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(11) | EP 0 715 395 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Kommutatormotor mit Mehrschicht-Bürsten |
| (57) Zur Minderung des Bürstengeräusches während der Einlaufzeit einer Mehrschicht-Bürste
ist die Isolationsschicht (3) zwischen den tangential benachbarten Teilbürsten (1;2)
derart um einen bestimmten Abstand (3.1;3.2) gegenüber der Kontaktfläche der Lamellen
(4-6) des Kommutators zurückversetzt, daß sie erst nach dem Einlaufen mit der Kontaktfläche
in Berührung kommt; der entsprechende Abstand (3.1;3.2) wird zweckmäßigerweise durch
nachträgliches Entfernen, insbesondere Aussägen, oder durch eine im Vergleich zur
Gegenkontaktfläche des Kommutators verstärkten Krümmung der Kontaktfläche der Teilbürsten
(1;2) erreicht. |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutatormotor mit Mehrschicht-Bürsten gemäß Anspruch 1.
[0002] Durch die DE-PS-690 375 ist es bekannt, bei Wechselstrom-Kommutatormaschinen zur Erzielung einer besseren Kommutierung und geringerer Verluste in Folge der sogenannten transformatorischen EMK geschichtete Kohlebürsten zu verwenden. Derartige Mehrschicht-Bürsten sind tangential in zumindest zwei, durch eine zwischenliegende Isolationsschicht verbundene Teilbürsten unterteilt, wobei die parallel zu den Lamellenkanten der Kommutator-Lamellen verlaufende Isolationsschicht mit den anliegenden Flächen der Teilbürsten verklebt ist oder die Isolationsschicht selbst aus einer Klebeschicht besteht. Üblicherweise weist die Isolationsschicht eine größere Härte als die durch sie getrennten Teilbürsten auf.
[0003] Insbesondere bei als Massen-Serienprodukt hergestellten Motoren läßt sich nicht vermeiden, daß bei der Erstmontage eines Motors die kommutatorseitige Berührungsfläche der Kohlebürsten nicht über ihre gesamte Auflagefläche auf der korrespondierenden Kontaktfläche der Lamelle des Kommutators aufliegt; eine derartige Ideal-Kontaktierung wird erst nach einer gewissen Einlaufzeit erreicht. Dazu werden bei Kleinmotoren etwa 20 Betriebsstunden benötigt, bis ein vollständiges Tragen der Kohlebürste auf der Kontaktfläche der Lamellen gewährleistet ist.
[0004] Die vorgenannte DE-PS-690 375 befaßt sich mit den Problemen, die dadurch entstehen, daß im Betrieb sich nicht nur die Teilbürsten, sondern auch die Isolations-Zwischenschicht abnutzen und es außerordentlich schwierig ist, auf der einen Seite eine ausreichende Isolation der einzelnen Kohleschichten zu erzielen und auf der anderen Seite diese Baustoffe so anzupassen, daß der Kollektor nicht angegriffen wird und eine gleichmäßige Abnutzung der Zwischenlage mit den Teilbürsten stattfindet; dazu wird im bekannten Fall vorgeschlagen, die Zwischenlagen am Bürstenkasten zu befestigen und sie bevorzugt aus Blechstreifen mit einem Überzug aus schlecht leitendem Oxyd, vorzugsweise Aluminiumoxyd herzustellen.
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Verwendung einer einfach herstellbaren und montierbaren Mehrschicht-Bürste das Einlaufgeräusch der Bürsten bis zum vollständigen Tragen auf der Kontaktfläche der Lamellen zu reduzieren.
[0006] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt in überraschender Weise dadurch, daß durch entsprechendes Zurücksetzen der Isolationsschicht diese erst nach Beendigung der Einlaufzeit zusammen mit den dann eingeschliffenen Teilbürsten in Kontakt mit den Lamellen an der Kommutatoroberfläche gelangt; in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise wird ein solches Zurücksetzen nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß ausgehend von marktüblichen Mehrschicht-Bürsten mit über die gesamte Länge der Teilbürsten reichenden Isolationsschichten diese vor der Montage in dem entsprechenden Abstand entfernt, insbesondere herausgesägt, werden oder daß nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung übliche Mehrschicht-Bürsten mit bis zur Bürstenkontaktfläche reichenden Isolationsschichten gewählt werden, deren Kontaktfläche jedoch eine derart verstärkte Krümmung gegenüber der Gegenkontaktfläche der Lamellen aufweist, daß die Mehrschicht-Bürsten zunächst nur mit tangentialen Bürstenkanten der Teilbürsten auf den Lamellen aufliegen und die Isolationsschicht zwischen den aufliegenden tangentialen Bürstenkanten in hinreichendem Abstand gehalten ist. Erst nach dem Einlaufen der Mehrschicht-Bürsten und dem dadurch bedingten Abschleifen der Bürstenkanten kommt dann die gesamte Mehrschicht-Bürste einschließlich der Isolationsschicht zur tragenden Auflage auf der Kontaktfläche der Lamellen.
[0007] Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert,; darin zeigen:
- FIG 1
- eine übliche Mehrschicht-Bürste zu Beginn der Einlaufzeit;
- FIG 2
- die Bürste gemäß FIG 1 mit erfindungsgemäß durch Aussägen zurückgesetzter Isolationsschicht;
- FIG 3
- eine durch verstärkte Krümmung zu Beginn der Einlaufzeit nur tangential außenseitig aufliegende Mehrschicht-Bürste mit dadurch zur Kontaktfläche der Lamellen beabstandeter Isolationsschicht;
- FIG 4
- die Mehrschicht-Bürste gemäß FIG 3 mit angeschrägten tangential außenseitigen Bürstenkanten.
[0008] FIG 1 bis 4 zeigen jeweils ausschnittsweise eine Kontaktierungsvorrichtung eines Kommutatormotors mit einer Mehrschicht-Bürste 1-3, die in schrägem Anstellwinkel die Kontaktfläche von hier nur dargestellten Lamellen 4-6 beschleift, die tangential durch Isolationsstege 8,9 voneinander getrennt und radial von einer, insbesondere aus Preßstoff gefertigten, Kommutator-Nabe 7 gehalten werden.
[0009] Die Mehrschicht-Bürsten 1-3 bestehen aus zwei, der elektrischen Kontaktierung mit den Lamellen dienenden, Teilbürsten, vorzugsweise Kohlebürsten, 1 bzw. 2 und einer zwischen diesen liegenden, sich in Bürstenandruckrichtung erstreckenden Isolations-Zwischenschicht 3. Diese Isolations-Zwischenschicht 3 besteht in der Regel aus einem härteren Material als die beiden benachbarten Teilbürsten 1;2 und ist in der Regel mit den benachbarten anliegenden Flächen der Teilbürsten 1;2 verklebt oder besteht selber aus einer Klebeschicht, derart daß beim Zusammenkleben der beiden Teilebürsten 1 bzw. 2 die Isolationsschicht ohne Einfügen eines gesonderten Isolationsmaterials entsteht.
[0010] In FIG 1 bis 4 ist jeweils die Mehrschicht-Bürste hinsichtlich ihrer Kontaktierung mit der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 in einem Zustand zu Beginn des Einlaufvorganges dargestellt. Üblicherweise werden Mehrschicht-Bürsten verwendet, deren Bürstenlauffläche einen etwas größeren Krümmungsradius im Vergleich zu dem der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 aufweist, derart daß - wie in FIG 1, 2 dargestellt - die Mehrschicht-Bürste 1-3 zunächst nicht zum vollständigen Tragen auf der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 kommt sondern nur vorzugsweise mittig aufliegt. Erst während der Einlaufzeit schleift sich die Bürstenlauffläche derart ein, daß eine im Idealfall vollständige Kontaktierung mit der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 über ihre gesamte Bürstenlauffläche gewahrleistet ist.
[0011] Erfindungsgemäß ist nun dafür gesorgt, daß während dieser Einlaufzeit - wie aus FIG 2 bzw. 3,4 ersichtlich - die Isolations-Zwischenschicht 3 um einen Abstand 3.1 bzw. 3.2 mit ihrem kommutatorseitigen Ende gegenüber der eigentlichen Kontaktfläche der Lamellen 4-6 zurückversetzt ist und dadurch eine Kontaktierung mit der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 erst dann erfolgen kann, wenn die Mehrschicht-Bürste eingeschliffen ist und damit ihre gesamte Bürstenlauffläche zum Tragen kommt. In zweckmäßiger und besonders einfacher Weise ist nach einer ersten, aus FIG 2 ersichtlichen, Ausgestaltung vorgesehen, den Abstand 3.1 dadurch zu gewährleisten, daß ausgehend von einer handelsüblichen, katalogmäßig angebotenen Mehrschicht-Bürste mit ursprünglich bis zur Bürstenlauffläche reichenden Isolations-Zwischenschicht 3 diese Zwischenschicht soweit entfernt, insbesondere herausgesägt ist, bis der gewünschte berührungslose Abstand erreicht ist.
[0012] Gemäß FIG 3,4 wird erfindungsgemäß der Abstand 3.2 zwischen dem kommutatorseitigen Ende der Isolations-Zwischenschicht 3 einerseits und der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 andererseits während der Einlaufzeit der Mehrschicht-Bürste auf einfache Weise dadurch erreicht, daß die Lauffläche der Mehrschicht-Bürste im Vergleich zur Kontaktfläche der Lamellen 4-6 eine entsprechend größere Krümmung aufweist; zu Beginn der Einlaufzeit liegen dementsprechend die Teilbürsten 1 bzw. 2 nur mit tangential äußeren Bürstenkanten 1.1;2.1 auf der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 auf. Als Mehrschicht-Bürste kann wiederum ein katalogmäßig angebotenes Serienbauteil mit bis zur Lauffläche der Mehrschicht-Bürste reichender Isolationsschicht 3 eingesetzt werden, wobei in diesem Fall eine zusätzliche Bearbeitung zum Zurücksetzen des laufflächenseitigen Endes der Isolations-Zwischenschicht 3 zur Erlangung des Abstandes 3.2 nicht mehr notwendig ist. Während der Einlaufzeit schleifen sich die aufliegenden Bürstenkanten 1.1 bzw. 2.1 derart ab, daß schließlich die gesamte Lauffläche auf der Kontaktfläche der Lamellen 4-6 zum Tragen kommt und dabei gleichzeitig dann auch die Isolations-Zwischenschicht 3 diese Kontaktfläche berührt.
1. Kommutatormotor mit Mehrschicht-Bürsten (1-3), deren zumindest eine Isolations-Zwischenschicht
(3) zwischen zumindest zwei Teilbürsten (1;2), im Sinne eines während der Einlaufzeit
der Teilbürsten (1;2) berührungslosen Abstandes (3.1;3.2) gegenüber der Kontaktfläche
der Lamellen (4-6) des Kommutators zurückversetzt ist.
2. Kommutatormotor nach Anspruch 1 mit einem im Maße des berührungslosen Abstandes (3.1)
nachträglich entfernten Isolationsschicht-Teil.
3. Kommutatormotor nach Anspruch 2 mit einem im Maße des berührungslosen Abstandes (3.2)
herausgesägten Isolationsschicht-Teil.
4. Kommutatormotor nach Anspruch 1 mit einer im Vergleich zur Krümmung der Gegenkontaktfläche
der Lamellen (4-6) verstärkten Krümmung der Kontaktfläche der Mehrschicht-Bürsten
im Sinne von während der Einlaufzeit zunächst nur mit tangentialen Bürstenkanten (1.1;2.1)
auf der Kontaktfläche der Lamellen (4-6) aufliegenden Teilbürsten (1;2).
5. Kommutatormotor nach Anspruch 4 mit entgegen der Drehrichtung des Kommutators angeschrägten
Anlaufkanten (1.2;2.2) der während der Einlaufzeit auf der Kontaktfläche der Lamellen
(4-6) aufliegenden tangentialen Bürstenkanten (1.1;2.1).
6. Kommutatormotor nach zumindest einem der Ansprüche 1-5 als aus einem Einphasen-Wechselstromnetz
gespeister Universalmotor.
7. Kommutatormotor nach Anspruch 6 als Antriebsmotor für einen Waschautomaten.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1. Kommutatormotor mit Mehrschicht-Bürsten (1-3), deren zwischen zumindest zwei Teilbürsten
(1;2) fest mit diesen verbundene, insbesondere verklebte, und ansonsten gleich diesen
die Kontaktfläche der Lamellen (4-6) berührende zumindest eine Isolations-Zwischenschicht
(3) im Sinne eines während der Einlaufzeit der Teilbürsten (1;2) noch berührungslosen
Abstandes (3.1;3.2) gegenüber der Kontaktfläche der Lamellen (4-6) des Kommutators
zurückversetzt ist.
2. Kommutatormotor nach Anspruch 1 mit einem im Maße des berührungslosen Abstandes (3.1)
nachträglich entfernten Isolationsschicht-Teil.
3. Kommutatormotor nach Anspruch 2 mit einem im Maße des berührungslosen Abstandes (3.2)
herausgesägten Isolationsschicht-Teil.
4. Kommutatormotor nach Anspruch 1 mit einer im Vergleich zur Krümmung der Gegenkontaktfläche
der Lamellen (4-6) verstärkten Krümmung der Kontaktfläche der Mehrschicht-Bürsten
im Sinne von während der Einlaufzeit zunächst nur mit tangentialen Bürstenkanten (1.1;2.1)
auf der Kontaktfläche der Lamellen (4-6) aufliegenden Teilbürsten (1;2).
5. Kommutatormotor nach Anspruch 4 mit entgegen der Drehrichtung des Kommutators angeschrägten
Anlaufkanten (1.2;2.2) der während der Einlaufzeit auf der Kontaktfläche der Lamellen
(4-6) aufliegenden tangentialen Bürstenkanten (1.1;2.1).
6. Kommutatormotor nach zumindest einem der Ansprüche 1-5 als aus einem Einphasen-Wechselstromnetz
gespeister Universalmotor.
7. Kommutatormotor nach Anspruch 6 als Antriebsmotor für einen Waschautomaten.