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Die Erfindung betrifft eine Metallbürste für Kollektormaschinen, insbesondere für schnellaufende Gleichstrommaschinen kleiner Leistung.
Bei schnellaufenden elektrischen Maschinen, insbesondere bei Kommutatormaschinen, stellt sich bei einer Strombelastung des Kollektors von 0, 8 A und höher eine schnelle Verkürzung der Lebensdauer ein. Dies ist im wesentlichen auf Kommutierungsfehler zurückzuführen.
Man hat bereits versucht, Kommutierungsfehler dadurch zu vermeiden, dass man den Kollektor mit einem Diamanten überdreht. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass trotzdem Kommutierungsfehler auftreten, die von einer gewissen Welligkeit der Oberfläche der Kollektierlamellen herrühren.
Die Patentinhaberin hat nun gefunden, dass sich die ungünstige Wirkung der Welligkeit der Oberfläche des Kollektors dadurch vermeiden lässt, dass die mit dem Kollektor oder dem Kommutator in Verbindung stehende Bürste aus Metall hergestellt ist und im jungfräulichen Zustand mindestens im Bereich ihrer Auflagefläche mit einer Weichmetallschicht von 2 bis 40 wu Dicke überzogen ist. Im Bereich von 2 bis 5 Il Schichtdicke steigt dabei die beabsichtigte Wirkung an, erreicht etwa bei 8. Schichtdicke die günstigsten Eigenschaften, während die Wirkung im Bereich von 20 bis 40 Il Schichtdicke allmählich wieder nachlässt.
Unter Weichmetallen sind solche mit einer Härte unter 100 Vickersgraden zu verstehen. Als besonders günstig haben sich überzüge aus Zinn und bzw. oder Blei oder Legierungen dieser Metalle herausgestellt. Bei Kupfer, Silber und Gold hängt die Härte sehr vom Bearbeitungszustand ab. In genügend weichem Zustand haben diese Metalle und Cadmium oder deren Legierungen eine merkliche, wenn auch nicht ganz so günstige Wirkung wie Zinn und Blei.
Es ist auch möglich, den Überzug aus dem gleichen Metall wie die Bürste selbst herzustellen, wenn man dafür sorgt, dass der Überzug eine weiche Struktur erhält, da es nach den bisher erzielten Versuchsergebnissen darauf anzukommen scheint, einen möglichst weichen Überzug herzustellen.
Die Aufbringung des Überzuges erfolgt vorzugsweise galvanoplastisch oder durch Kathodenzerstäubung, da sich auf diese Weise die Dicke des Überzuges am besten kontrollieren lässt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen ergänzend beschrieben. Fig. l zeigt im Querschnitt einen Kommutator einer schnellaufenden Gleichstrommaschine mit einer Bürste ; Fig. 2 zeigt eine der Fig. l entsprechende Teilansicht nach einer gewissen Betriebszeit der Kollektor-Bürstenanordnung.
Fig. l zeigt im Querschnitt den Kollektor-l-einer schnellaufenden Gleichstrommaschine, der fünf Kollektorlamellen-2-aufweist, die in einen Isolierstoffkörper-3-eingebettet sind, der auf der Welle--4--der Maschine sitzt. Die Oberfläche des Kollektors ist möglichst gleichmässig rund und glatt bearbeitet. Auf dem Kollektor liegen zwei Metallbürsten--5--auf, von denen nur eine in den Zeichnungen dargestellt ist. Die Metallbürste --5-- weist einen Überzug--6--aus Zinn auf, der eine Dicke von 8 Il hat. Die Zinnschicht ist galvanisch aufgetragen.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Anordnung nach Fig. l nach einer gewissen Betriebszeit des Kollektors und der Bürste. Man erkennt, dass die Zinnschicht an der Auflagestelle des Kollektors abgeschliffen ist, also dass die Oberfläche der Kollektorlamellen zum überwiegenden Teil mit dem
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Basismetall der Beurste --5-- in Berührung steht. Lediglich an den Randbereichen steht der Zinnüberzug mit dem Kollektor in Verbindung.
Die Metallbürste nach der Erfindung ergibt eine wesentlich bessere Kommutierung als die bisher bekannten Bürsten. Die Lebensdauer des Kollektors und der Bürste werden bei Kollektorströmen über 0, 8 A um ein Mehrfaches erhöht. Diese günstige Wirkung ist unabhängig davon, dass der Zinnüberzug bereits nach kurzer Laufzeit an den Auflagestelle abgeschliffen ist.
Versuche haben ergeben, dass die beabsichtigte Wirkung auch eintritt, wenn der Weichmetallüberzug lediglich im Bereich der Auflagefläche der Bürste am Kollektor vorhanden ist. Die Wirkung scheint daher nicht durch eine Dämpfung von eventuellen Schwingungen der Metallbürste herzurühren.
Die Metallbürste nach der Erfindung ermöglicht die Herstellung schnellaufender elektrischer Kleinmaschinen mit geringem Leistungsgewicht und hoher Lebensdauer. Die Metallbürste eignet sich insbesondere für Maschinen mit einer Leistung von weniger als 1 W bis in die Grössenordnung von 100 W.
Eine ganz wesentliche Erhöhung der die Kommutierung verbessernden Wirkung des Weichmetallüberzuges ergibt sich, wenn die Metallbürste in Verbindung mit einem Kommutator verwendet wird, dessen Oberflächenrauhigkeit 0, 3 bis 6 JU, vorzugsweise 0, 3 bis 2 Jl beträgt.
PATENTANSPRÜCHE :
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jungfräuliche Bürste mindestens im Bereich ihrer Auflagefläche mit einer Weichmetallschicht von 2 bis 40 Jl Dicke überzogen ist.
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