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Die
Erfindung betrifft einen Bürstenköcher für eine Stromübertragungseinheit
einer dynamo-elektrischen Maschine mit einem Kommutator, insbesondere
für einen
Elektromotor, wobei der Bürstenköcher, der
insbesondere aus Metall ausgeführt
ist, Führungsbereiche
zur Führung
einer entlang ihrer Längserstreckung
verschiebbaren Bürste
aufweist, die insbesondere als Mehrschichtkohlebürste ausgeführt ist, und zwischen den Führungsbereichen
und der Bürste
quer zur Längserstreckung
der Bürste
ein Abstand vorhanden ist. Darüber
hinaus betrifft die Erfindung eine Stromübertragungseinheit für eine dynamo-elektrische Maschine
mit dem Bürstenköcher bzw.
eine dynamo-elektrische Maschine mit einer solchen Stromübertragungseinheit.
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Die
Stromübertragungseinheit
stellt ein sogenanntes Gleitkontaktsystem dar, das eine elektrische
Verbindung zwischen einer Stromversorgung bzw. Außenanschlüssen der
dynamo-elektrischen Maschine und Wicklungen eines Läufers sicherstellt. Dazu
ist in bekannten dynamo-elektrischen Maschinen, wie elektrische
Motoren, eine Anordnung mit räumlich
feststehenden Bürsten,
die üblicherweise aus
Kohle bestehen und in schleifendem Kontakt mit einem drehbaren Kommutator
stehen, vorgesehen. Der Kommutator besteht aus einzelnen elektrisch
leitenden Lamellen, die mit den Wicklungen des Läufers verbunden sind. Auf den
Lamellen gleitet die Bürste
zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen den Lamellen
und Bürste
entlang.
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Es
sind unterschiedliche Bauformen von Stromübertragungseinheiten bekannt.
Eine dieser Bauformen sieht vor, dass in einem räumlich feststehenden Bürstenköcher, der
auch als Bürstenführung oder
Bürstenhülse bezeichnet
wird, eine Bürste
gleitend geführt
wird. Die Bürste
ist in Richtung auf den Kommutator zu mit einer Feder belastet.
Dadurch wird eine im wesentlichen gleichbleibende Andrückkraft
der Bürste
auf den Kommutator sichergestellt. Ebenso wird die Bürste mittels
der Federkraft innerhalb des Bürstenköchers nachgeführt, um
einen Verschleiß der
Bürste
auszugleichen.
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Insbesondere
bei Wechselstrom-Motoren, beispielsweise bei Wechselstrom-Universalmotoren, werden
für die
bekannten Stromübertragungseinheiten
sogenannte Mehrschichtkohlebürsten
eingesetzt. Solche Mehrschichtkohlebürsten weisen zwischen einzelnen
Kohleschichten hochohmige bzw. elektrisch nichtleitende Schichten
zur Redu zierung sogenannter Querströme oder Kurzschlussströme innerhalb
der Bürste
auf. Solche Querströme
können
auftreten, wenn eine Bürste
mit zwei benachbarten Lamellen des Kommutators in Kontakt ist oder
wenn eine Bürste
bzw. einzelne Bürstenschichten
mit einem elektrisch leitenden Bürstenköcher derartig
in Kontakt kommen, dass sich quer zur Bürste ein Strom ausbilden kann.
Elektrisch leitende Bürstenköcher, die überwiegend
aus Metall sind, werden auf Grund ihrer preiswerten Herstellung
häufig
in dynamo-elektrischen
Maschinen eingesetzt. Zur Vermeidung eines Kontaktes zwischen der
Bürste
und dem Bürstenköcher, bei
dem sich ein Querstrom in der Bürste
bzw. zwischen den Kohleschichten der Mehrschichtkohlebürste ausbilden
kann, weisen solche Bürstenköcher ein
relativ großes
seitliches Spiel zwischen der Bürste
und dem Bürstenköcher auf.
Beispielsweise ist eine Kohlebürste
eines Wechselstrom-Universalmotors einer Waschmaschine in ihrer Quererstreckung üblicher
Weise um 0,04 bis 0,05 mm schmaler als der in dieser Quererstreckung
zugeordnete innere Führungsbereich
des Kohlebürstenköchers. Bei
einer mittig in dem Kohlebürstenköcher liegenden
Kohlebürste
beträgt
somit in einem solchen Fall das relativ große Spiel zwischen Kohlebürste und
Kohlebürstenköcher beidseitig
0,02 bis 0,025 mm.
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Während des
bestimmungsgemäßen Einsatzes
der Bürste
verschleißt
die Bürste
durch Abrieb. Der dabei entstehende Bürstenstaub gelangt zwischen
die Bürste
und den Bürstenköcher. Damit
die Bürste
nicht durch den Bürstenstaub
im Bürstenköcher verklemmen
kann bzw. damit durch die Ablagerungen von teilweise unverbrannten
und somit elektrisch leitenden Staubpartikel keine Querströme in der
Bürste
bzw. zwischen den Kohleschichten der Mehrschichtkohlebürste verursacht
werden, ist ebenfalls ein großes
seitliches Spiel zwischen Bürste
und Bürstenköcher günstig. Staubpartikel,
die in den Zwischenraum zwischen Bürste und Bürstenköcher gelangen, können bei
einem großen
Spiel leicht wieder entweichen.
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Nachteilig
an dem großen
Spiel ist, dass während
des Betriebs der dynamo-elektrischen Maschine ein Geräusch entsteht.
Sobald die Bürste
auf eine Lamellenkante trifft, schlägt die Bürste an den Innenwänden des
Köchers
an. Pro Lamelle schlägt sie
zweimal an. Eine bekannte Lösung
zur Vermeidung der Geräusche
sieht vor, die mit Lamellen versehende Kommutatoroberfläche beispielsweise durch
sogenanntes Bimsen oder Feinschleifen zusätzlich zu bearbeiten. Bei dem
Nachbearbeiten des Kommutators entstehen wieder Staubpartikel, die aufwendig
entfernt werden müssen,
damit am Kommutator verblie bene Staubpartikel beim Betrieb der dynamo-elektrischen
Maschine kein Bürstenklemmen
verursachen können.
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Ein
Bürstenköcher, der
insbesondere zur Führung
von Mehrschichtkohlebürsten
geeignet ist und quer zu der zu führenden Kohlebürste einen
Abstand aufweist, ist aus der
DE 101 57 604 A1 bekannt. Der Bürstenköcher ist
aus verzinntem Stahlblech gefertigt und mit einer Isolationsschicht überzogen.
Die in dem Bürstenköcher aufgebrachte
Isolationsschicht dient zur Vermeidung eines Kurzschlussstromes
bzw. Querstromes zwischen einzelnen Schichten einer Mehrschichtkohlebürste. Als
Isolationsschicht wird ein Lack wie Phenolharz-, Epoxidharz- oder
Polystyrollack auf das Stahlblech des Kohlebürstenköchers aufgebracht. Bei der
Verwendung einer solchen Isolation zwischen dem Kohlebürstenköcher und
der Mehrschichtkohlebürste
kann der Zwischenraum bzw. das Spiel zwischen dem Bürstenköcher und
der Kohlebürste
eng toleriert werden. Durch ein solch enges Spiel wird ein Schlagen
der Kohlebürste
an den Bürstenköcher vermieden.
Nachteilig an dem geringen Spiel ist, dass der Bürstenstaub, der in den Zwischenraum
gelangt, sich im Zwischenraum festsetzen kann, wodurch die Bürste im Bürstenköcher verklemmt
oder die Schichten der Bürste
durch unverbrannten Bürstenstaub
kurzgeschlossen werden. Darüber
hinaus kann eine solche Isolationsschicht thermisch und mechanisch
nicht so stark belastet werden, wie eine reine Metallführung.
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Andererseits
wird im Stand der Technik gemäß der
US 2 430 279 eine Anordnung
vorgeschlagen, bei der mittels eines Kugel-Feder-Elementes, das
mit der Bürste
verbunden ist, die Bürste
seitlich gegen eine Bürstenköcherwand
vorzuspannen. Nachteilig an dieser Ausführung ist jedoch, dass die zur
Nachführung
der Bürste
innerhalb des Bürstenköchers vorgesehene
Feder eine deutlich höhere
Federkraft aufweisen muss, als es bei Ausführungsformen der Fall ist,
die ein Spiel zwischen der Bürste und
dem Bürstenköcher vorsehen.
Die benötigte
Federkraft zur Überwindung
der Reibung zwischen der Bürste
und dem Bürstenköcher kann
jedoch zu einem höheren
Verschleiß der
Bürste
an dem Kommutator führen.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Kohlebürstenköcher bzw.
eine Stromübertragungseinheit
für eine
dynamo-elektrische Maschine derartig zu gestalten, dass beim Betrieb
der dynamo-elektrischen Maschine eine im Kohlebürstenköcher angeordnete Bürste im
wesentlichen keine Geräusche
verursacht. Dabei soll zum einen der Kohlebürstenköcher bzw. die Stromübertragungseinheit
so beschaffen sein, dass durch den beim Betrieb der dynamo-elektrischen
Maschine entstehenden Bürstenstaub
möglichst
keine Querströme
in der Bürste
bzw. zwischen einzelnen Schichten einer Mehrschichtkohlebürste ausbilden
können
oder die Bürste
nicht im Bürstenköcher verklemmen
kann, und zum anderen der Kohlebürstenköcher bzw.
die Stromübertragungseinheit
kostengünstig
und einfach herstellbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 eines Bürstenköchers, des
nebengeordneten Anspruchs 10 einer Stromübertragungseinheit und des
nebengeordneten Anspruchs 11 einer dynamo-elektrischen Maschine gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Merkmale der Unteransprüche dargestellt.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den eingangs beschriebenen
Bürstenköcher derartig
zu gestalten, dass ein vorderer Führungsbereich des Bürstenköchers, der
dem Kommutator zugewandt ist, durch mindestens ein mit dem Bürstenköcher verbundenes
Führungselement
gebildet ist und der Abstand zwischen dem Führungselement und der Bürste in
mindestens einer quer zur Längserstreckung
der Bürste
liegenden Ebene geringer ist als der Abstand zwischen dem Bürstenköcher und der
Bürste
in einem hinteren Führungsbereich,
der dem Kommutator abgewandt ist. Somit kann das Spiel zwischen
der Bürste
und dem Bürstenköcher im Bereich,
der dem Kommutator zugewandt ist, soweit eingeschränkt werden,
dass die Bürste
in diesem Bereich nahezu spielfrei geführt wird. Ein Schlagen der Bürste an
den Bürstenköcher wird
beim bestimmungsgemäßen Betrieb
der Stromübertragungseinheit
insbesondere dann verhindert, wenn das Spiel in einer Ausrichtung,
die tangential zum Kommutator liegt, eingeschränkt ist. Ein nach DIN 43008
vorgegebenes Spiel für
eine Stromübertragungseinheit
kann eingehalten und sogar unterschritten werden. Eine Ausbildung
von Geräuschen
durch ein Schlagen der Bürste
kann somit wirksam verhindert werden. Weiter haben Versuche gezeigt,
dass bei einer derartigen Ausführung
ein großes
querliegendes Spiel zwischen dem hinteren dem Kommutator abgewandten
Führungsbereich
und der Kohlebürste
vorhanden sein kann, ohne dass die Bürste beim Betrieb an den Köcher schlägt. Das
große
Spiel im hinteren Führungsbereich
ist vorteilhaft, da somit ausreicheichend Raum für gegebenenfalls anfallenden
Bürstenstaub vorhanden
ist. Ein sogenanntes Verklemmen der Bürste in dem Bürstenköcher und/oder
eine Ausbildung eines Querstromes in einer Bürste, insbesondere zwischen
den Schichten einer Mehrschichtkohlebürste, durch unverbrannten Bürstenstaub
können dadurch
wirksam ausgeschlossen werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, weist der Bürstenköcher im
vorderen Führungsbereich
einen zur Führung
der Bürste
maßgeblichen
Abstand bzw. ein Spiel zwischen Bürste und Bürstenköcher auf, der bzw. das im vorderen
Führungsbereich
des Bürstenköchers um
mindestens 0,005 mm geringer ist als im hinteren Führungsbereich.
Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass bei einer nahezu spielfreien
Führung
der Bürste
im vorderen Führungsbereich
ein hinreichend großes Spiel
im hinteren Führungsbereich
des Bürstenköchers vorhanden
ist. Versuche haben gezeigt, dass ein um mindestens um 0,005 mm
größeres Spiel
im hinteren Führungsbereich
ausreicht, um ein Verklemmen der Bürste im Bürstenköcher bei einem Betrieb in einer
dynamo-elektrischen Maschine vermieden werden kann.
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Als
besonders günstig
hat es sich erwiesen, dass bei weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildungen
das Führungselement
als bürstenartige
Einlage oder stiftartig ausgebildet ist. Bei einer derartigen Gestaltungsform
des Bürstenköchers werden
die Berührungsflächen der
Führungselemente
deutlich minimiert. Hierdurch wird die Reibung zwischen Bürste und
Führungselemente
weiter reduziert, somit wird nur eine geringe Federkraft zum Verschieben
der Bürste
erforderlich. Eine geringere Federkraft bewirkt zugleich eine Reduzierung
des Bürstenverschleißes. Bei
einer derartigen Gestaltung der Führungselemente verbleibt zwischen
den einzelnen Führungselementen
ausreichend Raum zur Abfuhr des Bürstenstaubes. Ein Verklemmen
der Bürste
und/oder die Ausbildung von Querströmen in der Bürste bzw.
zwischen den Schichten einer Mehrschichtkohlebürste durch anfallenden Bürstenstaub
werden noch besser vermieden. Darüber hinaus wirkt eine bürstenartige Einlage
mechanisch dämpfend,
so dass die Geräuschbildung
beim Kontakt der Bürste
mit dem bürstenartigen
Führungselement
deutlich vermindert wird. Eine gleiche vorteilhafte Wirkung wird
erreicht, wenn die Führungselemente
selbst eine mechanisch dämpfende
Eigenschaft aufweisen, beispielweise in dem sie aus einem Elastomer
bestehen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Führungselement
hochohmig bzw. ist elektrisch nichtleitend ausgeführt oder
hat eine elektrisch nichtleitende Schicht. Durch eine solche Ausgestaltung
des Bürstenköchers kann
eine Ausbildung von Querströmen
in der Bürste
bei einem Kontakt der Kohlebürste
mit dem Führungsbereich noch
besser vermieden werden. Das führt
dazu, dass der Bürstenverschleiß während des
Betriebes der dynamo-elektrischen Maschine reduziert und somit die Lebensdauer
der Bürste
verlängert
werden kann. Bei bekannten isolierten Bürstenköchern erstreckt sich eine elektrisch
nichtleitende Schicht über
den gesamten Führungsbereich
eines Bürstenköchers. Bei dem
derartig weitergebildeten Bürstenköcher mit dem
nicht leitenden Führungselement
muss der Bürstenköcher selbst
keine nicht leitende Schicht aufweisen, wodurch der weitergebildete
Bürstenköcher kostengünstiger
als die bisher bekannten isolierten Bürstenköcher gefertigt werden kann,
da nur das Führungselement
elektrisch nicht leitend ist bzw. eine elektrisch nicht leitende
Schicht aufweist.
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Vorteilhafterweise
weisen in einer weiteren Ausgestaltung die Führungselemente oder die elektrisch
isolierende Schicht einen geringen Reibkoeffizienten auf, wodurch
die Bürste
im Bürstenköcher leichter
verschiebbar ist. Durch diese Ausgestaltung kann die zum Verschieben
der Bürste
erforderliche Federkraft verringert werden, wodurch der Bürstenverschleiß weiter
minimiert wird.
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Vorzugsweise
weist mindestens eine Wand des Bürstenköchers, die
die Bürste
axial bzw. parallel zur der Drehachse des Kommutators führt, gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildung
in einem vorderen Bereich des Bürstenköchers mindestens
einen Durchbruch und/oder einen Kanal auf. Mittels einer solchen
Ausgestaltung des Bürstenköchers kann
vorteilhafterweise bewirkt werden, dass anfallender Bürstenstaub,
der in den vorderen Bereich des Bürstenköchers gelangt, wieder einfach
und vollständig
durch den Durchbruch und/oder den Kanal aus dem vorderen Bereich
entweicht. Eine solche Gestaltung des Bürstenköchers ist insbesondere dann
besonders vorteilhaft, wenn der Durchbruch und/oder der Kanal in
der näheren
Umgebung der Isolationsschicht einer Mehrschichtkohlebürste im
Bürstenköcher eingebracht
ist. Durch eine solche Anordnung wird die Überbrückung der Isolationsschicht über den elektrisch
leitenden unverbrannten Bürstenstaub
vermieden, da der Bürstenstaub
sich im Bereich der Isolationsschicht der Mehrschichtkohlebürste nicht
mehr ansammeln kann.
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Weiter
betrifft die Erfindung eine Stromübertragungseinheit, die vorteilhafterweise
mindestens einen erfindungsgemäßen Bürstenköcher enthält. Ebenso
betrifft die Erfindung eine dynamo-elektrische Maschine mit einer
solchen Stromübertragungseinheit
und einem erfindungsgemäßen Bürstenköcher. Eine
solche Stromübertragungseinheit bzw.
eine solche dynamo-elektrische Maschine in Form eines Wechselstrom-Universalmotors
kann besonders vorteilhaft in einer Waschmaschine eingesetzt werden,
da solche Geräte
geräuscharm
betrieben werden müssen,
wobei möglichst
kostengünstige
Komponenten, beispielsweise ein Antriebsmotor mit einer erfindungsgemäßen Stromübertragungseinheit,
für die
Herstellung der Waschmaschine verwendet werden. Die Stromübertragungseinheit
mit dem erfindungsgemäßen Bürstenköcher kann
aber auch in Verbindung mit einer Bürste, die nicht als Mehrschichtkohlebürste ausgeführt ist,
für eine
dynamo-elektrische Maschine, beispielsweise einen Gleichstrom-Universalmotor,
verwendet werden.
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Die
Erfindung sowie deren vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend
an Hand von Ausführungsbeispielen
sowie schematischer und nicht maßstabsgerechter Zeichnungen
näher beschrieben.
Darin zeigen
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1 einen
Schnitt durch eine Stromübertragungseinheit
und einen Kommutator einer dynamo-elektrischen Maschine mit einem
Führungselement
der Bürste,
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2 einen
querliegenden Schnitt A-A der Stromübertragungseinheit in einem
vorderen Führungsbereich,
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3 einen
querliegenden Schnitt B-B der Stromübertragungseinheit in einem
hinteren Führungsbereich,
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4 einen
Schnitt durch eine Stromübertragungseinheit
mit einer stiftförmigen
Einlage des Bürstenköchers zur
Bildung eines vorderen Führungsbereiches,
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5 einen
Schnitt durch eine Stromübertragungseinheit
mit einer bürstenförmigen Einlage des
Bürstenköchers zur
Bildung eines vorderen Führungsbereiches,
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6 und 7 seitliche
Ansichten von Stromübertragungseinheiten
mit einem Bürstenköcher mit
seitlichen Durchbrüchen
und einen Schnitt durch den Kommutator,
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8 einen
querliegenden Schnitt einer Stromübertragungseinheit mit einem
Bürstenköcher, der
einen Kanal aufweist, und
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9 einen
querliegenden Schnitt einer Stromübertragungseinheit mit einem
Bürstenköcher und
Führungselementen,
die eine isolierende Schicht haben.
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Die
Beschreibung der Ausführungsbeispiele der
Erfindung erfolgt an Hand einer Anwendung in einem Wechselstrom-Universalmotor,
der zum Antrieb einer in einem Wäschebehandlungsgerät befindlichen,
drehbar gelagerten Trommel dient. Die Erfindung ist aber nicht auf
eine solche spezielle Ausführung
einer dynamo-elektrischen Maschine und der Verwendung der Maschine
in einem Wäschebehandlungsgerät beschränkt. Die
Erfindung erstreckt sich vielmehr auf Stromübertragungseinheiten bzw. auf Bürstenköcher, die
in dynamo-elektrischen Maschinen mit einem mechanischen Kommutator
generell einsetzbar sind.
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1 zeigt
einen Schnitt durch eine Stromübertragungseinheit
und durch einen Kommutator 8 eines nicht dargestellten
Wechselstrom-Universalmotors, der nachfolgend nur Motor genannt
wird. Die Stromübertragungseinheit
besteht aus einer Anschlussleitung 1, einer Mehrschichtkohlebürste 12, die
zwei elektrisch leitende Schichten 4 und 11 und eine
zwischen diesen Schichten befindliche hochohmige bzw. elektrisch
nichtleitende Schicht 5 aufweist, einer Feder 2 und
einem feststehenden Bürstenköcher 3.
Die Anschlussleitung 1 ist mit beiden Schichten 4 und 11 der
Mehrschichtkohlebürste 12 durch
einen gemeinsamen Kontaktpunkt verbunden. Zur Vereinfachung wird
die Mehrschichtkohlebürste 12 nachfolgend
auch als Bürste 12 bezeichnet.
Die Bürste 12 ist
in ihrer Längserstreckung,
also in Richtung X, in dem Bürstenköcher 3 verschiebbar.
Mittels einer durch die Feder 2 bewirkten Kraft wird die
Bürste
gegen den Kommutator 8 bzw. gegen die auf dem Kommutator 8 befindlichen
Lamellen 9 gedrückt.
Zusätzlich
bewirkt die Feder 2, dass die Bürste 12 entsprechend
eines betriebsbedingten Verschleißes der Bürste 12 längs der
Richtung X nachgeschoben wird. Die Bürste 12 gleitet bei
einer Drehung D des Kommutators 8, der mit einem Rotor
des Motors fest verbundenen ist, über die Lamellen 9,
die mit einzelnen Wicklungen des Rotors verbunden sind. Somit wird ein
elektrischer Kontakt zwischen der Bürste 12 und den Lamellen 9 bzw.
den Wicklungen des Rotors hergestellt.
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Die
Bürste 12 wird
von jeweils zwei gegenüberliegenden
Innenwänden
bzw. gegenüberliegenden
Führungselementen 7, 13 oder 14 des
Bürstenköchers 3 geführt, dabei
ist zwischen der Bürste 12 und
den Innenwänden
bzw. den Führungselementen 7, 13 oder 14 des
Bürstenköchers 3 ein
Abstand in jeweils einer quer zur Bürste liegenden Erstreckung vorhanden.
Die entsprechenden Bereiche der Innenwände bzw. der Führungselemente 7, 13 oder 14 des Bürstenköchers 3,
die von der Bürste 12 berührt werden
können,
stellen sogenannte Führungsbereiche dar.
Bei der bevorzugten und in 1 bis 3 dargestellten
Ausführung
sind die Wände 6 und 10 des Bürstenköchers 3 überwiegend
parallel zueinander angeordnet. In einem vorderen Bereich der Wände 6 und 10 des
Bürstenköchers 3,
der dem Kommutator 8 zugewandt ist, sind mit den Wänden 6 und 10 Führungselemente 7, 13 oder 14 verbunden.
Der Abstand I1 zwischen der Bürste 12 und
den Führungselementen 7, 13 oder 14 ist
geringer als der Abstand I2 zwischen der
Bürste 12 und
den Bereichen der Wände 6 und 10 in
einem hinteren Führungsbereich.
Der vordere Führungsbereich
des Bürstenköchers 3 ist dem
Kommutator 8 zugewandt und liegt in einer Ebene A-A. Dementsprechend
ist der hintere Führungsbereich
des Bürstenköchers 3 dem
Kommutator 8 abgewandt und der hintere Führungsbereich
liegt in der Ebene B-B. Ein Schnitt in der Ebene A-A durch den Bürstenköcher 3,
durch die Führungselemente 7 und durch
die Bürste 12 ist
in 2 und ein Schnitt in der Ebene B-B ist in 3 dargestellt.
Insbesondere eine Verringerung des Abstandes bzw. des Spiels zwischen
der Bürste 12 und
den Führungselementen 7, 13, 14 in
dem vorderen Führungsbereich
in der tangential zum Kommutator 8 liegenden Richtung Y
verringert ein Schlagen der Bürste 12 beim
Betrieb des Motors.
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Die
Erfindung ist nicht auf eine solche spezielle Ausgestaltung des
Bürstenköchers 3 mit
den Führungselementen 7, 13 oder 14 beschränkt, bei der
der Abstand I1 zwischen der Bürste 12 und
den Führungselementen 7, 13 oder 14 im
vorderen Führungsbereich
in einer tangential zum Kommutator 7 liegenden Richtung
(Richtung Y) geringer als der Abstand I2 im
hinteren Führungsbereich
ist. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung des Bürstenköchers kann der Abstand zwischen
der Bürste 12 den Führungselementen 7, 13 oder 14 auch
im vorderen Führungsbereich
in einer axialen Richtung (Richtung Z), die quer zur Längserstreckung
der Bürste 12 liegt, geringer
als in einem hinteren Führungsbereich
sein.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung kann der Abstand sich gegenüberliegender
Wände des Bürstenköchers 3 auf
der dem Kommutator 8 zugewandten Seite etwas größer sein
als auf der dem Kommutator 8 abgewandten Seite. Der so
leicht aufgeweitete Bürstenköcher 3 hat
im vorderen Bereich einen größeren Spalt
zwischen Bürste 12 und
den Wänden
als bei parallelen Wänden 6, 10.
Dadurch wird eine größere Gestaltungsfreiheit
für die
Führungselemente 7, 13, 14 hinsichtlich
der Form, der Größe und der
Befestigung der Führungselemente erreicht.
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Die
Kohlebürste 12 eines
Motors für
eine Haushaltwaschmaschine hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel
eine Breite (Richtung Y) von 5 mm. Es hat sich als besonders günstig erwiesen,
den Bürstenköcher 3 einer
solchen Kohlebürste 12 derartig
zu gestalten, dass die zur Führung
maßgebliche Öffnungsweite
zwischen den Führungselementen 7, 13,
oder 14 im vorderen Führungsbereich
5,03 mm beträgt
und zwischen den Wänden 6 und 10 im
hinteren Führungsbereich
5,05 mm des Bürstenköchers 3 beträgt. Der
Abstand I1 im vorderen Führungsbereich beträgt somit
bei einer mittig im Bürstenköcher 3 befindlichen
Bürste 12 beidseitig
0,015 mm und der Abstand I2 im hinteren
Führungsbereich
beidseitig 0,025 mm. Versuche haben gezeigt, dass beim Betrieb des
Universalmotors in einer Waschmaschine die Bürste 12 deutlich vermindert
an den Bürstenköcher schlägt, wenn
der zur Führung
der Bürste 12 maßgebliche
Abstand I1 im vorderen Führungsbereich gegenüber dem
Abstand I2 im hinteren Führungsbereich um mindestens
0,005 mm verringert ist.
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In
der 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des Bürstenköchers 3 dargestellt,
bei der die Führungselemente 13 stiftartig
ausgebildet sind. Derartig ausgebildete Führungselemente 13 weisen
eine nur sehr geringe Führungsfläche auf. Hierdurch
wird die Reibung zwischen dem Führungselement 13 und
der Bürste 12 deutlich
verringert. Die zum Nachschieben der Bürste 12 erforderliche
Kraft, die durch die Feder 2 bewirkt wird, kann dadurch
vermindert werden. Somit wird auch die Anpresskraft der Bürste 12 auf
den Kommutator 8 verringert, wodurch der Bürstenverschleiß beim Betrieb
des Motors herabgesetzt wird. Da seitlich neben den Führungselementen 13 ein
größerer Abstand
zwischen der Bürste 12 und
dem Bürstenköcher 3 gegeben
ist als zwischen den Führungselementen 13 und
der Bürste 12,
kann der anfallende Bürstenstaub
neben den Führungselementen 13 aus
dem vorderen Führungsbereich
entweichen. Ein Verklemmen der Bürste 12 im
Führungsbereich
und/oder eine Ausbildung von Querströmen in der Bürste 12 durch
im Führungsbereich
verbliebenen unverbrannten Bürstenstaub
wird somit wirksam vermieden.
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Die
stiftartigen Führungselemente 13 bestehen
vorteilhafterweise aus einem Elastomer, das eine gute mechanisch
dämpfende
Eigenschaft hat. Bei einem Anschlag der Bürste 12 an ein derartig ausgeführtes Führungselement 13 wird
die Stärke des
Anschlags deutlich abgedämpft,
wodurch eine Geräuschentwicklung
durch den Anschlag deutlich unterdrückt wird. Darüber hinaus
ist das Elastomer derartig geformt, dass die Führungselemente 13 elektrisch
isolierend bzw. hochohmig sind. Hierdurch wird erreicht, dass bei
einer Berührung
der Bürste 12 an
einem Führungselement 13 ein
elektrischer Kurzschluss zwischen dem Bürstenköcher 3 und der Bürste 12 verhindert
wird. Somit wird eine Ausbildung eines Querstromes in der Bürste 12 vermieden.
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Das
Elastomer beinhaltet Zusätze
zur Verbesserung der Gleitfähigkeit,
so dass das Führungselement 7, 13 einen
geringen Reibkoeffizient aufweist.
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In
alternativen Ausführungen
sind die Führungselemente 7, 13 auch
aus elektrisch leitenden Materialien ausgeführt. Solche Führungselemente 7, 13,
dargestellt in 9, weisen vorteilhafterweise eine
elektrisch isolierende Schicht 18 in Form eines Isolierlacks,
wie aus Phenolharz-, Epoxidharz- oder Polystyrollack, auf.
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Günstig ist
auch die Verwendung solcher elektrisch isolierender Führungselemente
zur Führung
der Bürste 12 in
einem vorderen Führungsbereich
in einer axialen Richtung (Richtung Z). Somit wird ein Kurzschließen der
einzelnen Schichten 4, 11 einer Mehrschichtkohlebürste 12 durch
eine Wand des Bürstenköchers 3 unterbunden,
wodurch sich kein Querstrom zwischen den einzelnen Schichten 4, 11 bilden
kann.
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Bei
einer weiteren in 5 dargestellten alternativen
Ausführung
sind die Führungselemente 14 durch
eine bürstenartige
Einlage 14 gebildet. Eine solche Einlage 14 besteht
aus vielen einzelnen dünnen
Fäden oder
Fasern, die dicht aneinander liegen und mit dem Bürstenköcher verbunden
sind. Bei einer solchen Ausführung
ist der Abstand zwischen dem Bürstenköcher 3 und
der Bürste 12 so
gewählt, dass
die einzelnen Fasern der bürstenartigen
Einlage 14 sich gering verformen können. Die einzelnen Fasern
können
sich leicht verformen; dies ist aber durch die dichte Packung der
Fasern eingeschränkt. Eine solche
Einlage 14 weist eine gute dämpfende Eigenschaft auf. Bei
einer solchen bürstenartigen Einlage 14 ist
die Reibung auf Grund der geringen Berührungsflächen zwischen der Bürste 12 und
der Einlage 14 gering, somit ist die Bürste 12 leicht in
der durch die Einlage 14 gebildete vordere Führung verschiebbar.
Die Fasern der Einlage 14 sind vorteilhafterweiser aus
einen hochohmigen bzw. nicht leitenden Material. Daher kann zwischen
dem Bürstenköcher 3 und
der Bürste 12 im
vorderen Führungsbereich
kein elektrisch leitender Kontakt entstehen und die Ausbildung eines
Querstromes in der Bürste 12 vermieden.
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Die
Darstellungen der 6 und 7 zeigen
seitliche Ansichten von Bürstenköchern 3 in
zwei verschiedenen vorteilhaften Ausführungsformen, wobei ein Teilbereich
des Kommutators 8 in den Darstellungen geschnitten dargestellt
ist. In diesen Ausführungsformen
sind Durchbrüche 15, 16 im
kommutatorseitigen Bereich der Wände
des Bürstenköchers 3 vorhanden.
Dabei sind die Durchbrüche 15, 16 vorzugsweise
in gegenüberliegenden
Wänden
eingebracht, die die Bürste 12 seitlich
bzw. axial führen
und längs
der Richtung Y liegen. Durch diese Durchbrüche 15, 16 kann
der Bürstenstaub,
der zwischen die Bürste 12 und
den Bürstenköcher 3 gelangt,
wieder entweichen. Dadurch wird ein Klemmen der Bürste 12 in
dem Bürstenköcher 3 durch
Bürstenstaub
wirksam vermieden. In alternativen Ausführungsformen können die
Durchbrüche 15, 16 auch
in weiteren Wänden
des Bürstenköchers 3 vorhanden
sein. In den in 6 und 7 dargestellten
Ausführungsformen
hat der Bürstenköcher 3 einen
schlitzförmigen
am kommutatorseitigen Ende offenen Durchbruch 16. Zur Vergrößerung der Öffnungsfläche sind weitere
Durchbrüche 15 gitterförmig im
vorderen Bereich des Bürstenköchers 3 eingebracht,
wobei zwischen den Durchbrüchen 15 und/oder
dem Durchbruch 16 Stege 17 verbleiben. Durch diese
Stege 17 behält
der Bürstenköcher 3 eine
ausreichende Steifigkeit.
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Bei
einer weiteren alternativen Ausführungsform
eines Bürstenköchers 3,
dargestellt in 8 und 9, ist im
vorderen bzw. kommutatorseitigen Bereich des Bürstenköchers 3 in gegenüberliegenden
Wänden 20, 21 jeweils
ein Kanal 19 eingeformt. Dabei zeigen 8 und 9 einen
Schnitt durch die Bürste 12 und
den Bürstenköcher 3 in
einer Ebene, die dem Kommutator zugewandt ist. Die Kanäle 19 sind
vorzugsweise in Wänden
eingebracht, die die Bürste 12 axial
führen
und längs
der Richtung Y liegen. Anfallender Bürstenstaub kann über solche
Kanäle
wieder aus dem Raum zwischen Bürste 11 und Bürstenköcher entweichen.
Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn die Lage der Kanäle 19 im
Bereich der Isolationsschicht 5 der Bürste 12 liegt. Da
der anfallende Bürstenstaub über die
Kanäle 19 gleich
aus dem Führungsbereich
entweichen kann, wird die Isolationsschicht 5 nicht durch
elektrisch leitenden Bürstenstaub überbrückt. Eine
Ausbildung von Querströmen
zwischen den Bürstenschichten
der Bürste 12 wird
somit vermieden.
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Die
vorstehend dargestellten Ausführungsformen
der Bürstenköcher 3 und
der Bürste 12 werden
einzeln oder in Kombination in einer Stromübertragungseinheit eines Wechselstrom-Universalmotors
eingesetzt. Solche Ausführungsformen
lassen sich aber auch in anderen dynamo-elektrischen Maschinen einsetzen,
die einen mechanischen Kommutator bzw. ein Gleitkontaktsystem aufweisen.