DE1005173B

DE1005173B - Short-circuit and brush lifting device for electrical machines with slip rings

Info

Publication number: DE1005173B
Application number: DES43398A
Authority: DE
Inventors: Walter Gensicke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1955-04-06
Filing date: 1955-04-06
Publication date: 1957-03-28

Description

Kurzschluß- und Bürstenabhebevorrichtung für mit Schleifringen versehene elektrische Maschinen Das Abheben der Bürsten von den Schleifringen muß ohne Stromunterbrechung vor sich gehen, d. h., die Schleifringe müssen vor dem Abheben kurzgeschlossen werden; umgekehrt darf der Kurzschluß erst aufgehoben werden, nachdem die Bürsten wieder aufliegen. Es ist eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, bei denen die beiden Vorgänge des Kurzschließens und des Abhebens mechanisch so miteinander gekuppelt werden, daß durch einen gemeinsamen Bedienungsgriff die beiden getrennten Vorgänge zwangläufig in der richtigen Reihenfolge vor sich gehen. Bei den bekannten Anordnungen wird durch einen verdrehbaren, im Bürstenträgergehäuse gelagerten Steuerring eine Muffe axial verschoben, die die Schleifringe kurzschließt. In der zwangläufig richtigen Reihenfolge bewirkt der Steuerring weiterhin das Abheben und Aufsetzen der Bürsten. Das Abheben kann auf zweierlei Weise erfolgen. Entweder wird der Bürstenbolzen im ganzen drehbar ausgebildet und hebt so die Bürsten von den Schleifringen ab, oder es werden durch einen besonderen Abhebestift, der in seiner ganzen Länge isoliert unter den Bürsten liegt, nur die Bürsten selber gehoben, ohne daß sich der Bürstenbolzen mit bewegt. Bei den bekannten Vorrichtungen wird die Axialbewegung der Kurzschlußmuffe zum Kurzschließen der Schleifringe durch Rollen bewirkt, die axial verschoben werden und in den rotierenden, auf der Schleifringnabe verschiebbaren Kurzschlußring eingreifen, so daß dieser axial bewegt wird. Bei einer derartigen Anordnung ist das sehr kleine Spiel zwischen Kurzschlußring und dem an diese angreifenden Rollen nachteilig. Ebenso wirkt es sich bezüglich des Verschleißes ungünstig aus, daß während des gesamten Schaltvorganges die Rollen an den Kurzschließerring anliegen müssen.Short-circuit and brush lift-off device for those with slip rings Electrical machines The brushes must be lifted off the slip rings without interrupting the power supply going on, d. i.e., the slip rings must be short-circuited before they can be lifted off; conversely, the short circuit may only be canceled after the brushes again rest. A number of devices are known in which the two processes short-circuiting and lifting are mechanically coupled to one another in such a way that that by a common control handle the two separate processes inevitably go on in the correct order. In the known arrangements a sleeve with a rotatable control ring mounted in the brush holder housing axially shifted, which short-circuits the slip rings. In the necessarily correct one Sequence, the control ring continues to cause the brushes to be lifted and put down. Withdrawal can be done in two ways. Either the brush pin is in the whole designed to be rotatable and thus lifts the brushes from the slip rings, or it is made possible by a special lifting pin that insulates along its entire length lies under the brushes, only the brushes themselves are lifted without the brush bolt with moves. In the known devices, the axial movement of the short-circuit sleeve for short-circuiting the slip rings caused by rollers that are moved axially and engage in the rotating short-circuit ring, which is displaceable on the slip ring hub, so that it is moved axially. With such an arrangement it is very small Game between the short-circuit ring and the roles acting on this disadvantageous. as well it has an unfavorable effect in terms of wear that during the entire Switching process, the rollers must be in contact with the short-circuiting ring.

Um diese Nachteile zu vermeiden und den damit verbundenen Verschleiß herabzusetzen, sind gemäß der Erfindung an der Schleifringnabe Kippschalter angeordnet, welche in einer Schaltstellung die Schleifringe kurzschließen. Die Betätigung der Kippschalter erfolgt hierbei mittels eines verdrehbaren Steuerringes, welcher vorteilhafterweise im Bürstenträgergehäuse gelagert ist. Der Steuerring kann gleichzeitig das Abheben und Aufsetzen der Bürsten bewirken. Zweckmäßig ist dabei die Anzahl der Kippschalter gleich der Anzahlt der Schleifringe.To avoid these disadvantages and the associated wear and tear according to the invention, toggle switches are arranged on the slip ring hub, which short-circuit the slip rings in one switching position. The operation of the Toggle switch takes place here by means of a rotatable control ring, which advantageously is stored in the brush holder housing. The control ring can lift off at the same time and putting the brushes on. The number of toggle switches is useful here equal to the number of slip rings.

In den Fig. 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergegeben, welchem weitere Einzelheiten der Erfindung entnommen werden können. In den Fig. 1 und 2 ist in verschiedenen Ansichten das Bürstenträgergehäuse 1 eines im Lagerbock 2 gelagerten Drehstromasynchronmotors gezeigt; dabei ist Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1; Fig. 3 gibt eine der Einfräsungen 3 im Schaltring 4 wieder; Fig. 4 und 5 sind vergrößerte Darstellungen der Kippschalter 5 in den beiden Schaltstellungen.1 to 5, an embodiment of one according to the invention is shown Device reproduced, which removed further details of the invention can be. 1 and 2, the brush holder housing is in different views 1 shows a three-phase asynchronous motor mounted in the bearing block 2; where Fig. Fig. 2 is a section along the line A-B in Fig. 1; 3 shows one of the millings 3 in the switching ring 4 again; Figs. 4 and 5 are enlarged views of the toggle switches 5 in the two switch positions.

Die drei Schleifringe 6 sind auf der Schleifringnahe 7 angeordnet; an der dem Lagerbock 2 zugekehrten Seite der Schleifringnabe 7 sind mittels der Brückenstücke 8 und 9 drei am Umfang verteilte, je einem Schleifring 6 zugeordnete Kippschalter 5 befestigt und mittels des Stirnringes 10 versteift. Der Kippschalterhebel 11 eines jeden der Kippschalter 5 ist um den Bolzen 12, welcher in dem am Brückenstück 8 befestigten Zwischenstück 13 starr gelagert ist, schwenkbar. Am unteren Ende des Kippschalterhebels 11 befindet sich die Kontaktschiene 14.The three slip rings 6 are arranged on the slip ring near 7; on the side facing the bearing block 2 of the slip ring hub 7 are by means of the Bridge pieces 8 and 9, three distributed on the circumference, each assigned to a slip ring 6 Fastened toggle switch 5 and stiffened by means of the end ring 10. The toggle switch lever 11 of each of the toggle switches 5 is around the bolt 12, which is in the on the bridge piece 8 attached intermediate piece 13 is rigidly mounted, pivotable. At the bottom of the The contact rail 14 is located on the toggle switch lever 11.

Zwischen den Bolzen 18 und 19, von denen der Bolzen 18 im Brückenstück 8 und, der Bolzen 19 im Kippschalterhebel 11 befestigt sind, befinden sich auf jeder Seite des Kippschalterhebels 11 je eine Schraubenzugfeder 20. Bei ausreichender Drehzahl ist als Schaltkraft die Zentrifugalkraft anzusehen, welcher alle Teile des Kippschalters 5 dauernd unterliegen. In diesem Falle dienen die am Kippschalter 5 angreifenden Schraubenfedern 20 lediglich dazu, den Kippschalterhebel 11 bei Stillstand des Motors in seiner Endstellung festzuhalten. Ist hingegen die Drehzahl des Motors und damit die am Kippschalterhebel 11 auftretende Zentrifugalkraft für den Schaltvorgang nicht ausreichend, so sind die Schraubenzugfedern 20 so zu bemessen, daß sie allein den Schaltvorgang vollziehen können. In diesem Falle hat die Zentrifugalkraft nur unterstützende Wirkung. In der in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigten Schaltstellung der Kippschalter 5 verbindet die Kontaktschiene 14 die federnd ausgebildeten Kontakte 15 und 16 miteinander. Von diesen Kontakten sind die Kontakte 15 über den entsprechenden isolierten Stromführungsbolzen 17 jeweils mit einem der drei Schleifringe 6 verbunden; die Kontakte 16 stehen in leitender Verbindung mit der Schleifringnabe 7. Da in der Schaltstellung der Fig. 1, 2 und 5 die Kontakte 15 und 16 über die Kontaktschienen 14 verbunden sind, sind somit in dieser Schaltstellung die drei Schleifringe 6 miteinander verbunden bzw. kurzgeschlossen.Between the bolts 18 and 19, of which the bolt 18 in the bridge piece 8 and, the bolt 19 are fastened in the toggle switch lever 11, are located on each Side of the toggle switch lever 11 each have a coil tension spring 20. With sufficient Speed is to be seen as the switching force, the centrifugal force, which all parts of the toggle switch 5 are subject to constant. In this case, those on the toggle switch are used 5 attacking coil springs 20 only to the toggle switch lever 11 at a standstill to hold the motor in its end position. On the other hand, it is the speed of the engine and thus the centrifugal force occurring on the toggle switch lever 11 for the switching process not sufficient, the helical tension springs 20 are to be dimensioned so that they alone can perform the switching process. In this case the centrifugal force only has supportive effect. In the one shown in Figs Switching position of the toggle switch 5 connects the contact bar 14 to the resilient ones Contacts 15 and 16 together. Of these contacts, the contacts 15 are via the corresponding insulated current-carrying pin 17 each with one of the three slip rings 6 connected; the contacts 16 are in conductive connection with the slip ring hub 7. Since in the switching position of FIGS. 1, 2 and 5, the contacts 15 and 16 via the Contact rails 14 are connected, are thus the three in this switching position Slip rings 6 connected to one another or short-circuited.

Der Drehwinkel des Kippschalterhebels beträgt etwa 90° und hat eine solche Lage zur Senkrechten der Maschinenachse, daß die Schaltkraft beim Kurzschließen früher zur Wirkung kommt als beim Lösen der Kontakte, so daß beim Kurzschließen die Kontaktschiene 14 mit größerer Wucht in die Kontakte 15 und 16 getrieben wird.The angle of rotation of the toggle switch lever is about 90 ° and has a such a position to the vertical of the machine axis that the switching force when shorting takes effect earlier than when the contacts are loosened, so that when short-circuiting the contact bar 14 is driven into the contacts 15 and 16 with greater force.

Der Schaltvorgang wird durch eine axiale Bewegung des Schiebers 21, welcher im Brückenstück 8 mittels der Abdeckplatte 22 axial verschiebbar gelagert ist, eingeleitet. Bei seiner axialen Verschiebung drückt der Schieber 21 mittels eines Zapfens 23 den Nocken 24 des Kippschalters 5 nach links bzw. den Nocken 25 des Kippschalters 5 nach rechts, so daß der Kippschalterhebel 11 aus seiner jeweiligen Schaltstellung herausbewegt wird. Hat der Kippschafterhebel 11 die Notstellung überwunden, so wird er durch die Schraubenzugfedern 20 und die Zentrifugalkraft in die andere Schaltstellung hineingetrieben.The switching process is carried out by an axial movement of the slide 21, which is mounted axially displaceably in the bridge piece 8 by means of the cover plate 22 is initiated. During its axial displacement, the slide 21 presses by means of of a pin 23 the cam 24 of the toggle switch 5 to the left or the cam 25 of the toggle switch 5 to the right, so that the toggle switch lever 11 from its respective Switch position is moved out. If the tilt shaft lever 11 has overcome the emergency position, so he is by the coil springs 20 and the centrifugal force in the other Switch position driven in.

Am Kopf des Schiebers 21 ist die Schaltrolle 26, beispielsweise mittels eines Kugellagers, drehbar gelagert. Die Schaltrolle 26 ragt in eine ringförmige Ausnehmung des nicht mitumlaufenden Schaltringes 4 hinein. Wird der Schaltring 4 axial bewegt, so kommt die rechte bzw. linke Innenseite seiner ringförmigen Ausnehmung an der drehbar gelagerten Schaltrolle 26 des umlaufenden Schiebers 21 zur Anlage und drückt diese nach links bzw. rechts, so daß hierdurch der Aus- bzw. Einschaltvorgang eingeleitet wird.At the head of the slide 21 is the switching roller 26, for example by means of a ball bearing, rotatably mounted. The switching roller 26 protrudes into an annular Recess of the non-rotating switching ring 4 into it. If the switching ring 4 moved axially, then comes the right or left inner side of its annular recess on the rotatably mounted switching roller 26 of the rotating slide 21 to the plant and pushes it to the left or right, so that the switch-off and switch-on process is initiated.

Zur Axialbewegung des Schaltringes 4 ist dieser mit in der Fig. 3 dargestellten Einfräsungen 3 versehen, welche in axiäller Richtung eine Steigung h aufweisen. Außerhalb des Schaltringes 4 befindet sich der Steuerring 27, welcher durch Paßstücke 28 am Bürstenträgergehäuse 1 gehalten wird. Im Steuerring 27 sind radial nach innen gerichtete Rollen 29 befestigt, welche in die.Einfräsungen 3 des Schaltringes 4 eingreifen, so daß der Steuerring 27 mittels des an ihm befestigten Handgriffes 30 entsprechend der Länge der Einfräsungen 3 um einen bestimmten Winkel verdreht werden kann. Da der Steuerring 27 durch die Paßstücke 28 am Bürstenträgergehäuse 1 gehalten wird, drücken bei seiner Verdrehung die in die Einfräsungen 3 eingreifenden Rollen 29 den Schaltring 4 nach links bzw. rechts. Der Axialhub des Schaltringes 4 ist dabei durch die Größe h der in axialer Richtung liegenden Steigung der Einfräsung 3 bestimmt. Gegen Verdrehungen ist der Schaltring 4 durch eine nicht gezeichnete Paßfeder gesichert.For the axial movement of the switching ring 4, it is shown in FIG. 3 Milled grooves 3 shown, which have a slope in the axial direction h have. Outside the switching ring 4 is the control ring 27, which is held by fitting pieces 28 on the brush holder housing 1. In the control ring 27 are radially inwardly directed rollers 29 fixed, which in die.Einfräsungen 3 des Engage switching ring 4 so that the control ring 27 is attached to it by means of the Handle 30 according to the length of the millings 3 at a certain angle can be twisted. Since the control ring 27 through the fitting pieces 28 on the brush holder housing 1 is held, press the engaging in the millings 3 when it is twisted Roll 29 the switching ring 4 to the left or right. The axial stroke of the switching ring 4 is determined by the size h of the incline of the milling in the axial direction 3 determined. The switching ring 4 is prevented from twisting by a not shown Key secured.

Die Bürstenhalter 31 sind an drei drehbaren Bürstenbolzen 32 befestigt, welche auf beiden Seiten im Bürstenträgergehäuse 1 drehbar gelagert sind, und werden in der in Fig. 1 strichpunktiert gezeichneten Lage des Handgriffes 30 durch die Schraubenbiegefeder 33 mit ihren Bürsten auf die Schleifringe 6 gedrückt. Der am Bürstenbolzen 32 befestigte Hebel 34 liegt dann am Anschlag 35 an. Dieser in Fig. 1 strichpunktiert gezeichneten Lage des Handgriffes 30 entspricht die in der Fig. 4 gezeigte Schaltstellung des Kippschalters 5.The brush holders 31 are attached to three rotatable brush bolts 32, which are rotatably mounted on both sides in the brush holder housing 1, and are in the position of the handle 30 shown in phantom in Fig. 1 by the The spiral spring 33 is pressed onto the slip rings 6 with its brushes. The on The lever 34 attached to the brush pin 32 then rests against the stop 35. This in Fig. 1, the position of the handle 30, shown in phantom, corresponds to that shown in FIG. 4 switching position of the toggle switch 5.

Wird nunmehr der Handgriff 30 in die in Fig. 1 ausgezogen gezeichnete Lage verstellt, so wird der Schaltring 4 aus der in Fig. 4 wiedergegebenen Lage nach rechts bewegt und drückt mit der linken Innenfläche seiner Ausnehmung gegen die Schaltrolle 26 des Schiebers 21, so daß dieser mit seinem Zapfen 23 den Kippschalterhebel 11 aus der in Fig.4 dargestellten Lage bis über den Totpunkt drückt und dann die Zentrifugalkraft und/oder die Federkraft der Schraur benzugfeder 20 als Schaltkräfte den Kippschalthebel 11 mit großer Wucht in die in der Fig. 5 gezeichnete Lage treiben. Wird nun der Handgriff 30 bis in seine in Fig.1 ausgezogen gezeichnete Endlage weiterbewegt, so drückt der am Steuerring 27 befestigte Abheberbolzen 36, welcher durch den Schlitz 37 in das Innere des Bürstenträgergehäuses 1 hineinragt, gegen den Hebel 34, so daß der Bürstenbolzen 32 gegen die Kraft der Schraubenbiegefeder 33 gedreht wird. Durch diese Drehung der drei Bürstenbolzen 32 werden die Bürstenhalter 31 mit ihren Bürsten von den Schleifringen 6 abgehoben. Die Bürsten werden also erst nach erfolgtem Kurzschließen der Schleifringe 6 abgehoben.If now the handle 30 is drawn in the drawn in Fig. 1 Adjusted position, the switching ring 4 is from the position shown in Fig. 4 moves to the right and presses against its recess with the left inner surface the switching roller 26 of the slide 21, so that this with its pin 23 the toggle switch lever 11 pushes from the position shown in Figure 4 to over dead center and then the Centrifugal force and / or the spring force of the helical tension spring 20 as switching forces drive the toggle lever 11 with great force into the position shown in FIG. If the handle 30 is now moved further into its end position drawn in solid line in FIG. so presses the lifting bolt 36 attached to the control ring 27, which through the slot 37 protrudes into the interior of the brush holder housing 1, against the lever 34, see above that the brush pin 32 is rotated against the force of the spiral coil spring 33. By this rotation of the three brush bolts 32, the brush holders 31 with their Brushes lifted off the slip rings 6. The brushes are so only after done Short-circuiting the slip rings 6 lifted off.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt also ein großes Spiel zwischen der umlaufenden Schaltrolle 26 und der jeweiligen Innenfläche der Ausnehmungen des feststehenden Schaltringes 4, so daß sie weitgehend gegen axiale Verschiebung unempfindlich ist. Da überdies beim Schaltvorgang die umlaufende Schaltrolle 26 nur äußerst kurzzeitig am feststehenden Schaltring 4 zur Anlage kommt, nämlich nur während der Bewegung des Kippschalters 5 aus einer seiner Schaltstellungen in den Totpunkt, ist der zwischen Schaltrolle 26 und Schaltring 4 auftretende Verschleiß gegenüber bekannten Vorrichtungen wesentlich herabgesetzt.The device according to the invention thus allows a large game between the rotating pulley 26 and the respective inner surface of the recesses of the fixed switching ring 4, so that it is largely insensitive to axial displacement is. Since, moreover, during the shifting process, the revolving shift pulley 26 is only extremely brief comes to rest on the fixed switching ring 4, namely only during the movement of the toggle switch 5 from one of its switching positions to dead center, is the one between Switching roller 26 and switching ring 4 occurring wear compared to known devices substantially reduced.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Short circuit and brush lifting device with one rotatable control ring mounted in the brush holder housing for short-circuiting the Slip rings as well as for lifting and placing the brushes on electrical machines, characterized by arranged on the slip ring hub (7) in a switching position the slip rings (6) short-circuiting toggle switch (5), which is controlled by the rotatable The control ring (27) can be actuated.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the number of toggle switches (5) corresponds to the number of slip rings (6).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that each of the toggle switches (5) connects two contacts (15, 16) to one another through its contact bar (14), of which one (15) each with a slip ring (6) and the other (16) .mit the slip ring near (7) is in conductive connection.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the toggle switch is used to trigger the switching process (5) an axially displaceable, non-rotating switching ring (4) is used.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the switching ring (4) is provided along its circumference with several, in particular the number of toggle switches (5) corresponding, an axial slope having milled grooves (3), in which the control ring (27) engaged pins or rollers (29). 6. Apparatus according to claim 4, characterized in that the switching ring (4) is provided with an annular recess. 7. The device according to claim 1, characterized in that the toggle switch (5) is moved out of its end position by the pin (23) of an axially displaceable slide (21) which engages the cam (24) of the toggle switch (5). 8. Apparatus according to claim 6 and 7, characterized in that the slide (21) protrudes with a roller (26) attached to its head into the annular recess of the non-rotating switching ring (4). 9. The device according to claim 1, characterized in that the angle of rotation of the toggle switch lever (11) is about 90 ° and has such a position to the perpendicular to the machine axis that the switching force comes into effect earlier when short-circuiting than when releasing the contacts. 10. The device according to claim 1 or one of the preceding, characterized in that the centrifugal forces acting on the toggle switch levers (11) are used as the switching force for the toggle switch (5). 11. The device according to claim 1 or one of the preceding, characterized in that the switching forces for the toggle switch (5) are applied by the toggle switch levers (11) acting springs (20). 12. The device according to claim 1, characterized in that the control ring (27) in the short-circuit position lifts the brush holder (31) pressed by spring force with the brushes on the slip rings (6) in a manner known per se. 13. The device according to claim 12, characterized in that the brush holders (31) fastened to the rotatable brush bolts (32) and which are pressed with their brushes onto the slip rings by a helical spiral spring (33) acting on the brush bolt, by a control ring (27 ) attached lifting bolt (36) are lifted, which comes to a stop on a lever (34) arranged on the brush bolt. 14. The device according to claim 13, characterized in that the lever (34) and lifting pin (36) have such a position to one another that the brushes are lifted only after the slip rings (6) are short-circuited by the toggle switch (5). Considered publications: Moe 11 e rW err, Leitfaden der Elektrotechnik, Vol. III, 2nd edition, 1953, BG Teubner, pp. 118 to 122.