WO2008022631A1 - Dc machine - Google Patents

Dc machine Download PDF

Info

Publication number
WO2008022631A1
WO2008022631A1 PCT/DE2007/001479 DE2007001479W WO2008022631A1 WO 2008022631 A1 WO2008022631 A1 WO 2008022631A1 DE 2007001479 W DE2007001479 W DE 2007001479W WO 2008022631 A1 WO2008022631 A1 WO 2008022631A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide
carbon
carbon brush
machine
brush
Prior art date
Application number
PCT/DE2007/001479
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Sebastian SCHRÖDER
Original Assignee
Temic Automotive Electric Motors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Temic Automotive Electric Motors Gmbh filed Critical Temic Automotive Electric Motors Gmbh
Priority to DE112007001862T priority Critical patent/DE112007001862A5/en
Publication of WO2008022631A1 publication Critical patent/WO2008022631A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38Brush holders
    • H01R39/40Brush holders enabling brush movement within holder during current collection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38Brush holders
    • H01R39/381Brush holders characterised by the application of pressure to brush
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38Brush holders
    • H01R39/41Brush holders cartridge type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/46Auxiliary means for improving current transfer, or for reducing or preventing sparking or arcing

Definitions

  • This so-called brush fire can be the cause of high-frequency interference, which, for example, emits the DC machine during operation and feeds it back into the line network, thus causing interference to other consumers in the line network.
  • the rotation speed is also limited by this spark formation, since the carbon brush becomes hot at high speeds and consumes faster than in typical temperature ranges for these DC machines.
  • high speeds cause a higher induction voltage, which can initialize a revolving brush fire.
  • the carbon guide is formed by a base surface, optionally by side surfaces and by a number of guide surfaces bevelled relative to the base surface.
  • the coal guide is designed as a rectangular shaft.
  • the intended and necessary play of the carbon brush in the tangential direction in the coal guide is present over the entire height of the carbon brush and carbon guide and allows a stimulation of the carbon brush and thus the noise and the sparking, the so-called brush fire.
  • a chamfer of the guide surfaces and the pressure of the carbon brush in the direction of the base surface and the guide surfaces beveled relative to the base achieves at least one point contact and guidance of the usual example rectangular trained carbon brush in the coal guide.
  • the carbon brush In order to form the contact between the carbon brush and the carbon guide as a surface contact, the carbon brush also has a guide surface which is adapted to the guide surface of the carbon guide.
  • the pressure of the carbon brush in the direction of the base surface of the carbon guide is preferably carried out via the integration of an additional component such as a spiral, torsion or spiral spring in the coal guide.
  • the spring element can also be provided in terms of production technology in the coal guide or in one of the add-on parts.
  • the pressure of the carbon brush is effected by a spring bias acting in the radial direction via a lever deflection.
  • advantages of this embodiment lie in a simpler and therefore more cost-effective production of the lamellar brush system, since the carbon brush itself and the carbon brush le Installation larger manufacturing tolerances are acceptable than in the usual execution.
  • the tool life is higher than in the previous versions, since the wear of the carbon brush is reduced by minimizing the shock excitation and sparking, which also has a cost-effective effect on the operation of the DC machine.
  • FIG. 2 shows the DC machine according to FIG. 1 in perspective view
  • FIG. 1 in three-dimensional view.
  • the contacts 12 of the commutator 10 are constructed such that they constantly change during the rotation of the armature 6, the polarity of the armature winding 8, not shown here.
  • the carbon brush 12 consists of an electrically highly conductive material, such as graphite, which is also characterized by the property that during operation by the pressing of the carbon brush 12 to the commutator 10 abrasion occurs, the contact surface between carbon brush 12 and commutator 10 smears.
  • the leadership of the carbon brush 12 of a commutator 10 is carried out in a so-called coal shaft 14, also referred to as a carbon guide, according to FIG. 3.
  • a so-called coal shaft 14 also referred to as a carbon guide
  • heat is generated, which increases with increasing speed.
  • the carbon guide 14 and the carbon brush 12 are made of different materials, these expand when heated in the operation of the DC machine 1 differently.
  • a clearance is provided between the inner wall of the carbon guide 14 and the carbon brush 12, which catches the different expansions.
  • the carbon brush 12 in the carbon guide 14 is tangential and radially movable and generated by the inevitable tangential and radial movement and the impact of the carbon brush 12 on the inner wall of the carbon guide 14 a noise. This noise increases with increasing speed of the DC machine.
  • the guide surface 18 of the carbon brush 12 is designed with a chamfer adapted to the guide surface 16 of the carbon guide 14.
  • FIG. 4 A particularly advantageous design of the device for generating the contact pressure is shown in FIG. 4.
  • a spring 22 generates by its bias a pressure on a lever 24 which is integrated laterally to the carbon brush 12 in the coal guide 14.
  • the axis 26 extends in the tangential direction, creates an axial contact pressure on the carbon brush 12 in the direction of the base surface 20 of the carbon guide 14th Due to the bevel of the guide surface 18 of the carbon brush 12 and the bevel of the guide surface 16 of the carbon guide 14 in conjunction with the axial contact pressure exerted on the carbon brush 12 in the direction of the base surface 20 of the carbon guide 14 is formed between the guide surface 16 of the coal guide 14 and the guide surface 18 of the carbon brush 12 line contact or surface contact.
  • the design of the contact between the carbon guide 14 and the carbon brush 12 as surface contact largely reduces the noise, such as by shock excitation between the carbon guide 14 and the carbon brush 12, and the so-called brush fire, at the contact surface between coal guide 14 and the carbon brush 12 can arise.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

In a DC machine (1) with a number of carbon brushes (12), which are each arranged in a carbon guide (14) such that they can be displaced in their longitudinal direction, brush sparking should be reduced or avoided and therefore excessive noise development and radiofrequency interference largely ruled out. For this purpose, the invention provides a carbon guide (14), which is formed by a base face (20) possibly by side faces and by a number of guide faces (16) which are bevelled relative to the base face (20).

Description

Beschreibungdescription
GleichstrommaschineDC machine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstrommaschine mit einer Anzahl von Kohlebürsten, die jeweils in ihrer Längsrichtung verschiebbar in einem Führungskanal, der so genannten Kohleführung, angeordnet sind.The invention relates to a DC machine with a number of carbon brushes, each slidably disposed in its longitudinal direction in a guide channel, the so-called coal guide.
Die für die Funktionsfähigkeit von elektrischen Maschinen, beispielsweise von Gleichstrommaschinen, erforderliche Bereitstellung eines relativ zur Wicklung drehenden oder wandernden Stromes auf der Grundlage eines Gleichstromes als Eingangsstrom wird üblicherweise über den so genannten Kommu- tator, auch als Stromwender bezeichnet, erzielt. Üblicherweise sind Stromwendeeinrichtungen als Lamellen-Bürste-System ausgeführt, beispielsweise in Gleichstrommaschinen. Eine Gleichstrommaschine kann ausgeführt sein als Elektromotor, der mit Gleichstrom betrieben wird, oder als Generator, der mechanische Energie in Gleichstrom umwandelt. In einigen Anwendungsfällen kann eine Gleichstrommaschine auch beide Funktionen erfüllen.The required for the functioning of electrical machines, such as DC machines, providing a relative to the winding rotating or traveling current on the basis of a direct current as an input current is usually on the so-called commutator, also referred to as current inverter achieved. Usually current turning means are designed as a lamella brush system, for example in DC machines. A DC machine may be implemented as a DC electric motor or as a generator that converts mechanical energy into DC power. In some applications, a DC machine can also perform both functions.
Eine Gleichstrommaschine umfasst als wesentliche Komponenten typischerweise einen unbeweglichen äußeren Teil, den Stator, und einen drehbar gelagerten inneren Teil, den Rotor oder Anker. Bei konventionellen Gleichstrommaschinen umfasst der unbewegliche Teil mindestens einen Elektromagneten oder in kleineren, weniger leistungsfähigen Ausführungen mindestens einen Permanentmagneten.A DC machine typically includes, as essential components, a stationary outer part, the stator, and a rotatably mounted inner part, the rotor or armature. In conventional direct current machines, the immovable part comprises at least one electromagnet or, in smaller, less powerful embodiments, at least one permanent magnet.
Wesentliche Vorteile der typischen Gleichstrommaschine, beispielsweise gegenüber Drehfeldmaschinen, ist die veränderbare Betriebsdrehzahl, die bei gleichbleibendem Drehmoment über die Spannungsamplitude gesteuert werden kann. Durch diesenSignificant advantages of the typical DC machine, for example with respect to induction machines, is the variable operating speed, which can be controlled with the same torque over the voltage amplitude. Through this
Aufbau können Gleichstrommaschinen in einem großen Drehzahlbereich eingesetzt werden. In Elektromotoren mit Kommutatoren werden zum Abgreifen des erzeugten Stroms, bei elektrischen Generatoren zum Einspeisen des Stroms , Kohlebürsten verwendet . Früher verwendete man statt Graphit Pinselbürsten als Gleitkontakt, daher die Bezeichnung Bürste. Eine solche Kohlebürste besteht meist aus Graphit und stellt über Schleifringe oder Kollektoren einen (Gleit-) Kontakt zum rotierenden Teil der Maschine, dem Rotor oder Anker, her. Wegen -der zum Teil hohen Drehzahlen kann es bei konventionellen Gleichstrommaschinen in den kurzen Momenten, in denen die Bürste vom Kommutator galvanisch getrennt ist oder zwei unterschiedlich geladene Lamellen kurzschließt, zu elektrostatischen Entladungen kommen, die als Funken sichtbar werden. Dabei handelt es sich um das so genannte Bürstenfeuer.Construction DC motors can be used in a wide speed range. In electric motors with commutators are used for tapping the electricity generated, in electric generators for feeding the current, carbon brushes. In the past, brush brushes were used as sliding contact instead of graphite, hence the term brush. Such a carbon brush is usually made of graphite and makes via slip rings or collectors a (sliding) contact to the rotating part of the machine, the rotor or anchor ago. Because of the sometimes high rotational speeds, in conventional DC machines, in the short moments when the brush is galvanically isolated from the commutator or short-circuits two differently charged fins, electrostatic discharges can occur which are visible as sparks. This is the so-called brush fire.
Dieses so genannte Bürstenfeuer kann die Ursache für hochfrequente Störungen sein, die beispielsweise die Gleichstrommaschine im Betrieb abstrahlt und in das Leitungsnetz zurück- speist und somit Störungen für andere Verbraucher im Leitungsnetz verursachen kann. Auch ist die Drehgeschwindigkeit durch diese Funkenbildung begrenzt, da die Kohlebürste bei hohen Drehzahlen heiß wird und schneller als in für diese Gleichstrommaschinen typischen Temperaturbereichen ver- schleißt. Des Weiteren bewirken hohe Drehzahlen eine höhere Induktionsspannung, die ein umlaufendes Bürstenfeuer initialisieren kann.This so-called brush fire can be the cause of high-frequency interference, which, for example, emits the DC machine during operation and feeds it back into the line network, thus causing interference to other consumers in the line network. The rotation speed is also limited by this spark formation, since the carbon brush becomes hot at high speeds and consumes faster than in typical temperature ranges for these DC machines. Furthermore, high speeds cause a higher induction voltage, which can initialize a revolving brush fire.
Ein weiterer Nachteil der typischen Verwendung von Kohlebür- sten ist die auftretende Geräuschentwicklung, die durch dieAnother disadvantage of the typical use of carbon brushes is the noise that occurs due to the
Stoßanregungen der Kohleführung, verursacht durch die tangentiale und radiale Anregung der Kohlebürsten durch den Kommutator, entsteht. Verantwortlich für diese Anregung der Kohlebürsten ist das Spiel der Kohlebürste in der Kohleführung. Dieses Spiel ist allerdings notwendig, um der Kohlebürste die radiale Anpressung an den Kommutator zu ermöglichen, da insbesondere bei Hitzeentwicklung dieses Spiel eine Veränderung durch die unterschiedliche Ausdehnung der verschiedenen Materialien, die in der Kohlebürste und in der Kohleführung Verwendung finden, erfährt.Shock excitations of the coal guide caused by the tangential and radial excitation of the carbon brushes by the commutator arises. Responsible for this stimulation of the carbon brushes is the play of carbon brush in the coal leadership. However, this game is necessary to allow the carbon brush, the radial contact pressure on the commutator, since in particular during heat development of this game a change due to the differential expansion of the different materials used in the carbon brush and in the carbon guide.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gleichstrommaschine der oben genannten Art anzugeben, bei der das Bürstenfeuer reduziert oder vermieden ist und somit eine übermäßige Geräuschentwicklung sowie hochfrequente Störungen weitestgehend ausgeschlossen sind.The invention is therefore an object of the invention to provide a DC machine of the type mentioned above, in which the brush fire is reduced or avoided and thus excessive noise and high-frequency interference are largely excluded.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Kohleführung von einer Basisfläche, gegebenenfalls von Seitenflächen und von einer Anzahl von relativ zur Basisfläche abgeschrägten Führungsflächen gebildet ist.This object is achieved according to the invention in that the carbon guide is formed by a base surface, optionally by side surfaces and by a number of guide surfaces bevelled relative to the base surface.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass das so ge- nannte Bürstenfeuer im Wesentlichen durch das Spiel zwischen der Kohlebürste und der Kohleführung bedingt ist. Daher sollte dieses minimiert werden. Um trotz des unterschiedlichen Ausdehungsverhaltens der genannten Komponenten des Systems unter Temperatureinfluss die freie Beweglichkeit der Kohle- bürste zu erhalten, sollte eine geeignete Führung vorgesehen sein. Dazu ist die Kohleführung geeignet ausgestaltet.The invention is based on the consideration that the so-called brush fire is essentially due to the play between the carbon brush and the carbon guide. Therefore, this should be minimized. In order to maintain the free mobility of the carbon brush despite the different expansion behavior of said components of the system under the influence of temperature, suitable guidance should be provided. For this purpose, the coal guide is designed appropriately.
Üblicherweise ist die Kohleführung als rechteckiger Schacht ausgelegt. Das vorgesehene und notwendige Spiel der Kohle- bürste in tangentialer Richtung in der Kohleführung ist über die gesamte Höhe der Kohlebürste und Kohleführung vorhanden und ermöglicht eine Anregung der Kohlebürste und somit die Geräuschentwicklung und die Funkenbildung, das so genannte Bürstenfeuer. Eine Abschrägung der Führungsflächen sowie der Andruck der Kohlebürste in Richtung der Basisfläche und der relativ zur Basis abgeschrägten Führungsflächen erzielt mindestens eine punktuelle Berührung und Führung der üblicher- weise rechteckig ausgebildeten Kohlebürste in der Kohleführung.Usually, the coal guide is designed as a rectangular shaft. The intended and necessary play of the carbon brush in the tangential direction in the coal guide is present over the entire height of the carbon brush and carbon guide and allows a stimulation of the carbon brush and thus the noise and the sparking, the so-called brush fire. A chamfer of the guide surfaces and the pressure of the carbon brush in the direction of the base surface and the guide surfaces beveled relative to the base achieves at least one point contact and guidance of the usual example rectangular trained carbon brush in the coal guide.
Um den Kontakt zwischen der Kohlebürste und der Kohleführung als Flächenberührung auszubilden, weist die Kohlebürste ebenfalls eine Führungsfläche auf, die an die Führungsfläche der Kohleführung angepasst ist.In order to form the contact between the carbon brush and the carbon guide as a surface contact, the carbon brush also has a guide surface which is adapted to the guide surface of the carbon guide.
Um die ausgebildete Abschrägung sowohl der Führungsflächen der Kohlebürste als auch der Führungsflächen der Kohleführung für eine möglichst spielfreie Führung der Kohlebürste in der Kohleführung vorzusehen, wirkt vorteilhafterweise eine An- druckkraft auf die Kohlebürste in Richtung der Basisfläche.In order to provide the formed chamfer of both the guide surfaces of the carbon brush and the guide surfaces of the carbon guide for a play-free guidance of the carbon brush in the carbon guide, advantageously a pressure force acts on the carbon brush in the direction of the base surface.
Der Andruck der Kohlebürste in Richtung der Basisfläche der Kohleführung erfolgt vorzugsweise über die Integration eines zusätzlichen Bauteils wie einer Spiral-, Torsions- oder Biegefeder in die Kohleführung. Das Federelement kann auch fertigungstechnisch in der Kohleführung oder in einem der Anbau- teile vorgesehen sein. In einer besonders vorteilhaften Auslegung erfolgt der Andruck der Kohlebürste durch eine in radialer Richtung wirkende Federvorspannung über eine Hebelumlenkung.The pressure of the carbon brush in the direction of the base surface of the carbon guide is preferably carried out via the integration of an additional component such as a spiral, torsion or spiral spring in the coal guide. The spring element can also be provided in terms of production technology in the coal guide or in one of the add-on parts. In a particularly advantageous embodiment, the pressure of the carbon brush is effected by a spring bias acting in the radial direction via a lever deflection.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Abschrägung der Führungsflächen sowohl der Kohlebürste als auch der Kohleführung beim Andrücken der Kohlebürste eine Justierung und eine seitliche Fixierung erfolgt, die die Funkenbildung oder die durch seitliches Pen- dein entstehenden Stoßanregungen eliminiert. Dadurch wird sowohl die Geräuschbildung der Gleichstrommaschine minimiert als auch das EMV-Verhalten durch die Reduzierung der hochfrequenten Störungen verbessert.The advantages achieved by the invention are in particular that by the bevel of the guide surfaces of both the carbon brush and the carbon guide when pressing the carbon brush an adjustment and a lateral fixation takes place, which eliminates the sparking or the resulting by lateral Pen- your shock excitations. This minimizes the DC machine noise and improves EMC performance by reducing high-frequency noise.
Weiterhin liegen Vorteile dieser Ausführung in einer einfacheren und daher kostengünstigeren Fertigung des Lamellen- Bürste-Systems, da an der Kohlebürste selber und an der Koh- leführung größere Fertigungstoleranzen vertretbar sind als bei der bisher üblichen Ausführung.Furthermore, advantages of this embodiment lie in a simpler and therefore more cost-effective production of the lamellar brush system, since the carbon brush itself and the carbon brush leführung larger manufacturing tolerances are acceptable than in the usual execution.
Des Weiteren liegt die Werkzeugstandzeit gegenüber den bishe- rigen Ausführungen höher, da die Abnutzung der Kohlebürste durch die Minimierung der Stoßanregung und der Funkenbildung reduziert ist, was sich für den Betrieb der Gleichstrommaschine ebenfalls kostengünstig auswirkt.Furthermore, the tool life is higher than in the previous versions, since the wear of the carbon brush is reduced by minimizing the shock excitation and sparking, which also has a cost-effective effect on the operation of the DC machine.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
FIG. 1 eine Gleichstrommaschine im Querschnitt,FIG. 1 a DC machine in cross section,
FIG. 2 die Gleichstrommaschine nach FIG. 1 in perspektivischer Ansicht,FIG. 2 shows the DC machine according to FIG. 1 in perspective view,
FIG. 3 eine Kohleführung der Gleichstrommaschine nachFIG. 3 a coal guide the DC machine after
FIG. 1 im Schnitt, undFIG. 1 on average, and
FIG. 4 eine Kohlebürste der Gleichstrommaschine nachFIG. 4 a carbon brush of the DC machine after
FIG. 1 in dreidimensionaler Ansicht.FIG. 1 in three-dimensional view.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugs- zeichen versehen.The same parts are provided with the same reference numbers in all figures.
Die Gleichstrommaschine 1 gemäß FIG. 1 ist grundsätzlich in üblicher Weise aufgebaut, wobei eine Erregerwicklung 2 in einem Ständer 4, auch als Stator bezeichnet, angeordnet ist. Die Erregerwicklung 2 erzeugt im Betrieb der Gleichstrommaschine 1 ein hier nicht dargestelltes zeitlich und räumlich konstantes Feld. Diese Art der Ausführung wird auch als Au- ßenpolmaschine bezeichnet. Ein Anker 6, auch als Rotor oder Läufer bezeichnet, trägt eine Wicklung oder Ankerwicklung 8, in die bei Bewegung des Ankers 6 eine Spannung induziert wird. FIG. 2 zeigt ebenfalls eine Gleichstronimaschine 1 sowie das Zusammenwirken der Komponenten. Die Ankerwicklung 8 des Ankers 6 ist über einen Kommutator 10 angeschlossen. Die Kontakte 12 des Kommutators 10, auch als Kohle oder Bürste oder Kohlebürste bezeichnet, sind derart aufgebaut, dass sie während der Drehung des Ankers 6 ständig die hier nicht dargestellte Polung der Ankerwicklung 8 wechseln. Die Kohlebürste 12 besteht aus einem elektrisch gut leitenden Material, beispielsweise aus Graphit, das sich außerdem durch die Eigen- schaft auszeichnet, dass während des Betriebes durch das Anpressen der Kohlebürste 12 an den Kommutator 10 Abrieb entsteht, der die Berührungsfläche zwischen Kohlebürste 12 und Kommutator 10 schmiert . Durch das Anliegen der Kohlebürste 12 am Kommutator 10 und das daraus erfolgende Wechseln der Po- lung ist bei einer Gleichstrommaschine 1 die Drehbewegung gewährleistet. Ist die Gleichstrommaschine 1 nicht als Elektromotor, sondern als Generator ausgeführt, entsteht durch die Funktion des Kommutators 10 aus dem Wechselstrom des Ankers 6 Gleichstrom.The DC machine 1 according to FIG. 1 is basically constructed in a conventional manner, wherein a field winding 2 in a stator 4, also referred to as stator, is arranged. The excitation winding 2 generates during operation of the DC machine 1, not shown here temporally and spatially constant field. This type of execution is also referred to as Außenpolmaschine. An armature 6, also referred to as a rotor or rotor, carries a winding or armature winding 8 into which a voltage is induced when the armature 6 moves. FIG. 2 also shows a DC machine 1 and the interaction of the components. The armature winding 8 of the armature 6 is connected via a commutator 10. The contacts 12 of the commutator 10, also referred to as carbon or brush or carbon brush, are constructed such that they constantly change during the rotation of the armature 6, the polarity of the armature winding 8, not shown here. The carbon brush 12 consists of an electrically highly conductive material, such as graphite, which is also characterized by the property that during operation by the pressing of the carbon brush 12 to the commutator 10 abrasion occurs, the contact surface between carbon brush 12 and commutator 10 smears. By the concern of the carbon brush 12 on the commutator 10 and the resulting change in the Pole ment the rotary motion is ensured in a DC machine 1. If the direct current machine 1 is not designed as an electric motor but as a generator, the function of the commutator 10 produces direct current from the alternating current of the armature 6.
Die Führung der Kohlebürste 12 eines Kommutators 10 erfolgt in einem so genannten Kohleschacht 14 , auch als Kohleführung bezeichnet, gemäß FIG. 3. Beim Betrieb der Gleichstrommaschine 1 und durch das Anliegen der Kohlebürste 12 am Kommutator 10 entsteht Wärme, die mit zunehmender Drehzahl ansteigt. Da die Kohleführung 14 und die Kohlebürste 12 aus unterschiedlichen Materialien bestehen, dehnen sich diese bei der Erhitzung im Betrieb der Gleichstrommaschine 1 unterschiedlich aus. Dazu ist ein Spiel zwischen der Innenwandung der Kohle- führung 14 und der Kohlebürste 12 vorgesehen, das die unterschiedlichen Ausdehnungen auffängt. Durch einen durch das Spiel entstehenden Luftspalt ist die Kohlebürste 12 in der Kohleführung 14 tangential und radial beweglich und erzeugt durch die zwangsläufig erfolgende tangentiale und radiale Be- wegung und das Aufprallen der Kohlebürste 12 auf die Innenwandung der Kohleführung 14 ein Geräusch. Dieses Geräusch steigert sich mit zunehmender Drehzahl der Gleichstrommaschine 1.The leadership of the carbon brush 12 of a commutator 10 is carried out in a so-called coal shaft 14, also referred to as a carbon guide, according to FIG. 3. During operation of the DC machine 1 and by the concern of the carbon brush 12 on the commutator 10 heat is generated, which increases with increasing speed. Since the carbon guide 14 and the carbon brush 12 are made of different materials, these expand when heated in the operation of the DC machine 1 differently. For this purpose, a clearance is provided between the inner wall of the carbon guide 14 and the carbon brush 12, which catches the different expansions. Through an air gap created by the game, the carbon brush 12 in the carbon guide 14 is tangential and radially movable and generated by the inevitable tangential and radial movement and the impact of the carbon brush 12 on the inner wall of the carbon guide 14 a noise. This noise increases with increasing speed of the DC machine. 1
Um den Luftspalt zwischen der Kohlebürste 12 und der Innen- wandung der Kohleführung 14 und somit die Bewegung der Kohlebürste 12 in tangentialer Richtung an der dem Kommutator 10 zugeordneten Seite zu vermeiden, dennoch aber genügend Spiel für das unterschiedliche Ausdehungsverhalten der Komponenten zu gewährleisten, sind die Führungsflächen 16 der Kohlefüh- rung 14 , wie aus der FIG. 3 ersichtlich, abgeschrägt.In order to avoid the air gap between the carbon brush 12 and the inner wall of the carbon guide 14 and thus the movement of the carbon brush 12 in the tangential direction at the commutator 10 side, but still to ensure sufficient clearance for the different expansion behavior of the components are the Guide surfaces 16 of the coal 14, as shown in FIG. 3, bevelled.
Um eine wesentliche Verstärkung des Führungseffektes der Kohlebürste 12 in der mit einer Abschrägung zur Basisfläche versehenen Kohleführung 14 zu erreichen, ist die Führungsfläche 18 der Kohlebürste 12 mit einer der Führungsfläche 16 der Kohleführung 14 angepassten Abschrägung ausgelegt.In order to achieve a substantial reinforcement of the guiding effect of the carbon brush 12 in the carbon guide 14 provided with a chamfer to the base surface, the guide surface 18 of the carbon brush 12 is designed with a chamfer adapted to the guide surface 16 of the carbon guide 14.
Durch die Abschrägung der Führungsfläche 16 in der Kohleführung 14 relativ zur Basisfläche 20 ist die Führung der Kohle- bürste 12 zumindest im Kontaktbereich gewährleistet. Hierzu erfolgt vorteilhafterweise eine Anpressung der Kohlebürste 12 in Richtung der Basisfläche 20 an den Kommutator 10, damit die Kohlebürste 12 im abgeschrägten Teil der Führungsfläche 16 der Kohleführung 14 verbleibt. Der Anpressdruck wirkt da- bei axial auf die Kohlebürste 12, wobei dazu eine Vorrichtung zur Erzeugung des Anpressdrucks in die Kohleführung 14 integriert ist, die üblicherweise als hier nicht dargestellte Spiral-, Torsions- oder Biegefeder ausgelegt ist.Due to the chamfering of the guide surface 16 in the carbon guide 14 relative to the base surface 20, the guidance of the carbon brush 12 is ensured at least in the contact region. For this purpose, advantageously, a pressing of the carbon brush 12 in the direction of the base surface 20 to the commutator 10 so that the carbon brush 12 remains in the chamfered portion of the guide surface 16 of the carbon guide 14. The contact pressure acts axially on the carbon brush 12, to which end a device for generating the contact pressure is integrated into the carbon guide 14, which is usually designed as a spiral, torsion or bending spring, not shown here.
Eine besonders vorteilhafte Auslegung der Vorrichtung zur Erzeugung des Anpressdrucks zeigt die FIG. 4. Eine Feder 22 erzeugt durch ihre Vorspannung einen Druck auf einen Hebel 24, der seitlich zur Kohlebürste 12 in die Kohleführung 14 integriert ist. Durch eine Hebelumlenkung über einen Hebel 24, dessen Achse 26 in tangentialer Richtung verläuft, entsteht ein axialer Anpressdruck auf die Kohlebürste 12 in Richtung der Basisfläche 20 der Kohleführung 14. Durch die Abschrägung der Führungsfläche 18 der Kohlebürste 12 sowie die Abschrägung der Führungsfläche 16 der Kohleführung 14 in Verbindung mit dem axialen Anpressdruck, der auf die Kohlebürste 12 in Richtung der Basisfläche 20 der Kohleführung 14 ausgeübt wird, entsteht zwischen der Führungsfläche 16 der Kohleführung 14 und der Führungsfläche 18 der Kohlebürste 12 eine Linienberührung oder ein Flächenkontakt.A particularly advantageous design of the device for generating the contact pressure is shown in FIG. 4. A spring 22 generates by its bias a pressure on a lever 24 which is integrated laterally to the carbon brush 12 in the coal guide 14. By a lever deflection via a lever 24, the axis 26 extends in the tangential direction, creates an axial contact pressure on the carbon brush 12 in the direction of the base surface 20 of the carbon guide 14th Due to the bevel of the guide surface 18 of the carbon brush 12 and the bevel of the guide surface 16 of the carbon guide 14 in conjunction with the axial contact pressure exerted on the carbon brush 12 in the direction of the base surface 20 of the carbon guide 14 is formed between the guide surface 16 of the coal guide 14 and the guide surface 18 of the carbon brush 12 line contact or surface contact.
Die Auslegung des Kontaktes zwischen der Kohleführung 14 und der Kohlebürste 12 als Flächenkontakt reduziert weitgehend die Geräuschentwicklung, wie sie durch Stoßanregung zwischen der Kohleführung 14 und der Kohlebürste 12, sowie das so genannte Bürstenfeuer, das an der Kontaktfläche zwischen Kohle- führung 14 und der Kohlebürste 12 entstehen kann.The design of the contact between the carbon guide 14 and the carbon brush 12 as surface contact largely reduces the noise, such as by shock excitation between the carbon guide 14 and the carbon brush 12, and the so-called brush fire, at the contact surface between coal guide 14 and the carbon brush 12 can arise.
Durch die Erzeugung des Anpressdrucks der Kohlebürste 12 an den Kommutator 10 in Richtung der Basisfläche 20 der Kohleführung 14 über ein Umlenksystem gemäß FIG. 4 und eine geeig- nete Auslegung der Feder 22 kann weitgehend sichergestellt werden, dass der Anpressdruck in jedem Zustandsbereich der Kohlebürste 12, der von Temperatur und Abnutzungsgrad abhängig ist, gleich ist. Damit wird ein gleichförmiges Laufverhalten der Gleichstrommaschine 1 erreicht. Auch eine Dämpfung der Bewegung der Kohlebürste 12 in der Kohleführung 14 durch den über den Hebel 24 und die Feder 22 erzeugten Anpressdruck kann erzielt werden. By generating the contact pressure of the carbon brush 12 to the commutator 10 in the direction of the base surface 20 of the carbon guide 14 via a deflection system according to FIG. 4 and a suitable design of the spring 22 can be largely ensured that the contact pressure in each state region of the carbon brush 12, which is dependent on temperature and degree of wear is the same. For a uniform running behavior of the DC machine 1 is achieved. A damping of the movement of the carbon brush 12 in the carbon guide 14 by the contact pressure generated via the lever 24 and the spring 22 can be achieved.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gleichstrornmaschine1 DC machine
2 Erregerwicklung 4 Ständer2 exciter winding 4 stands
6 Anker6 anchors
8 Ankerwicklung8 armature winding
10 Kommutator10 commutator
12 Kohlebürste 14 Kohleführung12 carbon brush 14 carbon guide
16 Führungsfläche der Kohleführung16 guide surface of the coal guide
18 Führungsfläche der Kohlebürste18 guide surface of the carbon brush
20 Basisfläche20 base area
22 Feder 24 Hebel22 spring 24 lever
26 Achse des Hebels 26 axis of the lever

Claims

Patentansprüche claims
1. Gleichstromiuaschine (1) mit einer Anzahl von Kohlebürsten (12), die jeweils in ihrer Längsrichtung verschiebbar in ei- nem Führungskanal (14) angeordnet sind, der von einer Basisfläche (20) , gegebenenfalls von Seitenflächen und von einer Anzahl von relativ zur Basisfläche (20) abgeschrägten Führungsflächen (16) gebildet ist.A direct current machine (1) having a number of carbon brushes (12) each slidably disposed in its longitudinal direction in a guide channel (14) which is defined by a base surface (20), optionally by side surfaces and a number relative to Base surface (20) beveled guide surfaces (16) is formed.
2. Gleichstrommaschine (1) nach Anspruch 1, deren Kohlebürsten (12) in ihrer Konturierung an die Führungsflächen (16) angepasste abgeschrägte Kontaktflächen (18) aufweisen.2. DC machine (1) according to claim 1, whose carbon brushes (12) in their contouring on the guide surfaces (16) adapted bevelled contact surfaces (18).
3. Gleichstrommaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, deren Koh- leführung (14) eine zur Basisfläche (20) gerichtete auf die Kohlebürste (12) einwirkende Andruckvorrichtung aufweist. 3. DC machine (1) according to claim 1 or 2, the carbon guide (14) has a to the base surface (20) directed on the carbon brush (12) acting pressure device.
PCT/DE2007/001479 2006-08-23 2007-08-22 Dc machine WO2008022631A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112007001862T DE112007001862A5 (en) 2006-08-23 2007-08-22 DC machine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610039594 DE102006039594A1 (en) 2006-08-23 2006-08-23 DC machine
DE102006039594.8 2006-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008022631A1 true WO2008022631A1 (en) 2008-02-28

Family

ID=38865052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2007/001479 WO2008022631A1 (en) 2006-08-23 2007-08-22 Dc machine

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102006039594A1 (en)
WO (1) WO2008022631A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2571115A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-20 Schleifring und Apparatebau GmbH Modular brush holder
CN101752939B (en) * 2008-12-17 2013-08-21 德昌电机(深圳)有限公司 Motor, electric brush and electric bush box used by motor
CN104733970A (en) * 2013-12-19 2015-06-24 罗伯特·博世有限公司 Commutator for electric motor, and motor with commutator
CN105938968A (en) * 2015-03-03 2016-09-14 罗伯特·博世有限公司 Electric brush carrier used for contacting with commutator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE565821C (en) * 1929-07-28 1932-12-08 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Coal brush holder, the coal of which slides along a guide box under the influence of a spring with ample play
DE1613251A1 (en) * 1966-07-15 1971-01-21 Lucas Industries Ltd Brush holder
GB2195835A (en) * 1986-09-08 1988-04-13 Johnson Electric Ind Mfg Anti-chatter brush assembly in an electric motor
DE19639009A1 (en) * 1995-09-25 1997-03-27 Walbro Corp Electric fuel pump outlet unit
US20030185693A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-02 Eiji Iwanari Fuel pump having brushes and method of manufacturing the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE540786C (en) * 1927-10-25 1931-12-31 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Brush holder for electrical machines with at least one brush guided in a brush pocket with brush edges parallel to the barrel axis
DE3022991A1 (en) * 1980-06-20 1982-01-14 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Current collector with matching brush in guide - having cross=section to selected axis preventing assembly misalignment
DE3346595C2 (en) * 1983-12-23 1986-11-20 Max Frost Maschinen- und Apparatebau, 4508 Bohmte Brush holders for electrical machines
JP2002315272A (en) * 2001-04-16 2002-10-25 Asmo Co Ltd Feeding brush device for motor
JP2003047206A (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Asmo Co Ltd Brush device
DE102004051461A1 (en) * 2004-10-22 2006-04-27 Robert Bosch Gmbh Electric machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE565821C (en) * 1929-07-28 1932-12-08 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Coal brush holder, the coal of which slides along a guide box under the influence of a spring with ample play
DE1613251A1 (en) * 1966-07-15 1971-01-21 Lucas Industries Ltd Brush holder
GB2195835A (en) * 1986-09-08 1988-04-13 Johnson Electric Ind Mfg Anti-chatter brush assembly in an electric motor
DE19639009A1 (en) * 1995-09-25 1997-03-27 Walbro Corp Electric fuel pump outlet unit
US20030185693A1 (en) * 2002-03-28 2003-10-02 Eiji Iwanari Fuel pump having brushes and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101752939B (en) * 2008-12-17 2013-08-21 德昌电机(深圳)有限公司 Motor, electric brush and electric bush box used by motor
EP2571115A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-20 Schleifring und Apparatebau GmbH Modular brush holder
CN104733970A (en) * 2013-12-19 2015-06-24 罗伯特·博世有限公司 Commutator for electric motor, and motor with commutator
CN105938968A (en) * 2015-03-03 2016-09-14 罗伯特·博世有限公司 Electric brush carrier used for contacting with commutator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006039594A1 (en) 2008-03-06
DE112007001862A5 (en) 2009-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69513655T2 (en) MULTIPLE SPEED MOTOR
WO2016000699A1 (en) Electric machine having mechanical field weakening and having a fail-safe actuator system
EP2766976B1 (en) Optimized spider rotor internal geometry
DE69414687T2 (en) Rotating electrical slip ring with multi-wire brushes
EP0729216A2 (en) Hybride excited synchronous machine
WO2006058688A2 (en) Adjustable hysteresis driver
WO2016000698A1 (en) Dynamo-electric machine having displaceable flux-guiding elements
CH682275A5 (en)
WO2007093465A1 (en) Electrical machine having an apparatus for avoiding damaging bearing currents, and a corresponding method
DE60118124T2 (en) Permanent magnet motor generator with spamum stabilizer
EP1711985A1 (en) Brush bag for a dynamo-electric machine
EP2225820A1 (en) Electrical drive machine having a stator and a rotor
WO2008022631A1 (en) Dc machine
EP2891237B1 (en) Contact-commutated electric motor
DE3884423T2 (en) Homopolar alternator.
DE10328800A1 (en) Device, in particular electrical machine, with interconnected via a press fit components
DE102018213128A1 (en) Housing arrangement of an electric motor
DE102021104785A1 (en) Rotor for a synchronous machine
DE102011008076A1 (en) Machine component e.g. rotor for electrical machine, has permanent magnet to short circuit winding core by magnetic flux generated in base when pole windings are energized
EP1537635A1 (en) Brushes for a dynamo-electric machine
DE102014225216B4 (en) Electrical machine with an equipotential bonding device
DE102006042604A1 (en) Commutation device for a DC motor
DE69304836T2 (en) Synchronous motor
DE19742091B4 (en) Holder for a sliding contact piece of an electrical machine
WO2019020660A1 (en) Electric motor with a brush holder formed by a leaf spring element

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07801266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120070018623

Country of ref document: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

REF Corresponds to

Ref document number: 112007001862

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20090507

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07801266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1