 제 1 및 제 2 리츠 와이어가 안정성을 이유로 브러시의 측면 가장자리로부터 그리고 스프링과 브러시의 지지면에 대한 가장자리로부터 충분한 간격을 두고 배치되기만 하면 된다.
바람직하게 리츠 와이어들의 동일한 횡단면은 브러시 내에서 개선된 열 전도, 즉 균일한 열 흐름을 야기할 수 있다.
바람직한 실시예에 따라 제 1 및 제 2 리츠 와이어는 측면 횡단면으로 볼 때 브러시의 가장자리 영역에 배치된다. 이는, 방사방향 정류자로 인해 브러시가 더 작은 마모 길이를 갖는 중앙 방사방향부터 리츠 와이어가 떨어져 있어서, 마모 길이가 증가하는 장점을 갖는다.
본 발명의 개선예에 따라, 제 1 및 제 2 리츠 와이어는 방사방향으로, 스프링에 대해 평행하게 브러시 내에 형성된다.
바람직한 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 리츠 와이어는 방사방향으로 스프링 전방 및 후방에 제 1 및 제 2 브러시 소율더에 형성된다. 따라서 제 1 및 제 2 리츠 와이어는 적어도 하나의 스프링 전방 및 후방에 평행하게 배치된다.
본 발명의 개선예에 따라, 특히 제 1 및 제 2 리츠 와이어의 치수는 리츠 와이어를 가진 브러시 장치에서보다 작다. 브러시 내의 모든 리츠 와이어의 전체 횡단면은 선행기술에 따른 하나의 리츠 와이어의 횡단면보다 클 수 있다. 더 큰 전체 횡단면은 열 방출을 개선하고, 전류 피크에서 전류 소비를 개선하므로 수명이 연장된다.
브러시가 조기에 마모되는 경우에 전기 기계의 수명을 늘리기 위해, 바람직하게 브러시 장치는 교체 가능하게 형성된다.
다른 바람직한 실시예에 따라, 하나 이상의 스프링이 브러시 마운트 내의 브러시를 정류자에 압축할 수 있다. 이는 수명의 연장 및 균일한 압축력을 제공하는데, 그 이유는 스프링 상수(C)이 더 작게 설계될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따라, 하나의 브러시에 적어도 2개의 리츠 와이어를 가진 전술한 브러시 장치의 제조 방법에서 적어도 2개의 리츠 와이어는 브러시 내에 프레스된다. 이는 E-기계용 브러시 장치의 수명을 늘리기 위한 간단한 방법이다.
전술한 특징들 및 후술될 특징들은 각각의 제시된 조합뿐만 아니라 다르게 조합되어 사용될 수 있다.
본 발명은 하기에서 실시예에 의해 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 브러시 장치의 개략적인 측면도.
도 1은 브러시(3)가 장착된 브러시 마운트(2)를 가진 본 발명에 따른 브러시 장치(1)의 개략적인 측면도를 도시한다. 브러시(3)는 스프링(4)에 의해 정류자(5)에 대해 예비 응력을 받고, 상기 정류자에 대해 프레스된다. 브러시(3)는 방사방향(R)으로 스프링(4)에 대해 평행하게 배치된 브러시 쇼울더(6, 7)를 포함하고, 상기 브러시 쇼울더는 축(A) 방향으로 스프링(4) 전방 및 후방에 배치된다. 브러시 쇼울더(6, 7)에서 본 발명에 따른 제조 방법에 따라, 적어도 2개의 리츠 와이어들, 즉 제 1 리츠 와이어(8)와 제 2 리츠 와이어(9)가 브러시(3)와 함께 프레스된다. 제 1 및 제 2 리츠 와이어(8, 9)는, 브러시(3) 내에서 방사방향으로 일렬로 스프링(4) 아래에 배치된, 선행기술에 따른 하나의 리츠 와이어(10)보다 작은 횡단면을 갖는다. 리츠 와이어(10)는 본 발명에 따른 실시예가 아닌 선행기술을 나타내므로 파선으로 도시된다. 그러나 제 1 및 제 2 리츠 와이어(8, 9)의 횡단면을 합한 것은 하나의 리츠 와이어(10)의 횡단면보다 크다. 이로써 개선된 균일한 열 방출이 이루어지고, 동시에 스프링(4)에 대해 제 1 및 제 2 리츠 와이어(8, 9)가 평행하게 배치됨으로써 파선으로 도시된 마모 한계(VGSerie)의 마모 길이는 본 발명에 따른 마모 한계(VG1)로 확장된다. 본 발명에 따른 리츠 와이어(8, 9)는 각각 예컨대 2.5 ㎟의 횡단면을 갖는 한편, 종래의 리츠 와이어(7)의 횡단면은 4 ㎟이다. 본 발명에 따른 브러시 장치(1)를 가진 E-기계는 브러시(3)의 마모 길이가 연장됨으로써, 더 긴 작동 시간 및 더 많은 스위칭 횟수에서 더 긴 수명을 갖는다.
모든 도면들은 정확한 척도가 아니라 개략적으로만 도시한다. 또한, 특히 본 발명에 대한 도면이 주로 참조된다.
1 브러시 장치
2 브러시 마운트
3 브러시
4 스프링
5 정류자
8 리츠 와이어

Claims (8)

  1. 브러시 마운트(2), 상기 브러시 마운트(2)에 장착된, 통합된 제 1 리츠 와이어(8)를 가진 브러시(3), 상기 브러시 마운트(2) 내의 상기 브러시(3)에 정류자(5)에 대해 예비 응력을 가하는 스프링(4)을 포함하는 브러시 장치에 있어서,
    상기 리츠 와이어(8)는 방사방향(R)으로, 상기 스프링(4)에 대해 평행하게 상기 브러시(3) 내에 오프셋되어 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  2. 브러시 마운트(2), 상기 브러시 마운트(2)에 장착된, 통합된 제 1 리츠 와이어(8)를 가진 브러시(3), 상기 브러시 마운트(2) 내의 상기 브러시(3)에 정류자(5)에 대해 예비 응력을 가하는 스프링(4)을 포함하는 브러시 장치에 있어서,
    상기 브러시(3) 내에 적어도 하나의 제 2 리츠 와이어(9)가 통합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 리츠 와이어(8) 및 적어도 하나의 제 2 리츠 와이어(9)는 방사방향으로, 상기 스프링(4)에 대해 평행하게 상기 브러시(3) 내에 오프셋되어 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 리츠 와이어(8, 9)는 축방향 또는 방사방향으로 상기 스프링(4) 전방 및 후방에 제 1 및 제 2 브러시 쇼울더(6, 7) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 리츠 와이어(8, 9)의 치수, 특히 직경은 하나의 리츠 와이어를 가진 브러시 장치(1)에서보다 작은 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브러시 장치(1)는 교체 가능한 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 제 2 스프링(4)은 상기 브러시(3)에 상기 정류자(5)에 대해 예비 응력을 가하는 것을 특징으로 하는 브러시 장치.
  8. 브러시(3) 내에 적어도 2개의 리츠 와이어를 가진, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 브러시 장치(1)의 제조 방법으로서, 적어도 2개의 리츠 와이어는 브러시(3) 내에 프레스되는 제조 방법.
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