DE2724520A1

DE2724520A1 - Elektrische maschine mit buersten

Info

Publication number: DE2724520A1
Application number: DE19772724520
Authority: DE
Inventors: Fritz Schmider
Original assignee: Papst Motoren GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1977-05-31
Publication date: 1978-12-14

Description

Elektrische Maschine mit Bürsten
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, deren umlaufende Wicklungen mit Schleifringen oder S'tromwendern verbunden sind, auf denen feststehende Bürsten schleifen.
Bei diesen Maschinen werden bekannterweise runde oder eckige Bürsten verschiebbar in feststehenden Bürstenhaltern geführt, die die Bürsten köcherartig umschließen oder sie sind fest mit schwenkbar angeordneten Bürstenhaltern Verbundeti und drücken federnd auf die Laufflächen der Schleifringe oder Stromwender.
Gemeinsam ist diesen bekannten Anordnungen der erhebliche mechanische Aufwand für die Herstellung der Bürstenhalter sowie deren Montage, so daß damit die gesamte Herstellung, insbesondere bei Klein-bzw. Kleinstmotoren, verteuert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung und die Montage der Bürstenhalterung zu vereinfachen und zu verbilligen; Erfindungsgemäß wird'dies dadurch erreicht, daß in die Bürsten selbst jeweils wenigstens ein Führungselement zur Führung der Bürsten in ihrer Längsrichtung eingeformt ist, so daß mit konstruktiv einfachen Mitteln fertigungstechnisch günstige und einfache Ausgestaltungen des Bürstenträgers zur Bürstenführung möglich sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen zu Ausführungsbeispielen sowie aus den Ansprüchen.
Es zeigen: Figur 1, 2, 3 Schnitte durch Bürsten nach der Erfindung, Figur 4 die Draufsicht auf einen Bürstenträger für eine Bürste nach F i g u r 1, Figur 5, 6, 7 Schnitte durch Bürsten mit innenliegenden Führungselementen und Figur 8 die Draufsicht auf einen Bürstenträger als gedruckte Schaltung.
F i g u r e n 1, 2 und 3 zeigen Schnitte durch die Bürsten 1, 1', 1" und deren Führungselemente 2, 3; 2', 3'; 21 , 3" mit vorzugsweise rechteckförmigen Nuten, Stegen oder Ausnehmungen. Oblicherweise entstehen diese Führungselemente beim Pressen des Bürstenausgangsmaterial«, deren rechteckförmige Ausgestaltung nicht zwingend ist, aus der sich aber Vorteile für die Bürstenhalterung ergeben.
F i g u r 4 zeigt'eine Bürstenträger-Anordnung für Bürsten nach F i g u r 1 mit gegenüberliegenden, rechteckförmigen axialen Nuten zur Bürstenführung in einem entsprechend ausgebildeten u-förmigen Führungsteil 5, 6.
Die Ausnehmungen 8, 9 des gestanzten Führungsteiles 6, 6 und die Stärke des Bleches sind in'ihren Abmessungen auf die rechtectförmigen Nuten der Bürsten lo, 11 abgestimmt. d.h. die Bürsten lo, 11 sind bei sehr geringem, axialem und radialem Spiel in Richtung zu dem nicht dargestellten Zylinderkollektor verschiebbar.
Die Fuhrungsteile 5, 6 sind formidentisch. Vorteilhaft wird Messingblech als Ausgangsmaterial verwendet, damit die aus den Bürsten lo, 11 austretenden Kontaktbänder 12, 13 mit den Anschlußlitzen 16, 17 an den zugehörigen schmalen Anschlußfahnen 14, 15 elektrisch leitend miteinander verbunden werden können.
Selbstverständlich könnten die Anschlußfahnen 14, 15 bei längerer Ausgestaltung als gerade oder gebogene Stege axial oder radial über die äußeren Abmessungen der elektrischen Maschine hinausgehen, so daß der Anschluß fest oder steckbar auch von außen möglich ist.
Positioniert werden die Führungsteile 5, 6 auf dem Bürstenträger 4, einem schwingungsdämpfenden Polyamid-Kunststoffteil durch jeweils zwei Zapfen 24, 25; 26, 27, die durch Bohrungen im Führungsteil 5, 6 ragen und auf deren freien Enden Zahnscheiben 20, 21, 22, 23 als Befestigungsmittel das Führungsteil 5, 6 mit dem Bürstenträger 4 formschlüssig verbinden.
Der Bürstendruck in Richtung Kollektor wird durch eine Drehfeder 28, 29 erzeugt, deren mittlerer Teil als Schraubenfeder ausgebildet ist und von einem innenliegenden Zapfen 30, 31 geführt wird, auf dessen freies Ende eine Zahnscheibe 32, 33 formschlüssig aufgebracht ist und somit die Drehfeder 28, 29 auf dem Zapfen 30, 31 unverlierbar hält, während ein Ende der Drehfeder 28', 29' hinter die Bürste lo, 11 greift und das andere Ende an einem der Zapfen 34, 35, 36, 37, 38, 39 anliegt, wobei jeder Anlagepunkt einem anderen Bürstendruck entspricht und somit in gegebenen Grenzen einstellbar ist.
Ein anderes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Führungsteile nicht aus Messing, sondern aus einem anderen Material hergestellt sind, d.h. daß sie aus Hartgewebe sind oder von einer entsprechend ausgestalteten, gedruckten Schaltung gebildet werden, die gegebenenfalls Entstörglieder, Schaltelemente zur Drehzahlregelung oder andere Bauelemente trägt.
Andere Bürstenführungen sind durch runde oder eckige,stift-oder bolzenartige Elemente möglich, die in die Führungselemente eingreifen bzw.an den Führungselementen anliegen oder als federnde Drahtbiegeteile die Bürsten führen.
Die Führungsteile zur Gleitführung der Bürsten sind durch Schraub-oder Steckelemente, Vernieten, Kleben, Materialverformungen wie Verstemmen, Verschränken, Verbiegen, Verschweißen oder als Einl'egeteil lösbar oder unlösbar fest mit dem Bürstenträger verbunden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht den Entfall der Führungsteile 5, 6 vor, d.h. der Bürstenträger weist als einstückiges Kunststoffteil Konstruktionselemente zur Gleitführung der Bürsten auf, die auf die Form der Führungselemente der Bürsten abgestimmt sind.
Bei kleineren elektrischen Maschinen ist die Bürstenlebensdauer mit der Lebensdauererwartung der Maschine abgestimmt, so daß ein Bürstenwechsel nicht vorgesehen ist. Sofern dies aber notwendig ist, sind die Führungsteile 5, 6 jeweils zweistückig ausgeführt, so daß die Bürsten von der dem Kollektor abgewandten Seite eingeführt werden können und in bekannter Art befestigt werden. Wesentlich ist, daß bei diesen Lösungen die Bürste von außen auf die Gleitführungselemente gebracht werden kann.
Der Bürstendruck wird im Regelfall durch Schraubenfedern erzeugt, aber auch Drehfedern nach F i g u r 4, deren Federkraft einstellbar ist und alle andersartigen Federelemente mit angepaßter Federkennlinie, sind ranwendbar.
Die Verwendung von Polyamid als Ausgangsmaterial für den Bürstenträger beeinflußt die Geräuschentwicklung wegen seiner guten Schwingangsdämpfung günstig.'Andere Materialien zeigen bej entsprechender Ausgestaltung ähnlich gute Werte bzw.
die Gleitführungselemente werden schwingungsgedämpft auf dem Bürstenträger befestigt.
Bürsten nach F i g u r 2 und 3 benötigen, sofern die Gleitführung nicht in einen KunststoffF.ormteil integriert ist, aufwendigere Führungen. Für Bürsten nach F i g u r 3 wird die Bürste z.B. über ein blattförmiges Federelement einseitig gegen die Führungen der Führungsteile gedrückt und so die Gleitführung'der Bürste gewährleistet.
Bei kleineren Strömen kann bei entsprechend großflächiger Berührung mit z.B. elektrisch leitenden Fuhrungsteilen und/ oder'einem blattförmigen Federelement auf eine Bürstenkontaktierung über ein Kontaktband verzichtet werden, insbesondere für Bürsten nach F i g u r 1 kann das äußere Federelement entfallen, sofern eine federnde Kontaktierung in den Führungselementen vorgesehen ist.
F i g u r 5, 6 und 7 zeigen Schnitte durch die Bürsten loo, loo', loo' mit innenliegenden Führungselementen lol, lol', lol", 102'', , wobei diese sacklochartig oder durchgehend sind und sich axial zur Bewegungsrichtung der Bürsten erstrecken.
Bei Bürsten nach F i g u r 5 mit viereckigem oder auch kreisförmigem Querschnitt und rundem Führungselement lol síd-dSege durch die Kreissegmentfläche,der an dem Kollektor oder Schleifring anliegenden Bürstenfläche gegen Verdrehung geschützt.
so daß die ganze Bürstenfläche einen innigen Berührungskontakt mit den Metallflächen des Kollektos oder der Schleifringe hat.
Bei größeren Kollektor-oder Schleif,r,ingdurchmessern ist der Verdrehschutz nicht gewährleistet, so daß Führungselemente wie in F i g u r 6 oder 7 Anwendung finden und vorteilhaft einfache Bürstenhalterungen ermöglichen.
F i g u r 8 zeigt eine Bürstenträgeranordnung 103 als gedruckte Schaltung. Die Elemente dieser Schaltung sind bis auf die Leiterbahnen 104, 105, die die Anschlußlitzen 106, 107 mit den Bürsten 1o8, 1o9 über deren Kontaktbänder 120, 121 verbinden, nicht dargestellt. Die Bürsten 1o8, 1o9 unterscheiden sich durch ihre Führungselemente, was bei der praktischen Anwendung nicht der Fall sein wird. Mit F i g u r 8 sollen aber zwei Bürsten mit unterschiedlichen Führungselementen beschrieben werden.
Bürste 108 entspricht der Bürste nach F i g u r 1 und ihre Führungselemente 2, 3 gleiten auf den Rändern silo, 111 einer gestanzten Ausnehmung, in die das Federführungselement 112 ragt und die Schraubenfeder.113 die Bürste 108 in Richtung zum nicht dargestellten Kollektor drückt: Bürste 1o9 entspricht einer Bürste nach F i g u r 6 mit rechteckförmigem Führungselement lol', in das das Federführungselement 114 ragt, das auch die Schraubenfeder 115 trägt. Die Kanten 116, 117 der gestanzten -Ausnehmung liegen seitlich an der Bürste 1o9 an und unterstützen dabei vorteilhaft die Bürstenführung.
F i g u r 4 und 8 zeigen die Bürstenanordnungen für Zylinderkollektoren. Es ist aber selbstverständlich, daß die Erfindung auch Plankollektoren, bei denen die Bürstenbewegung parallel zur Achse erfolgt, betrifft und wesentlich vereinfachte Bürstenhalterungen entsprechend der Beschreibung gestattet.
Die aufgezeigte vielfältige Nutzung, der einfache Aufbau, die mit den Mitteln der Massenfertigung preiswerte Herstellbarkeit und die Funktionssicherheit sind die wesentlichen Merkmale der Erfindung.

Claims

Patentansprüche Elektrische Maschine, deren umlaufende Wicklungen mit Schleifringen oder Stromwendern verbunden sind, auf denen feststehende Bürsten schleifen, 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in die Bürs.ten selbst jeweils wenigstens ein Führungselement zur Führung der Bürsten in ihrer Längsrichtung eingeformt ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente Ausnehmungen oder Vorsprünge der Bürsten sind, denen Führungsteile eingreifend zugeordnet sind und die Bürsten gleitbar führen.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Führungselemente einer Bürste zwei rechteckförmige, ungefähr gegenüberliegende Nuten in entgegengesetzten Seitenflächen der Bürsten sind, in denen je ein flacher Führungssteg gleitbar angeordnet ist.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil zur Bürstenführung -Bestandteit einer Trägerplatte für eine gedruckte Schaltung ist und Teile der Trägerplatte die Bürste gleitbar führen.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das FUhrungsteil aus Metall ist und eine Anschlußfahne (14, 15) zur elektrisch leitenden Verbindung des Kontaktbandes (12, 13) der Bürste mit den Anschlußlitzen (16, 17) aufweist.
6.Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine Uber die Anschlußfahnen (14, 15) eines Führungsteiles zur Bürstenftihrung einem Stanz-oder Stanzbiegeteil fest oder steckbar angeschossen ist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltung Bauelemente zur Entstörung, zur Drehzahl regelung und Steuerung trägt.
8. Elektrische Maschine' nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile Stifte, Bolzen oder Drahtbiegeteile sind, die in den~länglichen 'Führvngselement'en der Bürsten -'gleitbår'angeordnet sind.
9. Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile auf einem Bürstenträger (4) angeord'net'sind.
lo. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenträger ein Kunststofformteil aus schwingungsdämpfendem Polyamid ist.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Bürstenträger aus Kunststoff Bürsten führungen zum Eingriff in die Führungselemente der Bürsten angeordnet sind und dieser Bürstenträger einstückig ausgebildet ist.
12. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile schwingungsgedämpft auf dem Bürstenträger angeordnet sind.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente der Bürsten und die Führungsteile in 'der Form und in den Abmessungen aneinander angepaßt sind.
14.' Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder senkrecht zu den axialen Führungselementen der Bürste auf die Bürste drückt und die Bürste dadurch an den Führungsteilen zur Bürstenführung anliegt.
15. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß der Bürste Uber die Feder und/oder die Führungselemente der Bürste und den elektrisch leitenden Führungsteilen zur Bürstenführung erfolgt.
16, Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungsteil Federkontakte angeordnet sind, die an den Führungselementen der Bürsten anliegen und über die der elektrische Anschluß erfolgt.
17. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Verlängerung der BUrste am Bürstenführungsteil wenigstens eine Federhalterung zur Aufnahme einer Feder angeordnet ist und die Feder die Bürste längs der Führungselemente der der Bürste und des Führungsteils ion Richtung auf den Kollektor bzw. die Schleifringe drückt.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß an der Federhalterung in axialer Verlängerung das Führungsteil zur Bürstenführung angeordnet ist und in das Führungselement der Bürste eingreift.