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Mehrschichtige Bürste für elektrische Maschinen Für Kommutatormaschinen
werden neuerdings zwecks Verbesserung der Kommutierung geklebte Bürsten verwendet,
die aus mehreren voneinander und vom Bürstenhalter isolierten Schichten mit gesonderten
Stromzuleitungen bestehen. Die Kurzschlußströme können hierbei durch Widerstände
in den Schichtzuleitungen oder in den Sammelringleitungen außerhalb der Maschinen
beliebig begrenzt werden. Soll der Anschluß der Bürsten an die Sammelringleitungen
durch Litzen erfolgen, so war dieVerbindung jederLitze mit derzugehörigen Bürstenschicht
bisher nur durch verhältnismäßig verwickelte Sonderkonstruktionen zu erreichen.
Denn im Gegensatz zu Vollbürsten stand insbesondere am Bürstenkopf wegen der geringen
Dicke der `Schichten nur sehr wenig Platz zur Verfügung. Sollen die Ströme den Schichten
über Druckfinger zugeführt werden, so waren die Schwierigkeiten bisher noch größer.
Denn es mußten dann mit Kontaktstücken versehene und in Isolierleisten eingebettete
Litzen oder Verbindungsbleche dazwischengeschaltet werden, deren sichere Befestigung
an den dünnen Bürstenschichten verwickelte und daher kostspielige Sonderverfahren
erforderte.
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Nach der Erfindung ist der Bürstenkopf so ausgebildet, daß jede Bürstenschicht
oder Schichtgruppe ebenso einfach und sicher angeschlossen werden kann wie eine
Vollbürste. Da sich hierbei als Anschlußteile sämtliche bei Vollbürsten gebräuchlichen
und bewährten Konstruktionen benutzen lassen, fallen die bei Schichtbürsten bisher
erforderlichen, unerwünschten Sonderkonstruktionen
fort. Die Bürste
wird daher einfacher und billiger. Ferner besteht der technische Fortschritt gegenüber
dem bisher Bekannten darin, daß sich die neue Bürste mit geringerem Gewicht herstellen
läßt. Letzteres bewirkt, daß die Bürste den mechanischen Schwingungen leichter folgen
kann, wodurch die Kommutierung und der Verschleiß günstig beeinflußt werden.
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Die Abb. i bis 3 zeigen als Beispiel der neuen Konstruktion eine zweischichtige
Bürste. Die Schichten a und b haben am oberen Ende je einen Ansatz von doppelter
Schichtbreite. Die Schichten sind unter Einfügung einer geeigneten Isoliereinlage
i mittels eines fest haftenden, hitzebeständigen Klebemittels, z. B. Kunstharz,
miteinander verkittet. Am Bürstenkopf sorgen Zwischenräume f, die mit einem isolierenden,
fest haftenden und hitzebeständigen Füllstoff, z. B. Kunstharz oder einem Gemisch
aus Kunstharz und Asbest- oder Glimmermehl, ausgegossen sind, für eine elektrische
Trennung und mechanische Verbindung der Schichtansätze. Jeder Bürstenschicht kann
daher ihr Arbeitsstrom getrennt zugeführt werden, und zwar in ähnlich einfacher
Weise wie bei Vollbürsten, da der Schichtansatz ebenso breit ist wie die gesamte
Bürste. So lassen sich z. B, Litzen am Bürstenkopf einpressen, annieten oder mittels
Aufsteckkappen mit jedem Schichtansatz verbinden. Ferner kann auf jeden Schichtansatz
ein Druckfinger aufgelegt werden, der den zugehörigen Schichtstrom direkt überträgt.
Hierbei sind die bisher erforderlichen, zwischen Druckfinger und Bürstenschicht
eingeschalteten Verbindungsleitungen mit ihren Befestigungsteilen und Dämpfungseinlagen
fortgefallen. Die gleiche Konstruktion läßt sich sinngemäß auch für Bürsten mit
mehr als zwei Schichten anwenden.
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Abb. q., die dem Schnitt nach Abb. 2 entspricht, zeigt eine weitere
Bürstenausführung von gleicher Verwendbarkeit und gleicher Ansicht wie Abb. i. Der
Unterschied besteht darin, daß die Bürste aus glatten, in der ganzen Höhe und Länge
gleich breiten Schichten zusammengesetzt ist, während nach Abb.2 aus vollem Material
gefräste Profilteile erforderlich waren. Die Bürste nach Abb. q. läßt sich daher
einfacher und billiger herstellen. Die Schichten sind wie üblich geklebt und über
die ganze Berührungsfläche durch die Einlage i elektrisch getrennt. Um die Schichtansätze
zu erhalten, werden die Trennfugen f nachträglich ausgefräst und dann in der oben
beschriebenen Weise mit isolierender Füllmasse ausgegossen. Schichten und Ansätze
bestehen also nicht aus einem Stück, sondern zur Schicht a gehört der Ansatz bi
und zur Schicht b der Ansatz a1 (vgl. auch Abb. 5).
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Die elektrische Verbindung einer Schicht mit dem zugehörigen Ansatz
kann durch die: Zuleitung, z. B. eine eingestampfte Litze oder eine Aufsteckkappe,
erfolgen. Ferner lassen sich nach Abb. 5 Schicht und zugehöriger Ansatz durch Hohlnieten
elektrisch und mechanisch hochwertig verbinden. Schließlich kann eine ausreichende
elektrische Verbindung nach Abb. 6 dadurch erreicht werden, daß der Bürstenkopf
keine Isoliereinlage i erhält. Letztere reicht dann nur bis zur waagerechten Trennfuge
f hinauf. Die zwischen der Bürstenschicht a und ihrem Ansatz bi befindliche Klebstoff-Schicht
ist im allgemeinen so dünn, daß sie dem Stromdurchgang keinen wesentlichen Widerstand
bietet. Das Leitvermögen kann noch durch Metallisierung der Berührungsflächen vor
dem Zusammenkleben, z. B. durch Galvanisieren, oder Metallisieren im Spritzverfahren,
weiter verbessert werden. Die Konstruktionen nach den Abb. q. bis 6 lassen sich
sinngemäß auch bei Bürsten mit mehr als zwei getrennt gespeisten Schichten anwenden.
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Es ist mitunter erwünscht, mit möglichst wenigen Zuleitungen zur Bürste
auszukommen, um die Anordnung der Sammelringleitungen zu vereinfachen und so die
elektrische Maschine zu verbilligen. Andererseits nehmen die Kurzschlußströme mit
der Zahl der Schichten bei gleicher Gesamtbreite der Bürste ab. Eine befriedigende
Lösung, die beide Forderungen berücksichtigt, ergibt sich durch Zusammenfassung
mehrerer Schichten zu elektrisch getrennten Gruppen. Bei Anwendung der Konstruktionsgrundsätze,
die an Hand der Abb. i bis 6 beschrieben wurden, läßt sich eine solche Bürste verhältnismäßig
einfach, mit leichtem Gewicht und für alle bekannten Anschlußarten herstellen.
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Als Beispiel zeigt Abb. 7 eine Bürste im Schnitt, die ähnlich wie
die bisher beschriebenen Bürsten über zwei getrennte Zuleitungen oder sonstige Anschlüsse
gespeist werden kann. Der Strom jeder Zuleitung wird jedoch nicht durch eine einzige
Schicht, sondern durch eine Schichtgruppe dem Kommutator oder Schleifring zugeleitet.
Nach Abb.7 ist jede Gruppe in zwei Schichten entsprechend geringerer Breite unterteilt.
Die Unterteilung kann jedoch auch weitgehender sein, wenn die Kurzschlußströme noch
stärker gedämpft werden sollen.
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Die Bürste nach Abb. 7 ist ähnlich wie die Bürste nach Abb.6 hergestellt,
jedoch aus vier zunächst glatten Schichten. DieZwischenisolationeni reichen nur
bis zur Höhe der Trennfuge hinauf. Die Berührungsflächen 'der Schichten sind daher
am Bürstenkopf nicht isoliert, sondern können sogar durch Metallisieren vor dem
Zusammenkleben gut leitend gemacht sein. Die senkrechten und waagerechten Trennfugen
f sind in die fertig geklebten Bürsten nachträglich eingefräst und, wie bereits
beschrieben, mit Füllmaterial ausgegossen. Dadurch erhält z. B. die aus den Einzelschichten
a und b bestehende Gruppe den für den Anschluß günstigen Ansatz, der in diesem Falle
aus den Abschnitten cl und d1 gebildet wird.
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Die Kurzschlußströme zwischen den Schichten a und b schließen sich
am Bürstenkopf und werden infolge der geringen Breite jeder Schicht stark gedämpft.
Die Kurzschlußströme zwischen den Schichtgruppen lassen sich durch Widerstände außerhalb
der Bürsten beliebig begrenzen. Zwecks mechanischer Verstärkung und elektrischer
Verbesserung können die zu einer Gruppe gehörigen Schichten und Ansatzstücke durch
einen Niet ähnlich
wie in Abb. 5 verbunden werden. Sinngemäß lassen
sich auch Bürsten herstellen, die mehr als zwei getrennte Schichtgruppen haben.
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Wird der Strom den getrennten Schichten oder Schichtgruppen über Druckfinger
zugeführt, so ist mitunter ein möglichst geringer Spannungsabfall an der Kontaktstelle
erwünscht. Dieser hängt bekanntlich stark vom Bürstenmaterial ab und -ist z. B.
bei Metallkohle erheblich niedriger als bei amorpher oder elektrographitierter Kohle,
aus der die Kohleschichten im allgemeinen bestehen. Soll die Kontaktfläche einer
Schicht am Bürstenkopf aus anderem Material bestehen als die übrige Schicht, so
läßt sich die Bürste nach A,bb. 8 ausführen. Das zur Schicht a gehörige und z. B.
aus Metallkohle bestehende Ansatzstück e hat am Bürstenkopf die gleiche Breite wie
die gesamte Bürste, so daß sich eine einheitliche Kontaktfläche für den Druckfinger
ergibt. Das Ansatzstück e wird gleichzeitig mit der vorher entsprechend ausgefrästen
Schicht b an die Schicht ca geklebt, wobei die Zwischenisolation
i nur die Schichten a und b elektrisch trennt. Ferner kann die Bürste zunächst
aus gleichen Schichten geklebt, nachträglich gefräst und schließlich mit den Ansatzstücken
versehen werden. Die Verbindung zwischen Schicht und Ansatzstück läßt sich, falls
erforderlich, durch Metallisieren und durch einen Niet n verbessern. Bürsten mit
mehr als zwei getrennten Schichten oder Schichtgruppen können in ähnlicher Weise
aufgebaut werden wie die Bürste nach Abb. B.