AT514830A1

AT514830A1 - Kollektorvorrichtung einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: AT514830A1
Application number: ATA50632/2013A
Authority: AT
Inventors: Frantisek Veselka
Original assignee: Frantisek Veselka
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-15
Also published as: AT514830B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kollektorvorrichtung elektrischer Maschinen, bestehend aus Bürsten (2), installiert in Halterungen (1) der Bürsten, angeschlossen an die in einem Bürstenträger (5) befestigten Bolzen, wobei zumindest eine Bürste (2) aus einem Material gefertigt ist, das eine Füllung aus Teflon und/oder Kohlenstofffasern enthält und mit einer Anzeige ihres Abnutzungsgrades versehen ist.

Description

KOLLEKTORVORRICHTUNG EINER ELEKTRISCHEN MASCHINE.

Bereich der Technik

Die Erfindung betrifft die Kollektorvorrichtung einer elektrischen Maschine, bestehend ausBürsten, befestigt an in einem Bürstenträger installierten Bolzen.

Bisheriger Stand der Technik

Die bisher bekannten Kollektorvorrichtungen elektrischer Maschinen bestehen aus Bürsten,die in Bürstenhalterungen befestigt sind. Die Bürstenhalterung wird üblicherweise mit Hilfeeiner Schraube und Mutter am Bolzen befestigt. Der Bolzen ist fest mit dem Bürstenträgerverbunden. Die Bürste wird in der Halterung nicht isoliert befestigt, so dass sie führend direktmit der Halterung der Bürste verbunden ist, bzw. Bürsten mit einer Teflonplatte verwendetwerden, die sich mindestens an einer Seite der Bürste befindet.

Nachteilig ist bei diesen Anlagen aus der Sicht des gleitenden Kontaktes und derKommutationseigenschaften die Reduzierung der aktiven Bürstenfläche, wodurch Prozessenegativ beeinflusst werden, die im Verlauf der Kommutation und Bildung des gleitendenKontaktes verlaufen. Zusätzlich sind sie technologisch aufwendig und erhöhen den Preis derBürsten. Bei der Anwendung der Bürsten ohne jegliche Modifizierungen können sich sogenannte Schatten bilden - lokal aufgeraute Bereiche, die den Verschleiß der Bürstenerheblich steigern, wodurch die Standhaftigkeit der gesamten Maschine reduziert wird. Beider Verwendung einer Hilfsbürste ist schließlich nicht offensichtlich, welcher Grad derAbnutzung bereits erreicht wurde. Bei den Bürsten in klassischer Ausführung wird in denKörper der Bürste in einer definierten Tiefe ein Hilfsabgang angeordnet, der eine kritischeGröße der Abnutzung dieser Bürsten anzeigt.

Prinzip der Erfindung

Die oben genannten Mängel werden im erheblichen Maße durch die Kollektorvorrichtungeiner elektrischen Maschine vermieden, bestehend aus Bürsten, die sich in Halterungenbefinden, angeschlossen nach dieser Erfindung an die in dem Bürstenträger befestigtenBolzen. Das Prinzip besteht in der Tatsache, dass zumindest eine Bürste aus einem Materialhergestellt ist, das eine Füllung aus Teflon und/oder Kohlenstofffasem enthält und mit einerSignalisierung versehen ist, die den Grad ihrer Abnutzung anzeigt.

Das Material der Bürste kann vollständig aus Teflon ausgebildet werden und die Bürste istvorteilhafterweise in der Richtung ihrer Achse zumindest mit einer Nut und/oder mit einerglatten Öffnung und/oder mit einer Öffnung mit Gewinde in einer Größe von 10'19 bis 103versehen. Alternativ kann die Bürste außerhalb der Achsen, im Abstand von ihren seitlichenWänden zumindest mit einer Nut und/oder einer Öffnung und/oder einer Öffnung mitGewinde 10~19 bis 103 versehen werden. Die Nuten und/oder Öffnungen weisen invorteilhafter Ausführung gegenseitig verschiedene Geometrien bzw. Gestaltungen und Tiefenauf.

Die Kollektorvorrichtung ist in vorteilhafter Ausführung mit einer zusätzlichenBürstenhalterung mit einer Hilfsbürste versehen, hergestellt aus einem Material, das eineFüllung aus Teflon und/oder eine Füllung aus Kohlenstofffasem enthält.

Die Kontaktfläche und die Geometrie der Bürste und/oder der Hilfsbürste werden vorteilhaftgeformt und die Bürste und/oder die Hilfsbürste können zu der Oberfläche des Kommutatorsin einem Winkel zwischen 0-180° geneigt werden. Die Bürste und/oder die Hilfsbürstekönnen mit einem Anpresselement versehen werden.

Die Hilfsbürste wird bei Schleifringankermaschinen auf der Anlaufseite in einer Entfernungvon 0 bis 360°/2p von der ursprünglichen Bürste installiert, bzw. auf dem Schleifringankerund neben Bürsten mit der Plus-/Minus-Polarität. Die Bürste und/oder die Hilfsbürste wirdvorteilhaft an den Bewegungsapparat angeschlossen.

Das Prinzip der Erfindung besteht in der Tatsache, dass zumindest eine Bürste aus einemMaterial gefertigt ist, das zumindest eine Füllung aus Teflon und/oder Kohlenstofffasementhält, mit der Möglichkeit zur Installation eines Hilfsabgangs zur Absicherung der Anzeigefür den Abnutzungsgrad der Hilfsbürste. Bürsten aus Teflon, installiert in einzelnen Bürstenbahnen, bilden auf der Oberfläche desKommutators, bzw. auf den Ringankem eine dünne Schicht, die die Kommutation sowie dieExistenz des gleitenden Kontaktes günstig beeinflusst. Durch die aufgefiihrte Lösung wird dieStörung der Arbeitsfläche der Bürsten reduziert, die Eliminierung der Schattenbildungbestärkt usw. Durch die Anzeige ihres Abnutzungsgrads wird dauerhaft deren Austausch undsomit ein stabiler und hochwertiger Gleitkontakt gesichert.

Bei der genannten Lösung wird mindestens eine Bürste in einer Bahn positioniert. DerenPositionierung ist nicht fixiert, sondern kann in Abhängigkeit von der Maschinenart variiertwerden.

Vorteil der Lösung liegt in der einfachen Herstellung, dem niedrigen Preis und einerbedeutender Verbesserung der Kommutationsfähigkeiten anderer Bürsten. Ein erheblicherVorteil liegt ebenfalls in der Verlängerung der Lebensdauer aller Bürsten sowie in derReduzierung des Verschleißes für Kommutatoren und Schleifringanker. Durch diese Lösungwird ebenfalls eine Reduzierung in der Erwärmung des Kommutators und hierdurch eineVerbesserung der vorhandenen technischen und betrieblichen Verhältnisse in der Maschineerreicht.

Ferner werden Verluste reduziert und der Wirkungsgrad der Maschine gesteigert. DieKonzeption verbessert die Umweltbedingungen und senkt die Gesamtbetriebskosten.

Die Bürste aus Teflon, isoliert von der Halterung der Bürste bildet einen Überzug auf demKommutator und dem Schleifringanker. Im Verlauf ihrer definierten technischen Lebensdauerund der Kommutation trägt diese Lösung zur Verbesserung der elektromagnetischenKompatibilität bei. Der Wirkungsgrad der gegebenen Lösung ist nach dieser technischenAusführung erheblich höher.

Mit Vorteil können zur Steigerung des Wirkungsgrads der genannten Konstruktion eventuellauch andere leitende Materialien angewandt, bzw. auch externe Materialien hinzugefugtwerden, die mit Vorteil auf die Halterung der Bürste installiert werden.

Mit der Einführung der Hilfsbürsten gemäß dieser Erfindung wird die Zeit der Kommutationverlängert, wodurch die Kommutationsspannung reduziert wird. Dies ist wichtig insbesondereim Bereich des Kommutationsbereiches, hierdurch erfolgt Reduzierung derTransformationsspannung in der kommutierenden Spule. In der eigentlichen Konsequenzführt dies zur Verbesserung der Kommutationsfähigkeiten der Maschine, Reduzierung derBürstenabnutzung, Reduzierung der Kommutator-Temperatur, Steigerung der Lebensdauerder Maschine und ihrer Isolierung.

Eine federnde Installation der Bürste erlaubt eine bessere Führung der Bürsten über dieArbeitsfläche und steigert die Kontaktqualität. Gleichzeitig ist festzuhalten, dass diebehelfsmäßige Kollektorvorrichtung ähnliche Vorteile wie die primäre Kollektorvorrichtungbietet.

Die Kollektorvorrichtung nach dieser technischen Konzeption reduziert den Verschleiß derBürsten und trägt hiermit zur Qualitätsverbesserung des Umfelds bei. Sie reduziert dieenergetischen Ansprüche für die Produktion der eingesetzten Bürsten. DieseKollektorvorrichtung verkürzt ferner die erforderliche Zeit für die Kontrolle des Zustands derKollektorvorrichtung und trägt hiermit zur Reduzierung der Betriebskosten bei. DieseKonzeption steigert die Lebensdauer praktisch aller aktiven Komponenten derKollektorvorrichtung.

Erklärung der Bilder in Darstellungen

Die Kollektorvorrichtung nach dieser Erfindung wird ausführlicher auf dem konkretenBeispiel der Umsetzung mit Hilfe von beigefügten Zeichnungen erklärt, wobei in Fig. la dieAnordnung der Kollektorvorrichtung in einer Skizze und in der Fig. lb im Grundrissdargestellt ist. In Figuren 2a und 2b ist die Hilfsbürste im Schnitt dargestellt. In den Figuren 3a - 3c sind Hilfsbürsten im Grundriss und in den Figuren 4a und 4b mögliche Gestaltungender Hilfsbürste dargestellt.

Beispiele der Realisierung der Erfindung

Die Kollektorvorrichtung der elektrischen Maschine besteht aus Bürsten 2 installiert inHalterungen _1 der Bürsten, angeschlossen an in dem Bürstenträger 5 installierten Bolzen.Zumindest eine Bürste 2 besteht aus Teflon. Die Kontaktfläche der Bürste 2 ist geformt unddie Bürste 2 ist unter einem Winkel von 30° zu der Oberfläche des Kommutators geneigt.Gleichzeitig ist die Bürste 2 mit einem Anpresselement versehen und an denBewegungsapparat angeschlossen.

In einer weiteren Ausführung wird die Kollektorvorrichtung mit einer zusätzlichen Halterung3 der Hilfsbürste mit einer Bürste 4 versehen, hergestellt aus einem Material, das eine Füllungaus Teflon enthält.

Bei den Schleifringankermaschinen befindet sich die Hilfsbürste 4 an der Anlaufkante ineinem Abstand von 36072p von der ursprünglichen Bürste 2, installiert auf einem Ring undbei Bürsten 2 mit einer positiven/negativen Polarität.

Die konkrete Kollektorvorrichtung der elektrischen Maschine besteht aus der Bürste 2 in derHalterung J_ der Bürste. Die Halterung J_ der Bürste wird zum Bolzen angeschlossen, der indem Bürstenträger 5 installiert ist. Die Halterung 1 führt die Bürsten 2 und ist mit Hilfe einesVerbindungselementes mit dem Bolzen verbunden. Die Bürste 2 ist mit einem Leiter miteinem weiteren Verbindungselement in der Form einer Schraube und einer weiteren Mutterverbunden, an die auch der Ausgangsleiter angeschlossen ist. Der Leiter kann mit der Wandder Halterung _1 der Bürste über einen Kondensator, Widerstand oder Induktivität verbundenwerden.

In weiterer Ausführung ist die Kollektorvorrichtung mit einer sekundärenKollektorvorrichtung versehen, gebildet durch Hilfsbürsten 4, verbunden mit einerÜberbrückung, wobei die Hilfsbürsten 4 eventuell auch drehbar installiert sind. Die

Hilfsbürsten 4 befinden sich entweder an der Anlauf- oder Ablaufkante der Bürste 2, oderabwechselnd an der Anlauf- oder Ablaufkante der Bürste 2. Die Hilfsbürste 4 ist unter einemWinkel von 0 bis 90° zu der axialen Achse installiert und greift in den Kommutationsbereichder Bürste 2.

Bei allen oben genannten Ausführungen kann um die Halterung der Bürste eine Wicklung mitbedeutender kapazitiver Komponente der Reaktanz gebildet werden. Möglichkeiten für industriellen Einsatz

Die Kollektorvorrichtung gemäß dieser technischen Lösung wird insbesondere bei derHerstellung von elektrischen Maschinen angewandt, die mit Kommutator oderKollektorringen versehen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Kollektorvorrichtung elektrischer Maschinen, bestehend aus Bürsten (2) installiert inHalterungen (1) der Bürsten, angeschlossen an in einem Bürstenträger befestigtenBolzen (5), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Bürste (2) aus einemMaterial gefertigt ist, das eine Füllung aus Teflon und/oder Kohlenstofffasem enthältund mit einer Anzeige ihres Abnutzungsgrades versehen ist.
2. Kollektorvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialder Bürste (2) vollständig aus Teflon ausgebildet und in der Richtung der Achse derBürste (2) zumindest mit einer Nut und/oder mit einer glatten Öffnung und/oder miteiner Öffnung mit Gewinde in der Größe von 10'19 bis 103 versehen ist.
3. Kollektorvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Materialder Bürste (2) vollständig aus Teflon ausgebildet und außerhalb der Achsen imAbstand von ihren seitlichen Wänden zumindest mit einer Nut und/oder zumindest miteiner glatten Öffnung und/oder einer Öffnung mit Gewinde in der Größe von 10'19 bis103 versehen ist.
4. Kollektorvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieNuten und/oder Öffnungen voneinander abweichende Geometrie und Tiefe aufweisen.
5. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass sie mit zumindest einer zusätzlichen Halterung (3) für eine Hilfsbürste (4)versehen ist, hergestellt aus einem Material, das eine Füllung aus Teflon und/oder eineFüllung aus Kohlenstofffasem enthält.
6. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Kontaktfläche und die Geometrie der Bürste (2) und/oder der Hilfsbürste (4)geformt ist.
7. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass die Bürste (2) und/oder die Hilfsbürste (4) in einem Winkel von 0 bis 180° zu derOberfläche des Kommutators geneigt ist.
8. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Bürste (2) und/oder die Hilfsbürste (4) mit einem Anpresselement versehenist.
9. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass sich die Hilfsbürste (4) bei Schleifringankermaschinen an der Anlaufkante ineinem Abstand von 0 bis 360°/2p von der ursprünglichen Bürste (2) befindet.
10. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass die Hilfsbürste (4) auf einem Ring und neben Bürsten (2) mit einerpositiven/negativen Polarität liegt.
11. Kollektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Bürste (2) und/oder die Hilfsbürste (4) an den Bewegungsapparatangeschlossen ist.