WO2009065643A1 - Gleichstrommaschine - Google Patents

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WO2009065643A1
WO2009065643A1 PCT/EP2008/062653 EP2008062653W WO2009065643A1 WO 2009065643 A1 WO2009065643 A1 WO 2009065643A1 EP 2008062653 W EP2008062653 W EP 2008062653W WO 2009065643 A1 WO2009065643 A1 WO 2009065643A1
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Jae Yong Shin
Frank Kopf
Oliver Scheib
Markus Liedel
Michael Kupferer
Michael Strupp
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/02—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for suppression of electromagnetic interference
    • H02K11/026—Suppressors associated with brushes, brush holders or their supports

Definitions

  • the invention relates to a DC machine, in particular a DC motor for use in a motor vehicle, according to the preamble of the independent claim.
  • DC machines with a plastic brush holder are basically known, for example from DE 38 18 891 C2.
  • This document shows a DC machine with a disc-shaped, there called the base brush holder, which consists entirely of plastic and is connected in a predetermined position to the commutator of the machine fixed to the pole housing.
  • the document makes no comments.
  • the arrangement according to the invention has the advantage that the electromagnetic compatibility of a DC machine is significantly improved by an appropriate design of the brush holder without additional costs. This is achieved in particular by a separate arrangement on the one hand of the brushes and on the other hand, the interference suppression on the brush holder, that the already suppressed connections arranged on the brush holder Components no longer run in the range of the noise generated by the brushes and absorb new disturbances and spread.
  • two to four brushes are arranged in a sector of the brush holder and electrical interference suppression means outside this sector, so that there is no crossing point between the radial brush axes and the derivatives of the interference suppression.
  • the suppression capacitor is thus securely held on all sides, with its terminal lugs remain freely accessible and can be easily and safely connected to the outer electrical connection cables of the machine.
  • a base plate of the brush holder has a plurality of placement recesses, which can be equipped as needed.
  • metallic brush bags it is expedient here to achieve a particularly high resistance to shaking when overbending ribs for the latter are arranged on the underside of the base plate of the brush holder in the region of the passage of cauliflower feet which can be caulked.
  • a particularly tight fit of the brush holder is ensured when caulking the Kickerfallonschen.
  • FIG. 2 shows a perspective partial view of the brush holder in the region of the connection of the interference suppression components fastened to it;
  • Figure 3 is a plan view of one with brushes
  • FIG. 1 is denoted by 10 a DC machine in the embodiment as a DC motor for use in a motor vehicle.
  • the machine has a cup-shaped pole housing 12, which is closed on one side by a bearing cap 14.
  • a stator 16 is formed by permanent magnets 18 which are fixed to the pole housing 12 in a known manner.
  • a rotor 20 of the machine sits on a shaft 22, which is rotatably mounted on the one hand in the pole housing 12 and on the other hand in the bearing cap 14.
  • On the rotor shaft 22 is still a Commutator 24 is arranged, which is supplied via brushes 26, the excitation current for the rotor 20.
  • the brushes 26 and other components, in particular the required interference suppression of the machine, are on one
  • Brush holder 28 held.
  • a suppression choke 30 and a capacitor 32 can be seen in FIG.
  • the locking of the brush holder 28 in the pole housing 12 is effected by a mounting flange 34 which extends over the entire circumference of the brush holder and is clamped between the pole housing 12 and the bearing cap 14 in the fully assembled state of the machine.
  • a mounting flange 34 which extends over the entire circumference of the brush holder and is clamped between the pole housing 12 and the bearing cap 14 in the fully assembled state of the machine.
  • Figure 2 shows a perspective view of a portion of the molded plastic brush holder 28.
  • connection line 36 is located on one electrode and the connection line 38 on the other electrode of the interference suppression capacitor 32. This is locked in a direction perpendicular to the machine axis, formed as a pocket 44 permanently and shakeproof.
  • the bag 44 is in this case injection molded in one piece with the brush holder 28 made of plastic.
  • the holder can also be in the form of retaining arms or in the form of a retaining clip be executed, it is essential that the orientation of the holder in each case runs perpendicular to the machine axis, to ensure a permanently shake-proof locking of the capacitor 32.
  • FIG. 3 shows a plan view of a brush holder 28 equipped with brushes 26 and suppressor components 30, 31 and 32, from which the distribution of the component components on the brush carrier can be seen.
  • the illustration shows that the mounting recesses 56 for the
  • Brush holder 28 are arranged on the base plate 54, that the brushes in a first, approximately over the upper half of the base plate extending sector and the electrical interference suppression means 30, 31, 32 in a second sector on the lower half of the base plate 54 lie.
  • EMC Compatibility
  • the design of the mounting flange 34 for the brush holder 28 is still shown in Figure 3, which extends over the entire circumference of the brush holder 28, but this is only selectively connected via a plurality of circumferentially distributed webs 88.
  • the mounting flange 34 and the webs 88 are molded in one piece with the brush holder 28 made of plastic.
  • the flange 34 is firmly clamped between the edge of the pole housing 12 and the opposite edge of the bearing cap 14, whereby a secure support and exact axial positioning of the brush holder 28 are ensured.
  • the brush carrier body is largely decoupled from the pole housing 12 by the selective connection of the brush holder 28 with the mounting flange 34, so that different thermal expansions of the brush holder 28 and the pole housing 12 can form individually, without the base plate 54 of the brush holder 28 warps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gleichstrommaschine, insbesondere einen Gleichstrommotor (10) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, mit einem Stator (18), einem drehbar in einem Polgehäuse (12) gelagerten Rotor (20) mit einem Kommutator (24), und mit einem im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigten Bürstenträger (28) zur Halterung von 'wenigstens zwei Bürsten (26) und weiteren Komponenten (30,31;32). Erfindungsgemäß sind an dem Bürstenträger (28) Maßnahmen getroffen zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der Maschine durch eine zweckmäßige Gestaltung des Bürstenträgers (28) selbst sowie eine getrennte Anordnung der Bürsten (26) und der Entstörkomponenten (31,32;32) auf dem Bürstenträger.

Description

Beschreibung
Titel Gleichstrommaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Gleichstrommaschine, insbesondere einem Gleichstrommotor für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Derartige bürstenkommutierte Gleichstrommaschinen mit einem Kunststoff-Bürstenträger sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der DE 38 18 891 C2. Diese Druckschrift zeigt eine Gleichstrommaschine mit einem scheibenförmigen, dort als Basis bezeichneten Bürstenträger, welcher insgesamt aus Kunststoff besteht und in einer vorgegebenen Position zum Kommutator der Maschine fest mit deren Polgehäuse verbunden ist. Zur elektromagnetischen Verträglichkeit der Anordnung macht die Druckschrift keine Ausführungen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, dass durch eine zweckmäßige Gestaltung des Bürstenträgeres ohne zusätzliche Kosten die elektromagnetische Verträglichkeit einer Gleichstrommaschine deutlich verbessert wird. Hierbei wird durch eine getrennte Anordnung einerseits der Bürsten und andererseits der Entstörmittel auf dem Bürstenträger insbesondere erreicht, dass die bereits entstörten Verbindungen der auf dem Bürstenträger angeordneten Komponenten nicht mehr im Bereich der von den Bürsten erzeugten Störsignale verlaufen und neue Störungen aufnehmen und verbreiten. Zweckmäßigerweise sind hierzu zwei bis vier Bürsten in einem Sektor des Bürstenträgers und elektrische Entstörmittel außerhalb dieses Sektors angeordnet sind, so dass kein Kreuzungspunkt zwischen den radialen Bürstenachsen und den Ableitungen von den Entstörmitteln vorliegt.
Zur dauerhaften, schüttelsicheren Befestigung wenigstens eines Entstörkondensators auf dem Bürstenträger ist es zweckmäßig, wenn dieser in einer senkrecht zur Maschinenachse ausgerichteten, einteilig mit dem Bürstenträger aus Kunststoff gespritzten Halterung angeordnet ist, welche vorzugsweise als Tasche ausgebildet ist. Der Entstörkondensator ist so allseitig sicher gehalten, wobei seine Anschlussfahnen frei zugänglich bleiben und einfach und sicher mit den äußeren elektrischen Anschlussleitungen der Maschine verbunden werden können.
Hinsichtlich einer variablen Bestückungsmöglichkeit des Bürstenträgers zur Verringerung der Bauteilevielfalt, insbesondere wahlweise mit zwei, drei oder vier Bürsten, ist es vorteilhaft, wenn eine Grundplatte des Bürstenträgers eine Mehrzahl von Bestückungsaussparungen aufweist, welche bedarfsgerecht bestückt werden können. Bei der Verwendung von metallischen Bürstenköchern ist es hierbei zur Erzielung einer besonders hohen Schüttelfestigkeit zweckmäßig, wenn an den Bestückungsaussparungen auf der Unterseite der Grundplatte des Bürstenträgers im Bereich des Durchtritts verstemmbarer Köcherfüßchen Überbiegerippen für diese angeordnet sind. Hierdurch wird ein besonders fester Sitz der Bürstenköcher beim Verstemmen der Köcherfüßchen gewährleistet . Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert .
Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäß gestalteten Gleichstrommaschine,
Figur 2 eine perspektivische Teilansicht des Bürstenträgers im Bereich des Anschlusses der auf ihm befestigten Entstörkomponenten,
Figur 3 eine Draufsicht auf einen mit Bürsten und
Entstörkomponenten bestückten Bürstenträger.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist mit 10 eine Gleichstrommaschine bezeichnet in der Ausführung als Gleichstrommotor für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Die Maschine besitzt ein topfförmiges Polgehäuse 12, welches durch einen Lagerdeckel 14 einseitig geschlossen ist. Innerhalb des Polgehäuses 12 wird ein Stator 16 durch Permanentmagnete 18 ausgebildet, welche am Polgehäuse 12 in bekannter Weise befestigt sind. Ein Rotor 20 der Maschine sitzt auf einer Welle 22, welche einerseits im Polgehäuse 12 und andererseits im Lagerdeckel 14 drehbar gelagert ist. Auf der Rotorwelle 22 ist weiterhin ein Kommutator 24 angeordnet, welchem über Bürsten 26 der Erregerstrom für den Rotor 20 zugeführt wird.
Die Bürsten 26 und weitere Komponenten, insbesondere die erforderlichen Entstörmittel der Maschine, sind auf einem
Bürstenträger 28 gehalten. Von den Entstörmitteln des Motors sind in Figur 1 eine Entstördrossel 30 und ein Kondensator 32 zu erkennen. Die Arretierung des Bürstenträgers 28 im Polgehäuse 12 erfolgt durch einen Befestigungsflansch 34, welcher sich über den gesamten Umfang des Bürstenträgers erstreckt und zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Lagerdeckel 14 im fertig montierten Zustand der Maschine eingeklemmt ist. Im Einzelnen wird der Aufbau und die Bestückung des Bürstenträgers 28 an Hand der folgenden Figuren erläutert, in denen für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils des aus Kunststoff gespritzten Bürstenträgers 28. Die Stromzufuhr von einer nicht dargestellten
Gleichspannungsquelle erfolgt über zwei Anschlussleitungen 36 und 38, welche einerseits mit dem positiven und andererseits mit dem negativen Pol der nicht dargestellten Gleichspannungsquelle sowie über Kontaktstücke 40 und 42 einerseits mit den Entstördrosseln 30 und 31 verbunden sind. Gleichzeitig liegt die Anschlussleitung 36 an einer Elektrode und die Anschlussleitung 38 an der anderen Elektrode des Entstörkondensators 32. Dieser ist in einer senkrecht zur Maschinenachse ausgerichteten, als Tasche 44 ausgebildeten Halterung dauerhaft und schüttelsicher arretiert. Die Tasche 44 ist hierbei einteilig mit dem Bürstenträger 28 aus Kunststoff gespritzt. Anstelle einer taschenförmigen Gestaltung kann die Halterung jedoch auch in Form von Haltearmen oder in Form eines Haltebügels ausgeführt sein, wobei es wesentlich ist, dass die Ausrichtung der Halterung jeweils senkrecht zur Maschinenachse verläuft, um eine dauerhaft schüttelsichere Arretierung des Kondensators 32 zu gewährleisten.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf einen mit Bürsten 26 und Entstörkomponenten 30, 31 und 32 bestückten Bürstenträger 28, aus welcher die Verteilung der Bestückungskomponenten auf dem Bürstenträger ersichtlich ist. Die Darstellung zeigt, dass die Bestückungsaussparungen 56 für die
Bürstenträger 28 so auf der Grundplatte 54 angeordnet sind, dass die Bürsten in einem ersten, sich etwa über die obere Hälfte der Grundplatte erstreckenden Sektor und die elektrischen Entstörmittel 30, 31, 32 in einem zweiten Sektor auf der unteren Hälfte der Grundplatte 54 liegen. Durch diese Anordnung erreicht man, dass die entstörten elektrischen Verbindungen zu den Drosseln 30 und 31 und zu dem Kondensator 32 außerhalb des von den Bürsten 26 eingenommenen oberen Sektors des Bürstenträgers 28 verlaufen und die Längsachsen der Bürsten sich nicht mit den
Kontaktstreifen 40, 42 schneiden, welche zwischen den elektrischen Anschlussleitungen 36, 38 und den Entstördrosseln 30, 31 liegen. So werden in die bereits entstörten elektrischen Verbindungen von den Bürsten keine Störsignale mehr induziert, wodurch die elektromagnetische
Verträglichkeit (EMV) der Maschine deutlich verbessert wird.
Im unteren Bereich der zentralen Öffnung 68 im Bürstenträger 28 sind drei Zentrierrippen 72 zu erkennen, welche etwa gleich weit in die zentrale Öffnung 68 des Bürstenträgers 28 hineinragen wie die Bürsten 26 selbst bei ihrer kontaktierenden Auflage auf dem in Figur 3 nicht dargestellten Kommutator 24. Diese Gestaltung ist durch eine gestrichelte Kreislinie 74 angedeutet. Auf diese Weise wird die Zentrierung eines in seiner Gestaltung im Wesentlichen der gestrichelten Linie 74 entsprechenden
Bestückungshilfsmittels zum Einbringen des Kommutators 24 in die zentrale Öffnung 68 im Bürstenträger 28 deutlich erleichtert. Aus Symmetriegründen sind dabei die
Zentrierrippen 72 gleichmäßig über den nicht von den Bürsten 26 besetzten unteren Sektor des Bürstenträgers 28 verteilt.
Weiterhin ist in Figur 3 noch die Gestaltung des Befestigungsflansches 34 für den Bürstenträger 28 dargestellt, welcher sich über den gesamten Umfang des Bürstenträgers 28 erstreckt, mit diesem jedoch nur punktuell über mehrere, am Umfang verteilte Stege 88 verbunden ist. Der Befestigungsflansch 34 und die Stege 88 sind einteilig mit dem Bürstenträger 28 aus Kunststoff gespritzt. Zur Arretierung des Bürstenträgers 28 ist der Flansch 34 zwischen dem Rand des Polgehäuses 12 und dem gegenüberliegenden Rand des Lagerdeckels 14 fest eingeklemmt, wodurch eine sichere Halterung und exakte axiale Positionierung des Bürstenträgers 28 gewährleistet sind. Gleichzeitig wird jedoch durch die punktuelle Verbindung des Bürstenträgers 28 mit dem Befestigungsflansch 34 der Bürstenträgerkörper weitgehend vom Polgehäuse 12 entkoppelt, so dass sich unterschiedliche Wärmedehnungen des Bürstenträgers 28 und des Polgehäuses 12 individuell ausbilden können, ohne dass sich die Grundplatte 54 des Bürstenträgers 28 verwölbt. Zusätzlich entsteht eine Geräuschentkoppelung zwischen dem Bürstenträger 28 und dem Polgehäuse 12 mit einer deutlichen Verminderung der von der Maschine abgestrahlten Geräusche.

Claims

Ansprüche
1. Gleichstrommaschine, insbesondere Gleichstrommotor für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, mit einem Stator (16), einem drehbar in einem Polgehäuse (12) gelagerten Rotor (20) mit einem Kommutator (24) , und mit einem im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigten Bürstenträger (28) zur Halterung von "wenigstens zwei Bürsten (26) und weiteren Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (28) Mittel aufweist zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der Maschine.
2. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bis vier Bürsten (26) in einem Sektor des Bürstenträgers (28) und elektrische Entstörmittel (30, 31; 32 ) außerhalb dieses Sektors angeordnet sind.
3. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die entstörten elektrischen Verbindungen zu den Bürsten (26) außerhalb des von den Bürsten eingenommenen Sektors des Bürstenträgers (28) verlaufen .
4. Gleichstrommaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das wenigstens zwei Entstördrosseln (30,31) und wenigstens ein
Entstörkondensator (32) sowie deren Anschlussleitungen (36, 38; 40, 42) außerhalb des von den Bürsten (26) eingenommenen Sektors des Bürstenträgers (28) angeordnet sind.
5. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Entstörkondensator (32) in einer senkrecht zur Maschinenachse ausgerichteten Halterung (44) des Bürstenträgers (28) angeordnet ist.
6. Gleichstrommaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Entstörkondensator (32) in einer einteilig mit dem Bürstenträger (28) ausgebildeten Tasche (44) senkrecht zur Maschinenachse angeordnet ist.
7. Gleichstrommaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundplatte (54) des Bürstenträgers (28) eine Mehrzahl von Bestückungsaussparungen (56) für die Montage einer variablen Anzahl von Bürstenköchern (64) aufweist.
8. Gleichstrommaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den Bestückungsaussparungen (56) auf der Unterseite der Grundplatte (54) des Bürstenträgers (28) im Bereich des Durchtritts verstemmbarer Köcherfüßchen (62) von metallischen Bürstenköchern (64) Überbiegerippen (66) für die Köcherfüßchen (62) angeordnet sind.
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