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Gleitbürsteneinheit für rotierende elektrische Maschinen Die Erfindung
betrifft eine Gleitbürsteneinheit für rotierende elektrische Maschinen mit einer
Gleitbürste, einem Bürstenhalter und einer Einrichtung zum nachgiebigen Anpressen
der Bürste an die rotierende Fläche der elektrischen Maschine.
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Solche Gleitbürsteneinheiten sind besonders anwendbar für elektrische
Motoren. Man kann sie jedoch auch verwenden für Dynamos oder. andere Maschinen,
wo es notwendig wird, Strom der Maschine zuzuführen oder von der rotierenden Maschine
abzuleiten.
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Eines der kritischen Merkmale in der Ausbildung von drehbaren elektrischen
Maschinen, insbe-sondere kleinen Gleichstrommotoren, besteht in dem Eingriff der
Bürste. Es ist notwendig, sicherzustellen, daß ein guter elektrischer Kontakt von
der
Stromquelle zu ren Sementen eines kommutators oder anderen rotierenden
Ringeinrichtung oder umgekehrt gewährleistet ist und a die Bürste in einer b-r wesentlichen
fixierten Stellung in Bezug auf den Kommutator oder den Ring verbleibt.
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Die Sleitbilrste mlt. nicht rur in ihrer Stellung verbleiben, sondern
sie muß such in ihrer Stellung unter wenigstens einem geringen Druck gehalten werden,
um die notwendige Zusammenwirkung zwischen Bürste und KomniIttator oder Ring zu
gewährleisten.
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Viele frühere Vorschläge ffir Bürsten und Bürstenhalter sind deshalb
von relativ komplizierter Konstruktion.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindunb, eine Gleitbürsteneinheit
der eingangs naher bezeichneten Art so weiterzubilden, da5s diese insbesondere auch
für sehr kleine Gleichstrommotoren eingesetzt werden kann, außrordentlich einfach
im Aufbau und leicht zusammenbaubar ist und die sowohl die gewünschte Vorspannung
als auch eine sichere Halterung der Bürste in der geforderten festen Stellung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Tragarm, der
an einem Ende einen Endabschnitt unter im wesentlichen rechten Winkel zu dem angrenzenden
Abschnitt aufweist und mit seinem anderen Ende an einem Maschinenteil befestigbar
ist, einen kappenförmigen Bürstenhalter mit einer Öffnung zum Durch tritt für den
Endabschnitt des Tragarmes, derart, daß der Bürstenhalter am Endabschnitt befestigbar
ist und der Endabschnitt
wenigstens teilweise eine seitliche Innenfläche
des Bürstenhalters bildet, und durch einen mit festem Sitz in dem kappenförmigen
Halter einsetzbaren Bürstenteil sowie ein Mittel zur Herstellung der gewünschten
elektrischen Nerbindung.
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Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist eine Bürsteneinheit
für drehbare elektrische Maschinen vorgesehen, bei der als Tragarm ein Federarm,
z.B. eine Blattfeder vorgesehen ist.
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Das Befestigungsende dieses Tragarmes kann dabei starr am Maschinenteil
befestigbar sein. Innerhalb des kanpenförmigen Bürstenträgers ist ein elektrisch
litfähies Mittel vorgesehen, um einen Kontakt zwischen der Bürste und dem Endabschnitt
des Tragarmes herzustellen.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Tragarm
mit seinem Befestigungsende schwenkbar am Maschinenteil befestigt. Zusammen mit
dem abgewinkelten Ende des Tragarmes ragt das Ende einer Litze oder eines anderen
flexiblen elektrischen leiters durch die Öffnung des kappenförmigen Bürstenhalters,
wobei das teiterende im Inneren der Kappe auf dem Tragarm liegt. Es ist ein leitfähiges
elektrisches Mittel vorgesehen, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen der
mit festem Sitz in die Kappe eingreifenden Bürste und dem Beiterende hersustellen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel könnte der Tragarm aus relativ steifem iviaterial
hergestellt sein.
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Zur Herstellung des nuten elektrischen Kontaktes zwischen Bürste und
abgewinkeltem Ende der Tragarmes bzw. auf diesem auflievenden
Ende
eines flexiblen leiters kann eine gut leitende Paste vorgesehen sein, beispielsweise
eine Paste in Form einer Disversion aus Silber in einem Butyl-Acetat-lösungsmittel.
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Die neue Gleitbürsteneinheit ist von außerordentlich einfachem Aufbau
und läßt sich auch in sehr kleiner Größe herstellen.
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Sie ist billig herzustellen und außerordentlich leicht zu montieren,
da die Teile lediglich ineinandergesteckt zu werden brüchen. Die Gleitbürsteneinheit
gewährleistet einen guten elektrischen Kontakt zwischen der Bürste und der rotierenden
Pläche der elektrischen Maschine und hält die Bürste in vorbestimmter Vorspannung
in Anlage an dieser Fläche sowie in der gewünschen fixierten Stellung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an
zwei ausführungsbeispielen näher erläutert: Es zeigen Fig. 1 die Stirnansicht eines
Motors mit daran angeordneter Gleitbürsteneinheit gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für eine Gleitbürsteneinheit
gemäß der Erfindung und Fig. 3 in gleicher Darstellung ein zweites Ausfiihrungsbeispiel
für die Gleitbürsteneinheit.
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Gemäß den Figuren 1 und 2 ist der Endabschnitt eines Motors mit einem
Gehäuse 1 gezeigt, in dem zentral ein Kommutator 2 angeordr,et ist, der auf der
Motorwelle 3 zum gemeinsamen Antrieb mit
der Welle montiert ist.
Mit dem Kommtator wirken zwei Gleitbürsteneinheiten 4 und 5 zusammen. Jede Einheit
weist eine Bürste 6, einen Bürstenhalter 7, einen Bürsten- Tragarm 8 in Porm einer
Blattfeder 9, und eine Lötöse 10 zur Befestigung der Bürsteneinheit an einem gestellfesten
Teil des Motors, in diesem Pall am Gehäuse 1, auf.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, umfaßt die Bürsteneinheit jeweils ein einzelnes
Blattfederteil 8, welches am Biirstenende mit einem rechtwinkeligen Abschnitt 11
versehen ist. An diesen schließt sich ein schwach gebogener Abschnitt 12 an, auf
dem der Bürstenhalter 7 angeordnet ist. Der übrige Teil des Armes bildet eine Blattfeder
9, die im wesentlichen geradförmig verläuft und am anderen Ende eine rechtwinkelige
Abbiegung 13 in einer ersten Ebene und eine zweite rechtwinkelige Abbiegung 14 in
einer zweiten. Ebene aufweist. Der verbreiterte Endabschnitt weist eine Öffnung
auf und bildet damit eine Lötöse 10, mit der die Einheit befestigt werden kann.
Der Bürstenhalter 7 selbst besteht aus Kunststoffmaterial in kappenform und weist
eine Öffnung 15 an einer Seite auf. Mit Hilfe dieser Öffnung kann der Bürstenghalter
7 auf den Tragarm 8 in der gezeigten Weise aufgefädelt werden.
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Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist die Öffnung an der Rückseite
einer Schulter 19 angeordnet. Dies unterstützt die Halterung des Bürstenhalters
7 auf dem Arm 8 während des anfänglichen Zusammenbaues. Wenn der Bürstenhalter 7
auf den Tragarm 8 auffädelt ist, bildet der geringfügig abgebogene Abshhnitt 12
den
kappenförmigen Inneren, während der rechtwinkelig abgebogene
Abschnitt 11 eine Seitenwand der Kappe bildet. Der Bürstenhalter 7 bildet nach seinem
Aufbringen zusammen mit dem rechtwinkelig abgebogenen Abschnitt 11 einen fetten
Sitz für die Bürste 6, die im wesentlichen von reckteckiger oder quadratischer Querschnittsform
ist. Um sicherzustellen, daß ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen der
Bürste 6 und dem Tragarm 8 besteht, wird eine leitfähige Paste zwischen der Bürste
und dem Arm eingebracht. Diese kann eine Silberdispersion in Butgl-Acetat-Lösungsmittel
sein. Sie kann von der Art sein, wie sie unter dem Namen ECCOOOAT 002 im Handel
ist.
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Das Zusammenbauen der Bürsteneinheit wird nachfolgend beschrieben
Der federnde Tragarm 8 wird aus einem Streifen aus Beryllium-Kupferblech hergestellt
und in entsprechender Weise durch Preßvorgänge in die gezeigte Form gebogen. Der
aus Kunststoff bee st ehende Bürstenhalter wird aus einem entsprechenden Kunststoffmaterial
geformt und auf das Ende des Tragarmes 8 in die Stellung nach Pig. 2 geschoben.
Wenn diese Stellung erreicht ist, wird eine leitfähige Paste in das innere Ende
der Bürste 6 und/oder den Endabschnitten 11 und 12 des federnden Tragarmes 8 eingebracht
und die Bürste ganz in den Bürstenhalter 7 eingeschoben. Wie zuvor erwähnt, ist
die Pestigkeit des Sitzes ausreichend, um die Bürste 6 zuverlässig in der Kappe
des Bürstenhalters 7 zu halten, wobei die leitfähige Paste die notwendige zuverlässige
elektrische Verbindung sicherStellt.
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Nach Fertigstellung der Bürsteneinheit 4 kann diese dann in der korrekten
Stellung in dem Motorgehäuse angebracht werden, so daß sie die Stellung einnimmt,
wie sie beispielsweise in Pig. 1 gezeigt ist. Die Lötöse kann durch entsprechende
lfi.ttel, z.B. durch Bolzen und Mutter oder durch Niet an Ort und Stelle befestigt
werden. Die notwendige Verbindung zur Abnahme oder zum Zuführen von Strom läßt sich
an dieser Stelle leicht herstellen.
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In einer abgewandelten Ausführungsform der Bürsteneinheit, wie sie
in Fig. 3 gezeigt ist, ist der starre Arm 18 mit einem Schwenkpunkt 20 versehen
und arbeitet mit einem Bürstenhalter 17 von ähnlicher Gestalt zusammen, wie der
Bisrstenhalter 7 in Fig.
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2. Das Ende des armes 8 ist von allgemein ähnlicher Konstruktion,
jedoch ohne den gebogenen Abschnitt 12. Dieser Abschnitt ist bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 gerade gegenüber dem Darmabschnitt. Aufgrund der schwenkbaren ausbildung
des Armes ist es notwendig, einen flexiblen Leiter, beispielsweise eine Litze 21
zwischen dem Arm 18 und der Bürste 16 anzuordnen, um einen elektrischen Kontakt
mit der Bürste herzustellen. Zu diesem Zweck wird die Lietze zusammen mit dem Arm
durch die Öffnung des Bürstenha.lters eingeführt, wobei die Litze auf dem Arm aufliegt.
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Weiterhin int in diesem Palle eine schwache Feder 22 vorgesehen, die
sich in einer kleinen Kappe 29 auf der Rückseite des Bürstenhalters abstützt und
zwischen dem Bürstenhalter 1? und einem stationären Widerlager 24 wirksam ist, um
die notwendige Federkraft für das Vorspannen der Bürste 6 gegen den Kommutator oder
dl. zu gewährleisten. Tn diesem Falle wird die leitfähige Paste zwischen der Erste
16 und der Sitze 21 angebracbt.
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In beiden susführungsbeispielen ist es als wünschenswert festgestellt
worden, Bürsten von rechteckförmiger oder quadratischer Querschnittsform zu verwenden,
um eine maximale Kontaktfläche mit dem Kommutator herzustellen. Es soll jedoch festgestellt
werden, daß andere Querschnittsformen für die Bürste vorgesehen sein können, beispielsweise
kreisförmige Querschnitte, wie sie manchmal bei IIotorltonstruktionen vorzufinden
sind.
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Es ist auch ersichtlich, dat3 verschiedene lflodifikationen vorgenommen
werden können, ohne das der Umfang der Erfindung verlassen wird. Beispielsweise
kann die Bürsteneinheit in der beschriebenen Form mit einem elektrischen r¢otor-Xommlttator
verwendet werden.
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Jedoch läßt sich die Einheit auch mit anderen Arten von rotierenden
elektrischen Maschinen einsetzen, welche Bürsten benötigen und Kommutatoren oder
Ringe, um Strom zuzuführen oder abzunehmen.
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Solche Vorrichtungen umfassen Dynamos oder andere Generatoren.
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Es kann auch eine andere leitfähige Paste zwischen Bürste und flexiblem
Leiter oder Federarm verwendet werden. Es ist beispielsweise eine Paste geeignet,
die größere Klebwirkungen hat als die beschriebene Paste. Es kann auch eine Paste
verwendet werden, die verfestigt oder eine raste, die ihren pastenförmigen Charakter
beibehält. Eine raste, die relativ hart wird, aber ihre Flexibilität oder Nachgiebigkeit
beibehält, kann besonders geeignet sein.
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Die exakte Ausbildung der Biegungen des Tragarmes kann variieren,
um besonderen Verhältnissen Rechnung zu tragen, bei denen die Bürsteneinheit eingesetzt
werden soll. Beispielsweise kann der Befestigungsabschnitt hinter der zweiten rechtwinkeligen
Biegung weggelassen werden und die Befestigung hinter der ersten rechten Biegung
oder an dem geraden Arm selbst vorgesehen sein. Es können auch je nach Umständen
zusätzliche Biegungen und Absinkelungen vorgesehen sein.
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Die geringe versetzte Anordnung nach Fig. 1, nach der die Bürste gegenüber
der Linie des Federarmes geneigt ist, kann auch bei der Schwenkeinrichtung gemäß
Fig. 3 verwendet werden. Alternativ dazu kann auch die geradförmige Ausbildung nach
Fig. 3 bei der Anordnung nach Fig. 2 vorgesehen sein.
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In der Anordnung nach Fig. 3 kann die leichte Feder auch an dem Schwenkpunkt
anstelle am Bürstenhalter oder an irgendeiner anderen Stelle des schwenkbaren Arms
angreifen. Der flexible Leiter, der als Litze widergegeben ist, kann eine andere
brauchbare Form besitzen, z.B. ein flexibler Streifen oder ein Draht sein. Es wird
bemerkt, daß die Öffnung an der Rückseite der Schulter auf dem Bürstenhalter vorgesehen
ist. Diese Konstruktion unterstützt in der Tat das Halten des Bürstenhalters auf
dem Arm. Falls gewünscht, kann jedoch diese abgextufte Ausbildung weggelassen werden.