DE898160C - Unipolarmaschine mit zwei oder mehr Schleifringen - Google Patents

Description

• Unipolarmaschine mit zwei oder mehr Schleifringen Die Erfindung betrifft Urnipolarmaschinen mit zwei oder mehr Schleifringen, insbesondere für große Ströme bei sehr ;kleinem. Spannungen, die an jedem der beiden Läuferenden Schleifringe, besitzen. Erfindungsgemäß werden diese Schleifringe zur Führung des Stromes und .des Magnetflusses zwischen Ständer und Läufer verwendet. Damit gelingt es, den. Herstellungsaufwand und den Raumbedarf für Unipolarmaschinen in erheblichem Maße herabzusetzen. Bei bekannten Unipolarm,aschinen sind neben den Schleifringen: besondere magnetische Brücken vorgesehen, an denen .der Magnetfluß vom Ständer zum Läufer übertritt. Dabei dienen die Schleifringe nur zur Führung des Stromes. Für die Führung des magnetischen Flusses sind hingegen die genannten Brücken vorgesehen, während bei der Anordnung nach der Erfindung die Schlefringe neben. der Aufgabe der Stromführung auch noch,die Aufgabe: der sonst erforder1ichen magnetischen Brücken erfüllen. Da,-durch, wird die Länge der Gesamtanordnung 'und damit auch der Werkstoffaufwand wesentlich herabgesetzt.
• Die Stromabnahme, kann dabei entweder an ,den äußeren und inneren Stirnflächen der Schleifringe oder an den äußeren Stirnflächen der Schleifringe und dem Läuferumfang erfolgen. Vorzugsweise sind dabei sowohl die außerhalb als auch die innerhalb der Schleifringe liegenden, Bürsten beider Schleifringe parallel geschaltet. Die Stromabnehmerflächen der Schleifringe erhalten vorzugsweise zur Erzielung einer blanken Schleidfläche spiralenförmige Nuten. Diese ,dienen, dazu, alle Verunreinigungen, wie Staub und Kohleteilchen, aufzunehmen. Ferner werden dadurch auch eine gleichmäßige Stromverteilung, eine niedrige #Ybergangssp.annung und Erwärmung und ein geringer Verschleiß der Bürsten erreicht. Aus 'dem gleichen: Grund können die Stromabnahmeflächen des Läufers mit schraubenförmigen Nuten versehen werden. Zur Herabsetzung ,der Übergangsspannung von ,den Schleifflächen zu den Bürsten werden zweckmäßigerweise die Stromabnahmeflächen der Schleifringe bzw. des Läufers mit - Kupfer, Messring, Zink od. .4g1. plattiert. Die LTnipolarmaschinen können auch in unter geringem Überdruck stehendem Stickstoff laufen, in dem außerdem noch Spuren von Quecks-ilberdampf enthalten sind. Durch den Stickstoff wird nämlich eine Oxydierung der Schleifflächen und damit Erhöhung und Ungleichmäßigkeit der Bürstenübergangsspannung vermieden. Der Quecksilberdampf setzt die Übergangsspannung noch zusätzlich herab. Die Bürsten können Quecksilber auch in Form von Amalgam enthalten, das bei ,d'en an der Lauffläche herrschenden Temperaturen verdampft. Werden Kohlebürsten zur Stromabnahme verwendet, dann sind kohleplattierte Stromabnahmeflächen von besonderem Vorteil. An den Schleifflächen. bildet sich nämlich keine Oxydschicht, so @daß die Übergangsspannung klein und die Stromverteilung glejicahmäßig ist. Zur Herabsetzung der Erwärmung können die Bürstenhalter in an sich bekannter Weise wassergekühlt sein .und das Kühlgas, z. B. Stickstoff, in geschlossenem Kreislauf rückgekühlt werden. Eine weitere Verbesserung läßt sich noch erzielen, wenn das Kühlgas einen Wass:erd'ampfzusatz zur Verhütung der trockenen Reibung :zwischen Schleiffläche und Bürsten und damit eines raschen Bürstenverschleißes erhält.
• Zur iErzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung über --die Bürstenschleifflächen wird insbesondere bei mehreren radial nebeneinanderliegenden Bürsten der Auflagedruck der Bürsten am äußeren Rand der Schleifringe größer gewählt als an ihrem inneren Rand. Ein ähnlicher Erfolg-läßt sich erreichen, wenn in der Weise auf ein Mindestverhältnis von magnetischer Sättigung der Schleifringe außen und an -der Welle geachtet wird, -daß in Wellennähe ein großer Streufluß aus den Schleifringen austritt. Die magnetische Wirkung des Stromes .drängt nämlich .die Stromfäden zur Welle hin zusammen, so daß hier unter .den Bürsten eine höhere Stromdichte vorhanden ist als am äußeren Rand der Schleifringe. Wird die magnetische Induktion in der Scheibe in der Nähe der Welle hoch, außen hingegen niedrig gehalten, so. wirkt der an der Stelle höherer Induktion stärker aus der Scheibe austretende Streufluß ausgleichend. Hier wird nämlich die elektromotorische Spannung wegen Verminderung .des Flusses um den Streufiuß kleiner. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung m folgenden näher erläutert: In allen drei gezeigten Ausführungsbeispielen ist der aus elektrisch und magnetisch leitendem Stoff, z. B. aElisen, bestehende Läufer mit i und die an den .beiden Läuferenden angeordneten Schleifringe mit z und 3 bezeichnet.
• In Fig. i ist eine Unipolarmaschine dargestellt, bei der die Erregerwicklung 4 konzentrisch den Läufer i umgibt. Der von .dieser Wicklung erzeugte Gleichfluß .durchsetzt den Läufer und findet seinen Rückschluß über :die aus magnetisch gut leitendem Stoff bestehenden Schleifringe :2 und 3 und über die über Joche 5 miteinander verbundenen Ringe 6 und 7. Der erzeugte Strom wird von .den Schleifringen sowohl durch. außerhalb als -auch innerhalb der Schleifringe an deren Stirnflächen schleifende Bürsten 8; g, üd und i i abgenommen. Der Strom wird von den innenliegenden Bürsten 9 und io über feststehende Ringe z2 und r3 od. .dgl. abgeleitet, die von den außenliegenden Ringen 6 bzw. 7, z. B. durch Preß-span, isoliert sind. Die durch die Bürsten 8 und i i bzw. g und i(oi abgenommenen Ströme werden parallel geschaltet und mit,den Leitungen 14 bzw. 15 verbunden.
• Das -in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorher ,beschriebenen. insbesondere durch, die Bürstenanordnung und die Ausgestaltung der - Erregerwicklung. Von den Schleifringen 2 und 3 wird nämlich im vorliegen--den Fall nur an .den äußeren Stirnflächen Strom durch die Bürsten 8- und i i abgenommen, während die innerhalb der Schleifringe liegenden Bürsten 16 und 17 .auf dem Läuferumfang gleiten. Um diese, Bürsten. besser zugänglich zu machen, ist .die Erregerwicklung i8 axial, ,z. B. mit Hilfe von Rollen, verschiebbar. Im vorliegenden Fall besteht die Erregerwicklung aus zwei Teilen zg und 2o, um die Unterbringung einer Stützelinrichtung 2i für die Bürstenhalter der Bürsten i6 und 17 zu ermöglichen. In diesem Fall sind die Teilwicklunr gen i9, und, 2io[ in entgegengesetztem Sinne axial verschiebbar.
• Die Fig. 3 und 4 lassen eine Ausführung erkennen, bei der auf andere Weise die Zugänglichkeit der innerhalb der Schleifringe angeordneten Bürsten erreicht wird. Dabei umgibt die iE,rregerwicklung nicht mehr in der üblichen Weise den Läufer der Unipolarmaschine, sondern sie besteht aus vier Teilwicklungen 22, 23, 2#4 und 25, .'die auf konzentrisch den Läufer umgebenden, gleichmäßig über .den, Umfang verteilten Eisenkernen 26, 27, 28 und 2g, angeordnet sind, welche mit die Schleifringe umgebenden Jochen 30 und 3 1 in Verbindung stehen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i: Unipolarmaschine mit zwei oder mehr Schleifringen an beiden Läuferenden, ins'beson:dere für .große Ströme bei sehr kleinen Spannungen, dadurch gekennzeichnet, daß .die Schleifringe zur Führung .des Stromes und des Magnetflusses zwischen Ständer und Läufer -dienen. 2. Unipolarmaschine nach Anspruch i mit zwei Schleifringen, dadurch gekennzeichnet daß die Stromabnahme an `den: äußeren und (inneren Stirnflächen der Schleifringe erfolgt. 3. Unipolarmaschine nach Anspruch, i mit zwei Schleifringen, dadurch gekennzeichnet, daß .der Strom an den äußeren Stirnflächen ,der Schleifringe und dem Läuferumfang abgenommen wird. .4. Unipolarm.aschiine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die außerhalb als auch die innerhalb der Schleifringe liegenden Bürsten beider Schleifringe parallel geschaltet sind. 5. Unipolarmaschine nach Anspruch i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Schleifringe, an denen eine Stromabnahme stattfindet, spiralenförmige Nuten besitzen. 6. Unipolarmasc'hine nach Anspruch 3, .dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer an. den Stellen, an denen der Strom abgenommen wird, mit schraubenförmigen Nuten versehen ist. 7. Unipol.armaschine nach Anspruch, i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromabnahmeflächen -der Schleifringe ibzw. des Läufers mit Kupfer, Messing, Zink od.,dgl. plattiert sind;. B. Unipolarmaschine nach Anspruch i bis 6 mit Kohlebürsten für die Stromabnahme, gekennzeichnet durch kohleplat.tierte Stromabnahmeflächen. 9-. Unipolarmaschine nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie von Spuren von Ouecksilberdampf enthaltendem, unter geringem überdruck stehendem Stickstoff umgeben ist. io,. Unipolarmaschine nach Anspruch; 9., gekennzeichnet ,durch einen Wasserdampfzusatz im Kühlgas. m. Unipolarmaschine nach Anspruch i bis io, .dadurch gekennzeichnet, daß bei Stromabnahme von der Stirnserite der Schleifringe, insbesondere bei mehreren radial nebeneinanderliegen.-den. Bürsten zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung über die Bürstenschleifflächen .der Auflagedruck,der Bürsten am äußeren Rand .der Schleifringe.größer ist. als an ihrem inneren Rand. i2.'Unipolarmaschine nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stromabnahme von der Stirnseihe der Schleifringe zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung auf den Bürsten die magnetische Sättigung der Schleifringe so gewählt ist, .daß aus diesen in Wellennäjhe ein großer Streufluß austritt. i3.'Unipolarmaschine nach Anspruch 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch angeordnete Erregerwicklung axial verschieb,-bar ist. 1q.. Unipolarmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, .daß die @E!rregerwicklung aus zwei, vorzugsweise gleich großen Teilen besteht, die zu beiden Seiten der mit dem Ständer verbundenen Stützeinrichtung für die am Läufer schleifenden Bürsten angeordnet und -im entgegengesetzten Sinn axial verschiebbar sind. 15. Unipolarmaschine nach Anspruch 13 oder 1q., dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung z. B. durch Rollen am Ständer geführt ist. 16. Unipolarmaschine nach Anspruch 2 bis ri, dadurch gekennzeichnet, .daß die Erregerwicklung aus zwei oder mehr Teilwicklungen besteht, die auf konzentrisch ,den Läufer umgebenden, vorteilhaft gleichmäßig über den Umfang verteilten Eisenkernen angeordnet sind, welche mit die Schleifringe umgebenden Jochen, in Verbindung stehen.