EP1449282B1 - Kohlebürstenführung und verfahren zur herstellung einer solchen - Google Patents

Kohlebürstenführung und verfahren zur herstellung einer solchen Download PDF

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EP1449282B1
EP1449282B1 EP02787802A EP02787802A EP1449282B1 EP 1449282 B1 EP1449282 B1 EP 1449282B1 EP 02787802 A EP02787802 A EP 02787802A EP 02787802 A EP02787802 A EP 02787802A EP 1449282 B1 EP1449282 B1 EP 1449282B1
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EP
European Patent Office
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carbon brush
brush guide
steel sheet
guide according
paint
Prior art date
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EP02787802A
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English (en)
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EP1449282A1 (de
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Diethard Schaut
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Schunk Italia Srl
Original Assignee
Schunk Italia Srl
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Publication date
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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
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/12—Manufacture of brushes
    • 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
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/388—Brush holders characterised by the material of the brush holder
    • 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
    • H01R39/38—Brush holders

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush guide for a carbon brush, in particular a multilayer carbon brush, made of a metal sheet provided at least on the carbon brush side with an insulating layer.
  • the invention also relates to a method for producing a carbon brush guide for a carbon brush such as multilayer carbon brush.
  • Carbon brush guideways - also known as carbon brush holders - are mass-produced articles, with approx. 40 million pieces per year being produced for laminated carbon brushes, which are mainly used in washing machine motors.
  • Corresponding carbon brush holders are usually made of brass sheet, as a result, a good electrical conductivity is given. Also shows brass sheet advantages in terms of processability, d. H. low tooling costs are incurred.
  • layer carbon brushes are inserted into corresponding holders made of electrically conductive material, a large axial and radial play must be selected to avoid a short-circuit current, wherein the axial play is greater than the radial play.
  • Radial and axial refer to the commutator, on which the layer carbon brush is supported.
  • the carbon brush tilts and runs over the brush edge. This causes the formation of noise.
  • the carbon bars of the layer carbon brushes have linear contact with the carbon brush holder and thus allow a short-circuit current, so that high winding and collector temperatures occur.
  • galvanically coated brass sheet such as nickel-plated brass sheet is used to avoid green chip formation.
  • a metal brush holder for a multilayer brush in which the guide walls are coated with a polytetrafluoroethylene insulating layer. So that the Polytetrafluoetzliylen has sufficient adhesion to the sheet material, it is flame-sprayed and then sintered.
  • the related application method is not only expensive, but also has the disadvantage that the layer has a relatively large thickness with relatively large tolerances with the result that recorded by appropriately trained carbon brushes carbon brushes have an undesirable play, on the one hand leads to noise and on the other hand, a relatively high wear of the carbon brushes. If corresponding layers of polytetrafluoroethylene were to be applied by, for example, spraying, thinner layers would nevertheless result, which, however, have no mechanical strength to the extent that use in carbon brush holders would be technically feasible.
  • a brush holder made of metal is from the DE 934 001 C known. To exclude corrosion due to depositing oil films, it is envisaged that the metal is coated with a phenolic resin paint.
  • the present invention is based on the problem of further developing a carbon brush guide and a method for producing it in such a way that the carbon brush guide as a mass-produced article can be produced cost-effectively. It should occur during operation, a low noise. Also, a reduction of the carbon brush wear should be achievable.
  • the problem is essentially solved by a carbon brush guide in that the metal sheet is a sheet steel having a tin layer, which is provided with a paint as the insulating layer.
  • the paint is, in particular, a paint such as phenolic resin paint, epoxy resin paint or polystyrene paint, without this resulting in a restriction of the insulating layer forming paint.
  • the paint itself should have a thickness D a of 0.001 mm ⁇ D a ⁇ 0.05 mm applied to the tinned steel sheet.
  • a continuous coating process may be performed to subsequently guide and cure the coated steel sheet drawn from the coil through a continuous furnace. Typically, this is done with the use of Epoxidharzlacken over a period of between 10 and 20 minutes at a temperature between 180 ° C and 220 ° C.
  • a tinplate is used, which can be provided inexpensively and easily processed at low tooling costs.
  • the Danger of rusting or formation of verdigris does not arise. Consequently, the disadvantages of known carbon brush guides are avoided while maintaining their advantages.
  • the tinned sheet steel is partially uncoated, so has no electrically insulating material.
  • the corresponding area can then be used as a functional section of a finished carbon brush such as terminal lug for an electrical conductor.
  • a carbon brush guide according to the invention in a carrier plate consisting of electrically conductive material, such as end shield, it is provided that the Carbon brush guide is received by a consisting of electrically insulating material recording as housing.
  • the carbon brush guide on both sides with a layer consisting of electrically insulating material.
  • the also consisting in particular of epoxy resin, polystyrene or phenolic resin paint electrically insulating layer should also have on the outside a thickness between 0.001 mm and 0.05 mm.
  • the outer surface of the carbon brush guide may be provided solely in areas with the electrically insulating material by the connection is made with a carrier plate.
  • Fig. 1 is purely in principle a carbon brush guide 10 - also called carbon brush - shown, which accommodates a laminated carbon brush 12 guided in the embodiment, without thereby limiting the invention.
  • the layer carbon brush 12 according to the embodiment consists of two carbon bars 14, 16, which are separated from each other via an insulating layer 18.
  • a corresponding layer carbon brush 12 is used, for example, in washing machine motors.
  • the carbon brush guide 10 consists of a portion of a cold-rolled steel sheet having a thickness D s of about 0.5 mm, which has a tin layer, which may be applied, for example, electrolytically.
  • the thickness of the tin layer may be, for example, 2 g tin / m 2 sheet steel area, for example only.
  • a corresponding tinned steel sheet is also referred to as tinplate.
  • the tinplate is provided on the carbon brush side with a layer 20 consisting of electrically insulating material, which may in particular be a lacquer layer such as phenolic resin lacquer, epoxy lacquer or polystyrene lacquer layer.
  • the thickness of the layer consisting of the electrically insulating material should range between 0.001 mm and 0.05 mm, with a preferred range of 0.01 mm - 0.03 mm.
  • the layer 20 may be applied to the tinplate in a continuous coating process, particularly when the tinplate is being withdrawn from a coil.
  • the applied lacquer layer can then be cured in a continuous furnace, wherein a residence time between 10 and 20 minutes at a temperature between 180 ° C and 220 ° C is sufficient.
  • Correspondingly thin insulation layers have a sufficient mechanical stability with sufficient electrical insulating properties.
  • a close geometric adaptation of the carbon brush guide 10 to the carbon brush 12 can be made with the result that radial clearance S r and axial clearance S a can be very small with respect to the axis of rotation of a commutator.
  • the radial clearance and the axial play can be adjusted so that the DIN standard 43008 is fully met.
  • the noise generation can be almost suppressed during operation.
  • an undesirable heating on the one hand the system carbon brush guide 10 and carbon brush 12 and on the other hand, the collector and the armature winding is reduced, resulting in a reduction of wear of the carbon brush 12.
  • Fig. 4 In principle, boundary walls 22, 24 of a carbon holder made of brass are shown in order to axially guide a layer carbon brush 26, which in turn rests on a commutator 28 for current transmission.
  • the axial and radial clearance between carbon brush 26 and carbon brush guide must be chosen to be relatively large, the axial clearance is greater than the radial clearance.
  • an inventive tinned sheet steel carbon brush guide 10 is coated only carbon brush side with an electrically insulating material such as a paint, it is also possible to coat a Kohtebürsten Entry 40 inside and outside, as shown in the FIGS. 5 and 6 is clarified.
  • the carbon brush guide 40 likewise consists of a main body 42 made of tinned sheet steel, which is coated on the inside and outside with an electrically insulating layer 44, 46 consisting in particular of epoxy resin lacquer, whose thickness is in the range between 0.001 mm and 0.05 mm.
  • the corresponding carbon brush guide 40 can then be used directly in a carrier plate consisting of electrically conductive material, such as motor shield 42, without the need for additional insulation.
  • a carrier plate consisting of electrically conductive material, such as motor shield 42
  • the carbon brush guide 10 according to the Fig. 1 and 2 be inserted into a corresponding support plate, so the carbon brush guide 10 would first be introduced by a consisting of electrically insulating material recording as housing, which in turn is connected to the support plate.
  • a layer carbon brush 44 is also received by the carbon brush guide 40 in a known manner consists of coal bars 46, 48 and an insulating layer 50 extending between them.
  • the tinned steel sheet used for the carbon brush guide 10, 40 can - like the Fig. 3 should clarify - completely (left representation) or partially (right representation of the Fig. 3 ) be provided with the existing of electrically insulating material layer as the paint layer.
  • the uncoated area in Fig. 3 is provided with the reference numeral 56, can be used as a functional section.
  • the uncoated portion or strip 56 may be used, for example, as an electrical connection part in punching out the unwinding of the brush holder from the tinned steel sheet withdrawn from a coil or a strip.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürstenführung für eine Kohlebürste, insbesondere eine Mehrschichtkohlebürste, hergestellt aus einem zumindest kohlebürstenseitig mit einer Isolationsschicht versehenen Metallblech. Auch bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Kohlebürstenführung für eine Kohlebürste wie Mehrschichtkohlebürste.
  • Bei Kohlebürstenführungen - auch Kohlebürstenhalter genannt - handelt es sich um Massenartikel, wobei jährlich ca. 40 Mio. Stück für Schichtkohlebürsten, die überwiegend in Waschmaschinenmotoren zum Einsatz gelangen, hergestellt werden. Entsprechende Kohlebürstenhalter bestehen üblicherweise aus Messingblech, da hierdurch eine gute elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. Auch zeigt Messingblech Vorteile in Bezug auf die Verarbeitbarkeit, d. h. geringe Werkzeugkosten fallen an.
  • Werden in entsprechende aus elektrisch leitendem Material bestehende Halter Schichtkohlebürsten eingebracht, so ist zur Vermeidung eines Kurzschlussstroms ein großes axiales und radiales Spiel zu wählen, wobei das axiale Spiel größer als das radiale Spiel ist. Radial und axial beziehen sich dabei auf den Kommutator, auf den sich die Schichtkohlebürste abstützt. Da Waschmaschinenmotoren sowohl rechts- als auch linksdrehend arbeiten, kippt infolgedessen die Kohlebürste und läuft über die Bürstenkante. Hierdurch kommt es zur Geräuschbildung. In der Kippstellung haben die Kohleriegel der Schichtkohlebürsten linienförmigen Kontakt mit dem Kohlebürstenhalter und lassen somit einen Kurzstrom zu, so dass hohe Wicklungs- und Kollektortemperaturen auftreten.
  • Um entsprechende Kohlebürstenführungen bzw. -halter auch dort einzusetzen, wo eine hohe Luftfeuchtigkeit herrscht, wird zur Vermeidung von Grünspanbildung galvanisch beschichtetes Messingblech wie vernickeltes Messingblech eingesetzt.
  • Messingbleche sind jedoch teuer, so dass alternativ beidseitig messingplattierte Stahlbleche als Kohlebürstenhaltermaterial benutzt worden sind. Nachteilig ist jedoch, dass die Bearbeitung aufwendig ist und somit relativ hohe Werkzeugkosten anfallen.
  • Ferner sind Kohlebürstenhalter bzw. -führungen aus Stahlblech bekannt, das jedoch wegen der Rostanfälligkeit Nachteile zeigt.
  • Aus der EP 0 358 812 A1 ist ein Metallbürstenköcher für eine Mehrschichtbürste bekannt, bei dem die Führungswände mit einer Isolationsschicht aus Polytetrafluoräthylen beschichtet sind. Damit das Polytetrafluorätliylen eine hinreichende Haftung auf dem Blechmaterial aufweist, wird es flammgespritzt und anschließend gesintert. Das diesbezügliche Auftragsverfahren ist nicht nur teuer, sondern zeigt zudem den Nachteil, dass die Schicht eine relativ große Dicke bei relativ großen Toleranzen aufweist mit der Folge, dass die von entsprechend ausgebildeten Kohlebürstenführungen aufgenommene Kohlebürsten ein unerwünschtes Spiel aufweisen, das einerseits zu einer Geräuschbildung führt und andererseits zu einem relativ hohen Verschleiß der Kohlebürsten. Würde man entsprechende Schichten aus Polytetrafluoräthylen durch zum Beispiel Sprayen aufbringen, so ergäben sich zwar dünnere Schichten, die jedoch keine mechanische Festigkeit in einem Umfang aufweisen, dass ein Einsatz in Kohlebürstenhaltern technisch vertretbar wäre.
  • Der US 3,983,432 ist eine Kohlebürstenhalterung zu entnehmen, die eine aus Kunststoff bestehende Trägerplatte aufweist, in der aus Metall bestehende Führungen für Kohlebürsten eingebracht sind.
  • In der EP 0 547 437 A2 ist ein aus einem Messingblech bestehendes Führungsrohr für eine Kohlebürste beschrieben, das in einem aus einem Isolierwerkstoff bestehenden Bürstengehäuse einsetzbar und in diesem verrastbar ist.
  • Bei einer Kohlehalteranordnung nach der EP 1 117 160 A1 besieht eine Trägerplatte aus Kunststoff, in der zueinander beabstandet aus Metall bestehende Kohlebürstenführungsabschnitte fixiert sind.
  • Ein Bürstenhalter aus Metall ist aus der DE 934 001 C bekannt. Um Korrosionen auf Grund sich ablagernder Ölfilme auszuschließen, ist vorgesehen, dass das Metall mit einem Phenolkunstharzlack überzogen wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kohlebürstenführung sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser derart weiterzubilden, dass die Kohlebürstenführung als Massenartikel kostengünstig herstellbar ist. Dabei soll im Betrieb eine geringe Geräuschentwicklung auftreten. Auch soll eine Reduzierung des Kohlebürstenverschleißes erreichbar sein.
  • Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen durch eine Kohlebürstenführung dadurch gelöst, dass das Metallblech ein eine Zinnschicht aufweisendes Stahlblech ist, das mit einem Anstrichstoff als die Isolationsschicht versehen ist. Dabei handelt es sich bei dem Anstrichstoff insbesondere um einen Lack wie Phenolharzlack, Epoxidharzlack oder Polystyrollack, ohne dass hierdurch eine Einschränkung des die Isolationsschicht bildenden Anstrichstoffes erfolgen soll.
  • Der Anstrichstoff selbst sollte mit einer Dicke Da mit 0,001 mm ≤ Da ≤ 0,05 mm auf das verzinnte Stahlblech aufgetragen sein. Sofern das Stahlblech von einem Coil abgezogen wird, kann ein kontinuierlicher Beschichtungsprozess durchgeführt werden, um anschließend das beschichtete vom Coil abgezogene Stahlblech durch einen Durchlaufofen zu führen und auszuhärten. Üblicherweise erfolgt dies bei der Verwendung von Epoxidharzlacken über einen Zeitraum zwischen 10 und 20 Minuten bei einer Temperatur zwischen 180°C und 220 °C. Durch diese Maßnahmen lassen sich insbesondere definierte und gleichmäßige Schichtdicken, also solche in engen Toleranzen herstellen. Ungeachtet der geringen Schichtdicke von zum Beispiel im Bereich von 0,02 mm ergibt sich eine hinreichende Isolationswirkung bei sehr guter mechanischer Beständigkeit.
  • Erfindungsgemäß wird folglich ein Weißblech benutzt, das kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann und bei geringen Werkzeugkosten leicht verarbeitbar ist. Die Gefahr eines Rostens oder Ausbildung von Grünspan erwächst nicht. Folglich werden die Nachteile bekannter Kohlebürstenführungen vermieden bei gleichzeitiger Beibehaltung deren Vorteile.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Kohlebürste und der Kohlebürstenführung ein axiales Spiel und/oder ein radiales Spiel besteht, dass der DIN-Norm 43008 entspricht, eine Möglichkeit, die der Stand der Technik nicht erfüllen kann. Hierdurch ergibt sich eine exakte Führung der Kohlebürste mit der Folge einer Reduzierung der Geräuschbildung auf ein Minimum. Gleichzeitig wird eine unerwünschte Temperaturerhöhung des Systems Kohlebürstenführung-Bürste und Kollektor und deren Wicklung vermieden, so dass infolgedessen der Kohlebürstenverschleiß reduziert werden kann.
  • Vergleichsmessungen haben überraschenderweise gezeigt, dass bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Kohlebürstenführung gegenüber einer solchen aus Messing eine Verschleißreduzierung von 15 - 20 % erreichbar ist. Dies wiederum bedeutet, dass geforderte Standzeiten von Motoren mit einer um 15 - 20 % kürzeren Baulänge der Kohlebürste gegenüber den zur Zeit zum Einsatz gelangenden erreicht werden kann. Infolgedessen kann der Raumbedarf des Motors reduziert werden. Auch Materialeinsparungen ergeben sich. Umgekehrt können bei Beibehaltung der üblicherweise zum Einsatz gelangenden Kohlebürsten Serviceintervalle gestreckt werden, wodurch insbesondere bei gewerblich bzw. halbgewerblich wie z. B. in Mietanlagen genutzten Motoren Vorteile gegeben sind.
  • Nach einem weiteren Vorschlag ist vorgesehen, dass das verzinnte Stahlblech abschnittsweise unbeschichtet ist, also kein elektrisch isolierendes Material aufweist. Der entsprechende Bereich kann dann als Funktionsabschnitt einer fertigen Kohlebürste wie Anschlussfahne für einen elektrischen Leiter benutzt werden.
  • Um eine erfindungsgemäße Kohlebürstenführung in einer aus elektrisch leitendem Material bestehenden Trägerplatte wie Lagerschild einzusetzen, ist vorgesehen, dass die Kohlebürstenführung von einer aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Aufnahme wie Gehäuse aufgenommen ist.
  • Alternativ besteht die Möglichkeit, die Kohlebürstenführung beidseitig mit einer aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Schicht zu versehen.
  • Die ebenfalls insbesondere aus Epoxidharzlack, Polystyrollack oder Phenolharzlack bestehende elektrisch isolierende Schicht sollte auch außenseitig eine Dicke zwischen 0,001 mm und 0,05 mm aufweisen. Gegebenenfalls kann die Außenfläche der Kohlebürstenführung allein in Bereichen mit dem elektrisch isolierenden Material versehen sein, indem die Verbindung mit einer Trägerplatte erfolgt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Kohlebürstenführung der eingangs genannten Art zeichnet sich aus durch die Verfahrensschritte:
    • Verwendung eines von einem Coil abzuziehenden verzinnten Stahlblechs,
    • Abziehen des Stahlblechs von dem Coil und kontinuierliches Beschichten dieses mit einem Anstrichstoff,
    • Führen des mit dem Anstrichstoff beschichteten Stahlblechs durch einen Durchlaufofen und anschließendes Ausbilden der Kohlebürstenführung, wobei insbesondere das Ausbilden durch Schneiden und/oder Stanzen und Biegen und/oder Falten des Stahlblechs erfolgt.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsformen.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste Ausführungsform einer Kohlebürstenführung mit Schichtkohlebürste,
    Fig. 2
    eine Schnittdarstellung durch die Kohlebürstenführung gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    Abschnitte eines Metallblechs,
    Fig. 4
    eine Prinzipdarstellung einer in einer nach dem Stand der Technik ausgebildeten Kohlebürstenführung mit in dieser angeordneten Kohlebürste,
    Fig. 5
    eine zweite Ausführungsform einer Kohlebürstenführung,
    Fig. 6
    eine Detail der Kohlebürstenführung gemäß Fig. 5 und
    Fig. 7
    einen Ausschnitt aus einer Trägerplatte einer Kohlehalteranordnung.
  • In Fig. 1 ist rein prinzipiell eine Kohlebürstenführung 10 - auch Kohlehalter genannt - dargestellt, die im Ausführungsbeispiel eine Schichtkohlebürste 12 geführt aufnimmt, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt wird. Die Schichtkohlebürste 12 besteht gemäß Ausführungsbeispiel aus zwei Kohleriegeln 14, 16, die gegeneinander über eine Isolierschicht 18 getrennt sind. Eine entsprechende Schichtkohlebürste 12 wird zum Beispiel in Waschmaschinenmotoren eingesetzt.
  • Die Kohlebürstenführung 10 besteht erfindungsgemäß aus einem Abschnitt eines kaltgewalzten Stahlblechs einer Dicke Ds von in etwa 0,5 mm, das eine Zinnschicht auf weist, die zum Beispiel elektrolytisch aufgebracht sein kann. Die Dicke der Zinnschicht kann zum Beispiel 2 g Zinn/m2 Stahlblechfläche betragen, um nur beispielhaft Werte anzugeben. Ein entsprechendes verzinntes Stahlblech wird auch als Weißblech bezeichnet.
  • Erfindungsgemäß ist das Weißblech kohlebürstenseitig mit einer aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Schicht 20 versehen, bei der es sich insbesondere um eine Lackschicht wie Phenolharzlack, Epoxidharzlack oder Polystyrollackschicht handeln kann. Die Dicke der aus dem elektrisch isolierendem Material bestehenden Schicht sollte im Bereich zwischen 0,001 mm und 0,05 mm liegen, wobei bevorzugter Bereich 0,01 mm - 0,03 mm ist. Die Schicht 20 kann auf das Weißblech in einem kontinuierlichen Beschichtungsprozess aufgetragen werden, insbesondere dann, wenn das Weißblech von einem Coil abgezogen wird. Die aufgebrachte Lackschicht kann sodann in einem Durchlaufofen ausgehärtet werden, wobei eine Verweildauer zwischen 10 und 20 Minuten bei einer Temperatur zwischen 180 °C und 220 °C ausreicht.
  • Entsprechend dünne Isolationsschichten weisen eine hinreichende mechanische Stabilität bei gleichzeitig ausreichenden elektrisch isolierenden Eigenschaften auf. Hierdurch bedingt kann eine enge geometrische Anpassung der Kohlebürstenführung 10 an die Kohlebürste 12 mit der Folge vorgenommen werden, dass radiales Spiel Sr und axiales Spiel Sa bezogen auf die Drehachse eines Kommutators sehr klein ausfallen können. Dabei kann das radiale Spiel und das axiale Spiel derart eingestellt werden, dass der DIN-Norm 43008 vollständig entsprochen wird. Hierdurch bedingt kann beim Betrieb die Geräuschbildung nahezu unterdrückt werden. Gleichzeitig wird eine unerwünschte Erwärmung einerseits des Systems Kohlebürstenführung 10 und Kohlebürste 12 und andererseits des Kollektors und der Ankerwicklung reduziert, wodurch sich eine Reduzierung des Verschleißes der Kohlebürste 12 ergibt.
  • Diese Vorteile ergeben sich nach dem Stand der Technik nicht, wie anhand der Fig. 4 verdeutlicht werden soll. In Fig. 4 sind rein prinzipiell Begrenzungswandungen 22, 24 eines aus Messing bestehenden Kohlehalters dargestellt, um eine Schichtkohlebürste 26 axial zu führen, die ihrerseits auf einem Kommutator 28 zur Stromübertragung aufliegt. Um Kurzschlüsse zu reduzieren, muss das axiale und radiale Spiel zwischen Kohlebürste 26 und Kohlebürstenführung relativ groß gewählt werden, wobei das axiale Spiel größer als das radiale Spiel ist. Bei einem Einsatz in Waschmaschinen, die sowohl rechts- als auch linksdrehend arbeiten, kippt die Kohlebürste 26 und liegt mit ihren Kohleriegeln 30, 32 linienförmig (Bereiche 34, 36) an den Wandungen 22, 24 an, so dass ein Kurzschlussstrom fließt. Als Folge hiervon treten hohe Wicklungs- und Kollektortemperaturen auf, die zu einem erhöhten Verschleiß führen. Auch ist die Geräuschbildung relativ groß.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kohlebürstenführung 10 und der engen Geometrieanpassung an die Außengeometrie der Schichtkohlebürste 12 ist eine Reduzierung des axialen und radialen Spiels mit der Folge gegeben, dass die unerwünschten Temperaturerhöhungen unterbleiben und eine Geräuschentwicklung reduziert bzw. nahezu völlig vermieden wird. Ferner haben Vergleichsmessungen mit aus Messing bestehenden Kohlebürstenführungen ergeben, dass eine Verschleißreduzierung einer von einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kohlebürstenführung aufgenommenen Kohlebürste zwischen 15 und 20 % erfolgt. Somit kann bei Einhaltung geforderter Standzeiten eine Kohlebürste mit einer um 15-20% kürzerer Baulänge zum Einsatz gelangen, wodurch sich wiederum der Raumbedarf des Motors reduziert und zudem ein geringerer Materialeinsatz erforderlich ist. Umgekehrt würden dann, wenn Kohlebürsten üblicher Länge eingesetzt werden, die Serviceintervalle verlängert werden, ein Vorteil, der insbesondere bei gewerblich bzw. halbgewerblich genutzten Motoren erheblich ist.
  • Ist anhand der Fig. 1 und 2 erläutert worden, dass eine erfindungsgemäße aus verzinntem Stahlblech bestehende Kohlebürstenführung 10 nur kohlebürstenseitig mit einem elektrisch isolierendem Material wie mit einem Lack beschichtet ist, so besteht auch die Möglichkeit, eine Kohtebürstenführung 40 innen- und außenflächig zu beschichten, wie anhand der Fig. 5 und 6 verdeutlicht wird. Die Kohlebürstenführung 40 besteht ebenfalls aus einem aus verzinntem Stahlblech bestehenden Grundkörper 42, der innen- und außenflächig mit einer insbesondere aus Epoxidharzlack bestehenden elektrisch isolierenden Schicht 44, 46 beschichtet ist, deren Dicke im Bereich zwischen 0,001 mm und 0,05 mm liegt. Die entsprechende Kohlebürstenführung 40 kann sodann unmittelbar in einer aus elektrisch leitendem Material bestehenden Trägerplatte wie Motorschild 42 eingesetzt werden, ohne dass es einer zusätzlichen Isolierung bedarf. Würde dagegen die Kohlebürstenführung 10 gemäß der Fig. 1 und 2 in eine entsprechende Trägerplatte eingesetzt werden, so müsste die Kohlebürstenführung 10 zunächst von einer aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Aufnahme wie Gehäuse eingebracht werden, das seinerseits mit der Trägerplatte verbunden wird.
  • Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird von der Kohlebürstenführung 40 grundsätzlich auch eine Schichtkohlebürste 44 aufgenommen, die in bekannter Weise aus Kohleriegeln 46, 48 und einer zwischen diesen verlaufenden Isolierschicht 50 besteht.
  • Des Weiteren kann die Kohlebürstenführung 40 in gewohnter Weise Federbäuche 52, 54 aufweisen.
  • Das für die Kohlebürstenführung 10, 40 benutzte verzinnte Stahlblech kann - wie die Fig. 3 verdeutlichen soll - vollständig (linke Darstellung) oder teilweise (rechte Darstellung der Fig. 3) mit der aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Schicht wie der Lackschicht versehen sein. Der unbeschichtete Bereich, der in Fig. 3 mit den Bezugszeichen 56 versehen ist, kann als Funktionsabschnitt benutzt werden. Der unbeschichtete Abschnitt oder Streifen 56 kann zum Beispiel als elektrisches Anschlussteil beim Ausstanzen der Abwicklung des Bürstenhalters aus dem von einem Coil oder einem Streifen abgezogenen verzinnten Stahlblech benutzt werden.

Claims (16)

  1. Kohlebürstenführung (10, 40) für eine Kohlebürste, insbesondere eine Mehrschichtkohlenbürste (12, 44), bestehend aus zumindest kohlebürstenseitig mit einer Isolationsschicht (20, 44) versehenem Metallblech (42),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Metallblech (42) der Kohlebürstenführung (10, 40) ein eine Zinnschicht aufweisendes Stahlblech ist, das mit einem Anstrichstoff als die Isolationsschicht (20, 44) versehen ist.
  2. Kohlebürstenführung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anstrichstoff ein Lack ist oder diesen enthält.
  3. Kohlebürstenführung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Lack ein Phenolharzlack, ein Epoxidharzlack und/oder ein Polystyrollack ist oder diesen enthält.
  4. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anstrichstoff eine Dicke Da mit 0,001 mm≤ Da ≤ 0,05 mm aufweist.
  5. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Stahlblech eine Dicke Ds mit 0,1 mm ≤ Ds ≤ 0,8 mm aufweist.
  6. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Stahlblech eine Dicke Ds von in etwa 0,5 mm aufweist.
  7. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Kohlebürste (12) und der Kohlebürstenführung (10) bestehendes axiales Spiel und/oder radiales Spiel der DIN-Norm 43008 entspricht.
  8. KohlebürstenFührung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Stahlblech abschnittsweise unbeschichtet ist.
  9. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Stahlblech in einem Bereich (56) unbeschichtet ist, der Funktionsabschnitt der Kohlebürstenführung ist.
  10. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kohlebürstenführung (10) von einer aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Aufnahme wie Gehäuse aufgenommen ist, die ihrerseits init einer aus elektrisch leitendem Material bestehenden Trägerplatte wie Lagerschild verbunden ist.
  11. Kohlebürstenführung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kohlebürstenführung (40) innen- und außenseitig eine Schicht (44, 46) aus dem Anstrichstoff wie insbesondere dem Lack aufweist.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Kohlebürstenführung für eine Kohlebürste wie Mehrschichtkohlebürste, insbesondere eine KohlebürstenRihrung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
    - Verwendung eines von einem Coil abzuziehenden verzinnten Stahlblechs,
    - Abziehen des Stahlblechs von dem Coil und kontinuierliches Beschichten dieses mit einem isolierenden Anstrichstoff,
    - Führen des mit dem Anstrichstoff beschichteten Stahlblechs durch einen Durchlaufofen und anschließendes
    - Ausbilden der Kohlebürstenführung.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ausbilden durch Schneiden und/oder Stanzen und Biegen und/oder Falten des Stahlblechs erfolgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das beschichtete Stahlblech über einen Zeitraum t mit 5 min ≤ t ≤ 30 min, insbesondere 10 min ≤ t ≤ 20 min bei einer Temperatur T mit 160 °C ≤ T ≤ 250 °C, insbesondere 180 °C ≤ T ≤ 220 °C in dem Durchlaufofen geführt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Anstrichstoff derart auf das verzinnte Stahlblech aufgetragen wird, dass sich nach dem Aushärten eine Schichtdicke Da mit 0,001 mm ≤ Da ≤ 0,05 mm ergibt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Stahlblech mit einer Dicke Ds mit 0,1 mm ≤ Ds ≤ 0,8 mm verwendet wird.
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