DE19755507A1 - Bürstenhalterung für mechanisch kommutierte Elektromotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bürstenhalterung für mechanisch kommutierte Elektromotoren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bekannte Bürstenhalterungen für eine elektrische Maschine mit Kommutator oder Schleifringen weisen ortsfeste Führungsköcher auf, in welchen Kohlebürsten gleitend geführt sind. Hierbei haben die Führungsköcher einen Innenquerschnitt, welcher dem Querschnitt der Kohlebürsten entspricht. Die Kohlebürsten weisen an einem Ende eine vordere Stirnfläche auf, die an einem Kommutator angelegt wird. An dem anderen Ende der Kohlebürste befindet sich eine hintere Stirnfläche, an die eine Feder abgestützt wird, die die vordere Stirnfläche gegen den Kommutator drückt.

Der Kommutator weist in bekannter Weise an seinem Umfang mehrere Lamellen auf, die durch Schlitze voneinander getrennt sind. Die Lamellen und Schlitze sind hierbei parallel zur Kommutatorachse angeordnet. Diese Anordnung hat aber zur Folge, daß die Kante zwischen der vorderen Stirnfläche der Kohlebürste und der Seitenfläche einer Kohlebürste über ihre gesamte Länge gleichzeitig über einen Schlitz geführt wird. Bei einem sich drehenden Kommutator wiederholt sich dieser Vorgang in rasanter Folge, wodurch ein Schalleistungsspektrum mit vielen harmonischen Spitzen und somit unangenehme Geräusche entstehen. Gleichzeitig werden Flatterbewegungen der Kohlebürsten innerhalb der Führungsköcher induziert, die ebenfalls Geräusche verursachen. Bei dieser normalen Bürstenstellung zum Kommutator entsteht durch die regelmäßige Anregung des Bürstensystems durch die Kommutatorlamellen ein Schalleistungsspektrum mit vielen harmonischen Spitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bürstenhalterung für mechanische kommutierte Elektromotoren zu schaffen, durch die die Kohlebürsten zu weniger tonalen Schwingungsanteilen angeregt und eine Verminderung der Schallabstrahlung von Elektromotoren mit Bürstensystem erzielt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Schrägstellung der Kohlebürsten zum Kommutator wird gewährleistet, daß der aus dem Stande der Technik her gekannte Ratscheneffekt nicht mehr auftreten kann. Dieses ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß das Entstehen von tonalen Schwingungsanteilen beim Gleiten der Kohlebürsten über die Schlitze des sich drehenden Kommutators weitgehend unterdrückt wird. Die Seitenflächen der Kohlebürsten gleiten jeweils nur mit einem Teil ihrer Länge über einen Längsschlitz des Kommutators.

Durch eine vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sind die für die Führungsköcher mit den Kohlebürsten vorgesehenen Bürstenhalter an der Bürstenhaltertragplatte verdrehbar angeordnet. Hierdurch ist eine einfache Ein- und Verstellung des Schrägstellungswinkel zwischen den Kohlebürsten und den Lamellen bzw. den Schlitzen des Kommutators möglich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüche zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Bürstenhalterung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Bürstenhalterung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Bürstenhalterung gemäß der Erfindung

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Kohlebürste und auf den Kommutator und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Bürstenhalterung in Draufsicht.

In den Figuren ist eine Bürstenhalterung für elektrische Maschinen dargestellt, bei der ein aus einem leitenden Material hergestelltes und aus einem Metall streifen gebogenen Führungsköcher 1 vorgesehen ist, in dem sich eine in Längsrichtung verschiebbar gelagerte und durch eine schraubenförmige Bürstenandurckfeder 3 belastete Kohlebürste 5 befindet. Diese Bürstenandruckfeder 3 übt auf die Kohlebürste 5 in Richtung des offen Führungsrohrendes 7 eine derartige Kraft aus, daß deren an einem Ende angeordnete abgeschrägte vordere Stirnfläche 9 gegen einen rotierenden Kommutator 11 gepreßt und mit dieser in Kontakt gehalten wird, Das Führungsrohr 1 hat einen rechteckigen Querschnitt zur formschlüssigen Führung der entsprechend rechteckig ausgebildeten Kohlebürste 5.

Der z. B. aus einem Messingblech bestehenden Führungsköcher 1 ist in einem aus einem Isolierwerkstoff bestehenden Bürstenhalter 13 einsetz- und in diesem verrastbar angeordnet. Dieser Bürstenhalter 13 hat einen rechteckförmigen Querschnitt und besteht aus zwei Gehäuseteilen 15, 17, von denen ein Gehäuseteil 15 an beiden Längsseiten 14, 16 Befestigungslaschen 19, 21 mit Bohrungen 23, 25 für Befestigungschrauben zum Befestigen des Bürstenhalters 13 an einer nicht näher dargestellten Bürstenhaltertragplatte 27, eine Endscheibe oder einem sonstigen Bauelement in dem Elektromotor. Dieses Gehäuseteil 15 ist U-förmig ausgebildet und weist eine Längsöffnung 37 auf zur Montage der Führungsköcher 1 auf. Das andere Gehäuseteil 17 des Bürstenhalters 13 dient als Deckel zum Verschließen der Längsöffnung 37.

Der Kommutator 11 weist gemäß den Fig. 4 und 5 parallel zu seiner Drehachse 27 Lamellen 29 und dazwischen angeordnete Schlitze 31 auf.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine bisher bekannte Bürstenhalterung für mechanisch kommutierte Elektromotoren, wobei die Längsachse 33 der Kohlebürste 5 in einem Abstand an der Drehachse 35 des Kommutators 11 vorbeiläuft. Die vorderen Stirnflächen 9 der Kohlebürsten 5 weisen die gleiche zylindrische Kontur auf wie der Kommutator 11. An den hinteren Stirnflächen 37 greift je eine Andrucksfeder 3 an, die sich mit ihrer anderen Seite an dem hinteren Abschluß 39 des Führungsköchers 1 abstützt. Die Andrucksfeder 3 drückt die Kohlebürste 5 gegen die Zylinderoberfläche des Kommutators 11, so daß ein guter elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Kommutator 11 und der Kohlebürste 5 hergestellt wird.

Bei Elektromotoren wird erfindungsgemäß eine Verminderung der Schall­ abstrahlung von Elektromotoren mit erfindungsgemäßen Bürstenhalterungen gemäß Fig. 3 dadurch erzielt, daß jeder Führungsköder 1 senkrecht zur Führungs­ richtung 41 der Kohlebürste 5 derart verdreht angeordnet ist, daß die Kohlebürsten 5 zu den parallel angeordente Lamellen 29 und Schlitzen 31 des Kommutators 11 eine Schrägstellung annehmen. Durch die Schrägstellung der Kohlebürste 5 wird diese zu weniger tonalen Schwingungsanteilen angeregt, da die Längskanten der Kohlebürsten 5 nicht gleichzeitig über eine Lamelle 29 bzw. über einen Schlitz 31 des sich drehenden Kommutators 11 gleiten. Die Elektromotoren werden durch diese Maßnahme merklich geräuscharmer. Insbesondere beträgt der Schrägstel­ lungswinkel zwischen den Kohlebürsten 5 und den Lamellen 29 bzw. des Schlitzes 31 des Kommutators 11 etwa 5 Grad.

Vorteilhaft weisen die aus Blech bestehenden Führungsköcher 1 einen dem Querschnitt der Kohlebürsten 5 angepaßten Innenquerschnitt auf, wobei diese Führungsköcher 1 in den Bürstenhaltern 13 formschlüssig gelagert und diese Bürstenhalter 13 selbst an der Bürstenhaltertragplatte 27 verdreht angeordnet sind.

Diese Schrägstellung der Kohlebürsten 5 zu dem Kommutator 11 wird gemäß Fig. 3 dadurch erzielt, daß die Ebene 43 der Auflageflächen 45 der Befestigungslaschen 19, 21 gegen den schmalen Längsseitenflächen 47, 49 der Kohlebürsten 5 eine Schrägstellung aufweist. Zu diesem Zweck sind die Querschnitte 51, 53 der Befestigungslaschen 19, 21 keilförmig ausgebildet.

Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich, daß die Bürstenhaltertragplatte 27 Auflageflächen mit einem keilförmigen Querschnitt aufweist, auf die der Bürstenhalter 13 mit ebenen Auflagefläche z. B. gemäß Fig. 2 lager- und befestigbar ist.

Claims (8)

1. Bürstenhalterung für mechanisch kommutierte Elektromotoren mit einer Bürstentragplatte und daran befestigten, schachtartigen Führungsköchern für an einem Kommutator des Elektromotors mittels Federkraft angedrückte, rechteckförmige Kohlebürsten, wobei der Kommutator parallel zu seiner Drehachse sich erstreckende Lamellen und dazwischen angeordnete Schlitze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führungsköcher (1) mitsamt der Kohlebürsten (5) in einer Ebene senkrecht zur Führungsrichtung (41) der Kohlebürsten (5) derart verdreht angeordnet ist, daß die Kohlebürsten (5) zu den parallel angeordneten Lamellen (29) und Schlitzen (31) des Kommutators (11) eine Schrägstellung einnehmen.

2. Bürstenhalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägstellungswinkel zwischen den Kohlebürsten (5) und den Lamellen (29) bzw. Schlitzen (31) des Kommutators (11) bei etwa 5° liegt.

3. Bürstenhalterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Blech bestehenden Führungsköcher (1) einen dem Querschnitt der Kohlebürsten (5) angepaßten Innenquerschnitt aufweisen, daß die Führungsköcher (1) in je einem Bürstenhalter (13) formschlüssig angeordnet sind und daß jeder Bürstenhalter (13) an der Bürstenhaltertragplatte (27) verdreht angeordnet ist.

4. Bürstenhalterung nach Anspruch 3, wobei die Bürstenhalter einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen und aus zwei Gehäuseteilen bestehen, von denen ein Gehäuseteil U-förmig ausgebildet ist und eine Längsöffnung zur Montage der Führungsköcher aufweist und das andere Gehäuseteil als Deckel zum Verschließen der Längsöffnung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet daß an beiden Längsseiten (14, 16) des einen Gehäuseteiles (15) Befestigungslaschen (19, 21) zu der verdrehten Befestigung des Gehäuseteiles (15) an der Bürstenhaltertragplatte (27) angeordnet sind.

5. Bürstenhalterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene (43) der Auflageflächen (45) der Befestigungslaschen (19, 21) gegenüber den schmalen Längsseitenflächen (47, 49) der Kohlebürsten (5) eine Schrägstellung aufweist.

6. Bürstenhalterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte (51, 53) der Befestigungsflanschen (19, 21) keilförmig ausgebildet sind.

7. Bürstenhalterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen für eben ausgebildete Befestigungsflansche auf der Bürstentragplatte (27) einen keilförmigen Querschnitt aufweisen.

8. Bürstenhalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstenhalter (13) aus einem isolierenden Kunststoff bestehen.