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Dokumentenidentifikation DE102005048340A1 12.04.2007
Titel Elektromotor
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Hawighorst, Achim, 77830 Bühlertal, DE;
Koesters, Matthias, 76185 Karlsruhe, DE
DE-Anmeldedatum 10.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048340
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse H01R 39/38(2006.01)A, F, I, 20051010, B, H, DE
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifkontakthalterung (8) für einen Elektromotor, der ein zylindrisches Motorgehäuse (1), einen vorderen Gehäusedeckel (2), einen hinteren Gehäuseboden (3), eine Rotorwelle (4), einen Rotor (5), einen Kommutator (6), einen Stator (7) und eine Schleifkontakthalterung (8) aufweist. Die Schleifkontakthalterung (8) besteht aus mindestens zwei Halterungselementen, die jeweils zumindest einen Schleifkontakt (11) tragen. Die zwei Halterungselemente werden einzeln in das zylindrische Motorgehäuse (1) eingesetzt. Aufgrund ihres Aufbaus ist die Schleifkontakthalterung (9) platzsparend und läßt sich einfach in das Motorgehäuse (1) einsetzen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifkontakthalterung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Elektromotor mit einer solchen Schleifkontakthalterung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 und ein entsprechendes Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Eine derartige Schleifkontakthalterung, ein derartiger Elektromotor und ein derartiges Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors sind in der DE 90 13 006 U1 beschrieben. Der Elektromotor weist eine Schleifkontakthalterung auf, die einstückig ausgebildet ist, das heißt, das Halterungselement, an dem die Schleifkontakte angebracht sind, besteht aus einem Stück. Beim Zusammenbau des Elektromotors wird zunächst die Rotorwelle, an welcher der Rotor und der Kommutator angebracht sind, in das Motorgehäuse des Elektromotors eingesetzt. Dann werden die Schleifkontakte über den Kommutator geschoben. Um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die Schleifkontakte elastisch gegen den Kommutator drücken, nachdem sie eingesetzt wurden. Vor dem Einsetzen der Schleifkontakthalterung ist der Abstand zwischen den Schleifkontakten daher geringer als der Durchmesser des Kommutators. Während des Einsetzens der Schleifkontakthalterung müssen die Schleifkontakte daher auseinandergedrückt werden. Dies erschwert den Zusammenbau des Elektromotors.

Demgegenüber ermöglicht der aus der DE 198 58 233 A1 bekannte Elektromotor einen einfachen Zusammenbau. Auch dessen Schleifkontakthalterung ist einstückig ausgebildet. Die an der Schleifkontakthalterung angebrachten Schleifkontakte sind als Hammerbürsten ausgebildet. An den Enden der Hammerbürsten sind sogenannte Flügelhilfen, die jeweils eine Schräge bilden, angebracht. Die als Hammerbürsten ausgebildeten Schleifkontakte werden ebenfalls über den Kommutator geschoben, nachdem die Rotorwelle mit Rotor und Kommutator eingesetzt wurde. Dabei stoßen die Flügelhilfen gegen den Kommutator. Die Flügelhilfen sorgen dafür, daß die Hammerbürsten auseinandergespreizt werden. Es ist also keine zusätzliche äußere Krafteinwirkung erforderlich, um die Hammerbürsten auseinanderzudrücken. Dadurch wird der Zusammenbau des Elektromotors erleichtert. Die Schleifkontakthalterung erfordert jedoch viel Raum in Richtung der Rotorwelle, denn die Schleifkontakte müssen in Richtung der Rotorwelle beweglich sein. Außerdem ragen die Flügelhilfen weit in das Motorgehäuse hinein. Zudem ist eine besondere Vorrichtung nur für das Einsetzen der Schleifkontakthalterung erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende Schleifkontakthalterung, die sich einfach in das Motorgehäuse einsetzen läßt, sowie einen Elektromotor mit einer solchen Schleifkontakthalterung und ein entsprechendes Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors zu schaffen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Schleifkontakthalterung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1, einen Elektromotor mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 3 und ein Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 8 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Schleifkontakthalterung weist mindestens zwei Schleifkontakte auf, die den Kommutator berühren. Die Schleifkontakthalterung besteht aus mindestens zwei Halterungselementen, die jeweils zumindest einen Schleifkontakt tragen.

Vorteihafterweise ist eine derartige Schleifkontakthalterung platzsparend und einfach in das Motorgehäuse einzusetzen. Die Platzersparnis geht mit einer entsprechenden Gewichtsreduzierung und Werkstoffkostenersparnis einher. Das geringere Gewicht führt überdies zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, wenn die erfindungsgemäße Schleifkontakthalterung für einen Elektromotor verwendet wird, der in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Dabei ist zu berücksichtigen, daß moderne Kraftfahrzeuge eine Vielzahl von Elektromotoren für Fensterheber, Schiebedächer, Sitzversteller, Scheibenwischer usw. verwenden.

Vorzugsweise sind die Halterungselemente der Schleifkontakthalterung als Halbringe ausgebildet sind.

Die Ausbildung der Halterungselemente als Halbringe ermöglicht eine einfache Fixierung, einfachen Einbau und eine gute Stabilität der Schleifkontakthalterung.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Elektromotor mit einem zylindrischen Motorgehäuse, einem vorderen Gehäusedeckel, einem hinteren Gehäuseboden, einer Rotorwelle, einem Rotor, einem Kommutator, einem Stator und einer Schleifkontakthalterung. Das zylindrische Motorgehäuse weist eine vordere Gehäuseseöffnung auf, welche der vordere Gehäusedeckel, in dessen Mittelpunkt sich ein vorderes Wellenlager befindet, verschließt. Im Mittelpunkt des hinteren Gehäusebodens befindet sich ein hinteres Wellenlager. Die Rotorwelle, auf welcher drehfest der Rotor und der Kommutator sitzen, ist in dem vorderen und dem hinteren Wellenlagern drehbar gelagert. Der Stator verläuft entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses und umgibt den Rotor. An der Schleifkontakthalterung sind mindestens zwei Schleifkontakte angebracht, die den Kommutator berühren. Die Schleifkontakthalterung ist erfindungsgemäß ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft eine Stufe, auf der die Schleifkontakthalterung aufliegt, entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses.

In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform verläuft eine Stufe entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels, so daß die Schleifkontakthalterung zwischen der Stufe entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses und der Stufe entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels fixiert ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist zumindest eines der Halterungselemente eine Aussparung auf, die zur Innenwand des Motorgehäuses hin gerichtet ist, und weist die Innenwand des Motorgehäuses zumindest einen Vorsprung auf, der in die zumindest eine Aussparung eingreift.

Vorteilhafterweise ist somit die Schleikotakthalterung gegen Drehungen um die Rotorwelle gesichert.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines erfindungsgemäßen Elektromotors. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

Einsetzen der Rotorwelle,

Einsetzen der Schleifkontakthalterung und

Einsetzen des vorderen Gehäusedeckels.

Dabei wird zum Einsetzen der Schleifkontakthalterung zunächst ein erstes Halterungselements und dann ein zweites Halterungselement eingesetzt.

Vorteilhafterweise ist es nicht notwendig, während des Einsetzens der Schleifkontakthalterung die Schleifkontakte auseinanderzudrücken. Eine besondere Vorrichtung nur für das Einsetzen der Schleifkontakthalterung ist nicht erforderlich.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt eines Elektromotors;

2 die Schleifkontakthalterung aus 1; und

3 den Vorgang des Einsetzens eines Halterungselements.

In 1 ist ein Längsschnitt durch einen Elektromotor dargestellt, wie er insbesondere für einen Autoscheibenwischer Verwendung finden kann. Der Elektromotor weist ein zylindrisches Motorgehäuse 1, einen vorderen Gehäusedeckel 2, einen hinteren Gehäuseboden 3, eine Rotorwelle 4, einen Rotor 5, einen Kommutator 6, einen Stator 7, und eine Schleifkontakthalterung 8 auf.

Eine vordere Gehäuseöffnung des Motorgehäuses wird durch den vorderen Gehäusedeckel 2 verschlossen. Der Gehäuseboden 3 ist als hinterer Gehäusedeckel 3 ausgebildet, der eine hintere Gehäuseöffnung verschließt. In den Mittelpunkten des vorderen und des hinteren Gehäusedeckels 3 befinden sich ein vorderes beziehungsweise hinteres Wellenlager 9, 10. Alternativ können der hintere Gehäuseboden 3 und das zylindrische Motorgehäuse 1 auch einstückig als Poltopf ausgebildet sein. Ein solcher Poltopf wie auch der vordere Gehäusedeckel 3 können aus Kunststoff gefertigt sein, was gegenüber einem Werkstoff aus Metall eine deutliche Gewichtsverringerung ermöglicht.

Entlang der Innenseite des zylindrischen Motorgehäuses 1 verläuft ein Polring 19 aus einem magnetischen Werkstoff. Direkt auf der Innenseite des Polrings 19 sitzt der Stator 7. Er besteht aus einem Permanentmagneten und verursacht die Magnetisierung des Polrings 19. Durch den Polring 19 wird die magnetische Wirkung des Permanentmagneten 7 noch verstärkt.

Die Rotorwelle 4 ist in dem vorderen und dem hinteren Wellenlager 9, 10 drehbar gelagert und verläuft durch eine Mittelachse des Rotors 5 und eine Mittelachse des Kommutators 6. Der Rotor 5 und der Kommutator 6 sind an der Rotorwelle 4 befestigt, so daß sich der Rotor 5 und der Kommutator 6 in den zylindrische Motorgehäuse 1 zusammen mit der Rotorwelle 4 drehen. Der Stator 7 umgibt den Rotor 5.

An der Schleifekontakthalterung 8, die den Kommutator 6 umgibt, sind zwei Schleifkontakte 11 angebracht, die unter der Wirkung einer Feder jeweils elastisch gegen den Kommutator 6 drücken. Als Schleifkontakte 11 werden in der Regel Kohlebürsten verwendet. Möglich ist sowohl die Verwendung von Hammer- als auch von Köcherbürsten. Dabei können die Hammerbürsten in einer Ebene beweglich sein, welche die Rotorwelle 4senkrecht schneidet. Bei dieser Anordnung der Hammerbürsten läßt sich in Richtung der Rotorwelle 1 Platz einsparen.

An der Innenwand des Motorgehäuses 1 sind zwei elektrische Anschlüsse 12 für die Schleifkontakte 11 angebracht. Die elektrischen Anschlüsse 12 für die Schleifkontakte 11 greifen in Aussparungen 15 (siehe 2) der Schleifkontakthalterung 8 ein. Die elektrischen Anschlüsse 12 dienen somit nicht nur der Stromversorgung, sondern ebenfalls der Fixierung der Schleifkontakthalterung 8 gegen Drehungen in der Ebene senkrecht zu der Rotorwelle 4.

Alternativ (nicht dargestellt) kann die Schleifkontakthalterung 8 gegen Drehungen in der Ebene senkrecht zu der Rotorwelle 4 auch mit Hilfe von Vorsprüngen gesichert werden, die in Aussparungen an der Innenseite des Motorgehäuses eingreifen. Die Schleifkontakthalterung 8 kann auch durch Vorsprünge fixiert werden, die nicht identisch mit den elektrischen Anschlüsse 12 sind und in Aussparungen in der Schleifkontakthalterung 8 eingreifen.

Die Schleifkontakthalterung 8 liegt auf einer Stufe 18 auf, die vom vorderen Ende des Polrings 19 gebildet wird. Von vorne drückt eine Stufe, die entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels 2 verläuft, auf die Schleifkontakthalterung 8. Diese Stufe wird in 1 durch die elektrischen Anschlüsse 12 verdeckt. Der Außenrand des vorderen Gehäusedeckels 2 endet eigentlich erst bei der Schleifkontakthalterung 8. Die Schleifkontakthaltung 8 ist somit sowohl in Richtung der Rotorwelle 4 als auch senkrecht zu dieser sicher fixiert.

Ein teilweise verdeckter Thermoschalter ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Wenn die Beweglichkeit des Rotors 4stark behindert wird, erwärmen sich die elektrischen Wicklungen auf dem Rotor 4. Dadurch wird der Thermoschalter 13 ausgeschaltet, der den elektrischen Stromfluß unterbricht. Ein Entflammen der Elektromotors oder eine Verformung der Kunststoffteile des Elektromotors durch eine übermäßige Erhitzung kann so sicher vermieden werden.

2 zeigt die Schleifkontakthalterung 8 aus 1. Diese besteht aus zwei Halterungselementen 14, die als getrennte Halbringe 14 ausgebildet sind und so aneinanderliegen, daß sie einen vollständigen Ring bilden. Die Ausbildung der Schleifkontakthalterung 8 als zwei getrennte Halbringe 14 ermöglicht die einfache Fixierung, wie sie mit Bezugnahme auf 1 beschreiben wurde. Gleichzeitig wird eine gute Stabilität der Schleifkontakthalterung 8 gewährleistet. Die Verwendung von mehr als zwei Halterungselementen 14 würde die Stabilität der Schleifkontakthalterung 8 nur verringern. Die Verwendung von zwei Halterungselementen 14 ist auch besonders günstig für den Einbau der Halterungselemente 14, die mit Bezugnahme auf 3 beschrieben werden wird. Die Verwendung von mehr als zwei Halterungselementen 14 würde eine weitere Fixierungsmaßnahme erfordern, da die die Halterungselemente 14 dazu neigen würden, mit dem Ende, das demjenigen gegenüberliegt, welches auf der Stufe 18 aufliegt, in das Motorgehäuse 1 zu kippen.

Außen an den Halterungselementen 14 gegenüber den Schleifkontakten 11 befinden sich Aussparungen 15, in welche die elektrischen Anschlüsse 12 aus 1 eingreifen. Auf der Unterseite der Schleifkontakthalterung 8 ist der Thermoschalter 13 angebracht. Ebenfalls auf der Unterseite der Schleifkontakthalterung 8 sind elektronische Bauteile 16 und 17 angebracht. Diese sind in 1 durch den Kommutator verdeckt. Bei den elektronischen Bauteilen 16 und 17 kann es sich um passive Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren, aber auch um aktive Bauelemente wie Transistoren handeln. Die Bauelemente 16 und 17 können auch eine vollständige Steuerelektronik darstellen, die somit auf der Schleifkontakthalterung 8 untergebracht ist. Als Werkstoff für die Halterungselemente 14 wird bevorzugt Kunststoff verwendet. Dann können sowohl der Thermoschalter 13 als auch die elektronischen Bauteile 16 und 17 in Kunststofftaschen untergebracht werden, die an Halterungselemente 14 angespritzt sind.

3 veranschaulicht, wie das Halterungselement 14 in das Motorgehäuse 1 eingesetzt wird, nachdem die Rotorwelle 4, an der der Rotor 5 und der Kommutator 6 angebracht sind, in das Motorgehäuse 1 eingesetzt wurde. Das Halterungselement 14 wird zunächst so ausgerichtet, daß die Kante, an der die zwei Halterungselemente 14 im eingebauten Zustand aneinanderliegen (siehe 2) zum Kommutator 6 hinweist. Dann wird die zum Äußeren des Motorgehäuses 1 weisende Seite entlang des Pfeils in 3 zum Motorgehäuse 1 hin geschwenkt. Während dieses Schwenkvorgangs stößt die Kontaktfläche der Schleifkontakte 11 gegen den Kommutator 6 und wird dadurch zurückgeschoben. Aufgrund des Schwenkvorgangs ist es möglich, das Halterungselement 14 in das Motorgehäuse 1 einzusetzen, obwohl der Abstand a zwischen der Aussparung 15 und der inneren Kontaktfläche des Schleifkontakts 11 (siehe 2) größer ist als der Abstand b zwischen dem elektrischen Anschluß 12 und dem Kommutator 6, wenn das Halterungselement 14 nicht im Motorgehäuse 1 eingebaut ist. Schließlich wird noch der vordere Gehäusedeckel 2 eingesetzt.


Anspruch[de]
Schleifkontakthalterung für einen Elektromotor mit einem zylindrischen Motorgehäuse (1), einem vorderen Gehäusedeckel (2), einem hinteren Gehäuseboden (3), einer Rotorwelle (4), einem Rotor (5), einem Kommutator (6), einem Stator (7) und einer Schleifkontakthalterung (8), wobei das zylindrische Motorgehäuse (1) eine vordere Gehäuseseöffnung aufweist, welche der vordere Gehäusedeckel (2), in dessen Mittelpunkt sich ein vorderes Wellenlager (9) befindet, verschließt, wobei sich im Mittelpunkt des hinteren Gehäusebodens (3) ein hinteres Wellenlager (10) befindet, wobei die Rotorwelle (4), auf welcher drehfest der Rotor (5) und der Kommutator (6) sitzen, in dem vorderen und dem hinteren Wellenlager (9, 10) drehbar gelagert ist, wobei der Stator (7) entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses (1) verläuft und den Rotor (5) umgibt, wobei an der Schleifkontakthalterung (8) mindestens zwei Schleifkontakte (11) angebracht sind, die den Kommutator (6) berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontakthalterung (8) aus mindestens zwei Halterungselementen (14) besteht, die jeweils zumindest einen Schleifkontakt (11) tragen. Schleifkontakthalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungselemente (14) als Halbringe ausgebildet sind. Elektromotor mit einem zylindrischen Motorgehäuse (1), einem vorderen Gehäusedeckel (2), einem hinteren Gehäuseboden (3), einer Rotorwelle (4), einem Rotor (5), einem Kommutator (6), einem Stator (7) und einer Schleifkontakthalterung (8), wobei das zylindrische Motorgehäuse (1) eine vordere Gehäuseseöffnung aufweist, welche der vordere Gehäusedeckel (2), in dessen Mittelpunkt sich ein vorderes Wellenlager (9) befindet, verschließt, wobei sich im Mittelpunkt des hinteren Gehäusebodens (3) ein hinteres Wellenlager (10) befindet, wobei die Rotorwelle (4), auf welcher drehfest der Rotor (5) und der Kommutator (6) sitzen, in dem vorderen und dem hinteren Wellenlager (9, 10) drehbar gelagert ist, wobei der Stator (7) entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses (1) verläuft und den Rotor (5) umgibt, wobei an der Schleifkontakthalterung (8) mindestens zwei Schleifkontakte (11) angebracht sind, die den Kommutator (6) berühren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkontakthalterung (8) aus mindestens zwei Halterungselementen (14) besteht, die jeweils zumindest einen Schleifkontakt (11) tragen. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stufe (18) entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses (1) verläuft, und daß die Schleifkontakthalterung (8) auf der Stufe (18) aufliegt. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stufe entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels (2) verläuft, so daß die Schleifkontakthalterung (8) zwischen der Stufe (18) entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses (1) und der Stufe entlang der Innenwand des vorderen Gehäusedeckels (2) fixiert ist. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Halterungselemente (14) eine Aussparung (15) aufweist, die zur Innenwand des Motorgehäuses (1) hin gerichtet ist, und daß die Innenwand des Motorgehäuses (1) zumindest einen Vorsprung (12) aufweist, der in die zumindest eine Aussparung (15) eingreift. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungselemente (14) als Halbringe ausgebildet sind. Verfahren zum Zusammenbau eines Elektromotors mit einem zylindrischen Motorgehäuse (1), einem vorderen Gehäusedeckel (2), einem hinteren Gehäuseboden (3), einer Rotorwelle (4), einem Rotor (5), einem Kommutator (6), einem Stator (7) und einer Schleifkontakthalterung (8), wobei das zylindrische Motorgehäuse (1) eine vordere Gehäuseseöffnung aufweist, welche der vordere Gehäusedeckel (2), in dessen Mittelpunkt sich ein vorderes Wellenlager (9) befindet, verschließt, wobei sich im Mittelpunkt des hinteren Gehäusebodens (3) ein hinteres Wellenlager (10) befindet, wobei die Rotorwelle (4), auf welcher drehfest der Rotor (5) und der Kommutator (6) sitzen, in dem vorderen und dem hinteren Wellenlager (9, 10) drehbar gelagert ist, wobei der Stator (7) entlang der Innenwand des zylindrischen Motorgehäuses (1) verläuft und den Rotor (5) umgibt, wobei an der Schleifkontakthalterung (8) mindestens zwei Schleifkontakte (11) angebracht sind, die den Kommutator (6) berühren, mit den folgenden Schritten:

Einsetzen der Rotorwelle (4),

Einsetzen der Schleifkontakthalterung (8), und

Einsetzen des vorderen Gehäusedeckels (2),

dadurch gekennzeichnet, daß zum Einsetzen der Schleifkontakthalterung (8) zunächst ein erstes Halterungselements (14) und dann ein zweites Halterungselement (14) eingesetzt wird.






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