DE19755099A1 - Elektromotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Lamellen aufweisenden Kollektor und mit einer von einem Federelement gegen den Kollektor vorgespannten Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung der Lamellen, wobei die Kohlebürste von einem Führungsbauteil gegenüber dem Kollektor positioniert und mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden ist.

Solche Elektromotoren sind allgemein gebräuchlich und damit bekannt. In der Regel ist die Kohlebürste zusammen mit dem Federelement in einem elektrisch leitenden, in seinem von dem Kollektor abweisenden Ende verschlossenen Schacht angeordnet. Das Federelement ist dabei meist als Schraubenfeder gestaltet und stützt sich an dem Boden des Schachtes ab. Die Kohlebürste wird hierdurch über das Federelement und zugleich über den Schacht mit elektrischer Energie versorgt. Durch die zwei Übertragungswege (Feder bzw. Schacht) liegt ein redundantes System vor, das eine Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie gewährleistet.

Nachteilig bei dem bekannten Elektromotor ist, daß bei einem Bruch der Feder die Kohlebürste nicht mehr gegen den Kollektor vorgespannt ist. Dies ist jedoch bei Elektromotoren, die eine besonders hohe Betriebssicherheit aufweisen müssen, nicht tragbar. Beispielsweise muß bei einem zur Steuerung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges vorgesehenen Elektromotor der Betrieb auch bei einem Bruch des Federelementes sichergestellt werden. Weiterhin können Schwingungen des Motors oder der Kohlebürste zu einem Abheben des Federelementes und zu einem Vibrieren der Kohlebürste in dem Schacht führen. Hierdurch kann ebenfalls eine sichere Kontaktierung der Kohlebürste nicht mehr gewährleistet werden.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß er möglichst kostengünstig herstellbar ist und eine besonders hohe Betriebssicherheit aufweist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest zwei Federelemente jeweils zur Kontaktierung und zur Vorspannung der Kohlebürste gegen den Kollektor parallel angeordnet sind.

Durch diese Gestaltung wird die Kohlebürste ausschließlich an ihrer dem Kollektor abgewandten Stirnseite über die Federelemente kontaktiert. Deshalb ist kein Schacht oder eine in die Kohlebürste eingepreßte Kupferlitze zur Kontaktierung der Kohlebürste erforderlich. Der erfin­ dungsgemäße Elektromotor ist daher besonders kostengünstig herstellbar. Da Schwingungen der Kohlebürste dank der Erfindung von zwei Federelementen aufgefangen werden, ist die Kontaktierung der Kohlebürste besonders zuverlässig. Bei einem Bruch eines der Federelemente wird die Kohlebürste von dem anderen Federelement mit elektrischem Strom versorgt und gegen den Kollektor vorgespannt. Der erfindungsgemäße Elektromotor weist daher eine besonders hohe Betriebssicherheit auf.

Die Kohlebürste könnte beispielsweise von den Federelementen geführt werden. Von dem Kollektor auf die Kohlebürste übertragene Kräfte werden jedoch gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zuverlässig abgestützt und ein Rattern oder Verkanten zwischen Kohle und Kollektor wird sicher vermieden, wenn das Führungsbauteil ein Kunststoffschacht ist, in welchem die Kohlebürste axial verschieblich angeordnet ist. Die Herstellung des Elektromotors vorteilhaft erheblich vereinfachend kann der Kunststoffschacht mit weiteren Bauteilen wie z. B. einem Lagerschild und/oder Steckeranbindungen, die üblicherweise Kunststoffspritzgußbauteile sind, ein einziges Bauteil bildend verbunden und in einem Verfahrensgang gefertigt sein. Da die Kontaktierung der Kohlebürste über die Federelemente erfolgt, kann der Kunststoffschacht im Vergleich zu dem Schacht des bekannten Elektromotors besonders kleine Abmessungen aufweisen. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, daß der Elektromotor durch eine starke Dämpfung von Schwingungen der Kohlebürste durch den Kunststoffschacht eine besonders hohe Laufruhe hat.

Schwingungen der Kohlebürste können gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nicht mehr zu einer mangelnden Kontaktierung der Kohlebürste führen, wenn die Federelemente jeweils unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Durch die unterschiedlichen Steifigkeiten der Federelemente weisen diese unterschiedliche Eigenresonanzen und damit ein unterschiedliches Schwingungsverhalten auf. Deshalb kann im ungünstigsten Fall nur eines der Federelemente von der Kohlebürste abheben. Die unterschiedliche Steifigkeit der Federelemente läßt sich beispielsweise durch eine unterschiedliche Materialwahl oder eine entsprechende Formgebung der Federelemente erzeugen.

Die Montage der Federelemente gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn die Federelemente ein einziges Bauteil bildend miteinander verbunden sind. In einer besonders einfachen Ausführung sind die Federelemente dabei aus einem einzigen Drahtstück gewickelt und gebogen.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage der Federelemente trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Federelemente auf einem gemeinsamen Federdom angeordnet sind. Zudem ist dadurch die Lage der Federelemente stabilisiert.

Die Federelemente und der Federdom weisen gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders geringe Bautiefe auf und der Federdom ist einfach herstellbar, wenn der Federdom als ge­ faltetes oder gebogenes Blechteil ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung ist der Federdom trotz eines nur geringen Materialeinsatzes besonders steif und ermöglicht eine sichere Führung der Federelemente.

Der erfindungsgemäße Elektromotor gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn ein Anschluß zur Versorgung der Felderelemente mit elektrischer Energie mit dem Federdom verbunden ist. Auf diese Weise ist der Dom direkt mit einem Anschluß des Elektromotors verbunden.

Zur weiteren Verbesserung der Kontaktierung der Kohlebürste trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn der Federdom an einer Bürstenplatte, einem Lagerschild oder dem Kohlebürstenführungsbauteil im wesentlichen starr befestigt ist. Um die Federelemente sicher führen zu können, darf die Anbringung des Doms keine hohe Elastizität aufweisen. Eine vollkommen starre Anbringung kann aber aufgrund der Eigenelastizität des Doms und des diesen tragenden Bauteils nicht immer erreicht werden.

Die Federelemente könnten beispielsweise als nebeneinander oder ineinander angeordnete Schraubenfedern gestaltet sein. Die Federelemente gestalten sich jedoch gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn die Federelemente als Rollbandfedern ausgebildet sind.

Zur weiteren Verbesserung der Kontaktierung der Kohlebürste trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die Federelemente in ihrem an der Kohlebürste anliegenden Bereich eine Abwinklung aufweisen. Hierdurch liegen die Federelemente nur in einem punktförmigen Bereich an der Kohlebürste an.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Abwinklung an ihrer der Kohlebürste zugewandten Seite abgerundet ist. Auf diese Weise ist ein sauberes Abrollen der Abwinklung des Federelements gewährleistet, wenn das Federelement beim Verschleißen der Kohlebürste der weichenden Kohlebürstenoberfläche folgt. Ein Verkanten von Kohle und Federelement ist dann ausgeschlossen.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teil­ bereichs eines erfindungsgemäßen Elektro­ motors,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer von Federelementen gegen einen Kollektor vor­ gespannten Kohlebürste des erfindungsgemäßen Elektromotors aus Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit einem in einem Gehäuse 1 befestigten Stator 2 und mit einem auf einer drehbar gelagerten Welle 3 befestigten Rotor 4. Eine Stirnseite des Elektro­ motors ist von einem ein Lager 5 für die Welle 3 aufweisenden Lagerschild 6 verschlossen. Auf der Welle 3 ist ein mehrere Lamellen 7, 8 aufweisender Kollektor 9 zur Versorgung des Rotors 4 mit elektrischem Strom angeordnet. Gegen den Kollektor 9 ist eine in einem Kunststoffschacht 10 axial verschieblich angeordnete Kohlebürste 11 mittels Federelementen 12, 13 vorgespannt.

Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die von den Federelementen 12, 13 gegen den Kollektor 9 vorgespannte Kohlebürste 11 des erfindungsgemäßen Elektromotors aus Fig. 1. Die Federelemente 12, 13 sind als - hier der Übersichtlichkeit halber geschnitten dargestellte - Spiralfedern mit blattfederartigem Endbereich ausgebildet und von einem gemeinsamen Federdom 14 gehalten. Der Federdom 14 ist hierbei als abgewinkeltes Blechteil ausgebildet. Weiterhin zeigt die Fig. 2, daß die Federelemente 12, 13 in einem der Kohlebürste 11 abgewandten Bereich jeweils längliche Endbereiche 16, 17 aufweisen, die die Federelemente 12, 13 an einem feststehenden Bauteil 18 abstützen. Die länglichen Endbereiche 16, 17 der Federelemente 12, 13 gehen ineinander über, so daß die Federelemente 12, 13 ein einziges Bauteil bildend miteinander verbunden sind. Eine nicht dargestellte elektrische Energieversorgung der Federelemente 12, 13 könnte in dem Verbindungsbereich der Endbereich 16, 17 angeordnet sein. In Fig. 2 ist jedoch eine Variante gezeigt, bei der die elektrische Energieversorgung über einen Anschlußdraht 15 unmittelbar an dem Federdom 14 angeschlossen, z. B. angelötet oder angeschweißt, ist. Die dargestellte Ausführungsform bedarf entgegen der vorher geschilderten eines elektrisch leitenden Federdoms 14. Die Kontaktierung der Federelemente 12, 13 erfolgt dabei über die an dem Dom 14 anliegenden Windungen der Federelemente. Das feststehende Bauteil 18 und der Kunststoffschacht 10 sind jeweils an dem in Fig. 1 dargestellten Lagerschild 6 befestigt. Die Federelemente 12, 13 weisen an ihrem der Kohlebürste 11 zugewandten Ende jeweils Abwinklungen 19, 20 auf. Hierdurch wird die Kohlebürste 11 zuverlässig kontaktiert.

Claims (11)

1. Elektromotor mit einem Lamellen aufweisenden Kollektor und mit einer von einem Federelement gegen den Kollektor vorgespannten Kohlebürste zur elektrischen Kontaktierung der Lamellen, wobei die Kohlebürste von einem Führungsbauteil gegenüber dem Kollektor positioniert und mit einer elektrischen Energieversorgung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Federelemente (12, 13) jeweils zur Kontaktierung und zur Vorspannung der Kohlebürste (11) gegen den Kollektor (9) parallel an­ geordnet sind.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsbauteil ein Kunststoffschacht (10) ist, in welchem die Kohlebürste (11) axial verschieblich angeordnet ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (12, 13) jeweils unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.

4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (12, 13) ein einziges Bauteil bildend miteinander verbunden sind.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (12, 13) auf einem gemeinsamen Federdom (14) angeordnet sind.

6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdom (14) als gefaltetes oder gebogenes Blechteil ausgebildet ist.

7. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (Anschlußdraht 15) zur Versorgung der Federelemente (12, 13) mit elektrischer Energie mit dem Federdom (14) verbunden ist.

8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdom (14) an einer Bürstenplatte, einem Lagerschild (6) oder dem Kohlebürstenführungsbauteil (Kunststoffschacht 10) im wesentlichen starr befestigt ist.

9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (12, 13) als Rollbandfedern ausgebildet sind.

10. Elektromotor nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (12, 13) in ihrem an der Kohlebürste (11) anliegenden Bereich eine Abwinklung (19, 20) aufweisen.

11. Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwinklung (19, 20) an ihrer der Kohlebürste (11) zugewandten Seite abgerundet ist.