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Dokumentenidentifikation DE102005003214A1 15.09.2005
Titel Kommutatorgehäuse für einen Elektromotor
Anmelder ArvinMeritor Light Vehicle Systems-France, Sully sur Loire, FR
Erfinder Lehir, Michel, Conde sur Noireau, FR;
Omelezuk, Stephane, Meslay, FR;
Laurandel, Hervé, Herouville Saint Clair, FR;
Mercadal, Philippe, Caen, FR;
Breynaert, François, Caen, FR;
Yvetot, Hermann, Saint Denis de Mere, FR;
Bazin, Benoit, Tinchebray, FR
Vertreter Prinz und Partner GbR, 81241 München
DE-Anmeldedatum 24.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005003214
Offenlegungstag 15.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.09.2005
IPC-Hauptklasse H01R 39/38
IPC-Nebenklasse H02K 5/14   
Zusammenfassung Ein Kommutatorgehäuse (10) für einen Elektromotor umfasst eine Halterung (11), die dafür ausgelegt ist, einen Kommutator aufzunehmen, und mindestens zwei integrierte Anschläge (13) und mindestens zwei, jeweils an Federkomponenten (18) befestigte Bürsten (15). Die Federkomponenten (18) drücken die Bürsten (15) in eine Kontaktposition gegen den Kommutator, und die Anschläge (13) sind dafür ausgelegt, die Federkomponenten (18) jeweils in einer Montageposition zu halten, in der die Bürsten (15) von ihrer jeweiligen Kontaktposition entfernt sind.

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft ein Kommutatorgehäuse für einen Elektromotor und ein Verfahren zum Montieren des Kommutators in einem solchen Gehäuse.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Elektromotor, der dafür ausgelegt ist, Vorrichtungen in einem Kraftfahrzeug wie zum Beispiel einen Fensterheber-, Schiebedach- oder Sitzbetätigungsmotor anzutreiben.

Das Dokument FR 2,814,868 offenbart einen solchen Elektromotor mit einem Kommutator.

Ein Kommutator umfasst normalerweise einen Ring, der auf seinem Umfang eine Reihe leitender Segmente aufweist, wobei der Kommutatorring dafür ausgelegt ist, sicher auf einer Rotorwelle montiert zu werden.

Ein Elektromotor umfasst im Allgemeinen ein Statorgehäuse und einen in dem Stator drehbar gelagerten Rotor. Der Motor umfasst außerdem mit der Rotorwelle einstückig ausgebildete Wicklungen, wobei jede Wicklung mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Segmenten des Kommutators elektrisch verbunden ist.

Der Kommutator ist im Allgemeinen in einem mit dem Stator einstückig ausgebildeten Kommutatorgehäuse angebracht. Ein solches Gehäuse umfasst eine Halterung mit einer mittigen Öffnung, die dafür ausgelegt ist, den Kommutator aufzunehmen und die Rotorwelle durch die Halterung des Gehäuses verlaufen zu lassen. Die Halterung besteht aus einem isolierenden Material wie zum Beispiel Kunststoff.

Das Kommutatorgehäuse umfasst außerdem mindestens zwei Bürsten, die einander relativ zu dem Kommutator diametral gegenüberliegen und dafür ausgelegt sind, während seiner mit der Rotorwelle gekoppelten Drehung mit den Segmenten des Kommutators in Kontakt zu treten. Die Bürsten sind mit einer Stromversorgung elektrisch verbunden.

Wenn der Motor, und insbesondere der Kommutator, in dem Kommutatorgehäuse montiert wird, müssen die Bürsten von ihrem Kontaktpunkt mit den Kommutatorsegmenten ferngehalten werden. Wenn dann die Montage beendet ist, müssen die Bürsten mit den Kommutatorsegmenten in Kontakt gebracht werden. Der mechanische Kontakt zwischen den Bürsten und den Kommutatorsegmenten muss korrekt sichergestellt werden, um einen zufrieden stellenden elektrischen Kontakt mit den mit den Segmenten verbundenen Wicklungen zu garantieren.

Die Bürsten des Kommutatorgehäuses müssen also während der Positionierung des Kommutators in einer ersten Montageposition gehalten werden, und die Bürsten müssen dann in einer zweiten Kontaktposition gehalten werden, um ihre Funktion der Stromzufuhr zu den Kommutatorsegmenten sicherzustellen.

Es ist zum Beispiel ein Kommutatorgehäuse bekannt, das auf Motoren montiert ist, die von der Anmelderin vertrieben werden und unter der Nummer 420143 aufgeführt sind, und das eine Vorrichtung zum Arretieren der Bürsten umfasst. Ein solches Gehäuse nach dem Stand der Technik ist in 1a und 1b schematisch dargestellt, in denen die Bürsten jeweils in einer Montageposition und in einer Kontaktposition dargestellt sind.

Das Gehäuse umfasst eine Kunststoffhalterung 1, in der zwei die Bürsten 5 aufnehmende Kästen 8 angeordnet sind. Jede Bürste umfasst einen Stromanschluss, der durch eine Kupferlitze 6 gebildet wird (es ist nur ein Anschluss dargestellt). Das dargestellte Gehäuse umfasst keinen Kommutator, hat aber eine mittige Öffnung 2, die den Kommutatorring und die durchgehende Rotorwelle aufnehmen soll.

In der Montageposition gemäß 1a sind die Bürsten 5 bis zur Rückseite ihres Kastens 8 auf der entgegengesetzten Seite der zur Aufnahme des Kommutators bestimmten Öffnung 2 zurückgezogen. Eine Feder 9 hält jede Bürste 5 in dieser zurückgezogenen Montageposition.

In der Kontaktposition gemäß 1b sind die Bürsten 5 in ihren Kästen 8 untergebracht, und die Feder 9 übt auf die Rückseite der Bürste Druck aus, um sie zu dem Kommutator hin zu schieben.

Die Feder 9 hat also die doppelte Aufgabe des Haltens der Bürste 5 in einer Montageposition und dann in einer Kontaktposition. Diese Feder 9 ist jedoch ein von der Halterung 1 des Gehäuses separater Bestandteil. Sie muss daher getrennt gefertigt und dann auf dem Gehäuse montiert werden. Darüber hinaus muss der Lagerpunkt der Feder 9 von Hand auf der Oberseite oder auf der Rückseite der Bürste 5 angeordnet werden, um die Bürste in eine Montageposition und dann in eine Kontaktposition zu bringen.

Darüber hinaus wird die elektrische Verbindung der Bürste 5 außerdem durch eine durch die Kupferlitze 6 gebildete zusätzliche Komponente sichergestellt.

Die zahlreichen für die zufrieden stellende Funktionsweise des Kommutatorgehäuses erforderlichen Teile erhöhen seine Kosten und komplizieren seine Herstellung. Darüber hinaus erfordert die Bewegung der Bürsten von einer Montageposition in eine Kontaktposition das manuelle Eingreifen einer Bedienungsperson.

Es besteht daher ein Bedarf an einem vereinfachten Kommutatorgehäuse, bei dem die Bürsten einfach, effizient und automatisch von einer Montageposition in eine Kontaktposition bewegt werden können.

Dazu stellt die Erfindung ein Kommutatorgehäuse für einen Elektromotor bereit, das Folgendes umfasst:

  • – eine Halterung, die dafür ausgelegt ist, einen Kommutator aufzunehmen, und mindestens zwei integrierte Anschläge umfasst;
  • – mindestens zwei Bürsten, die jeweils an Federkomponenten befestigt sind;
wobei die Federkomponenten die Bürsten in eine Kontaktposition gegen den Kommutator drücken und die Anschläge dafür ausgelegt sind, die Federkomponenten jeweils in einer Montageposition zu halten, in der die Bürsten von ihrer jeweiligen Kontaktposition entfernt sind.

Gemäß einem Merkmal ist mindestens eine Federkomponente ein biegsames Segment.

Gemäß einem Merkmal ist mindestens eine Federkomponente elektrisch leitend.

Gemäß einem Merkmal umfasst das Gehäuse außerdem eine gedruckte Schaltung, mit der die leitende Federkomponente verbunden ist.

Gemäß einem Merkmal ist die Federkomponente dafür ausgelegt, der Bürste, an der sie befestigt ist, Strom zuzuführen.

Gemäß einem Merkmal hat die Feder nahe bei jedem Anschlag eine Lagerzone, damit eine jeweilige Federkomponente durch örtliche Verformung der Halterung gelöst werden kann.

Gemäß einem Merkmal hat die Halterung mindestens einen Ausschnitt, an dem ein Anschlag angeordnet ist.

Die Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Montieren eines Kommutators in einem Kommutatorgehäuse bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

  • – Bereitstellen eines Kommutatorgehäuses gemäß der Erfindung;
  • – Montieren eines Kommutators auf der Halterung des Gehäuses;
  • – Lösen der Federkomponenten des Gehäuses, um die Bürsten gegen den Kommutator zu drücken.

Gemäß einem Merkmal wird das Lösen der Federkomponenten durch örtliche Verformung der Halterung realisiert.

Gemäß einem Merkmal wird das Lösen der Federkomponenten durch einen automatischen Mechanismus realisiert.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung offensichtlich, die lediglich als Beispiel und mit Bezug auf die Zeichnungen angegeben sind; in den Zeichnungen zeigen:

1a (bereits beschrieben) ein Diagramm eines Kommutatorgehäuses nach dem Stand der Technik, wo sich die Bürsten in der Montageposition befinden;

1b (bereits beschrieben) ein Diagramm eines Kommutatorgehäuses nach dem Stand der Technik, wo sich die Bürsten in der Kontaktposition befinden;

2 ein Diagramm eines Kommutatorgehäuses gemäß der Erfindung, wo sich eine Bürste in der Montageposition und eine Bürste in der Kontaktposition befindet;

3 eine detaillierte schematische Ansicht einer Bürste, die in einer Montageposition auf einem Gehäuse gemäß der Erfindung gehalten wird.

Das Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung umfasst eine Halterung, die dafür ausgelegt ist, einen Kommutator aufzunehmen, und mindestens zwei Bürsten, die jeweils an Federkomponenten befestigt sind. Das Gehäuse umfasst außerdem in die Halterung integrierte Anschläge.

Die Federkomponenten sind dafür ausgelegt, die Bürsten in eine Kontaktposition gegen den Kommutator zu drücken, und die Anschläge sind dafür ausgelegt, die Federkomponenten jeweils in einer Montageposition zu halten, in der die Bürsten von ihrer Kontaktposition entfernt sind.

Die Anschläge auf der Halterung bilden keine zusätzlichen Teile, sind aber in die Halterung integriert. Sie können in einem Stück mit der Halterung des Gehäuses gemäß der Erfindung hergestellt werden. Die Konstruktion und die Produktion der Halterung des Gehäuses gemäß der Erfindung sind daher vereinfacht.

Die Federkomponenten sind einstückig mit den Bürsten ausgebildet und drücken die Bürsten in ihre Kontaktposition. Es ist daher nicht notwendig, den Lagerpunkt der Federkomponenten zu modifizieren, um die Bürsten in eine Kontaktposition zu bringen; es genügt, sie aus ihrem Eingriff in den Anschlag zu lösen. Dieser Vorgang kann automatisch erfolgen, was den Einbau des Gehäuses gemäß der Erfindung in einen Motor vereinfacht.

Die Komponenten des Kommutatorgehäuses gemäß der Erfindung werden anhand von 2 beschrieben.

Das Gehäuse 10 umfasst eine Halterung 11 mit einer mittigen Öffnung 12, die dafür ausgelegt ist, einen Kommutatorring und die durchgehende Rotorwelle aufzunehmen. Das Gehäuse 10 umfasst außerdem Bürsten 15. Es sind zwei Bürsten dargestellt, aber es gibt auch Kommutatorgehäuse, die mit drei, vier oder mehr Bürsten ausgestattet sind.

Gemäß der Erfindung umfasst die Halterung 11 integrierte Anschläge 13. Die Halterung kann zum Beispiel aus Kunststoff oder jedem anderen Isoliermaterial bestehen, das eine gewisse Biegsamkeit besitzt. Vorzugsweise besteht die Halterung aus geformtem Kunststoff, wobei die Anschläge direkt an die Halterung angeformt sind.

Gemäß der Erfindung umfasst das Gehäuse außerdem Federkomponenten 18, an denen die Bürsten 15 jeweils befestigt sind. Bei dem veranschaulichten Beispiel sind diese Federkomponenten 18 biegsame Segmente, die mit den Bürsten auf der Oberfläche verklebt oder verschweißt sind, die der Oberfläche entgegengesetzt ist, die mit dem Kommutator in Kontakt treten soll.

Jedes biegsame Segment 18 hat einen an der Halterung 11 befestigten Endrand und einen freien Endrand, der an einen Anschlag 13 auf der Halterung 11 angelegt werden kann. Der Befestigungspunkt des Segments 18 auf der Halterung wird so festgelegt, dass das Segment 18, wenn es nicht unter Spannung steht, die Bürste 15 in ihre Kontaktposition bringt (rechte Bürste in 2).

Das Segment 18 ist jedoch biegsam, so dass sein freies Ende an einen Anschlag 13 auf der Halterung 11 anschlagen kann, um die Bürste von der Kontaktposition weg zu halten, d. h. in einer Montageposition (linke Bürste in 2).

Die Halterung 11 hat eine gewisse Biegsamkeit, die es durch örtliche Verformung erlaubt, dass das freie Ende des Segments 18 von dem Anschlag 13 gelöst wird. Das Segment 18 schiebt dann die Bürste 15 in ihre Kontaktposition mit dem Kommutator.

3 zeigt eine detaillierte schematische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit einer Bürste in einer Montageposition.

Der Anschlag 13 wird durch einen Zapfen gebildet, der auf einem Ausschnitt 14 in der Halterung 11 angeordnet ist. Das Segment 18, an dem eine Bürste 15 befestigt ist, schlägt an dem Zapfen 13 an. Der Ausschnitt 14 und der Zapfen 13 wurden zusammen mit der Kunststoffhalterung 11 unter Verwendung einer geeigneten Form geformt.

Wenn sich der Ausschnitt 14 biegt, kann der Zapfen 13 weit genug gesenkt werden, um das Ende des Segments 18 freizugeben, das dann die Bürste in eine Kontaktposition dem Kommutator schiebt. Eine weitere hervorstehende Komponente 16 kann auf dem Ausschnitt 14 vorgesehen sein, um eine Lagerzone 17 zum Biegen des Ausschnitts zu bilden. Diese weitere hervorstehende Komponente 16 kann ein weiterer kleiner Zapfen sein, wie in 3 gezeigt, oder kann jede andere geeignete Form annehmen, wie zum Beispiel eine Zunge oder eine Rippe.

Darüber hinaus können die Segmente 18 elektrisch leitend sein und zum Beispiel aus Kupferplatten bestehen. Diese Segmente 18 können dann als elektrische Verbindung dienen, um das Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung weiter zu vereinfachen, indem die Funktionen des In-Kontakt-Bringens der Bürsten mit dem Kommutator und der Stromversorgung der Bürsten kombiniert werden. Die Segmente werden dann mit einem Material oder mit einem leitenden Kleber mit den Bürsten verschweißt oder verklebt.

Das Kommutatorgehäuse 10 kann auch noch andere Komponenten (nicht dargestellt) umfassen, wie zum Beispiel Kondensatoren, Spulen oder Widerstände, um zum Beispiel ein Interferenzfilter zu bilden oder um eine Impedanzanpassung mit dem Motor, für den das Gehäuse bestimmt ist, herzustellen. Das Kommutatorgehäuse 10 kann außerdem eine gedruckte Schaltung 25 umfassen, mit der die leitenden Segmente 18 verbunden sind.

Je nach den Ausführungsformen und der Anordnung der verschiedenen Komponenten auf dem Kommutatorgehäuse können nur bestimmte Segmente 18 leitend sein, und die anderen Bürsten werden dann durch herkömmliche Kupferlitzen elektrisch verbunden, oder alle Segmente 18 können leitend sein.

Die Bürsten können mit dem Kommutator in einem Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung auf folgende Weise in Kontakt gebracht werden.

Es wird ein Kommutatorgehäuse 10 gemäß obiger Beschreibung bereitgestellt, wobei die Federkomponenten 18 in Anschlag gegen die Anschläge 13 auf der Halterung gehalten werden. Die Bürsten 15 befinden sich daher in der Montageposition.

Ein Kommutator kann dann auf der Halterung 11 des Gehäuses in der für diesen Zweck bereitgestellten Position 12 montiert werden.

Die Enden der Federkomponenten 18 werden dann von den Anschlägen 13 gelöst, was dazu führt, dass die Bürsten 15 gegen den Kommutator in ihre Kontaktposition geschoben und gedrückt werden.

Gemäß einem Vorteil der Erfindung kann das Lösen der Federkomponenten 18 durch einen automatischen Mechanismus realisiert werden. Gemäß der anhand von 3 beschriebenen Ausführungsform zum Beispiel kann ein automatischer Arm auf den Ausschnitt 14 drücken, um diesen Abschnitt der Halterung wegzubiegen und das freie Ende des Segments 18 von dem Anschlag 13 zu lösen. Der Ausschnitt 14 kann zum Beispiel eine weitere hervorstehende Komponente 16 in der Nähe des Zapfens 13 umfassen, um eine Lagerzone 17 für den automatischen Arm zu bilden.

Natürlich ist diese Erfindung nicht auf die beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; so ist das Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung mit einem Anschlag in Form eines Zapfens auf der Halterung und mit einer Federkomponente in Form eines biegsamen Segments veranschaulicht, aber die Erfindung könnte auch mit einem Anschlag in Form einer Stufe und/oder mit einer Federkomponente in Form einer Zunge oder mit einer anderen geeigneten Form ausgeführt sein.

Analog dazu ist das Kommutatorgehäuse gemäß der Erfindung mit zwei Bürsten veranschaulicht, es kann aber im Rahmen der Erfindung ohne weiteres modifiziert werden, um bei Motoren verwendet zu werden, die drei, vier oder mehr Bürsten benötigen.


Anspruch[de]
  1. Kommutatorgehäuse (10) für einen Elektromotor, mit:

    – einer Halterung (11), die dafür ausgelegt ist, einen Kommutator aufzunehmen, und mindestens zwei integrierte Anschläge (13) umfasst;

    – mindestens zwei Bürsten (15), die jeweils an Federkomponenten (18) befestigt sind;

    wobei die Federkomponenten (18) die Bürsten in eine Kontaktposition gegen den Kommutator drücken und die Anschläge (13) dafür ausgelegt sind, die Federkomponenten (18) jeweils in einer Montageposition zu halten, in der die Bürsten (15) von ihrer jeweiligen Kontaktposition entfernt sind.
  2. Kommutatorgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Federkomponente (18) ein biegsames Segment ist.
  3. Kommutatorgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Federkomponente (18) elektrisch leitend ist.
  4. Kommutatorgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine gedruckte Schaltung (25) umfasst, mit der die leitende Federkomponente (18) verbunden ist.
  5. Kommutatorgehäuse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkomponente (18) dafür ausgelegt ist, der Bürste, an der sie befestigt ist, Strom zuzuführen.
  6. Kommutatorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (11) eine Lagerzone (17) nahe bei jedem Anschlag (13) aufweist, damit eine jeweilige Federkomponente (18) durch örtliche Verformung der Halterung gelöst werden kann.
  7. Kommutatorgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (11) mindestens einen Ausschnitt (14) aufweist, auf dem ein Anschlag (13) angeordnet ist.
  8. Verfahren zum Montieren eines Kommutators in einem Kommutatorgehäuse, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

    – Bereitstellen eines Kommutatorgehäuses (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7;

    – Montieren eines Kommutators auf der Halterung (11) des Gehäuses;

    – Lösen der Federkomponenten (18) des Gehäuses, um die Bürsten (15) gegen den Kommutator zu drücken.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Federkomponenten (18) durch örtliche Verformung der Halterung realisiert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen der Federkomponenten (18) durch einen automatischen Mechanismus realisiert wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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