DE9405129U1 - Coal pressure spring for an electric motor - Google Patents
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Description
Hochstraße 17Hochstrasse 17
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Rt/hü
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kohlebürstenvorrichtung für Elektromotoren mit einer Kohlebürste, einer Bürstenhalterung
und einer dazwischen eingebauten Schrauben-Andruckfeder, wobei diese eine erste Teilfeder und eine kegelstumpf
förmige zweite Teilfeder mit Kegelstumpfwindungen an
dem der Kohlebürste zugewandten Endabschnitt der Andruckfeder aufweist.The present invention relates to a carbon brush device for electric motors with a carbon brush, a brush holder and a helical pressure spring installed between them, said device comprising a first partial spring and a truncated cone-shaped second partial spring with truncated cone windings on
the end section of the pressure spring facing the carbon brush.
Die Verwendung von Kohlebürsten zur Bildung einer gleitenden elektrischen Verbindung ist bekannt. Sie werden vorwiegend
für Schleifbürsten in elektrischen Maschinen verwendet. Da
beispielsweise der Kommutator rotiert und nicht vollständig rund ist, wird zur Beibehaltung eines guten und konstanten
elektrischen Kontaktes, z.B. eine elektrisch leitende Feder verwendet. Diese Feder ist zwischen der Kohlebürste und der
Kohleburstenhalterung, von der der Strom abgenommen wird,
eingebaut und gewährleistet im Betrieb einen annähernd konstanten Anpreßdruck der Kohlebürste auf den Körper, von dem
Strom übertragen werden soll. Problematisch ist hierbei zum einen der elektrische Übergangswiderstand von der Kohlebür-The use of carbon brushes to form a sliding electrical connection is well known. They are mainly used
used for grinding brushes in electrical machines.
For example, if the commutator rotates and is not completely round, it is used to maintain a good and constant
electrical contact, e.g. an electrically conductive spring. This spring is between the carbon brush and the carbon brush holder from which the current is taken,
and ensures that the carbon brush exerts an almost constant pressure on the body from which the current is to be transmitted. The problem here is the electrical contact resistance from the carbon brush to the
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ste zur Andruckfeder und zum anderen die mechanische Stabilität der Auflage der Feder und die Stabilität der Feder selbst.ste to the pressure spring and on the other hand the mechanical stability of the support of the spring and the stability of the spring itself.
Die OS 15 38 786 offenbart einen derartigen Kohlebürstenaufbau mit einer Bürstenhalterung mit einem hohlen Mittelteil zur Aufnahme der Bürste, wobei die Kohlebürste an dem der Feder zugewandten Ende mit einer Aussparung bzw. einem Hohlraum versehen ist. Die Schraubenfeder, die die Bürste federnd an einen sich drehenden Leiterkörper preßt, ist dabei an dem der Kohlebürste zugewandten Ende korrespondierend zur Aussparung ausgeformt. Beispielsweise sind sowohl die Aussparung der Kohlebürste als auch das Ende der Schraubenfeder kegelstumpfförmig gestaltet. So ist die Feder stabil gelagert und zugleich durch die Kegelstumpfwindungen ein vergrößerter elektrischer Kontakt mit den Seitenwänden der Aussparung gewährleistet. Nachteilig ist hierbei, daß die Kohlebürste aufwendig zu bearbeiten ist, um den erforderlichen Hohlraum zu schaffen. Weiterhin ist durch mögliche Toleranzen bei der Herstellung der Feder und des Hohlraums zum einen deren Stabilität und deren Einbau in den Hohlraum der Kohlebürste und zum anderen die elektrische Kontaktherstellung der Feder zu den Innenflächen dieses Hohlraums gefährdet. OS 15 38 786 discloses such a carbon brush structure with a brush holder with a hollow middle part for receiving the brush, whereby the carbon brush is provided with a recess or a cavity at the end facing the spring. The helical spring, which presses the brush resiliently against a rotating conductor body, is shaped to correspond to the recess at the end facing the carbon brush. For example, both the recess of the carbon brush and the end of the helical spring are designed in the shape of a truncated cone. This means that the spring is stably mounted and at the same time the truncated cone windings ensure increased electrical contact with the side walls of the recess. The disadvantage here is that the carbon brush is complex to machine in order to create the necessary cavity. Furthermore, possible tolerances in the manufacture of the spring and the cavity endanger, on the one hand, their stability and their installation in the cavity of the carbon brush and, on the other hand, the electrical contact between the spring and the inner surfaces of this cavity.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wirtschaftlich herstellbare Kohlebürstenvorrichtung bereitzustellen, die obige Nachteile beseitigt.It is an object of the present invention to provide an economically producible carbon brush device, which eliminates the above disadvantages.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kohlebürste an einer der Andruckfeder zugewandten Oberfläche im wesentlichen eben ist, und daß mindestens ein Teil der Kege !stumpf windungen eine Kontaktspirale bildend auf der Ober-This is achieved according to the invention in that the carbon brush is essentially flat on a surface facing the pressure spring, and in that at least a part of the conical blunt turns form a contact spiral on the upper
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fläche aufliegt. Die Kohlebürste ist also vorteilhafterweise an ihrer Oberfläche nicht aufwendig zu bearbeiten, um eine Aussparung oder einen Zapfen für die Halterung der Feder bereitzustellen. Auch Formtoleranzen der Kohlebürsten-Oberfläche sind so problemlos anzugleichen. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Kohlebürstenvorrichtung über die durch die Kegelstumpfwindungen der Andruckfeder gebildete Kontaktspirale eine große Auflagefläche und einen verringerten elektrischen Übergangswiderstand auf. Mit steigender Anzahl der an der Bildung der Kontaktspirale beteiligten Kegelstumpfwindungen wird dies verbessert.surface. The carbon brush therefore advantageously does not need to be laboriously machined on its surface in order to provide a recess or a pin for holding the spring. Even shape tolerances of the carbon brush surface can be easily adjusted in this way. Furthermore, the carbon brush device according to the invention has a large contact surface and a reduced electrical contact resistance via the contact spiral formed by the truncated cone turns of the pressure spring. This is improved as the number of truncated cone turns involved in forming the contact spiral increases.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Windungsdurchmesser der Kege!stumpfwindungen zum Ende der Schrauben-Andruckfeder hin ab. Es ist auch möglich, den Windungsdurchmesser der Kegelstumpfwindungen zum Ende der Schrauben-Andruckfeder hin zunehmen zu lassen; dies führt jedoch zu einer Verringerung des Windungsdurchmessers der zylindrischen ersten Teilfeder und zu einer verringerten Stabilität der Feder selbst.According to a preferred embodiment, the winding diameter of the truncated cone windings decreases towards the end of the helical compression spring. It is also possible to allow the winding diameter of the truncated cone windings to increase towards the end of the helical compression spring; however, this leads to a reduction in the winding diameter of the cylindrical first partial spring and to a reduced stability of the spring itself.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Federdraht der Schraubenfeder einem rechteckigen Querschnitt. Dies hat im Vergleich zum runden Querschnitt die Vorteile, daß zum einen die Auflagefläche der Feder vergrößert ist und zum anderen der elektrische Übergangswiderstand verkleinert ist. Die Herstellung der Andruckfeder mit rundem Drahtquerschnitt bleibt jedoch wirtschaftlicher.According to an advantageous development, the spring wire of the coil spring has a rectangular cross-section. This has the advantages compared to a round cross-section that the contact surface of the spring is enlarged and the electrical contact resistance is reduced. However, the production of the pressure spring with a round wire cross-section remains more economical.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Windungs-Außendurchmesser einer Kegelstumpfwindung und dem Windungs-Innendurchmesser der nächstgrößeren Kegelstumpfwindung der Abstand vorzugsweise minde-According to a further advantageous embodiment, the distance between the outer diameter of a truncated cone winding and the inner diameter of the next larger truncated cone winding is preferably at least
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stens etwa 0,2 mm. Dadurch ist sichergestellt, daß beim Einbau und damit beim Zusammendrücken der Kegelstumpfwindungen diese nicht zum Teil übereinander, sondern eine Kontaktspirale bildend, nebeneinander auf der im wesentlichen ebenen Oberfläche der Kohlebürste aufliegen können.at least about 0.2 mm. This ensures that when installing and thus when the truncated cone turns are pressed together, they do not lie partially on top of each other, but rather next to each other, forming a contact spiral, on the essentially flat surface of the carbon brush.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die erste Teilfeder um soviel härter als die zweite Teilfeder, daß die Kontaktspirale auch bei der im Betrieb maximal zulässig abgeriebenen Kohlebürste noch auf dieser aufliegend gebildet ist. Durch den Abrieb der Kohlebürste ändert sich nämlich auch die Gesamtlänge der eingebauten Andruckfeder dahingehend, daß diese eine längere Wegstrecke zu überbrücken hat. Trotzdem sollen vorteilhafterweise bei allen im Betrieb möglichen Längen der Andruckfeder die Kegelstumpfwindungen, eine Kontaktspirale bildend, auf der Oberfläche der Kohlebürste aufliegen und nur die steifere erste Feder als Federelement dienen.According to another preferred embodiment, the first partial spring is so much harder than the second partial spring that the contact spiral is still formed resting on the carbon brush even when it is worn down to the maximum permissible extent during operation. The abrasion of the carbon brush also changes the total length of the built-in pressure spring so that it has to bridge a longer distance. Nevertheless, for all possible lengths of the pressure spring during operation, the truncated cone windings should advantageously rest on the surface of the carbon brush, forming a contact spiral, and only the stiffer first spring should serve as the spring element.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Windungssteigung der ersten Teilfeder größer als die der zweiten Teilfeder. Auch dadurch kann bewirkt werden, daß die Kontaktspirale jederzeit bestehen bleibt, und daß die erste Feder als Federelement sowie zum Ausgleich von Längenänderungen der eingebauten Andruckfeder dient.In a further preferred embodiment, the winding pitch of the first partial spring is greater than that of the second partial spring. This can also ensure that the contact spiral remains intact at all times and that the first spring serves as a spring element and to compensate for changes in the length of the built-in pressure spring.
Nachfolgend sind anhand schematischer Darstellungen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kohlebürstenvorrichtung und besonders vorteilhafte Weiterbildungen beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the carbon brush device according to the invention and particularly advantageous further developments are described below using schematic representations. They show:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Andruckfeder im unbelasteten Zustand;Fig. 1 a side view of the pressure spring in the unloaded state;
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Fig. 2 vergrößert den unteren Endabschnitt aus Fig. 1;Fig. 2 is an enlarged view of the lower end portion of Fig. 1;
Fig. 3 einen axialen Längsschnitt durch die Kohlebürstenvorrichtung mit der Andruckfeder gemäß der Fig. 1 und 2 undFig. 3 an axial longitudinal section through the carbon brush device with the pressure spring according to Fig. 1 and 2 and
Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.Fig. 4 is a section substantially along the line IV-IV in Fig. 3.
Figur 1 zeigt eine zylinderische Schrauben-Andruckfeder 1 aus Federstahl, bei der ein Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Die Windungsdurchmesser von Kegelstumpfwindungen 2 nehmen dabei zum Ende der Andruckfeder 1 hin ab. Eine derartige kegelstumpfförmig ausgebildete Schraubenfeder besitzt eine größere Steifigkeit gegen seitliches Knicken als eine in gleicher Weise beanspruchte zylindrische Schraubenfeder.Figure 1 shows a cylindrical helical compression spring 1 made of spring steel, one end of which is truncated cone-shaped. The winding diameters of truncated cone windings 2 decrease towards the end of the compression spring 1. Such a helical spring with a truncated cone shape has greater rigidity against lateral buckling than a cylindrical helical spring subjected to the same stress.
Die Andruckfeder 1 besitzt die Reihenschaltung einer ersten Teilfeder 11 und einer zweiten Teilfeder 12. Die erste Teilfeder 11 ist durch den zylindrischen Teil der Andruckfeder 1 gebildet, wobei in diesem alle Windungen denselben Windungsdurchmesser aufweisen. Die zweite Teilfeder 12 ist durch die Kegelstumpfwindungen 2 am Ende der Andruckfeder 1 gebildet. Die Federsteifigkeiten der ersten und der zweiten Teilfedere 11, 12 ergeben sich aus dem Erfordernis, daß die Andruckfeder 1 über die gesamte Betriebsdauer als Feder wirksam sein muß, und daraus, daß die zweite Teilfeder 12 durch den Einbau in eine Kohlebürstenvorrichtung möglichst vollständig zusammengedrückt wird, um eine Kontaktspirale (siehe Fig. 4) mit möglichst vielen Kegelstumpfwindungen 2 zu bilden.The pressure spring 1 has a series connection of a first partial spring 11 and a second partial spring 12. The first partial spring 11 is formed by the cylindrical part of the pressure spring 1, in which all the turns have the same winding diameter. The second partial spring 12 is formed by the truncated cone turns 2 at the end of the pressure spring 1. The spring stiffness of the first and second partial springs 11, 12 arise from the requirement that the pressure spring 1 must be effective as a spring over the entire operating period, and from the fact that the second partial spring 12 is compressed as completely as possible by installation in a carbon brush device in order to form a contact spiral (see Fig. 4) with as many truncated cone turns 2 as possible.
Figur 2 zeigt vergrößert einen Endabschnitt der AndruckfederFigure 2 shows an enlarged end section of the pressure spring
i'4 Ji : * ··:·· i'4 Ji : * ··:··
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1 von Figur 1. Der Windungs-Außendurchmesser D der ersten Teilfeder 11 beträgt 5,4 mm, die Federmaterialdicke d 0,32 mm und der Windungsabstand wl zwischen den Kegelstumpfwindungen 2 beträgt 0,5 mm. Der Windungsabstand w2 zwischen den Windungen der ersten Teilfeder 11 beträgt etwa 2mm. Der Abstand a zwischen dem Windungs-Außendurchmesser Dl einer Kegel stumpf windung 2 und dem Windungs-Innendurchmesser (D2-2d) der nächstgrößeren Kegelstumpfwindung 2 beträgt 0,2 mm.1 of Figure 1. The outer coil diameter D of the first partial spring 11 is 5.4 mm, the spring material thickness d is 0.32 mm and the coil spacing wl between the truncated cone coils 2 is 0.5 mm. The coil spacing w2 between the coils of the first partial spring 11 is approximately 2 mm. The distance a between the outer coil diameter Dl of a truncated cone coil 2 and the inner coil diameter (D2-2d) of the next largest truncated cone coil 2 is 0.2 mm.
In Figur 3 ist eine Kohlebürstenvorrichtung 3 mit der Schrauben-Andruckfeder 1 in dem betriebsgemäßen Zustand gezeigt. Die Feder 1 ist dabei zwischen der auf einem den Strom leitenden Körper (nicht gezeigt) aufliegenden Kohlebürste 4 und einer korrespondierenden hülsenförmigen Bürstenhalterung 5 eingebaut bzw. zusammengedrückt. Eine der Feder 1 zugewandte Oberfläche 6 der Kohlebürste 4 ist eben ausgebildet. Die Auflagefläche der Bürstenhalterung 5 für die Feder 1 ist elektrisch leitend und von einem Metallring 7 gebildet, der mit einer elektrischen Leitung verbunden ist (nicht gezeigt). Ein in die erste Teilfeder 12 hineinragender Zapfen 8 der Bürstenhalterung 5 sichert die Feder 1 zusätzlich seitlich gegen Knicken.Figure 3 shows a carbon brush device 3 with the helical pressure spring 1 in the normal operating state. The spring 1 is installed or compressed between the carbon brush 4 resting on a current-conducting body (not shown) and a corresponding sleeve-shaped brush holder 5. A surface 6 of the carbon brush 4 facing the spring 1 is flat. The contact surface of the brush holder 5 for the spring 1 is electrically conductive and is formed by a metal ring 7 that is connected to an electrical line (not shown). A pin 8 of the brush holder 5 that extends into the first partial spring 12 additionally secures the spring 1 laterally against buckling.
Die Schrauben-Andruckfeder 1 weist im eingebauten Zustand die federnde erste Teilfeder 11 und die nicht mehr federnde zweite Teilfeder 12 auf. Während also die erste Teilfeder die Kohlebürste 4 an den Körper (nicht gezeigt) drückt und Änderungen der Kohlebürstenlage in Richtung der Feder 1 aufgrund der Elastizität ausgleicht, gewährleistet die zweite Feder 12, daß sich die Kegelstumpfwindungen 2, unabhängig von Formtoleranzen der Kohlebürstenoberfläche 6, die Kontaktspirale 9 (Fig. 4) bildend, an die Oberfläche 6, der Kohlebürste 4 anlegen. Die Kegelstumpfwindungen 2 bilden dieWhen installed, the helical pressure spring 1 has the resilient first partial spring 11 and the non-resilient second partial spring 12. While the first partial spring presses the carbon brush 4 against the body (not shown) and compensates for changes in the position of the carbon brush in the direction of the spring 1 due to its elasticity, the second spring 12 ensures that the truncated cone windings 2, regardless of the shape tolerances of the carbon brush surface 6, form the contact spiral 9 (Fig. 4), and are placed against the surface 6 of the carbon brush 4. The truncated cone windings 2 form the
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Kontaktspirale 9 und gewährleisten so ein sicheres, großflächiges Aufliegen der Andruckfeder 1 auf der Kohlebürste 3 bei gleichzeitig geringem Übergangswiderstand zwischen Feder 1 und Kohlebürste 4.Contact spiral 9 and thus ensure a secure, large-area contact of the pressure spring 1 on the carbon brush 3 with a simultaneously low contact resistance between spring 1 and carbon brush 4.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9405129U DE9405129U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Coal pressure spring for an electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE9405129U DE9405129U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Coal pressure spring for an electric motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE9405129U1 true DE9405129U1 (en) | 1994-06-01 |
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| DE9405129U Expired - Lifetime DE9405129U1 (en) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Coal pressure spring for an electric motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9405129U1 (en) |
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| DE102013007582A1 (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Brush system for an electric motor and electric motor with brush system |
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- 1994-03-25 DE DE9405129U patent/DE9405129U1/en not_active Expired - Lifetime
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