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DE10340141A1 - Elektromotor - Google Patents

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Publication number
DE10340141A1
DE10340141A1 DE2003140141 DE10340141A DE10340141A1 DE 10340141 A1 DE10340141 A1 DE 10340141A1 DE 2003140141 DE2003140141 DE 2003140141 DE 10340141 A DE10340141 A DE 10340141A DE 10340141 A1 DE10340141 A1 DE 10340141A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
commutator
brush body
electric motor
tread
motor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2003140141
Other languages
English (en)
Inventor
Jürgen Wiker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE2003140141 priority Critical patent/DE10340141A1/de
Priority to GB0419091A priority patent/GB2405535B/en
Priority to FR0451938A priority patent/FR2862444B1/fr
Priority to CNB2004100749632A priority patent/CN100524973C/zh
Publication of DE10340141A1 publication Critical patent/DE10340141A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/26Solid sliding contacts, e.g. carbon brush
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/46Auxiliary means for improving current transfer, or for reducing or preventing sparking or arcing

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesonderee für Handwerkzeugmaschinen, mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Bürstenkörper (10) zur Übertragung eines elektrischen Stroms auf einen Kommutator (12), der um eine Drehachse (46) drehbar ist, wobei der Bürstenkörper (10) mit einer an einer korrespondierenden Lauffläche (14) des Kommutators (12) angepassten Lauffläche (16) an der Lauffläche (14) des Kommutators (12) anliegt. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Lauffläche (16) des Bürstenkörpers (10) in Kontaktstellung zu dem stehenden Kommutator (12) zumindest an einer, bezogen auf die Drehrichtung vorderen Kante (36, 38, 58, 62) zur korrespondierenden Lauffläche (14) des Kommutators (12) beabstandet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei Elektromotoren, insbesondere bei so genannten Reihenschluss- oder Universalmotoren, erfolgt die Übertragung des Motorstroms über Kohlebürsten auf einen sich drehenden Kommutator eines Ankers. Um eine gute Stromübertragung von der Kohlebürste auf den Kommutator zu erreichen, werden Bürstenkörper verwendet, deren Laufflächen an den Kommutatorradius angepasst sind. Üblicherweise wird der Radius der Laufflächen um 10–20% größer gewählt als der Radius des Kommutators, um ein möglichst gutes Einlaufverhalten der Kohlebürsten zu erreichen, indem die Stromübertragung während der Einlaufphase über eine möglichst große Fläche erfolgt. Die Kohlebürsten streifen dabei über Lamellen des Kommutators, wobei nebeneinander liegende, durch Nuten beabstandete Lamellen den Umfang des Kommutators bilden.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen, mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Bürstenkörper zur Übertragung eines elektrischen Stroms auf einen Kommutator, der um eine Drehachse drehbar ist, wobei der Bürstenkörper mit einer an einer korrespondierenden Lauffläche des Kommutators angepassten Lauffläche an der Lauffläche des Kommutators anliegt.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Lauffläche des Bürstenkörpers in Kontaktstellung zu dem stehenden Kommutator zumindest an einer, bezogen auf die Drehrichtung vorderen Kante zur korrespondierenden Lauffläche des Kommutators beabstandet ist. Die vordere Kante des Bürstenkörpers ist soweit in radialer Richtung von der korrespondierenden Lauffläche des Kommutators nach außen beabstandet, dass bei in Drehrichtung nach vorne verkipptem Bürstenkörper der Kommutator unter die Lauffläche gleiten kann. Der Abstand der vorderen Kante kompensiert im Wesentlichen ein Verkippen des Bürstenkörpers bei drehendem Kommutator. Die Lauffläche ist nunmehr den geometrischen Verhältnissen bei drehendem und nicht bei stehendem Kommutator angepasst. Dadurch kann verhindert werden, dass durch das Abkippen des Bürstenkörpers im hinteren Bereich der Lauffläche ein Spalt entsteht und so die Kontaktfläche, die bei stehendem Kommutator in etwa mittig zwischen Kommutator und Bürstenkörper ist, auf einen schmalen Bereich nahe der vorderen Kante vermindert ist. Weiterhin ist die Gefahr verringert, dass die vordere Kante an Unebenheiten, z.B. einen Lamellensprung, auf dem Umfang des Kommutators stößt und der Bürstenkörper sogar abhebt.
  • Der einzuhaltende Abstand der Kante zur korrespondierenden Lauffläche ergibt sich aus den geometrischen Dimensionen eines Bürstenhalters und des Bürstenkörpers sowie eines gewünschten Spiels zwischen diesen. Der Fachmann wird den Abstand für gegebene Verhältnisse jeweils so optimieren, wie es ihm sinnvoll erscheint. Bereits während der Einlaufphase, während der der angeformte Bürstenkörper sich der Oberfläche des Kommutators anpasst, steht nahezu die gesamte, dem Kommutator zugewandte Lauffläche des Bürstenkörpers als Kontaktfläche zur Verfügung, selbst wenn bei drehendem Kommutator der Bürstenkörper in Drehrichtung mitgenommen wird und aufgrund von Toleranzen und Luftspalten in einem Bürstenhalter verkippt. Eine Fertigungstoleranz von Bürstenkörper und Bürstenhalter führt grundsätzlich zu einem Luftspalt, der das Abkippen des Bürstenkörpers bei drehendem Kommutator mit verursacht und, wie oben erwähnt, bei üblichen Bürstenkörpern zu einer stark verkleinerten Kontaktfläche führt. Der Luftspalt ist andererseits durchaus erwünscht, damit die Kohlebürste, oder auch eine Mehrzahl von Kohlebürsten entlang des Umfangs des Kommutators, auch unter Einfluss von Staub, noch leichtgängig ist. Dies ist vor allem bei der Verwendung des Elektromotors in Handwerkzeugmaschinen wichtig, bei denen angesaugte Kühlluft große Mengen Staub ins Innere und somit auch in den Bereich des Bürstenhalters transportiert. Das Abkippen des Bürstenkörpers wird dazu ausgenutzt, mit der erfindungsgemäß geänderten Bürstengeometrie eine möglichst große Kontaktfläche zu erzielen. Durch die neue Geometrie des Bürstenkörpers ist sogar ein vergrößerter Luftspalt zwischen Bürstenkörper und Bürstenhalter möglich, was bei einem Einsatz in staubhaltiger Luft besonders günstig ist. Außerdem können Fertigungstoleranzen des Bürstenhalters und des Bürstenkörpers vergrößert werden, was die Herstellung verbilligt.
  • Die große Fläche reduziert die Stromdichte in der Kontaktfläche und die thermische Belastung des Kommutators. Ansonsten könnte der Kommutator durch eine lokal wirksame überhöhte Stromdichte in der Einlaufphase vorgeschädigt werden, und so könnte unter Lastbetrieb dessen Lebensdauer reduziert werden. Durch die weitgehend vollflächige Anlage zwischen Bürstenkörper und Kommutator wird außerdem das Rattern, und damit ein Abheben des Bürstenkörpers, vermieden, selbst wenn Lamellen auf der Umfangsfläche des Kommutators einen Lamellensprung, d.h. unterschiedliche Höhen, aufweisen. Während bei üblichen Bürstenkörpern bei schnell laufenden Universalmotoren ein Lamellensprung von nur 2 μm bereits zu einem dauerhaften Abheben der Kohlebürsten führen kann, ist dieser Effekt bei der erfindungsgemäßen Ausführung weitgehend vermieden. Ein Einhaken der, bezogen auf die Drehrichtung, vor der Drehachse des Kommutators liegenden vorderen Kante des Bürstenkörpers in die Nuten zwischen den einzelnen Lamellen wird vermieden. Ein Einhaken könnte zu Funkenbildung und Bürstenfeuer führen. Der Kantenverschleiß bzw. ein Abbrand an den Lamellenkanten wird vermindert. Das Funkentstörverhalten und die Lebensdauer des Elektromotors werden verbessert.
  • Ist die Lauffläche an der hinteren und der vorderen Kante zur korrespondierenden Lauffläche beabstandet und berührt sie mit einem Kontaktbereich innerhalb der Lauffläche den Kommutator, kann die verfügbare Lauffläche des Bürstenkörpers für einen in beide Drehrichtungen drehbaren Kommutator optimiert werden.
  • Verläuft eine Mittelachse eines gedachten Zylinders, bei dem die Lauffläche ein Umfangssegment bildet, beabstandet zur Drehachse, kann der Bürstenkörper mit einer einfach herzustellenden Geometrie gefertigt werden. Insbesondere verläuft die Mittelachse mit einem gegebenen Abstand parallel zur Drehachse. Vorzugsweise weist der Zylinder einen kreisförmigen Querschnitt auf. Alternativ kann der Zylinder auch einen ellipsoiden Querschnitt aufweisen oder einen anderen, dem Fachmann sinnvoll erscheinenden Querschnitt.
  • Weist der Bürstenkörper parallele Seitenflächen auf, zwischen denen eine Mittelebene des Bürstenkörpers liegt, wobei die Mittelebene die Lauffläche schneidet und die Drehachse in der Mittelebene liegt, hat der Bürstenkörper eine fertigungsfreundliche Gestalt, bei der eine Anpassung der Lauffläche an den Kommutator aufgrund der übersichtlichen geometrischen Verhältnisse mit hoher Zuverlässigkeit ausgeführt werden kann.
  • Bevorzugt liegen die Drehachse und die Mittelachse in einer Ebene senkrecht zu der Mittelebene des Bürstenkörpers, wodurch die geometrischen Verhältnisse vereinfacht werden. Eine Anpassung der Lauffläche des Bürstenkörpers kann definiert vorgenommen werden.
  • Liegt die Mittelachse bei einem, in Blickrichtung auf eine Arbeitsrichtung, im Uhrzeigersinn drehbaren Kommutator links von der Mittelebene, kann ein Verkippen des Bürstenkörpers entgegen der Drehrichtung vorab bei der Fertigung der Lauffläche berücksichtigt werden. Die Arbeitsrichtung wird beispielsweise durch ein Einsatzwerkzeug in einer bevorzugten Handwerkzeugmaschine definiert; ein Bediener blickt in Arbeitsrichtung auf das Einsatzwerkzeug. Ein Abkippen des Bürstenkörpers unterstützt bei einem rechtsdrehenden Kommutator einen großflächigen Kontakt der Lauffläche mit dem Kommutator. Erhöhte Fertigungstoleranzen können diesen Effekt weiter verstärken.
  • Liegt die Mittelachse bei einem, in Blickrichtung auf eine Arbeitsrichtung im Gegenuhrzeigersinn drehbaren Kommutator rechts von der Mittelebene, kann ein entsprechendes Verkippen des Bürstenkörpers vorab bei der Fertigung der Lauffläche berücksichtigt werden. Ein Abkippen des Bürstenkörpers unterstützt bei einem linksdrehenden Kommutator einen großflächigen Kontakt der Lauffläche mit dem Kommutator. Erhöhte Fertigungstoleranzen können diesen Effekt weiter verstärken.
  • Ist die Lauffläche des Bürstenkörpers bei einem in beide Richtungen drehbaren Kommutator aus zwei nebeneinander liegenden Umfangssegmenten zweier nebeneinander liegender gedachter, parallel zur Drehachse verlaufender Zylinder gebildet, kann die verfügbare Lauffläche bei drehendem Kommutator für beide Drehrichtungen optimiert werden. Es kann gewährleistet werden, dass in beide Drehrichtungen durch Verkippen des Bürstenkörpers eine große Kontaktfläche verfügbar ist.
  • Vorzugsweise liegen die Mittelachsen der beiden Zylinder, deren Umfangssegmente die Lauffläche bilden, auf verschiedenen Seiten der Mittelebene. Weiterhin bevorzugt sind die Mittelachsen gleich weit von der Mittelebene beabstandet. Eine symmetrische Anordnung erleichtert eine gezielte Bearbeitung der Lauffläche des Bürstenkörpers.
  • Weist der Bürstenkörper zumindest eine angefaste Kante auf, kann in Drehrichtung ein Einhaken der Kante in die Lamellen noch besser vermieden werden. Üblicherweise befindet sich an dem Bürstenkörper in Drehrichtung des Kommutators keine oder nur eine undefinierte Fase. Das Einhaken des Bürstenkörpers in die Lamelle würde dann, insbesondere bei Lamellensprüngen, begünstigt. Eine einfache Fase bringt auch hier ein verbessertes Einlaufverhalten. Weist der Bürstenkörper zwei angefaste Kanten auf, kann das Einhaken in die Lamellen in beide Drehrichtungen vermieden werden.
  • Liegt der Fasenwinkel im Bereich von 5° bis 35°, bevorzugt im Bereich von 10° bis 30°, kann sichergestellt werden, dass auch große Lamellensprünge bei drehendem Kommutator nicht gegen die Kante des Bürstenkörpers stoßen.
  • Weist die Fase eine Breite im Bereich von 0,2 bis 2 mm auf, bevorzugt 0,5 bis 1,5 mm, wird eine Störung durch etwaige Lamellensprünge weiter vermindert. Das Anstoßen würde, wie oben beschrieben, zu Kantenverschleiß an den Lamellen sowie zum Rattern und Abheben des Bürstenkörpers führen. Durch die Fase wird eine Kraftkomponente zum Abheben des Bürstenkörpers reduziert und somit ein ruhiger, gut anliegender Lauf des Bürstenkörpers erreicht. Es sind auch größere oder kleinere Fasen möglich, wobei der Fachmann ein sinnvolles Optimum zwischen etwaigen Fertigungsproblemen bei kleineren Fasen und einer unnötig reduzierten Auflagefläche bei größeren Fasen auswählen wird.
  • Ist der Radius der die Lauffläche bildenden Umfangssegmente um mindestens 10% größer als der Radius der korrespondieren den Lauffläche des Kommutators, ergibt sich ein günstiges geometrisches Verhältnis der Konturen der Laufflächen des Bürstenkörpers und des Kommutators zueinander.
  • Eine Handwerkzeugmaschine mit dem erfindungsgemäßen Elektromotor zeichnet sich durch verbesserte Eigenschaften bezüglich des Bürstenverschleißes und durch geringere Probleme hinsichtlich einer Funkentstörung aus.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch einen üblichen Bürstenkörper,
  • 2 einen Bürstenkörper nach 1 im Kontakt mit Lamellen eines Kommutators im Querschnitt,
  • 3 einen Schnitt durch einen bevorzugten Bürstenkörper,
  • 4 einen Schnitt durch einen bevorzugten Bürstenkörper mit zwei Umfangssegmenten,
  • 5 einen bevorzugten Bürstenkörper in Kontakt mit einem im Gegenuhrzeigersinn drehenden Kommutator im Querschnitt,
  • 6 einen bevorzugten Bürstenkörper in Kontakt mit einem im Uhrzeigersinn drehenden Kommutator im Querschnitt,
  • 7 einen bevorzugten Bürstenkörper mit angefaster Kante im Querschnitt.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt die geometrischen Verhältnisse eines üblichen Bürstenkörpers 10 als Schnitt durch den Bürstenkörper 10, der eine gekrümmte Lauffläche 16 zum Anlegen an einen nicht dargestellten Kommutator aufweist. Die Schnittebene ist senkrecht zu einer nicht dargestellten Drehachse des Kommutators. Die Vorrichtung hat eine axiale Höhe senkrecht zur Bildebene, so dass Kreise oder Kreislinien Zylinder oder Zylinderflächen darstellen. Der Bürstenkörper 10 ist im Wesentlichen als Quader mit parallelen Seitenflächen geformt, wobei die Lauffläche 16 an eine korrespondierende Lauffläche am Umfang des Kommutators angeformt ist und ein Umfangssegment eines gedachten Zylinders mit dem Radius R2 um eine Drehachse 46 des Kommutators bildet. Eine Mittelebene 24 verläuft in der Mitte zwischen den parallelen Seitenflächen 54, 56 des Bürstenkörpers 10. Die Lauffläche 16 ist symmetrisch zur Mittelebene 24. Die Drehachse 46 liegt in der Mittelebene 24 des Bürstenkörpers 10. Beim Drehen des Elektromotors, insbesondere in einer Einlaufphase, verkippt der Bürstenkörper 10 und liegt nur noch mit einem schmalen Bereich nahe der vorderen Kante am Kommutator an. Der Bürstenköper 10 ist elektrisch leitfähig und besteht vorzugsweise aus Graphit.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Kommutator 12 mit einem üblichen Bürstenkörper 10 gemäß 1. Der Bürstenkörper 10 ist in einem Halter 44 gehalten und in Kontakt mit dem Kommutator 12, der eine Mehrzahl von Lamellen 40, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur eine beziffert ist, an seiner korrespondierenden Lauffläche 14 aufweist. Die Lauffläche 14 weist einen Radius R1 auf. Die Lauffläche 16 des Bürstenkörpers 10 ist breiter als die einzelnen Lamellen 40 und steht auf beiden Seiten einer Lamelle 40 soweit über, dass die rechts und links benachbarten Lamellen 40 teilweise überdeckt sind. Die Mittelachse eines Zylinders mit dem Radius R2, bei dem ein Umfangssegment mit der Lauffläche 16 zusammenfällt, fällt mit der Drehachse 46 des Kommutators 12 zusammen; beide liegen daher in der Mittelebene 24, die sich mittig zwischen den beiden Seitenflächen (54, 56) durch die Mitte des Bürstenkörpers 10 erstreckt. Aus diesem Grund liegt die Lauffläche 16 in Ruheposition des Kommutators 12 mittig und flächig an der Lauffläche 14 am Umfang des Kommutators 12 an. Aufgrund eines Luftspalts zwischen dem Bürstenkörper 10 und dem Halter 44 richtet sich der Bürstenkörper 10 sofort beim Andrehen des Elektromotors in eine Richtung aus und verkippt soweit, wie der Luftspalt zwischen Bürstenkörper 10 und dem Halter 44 dies zulässt. Dadurch bildet sich ein Spalt zwischen der Lauffläche 16 des Bürstenkörpers 10 und der Lauffläche 14 des Kommutators 12 in Drehrichtung an der hinteren Kante.
  • 3 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines erfindungsgemäßen Bürstenkörpers 10 als Schnitt. In den Figuren werden gleiche oder sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Mittelebene 24 des Bürstenkörpers 10, hier als strichgepunktete Gerade eingezeichnet, trifft nicht mehr mit der Mittelachse 18 des gedachten, gepunktet eingezeichneten Zylinders 20, in der Figur als Kreis dargestellt, zusammen, von dem ein Umfangssegment 22 durch die Lauffläche 16 gebildet ist. Vielmehr ist die Mittelachse 18 mit einem Abstand A beabstandet von der Mittelebene 24. Die Kanten 58, 60 des Bürstenkörpers 10 befinden sich damit bei stehendem Kommutator 12, wenn der Bürstenkörper 10 nicht verkippt ist, auf unterschiedlicher Höhe, bezogen auf eine gedachte Senkrechte zur Mittelebene 24. Dies bedingt auch einen unterschiedlichen Abstand der Kanten 58, 60 zu dem ruhenden Kommutator 12 (2). Die Mittelachse 18 liegt rechts von der Mittelebene 24, wenn der Elektromotor im Gegenuhrzeigersinn nach links dreht. In diesem Fall ist die Kante 58 des Bürstenkörpers 10 in Drehrichtung gesehen vorne und weiter von dem drehenden Kommutator 12 entfernt als die gegenüberliegende Kante 60, welche in Drehrichtung gesehen hinten ist. Die vorgesehene Drehrichtung des stehenden Kommutators 12 ist mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet.
  • Verkippt der Bürstenkörper 10 beim Andrehen des Elektromotors im Gegenuhrzeigersinn nach rechts, stoßen am Umfang des Kommutators 12 angebrachte Lamellen 40 nicht an die vordere Kante 58, sondern gleiten unter diese und kommen mit der Lauffläche 16 in Berührung. Bei drehendem Kommutator 12 verkippt der Bürstenkörper 10 im Halter, so dass die im Stillstand beabstandete vordere Kante 58 nunmehr an der Lauffläche 14 des Kommutators 12 anliegt und die hintere Kante 60 praktisch nicht mehr abhebt. Bei entgegengesetzter Drehrichtung des Elektromotors im Uhrzeigersinn würde bei einem entsprechenden Bürstenkörper 10 die Mittelachse 18 links von der Mittelebene 24 liegen. Entsprechend wäre dann die weiter vom Kommutator 12 entfernte vordere Kante 58 auf der linken Seite des Bürstenkörpers 10; der Bürstenkörper 10 würde durch die Drehbewegung des Kommutators 12 nach links kippen.
  • Eine bevorzugte Ausführung eines Bürstenkörpers 10 für einen in beide Richtungen drehbaren Kommutator 12 zeigt 4. Die Lauffläche 16 des Bürstenkörpers 10 ist aus zwei nebeneinander liegenden Umfangssegmenten 28, 30 gebildet, welche zu zwei nebeneinander liegenden Zylindern mit den Mittelachsen 32, 34 gehören. Vorzugsweise haben beide Zylinder denselben Radius. Die Mittelachsen 32, 34 der beiden Zylinder mit den Umfangssegmenten 28, 30 liegen auf verschiedenen Seiten der Mittelebene 24 und sind vorzugsweise gleich weit mit einem Abstand A von der Mittelebene 24 beabstandet. Bei stehendem Kommutator 12 sind jetzt beide Kanten 36, 38 vom Kommutator 12 beabstandet. Zwar steht dann bei drehendem Kommutator 12 jeweils die hintere Kante 36 oder 38 etwas ab, es ergeben sich während einer Einlaufphase der Bürstenkörper 10 im Rechts- und im Linkslauf jedoch immer noch deutlich größere Kontaktflächen als bei herkömmlichen Bürstenkörpern 10.
  • 5 und 6 zeigen die Verhältnisse bei dem in beiden Richtungen drehbaren Kommutator 12 für einen Bürstenkörper 10 gemäß 4, bei dem die Lauffläche 16 aus zwei Umfangssegmenten 32, 34 zweier Zylinder gebildet ist. Die Mittelebene 24 ist jeweils durch eine gestrichelte Linie im unverkippten und im verkippten Zustand angedeutet. Im Stillstand sind beide Kanten 36, 38 vom Kommutator 12 beabstandet. Je nach Drehrichtung ist einmal die eine und einmal die andere Kante 36 oder 38 die vordere Kante und liegt an der korrespondierenden Lauffläche 14 an.
  • In 5 dreht der Kommutator 12 im Gegenuhrzeigersinn nach links, wie mit einem Pfeil angedeutet ist. Wegen des Luftspalts 48 zwischen dem Bürstenkörper 10 und einem Bürstenhalter 44 kann der Bürstenkörper 10 nach rechts kippen, wenn der Kommutator 12 nach links dreht. Wegen der geänderten Geometrie des Bürstenkörpers 10 stoßen die Lamellen 40 nicht gegen die in dieser Drehrichtung vordere Kante 36 des Bürstenkörpers 10 und die Lauffläche 16 liegt flächig mit einer Kontaktfläche 52 an den Lamellen 40 an. Die hintere Kante 38 ist beabstandet, weil der Bürstenkörper 10 für beide Drehrichtungen ausgebildet ist.
  • 6 zeigt die Situation bei einem im Uhrzeigersinn nach rechts drehenden Kommutator 12. Der Bürstenkörper 10 kann im Halter 44 nach links kippen, ohne dass die Lamellen 40 gegen die nunmehr vordere Kante 38 des Bürstenkörpers 10 stoßen. Auch hier ist die Kontaktfläche 52 groß, obwohl die nunmehr hintere Kante 36 von der korrespondierenden Lauffläche 14 leicht absteht.
  • 7 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Bürstenkörpers 10 mit einer angefasten Kante 62, wobei eine Fase 50 mit einer Breite L im Bereich von vorzugsweise 0,5 – 1,5 mm ab der Kante 62 vorgesehen ist. Die Fase 50 bildet einen Fasenwinkel α im Bereich von vorzugsweise 10° – 30°. Zweckmäßiger weise weist der Bürstenkörper 10 zwei angefaste Kanten 62 auf, wenn der Elektromotor in beide Drehrichtungen drehbar ist.
  • Bevorzugt wird der Elektromotor in Handwerkzeugmaschinen eingesetzt, die mit einem Universalmotor betrieben werden.
  • 10
    Bürstenkörper
    12
    Kommutator
    14
    Korrespondierende Lauf
    fläche
    16
    Lauffläche
    18
    Mittelachse
    20
    Zylinder
    22
    Umfangssegment
    24
    Mittelebene
    26
    Verlängerung
    28
    Umfangssegment
    30
    Umfangssegment
    32
    Mittelachse
    34
    Mittelachse
    36
    Kante
    38
    Kante
    40
    Lamelle
    42
    Lamellennut
    44
    Halter
    46
    Drehachse
    48
    Luftspalt
    50
    Fase
    52
    Kontaktfläche
    54
    Seitenfläche
    56
    Seitenfläche
    58
    Kante
    60
    Kante
    62
    Kante
    R2
    Radius
    R1
    Radius
    α
    Fasenwinkel
    A
    Abstand
    L
    Breite

Claims (16)

  1. Elektromotor, insbesondere für Handwerkzeugmaschinen, mit zumindest einem elektrisch leitfähigen Bürstenkörper (10) zur Übertragung eines elektrischen Stroms auf einen Kommutator (12), der um eine Drehachse (46) drehbar ist, wobei der Bürstenkörper (10) mit einer an einer korrespondierenden Lauffläche (14) des Kommutators (12) angepassten Lauffläche (16) an der Lauffläche (14) des Kommutators (12) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (16) des Bürstenkörpers (10) in Kontaktstellung zu dem stehenden Kommutator (12) zumindest an einer, bezogen auf die Drehrichtung vorderen Kante (36, 38, 58, 62) zur korrespondierenden Lauffläche (14) des Kommutators (12) beabstandet ist.
  2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (16) an der hinteren und der vorderen Kante (36, 38, 58, 62) zur korrespondierenden Lauffläche (14) beabstandet ist und mit einem Kontaktbereich innerhalb der Lauffläche (16) den Kommutator (12) berührt.
  3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelachse (18) eines gedachten Zylinders (20), bei dem die Lauffläche (16) ein Umfangssegment (22) bildet, beabstandet zur Drehachse (46) verläuft.
  4. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenkörper (10) parallele Seitenflächen (54, 56) aufweist, zwischen denen eine Mittelebene (24) des Bürstenkörpers (10) liegt, wobei die Mittelebene (24) die Lauffläche (16) schneidet und die Drehachse (46) in der Mittelebene (24) liegt.
  5. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (46) und die Mittelachse (18) in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelebene (24) des Bürstenkörpers (10) liegen.
  6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (18) bei einem, in Blickrichtung auf eine Arbeitsrichtung im Uhrzeigersinn drehbaren Kommutator (12) links von der Mittelebene (24) liegt.
  7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (18) bei einem, in Blickrichtung auf eine Arbeitsrichtung im Gegenuhrzeigersinn drehbaren Kommutator (12) rechts von der Mittelebene (24) liegt.
  8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffläche (16) des Bürstenkörpers (10) bei einem in beide Richtungen drehbaren Kommutator (12) aus zwei nebeneinander liegenden Umfangssegmenten (28, 30) zweier nebeneinander liegender gedachter, parallel zur Drehachse (46) verlaufender Zylinder (20) gebildet ist.
  9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (32, 34) der beiden Zylinder (20), deren Umfangssegmente (28, 30) die Lauffläche (16) bilden, auf verschiedenen Seiten der Mittelebene (24) liegen.
  10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen (32, 34) gleich weit von der Mittelebene (24) beabstandet sind.
  11. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (20) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  12. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenkörper (10) zumindest eine angefaste Kante (62) aufweist.
  13. Elektromotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasenwinkel (α) im Bereich von 5° bis 35° liegt.
  14. Elektromotor nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fase (50) eine Breite im Bereich von 0,2 bis 2 mm aufweist.
  15. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der die Lauffläche (16) bildenden Umfangssegmente (22, 28, 30) um mindestens 10% größer ist als der Radius der korrespondierenden Lauffläche (14) des Kommutators (12).
  16. Handwerkzeugmaschine mit einem Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE2003140141 2003-09-01 2003-09-01 Elektromotor Withdrawn DE10340141A1 (de)

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