DE2748550A1

DE2748550A1 - Elektrische maschine

Info

Publication number: DE2748550A1
Application number: DE19772748550
Authority: DE
Inventors: Hugo Fritschy; Peter Dipl Ing Wolf
Original assignee: Interelectric AG
Current assignee: Maxon Motor AG
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1979-05-03
Also published as: JPS5825023B2; US4406963A; DE2748550C2; ATA800977A; JPS5472405A; AT351099B; CH624510A5

Description

Patentanwalt DIPL-PHYS. DR. W. LANGHOFF Rechtsanwalt B LANGHOFF·

β MÜNCHEN 81 ■ WISSMANNSTRASSE 14 - TELEFON 83 27 74 -TELEGRAMMADRESSE: LANGMCcr^-^rjT M. -.

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München, den 25. 10. Unser Zeichen : 53 - 1692

Patentanmeldung der Firma

INTEHELECTRIC AG , CH - 6072 Sachsein (OW), Schweiz Elektrische Maschine

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem über einen Kollektor oder über Schleifringe gespeisten Rotor, und mit auf dem Kollektor schleifenden Bürsten.

Derartige Maschinen sind in vielen Ausführungsformen in Gebrauch, etwa als Gleichstrommotoren, Generatoren und Allstrommotoren .

Es hat sich herausgestellt, daß nach einer längeren Laufzeit solcher Maschinen eine ungleichmäßige Kommutierung auftreten kann. Es ist insbesondere bei Kleinmotoren auch vorgekommen, daß die Bürsten nach längerer Laufzeit beschädigt oder im Falle von Hebelbürsten sogar gebrochen waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auch nach längerer Betriebszeit keine Verschlechterung der Kommutierung oder Beschädigung der Bürsten ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß die Bürsten auf einer Halteplatte sitzen, daß die Halteplatte mit axialem Schiebesitz, jedoch tangential unbeweglich in Bezug auf die Rotationsachse der Maschine an einem gehäusefesten Teil gehalten ist, und daß die Halteplatte an einem an der Welle des Rotors axial festen Teil anliegt. Bei einer derartigen Maschine haben die Bürsten eine axial unverschiebliche Lage in Bezug auf den Kollektor, selbst wenn sich der Rotor, etva durch Erwärmung, anders ausdehnt als das Maschinengehäuse. Es wurde gefunden, daß die eingangs genannten Nachteile daher rühren, daß der Kollektor oder die Schleifringe nach längerer Betriebszeit an der Auflagefläche der Bürsten abschleifen, so daß bei einer axialen Verschiebung dieser Teile gegeneinander die Bürsten nicht mehr gleichmäßig auf dem Kollektor

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oder auf den Schleifringen aufliegen. Die größten Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion ergeben sich für Kollektormaschinen, während bei Schleifringmaschinen die Vorteile nicht so ausgeprägt sind.

Vorzugsweise liegt die Hälteplatte an einem auf der Kelle sitzenden, für Druckkräfte aufnahmefähigen Lager an. Dieses Lager kann ein kombiniertes Radial- und Axiallager sein. Dadurch wird eine Axialverschiebung der Bürsten in Bezug auf Kollektor oder Schleifringe wesentlich herabgesetzt oder sogar ganz beseitigt.

Vorzugsweise ist die Halteplatte in Achsrichtung der Maschine elastisch vorgespannt. Dadurch wird gewährleistet, daß das axiale Lagerspiel des die Halteplatte tragenden Rotorlagers keinen Einfluß mehr auf die gegenseitige axiale Lage von Kollektor und Bürsten hat.

Zwischen der Halteplatte und dem angrenzenden Stirndeckel sind vorzugsweise mindestens zwei Druckfedern gleichmäßig über den umfang verteilt angeordnet. Dadurch wird die Halteplatte elastisch vorgespannt, ohne daß Verkantungskräfte auftreten.

Vorzugsweise liegt die Halteplatte im Bereich ihrer Ebene an dem axial festen Teil der Welle an, da dann die relative axiale Lage der Bürsten gegenüber dem Kollektor mit besonders engen Toleranzen eingehalten wird.

Gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform weist die Halteplatte eine zentrale Hohlnabe auf, deren Innenwand auf dem Rotorla ger aufsitzt und deren Außenwand in einer entsprechend ge formten Ausnehmung einer Stirnplatte der Maschine sitzt. Die Schiebebewegung erfolgt dabei zwischen der Außenwand der Hohlnabe und der Stirnplatte.

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Zusätzlich kann die Hohlnabe einen radial nach innen gerichteten Wulst aufweisen, der seitlich an dem Rotorlager anliegt.

In beiden Fällen kann die Hohlnabe mit dem Stirndeckel über eine Keilnutverbindung gekuppelt sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch eine elektrische Maschine nach der Erfindung.

Die in der Figur dargestellte elektrische Maschine 1 umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse 2, auf dessen Innenwand eine gerade Anzahl von Permanentmagneten 3, in diesem Fall zwei einander gegenüberliegende Permanentmagnete 3 und 3a, befestigt sind, etwa durch Verkleben. Das rohrförmige Gehäuse 2 ist an der einen Seite durch einen vorderen Stirndeckel 4 und an der anderen Seite durch einen hinteren Stirndeckel 5 verschlossen. Diese Stirndeckel ragen mit Paßsitz in das rohrförmige Gehäuse 2 hinein und weisen radial vorstehende Schultern 6 auf, die auf den Stirnflächen des rohrförmigen Gehäuses 2 aufliegen.

Der vordere Stirndeckel 4 ist mit einer durchgehenden Wellenbohrung 7 versehen, die über einen zum Innenraum der Maschine hin weisenden Teil ihrer Länge aufgebohrt ist und einen Sitz für ein Kugellager 8 bildet.

Der hintere Stirndeckel 5 ragt ebenfalls mit Paßsitz in das rohrförmige Gehäuse 2 hinein und liegtet ^der durch die radiale vorstehende Schulter 6 gebildeten Auflagefläche an der Stirnfläche des rohrförmigen Gehäuses 2 auf.

Der hintere Stirndeckel 5 weist eine durchgehende zentrale Bohrung 9 auf, die einen größeren Durchmesser hat als das an dieser Stelle verwendete Rotorlager.

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Es ist ferner eine kreisringförmige Halteplatte 10 vorgesehen, von der eine Hohlnabe 11 vorsteht, deren äußere Mantelfläche mit leichtgängigem Schiebesitz in der zentralen Bohrung 9 .= .: ;..?' und deren innere Mantelfläche ein als Kugellager auscebildr·■.-??. Rotorlager 12 aufnimmt. Die Hohlnabe 11 ist an ihrer räch ".·. weisenden Stirnkante mit einem radial nach innen vorstehenden Wulst 13 versehen, der als Anlage für die Seitenfläche des äußeren Käfigringes 14 des Rotorlagers dient.

Der hintere Stirndeckel 5 ist ferner mit zwei diametral gegenüberliegenden, zum Innenraum der Maschine hin offenen Sackbohrungen 15 versehen, die jeweils eine Druckfeder 16 aufnehmen, welche gegen die Halteplatte 10 drücken.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Halteplatte 10 aus Metall hergestellt. Sie trägt an ihrer zum Innenraum hin gewandten Seite in der Nähe der Druckfedern 16 Abstandsstücke 17 aus Isoliermaterial, an denen jeweils ein Bürstengehäuse 18 üblicher Bauart befestigt ist, in das eine mit einer Feder versehene Kohlebürste 19 eingesetzt ist. Die Kohlebürsten 19 sind auf irgendeine an sich bekannte Heise jeweils mit einer Anschlußfahne versehen (nicht dargestellt).

Die Maschine umfaßt ferner einen Rotor 20, der auf einer Welle 21 sitzt, die in dem Kugellager 8 sowie dem Rotorlager 12 gelagert ist und an ihren beiden Endbereichen einen verringerten Durchmesser aufweist, so daß Schulterflächen 22 gebildet sind, die als Anlage für die inneren Käfigringe der beiden Kugellager dienen.

Auf der Welle 21 sitzt ein Kollektor 23, auf dem die Kohlebürsten 19 schleifen.

Bei der dargestellten Maschine wird die Halteplatte 10 durch die Druckfedern 16 in der Figur nach links und also nach innen cadrückt. Das Kr.cellacr^r '' ? ni.rmt. die Druckkraft der Drucki«rdf.rr; ic· -suf-

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BAD ORIGINAL

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Dadurch bleibt das axiale Spiel dieses Kugellagers ohne Einfluß auf die relative axiale Lage der Bürsten 19 in Bezug auf den Kollektor 23. Bei axialen Bewegungen des Kollektors bewegt sich somit auch das Kugellager 12 und die die Bürsten tragende Halteplatte 10, so daß immer eine gleichbleibende axiale Lage der Bürsten in Bezug auf den Kollektor gewährleistet ist.

Anstelle von Kugellagern können natürlich auch andere Lager verwendet sein. Das die Bürstentragplatte stützende Lager muß zwar Schubkräfte aufnehmen können, jedoch sind diese verhältnismäßig gering, da sie praktisch nur von den an der Halteplatte angreifenden Federn herrühren. Es lassen sich daher in den meisten Fällen ohne weiteres Kugellager für diesen Zweck verwenden.

Wenn für die Bürstenhalteplatte ein Lager mit vernachlässigbarem axialen Spiel verwendet wird, können die Druckfedern fortgelassen sein.

Bei Verwendung von Druckfedern ist es günstig, diese gleichmäßig über den Umfang verteilt und entlang Winkelhalbierenden zwischen den Bürsten in Bezug auf die Rotorachse anzuordnen, da auf diese Weise der Einfluß ungleich starker Federn weitgehend ausgeglichen wird.

Der Schiebesitz der Hohlnabe 11 in dem hinteren Stirndeckel 5 sollte so leichtgängig sein, daß die Haftreibung die axiale Bewegung der Halteplatte nicht stört.

Die Halteplatte muß natürlich drehfest gelagert sein, damit die Stellung der Bürsten gleich bleibt. Dies kann auf irgendeine an sich bekannte Weise geschehen, etwa durch einen Stift 24 in der Hohlnabe 11, der in eine Längsnut 25 des Stirndeckels 5 eingreift.

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Die erfindungsgemäße Konstruktion läßt sich für jede Art von schleifenden Stromübertragungseinrichtungen verwenden, also auch für Schleifringe, Blattfederbürsten und Hebelbürsten.

Die erfindungsgemäße Konstruktion eignet sich auch für elektrische Maschinen, bei denen der Rotor mit Absicht eine axiale Bewegung vollführen kann.

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Claims

Patentansprüche :

Elektrische Maschine mit einem über einen Kollektor oder Schleifringe gespeisten Rotor, und mit auf dem Kollektor schleifenden Bürsten, dadurch ge kennzeichnet , daß die Bürsten auf einer Halteplatte (10) sitzen, daß die Halteplatte mit axialem Schiebesitz, jedoch tangential unbeweglich in Bezug auf die Rotationsachse der Maschine an einem gehäusefesten Teil (2) gehalten ist, und daß die Halteplatte (10) an einem an der Welle (21) des Rotors axial festen Teil (14) anliegt.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteplatte (10) an einem auf der Welle (21) sitzenden, für Druckkräfte aufnahmefähigen Lager anliegt.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet , daß die Halteplatte (10) an einem kombinierten Radial- und Axiallager anliegt.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Hälteplatte (10) in Achsrichtung der Maschine elastisch vorgespannt ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet , daß zwischen der Halteplatte (10) und dem angrenzenden Stirndeckel mindestens zwei Druckfedern gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteplatte (10) im Bereich ihrer Ebene an dem axial festen Teil (14) der Welle (21) anliegt.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Halteplatte (10) eine zentrale Hohlnabe (11) aufweist, deren Innenwand auf dem Rotorlager (12) aufsitzt und deren Außenwand in einer entsprechend geformten Ausnehmung eines Stirndeckels (5) sitzt.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet , daß die Hohlnabe (11) einen radial nach innen gerichteten Wulst (13) aufweist, der seitlich an dem Rotorlager (12) anliegt.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Hohlnabe (11) mit dem Stirndeckel (5) über eine Keilnutverbindung (24,25) gekuppelt ist.

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