DE840740C - Buerstenhalter fuer Schleifringe elektrischer Maschinen - Google Patents

Description

• Bürstenhalter für Schleifringe elektrischer Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf Bürstenhalter mit fest angeordneten Bürsten für Schleifringe elektrischer Maschinen. Um die Bürsten an die Schleifringe anzudrücken, sind Federn angeordnet, die einerseits an dein drehbar gelagerten Halter, andererseits an einem festen Punkt der Maschine eingehängt sind. Bei den bisher bekanntgewordenen Haltern dieser Art ändert sich mit allmählicher Bürstenabnutzung auch der von der Feder bewirkte Bürstendruck. Für einen einwandfreien Betrieb ist es jedoch wünschenswert, einen während der gesamten Betriebsdauer der Bürste gleichmäßigen Bürstendruck zu haben.
• Erfindungsgemäß kann dies dadurch erreicht werden, daß man die beiden Einhängepunkte der Federn so anordnet, daß ihre Verbindungslinien mit dem Drehpunkt des Halters bei zum Schleifringkreis radial gerichteter Bürstensymmetrieachse einen rechten Winkel bilden, der Drehpunkt auf der durch den Schnittpunkt der Symmetrieachse der Bürste mit dem Schleifringkreis gehenden Tangente an dem Schleifringkreis liegt und die Feder mit einer derartigen Vorspannung gewickelt ist, daß diese gleich dem Produkt aus Federkonstante und der Federlänge im ungespannten Zustand ist.
• Die Erfindung soll an Hand der Fig. i bis 3 der Zeichnung näher erläutert werden: In Fig. i, in der die Mechanik eines Bürstenhalters schematisch dargestellt ist, ist i der Drehpunkt des Halters, 2 und 3 sind die Einhängestellen der Federn 4, und zwar ist 2 fest an der Maschine und 3 am Bürstenhalter angeordnet. Im Punkt 5 drückt der Halter auf die Bürste in einer mittleren Abnutzungsstellung der Bürste. Mit 6 und 7 sind die beiden anderen Stellungen der Bürsten markiert, wobei 6 der Stellung der unbenutzten und 7 der der abgenutzten Bürste entspricht. Wenn Q der Bürstendruck, P die Federkraft, y die Hebelarmlänge der Kraft Q und z die Hebelarmlänge für die Kraft P ist, dann lautet die Gleichgewichtsgleichung: Qy=Pz. (i) Die Kraft P hängt von der Federkonstante C und der Federlänge L ab. Die Zusammenhänge zwischen P und der Federlänge L sind aus der Fig. 2 ersichtlich. lv ist die Länge der Feder im ausgebauten Zustand. Da es üblich ist, die Feder mit Vorspannung zu wickeln, ist die Federkraft bei der Länge lv nicht Null, sondern hat den Wert Pv. Die größte Federkraft ergibt sich, wenn die Punkte i, 2 und 3 (Fig. i) auf einer Geraden liegen, d. h. wenn L = h,ax = b + e wird, wobei b die Entfernung zwischen i und 2 und e die Entfernung zwischen i und 3 ist. P, ist beispielsweise die Federspannung bei neuer, P2 die Federspannung bei abgenutzter Bürste. Den Kräften P, und P, entsprechen die Federlängen h und l2. 1o ist die Federlänge, bei der die Federspannung gleich Null werden würde. An irgendeiner Stelle der Feder gilt die Gleichung P = C (1-1,) , da C die Tangensfunktion des Winkels e nach Fig. 2 ist. Ferner ergibt sich aus der Fig. i l = [@b2 + e2-2 b e cos p und y = a cos o , wobei a die Länge des Hebelarmes des Bürstendruckes Q bei zur Bürstenverschiebungsrichtung senkrechter Lage, co der Winkel zwischen der Richtung des Hebelarmes in dieser Lage und der Verbindungslinie zwischen Drehpunkt i und Druckpunkt 5 an der Bürste in der Lage ist, in der die Hebelarmlänge y beträgt. Ferner ist wobei V der Winkel zwischen den Verbindungslinien i-2 und 2-3 und T der Winkel zwischen den Verbindungslinien i-2 und i-3 ist. Setzt man diese Werte in die Gleichung (i) ein, so erhält man Wenn man den Winkel zwischen den Verbindungslinien i-5 und i-3 mit f3 bezeichnet, wird 99=a+ß+co. Die Summe der Winkel a + ß = y ist durch die Halterkonstruktion bestimmt und bleibt in jeder Lage des Bürstenhalters konstant, während der Winkel c) mit der Bürstenabnutzung zwischen einem Wert +c)1 und -co, sich ändert. Der Klammerausdruck in Gleichung (3) ist eine dimensionslose Größe. Die in ihm enthaltenen Werte 1o, b und e können auf zwei vermindert werden, wenn man für 1o _ A. (b + e) und für e = lcb setzt. Damit geht Gleichung (3) über in In dieser Gleichung hängt der Faktor nur von der Dimensionierung der Feder und des Halters ab und ändert sich durch die Bürstenabnutzung nicht. Der Faktor und der Klammerausdruck werden dagegen von dem Abnutzungswinkel ei beeinflußt. Die Beeinflussung kann jedoch durch entsprechende Wahl der Größen y und A mehr oder weniger abgeschwächt werden und verschwindet völlig, wenn die Bedingung erfüllt ist, daß y = go° und A = o, da dann sowohl der Quotient als auch der Klammerausdruck der Gleichung (4) den Wert i annehmen.. A. wird = o, wenn die Vorspannung so gewählt ist, daß sie gleich dem Produkt ans Federkonstante und der Federlänge in urgespanntem Zustand lv ist. Die Gleichung (4) vereinfacht sich unter dieser Voraussetzung zu Der Bürstendruck ist damit unabhängig von dem Winkel o>, d. h. er bleibt über den ganzen Abnutzungsbereich konstant. , In Fig. 3 ist ein Bürstenhalter gemäß derErfindung schematisch dargestellt. i ist wiederum der Drehpunkt des Halters io, 2 und 3 die Einhängepunkte der Feder 4, wobei 2 fest an der Maschine und 3 am Bürstenhalter angeordnet sind. ii ist die Bürste, die auf dem Schleifring 12 läuft. Der Winkel zwischen den Verbindungslinien i-2 und i-3 beträgt go°.
• Bei der dargestellten, zum Schleifring radialen Richtung der Symmetrielinie 13 der Bürste liegt der Drehpunkt i auf der durch den Berührungspunkt 14 der Bürste mit dem Schleifring gehenden Tangente an dem Schleifring. Der Abnutzungswinkel hat in dieser Stellung den Wert Null.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Bürstenhalter mit fest angeordneter Bürste für Schleifringe elektrischer Maschinen, bei dem eine Zugfeder zwischen dem drehbar gelagerten Halter und einem festen Punkt der Maschine eingehängt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einhängepunkte (2 und 3) der Feder (4) so angeordnet sind, daß ihre Verbindungslinien mit dem Drehpunkt (i) des Halters (io) bei zum Schleifringkreis radial gerichteter Bürstensyminetrieachse einen rechten Winkel bilden, der Drehpunkt (i) auf der durch den Schnittpunkt (i4) der Symmetrieachse der Bürste mit dem Schleifringkreis gehenden Tangente an dem Schleifringkreis liegt und die Feder mit einer derartigen Vorspannung gewickelt ist, daß diese gleich dem Produkt aus Federkonstante und der Federlänge in urgespanntem Zustand ist.