DE19533031A1 - Kohlebürste - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste für eine elek­ trische Maschine, die eine Stirnfläche aufweist, die zur An­ lage an einen Kollektor gebracht werden kann.

Derartige Bürsten sind schon vielfach beschrieben worden. Ein Beispiel kann der DE 31 48 996 entnommen werden.

Das Problem, daß bei der Konstruktion derartiger Bürsten be­ achtet werden muß, besteht darin, daß die Einheit aus Bürste und Kollektor während des Betriebs Geräusche verursacht. Die Kontaktfläche der Bürste gleitet an der Oberfläche des Kollek­ tors entlang, wodurch insbesondere durch die lamellenartige Struktur der Oberfläche des Kollektors Schwingungen induziert werden, die letztlich als Luftschall abgegeben und als Ge­ räusch wahrgenommen werden. Es sind schon vielfach Vorschläge gemacht worden, um diese Geräuschbelastung zu reduzieren. Bei jedem neuen Vorschlag ist als Randbedingung zu beachten, daß der Übergangswiderstand zwischen Bürste und Kollektor nicht zu klein werden darf. Außerdem soll die Bürste eine ausreichende Abriebfestigkeit aufweisen, darf also nicht zu weich gestaltet werden.

So wurde zum Beispiel schon vorgeschlagen, die Kontaktfläche gegenüber der Achse des Kollektors bzw. gegenüber der Man­ telfläche des Kollektors zu neigen. Die Kontaktfläche wird dazu entsprechend angeschrägt. Dabei entsteht aber ein scharfkantiger Übergang zwischen der Kontaktfläche und der unteren Seitenkante der Bürste, so daß zumindest in der An­ fangsphase des Betriebs des Motors die Bürste lediglich mit einer Kante an dem Kollektor anliegt. Bei diesen Bürsten wird im allgemeinen darauf verzichtet, die beim Pressen der Gra­ phitmischung entstehende harte Oberfläche zu entfernen. In diesem Fall ist die erzielbare Geräuschreduzierung nur gering. Wird die Oberflächenhaut der Bürste nach dem Pressen entfernt, besteht die Gefahr, daß die Kante abbricht.

Es ist weiterhin bekannt, die Kontaktfläche der Bürste über die gesamte Fläche mit Längsrillen zu versehen, die sich in Querrichtung, das heißt in Umfangsrichtung des Kollektors er­ strecken. Diese Maßnahme führt aber nur zu einer geringen Ab­ nahme des Geräuschpegels.

Es wird daher gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Kon­ taktfläche in Bezug auf die Axialrichtung des Kollektors zu neigen und lediglich im unteren Bereich mit einer oder meh­ reren Rillen in Querrichtung zu versehen, die in die Oberflä­ che eingefräst werden, dabei wird gleichzeitig die harte Ober­ flächenhaut entfernt.

Es hat sich herausgestellt, daß zwei oder drei Rillen aus­ reichend sind, wobei die unterste Rille nach unten hin offen sein kann. Die Kontaktfläche selbst ist gemäß der zylindri­ schen Oberfläche des Kollektors gekrümmt. Die Neigung der Kon­ taktfläche gegenüber der Mantelfläche des Kollektors liegt in der Größenordnung von 6 bis 10 Grad, vorzugsweise bei ca. 8 Grad. Die einzustellende Neigung hängt u. a. auch davon ab, welche elektrischen Ströme durch die Bürste übertragen werden sollen.

Die Neigung kann umso kleiner gewählt werden, je höher die elektrischen Ströme sind, die zu übertragen sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von 4 Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1a, 1b, 1c zeigen eine Kohlebürste in verschiedenen Ansichten,
die Fig. 2 einen Ausschnitt aus der Fig. 1a.

Die dargestellte Kohlebürste 1 besteht aus einem länglichen Quader, der im Querschnitt (Fig. 1b) in etwa quadratisch und im Längsschnitt (Fig. 1a) in etwa rechteckig ist.

Eine derartige Kohlebürste ist mit einer Litze 2 versehen, über die die Stromzuführung erfolgt. Die Bürsten werden in Köchern geführt, die auf eine Bürstentrageplatte angeordnet sind.

Eine Stirnfläche der Bürste, die Kontaktfläche 3, gelangt nach dem Zusammenbau eines Motors an die Mantelfläche eines Kollek­ tors 4.

Im Ausführungsbeispiel ist ein zylinderförmiger Kollektor vor­ gesehen, wobei die Kontaktfläche des Kollektors auf seiner Mantelfläche angeordnet ist. Die Kontaktfläche 3 der Bürste 1 gelangt zur Anlage an die Mantelfläche/Kontaktfläche des Kol­ lektors 4.

Die Kontaktfläche 3 der Bürste 1 ist nun wie folgt gestaltet:
In Querrichtung, das heißt in Umfangsrichtung des Kollektors ist die Kontaktfläche 3, wie in Fig. 1c zu erkennen, ge­ krümmt. Die Krümmung entspricht dabei im wesentlichen dem Ra­ dius des Kollektors 4.

In Axialrichtung ist die Kontaktfläche 3 zur Mantelfläche des Kollektors 4 geneigt. Zwischen der Mantelfläche des Kollektors 4 und der Kontaktfläche 3 der Bürste 1 ist damit ein keilför­ miger Spalt 5 ausgebildet. Die untere Kante 6, das ist die Kante, die an der Mantelfläche des Kollektors 4 anliegt, ist mit ein oder mehreren Rillen 10, 11, 12 versehen, die sich in Querrichtung über die gesamte Breite der Kontaktfläche 3 er­ strecken.

Die Bürste wird vorzugsweise so im Köcher positioniert, daß die untere Kante 6 nahe der Bürstentrageplatte ist. Es ist allerdings auch möglich die Bürste so zu positionieren, daß die untere Kante einen Abstand zur Bürstentrageplatte auf­ weist.

Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Rillen 10, 11, 12 spitzwinklig, das heißt sie weisen im Querschnitt ein dreieck­ förmiges Profil auf. Dabei ist die unterste Rille 10, nach unten offen, das heißt es erfolgte lediglich eine Abschrägung gegenüber der Unterseite 13 der Bürste 1.

Die Bürsten werden wie folgt hergestellt.

Aus einer Mischung, die im wesentlichen Graphit enthält, wer­ den Rohlinge gepreßt und gesintert. Dabei steht an der Ober­ fläche der Bürsten eine harte Schicht, die zumindest im Be­ reich der Stirnfläche 3 abgeschmirgelt bzw. abgefräst werden muß. Auch die Schicht an den Längsseiten der Bürste kann auf diese Weise entfernt werden.

Sodann wird die Stirnfläche 3, wie oben beschrieben, ange­ schrägt, wobei durch die Wahl des Werkzeuges eine entspre­ chende Krümmung in Umfangsrichtung erzielt wird. Sodann werden an der unteren Kante eine oder mehrere Rillen in Querrichtung eingefräst.

Mit einer derartigen Kohlenbürste kann der Motor sehr ge­ räuscharm betrieben werden. Die vorstehenden Kanten 14, 15 wer­ den häufig schon bei Probeläufen des Motors abgeschliffen. Das heißt die Bürste enthält von der unteren Kante beginnend nach und nach eine der Außenflächen des Kollektors angepaßte Form.

Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise der Motor sehr geräuscharm arbeitet.

Ergänzend sei ausgeführt, daß die Kontaktfläche 3 etwa einen Winkel von 6 bis 10 Grad zur Mantelfläche des Kollektors ein­ schließen soll.

Claims (10)

1. Kohlebürste (1) für eine elektrische Maschine mit einer Stirnfläche (3), die zur Anlage an einen Kollektor (4) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn­ fläche (3) in Bezug auf die Axialrichtung des Kollektors (4) geneigt ist und der untere Bereich mit einer oder mehreren Rillen (10, 11, 12) in Querrichtung (Tan­ gentialrichtung) versehen ist.

2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Rillen (10, 11, 12) vorgesehen sind.

3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktfläche (3) entsprechend dem Ra­ dius des Kollektors (4) gekrümmt ist.

4. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rillen (10, 11, 12) im Schnitt im we­ sentlichen dreieckförmig sind.

5. Kohlebürste nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die unterste Rille (10) nach unten hin of­ fen ist.

6. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Kontaktfläche (3) gegenüber dem Kollektor (4) etwa 6 bis 10 Grad beträgt.

7. Kohlebürste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung vorzugsweise 8 Grad beträgt.

8. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (6) der Kontaktfläche (3), nahe einer Bürstentrageplatte angeordnet ist, auf der Köcher ange­ ordnet sind, in der die Bürste (1) geführt ist.

9. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der untere Bereich mit Rillen (10, 11, 12) versehen ist.

10. Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhaut, die beim Pressen der Bürste entsteht, entfernt ist.