DE19629807A1

DE19629807A1 - Kommutatormotor

Info

Publication number: DE19629807A1
Application number: DE1996129807
Authority: DE
Inventors: Guillermo Havenstein; Klaus Merkel; Juergen Schlipf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1996-07-24
Publication date: 1998-01-29
Also published as: GB2315609B; GB9714798D0; GB2315609A; CH692643A5; ITMI971671A1; IT1293604B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kommutatormotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei solchen Kommutatormotoren, wie sie beispielsweise durch Einphasen-Reihenschlußmotoren repräsentiert werden, dienen die elektrischen Umschalter zur Drehrichtungsumkehr, wobei durch die Bürstenverschiebung bei der Umschaltung gleichzeitig ein Bürstenversatz bezüglich der neutralen Zone korrigiert wird.

Bei einem in Fig. 1-3 in verschiedenen Schnitten ausschnittweise und schematisch dargestellten Bürstenhalter 40 eines bekannten Kommutatormotors ist die elektrisch leitende Abdeckung am Bürstenhalter 40 durch eine Rastkappe 41 realisiert, die auf das vom Kommutator 42 abgekehrte Ende des kastenförmigen Bürstenhalters 40 aufgeclipst ist. Die beiden Kontaktelemente 43, 44 des elektrischen Umschalters 45 sind als gewölbte Kontaktzungen mit Federvorspannung ausgebildet, die von dem Bürstenhalter 40 kontaktiert werden. Der Strom läuft von dem einen oder anderen Kontaktelement 43 bzw. 44 über den Bürstenhalter 40, die Rastkappe 41 auf die Kontaktplatte 46, die an die in die Kommutatorbürste 47 eingepreßte Anschlußlitze 48 angeschweißt ist. Die Kontaktplatte 46 wird von der Bürstenfeder 49 an die Rastkappe 41 angedrückt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Kommutatormotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch das Heranziehen der beiden Kontaktelemente des elektrischen Umschalters unmittelbar als Abdeckung des Bürstenhalters, an der die Kontaktplatte für die Stromzuführung zur Kommutatorbürste unter der Kraft der Bürstenfeder anliegt, eine gesondere Rastkappe entfällt und die für den Andruck der Bürsten verantwortliche Bürstenfeder auch noch den Kontaktdruck im Umschalter gewährleistet. Gegenüber den herkömmlichen, vorstehend beschriebenen, bekannten Bürstenhaltern entfallen damit zwei Kontaktübergänge, da der Strom direkt von dem Kontaktelement des Umschalters auf die Kontaktplatte übergeht. Dies wiederum hat einen geringeren Spannungsabfall, eine geringere Wärmeentwicklung und eine geringere Funkstörung zur Folge. Auch die Staubanfälligkeit der Kommutatoreinheit sinkt. Das Isolierstück aus Kunststoff hält die Bürstenfeder während des Umschaltvorgangs der Bürstenbrücke und ermöglicht, indem es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von den Kontaktelementen entfernbar ausgebildet ist, den Bürstenwechsel.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kommutatormotors möglich.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 ausschnittweise einen bekannten Bürstenhalter mit elektrischem Umschalter für einen Kommutatormotor in drei verschiedenen Schnittdarstellungen,

Fig. 4 ausschnittweise einen Schnitt eines die Erfindung repräsentierenden Kommutatormotors gemäß Linie IV-IV in Fig. 5,

Fig. 5 ausschnittweise einen Schnitt des Kommutatormotors gemäß Linie V-V- in Fig. 4,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VII in Fig. 4.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 4 und 5 ausschnittweise in verschiedenen Schnittdarstellungen gezeigte Kommutatormotor ist beispielsweise als Einphasen-Reihenschlußmotor mit symmetrisch geteilter Feldspule ausgeführt. Mit 10 ist die Rotorwelle des Kommutatormotors bezeichnet, auf dem drehfest der Rotor 11 mit Ankerwicklung 12 und der Kommutator 13 sitzt. Von der Ankerwicklung 12 sind in Fig. 5 lediglich die stirnseitigen Wickelköpfe zu sehen.

Die Stromwende- oder Kommutierungseinheit 14 des Kommutatormotors umfaßt eine Bürstenbrücke 15 aus Kunststoff, auf der zum Kommutator 13 radial ausgerichtete Bürstenhalter 16 befestigt sind. Die Bürstenhalter 16 sind um jeweils 180° elektrisch gegeneinander am Kommutatorumfang versetzt angeordnet. Die Anzahl der Bürstenhalter 16 richtet sich nach der Polzahl des Kommutatormotors. Bei der in Fig. 4 dargestellten zweipoligen Ausführung des Kommutatormotors sind zwei Bürstenhalter 16 vorzusehen, die am Kommutator 13 zueinander diametral angeordnet sind, so daß hier der elektrische Winkelversatz der Bürstenhalter 16 mit dem räumlichen Winkelversatz der Bürstenhalter 16 zusammenfällt und jeweils 180° beträgt. Die Bürstenbrücke 15 ist räumlich fest in einem hier mit 17 angedeuteten Motorgehäuse gehalten und kann um einen Schwenkwinkel α um die Kommutatorachse 18 verdreht werden, wozu sie zwei zur Kommutatorachse 18 diametral angeordnete, kreisbogenförmige Kulissenschlitze 19 aufweist, in die jeweils ein am Motorgehäuse 17 festgelegter Kulissenzapfen 20 hineinragt.

Jeder der bevorzugt aus elektrisch schlecht leitendem Material hergestellten Bürstenhalter 16 weist ein kastenförmiges Hohlprofil auf, in dem eine Kommutatorbürste 21, im folgenden kurz Bürste 21 genannt, mit Spiel axial verschieblich einliegt. In die Bürste 21 ist in deren vom Kommutator 13 abgekehrten Stirnende eine Anschlußlitze 22 für die Stromzuführung eingepreßt, an deren Ende eine Kontaktplatte 23 angeschweißt ist. Der Bürstenhalter 16 ist mit einer steifen, elektrisch leitenden Abdeckung 24 verschlossen. Zwischen der Abdeckung 24 und der Bürste 21 stützt sich eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Bürstenfeder 25 ab, die die Bürste 21 mit dem nötigen Anpreßdruck auf den Kommutator 13 aufdrückt. Zwischen dem abdeckungsseitigen Ende der Bürstenfeder 25 und der Abdeckung 24 liegt die Kontaktplatte 23 ein, die damit gleichzeitig mit dem nötigen Kontaktdruck gegen die Abdeckung 24 gepreßt wird.

Zur Drehrichtungsumkehr des Kommutatormotors ist jedem Bürstenhalter 16 ein elektrischer Umschalter 26 mit zwei in Verdrehrichtung der Bürstenbrücke 15 voneinander beabstandeten Kontaktelementen 27, 28 zugeordnet. Die beiden Kontaktelemente 27, 28 sind räumlich feststehend am Motorgehäuse 17 festgelegt und so ausgebildet, daß sie gleichzeitig die Abdeckung 24 des Bürstenhalters 16 bilden, an der sich die Bürstenfeder 21 über die Kontaktplatte 23 abstützt. Wie Fig. 5 es für das Kontaktelement 27 illustriert, ist das Kontaktelement 27 beispielsweise L-förmig ausgebildet und mit seinem kurzen L-Schenkel durch eine Schraubverbindung 29 an einer Trägerplatte 30 aus Kunststoff befestigt, die im Motorgehäuse 17 axial und radial unverschieblich gehalten ist. An der Schraubverbindung 29 ist gleichzeitig der elektrische Anschluß zu dem Kontaktelement 27 festgelegt. Die Stromlitze ist mit 36 bezeichnet. Der lange L-Schenkel des Kontaktelements 27 überdeckt das offene Stirnende des kastenförmigen Bürstenhalters 16 und bildet hier die Abdeckung 24. Das Kontaktelement 28 ist identisch ausgebildet. Der Abstand zwischen den beiden Kontaktelementen 27, 28 in jedem elektrischen Umschalter 26 ist durch ein Isolierstück 31 überbrückt, das an seiner dem Bürstenhalter 16 zugekehrten Unterseite 311 bündig mit den Unterseiten 271 und 281 der Kontaktelemente 27, 28 abschließt, so daß beim Verdrehen der Bürstenbrücke 15 die beiden Kontaktplatten 23 in den Bürstenhaltern 16 an einer ebenen kreisbogenförmigen Fläche entlanggeführt werden. Das Isolierstück 31 ist an den beiden Kontaktelementen 27, 28 so gehalten, daß es von den beiden Kontaktelementen 27, 28 parallel zur Kommutatorachse 18, in Richtung Pfeil 37 in Fig. 7 abgezogen werden kann. Hierzu weist das Isolierstück 31 an seinen voneinander abgekehrten, in Achsrichtung des Kommutators 13 sich erstreckenden Schmalseiten jeweils eine längsdurchgehende Einkerbung 32 (Fig. 7) auf, und an der dem Isolierstück 31 zugekehrten Stirnseite eines jeden Kontaktelements 27, 28 ist ein Längssteg 33 einstückig angeformt, der nahezu formschlüssig in die Einkerbung 32 eingreift. Im Ausführungsbeispiel ist die Einkerbung 32 im Profil dreieckförmig ausgeführt, so daß das Isolierstück 31 zwischen den beiden Kontaktelementen 27, 28 auch radial spiellos gehalten ist.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Stellung der Bürstenbrücke 15 läuft beispielsweise der Rotor 11 im Uhrzeigersinn, also rechtssinnig, um. Die Stromzufuhr erfolgt vom Kontaktelement 27 über die Kontaktplatte 23 und die Anschlußlitze 22 auf die Bürste 21. Wird die Bürstenbrücke 15 um den Verdrehwinkel α in Fig. 1 im Uhrzeigersinn verdreht, so wird die Kontaktplatte 23 nacheinander an den Unterseiten 271, 311 und 281 von Kontaktelement 27. Isolierstück 31 und Kontaktelement 28 entlanggeführt. Hat der Bürstenhalter 16 das zugeordnete Kontaktelement 28 erreicht, so erfolgt die Stromzufuhr jetzt unmittelbar vom Kontaktelement 28 über die Kontaktplatte 23 und die Anschlußlitze 22 zur Bürste 21. Die Drehrichtung des Kommutatormotors ändert sich, und der Rotor 11 läuft entgegen Uhrzeigersinn.

Um bei Verdrehung der Bürstenbrücke 15 ein Verklemmen der Kontaktplatte 23 zwischen den Kontaktelementen 27, 28 bzw. dem Isolierstück 31 und dem Bürstenhalter 16 zu verhindern ist - wie dies in Fig. 6 für das Kontaktelement 27 zu sehen ist - in den der Kontaktplatte 23 zugekehrten Unterseiten 271, 281 und 311 der Kontaktelemente 27, 28 und des Isolierstücks 31 eine in Verdrehrichtung der Bürstenbrücke 16 längsdurchgehende Rille 34 eingeformt. An dem Bürstenhalter 16, und zwar an dessen den Kontaktelementen 27, 28 bzw. dem Isolierstück 31 zugekehrten Ende, sind zwei in Verdrehrichtung einander gegenüberliegende Lappen 35 angeordnet, die über das Ende des Bürstenhalters 16 vorstehend in die Rille 34 hineinragen. Die beiden Lappen 35 sind einstückig an in Verdrehrichtung einander gegenüberliegenden Seitenwänden 161 und 162 des Bürstenhalters 16 einstückig angeformt und nehmen die Kontaktplatte 23 mit geringem Spiel in Verdrehrichtung der Bürstenbrücke 15 zwischen sich auf.

Zum Bürstenwechsel ist die Bürstenbrücke 15 soweit zu verdrehen, daß die Bürstenhalter 16 unter den beiden Isolierstücken 31 stehen. Nach Abziehen der Isolierstücke 31 von den Kontaktelementen 27, 28 in Richtung Pfeil 37 in Fig. 7 können Bürstenfeder 25 und Bürste 21 aus den Bürstenhaltern 16 entnommen werden. Nach dem Bürstenwechsel werden die Bürstenfedern 25 wieder eingesetzt, und unter Zusammendrücken der Bürstenfedern 25 werden die Formstücke 31 wieder in Richtung Pfeil 37 in Fig. 7 zwischen die Kontaktelemente 27, 28 eingeschoben.

Claims

1. Kommutatormotor mit mindestens zwei um 180° elektrisch gegeneinander versetzt auf einer feststehenden, um die Kommutatorachse (18) verdrehbaren Bürstenbrücke (15) angeordneten Bürstenhaltern (16), die radial zum Kommutator (13) ausgerichtet und jeweils auf ihrer vom Kommutator (13) abgekehrten Stirnseite mit einer elektrisch leitenden Abdeckung (24) abgeschlossen sind, mit einer Kommutatorbürste (21) pro Bürstenhalter (16), die in dem Bürstenhalter (16) axial verschieblich einliegt, über eine am Ende einer eingepreßten Anschlußlitze (22) befestigte Kontaktplatte (23) die Abdeckung (24) kontaktiert und von einer zwischen der Kontaktplatte (23) und der Bürste (21) sich abstützenden Bürstenfeder (25) an den Kommutator (13) angedrückt ist, und mit einem elektrischen Umschalter (26) pro Bürstenhalter (16), der zwei räumlich feststehende, voneinander beabstandete und durch Verdrehen der Bürstenbrücke (15) wechselweise auf den Bürstenhalter (16) aufschaltbare Kontaktelemente (27, 28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kontaktelement (27, 28) die Abdeckung (24) für den Bürstenhalter (16) bildet und daß der Abstand zwischen den beiden Kontaktelementen (27, 28) durch ein Isolierstück (31) überbrückt ist, das mindestens an seiner dem Bürstenhalter (16) zugekehrten Unterseite (311) bündig mit den Kontaktelementen (27, 28) ist.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (31) von den Kontaktelementen (27, 28) wegnehmbar ausgebildet ist.

3. Motor nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (31) an seinen voneinander abgekehrten, sich in Achsrichtung des Kommutators (13) erstreckenden Schmalseiten jeweils eine längsdurchgehende Einkerbung (32) trägt und daß in jede Einkerbung (32) ein Längssteg (33) formschlüssig eingreift, der an der dem Isolierstück (31) zugekehrten Stirnseite eines jeden Kontaktelements (27, 28) einstückig angeformt ist.

4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück (31) in Achsrichtung des Kommutators (13) zwischen die Kontaktelemente (27, 28) einschiebbar ist, wobei die Einkerbungen (32) und die Längsstege (33) beidseitige Führungen bilden.

5. Motor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in den der Kontaktplatte (23) zugekehrten Unterseiten (271, 281, 311) von Kontaktelementen (27, 28) und Isolierstück (31) eine längsdurchgehende Rille (34) eingeformt ist und daß der Bürstenhalter (16) auf in Verdrehrichtung der Bürstenbrücke (15) einander gegenüberliegende Seiten (161, 162) über sein den Kontaktelementen (27, 28) bzw. dem Isolierstück (31) zugekehrten Ende vorstehende Lappen (35) trägt, die in die Rille (34) hineinragen und zwischen sich die Kontaktplatte (23) führen.

6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenhalter (16) als Hohlkasten aus elektrisch isolierendem oder schlecht leitendem Material ausgeführt ist und die Lappen (35) einstückig an den Kastenwänden angeformt sind.