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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerdeckel eines Gleichstrommotors. Außerdem betrifft die Erfindung einen Gleichstrommotor, umfassend einen derartigen Lagerdeckel. Insbesondere ist der Gleichstrommotor ein bürstenbetriebener Motor.
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Aus dem Stand der Technik ist ein üblicherweise dreiteiliges Gehäuse für Gleichstrommotoren bekannt. So ist ein Polgehäuse vorhanden, das zur Aufnahme der elektromagnetischen Komponenten dient. Auf dieses Polgehäuse wird der Bürstenträger, auf dem die zur Kommutierung notwendigen Bürsten vorhanden sind, aufgebracht. Schließlich wird ein Lagerdeckel vorgesehen, um das Gehäuse zu verschließen. Durch den Lagerdeckel und das Polgehäuse ist außerdem eine Rotorwelle gelagert, so dass eine Zentrierung erforderlich ist. Ebenso ist der Bürstenträger mit dem Polgehäuse zu zentrieren, um eine hochwertige Kommutierung durchführen zu können. Ist die Zentrierung an einer der Komponenten nicht vorhanden, so ist entweder die Kommutierung verschlechtert oder es wirken ungünstige Kräfte auf die Rotorwelle.
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Offenbarung der Erfindung
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Durch den erfindungsgemäßen Lagerdeckel ist es einerseits ermöglicht, eine zuverlässige Kommutierung ebenso wie eine zuverlässige und sichere Zentrierung herzustellen. Gleichzeitig ist ermöglicht, den Bürstenträger als Baukastenbauteil auszuführen. Dies bedeutet, der Bürstenträger muss nicht an geänderte Dimensionen des Polgehäuses und/oder des Lagerdeckels angepasst werden. Vielmehr kann stets derselbe Bürstenträger verwendet werden, so dass derselbe Bürstenträger beispielsweise auch dann verwendet werden kann, wenn das Polgehäuse aufgrund von geänderten Magnetgrößen oder Spulengrößen in seiner Abmessung variiert wird. Ein Ausgleich findet stets durch den erfindungsgemäßen Lagerdeckel statt.
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Der erfindungsgemäße Lagerdeckel eines Gleichstrommotors umfasst eine erste Zentrierfläche sowie eine zweite Zentrierfläche. Die erste Zentrierfläche ist eingerichtet, den Lagerdeckel an einem Polgehäuse des Gleichstrommotors zu zentrieren. Insbesondere weisen sowohl der Lagerdeckel als auch das Polgehäuse einen Lagersitz auf, um eine Ankerwelle des Gleichstrommotors zu lagern. Durch die erste Zentrierfläche ist sichergestellt, dass die Lagersitze von Polgehäuse und Lagerdeckel dieselbe Mittelachse aufweisen. Die zweite Zentrierfläche des Lagerdeckels dient zum Zentrieren eines Bürstenträgers des Gleichstrommotors und ist von der ersten Zentrierfläche verschieden. Da der Lagerdeckel durch die erste Zentrierfläche bereits mit dem Polgehäuse zentriert ist, kann der Bürstenträger über die zweite Zentrierfläche mit dem Lagerdeckel und damit ebenfalls mit dem Polgehäuse zentriert sein. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Bürstenträger unabhängig von einer Größe des Polgehäuses ausgestaltet werden kann. Dies erlaubt das Bereitstellen des Bürstenträgers als Baukastenelement, da dies für unterschiedliche Motoren stets gleich ausgebildet sein kann. Da der Bürstenträger zumeist eine technisch sehr aufwendige Baugruppe innerhalb des Gleichstrommotors darstellt, ist dies vorteilhaft, um den Gleichstrommotor einfach und kostengünstig herstellen zu können. Durch ein entsprechendes Anpassen der zweiten Zentrierfläche ist stets ermöglicht, dass derselbe Bürstenträger in unterschiedlich großen Gleichstrommotoren eingesetzt werden kann, da durch den Lagerdeckel stets ein Ausgleich zwischen Bürstenträger und Polgehäuse herstellbar ist.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Zentrierfläche zylindermantelförmig um eine Mittelachse ausgebildet ist. Besagte Mittelachse ist insbesondere diejenige Mittelachse, die sich durch die Lagersitze von Lagerdeckel und Polgehäuse erstreckt. Es ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass die zylindermantelförmige erste Zentrierfläche Zentriererhebungen umfasst, die sich bezüglich der Mittelachse radial nach außen erstrecken. An besagten Zentriererhebungen kann das Polgehäuse anliegen, um somit gegenüber dem Lagerdeckel zentriert zu werden.
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Besonders vorteilhaft weist der Lagerdeckel Zentrierarme auf, die sich bezüglich der Mittelachse radial erstrecken. Radial innere Flächen der Zentrierarme stellen die zweite Zentrierfläche dar. Somit weist die zweite Zentrierfläche vorteilhafterweise eine Vielzahl von Teilflächen auf, die jeweils durch die radial inneren Flächen der Zentrierarme gebildet sind. Die radial inneren Flächen der Zentrierarme weisen einen größeren Abstand zu der Mittelachse auf als die erste Zentrierfläche. Somit ist einerseits erreicht, dass das Polgehäuse den Lagerdeckel zumindest teilweise umgibt, um an der ersten Zentrierfläche anzuliegen, während der Lagerdeckel den Bürstenträger zumindest teilweise umgibt, um mit der zweiten Zentrierfläche an dem Bürstenträger anzuliegen. Insbesondere verbleibt jeder Zentrierarm radial außerhalb des Polgehäuses. In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Zentrierfläche einen geringeren Abstand zur Mittelachse aufweist, als die erste Zentrierfläche. Dies ist insbesondere bei kleineren Bürstenträgern vorteilhaft.
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Die Zentrierarme erstrecken sich vorteilhafterweise ausgehend von der ersten Zentrierfläche. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Arme zumindest teilweise analog zu den Zentriererhebungen radial von der zylindermantelförmigen Fläche weg erstrecken, um anschließend axial von der ersten Zentrierfläche weg zu verlaufen. Dadurch ist die zweite Zentrierfläche auf eine einfache und aufwandsarme Weise gebildet, wobei gleichzeitig ein sicheres und zuverlässiges Zentrieren ermöglicht ist.
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Die Zentrierarme sind insbesondere gleichmäßig verteilt um die Mittelachse angeordnet. Bevorzugt sind zumindest drei Zentrierarme vorhanden, um ein sicheres und vollumfängliches Zentrieren des Bürstenträgers zu ermöglichen. Durch das gleichmäßige Anordnen ist dabei sichergestellt, dass Relativbewegungen zwischen dem Lagerdeckel und dem Bürstenträger verhindert sind.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Gleichstrommotor. Der Gleichstrommotor umfasst einen Lagerdeckel wie zuvor beschrieben. Außerdem umfasst der Gleichstrommotor ein hohlzylinderförmiges Polgehäuse und einen Bürstenträger. Es ist vorgesehen, dass der Lagerdeckel über die erste Zentrierfläche an einer radialen Innenseite des Polgehäuses anliegt. Außerdem liegt der Lagerdeckel mit der zweiten Zentrierfläche an einer radialen Außenseite des Bürstenträgers an. Besagte radiale Außenseite erstreckt sich vorteilhafterweise durch Ausnehmungen des Polgehäuses hindurch. Ansonsten ist vorgesehen, dass ein Spalt zwischen dem Bürstenträger und der Innenseite des Polgehäuses verbleibt. Somit ist der Bürstenträger gegenüber dem Polgehäuse schwimmend gelagert, während eine radiale Fixierung lediglich durch den Lagerdeckel erfolgt.
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Die Außenseite des Bürstenträgers weist vorteilhafterweise Vorsprünge auf. Die Vorsprünge dienen zum Anliegen an der zweiten Zentrierfläche. Dadurch ist besagte radiale Fixierung und Zentrierung des Bürstenträgers bezüglich dem Lagerdeckel und damit bezüglich dem Polgehäuse erreicht.
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Besonders vorteilhaft sind die Vorsprünge jeweils in einer Nut des Polgehäuses angeordnet. Insbesondere durchdringen die Vorsprünge das Polgehäuse, in dem die Nuten des Polgehäuses als durchgängige Öffnungen ausgebildet sind. Die Vorsprünge sind zumindest teilweise formschlüssig in jeweils einer Nut des Polgehäuses angeordnet. So ist insbesondere ein Verdrehen des Bürstenträgers relativ zu dem Polgehäuse und um die Mittelachse vermieden. Auch ist durch die Nut und den Vorsprung zumindest in einer Richtung ein axiales Verschieben des Bürstenträgers relativ zu dem Polgehäuse verhindert. Somit ist insbesondere ermöglicht, den Bürstenträger axial in das hohlzylinderförmige Polgehäuse einzuschieben, wobei das Einschieben durch die Nuten begrenzt ist. Anschließend erfolgt ein Aufbringen des Lagerdeckels, wodurch der Bürstenträger relativ zu Lagerdeckel und Polgehäuse zentriert und gleichzeitig bezüglich dem Polgehäuse fixiert wird, indem die letzte verbleibende Bewegungsrichtung des Bürstenträgers blockiert wird. Somit ist eine einfache aber gleichzeitig sichere und zuverlässige Montage des Bürstenträgers in dem Gleichstrommotor ermöglicht. Damit werden stets hohe Kommutierungsgüten erreicht, da sämtliche Komponenten des Gleichstrommotors bezüglich der Mittelachse zentriert sind.
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Der Bürstenträger ist vorteilhafterweise zumindest teilweise innerhalb des Polgehäuses angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Bürstenträger im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei im Wesentlichen die Ringform des Bürstenträgers innerhalb des Polgehäuses liegt. Lediglich die Vorsprünge und ein Anschluss für elektrische Komponenten erstrecken sich durch das Polgehäuse hindurch. Es ist vorgesehen, dass ein Spalt zwischen der radialen Innenseite des Polgehäuses und dem Bürstenträger verbleibt. Somit ist für eine Zentrierung von Polgehäuse und Bürstenträger der Lagerdeckel zwingend notwendig.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Explosionsansicht eines Gleichstrommotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine schematische Schnittansicht eines Bereichs des Gleichstrommotors gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 3 eine schematische Ansicht eines Lagerdeckels des Gleichstrommotors gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch eine Explosionsdarstellung von zumindest drei Komponenten eines Gleichstrommotors 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 1 sind lediglich ein Polgehäuse 10, ein Bürstenträger 11 sowie ein Lagerdeckel 1 dargestellt. Der Lagerdeckel 1 und das Polgehäuse 10 weisen jeweils einen Lagersitz 15 auf, der zum Lagern einer Ankerwelle vorgesehen ist. Somit sind Lagerdeckel 1 und Polgehäuse 10 mittig um dieselbe Mittelachse 100 auszurichten. Somit ist eine Zentrierung von Lagerdeckel 1 und Polgehäuse 10 notwendig. Ebenso ist der Bürstenträger 11 zumindest bezüglich des Polgehäuses 10 zu zentrieren, um eine hohe Kommutierungsgüte zu erreichen. Das Polgehäuse 10 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und umfasst die elektromagnetischen Komponenten des Gleichstrommotors 2. Somit wirkt der Bürstenträger 11 unmittelbar mit den Komponenten innerhalb des Polgehäuses 10 zusammen, um eine hohe Kommutierungsgüte des Gleichstrommotors 2 zu erreichen, ist der Bürstenträger 11 somit mittels Zentrierung um die Mittelachse 100 mittig auszurichten.
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Der Bürstenträger 11 stellt die technisch komplexeste und aufwendigste Komponente des Gleichstrommotors 2 dar. Daher ist der Bürstenträger 11 bevorzugt als Baukastenelement auszubilden, das für eine große Vielzahl von unterschiedlichen Gleichstrommotoren 2 verwendet werden kann. Somit ist eine direkte Zentrierung des Bürstenträgers 11 an dem Polgehäuse 10 nicht sinnvoll, da ansonsten für unterschiedliche Größen des Polgehäuses 10 unterschiedliche Bürstenträger 11 bereitgestellt werden müssten. Somit erfolgt eine Zentrierung des Bürstenträgers 11 an dem Lagerdeckel 1, der einfach und aufwandsarm zu fertigen ist und somit einfach und aufwandsarm an unterschiedliche Größen des Polgehäuses 10 angepasst werden kann.
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Eine Schnittdarstellung der Zentrierung ist in 2 gezeigt. 3 zeigt schematisch eine Detailansicht des Lagerdeckels 1. Diese Figuren werden nachfolgend zusammen mit 1 beschrieben.
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Der Lagerdeckel 1 weist eine erste Zentrierfläche 3 sowie eine zweite Zentrierfläche 4 auf, die von der ersten Zentrierfläche 3 verschieden ist. Die erste Zentrierfläche 3 umfasst eine zylindermantelförmige Fläche, die sich um die Mittelachse 100 erstreckt, sowie Zentriererhebungen 5, die sich radial von besagter zylindermantelförmiger Fläche weg erstrecken. Mit den Zentriererhebungen 5 liegt der Lagerdeckel 1 an einer radialen Innenseite 8 des Polgehäuses an. Die radialen Zentriererhebungen 5 sind insbesondere gleichmäßig um die Mittelachse 100 verteilt angeordnet. Somit ist ein sicheres und zuverlässiges Zentrieren des Lagerdeckels 1 an dem Polgehäuse 10 erreicht. Dies bewirkt insbesondere, dass die Lagersitze 15 von Polgehäuse 10 und Lagerdeckel 1 korrespondierend zueinander ausgerichtet sind, so dass eine entlang der Mittelachse 100 angeordnete Ankerwelle optimal in dem Polgehäuse 10 und dem Lagerdeckel 1 gelagert ist.
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Um den Bürstenträger 11 zu zentrieren, weist der Lagerdeckel 1 die zweite Zentrierfläche 4 auf, die durch eine Vielzahl von Teilflächen gebildet ist. Besagte Teilflächen stellen radial innere Flächen 7 von Zentrierarmen 6 dar. Die Zentrierarme 6 erstrecken sich von der zylindermantelförmigen Fläche der ersten Zentrierfläche 3 sowohl axial als auch radial. Dadurch ist erreicht, dass die zweite Zentrierfläche radial einen größeren Abstand zu der Mittelachse 100 aufweist, als die erste Zentrierfläche 3. Außerdem ist die zweite Zentrierfläche 4 axial neben der ersten Zentrierfläche 3 angeordnet.
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Die radial inneren Flächen 7 der Zentrierarme 6 stehen in Kontakt mit Vorsprüngen 13, die Teil der radialen Außenseite 9 des Bürstenträgers 11 sind. Diese Vorsprünge 13 erstrecken sich außerdem durch Nuten 14 im Polgehäuse 10. Somit ist vorgesehen, dass die Zentrierarme 6 des Lagerdeckels 1 radial außerhalb des Polgehäuses 10 angeordnet sind.
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Der Lagerdeckel liegt mit der ersten Zentrierfläche 3 somit bevorzugt innerhalb des Polgehäuses 10. Die zweite Zentrierfläche 4 hingegen verbleibt radial außerhalb des Polgehäuses 10. Ebenso liegt die radiale Außenseite 9 des Bürstenträgers 11 mit Ausnahme der Vorsprünge 13 innerhalb des Polgehäuses 10. Wie insbesondere in 2 gezeigt ist, verbleibt dabei ein Spalt 12 zwischen der radialen Außenseite 9 mit Ausnahme der Vorsprünge 13 des Bürstenträgers 11 und der radialen Innenseite 8 des Polgehäuses 10. Somit ist der Bürstenträger 11 in dem Polgehäuse 10 schwimmend angeordnet, wobei eine Zentrierung lediglich durch den Lagerdeckel 1 erfolgt. Dazu liegen die Vorsprünge 13 radial innen an den Zentrierarmen 6 des Lagerdeckels 1 an.
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Durch die Vorsprünge 13 ist außerdem ein zumindest teilweise formschlüssige Verbindung von Polgehäuse 10 und Bürstenträger 11 erreicht. Die Vorsprünge 13 sind zumindest teilweise formschlüssig in den Nuten 14 angeordnet. Somit ist insbesondere ein Verdrehen des Bürstenträgers 11 relativ zu dem Polgehäuse 10 um die Mittelachse 100 verhindert. Auch ist ein axiales Verschieben des Bürstenträgers 11 relativ zu dem Polgehäuse 10 in zumindest einer Richtung verhindert. Eine Bewegung des Bürstenträgers 11 relativ zu dem Polgehäuse 10 entlang einer weiteren axialen Richtung ist schließlich durch den Lagerdeckel 1 verhindert. Somit ist der Bürstenträger 11 umfassend in dem Polgehäuse fixiert.
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Durch die Zentrierung des Bürstenträgers 11 an dem Lagerdeckel 1 erfolgt ebenso eine Zentrierung des Bürstenträgers 11 zu dem Polgehäuse 10. Dadurch ist eine hohe Kommutierungsgüte erreichbar. Gleichzeitig kann der Bürstenträger 11 stets als gleiches Bauteil ausgebildet werden, um in unterschiedlichen Gleichstrommotoren 2 Verwendung zu finden. Dabei dient insbesondere der Lagerdeckel 1 als Art Adapter, um denselben Bürstenträger 11 auf unterschiedliche Gehäusegrößen des Polgehäuses 10 anzupassen.
