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Elektris ehe Maschine Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine
mit auf einer Welle angeordnetem Rotor, Schleifkontakten und mit Schleifkörpern.
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Bei elektrischen Maschinen besteht die Notwendigkeit einer kleinen
Bauform. Andererseits müssen jedoch die erforderlichen Schleifkörper nebeneinander
auf der
Welle angeordnet werden, und da diese eine bestimmte Größe
aufweisen müssen, damit genügend große Berührungsflächen zwischen Schleifkörper
und Schleifkontakten vorhanden sind, können bestimmte Abmessungen der Vorrichtung
nicht unterschritten werden. Es sind bereits elektrische Maschinen bekannt, bei
denen die Schleifkontakte auf den Seitenflächen der Schleifkörper angeordnet sind.
Diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß der Verschleiß der Schleifkontakte
und der Schleifkörper groß ist und außerdem die Schleifkontakte während des Betriebes
der Maschine ungleichmäßig abgetragen werden, wodurch sich nach bBtimmter Zeit eine
schlechtere Kontaktgabe zwischen Schleifkontakten und Schleifkörpern ergibt, so
daß ein Austauschen der Schleifkontakte und ein aufwendiges Glätten der Schleifkörper
notwendig ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Maschine
der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß bei kleiner Bauform der Maschine
genügend große Berührungsflächen zwischen Schleifkörpern und Schleifkontakten vorhanden
sind, wobei auch bei langer Betriebszeit der Maschine eine gute Kontaktgabe zwischen
Schleifkontakten und Schleifköspern gewährleistet ist, so daß ein Austausch der
Schleifkontakte und ein Glätten der Schleifkörper nicht erforderlich ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die als Planscheibe ben ausgebildeten
Schleifkörper zentrisch auf der Welle im Abstand zueinander angeordnet sind und
daß kreisringförmig ausgebildete Schleifkontakte koaxial auf den Seitenflächen der
Planscheiben angeordnet sind.
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Vorteilhaft sind mehrere kreisringförmige Schleifkontaktsegmente auf
den Seitenflächen der Planscheiben koaxial angeordnet. Bei einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform sind die Schleifkontakte oder Schleifkontaktsegmente radial versetzt
zueinander auf den Seitenflächen der Planscheiben angeordnet.
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Die Schleifkontakte oder Schleifkcntaktsegmente sind vorteilhaft mit
jeweils einer Feder verbunden, die in koaxial zur Haschinenwelle angeordneten isolierenden
Platten gehalten sind. Vorteilhaft sind die Schleifkontaktsegmente mit aus den isolierenden
Platten ragenden Armen gelenkig verbunden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weisen die Schleifkontaktsegmente in der den Planscheiben abgewandten Seitenflächen
Ausnehmungen auf, in die auf den isolierenden Platten angeordnete Stifte ragen.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Schleifkontaktsegmente
am Rand einer koaxial zur Maschinenwelle angeordneten Andrückscheibe befestigt,
die radial angeordnete Ausnehmungen aufweist. Vorteilhaft sind die Schleifkontakte
oder Schleifkontaktsegmente auf einer koaxial zur Maschinenwelle angeordneten isolierenden
Scheibe befestigt. Die Andrückscheibe und die isolierende Scheibe sind vorteilhaft
mit einer zentrisch angeordneten Feder verbunden, die in einer mit dem Maschinengehäuse
verbundenen isolierenden Platte gehalten ist. Die Andrückplatte und die isolierende
Scheibe weisen vorteilhaft in der der Planscheibe abgewandten Seitenfläche eine
Ausnehmung auf, in die ein auf der isolierenden Platte angeordneter Stift ragt.
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Vorzugsweise sind die Schleifkontakte oder Schleifkontaktsegmente
von den Seitenflächen der Planscheiben abhebbar.
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In den den Planscheiben zugewandten Berührungsflächen der Schleifkontakte
oder Schleifkontaktsegmente sind vorteilhaft spiralförmige Reinigungsnuten angeordnet.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind in
den
den Planscheiben zugewandten Berthr-ungsfiächen der Schleifkontakte oder Schleifkontaktsegmente
radial verlaufende Reinigungsnuten angeordnet.
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Bevorzugt sind die Planscheiben an den einander abgewandten Stirnseiten
des Rotors koaxial auf der Welle und die Schleifkontakte oder Schleifkontaktsegmente
auf den dem Rotor abgewandten Seitenflächen der Planscheiben angeordnet. Vorteilhaft
sind die Planscheiben an den einander abgewandten Stirnseiten des Rotors befestigt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es
zeigen: Fig. 1 eine elektrische Maschine mit Planscheiben und auf einer isolierenden
Platte angeordneten Schleifkontaktsegmenten im Schnitt, Fig. 2 die isolierende Platte
nach Fig, 1 in Draufsicht auf die Schleifkontaktsegmente, Fig. 3 auf einer Andrückscheibe
angeordnete Schleifkontaktsegmente,
Fig. 4 die Andrückscheibeim
Schnitt nach IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen auf einer Platte angeordneten kreisringförmigen
Schleifkontaikt mit Reinigungsnuten, Fig. 6 einen Schnitt nach VI-VI der Fig. 5,
Fig. 7 eine elektrische Maschine niit an den Enden des Rotors befestigten Planscheiben
und auf Spitzen gelagerten Schleifkontaktsegmenten, Fig 8 eine elektrische Maschine
mit im Abstand zueinander auf der Maschinenwelle angeordneten Planscheiben und beweglich
angeordneten Schleifkontakten und Schleifkontaktsegmenten, Fig. 9 eine Scheibe mit
radial versetzt angeordneten Schleifkontakten, Fig. 10 eine weitere Ausführungsform
der Maschine nach Fig. 8,
Fig. 11 eine auf der Welle einer elektrischen
Maschine angeordnete Hilfsmaschie mit am Rotor angeordneten Planscheiben.
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ach Fig. 1 ist auf einer Welle 1 ein Rotor 2 aus einem dauermagnetischen
Material angeordnet, der mit einem Stator 3 zusammenwirkt. Der Stator 3 weist wicklungen
4 auf, die den Stator seitlich überragen.
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An den Stirnseiten des Rotors 2 sind, durch Isolierscheiben 5 und
6 vom Rotor 2 und der Welle 1 elektrisch getrennt, Planscheiben 7 und 8 befestigt.
Koaxial zu den Planscheiben 7 und 8 sind auf den dem Rotor 2 abgewandten Seitenflächen
der Planscheiben Schleifkontaktsegmente 9 angeordnet, die durch Federn 10 mit ebenfalls
koaxial zum Rotor angeordneten isolierenden Platten 11 und 12 verbunden sind. Die
Platten sind gegen Verdrehen gegenüber dem Stator 3 gesichert. Somit werden die
Schleifkontaktsegmente 9 von den isolierenden Platten 11 und 12 gehalten und durch
die Federn 10 auf die Seitenflächen der Planscheiben 7 und 8 aufgedrückt.
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Die kreisringförmige Ausbildung der Schleifkontaktsegmente 9 ist in
Fig. 2 zu erkennen. Durch die Ausbildung
der Schleifkontakte in
Form eines Kreisringes wird insbesondere ein guter Kontakt zwischen den Schleifkontakten
und den Planscheiben gewährleistet. Andererseits wird durch diese Ausbildung der
Verschleiß der Schleifkontakte und der Planscheiben in erheblichem Umfang verringert
und die Stromleitfläche vergrößert. Die Aufteilung in einzelne kreisringförmige
Schleifkontaktsegmente und die Anordnung von jeweils zwei Federn 10 an jedem SchleifkontaktsEment
9 gewährleistet bei Taumeln der Planscheiben ein völliges Aufliegen der Schleifkontaktsegmente
auf den Planscheiben. Eine besonders gleichmäßige Abnutzung der Planscheiben wird
durch eine radial zueinander versetzte Anordnung der Schleifkontaktsegmente 9 erzielt,
wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.
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Nach Fig. 2 weist die isolierende Platte 11 einen Schlitz 13 auf.
Durch diesen Schlitz 13 kann die isolierende Platte zur Wartung und zur Kontrolle
der Schleifkontaktsegmente einfach von der Welle 1 abgezogen werden.
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Nach den Fig. 3 und 4 sind auf einem Andrückblech 14 kreisringförmige
Schleifkontaktsegmente 9 befestigt.
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Das Andrückblech 14 weist radial verlaufende Ausnehmungen
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auf, durch die gewährleistet ist, daß sich die einzelnen Schleifkontaktsegmente
9 unabhängig voneinande: an die Planscheibe anlegen könne In den Fig. 5 und ü ist
auf einer Scheibe 16 ein kreisringförmiger Schleifkonatkt 17 befestigt. Der kreisringförmige
Schleifkontakt 17 weist in seiner Berührungsfläche eine spiralförmige Nut 18 (beispielhaft
in der linken Zeichnungshälfte dargestellt) oder eine radial verlaufende Iut 18
(beispielhaft in der rechten Zeicnnungshälfte dsargestellt) zur Selbstreinigung
des Schleifkontaktes während der Drehung der maschine auf.
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Nach Fig. 7 sind an den Stirnseiten eines Rotors 2 Planscheiben 7
und 8 befestigt, auf deren dem Rotor abgewandten Seitenflächen Schleifkontaktsegmente
9 geführt sind. Die Schleifkontaktsegmente 9 weisen in ihrer den Planscheiben abgewandten
Seitenfläche Ausnehmungen 21 auf, in die auf isolierenden Platten 11 und 12 angeordnete
stifte 22 ragen. Über die Stifte 22 und zwischen den Schleifkontaktsegmenten ' und
den Platten 11 und 12 sind Federn 10 geschoben, so daß die Schleifkontaktsegmente
beweglich gelagert sind und somit dem Taumeln der zugeordneten Planscheibe folgen
können. Zum Abheben der Schleifkontakte von den Planscheiben sind die Platten 11
und 12 in Richtung der Pfeile verschiebbar.
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ach Fig. 8 sind auf einer zelle 1 einer elektrischen Maschine Planscheiben
7 und ¼ im Abstand zueinander angeordnet. Auf einer Seitenfläche der Planscheibe
7 ist ein kreisringförmiger Schleifkontakt 17 geführt, der aui einer Scheibe 16
befestigt ist. Die Scheibe 16 weist in ihrer Mitte eine Ausnehmung 21 auf, in die
ein auf einer feststehenden siolierenden Halterung 26 angeordneter kugeliger Stift
22 ragt. Uber den Stift 22 und zwischen Halterung 26 und Scheibe 16 ist eine Feder
23 geschoben, die die Scheibe 16 und damit den kreisringförmigen Schleifkontakt
17 an die Planscheibe 7 andrückt. Durch die Lagerung der Scheibe 17 auf der kugeligen
Spitze des Stiftes 22 kann der Schleifkontakt dem Taumeln der Planscheibe 7 folgen.
Ein Verbindungsglied oder Verbindungskabel 24, das mit der Halterung 26 und der
Scheibe 16 verbunden ist, verhindert ein Mitlaufen des kreisringförmigen Schleifkontaktes
17 während des Betriebes der Maschine und gewährleistet eine gute elektrische Verbindung
des Schleifkontaktes mit der nicht gezeigten Anschlußklemme der Maschine-Vleiterhin
sind nach Fig. 8 auf der Planscheibe 8 Schleifkontaktsegmente 9 geführt, die nnt
aus einer feststehenden isolierenden Platte..J2 ragenden Armen 20 gelenkig verbunden
sind.
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Über die Arme 20 und zwischen die Platte 12 und die Schleifkontaktsegmente
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sind Federn 10 geschoben, die die SchleifkontakLtsegmente 9 an die Planscheibe 8
andrücken. Durch die bewegliche Lagerung können die Schleifkontaktsegmente dem Taumeln
der Planscheibe 8 folgen. Verbindungskabel 24, die zwischen Schleifkontaktsegmenten
9 und Platte 12 angeordnet sind, gewährleisten eine sichere elektrische Verbindung
der Schleifkontaktsegmente mit dem nicht gezeigten Anschluß der Maschine.
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Da im allgemeinen die Wicklungen 4 den Stator 3 (Fig. 1) seitlich
überragen, wird durch die nach der Anmeldung vorgeschlagene Anordnung der Planscheiben
und der ihnen zugeordneten Schleifkontakte der Raum unter den überragenden Enden
der Wicklungen ausgenutzt, so daß eine besonders kleine Bauform der Maschine erzielt
wird.
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Diese Anordnung ist auch möglich, wenn die Wicklungen im Rotor angeordnet
sind und ihre Enden den Rotor seitlich überragen, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist.
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Auf einer Welle 1 ist ein Rotor 2 mit Wicklungen 4 angeordnet, die
die Stirnseiten des Rotors 2 überragen. Auf den Stirnseiten des Rotors 2 sind durch
Isolierscheiben 5 und 6 vom Rotor.2 und der Welle 1 elektrisch getrennt,
Planscheiben
7 und 8 befestigt, auf denen Schleifkontaktsegmente 9 geführt sind. Die Schleifkontaktsegmente
weisen in ihrer den Planscheiben abgewandten Seitenfläche Ausnehmungen 21 auf, in
die Stifte 22 von koaxial auf der Welle 1 angeordneten isolierenden Scheiben 16
ragen, die somit die Schleifkentalftsegniente 9 halten.
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Die Scheiben 16 sind in Lagern 27 auf der Welle 1 geführt. Durch zwischen
Schleifkontaktsegmente 9 und Scheibe 12 auf die Stifte 22 geschobene Federn 10,
oder durch eine koaxial zwischen Lager 27 und Scheibe 16 angeordnete zentrale Feder
23 werden die Schleifkotaktsegmente 9 fest auf die ihnen zugeordneten Seitenflächen
der Planscheiben aufgedrückt. Am Maschinengehäuse 25 befestigte Halterungen 26 sind
mit den isolierenden Scheiben 16 verbunden und verhindern somit das Umlaufen der
Scheiben 16 während des Betriebes der Maschine, gewährleisten jedoch eine freie
Beweglichkeit der Schleifkontaktsegmente, so daß diese jederzeit dem Taumeln der
zugeordneten Planscheibe folgen können.
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Nach Fig. 11 ist auf einer Welle 1 ein Rotor 28 angeordnet, der mit
einem Stator 29 zusammenwirkt. Auf der Welle 1 ist weiterhin ein Hilfsrotor 2 befestigt,
der mit einem Stator 3 mit Wicklungen 4 zusammenwirkt. Der
Stator
3 und der Stator 29 sind über ein Gehäuse 25 miteinander verbunden. Auf den Stirnseiten
des Rotors 2 sind durch Isolierscheiben getrennt, Planscheiben 7 und 8 befestigt,
auf denen kreisringförmige Schleifkontakte 17 gleiten, die durch zwischen auf der
Welle 1 angeordneten Lagern 27 und den Schleifkontakten 17 auf die Welle 1 aufgeschobene
Federn 23 an die Planscheiben angedrückt werden. Die Schleifkontakte 17 sind mit
an dem Maschinengehäuse 25 angeordneten Halterungen 26 verbunden, die das Umlaufen
der Schleifkontalrte 17 beim Drehen der Welle 1 verhindern, die jedoch die Schleifkontakte
17 dem Taumeln der Planscheiben 7 und 3 folgen lassen.