DE2914893B2 - Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor, bestehend aus einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten, die über gleiche Winkel zur Drehachse des Rotors angeordnet sind.

Im allgemeinen üben die Bürsten von elektrischen Kleinmotoren eine relativ große Druckkraft auf einen Kommutator mittels der Elastizität der Bürsten selbst oder mittels anderer, externer, federnder Materialien aus, so daß die Gleitabschnitte der Bürsten nicht auf unerwünschte Weise an den Kontaktpunkten mit dem Kommutator springen. In einem Zustand, in welchem die Gleitabschnitte der Bürste mit großer Kraft auf dem Kommutator gedrückt werden, wird ein nicht erwünschter Reibungsverlust auf dem Kommutator des Motors hervorgerufen, und die Bürsten selbst tendieren dazu, schnell zu verschleißen. Wenn andererseits die Druckkraft reduziert wird, tendieren die Bürsten dazu, zu springen, wie dies vorstehend erwähnt ist, wodurch sich der elektrische Verschleiß infolge einer Funkenerzeugung wegen des schwachen elektrischen Kontaktes erhöht. Bei der Wahl des Bürstendruckes wird daher üblicherweise der optimale Bereich des Bürstendruckes bestimmt, wobei einander entgegenstehende Erfordernisse berücksichtigt werden, um den mechanischen und elektrischen Verschleiß zu verhindern, wie dies vorstehend erläutert ist. Bei einem elektrischen Kleinmotor mit Metallbürsten wird vorgeschlagen, die Kommutatoroberfläche mit Fett zu beschichten, um das unerwünschte Springen der Bürsten zu verhindern, während der erwähnte mechanische Verschleiß auf ein Minimum gebracht wird. In einem solchen Fall werden Kanten an den Bürsten vorgesehen, um den dielektrischen Fettfilm zu schneiden, um eine Verringerung der Leitfähigkeit zwischen den Bürsten und dem Kommutator zu verhindern, welche infolge des Vorhandenseins des Fettfilms hervorgerufen wird.

Wie vorstehend angegeben ist, ist die Beschichtung mit Fett eine wirksame Methode, sie erfordert jedoch einen ausreichenden Bürstendruck, damit die Kanten den Fettfilm schneiden. Dies kann nicht notwendigerweise den mechanischen Verschleiß an den Gleitabschnitten reduzieren, an welchen die Bürsten die Kommutatoroberflächen kontaktieren.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor zu schaffen, bei dem ein leitfähiges Fett benützt wird, um den mechanischen Verschleiß der Kommutatoroberfläche zu verringern und den elektrischen Verschleiß infolge von Funken, die durch ein Springen der Bürsten hervorgerufen werden, zu beseitigen.

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kommutator und die gleichen Abstand aufweisende Spalte zwischen den Kommutatorsegmenten mit leitfähigem Fett beschichtet sind.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung schafft einen Kommutator, dessen elektrischer Widerstand dnen vorbestimmten Wert innerhalb eines Optimalbereiches zwischen jedem Kommutatorsegment erreichen läßt, indem die Spalte gleichen Abstands bzw. gleicher Größe zwischen jedem Kommutatorsegment mit dem leitfähigen Fett ausgefüllt werden, um die Kommutatorsegmente elektrisch zu überbrücken, damit eine Funkenerzeugung an dem Kommutator sowie die daraus resultierenden elektrisehen Geräusche verhindert werden.

Das leitfähige Fett, das frei von Metallpulvern, Kohlenstoff, Graphit und anderen feinen leitfähigen Teilchen ist, hat einen elektrischen Eigenwiderstand, d. h. eine spezifischen Widerstand in der Größenord-

jo nung von 35 kOhm · cm; die Kommutatoroberfläche wird mit dem Fett beschichtet, um die Funkenerzeugung und den Verschleiß der Kommutatoroberfläche zu verhindern.

Bei dem erfindungsgemäßen Kommutator liegt der elektrische Widerstand des leitfähigen Fettes bei 4 kOhm · cm oder darunter, wenn beispielsweise Kohlenstoff, Graphit oder andere, feine leitfähige Teilchen zugegeben werden.

Ein elektrischer Kleinmotor mit dem erfindungsgemäßen Kommutator verwendet Metallbürsten, an deren Gleitabschnitten Kanten vorgesehen sind, die imstande sind, die Kommutatoroberfläche durch Schneiden des leitfähigen Fettfilmes zu kontaktieren, um das unerwünschte Springen der Bürsten sowie eine Abnahme der Leitfähigkeit zwischen den Bürsten und der Kommutatoroberfläche zu verhindern.

Die Oberfläche des Kommutators weist eine Vielzahl von Kommutatorsegmenten und zwischen den Kommutatorsegmenten liegende Spalte mit gleichen Abständen auf, wobei die Kommutatoroberfiäche mit dem leitfähigen Fett beschichtet ist, um die mechanische Reibung dadurch zu reduzieren, daß der Druck auf die Kommutatoroberfläche verringert wird; außerdem soll auch die Funkenerzeugung verringert werden.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform des Kommutators anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte Ansicht eines Kommutators des Kleinmotors, und

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Bürste entlang der Linie X-Xm F i g. 1.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Kommutator bezeichnet, während mit 2-1 und 2-2 die Bürsten angegeben sind. Mit 2-1Λ und 2-2Λ sind die Ränder bzw.

t>5 Kanten der Bürsten 2-1 und 2-2 angegeben, während mit 3 eine sich drehende Welle eines Rotors, mit 4-1 bis 4-3 die Kommutatorsegmente, mit 5 ein isolierender Zylinder, mit 6-1 bis 6-3 die Luftspalte zwischen den

zugehörigen Kommutatorsegmenten 4-1 bis 4-3 und mit 7 ein leitfähiges Fett bezeichnet sind, das auf die Kommutatoroberfläche als Schicht aufgebracht wird. Mit 8 ist ein gabelförmiger Gleitabschnitt der Bürste, beispielsweise der Bürste 2-2 bezeichnet Die Bürste 2-1 hat den gleichen Aufbau wie die Bürste 2-2.

Das leitfähige Fett 7. mit dem der Kommutator 1 beschichtet wird, wird von der Kanto Kasei Kogya Co_ Ud_n Japan, als »Leitfähiges Fett, Floil GE-676« vertrieben und ist frei von metallischen Pulvern, Kohlenstoff, Graphit und anderen leitfähigen, feinen Teilchen, hat jedoch einen Eigenwiderstand in der Größenordnung von beispielsweise 35 kOhm · cm. Der Widerstandwert des Fettes kann auf 4 kOhm · cm oder weniger beispielsweise dadurch herabgesetzt werden, daß Kohlenstoff, Graphit und andere, leitende feine Teilchen in der erforderlichen Weise hinzugegeben werden. Diese Art von leitfähigem Fett wurde für Anwendungszwecke entwickelt, in welchen die statische elektrische Ladung in Maschinen entfernt werden soll.

Einige der Eigenschaften dieses leitfähigen Fettes werden im folgenden erläutert

Das leitfähige Fett das frei von Kohlenstoff und anderen feinen Teilchen ist hat das Aussehen einer milchigbraunen Butter. Es hat eine Konsistenz von 350 bei 25° C und tropft bei keiner Temperatur; außerdem erzeugt es auch keine öltrennung. Dieses Fett besteht den Kupfer-Korrosionstest bei 100°C über 24 Stunden. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen —20° C und 180°C

Das leitfähige Fett, das feine Teilchen aus Kohlenstoff enthält, hat das Aussehen von schwarzer Butter und eine Konsistenz von 245 bei 25° C mit einem Tropfpunkt von über 260° C. Es besteht den Kupferkorrisionstest bei 100° C über 24 Stunden. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -20° C und 150° C.

Es war beabsichtigt, in einem elektrischen Kleinmotor mit Metallbürsten 2-1, 2-2, deren Gleitabschnitte V-förmige Gestalt im Querschnitt haben, so daß die Kanten 2-1Λ, 2-2Λ die Kommutatoroberfläche berühren, nichtleitendes Fett auf die Kommutatoroberfläche als Schicht aufzubringen, um die Gleitreibung der Bürsten zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird jedoch das erwähnte leitfähige Fett anstelle des nicht leitfähigen Fettes benützt. Die Verwendung des leitfähigen Fettes hat viele Vorteile, wie im folgenden angegeben ist:

1. Die Gleitreibung der Bürsten 1-1 und 2-2 kann im Vergleich zu dem nichtleitfähigen Fett verringert werden.

2. Der Widerstandswert des leitfähigen Fettes 7 kann je nach den Erfordernissen geändert werden. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Bürstendruckes, der erforderlich ist um den Fettfilm aufzuschneiden, um eine elektrische Leitfähigkeit zwischen den Bürsten 2-1 und 2-2 und den Kommutatorsegmenten 4-1 bis 4-3 zu schaffen, und zwar im Vergleich mit der Verwendung des nicht leitfähigen Fettes.

3. Das leitfähige Fett 7 wird zwischen die Kommutatorsegmente 4-1 bis 4-3, insbesondere zwischen die Spalte 6-1 bis 6-3, eingesezt.

Durch Wahl des elektrischen Widerstandes des leitfähigen Fettes 7 innerhalb des optimalen Bereichs kann der elektrische Widerstand eines vorgegebenen Wertes innerhalb des optimalen Bereichs zwischen jedem Kommutatorsegment 4-1 bis 4-3 liegen, um die Kommutatorsegmente elektrisch zu überbrücken. Bisher waren Kondensatoren, Widerstände mit linearen Charakteristiken oder Varistoren zwischen die Kommutatorsegmente 4-1 bis 4-3 geschaltet, um eine Funkenerzeugung an dem Kommutator 1 sowie die sich ergebenden elektrischen Geräusche zu verhindern. In solch einem Fall wird der Widerstandswert der Widerstände mit linearer Charakteristik oder des Varistors auf etwa das 200- bis 300fache zum Widerstandswert der nicht dargestellten Rotorspu-Ie, die zwischen die Kommutatorsegmente 4-1 bis 4-3 geschaltet ist beispielsweise auf einen Wert verbracht, der zwischen 0,5 kOhm bis 3 kOhm liegt Durch die Verwendung des leitfähigen Fettes läßt sich ein Wert in dieser Größenordnung leicht erreichen, ohne daß Widerstände oder Varistoren vej-wendet werden. Dies bedeutet daß die Verwendung des leitfähigen Fettes eine Wirkung gegenüber der Unterdrückung von Funken und elektrischen Geräuschen hat

4. Wie vorstehend angegeben ist kann die Funken- und elektrische Geräuscherzeugung erheblich dadurch gesteuert werden, daß das leitfähige Fett, wie vorstehend erläutert, verwendet wird. Dies ermöglicht ferner eine drastische Reduzierung des Bürstendruckes, der auf einem gegenüber einem vorbestimmten Wert höheren Wert gehalten werden müßte, um die Funkenerzeugung zu verhindern. Durch die Verwendung des leitfähigen Fettes kann der Bürstendruck eingestellt werden, Jd wobei nur die mechanische Reibung berücksichtigt werden muß, und der Auswahlbereich des Bürstendruckes kann wesentlich vergrößert werden.
Die untere Grenze des Widerstandswertes des leitfähigen Fettes sollte innerhalb eines Bereichs gewählt werden, in welchem der Motorwirkungsgrad aufgrund des unerwünschten Kurzschlusses der Kommutatorsegmente 4-1 bis 4-3 nicht verschlechtert wird. Wenn jedoch der Motorwirkungsgrad beeinträchtigt wird, kann der elektrische Widerstand des leitfähigen Fettes auf einen Wert bestimmt werden, der ebenso niedrig ist wie der Wert des Spulenwiderstandes zwischen den Kommutatorsegmenten 4-1 bis 4-3. In der Praxis liegt der Widerstandswert zwischen den Kommutatorsegmenten 4-1 bis 4-3 wünschenswerterweise in der Größenordnung von 0,1 kOhm bis 5 kOhm.

Wie vorstehend erläutert ist, wird es durch die Erfindung möglich, den elektrischen Verschleiß aufgrund einer Funkenerzeugung auch bei einem ausreichend niedrigen Bürstenkontakt zu reduzieren, infolgendessen der mechanische Verschleiß der Bürsten verhindert wird und die Lebensdauer des Motors dadurch verlängert wird, daß die Kommutatoroberfläche mit dem leitfähigen Fett beschichtet wird. Da das leitfähige Fett einfach dadurch aufgebracht werden kann, daß es von Hand auf die zusammengebauten Motoren aufgebracht wird, ergibt sich ein ausgezeichneter Produktionswirkungsgrad.

Die Erfindung schafft einen Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor mit einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten, die über gleiche Winkel auf der Drehachse des Rotors des Motors angeordnet sind. Das leitfähige Fett wird auf die Kommutatorsegmente und in die gleichen Abstand einnehmenden Spalte schichtweise aufgebracht, und die Kanten, die an den Gleitabschnitten der Bürsten vorgesehen sind, werden dazu veranlaßt, auf den Kommutator zu drücken und den Kommutator zu berühren, indem der leitfähige Fettfilm geschnitten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kommutator für einen elektrischen Kleinmotor, bestehend aus einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten, die über gleiche Winkel zur Drehachse des Rotors angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (1) und die gleichen Abstand aufweisenden Spalte (6-1 bis 6-3) zwischen den Kommutatorsegmenten (4-1 bis 4-3) mit leitfähigem Fett (7) beschichtet sind.

2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Fett (7) einen elektrischen Widerstand aufweist, der ein- bis fünfmal so groß wie der Widerstand von Rotorspulen ist, die mit den Kommutatorsegmenten (4-1 bis 4-3) verbunden sind.

3. Kommutator nach Anspruch 2, dad'irch gekennzeichnet, daß das leitfähige Fett (7) frei von Metallpulvern, Kohlenstoff, Graphit und anderen feinen, leitfähigen Teilchen ist

4. Kommutator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Fett (7) Kohlenstoff, Graphit und andere feine leitfähige Teilchen enthält