WO2000045474A1 - Carbon brush - Google Patents

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Paul Hoffmann
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Valeo Auto-Electric Wischer Und Motoren Gmbh
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    • H01R43/12—Manufacture of brushes

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush for an electric motor, wherein the carbon brush consists of at least two different sections and one section has the contact surface with the moving motor part and consists of a material which is customary for power conduction and power take-off or feed-in.
  • the invention also relates to an electric motor with a carbon brush.
  • the invention has for its object to provide a carbon brush for an electric motor that causes less noise or to provide an electric motor that has a quieter operation.
  • This embodiment of the carbon brush according to the invention has the essential advantage that the first section, which consists of the conventional material of the carbon brush, bears against the commutator of the motor.
  • the second section which contains or consists of plastic, then lies against this first section Plastic is made and has noise-dampening properties.
  • the carbon brush constructed from the two sections is pressed onto the commutator by an elastic pressure element, in particular by a brush spring. The noise that occurs during the run can be due to the damping properties of the
  • Plastic section can not be transferred to the spring and not to the quiver.
  • the structure-borne noise does not propagate in the electric motor.
  • the second section consists entirely of plastic, the plastic being a thermoplastic material, in particular a PTFE, POM, PPS, or a thermoset. Because the second section is made entirely of plastic, the first section is completely decoupled from the pressure spring and the quiver with regard to noise transmission.
  • the second section has the same cross section as the first section of the carbon brush.
  • the cross section of the second section is slightly larger than the cross section of the first section. This prevents the first section from making lateral contact with the quiver or other guide elements.
  • the first and the second section advantageously form a one-piece component; in particular, they are produced in a common pressing process. This ensures that the first section is pressed onto the commutator with certainty by the pressure spring via the second section. In addition, longer components within the quiver are less prone to jamming and jamming.
  • the carbon brush is preferably heat-treated, the temperature of the heat treatment being below the decomposition temperature of the plastic.
  • a plastic can be selected whose decomposition temperature is sufficiently high that the carbon brush can be heat-treated without problems.
  • the carbon brush is advantageously sintered, in particular in a reducing sintering atmosphere, e.g. by adding hydrogen.
  • a reducing sintering atmosphere e.g. by adding hydrogen.
  • the first section is preferably connected to an electrical conductor which passes through and on the second section whose front end opposite the first section emerges. An electrical connection to the first section is established via this electrical conductor, so that the current can be fed into or out of it.
  • the electrical conductor only emerges at the front end, but not on the surrounding side surfaces.
  • the electrical conductor is pressed into the first section. This has the essential advantage that an optimal electrical connection is made, the manufacturing effort being minimal. When pressing in, the contact resistance is reduced to a minimum.
  • the invention also includes an electric motor in which one or more carbon brushes are provided which have the above-mentioned features in any combination.
  • Such an electric motor is relatively quiet and yet inexpensive.

Abstract

The invention relates to a carbon brush for an electromotor. The carbon brush consists of two sections, the section that lies adjacent to the moving motor part consisting of a usual material and the second section that is located between the pressure spring and the first section containing a plastic or consisting of plastic. Carbon brushes of this type are relatively quiet.

Description

Titel: KohlebürsteTitle: Carbon Brush
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Kohlebürste für einen Elektromotor, wobei die Kohlebürste aus wenigstens zwei unterschiedlichen Abschnitten besteht und der eine Abschnitt die Kontaktfläche zum sich bewegenden Motorenteil aufweist und aus einem für die Stromleitung und Stromabnahme bzw. - einspeisung üblichen Material besteht. Die Erfindung betrifft ausserdem einen Elektromotor mit einer Kohlebürste.The invention relates to a carbon brush for an electric motor, wherein the carbon brush consists of at least two different sections and one section has the contact surface with the moving motor part and consists of a material which is customary for power conduction and power take-off or feed-in. The invention also relates to an electric motor with a carbon brush.
Aus der DE 44 30 745 AI ist eine Kohlebürste bekannt geworden, die aus zwei Abschnitten aufgebaut ist, wobei der eine Abschnitt am Kommutator anliegt und als Einschleifabschnitt ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Form der Kontaktfläche der Kohlebürste relativ schnell eingeschliffen wird und somit relativ schnell eine optimale Anlage erreicht wird. Hierdurch wird das Feuern der Bürsten aufgrund unzureichender Anlage auf ein Minimum reduziert .From DE 44 30 745 AI a carbon brush has become known which is constructed from two sections, one section abutting the commutator and designed as a grinding section. This has the advantage that the shape of the contact surface of the carbon brush is ground in relatively quickly and an optimal system is thus achieved relatively quickly. This reduces the firing of the brushes to a minimum due to inadequate installation.
Es kann jedoch immer noch festgestellt werden, dass derartige Kohlebürsten relativ starke Geräusche entwickeln. Diese Geräusche werden auf die Andruckfedern und Köcher und somit auf den gesamten Motor übertragen.However, it can still be seen that such carbon brushes make relatively loud noises. These noises are transmitted to the pressure springs and quiver and thus to the entire engine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kohlebürste für einen Elektromotor bereitzustellen, welcher geringere Geräusche verursacht bzw. einen Elektromotor bereitzustellen, welcher einen leiseren Lauf besitzt.The invention has for its object to provide a carbon brush for an electric motor that causes less noise or to provide an electric motor that has a quieter operation.
Diese Aufgabe wird mit einer Kohlebürste der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der zweite Abschnitt einen Kunststoff enthält und zwischen dem ersten Abschnitt und einem elastischen Andruckelement für die Kohlebürste angeordnet ist .This object is achieved according to the invention with a carbon brush of the type mentioned in the introduction in that the second section contains a plastic and is arranged between the first section and an elastic pressure element for the carbon brush.
Diese erfindungsgemässe Ausgestaltung der Kohlebürste hat den wesentlichen Vorteil, dass am Kommutator des Motors der erste Abschnitt anliegt, der aus dem herkömmlichen Material der Kohlebürste besteht. An diesem ersten Abschnitt liegt dann der zweite Abschnitt an, der Kunststoff enthält oder aus Kunststoff besteht und geräuschdämpfende Eigenschaften besitzt. Die aus den beiden Abschnitten aufgebaute Kohlebürste wird von einem elastischen Andruckelement, insbesondere von einer Bürstenfeder, auf den Kommutator gedrückt . Die während des Laufs auftretenden Geräusche können aufgrund der dämpfenden Eigenschaften desThis embodiment of the carbon brush according to the invention has the essential advantage that the first section, which consists of the conventional material of the carbon brush, bears against the commutator of the motor. The second section, which contains or consists of plastic, then lies against this first section Plastic is made and has noise-dampening properties. The carbon brush constructed from the two sections is pressed onto the commutator by an elastic pressure element, in particular by a brush spring. The noise that occurs during the run can be due to the damping properties of the
Kunststoffabschnitts nicht auf die Feder und nicht auf den Köcher übertragen werden. Der Körperschall pflanzt sich somit nicht in dem Elektromotor fort.Plastic section can not be transferred to the spring and not to the quiver. The structure-borne noise does not propagate in the electric motor.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der zweite Abschnitt vollständig aus Kunststoff besteht, wobei der Kunststoff ein thermoplastisches Material, insbesondere ein PTFE, POM, PPS, oder ein Duroplast ist. Dadurch, dass der zweite Abschnitt vollständig aus Kunststoff besteht, wird der erste Abschnitt hinsichtlich der Geräuschübertragung komplett von der Andruckfeder und vom Köcher entkoppelt.A further development provides that the second section consists entirely of plastic, the plastic being a thermoplastic material, in particular a PTFE, POM, PPS, or a thermoset. Because the second section is made entirely of plastic, the first section is completely decoupled from the pressure spring and the quiver with regard to noise transmission.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der zweite Abschnitt den gleichen Querschnitt aufweist wie der erste Abschnitt der Kohlebürste. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Querschnitt des zweiten Abschnitts geringfügig grösser ist als der Querschnitt des ersten Abschnitts. Hierdurch wird vermieden, dass der erste Abschnitt seitlichen Kontakt zum Köcher oder anderen Führungselementen besitzt. Vorteilhaft bilden der erste und der zweite Abschnitt ein einstückiges Bauteil; insbesondere sind sie in einem gemeinsamen Pressvorgang hergestellt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der erste Abschnitt mit Sicherheit von der Andruckfeder über den zweiten Abschnitt auf den Kommutator aufgedrückt wird. Ausserdem neigen längere Bauteile innerhalb des Köchers weniger zum Verkanten und zum Klemmen.One embodiment provides that the second section has the same cross section as the first section of the carbon brush. However, it is also conceivable that the cross section of the second section is slightly larger than the cross section of the first section. This prevents the first section from making lateral contact with the quiver or other guide elements. The first and the second section advantageously form a one-piece component; in particular, they are produced in a common pressing process. This ensures that the first section is pressed onto the commutator with certainty by the pressure spring via the second section. In addition, longer components within the quiver are less prone to jamming and jamming.
Mit Vorzug ist die Kohlebürste wärmebehandelt, wobei die Temperatur der Wärmebehandlung unterhalb der Zersetzungstemperatur des Kunststoffs liegt. Insbesondere kann ein Kunststoff gewählt werden, dessen Zersetzungstemperatur ausreichend hoch liegt, so dass die Kohlebürste problemlos wärmebehandelt werden kann.The carbon brush is preferably heat-treated, the temperature of the heat treatment being below the decomposition temperature of the plastic. In particular, a plastic can be selected whose decomposition temperature is sufficiently high that the carbon brush can be heat-treated without problems.
Mit Vorteil ist die Kohlebürste gesintert, insbesondere in einer reduzierend wirkenden Sinteratmosphäre, z.B. durch Zugabe von Wasserstoff. Durch die Begrenzung der Glühtemperatur, was aufgrund der Verwendung von Kunststoff erforderlich ist, ist es notwendig, mit reduzierter Sintertemperatur zu arbeiten, um eine Versinterung der Kupferpartikel zu erreichen, wodurch der angestrebte elektrische Widerstand erreicht wird.The carbon brush is advantageously sintered, in particular in a reducing sintering atmosphere, e.g. by adding hydrogen. By limiting the annealing temperature, which is necessary due to the use of plastic, it is necessary to work with a reduced sintering temperature in order to achieve a sintering of the copper particles, as a result of which the desired electrical resistance is achieved.
Mit Vorzug ist der erste Abschnitt mit einem elektrischen Leiter verbunden, der den zweiten Abschnitt durchsetzt und an dessen, dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden stirnseitigen Ende austritt. Über diesen elektrischen Leiter wird eine elektrische Verbindung zum ersten Abschnitt hergestellt, so dass der Strom in diesen eingespeist bzw. aus diesem herausgeleitet werden kann. Der elektrische Leiter tritt lediglich am stirnseitigen Ende aus, jedoch nicht an den umliegenden Seitenflächen.The first section is preferably connected to an electrical conductor which passes through and on the second section whose front end opposite the first section emerges. An electrical connection to the first section is established via this electrical conductor, so that the current can be fed into or out of it. The electrical conductor only emerges at the front end, but not on the surrounding side surfaces.
Gemass einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Leiter in den ersten Abschnitt eingepresst. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass eine optimale elektrische Verbindung hergestellt wird, wobei der Herstellungsaufwand minimal ist . Beim Einpressen wird der Übergangswiderstand auf ein Minimum reuziert.According to a preferred embodiment, the electrical conductor is pressed into the first section. This has the essential advantage that an optimal electrical connection is made, the manufacturing effort being minimal. When pressing in, the contact resistance is reduced to a minimum.
Um zu vermeiden, dass über den elektrischen Leiter Schwingungen, insbesondere Geräusche, übertragen werden, ist dieser elektrische Leiter elastisch ausgeführt.In order to avoid vibrations, in particular noise, being transmitted via the electrical conductor, this electrical conductor is designed to be elastic.
Die Erfindung umfasst ausserdem einen Elektromotor, in welchem eine oder mehrere Kohlebürsten vorgesehen sind, die die oben genannten Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen. Ein derartiger Elektromotor ist relativ geräuscharm und dennoch preiswert. The invention also includes an electric motor in which one or more carbon brushes are provided which have the above-mentioned features in any combination. Such an electric motor is relatively quiet and yet inexpensive.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kohlebürste für einen Elektromotor, wobei die Kohlebürste aus wenigstens zwei unterschiedlichen Abschnitten besteht und der eine Abschnitt die Kontaktfläche zum sich bewegenden Motorenteil aufweist und aus einem für die Stromleitung und Stromabnahme bzw. -einspeisung üblichen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt einen Kunststoff enthält und zwischen dem ersten Abschnitt und einem elastischen Andruckelement für die Kohlebürste angeordnet ist .1. Carbon brush for an electric motor, wherein the carbon brush consists of at least two different sections and one section has the contact surface to the moving motor part and consists of a material customary for power conduction and current consumption or feed, characterized in that the second section contains a plastic and is arranged between the first section and an elastic pressure element for the carbon brush.
2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt vollständig aus einem oder mehreren Kunststoffen besteht.2. Carbon brush according to claim 1, characterized in that the second section consists entirely of one or more plastics.
3. Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein thermoplastisches Material, insbesondere ein PTFE, POM, PPS, oder ein Duroplast, ist.3. Carbon brush according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic is a thermoplastic material, in particular a PTFE, POM, PPS, or a thermoset.
4. Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt den gleichen Querschnitt aufweist wie der erste Abschnitt. 4. Carbon brush according to one of the preceding claims, characterized in that the second section has the same cross section as the first section.
Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Abschnitt ein einstückiges Bauteil bilden, insbesondere in einem gemeinsamen Pressvorgang hergestellt sind. Carbon brush according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second section form a one-piece component, in particular are produced in a common pressing process.
Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste wärmebehandelt ist, wobei die Temperatur bei der Wärmebehandlung unterhalb der Zersetzungstemperatur des Kunststoffes liegt.Carbon brush according to one of the preceding claims, characterized in that the carbon brush is heat-treated, the temperature during the heat treatment being below the decomposition temperature of the plastic.
Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürste gesintert ist, insbesondere in einer reduzierend wirkenden Sinteratmosphäre, z.B. durch Zugabe von Wasserstoff.Carbon brush according to one of the preceding claims, characterized in that the carbon brush is sintered, in particular in a reducing sintering atmosphere, e.g. by adding hydrogen.
Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt mit einem elektrischen Leiter verbunden ist, der den zweiten Abschnitt durchsetzt und an dessen, dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden stirnseitigen Ende austritt.Carbon brush according to one of the preceding claims, characterized in that the first section is connected to an electrical conductor which passes through the second section and exits at its end face opposite the first section.
9. Kohlebürste nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet/ dass der elektrische Leiter in den ersten Abschnitt eingepresst ist. 9. Carbon brush according to claim 8, characterized in / that the electrical conductor is pressed into the first section.
10. Kohlebürste nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter elastisch ist .10. Carbon brush according to claim 8 or 9, characterized in that the electrical conductor is elastic.
11. Elektromotor mit einer oder mehreren Kohlebürsten, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlebürsten die Merkmale eines oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche aufweisen. 11. Electric motor with one or more carbon brushes, characterized in that the carbon brushes have the features of one or more of the preceding claims.
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