DE1904676A1

DE1904676A1 - Walzenfoermige Buerste fuer elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE1904676A1
Application number: DE19691904676
Authority: DE
Inventors: Richard Schueler
Original assignee: Ringsdorff Werke GmbH
Current assignee: Ringsdorff Werke GmbH
Priority date: 1969-01-31
Filing date: 1969-01-31
Publication date: 1970-08-20

Description

Walzenförmige Bürste für elektrische Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine der Stromübertraung bzw der Kommutierung dienende Kohlebürste fiir elektrische Maschinen, die die Form einer Walze hat und die mit ihrer Mantelfläche auf einem Teilstück des- Kommutators bzw. Schleifringes aufliegt, wobei der Verschleiß der Firste durch die Drehbewegung um die Bolzenachse ausgeglichen wird.
Kohlebärsten werden vorwiegend in Quaderform hergestellt und in Bürstenhalgern gefahren, deren Bürstenpführung so ausugebildet ist, daß die Kohlebürste mit leichtem Spiel in dieser Führung radial beweglich gehalten wird. Es ist auch ein Konstruktions-Prinzie bekannt, bei dem die Bürste an einem drehbeweglichen Schenkel eines Bürstenhalters fest montiert ist. Durch ein am Schenkel eingreifendes Drehmoment wird die Bürste auf den Kommutater bzw. Schleifring, im folgenden Schleifkörper genannt, zedrückt. Eine Variante letztgenannter Ausführung ist die Hebelbürste, bei der Schenkel und Bürste aus einem Stück bzw. aus dem Verschleiß-Werkstoff "Kohle" bestehen Beiden Konstruktionen haftet der Nachteil an, daß der platzbedarf fiir Firste und Bürstenhalter relativ groß ist, insbesondere dann, wenn eine größere Verschleißlange der Bürste gewünscht wird. Bei den gleitend geführten Bürsten kommt dazu noch die Notwendigkeit, die Qiierschnittsmaße der Bürste sehr genau ausführen zu müssen. Dieser Nachteil fällt besonders bei kleinen elektrischen Maschinen ins Gewicht, bei denen der Bürsten Apparat einen erheblichen Kostensnteil darstellt. Bei diesen Maschinen ist das Verhältnis der tangentialen Uberdeckung zwischen Biirste und Schleifkörper zum Durchmesser des Schleifkörpers relativ groß.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine walzenförmige Bürste zu verwenden, die mit einem Teil ihrer Mantelfläche auf dem Schleifköroer aufliegt. Durch Wohl eines geeigneten Abstandes zwischen dem Schleifkörner- und dem Bürsten-Mittelpunkt sowie des Bürsten-Durchmessers ist es möglich, jede gewünschte Überdeckung zu erzielen. Der Aufwand zur Fihrung der Bürste und zum Erzeugen des notwendigen anpreßdruckes besteht lediglich aus einer Achse, um die sich die Bürste drehen tann, und einen zweckmäßig als Schenkelfeder ausgebildeten Arbeitsspeicher, der der Bürste das notwendige Drehmoment zibt. Die gesamte Konstruktion des Bürsten-Apparates wird damit äußerst raumsparend. Trotzdem ist die Verschleißlänge der Bürste, bezogen auf diesen räumilichen Aufwand gegenüber vergleichbaren anderen Konstruktionen groß, weil nicht nur der Raum über der Berührungsflsche Schleifkörper Bürste, sondern such der danebenliegende Raum, der sonst fiir den Druckapparat des Bürstenhalters benötigt wird, eingesetzt werden kann.
Von dem Schleifkörner geradlinig zugeführten Bürsten unterscheidet sich die walzenförmige Bürste vor allem durch den über die Berührungsfläche mit dem Schleifkörner unterschiedlichen Auflagedurck. Dieser ergibt sich aus dem kräfteplan im jeweiligen Berührungspunkt und ist am längsten Hebelarm des Bürstendrehmomentes am kleinsten und am kürzesten Hebelarm am größten. Es ist bekannt, daß die der Kommutierung dienende Bürste an der ablaufenden Bürstenkapte im allgemeinen elektrisch höher als an der auflaufenden Kante bzw. den dazwischen liegenden Flächen beansprucht wird. Bei der walzenförmigen Biirste ist es möglich, den Kommutierungsvorgang zu unterstützen, indem man die ablaufenden Kanten an die Stelle des kürzesten Hebelarmes legt, also an der elektrisch am stärksten beanspruchten Bürstenpartie auch den größten Anpreßdruck ausübt.
Auf den Schleifringen elektrischer maschinen ist die selektive Stromaufnahme parallel geschalteter Biirsten häufig ein Problem. Von Vorteil wäre es, wenn ede Bürste mit dem gleichen Druck auf den Schleifring gedrückt würde bzw. wenn alle Biirstenlaufflächen mit dem gleichen spezifischen Druck auf dem Ring aufliegen wiirden. Dem steht entgeegen, daß sich der Druck auf der Bürste mit dem Bürstenverschleiß ändert, wenn die Bürste in einem Kastenhalter gleitend geführt wird. Diese Änderung ergibt sich aus der nachlassenden Federkrafr, weil die Suapplänge bzw. der Spannwinkel der Anheitsfeder kleiner wird, tnd aus dn sich mit dem Bürstenverschleiß ändernden Kräftenlan am Kopf der Bürste. Bei einer nicht gleitend geführten Bürste, wie sie die walzwnförmige Bürste darstellt, und bei Verwendung einereinfachen Schenkelfeder als Arbeitsspeicher kann dem Effekt des anchlassenden Bürstendruckes Rechnung getragen werden, indet der Umfang der Bürste nicht kreis- sondern spiralförmig derart ausgebiuldet wird, daß die auflagefläche der Bürste auf den Schleifring proportional mit dem nachlassenden Auflagedruck kleiner wird, Der Gegenstand der Erfindungen wird im Folgenden snhand der Fimuren 1 bis 3 erläutert: Die Figur 1 zeigt das Beispiel eines Kastenhalters (1), in dem die Bärste (2) der Bürstenführung 93) gleitend gefügrt wird.
Der Druckfinger (4) eines beliebig zu gestaltenden Druckfingerrates drückt die Bürste mit dem Durck F auf den Schleifkörper (5). Vernachlässigt man die durch die Drehbewegung des Schleifkörpers entstehenden Reibungskräfte zwischen Bürste und Schleifkörper und die hierdurch an der Bürste wirkenden Kippkräfte,ergibt sich eine gleichmäßige Druckverteilung des Anpreßdruckes auf die Berührungsfläche Bürste/Schleifkörper.
Die Figur 2 zeigt den Gegenstand der Erfindung, die walzenförmige Bürste (6), die auf der Achse (7) angeordnet ist und die durch die Schenkelfeder (8) ein Drehmoment erhält, mit dem das Teilstück (9) der Bürste auf den Schieifkörper (5) gedrückt wird. Dabei verteilt sich der Durck unterschiedlich auf die Bepührungsfläche Rürete Schleifkörper. An der Stelle des größtten Büerstenradius ist der Druck am kleinsrten und an der Stelle des kleinsten Radius amgrößten.
Bei den Figung 3 ist der Umfeng der walzenförmigen Bürste (6) spiralbapdförmig ausgebildet. Bei einer Drehbewegung um die rhse (7) als Folie des Drehmomentes durch die Schenkelfeder (8) und des Bürstenverschleißes verkleinert sich die Auflagefläche (9) auf den Schlaeifköpper (5) mit kleiner werdendem Drehmoment.

Claims

Patentansorüche

1. Der Stromübertragung bzw. der Kommutierung dienende Kohlebürste für elektrische Maschinen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bürste die Form einer Walze hat, die mit ihrer Nantelfläche auf einem Teilstück des Umfanges eines Kommutators bzw. Schleifringes aufliegt und bei der der Verschleiß der Bürste durch eine Drehbewegung um die Walzenachse ausgeglichen wird, wobei der Abstand der Mittellinien der Achsen des Kommutators bzw. Schleifringes und der Bürste kleiner ist als die Summe der Radien des Kommutators bzw. des Schleifringes und der Bürste.

2. Kohlebürste gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Bürste derart geformt ist, daß sich die Überdeckung annähernd proportional mit dem beim Verschleiß der Bürste abnehmenden. Druck verringert.

3. Kohlebürste gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie so ausgeführt ist, daß nach einer einmaligen Umdrehung der die Bürste darstellenden Walze eine Trennung der stromführenden Teile, Bürste und Kommutator bzw. Schleifring, erfolgt.

4. Kohlebürstenanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Unterstützung der Eommutierung die zwischen auf- und ablaufender Bärstenkante unterschiedlichen Bürstendrücke und Bürstenverschleißlängen. genützt werden.