DE1275672B

DE1275672B - Brush holder for a miniature slip ring assembly

Info

Publication number: DE1275672B
Application number: DE1960N0017850
Authority: DE
Inventors: William M Scarborough
Original assignee: North American Aviation Corp
Current assignee: North American Aviation Corp
Priority date: 1960-02-08
Filing date: 1960-02-08
Publication date: 1968-08-22

Description

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.Brush holder for a miniature slip ring assembly The invention relates to a brush holder for a miniature slip ring assembly, in particular for electrical machines in which the brushes are attached to a brush block made of insulating material, which is releasably attached to a fixed part, in each case in the axial direction are spaced apart and each brush is U-shaped is and with its middle part connecting the two legs releasably with a terminal lug is connected, while the two free legs of the brush are each resilient rest on the associated slip ring.

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.From U.S. Pat. No. 2,343,546 there is a brush holder for a slip ring assembly is known in which a certain degree of miniaturization is reached. The known brush holder, however, consists of a relatively large number Details, whereby the connection lugs for the individual brushes by riveting are attached to a support body. This also requires a manufacturing effort for the brush holder. In the known bracket is for the renewal of Brushes the removal of the whole because of the aforementioned riveting of the connecting lugs Brush block required because the terminal lug, the associated rivet element and a support member is fixedly connected to the brush block. There is only one Brush block is provided, the degree of miniaturization achieved is also not high.

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.The object of the invention is, compared to the known brush holder to achieve further miniaturization, the number of individual parts required and easy to maintain or replace individual brushes To create conditions, especially the removal of the entire brush block to avoid. In a brush holder for a miniature slip ring assembly is It is particularly important that the brushes and the brush holder are cleaned and replacements are easily removable.

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.The object described is achieved according to the invention in that the terminal lug in a recess on the side facing away from the slip rings Brush block is non-positively inserted such that the two legs through the brush block protrude and that the fixed part for fastening the Brush block a rotatably attached to a base plate rotating with the shaft Support frame is that encloses the slip rings and at its open and parallel to the shaft axis extending sides the attachment of a plurality of such brush blocks allows for a plurality of slip rings. For brush holders of the entrance mentioned type it is known per se to attach a support frame to a base plate, which encloses the slip rings and at its open and parallel to the shaft axis extending sides the attachment of a plurality of brush blocks for a plurality made possible by slip rings. In connection with the aforementioned non-positive The connection lug can be plugged into a recess in the brush block however, the advantage of a very extensive miniaturization, a reduction the individual components and easy interchangeability of the individual brushes and the Brush blocks.

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.The recesses in the brush blocks and the connecting lugs that can be inserted into them are T-shaped and the middle part of each U-shaped brush is in a groove the associated terminal lug can be clamped.

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.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail. It shows F i g. 1 is a view shown in half as a section a brush holder for a miniature slip ring assembly according to the invention, F i g. 2 is a front view of a brush holder according to the invention, FIG. 3 a view of the FIG. Brush holder shown from below, F i g. 4 the Brush holder for the miniature slip ring assembly according to the invention, wherein the brush holder as a cross section along the line 3-3 of FIG. 2 shown is, F i g. 5 a single brush designed according to the invention, F. i g. 6 a brush which is connected to the associated terminal lug, FIG. 7 is a section through the miniature slip ring assembly according to the invention.

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.F i g. 1 shows a brush holder for a miniature slip ring assembly 10 of an electrical machine, which has a base plate 11 and a vertical shaft 12, the shaft being attached with a number of screws 13 and rotating with the base plate. The inner race of a ball bearing 14 is fastened to the base plate of the shaft 12 with a retaining ring 15. A substantially cylindrical insulator 16 is disposed on the shaft 12 and is secured by a threaded retaining nut 18 which sits on the threads 17 at the end of the shaft 12. A number of insulating spacers 19 and intermediate or sandwiched slip rings 20 a and 20 b are arranged on the insulator 16, the insulating spacers 19 isolating the slip rings from one another.

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.The shaft 12 is a hollow construction, which enables that a number of conductive wires 21 can be accommodated therein. An end of wires 21 is connected to a terminal board (not shown), and that the other end is attached to one of the slip rings 20 a or 20 b. Appropriate holes 29 and 30 are provided in the shaft 12 and in the isolator 16, respectively, in order to carry through of the wires 21 to allow through this.

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.A support frame 31 of substantially rectangular construction is open on its sides running parallel to the shaft axis. The openings on all four long sides are designated by 32. End elements 33 a and 33 b at the opposite ends of the support frame 31 are used to attach the frame to the base plate 11 and to the shaft 12. As shown in the cut part of FIG. 1 can be seen, there is a circular opening in the closing element 33 a, which corresponds to the size of the outer race of the ball bearing 14. The outer race of a second ball bearing 34 is attached to the support frame 31 and its inner race to the shaft 12. The retaining ring 35, which is fastened to the opposite connection element 33 b with a number of screws 36, holds the outer race of the ball bearing 34, while a threaded screw 37 engages the corresponding thread of the shaft 12 and carries the inner race of the ball bearing 34. In this way, the support frame 31 surrounds the shaft 12 and is rotatably fastened to the base plate 11 by means of the ball bearings 14 and 34.

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.Brush blocks 38 a and 38 b are fastened with screws 39 on opposite longitudinal surfaces of the support frame 31. The brush block 38 a is in side and bottom view in F i g. 2 or 3 and in cross section in FIG. 4 shown. The brush block 38a is preferably molded from an insulating material such as nylon and provided with a number of T-shaped recesses 41 and pairs of holes 42, as shown in FIG. 3 and 4 is shown. A number of corresponding T-shaped connection lugs 43 can be inserted into the recesses 41 in a non-positive manner. As in Fig. 1 and 3, the T-shaped connecting lugs 43 have the same external dimensions as the T-shaped recesses 41. The connecting lugs 43 can therefore be held in the brush blocks in a force-locking manner. If deemed appropriate, a cover plate (not shown) made of a non-conductive material can be attached to each brush block to cover and further secure the individual flags in place. One end of each connection lug 43 can be provided with a connection terminal 44. The T-shaped recesses and connection lugs represent an effective use of space on the brush block.

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.F i g. 5 shows a single U-shaped brush 40 a. The in F i g. 1 shown brushes 40 a and 40 b can be designed in the same way and are preferably made from spring wire. One generally U-shaped Brush has proven to be well suited for a proper electrical connection between the brush and the slip ring and can also be easily attached to a terminal lug to = bring.

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.An attachment of a single brush is shown in FIG. 6 shown. These Brush arrangement consists of a brush 40 a and a terminal lug 43. The terminal lug 43 is preferably provided with a groove 50 into which the middle part of the U-shaped Brush 40 a can be used. A simple upsetting or indenting process lasts the brush permanently on the terminal, eliminating the need for one soldered connection. Thus there is no possibility that the spring stiffness of the brush wire is accidentally lost during the assembly of the components.

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.The brush blocks 38 b and 38 a can be formed in essentially the same way, with the exception that the recesses 41 and the pairs of holes 42 are shifted vertically so that they are sandwiched between the brushes 40 a and 40 b when the brush blocks are attached to the support frame 31, as shown in FIG. 1 is shown. The brushes 40 a and 40 b are thereby adjusted so that they touch the slip rings 20 a and 20 b in a generally tangential direction to the circumference. It can thus be seen that each brush block only needs to carry half of the total brushes required. The measure of offsetting or staggering the brushes between the two brush blocks results in a maximum distance between each individual brush.

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.As in Fig. 1 and 4, the brushes 40 a and 40 b run in grooves which are formed in the circumference of the slip rings 20 a and 20 b. For the purpose of minimal friction, these grooves are preferably formed with surfaces that complement the curved surfaces of the contact brushes. The two arms of the U-shaped brush essentially engage opposite parts of the slip rings, which ensures maximum electrical conductivity regardless of the direction in which the support frame rotates on the base plate.

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.A sign of the miniaturization achieved by the invention is the fact that the one shown in FIG. 1 shown slip ring drawn enlarged four times is. Thus, in a slip ring assembly with a length on the order of magnitude from 6.35 cm 44 slip rings possible. Although the in F i g. 1 brush holder shown located on two sides of the support frame, it would also be possible to use brush blocks to be arranged on all four sides of the support frame. Another miniaturization would be possible by using a frame with a shape that allows the attachment allows additional blocks, e.g. B. one Frame with hexagonal Cross-section. Of course, the brush assemblies must be mounted so that they are shifted perpendicular to each other in order to obtain layered brushes. In addition, the actual size of the slip ring depends mainly on the thickness the slip rings and the insulating spacers.

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.Another advantage of the brush holder according to the invention is that single brush assemblies or multiple brush assemblies can be conveniently and easily removed from the slip rings, thereby facilitating routine maintenance and replacement of the brushes when necessary. For this purpose, curved parts 52 can be formed in the end parts of the brushes 40 a and 40 b.

Claims

Claims: 1. Brush holder for a miniature slip ring arrangement, in particular for electrical machines, in which the brushes are arranged on a brush block made of insulating material, which is releasably attached to a fixed part, in the axial direction at a distance from one another and in which each brush is U-shaped is designed and with its middle part connecting the two legs is detachably connected to a connection lug, while the two free legs of the brush each rest resiliently on the associated slip ring, characterized in that the connection lug (43) in a recess of the slip rings ( 20 a, 20 b) facing away from the brush block (38 a, 38 b) can be inserted in a non-positive manner in such a way that the two legs protrude through the brush block and that the fixed part for fastening the brush block is attached to a base plate (11) rotating with the shaft. is rotatably mounted support frame (31) that holds the slip rings (20 a, 20b) and enables the attachment of a plurality of such brush blocks for a plurality of slip rings on its open sides running parallel to the shaft axis.

2. Slip ring arrangement according to claim 1, characterized in that the recesses of the brush blocks (38 a, 38 b) and the connecting lugs (43) which can be inserted therein are T-shaped and that the central part of each U-shaped brush (40 a, 40 b ) can be clamped in a groove (50) of the associated terminal lug (43). Documents considered: German Patent No. 954 979; Swiss Patent No. 246 799; French Patent Nos. 1133 651, 1145 637; U.S. Patent Nos. 2,343,546, 2,700,088, 2,820,207, 2,843,830, 2,854,647.