AT412046B - Kommutierungsbürste für elektrische kommutatormaschinen - Google Patents

Kommutierungsbürste für elektrische kommutatormaschinen Download PDF

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AT412046B AT37299A AT37299A AT412046B AT 412046 B AT412046 B AT 412046B AT 37299 A AT37299 A AT 37299A AT 37299 A AT37299 A AT 37299A AT 412046 B AT412046 B AT 412046B
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    • 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
    • H01R39/59Means structurally associated with the brushes for interrupting current

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description


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   Die Erfindung geht aus von einer Kommutierungsbürste für elektrische Kommutatormaschinen mit einem abnutzbaren Bürstenkörper aus elektrisch leitendem Material, an dessen Fuss ein Anla- gefläche zum Aufsetzen auf einen Kommutator ausgebildet ist und mit einem in den Kopf des Bürstenkörpers eingesenkten Abschaltorgan, das bei einem Abtrag des Bürstenkörpers bis auf eine vorbestimmte Restlänge freiliegt und die Stromzuführung unterbricht wobei der Kopf des Bürstenkörpers von einer im Bürstenkörper verankerten Kappe überdeckt ist, an der sich das Abschaltorgan abstützt. 



   Durch die DE 16 79 529 U1 und die US 3 681 635 A sind gattungsgemässe Kommutierungs- bürsten bekannt, deren eingesenkte Abschaltorgane mittels im Bürstenkörper verankerter Kappe niedergehalten werden, wobei die Kappe im wesentlichen nur kraftschlüssig am Bürstenkörper befestigt ist. Dadurch können sich bei Erwärmung der zugehörigen Motoren bei deren Betrieb die Kappen lockern oder lösen. Daraus ergeben sich Risken beim Betreiben der Motoren mit derarti- gen Kohlebürsten. 



   Um derartige Risken zu vermeiden, ist die eingangs beschriebene Kommutierungsbürste da- durch gekennzeichnet, dass jeweils eine der freigeschnittenen Krallenkanten auf der dem Kappen- boden zugekehrten Krallenseite parallel zum Kappenboden verläuft, dass die in den Bürstenkörper eingebrachten Ausnehmungen zur Kopfstirnfläche des Bürstenkörpers hin jeweils durch eine quer zur Bürstenkörperachse ausgerichtete Schulter begrenzt sind und dass die Krallen so ausgebogen sind, dass die parallelen Krallenkanten die Schultern hintergreifen. 



   Diese erfindungsgemässe Kommutierungsbürste hat gegenüber dem erwähnten Stand der Technik den Vorteil, dass sich die Kappe über die besonders ausgestalteten Krallen formschlüssig, spielfrei und besonders lagesicher am Bürstenkörper festhalten kann. Dadurch ist die Gefahr des ungewollten Lösens der Kappe vom Bürstenkörper und der Nachteil von störenden Vibrationen beseitigt. 



   Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbil- dungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kommutierungsbürste möglich. 



   Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Kappe aus Federblech gefer- tigt und die Verankerung der Kappe im Bürstenkörper erfolgt mittels im Kappenrand freigeschnitte- ner und ausgebogener Krallen, die in Ausnehmungen im Bürstenkörper eingedrückt werden. Die selbstsperrenden Krallen sind im Fertigungsprozess einfach zu realisieren und verhindern das Lösen der Kappe im nicht eingebauten Zustand. Im eingebauten Zustand der Kommutierungs- bürste hält die Bürstenfeder die Kappe zusätzlich in ihrer Lage. 



   Gemäss einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Kappe als U-förmige Auf- schiebebügel zum Aufschieben auf den Bürstenkörper ausgebildet, die mit ihren beiden über den Kappenboden verbundenen U-Schenkeln den Bürstenkörper auf zwei voneinander abgekehrten Seiten übergreift und mit zwei von den U-Schenkeln nach innen vorstehenden Längsrippen in dort in dem Bürstenkörper eingeformte Längsnuten formschlüssig eingeschoben ist. Die beiden Längs- rippen werden dabei vorzugsweise durch Umbiegen der freien Enden der U-Schenkel um 90  nach innen gewonnen. 



   Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stehen an mindestens einem Kap- penrand der Kappe zwei voneinander beabstandete Lappen rechtwinklig über die vom Bürstenkör- per abgekehrte Aussenseite des Kappenbodens vor. Diese Lappen dienen einerseits der Führung der Bürstenfeder und verhindern ein seitliches Wegrutschen des auf die Kappe sich aufdrückenden Federschenkels der Bürstenfeder und bilden andererseits bei weitgehend abgenutztem Bürsten- körper eine Vergrösserung der Führung der Kommutierungsbürste im Bürstenköcher. 



   Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine für die Stromführung zu und von der Kommutierungsbürste erforderliche Elektrolitze an einem Ohr angebondet, das von dem Kappenboden absteht. Dadurch wird eine einfachere Herstellung erzielt, da der sonst übliche Einstampfvorgang der Elektrolitze in den Bürstenkörper entfällt. Allerdings muss in einigen Grenzto- leranzen ein etwas verschlechterter Stromübergang in Kauf genommen werden. 



   Will man dieses vermeiden, so ist gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Kappenboden eine Ausnehmung vorzusehen und die Elektrolitze durch diese Ausnehmung hin- durch im Bürstenkörper zu verankern. Die Verankerung erfolgt wie üblich durch Einstampfen des Litzenendes in das Bürstenkörpermaterial. Die Verankerung der Elektrolitze erfolgt im gleichen Kopfabschnitt des Bürstenkörpers, in dem auch das Abschaltorgan eingesenkt ist und der von der 

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 Kappe übergriffen ist. In beiden Fällen erfolgt damit die Verlagerung des Anschlusspunktes der Elektrolitze weg von dem nutzbaren Abschnitt des Bürstenkörpers, so dass sich die Nutzlänge der Kommutierungsbürste bei unverändertem Bürsteneinbaumass im Elektromotor vergrössert und damit die Lebensdauer der Kommutierungsbürste verlängert. 



   Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in teilweise schematisierter Darstellung:
Fig. 1 eine Stirnansicht einer in einem Bürstenköcher aufgenommenen Kommutierungsbürste in Richtung PfeilI in Fig. 2,
Fig. 2 eine Ansicht von Kommutierungsbürste mit Bürstenköcher in Richtung Pfeil11 in Fig. 1,
Fig. 3 eine gleiche Ansicht der Kommutierungsbürste ohne Bürstenköcher wie in Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Ausschnitt V in Fig. 4 einer modifizierten Kommutierungsbürste. 



   Fig. 6 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 5 einer Kommutatorbürste gemäss einem weiteren
Ausführungsbeispiel. 



   Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist mit 10 ein Kommutator, Stromwenders oder Kollektors einer Kommutatormaschine, vorzugsweise eines Kommutatormotors, angedeutet, auf dessen Aussenumfang eine axial verschieblich geführte Kommutierungsbürste 11, auch Stromwenderbürste, Kollektorbürste oder Kohlebürste genannt, mittels einer Bürstenfeder 21 radial aufgedrückt ist. Die Kommutierungsbürste 11 ist axial verschieblich in einem sog. Bürstenköcher 12 aufgenommen, der auf einem im Maschinengehäuse gehaltenen Bürstenträger befestigt ist. Insgesamt sind am Kommutator 10 eine der Anzahl der Erregerpole der Maschine entsprechender Zahl von Bürstenköchern 12 um gleiche Drehwinkel zueinander versetzt Umfang des Kommutators 10 verteilt angeordnet. 



   Die in Fig. 3 in Seitenansicht, in Fig. 4 im Schnitt und in Fig. 1 und 2 in ihrer Anordnung im Bürstenköcher 12 dargestellte Kommutierungsbürste 11, weist einen Bürstenkörper 13 aus elektrisch leitendem Material, im allgemeinen Kohlematerial, auf, an dessen Fuss eine dem Aussenumfang des Kommutators 10 entsprechend gerundete Anlagefläche 131 zum Aufsetzen auf den Kommutator 10 ausgebildet ist. Auf dem vom Fuss abgekehrten Kopf des Bürstenkörpers 13 ist eine flache, tassenförmige Kappe 14 aus elektrisch leitendem Material aufgesetzt, die im Ausführungsbeispiel aus Federblech gefertigt ist, und einen die Kopfstirnfläche des Bürstenkörpers 13 überziehenden Kappenboden 142 und einen den Kopf kragenförmig umschliessenden Kappenrand 141 aufweist. Wie aus Fig. 4 deutlich erkannt werden kann, ist die Kappe 14 mittels Krallen 15 im Bürstenkörper 13 verankert.

   Die Krallen 15 sind auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Kappenrands 141 ausgeschnitten und in im Bürstenkörper 13 vorgesehenen Ausnehmungen 16 eingedrückt. Dabei ist es vorteilhaft, dass die der Krallenwurzel gegenüberliegende, freigeschnittene Krallenkante 151 zum Kappenboden 142 weist und sich an einer quer zur Bürstenkörperachse ausgerichteten Schulter 161 in der Ausnehmung 16 abstützt. Durch diese Ausbildung der Krallen 15 verursacht eine in Abziehrichtung der Kappe 14 vom Bürstenkörper 13 auf die Kappe 14 wirkende Zugkraft eine zum Grund der Ausnehmung 16 hin gerichtete Kraftkomponente auf die Krallen 15, so dass sich die freie Krallenkante 151 stärker zum Grund der Ausnehmung 16 hin neigt und damit eine absolut sichere, nicht lösbare Festlegung der Kappe 14 am Bürstenkörper 13 gewährleistet.

   Der Grund der Ausnehmungen 16 kann dabei parallel zur Seitenfläche des Bürstenkörpers 13 (Fig. 4) oder unter einem spitzen Winkel zur Seitenfläche des Bürstenkörpers 13 (Fig. 5) verlaufen. Im Ausführungsbeispiel der Zeichnung sind auf jeder der beiden gegenüberliegenden Seiten des Kappenrands 141 zwei voneinander beabstandete Krallen 15 vorgesehen, deren Anzahl jedoch variiert werden kann. 



   Die auf den Kopf des Bürstenkörpers 13 aufgesetzte Kappe 14 dient zur Festlegung eines Abschaltorgans 17, das in einer von der Kopfstirnfläche des Bürstenkörpers 13 aus in den Bürstenkörper 13 axial eingebrachten Sackbohrung 18 aufgenommen ist. Das Abschaltorgan 17 umfasst ein etwa pilzförmiges Abdrückglied 19 aus elektrisch nichtleitendem Material, z. B. Kunststoff, das in der Sackbohrung 18 axial verschieblich einliegt, und eine Druckfeder 20, die sich einerseits am 

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 Pilzkopf des Abdrückglieds 19 und andererseits an der Innenfläche des Kappenbodens 142 der Kappe 14 abstützt und den Pilzkopf des Abdrückglieds 19 unter Vorspannung an den Bohrungs- grund der Sackbohrung 18 andrückt.

   Die Funktion des Abschaltorgans 17 besteht darin, dass der Elektromotor abgeschaltet wird, wenn die Kommutierungsbürste 11ihren maximalen Abnutzungs- grad erreicht hat. Dies ist der Fall, wenn der Bürstenkörper 13 sich durch Verschleiss soweit ver- kürzt hat, dass der Bohrungsgrund der Sackbohrung 18 freigegelegt wird. In diesem Fall wird das Abdrückglied 19 von der Druckfeder 20 gegen die Kommutatoroberfläche 10 gepresst und die Kommutierungsbürste 11 gegen die Kraft der Bürstenfeder 21 (Fig. 1) vom Kommutator 10 abge- hoben, so dass der Stromkreis der elektrischen Maschine unterbrochen ist.

   Um Beschädigungen des Kommutators 10 zu verhindern, sind die Tiefe der Sackbohrung 18 und die Höhe des Kappen- rands 141 der Kappe 14 so aufeinander abgestimmt, dass der Bohrungsgrund der Sackbohrung 18 freigelegt wird, noch bevor die Unterseite des Kappenrands 141 den Kommutator 10 erreicht. Die Tiefe der Sackbohrung 18 muss damit in jedem Fall grösser sein als die Höhe der Kappe 14. 



   Wie in Fig. 3 und 4 illustriert ist, stehen an mindestens einer Seite des viereckförmigen Kap- penrands 141 der Kappe 14 zwei voneinander beabstandete Lappen 22,23 rechtwinklig über die vom Bürstenkörper 13 abgekehrte Aussenseite des Kappenbodens 142 vor. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 sind jeweils zwei solche Lappen 22,23 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Kappenrands 141 vorgesehen, wobei dies die gleiche Seiten des Kappenrands 141 sind, in denen auch die Krallen 15 freigeschnitten sind. Der Abstand zwischen den beiden Lappen 22,23 ist dabei so bemessen, dass der auf der Aussenseite des Kappenbodens 142 sich aufdrü- ckende Federschenkel 211 der Bürstenfeder 21 seitlich zwischen den Lappen 22,23 geführt ist. 



  Die Anordnung der Lappen 22,23 auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Kappenrands 141 erlaubt es, dass die Kommutierungsbürste 11 auch um 180  um ihre Längsachse gedreht in den Bürstenköcher 12 eingesetzt werden kann und dabei wiederum der Federschenkel 211 der Bürstenfeder 21 zwischen den Lappen 22,23 geführt ist. Wie üblich, weist der Bürstenköcher 12 einen Seitenschlitz auf, durch den seitlich der Federschenkel 211der als Spiralfeder ausgeführten Bürstenfeder 21 greift und der abnutzungsbedingten Verschiebung der Kommutierungsbürste 11 in Richtung zum Kommutator 10 folgen kann. 



   Zum elektrischen Anschluss der Kommutierungsbürste 11ist eine Elektrolitze 24 vorgesehen, deren Ende an die Kappe 14 geführt und dort mechanisch festgelegt ist. Hierzu ist an einer Ecke der Kappe 14 ein Ohr 25 ausgebogen, das über die Aussenseite des Kappenbodens 142 mit etwa gleicher Höhe wie die Lappen 22,23 vorsteht. An dieses Ohr 25 ist das Ende der Elektrolitze 24 angebondet. 



   Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kommutierungsbürste ist die Kappe 14' nicht tassenförmig sondern bügelförmig mit einem U-Profil ausgebildet, die mit ihren vom Kappen- boden 142' rechtwinklig abstehenden U-Schenkeln 143' und 144' den Bürstenkörper 13 auf von- einander abgekehrten Seiten übergreift und dort mit von den U-Schenkeln 143', 144' nach innen abstehenden Längsrippen 26 in dort in den Bürstenkörper 13 eingeformte Nuten 27 formschlüssig eingreift. Wie in Fig. 6 ersichtlich ist, sind die Längsrippen 26 durch Abwinkein der freien Enden der beiden U-Schenkel 143' und 144' um 90  nach innen gewonnen. Die Kappe 14' wird auf den Kopf des Bürstenkörpers 13 aufgeschoben, wobei die Längsrippen 26 in den Nuten 27 geführt werden und schliesslich die Kappe 14' mit dem Kappenboden 142' auf der Stirnseite des Bürstenkörpers 13 verklemmen.

   Das auch hier im Bürstenkörper 13 eingesenkte Abschaltorgan ist in der Schnittdar- stellung der Fig. 6 nicht zu sehen. 



   Im Unterschied zu der Kommutierungsbürste gemäss Fig. 1 - 4 ist die Elektrolitze 24 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 nicht an der Kappe 14' angebondet, sondern in der Stirnseite des Bürstenkörpers 13 verankert, wobei die Verankerung in herkömmlicher Weise durch Einstampfen des Litzenendes in das Material des Bürstenkörpers 13 vorgenommen wird. Die Verankerung der Elektrolitze 24 erfolgt nahe dem von der Aufschiebeseite der bügelförmigen Kappe 14' abgekehr- ten Seite des Bürstenkörpers 13, so dass das Abschaltorgan parallel zur Litzenverankerung in den gleichen Stirnabschnitt des Bürstenkörpers 13 eingesenkt werden kann. Zum Zwecke des Auf- schiebens der Kappe 14' auf den Bürstenkörper 13 ist im Kappenboden 142' eine Ausnehmung 28 vorgesehen, die an der in Aufschieberichtung vorn liegenden Kante des Kappenbodens 142' frei endet.

   Die Breite der Ausnehmung 28 ist grösser gemacht als der Durchmesser der Elektrolitze 24, so dass die Kappe 14' ohne Behinderung durch die Elektrolitze 24 auf den Kopf des Bürstenkörpers 

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 13 aufgeschoben werden kann, wobei die Ausnehmung 28 die Elektrolitze 24 umgreift. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Kommutierungsbürste für elektrische Kommutatormaschinen mit einem abnutzbaren Bürs- tenkörper (12) aus elektrisch leitendem Material, an dessen Fuss ein Anlagefläche (131) zum Aufsetzen auf einen Kommutator (10) ausgebildet ist und mit einem in den Kopf des 
Bürstenkörpers (13) eingesenkten Abschaltorgan (17), das bei einem Abtrag des Bürsten- körpers (13) bis auf eine vorbestimmte Restlänge freiliegt und die Stromzuführung unter- bricht wobei der Kopf des Bürstenkörpers (13) von einer im Bürstenkörper (13) veranker- ten, Kappe (14) überdeckt ist, an der sich das Abschaltorgan (17) abstützt, dadurch ge- kennzeichnet, dass jeweils eine der freigeschnittenen Krallenkanten (151) auf der dem 
Kappenboden (142) zugekehrten Krallenseite parallel zum Kappenboden (142) verläuft, dass die in den Bürstenkörper (13) eingebrachten Ausnehmungen (16)

   zur Kopfstirnfläche des Bürstenkörpers (13) hin jeweils durch eine quer zur Bürstenkörperachse ausgerichtete 
Schulter (161) begrenzt sind und dass die Krallen (15) so ausgebogen sind, dass die pa- rallelen Krallenkanten (151) die Schultern (161) hintergreifen.

Claims (1)

  1. 2. Kommutierungsbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (14) aus Federblech gefertigt ist.
    3. Kommutierungsbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- ankerung der Kappe (14) im Bürstenkörper (13) mittels im Kappenrand (141) freigeschnit- tener und ausgebogener Krallen (15) erfolgt, die in Ausnehmungen (16) im Bürstenkörper (13) eingedrückt sind.
    4. Kommutierungsbürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kap- pe (14) bügelförmig mit einem U-Profil ausgebildet ist und mit vom Kappenboden (142') rechtwinkelig abstehenden U-Schenkeln (143', 144') den Bürstenkörper (13) übergreift und dass die Verankerung der Kappe (14) mittels von den U-Schenkeln (143', 144') nach innen vorstehender Längsrippen (26) erfolgt, die in in den Bürstenkörper (13) eingeformten Nu- ten (27) formschlüssig eingeschoben sind.
    5. Kommutierungsbürste nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Seite des Kappenrandes (141) der Kappe (14) zwei voneinander beabstandete Lappen (22,23) rechtwinkelig über die vom Bürstenkörper (13) abgekehrte Aussenseite des Kappenbodens (142) vorstehen.
    6. Kommutierungsbürste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwi- schen den beiden Lappen (22,23) so bemessen ist, dass ein auf der Aussenseite des Kap- penbodens (142) sich aufdrückender Federschenkel (211) einer Bürstenfeder (21) zum Andruck des Bürstenkörpers (13) an den Kommutator (10) zwischen den Lappen (22,23) geführt ist.
    7. Kommutierungsbürste nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kappe (14) ein Ohr (25) absteht, an dem eine Elektrolitze (24) zur Stromführung angebondet ist.
    8. Kommutierungsbürste nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Kappenboden (142') der Kappe (14') eine Ausnehmung (28) vorgesehen ist, durch die hindurch eine in dem Bürstenkörper (13) verankerte Elektrolitze (24) zur Stromführung hin- durchgeführt ist.
    9. Kommutierungsbürste nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschaltorgan (17) in einer vom Kopf des Bürstenkörpers (17) aus axial in den Bürs- tenkörper (17) eingebrachten Sackbohrung (18) einliegt und ein in der Sackbohrung (18) verschieblich geführtes Abdrückglied (19) aufweist, das von einer sich an dem Kappenbo- den (142) und am Abdrückglied (19) abstützenden Druckfeder (20) an den Bohrungsgrund der Sackbohrung (18) angedrückt ist.
    HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN
AT37299A 1998-03-24 1999-03-04 Kommutierungsbürste für elektrische kommutatormaschinen AT412046B (de)

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