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Title:
ELECTRIC MACHINE WITH A BRUSH CARRIER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/021522
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric machine, especially an electric motor, comprising a brush carrier (1) made of an insulating material and at least one brush (3) arranged in a tubular brush holder (2). The tubular brush holder (2) is made of a conducting material and is disposed in such a way that it is exposed on the brush carrier (1). An integral electric connection element (4,5) is provided in the brush carrier (1) for electrical connection.

Inventors:
MEYER CHRISTIAN
Application Number:
PCT/DE2003/000766
Publication Date:
March 11, 2004
Filing Date:
March 11, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H01R39/38; H02K5/14; H02K5/22; (IPC1-7): H01R39/38
Foreign References:
US2695968A1954-11-30
GB2191346A1987-12-09
Other References:
See also references of EP 1537634A1
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Claims:
Ansprüche
1. Elektrische Maschine, umfassend einen aus einem isolierenden Material hergestellten Bürstenträger (1) und wenigstens eine in einem Köcher (2) angeordnete Bürste (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Köcher (2) aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und der Köcher (2) freiliegend am Bürstenträger (1) angeordnet ist, wobei im Bürstenträger (1) ein elektrisches Verbindungselement (4,5) für eine elektrische Verbindung mit dem Köcher (2) integral gebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungselement (4,5) im Bürstenträger ein Gitterelement ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Köcher (2) wenigstens einen flächenartigen Verbindungsbereich (6,7) zur Verbindung mit dem elektrischen Verbindungselement (4,5) des Bürstenträgers aufweist.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4, 5) des Bürstenträgers und der Köcher (2) mittels Schweißen, insbesondere mittels Widerstandsschweißen, miteinander verbunden sind.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenträger (1) aus einem Kunststoff hergestellt ist und das elektrische Verbindungselement (4,5) während des Gießens des Bürstenträgers in diesen integriert wird.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Köcher (2) mit der Bürste (3) über eine Litze (8) elektrisch verbunden ist.
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterelement ein Stanzgitter ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürsten (3) Kohlebürsten sind.
9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine ein Elektromotor, insbesondere ein KommutatorMotor oder ein SchleifringMotor ist.
Description:
Elektrische Maschine mit Bürstenträger Stand der Technik Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, umfassend einen aus einem isolierenden Material hergestellten Bürstenträger und wenigstens eine in einem Köcher angeordnete Bürste.

Derartige elektrische Maschinen sind beispielsweise als Kommutator-Motoren bekannt, bei denen eine Schleifkohle als Bürste in einem Köcher angeordnet ist und mit einem am Rotor angeordneten Kommutator in Schleifkontakt steht. Über di. e Bürste und den Kommutator erfolgt eine Stromübertragung auf eine drehbar gelagerte Rotorwicklung. Bei derartigen Motoren sind die Bürstenträger derart ausgebildet, dass sie einen Kunststoff käfig aufweisen, in welchen der Köcher eingeschoben und verrastet wird. Hierbei umschließt der Kunststoffkäfig den Köcher vollständig. Wenn derartige Motoren beispielsweise als Hilfsantriebe in Kraftfahrzeugen, z. B. als Scheibenwischermotor oder als Fensterhebermotor o. ä. verwendet werden, kann eine verstärkte Wärmeentwicklung an den Bürsten auftreten. Da der Köcher dabei von dem umschließenden Kunststoffkäfig des Bürstenträgers umgeben ist, weisen derartige Motoren eine schlechte Wärmeabfuhr

auf, sodass sich ein Wärmestau ergeben kann, welcher zu Beschädigungen am Motor führen kann. Weiterhin ergeben sich durch den bekannten Aufbau des Bürstenträgers mit Kunststoffkäfig und darin befestigtem Köcher und die Montage durch das Einstecken und Verrasten oder Vercrimpen verschiedene Toleranzen, welche sich in ungünstiger Weise addieren können und zu Leistungseinbußen des Motors auf Grund ungenauer Positionierung der Teile führen können.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dabei den Vorteil auf, dass sie eine verbesserte Wärmeabfuhr am Köcher ermöglicht, da der Köcher aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist und der Köcher freiliegend am Bürstenträger angeordnet ist. D. h. der Köcher ist nicht von einem isolierenden Kunststoffkäfig des Bürstenträgers umgeben, sodass eine verbesserte Wärmeabfuhr möglich ist, da kein isolierendes Material den Köcher vollständig ummantelt. Dadurch kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine für einen erhöhten Temperatureinsatz verwendet werden. Weiterhin ergeben sich durch die freiliegende Anordnung des Köchers am Bürstenträger eine einfachere Montage und deutlich verringerte Möglichkeiten der Addition von Toleranzen, da die im Stand der Technik vorhandenen Einbau-und Aufbautoleranzen beim Einstecken und Vercrimpen des Köchers usw. erfindungsgemäß nicht vorhanden sind. Da weiterhin erfindungsgemäß im Bürstenträger ein Verbindungselement für eine elektrische Verbindung mit dem Köcher integral gebildet ist, erfolgt eine Stromführung über dieses Verbindungselement zum Köcher. Hieraus resultiert ein weiter vereinfachter Aufbau und eine Teileersparnis, da keine separaten Stromführungsleitungen zur Bürste notwendig sind.

Dies vereinfacht weiterhin insbesondere die Montage, wodurch sich signifikante Kostenreduzierungen erzielen lassen. Die freiliegende Anordnung des Köchers stellt weiterhin ein deutlich verbessertes Schwingverhalten des Köchers bereit, da keine Einbautoleranzen und/oder Spielpassungen zwischen Köcher und Bürstenträger vorhanden sind.

Um eine möglichst einfache Herstellbarkeit und eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem integralen Verbindungselement des Bürstenträgers und dem Köcher zu ermöglichen, ist das Verbindungselement im Bürstenträger vorzugsweise als Gitterelement ausgebildet. Dadurch kann einerseits eine flächige elektrische Verbindung ermöglicht werden und andererseits kann bei der Herstellung des Bürstenträgers eine einfache und sichere Verbindung zwischen dem Bürstenträger und dem Gitterelement durch die Freiräume im Gitter erreicht werden.

Um eine sichere Verbindung zwischen dem Köcher und dem Gitterelement zu ermöglichen, weist der Köcher wenigstens einen flächenartigen Verbindungsbereich auf, an welchem er mit dem Gitterelement. verbunden ist. Dadurch wird eine flächige Verbindung zwischen den beiden Bauteilen erreicht, was eine sichere elektrische Kontaktierung ermöglicht.

Besonders bevorzugt wird das Gitterelement und der Köcher mittels Schweißen, insbesondere mittels Widerstandsschweißen miteinander verbunden. Dadurch wird einerseits eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Teilen erreicht und andererseits gleichzeitig auch eine elektrische Verbindung, sodass sich ein besonders einfacher Aufbau ergibt. Weiterhin kann eine Teileersparnis erreicht werden, da keine zusätzlichen Elemente für die mechanische und/oder elektrische Verbindung der Bauteile notwendig ist.

Um eine besonders einfache Herstellung des Bürstenträgers zu ermöglichen, ist dieser vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt und das Gitterelement wird während der Herstellung des Bürstenträgers beispielsweise mittels Gießens, insbesondere Spritzgießens, in den Bürstenträger integriert. Es sei angemerkt, dass dabei selbstverständlich das Gitterelement derart in den Bürstenträger integriert wird, dass eine freie Gitterfläche zur Verbindung mit dem Köcher an der Oberfläche des Bürstenträgers für die elektrische Kontaktierung verbleibt.

Um eine sichere Verbindung zwischen dem aus leitendem Material hergestellten Köcher und der Bürste zu erreichen, ist zwischen diesen beiden Teilen vorzugsweise eine Litze vorgesehen.

Um ein kostengünstig herstellbares Gitterelement bereitzustellen, ist das Gitterelement vorzugsweise als Stanzgitter ausgebildet.

Vorzugsweise sind die im Köcher angeordneten Bürsten Kohlebürsten. Weiterhin bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Elektromotor, insbesondere ein Kommutator- Motor.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Zeichnung Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung

dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Bürstenträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Figur 2 eine schematische, perspektivische Ansicht eines auf dem Bürstenträger angeordneten Köchers in vergrößertem Maßstab.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

In Figur 1 ist ein Bürstenträger 1 für eine elektrische Maschine, insbesondere ein Kommutator-Motor, dargestellt.

Der Bürstenträgter 1 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff, mittels Spritzgießen hergestellt. An einer Seite des Bürstenträgers 1 ist ein elektrischer Steckanschluss 9 mit Kontakten 14 integral gebildet.

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind am Bürstenträger 1 zwei Köcher 2 angeordnet. Die beiden Köcher 2 sind dabei derart angeordnet, dass sie sich um 180° an einer mittleren Aussparung 12 des Bürstenträgers 1 gegenüber liegen. Die mittlere Aussparung 12 dient insbesondere als Durchlass für eine Rotorwelle. Die beiden Köcher 2 sind aus einem leitenden Material, vorzugsweise einem Blechmaterial, hergestellt und weisen eine im Wesentlichen rechteckige Grundform auf. Im Inneren der Köcher 2 ist eine

taschenförmige Aussparung zur Aufnahme der Bürsten 3 vorgesehen. Der Köcher 2 kann beispielsweise durch Stanzen und Umformen aus einem Blechmaterial hergestellt werden.

Wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich ist, ist an zwei einander gegenüber liegenden Seiten des Köchers 2 jeweils ein flächenartiger Verbindungsbereich 6 bzw. 7 angeordnet.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, kann dieser flächenartige Verbindungsbereich 6,7 beispielsweise durch teilweises Ausstanzen und Umbiegen des Blechmantels des Köchers 2 auf einfache Weise bereitgestellt werden. Im oberen Bereich der Köcher 2 ist jeweils eine längliche Aussparung 13 gebildet.

Die längliche Aussparung 13 dient zum Durchführen einer Litze 8, welche mit einem Ende in die Kohlebürste 3 eingesteckt ist und mit ihrem anderen Ende mit einem Kontaktelement 11 verbunden ist. Das Kontaktelement 11 ist dabei mit dem Köcher 2 verbunden. Dadurch wird eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Köcher 2 und der Bürste 3 hergestellt.

Es sei angemerkt, dass die Litze 8 nicht unbedingt notwendig ist, da ein elektrischer Kontakt zwischen dem Köcher 2 und der Bürste 3 auch unmittelbar durch die Berührung zwischen den beiden Bauteilen in der taschenförmigen Aussparung des Köchers hergestellt werden kann. Allerdings kan duch ein zwischen diesen beiden Bauteilen vorhandenes Spiel der elektrische Kontakt nicht so sicher wie mit Verwendung einer Litze 8 bereitgestellt werden.

Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, sind im Bürstenträger 1 für jeden Köcher 2 Gitterelemente 4,5 integral im Bürstenträger 1 gebildet. Diese Gitterelemente 4,5 sind aus einem elektrisch leitenden Material

hergestellt und können beispielsweise während der Herstellung des Bürstenträgers 1 mittels Kunststoffspritzens als Einlegeteile in die Spritzgussform für den Bürstenträger eingelegt werden. Die Gitterelemente 4,5 dienen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Köcher 2 und dem elektrischen Steckanschluss 9, wobei eine elektrische Verbindung zwischen den Gitterelementen 4,5 und dem elektrischen Steckanschluss 9 durch nicht dargestellte, ebenfalls im Bürstenträger 1 integral gebildete Leitungen bereitgestellt wird. Die Gitterelemente 4,5 sind dabei an den Positionen gebildet, in denen im montierten Zustand die flächenartigen Verbindungsbereiche 6,7 des Köchers 2 angeordnet sind. Um kostengünstig herstellbar zu sein, sind die Gitterelemente 4,5 vorzugsweise als Stanzgitter ausgebildet.

Bei der Montage des Köchers 2 an den Bürstenträger 1 werden dabei die flächenartigen Verbindungsbereiche 6,7 auf die Gitterelemente 4,5, vorzugsweise mittels Widerstandsschweißens, gefügt. Dadurch entsteht eine flächenartige Verbindung zwischen den Gitterelementen 4,5 und dem Köcher 2, was eine sichere Stromübertragung auf den Köcher 2 ermöglicht. Weiterhin wird der Köcher 2 dadurch gleichzeitig auch am Bürstenträger 1 befestigt. Somit kann erfindungsgemäß eine Teileersparnis erreicht werden, da zum einen eine Stromführung und zum anderen eine mechanische Verbindung in einem Bauteil erreicht wird.

Um eine einfache Montage zu ermöglichen, sind am Bürstenträger 1 vorzugsweise mehrere Positionierungselemente 10 für den Köcher 2 integral gebildet. Hierbei ist vorzugsweise seitlich des Köchers 2 jeweils mindestens ein Positionierungselement, vorzugsweise an einer Seite 2 der Positionierungselemente, vorgesehen.

Weiterhin liegt der erfindungsgemäße Köcher 2 im Wesentlichen frei am Bürstenträger 1 an, sodass eine verbesserte Wärmeabfuhr am Köcher 2 möglich ist, da erfindungsgemäß auf die im Stand der Technik den Köcher umgebende isolierende Umhüllung verzichtet werden kann.

Somit kann der erfindungsgemäße Bürstenträger auch bei elektrischen Maschinen mit höheren Temperaturen am Köcher verwendet werden, da er ein deutlich verbessertes thermisches Verhalten aufweist.

Durch die erfindungsgemäße, nur durch Zerstörung lösbare Verbindung zwischen dem Köcher 2 und dem Bürstenträger 1, ergibt sich weiterhin auch ein deutlich verbessertes Schwingverhalten, da erfindungsgemäß keine Einbautoleranzen und/oder Spielpassungen vorhanden sind. Dadurch kann sich auch keine negative Addition von Toleranzen, wie beim Stand der Technik ergeben. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein wesentlich vereinfachter Montageaufbau bereitgestellt, wobei insbesondere mechanische Beschädigungen, welche beispielsweise im Stand der Technik an den Rastelementen oder Biegelaschen usw. auftreten können, nicht möglich.