EP0715395B1

EP0715395B1 - Motor brush holder with multilayer brushes

Info

Publication number: EP0715395B1
Application number: EP19940118526
Authority: EP
Inventors: Matthias Benkert; Günther Schäfer; Edgar Galauke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2014-11-24
Also published as: EP0715395A1; SK146795A3; DE59400459D1; TR199501211A2; SK284110B6

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutatormotor mit Mehrschicht-Bürsten gemäß Anspruch 1.The invention relates to a commutator motor with multi-layer brushes according to claim 1.

Durch die DE-PS-690 375 ist es bekannt, bei Wechselstrom-Kommutatormaschinen zur Erzielung einer besseren Kommutierung und geringerer Verluste in Folge der sogenannten transformatorischen EMK geschichtete Kohlebürsten zu verwenden. Derartige Mehrschicht-Bürsten sind tangential in zumindest zwei, durch eine zwischenliegende Isolationsschicht verbundene Teilbürsten unterteilt, wobei die parallel zu den Lamellenkanten der Kommutator-Lamellen verlaufende Isolationsschicht mit den anliegenden Flächen der Teilbürsten verklebt ist oder die Isolationsschicht selbst aus einer Klebeschicht besteht. Üblicherweise weist die Isolationsschicht eine größere Härte als die durch sie getrennten Teilbürsten auf.From DE-PS-690 375 it is known to use layered carbon brushes in AC commutator machines in order to achieve better commutation and lower losses as a result of the so-called transformer EMF. Such multi-layer brushes are tangentially divided into at least two partial brushes connected by an intermediate insulation layer, the insulation layer running parallel to the lamella edges of the commutator slats being glued to the adjacent surfaces of the partial brushes or the insulation layer itself consisting of an adhesive layer. The insulation layer usually has a greater hardness than the partial brushes separated by it.

Insbesondere bei als Massen-Serienprodukt hergestellten Motoren läßt sich nicht vermeiden, daß bei der Erstmontage eines Motors die kommutatorseitige Berührungsfläche der Kohlebürsten nicht über ihre gesamte Auflagefläche auf der korrespondierenden Kontaktfläche der Lamelle des Kommutators aufliegt; eine derartige Ideal-Kontaktierung wird erst nach einer gewissen Einlaufzeit erreicht. Dazu werden bei Kleinmotoren etwa 20 Betriebsstunden benötigt, bis ein vollständiges Tragen der Kohlebürste auf der Kontaktfläche der Lamellen gewährleistet ist.Particularly in the case of motors manufactured as a mass-produced product, it cannot be avoided that the first time a motor is installed, the contact surface of the carbon brushes on the commutator side does not rest over its entire contact surface on the corresponding contact surface of the commutator lamella; Such ideal contacting is only achieved after a certain running-in period. In the case of small motors, this takes around 20 hours of operation before the carbon brush is fully supported on the contact surface of the fins.

Die vorgenannte DE-PS-690 375 befaßt sich mit den Problemen, die dadurch entstehen, daß im Betrieb sich nicht nur die Teilbürsten, sondern auch die Isolations-Zwischenschicht abnutzen und es außerordentlich schwierig ist, auf der einen Seite eine ausreichende Isolation der einzelnen Kohleschichten zu erzielen und auf der anderen Seite diese Baustoffe so anzupassen, daß der Kollektor nicht angegriffen wird und eine gleichmäßige Abnutzung der Zwischenlage mit den Teilbürsten stattfindet; dazu wird im bekannten Fall vorgeschlagen, die Zwischenlagen am Bürstenkasten zu befestigen und sie bevorzugt aus Blechstreifen mit einem Überzug aus schlecht leitendem Oxyd, vorzugsweise Aluminiumoxyd herzustellen.The aforementioned DE-PS-690 375 deals with the problems that arise from the fact that not only the partial brushes, but also the insulation intermediate layer wear out during operation and it is extremely difficult on the one hand To achieve sufficient insulation of the individual layers of carbon and on the other hand to adapt these building materials so that the collector is not attacked and there is even wear of the intermediate layer with the partial brushes; for this purpose, it is proposed in the known case to fasten the intermediate layers to the brush box and to produce them preferably from sheet metal strips with a coating of poorly conductive oxide, preferably aluminum oxide.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Verwendung einer einfach herstellbaren und montierbaren Mehrschicht-Bürste das Einlaufgeräusch der Bürsten bis zum vollständigen Tragen auf der Kontaktfläche der Lamellen zu reduzieren.The object of the present invention is to reduce the running-in noise of the brushes until they are fully worn on the contact surface of the lamellae using a multi-layer brush that is easy to manufacture and assemble.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt in überraschender Weise dadurch, daß durch entsprechendes Zurücksetzen der Isolationsschicht diese erst nach Beendigung der Einlaufzeit zusammen mit den dann eingeschliffenen Teilbürsten in Kontakt mit den Lamellen an der Kommutatoroberfläche gelangt; in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise wird ein solches Zurücksetzen nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß ausgehend von marktüblichen Mehrschicht-Bürsten mit über die gesamte Länge der Teilbürsten reichenden Isolationsschichten diese vor der Montage in dem entsprechenden Abstand entfernt, insbesondere herausgesägt, werden oder daß nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung übliche Mehrschicht-Bürsten mit bis zur Bürstenkontaktfläche reichenden Isolationsschichten gewählt werden, deren Kontaktfläche jedoch eine derart verstärkte Krümmung gegenüber der Gegenkontaktfläche der Lamellen aufweist, daß die Mehrschicht-Bürsten zunächst nur mit tangentialen Bürstenkanten der Teilbürsten auf den Lamellen aufliegen und die Isolationsschicht zwischen den aufliegenden tangentialen Bürstenkanten in hinreichendem Abstand gehalten ist. Erst nach dem Einlaufen der Mehrschicht-Bürsten und dem dadurch bedingten Abschleifen der Bürstenkanten kommt dann die gesamte Mehrschicht-Bürste einschließlich der Isolationsschicht zur tragenden Auflage auf der Kontaktfläche der Lamellen.This object is surprisingly achieved in that, by appropriately resetting the insulation layer, it only comes into contact with the lamellae on the commutator surface after the running-in period has ended, together with the partial brushes then ground in; In a technically particularly simple manner, such a reset is achieved according to a first embodiment of the invention in that, starting from commercially available multi-layer brushes with insulation layers extending over the entire length of the partial brushes, these are removed, in particular sawed out, before assembly, or in that According to a second embodiment of the invention, conventional multi-layer brushes with insulation layers extending to the brush contact surface are selected, the contact surface of which, however, has such an increased curvature with respect to the mating contact surface of the slats that the multilayer brushes initially rest on the slats only with tangential brush edges of the partial brushes and the insulation layer between the overlying tangential brush edges is kept at a sufficient distance. The entire multi-layer brush only comes after the multi-layer brushes have run in and the brush edges have been sanded off including the insulation layer for supporting the contact surface of the slats.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert,; darin zeigen:

FIG 1: eine übliche Mehrschicht-Bürste zu Beginn der Einlaufzeit;
FIG 2: die Bürste gemäß FIG 1 mit erfindungsgemäß durch Aussagen zurückgesetzter Isolationsschicht;
FIG 3: eine durch verstärkte Krümmung zu Beginn der Einlaufzeit nur tangential außenseitig aufliegende Mehrschicht-Bürste mit dadurch zur Kontakt fläche der Lamellen beabstandeter Isolationsschicht;
FIG 4: die Mehrschicht-Bürste gemäß FIG 3 mit angeschrägten tangential außenseitigen Bürstenkanten.

The invention and further advantageous embodiments of the invention according to the features of the subclaims are explained in more detail below with the aid of schematically illustrated exemplary embodiments in the drawing; show in it:

FIG. 1: a common multi-layer brush at the beginning of the break-in period;
FIG 2: the brush according to FIG 1 with insulation layer reset according to the invention by statements;
FIG 3: a multi-layer brush lying only tangentially on the outside on the outside due to increased curvature at the beginning of the running-in period, with an insulation layer spaced thereby from the contact surface of the slats;
FIG 4: the multi-layer brush according to FIG 3 with beveled tangentially outside brush edges.

FIG 1 bis 4 zeigen jeweils ausschnittsweise eine Kontaktierungsvorrichtung eines Kommutatormotors mit einer Mehrschicht-Bürste 1-3, die in schrägem Anstellwinkel die Kontakt fläche von hier nur dargestellten Lamellen 4-6 beschleift, die tangential durch Isolationsstege 8,9 voneinander getrennt und radial von einer, insbesondere aus Preßstoff gefertigten, Kommutator-Nabe 7 gehalten werden.1 to 4 each show a section of a contacting device of a commutator motor with a multi-layer brush 1-3, which grinds the contact surface of slats 4-6 shown here only at an oblique angle of attack, which are separated tangentially by insulating webs 8.9 and radially from one , In particular made of pressed material, commutator hub 7 are held.

Die Mehrschicht-Bürsten 1-3 bestehen aus zwei, der elektrischen Kontaktierung mit den Lamellen dienenden, Teilbürsten, vorzugsweise Kohlebürsten, 1 bzw. 2 und einer zwischen diesen liegenden, sich in Bürstenandruckrichtung erstreckenden Isolations-Zwischenschicht 3. Diese Isolations-Zwischenschicht 3 besteht in der Regel aus einem härteren Material als die beiden benachbarten Teilbürsten 1;2 und ist in der Regel mit den benachbarten anliegenden Flächen der Teilbürsten 1;2 verklebt oder besteht selber aus einer Klebeschicht, derart daß beim Zusammenkleben der beiden Teilebürsten 1 bzw. 2 die Isolationsschicht ohne Einfügen eines gesonderten Isolationsmaterials entsteht.The multi-layer brushes 1-3 consist of two partial brushes, preferably carbon brushes, 1 or 2, which serve to make electrical contact with the lamellae, and an intermediate insulation layer 3 which lies between them and extends in the brush pressure direction. This intermediate layer 3 consists of generally made of a harder material than the two adjacent partial brushes 1; 2 and is usually glued to the adjacent surfaces of the partial brushes 1; 2 or consists itself of an adhesive layer, so that when Gluing the two parts brushes 1 and 2 together creates the insulation layer without inserting a separate insulation material.

In FIG 1 bis 4 ist jeweils die Mehrschicht-Bürste hinsichtlich ihrer Kontaktierung mit der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 in einem Zustand zu Beginn des Einlaufvorganges dargestellt. Üblicherweise werden Mehrschicht-Bürsten verwendet, deren Bürstenlauffläche einen etwas größeren Krümmungsradius im Vergleich zu dem der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 aufweist, derart daß - wie in FIG 1, 2 dargestellt - die Mehrschicht-Bürste 1-3 zunächst nicht zum vollständigen Tragen auf der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 kommt sondern nur vorzugsweise mittig aufliegt. Erst während der Einlaufzeit schleift sich die Bürstenlauffläche derart ein, daß eine im Idealfall vollständige Kontaktierung mit der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 über ihre gesamte Bürstenlauffläche gewahrleistet ist.1 to 4 each show the multi-layer brush with regard to its contact with the contact surface of the lamellae 4-6 in a state at the beginning of the running-in process. Multi-layer brushes are usually used, the brush running surface of which has a somewhat larger radius of curvature compared to that of the contact surface of the lamellae 4-6, so that - as shown in FIG. 1, 2 - the multi-layer brush 1-3 is initially not fully worn the contact surface of the slats 4-6 comes but only preferably rests centrally. Only during the running-in period does the brush running surface grind in such a way that ideal contact is made with the contact surface of the slats 4-6 over their entire brush running surface.

Erfindungsgemäß ist nun dafür gesorgt, daß während dieser Einlaufzeit - wie aus FIG 2 bzw. 3,4 ersichtlich - die Isolations-Zwischenschicht 3 um einen Abstand 3.1 bzw. 3.2 mit ihrem kommutatorseitigen Ende gegenüber der eigentlichen Kontaktfläche der Lamellen 4-6 zurückversetzt ist und dadurch eine Kontaktierung mit der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 erst dann erfolgen kann, wenn die Mehrschicht-Bürste eingeschliffen ist und damit ihre gesamte Bürstenlauffläche zum Tragen kommt. In zweckmäßiger und besonders einfacher Weise ist nach einer ersten, aus FIG 2 ersichtlichen, Ausgestaltung vorgesehen, den Abstand 3.1 dadurch zu gewährleisten, daß ausgehend von einer handelsüblichen, katalogmäßig angebotenen Mehrschicht-Bürste mit ursprünglich bis zur Bürstenlauffläche reichenden Isolations-Zwischenschicht 3 diese Zwischenschicht soweit entfernt, insbesondere herausgesägt ist, bis der gewünschte berührungslose Abstand erreicht ist.According to the invention, it is now ensured that during this run-in time - as can be seen from FIGS. 2 and 3, 4 - the insulation intermediate layer 3 is set back by a distance 3.1 or 3.2 with its end on the commutator side with respect to the actual contact surface of the slats 4-6 and this means that contact can only be made with the contact surface of the lamellae 4-6 when the multi-layer brush has been ground in and thus its entire brush running surface comes into play. In an expedient and particularly simple manner, according to a first embodiment, shown in FIG. 2, provision is made to ensure the distance 3.1 by starting from a commercially available, multi-layer brush offered in the catalog, with an insulating intermediate layer 3 originally reaching to the brush running surface, this intermediate layer as far as possible removed, in particular sawn out, until the desired contactless distance is reached.

Gemäß FIG 3,4 wird erfindungsgemäß der Abstand 3.2 zwischen dem kommutatorseitigen Ende der Isolations-Zwischenschicht 3 einerseits und der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 andererseits während der Einlaufzeit der Mehrschicht-Bürste auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Lauffläche der Mehrschicht-Bürste im Vergleich zur Kontaktfläche der Lamellen 4-6 eine entsprechend größere Krümmung aufweist; zu Beginn der Einlaufzeit liegen dementsprechend die Teilbürsten 1 bzw. 2 nur mit tangential äußeren Bürstenkanten 1.1;2.1 auf der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 auf. Als Mehrschicht-Bürste kann wiederum ein katalogmäßig angebotenes Serienbauteil mit bis zur Lauffläche der Mehrschicht-Bürste reichender Isolationsschicht 3 eingesetzt werden, wobei in diesem Fall eine zusätzliche Bearbeitung zum Zurücksetzen des laufflächenseitigen Endes der Isolations-Zwischenschicht 3 zur Erlangung des Abstandes 3.2 nicht mehr notwendig ist. Während der Einlaufzeit schleifen sich die aufliegenden Bürstenkanten 1.1 bzw. 2.1 derart ab, daß schließlich die gesamte Lauffläche auf der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 zum Tragen kommt und dabei gleichzeitig dann auch die Isolations-Zwischenschicht 3 diese Kontaktfläche berührt.According to FIG 3.4, the distance 3.2 between the commutator end of the insulation intermediate layer 3 on the one hand and the contact surface of the lamellae 4-6 on the other hand is easily achieved during the running-in period of the multi-layer brush in that the running surface of the multi-layer brush in Compared to the contact surface of the slats 4-6 has a correspondingly larger curvature; Accordingly, at the beginning of the running-in period, the partial brushes 1 and 2 rest only on the contact surface of the lamellae 4-6 with tangentially outer brush edges 1.1; 2.1. As a multi-layer brush, a series component offered in the catalog can be used with an insulation layer 3 extending to the tread of the multi-layer brush, in which case additional processing to reset the tread-side end of the intermediate insulation layer 3 to achieve the distance 3.2 is no longer necessary . During the running-in period, the brush edges 1.1 and 2.1 lying on them abrade in such a way that the entire running surface finally comes into play on the contact surface of the lamellae 4-6 and at the same time the intermediate insulation layer 3 then also touches this contact surface.

Zum Schutze eines Ausbrechens von Randteilen der Teilbürsten 1 bzw. 2 im Bereich ihrer zunächst nur aufliegenden Bürstenkanten 1.1 bzw. 2.2 sind diese - wie aus FIG 4 ersichtlich - nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit Anlaufschrägen 1.2 bzw. 2.2 versehen.To protect the edge parts of the partial brushes 1 and 2 from breaking out in the area of their brush edges 1.1 and 2.2, which are initially only resting on them, they are provided with run-up bevels 1.2 and 2.2, as shown in FIG. 4, according to one embodiment of the invention.

Der Einsatz eines erfindungsgemäß hinsichtlich seines Einlaufgeräusches deutlich reduzierbaren Kommutatormotors mit Mehrschicht-Bürsten eignet sich insbesondere für Wechselstrom-Kommutatormaschinen zum Einsatz in Haushaltsgeräten, vorzugsweise zum Antrieb von Waschautomaten.The use of a commutator motor with multilayer brushes which can be reduced in terms of its running-in noise according to the invention is particularly suitable for AC commutator machines for use in household appliances, preferably for driving washing machines.

Claims

Commutator motor with multi-layer brushes (1-3) whose at least one insulation interlayer (3) is permanently connected, in particular bonded, between and to at least two part-brushes (1;2) and otherwise like the latter touches the contact surface of the segments (4-6), is set back with respect to the contact surface of the segments (4-6) of the commutator so as to produce a spacing (3,1;3.2) which is still contactless during the wear-in period of the part-brushes (1;2).
Commutator motor according to Claim 1 having a part of the insulation layer which is subsequently removed to the extent of the contactless spacing (3.1).
Commutator motor according to Claim 2 having a part of the insulation layer which is sawn out to the extent of the contactless spacing (3.2).
Commutator motor according to Claim 1 having a curvature of the contact surface of the multi-layer brushes which is intensified by comparison with the curvature of the mating contact surface of the segments (4-6) so as to produce part-brushes (1,2) which during the wear-in period bear against the contact surface of the segments (4-6) initially only with tangential brush edges (1.1;2.1).
Commutator motor according to Claim 4, in which the entering edges (1.2;2.2) of the tangential brush edges (1.1;2.1), which bear against the contact surface of the segments (4-6) during the wear-in period, are chamfered against the direction of rotation of the commutator.
Commutator motor according to at least one of Claims 1 to 5, which is designed as a universal motor fed from a single-phase AC system.
Use of the commutator motor according to Claim 6 as a drive motor for an automatic washing machine.