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Title:
CARBON BRUSH HOLDER FOR AN ELECTRODYNAMIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2007/042437
Kind Code:
A1
Abstract:
Carbon brush holder for an electrodynamic machine The invention relates to a carbon brush holder for an electrodynamic machine, in particular an electric motor, having a carbon brush guide (3), which is in the form of a cartridge and is arranged in a housing (2), for mounting a carbon brush (4), which can be displaced in a guide direction (F), the carbon brush guide (3) having separate guide elements in the form of a first shell element (8) and a second shell element (9), which each extend along the guide direction (F), and to an electric motor for a domestic appliance having such a carbon brush holder (1). The first shell element (8) is formed from an electrically insulating material, and the second shell element (9) is formed from metal.

Inventors:
ADAMEK STEFAN (SK)
BINDER ALFRED (DE)
MURNIK JAROSLAV (SK)
SCHARDT GUENTER (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/067031
Publication Date:
April 19, 2007
Filing Date:
October 04, 2006
Export Citation:
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Assignee:
BSH BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE (DE)
ADAMEK STEFAN (SK)
BINDER ALFRED (DE)
MURNIK JAROSLAV (SK)
SCHARDT GUENTER (DE)
International Classes:
H01R39/24; H01R39/38; H01R39/40; H01R39/41
Domestic Patent References:
WO2005074079A12005-08-11
Foreign References:
EP1117160A12001-07-18
US3983432A1976-09-28
GB2027282A1980-02-13
GB748324A1956-04-25
Attorney, Agent or Firm:
BSH BOSCH UND SIEMENS HAUSGERÄTE GMBH (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer in einem Gehäuse (2) angeordneten köcherförmigen Kohlebürstenführung (3) zur Lagerung einer in einer Führungsrichtung (F) verschiebbaren Kohle- bürste (4), wobei die Kohlebürstenführung (3) getrennte Führungselemente in Form einer ersten Teilschale (8) und einer zweiten Teilschale (9) aufweist, die sich jeweils entlang der Führungsrichtung (F) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8) aus elektrisch isolierendem Material und die zweite Teilschale (9) aus Metall ausgebildet ist.

2. Kohlebürstenhalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8) aus Kunststoff ausgebildet ist.

3. Kohlebürstenhalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8) an dem Gehäuse (2) einstückig angeformt ist.

4. Kohlebürstenhalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschale (9) aus einem Metallblech geformt ist.

5. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschale (9) zumindest ein Rastelement (26) aufweist, durch das die zweite Teilschale (9) in dem Gehäuse (2) fixierbar ist.

6. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in dem Gehäuse (2) eine Aufnahme (24) zur Halterung der zweiten Teilschale (9) ausgebildet ist.

7. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zumindest eine öffnung (25) aufweist, die sich in Füh- rungsrichtung (F) erstreckt und die durch eine Abdeckplatte (27) verschließbar ist.

8. Kohlebürstenhalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (27) zumindest ein Rastelement (28, 29) aufweist, durch das die Abdeckplatte (27) mit dem Gehäuse (2) verrastbar ist.

9. Kohlebürstenhalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckplatte (27) eine Aufnahme (30) zur Halterung der zweiten Teilschale (9) ausgebildet ist, so dass die zweite Teilschale (9) durch die Abdeckplatte (27) in dem Gehäuse (2) fixierbar ist.

10. Kohlebürstenhalter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckplatte (27) Positionierungselemente (31 , 32) zur Positionierung des Kohlebürstenhalters (1 ) an der elektro-dynamische Maschine angeformt sind.

1 1 . Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (2) Befestigungselemente (33, 34, 35, 36) zur Befesti- gung des Kohlebürstenhalters (1 ) an der elektro-dynamische Maschine angeformt sind.

12. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilschale (9) in dem Gehäuse (2) gegenüberliegend zu der ersten Teilschale (8) angeordnet ist.

13. Kohlebürstenhalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8) und die zweite Teilschale (9) zur Führung gegenüberliegender Seitenflächen der Kohlebürste (4) ausgebildet sind.

14. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8) und/oder die zweite Teilschale (9) jeweils zumindest eine der sich in Führungsrichtung (F) erstreckenden Kanten der Kohlebürste (4) umgreifen.

15. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer Mehrschichtkohlebürste (4) die zweite Teilschale (9) entlang einer einschichtig ausgebildeten Fläche (6) der Mehrschichtkohlebürste (4) erstreckt.

16. Kohlebürstenhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teilschale (8) und die zweite Teilschale (9) identisch geformt sind.

17. Elektromotor für ein Haushaltsgerät mit zumindest einem Kohlebürstenhalter (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 16.

Description:

Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einer in einem Gehäuse angeordneten köcher- förmigen Kohlebürstenführung zur Lagerung einer in einer Führungsrichtung verschiebbaren Kohlebürste, wobei die Kohlebürstenführung getrennte Führungselemente in Form einer ersten Teilschale und einer zweiten Teilschale aufweist, die sich jeweils entlang der Führungsrichtung erstrecken.

Ein solcher Kohlebürstenhalter ist bereits aus EP 1 1 17 160 B1 bekannt. Dort ist eine aus Metall bestehende Kohlebürstenführung gezeigt, die sich aus zwei identischen Halbschalen zusammensetzt, die sich entlang der breiteren Flächen der Kohlebürste symmetrisch zur Symmetrieebene der Kohlebürste erstrecken. Ein solcher Kohlebürstenhalter hat allerdings den Nachteil, dass bei Verwendung von Mehrschichtkohlebürsten Vorkehrungen getroffen werden müssen, um zu vermeiden, dass über die metallische Kohlenbürstenführung zwi- sehen den durch eine Isolierschicht getrennten Kohleriegeln der Mehrschichtkohlebürste Querströme fließen. Dies wird gemäß EP 1 1 17 160 B1 dadurch erreicht, dass die metallischen Halbschalen die Mehrschichtkohlebürste nicht vollständig umgeben und sich nicht entlang derjenigen Seitenwände der Mehrschichtkohlebürste erstrecken, bei der die Kohleriegel mit der dazwischenliegenden Isolierschicht aneinander stoßen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, kostengünstigen Kohlebürstenhalter für eine elektro-dynamische Maschine zur Verfügung zu stellen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch einen Kohlebürstenhalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei einem Kohlebürstenhalter der eingangs genannten Art, ist erfindungsgemäß die erste Teilschale aus elektrisch isolierendem Material und die zweite Teilschale aus Metall ausge- bildet. Dies beruht auf der erfindungsgemäßen Erkenntnis, dass schon durch die eine metallische zweite Teilschale sichergestellt ist, dass die Kohlebürste exakt geführt wird, so dass eine flächige Auflage der Kohlebürste auf einem Kommutator oder einem Schleifring einer

elektro-dynamischen Maschine gewährleistet ist. Des weiteren hat die metallische zweite Teilschale den Vorteil, dass durch sie Wärme abgeleitet und somit eine überhitzung der Kohlebürste vermieden wird. Durch das elektrisch isolierende Material der ersten Teilschale wird verhindert, dass im Fall einer Mehrschichtkohlebürste zwischen den durch ein Isolierschicht getrennten Kohleriegel über die Kohlebürstenführung Verlustströme fließen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei einem auf die Kohlebürste einwirkenden Federelement, welches die Kohlebürste auf den Kommutator bzw. den Schleifring presst, und bei einem Steckeranschlussteil zur elektrischen Kontaktierung der Kohlebürste auch im Falle von Mehrschichtkohlebürsten auf eine elektrische Isolierung verzichtet werden kann. Insgesamt wird gegenüber bisherigen Kohlebürstenhaltern die Kommutierung verbessert, wodurch sich die Kohlenstandzeit erhöht. Dadurch kann bei gleicher Lebensdauer der Kohlebürste die Kohlenlänge reduziert werden.

Vorzugsweise ist die erste Teilschale aus insbesondere hochbelastbarem Kunststoff, wie beispielsweise Duroplast, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist ein Kunststoff mit geringem Ausdehnungskoeffizient, denn damit kann die erste Teilschale mit hoher Maßstabilität gefertigt werden. Duroplast behält auch bei hohen Temperaturen seine Festigkeit und Form bei, so dass selbst bei hohen Temperaturen die Kohlebürste auch durch die erste Teilschale exakt geführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Teilschale an dem Gehäuse des Kohlebürstenhalters einstückig angeformt. Dadurch reduziert sich die Anzahl der Bauteile und darüber hinaus entfällt eine Justage der ersten Teilschale, wodurch der Kohlebürstenhalter kostengünstig gefertigt werden kann. Besonders einfach kann die erste Teilschale zusammen mit dem Gehäuse durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden.

Die zweite Teilschale ist bevorzugt aus einem Metallblech geformt, wodurch sie besonders einfach, beispielsweise durch Stanzen und Biegen, hergestellt werden kann. Insbesondere weist die zweite Teilschale zumindest ein Rastelement auf, durch das sie in dem Gehäuse fixierbar ist. Insbesondere ist in dem Gehäuse eine Aufnahme zur Halterung der zweiten Teilschale ausgebildet, so dass die Position der zweiten Teilschale in dem Gehäuse fest vorgegeben ist. Auf diese Weise werden Ungenauigkeiten bei der Positionierung der zweiten

Teilschale in dem Gehäuse des Kohlebürstenhalters vermieden, wodurch eine präzise Führung der Kohlebürste gewährleistet werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse zumindest eine öffnung aufweist, die sich in Führungsrichtung erstreckt und die durch eine Abdeckplatte verschließ- bar ist. Durch die öffnung, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Gehäuses erstreckt, ist das Innere des Gehäuses besonders leicht zugänglich, wodurch sich die Montage der verschiedenen Bauteile des Kohlebürstenhalters inklusive der Kohlebürste besonders vereinfacht. Insbesondere weist die Abdeckplatte zumindest ein Rastelement auf, durch das die Abdeckplatte mit dem Gehäuse verrastbar ist, so dass auf eine aufwendige Ver- schraubung verzichtet werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Abdeckplatte eine Aufnahme zur HaI- terung der zweiten Teilschale ausgebildet, so dass die zweite Teilschale durch die Abdeckplatte in dem Gehäuse fixierbar ist. Auf diese Weise kann die Position der zweiten Teilschale in Bezug auf das Gehäuse und in Bezug auf die Abdeckplatte genau vorgegeben werden, wodurch sich eine weitere Kalibrierung erübrigt.

Vorzugsweise sind an der Abdeckplatte Positionierungselemente zur Positionierung und/oder an dem Gehäuse Befestigungselemente zur Befestigung des Kohlebürstenhalters an der elektro-dynamische Maschine angeformt. Somit ist eine präzise Montage an der e- lektro-dynamischen Maschine besonders leicht und mit möglichst wenigen zusätzlichen Bauteilen möglich.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Teilschale in dem Gehäuse gegenüberliegend der ersten Teilschale angeordnet ist, wobei insbesondere die erste Teilschale und die zweite Teilschale zur Führung gegenüberliegender Seitenflächen der Kohlebürste ausgebildet sind. Vorzugsweise umgreifen die erste Teilschale und/oder die zweite Teilschale jeweils zumindest eine der sich in Führungsrichtung erstreckenden Kanten der Kohlebürste. Dies führt dazu, dass die Kohlebürste mit besonders geringem Spiel in der Koh- lebürstenführung geführt werden kann. Damit reduziert sich der Verschleiß der Kohlebürste, und auch die Geräuschentwicklung bei Betrieb der elektro-dynamischen Maschine kann minimiert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich bei einer Mehrschichtkohlebürste die zweite Teilschale entlang einer einschichtig ausgebildeten Fläche der Mehrschichtkohlebürste. Dadurch wird ein Kurzschluss von verschiedenen Kohleriegeln der Mehrschichtkohlebürste durch die metallische zweite Teilschale vermieden.

Vorzugsweise sind die erste Teilschale und die zweite Teilschale identisch geformt. Auf diese Weise kann die Kohlebürste in beiden Teilschalen gleichmäßig geführt werden, wodurch eine gleichmäßige Abnutzung der Kohlebürste gewährleistet werden kann.

Der erfindungsgemäße Kohlebürstenhalter wird insbesondere bei Elektromotoren für Haus- haltsgeräte eingesetzt, wie beispielsweise bei Antriebsmotoren für Waschmaschinen oder Wäschetrocknern oder bei Gebläsemotoren für Staubsauger.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der Unteransprüche ohne Abweichung von der erfindungsgemäßen Idee in beliebiger Weise miteinander kombinierbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kohlebürstenhalter quer zur Führungs- richtung,

Fig. 2a-2d zeigen einzelne Bauteile des Kohlebürstenhalters gemäß Figur 1 ,

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Kohlebürstenhalters gemäß Figur 1 ,

Fig. 4a, 4b zeigen eine Draufsicht auf den Kohlebürstenhalters gemäß Figur 1 von schräg oben bzw. schräg unten.

Bevor auf die Zeichnungen näher eingegangen wird, sei angemerkt, dass einander entspre- chende oder gleiche Elemente bzw. Einzelteile des Kohlebürstenhalters in sämtlichen Zeichnungsfiguren durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Kohlebürstenhalter 1 quer zur Führungsrichtung F (siehe Pfeil in Figur 3) gezeigt. Einzelne Bauteile des Kohlebürstenhalters 1 gemäß Figur 1 zeigen die Figuren 2a bis 2d. Der Kohlebürstenhalter 1 weist ein Gehäuse 2 (siehe auch Figur 2a) auf, das aus Kunststoff ausgebildet ist. In dem Gehäuse 2 ist eine köcherförmige Kohlebürstenführung 3 angeordnet, in der eine Kohlenbürste 4 geführt ist. Bei der gezeigten Kohlebürste 4 handelt es sich um eine Mehrschichtkohlebürste, die aus einem ersten Kohleriegel 5 und einem zweiten Kohleriegel 6 mit dazwischen angeordneter Isolierschicht 7 besteht. Die Kohlebürstenführung 3 wird durch eine erste Teilschale 8 und eine zweite Teilschale 9 gebildet. Die erste Teilschale 8 ist an dem Gehäuse 2 angeformt und besteht aus elektrisch isolierendem Kunststoff. Die zweite Teilschale 9 (siehe auch Figur 2b) ist aus ei- nem Metallblech geformt und in das Gehäuse 2 eingefügt.

Die erste Teilschale 8 und die zweite Teilschale 9 sind mit jeweils zwei Schenkeln 10, 1 1 und 12, 13 und jeweils einer die Schenkel 10 und 1 1 bzw. 12 und 13 verbindenden Basis 14 bzw.15 identisch U-förmig geformt. In der ersten Teilschale 8 wie auch in der zweiten TeN- schale 9 ist jeweils im mittleren Bereich der Basis 14 bzw. 15 ein Federbauch 16 bzw. 17 zur Aufnahme einer Schraubenfeder 18 ausgebildet. Durch die Schraubenfeder 18 wird die Kohlebürste 4 in Führungsrichtung F auf einen Kommutator oder Schleifring eines Elektromotors gedrückt (nicht gezeigt), so dass die Kohlebürste 4 mit ihrer Stirnfläche 19 auf dem Kommutator bzw. Schleifring flächig aufliegen kann. Beidseitig des jeweiligen Federbauchs 16 bzw. 17 schließt sich zwischen Federbauch 16 bzw. 17 und den zugehörigen Schenkeln 10, 1 1 bzw. 12, 13 jeweils ein planer Führungsbereich 20, 21 bzw. 22, 23 an. Jeder der planen Führungsbereiche 20, 21 , 22 oder 23 umfasst mit dem an ihn anschließenden, zugehörigen Schenkel 10, 1 1 , 12 oder 13 jeweils eine der sich in Führungsrichtung F erstreckende Kanten K der Kohlebürste 4. Die Kohlebürste 4 liegt mit den Außenflächen des ersten Kohlerie- gels 5 an den Schenkeln 10, 1 1 und den planen Führungsbereichen 20, 21 der ersten Teilschale 8 und mit den Außenflächen des zweiten Kohleriegels 6 an den Schenkeln 12, 13 und den planen Führungsbereichen 22, 23 der zweiten Teilschale 9 an. Auf diese Weise wird die Kohlebürste 4 mit ihrem ersten Kohleriegel 5 durch die erste Teilschale 8 und mit ihrem zweiten Kohleriegel 6 durch die zweite Teilschale 9 geführt, so dass Verlustströme zwischen den beiden Kohleriegeln 5, 6 über die metallische zweite Teilschale 9 ausgeschlossen sind.

Zur genauen Positionierung der metallischen zweiten Teilschale 9 weist das Gehäuse 2 eine Aufnahme 24 zur formschlüssigen Halterung der zweiten Teilschale 9, insbesondere deren Schenkel 12 auf. Die zweite Teilschale 9 wird bei der Montage durch eine öffnung 25 des Kohlebürstenhalters 1 in die Aufnahme 24 eingefügt und mittels eines Rastelements 26 (siehe Figur 2b) mit dem Gehäuse 2 verrastet. Die öffnung 25 des Gehäuses 2 kann durch eine Abdeckplatte 27 (siehe auch Figur 2d) verschlossen werden. Vorzugsweise sind an der Abdeckplatte 27 Rastelemente 28, 29 angeformt, durch die die Abdeckplatte 27 mit dem Gehäuse 2 verrastet werden kann. An der Innenseite der Abdeckplatte 27 ist ebenfalls eine Aufnahme 30 zur formschlüssigen Halterung der zweiten Teilschale 9, insbesondere deren Schenkels 13 ausgebildet, so dass die zweite Teilschale 9 durch verschließen der öffnung 25 mit der Abdeckplatte 27 exakt positioniert werden kann. Des weiteren sind an der Abdeckplatte 27 Positionierstifte 31 , 32 angeformt, durch die der Kohlebürstenhalter 1 an des Elektromotors (nicht gezeigt) genau positioniert werden kann. Zur Befestigung des Kohlebürstenhalters 1 an dem Elektromotor sind an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 2 Vorsprünge 33, 34 angeformt, die je ein Befestigungsloch 35, 36 zur Durchführung einer Befestigungsschraube oder eines Befestigungsstiftes (nicht gezeigt) aufweisen.

Das Gehäuse 2 mit der ersten Teilschale 8, wie auch die Abdeckplatte 27 wird aus Duroplast, der bis mindesten 250° C temperaturstabil ist, mittels Spritzgussverfahrens hergestellt. Das Gehäuse 2, wie auch die Abdeckplatte 27 weisen im Bereich der Isolierschicht 7 kanalförmige Aussparungen 37, 38 auf, um sicherzustellen, dass Kohlestaub, der durch Abrieb der Kohlebürste 4 entsteht, sich nicht zwischen den Kohleriegeln 5 und 6 ansammeln und dadurch Verlustströme zwischen den Kohleriegeln 5 und 6 verursachen kann. Elektrisch kontaktiert wird die Kohlebürste durch ein Steckeranschlussteil 39, das an dem der Kohlebürste 4 gegenüberliegenden Ende der Schraubenfeder 18 anliegt.

Bezugszeichenliste

1 Kohlebürstenhalter

2 Gehäuse

3 Kohlebürstenführung 4 Kohlebürste

5 erster Kohleriegel

6 zweiter Kohleriegel

7 Isolierschicht

8 erste Teilschale 9 zweite Teilschale

10, 1 1 Schenkel der ersten Teilschale

12, 13 Schenkel der zweiten Teilschale

14 Basis der ersten Teilschale

15 Basis der zweiten Teilschale 16 Federbauch der ersten Teilschale

17 Federbauch der zweiten Teilschale

18 Schraubenfeder

19 Stirnfläche der Kohlebürste

20, 21 plane Führungsbereiche der ersten Teilschale 22, 23 plane Führungsbereiche der zweiten Teilschale

24 Aufnahme für einen Schenkel der zweiten Teilschale

25 öffnung des Kohlebürstenhalters

26 Rastelement der zweiten Teilschale

27 Abdeckplatte 28, 29 Rastelemente der Abdeckplatte

30 Aufnahme für einen Schenkel der zweiten Teilschale

31 , 32 Positionierelemente

33, 34 Vorsprünge

35, 36 Befestigungslöcher 37, 38 kanalförmige Aussparungen

39 Steckeranschlussteil