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Bürstenhalterung für eine Miniaturschleifringanordnung Die Erfindung
bezieht sich auf eine Bürstenhalterung für eine Miniaturschleifringanordnung, insbesondere
für elektrische Maschinen, bei der die Bürsten an einem Bürstenblock aus Isoliermaterial,
der an einem feststehenden Teil lösbar befestigt ist, jeweils in axialer Richtung
mit Abstand voneinander angeordnet sind und bei der jede Bürste U-förmig gestaltet
ist und mit ihrem die beiden Schenkel verbindenden Mittelteil lösbar mit einer Anschlußfahne
verbunden ist, während die beiden freien Schenkel der Bürste jeweils federnd auf
dem zugehörigenSchleifring aufliegen.
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Aus der USA.-Patentschrift 2 343 546- ist eine Bürstenhalterung für
eine Schleifringanordnung bekannt, bei der ein gewisser Grad einer Miniaturisierung
erreicht ist. Die bekannte Bürstenhalterung besteht jedoch aus verhältnismäßig vielen
Einzelheiten, wobei die Anschlußfahnen für die einzelnen Bürsten durch Nieten an
einem Tragkörper befestigt sind. Dies bedingt auch einen fertigungstechnischen Aufwand
für die Bürstenhalterung. Bei der bekannten Halterung ist für die Erneuerung der
Bürsten wegen der erwähnten Vernietung der Anschlußfahnen die Entfernung des gesamten
Bürstenblockes erforderlich, da die Anschlußfahne, das zugeordnete Nietelement und
ein Halterungsglied fest mit dem Bürstenblock verbunden ist. Da nur ein einziger
Bürstenblock vorgesehen ist, ist auch der erreichte Grad der Miniaturisierung nicht
hoch.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, gegenüber der bekannten Bürstenhalterung
eine weitere Miniaturisierung zu erreichen, die Zahl der notwendigen Einzelteile
zu verringern und bei der Wartung bzw. beim Auswechseln einzelner Bürsten einfache
Verhältnisse zu schaffen, insbesondere das Entfernen des gesamten Bürstenblockes
zu vermeiden. Bei einer Bürstenhalterung für eine Miniaturschleifringanordnung ist
es besonders wichtig, daß die Bürsten und die Bürstenhalterung zwecks Reinigung
und Ersatz leicht entfernbar sind.
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Die geschilderte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Anschlußfahne in eine Aussparung der den Schleifringen abgewandten Seite des
Bürstenblockes kraftschlüssig derart einsteckbar ist, daß die beiden Schenkel durch
den Bürstenblock hindurchragen und daß das feststehende Teil zur Befestigung des
Bürstenblockes ein an einer mit der Welle rotierenden Grundplatte drehbar befestigter
Tragrahmen ist, der die Schleifringe umschließt und an seinen offenen und parallel
zur Wellenachse verlaufenden Seiten die Befestigung einer Mehrzahl derartiger Bürstenblöcke
für eine Mehrzahl von Schleifringen ermöglicht. Für Bürstenhalterungen der eingangs
erwähnten Art ist es an sich bekannt, an einer Grundplatte einen Tragrahmen zu befestigen,
der die Schleifringe umschließt und an seinen offenen und parallel zur Wellenachse
verlaufenden Seiten die Befestigung einer Mehrzahl von Bürstenblöcken für eine Mehrzahl
von Schleifringen ermöglicht. Im Zusammenhang mit der genannten kraftschlüssigen
Einsteckbarkeit der Anschlußfahne in eine Aussparung des Bürstenblockes ergibt sich
jedoch der Vorteil einer sehr weitgehenden Miniaturisierung, einer Verringerung
der Einzelbauteile und eine leichte Auswechselbarkeit der Einzelbürsten und der
Bürstenblöcke.
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Die Aussparungen der Bürstenblöcke und die darin einsteckbaren Anschlußfahnen
sind T-förmig gestaltet und das Mittelteil jeder U-förmigen Bürste ist in eine Nut
der zugehörigen Anschlußfahne einklemmbar.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine zur Hälfte als Schnitt dargestellte Ansicht
einer Bürstenhalterung für eine Miniaturschleifringanordnung nach der Erfindung,
F i g. 2 eine Vorderansicht einer Bürstenhalterung nach der Erfindung, F i g. 3
eine Ansicht der in F i g. 2 gezeigten Bürstenhalterung von unten, F i g. 4 die
Bürstenhalterung für die Miniaturschleifringanordnung nach der Erfindung, wobei
die Bürstenhalterung als Querschnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 2 dargestellt
ist, F i g. 5 eine einzelne Bürste, die erfindungsgemäß ausgebildet ist,
F
i g. 6 eine Bürste, die mit der zugeordneten Anschlußfahne verbunden ist, F i g.
7 einen Schnitt durch die Miniaturschleif ringanordnung nach der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt eine Bürstenhalterung für eine Miniaturschleifringanordnung
10 einer elektrischen Maschine, die eine Grundplatte 11 und eine senkrechte
Welle 12 hat, wobei die Welle mit einer Anzahl Schrauben 13 angebracht ist und mit
der Grundplatte rotiert. Der innere Laufring eines Kugellagers 14 ist an der Grundplatte
der Welle 12 mit einem Haltering 15 befestigt. Ein im wesentlichen zylindrischer
Isolator 16 ist auf der Welle 12 angeordnet und wird von einer Gewindehaltemutter
18 gesichert, die auf dem Gewinde 17 am Ende der Welle 12 sitzt. Eine Anzahl Isolierabstandsstücke
19 und dazwischenliegende oder eingeschichtete Schleifringe 20 a und 20 b sind auf
dem Isolator 16 angeordnet, wobei die Isolierabstandsstücke 19 die Schleifringe
gegeneinander isolieren.
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Die Welle 12 ist eine hohle Konstruktion, wodurch ermöglicht wird,
daß eine Anzahl leitender Drähte 21 darin untergebracht werden können. Ein Ende
der Drähte 21 ist an eine Anschlußtafel (nicht dargestellt) angeschlossen, und das
andere Ende ist an einem der Schleifringe 20 a oder 20 b befestigt. Geeignete Löcher
29 und 30 sind in der Welle 12 bzw. in dem Isolator 16 vorgesehen, um die Durchführung
der Drähte 21 durch diesen zu ermöglichen.
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Ein Tragrahmen 31 von im wesentlichen rechteckiger Konstruktion ist
an seinen parallel zur Wellenachse verlaufenden Seiten offen. Die Öffnungen an allen
vier Längsseiten sind mit 32 bezeichnet. Abschlußelemente 33 a und 33
b an den entgegengesetzten Enden des Tragrahmens 31 dienen zum Anbringen
des Rahmens an der Grundplatte 11 und an der Welle 12. Wie aus dem geschnittenen
Teil der F i g. 1 ersichtlich ist, befindet sich in dem Abschlußelement 33 a eine
kreisrunde Öffnung, die der Größe des äußeren Laufringes des Kugellagers 14 entspricht.
Der äußere Laufring eines zweiten Kugellagers 34 ist an dem Tragrahmen 31 und sein
innerer Laufring an der Welle 12 angebracht. Der Haltering 35, der an dem gegenüberliegenden
Anschlußelement 33 b mit einer Anzahl Schrauben 36 befestigt ist, hält den äußeren
Laufring des Kugellagers 34, während eine Gewindeschraube 37 in entsprechendes Gewinde
der Welle 12 eingreift und den inneren Laufring des Kugellagers 34 trägt. Auf diese
Weise umgibt der Tragrahmen 31 die Welle 12 und ist an der Grundplatte 11 mittels
der Kugellager 14 und 34 drehbar befestigt.
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Bürstenblöcke 38 a und 38 b sind auf entgegengesetzten
Längsflächen des Tragrahmens 31 mit Schrauben 39 befestigt. Der Bürstenblock 38
a ist in Seiten- und Bodenansicht in F i g. 2 bzw. 3 und im Querschnitt in F i g.
4 dargestellt. Der Bürstenblock 38 a ist vorzugsweise aus einem Isoliermaterial,
wie Nylon, formgepreßt und mit einer Anzahl T-förmiger Aussparungen 41 und Lochpaare
42 versehen, wie in F i g. 3 und 4 gezeigt ist. Eine Anzahl entsprechender T-förmiger
Anschlußfahnen 43 sind in die Aussparungen 41 kraftschlüssig einsteckbar. Wie in
F i g. 1 und 3 gezeigt ist, haben die T-förmigen Anschlußfahnen 43 die gleichen
Außenabmessungen wie die T-förmigen Aussparungen 41. Die Anschlußfahnen 43 können
daher in den Bürstenblöcken kraftschlüssig gehalten werden. Wenn es für zweckmäßig
gehalten wird, kann eine aus einem nichtleitenden Material hergestellte Deckplatte
(nicht gezeigt) an jedem Bürstenblock befestigt werden, um die einzelnen Fahnen
abzudecken und weiterhin in ihrer Lage zu sichern. Ein Ende jeder Anschlußfahne
43 kann mit einer Anschlußklemme 44 versehen sein. Die T-förmigen Aussparungen und
Anschlußfahnen stellen eine wirkungsvolle Raumausnutzung an dem Bürstenblock dar.
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F i g. 5 zeigt eine einzelne U-förmige Bürste 40 a. Die in F i g.
1 dargestellten Bürsten 40 a und 40 b können in gleicher Weise ausgebildet sein
und werden vorzugsweise aus Federdraht hergestellt. Eine im allgemeinen U-förmige
Bürste hat sich als gut geeignet für eine einwandfreie elektrische Verbindung zwischen
der Bürste und dem Schleifring erwiesen und läßt sich auch leicht an einer Anschlußfahne
an= bringen.
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Eine Befestigung einer Einzelbürste ist in F i g. 6 dargestellt. Diese
Bürstenanordnung besteht aus einer Bürste 40 a und einer Anschlußfahne 43. Die Anschlußfahne
43 ist vorzugsweise mit einer Nut 50 versehen, in die das Mittelteil der U-förmigen
Bürste 40 a eingesetzt werden kann. Ein einfacher Stauch-oder Eindrückvorgang hält
die Bürste dauerhaft an der Anschlußfahne und beseitigt die Notwendigkeit einer
gelöteten Verbindung. Somit besteht keine Möglichkeit, daß die Federhärte des Bürstendrahtes
während des Zusammenbaues der Bauelemente unbeabsichtigt verlorengeht.
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Die Bürstenblöcke 38 b und 38 a können im wesentlichen in gleicher
Weise ausgebildet sein, mit der Ausnahme, daß die Aussparungen 41 und die Lochpaare
42 senkrecht verschoben sind, so daß sie sich eingeschichtet zwischen den Bürsten
40 a und 40 b befinden, wenn die Bürstenblöcke an dem Tragrahmen 31 angebracht sind,
wie in F i g. 1 gezeigt ist. Die Bürsten 40 a und 40
b werden dadurch so eingestellt, daß sie die Schleifringe 20 a bzw. 20 b
in einer im allgemeinen tangentialen Richtung zum Umfang berühren. Somit erkennt
man, daß jeder Bürstenblock nur die Hälfte der erforderlichen gesamten Bürsten zu
tragen braucht. Die Maßnahme, die Bürsten zwischen den beiden Bürstenblöcken zu
versetzen oder zu staffeln, ergibt einen maximalen Abstand jeder einzelnen Bürste.
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Wie in F i g. 1 und 4 dargestellt ist, laufen die Bürsten
40 a und 40 b in Nuten, die in dem Umfang der Schleifringe 20 a und
20 b ausgebildet sind. Zwecks kleinster Reibung werden diese Nuten vorzugsweise
mit Oberflächen ausgebildet, welche die bogenförmigen Oberflächen der Kontaktbürsten
ergänzen. Die beiden Arme der U-förmigen Bürste greifen im wesentlichen an entgegengesetzten
Teilen der Schleifringe an, wodurch maximale elektrische Leitfähigkeit unabhängig
von der Richtung gewährleistet ist, in welcher der Tragrahmen auf der Grundplatte
umläuft.
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Ein Zeichen der durch die Erfindung erreichten Miniaturisierung ist
die Tatsache, daß der in F i g. 1 dargestellte Schleifring vierfach vergrößert gezeichnet
ist. Somit sind in einer Schleifringanordnung mit einer Länge in der Größenordnung
von 6,35 cm 44 Schleifringe möglich. Obgleich die in F i g. 1 gezeigte Bürstenhalterung
sich auf zwei Seiten des Tragrahmens befindet, wäre es auch möglich, Bürstenblöcke
auf allen vier Seiten des Tragrahmens anzuordnen. Eine weitere Miniaturisierung
wäre durch Verwendung eines Rahmens mit einer Form möglich, welche die Anbringung
zusätzlicher Blöcke zuläßt, z. B. eines
Rahmens mit sechseckigem
Querschnitt. Naturgemäß müssen die Bürstenanordnungen so montiert werden, daß sie
jeweils senkrecht zueinander verschoben sind, um eingeschichtete Bürsten zu erhalten.
Im übrigen hängt die eigentliche Größe des Schleifringes hauptsächlich von der Dicke
der Schleifringe und der Isolierabstandsstücke ab.
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Ein weiterer Vorteil der Bürstenhalterung nach der Erfindung besteht
darin, daß Einzelbürstenanordnungen oder mehrere Bürstenanordnungen bequem und leicht
von den Schleifringen abgenommen werden können, wodurch die routinemäßige Wartung
und der Ersatz der Bürsten im erforderlichen Falle erleichtert wird. Zu diesem Zweck
können gebogene Teile 52 in den Endteilen der Bürsten 40 a und
40 b ausgebildet werden.