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Kommutator für elektrische Maschinen oder Apparate ,Die Erfindung
bezweckt, bei elektrischen Maschinen durch Ausbildung .der Lamellen des Ko,mmutators
selbst eine wesentliche Verbesserung der Kommutierungsvorgänge herbeizuführen. Es
ist bekannt, zu diesem Zweck die Lamellen des Kommutators aus Schichten von Metallen
verschiedener Leitfähigkeit herzustellen, derart, daß als Endschicht .an der ablaufenden
Lamellenflanke eine solche aus schlechter leitendem Metall, z. B. Aluminium oder
Eisen, angeordnet wird, während der übrige Teil der Lamelle beispielsweise aus gut
leitendem Kupfer besteht. Dadurch, daß die ablaufende Lamellenflanke mit höherem
Widerstand ausgeführt ist, wird der Strom, noch bevor die Bürste die Lamelle verläßt,
entsprechend gedrosselt und dementsprechend die von der Bürste abzuschaltende Leistung
um das wesentlich gleiche Maß herabgesetzt. Die Erfindung ermöglicht vor allem,
diese Verhältnisse dadurch in ganz außerordentlichem Ausmaß günstiger zu gestalten,
daß .die aus Schichten verschiedener Leitfähigkeit zusammengesetzten, in ihren Randzonen
höheren Widerstand aufweisenden Lamellen ganz oder teilweise aus Kohle aufgebaut
sind. Da innerhalb der verschiedenen Kohlensorten Widerstandswerte von etwa o,r
,Q mm2/m, sogenannter Metallgraphit, bis etwa 75 ,S2 mm2/m (Hartkohle) zur
Verfügung stehen, hat man äußerst weitgehende Möglichkeiten für die Wahl der Widerstandsunterschiede
zwischen den einzelnen Teilschichten .der Lamellen. Eine darüber hinausgehende Steigerung
des Widerstandsverhältnisses -der einzelnen Schichten kann gegebenenfalls dadurch
erreicht werden, daß man zugleich mit Kohleschichten auch unmittelbar dem Bürstenkontakt
ausgesetzte
Metallschichten zum Aufbau der einzelnen Lamelle verwendet. In diesem Fall ergibt
sich auch zugleich eine sehr günstige Möglichkeit für die Bildung des metallischen
Anschlusses der Lamelle an die Wicklung.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
erläutert. Die einzelne Lamelle gemäß Fig. i besteht aus den Teilschichten i und
2 aus Kohle verschiedenen spezifischen Widerstands, wobei die enger schraffierte
Teilschicht 2, die an der ablaufenden Lamellenkante liegt, aus Kohle wesentlich
höheren Widerstands bestehen soll als die Schicht i. Durch entsprechende Wahl des
Widerstandsverhältnisses der Schichten i und 2 kann eine sehr weitgehende Drosselung
des Abreißstromes zwischen Lamelle und Bürste erzielt werden, die die bisher bei
metallischen Lamellen erzielten Werte um vieles übertrifft. Ein Bild von den Möglichkeiten,
die die Erfindung gibt, kann. man sich im wesentlichen machen, wenn man den etwa
im Verhältnis i : 5 stehenden Widerstandsunterschied von Kupfer und! Eisen mit den
Widerstandsverhältnissen bei den zur Verfügung stehenden Kohle;sorten vergleicht,
die Werte bis zu etwa i :75o erreichen können. Auf Grund dieser Widerstandsunterschiede
und der an sich günstigen schalttechnischen Eigenschaften -der Kohle kann unter
Umständen eine so weitgehende Verbesserung des Kommutierungsvorganges erzielt werden,
daß andere Mittel zur Kommutierungsverbesserung, wie z. B. Wendepole, sogar überhaupt
entfallen können. Zur Isolierung der einzelnen Lamellen voneinander kann in üblicher
Weise eine Zwischenschicht 3 aus Glimmer, Glas wsw. dienen. Zur Stromzu- bzw. -ableitung
wird mit Vorteil eine metallische Anschlußschiene 4 zwischen den Teilschichtender
Lamelle angeordnet, die bei günstigen Kontaktverhältnissen gleichzeitig einfachen
Einbau ermöglicht. Die Schiene q. kann beiderseits an den durchaus kompakten, leicht
glatt zu bearbeitenden Flanken der Lamellenschichten zu sattem Anliegen gebracht
werden, so daß sie, ohne in Ausnehmungen der Lamellenteile versenkt zu werden, mit
genügender Kraft gehalten wird und: zugleich vorzügliche Stromübergangsverhältnisse
erzielt werden.
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Die Kohleschicht i gemäß Fig. i kann auch gegebenenfalls durch eine
solche aus Metall, z. B. Kupfer, ersetzt sein. In @dies-cm Fall entfällt eine besondere
metallische Anschlußschiene; es kann die unmittelbar dem Bürstenkontakt ausgesetzte
Metallteilschicht der Lamelle selbst zugleich in der sonst bei Metallamellen üblichen
Art für den Anschluß an die Wicklung ausgebildet sein.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung für Maschinen mit
Drehrichtungswechsel gezeigt. In diesem Fall sind zweckmäßig beide Endschichten
2 und 2' jeder Lamelle aus Kohle höheren Widerstands hergestellt. Als mittlere,
gut leitende Schicht i ist in .diesem Fall eine Metallschicht, z. B. aus. Kupfer,
vorgesehen, durch die in .an sich bekannter Weise zugleich der Anschluß an die Wicklung
gebildet wird. Zur Isolierung der einzelnen Lamellen voneinander dienen die Einlagen
3 au: Glimmer ad. dgl.
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Die Verwendung von Kohle mit ihren in weiter Grenzen verschiedenen
Widerstandswerten bietet gegebenenfalls auch die Möglichkeit, von einer besonderen
Lamellenzwischenisolation abzusehen, wenn .der Widerstand einer oder beider Endschic'fiten
der Lamellen entsprechend groß gewählt wird Um in diesem Fall zu große plötzliche
Stromveränderungen beim Hinweggleiten der Bürste über die Lamelle zu vermeiden,
kann zweckmäßig eine stufenweise Abnahme des elektrischen Widerstands der Lamellenschichten
gegen eine oder beide Flanken hinvorgesehenwerden. Eine entsprechende Ausführungsform
der Erfindung zeigt Fig. 3 der Zeichnung. Mit 5 sind die -aus Kohle sehr
hohen Widerstands bestehenden Lamellenendschichten bezeichnet, die zugleich an Stelle
der Zwischenisolation der Lamellen treten. Die Schichten i und 2 der Lamellen sind
aus Kohle wesentlich höherer, aber je voneinander verschiedener Leitfähigkeit hergestellt,
wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Schicht 2 den höheren Widerstand aufweist,
-der Lamellenwiderstand: also gegen die Flanken hin zunimmt. Die Verkleinerung des
Stromes bis zu seiner praktischen Unterbrechung erfolgt also stufenweise beim Hinweggleiten
der Bürste über die Lamelle. Als Stromanschlußstück dient in ,diesem Fall die in
der gut leitenden Lamellenschicht i z. B. versenkt angeordnete Stromanschlußschiene
4. Statt die Lamelle aus verschiedenen Teilen bzw. getrennt hergestellten Schichten
zusammenzusetzen, kann sie auch aus einem Stück hergestellt werden, wobei zweckmäßig
der spezifische Widerstand innerhalb der Lamelle stetig seinen Wert ändert. Die
Drosselung des Kurzschlußstromes. während des Hinweggleitens der Bürste über .die
Lamelle ist dann ebenfalls eine stetige. Eine entsprechende Ausführungsform zeigt
Fig. 4 -der Zeichnung für Maschinen mit einer gegebenen Drehrichtung. Das Ansteigen
des Widerstands innerhalb der Lamellen ao ist durch zunehmende Dichte :der Schraffierung
angedeutet. Hierbei ist angenommen, daß die eine Randschicht der Lamelle einen derart
honen Widerstand aufweist, daß eine besondere Lamellenzwischeni.solation nicht notwendig
ist. Die mit 4 bezeichnete metallische Stromanschlußschiene ist zweckentsprechend
so angeordnet, daß sie mit einer Seite je mit der bestleitenden Schicht jeder Lamelle
in Berührung steht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Lamellenkörpers im Sinne
der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Der Lamellenring ist hier wie die bekannten
Kohleschleifringe in einem oder mehreren Stücken als Ganzes hergestellt und unterscheidet
sich von einem gewöhnlichen Kohleschleifring im wesentlichen nur dadurch, daß j
e Lamellenteilung Schichten oder Zonen verschiedenen elektrischen Widerstands miteinander
wechseln. Mit iii ist der Ringkörper bezeichnet, mit i2 die Lamellenteilung. Die
Zonen verschiedenen Widerstands sind durch verschieden dichte Schraffierung angedeutet.
Der
leitende Anschluß an. den Lamellenkörper kann z. B. in geeigneter Weise durch in
Ausnehmungen des Lamellenkörpers eingestampfte Anschlußlitzen oder durch Einschrauben
usw. von Stromanschlußstücken hergestellt werden.
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Ein so wie die üblichen Schleifringe einzubauender Lamellenring kann
auch dadurch erhalten werden, daß die Kohlelamellen mit Hilfe erhärtender Isoliermasse,
insbesondere mittels Schmelzflusses, zu einem fest in sich geschlossenen Ring vereinigt
werden, der wie, ein aus einem Stück bestehender Schleifring als Ganzes auf dür
Nabe befestigt werden kann. Der die Verbindung der Lamellen besorgende Schmelzfluß
kann zugleich als Zwischenisolation zwischen den Lamellen dienen.