NL8720161A - Elektrische borstelcontactinrichting voor elektrische motor met cilindrische collector. - Google Patents

Description

- 1 - 8 7 2 0 1t) ί

Elektrische borstelcontactinrichting voor elektrische motor met cilindrische collector.

De uitvinding heeft betrekking op elektrische motoren met cilindrische collector en meer in het bijzonder op een inrichting voor elektrisch borstelcontact voor dergelijke motoren.

5 Het Amerikaanse octrooischrift 2.545.365, geda teerd 13 maart 1951, beschrijft een elektrische borstelcontactinrichting van het soort, dat een borstellichaam heeft in de vorm van een schijf, in hoofdzaak gevormd uit koolstof of een ander geschikt elektrisch geleidend 10 materiaal, welk borstellichaam draaibaar gemonteerd is op een centrale spil en draaiend wordt aangedrukt tegen de collector. Tijdens het werken van de motor ondergaat de borstel een geleidelijke slijtage aan haar omtrek tangentieel ten opzichte van de omtrek van de collector.

15 Er is steeds gebleken, dat deze bekende inrichting een ernstig nadeel biedt, dat in de praktijk de industriële toepassing van dergelijke inrichtingen heeft verhinderd ongeacht hun principiële voordelen, die derhalve niet tot voordeel hebben geleid. Deze principiële voordelen 20 zijn gelegen in de mogelijkheid om borstels te vormen van compacte vorm en de noodzaak te vermijden van de aanwezigheid van armen van aanzienlijke lengte tussen het contactoppervlak en de draaias, hetgeen het risico vermijdt van het trillen van de dragerarm van het contact-25 oppervlak, alsook dat van breuk van deze arm, welke algemeen bestaat uit koolstof.

Meer in het bijzonder verschaft de elektrische borstelcontactinrichting volgens de bekende techniek, geïllustreerd in het bovengenoemde Amerikaanse octrooi-30 schrift, aanleiding tot de produktie van vonken en bijgevolg tot het afzetten van een koolstoflaag op de collector, hetgeen leidt tot een verandering van het elektrische contact en tenslotte tot onderbreking van de motorwerking.

Tot nog toe is geen enkele oplossing voor dit probleem 35 gevonden.

De onderhavige uitvinding heeft nu tot hoofd- 8 7' '’< 1 » u / j ‘O · - 2 - doel het verschaffen van een elektrische borstelcontact-inrichting van het bovengenoemde soort, waarbij het gevaar van tekortschieten in functioneren van de collector wordt onderdrukt en een lange levensduur wordt verzekerd 5 voor de elektrische contactinrichting. Nauwkeuriger gezegd heeft de uitvinding tot doel het vermijden van de voortbrenging van vonken en het tot stand brengen van een uitstekend elektrisch contact tussen de borstel en de collector gedurende de gehele levensduur van de borstel, als-10 mede te vermijden, dat de afstelling van de elektrische borstelcontactinrichting geen nadelige invloed heeft op een goede werking van de collector.

Hiertoe heeft de elektrische borstelcontactinrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat deze 15 inrichting een borstellichaam heeft in de vorm van een nok, van elektrisch geleidend materiaal, met tenminste één cilindrisch contactoppervlak, middelen voor het draaibaar monteren van dit borstellichaam rond een axiale draaias en elastische terugtrekmiddelen die er voor zorgen, 20 dat dit borstellichaam zodanig wordt gedraaid, dat het contactoppervlak ervan wordt aangelegd tegen de collector, waarbij het borstellichaam een spleet heeft van in wezen cilindrische vorm, begrensd door twee oppervlakken van nagenoeg cilindrische vorm, van elkaar gescheiden en in 25 wezen concentrisch ten opzichte van de draaias van de borstel, welke spleet een omtreksdeel van het borstellichaam, dat het genoemde contactoppervlak vormt, scheidt van een centraal deel van het borstellichaam, dat de draaias omgeeft.

30 De uitvinding is gebaseerd op inzicht van het feit, dat de bovengenoemde bezwaren van bekende inrichtingen het gevolg zijn van de opstelling van één deel van het contactoppervlak tussen het cilindrische oppervlak van de collector en het borstellichaam, waargenomen in de 35 richting van de as van de motor en de draaias van de borstel, bij het snijpunt met een rechte, die de corresponderende punten bij deze assen verbindt.

Aan dit deel van het contactoppervlak heeft het vanzelfsprekend geen enkele radiale kracht, die er toe 40 leidt de borstel tegen de collector te drukken, en bij .8720161 - 3 - gevolg heeft het geen goed elektrisch contact in de corresponderende zone. Men heeft vastgesteld, dat dit feit als consequentie de voortbrenging heeft van vonken, resulterende in de afzetting van een koolstoflaag op het 5 oppervlak van de collector zoals hierboven genoemd.

Daarenboven doen zich vanwege het feit, dat men algemeen twee borstels gebruikt, die diametraal tegenover elkaar zijn opgesteld, moeilijkheden van mechanische aard voor wegens de montagetolerantie van het lager in de radiale 10 richting van de as van de collector. In feite zijn de bovengenoemde, in de zones van de collector diametraal tegenover elkaar geplaatste oppervlakken van de borstels van elkaar gescheiden door een vaste afstand. Dit resulteert in een slijtage in deze zones, hetgeen eveneens 15 de goede werking van de collector verandert.

Dankzij de aanwezigheid van de cirkelvormige spleet bevindt het centrale deel van het borstellichaam zich steeds op een bepaalde afstand van de collector en het werkzame contactoppervlak, of slijtoppervlak, van het 20 borstellichaam, in zijn omtreksgedeelte, wordt constant onderworpen aan de druk van het elastisch terugtrekmiddel, ongeacht de slijtagegraad van de borstel.

De uitvinding wordt thans nader toegelicht aan de hand van de thans volgende gedetailleerde beschrijving 25 van een uitvoeringsvorm van de elektrische borstelcontact-inrichting volgens de uitvinding, welke beschrijving uitsluitend bij wijze van voorbeeld is en niet beperkend, en waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekening, waarin: 30 Fig.1 een bovenaanzicht is van een deel van het inwendige vlak van een uiteindedeel van een elektrische motor met cilindrische collector, waargenomen evenwijdig aan de as van de motor, waarin de relatieve opstelling getoond is van de borstels en de collector, in het geval 35 van een elektrische contactinrichting, welke een borstellichaam heeft in de vorm van een nok volgens de bekende techniek, en fig.2 een bovenaanzicht is, overeenkomstig aan dat van fig.1, waarin het geval getoond is van een voor-40 keursuitvoeringsvorm van de elektrische borstelcontact- .8720161 - 4 - inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

In fig.1 is een gedeelte weergegeven van een borstel-houderdeel van een elektrische gelijkstroommotor. Het deel 1 heeft een cilindrische vorm en is verkregen door 5 vorming uit stijf kunststofmateriaal. Het bezit een centrale cirkelvormige opening 2, bedoeld om de as van de rotor (niet weergegeven) van de motor door te laten.

De ruimte, begrensd tussen het inwendige vlak van de zijwand 3 van het deel 1 en het cirkelvormige inwendige 10 vlak 4 daarvan vormt een ligplaats, waarbinnen twee borstels 5 geplaatst zijn, waarvan elk gemonteerd is op draaibare wijze rond een respectievelijke rotatiespil 6, bevestigd op het stuk 1. De spillen 6 zijn of geheel gevormd uit een goed elektrisch geleidend materiaal, zoals 15 messing, of omgeven door een stuk uit een dergelijk materiaal, en zijn elektrisch verbonden enerzijds met de massa van de borstel 5 via een geleidende kabel 11, die met voordeel bestaat uit koper of een koperlegering, en anderzijds met een geleidende lamel 13 via een 20 elektrisch geleidende kabel 12. De geleidende lamel 13 gaat door de wand van het uiteinde van het stuk 1 heen, teneinde te zorgen voor de elektrische verbinding met één van de klemmen van de motor (niet weergegeven), die bevestigd zijn aan het uitwendige oppervlak van deze 25 wand.

De lamel 13 en het corresponderende uiteinde van de kabel 12 zijn tegen elkaar vastgeklemd in een diametrale spleet van een contactblok 14, dat integraal deel uitmaakt van het stuk 1.

30 Gegeven het feit, dat de inrichting van de beide borstels 5 en de corresponderende beide contactblokken 14 symmetrisch is ten opzichte van de as van het stuk 1, is slechts een deel daarvan, dat een borstel 5 en het corresponderende contactblok 14 draagt, weergegeven, 35 teneinde de tekening te vereenvoudigen.

Het inwendige vlak 4 van het stuk 1 bevat twee relieflijsten 7, elk geassocieerd met een borstel 5, en op elk waarvan een schroefveer (niet weergegeven) afsteunt, die een torsiewerking uitoefent, en gecentreerd is op de 40 spil 6 van de corresponderende borstel, en de aanzet geeft . 8 7 j 1 3 1 - 5 - om de borstel te laten wenden in de richting tegengesteld van de wijzers van een uurwerk, teneinde het contactoppervlak 8 ervan te doen afsteunen op de collector 9.

Deze laatste is in fig.1 weergegeven in doorsnede lood-5 recht op de as van de rotor van de motor.

Een ligplaats, begrensd door een cirkelvormige rand 10, is aangebracht in een uitholling in het oppervlak 4 van het stuk 1, concentrisch ten opzichte van de opening 2, teneinde het uiteinde van de collector 9 op te nemen. Het 10 contactoppervlak 8 van de borstel met de collector 9 wordt constant aangedrukt tegen het oppervlak van deze laatste met een merkbare druk onder invloed van de kracht, uitgeoefend door de schroefveer, en de rotatie van de collector 9 veroorzaakt een voortgaande slijtage van de 15 borstel zonder verandering van de vorm van het contactoppervlak 8, dat constant opnieuw wordt afgeslepen in de massa van de borstel. Evenwel breidt, naarmate de borstel 5 slijt, het cilindrische deel 16 van het uitwendige oppervlak van de borstel 5 zich uit, daarbij 20 blijvend rakend aan de collector 9, langs een lijn, aangegeven door de pijl, die uitgaat van het verwijzings-cijfer 15. Deze lijn vormt de grens tussen het cilindrische deel 16 van het oppervlak van de borstel 5 en het contactoppervlak 8. Er valt gemakkelijk in te zien, dat het 25 gebied van het deel 16 van het borsteloppervlak, gelegen direct in de nabijheid van deze lijn, zich bevindt op een zeer geringe afstand van de collector 9, zodat elektrische bogen kunnen ontstaan in dit gebied tussen de collector en de borstel. Deze elektrische bogen 30 zijn de oorzaak van het afzetten op de collector van een isolerende koollaag, waardoor het nadeel met zich meebrengende, waar eerder gewag . van is gemaakt.

Er valt verder op te merken, dat, vanwege het feit, dat het cilindrische deel 16 van het oppervlak van de 35 borstel 5 aanrakend is aan de collector 9, de rotatie van deze laatste slechts mogelijk is, wanneer deze volmaakt is gecentreerd, op gelijke afstand tussen de rotatieassen van de twee borstels 5, en bovendien slechts, indien de omtrek ervan volmaakt cilindrisch is. Dit vereist 40 uitzonderlijke nauwe constructietoleranties, waaraan vrij- .8720181 - 6 - wel ónmogelijk te voldoen is in industriële produktie in grote series. Dit vormt een extra nadeel, dat komt bij dat, resulterende uit de afzetting van de koolstoflaag op de collector, zodat het gebruik van het bovengenoemde 5 soort borstel tot op heden niet mogelijk is geweest.

In fig.2 is een uitvoeringsvorm getoond volgens de uitvinding, waarbij elementen identiek aan corresponderende elementen uit fig.1, aangegeven zijn met dezelfde verwijzingscijfers, waarbij de inrichting van het geheel 10 van de borstels 5' en hun opstelling ten opzichte van de collector 9 dezelfde zijn als in het geval van de contact-inrichting volgens de bekende techniek, getoond in fig.1.

In de elektrische contactinrichting volgens de uitvinding bezitten evenwel de borstels 5' een cirkel-15 vormige spleet 17, die zich uitstrekt over een omtreks-boog van het borstellichaam, en welke het omtreksdeel 5a daarvan, waarvan het vrije uiteinde wordt begrensd door het contactoppervlak 81 van de borstel met de collector 9, scheidt van een centraal deel 5b, dat de rotatie-as 6 20 omringt. Zodoende zet het contactoppervlak 8' van de borstel 5' met de collector 9 zich niet voort over het cilindrische oppervlak 16', dat concentrisch is met de rotatieas 6 van de borstel 51, maar wordt het daarvan gescheiden door de spleet 17, en dat ongeacht de slijtage-25 graad van de borstel, voor zover deze graad niet zodanig is, dat de spleet 17 geheel verdwenen is, d.w.z. zo lang het contactoppervlak 8' nog niet het gebied bereikt, waar de delen 5a en 5b van het borstellichaam met elkaar verenigd zijn. Men ziet, dat het gevolg hiervan is, dat 30 het cilindrische oppervlak 16' niet de raaklijn vormt (zoals de lijn 15 van fig.1) met de collector 9, en dat alle delen van dit oppervlak op een voldoende afstand zijn van het buitenoppervlak van de collector, teneinde het risico weg te nemen van de produktie van een elektrische 35 boog tussen het cilindrische oppervlak 16' van de borstel en de collector.

Dit resultaat kan bijvoorbeeld in de praktijk worden verkregen voor een borstel 5', waarvan het omtreks-oppervlak een straal heeft van 4 mm in zijn gebied het 40 meest verwijderd van zijn as, in het bijzonder in het . 87 2 6 : 3 1 - 7 - gedeelte 5a, en een straal van 2 mm voor het cilindrische oppervlak 16' van het centrale deel 5b, waarbij de spleet 17 een breedte heeft van 0,4 mm.

Er valt dus in te zien, dat de borstel volgens de 5 uitvinding een aanzienlijke beperking geeft van het gevaar van de voortbrenging van vonken tussen het borstel-lichaam en de collector.

Anderzijds is vanwege het feit, dat de collector slechts in contact is met de borstel via het oppervlak 10 8', gelegen aan het uiteinde van het omtreksdeel 5a, dat een zekere flexibiliteit bezit, de rotatie van de collector in het geheel niet belemmerd, zelfs indien de centreringstoleranties van de as ervan alsook die van de cilindrische vorm van zijn omtrek niet erg nauw genomen 15 zijn.

-conclusies- , 87£0 »31

Claims (3)

1. Elektrische borstelcontactinrichting voor een elektrische motor met cilindrische collector, welke inrichting een borstellichaam heeft met de vorm van een nok uit elektrisch geleidend materiaal, met tenminste 5 éin cilindrisch contactoppervlak, middelen voor het draaibaar monteren van dit borstellichaam rond een axiale draaispil, en veerkrachtige terugtrekmiddelen, die er voor dienen om dit borstellichaam zo te doen draaien, dat het contactoppervlak ervan aansteunt tegen de collector, 10 met het kenmerk, dat het borstellichaam een spleet heeft van nagenoeg cilindrische vorm, begrensd door twee oppervlakken van nagenoeg cilindrische vorm, gescheiden van elkaar en nagenoeg concentrisch ten opzichte van de draaias van de borstel, welke spleet een omtreks-15 deel van het borstellichaam, dat het contactoppervlak vormt, scheidt van een centraal deel van het borstellichaam, dat de draaias omringt.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het 20 kenmerk, dat het borstellichaam van koolstof is.

3. Elektrische motor, voorzien van een inrichting volgens conclusie 1 of conclusie 2. .87 2 0161