DE2748550C2

DE2748550C2 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE2748550C2
Application number: DE2748550A
Authority: DE
Inventors: Hugo 6072 Sachseln Fritschy; Peter Dipl.-Ing. 6005 Luzern Wolf
Original assignee: INTERELECTRIC AG 6072 SACHSELN CH; Interelectric AG
Current assignee: INTERELECTRIC AG 6072 SACHSELN CH; Maxon Motor AG
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1977-10-28
Publication date: 1984-01-19
Also published as: US4406963A; JPS5825023B2; AT351099B; JPS5472405A; CH624510A5; ATA800977A; DE2748550A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem über einen trommelförmigen Kollektor oder Schleifringe gespeisten Rotor, und mit auf dem Kollektor schleifenden Bürsten, die auf einer Halteplatte sitzen, welche an einem an der Welle des Rotors axial festen Teil anliegt

Es ist bereits eine derartige elektrische Maschine bekannt (US-PS 35 25 891). bei der der Bürstenhalter über Schraubbolzen an dem Stirndeckel unter Einklemmung des Statorpaketes festgeschraubt ist Der Bürstenhalter und die Bürsten können daher einer

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aAtalcti iscwcguitg Gcj n.vit£n.usi3 iiiCiil iu/gci/. Lsauuu*n entsteht der Nachfeil, daß nach einer längeren Betriebszeit einer deratigen elektrischen Maschine eine ungleichmäßige Kommutierung auftreten kann.

Bei einer anderen bekannten elektrischen Maschine (FR-PS 20 82 385) können sich zwar die Bürsten axial mit dem Kollektor verschieben, jedoch sind zwischen der Stirnfläche des Kollektors und der die Bürsten tragenden Flanschplatte elastische Scheiben angeordnet, so daß nicht gewährleistet ist daß die relative axiale Lage zwischen den Bürsten und dem Kollektor immer gleich bleibt Die Flanschplatte ist außerdem mit dem Gehäuse fest verschraubt Auf dem Ende der Welle sitzt eine sich mit dieser mitdrehende Scheibe, an der über einen Reibring eine Druckfeder anliegt die andererseits gegen die Flanschplatte drückt Dadurch wird zwar gewährleistet daß der Kollektor mit einer axialen Kraft gegen die Scheiben drückt, jedoch kann eine -Jerartige Feder nicht so stark gemacht werden, daß sie die durch das Magnetfeld erzeugten axialen Kräfte überwindet da der Rotor dann zu stark gebremst werden würde.

Der Erfindung liegt nun 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 Halteplatte gegenüber einem gehäusefesten Teii axial verschieblich. jedoch tangential unbeweglich gehalten ist Bei einer derartigen Maschine haben die Bürsten eine in bezug auf den Kollektor axial unverschiebliche Lage, selbst wenn sich der Rotor, etwa durch Erwärmung, anders ausdehnt als das Maschinengehäuse. Es wurde nämlich gefunden, daß die eingangs genannten Nachteile daher rühren, daß der Kollektor oder die Schleifringe nach längerer Bttriebszeit an der Auflagefläche der Bürsten abschleifen, so daß bei einer axialen Verschiebung dieser Teile gegeneinander die Bürsten nicht mehr gleichmäßig auf dem Kollektor oder auf den Schleifringen aufliegen, sondern auf den durch die Laufrillen gebildeten Kanten.

Es ist zwar bereits eine Schieifkcnstrukticn bekannt (DE-AS 11 82 735), bei der die Bürsten eine axiale Bewegung der Schleifringe mitmachen, da sie durch zwischen den Schleifringen sitzende Führungsringe geführt sind. Um jedoch eine mit der axialen Bewegung der Schleifringe genau übereinstimmende axiale Bewegung der Bürsten zu erreichen, müssen die Bürsten sehr genau an die Breite des Zwischenraumes zwischen benachbarten Führungsringen angepaßt sein. Dadurch ergeben sich jedoch zusätzliche Reibungskräfte an den Stirnwänden der Führungsringe, was insbesondere bei kleinen Motoren ungünstig und unerwünscht ist Die seitliche Anlage führt auch zu einem Abrieb der Bürsten an dieser Stelle, so daß nach einer gewissen Laufzeit ein axiales Spiel der Bürsten in den Zwischenräumen zwischen den Führungsringen vorhanden und daher eine spielfreie Bewegung nicht mehr gewährleistet ist

Vorzugsweise liegt die Halteplatte an einem auf der Welle 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 tragender, Roiorlagcrs 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 diiß Verkantungskräfte

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 Ausführungsform weist die Halteplatte eine zentrale Hohlnabe auf, deren Innenwand auf dem Rotorlager aufsitzt und deren Außenwand in einer entsprechend geformten Ausnehmung einer Stirnplatte der Maschine sitzt. Die Schiebebewegung erfolgt dabei zwischen der Außenwand der Hohlnabe und der Stirnplatte.

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

In beiden Fällen kann die Hohinabe .>··ι dem Stirndeckel über eine Keilnutverbindung gekuppelt sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an ein—r Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt ein.;.' Axialschnitt durch eine elektrische Maschine nach der Emndung.

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 Stirndeckei 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 Stirndeckei 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 S bildet.

Der hintere Stirndeckel 5 ragt ebenfalls mit Paßsitz in das rohrfömige Gehäuse 2 hinein und liegt mit 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.

Es ist ferner eine kreisringförmige Halteplatte IC vorgesehen, νοη der eine Hohlnabe 11 vorsteht, deren äußere Mantelfläche mit ieichtgängigem Schiebesitz in der zentralen Bohrung 9 sitzt und deren innere Mantelfläche ein als Kuge!i?ger ausgebildetes Rotcrlager 12 aufnimmt. Die Hohlnabe 11 isi an ihrer nach außen weisenden Stirnkante mit einem radial nach innen verstehenden 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 iO drücken.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Halteplatte 10 aus Metall hergestellt. Sie trägt an ihrer zum !nnenraum hin gewandten Seite in der Nähe der Druckfedern 16 Abstandsstücke 17 aus !soliermateria'.

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 Weise jeweils mit einer Anschlußfahne versehen (nicht dargestellt).

ίο 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 KUigringe der beiden Kugellagerdienen.

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

Bei der dargestellten Maschine wird die Halteplatte ίο durch die Druckfedern 16 in der Figur nach link', und also nach innen gedrückt. Das Kugellager 12 nimmt die Druckkraft de- Druckfedern 16 auf.

Dadurch bleibt das axiale Spiel die -s Kurellagers ohne Einfluß auf die relative axiale Lage de' Bürsten 19 in Bezug auf den Kollektor 23. Bei axialen Bewegungen des Kollektcrs bewegt sich somit auch das Kugellager 12 und die die Bürsten tragende Halteplatte 10, so daß immer ein, gleichbleibende axiale Lage der Bürsten in bezug auf uen Kollektor gewährleistet ist

Anstelle von Kugellagern können natürlich auch andere Lager verwendet sein. Das die Bürstentragpiatte stützende Lager muß zwar Schubkräfte aufnehmen könner, jedoch sind diese verhältnismäßig gering, da sie praktisch nur von den an der Halteplatte angreifenden

J5 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, diose gleichmäßig über den Umfang verteilt und entlang Winkelhalbierenden zwischen den Bürsten in bezug auf die Rotorachse anzuordnen, da auf diese Weise der

⁴J Einfluß ungleich starker Federn weitgehend ausgegli chen 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 L ängjnut 25 des Stirndeckels 5 eingreift.

Die eri'iidungsgemäße Konstruktion läßt sich für jede Art von schleifenden Stromübertragungseinrichtungen verwenden, also auch fur Schleifringe. Blattfede^rbürsten und Hebelbürsten.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Maschine mit einem über einen trommeiförmigen Kollektor oder Schleifringe gespeisten Rotor, und mit auf dem Kollektor schleifenden Bürsten, die auf einer Halteplatte sitzen, welche an einem an der Welle des Rotors axial festen Teil anliegt dadurch gekennzeichnet, daß die Halteplatte (10) gegenüber einem gehäusefesten Teil (2) axial verschieblich, jedoch tangential unbeweglich gehalten ist

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Halteplatte (10) an einem auf der Wellen (21) sitzenden, für Druckkräfte aufnahmefähigen Lager anliegt

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Halteplatte (10) an einem kombinierten Radial- und Axiallager anliegt

4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Halteplatte (10) in Achsrichtung der Maschine elastisch vo -gespannt ist

5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Halteplatte (10) und dem angrenzenden Stirndeckel (5) mindestens zwei Druckfedern gleichmäßig über den verteilt angeordnet sind.

6. Elektrische Maschine i^ach nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Halteplatte (10) im Bereich ihrer Ebene an dem axial festen Teil (14) der Welle (21) anliegt

7. EIek:rische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die LJ_a;._e„i_a.,_e (tn\ =;-;£ _ze: -rot» Hohlnabe ^ι'ίί* aufweist deren Innenwind ruf dem Rotorlager (12) aufsitzt und deren Außenwand ->. einer entsprechend geformten Ausnhemung des Stirndeckels (5) sitzt

8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 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 (Ii) mit dem Stirndeckel (5) über eine Keilnutverbindung (24, 25) gekuppelt ist