DE1065928B

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Publication number: DE1065928B
Application number: DENDAT1065928D
Authority: DE
Publication date: 1959-09-24

Description

Elektrographitierte Kohlebürste für elektrische Maschinen Bei elektrischen Kommutatormaschinen wird der Strom der Ankerwicklung durch Schleifkohlen in Bürstenhaltern in bekannter Art über den Kommutator zugeführt. Es treten hierbei die unter dem Begriff »Kommutierung« bekannten Erscheinungen auf. Beim Lauf der Maschine treten unter dem Einfluß des magnetischen Feldes und durch den Wechsel der gespeisten Ankerspulen in den Ankerleitern Spannungen von höherer Frequenz als der des zugeführten Stromes auf, die in den elektrisch mit ihnen verbundenen Kommutatorlamellen gewisse Spannungen von Lamelle zu Lamelle ergeben.Electrographitized carbon brush for electrical machines For electrical In commutator machines, the current of the armature winding is passed through carbon brushes in brush holders supplied in a known manner via the commutator. There are those under the Term »commutation«. Pedal while the machine is running under the influence of the magnetic field and by changing the powered armature coils in the armature conductors voltages of higher frequency than that of the supplied current on, the certain voltages in the commutator bars that are electrically connected to them from lamella to lamella.

Diese Kommutatorlamellen werden durch die Kohlebürsten für die Stromzuführung zeitweise kurzgeschlossen, so daß unerwünschte Querströme über Kommutator-Kohle -Kommutator entstehen.These commutator bars are used for the power supply by the carbon brushes temporarily short-circuited, so that undesired cross currents through commutator carbon -Commutator arise.

Die in den Ankerleitern der Maschine erzeugten Spannungen haben meist noch annähernd sinusförmige Gestalt. Bei modernen Maschinen läuft der Kommutator mit erheblichen Umfangsgeschwindigkeiten von etwa 30 bis 50 m/sec um. Da die Kommutatorlamellen meist nur eine Breite von 5 bis 8 mm oder 0,005 bis 0,008 m aufweisen, sind die Zeiten des Kurzschlusses durch die etwa 0,010 bis 0,012 m dicken Kohlebürsten sehr kurz. Es werden daher aus der sinusförmigen Halbwelle Stücke als Kurzschlußstroin herausgeschnitten, so daß der wirklich fließende Kurzschlußstrom unter der Bürste nicht mehr auch nur annähernd sinusförmige Gestalt besitzt. Zerlegt man diese Ströme in die verschiedenen Oberwellen, so zeigen diese Teilströme hohe Frequenzen.The voltages generated in the armature conductors of the machine usually have still approximately sinusoidal shape. In modern machines, the commutator runs with considerable circumferential speeds of about 30 to 50 m / sec. As the commutator bars usually only have a width of 5 to 8 mm or 0.005 to 0.008 m, they are Times of short circuit due to the approximately 0.010 to 0.012 m thick carbon brushes short. Pieces of the sinusoidal half-wave are therefore used as short-circuit currents cut out so that the really short circuit current flowing under the brush no longer has an even approximately sinusoidal shape. These currents are broken down in the various harmonics, these partial currents show high frequencies.

Diese Teilströme hoher Frequenz mit ihren kurzen Spannungsspitzen sollen nunmehr neben der bekannterweise vorhandenen Dämpfung durch den Übergangswiderstand Kupfer- Kohle - Kupfer erfindungsgemäß zusätzlich dadurch gedämpft werden, <laß der elektrische Widerstand elektrographitierter TCohlebürsten durch Zusätze von ferrornagnetischen Stoffen mit steigender Frequenz der die Bürste durchfließenden Ströme zunimmt.These partial currents of high frequency with their short voltage peaks should now be in addition to the known damping by the contact resistance Copper - carbon - copper according to the invention are additionally dampened by <let the electrical resistance of electrographitized carbon brushes through the addition of ferromagnetic substances with increasing frequency of flowing through the brush Currents increases.

Da diese Querströme sich in der Kohlebürste (lern Arbeitsstrom überlagern, wird der Gesamtstrom über die Kohlebürste infolge dieser zusätzlichen Dämpfung vermindert.Since these cross currents are superimposed in the carbon brush (learn working current, the total current through the carbon brush is reduced as a result of this additional damping.

Durch die deutsche Patentschrift 2-19 77=1 sind an sich Kohlebürsten bekannt, bei denen ein Zusatz von Tisenpulver einem Graphitgernisch nach dem Mahlen zugesetzt wird. Kohlebürsten für moderne elektrische 1laschinen werden jedoch im Herstellungsgang bei der Elektrographitierung hohen Temperaturen von etwa 3000° C ausgesetzt, so daß hierbei das zugesetzte Eisen restlos verdampft.By the German patent specification 2-19 77 = 1 are carbon brushes per se known in which an addition of iron powder to a graphite mixture after grinding is added. However, carbon brushes for modern electrical machines are used in the Manufacturing process in electrographitization at high temperatures of around 3000 ° C exposed so that the added iron evaporates completely.

Uni die erwünschte Eigenschaft des mit der Fre-Tlenz ansteigenden Widerstandes auch bei elektrographitierten Kohlen zu erreichen, werden nach der Erfindung die maßgeblichen Zusätze der Kohle nach der Graphitierung zugesetzt, wodurch sie auch in der fertigen Elektrographitbürste wirksam erhalten bleiben.Uni is the desired property of that which increases with frequency To achieve resistance even with electrographitized coals, are according to the Invention the relevant additives added to the carbon after graphitization, whereby they are effectively retained in the finished electrographite brush.

Wichtig ist hierbei, daß der Zusatz besonders in den Außenschichten der Elektrographitbürste wirksam ist, da an dieser Stelle beim Lauf der Maschine der Querstrom unterbrochen wird und der Arbeitsstrom in der Ankerspule seine Richtung wechselt, so daß infolge der Induktion der Ankerwicklung Spannungsspitzen entstehen. Da alle Teile des wirksamen Stromkreises (Ankerwicklung - Lamelle -Kohle-Lamelle) mit Ausnahme des Übergangswiderstandes Kupfer-Kohle-Kupfer sehr kleine elektrische Widerstände aufweisen, wird eine auch nur mäßige frequenzabhängige Zunahme des Widerstandes in der Kohle die Teilströme hoher Frequenz bereits wirksam abdämpfen. Außerdem besitzt eine gemäß der Erfindung mit Zusätzen versehene Vollkohle eine höhere mechanische Festigkeit als eine üblicherweise unterteilte Kohle.It is important here that the additive is particularly important in the outer layers the electrographite brush is effective because it is at this point when the machine is running the cross current is interrupted and the working current in the armature coil changes its direction changes, so that voltage peaks arise as a result of the induction of the armature winding. Since all parts of the effective circuit (armature winding - lamella - carbon lamella) with the exception of the contact resistance copper-carbon-copper very small electrical Have resistances, there will also be only a moderate frequency-dependent increase in resistance already effectively dampen the high-frequency partial flows in the coal. Also owns a full carbon provided with additives according to the invention has a higher mechanical value Strength than a commonly divided coal.

Bekannt sind nämlich die Bemühungen, den Querwiderstand der Kohlebürste zwecks Abdämpfung aller Querströme gegenüber dem Längswiderstand mittels Schicht- und Spaltkohlen zu erhöhen. Bei allen diesen Bauarten wird aber die bewährte Form der Vollkohle verlassen und durch oft recht empfindliche Bauarten ersetzt. Bei der Elektrographitkohle mit dem mit der Frequenz des durchfließenden Stromes ansteigenden Widerstand bleibt hingegen die altbewährte Form der Vollkohle erhalten.The efforts to reduce the cross resistance of the carbon brush are known for the purpose of damping all cross currents against the longitudinal resistance by means of layer and to increase fission coals. In all of these types, however, the tried and tested form abandoned the full carbon and replaced by often quite sensitive types. In the Electrographite carbon with the increasing frequency of the current flowing through it Resistance, on the other hand, remains the tried and tested form of full charcoal.

Da die auftretenden Spitzen der Querströme bei der Kommutierung hohe Frequenzen aufweisen, werden gerade diese wirksam abgedämpft. Bei der Spannung sind es aber gerade diese Spitzen, die als »Zündspitzen« beim Lauf der Maschine den Lichtbogen Kohle-Kupfer 'schwer verlöschen oder immer wieder neu entstehen, »Zünden«, lassen, d.li., die Maschine »feuert«. Besonders diese Spitzen soll der mit der Frequenz ansteigende Widerstand abfangen, ohne den Widerstand für den Arbeitsstrom zu Alle bisher bekannten Widerstände an Kohle oder Koininutator (@'f'iderstandsverbinder) weisen bei 'Verwen(lüng von Vollkohlen keine merkliche Zunahme des Widerstandes mit steigender Frequenz auf, dämpfen also Ströme aller Frequenzen praktisch gleichmäßig. Durch, die neue Vollkohleilart wird die Kollilllutlerullg der Maschine verbessert, ohne neue, empfindliche Bauteile zu verwenden und ohne eine wesentliche Temperatursteigerung an Kohle und Komniutator zu verursachen.Since the peaks of the cross currents occurring during commutation are high Have frequencies, it is precisely these that are effectively attenuated. When the tension are But it is precisely these tips that act as "ignition tips" when the machine is running Coal-copper 'extinguish with difficulty or arise again and again, "ignite", let, i.e. left, the Machine "fires". Especially these peaks should be the one that increases with the frequency Intercept the resistance without the resistance for the working current to all known so far Resistances on carbon or coininutator (@ 'f' resistor connector) indicate in 'use (lüng of solid carbons no noticeable increase in resistance with increasing frequency on, thus attenuating currents of all frequencies practically evenly. By, the new one Vollkohleilart the Kollilllutlerullg the machine is improved, without new, sensitive To use components and without a significant increase in temperature of coal and To cause commniutator.

Die Zunahme des Widerstandes der Elektrographitbürste mit steigender Frequenz wird erreicht durch Zusätze von ferrornagnetischen Stoffen; bei denen der Widerstand in bekannter Weise mit zunehmender Frequenz ansteigt, wie z. B. mäßige Zusätze von geeignetem Eisenpulver oder seiner Legierungen in feinstverteilter Form, ohne die mechanischen Eigenschaften merkbar zu verändern. Diese können unter Umständen dadurch sogar verbessert werden.The increase in the resistance of the electrographite brush with increasing Frequency is achieved by adding ferromagnetic substances; where the Resistance increases in a known manner with increasing frequency, such as. B. moderate Additions of suitable iron powder or its alloys in finely divided form, without noticeably changing the mechanical properties. These can under certain circumstances can even be improved as a result.

Das Einbringen der Zusätze kann erfolgen a) durch geeignete Behandlung der fertigen elektrographierten Kohlebürsten mit neutralen oder sobar die Laufeigenschaften verbessernden Flüssigkeiten, in denen ferroinagnetische Stoffe in fcinstverteilter, einulsionsartiger Form enthalten sind; das Lösungsmittel wird durch kurze j\'ärn@ebehandlung verdampft, soweit es nicht zur gleichzeitigen Verbesserung der Laufeigenschaften herangezogen wird; b) durch geeignete Behandlung der fertigen elektrographierten Kohlebürste mit einen Salz der Eisengruppe oder verwandter Art, aus dem durch geeignete Nachheharldlung ein ferromagiletischer Stoff in feinstverteilter Form ausgefällt wird.The additives can be introduced a) by suitable treatment of the finished electrographed carbon brushes with neutral or similar running properties improving fluids in which ferroinagnetic substances are distributed in an emulsion-like form are included; the solvent is removed by brief treatment evaporates, as far as it does not improve the running properties at the same time is used; b) by appropriate treatment of the finished electrographed Carbon brush with a salt of the iron group or a related kind, from which by suitable Nachheharldlung a ferromagiletic substance precipitated in finely divided form will.

Diese Behandlung kann unterstützt werden durch Elektrolyse oder Osmose. Die fertigen Kohlebürsten weisen auf diese Weise bereits ferroniagnetiche Eigenschaften auf.This treatment can be supported by electrolysis or osmosis. In this way, the finished carbon brushes already have ferronic properties on.

Claims

PATENT. \ NsriRUcii: Electrographitized carbon brush for electric Machines, characterized in that the electrical Mderstand this brush by Additions of ferroniagnetic substances with finite increasing frequency of the brush flowing through currents increases. Publications considered: German Patent Specifications No. 249 774, 696 464; French patent specification No. 883 334.