Warum haben die Bürsten in einem bürstenbehafteten Gleichstrommotor Federn?

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Beim Versuch, gebürstete Gleichstrommotoren zu verstehen, war dieser Beitrag sehr hilfreich, aber ich habe noch einige grundlegende Fragen zum Bürstenmechanismus. Was ist zum Beispiel der Zweck des Frühlings?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

( Quelle )

Und da ein Pinsel meistens wie eine Feder aussieht, wie kam es dann überhaupt zum Namen "Pinsel"?

Ben Ogorek
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Antworten:

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Der Zweck der Bürsten besteht darin, elektrischen Kontakt mit einem rotierenden Leiter (dem Kommutator) herzustellen. Ursprünglich waren dies Drahtbündel, die über den Kommutator gezogen wurden. Zu jedem Zeitpunkt würden mindestens einige Drahtstränge Kontakt haben. Diese Bündel sehen natürlich aus wie "Pinsel".

Die Dinge haben sich jedoch verbessert, und jetzt verwenden wir feste, reibungsarme, leitfähige Materialien für die Bürsten. Es ist üblich, verschiedene Arten von Graphit zu verwenden. Diese Bürsten müssen gegen den rotierenden Kommutator gehalten werden, und das Material nutzt sich schließlich ab und muss ersetzt werden. Die Feder drückt die Bürste gegen den Kommutator und sorgt für einen guten elektrischen Kontakt, da sich das Material langsam abnutzt.

Hier ist ein repräsentatives Bild von Google. Das dunkle Material ist der eigentliche "Pinsel" aus leitfähigem Graphit.

Bürsten

Bitte beachten Sie, dass diese im Gegensatz zu den Bürsten in Ihrem Link keinen Draht haben, der mit dem Graphit verbunden ist. Dies liegt daran, dass die Federn selbst leitend sind! Ein zusätzlicher Draht kann in Anwendungen mit höherem Strom verwendet werden.

Bitsmack
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Gut geschriebene Antwort und sehr hilfreiches repräsentatives Bild. Ich verstehe es jetzt total.
Ben Ogorek
@ BenOgorek Danke für deine freundlichen Worte. Froh, dass ich Helfen kann!
Bitsmack
Gute Beschreibung der Geschichte, warum sie Pinsel genannt werden
Tinkerer
Ich hatte immer dieses mentale Bild in meinem Kopf von Drahtbürsten, die gegen die Seite des Kommutators gedrückt wurden. Vielen Dank für die Aufklärung!
Adam Haun
Es kann erwähnenswert sein, dass bei einem hochwertigen Hochleistungsmotor der Kohlenstoff absichtlich so konstruiert ist, dass er sich abnutzt, um den Verschleiß des Kommutators zu minimieren. Ein rechtzeitiger Austausch der Bürsten wird eher als "Wartung" als als "Reparatur" betrachtet, und ein Motor kann jahrzehntelang betrieben werden, ohne dass etwas anderes als Schmierung und Bürstenwechsel erforderlich sind. Die Verwendung härterer Bürsten würde den Kommutator stärker verschleißen, und das Reparieren wäre viel teurer als das Ersetzen von Bürsten.
Supercat
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Die Bürsten haben Federn, um eine gleichmäßige Kraft zwischen den Bürsten und den Kommutatorleitern aufrechtzuerhalten, wenn sich die Bürsten abnutzen. Es muss genügend Kraft vorhanden sein, um einen guten elektrischen Kontakt herzustellen, aber nicht genug, um übermäßigen Verschleiß zu verursachen.

John D.
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F = x*kIch glaube, dass die Kraft nicht konsequent ist!
Dotancohen
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@dotancohen Das Bild zeigt die Federn in Ruhe. Im Gebrauch sind sie stark komprimiert. Wenn Sie sich das Ausmaß der Kompression ansehen ( xhier negativ ), wenn das leitfähige Material neu ist oder wenn es abgenutzt ist, variiert das Ausmaß der Kompression zwischen ihnen kaum. Daher ist die Kraft ungefähr konstant.
Abligh
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Was ist der Zweck des Frühlings?

Bürsten-Gleichstrommotoren und -dynamos erzeugen durch die Bewegung der Kommutatorsegmente eine nach außen gerichtete Kraft gegen die Bürsten. Darüber hinaus ist die von Ihnen verknüpfte Kohlebürste als "Opferelement" konzipiert, das sich beim Gebrauch abnutzt.

Die Feder dient dazu, die Bürste in Kontakt mit den Kommutatorsegmenten zu halten, im Gegensatz zu den von den Segmenten ausgeübten nach außen gerichteten Kräften (sowohl aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten [Lücken] als auch aufgrund einer unvollständigen Konzentrizität der Lager / Ringe / Segmente), während gleichzeitig die Verschleiß des Kohlenstoffs.

Wie ist der Name "Pinsel" überhaupt entstanden?

Wie bei vielen anderen scheinbaren Fehlbezeichnungen handelt es sich um eine beibehaltene Referenz aus einer inzwischen veralteten Implementierung. Der erste Satz in diesem Absatz gibt den historischen Kontext an.

Robherc KV5ROB
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Ah ich sehe. "Frühe Maschinen verwendeten Bürsten aus Kupferdrahtsträngen ... Diese Hartmetallbürsten neigten jedoch dazu, die glatten Kommutatorsegmente zu zerkratzen und zu rillen, was schließlich eine Oberflächenerneuerung des Kommutators erforderlich machte."
Ben Ogorek