DE202011100866U1

DE202011100866U1 - Brush assembly and such using electric motor

Info

Publication number: DE202011100866U1
Application number: DE201120100866
Authority: DE
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2011-08-29
Anticipated expiration: 2021-05-19
Also published as: CN102255439A; CN102255439B

Abstract

Bürstenanordnung, umfassend: eine Bürste (40) mit einer Kontaktfläche (41) zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem Kommutator, eine der Kontaktfläche gegenüberliegende Endfläche (46) und ein Paar Seitenflächen (32, 34), die sich zwischen der Kontaktfläche und der Endfläche erstrecken; und eine Schraubenfeder (50) mit einem elastischen Federarm (54) zum Andrücken der Bürste an den Kommutator; dadurch gekennzeichnet, dass jede Seitenfläche angrenzend an die Endfläche (46) eine Ausnehmung (44, 45) hat; und dass der Federarm zwei Leistenbereiche (52a, 52b) und einen Klemmbereich (55) hat, der die beiden Leistenbereiche verbindet und zwei Seitenbereiche (56, 57) aufweist, die jeweils in den Ausnehmungen (44, 45) der Seitenflächen angeordnet sind.A brush assembly comprising: a brush (40) having a contact surface (41) for making electrical contact with a commutator, an end surface (46) opposite the contact surface, and a pair of side surfaces (32,34) extending between the contact surface and the end surface extend; and a coil spring (50) having an elastic spring arm (54) for pressing the brush against the commutator; characterized in that each side surface has a recess (44, 45) adjacent the end surface (46); and that the spring arm has two strip areas (52a, 52b) and a clamping area (55) which connects the two strip areas and has two side areas (56, 57) which are each arranged in the recesses (44, 45) of the side surfaces.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor und insbesondere eine Bürstenanordnung zur Verwendung in einem Kleinelektromotor.The invention relates to an electric motor and more particularly to a brush assembly for use in a small electric motor.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Bei einem bekannten Kleinmotor umfasst eine Bürstenanordnung Bürsten, die an Federarme von an einer Endabdeckung des Motors befestigten Schraubenfedern gelötet sind und ausgebildet sind für die Herstellung eines Gleitkontakts mit einem Kommutator des Motors unter Beaufschlagung durch die Federarme. Die Federarme bestehen aus einem leitenden Federmaterial und verbinden die Bürsten elektrisch mit den Anschlüssen an der Endabdeckung. Die Zuleitung von Energie zu den Läuferwicklungen erfolgt über die Anschlüsse, die Schraubenfedern, die Bürsten und den Kommutator.In a known small motor, a brush assembly includes brushes which are soldered to spring arms of coil springs attached to an end cap of the motor and adapted to make a sliding contact with a commutator of the motor under the action of the spring arms. The spring arms are made of a conductive spring material and electrically connect the brushes to the terminals on the end cover. The supply of energy to the rotor windings via the connections, the coil springs, the brushes and the commutator.

Bei diesem Motortyp müssen die Bürsten vor dem Verlöten mit den Armen der Federn mit Kupfer beschichtet werden. Dies macht den Herstellungsprozess kompliziert, und die Ausschussrate der Bürstenanordnungen ist hoch. Es besteht der Wunsch nach einer Schraubenfeder-Bürstenanordnung für einen Kleinelektromotor, mit der das vorstehend genannte Problem gelöst wird.In this type of motor, the brushes must be coated with copper before being soldered to the arms of the springs. This complicates the manufacturing process and the scrap rate of the brush assemblies is high. There is a desire for a coil spring brush assembly for a small electric motor, with which the above-mentioned problem is solved.

ÜBERSICHT DER ERFINDUNGOVERVIEW OF THE INVENTION

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bürstenanordnung bereitgestellt, umfassend eine Bürste mit einer Kontaktfläche für die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem Kommutator, einer der Kontaktfläche gegenüberliegenden Endfläche und einem Paar Seitenflächen, die sich zwischen der Kontaktfläche und der Endfläche erstrecken; und eine Schraubenfeder mit einem elastischen Federarm, der die Bürste an den Kommutator drückt, wobei jede Seitenfläche eine der Endfläche benachbarte Ausnehmung hat und der Federarm zwei Leistenbereiche und einen Klemmbereich aufweist, der die beiden Leistenbereiche verbindet und der zwei Seitenbereiche hat, die jeweils in den Ausnehmungen der Seitenflächen angeordnet sind.According to one aspect of the present invention, there is provided a brush assembly comprising a brush having a contact surface for making electrical contact with a commutator, an end surface opposite the contact surface, and a pair of side surfaces extending between the contact surface and the end surface; and a coil spring having an elastic spring arm urging the brush against the commutator, each side surface having a recess adjacent the end surface and the spring arm having two ledge portions and a clamping portion connecting the two ledge portions and having two side portions respectively in the Recesses of the side surfaces are arranged.

Vorzugsweise hat der Klemmbereich ferner einen Bodenbereich, der die beiden Seitenbereiche verbindet und an der Endfläche anliegt.Preferably, the clamping region further has a bottom portion connecting the two side portions and abutting the end surface.

Vorzugsweise drückt ein Ende jedes mit dem Klemmbereich verbundenen Leistenbereichs an eine Endfläche der jeweiligen Ausnehmung, die von der Endfläche entfernt ist.Preferably, one end of each ledge portion connected to the clamping portion presses against an end face of the respective recess, which is remote from the end face.

Vorzugsweise ist eine Bodenfläche jeder Ausnehmung relativ zu einer zu der Endfläche senkrechten Richtung geneigt, so dass ein von der Endfläche entferntes Ende jeder Ausnehmung tiefer ist als das andere Ende der Ausnehmung, das der Endfläche benachbart ist; und zwei Seitenbereiche des Klemmbereichs sind relativ zu der zur Endfläche senkrechten Richtung geneigt, damit sie elastisch an die Bodenflächen der Ausnehmungen gedrückt werden.Preferably, a bottom surface of each recess is inclined relative to a direction perpendicular to the end surface such that an end of each recess remote from the end surface is deeper than the other end of the recess adjacent to the end surface; and two side portions of the clamping portion are inclined relative to the direction perpendicular to the end surface so as to be elastically pressed against the bottom surfaces of the recesses.

Vorzugsweise haben die Seitenbereiche Vorsprünge, und die Ausnehmungen haben entsprechende Vertiefungen für die Aufnahme der Vorsprünge.Preferably, the side portions have projections, and the recesses have corresponding recesses for receiving the projections.

Vorzugsweise enthalten die Ausnehmungen elektrisch leitende, duroplastische Verbindungsmittel.Preferably, the recesses contain electrically conductive, thermosetting connecting means.

Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel Kohleöl oder ein elektrisch leitender duroplastischer Klebstoff.Preferably, the connecting means are carbon oil or an electrically conductive thermosetting adhesive.

Vorzugsweise ist die Feder aus einem elektrisch leitenden elastischen Material hergestellt.Preferably, the spring is made of an electrically conductive elastic material.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Elektromotor bereitgestellt, umfassend einen Ständer, einen Läufer mit einer Welle und einem an der Welle befestigten Kommutator und zumindest eine Bürstenanordnung wie vorstehend beschrieben.According to a second aspect of the present invention, there is also provided an electric motor comprising a stator, a rotor having a shaft and a commutator mounted on the shaft and at least one brush assembly as described above.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und in den Figuren dargestellten Merkmalen sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.A preferred embodiment of the invention will now be described by way of example, with reference to the figures of the accompanying drawings. Identical structures, elements or parts that appear in more than one figure bear the same reference numerals in all the figures in which they appear. The dimensions of components and features illustrated in the figures are chosen generally with a view to clarity and are not necessarily to scale. The figures are listed below.

1 ist eine Ansicht einer Endabdeckung und von Bürstenanordnungen eines Kleinelektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 12 is a view of an end cover and brush assemblies of a small electric motor according to a preferred embodiment of the present invention;

2 ist eine weitere Ansicht der Endabdeckung von 1; 2 is another view of the end cover of 1 ;

3 ist eine vergrößerte Darstellung einer der Bürstenanordnungen von 1; 3 is an enlarged view of one of the brush assemblies of 1 ;

4 ist eine Ansicht einer Schraubenfeder, die Teil der Bürstenanordnung von 3 ist; 4 is a view of a coil spring that is part of the brush assembly of 3 is;

5 ist eine Ansicht einer Bürste, die Teil der Bürstenanordnung von 3 ist; 5 is a view of a brush forming part of the brush assembly of 3 is;

6 ist eine weitere Ansicht der Bürste von 5; und 6 is another view of the brush of 5 ; and

7 ist eine alternative Schraubenfeder für eine Bürstenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 is an alternative coil spring for a brush assembly according to a second embodiment of the present invention.

DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Ein Kleinelektromotor gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Ständer mit einer Endabdeckung und einen Läufer mit einer Welle und einem an der Welle befestigten Kommutator. Ein Paar von Bürstenanordnungen ist an der Endabdeckung befestigt, um einen Gleitkontakt mit dem Kommutator herzustellen. Die 1 und 2 zeigen die Endabdeckung 20 und die Bürstenanordnungen 30. Die Endabdeckung 20 hat eine Durchgangsöffnung, die in ihrer Mitte gebildet ist, und ein Lager 22 zur Lagerung der Welle ist in der Durchgangsöffnung angeordnet. Zwei leitende Teile 63, die voneinander elektrisch isoliert sind, sind an einer Innenfläche der Endabdeckung 20 montiert. Jedes leitende Teil 63 hat einen Anschluss 61, der sich zur Verbindung mit einer Stromversorgung durch die Endabdeckung 20 erstreckt. Die Bürstenanordnungen 30 haben eine identische Konstruktion und sind in Umfangsrichtung um die Welle gleich beabstandet.A small electric motor according to the preferred embodiment of the present invention has a stator with an end cover and a rotor with a shaft and a commutator mounted on the shaft. A pair of brush assemblies are secured to the end cover to make sliding contact with the commutator. The 1 and 2 show the end cover 20 and the brush arrangements 30 , The end cover 20 has a through hole formed in its center, and a bearing 22 for supporting the shaft is arranged in the passage opening. Two conductive parts 63 , which are electrically insulated from each other, are on an inner surface of the end cover 20 assembled. Each senior part 63 has a connection 61 which connects to a power supply through the end cover 20 extends. The brush arrangements 30 have an identical construction and are equally spaced circumferentially around the shaft.

Wie in den 3 bis 6 gezeigt ist, umfasst jede Bürstenanordnung 30 eine Bürste 40 und eine Schraubenfeder 50 mit einem Federarm 54, der die Bürste 40 in Gleitkontakt mit dem Kommutator drückt und führt. Die Bürste 40 ist rechteckförmig mit einer Kontaktfläche 41 zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit dem Kommutator, einer Endfläche 46, die der Kontaktfläche 41 gegenüberliegt, und einem Paar paralleler Seitenflächen 32, 34, die sich zwischen der Kontaktfläche 41 und der Endfläche 46 erstrecken. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche 41 eine gekrümmte oder gewölbte Fläche, und die Endfläche 46 ist eine ebene Fläche. Jede Seitenfläche 32, 34 hat eine Ausnehmung 44, 45, die an einem der Endfläche 46 benachbarten Ende gebildet ist. Die Ausnehmungen 44, 45 erstrecken sich von der Endfläche 46 in Richtung auf die Kontaktfläche 41 in einer Richtung senkrecht zur Endfläche 46. Jede Ausnehmung hat eine Endfläche 42, eine Bodenfläche 47, eine untere Fläche 48 und eine Oberfläche 49. Die Bodenfläche 47 jeder Ausnehmung 44, 45 ist relativ zu der zur Endfläche 46 senkrechten Richtung geneigt, so dass das Ende der Ausnehmungen 44, 45, das näher an der Kontaktfläche 41 liegt, tiefer ist als das Ende der Ausnehmungen 44, 45, das näher an der Endfläche 46 liegt. Die Bürste 40 mit den Ausnehmungen 44 und 45 kann durch ein Formungsverfahren in einem Schritt hergestellt werden.As in the 3 to 6 shown includes each brush assembly 30 a brush 40 and a coil spring 50 with a spring arm 54 that's the brush 40 in sliding contact with the commutator pushes and leads. The brush 40 is rectangular with a contact surface 41 for making electrical contact with the commutator, an end surface 46 that the contact surface 41 opposite, and a pair of parallel side surfaces 32 . 34 extending between the contact surface 41 and the endface 46 extend. Preferably, the contact surface 41 a curved or curved surface, and the end surface 46 is a flat surface. Every side surface 32 . 34 has a recess 44 . 45 at one of the end faces 46 formed adjacent end. The recesses 44 . 45 extend from the end face 46 towards the contact surface 41 in a direction perpendicular to the end surface 46 , Each recess has an end surface 42 , a floor area 47 , a lower surface 48 and a surface 49 , The floor area 47 every recess 44 . 45 is relative to the end face 46 inclined perpendicular direction, leaving the end of the recesses 44 . 45 closer to the contact surface 41 is deeper than the end of the recesses 44 . 45 closer to the end face 46 lies. The brush 40 with the recesses 44 and 45 can be produced by a molding process in one step.

Die Schraubenfeder 50 ist aus einem elastischen, leitenden Material hergestellt. Die Schraubenfeder 50 hat zwei Enden 51, 54 und einen Spiralbereich 53 zwischen den beiden Enden 51, 54. Das Ende 51 ist an ein entsprechendes leitendes Teil 63 gelötet, das an der Innenfläche der Endabdeckung 20 befestigt ist. Der Spiralbereich 53 umschließt eine Nabe 25, die sich von der Innenfläche der Endabdeckung 20 derart erstreckt, dass sie in einer Richtung parallel zur Welle positioniert ist. Das Ende 54, das auch als Federarm oder elastischer Arm bezeichnet wird, hat zwei Leistenbereiche 52a, 52b und einen Klemmbereich 55. Der Klemmbereich 55 verbindet die beiden Leistenbereiche 52a, 52b und ist im Wesentlichen U-förmig mit zwei Seitenbereichen 56, 57 und einem Bodenbereich 58, der die beiden Seitenbereiche 56, 57 verbindet. Die Breite der Ausnehmungen 44, 45 ist im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Federarms 54. Die Seitenbereiche 56, 57 sind zwischen den unteren Flächen 48 und den Oberflächen 49 der Ausnehmungen 44, 45 positioniert. Die beiden Seitenbereiche 56, 57 sind relativ zu der zu dem Bodenbereich 58 senkrechten Richtung nach innen geneigt, weshalb eine Öffnung 60 des Klemmbereichs 55 schmaler ist als der Bodenbereich 58. Die beiden Seitenbereiche 56, 57 drücken elastisch an die geneigten Bodenflächen 47 der Ausnehmungen 44, 45. Darüber hinaus wird ein Ende 59 jedes mit dem Klemmbereich 55 verbundenen Leistenbereichs 52a, 52b an eine Endfläche 42 der Ausnehmungen 44, 45 gedrückt, und der Bodenbereich 58 des gebogenen Bereichs 55 wird an die Endfläche 46 gedrückt. In dieser Konfiguration liegen die beiden Seitenbereiche 56, 57 des Federarms 54 in den Ausnehmungen 44, 54, wodurch die Bürste 40 elastisch festgeklemmt wird.The coil spring 50 is made of a resilient, conductive material. The coil spring 50 has two ends 51 . 54 and a spiral area 53 between the two ends 51 . 54 , The end 51 is to a corresponding conductive part 63 soldered to the inner surface of the end cover 20 is attached. The spiral area 53 encloses a hub 25 extending from the inner surface of the end cover 20 extends so that it is positioned in a direction parallel to the shaft. The end 54 , which is also referred to as a spring arm or elastic arm, has two groin areas 52a . 52b and a clamping area 55 , The clamping area 55 connects the two groin areas 52a . 52b and is essentially U-shaped with two side areas 56 . 57 and a floor area 58 that's the two side panels 56 . 57 combines. The width of the recesses 44 . 45 is substantially equal to the diameter of the spring arm 54 , The page areas 56 . 57 are between the lower surfaces 48 and the surfaces 49 the recesses 44 . 45 positioned. The two side areas 56 . 57 are relative to the floor area 58 vertical direction inclined inwards, which is why an opening 60 of the clamping area 55 narrower than the bottom area 58 , The two side areas 56 . 57 Press elastically on the inclined floor surfaces 47 the recesses 44 . 45 , In addition, there will be an end 59 each with the clamping area 55 connected strip area 52a . 52b to an end surface 42 the recesses 44 . 45 pressed, and the bottom area 58 of the curved area 55 gets to the end face 46 pressed. In this configuration, the two side areas are located 56 . 57 of the spring arm 54 in the recesses 44 . 54 , causing the brush 40 is elastically clamped.

Vorzugsweise enthalten die Ausnehmungen 44, 45 ein elektrisch leitendes, duroplastisches Verbindungsmaterial, um die Verbindung zwischen der Bürste 40 und dem Federarm 54 zu festigen. Das Verbindungsmittel kann ein kohlegefüllter leitender Klebstoff oder ein elektrisch leitender duroplastischer Klebstoff sein.Preferably, the recesses contain 44 . 45 an electrically conductive, thermosetting bonding material to the connection between the brush 40 and the spring arm 54 to consolidate. The connecting means may be a carbon filled conductive adhesive or an electrically conductive thermosetting adhesive.

7 ist eine Ansicht einer zweiten Art eines elastischen Elements. Die Seitenbereiche 56, 57 des Klemmbereichs 55 sind parallel. Die Seitenbereiche 56, 57 haben Vorsprünge 72. Entsprechend sind die Bodenflächen der Ausnehmungen der Bürste ebenfalls parallel, haben jedoch darin ausgebildete Kerben oder Vertiefungen für die Aufnahme der Vorsprünge 72. Auf diese Weise kann ohne Verwendung eines Lötmittels ebenfalls verhindert werden, dass sich die Schraubenfeder 50 dieser Konstruktion von der Bürste löst. 7 is a view of a second type of elastic element. The page areas 56 . 57 of the clamping area 55 are parallel. The page areas 56 . 57 have projections 72 , Accordingly, the bottom surfaces of the recesses of the brush are also parallel, but have notches or depressions formed therein for receiving the projections 72 , In this way, without using a solder can also be prevented that the coil spring 50 dissolves this construction of the brush.

Bei vorliegender Erfindung wird ein Kupferbeschichtungsverfahren an den Bürsten vermieden, da die Federn aufgrund des Festklemmens der Bürste durch den Klemmbereich der Federn sich in einem direkten elektrischen Kontakt mit der Bürste befinden. Dadurch wird der Herstellungsprozess des Motors unter Reduzierung der Ausschussrate der Bürstenanordnungen vereinfacht.In the present invention, a copper coating process is avoided on the brushes because the springs are in direct electrical contact with the brush due to the clamping of the brush by the clamping region of the springs. This simplifies the manufacturing process of the engine while reducing the scrap rate of the brush assemblies.

Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.Verbs such as "comprising", "comprising", "containing" and "having" and their modifications in the description and in the claims of the present application are to be understood in an inclusive sense. They indicate that the named element exists, but do not exclude that there are other elements.

Wenngleich die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, weshalb der Schutzumfang der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche definiert wird.Although the invention has been described with reference to one or more preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications are possible, and therefore the scope of the invention is defined by the appended claims.

Claims

A brush assembly comprising: a brush ( 40 ) with a contact surface ( 41 ) for making an electrical contact with a commutator, an end face opposite the contact surface (US Pat. 46 ) and a pair of side surfaces ( 32 . 34 ) extending between the contact surface and the end surface; and a coil spring ( 50 ) with an elastic spring arm ( 54 ) for pressing the brush against the commutator; characterized in that each side surface adjacent to the end surface ( 46 ) a recess ( 44 . 45 ) Has; and that the spring arm has two strip areas ( 52a . 52b ) and a clamping area ( 55 ), which connects the two strip areas and two side areas ( 56 . 57 ), each in the recesses ( 44 . 45 ) of the side surfaces are arranged.

Brush assembly according to claim 1, wherein the clamping area ( 55 ) further comprises a floor area ( 58 ), which has the two side areas ( 56 . 57 ) and at the end surface ( 46 ) is present.

Brush assembly according to claim 1 or 2, wherein the end ( 59 ) each with the clamping area ( 55 ) associated strip area ( 52a . 52b ) to one of the end surface ( 46 ) removed end surface ( 42 ) of the respective recess ( 44 . 45 ) is pressed.

A brush assembly according to claim 1, 2 or 3, wherein a bottom surface ( 47 ) of each recess relative to one of the end surface ( 46 ) vertical direction, so that one of the end surface ( 46 ) distal end of each recess is deeper than the other end of the recess adjacent to the end surface; and where the two side areas ( 56 . 57 ) of the clamping area ( 55 ) are inclined relative to the direction perpendicular to the end surface so as to be elastically pressed against the bottom surface of the recesses.

Brush assembly according to claim 1, 2 or 3, wherein the side regions ( 56 . 57 ) Projections and the recesses ( 44 . 45 ) have corresponding recesses for receiving the projections.

Brush arrangement according to one of the preceding claims, wherein the recesses ( 44 . 45 ) contain electrically conductive, thermosetting bonding agent.

Brush assembly according to claim 6, wherein the connecting means are carbon oil or an electrically conductive thermosetting adhesive.

Brush arrangement according to one of the preceding claims, wherein the spring ( 50 ) is made of an electrically conductive, elastic material.

An electric motor comprising a stator and a rotor having a shaft and a commutator mounted on the shaft; characterized by at least one brush arrangement as specified in any one of the preceding claims.