DE1074141B

DE1074141B - Anordnung zur Stromzuführung zu nicht umlaufenden Kommutatoren

Info

Publication number: DE1074141B
Application number: DENDAT1074141D
Authority: DE
Inventors: Ing H G Eckhardt Essen Dipl
Original assignee: Bergin GmbH Essen Bredeney
Publication date: 1960-01-28

Description

Anordnung zur Stromzuführung zu nicht umlaufenden Kommutatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Stromzuführung zu nicht umlaufenden Kommutatoren für elektrische Maschinen. Im besonderen betrifft sie eine Anordnung mit frei beweglichen Roll- oder Gleitkontaktstücken, die durch Massenkräfte zwangläufig in rollender oder gleitender Bewegung auf den Kommutatorsegmenten gehalten werden.
Es sind elektrische Maschinen bekannt, bei denen sich relativ zu einem räumlich feststehenden Kommutator Kontaktkörper bewegen, um den -Strom vom Netz in vorgesehener Weise über die Segmente des Kommutators den Spulen der elektrischen Maschine zuzuleiten oder umgekehrt.
Diese Kontaktkörper sind bisher vorwiegend als Kohlebürsten ausgebildet worden, die auf den Kommutatorsegmenten gleiten, also räumlich um die Kommutatorachse umlaufen müssen. Sie haben den Nachteil, daß sie unter dem erforderlichen Kontaktdruck eine hohe Gleitreibung aufweisen. Ferner ist es schwierig, die Fliehkräfte der umlaufenden Bürsten so auszugleichen, daß der Kontaktdruck weder zu groß noch zu klein wird. Außerdem ist es schwierig, ein System von mehreren Bürsten für größere Drehzahlen genügend auszuwuchten.
Eine andere Kommutatorbauart sieht zwar auch frei bewegliche Kontaktkörper vor, die rollend oder gleitend an ringförmigen Segmentreihen entlangbewegt werden. Aber diese Kontaktkörper werden durch magnetische Felder direkt angetrieben und müssen zu diesem Zweck mit verhältnismäßig massiven ferromagnetischen Körpern verbunden werden, wodurch ziemlich große Fliehkräfte auftreten. Außerdem können sie sich zwangläufig nur mit einer Geschwindigkeit bewegen, wie sie durch die Frequenzen. des antreibenden Magnetfeldes gegeben ist.
Im Gegensatz zu dem Bekannten wird durch die Erfindung eine Anordnung zur Stromzuführung zu nicht umlaufenden Kommutatoren für elektrische Maschinen mittels frei beweglicher Kontaktstücke vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß den Segmentringen der Kommutatoren -paarweise koaxiale Stromzuführungsringe in einem zur gemeinsamen Halterung dienenden zylindrischen Gehäuse gegenüberliegenden und mit jedem aus Segmentring und Zuführungsring bestehenden Paar ein frei beweglicher Roll- oder Gleitkontaktkörper zusammenarbeitet, der durch kreisende Bewegung der in sich nicht rotierenden Gesamtanordnung eine gleichfalls kreisende, durch Schlenderbewegung eingeleitete und aufrechterhaltene Bewegung ausführt, so daß aufeinanderfolgende Segmente jedes Segmentrinzes nacheinander über diesen Roll- oder Gleitkontaktkörper mit dem zugehörigen Stromführungsring leitend verbunden werden. Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielshalber näher dargestellt.
Fig. 1 veranschaulicht die Anordnung im Schnitt; Fig. 2 verdeutlicht eine Möglichkeit, die Bewegung der Anordnung zu erzielen.
Gemäß Fig. 1 liegen die einzelnen Segmentringe 1 und die zugeordneten Stromzuführungsringe 2 bei dieser erfindungsgemäßen Konstruktion paarweise axial ausgerichtet parallel nebeneinander. Die drei paarweise angeordneten Stromzuführungsringe und Segmentringe bilden einen zylindrischen Hohlraum oder den Außenmantel eines Zylinders und sind in einemgemeinsamenGehäuse 3 untergebracht. Zwischen zugeordneten Stromzuführungsringen und Segmentringen ist jeweils ein kreisringförmiger Hohlraum oder eine Einstechung 4 vorgesehen, so daß innerhalb eines jeden Paares ein Kontaktkörper 5 derart umlaufen kann, daß er mindestens die beiden Kanten von Segmentring und benachbartem Zuführungsring berührt und elektrisch verbindet. Der Kontaktkörper 5 kann beispielsweise aus Metall, Kunstkohle oder Quecksilber bestehen.
Außer der dargestellten Kugelform können die Kontaktkörper selbstverständlich jede geeignete Form annehmen. Besonders zweckmäßig ist für gleitende Kontakte die Form eines Kreisabschnittes oder eines aus zwei Kreisabschnitten zusammengesetzten Schiffchenkörpers.
Im Falle scheibenförmiger Ausbildung kann der Außendurchmesser- der Kontaktkörper 5 fast so groß wie der Innendurchmesser der Segmentringe bzw. der Zuführungsringe sein. Dann werden die Fliehkräfte der Kontaktkörper kleiner, die Anschmiegung besser und der Rollwiderstand geringer. Ferner sind auch für Innen- und Außenbeaufschlagung ringförmige, elastisch verformbare Kontaktkörper möglich, deren Kontaktwiderstand sich mit der Drehzahl ändert, was für die Drosselung von Anlaufströmen vorteilhaft sein kann.
Die gleichförmige Gleit- oder Rollbewegung der Kontaktkörper wird im Sinne der Erfindung nicht durch eine Rotation des zylindrischen Gehäuses, sondern durch eine in einer Ebene verlaufende kreisende Bewegung erzwungen, die man als exzentrische Schleuderbewegung bezeichnen kann. Wenn nun die parallelen Ringpaare durch geeignete Mittel in die gleiche Schleuderbewegung versetzt werden und somit immer die drei Kontaktkörper auf ein und derselben Mantellinie des Zylinders liegen, so wird eine symmetrische Dreiphasenspannung auf die Wicklung der Maschine gegeben, vorausgesetzt, daß jeweils um 120° versetzte Segmente der Kommutatorringe miteinander verbunden werden.
In Fig. 2 ist als Beispiel eine Möglichkeit dargestellt, die erwähnte Schleuderbewegung einzuleiten und aufrechtzuerhalten. Auf der Antriebswelle 6, welche die »Bürstendrehzahl« haben soll, ist ein Kurbelarm 7 mit Gegengewicht 7a, der mit seinem Lager einen zentrischen Zapfen 8 am Kommutatorgehäuse 3 umfaßt. Dieses führt nur parallele Kreisbewegungen senkrecht zu der Achse seines Zapfens 8 aus, da eine Drehung durch die Torsionssteifigkeit des Zuleitungsrohres 9 verhindert wird. Andererseits ist das Rohr jedoch so lang und so elastisch, daß es die exzentrische Bewegung entsprechend dem Arm 7 mitmachen kann, ohne daß die darin gelagerten Kabelzuleitungen für Schleifringe und Kommutator auf Biegung beansprucht werden oder aneinanderreiben. Das Maß der Exzentrizität kann beispielsweise durch fliehkraftbetätigte Mittel wahlweise verändert werden. Zusätzlich kann das Rohr 9 - wenn es beispielsweise aus Gummi besteht - durch eine Wickelfeder 10 versteift werden.
Die Segmentringe und Zuführungsringe können auch außen beaufschlagt werden. In diesem Falle müssen die Kontaktkörper als Ringe außenherum liegen. Segmentringe und Zuführungsringe bilden dann den Außenmantel eines Zylinders. Der Antrieb erfolgt in gleicher Weise.
Der Antrieb der Schleuderbewegung des Kommutatorgehäuses kann von der Welle der Maschine direkt oder über ein regelbares Getriebe abgenommen werden. Es kann aber auch eine besondere Antriebsquelle vorgesehen werden, beispielsweise ein Hilfsmotor, oder das Gehäuse kann insgesamt durch magnetische Felder in kreisende Schwingungen versetzt werden.
Erfindungsgemäß sollen die Verbindungen zwischen der Wicklung der Maschine und den Kommutatorsegmenten durch Steck-, Klemm- oder Schraubverbindungen lösbar angeordnet werden.
Die Anordnung nach der Erfindung ist. vorteilhaft überall da anzuwenden, wo bisherumlaufende Bürstenbrücken oder magnetische Kontaktpolkörper verwendet wurden, z. B. bei Asynchronmaschinen mit feststehendem Kommutator, an welchen die Ständerwicklung angeschlossen ist und welche durch Regelung der Umlaufgeschwindigkeit der Kontaktkörper in ihrer Drehzahl regelbar werden oder auf hohe Drehzahlen gebracht werden können. Bei synchronen Drehgeschwindigkeiten der Kontaktkörper ist auch eine Anwendung als Stromrichter möglich.
Gegenüber den bekannten Anordnungen hat die Anordnung nach der Erfindung den Vorteil, daß die exzentrisch kreisenden Massen klein gehalten werden können und leicht untereinander auszugleichen sind. Auch kann das ganze Kommutatorgehäuse gegenüber der Maschine schwingungsisoliert aufgehängt werden.
Die Anordnung der Kontaktkörper in einem hohlzylindrischen Raum macht es auch möglich, diesen zu evakuieren oder mit Gasen zu füllen, die den Kontaktabbrand und die Funkenbildung günstig beeinflussen. Auch ist dann eine schlagwettergeschützte Ausführung erleichtert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Stromzuführung zu nicht umlaufenden Kommutatoren für elektrische Maschinen mittels frei beweglicher Roll- oder Gleitstücke, dadurch gekennzeichnet, daß den Segmentringen der Konzmutatoren paarweise koaxiale Stromzuführungsringe in einem zur gemeinsamen Halterung dienenden zylindrischen Gehäuse gegenüberliegen und mit jedem aus Segmentring und Zuführungsring bestehenden Paar ein frei beweglicher Roll-oder Gleitkörper zusammenarbeitet, der durch kreisende Bewegung der in sich nicht rotierenden Gesamtanordnung eine gleichfalls kreisende, durch Schleuderwirkung eingeleitete und aufrechterhaltene Bewegung ausführt, so daß aufeinanderfolgende Segmente jedes Segmentringes nacheinander über diesen Roll- und Gleitkörper mit dem zugehörigen Stromzuführungsring leitend verbunden werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisende Bewegung der Gesamtanordnung von der Welle der zugehörigen Maschine direkt oder über einen regelbaren Zwischentrieb abgenommen wird.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischentrieb eine von der elektrischen Maschine abhängige oder unabhängige, die Regelmöglichkeiten erweiternde Antriebsquelle oder Bremse umfaßt.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisende Bewegung der Gesamtanordnung durch eine von der elektrischen Maschine unabhängige Antriebsquelle aufrechterhalten und/oder eingeleitet wird, z. B. durch einen Motor oder ein Magnetsystem.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisende Schleuderbewegung der Kontaktkörper durch Exzentermittel eingeleitet und aufrechterhalten wird.
6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Exzentrizität selbsttätig durch Fliehkräfte oder in anderer Weise verändert wird.
7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Kommutatorsegmenten und den Windungen der elektrischen Maschine lösbar angeordnet sind. B. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktraum nach außen dicht abgekapselt ist. In Betracht gezogene-Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 614 335, 676 668, 847620-1 907551; schweizerische Patentschrift Nr. 93 680.