CH654697A5

CH654697A5 - NOISE-REDUCED BRUSH ARRANGEMENT FOR ELECTRIC MOTORS.

Info

Publication number: CH654697A5
Application number: CH1358/81A
Authority: CH
Inventors: David J Ettelman
Original assignee: Kollmorgen Tech Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1986-02-28
Also published as: DE3107833C2; FR2477327A1; SE444371B; ATA70481A; NL8100977A; DE3107833A1; SE8101298L; AT373742B; IT8147890A0; IT1142332B; FR2477327B1

Description

Nach der vorliegenden Erfindung kann das Klappern, Rattern und Vibireren der Bürsten bei den o.a. Motoren stark eingeschränkt und für alle praktischen Anwendungsgebiete nahezu völlig zum Verschwinden gebraccht oder zumindest sehr stark gedämpft werden. Hierzu besteht die Aufgabe, dass die Berührung der Bürste mit den Seitenwänden bzw. die Wucht des Anschlages der Bürste gegen diese während des Kommutatorlaufes gedämpft werden, der ein Vibireren der Bürste verursacht, According to the present invention, the rattling, rattling and vibrating of the brushes in the above-mentioned. Motors are severely restricted and almost completely broken for disappearance in all practical areas of application, or at least very strongly damped. For this purpose, the task is that the contact of the brush with the side walls or the force of the stop of the brush against them are dampened during the commutator run, which causes the brush to vibrate,

wenn diese sich über die einzelnen Segmente und Zwischenräume des Kommutators bewegt. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Wände des Führungsrohres in der Auf- und Abwärtsbewegungsrichtung in bezug auf den Kommutator mit einer Polsterung versehen sind. Diese kann ein Elastomer, beispielsweise Butylkautschukk, zwischen Bürste und Wand der Bürstenführung angeordnet, sein. when it moves across the individual segments and spaces of the commutator. According to the invention, this object is achieved in that the walls of the guide tube are provided with padding in the upward and downward direction of movement with respect to the commutator. This can be an elastomer, for example butyl rubber, arranged between the brush and the wall of the brush guide.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung der beiliegenden Figuren noch besser verdeutlicht. The present invention is further illustrated by the following description of the accompanying figures.

Fig. 1 stellt eine Bürste und Bürstenhalterung dar, bei der einige Teile der Deutlichkeit halber weggelassen sind. Fig. 1 illustrates a brush and brush holder with some parts omitted for clarity.

Fig. 2 ist eine Teilansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1. FIG. 2 is a partial view along line II-II of FIG. 1.

Fig. 3 stellt ein Kommutatorsegment mit der Bürste im Eingriff, entsprechend der Linie III-III aus Fig. 1, dar. Fig. 3 shows a commutator segment in engagement with the brush, along the line III-III of Fig. 1.

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Bürsten und die Bürstenhalterung entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2. FIG. 4 is a cross section through the brushes and the brush holder along the line IV-IV of FIG. 2.

Fig. 5 ist ein Querschnitt ähnlich der Fig. 4, aber entlang der Linie V-V aus Fig. 2. FIG. 5 is a cross section similar to FIG. 4, but along the line V-V from FIG. 2.

In den Figuren weist das Bürstengehäuse 2 das rechteckige Führungsrohr 4 auf, an dessen einem Ende die mit dem Gewinde 8 versehene Kappe 6 angebracht ist. Der Verschluss 10 weist Schlitz 12 auf und wird in das Gewinde 8 der Kappe 6 geschraubt. In the figures, the brush housing 2 has the rectangular guide tube 4, at one end of which the cap 6 provided with the thread 8 is attached. The closure 10 has slot 12 and is screwed into the thread 8 of the cap 6.

Wie am besten in Fig. 1 und 5 dargestellt, weisen die Aufwärts- und Abwärtsseiten des Bürstenführungsrohres 4 in der Bewegungsrichtung des Kommutators 20 (Pfeil, Fig. 1) bogenförmige Ausbuchtungen 14 und 16 auf, die die Bürstenandruck-feder 18 aufnehmen. As best shown in FIGS. 1 and 5, the up and down sides of the brush guide tube 4 in the direction of movement of the commutator 20 (arrow, FIG. 1) have arcuate bulges 14 and 16 which receive the brush pressure spring 18.

Der Kommutator 20 besteht aus einzelnen Segmenten 22, die durch die Zwischenräume 24 getrennt sind. The commutator 20 consists of individual segments 22 which are separated by the spaces 24.

Wie am besten in Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellt, hat die Bürste 30 einen rechteckigen Querschnitt mit gegenüber dem Führungsrohr 4 etwas geringeren Abmessungen und ist so in diesem in axialer Richtung frei beweglich verschiebbar. Die Bürste 30 ist an ihrem im Führungsrohr 4 liegenden Ende mit dem An- • schlagstück 32 versehen, an welchem ein Ende der Andruckfeder 18 befestigt ist. Der Nebenschlussdraht 36, beispielsweise eine Kupferlitze, ist an einem Ende mit der Bürste 30 über das Anschlagstück 32 verbunden und bildet den elektrischen Kontakt zur Bürste 30. Am gegenüberliegenden Ende ist der Nebenschlussdraht 36 mit der Metallkappe 38 verbunden, die die beiden, sich in das Führungsrohr 4 erstreckenden Stromzuführungen 38a und 38b aufweist. Das freie Ende der Andruckfeder 18 ist an der Kappe 38 befestigt. As best shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4, the brush 30 has a rectangular cross section with slightly smaller dimensions than the guide tube 4 and can thus be moved freely in the axial direction. At its end lying in the guide tube 4, the brush 30 is provided with the stop piece 32, to which one end of the pressure spring 18 is fastened. The shunt wire 36, for example a copper wire, is connected at one end to the brush 30 via the stop piece 32 and forms the electrical contact to the brush 30. At the opposite end, the shunt wire 36 is connected to the metal cap 38, which the two, in the Guide tube 4 extending power supplies 38a and 38b. The free end of the pressure spring 18 is attached to the cap 38.

Die hier beschriebene Bürste und Bürstenhalterung werden allgemein in gedruckten Motoren mit axialem Luftspalt verwen5 The brush and brush holder described here are commonly used in printed motors with an axial air gap5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

654 697 654 697

det, und gerade für derartige Motoren ist die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besonders geeignet. Bei einer solchen Anordnung wird die Bürste 30 durch die Andruckfeder 18 im Führungsrohr 4 an den rotierenden Kommutator 20 gepresst und mit diesem in Kontakt gehalten. Auf diese Weise werden alle Unebenheiten des Kommutators 20 zwar auf die Bürste 30 übertragen, der elektrische Kontakt zwischen Bürste und Kommutator jedoch ununterbrochen aufrechterhalten. det, and especially for such engines, the device according to the present invention is particularly suitable. In such an arrangement, the brush 30 is pressed by the pressure spring 18 in the guide tube 4 against the rotating commutator 20 and kept in contact therewith. In this way, all bumps of the commutator 20 are transferred to the brush 30, but the electrical contact between the brush and the commutator is maintained without interruption.

Wenn sich die Bürste 30 von einem Kommutator-Segment 22 zum nächsten über die Zwischenräume 24 bewegt, schlägt sie jedesmal innerhalb des Führungsrohres 4 gegen die Auf- und Abwärts-Seitenwände desselben und erzeugt so ein Klappern und Schlagen und Vibrieren der Bürste. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese störenden Geräusche vollständig oder zumindest weitgehend zu reduzieren. As the brush 30 moves from one commutator segment 22 to the next through the spaces 24, it hits the up and down side walls thereof within the guide tube 4 each time, thus causing the brush to rattle and beat and vibrate. The object of the present invention is to completely or at least largely reduce these disturbing noises.

In Fig. 4 sind die beiden Seitenflächen mit den bogenförmigen Ausbuchtungen 14 und 16 des Führungsrohres 4 am zum Kommutator 20 hin offenen Ende mit einem Polstermaterial geringer Elastizität versehen, das das Anschlagen der Bürste 30 an die beiden Seitenwände 14 und 16 des Führungsrohres 4 dämpft, das aber weder die axiale Hin- und Herbewegung der Bürste 30 im Führungsrohr 4 noch den durch die Andruckfeder 18 aufrechterhaltenen Kontakt der Bürste 30 mit dem Kommutator 20 negativ beeinflusst. 4, the two side surfaces with the arcuate bulges 14 and 16 of the guide tube 4 are provided at the end open to the commutator 20 with a cushioning material of low elasticity, which dampens the striking of the brush 30 against the two side walls 14 and 16 of the guide tube 4, however, this does not adversely affect the axial back and forth movement of the brush 30 in the guide tube 4 or the contact of the brush 30 with the commutator 20 maintained by the pressure spring 18.

In Fig. 4 weisen die unteren Enden der bogenförmigen Ausbuchtungen 14 und 16 in den Seitenwänden des Führungsrohres 4, an dessen oberen Ende die Andruckfeder 18 im Führungsrohr befestigt ist, relativ weiche, elastomere Polsterungen 40 und 42 geringer Elastizität auf. Butylkautschuk hat sich hierfür als besonders geeignet erwiesen; er wird entweder mit einem schnell abbindenden Zement, beispielsweise Cyanoakrylat, in die bogenförmigen Ausbuchtungen 14 und 16 geklebt, oder mechanisch an diesen Stellen befestigt, wozu Löcher in die bogen-5 förmigen Wände gebohrt und entsprechende Wulste des Polsterungsmaterials 40 und 42 in diese zur Befestigung gesteckt werden. 4, the lower ends of the arcuate bulges 14 and 16 in the side walls of the guide tube 4, at the upper end of which the pressure spring 18 is fastened in the guide tube, have relatively soft, elastomeric pads 40 and 42 of low elasticity. Butyl rubber has proven to be particularly suitable for this; it is either glued into the arcuate bulges 14 and 16 with a fast-setting cement, for example cyanoacrylate, or is mechanically fastened at these locations, for which purpose holes are drilled in the arch-5-shaped walls and corresponding beads of the cushioning material 40 and 42 are fastened into them be put.

Im Ruhezustand sollen die Polsterungen 40 und 42 selbstverständlich über die benachbarten Wandungen hinausragen, io dürfen aber auf keinen Fall die Hin- und Herbewegung der Bürste 30 im Bürstenführungsrohr 4 beeinträchtigen. Beim Andruck dienen die Polsterungen 40 und 42 dazu, den direkten Kontakt der Bürste 30 mit den Seitenwänden des Bürstenführungsrohres 4 zu verhindern. In the idle state, the upholstery 40 and 42 should, of course, protrude beyond the adjacent walls, but in no case may interfere with the back and forth movement of the brush 30 in the brush guide tube 4. When pressed, the padding 40 and 42 serve to prevent direct contact of the brush 30 with the side walls of the brush guide tube 4.

15 Das Anbringen der Polsterungen 40 und 42 in den bogenförmigen Ausbuchtungen 14 und 16 der Seitenwände des Führungsrohres 4 ist ausserordentlich praktisch, weil auf diese Weise die erfindungsgemässe Geräuschdämpfung unter Verwendung der Standard-Bauteile durchgeführt werden kann. Für den 20 Fachmann ist es aber selbstverständlich, dass eine grosse Anzahl anderer Ausführungsformen, die dem gleichen Zweck dienen, möglich sind. So kann man beispielsweise das Kom-mutator-seitige Ende des Bürstenführungsrohres etwas ver-grössern und die bogenförmigen Ausbuchtungen 14 und 16 mit 25 einem geeigneten Polstermaterial geringer Elastizität, wie beispielsweise Butylkautschuk, vollständig auskleiden. Zum Auskleiden der Innenwände des Führungsrohres kann auch ein Stück Schlauch aus dem gleichen geeigneten Material verwendet werden. 15 The attachment of the upholstery 40 and 42 in the arcuate bulges 14 and 16 of the side walls of the guide tube 4 is extremely practical, because in this way the noise reduction according to the invention can be carried out using the standard components. However, it is self-evident for the person skilled in the art that a large number of other embodiments which serve the same purpose are possible. For example, the end of the brush guide tube on the commutator side can be enlarged somewhat and the arcuate bulges 14 and 16 can be completely lined with a suitable cushioning material of low elasticity, such as butyl rubber. A piece of hose made of the same suitable material can also be used to line the inner walls of the guide tube.

v v

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

654 697

1. Noise-dampened brush assembly for electric motors, characterized in that the brush is movably arranged in a guide tube in the longitudinal axis thereof, that a device is provided in this guide tube which serves to move the brush in the direction of the open tube end and thereby this with contact and maintain contact with the commutator rotating past the open tube end and that the walls of the guide tube are padded up and down with respect to the commutator to stop the brushes against the side walls of the guide tube to dampen.

2. A silenced brush arrangement according to claim 1, characterized in that the side walls of the guide tube have arcuate bulges (14, 16; in which the padding material (40, 42) is located.

2nd

PATENT CLAIMS

3. A silenced brush arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the silencing material is an elastomer.

. 4. A silenced brush arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the padding material is made of butyl rubber.

5. A silenced brush assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the brush guide tube has a substantially rectangular cross section.

DC motors with an axial air gap and disc-shaped rotors, either printed or by metallizing the opposite sides of a plastic disc, or by means of metal stampings, which are attached to both sides of such a disc, whose windings have half-turns on both sides of the disc on the inner and outer diameter are welded, are light, compact and have numerous areas of application.

In general, the half-turns on one side of the disk are used as commutators in such rotors, the commutator generally being located adjacent to the inner circumference of the rotor disk. The manufacture of such motors is cost-saving and the motors manufactured in this way have a relatively low weight. A disadvantage of these motors, however, is that they make a lot of noise.

A typical representative of such motors is, for example, a 14 cm printed motor with a rotor made of two metal stampings with 141 turns per shift; on one side the rotor is used as a commutator at the same time. The 141 turns or commutator segments are separated from each other by spaces that are about half the width of the commutator segments themselves.

For the motor to function, only very small distances between the individual segments would be required for electrical insulation. That these gaps are still relatively large is due to the purely technical problem of punching even smaller gaps. In the rotating rotor, such large gaps cause the brushes to move laterally and thus strike the walls of the brush guide laterally. Such continuous striking results in the motor rattling and rattling and the brushes vibrating.

There have been many attempts to dampen this very unpleasant engine noise; even the use of diamond tools has not led to the desired success. Only with the brush holder according to the present invention can the noise be largely reduced.

The brushes used for the motors mentioned in a known manner are generally rectangular and are located in a likewise rectangular guide tube, which is just so much larger that the brush can be slid back and forth easily in it. The mobility of the brush in the housing is necessary firstly because the commutator surface is uneven and secondly because the brushes wear off during use and therefore become shorter over time. The housing is closed at the rear end and provided with a compression spring which presses against the rear end of the brush and thus keeps it in contact with the rotating commutator.

If the brush is supplied with electricity via an electrical shunt, the brush holder only serves as a mechanical guide.