DE524358C - Einrichtung zur Verhinderung einer Beschaedigung von Kollektoren und Schleifringen elektrischer Maschinen infolge zu weitgehender Buerstenabnutzung - Google Patents

Description

Bei Motoren, insbesondere Kleinmotoren und gekapselten Motoren, mit Kollektor oder Schleifringen tritt häufig eine Beschädigung des Kollektors oder der Schleifringe dadurch ein, daß die Bürsten nicht rechtzeitig ausgewechselt und durch den zu langen Gebrauch zu weit oder gänzlich abgenutzt werden, wodurch die die Bürste gegen den Kollektor bzw. die Schleifringe hin vorbewegende Feder in Kontakt mit diesen Teilen gelangt. Hierdurch entsteht starke Funkenbildung an dem Kollektor bzw. den Schleifringen, die häufig eine Zerstörung dieser Teile herbeiführt.

Zur Behebung dieser Nachteile sind bereits verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen worden. Bei einer dieser Einrichtungen wurde die Bürste bei fortschreitendem Abbrauch durch Auslösung von mechanischen Mitteln plötzlich außer Kontakt mit dem Kollektor bzw. Schleifringen gebracht. Diese Einrichtungen haben zwar auf der einen Seite den Vorteil, daß die Stromunterbrechung plötzlich bewirkt wird, andererseits ist aber ihre Bauart so umständlich, daß sie besonders gerade für Kleinmotoren, bei denen die Anwendung der Sicherungseinrichtung aus naheliegenden Gründen besonders wünschbar ist, praktisch nicht verwendbar waren.

Bei einer anderen Einrichtung wird die Stromzuführung zu den Bürsten in Abhängigkeit von ihrem Vorschub bei zu starker Abnutzung der Bürsten selbsttätig unterbrochen. Dies wird dadurch erreicht, daß entweder die stromführende Führungsbüchse der Kohle an ihrem Ende isoliert ist, oder daß die Kohle von einem in der Büchse gleitenden Isolierkörper gefaßt ist, wobei in beiden Fällen die Kohle bei ihrem Vorschub ihre Stromzuführung verliert. Diese letzteren Einrichtungen haben zwar den Vorzug der einfachen Bauart, auf der anderen Seite aber den Nachteil, daß die Stromunterbrechung entsprechend dem langsamen Vorschub der Bürste durch den üblichen geringen Abbrauch der Kohle unter einem lange andauernden Funken erfolgt. Hierbei ist zwar die Funkenbildung von dem Kollektor bzw. den Schleifringen fort an einen Teil, d. h. den Bürstenhalter, verlegt, der durch Funkenbildung weniger gefährdet ist. Jedoch kann dieses stunden-, gegebenenfalls sogar tagelang andauernde Funken zu einer unerwünschten Erhitzung der Bürsten sowie des Bürstenhalters und dadurch zu einer Beschädigung zum wenigsten dieser Teile des Motors führen.

Bei einer weiteren Einrichtung erfolgt die Stromzuführung zur Bürste durch eine besondere Zuleitung, die durch ein leicht schmelzendes Lötmetall mit der Bürste verbunden ist und eine solche Länge hat, daß sie bei starker Abnutzung der Bürste gespannt wird und den Bürstendruck aufnimmt, so daß infolge des durch das lose Aufliegen der Bürste verursachten Bürstenfeuers das Lötmetall schmilzt und die Verbindung der Bürste mit ihrer Zuleitung unterbrochen wird. Diese Anordnung ist jedoch insofern nachteilig, als zu ihrer Wirksamkeit einesteils eine Erhöhung der durch den normalen Betriebsstrom erzeugten Erwärmung erforderlich ist, welche durch ein Bürstenfeuer erzielt wird,

das vom betrieblichen Standpunkt aus unbedingt unerwünscht ist. Da bei dieser Anordnung die das Schmelzen des Metalls verursachende Wärme nicht unmittelbar an dem Schmelzmetall, sondern in einer gewissen Entfernung von letzterem erzeugt wird, wird außerdem nur ein Teil dieser Wärme zur Erzielung des Durchschmelzens herangezogen. Die Erfindung bezweckt, eine verhältnismäßig einfache Einrichtung zu schaffen, durch welche eine rasche Stromunterbrechung im gewünschten Zeitpunkt erfolgt, ohne daß eine die normale Betriebswärme des Motors überschreitende Erwärmung desselben oder eine Funkenbildung am Kollektor bzw. Schleifring auftritt. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird der Stromübergang zwischen der Bürste und dem der Bürste den Strom von außen her zuführenden Teil selbsttätig unterbrochen. Sie hat mit der letztgeschilderten Einrichtung das Merkmal gemeinsam, daß die Unterbrechung infolge Erwärmung von Schmelzmetall erfolgt. Gemäß der Erfindung wird jedoch das Schmelzmetall nicht als Lötmetall benutzt, sondern ist so an der Oberfläche der Bürste oder des Bürstenhalters angebracht, daß bis zum Eintreten des vorgeschrittenen Grades der Bürstenabnutzung nur ein Teil des Betriebsstromes durch dasselbe geleitet wird, während das Schmelzmetall bei Eintreten dieser Bürstenabnutzung infolge des Vorschubes der Bürste im Halter die Leitung des ganzen Betriebsstromes übernimmt und durch Wärme zum Schmelzen gebracht wird, welche unmittelbar in oder an ihm durch den Betriebsstrom erzeugt wird. Hierbei kann z. B. in bekannter Weise die Führungsbüchse der Bürste an ihrem Ende isoliert oder der obere Teil der Bürste ganz oder an seiner Ober- bzw. Kontaktfläche aus isolierendem Material hergestellt sein. Gemäß der Erfindung läßt sich dann eine sehr einfache, rasch und sicher wirkende Einrichtung dadurch schaffen, daß das Schmelzmetall an der Oberfläche des Isolierteiles der Bürste bzw. des Bürstenhalters an der Grenzlinie zwischen leitendem Teil und isolierendem Teil angebracht wird.

Der die Schmelzvorrichtung bildende Schmelzstreifen kann zweckmäßig so ausgebildet sein, daß er eine Zeitlang die volle Stromleitung, ohne zu schmelzen, übernimmt und erst schmilzt, wenn nach Überschreiten der genannten Grenzlinie die Bürste um ein Stück in der Richtung zum Kollektor bzw. den Schleifringen vorgeschoben ist. Auf diese Weise wird eine plötzliche, gänzlich oder wenigstens nahezu funkenlose Unterbrechung mit einer sehr einfachen, insbesondere auch für Kleinmotoren geeigneten Bauart erreicht. Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Abb. ι und 2 zeigen die Einrichtung in teilweisen Längsschnitten in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen.

Der Bürstenhalter weist einen inneren, aus leitendem Material bestehenden hülsenförmigen Teil 1 auf, welcher von einem äußeren, aus Isoliermaterial· bestehenden hülsenförmigen Teil 2 umgeben ist. In der entsprechend geformten öffnung des Teiles 1 ist die z. B. rechteckigen Querschnitt aufweisende Bürste 3, 3' geführt, welche auf dem Kollektor bzw. Schleifring 4 der elektrischen Maschine, z. B. eines Motors, schleift. Der Teil 3 der Bürste besteht aus leitendem Material, z. B. Kohle, der obere Teil 3', welcher den oberen Teil der Seitenflächen und die obere Stirnfläche des Teiles 3 bedeckt und in beliebiger geeigneter Weise an dem Teil 3 befestigt ist, aus Isoliermaterial. 5 ist die den Vorschub der Bürste bewirkende Feder. An der Oberfläche des aus Isoliermaterial bestehenden Teiles 3' der Bürste, und zwar an einer der seitlichen Führungsflächen, ist gemäß der Erfindung ein Schmelzstreifen 6 angebracht, der an der Grenzlinie g zwischen leitendem Teil 3 und isolierendem Teil 3' mit dem Kohleteil 3 in leitender Verbindung steht und sich von der Grenzlinie aus, z. B. etwa 1 bis 3 mm, nach oben erstreckt. Der Schmelzstreifen hat bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt eines Dreiecks (Abb. 2), so daß sein Querschnitt nach oben hin abnimmt.

Wenn bei vorgeschrittenem Abbrauch des Bürstenteiles 3 die Grenzlinie g die untere Kante k des Bürstenhalterteiles 1 verläßt, übernimmt zunächst der Schmelzstreifen 6 die Stromleitung von dem Bürstenhalterteil 1 zum Kollektor bzw. Schleifring 4. Der Schmelzstreifen 6 wird zweckmäßig so bemessen, daß er hierbei nicht sogleich durchschmilzt, sondern vielmehr erst dann, wenn nur noch sein oberer Teil mit dem Bürstenhalterteil ι in Berührung steht, also die Grenzlinie £ sich schon ein Stück von der unteren Kante k des Bürstenhalterteiles 1 fortbewegt hat. Die Stromunterbrechung erfolgt hierdurch mit Sicherheit ohne, oder höchstens mit ganz kurz andauernder Funkenbildung zwischen 1 und 6. Der Motor bleibt somit unter sicherer Vermeidung einer Berührung zwischen Feder 5 und Kollektor bzw. Schleifring 4 stehen und kann erst wieder in Gang gesetzt werden, nachdem eine neue Bürste in den Bürstenhalter eingesetzt ist.

Der Schmelzstreifen 6 kann auch beliebig dünner, als auf der Zeichnung dargestellt, ausgeführt sein. Er könnte auch, anstatt nach oben abgeschrägt, z.B. nach oben dünner

werdend ausgeführt sein. Der obere Teil der Bürste 3' könnte auch, anstatt nur an der Oberfläche mit Isoliermaterial belegt zu sein, ganz aus solchem Material bestehen.
Der Schmelzstreifen 6 könnte auch, anstatt nach oben hin abnehmenden Querschnitt zu besitzen, mit gleichbleibendem Querschnitt in seiner ganzen Höhe ausgebildet sein. Auch in diesem Fall wird der Schmelzstreifen so bemessen, daß er nicht durchschmilzt, solange er mit dem Teil ι des Bürstenhalters in leitender Verbindung steht, sondern erst dann unter kurz andauernder Funkenbildung durchschmilzt, wenn seine obere Begrenzung aufhört, mit dem Teil 1 Kontakt zu machen. Auch in diesem Fall hat sich die Grenzlinie g zwischen 3 und 3' in dem Zeitpunkt des Durchschmelzens schon ein Stück von dem Bürstenhalterteil 1 fortbewegt, das auch hier etwa ι bis 3 mm betragen kann, so daß eine sichere und schnelle Stromunterbrechung erfolgt.

Die das Nachrücken der Bürste bewirkende Feder 5 kann in allen Fällen isoliert, beispielsweise mit einer isolierenden Hülse umgeben, ausgeführt sein. Anstatt, wie auf der Zeichnung dargestellt, die Bürste oben mit einem isolierenden Teil zu versehen, könnte auch der Bürstenhalter an seinem unteren, d. h. dem Kollektor bzw. den Schleif ringen zugekehrten Teil wenigstens an seiner Oberfläche mit einem isolierenden Teil, z. B. einer isolierenden Hülse, versehen sein. Es ist dann auf der Innenfläche des Bürstenhalters eine Grenzlinie zwischen isolierendem und metallischem Teil gebildet. Der Schmelzstreifen 6 ist dann auf der Oberfläche der isolierenden Hülse angebracht, derart, daß er an der Grenzlinie mit dem leitenden Teil der Hülse Kontakt macht und sich von der Grenzlinie aus nach unten hin erstreckt. Wenn die Bürste, die dann in üblicher Weise ganz aus Kohle bestehen kann, bei ihrer Vorbewegung nur noch mit dem Schmelzstreifen in Verbindung steht oder ihn verläßt, tritt Durchschmelzen des Schmelzstreifens und dadurch Stillstand des Motors in der oben beschriebenen Weise ein.

Claims (5)

1. Patentansprüche;

   i. Einrichtung zur Verhinderung einer Beschädigung von Kollektoren oder Schleifringen elektrischer Maschinen infolge zu weitgehender Bürstenabnutzung, bei welcher bei einem vorgeschrittenen Grad der Bürstenabnutzung der Stromübergang zwischen der Bürste und dem der Bürste den Strom von außen her zuführenden Teil durch Einschaltung eines Isolierteiles in den Stromweg zwischen den genannten beiden Teilen selbsttätig unterbrochen wird, und mit Unterbrechung infolge Erwärmung von Schmelzmetall, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzmetall so an der Oberfläche der Bürste oder des Bürstenhalters angebracht ist, daß bis zum Eintreten des vorgeschrittenen Grades der Bürstenabnutzung nur ein Teil des Betriebsstromes durch dasselbe geleitet wird, während das Schmelzmetall bei Eintreten dieser Bürstenabnutzung infolge des Vorschubes der Bürste im Halter die Leitung des ganzen Betriebsstromes übernimmt und durch Wärme zum Schmelzen gebracht wird, welche unmittelbar in oder an ihm durch den Betriebsstrom erzeugt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Führungsbüchse der Bürste an ihrem einen Ende isoliert ist, oder bei welcher der obere Teil der Bürste ganz oder an seiner Ober- bzw. Kontaktfläche aus isolierendem Material hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzmetall (6) an der Oberfläche des Isolierteiles (3') der Bürste bzw. des Bürstenhalters an der Grenzlinie (g) zwischen leitendem Teil (3) und isolierendem Teil (3') angebracht ist.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei welcher der Schmelzstreifen so ausgebildet ist, daß er eine Zeitlang die Stromleitung, ohne zu schmelzen, übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzstreifen erst dann schmilzt, wenn nach Überschreiten der genannten Grenzlinie (g) die Bürste um ein Stück in der Richtung zum Kollektor bzw. den Schleifringen (4) vorgeschoben ist.
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzstreifen so ausgebildet ist, daß eierst durch Funkenbildung durchschmilzt, wenn er aufhört, infolge Vorbewegens der Bürste einen Kontakt zu bilden.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzstreifen (6) in einem von der genannten Grenzlinie (g) entfernter gelegenen Teil schwächer ausgebildet ist als no in der Nähe der Grenzlinie, derart, daß er durchschmilzt, wenn nur noch sein schwächer ausgebildeter Teil den Kontakt bewirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen