DE20017779U1 - Bürstenhalteraggregat für einen Gleichstromelektromotor mit Kollektor - Google Patents

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Bürstenhalteraggregat für einen Gleichstromelektromotor mit

Kollektor

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„ Bürstenhalteraggregat für einen Gleichstromelektromotor mit Kollektor"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bürstenhalteraggregat für einen Gleichstromelektromotor mit Kollektor, der zum Beispiel zum Antrieb eines Kühlergebläses einer Kühlungsanlage dient, die bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.

Die Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit eines solchen Motors erfolgt, im allgemeinen, mittels eines Kraftstromkreises, der elektromechanische Umschalter (Relais) umfasst, die sich typischerweise außerhalb des Gehäuses oder der Ummantelung des Elektromotors befinden. Diese Problemlösungen, die in der Praxis eine weit verbreitete Anwendung finden, weisen den Nachteil auf, dass die Vorbereitung und die Montage einer passenden Ummantelung oder Behälters für diese elektromechanischen Leistungsschalter sowie die Vorbereitung und die Herstellung der Verbindung mit Elektrokabeln zwischen diesen Schaltern und dem Motor selbst notwendig sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bürstenhalteraggregat zu verwirklichen, mit dem die Nachteil der herkömmlichen Problemlösungen der oben beschriebenen Art überwunden werden können

Diese und andere Aufgaben können gemäß der Erfindung mit einem Bürstenhalteraggregat erfüllt werden, dessen wesentliche Eigenschaften im beigefügten Schutzanspruch 1 definiert sind.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden, genauen Beschreibung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dienen soll, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, von denen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Bürstenhalteraggregats gemäß der Erfindung zeigt;

Figur 2 ein elektrisches Schaltbild ist, das die Verbindungen zwischen den verschiedenen elektrischen und elektronischen Bauteilen des Bürstenhalteraggregats in Figur 1 zeigt;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht darstellt, die, zum Teil auseinander genommen, ein weiteres Bürstenhalteraggregat gemäß der Erfindung zeigt, und

Figur 4 ein elektrisches Schaltbild darstellt, das eine mögliche Ausführungsform der Verbindungen zwischen den elektrischen und elektronischen Bauteilen des Bürstenhalteraggregats gemäß Figur 3 zeigt.

Mit 1 wird in den Figuren 1 und 2 insgesamt ein Bürstenhalteraggregat gemäß der Erfindung bezeichnet.

Dieses Aggregat umfasst ein Klemmenbrett 2, das im wesentlichen ringförmig ist und aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, zum Beispiel Glasfaserkunststoff. Das allgemein bekannte Klemmenbrett 2, weist eine mittige Öffnung 3 auf, die geeignet ist, den (nicht dargestellten) Kollektor eines Gleichstromelektromotors aufzunehmen.

Auf einer Seite des Klemmenbretts 2 sind an diametral gegenüberliegenden Stellen zwei Führungskästchen 4 und 5 angebracht, auf denen, axial schiebbar, entsprechende leitende Bürsten 6 und 7 montiert sind. Diese Bürsten werden, in an sich bekannter Weise, von entsprechenden elastischen Vorrichtungen aufeinander zu geschoben und sind dazu bestimmt, an dem Kollektor des Motors anzuliegen.

Auf und/oder in diesem Klemmenbrett 2 sind elektrische Leiterbahnen vorgesehen, auf denen elektrische und elektronische Bauteile eines Kraftstromkreises zur Steuerung des Motors befestigt und elektrisch verbunden sind. Von den Abschlüssen der elektrisch isolierten Kabel 8 (Figur ) für die Spannungszufuhr und dem Anbringen eines Steuersignals bei einem solchen Schaltkreis wird später noch die Rede sein.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2, umfasst dieser Steuerschaltkreis einen elektronischen Schalter im festen Zustand Q, vorteilhafterweise einen MOSFET-Transistor, dessen Drain an eine dieser Bürsten und dessen Source dazu bestimmt ist, an den negativen Pol der Gleichstromspannungsquelle der Stromversorgung (Batterie) B angeschlossen zu werden. Das Gate des elektronischen Schalters Q ist durch einen Widerstand R1 (Figur 2) mit einem Verbindungskabel 8 verbunden, das dazu bestimmt ist, das Anbringen eines elektrischen Steuersignals an diesen Schalter zu ermöglichen.

Ein weiterer Widerstand R2 wurde zwischen das Gate und den Drain des Transistors Q geschaltet. Die Anode einer Zenerdiode Z1 ist ebenfalls mit dem Gate und der Source des Transistors Q verbunden. Eine weitere Zenerdiode Z2 ist mit der Anode an das Gate des Transistors Q angeschlossen und ihre Katode ist mit der Katode einer Diode D verbunden, deren Anode an den Drain des Transistors Q angeschlossen ist.

Ein Kondensator C ist parallel zwischen die Bürsten 6 und 7 geschaltet, von denen erstere im Betrieb dazu bestimmt ist, an den positiven Pol der Spannungsquelle der Stromversorgung B angeschlossen zu werden.

Im oben beschriebenen Bürstentrageraggregat ist der Kraftstromkreis zur Steuerung des Motors vorteilhafterweise „an Bord" auf dem selben Klemmenbrett vorgesehen, auf dem auch die Bürsten 6 und 7 angebracht sind.

Aufgrund dieser Problemlösung wird eine eigene Anlage und separate Montage des Steuerschaltkreises vermieden, und auch die üblichen Verkabelungen, die nach der vorherigen Technik vorbereitet werden mussten, um den Steuerstromkreis mit dem Elektromotor zu verbinden, sind nicht mehr notwendig.

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Es wird definitiv eine deutliche bauliche Vereinfachung erreicht, wobei zudem die Zahl der Bauteile, die zusammengesetzt, montiert und untereinander verbunden werden müssen, verringert worden ist.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist die Ummantelung oder das Gehäuse des MOSFET-Transistors Q, der mit dem Drain verbunden ist, vorteilhafterweise auf eine Stromleiterbahn 9 aufgeschweißt, die auf dem Klemmenbrett 2 vorgesehen ist und die gleichzeitig als Wärmeableiter und elektrischer Kontakt dient, wobei die Oberfläche der Leiterplatte, die auf dem Klemmenbrett angebracht ist, optimal ausgenutzt wird.

In Figur 3 ist eine andere Ausführungsform des Bürstenhalteraggregats gemäß der Erfindung dargestellt. In dieser Figur, die schon beschriebene Bestandteile und Bauteile enthält, wird die gleiche Nummerierung wie zuvor verwendet.

In Figur 3 sind beim Bürstenhalteraggregat 1 auf dem Klemmenbrett vier Führungskästchen 4, 5, 14, 15 im gleichen Winkel äquidistant zueinander befestigt, in denen entsprechende leitende Bürsten 6, 7, 16, 17 schiebbar montiert sind, die dazu bestimmt sind, auf dem Kollektor des Elektromotors aufzuliegen.

Auf und/oder in diesem Klemmenbrett 2 sind elektrische Leiterbahnen vorgesehen, auf denen elektrische und elektronische Bauteile eines Kraftstromkreises zur Steuerung des Motors, der zum Beispiel das in Figur 4 gezeigte Schaltbild aufweist, befestigt und elektrisch verbunden sind. Nach diesem Schaltbild sind die Bürsten 6 und 7 miteinander verbunden, und über einen Induktor L1 dazu bestimmt, an dem positiven Pol der Spannungsquelle der Stromversorgung B angeschlossen zu werden. An jeder der Bürsten 16 und 17 sind entsprechende Steuerstromkreise angeschlossen, die so angeordnet sind und von denen jeder im wesentlichen über dieselben Bauteile verfügt, wie dies schon unter Bezugnahme auf den Stromkreis

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in Figur 2 beschrieben wurden. Diese Stromkreise umfassen im einzelnen entsprechende elektronische Schalter im festen Zustand, insbesondere MOSFET-Transistoren, die mit Q1 und Q2 gekennzeichnet sind. Die Sources dieser Transistoren sind miteinander verbunden und über den Induktor L2 dazu bestimmt, an den negativen Pol der Spannungsquelle der Stromversorgung B angeschlossen zu werden.

Mit C in Figur 4 wird ein Kondensator gekennzeichnet, der so geschaltet ist, dass er im Betrieb parallel zur Spannungsquelle funktioniert.

Der Steuerstromkreis nach den Figuren 3 und 4 weist zwei Steuereingänge auf, die mit den Gates der Transistoren Q1 und Q2 verbunden sind. Dieser Steuerstromkreis ermöglicht es, den Elektromotor in der sogenannten „Switched Brushes"- Funktionsweise zu betreiben, womit eine Betriebsweise verwirklicht wird, bei der zwei, drei oder auch vier Bürsten aktiv sind.

In Figur 3 sind nicht alle Bestandteile des Steuerstromkreises ausführlich graphisch dargestellt. Die zwei MOSFET-Transistoren Q1 und Q2 werden jedoch gezeigt. Bei dieser als Beispiel dargestellten Ausführungsform werden die Transistoren physisch auf der Seite des Klemmenbretts 2 angebracht, die der Seite, auf der die Führungskästchen der Bürsten befestigt sind, gegenüberliegt. Die Anschlüsse dieser Transistoren werden auf Leiterbahnen geschweißt, die auf der Unterseite des Klemmenbretts 2 vorgesehen sind. An diese Transistoren ist vorteilhafterweise ein massiver Wärmeableiter angeschlossen, wie der, der mit 20 in Figur 3 gekennzeichnet ist. Dieser Wärmeableiter weist im allgemeinen eine Ringform auf, mit zwei Ansätzen 21 und 22, die radial nach außen zeigen und mit Federn 30 so festgeklemmt werden, dass sie die zu den Transistoren Q1 und Q2 gehörenden Wärmeableiter berühren.

Der Wärmeableiter 20 kann auf dem Klemmenbrett 2 mit den Pflöcken 23 dieses Ableiters befestigt werden, die bei der Montage in entsprechende Öffnungen oder Bohrungen 24, die auf dem Klemmenbrett 2 vorgesehen sind, eingeführt werden.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist auf der Unterseite des Klemmenbretts ein mehrpoliger Steckverbinder 25 befestigt, der mit den Anschlüssen der Stromversorgung und den Eingängen der Steuersignale des auf diesem Klemmenbrett befindlichen Steuerstromkreises verbunden ist.

Auch das unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 beschriebene Bürstenhalteraggregat weist die selben Vorteile, die bei der Beschreibung des Bürstenhalteraggregats, das in Figur 1 und 2 dargestellt wird, verdeutlicht werden.

Natürlich können, unter Beibehaltung des Prinzips der Erfindung, die Ausführungsformen und die Einzelheiten der Verwirklichung weitgehend abgewandelt werden hinsichtlich dessen, was beschrieben und dargestellt wurde und als nicht einschränkendes Beispiel dienen soll, ohne jedoch den Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Schutzansprüchen definiert wird, zu verlassen.

Claims (6)

1. Bürstenhalteraggregat (1) für einen Gleichstromelektromotor, der mit einem Kollektor ausgestattet ist, der
ein ringförmiges Klemmenbrett (2) umfasst, auf dessen einer Seite elektrisch isolierendes Material angebracht ist, auf der an diametral gegenüberliegenden Steilen mindestens ein erstes und ein zweites Führungskästchen (4, 5; 14, 15) befestigt sind, in welchen schiebbar entsprechende leitende Bürsten (6, 7; 16, 17) montiert sind, die dazu bestimmt sind, an dem Kollektor anzuliegen, wobei auf und/oder in diesem Klemmenbrett (2) Bahnen aus elektrisch leitendem Material vorgesehen sind, auf denen elektrische und elektronische Bauteile (Q; Q1, Q2; R1, R2; Z1, Z2, . . .) eines Steuerstromkreises des Motors befestigt und elektrisch miteinander verbunden sind, der
mindestens einen elektronischen Schalter im festen Zustand (Q; Q1, Q2) umfasst, der mit den genannten Bürsten (6, 7; 16, 17) verbunden ist, und einen Eingangsanschluss für ein Steuersignal aufweist, und
zu diesem elektronischen Schalter (Q; Q1, Q2) gehörende passive Bauteile (R1, R2) mit Vorspannung.

2. Bürstenhalteraggregat nach Anspruch 1, bei dem an die auf dem Klemmenbrett (2) angebrachten Bahnen aus elektrisch leitendem Material außerdem elektrisch isolierende Kabel (8) angeschlossen sind, die der Spannungsversorgung und dem Anlegen eines elektrischen Steuersignals an den Steuerstromkreis dienen.

3. Bürstenhalteraggregat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem an die auf dem dem Klemmenbrett (2) befindlichen Bahnen aus elektrisch leitendem Material außerdem Halbleitervorrichtungen (Z2, D3) zum Schutz gegen Überspannung befestigt und elektrisch angeschlossen sind.

4. Bürstenhalteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bauteile des Steuerstromkreises auf der selben Seite des Klemmenbretts (2) angeordnet sind, auf der sich auch die Führungskästchen (4, 5; 14, 15) für die Bürsten (6, 7; 16, 17) befinden.

5. Bürstenhalteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein elektronischer Schalter ein MOSFET-Transistor (Q; Q1, Q2) ist, der mit einem Wärmeableiter ausgestattet ist und der auf einer, auf dem Klemmenbrett (2) befindlichen Leiterbahn der Spannungsversorgung (9) aufgeschweißt ist.

6. Bürstenhalteraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche von 1 bis 3, bei dem mindestens ein elektronischer Schalter ein MOSFET-Transistor (Q1, Q2) ist, der auf der, den Führungskästchen (4, 5; 14, 15) gegenüberliegenden Seite des Klemmenbretts (2) befestigt ist und über einen Wärmeableiter verfügt, der zum Wärmeaustausch mit einer ableitenden Struktur (20), die auf dem Klemmenbrett (2) angebracht ist, in Verbindung steht.