EP0801825B1 - Kohlebürste - Google Patents

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EP0801825B1
EP0801825B1 EP96900555A EP96900555A EP0801825B1 EP 0801825 B1 EP0801825 B1 EP 0801825B1 EP 96900555 A EP96900555 A EP 96900555A EP 96900555 A EP96900555 A EP 96900555A EP 0801825 B1 EP0801825 B1 EP 0801825B1
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collector
carbon brush
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brush according
brush
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Rainer Bruhn
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ITT Automotive Europe GmbH
Continental Teves AG and Co oHG
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ITT Automotive Europe GmbH
Alfred Teves GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/26—Solid sliding contacts, e.g. carbon brush

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush for an electric Machine that has an end face that leads to the system can be brought to a collector, according to the generic term of claim 1.
  • the contact surface has already been proposed to the axis of the collector or to the man of the collector.
  • the contact area will beveled accordingly. But this creates a sharp-edged transition between the contact surface and the lower side edge of the brush, so that at least in the initial phase operation of the motor only with the brush one edge abuts the collector.
  • these brushes generally dispensed with that when pressing the graphite mixture to remove the resulting hard surface. In In this case, the noise reduction that can be achieved is only slight. If the surface skin of the brush is removed after pressing, there is a risk that the edge will break off.
  • DE-A-1 538 982 discloses a carbon brush for one electrical machine with a curved face for Attachment to a collector of the electrical machine, the End face with respect to the axial direction of the collector is inclined. Regarding the desired noise reduction this structure is not a satisfactory solution.
  • the invention has for its object a reduction to achieve the noise level during operation.
  • the contact surface with respect to the axial direction of the collector tend. It only operates in the lower area with one or more Grooves to be provided in the transverse direction.
  • These grooves can be milled into the surface, so that at the same time removes the hard surface skin becomes.
  • the contact surface itself is according to the cylindrical one Curved surface of the collector.
  • the slope of the contact surface opposite the lateral surface of the collector lies in on the order of 6 to 10 degrees, preferably around 8 Degree.
  • the inclination to be set depends, among other things. also depend on which electrical currents are transmitted through the brush should.
  • FIGS. 1a, 1b, 1c show a carbon brush in different views
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1a.
  • the carbon brush 1 shown consists of an elongated one Cuboid which is approximately square in cross section (FIG. 1b) and is approximately rectangular in longitudinal section (FIG. 1a).
  • Such a carbon brush is provided with a strand 2, via which the power supply takes place.
  • the brushes are in Quivers performed, arranged on a brush support plate are.
  • One end face of the brush, the contact face 3, reaches after assembling an engine to the lateral surface of a Collector 4.
  • the contact surface of the collector its outer surface is arranged.
  • the contact surface 3 of the brush 1 is now designed as follows: In the transverse direction, that is in the circumferential direction of the The collector is the contact surface 3, as in FIG. 1c recognize, curved. The curvature corresponds essentially the radius of the collector 4.
  • the contact surface 3 is to the outer surface of the collector 4 inclined. Between the outer surface of the Collector 4 and the contact surface 3 of the brush 1 is so a wedge-shaped gap 5 is formed.
  • the brush is preferably positioned in the holder so that the lower edge 6 is close to the brush support plate. However, it is also possible to position the brush so that the lower edge is at a distance from the brush support plate.
  • the grooves 10, 11, 12 are acute-angled, that is to say they have a triangular profile in cross section.
  • the lowermost groove 10 is open at the bottom, that is to say there is only a bevel relative to the underside 13 of the brush 1.
  • the brushes are made as follows.
  • Blanks are pressed and sintered from a mixture that essentially contains graphite.
  • the layer on the long sides of the brush can also be removed in this way.
  • the end face 3 is then beveled, as described above, with a corresponding curvature in the circumferential direction being achieved by the choice of the tool. Then one or more grooves are milled in the transverse direction on the lower edge.
  • the motor can be operated very quietly with such a carbon brush.
  • the protruding edges 14, 15 are often ground off during test runs of the engine. That is, the brush gradually includes a shape adapted to the outer surfaces of the collector, starting from the lower edge.
  • the contact surface 3 approximately an angle of 6 to 10 degrees to the outer surface of the collector should include.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste für eine elektrische Maschine, die eine Stirnfläche aufweist, die zur Anlage an einen Kollektor gebracht werden kann, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Bürsten sind schon vielfach beschrieben worden. Ein Beispiel kann der DE 31 48 996 entnommen werden.
Das Problem, daß bei der Konstruktion derartiger Bürsten beachtet werden muß, besteht darin, daß die Einheit aus Bürste und Kollektor während des Betriebs Geräusche verursacht. Die Kontaktfläche der Bürste gleitet an der Oberfläche des Kollektors entlang, wodurch insbesondere durch die lamellenartige Struktur der Oberfläche des Kollektors Schwingungen induziert werden, die letztlich als Luftschall abgegeben und als Geräusch wahrgenommen werden. Es sind schon vielfach Vorschläge gemacht worden, um diese Geräuschbelastung zu reduzieren. Bei jedem neuen Vorschlag ist als Randbedingung zu beachten, daß der Übergangswiderstand zwischen Bürste und Kollektor nicht zu klein werden darf. Außerdem soll die Bürste eine ausreichende Abriebfestigkeit aufweisen, darf also nicht zu weich gestaltet werden.
So wurde zum Beispiel schon vorgeschlagen, die Kontaktfläche gegenüber der Achse des Kollektors bzw. gegenüber der Man telfläche des Kollektors zu neigen. Die Kontaktfläche wird dazu entsprechend angeschrägt. Dabei entsteht aber ein scharfkantiger Übergang zwischen der Kontaktfläche und der unteren Seitenkante der Bürste, so daß zumindest in der Anfangsphase des Betriebs des Motors die Bürste lediglich mit einer Kante an dem Kollektor anliegt. Bei diesen Bürsten wird im allgemeinen darauf verzichtet, die beim Pressen der Graphitmischung entstehende harte Oberfläche zu entfernen. In diesem Fall ist die erzielbare Geräuschreduzierung nur gering. Wird die Oberflächenhaut der Bürste nach dem Pressen entfernt, besteht die Gefahr, daß die Kante abbricht.
Es ist aus der DE-U 680 2635 weiterhin bekannt, die Kontaktflächen der Bürste über die gesamte Fläche mit Längsrillen zu versehen, die sich in Querrichtung, d.h. in Umfangsrichtung des Kollektors erstrecken. Diese Maßnahme führt aber nur zu einer geringen Abnahme des Geräuschpegels.
Die DE-A-1 538 982 offenbart eine Kohlenbürste für eine elektrische Maschine mit einer gekrümmten Stirnfläche zur Anlage an einen Kollektor der elektrischen Maschine, wobei die Stirnfläche in bezug auf die Axialrichtung des Kollektors geneigt ist. Hinsichtlich der gewünschten Geräuschminderung stellt dieser Aufbau keine befriedigende Lösung dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verminderung der Geräuschentwicklung während des Betriebs zu erzielen.
Ausgehend von einer Kohlebürste, wie sie aus der DE-A1-15 38 982 bekannt ist, wird diese Aufgabe mit einer Kohlebürste gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Es wird daher gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Kontaktfläche in Bezug auf die Axialrichtung des Kollektors zu neigen. Sie brancht lediglich im unteren Bereich mit einer oder mehreren Rillen in Querrichtung versehen zu sein.
Diese Rillen können in die Oberfläche eingefräst werden, so daß dabei gleichzeitig die harte Oberflächenhaut entfernt wird.
Es hat sich herausgestellt, daß zwei oder drei Rillen ausreichend sind, wobei die unterste Rille nach unten hin offen sein kann. Die Kontaktfläche selbst ist gemäß der zylindrischen Oberfläche des Kollektors gekrümmt. Die Neigung der Kontaktfläche gegenüber der Mantelfläche des Kollektors liegt in der Größenordnung von 6 bis 10 Grad, vorzugsweise bei ca. 8 Grad. Die einzustellende Neigung hängt u.a. auch davon ab, welche elektrischen Ströme durch die Bürste übertragen werden sollen.
Die Neigung kann umso kleiner gewählt werden, je höher die elektrischen Ströme sind, die zu übertragen sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von 4 Figuren näher erläutert.
Die Figuren 1a,1b,1c zeigen eine Kohlebürste in verschiedenen Ansichten,
die Figur 2 einen Ausschnitt aus der Figur 1a.
Die dargestellt Kohlebürste 1 besteht aus einem länglichen Quader, der im Querschnitt (Figur 1b) in etwa quadratisch und im Längsschnitt (Figur 1a) in etwa rechteckig ist.
Eine derartige Kohlebürste ist mit eine Litze 2 versehen, über die die Stromzuführung erfolgt. Die Bürsten werden in Köchern geführt, die auf eine Bürstentrageplatte angeordnet sind.
Eine Stirnfläche der Bürste, die Kontaktfläche 3, gelangt nach dem Zusammenbau eines Motors an die Mantelfläche eines Kollektors 4.
Im Ausführungsbeispiel ist ein zylinderförmiger Kollektor vorgesehen, wobei die Kontaktfläche des Kollektors auf seiner Mantelfläche angeordnet ist. Die Kontaktfläche 3 der Bürste 1 gelangt zur Anlage an die Mantelfläche/Kontaktfläche des Kollektors 4.
Die Kontaktfläche 3 der Bürste 1 ist nun wie folgt gestaltet: In Querrichtung, das heißt in Umfangsrichtung des Kollektors ist die Kontaktfläche 3, wie in Figur 1c zu erkennen, gekrümmt. Die Krümmung entspricht dabei im wesentlichen dem Radius des Kollektors 4.
In Axialrichtung ist die Kontaktfläche 3 zur Mantelfläche des Kollektors 4 geneigt. Zwischen der Mantelfläche des Kollektors 4 und der Kontaktfläche 3 der Bürste 1 ist damit ein keilförmiger Spalt 5 ausgebildet. Die untere Kante 6, das ist die Kante, die an der Mantelfläche des Kollektors 4 anliegt, ist mit ein oder mehreren Rillen 10,11,12 versehen, die sich in Querrichtung über die gesamte Breite der Kontaktfläche 3 erstrecken.
Die Bürste wird vorzugsweise so im Köcher positioniert, daß die untere Kante 6 nahe der Bürstentrageplatte ist. Es ist allerdings auch möglich die Bürste so zu positioneren, daß die untere Kante einen Abstand zur Bürstentrageplatte aufweist.
Wie aus der Figur 2 zu erkennen ist, sind die Rillen 10, 11, 12 spitzwinklig, das heißt sie weisen im Querschnitt ein dreieckförmiges Profil auf. Dabei ist die unterste Rille 10, nach unten offen, das heißt es erfolgte lediglich eine Abschrägung gegenüber der Unterseite 13 der Bürste 1.
Die Bürsten werden wie folgt hergestellt.
Aus einer Mischung, die im wesentlichen Graphit enthält, werden Rohlinge gepreßt und gesintert. Dabei steht an der Oberfläche der Bürsten eine harte Schicht, die zumindest im Bereich der Stirnfläche 3 abgeschmirgelt bzw. abgefräst werden muß. Auch die Schicht an den Längsseiten der Bürste kann auf diese Weise entfernt werden.
Sodann wird die Stirnfläche 3, wie oben beschrieben, angeschrägt, wobei durch die Wahl des Werkzeuges eine entsprechende Krümmung in Umfangsrichtung erzielt wird. Sodann werden an der unteren Kante eine oder mehrere Rillen in Querrichtung eingefräst.
Mit einer derartigen Kohlenbürste kann der Motor sehr geräuscharm betrieben werden. Die vorstehenden Kanten 14,15 werden häufig schon bei Probeläufen des Motors abgeschliffen. Das heißt die Bürste enthält von der unteren Kante beginnend nach und nach eine der Außenflächen des Kollektors angepaßte Form.
Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise der Motor sehr geräuscharm arbeitet.
Ergänzend sei ausgeführt, daß die Kontaktfläche 3 etwa einen Winkel von 6 bis 10 Grad zur Mantelfläche des Kollektors einschließen soll.

Claims (9)

  1. Kohlebürste (1) für eine elektrische Maschine mit einer Stirnfläche (3), die zur Anlage an einen Kollektor (4) gebracht wird und in Bezug auf die Axialrichtung des Kollektors (4) geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (3) derart geneigt ist, daß eine Kante (6) am Kollektor (4) zur Anlage Kommt und der zum Kollektor (4) vorstehende Bereich dieser Kante (6) mit einer oder mehreren Rillen (10, 11, 12) versehen ist, wobei die Rillen (10, 11, 12) im unteren, zum Kollektor (4) hin vorstehenden Bereich der Stirnfläche (3) vorgesehen sind, daß die Rillen (10, 11, 12) in Umfangsrichtung des Kollektors (4) verlaufen und daß die Stirnfläche (3) im wesentlichen entsprechend einer zylindrischen Kontaktfläche des Kollektors gekrümmt ist, wobei der jeweilige Grund der Rillen (10, 11, 12) in einer Ebene liegt, die korrespondierend zur Neigung der Stirnfläche (3) gegenüber der Anlagefläche des Kollektors (4) geneigt ist.
  2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Rillen (10,11,12) vorgesehen sind.
  3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (10,11,12) im Schnitt im wesentlichen dreieckförmig sind.
  4. Kohlebürste nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Rille (10) nach unten hin offen ist.
  5. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Kontaktfläche (3) gegenüber dem Kollektor (4) etwa 6 bis 10 Grad beträgt.
  6. Kohlebürste nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung vorzugsweise 8 Grad beträgt.
  7. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (6) der Kontaktfläche (3) nahe einer Bürstentrageplatte angeordnet ist, auf der Köcher angeordnet sind, in der die Bürste (1) geführt ist.
  8. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der untere Bereich mit Rillen (10,11,12) versehen ist.
  9. Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhaut, die beim Pressen der Bürst entsteht, entfernt ist.
EP96900555A 1995-01-03 1996-01-02 Kohlebürste Revoked EP0801825B1 (de)

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