DE1184412B

DE1184412B - Schleifring- und Buerstenanordnung fuer elektrische Stromerzeuger

Info

Publication number: DE1184412B
Application number: DEB59266A
Authority: DE
Inventors: Frederick Milton Potter
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1959-09-28
Filing date: 1960-09-07
Publication date: 1964-12-31

Description

Schleifring- und Bürstenanordnung für elektrische Stromerzeuger Die Erfindung betrifft eine Schleifring- und Bürstenanordnung für einen elektrischen Stromerzeuger mit einem positiven Schleifring aus Kupfer und einer mit dem Kupferschleifring in Kontakt stehenden Plusbürste aus Kohle.
Die Ausführung von Schleifringen und Schleifbürsten ist bei Wechselstromgeneratoren seit langem ein Problem, insbesondere wegen der großen Abnutzungsgeschwindigkeit und der starken Rillenbildung des negativen Schleifringes. Im modernen Flugzeugbau wurde dieses Problem durch die Verwendung von in die Bürsten eingebauten Kernen zur Erzielung eines Höhenschutzes vereinfacht. In großen Kraftwerken ist es üblich, die Polarität der Schleifringe nach bestimmten Betriebszeiten umzukehren. Hierdurch wird jedoch eine Abnutzung nicht vermieden, sondern es wird die Abnutzung gleichmäßig auf alle Schleifringe- verteilt. Diese Maßnahme ist aber nicht bei allen Stromerzeugern möglich, insbesondere nicht bei Stromerzeugern in Flugzeugen.
Es ist an sich bekannt, daß bei Schleifringanordnungen der Verschleiß unter der negativen Schleifbürste größer als unter der positiven Bürste ist und daß dies auf die elektrolytische Auflösung des unter der negativen Bürste anodisch polarisierten Metalls zurückzuführen ist. Man hat deshalb auch bereits Bürsten mit sehr niedrigdin-Wassergehalt verwendet. Theoretisch könnte der erhöhte Verschleiß der negativen Schleifringe vermieden werden, wenn Bürsten ohne Wassergehalt verwendet werden, jedoch ist das in den Bürsten enthaltene Wasser ein an sich erwünschtes Gleitmittel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schleifring- und Bürstenanordnung für Stromerzeuger zu schaffen, die eine verringerte Abnutzung aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein negativer Schleifring aus Kohle und eine mit diesem negativen Schleifring in Kontakt stehende Minusbürste mit einem hohen Kupfergehalt vorgesehen ist, die so angeordnet ist, daß sie mit dem negativen Schleifring Kontakt hat. Kohleschleifringe sind an sich lange bekannt. Nicht bekannt ist jedoch die Verwendung eines Kohleschleifringes mit einer Schleifbürste mit hohem Kupfergehalt zur Verringerung der Abnutzung.
Gemäß der Erfindung wird vorzugsweise der negative Schleifring durch einen Innenring aus Kupfer mit einer geneigten Fläche an seinem Außenumfang und durch einen Außenring aus Kohle gebildet, der einen sich axial erstreckenden Ansatz mit einer geneigten Fläche an seinem Innenumfang aufweist, die der geneigten Fläche des Innenringes aus Kupfer entspricht. Vorzugsweise ist ein elastisches Elenment vorgesehen, durch welches die geneigten F,Iächen des inneren Kupferringes und des äußeren Kahleringes in inniger Kontakt miteinander gedrückt werden. Durch die besondere Ausbildung des Schleifringes ist eine leichte Auswechselbarkeit des Schleifringes gewährleistet.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßer Wechselstromgenerators; F i g. 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, des Läufers und Bürsten des in F i g. 1 gezeigter Generators.
Der in der Zeichnung dargestellte Wechselstromgenerator ist allgemein mit 1 bezeichnet und besitzt einen Läufer 2 und einen Ständer 3. Der gezeigte Ständer 3 ist mit einer Dreiphasenwicklung 4 gezeigt, die durch geeignete Leiter 5 mit einer (nicht gezeigten) Last verbunden ist. Obwohl eine Dreiphasenwicklung zur Darstellung verwendet wurde, kann natürlich auch eine Einphasen- oder Mehrphasenwicklung vorgesehen sein.
Der Läufer 2 trägt eine Erregerwicklung 6, die durch eine Schleifringanordnung 7 und eine Bürstenanordnung 8 mit einer geeigneten Gleichstromquelle verbunden ist, weiche in der Zeichnung als Batterie 9 dargestellt ist. Der Läufer 2 kann durch eine geeignete (nicht gezeigte) Kraftmaschine zur Drehung angetrieben werden.
Ferner ist der Läufer 2 mit einer Welle 10 (F i g. 2) versehen, auf welcher die Erregerwicklung 6 und die Schleifringanordnung 7 angeordnet sind. Die Schleifringanordnung 7 weist einen positiven Schleifring 11 auf, der durch ein Isolierelement 12 vom negativen Schleifring 13 getrennt und ein Kupferring üblicher Art ist.
Der negative Schleifring 13 besteht aus einem Innenring 14 aus Kupfer und aus einem Außenring 15 aus Kohle. Hierbei ist zu erwähnen, daß -der Kohlering imprägniert oder sonstwie für den Betrieb in großen Höhen behandelt werden kann. Der Innenring 14 hat eine geneigte Fläche 16; die einer geneigten Fläche 17 an der Unterseite eines . sich axial erstreckenden Teiles des Ringes 15 entspricht.
Die Ringe 11 und 14 werden mit dem Isolierelement 12 in der üblichen Weise zusammengebaut, beispielsweise durch Aufpressen auf einen Isoherzylinder 19, der auf einem metallischen Zylinder 20 angeordnet ist. Dieses Gebilde wird dann auf die Welle 10 aufgebracht und in Anlage an einer Schulter 24 derselben geschoben. Der Kohlering 15 wird dann mit der geneigten Fläche 17 in Anlage an der geneigten Fläche 16 gebracht. Benachbart dem Kohlering 15 wird ein Isolierelement 22 angeordnet. Die Ringe 14 und 15 werden durch einen Federring 23 und einer Mutter 24 in innigem Kontakt miteinander gehalten. Obwohl die Mutter 24 auf der Welle 10 aufgeschraubt dargestellt ist, kann sie natürlich auch auf den Zylinder 20 aufgeschraubt werden. Im letzteren Falle müßte der Zusammenbau vor der Anordnung auf der Welle 10 vorgenommen werden.
Bei der Bürstenanordnung 8 dient eine Kohlebürste 25 üblicher Art, die für verbesserte Leistungen bei großen Höhen imprägniert werden kann, zur Bildung eines elektrischen Kontakts mit dem positiven Schleifring 11. Eine Bürste 26 mit hohem Kupfergehalt (80 bis 90°/0) dient zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit dem negativen Schleifring 13. Die Bürste 26 kann von der Art sein; wie sie für Anlasser von Kraftwagenmotoren verwendet werden. Obwohl nur ein Bürstenpaar dargestellt ist, können- natürlich auch mehrere Bürstenpaare für den Generator verwendet werden.
Infolge der geneigten Flächen an den Ringen 14 und 15 und am Federring wird ein Ausgleich für die Unterschiede in der Wärmedehnung der verschiedenen Materialien erzielt. Ferner ist bei dieser Anordnung der Kohlering 15 auswechselbar.
Im Betrieb fließt der Strom von Kohle zu Kupfer, wie es für den positiven Schleifring normal ist, da= durch, daß der negative Schleifring aus Kohle ist'und die negative Bürste einen hohen Kupfergehalt hat.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Ah'anderungen erfahren.

Claims

Patensprüche: 1. Schleifring- und Bürstenanordnung für einen Stromerzeuger mit einem positiven Schleifring aus Kupfer und einer Plusbürste aus Kohle, die so angeordnet sind, daß sie mit dem positiven Schleifring Kontakt haben, d a d u r c h g e kennzeichnet, daß ein negativer Schleifring aus Kohle und eine Minusbürste mit einem hohen Kupfergehalt vorgesehen ist, die so angeordnet ist; , daß sie mit dem negativen Schleifring Kontakt hat.
2. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der negative Schleifring durch einen Innenring Kupfer mit einer geneigten Fläche ad seinem Außenumfang und durch einen Außenring aus Kohle gebildet wird, der einen sich axial erstrekkenderr Ansatz mit einer, geneigten FIärhe atr seinem Innenumfang aufweist, die der geneigter Fläche des Innenringes atts Kupfer entspricht,
3. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ' ein elastisches Element vorgesehen ist, durch welches die geneigten Flächen des inneren Kupferrings und äußeren Kohleringes in innigen Kontakt miteinander gedrückt werden.
4. Schleifring- und Bürstenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element eine Wärmedehnung zwischen dem inneren Kupferring und dem äußeren Kohlering ermöglicht.
5. Schleifring- und Bürstenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der positive Schleifring ad das eine Ende eines Isolierzylinders aufgepre& und diesem benachbart angeordnet ist und' der negative Schleifring auf das andere Ende dieses Isolierzylinders aufgepreßt und diesem be.nach' bart angeordnet ist, wobei zwischen dem positiven und dem negativen Ring ein Isolierring zwischengeschaltet und der Isolierzylinder auf einem Metallzylinder angeordnet ist, der zur Anordnüng auf der Welle des Stromerzeugers bestimmt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 875 074, 879 414; , Aus dem Prüffeld der Ringsdorff-Werke, 15/1950; S.13/14.