DE202008000975U1

DE202008000975U1 - Bürstenhalter für eine elektrische Maschine mit Kollektor und insbesondere für einen Gleichstrommotor

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Publication number: DE202008000975U1
Application number: DE202008000975U
Authority: DE
Original assignee: Gate SRL
Current assignee: Gate SRL
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: CN201222593Y; US20080174201A1; FR2915638A3; FR2915638B3; US7696665B2; BRMU8800288Y1; ITTO20070048A1; BRMU8800288U2

Abstract

Bürstenhalter (1) für eine elektrische Induktionsmaschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor, wobei vorgesehen sind:
eine elektrische isolierende Halterungsanordnung (2, 6), die eine zentrale Öffnung (3) für den Durchgang des Kollektors aufweist, um welche herum Halte- und Führungsgehäuse (4) befestigt sind, wobei eine entsprechende positive oder negative Bürste (5) axial verschieblich in jedem dieser Gehäuse angebracht ist, mit einem Ende der Bürste aufliegend auf dem Kollektor im Betrieb;
wobei die Halterungsanordnung (2, 6) einen Körper aus ausgeformtem Kunststoffmaterial (6) aufweist, der zumindest ein erstes und ein zweites, im Wesentlichen starres, leitendes Element (8, 12; 9, 13, 14) aufweist, die jeweils zwischen die positive und die negative Bürste oder die entsprechenden Bürsten und zugehörige Verbindungsvorrichtungen (7, 7a, 7b) geschaltet sind, um entsprechende Verbindungswege in dem Bürstenhalter (1) auszubilden, um die Bürsten (5) mit den Klemmen einer externen Stromversorgungsquelle zu verbinden;
wobei der Bürstenhalter (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bürstenhalter für eine elektrische Induktionsmaschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor, der beispielsweise dazu verwendet werden kann, drehbar ein Gebläse anzutreiben.
Spezieller betrifft die Erfindung einen Bürstenhalter jener Art, bei welcher eine elektrisch isolierende Halterungsanordnung vorgesehen ist, die eine Öffnung im Zentrum für den Durchgang des Kollektors aufweist, um welche herum Halte- und Führungsgehäuse befestigt sind, wobei eine positive oder eine negative Bürste verschiebbar in jedem dieser Gehäuse angebracht ist, und ein Ende der Bürste auf dem Kollektor im Betrieb aufsitzt;
wobei die Halterungsanordnung einen Körper aus ausgeformtem Kunststoffmaterial aufweist, der zumindest ein erstes, und ein zweites, im Wesentlichen starres, leitendes Element aufweist, das jeweils zwischen die positive bzw. negative Bürste oder Bürsten und zugeordnete Anschlussvorrichtungen geschaltet ist, um entsprechende Verbindungswege in dem Bürstenhalter zum Anschluss der jeweiligen Bürste an die positive bzw. negative Klemme einer äußeren Stromversorgungsspannung anzuschließen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Bürstenhalters der voranstehend geschilderten Art, der einen Schutz für die elektrische Maschine gegen Beschädigungen bereitstellen kann, die durch längere, zu starke Ströme hervorgerufen werden, die aus einem bestimmten Grund auftreten können, beispielsweise infolge einer Blockierung des Rotors, zu hoher Spannungen oder zu hoher Belastungen, und die zu einem nicht normalen Anstieg der Temperatur der Induktionsmaschine und ihrer Bestandteile führen können.
Diese und andere Ziele werden gemäß der Erfindung durch einen Bürstenhalter der voranstehend geschilderten Art erreicht, der sich dadurch auszeichnet, dass zumindest eine Unstetigkeit oder Unterbrechung in zumindest einem der voranstehend geschilderten Verbindungswege vorgesehen ist, wobei ein elastisch verformbarer und elektrisch leitender Streifen mechanisch und elektrisch die Unterbrechung verbindet, mit einer im Wesentlichen dauerhaften Verbindung an einem Ende, und mit einer Wärmeschmelzverbindung an dem anderen Ende, wobei der Streifen weiterhin eine federelastische Vorbelastung aufweist, die dazu neigt, die Verbindung an dem anderen Ende zu unterbrechen.
Bei einem Bürstenhalter gemäß der Erfindung ist die voranstehend geschilderte Wärmeschmelzverbindung so ausgelegt, dass sie unterbrochen werden kann, wenn ihre Temperatur einen vorbestimmten Wert über einen festgelegten Zeitraum überschreitet.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibung deutlicher, die nur als ein nicht-einschränkendes Beispiel dargestellt ist, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, bei welchen:
1 eine Teilansicht von oberhalb eines Bürstenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Perspektivansicht von unterhalb des Bürstenhalters gemäß 1 ist;
3 ein schematisches Schaltbild des Bürstenhalters gemäß den 1 und 2 ist;
4 eine Perspektivansicht von unten ist, ähnlich jener von 2, die einen Bürstenhalter gemäß der Erfindung in dem Zustand zeigt, in welchem die Wärmeschmelzverbindung eines Verbindungsstreifens infolge eines Anstiegs der Temperatur unterbrochen wurde;
5 eine perspektivische Teilansicht von oben eines weiteren Bürstenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
6 ein schematisches Schaltbild des Bürstenhalters gemäß 5 ist.
Wie aus den Zeichnung hervorgeht, und insbesondere den 1, 2 und 4, weist eine erste Ausführungsform eines Bürstenhalters 1 gemäß der Erfindung für eine Induktionsmaschine, und insbesondere für einen Gleichstrom-Elektromotor, eine Halterungsanordnung 2 mit im Wesentlichen ringförmiger Form auf.
Diese Halterungsanordnung weist eine zentrale Öffnung 3 auf, durch welche der Kollektor der elektrischen Maschine sich drehbar erstreckt, wenn der Bürstenhalter zum Betrieb angebracht ist.
Wie insbesondere aus 1 hervorgeht, sind Halte- und Führungsgehäuse 4 um die Öffnung 3 an einer Oberfläche der Halterungsanordnung 2 befestigt, wobei eine entsprechende Bürste 5 axial verschiebbar in jedem dieser Gehäuse angebracht ist.
Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist der Bürstenhalter 1 zum Einsatz bei einer elektrischen Vierpol-Induktionsmaschine gedacht, und weist zwei Paare an Bürsten auf, bei denen das eine positiv und das andere negativ ist, die paarweise einander zugeordnet sind, wie schematisch in 3 dargestellt, wobei die positiven Bürsten durch die Bezeichnung "+" und die negativen Bürsten durch die Bezeichnung "–" identifiziert werden.
Allerdings ist die Erfindung nicht auf einen Bürstenhalter mit vier Bürsten beschränkt, sondern lässt sich auch bei einem Bürstenhalter einsetzen, der beispielsweise eine einzelne, positive Bürste und eine einzelne, negative Bürste aufweist.
Im Betrieb liegen die radial inneren Enden der Bürsten 5 auf bekannte Art und Weise auf der Oberfläche des Kollektors auf.
Die Halterungsanordnung 2 weist im Wesentlichen einen Körper 6 aus ausgeformtem Kunststoffmaterial auf, dessen Formkörper im Wesentlichen starre leitende Elemente aufweist, die zwischen die positiven bzw. negativen Bürsten 5 geschaltet sind, sowie eine zugehörige Verbindungsvorrichtung, beispielsweise die Klemmen 7a und 7b eines elektrischen Verbinders 7, der dazu dienen soll, die Bürsten 5 mit den positiven bzw. negativen Klemmen einer externen Spannungsversorgungsquelle zu verbinden.
Alternativ können zwei isolierte, elektrische Leiter, die ebenfalls dazu dienen sollen, dass die Bürsten an die Klemmen einer externen Spannungsquelle angeschlossen werden, mit dem Bürstenhalter 1 verbunden sein, anstelle eines Verbinders.
Bei dem in den 1 bis 4 gezeigten Beispiel sind die Klemmen 7a und 7b des Verbinders 7 stabil, anders ausgedrückt andauernd, mit Abschnitten von zwei leitenden Elementen 8 und 9 verschweißt, die bei dem aufgeformten Körper aus Kunststoffmaterial 9 verschweißt frei liegend ausgebildet sind.
Bei der dargestellten Ausführungsform haltert der Bürstenhalter 1 auch zwei Induktionsspulen 10 und 11, die in Reihe mit den positiven bzw. negativen Bürsten geschaltet sind, um abgestrahlte Störstrahlung zu verringern (siehe auch 3).
Auf entsprechende Art und Weise sind weiterhin im Wesentlichen starre Verbindungsleiterelemente, bezeichnet mit 12, 13 und 14 in den 2 und 3, in dem Körper 6 aus ausgeformtem Kunststoffmaterial vorgesehen.
Selbstverständlich wäre es bei einem Bürstenhalter, der einen einfacheren Aufbau aufweist, insbesondere bei einem ohne die Induktionsspulen 10 und 11, möglich, dass der Körper aus Kunststoffmaterial 6 höchstens zwei Verbindungsleiterelemente aufweist.
In Kombination bilden die leitenden Elemente 8–14 zwei Verbindungswege, für die positive Bürste oder die positiven Bürsten bzw. für die negative Bürste oder Bürsten.
Wie aus den 1 bis 4 hervorgeht, ist eine Unterbrechung, bezeichnet mit 15 in 3, in einem dieser Verbindungswege vorgesehen. Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist diese Unterbrechung zwischen den leitenden Elementen 9 und 14 vorgesehen (die auch als zwei getrennte Abschnitte desselben leitenden Elements angesehen werden könnten), kann jedoch auch woanders vorhanden sein.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist ein elastisch verformbarer Streifen 16, der aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, mechanisch und elektrisch über der Unterbrechung 15 angeschlossen, mit einer im Wesentlichen dauerhaften Verbindung 17 an einem Ende, und mit einer Wärmeschmelzverbindung 18 am anderen Ende.
Die Verbindung 17 wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass die Enden des Streifens 16 elektrisch mit dem verbindenden Leiterelement 14 verschweißt werden.
Die Wärmeschmelzverbindung 18 ist beispielsweise so ausgebildet, dass Löten mit einer Zinnlegierung für hohe Temperaturen erfolgt, beispielsweise mit einem Schmelzpunkt von 300°C. Das verlötete Ende des Streifens 16 kann geeignet mit zumindest einem Durchgangsloch versehen sein, um einen besseren "Griff" für die Zinnlegierung zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist der Streifen 16 an seinen Enden durch die Verbindungen 17 und 18 so befestigt, dass er federelastisch vorgespannt ist, insbesondere mit einer derartigen Vorbelastung, die dazu neigt, diese Verbindungen zu unterbrechen, und insbesondere die Wärmeschmelzverbindung 18.
Der Streifen 16 kann in Seitenansicht ein Profil aufweisen, das beispielsweise die Form eines Knickflügels aufweist.
Wenn im Betrieb ein plötzlicher Anstieg des Stroms auftritt, der von dem Elektromotor gezogen wird, welchem der Bürstenhalter zugeordnet ist, beispielsweise infolge einer Blockierung des Rotors, oder infolge einer zu hohen Spannung oder einer zu hohen Belastung, tritt ein schneller Anstieg der Temperatur der verschiedenen Bauelemente auf, einschließlich der leitenden Elemente, die in dem Körper 6 des Bürstenhalters und in dem Streifen 16 vorhanden sind. Wenn die Temperatur über einen vorbestimmten Zeitraum den Schmelzpunkt der Wärmeschmelzverbindung 18 erreicht und/oder überschreitet, wird das zugehörige Ende des Streifens 16 von dem leitenden Element 9 des Bürstenhalters freigegeben, und bewegt sich infolge seiner eigenen, elastischen Vorbelastung davon weg, so dass sofort die Schaltung unterbrochen wird, wie in 4 gezeigt ist. Daher wird der Motor schnell und wirksam geschützt, und wird insbesondere das Risiko der Entwicklung einer Entzündung verhindert.
Die 5 und 6 zeigen eine Variante der Ausführungsform. In diesen Figuren sind Teile und Elemente, die voranstehend beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen wie jenen bezeichnet, die voranstehend verwendet wurden.
Die in den 5 und 6 dargestellte Variante unterscheidet sich von der voranstehend geschilderten im Wesentlichen in der Hinsicht, dass sich die Unterbrechung 15 in einem der zwei Verbindungswege zwischen den Bürsten und den Versorgungsklemmen 7a und 7b zwischen einer dieser Versorgungsklemmen (Klemme 7b bei dem dargestellten Beispiel) und dem entsprechenden, verbindenden Leitungselement 9 des Bürstenhalters befindet.
Auch in diesem Fall ist ein elastisch verformbarer und elektrisch leitfähiger Streifen 16 mechanisch und elektrisch über die Unterbrechung 15 geschaltet, mit einer im Wesentlichen dauerhaften Verbindung 17 am einen Ende, beispielsweise dem Ende näher an der Klemme des Verbinders 7, und mit einer Wärmeschmelzverbindung 18 am anderen Ende, beispielsweise am Ende näher an einem entsprechenden Verbindungsleitungselement 9 des Bürstenhalters.
Die Betriebabläufe der in 6 gezeigten Variante sind ebenso wie jene, die voranstehend in Bezug auf die in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform beschrieben wurden.
Selbstverständlich können, unter der Voraussetzung, dass das Grundprinzip der Erfindung beibehalten wird, die Arten des Einsatzes und die Einzelheiten der Konstruktion in weitem Ausmaß demgegenüber geändert werden, was voranstehend dargestellt und beschrieben wurde, nur als Beispiel, und ohne die Erfindung einschränken zu wollen, ohne hierdurch von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt.

Claims

Bürstenhalter (1) für eine elektrische Induktionsmaschine, insbesondere für einen Gleichstrommotor, wobei vorgesehen sind: eine elektrische isolierende Halterungsanordnung (2, 6), die eine zentrale Öffnung (3) für den Durchgang des Kollektors aufweist, um welche herum Halte- und Führungsgehäuse (4) befestigt sind, wobei eine entsprechende positive oder negative Bürste (5) axial verschieblich in jedem dieser Gehäuse angebracht ist, mit einem Ende der Bürste aufliegend auf dem Kollektor im Betrieb; wobei die Halterungsanordnung (2, 6) einen Körper aus ausgeformtem Kunststoffmaterial (6) aufweist, der zumindest ein erstes und ein zweites, im Wesentlichen starres, leitendes Element (8, 12; 9, 13, 14) aufweist, die jeweils zwischen die positive und die negative Bürste oder die entsprechenden Bürsten und zugehörige Verbindungsvorrichtungen (7, 7a, 7b) geschaltet sind, um entsprechende Verbindungswege in dem Bürstenhalter (1) auszubilden, um die Bürsten (5) mit den Klemmen einer externen Stromversorgungsquelle zu verbinden; wobei der Bürstenhalter (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest eine Unterbrechung (15) in zumindest einem der Verbindungswege vorgesehen ist, ein elastisch verformbarer und elektrisch leitfähiger Streifen (16) mechanisch und elektrisch über der Unterbrechung (15) angeschlossen ist, mit einer im Wesentlichen dauerhaften Verbindung (17) an einem Ende, und mit einer Wärmeschmelzverbindung (18) an dem anderen Ende, wobei der Streifen darüber hinaus eine federelastische Vorbelastung aufweist, die dazu neigt, die Verbindung an dem anderen Ende zu unterbrechen.
Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung (15) zwischen zwei Abschnitten eines der Verbindungswege vorgesehen ist, die durch den Körper (6) aus ausgeformtem Kunststoffmaterial freigelegt sind.
Bürstenhalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung (16) zwischen einem freiliegenden Abschnitt eines der Verbindungswege und der zugehörigen Verbindungsvorrichtung (7, 7b) vorgesehen ist.
Bürstenhaltern nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Wesentlichen dauerhafte Verbindung eines Endes des Streifens (16) eine elektrische Schweißverbindung ist.
Bürstenhalter nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschmelzverbindung (18) des anderen Endes des Streifens (16) eine Zinnlegierungs-Lötverbindung ist.