DE1097549B

DE1097549B - Gleichstrom-Kleinmotor

Info

Publication number: DE1097549B
Application number: DED30722A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinz Hammer
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1959-05-23
Filing date: 1959-05-23
Publication date: 1961-01-19
Also published as: US3171997A

Description

Gleichstrom-Kleinmotor Die Erfindung bezieht sich auf Gleichstrom-Kleinmotoren, bei denen die Stromzuführung zum Kommutator über einseitig eingespannte, vorzugsweise unter Vorspannung eingekeilte, draht- oder streifenförmige Kontaktbürsten erfolgt.
Bei Motoren der genannten Art tritt neben der Abnutzung der Bürsten und einem Einlaufen des Kommutators durch mechanische Reibung auch ein Abbau wenigstens der einen Bürste und der Ablaufkanten der Kommutatorlamellen durch Materialwanderung sowie durch Abbrand im Abreißlichtbogen auf. Durch diese elektrisch bedingte Abnutzung wird beispielsweise die Plusbürste an der Ablaufseite des Kommutators im Laufe der Zeit so weit abgetragen und geschwächt, daß sie schließlich, insbesondere wenn ein in bekannter Weise aufgetragener oder eingewalzter Kontaktbelag abgebaut ist, an dieser Stelle abbrennt und bricht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Motor trotz dieses Abbaus der Plusbürste noch lange Zeit voll funktionsfähig bleibt, wenn die Abbrennstelle an dem nicht eingespannten freien Ende der Bürste auftritt. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Drehrichtung des Kommutators und die Stromrichtung im Kommutatorkreis so zu wählen, daß bei der einem Abbau unterworfenen Bürste der Abreißlichtbogen am freien Ende der auf dem Kommutator aufliegenden Bürste entsteht.
An der Minusbürste entsteht bekanntlich durch die Materialwanderung vom Kommutator zur Minusbürste ein Auftrag an der Ablaufseite des Kommutators. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird daher vorgeschlagen, bei Motoren, die durch Abheben einer Bürste ausschaltbar sind, die durch Materialwanderung eine Verstärkung erfahrende Bürste abhebbar zu machen.
Der Grad der Abnutzung eines Kontaktes durch Materialwanderung und Abbrand im Lichtbogen hängt bekanntlich auch weitgehend von der Materialbeschaffenheit des Kontaktwerkstoffes ab. Bei Gleichstrom-Klein- und -Kleinstmotoren ist es allgemein üblich, wenigstens die Bürsten mit Edelmetallkontakten zu versehen. Bei niederspannungsgespeisten Motoren soll der Kontaktwerkstoff an Bürsten und am Kommutator nicht nur eine hohe Eigenleitfähigkeit und große Oxydationsbeständigkeit besitzen, sondern auch abriebfest sein. Weiterhin soll der Werkstoff fest sein gegen Abbau durch Materialwanderung und Abbrand im Lichtbogen. Edelmetallkontakte, z. B. aus Silber, haben eine hohe Eigenleitfähigkeit. Durch geeignete Legierungszusätze können sie auch entsprechend abriebfest und oxydationsbeständig gemacht werden. Jedoch tritt bei ihnen ein verhältnismäßig rascher Abbau durch Materialwanderung auf. Die bisher vorgeschlagenen Kontaktwerkstoffe, wie sie für Kontaktpaare von Schaltern od. dgl. verwendet werden, haben sich für diese Zwecke nicht bewährt, da sie entweder nicht abriebfest sind oder einen zu hohen Eigenwiderstand aufweisen. Versuche haben nun ergeben, daß für besagte Anwendung für den Kommutator eine Legierungszusammensetzung aus Silber mit Palladium und Kadmium geeignet ist, und zwar in einem Verhältnis von 20 bis 500% Palladium, 5 bis 15°/o Kadmium, der Rest Silber, insbesondere 30°/o Palladium, 10°/o Kadmium und 600io Silber. Die Bürsten können mit einem Kontaktwerkstoff aus 60 bis 70% Silber und 30 bis 40°/o Palladium belegt sein.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigt Fig.1 einen Kommutator mit den Stromzuführungsbürsten in einer perspektivischen Ansicht, Fig.2 eine Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.
In Fig. 1 ist auf einer Welle 1 des Gleichstrommotors ein dreiteiliger Kommutator 2 aufgekeilt. Auf dem Kommutator 2 liegen federnd zwei mit ihren linken Enden eingespannte Bürsten 3 und 4 auf. Die Minusbürste 3 ist etwas länger, um über sie durch Anheben eines Stiftes 5 in Richtung eines Pfeiles a den Motorstromkreis auszuschalten. Die Bürsten 3, 4 sind als gefiederte Streifen ausgebildet, welche, wie Fig.2 erkennen läßt, an der Auflagestelle auf dem Kommutator 2 mit einem Belag 9, 10 aus einem Kontaktwerkstoff versehen sind, welcher beispielsweise in das Bürstenmaterial eingewalzt ist. Bei einem Stromfluß von der Plusbürste 4 über den Kommutator 2 zur Minusbürste 3 tritt eine Materialwanderung einerseits zwischen dem Belag 10 der Plusbürste 4 zum Kommutator 2, andererseits vom Kommutator 2, und zwar insbesondere von den Ablaufkanten 6 der Kommutatorsegmente zur Minusbürste 3 bzw. deren Belag 9 auf. An der Plusbürste 4 und den Kanten 6 des Kommutators 2 entsteht daher ein Abtrag 7, an der Minusbürste 3 ein Auftrag B. Wie bereits erwähnt, kann die Materialwanderung von der Bürste 4 zum Kommutator 2 sowie der Abbau des Belages 10 durch Abreißlichtbogen an der Ablaufseite des Kommutators 2 durch eine Kontaktkombination aus Silber -Palladium an der Bürste 4 im Verhältnis 60 : 40 bis 70 : 30 und die der Kanten 6 des Kommutators 2 durch einen Kommutatorbelag 11 aus Silber - Palladium-Kadmium im Verhältnis 60:30:10 weitgehend verringert werden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Plusbürste 4 bzw. deren Belag 10 vor allem an der Ablaufseite des Kommutators 2 abgetragen, an der zwischen der Kante 6 der Kommutatorsegmente und der Bürste 4 ein Abreißlichtbogen gezogen wird. Die Bürste 4 erfährt an dieser Stelle daher eine Schwächung. Bei einer durch einen Pfeil b. angedeuteten Drehung des Kommutators 2 entsteht die Schwächung somit am freien Ende der Bürste 4. Diese ist völlig ungefährlich, denn selbst nach längerer Laufzeit des Motors und völligem Abbau des Kontaktbelages 10 bleibt der Motor -noch voll funktionsfähig, der Lichtbogen entsteht nunmehr nur etwas weiter innen. Würde bei gleicher Stromrichtung jedoch, z. B. durch Umpolen des Statorfeldes, die Drehrichtung geändert, so entstünde der Einbrand an der eingespannten, federnd belasteten Seite der Bürste 4. Durch die dauernde Biegebeanspruchung würde nach einem gewissen Abbau die Bürste 4 abknicken und das Reststück sich in den Kommutator 2 stoßen, wodurch der Motor sofort unbrauchbar würde. Wie Versuche gezeigt haben, ist die Lebensdauer bei einer Anordnung gemäß der Erfindung ein Mehrfaches der letztgenannten, wobei auch nach völligem Abbrand der Plusbürste 4 der Kommutator 2 nicht wesentlich beschädigt wird.
Wie bereits erwähnt wurde und in Fig. 2 dargestellt ist, tritt an der Minusbürste 3 ein durch Materialwanderung bedingter Auftrag auf. Außer dem mechanischen Abrieb wird die Minusbürste 3 somit nicht geschwächt. Diese Bürste 3 kann daher jederzeit als Abhebebürste ausgebildet werden, wie in Fig. 1 durch den Stift 5 bzw. den Pfeil ca und in Fig. 2 durch einen Pfeil c veranschaulicht ist. Würde man die Plusbürste 4 hierfür verwenden, so bräche diese bereits nach einem gewissen Einbrand 7 ab, der Motor ließe sich nicht mehr abschalten. Für die Minusbürste 3 kann an sich ein Kontaktwerkstoff verwendet werden, wie er für die Plusbürste 4 vorgeschlagen wurde. Da sich durch die Materialwanderung diese Bürste 3 jedoch an der Aufliegestelle auf dem Kommutator 2 ohnehin mit Kontaktwerkstoff des Kommutators 2 überzieht, beispielsweise versilbert, genügt es auch, diese Bürste mit einem entsprechend leitfähigen und abriebfesten Belag 9 zu versehen, beispielsweise zu rhodinieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Gleichstrom-Kleinmotor, bei dem die Stromzuführung zum Kommutator über einseitig eingespannte, federnde, draht- oder streifenförmige Kontaktbürsten- erfolgt, --dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Kommutators (2) und die Stromrichtung im Kommutatorstromkreis so gewählt sind, daß an der: durch -Materialwanderung einem Abbau unterworfenen Bürste (4) der Abreißlichtbogen an dem nicht eingespannten Teil der auf dem Kommutator (2) aufliegenden Bürste (4) entsteht.
2. Gleichstrommotor 'nach Anspruch 1, bei welchem zum Ausschalten--des Motors eine Bürste abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Materialwanderung eine Verstärkung erfahrende Bürste (3) abhebbar ist.
3. Gleichstrommotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Materialwanderung wenigstens die einem Abbau unterworfeneBürste(4) mit einem Kontaktkörper, insbesondere einen eingewalzten Kontaktwerkstoff aus einer Silber-Palladium-Legierung versehen ist.
4. Gleichstrommotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwerkstoff-Legierung für die Bürsten (3, 4) aus etwa 60 bis 70% Silber und 30 bis 40% Palladium besteht.
5. Gleichstrommotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstück des Kommutators (2) mit einer Kontaktwerkstoffsehicht (11) aus etwa 20 bis 50% Palladium, 5 bis 15°/o Kadmium, Rest Silber, bedeckt sind,
6. Gleichstrommotor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Kontaktwerkstoff-Legierung aus 60°/o Silber, 30% Palladium und 10°/0 Kadmium. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 772 882; Bulletin schweiz. elektrotechn. Verein, Nr. 26, 1956, S.1198.