DE692846C - Anordnung zur Erzielung gleichmaessiger Stromverteilung auf die Buersten einer jeden Buerstenspindel einer Gleichstrommaschine - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
27. JUNI 1940

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2Id¹ GRUPPE 64

B179244 VIIId/2'id¹ -

. Hermann Haid in Mannheim-Käfertal, Heinrich Lull in Ludwigshaien, Rhein, und ©ipL-3itg- Fritz Seefeld in Heidelberg

sind als Erfinder genannt worden.

Brown, Boveri & Cie Akt.-Ges. in Mannheim-Käfertal

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Juli 1937 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 30. Mai 1940

Bei Gleichstrommaschinen für ,große Stromstärken und mit spezifisch hochbelasteten Bürsten ist es notwendig, besonders sorgfältig dafür zu sorgen, daß sich der Strom

■ 5 auf die verschiedenen entlang einer Bürstenspindel aufgereihten Bürsten gleichmäßig verteilt. Zu diesem Zweck hat man bereits die Stromabführung von den Bürstenspindelh auf der der Stromzuführung zum Kollektor abgewandten Seite angeordnet. Ebenso ist es auch bekannt, eine die isolierten Bürsten-. halter tragende Hilfsspindel zu verwenden und die Bürsten mit der den Strom ableitenden Hauptspindel über Widerstandsbänder zu

verbinden, wobei die Widerstandsibänder so bemessen sind, daß eine gleichmäßige Verteilung des Stromes auf die parallel geschalteten Bürsten erzwungen wird. Diese Anordnung mit Hilfsspindeln und Widerstandsbändern ist naturgemäß verwickelt und bei Ma-- 2°' sichimen mit vielen Bürstensätzen kaum ausführbar. Es sind auch Anordnungen bekannt/ wobei die Bürstenspindel (Traverse) mit einem nach der Stromabführung hin zunehmenden Querschnitt, ausgeführt wird, obwohl die Anordnung bei einem Schleif ring, bei dem die Stromzuführung· ständig wechselt, in vielen Fällen nicht gerechtfertigt sein wird. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Erzielung einer gleichmäßigen 30' Stromverteilung auf die Bürsten ohne die vorerwähnten Nachteile zu schaffen. Die Er-

findung. beruht auf der Erkenntnis, daß die übliche Ausführung· der Stromableitung: entscheidend verbessert werden kann, wenn die die Bürstensätze tragenden Spindeln nicht mit gleichmäßigem Querschnitt ausgeführt werden, sondern eine Bemessung erhalten, durch die die gleichmäßige Verteilung des Stromes auf die Bürsten erzwungen wird. Grundsätzlich ist es dazu notwendig, in bekannter Weise die Stromiabführungsringe, welche die Bürstenspindeln verbinden, auf der den Kollektorfahnen abgewandten Seite anzuordnen. Erfindungsgemäß ist jede Bürstenspindel annähernd so geformt, daß bei gleicher Stromverteilung auf die einzelnen Bürsten die Spannungsabfälle zwischen je zwei Punkten der gleichen Kollektorlamelle und der parallel geschalteten Strecke der Bürstemspindel gleich sind.

Nachstehend wird die Erfindung, Abb. 1 und 2 der Zeichnung, näher erläutert.

Bei der in Abb. 1 veranschaulichten Anordnung trägt der Kollektor 1 die Fahnen 2, über welche ihm· der Strom zugeführt wird. Der Strom fließt von den einzelnen Kollektorlamellenajber die Biürsten 3 nach der Bürstenspindel 4 und zu dem Samrnelring 5, von wo er nach der angeschlossenen Nutzleitung weitergeht. Der Sammelring 5 ist auf der den Fahnen 2 entgegengesetzten Seite des Kollektors angeordnet. Aus der Abbildung ist der Stromfluß ersichtlich. Wenn der Strom sich auf die «-Bürsten einer Spindel gleichmäßig verteilt, fließt z.B. zwischen dem Punkt a

und dem Punkt c — des Gesamtstromes und ebenso zwischen den Punkten b und d. In dem Abschnitt c-d der Spindel fließt also —

des Stromes, während in dem dazu- parallel geschalteten Abschnitt a-b der Kollektorlamelle —^- Teile des Stromes fließen. Hat

nun z. B. der Abschnitt a-b der Kollektorlamelle den (gleichen Widerstand wie der Abschnitt c-d der Spindel, dann werden die Spannungsabfälle dieser beiden parallel geschalteten Teile bei gleicher Stromverteilung ungleich werden. Da die Stromverteilung sich aber so einstellt, daß die Spannungsabfalle gleich werden, so muß . die Stromverteilung auf die Bürsten ungleich werden. Die Erfindung besteht nun darin, die jBürstenspindel so zu formen, daß überall zwischen zwei Bürsten bei gleicher Stromverteilung gleiche Spannungsabfälle 'entstehen.

Gleiche Spannungsabfälle zwischen zwei Punktpaaren werden bekanntlich erhalten, wenn das Produkt aus Stromweg und Stromdichte geteilt durch die Leitfähigkeit des¹ Materials für die verschiedenen Stromwege gleich ist. Bei Anwendung dieses Gesetzes auf den vorliegenden Fall ergibt sich, daß der Spannungsabfall in Spindel und Lamelle gleich groß ist, wenn die effektiven Stromdichten, d. h. die auf die Leitfähigkeit bezogenen Stromdichten gleich gemacht werden. Um die effektive Stromdichte gleich zu machen, kann die Spindel entsprechend geformt oder das Material zweckmäßig aus- 7» gewählt werden. Bei gleichmäßigem Material müßte streng genommen die Spindel stufenförmig geformt werden. Dies ist aber nicht notwendig; es genügt vielmehr, zwischen zwei Bürsten die Stromdichte auf der ''5 Spindel und in den Lamellen im Mittel gleich zu machen. Dabei sind die Lamellen zu berücksichtigen, welche im Zeitdurchschnitt unter den betreffenden Bürsten, stehen.. Um über die gesamte Kollektorlänge die gleichen Potentialdifferenzen für sämtliche Bürsten zu erreichen, könnte man beispielsweise in den von den Bürsten überdeckten Kollektorlamellen auf der ganzen Länge die gleiche Stromdichte herstellen und ebenso in den Bürstenspindeln. Zu diesem Zweck müßten dann die Lamellen und die Bürsten.-spindeln einen dreieckigen Längsschnitt bei gleicher Dicke erhalten. Da aber die Lamellen normalerweise einen rechteckigen 9ο Längsschnitt haben und aus anderen Gründen auch nicht anders ausgebildet werden können ,als üblich, wird gemäß der Erfindung die Bürstenspindel mit einem hyperbolischen oder annähernd hyperbolisch verlaufenden Querschnitt ausgeführt. Die Abb. 2 zeigt eine derartige Ausführung der Bürstenspindel. Die hier mit 1 bis S bezeichneten Teile sind dieselben wie bei der Abb. 1.

Die hyperbiolische Form ergibt sich aus ioo den folgenden Überlegungen:

Auf der Strecke a-b fließt ein Strom·, der

bei w-Bürsten

η— ι

des Gesamtstromes beträgt.

Auf der dazu parallel geschalteten Strecke c-d fließt dagegen nur — des Gesamtstromes.

Um den gleichen Spannungsabfall zwischen den Punkten a-b und c-d herzustellen, muß der Widerstand der Strecke c-d gleich r {ti—· 1) 11 ο werden, wenn mit r der Widerstand der Strecke a-b bezeichnet wird. Umgekehrt

fließt auf der Strecke e-f nur noch — des Gesamtstromes, während auf der parallel geschalteten Strecke g-h ——— Teile des Gesamtstromes fließen. Hier muß also der Widerstand der Strecke e-h dem Wert——- ent-

^b η— ι (2o

sprechen.

Der hyperbolisch verlaufende Widerstand

in der Bürste'nspinidel kann auf verschiedene Weise erreicht werdein: entweder kann die Breite der Bürstenspindel konstant bleiben und idie Höihe hyperbolisch zunehmen, oder es¹ kann, sowohl die Breite als auch die Höhe der Bürstenspindel vom Ende her bis zum Samtnelriing¹ entsprechend zunehmen, so daß der Widerstand im ganzen hyperbolisch! verläuft. Dieselbe Wirkung wird durch die Verwendung· verschiedenen Materials erzielt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι . Anordnung zur Erzielung gleichmäßiger Stromverteilung auf die Bürsten einer jeden Bürstenspindel einer Gleichstrommaschine; wobei - die Sammelringe auf der den Kollektorfahnen entgeg'engesetzten . Seite des Kollektors angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Bürstenspindel annähernd so geformt ist, daß bei gleicher Stromverteilung auf die einzelnen Bürsten die Spannunigisiabfälle zwischen, je zwei Punkten der gleichen Kollektorlamelle und der parallel geschalteten Strecke der Bürstenspindel gleich sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt jeder Bürstenspindel nach dem Siammelring zu nach einer hyperbolischen Funktion zunimmt.
3. 3. Anordnung nach Anspruch! 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittszunahme auf Höhe und Breite der Bürstenspindel verteilt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen