DE10058742A1

DE10058742A1 - Bürste und Bürstenanordnung für eine dynamoelektrische Maschine

Info

Publication number: DE10058742A1
Application number: DE2000158742
Authority: DE
Inventors: Mike Dietrich; Joerg Skrippek
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-05-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürste und eine Bürstenanordnung für eine dynamo-elektrische Maschine. Die Bürste zur Herstellung und/oder Aufrechterhaltung eines elektrischen Kontaktes zwischen einem in der Regel feststehenden ersten Teil, beispielsweise einer Stromversorgung (19), und einem beweglichen zweiten Teil vorgesehen, vorzugsweise einer Wicklung eines Läufers (2), wobei die Bürste (5) als Mehrschichtbürste aufgebaut ist, deren Teilbürsten (13, 14) durch eine hochohmige Schicht (15) miteinander verbunden sind. DOLLAR A Um eine weiter verbesserte Bürste (5) der genannten Art und eine verbesserte Bürstenanordnung zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die hochohmige Schicht (15) zwischen den Teilbürsten (13, 14) in einem Kontaktbereich (11) der Mehrschichtbürste (5) mit der Oberfläche eines Kommutators (3) gegenüber einer Kante (22) einer Lamelle (10) des Kommutators (3) wenigstens teilweise schräg verlaufend ausgerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürste und eine Bürstenanordnung für eine dynamo-elektrische Maschine. Bürsten dienen in Gleitkontaktsystemen der Herstellung eines elektrischen Kontaktes innerhalb einer dynamo-elektrischen Maschine, wie z. B. einem Elektromotor, einem Generator oder einer sonstigen Maschine. Durch ein Gleitkontaktsystem wird dabei ein elektrischer Kontakt zwischen einem in der Regel feststehenden ersten und einem beweglichen zweiten Teil hergestellt und/oder aufrechterhalten.

Elektrische Motoren stellen ein besonders wichtiges Anwendungsfeld für Gleitkontaktsysteme dar, so dass nachfolgend nur dieser Teilbereich der dynamo- elektrischen Maschinen behandelt und beschrieben wird, jedoch ausdrücklich ohne Ausschluß einer Anwendung bei sonstigen Maschinen. Bei Motoren stellen Gleitkontaktsysteme eine elektrische Verbindung zwischen einer Stromversorgung bzw. Außenanschlüssen und Wicklungen eines Läufers sicher. Dazu ist in bekannten Motoren beispielsweise eine Anordnung mit räumlich feststehenden Bürsten in schleifendem Kontakt mit einem Kommutator vorgesehen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unterschiedliche Bauformen von Bürsten, wie z. B. in einem Köcherbürstensystem oder einem Hammersystem etc. eingesetzt, ohne weitere Unterscheidung gemeinsam als Bürsten bezeichnet. Eine Bürste ist jeweils so unter federnder Belastung angeordnet, daß ein Kontaktbereich der Bürste auf dem Kommutator schleift. Eine mögliche unterschiedliche Bewegung, relative Fixierung oder Anordnung etc. der Bürsten als Teil eines Gleitkontaktsystems sind bei den verschiedenen Bürsten-Bauformen bekannt, so daß sie jeweils als Abweichungen in unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung berücksichtigt werden können.

Es ist beispielsweise aus der DE-PS 69 03 75 bekannt, dass bei Wechselstrom kommutatormaschinen zur Erzielung besserer Kommutierungsverhältnisse geschichtete Bürsten eingesetzt werden. Diese Bürsten werden hergestellt, indem beispielsweise Teilbürsten aus Kohleschichten zusammengeklebt werden. Die Verklebungen wirken dabei als Verbindungsflächen zwischen den Teilbürsten elektrisch möglichst isolierend. Im praktischen Einsatz ist eine elektrische Isolation der Teilbürsten, die sich zusammen mit den Teilbürsten gleichmäßig am Kommutator ohne Verklebung oder Ausbildung hochohmiger Kontaktwiderstände auch zwischen den Bürsten und dem Kommutator abnutzt, kaum ausführbar und/oder dauerhaft haltbar. Es wird daher die Ausbildung einer möglichst hochohmigen Schicht zwischen den Teilbürsten angestrebt. Derartige geschichtete Bürsten oder auch Mehrschichtbürsten werden dann zur Erhöhung des Widerstandes in einem Kurzschlußkreis genutzt, der sich im Kontakt der Bürste mit mehr als einer Lamelle des Kommutators ausbildet. Diese Kurzschlußströme werden durch den Widerstand der hochohmigen Schicht zwischen den Teilbürsten, die sich in elektrisch leitendem Kontakt mit benachbarten Lamellen befinden, stark begrenzt. Dabei zeichnen sich einstückig ausgebildete Mehrschichtbürsten gegenüber Bürstenanordnungen mit mehreren separaten Teilbürsten meist durch eine kleinere Baugröße und eine höhere mechanische Stabilität des Verbundsystems aus. Als Problem tritt jedoch u. a. auf, daß sich die Teilbürsten während des Betriebes infolge von Erschütterungen voneinander lösen und dann einen störungsfreien Betrieb einer Wechselstromkommutatormaschine behindern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine weiter verbesserte Bürste der genannten Art und eine verbesserte Bürstenanordnung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bürste mit den Merkmalen von Anspruch 1 und eine Bürstenanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist in einer Mehrschichtbürste eine hochohmige Schicht zwischen Teilbürsten in einem Kontaktbereich der Mehrschichtbürste mit der Oberfläche eines Kommutators gegenüber einer Kante einer Lamelle des Kommutators wenigstens teilweise schräg gestellt oder schräg verlaufend ausgerichtet. Die hochohmige Schicht bildet innerhalb des Kontaktbereiches in der Regel eine Art auflaufender Kante aus, die durch eine erfindungsgemäße Ausbildung der hochohmigen Schicht in Bezug auf eine Lamelle also mindestens teilweise leicht schräg gestellt ist. So stößt diese auflaufende Kante nicht sofort und über ihre volle Länge auf die Kante der Lamelle auf. Ein allmähliges Auflaufen der Kante hebt die Bürste insbesondere im Fall einer Unrundheit fortschreitend an, was das bekannte Betriebsgeräusch gegenüber bekannten Mehrschichtbürsten stark mindert. Gegenüber einem Einsatz einer erfindungsgemäßen Bürste an Schleifringen ist ein Einsatz an Lamellen-Kommutatoren erfahrungsgemäß störungsbehafteter und damit auch lauter. Nachfolgend wird daher bei der Beschreibung der Erfindung mit allen Weiterbildungen besonderer Wert auf einen Einsatz an Lamellen- Kommutatoren gelegt, ohne daß der Einsatz einer erfindungsgemäßen Mehrschichtbürste auf diesen Verwendungsfall beschränkt sein soll.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die hochohmige Zwischenschicht derart ausgebildet, daß die hochohmige Zwischenschicht oder eine auflaufende Kante der hochohmigen Schicht abschnittsweise gegenüber einer Lamellenkante des Kommutators schräg gestellt. Diese Abschnitte sind vorzugsweise als Geradenabschnitte ausgeführt. In einer Ausführungsform der Erfindung werden jedoch auch gekrümmte Kurventeile und insbesondere Kreislinienabschnitte oder elliptische Elemente eingesetzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hochohmige Zwischenschicht in der Kontaktfläche in mindestens zwei Abschnitte geteilt. Die Abschnitte sind zueinander vorteilhafterweise im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet. So werden axial gerichtete Kräfte, die in Kontakt der Zwischenschicht mit der Kante einer Lamelle entstehen, gegeneinander aufgehoben. Somit müssen von Halterungen für eine erfindungsgemäße Mehrschichtbürste nach dieser Bauform keine axial gerichteten Kräfte aufgenommen werden, was zu deutlichen konstruktiven Vereinfachungen an den Halterungen führen kann. Die vorstehenden Merkmale erlauben für eine erfindungsgemäße Bürste weiterhin die Realisierung einer hinreichend schmalen Bauform. So weist eine erfindungsgemäße Bürste vorteilhafterweise eine Breite auf, die ungefähr dem 1,5fachen der Breite der Lamellen des Kommutators entspricht.

Bei einer erfindungsgemäßen Mehrschichtbürste als einstückigem Körper werden Einbau, Fixierung und Nachführung zudem unter Anwendung bekannter Techniken realisiert. Die Zusammensetzung und jeweilige Dicke einer Mehrschichtbürste kann dabei so eingestellt werden, dass an der Oberfläche des Kommutators ein bestimmter Wert eines Übergangswiderstandes nicht überschritten wird und so eine stets ausreichende Stromversorgung des Läufers gewährleistet ist. Die Teilbürsten weisen vorzugsweise separate eigene Anschlüsse zur Stromversorgung im Bereich der jeweiligen Bürstenköpfe auf. Bei sehr schmalen Teilbürsten können dabei an Stelle der gewohnten Stampfkontakte auch galvanisch oder in sonstiger Weise fixierte Metallkontakte mit daran insbesondere durch Hochtemperaturlot kontaktierten metallischen Leitern eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise sind die Teilbürsten eine erfindungsgemäße Mehrschichtbürste als Sinterteil oder Preß-Sinter-Teil ausgebildet. So können den Teilbürsten in einem weiten Bereich fast beliebige Formen und Durchmesser verliehen werden. So weist eine erfindungsgemäße Bürste auch unter Berücksichtigung der vorstehend nicht abschließend genannten Gestaltungsformen auch im Bereich ihrer Außenkanten Möglichkeiten der unterschiedlichen Gestaltung auf. So ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die auflaufende Bürstenkante der Bürste mindestens abschnittsweise gegenüber einer Lamelle des Kommutators schräg gestellt.

Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Bürste auch für den Einsatz in Motoren bei wechselnden Drehrichtungen ausgebildet. Dazu ist, im Bezug auf eine Drehrichtung, auch die ablaufende Bürstenkante wenigstens teilweise oder abschnittsweise gegenüber einer Lamelle des Kommutators schräg gestellt. Unabhängig von der Drehrichtung steht dann jeweils eine erfindungsgemäß ausgebildete auflaufende Kante der Bürste zur Verfügung. Bei grundsätzlich unterschiedlichen Umdrehungszahlen bei Links- und Rechtslauf werden aber auch unterschiedliche Ausrichtungen und/oder Formgebung der Kanten z. B. in unterschiedlichen Abschnitten zur Optimierung der Bürsteneigenschaften eingesetzt. Auch kann die Kommutierung durch die gewählte Form einer ablaufenden Kante einer Teilbürste hinsichtlich eines zweiten Aspektes verbessert werden: Durch eine fortschreitende Verkleinerung einer Kontaktfläche der Teilbürste mit einer Lamelle tritt die zeitliche Änderung des Stromflusses weniger abrupt als bei bekannten Bauformen ein. Eine induzierte Spannung in den betroffenen Wicklungen wird hierdurch gesenkt. Dieser Effekt tritt an der auflaufenden wie der ablaufenden Bürstenkante auf, so daß eine mindestens teilweise Schrägstellung dieser Kanten zur weiteren Verbesserung der Kommutation bevorzugt eingesetzt wird.

Aber auch bei den hohen Kommutator-Umfangsgeschwindigkeiten hochtourig laufender Motoren ist das Laufgeräusch eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Motors vergleichsweise, da eine erfindungsgemäß ausgebildete auflaufende Bürstenkante verbesserte aerodynamische Eigenschaften aufweist. Gegenüber Bürstenkanten nach dem Stand der Technik findet gerade bei hohen Drehzahlen eines Motors und dementsprechend hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Kommutators anströmende Luft an einer erfindungsgemäß ausgerichteten Bürstenkante keine einheitliche und ebene Front vor, an der ein Luftstrom gleichzeitig angreifen kann. Eine Abschrägung der Bürstenkante führt zu einer vektoriellen Zerlegung der Wirkung der anströmenden Luft und somit zu einer effektiven Schwächung. So kann sich bei gleicher Drehzahl an einer erfindungsgemäß ausgerichteten Bürstenkante noch keine Luftkeilbildung im Kontaktbereich des Gleitkontaktsystems bemerkbar machen. Bei sonst gleichen Bedingungen und dem Einsatz konventioneller Bürsten ohne eine erfindungsgemäße Ausrichtung der Bürstenkante bewirkt ein Luftkeil hingegen schon ein Abheben der Bürste von der Kommutatoroberfläche und somit eine mindestens zeitweilige Unterbrechung der Stromversorgung. Ein unruhiger Lauf des Motors ist die Folge. Zudem tritt dieser Effekt auch auf, ohne dass in einem bedeutenden Umfang Unrundheiten am Kommutator auftreten. Durch Unrundheiten wird ein Abheben der Bürste hin zu niedrigeren Drehzahlen verlagert und der beschriebene Effekt verstärkt. Eine erfindungsgemäße Ausbildung der auflaufenden Kante mindert den beschriebenen Effekt und verlängert daher auch die Lebensdauer oder die Standzeit einer erfindungsgemäßen Bürste. Ferner wird die Laufruhe unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Bürste bei gesenktem Geräuschpegel erhöht.

Die Bürste weist in einer Weiterbildung der Erfindung eine konkave Kontaktfläche auf. Dieser konkave Verlauf ist vorteilhafterweise einer konvexen Krümmung der Oberfläche des jeweiligen Kommutators angepaßt, wobei der Krümmungsradius vorteilhafterweise geringfügig größer ist als der des Kommutators. Somit besteht auch beim Einlaufen einer neuen Bürste gleich ein ausreichend guter elektrischer Kontakt innerhalb des Gleitkontaktsystems, also zwischen der Bürste und dem Kommutator, so dass ein Aufheizen des Kommutators durch zu hohe Übergangswiderstände nicht auftritt.

Hierdurch wird die Lebensdauer auch der Bürste schon ab dem Einlaufen verlängert. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Mehrschichtbürste lose in einem Halter angeordnet. Der Halter ist insbesondere als Köcher ausgebildet, der insbesondere an seinen senkrecht zu den Zwischenschichten der Mehrschichtbürste liegenden Seitenwandungen elektrisch isoliert ist. Dazu ist vorzugsweise eine Feder vorgesehen, um die gesamte Mehrschichtbürste zu belasten. So ist eine relativ gleichmäßige Abnutzung der Mehrschichtbürste gegeben. Es wird ein Feder-Masse-System gebildet, dessen mechanischen Eigenresonanzfrequenzen über weite Bereiche einstellbar sind. Damit kann auch beim Auftreten von Unrundheiten oder sonstigen radialen Abweichungen des Kommutators in einem Nenndrehzahlbereich des Motors ein Aufschwingen des Gleitkontaktsystems aus Mehrschichtbürste und Feder in einem Halter oder einer sonstigen Halterung vermieden werden. Es ergibt sich als Ergebnis von Optimierungen, die an einem jeweiligen Motortyp durchgeführt werden müssen, unter Verwendung erfindungsgemäßer Mehrschichtbürsten in jedem Fall ein ruhigerer und störungsärmerer Motorenlauf bei verlängerter Lebensdauer der Verschleißteile. In jedem Fall weist die vorstehend beschriebene Anordnung Reibungsflächen in der Köcheranordnung auf, da eine reibungsbehaftete Kontaktfläche zwischen außen liegenden Teilbürsten der Mehrschichtbürste und dem Halter zur Einstellung einer bestimmten Reibung genutzt werden kann. Ferner kann die Reibung jeweils zwischen der Bürste und einer Köcherwandung durch die Beschaffenheit der Oberflächen, eine seitliche Anpreßkraft und eine Abstimmung der Materialien aufeinander eingestellt werden. Auch kann hier eine Kontaktierung der genannten Teilbürsten auch über den Halter geschehen. Die somit in dem Köcher-Halter insgesamt erzeugbare Reibung wird als Bedämpfung einer schwingenden Bewegung der Mehrschichtbürste genutzt, durch die ein Schwingungsverhalten verbessert wird.

Insgesamt ist aber auch unter Ausführung der vorstehenden Merkmale ein Fertigungsaufwand im Zusammenhang mit der Herstellung erfindungsgemäßer Bürsten festzustellen, der mit dem vergleichbar ist, der bei der Fertigung aus dem Stand der Technik bekannter Bürsten-Bauformen auftritt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen skizzierten Ausschnitt einer elektro-dynamischen Maschine mit einer Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Bürste;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer Ebene A-B der Abbildung von Fig. 1 mit einer zweiten Ausführungsform einer Bürste;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Bürste gemäß der Abbildung von Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer Bürste gemäß der Abbildung von Fig. 2;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform einer Bürste gemäß der Abbildung von Fig. 2 und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform einer Bürste gemäß der Abbildung von Fig. 2.

Fig. 1 stellt einen skizzierten Ausschnitt einer elektro-dynamischen Maschine in Form eines elektrischen Motors 1 mit einer Schnittdarstellung einer Bürste in einer ersten Ausführungsform dar, wobei nur ein Bereich eines Läufers 2 um einen Kommutator 3 mit einer Ausführungsform einer Bürstenanordnung 4 mit einer erfindungsgemäßen Bürste 5 in einem Halter 6 in einer Schnittdarstellung gezeigt ist. Je nach Aufbau des Läufers 2 und des Kommutators 3 ist um eine Drehachse M als Mittelachse der beschriebenen Anordnung herum mindestens eine weitere Bürste 5 an einer anderen Stelle angeordnet. Auf deren Darstellung ist aber hier aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden.

Damit bilden diese Teile ein Gleitkontaktsystem 12, das einen elektrischen Kontakt zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Teil der dynamo-elektrischen Maschine 1 herstellt. In der dargestellten Form befindet sich die Bürste 5 im Betriebszustand. Die Bürste 5 wird durch eine Feder 8 unter Führung durch den Halter 6 in definierter Weise bzw. mit einer voreingestellten Andrückkraft auf den Kommutator 3 gedrückt. Dadurch entsteht zwischen Lamellen 10 des Kommutators 3 ein elektrisch leitender Kontakt in einem Kontaktbereich 11 mit der Bürste 5. Die Bürste 5 ist dabei als Mehrschichtbürste ausgebildet und umfaßt zwei Teilbürsten 13, 14, die über eine hochohmige Zwischenschicht 15 miteinander starr verbunden sind. Hierdurch wird ein Kurzschlußstrom unter der Bürste 5 im Kontakt mit zwei Lamellen 10 reduziert. Hierdurch wird die Kommutation verbessert. Eine jeweils mit der Lamelle 10 verbundene Wicklung 16 des Läufers 2 (Fig. 2) wird dann über die Bürste 5 mit Strom versorgt, die im Bereich eines Bürstenkopfes 17 durch einen Stampfkontakt 18 über eine Litze oder eine sonstige flexible Zuführungsleitung 19 mit Anschlüssen einer Stromversorgung 20 verbunden ist.

In der für die Abbildung von Fig. 1 gewählten Schnittebene senkrecht zu der Drehachse M sind die Breiten I₁, I₂ der Teilbürsten 13, 14 gleich groß. Durch die angedeutete Schrägstellung der hochohmigen Zwischenschicht 15 gegenüber einer aus dem Stand der Technik bekannten Normallage 21 parallel zu einer auflaufenden Kante 22 einer Lamelle 10 ist die hochohmige Zwischenschicht 15 gegenüber einer Länge l_ges verlängert worden. Zudem prallt die hochohmige Zwischenschicht 15 nicht mehr auf die Kante 22, sondern wird über eine gewisse Zeit hinweg allmählich über die Kante 22 hinweg geschoben. Das senkt das übliche Laufgeräusch der Maschine 1 gerade im Bereich des Gleitkontaktsystems 12 erheblich. Zudem wird durch die nunmehr langsamer fortschreitende zeitliche Änderung des Stromflusses unter der Bürste 5 die Größe einer induzierten Spannung verringert, was die Kommutation weiter verbessert.

Zwischen der Bürste 5 und dem Halter 6 befindet sich eine Gleitfläche 23, die mit Reibung behaftet ist und somit eine Bedämpfung von Schwingungen in den Teilsystemen bewirkt, wie nachfolgend beschrieben. Diese Reibung trägt zur Stabilisierung des Gesamtsystems bei. Das Gesamtsystem verhält sich aber in dem Halter 6 weiterhin so leichtgängig, daß die Bürste 5 durch die Feder 8 aufgrund des Verschleißes auf den Kommutator 3 wandern kann. So bleibt das Gleitkontaktsystem 12 stets erhalten. Bürstenvibrationen treten in stark reduziertem Maß auf, was den Verschleiß der Bürste 5 wesentlich mindert. Lichtbogen und lautes Bürstenfeuer werden weitgehend unterdrückt. Eine Unrundheit an der Oberfläche des Kommutators 3 bewirkt, wie in geringerem Maße auch das Auflaufen einer Lamellenkante 22, in Kontakt mit der auflaufenden Bürstenkante 24 und der Bürste 5 eine Schwingung, da die genannten Teile in Richtung des Pfeils P unter Rückstellung durch die Feder 8 ausweichen. Die Masse der Bürste 5 und die Federsteifigkeit der Feder 8 ergeben jeweils mechanische Eigenresonanz-Frequenzen, mit der die jeweiligen Feder- Masse-Teilsysteme in dem Halter 6 durch die Unrundheit und eine bestimme Umdrehungszahl angeregt werden können. Nahe einer jeweiligen Eigenresonanz- Frequenzen kann es zu einem Anschwingen des Systems kommen, das sich bis zu einer Beschädigung oder gar der Zerstörung steigern kann.

Die Abbildung von Fig. 2 stellt einen Schnitt in einer Ebene A-A von Fig. 1 dar. Ferner ist in der Abbildung von Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Bürste 5 in einer Ebene B-B über dem Kommutator 3 dargestellt, um die in dem Gleitkontaktsystem 12 herrschenden Verhältnisse zu zeigen. So ist in der dargestellten Draufsicht die Querschnittsform der Bürste 5 mit einer jeweiligen Abdeckung der Lamellen 10 des Kommutators 3 mit zugeordneten Anschlüssen der Wicklungen 16 zu sehen. In gestrichelter Linie ist eine Normallage 21 einer Zwischenschicht einer bekannten Bürste im Vergleich zu einer erfindungsgemäßen Lage der Zwischenschicht 15 eingezeichnet. Auch eine auflaufende Bürstenkante 24 ist parallel zu der Lamelle 10 bzw. der Kante 22 der Lamelle 10 ausgerichtet. Die Bürste 5 von Fig. 1 und Fig. 2 ist für einen Motor 1 ausgebildet, der in beiden Drehrichtungen betrieben wird, also im Links- und im Rechtslauf, wie durch den Drehrichtungspfeil D am Kommutator 3 angedeutet.

Die Darstellungen der Fig. 3 bis 6 zeigen Bürsten 5 einen Schnitt in einer Ebene B-B von Fig. 2 in verschiedenen Ausführungsformen. In der Ausführungsform von Fig. 3 ist die Zwischenschicht 15 in zwei Abschnitte 26, 27 geteilt, die zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, also als Geradenabschnitte entgegengesetzt gleich Steigung und gleiche Längen I₃, I₄ aufweisen. Durch diese Symmetrie heben sich Kräfte, die beim Auflaufen der Schicht 15 auf die Lamellenkante 22 entstehen, gegenseitig auf. So entstehen an der Schicht 15 zwischen den Teilbürsten 13, 14 in Summe keine axial gerichteten Reaktionskräfte.

Eine weitere Ausführungsform der Zwischenschicht 15 ist in der Abbildung von Fig. 4 dargestellt. Hierbei handelt es sich um eine Verdreifachung der Struktur der Zwischenschicht 15 von Fig. 3. Eine ebenfalls als Verdreifachung einer Struktur ausgeführte Zwischenschicht 15 ist in der Abbildung von Fig. 5 dargestellt. Hier handelt es sich jedoch um Kurven oder Kreisbogenabschnitte, die stetig aneinander gesetzt worden sind. So werden Kanten als Stoßpunkte in der Kontaktfläche der Bürste 5 vermieden. Weiter sind in der Ausführungsform von Fig. 5 auch die auflaufenden Kante 24 der Bürste 5 und eine ablaufende Kante 29 zueinander parallel und gemeinsam schräg zu der Kante 22 der Lamellen 10 ausgerichtet. Bei im wesentlichen gleichen Flächeninhalt des Querschnitts der Bürste 5 wird durch diese Schrägstellung der Kanten 24, 29 erreicht, daß auch zu einer Lamellenkante 22 kein sprunghafter Übergang mehr stattfindet. Die Kanten 24, 29 laufen allmählich auf die Kante 22 auf bzw. ab, wobei, insbesondere im Fall eines Niveau-Unterschieds oder einer Unrundheit, ein fortschreitendes Anheben bzw. Absenken der-Bürste 5 stattfindet. Somit knallen die genannten Kanten 24, 29 also nicht länger über ihre ganze Länge von einem Moment auf den andern auf die Kante 22 der Lamelle 10 oder von dieser herab. Dieser Effekt erzeugt damit wesentlich weniger Geräusche, als bei bekannten Bürstenbauformen mit einer Außenkontur im Kontaktbereich 11 gemäß der gestrichelt dargestellten Querschnittsfläche.

Die Bürste 5 ist als Press-Sinterteil ausgebildet, das weiterhin eine Breite I_ges aufweist, die mit der Länge einer Bürstenkante bei bekannten Bürstenbauformen übereinstimmt. Die Länge der auf- und ablaufenden Kanten 24, 29 ist durch die Schrägstellung jedoch größer als die Bürstenbreite I_ges. Damit wird auch der Vorgang des Auflaufens der Bürste 5 auf die Lamelle 10 insgesamt verlängert. So wird eine zusätzliche Geräusch- und Verschleißminderung bewirkt sowie die Kommutierung durch Verlängerung der zeitlichen Änderung des Stromflusses verbessert. Auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Kommutators 3 kann sich ein Luftkeil aufgrund der mindestens teilweise vorgenommenen Schrägstellung der auflaufenden Bürstenkante 24 zu einem angreifenden Luftstrom nicht mehr derart ausbilden, daß er in den Kontaktbereich vordringt und somit die Bürste 5 von der Oberfläche des Kommutators 3 abhebt. So wird auch in diesem extremen Betriebsbereich des Motors 1 ein Anschwingen des Gleitkontaktsystems 11 vermieden. Der Motor 1 läuft auch in diesem Betriebszustand vergleichsweise leiser und störungsfreier.

Fig. 6 zeigt in Analogie zu Fig. 3 eine Ausführungsform einer Bürste 5 mit einer auflaufenden Kante 24 und einer ablaufenden Kante 29, die jeweils aus zueinander spiegelbildlich ausgebildeten Abschnitten aufgebaut sind. So gilt hinsichtlich einer Kompensation der inneren Kräfte das zu Fig. 3 Gesagte entsprechend. Dabei ist die Breite d einer Struktur der Zwischenschicht 15, einer Vervielfachung der Struktur von Fig. 5, in eine technisch realistisches Verhältnis zu der Breite b der Bürste 5 gebracht worden. In den übrigen Abbildungen ist der Bereich zur Veranschaulichung überzeichnet dargestellt.

Claims

1. Bürste (5) für eine dynamo-elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor (1), zur Herstellung und/oder Aufrechterhaltung eines elektrischen Kontaktes zwischen einem in der Regel feststehenden ersten Teil, beispielsweise einer Stromversorgung (19), und einem beweglichen zweiten Teil, vorzugsweise einer Wicklung eines Läufers (2), wobei die Bürste (5) als Mehrschichtbürste aufgebaut ist, deren Teilbürsten (13, 14) durch eine hochohmige Schicht (15) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmige Schicht (15) zwischen den Teilbürsten (13, 14) in einem Kontaktbereich (11) der Mehrschichtbürste (5) mit der Oberfläche eines Kommutators (3) gegenüber einer Kante (22) einer Lamelle (10) des Kommutators (3) wenigstens teilweise schräg verlaufend ausgerichtet ist.

2. Bürste (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmige Schicht (15) oder eine auflaufende Kante der hochohmigen Schicht (15) abschnittsweise gegenüber einer Lamellenkante (22) des Kommutators (3) schräg verlaufend ausgerichtet ist.

3. Bürste (5) nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hochohmige Schicht (15) mehrere Abschnitte (26, 27) umfaßt.

4. Bürste (5) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (26, 27) zueinander im wesentlichen spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.

5. Bürste (5) nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (5) eine Breite (b) aufweist, die ungefähr dem 1,5fachen der Breite der Lamellen (10) des Kommutators (3) entspricht.

6. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilbürsten (13, 14) separate eigene Anschlüsse zur Stromversorgung aufweisen, vorzugsweise im Bereich der jeweiligen Bürstenköpfe (17).

7. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (5) als Preß-Sinter-Teil ausgebildet ist.

8. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auflaufende Bürstenkante (24) der Bürste (5) mindestens abschnittsweise gegenüber einer Lamelle (10) des Kommutators (3) schräg gestellt ist.

9. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ablaufende Bürstenkante (29) der Bürste (5) wenigstens teilweise oder abschnittsweise gegenüber einer Lamelle (10) des Kommutators (3) schräg gestellt ist.

10. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (5) in einem Kontaktbereich (11) mit dem Kommutator (3) eine konkave Kontaktfläche aufweist.

11. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (5) unter Belastung durch eine Druckkraft von einer Feder (8) lose in einem Halter (6) angeordnet ist, insbesondere in einem Köcher, wobei eine Reibung zwischen der Bürste und einer Wandung des Halters (6) zur Bedämpfung einer Bewegung der Bürste (5) in dem Halter (6) genutzt wird.

12. Bürstenanordnung (4) zur Herstellung eines Gleitkontaktes an einer dynamo elektrischen Maschine, insbesondere einem Elektromotor (1), dadurch gekennzeichnet, daß in der Bürstenanordnung (4) eine Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.