DE3935726A1 - Schleifringanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schleifringanordnung zum Zufüh­ ren von elektrischem Strom zu oder zur Abnahme von elektri­ schem Strom von Spulenwicklungen an einer drehbaren Welle, und insbesondere eine Schleifringanordnung für einen Wechsel­ richter.

Ein Wechselrichter umfaßt üblicherweise eine Statoranordnung mit einem Statorkern aus Weicheisen und Statorwicklungen; eine Rotoranordnung mit einer (drehbaren) Rotorwelle, an der eine Rotorwicklung angebracht ist, und zwei an der Rotorwel­ le befestigte Schleifringe, sowie Bürsten zur Herstellung elektrischer Verbindungen mit den Schleifringen. Die Schleif­ ringe sind gegeneinander elektrisch isoliert und jeweils mit einem Ende der Rotorspulenwicklung verbunden. Den Schleifrin­ gen wird durch die Bürsten Strom zugeführt, um ein Magnet­ feld in der Rotor-Spulenwicklung zu erzeugen. Da diese sich innerhalb der Statoranordnung dreht, wird in der Statorwick­ lung ein Wechselstrom erzeugt. Es ist üblich, beide Schleif­ ringe im wesentlichen (wie in Fig. 1 dargestellt) zylin­ drisch zu gestalten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Verbes­ serung gegenüber der beschriebenen Schleifringanordnung zu erzielen.

Eine erfindungsgemäße Schleifringanordnung umfaßt einen ersten Schleifring aus elektrisch leitendem Material, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und an der drehbaren Welle einem Ende derselben benachbart drehfest mit dieser an­ gebracht ist, und einen zweiten Schleifring aus elektrisch leitendem Material, der elektrisch von dem ersten Schlei­ fring isoliert ist, im wesentlich eben ist und an dem genann­ ten einen Ende der drehbaren Welle drehfest angebracht ist.

Die vorliegende Erfindung besitzt den Vorteil, daß die Schleifringanordnung mit geringerer Länge ausgeführt werden kann, so daß eine Verkürzung der drehbaren Welle möglich ist. Bei einem Wechselrichter kann so die Verwendung von we­ niger Material und eine Gewichtsverringerung erreicht werden und es ergibt sich damit ein Wechselrichter mit höherem Wir­ kungsgrad sowie eine Verringerung der Kosten. Während bei üblichen Anordnungen (infolge der unterschiedlichen Pola­ rität der Bürsten) eine Bürste meist rascher verschleißt als die andere, kann bei der vorliegenden Erfindung die normaler­ weise schneller verschleißende Bürste bei dem ebenen Schleif­ ring eingesetzt werden, der, wie sich gezeigt hat, weniger Verschleiß bei den Bürsten erzeugt. Es ergibt sich deshalb bei Benutzung der vorliegenden Erfindung ein gleichmäßigerer Verschleiß der Bürsten.

Vorzugsweise ist der zweite Schleifring eine im wesentlichen ebene Kreisscheibe. Alternativ kann der Schleifring ein im wesentlichen ebener geschlossener Ring sein. Im letzteren Fall kann sich ein Teil des genannten Endes der drehbaren Welle durch das Zentrum des zweiten Schleifrings erstrecken. In beiden Fällen besitzt der zweite Schleifring vorzugsweise an seiner Umfangskante einen integralen zylindrischen Rand­ flansch.

Die drehbare Welle besteht vorzugsweise aus elektrisch lei­ tendem Material, und in diesem Fall sind der erste und der zweite Schleifring vorzugsweise an einem Isolator aus elek­ trisch isolierendem Material angebracht, der an der drehba­ ren Welle befestigt ist, um den ersten und den zweiten Schleifring voneinander und von der drehbaren Welle isoliert zu halten. Alternativ kann die Welle aus elektrisch isolie­ rendem Material bestehen, und in diesem Fall können der erste und der zweite Schleifring direkt an der drehbaren Welle angebracht sein. In jedem Fall kann der erste und/oder der zweite Schleifring an dem elektrisch isolierenden Mate­ rial über elastische Zähne gesichert werden, die mit dem Schleifring integral sind und sich in das elektrisch isolie­ rende Material einbeißen. Alternativ kann der erste und/oder der zweite Schleifring durch Kleben an dem elektrisch isolie­ renden Material befestigt werden.

Vorzugsweise bestehen der erste und der zweite Schleifring aus Kupfer.

Die vorliegende Erfindung ergibt auch einen Wechselrichter mit einer Schleifringanordnung der eben beschriebenen Art.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer üblichen Schleif­ ringanordnung für einen Wechselrichter;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen Schleifringanordnung; und

Fig. 3 bis 6 Schnittdarstellungen alternativer Ausführungen von erfindungsgemäßen Schleifringanordnungen.

Die herkömmliche Schleifringanordnung nach Fig. 1 umfaßt eine (drehbare) Rotorwelle 10, einen an der Rotorwelle befe­ stigten Isolator 12 aus elektrisch isolierendem Material, zwei kupferne Schleifringe 14, 16, die im wesentlichen zylin­ drisch geformt und an dem Isolator befestigt sind, und zwei elektrische Leiter 18, 20 zur Verbindung jeweils eines Schleifringes mit einem Ende der (nicht dargestellten) Rotor­ wicklung.

Die Schleifringanordnung nach Fig. 2 gemäß einer ersten Aus­ führung der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls zur Verwen­ dung mit einem Wechselrichter bestimmt. Bei dieser Schleif­ ringanordnung wird ein Isolator 30 aus elektrisch isolieren­ dem Material so angebracht, daß er ein Ende 32 der aus Metall bestehenden (drehbaren) Rotorwelle 34 umgibt. Ein erster Schleifring 36 aus Kupfer ist an dem Isolator 30 mit­ tels eines Klebers in Nachbarschaft zum Ende 32 der Rotorwel­ le 34 befestigt, und dieser erste Schleifring ist wie bei der herkömmlichen Anordnung im wesentlichen zylindrisch aus­ gebildet. Ein zweiter Schleifring 38 aus Kupfer ist mittels eines Klebers an dem Isolator 30 direkt am Ende 32 der Rotor­ welle 34 befestigt. Der zweite Schleifring 38 ist eine im we­ sentlichen ebene Kreisscheibe. Der Isolator 30 isoliert elek­ trisch die Schleifringe 36 und 38 voneinander und von der Ro­ torwelle 34. Zwei Leiter 40, 42 sind vorgesehen zur Verbin­ dung des jeweiligen Schleifringes 36 bzw. 38 mit einem Ende der (nicht dargestellten) Rotorwicklung. Wie man im Ver­ gleich zu Fig. 1 sieht, besitzt die erfindungsgemäße Schleif­ ringanordnung eine verringerte Länge.

Eine gleichartige Anordnung wie die in Fig. 2 dargestellte ist in den Fig. 3, 4, 5 und 6 gezeigt, und es haben hier gleichartige Teile gleiche Bezugszeichen.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 besitzt der zweite Schleifring 38′ integrale elastische Zähne 44, die sich in den Isolator 30 einbeißen und dadurch den zweiten Schleifring halten.

In Fig. 4 besitzt der zweite Schleifring 46 die Form einer im wesentlichen ebenen Kreisscheibe 48, die mit einem inte­ gralen zylindrischen umfassenden Flansch 50 an ihrer Außen­ kante versehen ist. In diesem Fall ist der zweite Schleif­ ring 46 an dem Isolator 30 angeklebt. In der gleichartigen Anordnung nach Fig. 5 ist der zweite Schleifring 46′ mit in­ tegralen elastischen Zähnen 52 gesichert.

Die Schleifringanordnung nach Fig. 6 enthält einen zweiten Schleifring 54 in Form eines im wesentlichen ebenen geschlos­ senen Ringes, der an dem Isolator 30 angeklebt ist. In diesem Fall erstreckt sich ein Abschnitt 56 des Endes 32 der Rotorwelle 34 durch das Zentrum des zweiten Schleifrings 54, so daß das Ende der Rotorwelle erforderlichenfalls durch ein (nicht dargestelltes) Lager abgestützt werden kann.

Claims (11)

1. Schleifringanordnung zum Zuführen von elektrischem Strom zu oder zum Abnehmen von elektrischem Strom von Wicklun­ gen, die an einer drehbaren Welle (34) drehfest ange­ bracht sind, wobei die Schleifringanordnung einen ersten Schleifring (36) aus elektrisch leitfähigem Material enthält, der im wesentlichen zylindrisch geformt und an der drehbaren Welle einem Ende (34) derselben benachbart drehfest angebracht ist, gekennzeichnet durch einen zwei­ ten Schleifring (38; 46; 56) aus elektrisch leitfähigem Material, der von dem ersten Schleifring (36) elektrisch isoliert, als im wesentlichen ebenes Gebilde ausgeführt und an dem einen Ende der drehbaren Welle drehfest ange­ bracht ist.

2. Schleifringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Schleifring eine im wesentlichen ebene Kreisscheibe (38, 38′) aus elektrisch leitendem Ma­ terial ist.

3. Schleifringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Schleifring (54) ein im wesentlichen ebener geschlossener Ring aus elektrisch leitendem Mate­ rial ist.

4. Schleifringanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Abschnitt (56) des einen Endes (32) der Dreh­ welle (34) durch das Zentrum des zweiten Schleifrings (54) hindurchtritt.

5. Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Schleifring (46) an seiner Umfangskante einen integralen zylindrischen Flansch (50) besitzt.

6. Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die drehbare Welle (34) aus elektrisch leitfähigem Material besteht, daß der erste und der zweite Schleifring (36, 38) an einem Isolierteil (30) aus elektrisch isolierendem Material angebracht ist, und daß das Isolierteil wiederum an der Drehwelle (34) be­ festigt ist, um den ersten und den zweiten Schleifring voneinander und von der Drehwelle (34) zu isolieren.

7. Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehwelle (34) aus elek­ trisch isolierendem Material besteht.

8. Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Schleifring (38′, 46′) an dem elektrisch isolierenden Ma­ terial über elastische Zähne (44, 52) sicher befestigt ist, die mit dem jeweiligen Schleifring integral ausgebil­ det sind und sich in das elektrisch isolierende Material einbeißen.

9. Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und/oder der zweite Schleifring an dem elektrisch isolierenden Material mit­ tels eines Klebers befestigt ist.

10. Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schleifring aus Kupfer gebildet sind.

11. Wechselrichter mit einer Statoranordnung, die einen Sta­ torkern und Statorwicklungen enthält; einer Rotoranord­ nung mit einer Rotorwicklung an einer Rotorwelle, wobei die Rotoranordnung innerhalb der Statoranordnung drehbar ist und die Rotorwelle eine drehbare Welle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleifringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vorgesehen ist mit je einer Bürste zur Herstellung einer elektrischen Verbin­ dung mit jedem Schleifring.