DE2157548A1

DE2157548A1 - Elektrische Stromabnahmeanordnung

Info

Publication number: DE2157548A1
Application number: DE19712157548
Authority: DE
Inventors: James John Swindon Wiltshire Bates (Großbritannien)
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1970-11-20
Filing date: 1971-11-19
Publication date: 1972-07-20
Also published as: GB1374243A; FR2115310A1; US3769535A; FR2115310B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Stromabnahmeanordnungen.

Elektrische Ströme wurden von einem rotierenden Leiter vielfach mittels einer feststehenden Bürste abgenommen, doch führt die Relativbewegung von Bürste und Leiter zu Abrieb, der besonders nachteilig ist, wenn eine Hochdrehzahlrotation vorliegt, wie es bei einem großen Turbogenerator der Fall ist. Außerdem kann eine solche Anordnung einen beträchtlichen Spannungsabfall zwischen dem Leiter und der Bürste aufweisen, und ein solcher Spannungsabfall kann z. B. in einer Gleichpolmaschine nicht tolerierbar sein, die eine niedrige Spannung erzeugt, so daß ein sehr starker Strom abzunehmen ist.

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Elektrische Ströme wurden auch bereits durch ein frei rotierendes Rad abgenommen, wie ζ. B, in der DT-OS 16 38 beschrieben ist, doch bei hohen Drehzahlen kann ein solches Rad unter Umständen keinen befriedigenden Kontakt mehr liefern, da kleine Teilchen zwischen dem Rad und der Oberfläche, längs der es läuft, eingeklemmt sein können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Stromabnahmeanordnung zu schaffen, die bei hohen fe Drehzahlen sicher und ohne großen Abrieb arbeitet.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine elektrische Stromabnahmeanordnung zum Leiten eines Stromes zwischen einem ersten Leiter und einem relativ dazu beweglichen zweiten Leiter mit dem Kennzeichen, daß sie eine kreisförmige Bürste mit einer Mehrzahl von vorragenden leitenden Borsten, die unter elektrischem Kontakt der Bors teneriden mit dem ersten Leiter mit solcher Drehzahl drehbar angeordnet ist, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen den freien Borstenenden und dem ersten Leiter viel geringer als das Maß der Relativbewegung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter ist, und ™ Kontaktorgane zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem zweiten Leiter bei einer wesentlich geringeren Relativgeschwindigkeit als der Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter umfaßt.

Vorzugsweise ragen die Borsten der Bürste radial vor.

Der erste Leiter kann ein feststehender Linearleiter sein, wenn die kreisförmige Bürste um eine zum Linearleiter senkrechte Spindel rotieren kann, die in der Rieh-

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tung des Leiters bewegt wird. Jedoch ist es üblicher, daß der erste Leiter ein um eine entweder zur Drehachse der
kreisförmigen Bürste parallele Achse, wenn Kontakt Über
die ringförmigen Oberflächen der Bürste und des rotierenden Leiters geschaffen wird, oder zur Drehachse der Bürs.te senkrechte Achse rotierbare Leiter ist, wenn die Ringoberfläche der Bürste Kontakt mit einer ebenen Fläche des Leiters hat.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist die kreisförmige Bürste an einem Kontaktgeber montiert, der eine elektrisch leitende Spindel von wesentlich geringerem Durchmesser als dem der kreisförmigen Bürste umfaßt, und es wird Kontakt zwischen der Spindel und einem zweiten Leiter in Form einer stehenden Bürste geschaffen,
wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Spindel wesentlich
niedriger als die der kreisförmigen Bürste ist, so daß der Abrxeb gering bleibt« Falls erforderlich, kann die Spindel eingerichtet sein, um Kontakt mit der kreisförmigen -Bürste einer ähnlichen Stromabnahmeanordnung und weiteren Bürsten und Spindeln nacheinander zu ergeben, so daß die Umfangsgeschwindigkeit der letzten Spindel in dieser Reihenanordnung niedrig genug ist, um den Kontakt mit einer stationären Bürste bei annehmbar niedriger Reibgeschwindigkeit sra-«. zulassen.

Alternativ kann die kreisförmige Bürste an einer leitenden Spindel montiert sein, deren eines Ende in einen
Behälter mit einem elektrisch leitenden Fluid, wie z. B.,
Quecksilber oder einer Masse von elektrisch leitendem Pulver eintaucht, das möglicherweise durch Luftdurchblasen
fluidisiert ist, und ein statischer elektrischer'Kontakt

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kann dann zwischen dem Behälter und einem zweiten elektrischen Leiter eingerichtet werden.

Die kreisförmige Bürste und der erste Leiter, falls drehbar, werden vorzugsweise unabhängig entweder durch besondere Servosteuer-Elektromotoren oder über Getriebe angetrieben. Alternativ kann die kreisförmige Bürste auch durch Reibungsschluß am ersten Leiter angetrieben werden* Der drehbare erste Leiter kann ein Schleifring sein, wobei die Verwendung von Metallborsten für die drehbare Bürste ™ vorteilhaft ist, oder kann ein Kommutator sein, wobei die Verwendung von Kohlefaserborsten vorzuziehen ist, um eine mehr progressive Änderung des Widerstandes zu erreichen, wenn sich die Bürste von Segment zu Segment bewegt.

Während der elektrische Kontakt zwischen den Borsten der kreisförmigen Bürste und dem ersten Leiter befriedigend ist j wenn die Bürste mit ausreichend hoher Drehzahl rotiert, so daß die Borsten durch Zentrifugalkraft gegen den ersten Leiter gedruckt werden, kann bei niedrigen Drehzahlen die Zentrifugalkraft zu niedrig sein, um einen guten Kontakt zu bewirken. Die Borsten können nicht durch Federdruck ge- L· gen den Leiter getrieben werden, da eine übermäßige Verbiegung auftreten würde. Es kann daher vorteilhaft sein, eine kreisförmige Bürste gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer festen kreisförmigen Bürste bzw. einem festen kreisförmigen Rad zu verwenden, so daß diese bzw«, dieses als Stromabnehmer bei niedrigen Drehzahlen dient und die Borsten erst bei hohen Drehzahlen als Stromabnehmer wirken. Eine solche Anordnung läßt sich verwenden, wenn es erwünscht ist, starke Ströme zwischen relativ bewegten Teilen übergehen zu lassen, bei denen der Bereich der Relativbewegung

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sehr weit ausgedehnt ist» Die Anordnung ist besonders vorteilhaft, da ein Rad bei hoher Drehzahl keinen ausreichenden Kontakt mehr ergeben kann, weil sehr kleine Teilchen zwischen dem Rad und der Oberfläche, längs der es läuft, eingefangen sein können, jedoch die Drahtbürste gegen einen solchen Köntaktverlast Schutz bietet und diesen ausgleicht. Außerdem kann das Rad gegen den ersten Leiter mit solcher Kraft gedruckt werden, daß es als Reibantrieb dient, womit das Rad und die Bürste in Drehung versetzt werden»

Em wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß sie sich auch auf eine in Kaskade geschaltet« Gleichpolmaschine, wie ζ * B, Vie 1 scheibenmaschine_v anwenden läßt,, wenn aufeinanderfolgende Scheiben mittels je einer Stromabnahmeanordnung gemäß der Erfindung verbunden werden. In ähnlicher Weise kann eine solche Sfcromabnabmeanoxdming auch b°i einem Segment typ der in Kaskade geschalteten Gleichpolmaschine verwendet werden, und eine solche Stromabnahmeanordnung ist besonders vorteilhaft für (Heichpolmasehinem, bei denen supraleitende Feldspulen verwendet; werden,

Ein anderer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die S tromabnahmeanordming bei einer dynamoelektrischen Maschine verwpndbai· ist» um eine Kommutationseirirιchtung vorzusehen, bei der ein Kommutator mit Segmenten aus lei «yndem Werkstoff, die durch Segmente aus isolierendem Werkstoff getrennt sind, von einer kreisförmigen Bürste oder kreisförmigen Bürsten als Kontaktorganen kontaktier t wird» Die Maschine kann Thyristorhilfskommu~ tat ι oiisanor dnimgen aufweisen, wie sie z. B, in der DT-OS 15 1 'J H)O beschrieben sind.

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Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigens

Fig. 1 und 2 zwei Ausführungsbeispiele einer Stromabnahmeanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Stromabnahmeanordnung in Verbindung mit einem Radstromabnehmer;

Fig. k eine über ein Getriebe angetriebene Stromabnahmeanordnung;

Fig. 5 eine Reihenschaltung von Stromabnahmeanordnungen ;

Fig. 6 eine Stromabnahmeanordnung mit Linearleiter;

Fig. 7 und 8 schematisch die Verwendung von Stromabnahmeanordnungen in Vielscheiben- und Segmentscheiben-Gleichpolmaschinen in Kaskadenschaltung ;

Fig. 9 a schematisch die Verwendung einer Stromabnahmeanordnung zum Überleiten von Strom zwischen einem Schleifring und einem Kommutator; und

Fig. 9 b und 9 c Schnitte durch den Schleifring und den Kommutator nach Fig. 9 a.

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In Fig« 1 ragt eine Menge von feinen, eine kreisförmige Bürste 10 bildenden Kupferborsten radial zwischen zwei sie einklemmenden Metall scheiben 12-, 14 vor, die auf einer Metallspindel 16 durch zwei Klemmorgane 18, wovon nur eines sichtbar ist, befestigt sind. Die Bürste 10 ist in Umfangskontakt mit einem ersten Leiter, in diesem Fall dem Rand 19 eines scheibenförmigen Stromgenerators 20, der auf eine Spindel 22 aufgekeilt ist, die iⁿelativ zu einem durch nicht dargestellte Mittel erzeugten Magnetfeld zwecks Erzeugung einer zur Scheibe 20 radialen Spannung drehbar ist» Die Spindel 16 wird mittels eines Elektromotors 2k gedreht-, und stationäre Kontakte 26 sind zur Kontaktnahme mit der Spindel 16 angeordnet; die Kontakte 26 sind hier der zweite Leiter.

- Der Motor 2k wird angetrieben, um die Spindel 16 so zu drehen, daß die Umfangsgeschwindigkeiten des Randes 19 und der Bürste 10 im wesentlichen gleich sind und nur eine geringe Relativgeschwindigkeit auftritt, wo d*ie Bürste 10 den Rand 19 berührt. Die Entfernung der Spindeln 16 und 22 ist derart, daß die Bürste 10 den Rand 19 leicht berührt und Metall-Metall-Kontakt an vielen Punkten vorliegt. Wenn so z. Bo der gesamte Durchmesser der Bürste 15»24 cm beträgt und der Umfang der Bürste 10 1,27 cm breit ist, ist die gesamte Umfangsflache der Bürste 10

angenähert 58 cm . In irgendeinem Augenblick ist die tatsächliche Bürstenfläche in Berührung mit dem Rand 19, die von dem Ausmaß abhängt, in welchem der Umfang der Bürste 10 durch Berührung mit dem Rand 19 etwas abgeflacht wird, nur ein Biuchteil davon, doch aufgrund der Drehung dei Bürste 10 wechseln die Berührungspunkte kontinuierlich, so daß die wirksame Umfangsflache einer solchen Bürste

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den 58 cm der gesamten Umfangsflache gleichwertig ist.

Der Unterschied zwischen den Durchmessern der Scheibe 20, der Bürste 10 und der Spindel 16 kann so sein, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Spindel i6 niedrig genug ist, damit stationäre Kontakte 26 Strom davon abnehmen, ohne daß ein nicht akzeptabler Spannungsabfall und ein zu großer Abrieb auftreten.. Wenn Z₁. B. die Scheibe 20 die Scheibe einer Gleichpolmaschine mit 183 cm Durchmesser ist und mit 100 U/mm bei einer Umfangsgeschwindigkeit von über 5^9 m/min läuft, kann eine Bürste 10 von 15»24 cm Durchmesser mit 1200 U/min angetrieben werden, und die Spindel 1-6 kann einen Durchmesser von 2,54 cm haben, so daß ihre Umfangsgeschwindigkeit 91,4 m/min sein wurde. Aufgrund der Abbiegurig der Borsten der Bürste 10 durch Berührung des Randes 19 um ζ * Bo 0,32 cm könnte? die Relativgeschwindigkeit der Bürste 10 und des Randes 19 in der Größenordnung von 18,3 m/min liegen, so daß eine gewünschte Gleit- und Reinigungswirkung ohne zu großen Abtrieb erreicht wäre.

Fig. 2 erläutert schematisch einen alternativen Aufbau, bei dem eine Bürste 28 der gleichen allgemeinen Art wie der der Bürste 10 in Fig. 1 auf einer vertikalen Metallspindel 30 rotiert, deren unteres Ende durch eine Dichtung in ein geschlossenes leitendes Gefäß 32 eintritt, das Quecksilber, enthält, in welches die Spindel 30 zwecks Erzielung von End- und Umfangskontakt eintaucht. Die Abdichtung ist von bekannter Art, und vorzugsweise sollten die üblichen Vorkehrungen zur Hintanhaitung einer Verschlechterung des Quecksilbers durch Oxydation getroffen sein. Die Bürste 28 ist in Berührung mit- der ebenen FJäche eines

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scheibenf otrni gen Stromgenerators 34 in der Nähe dessen Randes. Der Generator jk wird durch nicht dargestellte Mittel auf einer Spindel 'Jb gedreht, und die Bürste 28 rotiert mittels Reibungskontakts am Generator 34, wobei Strom vom Generator Jh durch die Bürste 28 und die Spindel 10 zum Gefäß 32 fließt und durch einen mit 3& bezeichneten Kontakt abgenommen wird.

Ln Fig, 3 ist eine Bürste 40 mit leitenden Borsten 42 auf einer Spindel 44 montiert, die ebenfalls ein volles Metallrad 46 trägt, dessen Durchmesser etwas niedriger als der l'rafangsduichmesser der Borsten 42 ist=. Die Borsten 42 und das Rad 46 sind in Kontakt mit einer sich drehenden Scheibe 48, die den ersten Leiter darstellt. Die Spindel 44 ragt in ein leitendes Gefäß 50, das Quecksilber enthält und in Berührung mit einem zweiten Leiter 52 ist. Druck wird auf die Spindel 44 in der Richtung des Pfeils P ausgeübt, so daß das Rad 46 gegen die Scheibe drückt und, wenn sich diese Scheibe dreht, einen Reibungsantrieb für die Spindel 44 und die Bürste 40 schafft.

Wenn die Spindel 44 mit niedrigen Drehzahlen gedreht wird, 1 ließt Strom von der Scheibe 48 zum zweiten Leiter 52 durch da.s Rad 46, weil die Borsten 42 noch nicht in gutem Kontakt, mit der- Scheibe 48 sind.. Jedoch werden bei hohen Drehzahlen die Borsten 42 durch Zentrifugalkraft gegen die Scheibe 48 gedruckt, und es ergibt sich ein guter Kontakt, ^o daß der Strom nun durch sowohl die Bürste 40 als auch das Rad 46 fließen kann» Wenn der Kontakt zwischen dem Rad 46 und der Scheibe 48 vorübergehend durch dazwischen tinpefangene Teilchen unterbrochen wird, was bei hoher iJiehzahl leicht passieren kann, fließt der Strom nur durch die Bürste 40„

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In Fig. 4 ist ein scheibenförmiger Stromgenerator ^h, von dessen Umfang ein Strom abzunehmen ist, an einer durch einen Motor 5^ gedrehten Spindel 56 befestigt. Eine kreisförmige Bürste 60 ist an einer Spindel 62 angebracht, die
so angeordnet ist, daß die leitenden Borsten 64 der Bürste 6o in Umfangskontakt mit der Scheibe 54 sind. Die Spindeln 56 und 62 liegen parallel und tragen Zahnräder 66 bzw. 68, die in untereinander verzahnte Leerlaufzahnräder 70 und 72 eingreifen, wobei die Übersetzung so eingerichtet ist, daß W die Umfangsgeschwindigkeiten der Scheibe 54 und der Borsten 6h im wesentlichen gleich sind.

Fig. 5 erläutert einen scheibenförmigen Stromgenerator 74 für -sehr hohe Drehzahlen, der auf einer durch einen Motor 78 angetriebenen Spindel 76 montiert ist. Der Umfang
der Scheibe 74 ist in Kontakt mit den leitenden Borsten
einer kreisförmigen Bürste 80, die auf einer Spindel 82
mit Antrieb durch einen Motor 84 montiert ist. Weitere
Bürsten 86, 92 sind auf von Motoren 90, 96 angetriebenen
Spindeln 88, 9h montiert, und die Drehzahlen der Motoren
78, 84, 90 und 96 sind so eingerichtet, daß die Umfangsfc geschwindigkeiten der Borsten der Bürsten 80, 86 und 92
im wesentlichen gleich den Umfangsgeschwindigkeiten der
Scheibe ?'4 bzw. der Spindel 82 bzw. der Spindel 88 sind.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Spindel 94, d, h₆ der letzten Spindel in dieser Reihenanordnung, ist sehr viel geringer als die Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe lh, und
ein Kontakt kann ohne weiteres bei annehmbar niedrigem
Abrieb durch eine stationäre Bürste 98 voigenommen werden, die hier den zweiten Leiter darstellt,

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In Fig. 6 rotiert eine kreisförmige Bürste 100 um eine Spindel 102, wobei die Bürste 100 in TJmfangskontakt mit einer festen Leiterschiene'104 ist, die den ersten Leiter bildet. Die Seite der Schiene 10k neben der Bürste 100 ist gerillt, wie durch die Bezugsziffer 106 angedeutet ist, um ein Äquivalent von Zähnen darzustellen» Die Spindel 102 wird in der Richtung des Pfeils bewegt, und die Bürste 100 greift in die Rillen 106 ein, so daß die Bürste 100 durch Reibungskraft gedreht wird«, Eine solche Anordnung könnte verwendet werden, um elektrischen Strom von einer leitenden Schiene oder einem leitenden Draht auf ein elektrisches Fahrzeug, wie z, Bo Straßenbahn oder Eisenbahn überzuleiten.

Es ist zu bemerken, daß Einrichtungen zum Antrieb der Stromabnahmeanordnungen und zur Kontaktgabe mit dem zweiten Leiter in den Fig. 1-6 austauschbar sind, Z₁ B. kann die Reihenschaltung von Stromabnahmeanordnungen nach Fig. 5 über Getriebe von einem einzelnen Motor angetrieben werden, und in Fig. 3 kann das leitende Gefäß durch eine stationäre Bürste ersetzt werden.

In Fig. 7 sind eine Anzahl von leitenden Scheiben 108 A, B, C, D an einem isolierenden Zylinder 110 angebracht, der seinerseits auf einer drehbaren Welle 112 sitzt, um eine in Kaskade geschaltete Gleichpolmaschine zu bilden₀ Die Scheibe 108 B hat einen axialen Ansatz mit einem radialen flanschartigen Rand 114, und eine Stromabnahmeanordnung 116 ist radial zwischen den Scheiben 108 A und 108 B angeordnet. Die Stromabnahmeanordnung 116 weist eine äußere Bürste 118 großen Durchmessers in Kontakt mit einer Fläche der Scheibe 108 A in der Nähe deren Umfangs und eine

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innere Bürste 120 geringen Durchmessers in Kontakt mit dem Radialrand 114 der Scheibe 108 B₀ Die Bürsten 118, 120 werden von einer Spindel 122 getragen₉ die in nicht dargestellten Lagern gehalten ist und in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung rotiert; die Durchmesser der beiden Bürsten an der Spindel 122 stehen im gleichen Verhältnis wie die Berührungsradien an den Scheiben 108 A, 108 B₀

Ähnlich sind Stromabnahmeanordnungen 124, 126 zwischen den Scheiben 108 B₉ 108 C bzw« 108 C und 108 D angeordnet ο Die Bürste 128 einer EingangsStromabnahmeanordnung 130 ist in Kontakt mit einem Teil der Scheibe 108 A, der radial nahe der Felle 112 ist, und die Bürste 132 einer Ausgangsstromabnahmeanordnung 134 ist in Kontakt mit dem äußeren Teil der Scheibe 108 D₉ wobei die Stromabnahmeanordnungen 130 und 134 von dem bei Fig. 2 beschriebenen Quecksilbergefäßtyp sind ο

Im Betrieb werden die Stromabnahmeanordnungen 118₉ 124, 126, 130 und 134 alle durch Reibung an den Scheiben 108 A bis 108 D angetrieben, wenn die Gleichpolmaschine rotiert, Man kann annehmen, daß ein Strom von einem äußeren Kreis zur Scheibe 108 A fließt, von wo er zur Stromabnahmeanordnung 118, zur Scheibe 108 B, zur Stromabnahmeanordnung 124 usw. übergeht, wobei sich die induzierte elektromotorische Kraft (EMK) zwischen den aufeinanderfolgenden Scheiben aufbaut, und durch die Stromabnahmeanordnung 134 zum Ausgangskreis zurückfließt«

Fig. 8 a zeigt einen Teil einer Segmentscheiben-Gleichpolmaschine, und Fig. 8 b ist ein Schnitt durch die Scheibe nach Fig. 8 a. Die Scheibe I36 besteht aus leitenden Sek-

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toren I36 A, I36 B usw., die durch isolierende Spalten getrennt sind, wobei die Scheibe auf einer Welle 1 40 rotiert. Eine Anzahl von der Zahl der Sektoren - 1 gleichen Stromabnahmeanordnungen sind radial angebracht. Eine Stromabnahmeanordnung 142 ist dargestellt, die eine rotierende Bürste 144 großen Durchmessers in Berührung mit dem äußeren Teil eines Sektors 136 A und eine rotierende Bürste 146 kleinen Durchmessers in Kontakt mit dem inneren Teil eines angrenzenden Sektors I36 B aufweist, wobei die Bürsten i44, 14b auf einer Radialspindel 148 rotieren; die isolierenden Spalten 138 sind zur Radialrichtung ausreichend geneigt, um eine solche Anordnung zu gestatten₀ Das Verhältnis der Durchmesser der beiden rotierenden Bürsten 144, 146 ist gleich dem Verhältnis der Radien der beiden Kontaktkreise auf der Scheibe ^36t um die Spindel 148 der rotierenden Bürsten senkrecht zur Achse der Scheibe I36 zu halten und gleichzeitig Raum zu schaffen, daß sich die äußere rotierende Bürste I44 großen Durchmessers unterbringen läßt j ist die Scheibe 13^ entweder abgestuft (nicht dargestellt) oder abgeschrägt, so daß sie an ihrem Umfang beträchtlich dünner ist, wo sie im Kontakt mit der radial äußeren Bürste 144 ist (Fig. 8 b)| oder die Scheibe kann hohl, z. B, als flacher Kegel ausgebildet sein. Eine Aufeinanderfolge solcher Spindeln und rotierenden Bürsten in einer Anzahl bis zu der Zahl der Sektoren - 1 bildet stationäre Anschlüsse, die jeden der rotierenden Sektoren 136 A, 136 B U3W. in Reihe mit dem nächsten in einer Richtung schalten, in der sich die induzierten EMK's addieren. Jeweilige Eingangs- und -Ausgangsdrehbürsten (nicht dargestellt) sind entsprechend dem letzten Sektor vorgesehen. Die Stromabnahmeanordnungen werden mittels der Getrieberäder 15O, 152 angetrieben, die mit der Welle 14O verbunden sind.

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In einer weiteren Anordnung kann die Sektorscheibe
nach Fig. 8 auch nur eine von mehreren Scheiben auf einer ¥elle sein, wobei die Verbindungen zwischen den Scheiben
ebenfalls durch solche Stromabnahmeanordnungen gebildet
werden.

Bei einer praktischeren Anwendung der Erfindung auf
eine solche Gleichpolmaschine, wie sie in den Fig. 8 a und b dargestellt ist, kann eine kompliziertere Anordnung von ^ Drahtbürsten verwendet werden, um den gegenseitigen Kurzschluß benachbarter Segmente zu verhindern, wenn die Bürste von einem Segment auf ein anderes übertritt»

In Fig„ 9 a sind ein Kommutator 15^ und ein Schleifring 156 konzentrisch zur Welle I58 einer rotierenden Elektromaschine angebracht,, Der Kommutator 15^ weise leitende Segmente 15^ A, B₉ C usv, auf, wie in Fig. 9 b dargestellt 1st, die jeweils mit den Ankerwicklungen am Stator (nicht dargestellt) durch elektrische Verbindungen 160 A, B₉ C
usw. verbunden sind„ Der Schleifring 156, der in FIg₀ 9 c im Schnitt gezeigt ist, ist über die Verbindung i62 mit
einem der elektrischen Stromzuführungsanschlüsse der Ma-
W schine verbunden.

Die Rotorwelle I58 trägt ein Kreuzstück 164, das mit der Welle I58 rotiert und eine Bohrung I66 aufweist, die
ein Lager 168 und eine Gummibuchse 17O enthält, die eine
Spindel 172 abstützt» An einem Ende trägt die Spindel 172 eine kreisförmige Bürste 17^ mit leitenden Borsten im Kontakt mit der Innenfläche des Kommutators 15^ und außerdem ein Rad 176 ebenfalls im Kontakt mit dem Kommutator. Ähn-

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lieh sind eine Bürste 178 und ein Rad 180 am anderen Ende der Spindel 172- im Kontakt mit dem Schleifring 156 vorgesehen. Die Spindel -172 kann im Lager 168 und in der Gummibuchse 170 frei rotieren und sichert einen guten Kontakt mit dem Kommutator 15^ und dem Schleifring 156°

Wenn die Welle 158 rotiert, wird der Schleifring über die Spindel 172 mit jedem Segment des Kommutators 15^ nacheinander verbunden. Da kein Gleitkontakt vorliegt, besteht keine Möglichkeit der Bildung von leitenden Spuren zwischen den Kommutatorsegmenten, wie sie bei Verwendung von Kohlebürsten auftreten würden» So ist es möglich, die an die Ankerwicklung der Maschine angelegte Spannung beträchtlich zu erhöhen, ohne daß die Gefahr von Funkenüberschlag zwischen benachbarten Kommutatorsegmenten auftritt_o

Es ist zu erwähnen, daß es nicht wesentlich ist, sowohl eine kreisförmige Bürste als auch ein Rad in Berührung mit dem Kommutator und dem Schleifring zu haben» Es ist auch möglich, z„ B₀ nur eine kreisförmige Bürste in Kontakt mit dem Kommutator und nur ein festes Rad in Kontakt mit dem Schleifring zu haben oder umgekehrte

Fig. 9 soll allgemein die Verwendung einer Stromabnahmeanordnung gemäß der Erfindung bei einer rotierenden elektrischen Maschine zeigen» Die Erfindung kann auch auf andere Fälle, wie z. B. die im einzelnen in der DT-OS 16 38 2^3 beschriebenen angewendet werden,

Die bisher beschriebenen Bürsten weisen radial vorragende Drahtborsten und eine zylindrische Oberfläche auf.

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Für einige Zwecke kann es möglich oder· geeignet sein, einen alternativen Aufbau zu verwenden, bei dem die Drahtborsten um den Rand einer Biirstenscheibe herum axial vorragen und eine ebene Ringkontaktfläche bilden_o

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Claims

Patentansprüche

M,yElektrxsche Stromabnahmeanordnung zum Leiten eines Stromes zwischen einem ersten Leiter und einem relativ dazu beweglichen zweiten Leiter, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine kreisförmige Bürste (zo Bo 10) mit einer Mehrzahl von vorragenden leitenden Borsten, die unter elektrischem Kontakt der Borstenenden. mit dem ersten Leiter (z_o B₀ 20) mit solcher Drehzahl drehbar angeordnet ist, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen den freien Borstenenden und dem ersten Leiter viel geringer als das Maß der Relativbewegung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter (z_o B₀ 26) ist, und Kontaktorgane (z₀ B₀ 16) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem zweiten Leiter bei einer wesentlich geringeren Relativgeschwindigkeit als der Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter umfaßt«

2, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Bürste (1O; ko) auf einer leitenden Spindel (16; kk) von wesentlich geringerem Durchmesser als die Bürste montiert ist, welche Spindel den Kontaktgeber zur- Herstellung des elektrischen Kontakts mit dem zweiten Leiter (26; 52) darstellt,,

3ο Anordnung nach Anspruch 2_? dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Stromabnehmer (^6) in Form eines festen Rades mit etwas geringerem Durchmesser als dem Durchmesser an den äußeren Enden der Borsten der Bürste (4θ) auf der

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Spindel (44) montiert ist und elektrischen Kontakt mit dem ersten Leiter (48) ergibt«

4o Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Bürste (1O) und der erste Leiter (20) unabhängige Antriebe aufweisen.,

5o Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Bürste (6o) über ein mechanisches Getriebe (66 -> 72) durch den Antrieb (58) des ersten Leiters (54) antreibbar ist»

60 Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Bürste (28; IOO) durch Reibkontakt
mit dem ersten Leiter (34; 104) antreibbar ist*

7ο Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Leiter (1O4) zur Verbesserung des Reibkon·=
takts (bei 106) gerillt ist.

8_e Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Leiter (98) und dem Kontaktgeber
(80, 82) eine oder mehrere weitere Stromabnahmeanordnungen (86, 88; 92, 94) angebracht sindο

9α Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
die Verwendung bei einer rotierenden elektrischen Maschine,

10. Anordnung nach Anspruch 9 bei einem Gleichpolmotor des Vielscheibentyps, gekennzeichnet durch wenigstens

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drei kreisförmige leitende Scheiben (1O8 A, B₉ C, υ). , die nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle (112) drehbar montiert sind, Anordnungen (116, 124, 126) zum Leiten eines elektrischen Stroms zwischen aufeinanderfolgenden leitenden Scheiben mit einer ersten und einer zweiten kreisförmigen Bürste (ze B₀ 118, 12O)₅ die auf einer drehbaren leitenden Spindel (z_o B₀ 122) montiert sind, wobei die erste Bürste (118) in Kontakt mit der vorhergehenden Scheibe (z. Bc 108 A) und die zweite Bürste (12O) in Kontakt mit der folgenden Scheibe (z_o B₀ 108 B) ist, wodurch Strom aufgrund einer induzierten elektromotorischen Kraft zwischen der -vorhergehenden und der folgenden Scheibe in solcher Richtung überfuhrbar ist, daß die induzierte elektromotorische Kraft in der folgenden Scheibe größer als in der vorhergehenden Scheibe ist«

11c Anordnung nach Anspruch 9 bei einem Gleichpolmotor des Segmentscheibentyps, gekennzeichnet durch wenigstens drei leitende Segmente (136 A, B₉ c), die unter Bildung einer rotierbaren Scheibe (136) angeordnet sind, Anordnungen (zo Bo 142) zum Leiten eines elektrischen Stromes zwischen aufeinanderfolgenden leitenden Segmenten mit einer ersten und einer zweiten kreisförmigen Bürste (i44₉ 146)₉ die auf einer drehbaren leitenden Spindel (148) montiert sind, wobei die erste Bürste (144) in Kontakt mit einem äußeren Teil des ersten Segments (136 A) und die zweite Bürste (1^6) in Kontakt mit einem inneren Teil des zweiten, benachbarten Segments (136 B) ist, wodurch Strom aufgrund einer induzierten elektromotorischen Kraft zwischen dem ersten und dem zweiten Segment in solcher Richtung leitbar ist, daß die induzierte elektromotorische Kraft im zweiten Segment größer als im ersten Segment ist.

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12- Anordnung nach Anspruch 9 bei einer dynamoelektrischen Maschine mit wenigstens einem Segmentkommulator und wenigstens einem Schleifring;, dadurch gekennzc-ichnft , daß Anordnungen zum Leiten eines elektrischen Stroms zwischen dem Kommutator (15^j und dem Schleifring (156) eine erste und eine zweite kreisförmige Bürste (1?^« 178) umfassen, die auf einer drehbaren leitenden Spindel ( 17.2) montiert &ind, wobei die erste Bürste in Kontakt mit dem Kommutator und dip zweite Bürste in Kontakt mit dem Schleifring sιnd_ä

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