DE10058743A1 - Bürste und Bürstenanordnung für eine dynamoelektrische Maschine - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürste (5) und eine Bürstenanordnung (4) 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) ein Schleifmittel (8, 9) umfasst, das zum Abschleifen von Unrundheiten an Lamellen (12) eines Kommutators (3) oder an einem Schleifring des Motors (1) während des Betriebs des Motors (1) in Oberflächenkontakt mit dem Kommutator (3) oder dem Schleifring angeordnet ist. DOLLAR A Um eine weiter verbesserte Bürste (5) der genannten Art und eine verbesserte Bürstenanordnung zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass ein Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) an einer Bürstenkante (21) der Bürste (5) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bürste und eine Bürstenanordnung für eine dynamo-elektrische Maschine. In Gleitkontaktsystemen dienen Bürsten der Herstellung eines elektrischen Kontaktes in 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 bekannt, dass die Bürsten und der Kommutator eines Motors verschleißen. Die Bürsten sind daher federbelastet, um bei im wesentlichen gleichbleibender Andrückkraft in Richtung auf den Kommutator hin zum Ausgleich des Verschleißes nachgeführt zu werden. Ferner ist bekannt, dass es durch unterschiedlich starken Verschleiß am Kommutator, aber auch durch einen steten Wechsel starker Erwärmung und Abkühlung und/oder thermischen Spannungen im Bereich des Kommutators zu Unrundheiten kommt. So entstehen beispielsweise hervorstehende Lamellenkontakte, die als elektrisch leitende Teile des sich drehenden Kommutators durch die Bürsten zur Ausbildung eines Gleitkontaktsystems zu kontaktieren sind. Die insbesondere thermisch hervorgerufenen radialen Abweichungen verursachen mechanische Schwingungen der Bürsten, die ihrerseits dann den Berührungskontakt mit den Lamellen verlieren. Es kommt in der Folge zu Kontaktunterbrechungen und ungleichmäßigem Lauf des Motors, aber auch zu stärkerem Verschleiß an den Bürsten. Ferner können im Zuge eines Abhebens der Bürste vom Kommutator Lichtbogen und/oder durch ein hartes Wiederaufsetzen auch Funken entstehen, die zu einer zusätzlichen Erwärmung des Kommutators führen und durch Abbrand noch weiteren Verschleiß an den Bürsten hervorrufen. So wird die thermische Belastung des Kommutators und des Gleitkontaktsystems weiter erhöht, was die Bildung und Verstärkung weiterer Unrundheiten am Kommutator noch weiter fördert.

Aus der DE-PS 27 34 749 ist zur Minderung der vorstehend beschriebenen Probleme eine Bürstenanordnung bekannt, bei der eine Bürste zwischen einer auflaufenden und einer ablaufenden Bürstenkante ein Schleifelement enthält. Während des normalen Betriebs sollen damit Unrundheiten abgeschliffen werden. Durch die besondere Lage des Schleifelements zwischen der auflaufenden und der ablaufenden Bürstenkante kann dabei die Schleifwirkung so eingestellt werden, dass das Schleifelement nur im Bereich einer Unrundheit mit dem Kommutator in schleifendem Oberflächenkontakt steht.

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 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist an einer Bürstenkante der Bürste ein Schleif- und/oder Poliermittel angeordnet. Damit werden Unrundheiten des Kommutators oder Schleifrings an dem Motor während des Betriebes kontinuierlich abgeschliffen. Das allmähliche Entstehen und Verstärken von Unrundheiten wird damit effektiv unterbunden. Unrundheiten können somit vorteilhafterweise nur in sehr beschränktem Umfang entstehen, wodurch auch die Gefahr eines lauten und sehr stark verschleißbehafteten Bürstenfeuers wesentlich gesenkt wird.

Gegenüber einem Einsatz an Schleifringen ist ein Einsatz an Lamellen-Kommutatoren erfahrungsgemäß störungsbehafteter und damit auch lauter. Nachfolgend wird bei der Beschreibung der Erfindung mit allen Weiterbildungen daher besonderer Wert auf einen Einsatz an Lamellen-Kommutatoren gelegt. Aber auch bei den hohen Kommutator- Umfangsgeschwindigkeiten hochtourig laufender Motoren ist das Laufgeräusch eines erfindungsgemäß ausgerüsteten Motors vergleichsweise gering, da kleine Unrundheiten oder Lamellensprünge schon zu Beginn deren Entstehung ausgeglichen oder abgeschliffen werden.

Vorzugsweise ist das Schleif- und/oder Poliermittel an der auflaufenden Bürstenkante angeordnet. So wird das Schleif- und/oder Poliermittel sogleich mit einer Unrundheit zu deren Beseitigung in Kontakt gebracht.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Schleif- und/oder Poliermittel im wesentlichen parallel zu den Lamellen des Kommutators ausgerichtet. Es kann damit also auch leicht schräg gestellt sein, so dass die auflaufende Kante nicht von einem Moment auf den anderen auf die Lamelle aufläuft oder stößt. Ein allmähliges Auflaufen des Schleif- und/oder Poliermittels hebt die Bürste insbesondere im Fall einer Unrundheit fortschreitend an, was das bekannte Auflaufgeräusch stark mindert. Auch ein Abschleifen oder Ausgleichen dieser Störung kann gefördert werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Bürste von dem Schleif- und/oder Poliermittel ummantelt. Dabei bildet das Schleif- und/oder Poliermittel insbesondere eine geschlossene Schicht, die sich axial zu der Bürste erstreckt, also nicht eine Kontaktfläche eines Gleitkontaktsystems vollständig mit einschließt.

Vorteilhafterweise ist ein erfindungsgemäß eingesetztes Schleif- und/oder Poliermittel porös. Da ein wesentlicher Teil des Laufgeräuschs im Bereich des Gleitkontaktsystems und dort gerade an der auflaufenden Kante entsteht, wird durch die Poren des Schleif- und/oder Poliermittels eine direkte Lärmdämpfung durch Senkung des Luftschalls bewirkt. Damit wird das Schleif- und/oder Poliermittel auch zur günstigen Beeinflussung der normalen Laufgeräusche im Bereich des Gleitkontaktsystems unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Bürste genutzt.

Neben dem beschriebenen Effekt der Luftschalldämmung werden aber durch den Einsatz eines porösen Schleif- und/oder Poliermittels auch die aerodynamischen Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Bürste verbessert. Bei bekannten Bürsten mit glatten Außenflächen bildet sich insbesondere im Bereich der auflaufenden Bürstenkante und wenigstens bei hohen Umdrehungszahlen des Motors ein Luftkeil aus, der schließlich zu einem An- und Abheben der Bürste von dem Kommutator führt. Dieser Effekt tritt auch auf, ohne dass in einem bedeutenden Umfang Unrundheiten am Kommutator auftreten. Durch die Vorlagerung des porösen Schleif- und/oder Poliermittels vor die eigentlich auflaufende Bürstenkante kann der Luftkeil überraschenderweise aber nicht mehr in den Kontaktbereich hinein vordringen, da die Porosität der Angriffsfläche ein gezieltes Angreifen des Luftkeils und ein Anheben der Bürste verhindert. Dieser Effekt mindert daher zusätzlich den Verschleiß, er erhöht die Laufruhe bei gesenktem Geräuschpegel und verlängerter Lebensdauer einer erfindungsgemäßen Bürste.

Die auflaufende Kante der Bürste ist als Außenfläche frei zugänglich. Daher zeichnet sich eine erfindungsgemäße Bürste gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Bürsten-Bauformen durch eine relativ einfache Fertigung aus. Eine Auslegung der Schleifwirkung hängt dabei von einem jeweiligen Einsatzfall ab, wobei Schleif- und/oder Poliermittel durch Zusammensetzung oder Mischung eines Stoffes oder mehrerer Stoffe mit einer oder mehreren Korngrößen eingestellt wird.

Vorzugsweise wird eine erfindungsgemäße Bürste auch für den Einsatz in Motoren bei wechselnden Drehrichtungen ausgebildet. Dazu ist auch an der ablaufenden Bürstenkante ein Schleif- und/oder Poliermittel angeordnet. Unabhängig von der Drehrichtung steht dann jeweils vor einer auflaufenden Kante der Bürste ein Schleif- und/oder Poliermittel zur Verfügung. Die Schleif- und/oder Poliermittel sind dabei vorzugsweise gleichartig ausgebildet. Bei grundsätzlich unterschiedlichen Umdrehungszahlen bei Links- und Rechtslauf werden aber auch unterschiedliche Dicken, Ausrichtungen und/oder Zusammensetzungen der jeweiligen Schleif- und/oder Poliermittel zur Optimierung der Bürsteneigenschaften eingesetzt.

In einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung besteht das eingesetzte Schleif- und/oder Poliermittel aus einem hochohmigen Material oder Materialgemisch. Das Schleif- und/oder Poliermittel weist also eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit auf, so dass es in einer dynamo-elektrischen Maschine verbesserte Kommutierungsverhältnisse schafft, also durch Veränderung einer zeitlichen Stromänderung an auf- und/oder ablaufender Bürstenkante.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schleif- und/oder Poliermittel als Schicht ausgebildet. Die Schicht ist durch Kleben, Tempern, Sintern, Aufspritzen oder ähnliche Verfahren mit der Bürste starr verbunden. Da die Bürste selber in der Regel als Press- Sinterteil hergestellt wird, sind die vorstehend exemplarisch genannten Techniken auch gut in einem bekannten Fertigungsprozeß integrierbar. Bei einer erfindungsgemäßen Bürste als einstückigem Körper werden Einbau, Fixierung und Nachführung zudem unter Anwendung bekannter Techniken realisiert. Die Zusammensetzung und jeweilige Schichtdicke kann dabei so eingestellt werden, dass der Kommutator während des ungestörten Betriebes nicht unnötig stark geschliffen oder an der Oberfläche durch Polieren abgetragen wird. Dennoch ist die Konstellation der Materialien sowie derer Schichtdicke so zu bemessen, daß in angemessener Zeit Unrundheiten bzw. Lamellensprünge auf ein zu vertretendes Maß reduziert werden.

In einer alternativen Ausführungsform ist das Schleif- und/oder Poliermittel mit der Bürste elastisch verbunden, vorzugsweise über eine Zwischenschicht. Vorteilhafterweise wird diese Zwischenschicht als eine federnde Verklebung ausgeführt. Es ergibt sich somit entlang der Drehachse des Kommutators eine Kette aus federnd gekoppelten Teilmassen. Eine derartige Anordnung ist daher in Grenzen flexibel und kann sich Unebenheiten des Kommutators in verbesserter Weise anpassen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Schleif- und/oder Poliermittel mit der Bürste zusammen lose in einem Halter angeordnet. Der Halter ist insbesondere als Köcher ausgebildet. Dazu ist vorzugsweise eine Feder vorgesehen, um die Bürste zusammen mit dem Schleif- und/oder Poliermittel gemeinsam zu belasten. So ist eine relativ gleichmäßige Abnutzung der gesamten Bürste gegeben. In Zusammenschau mit einigen der vorstehenden Merkmale wird so ein zweidimensional gekoppeltes Feder- Masse-System gebildet, dessen mechanische 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 Bürste und Federn in einem Halter oder einer sonstigen Halterung vermieden werden. Als Ergebnis von Optimierungen, die an einen jeweiligen Motortyp durchgeführt werden müssen, ergibt sich unter Verwendung erfindungsgemäßer Bürsten in jedem Fall ein vergleichsweise ruhigerer und störungsärmerer Motorenlauf bei verlängerter Lebensdauer der Verschleißteile. In jedem Fall weist die vorstehend beschriebene Anordnung mehr Reibungsflächen als eine übliche Köcheranordnung auf, da nun je eine reibungsbehaftete Kontaktfläche zwischen der Bürste und einem Schleif- und/oder Poliermittel hinzutritt. Ferner kann die Reibung jeweils zwischen dem Schleif- und/oder Poliermittel und einer Köcherwandung durch die Beschaffenheit der Oberflächen, eine seitliche Anpreßkraft und eine Abstimmung der Materialien aufeinander eingestellt werden. Die somit in dem Köcher-Halter insgesamt erzeugbare Reibung wird als Bedämpfung einer schwingenden Bewegung der Bürste genutzt, durch die ein Schwingungsverhalten verbessert wird.

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. Ein Schleif- und/oder Poliermittel hingegen steht nicht in vollem Kontakt mit dem Kommutator, so dass ein Aufheizen des Kommutators und/oder ein an sich überflüssiges Angleichen des Durchmessers des Kommutators durch das Schleif- und/oder Poliermittel nicht auftritt. Hierdurch wird die Lebensdauer auch der Bürste schon ab dem Einlaufen verlängert.

In einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung ist das Schleif- und/oder Poliermittel im wesentlichen parallel zu den Lamellen des Kommutators ausgerichtet. Es kann damit also auch leicht schräg gestellt sein, so dass die auflaufende Kante nicht von einem Moment auf den anderen sofort und über seine volle Länge auf die Lamelle aufläuft oder stößt. Die vorstehende Formulierung betont also die parallele Komponente, die in einer erfindungsgemäßen Ausrichtung einer Außenkante des Schleif- und/oder Poliermittels enthalten ist. Hierdurch wird insgesamt ein allmähliges Auflaufen des Schleif- und/oder Poliermittels bewirkt, das die Bürste insbesondere im Fall einer Unrundheit fortschreitend anhebt. Das teilweise Anheben der Bürste mindert bekannte Auflaufgeräusche stark. Auch ein Abschleifen oder Ausgleichen einer Störung kann dabei gefördert werden.

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

Fig. 1 einen skizzierten Ausschnitt einer elektro-dynamischen Maschine und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung weiterer Ausführungsformen erfindungsgemäßer Bürsten und Bürstenanordnungen.

Fig. 1 zeigt einen skizzierten Ausschnitt einer elektro-dynamischen Maschine in Form eines elektrischen Motors 1 dar, wobei nur ein Bereich eines Läufers 2 um einen Kommutator 3 mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bürstenanordnung 4 mit einer 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 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.

In der dargestellten Form befindet sich die Bürstenanordnung 4 im Betriebszustand. Dabei wird die Bürste 5 mit zwei Schleifmitteln 8, 9 durch eine Feder 10 unter Führung durch den Halter 6 in definierter Weise bzw. mit einer voreingestellten Andrückkraft auf den Kommutator 3 gedrückt. Dadurch bildet sich zwischen Lamellen 12 des Kommutators 3 ein elektrisch leitender Kontakt in einem Kontaktbereich 13 mit der Bürste 5 aus, wobei aufgrund ihres hohen elektrischen Widerstands nur ein geringer Strom über die beiden Schleifmittel 8, 9 fließt. Damit bilden diese Teile ein Gleitkontaktsystem 14, das einen elektrischen Kontakt zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Teil der dynamo-elektrischen Maschine 1 herstellt. Eine jeweils mit der Lamelle 12 verbundene (und nicht weiter in der Schnittdarstellung dargestellte) Wicklung des Läufers 2 wird dann über die Bürste 5 mit Strom versorgt, die im Bereich eines Bürstenkopfes 16 durch einen Stampfkontakt 17 über eine Litze oder eine sonstige flexible Zuführungsleitung 18 mit Anschlüssen einer Stromversorgung 19 verbunden ist.

Die Bürste 5 ist als Press-Sinterteil einer Breite I₁ ausgebildet. Die Anordnung der Abbildung von Fig. 1 ist für wechselnde Drehrichtungen mit ungefähr gleich hohen Umdrehungszahlen ausgebildet, wie durch den Doppelpfeil D angedeutet. Daher sind auch im Bereich beider Außenkanten 20 der Bürste 5 die beiden Schleifmittel 8, 9 gleich ausgebildet. Sie weisen eine von der Breite I₁ der Bürste 5 stark abweichende geringere Breite I₂ auf. In ihrer Länge und Tiefe in Richtung der Drehachse M sind die Bürste 5 und die Schleifmittel 8, 9 gleich groß. Dabei entspricht die Tiefe ungefähr der Länge einer Lamelle 12 des Kommutators 3. Somit weisen die Schleifmittel 8, 9 und die Bürste 5 voneinander stark abweichende Massen auf. Eine Unrundheit 21 bewirkt in Kontakt mit einem Schleifmittel 8, 9 an einer auflaufenden Bürstenkante 22 und der Bürste 5 eine Schwingung, da die genannten Teile in Richtung des Pfeils P unter Rückstellung durch die Feder 10 ausweichen. Die unterschiedlichen Massen der genannten Teile und die Federsteifigkeit der Feder 10 ergeben jeweils mechanische Eigenresonanz-Frequenzen, mit der die jeweiligen Feder-Masse-Teilsysteme in dem Halter 6 durch die Unrundheit 21 und eine bestimme Umdrehungszahl angeregt werden können. Nahe der jeweiligen Eigenresonanz-Frequenzen kann es zu einem Anschwingen der Teilsysteme kommen, das sich bis zu einer Beschädigung oder gar der Zerstörung steigern kann. Zwischen der Bürste 5 und jedem der Schleifmittel 8, 9 befindet sich eine Grenzfläche 23, die mit Reibung behaftet ist und somit eine Bedämpfung dieser Schwingungen in den Teilsystemen bewirkt. Die Schleifmittel 8, 9 bilden mit den Wänden des Halters 6 Gleitflächen 24 aus, die ebenfalls Reibung aufweisen. Auch diese Reibung trägt zur Stabilisierung des Gesamtsystems bei. Das Gesamtsystem aus der Bürste 5 und den Schleifmitteln 8, 9 verhält sich aber in dem Halter 6 weiterhin so leichtgängig, daß die Bürste 5 durch die Feder 10 aufgrund des Verschleißes auf den Kommutator 3 wandern kann. So bleibt das Gleitkontaktsystem 14 stets erhalten, wobei Unrundheiten 20 des Kommutators 3 in angemessener Zeit abgeschliffen werden. Bürstenvibrationen treten in stark reduziertem Maß auf, was den Verschleiß der Bürste 5 wesentlich mindert. Lichtbogen und lautes Bürstenfeuer wird durch das Schleifmittel 8, 9 weitgehend unterdrückt oder durch Abschleifen von Unrundheiten 20 schnell beendet, da sich ein Luftkeil auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Kommutators aufgrund der Porosität des Schleifmittels 8, 9 nicht mehr derart ausbilden kann, daß er in den Kontaktbereich 14 vordringt. Nach dem Stand der Technik hebt mit dem Vordringen eines Luftkeils in den Kontaktbereich 14 die Bürste 5 von der Oberfläche des Kommutators 3 ab. Stromunterbrechungen und ein unruhiger Motorenlauf bei erhöhten Geräuschentwicklungen und verstärktem Verschleiß sind die nachteiligen Folgen. Durch den beschriebenen Aufbau wird hingegen auch in diesem extremen Betriebsbereich des Motors 1 ein Anschwingen des Gleitkontaktsystems 14 vermieden oder wenigstens weitgehend unterdrückt. Der Motor 1 läuft somit auch in diesem Betriebszustand vergleichsweise leise und störungsfrei.

Fig. 2 zeigt in einer skizzierten Schnittdarstellung einer Ebene A-B von Fig. 1 weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Bürste 5 bzw. einer erfindungsgemäßen Bürstenanordnung 4. Die Schnittebene A-B ist so gelegt worden, dass die Bürste 5 mit den Schleifmitteln 8, 9 ohne den Halter 6 geschnitten wird. So ist in der dargestellten Draufsicht die Querschnittsform der Bürstenanordnung 4 mit einer jeweiligen Abdeckung der Lamellen 12 des Kommutators 3 mit zugeordneten Wicklungsanschlüssen 25 zu sehen. In gestrichelter Linie ist eine Querschnittsfläche 26 einer bekannten Bürste eingezeichnet. Oberhalb einer Drehachse M ist im Vergleich dazu eine Außenkante 27 des Schleifmittels 8 eingezeichnet. Die Außenkante 27 ist nicht mehr parallel zu den Lamellen 12, sondern dazu leicht schräg verlaufend ausgebildet. Die Außenkante 20 der Bürste 5 selber ist dagegen weiter parallel zu Lamellen 12 ausgerichtet. Wenn die Außenkante 27 die auflaufende Kante bildet und auf eine Lamelle 12 stößt, so tut sie das nun nicht mehr sofort mit ihrer ganzen Länge, sondern in einem fortschreitenden Prozeß. Dadurch erfolgt kein schlagartiges und somit lautes Auflaufen mehr, sondern vielmehr ein allmähliges Anheben des Schleifmittels 8 auf die Lamelle 12. Da in den dargestellten Ausführungsformen ein Gleiten des Schleifmittels 8 an der Grenzfläche 23 mit der Bürste 5 ermöglicht wird, so wird aufgrund der Reibung an der Grenzfläche 23 auch die Bürste 5 durch das Anheben des Schleifmittels 8 selber leicht angehoben. Die Außenkante 20 der Bürste 5 stößt damit auch nicht mehr über ihre ganze Länge gleichzeitig auf eine Lamelle.

Unterhalb der Drehachse M des Kommutators 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bürstenanordnung 4 skizziert. Eine Außenkante 29 des Schleifmittels 9 ist schräg zu den Lamellen 12 verlaufend eingezeichnet. Die Außenkante 29 erstreckt sich jedoch nicht über die volle Breite des Schleifmittels 9, sondern geht in ein parallel zu den Lamellen 12 verlaufendes Teilstück 30 über. Hieran schließt sich in seinem Verlauf spiegelbildlich zu der Außenkante 29 ein Abschlussabschnitt 31 wiederum schräg verlaufend an. Die gesamte Außenkante des Schleifmittels 9 setzt sich somit aus drei Teilstücken zusammen, wobei die schräg verlaufenden Teile 29, 31 längengleich sind und eine Außenlänge I₃ aufweisen. Die Länge des parallel zu den Lamellen 12 verlaufenden Mittelteils 30 ist mit einer Länge I₄ frei wählbar. Die dargestellte Anordnung weist durch die schräg verlaufenden Teile 29, 31 die besondere Eigenschaft auf, dass sich axial zu der Drehachse M gerichtete Kräfte, die im Kontakt des Schleifmittels 9 mit den Lamellen 12 entstehen, gegenseitig aufheben. Bei der zu der Abbildung von Fig. 2 zuerst beschriebenen Ausführungsform bleibt eine axial gerichtete Kraftkomponente erhalten, die durch den Halter 6 aufgenommen werden muß.

Inder in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsform folgt die Außenkante 20 der Bürste 5 dem äußeren Verlauf des Schleifmittels 9. So ergibt sich eine Führung, die zusätzlich zu der des Halters 6 wirkt. Ferner verstärkt diese Form der Außenkante 20 den beschriebenen geräuschsenkenden Effekt, wobei für den an der Außenkante 20 weiterhin noch entstehenden Luftschall durch die Vorlagerung des Schleifmittels 9 eine zusätzliche Dämmung geschaffen ist.

Bei nur einer Drehrichtung können die vorstehenden Anordnungen einzeln eingesetzt werden. Für einen Motor 1 mit wechselnden Drehrichtungen können die vorstehend beschriebenen Anordnungen zu einer Bürstenanordnung 4 kombiniert werden. Im Regelfall werden dann aber punkt- oder spiegelsymmetrische Anordnungen gewählt. Dabei können die dargestellten Geometrien auch bei anderen Ausbildungen der Grenzflächen 23 eingesetzt werden: Die Schleifmittel 8, 9 können als sehr dünne Schichten ausgebildet werden und z. B. im Zuge eines Sintervorgangs mit der Bürste 5 starr verbunden werden. Alternativ kann im Bereich der Grenzflächen 23 auch eine Klebemasse angeordnet werden, durch die die Schleifmittel 8, 9 mit der Bürste 5 einstückig und dennoch in einem einstellbaren Bereich federelastisch verbunden werden.

Der Querschnitt der Bürstenanordnung 4 ist größer als die Querschnittsfläche 26 einer normalen Bürste. Die Schleifmittel 8, 9 sind jedoch hochohmig und damit schlecht leitend, so dass die effektiv leitende Bürstenfläche im wesentlichen durch die Bürste 5 gegeben ist. Deren Querschnittsfläche entspricht jedoch im wesentlichen der einer Querschnittsfläche 26 einer normalen Bürste in einer bekannten Bauart. Durch den verbesserten elektrischen Kontakt im Kontaktbereich 13 kann die Querschnittsfläche einer erfindungsgemäßen Bürste 5 in den verschiedenen Ausführungsformen jedoch auch kleiner als die Querschnittsfläche 26 einer normalen Bürste ausfallen. Die dargestellten Verhältnisse, insbesondere die Verläufe der Kanten der Bürste 5 sind zur Verdeutlichung überzogen dargestellt, wie auch die sonstigen Größenverhältnisse nur der besseren Veranschaulichung dienen sollen.

Claims (15)

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) ein Schleifmittel (8, 9) umfasst, das zum Abschleifen von Unrundheiten an Lamellen (12) eines Kommutators (3) oder an einem Schleifring des Motors (1) während des Betriebs des Motors (1) in Oberflächenkontakt mit dem Kommutator (3) oder dem Schleifring angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) an einer Bürstenkante (21) der Bürste (5) angeordnet ist.

2. Bürste (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) auflaufenden Bürstenkante (21) angeordnet ist.

3. Bürste (5) nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen parallel zu den Lamellen (12) des Kommutators (3) ausgerichtet ist.

4. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) porös ist.

5. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der ablaufenden Bürstenkante ein Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) angeordnet ist.

6. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (5) von dem Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) ummantelt ist, insbesondere als geschlossene Schicht.

7. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) hochohmig bzw. elektrisch schlecht leitend ist.

8. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) als Schicht ausgebildet ist, die durch Kleben, Tempern, Sintern, Aufspritzen oder ähnliche Verfahren mit der Bürste (5) starr verbunden ist.

9. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) mit der Bürste (5) über eine elastische Zwischenschicht verbunden ist, vorzugsweise durch eine federnde Verklebung.

10. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) mit der Bürste (5) zusammen lose in einem Halter (6) angeordnet ist, insbesondere in einem Köcher.

11. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (10) die Bürste (5) vorzugsweise zusammen mit dem Schleif- und/oder Poliermittel (8, 9) gemeinsam belastet.

12. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürste (5) in einem Kontaktbereich (13) mit dem Kommutator (3) eine konkave Kontaktfläche aufweist.

13. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auflaufende Kante (21) des Schleif- und/oder Poliermittels (8, 9) mindestens abschnittsweise im wesentlichen parallel zu den Lamellen (12) des Kommutators (3) ausgerichtet ist.

14. Bürste (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auflaufende Kante (21) der Bürste (5) mindestens abschnittsweise im wesentlichen parallel zu den Lamellen (12) des Kommutators (3) ausgerichtet ist.

15. 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 14 ausgebildet ist.