NL8100977A

NL8100977A - BRUSH HOLDER.

Info

Publication number: NL8100977A
Application number: NL8100977A
Authority: NL
Original assignee: Kollmorgen Tech Corp
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE3107833C2; FR2477327A1; SE444371B; CH654697A5; ATA70481A; DE3107833A1; SE8101298L; AT373742B; IT8147890A0; IT1142332B; FR2477327B1

Description

* * ft.* * ft.

' vo 1529vo 1529

Borstelhouder.Brush holder.

De uitvinding heeft betrekking op elektromotoren en, meer in het bijzonder, op borstelhouders en borstelhouderstellen ten *r gebruike in elektromotoren.The invention relates to electric motors and, more particularly, to brush holders and brush holder sets for use in electric motors.

Gelijkstroommotoren met axiale luchtspleet, waarbij schijfankers worden 5 toegepast, die zijn vervaardigd door de wikkelingen aan te brengen door drukken· of neerslaan van metaal aan weerszijden van een isolerende schijf, of door metalen stansprodukten in de vorm van halve wikkelingen aan weerszijden van een vooraf geïmpregneerde schijf aan te brengen en de halve wikkelingen vervolgens door versmelten of lassen ter hoogte van 10 de binnen-en buitendiameter van de amkersehijf met elkaar te verenigen, zijn licht in gewicht, compact en bezitten een scala van toepassingsmogelijkheden. Het is bij motoren van dit type gebruikelijk de halve wikkelingen zodanig te ontwerpen en uit te voeren dat het vlakke gedeelte van de halve wikkelingen aan een zijde van het anker als commu-15 tator kan worden gebruikt. Dit gebied bevindt zich gewoonlijk ter plaatse van het radiale gedeelte van het anker nabij de binnenomtrek of de naaf van het anker. Gebruikmaking van een gedeelte van de geleider-wikkelingen als commutator op deze wijze vereenvoudigt de vervaardiging van de ankers, vermindert de kosten 'alsook het gewicht. Zulke 20 commutatoren zijn er evenwel de oorzaak van dat de motoren lawaaierig zijn.Axial-air-gap DC motors employing disc anchors made by applying the windings by pressing or depositing metal on either side of an insulating disc, or by metal die-cutting products in the form of half-windings on either side of a pre-impregnated disc and then joining the half windings together by fusing or welding at the inner and outer diameters of the amber disc are lightweight, compact and have a variety of applications. It is common in motors of this type to design and design the half windings such that the flat portion of the half windings on one side of the armature can be used as a converter. This area is usually located at the radial portion of the anchor near the inner circumference or hub of the anchor. Using a portion of the conductor windings as a commutator in this manner simplifies the manufacture of the armatures, reduces costs as well as weight. However, such 20 commutators cause the motors to be noisy.

Bij een typerende uitvoeringsvorm van motoren van deze soort zijn per laag van een ih cm "printed circuit" motor vervaardigd van metalen stansprodukten 1U1 geleiders of wikkelingen aanwezig, elk waarvan bo-25 vendien als commutator functioneert. Deze lkl geleider- of commutator-segmenten zijn van elkaar gescheiden door een spleet, waarvan de breedte ongeveer de helft bedraagt van de breedte van elk metaalsegment. Voor de elektrische isolatie, noodzakelijk voor het functioneren van de motor, is evenwel slechts een. geringe afstand of spleet vereist. De gro-30 te afstand tussen de segmenten is een gevolg van beperkingen van het stansproces. De grote afstand kan echter tot gevolg hebben dat de borstels in de borstelhouders trillen en ratelen wanneer de commutator-segmenten er langs glijden, hetgeen lawaai maakt. Gebleken is dat dit lawaai blijft bestaan ondanks bijzondere inspanningen en vervaardigings- 8100977 2 .In a typical embodiment of motors of this type, 1 µl of conductors or windings, each of which additionally functions as a commutator, are provided per layer of a 1 cm "printed circuit" motor made of metal blanking products. These 11 conductor or commutator segments are separated from each other by a slit, the width of which is approximately half the width of each metal segment. However, for the electrical insulation necessary for the functioning of the engine there is only one. requires a small distance or gap. The large distance between the segments is due to limitations of the punching process. However, the great distance can cause the brushes in the brush holders to vibrate and rattle as the commutator segments slide past them, making noise. It has been found that this noise persists despite special efforts and manufacturing 8100977 2.

* «* «

"I"I

werkwijzen, waaronder afdraaien met een diamant, zolang conventionele borst elhouders gebruikt worden. Borstelhouders die vervaardigd zijn volgens de hierna beschreven technieken zijn echter zeer effectief gebleken voor wat betreft de vermindering van dit lawaai.methods, including diamond spinning, as long as conventional brush holders are used. Brush holders manufactured according to the techniques described below, however, have proven very effective in reducing this noise.

5 De borstels voor motoren van de bedoelde soort zijn in het algemeen rechthoekig en gemonteerd in metalen houders, welke doorgaans iets ruimer zijn dan de borstel, zodat deze vrij in en uit de houder kan schuiven ter aanpassing aan onregelmatigheden van het commutatoropper-vlak en slijtage van de borstel. De houder is voorzien van een veer, TO welke samenwerkt met het achtereinde van de borstel en het front van de 'borstel in aanraking houdt met de commutator als het anker draait. Als de borstel, zoals gebruikelijk, rechtstreeks van een elektrische aansluiting is voorzien, dient de houder uitsluitend als mechanische geleiding en behoeft geen stroom te geleiden.5 The brushes for motors of the type intended are generally rectangular and mounted in metal holders, which are generally slightly wider than the brush, allowing it to slide freely in and out of the holder to accommodate commutator surface irregularities and wear of the brush. The holder is provided with a spring TO which cooperates with the rear end of the brush and keeps the front of the brush in contact with the commutator as the armature rotates. If, as usual, the brush is directly supplied with an electrical connection, the holder only serves as mechanical guidance and does not need to conduct any current.

15 In het kader van de onderhavige uitvinding is ontdekt dat het trillen en ratelen van de borstels in een elektromotor, zoals een "printed circuit" motor met radiale lucht spleet, aanzienlijk kan worden verminderd en, voor praktische doeleinden, wezenlijk kan worden uitgeschakeld door aanraking of botsing tussen de borstel en de borstelhouder te isoleren 20 of te dempen bij het in de houder drukken van de borstel tijdens het voorbij gaan van de commutatorsegmenten en de ertussen gelegen segmenten. Dit wordt bewerkstelligd door een coating of een inzetstuk aan te brengen tussen de borstel en de borstelhuls van een dempend materiaal met geringe veerkracht, zoals bijvoorbeeld butylrübber.In the context of the present invention it has been discovered that the vibration and rattling of the brushes in an electric motor, such as a "printed circuit" motor with radial air gap, can be considerably reduced and, for practical purposes, can be substantially switched off by touch or isolating or damping collision between the brush and the brush holder when the brush is pressed into the holder while passing the commutator segments and the segments therebetween. This is accomplished by applying a coating or insert between the brush and the bristle sleeve of a low resilience damping material such as, for example, butyl rubber.

25 In het navolgende zal de uitvinding nader worden toe gelicht onder verwijzing naar de tekeningen, waarin een. voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is weergegeven.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings, in which a. preferred embodiment of the invention is shown.

Fig. T is een gedeeltelijk opengewerkt aanzicht van een borstel en een borstelhuiseenheid, waarbij de uitvinding is toege-30 past.Fig. T is a partial cutaway view of a brush and a brush housing unit employing the invention.

Fig. 2 is een doorsnede volgens II - II in fig. 1.Fig. 2 is a section according to II - II in FIG. 1.

Fig. 3 is een aanzicht van een segment van een commu tator, met daarop weergegeven een borstel in doorsnede, volgens III - III in fig. 1.Fig. 3 is a view of a segment of a communicator, showing a cross-section brush, according to III-III in FIG. 1.

35 Fig. k is een doorsnede van de borstel en de borstel- houdereenheid volgens IV - IV in fig. 2, en 8100977 3FIG. k is a sectional view of the brush and brush holder unit according to IV - IV in Fig. 2, and 8100977 3

Fig. 5 is een doorsnede overeenkomstig aan die volgens fig. U, doch volgens V - V in fig. 2.Fig. 5 is a section similar to that of FIG. U, but according to V-V in FIG. 2.

De horstel met horstelhoudereenheid, in het algemeen aangeduid met het verwijzingscijfer 2, omat een rechthoekige huis U, 5 waarop aan een zijde een deksel 6 is bevestigd. Het deksel is voorzien van schroefdraad 8, met behulp waarvan een van een sleuf 12 voor samenwerking met een schroevendraaier voorziene afsluitplug 10 is bevestigd. Zoals het heste te zien is in de figuren 1 en 5 zijn de voorkant en de achterkant van de borstelbuis k, gerekend ten opzichte van de bewegingsrich-10 ting van de globaal met het verwij zings cijfer 20 aangeduide commutator, voorzien van gebogen wanden 1U, 16 ter aanpassing aan de horstelveer 18.The screen with a screen holder unit, generally indicated by the reference numeral 2, comprises a rectangular housing U, 5 on which a cover 6 is fixed on one side. The cover is provided with screw thread 8, by means of which a sealing plug 10 provided with a slot 12 for cooperation with a screwdriver is attached. As can be seen in FIGS. 1 and 5, the front and the back of the brush tube k, calculated relative to the direction of movement of the commutator generally designated by reference numeral 20, are provided with curved walls 1U, 16 to adapt to the seat spring 18.

De commutator 20 bestaat uit segmenten 22, die gescheiden zijn door ruimten 2k,The commutator 20 consists of segments 22, which are separated by spaces 2k,

Zoals het beste is weergegeven in de figuren 1, 2, 3 1? en U bezit de borstel 30 een rechthoekige doorsnede met iets kleinere afmetingen dan de borstelbuis k en kan hierin vrij heen en weer schuiven. Aan het binneneinde is de borstel 30 voorzien van een verhoging 32 voor het opnemen van een uiteinde van de drukveer 3¾. De stroom-.geleider 36, bijvoorbeeld uit gevlochten koperdraad, is met één uitein-20 de ingebed in de verhoging 32 van borstel 30 en staat in elektrische verbinding met de borstel. Aan het tegenovergestelde uiteinde is de geleider 36 elektrisch verbonden met de metalen clip 38 met benen 38a, 38b, welke zich in de borstelbuis k uitstrekken. Het. vrije uiteinde van de drukveer 3^ rust in de clip 38.As best shown in Figures 1, 2, 3 1? and the brush 30 has a rectangular cross section with slightly smaller dimensions than the brush tube k and can slide back and forth freely therein. At the inner end, the brush 30 is provided with an elevation 32 for receiving one end of the compression spring 3¾. The current conductor 36, for example of braided copper wire, is embedded at one end in the elevation 32 of brush 30 and is electrically connected to the brush. At the opposite end, the conductor 36 is electrically connected to the metal clip 38 with legs 38a, 38b extending into the brush tube k. It. free end of the compression spring 3 ^ rests in the clip 38.

25 De hiervoor beschreven borstel met borstelhoudereenheid is kenmerkend voor de borstel en borstelhoudereenheden toegepast bij "printed circuit", motoren met axiale luchtspleet en de eenheden waaraan deze uitvinding speciaal is aangepast. Bij zulke kenmerkende eenheden wordt de borstel met de commutator 20 in aanraking gehouden door 30 de in de borstelbuis k samengedrukte veer 3^·, terwijl de commutator 20 langs het uiteinde van borstel 30 draait. De borstel 30 zal dan ook in en uit de buis ^ schuiven wanneer onregelmatigheden, verhogingen, en dergelijke in de commutator 20 langs de borstel 30 passeren. Uit een oogpunt van elektrische geleiding wordt evenwel voortdurende aanraking 35 gehandhaafd tussen de borstel en de commutator 20 en de commutator-segmenten 22.The previously described brush with brush holder unit is typical of the brush and brush holder units used in "printed circuit", motors with axial air gap and the units to which this invention is specially adapted. In such typical units, the brush is held in contact with the commutator 20 by the spring 31 compressed in the brush tube k, while the commutator 20 rotates along the end of brush 30. The brush 30 will therefore slide in and out of the tube as irregularities, elevations, and the like in the commutator 20 pass along the brush 30. However, from an electrical conductivity point of view, continuous contact 35 is maintained between the brush and the commutator 20 and the commutator segments 22.

8100977 * V- 1*8100977 * V- 1 *

Wanneer de borstel 30 van het ene commutatorsegment 22 via de tussenruimte 2k overgaat naar het volgende segment 22 wordt deze afwisselend gespannen en ontspannen in de borstelbuis 1*, dat wil zeggen, de borstel 30 zal tegen een van de zijwanden van de buis 4 wor-5 den gedrukt, hetgeen ratelen, trillen en lawaai veroorzaakt. De uitvinding is er op gericht dit te elimineren.When the brush 30 passes from one commutator segment 22 through the gap 2k to the next segment 22, it is alternately tensioned and relaxed in the brush tube 1 *, that is, the brush 30 will be pressed against one of the side walls of the tube 4 5 which causes rattling, tremors and noise. The invention aims to eliminate this.

Figuur k laat zien dat het naar de commutator gerichte einde van de borstelbuis k van de loodrecht op de bewegingsrichting van de commutator staande zijwanden is voorzien van dempingsmateriaal be-10 staande uit een elastomeer met geringe veerkracht, welke de aanraking van de borstel met deze zijwanden dempt, doch welke daarbij de. in- en uitbeweging van de borstel 30 in de borstelbuis k of het onderhouden van contact tussen het uiteinde van de borstel 30 met de commutator 20 door middel van. de drukveer 18 niet beïnvloedt.Figure k shows that the end of the brush tube k towards the commutator k of the side walls standing perpendicular to the direction of movement of the commutator is provided with damping material consisting of an elastomer with low resilience, which contacts the brush with these side walls attenuates, but which thereby the. movement and movement of the brush 30 in the brush tube k or maintaining contact between the end of the brush 30 with the commutator 20 by means of. the compression spring 18 does not affect.

15 Bij de in figuur 1* gegeven voorkeursuitvoeringsvorm zijn de buitenste uiteinden van de gekromde zijwanden 14, 16 van de borstelbuis 1*, welke aan de dekselzijde van de buis 4 om de drukveer 18 passen , voorzien van elastomere schokdempende middelen 1*0, 1*2, die verhoudingsgewijs zacht zijn, doch niet elastisch of sterk terugverend. 20 Gebleken is dat butylrubber bijzonder geschikt is. Dit is door lijmen' verbonden met de gekromde zijwanden door middel van een snel hardende kit, bijvoorbeeld van het cyanoacrylaat-type. Het kan ook langs mechanische weg worden verbonden door geschikte gaten in de gekromde zijwanden, waarin uitsteeksels van de butylrubberdelen 1*0,1*2 passen.In the preferred embodiment shown in figure 1 *, the outer ends of the curved side walls 14, 16 of the brush tube 1 *, which fit on the cover side of the tube 4 around the compression spring 18, are provided with elastomeric shock-absorbing means 1 * 0, 1 * 2, which are relatively soft, but not elastic or highly springy. It has been found that butyl rubber is particularly suitable. This is bonded to the curved sidewalls by means of a fast-curing sealant, for example of the cyanoacrylate type. It can also be mechanically joined by suitable holes in the curved side walls, into which protrusions of the butyl rubber parts 1 * 0.1 * 2 fit.

25 ia een ontspannen toestand dienen de demporganen 1+0, 1+2 uiteraard buiten de aanliggende zijwanden van de borstelbuis 1* uit te steken, doch zij dienen de in- en uitbeweging van de borstel 30 in de borstelbuis k niet te beïnvloeden. In samengedrukte toestand moeten de delen 1+0, 1*2 de borstel 30 dempen en verhinderen dat deze de zij-30 wanden van de borstelbuis aanraakt of daar tegenaan komt te stoten.In a relaxed state, the damping members 1 + 0, 1 + 2 should of course protrude beyond the adjacent side walls of the brush tube 1 *, but they should not affect the movement and movement of the brush 30 in the brush tube k. In the compressed state, parts 1 + 0, 1 * 2 must damp the brush 30 and prevent it from touching or bumping the side walls of the brush tube.

Hoewel het toepassen van de delen 1*0, 1*2 in de kromming van de zijwanden 11*, 16 een geschikte manier is voor het realiseren van de onderhavige uitvinding, zonder de afmetingen van de bestaande onderdelen te wijzigen, zal het de deskundige duidelijk zijn dat andere 35 dempingsopstellingen kunnen worden toegepast. Door bijvoorbeeld het met de commutator in aanraking zijnde uiteinde van de borstelbuis iets wij- 8100977Although the use of the parts 1 * 0, 1 * 2 in the curvature of the side walls 11 *, 16 is a suitable way to realize the present invention, without changing the dimensions of the existing parts, it will be clear to the skilled person are that other cushioning arrangements may be used. For example, by slightly changing the end of the brush tube contacting the commutator. 8100977

. *· V. * · V

5 der te maken ontstaat ruimte om de zijwanden van de borstelbuis aan het uiteinde van de gekromde zijwanden 14, 16 met een elastomeer dem-pingsmateriaal, zoals butylrubber, te bedekken. In plaats van een be-dekkingslaag kan ook een huls van dit materiaal worden gebruikt.5 creates space to cover the side walls of the brush tube at the end of the curved side walls 14, 16 with an elastomeric cushioning material, such as butyl rubber. Instead of a cover layer, a sleeve of this material can also be used.

81 O' 0 9 7' 781 O '0 9 7' 7

Claims

Dampened brush unit for use in electric motors, comprising a brush tube open on one side, in which a torsion frame can slide in the longitudinal direction, means for pushing the brush out in contact with a commutator, mounted in the tube. 5. as well as:. damping means arranged perpendicular to the direction of movement of the commutator of the tube, via which the brush rests against the side walls of the brush tube.

Damped brush unit according to claim 1, characterized in that said damping means are located in curved parts of the side walls of the brush tube perpendicular to the direction of movement of the commutator. Damped brush unit according to claim 1 or 2, characterized in that the damping means consist of an elastomeric material. T5 U. Damped brush unit according to claim 1 or 2, characterized in that the damping means consist of butyl rubber.

Damped brush unit according to claim 1 or 2, characterized in that the brush tube is rectangular. 8100977