DE961121C

DE961121C - Collector for electrical machines and devices

Info

Publication number: DE961121C
Application number: DES4516D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Leukert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-09-27
Filing date: 1942-09-27
Publication date: 1957-04-04

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kollektoren für elektrische Maschinen und Apparate mit aus zwei oder mehr Schichten aufgebauten, mindestens teilweise aus Kohle bestehenden Lamellen zu versehen. Hierbei nimmt der spezifische Widerstand der Schichten gegen eine oder beide Flanken hin stufenweise zu. Damit gelingt es, eine wesentliche Verbesserung der Kommutierung herbeizuführen, weil beim Hinweggleiten der Bürsten über dieIt has already been proposed to use collectors for electrical machines and apparatus to provide two or more layers built up, at least partially made of carbon lamellae. Here, the specific resistance of the layers to one or both flanks is acceptable gradually to. This makes it possible to bring about a significant improvement in commutation, because when the brushes slide over the

ίο Lamellen eine Verkleinerung des Stromes bis zu seiner Unterbrechung stufenweise erfolgt.ίο slats a reduction of the current up to its interruption takes place in stages.

Gemäß der Erfindung wird die Kommutierung weiterhin verbessert, indem die Widerstandsänderung zwischen den einzelnen Schichten allmählich erfolgt. Es werden zwischen den einzelnen Schichten zweckmäßig schmale Übergangszonen vorgesehen, deren spezifischer Widerstand zwischen den spezifischen Widerständen aufeinanderfolgender Hauptschichten liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der spezifische elektrische Widerstand innerhalb der Lamelle praktisch stetig seinen Wert ändert.According to the invention, the commutation is further improved by the change in resistance occurs gradually between the individual layers. There will be between each layer appropriately narrow transition zones are provided, their specific resistance between the specific resistances of successive main layers. In this way it is achieved that the specific electrical resistance within the lamella is practically steadily increasing its value changes.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung der Stromwender einer elektrischen Maschine teilweise dargestellt. Hierbei bestehen die Lamellen 1 aus fünf Schichten 2 bis 6. Im vorliegenden Fall ist jede dieser Schichten aus Kohle aufgebaut. Der spezifische Widerstand der Schicht 2 ist am geringsten, während er in den nach rechts folgenden Schichten 3 bis 6 stufenweise ansteigt.In the drawing, as an embodiment of the invention, the commutator is an electrical Machine partially shown. The lamellas 1 consist of five layers 2 to 6. In the present case In this case, each of these layers is made up of coal. The resistivity of layer 2 is the lowest, while it increases gradually in the layers 3 to 6 following to the right.

Die dargestellte Lamelle eignet sich mit Vorteil nur für die durch den dargestellten Pfeil gekennzeichnete Drehrichtung des Stromwenders. Gemäß der Erfindung sind zwischen den einzelnen Schichten schmale Übergangszonen 7 bis 10 vorgesehen, wodurch ein schroffer Übergang zwischen den einzelnen Schichten vermieden ist. Diese Zonen können entweder besondere Schichten sein oder ·— wie im vorliegenden Fall — mit besonderem Vorteil bei der Herstellung benachbarter Schichten miteinander im Grenzbereich, zweckmäßig unter Anwendung von Druck, vermengt sein. Aufeinanderliieigende Flächen benachbarter Schichten können auch Erhöhungen bzw. Vertiefungen besitzen, so daß beim Aufeinanderpressen der Schichten diese ineinander eindringen und damit ein allmählicher Übergang vom Werkstoff mit geringem spezifischem Widerstand zu dem mit höherem Widerstand erfolgt. Bei der hier beschriebenen Ausführung sind zur Stromzu-The lamella shown is advantageously only suitable for the one indicated by the arrow shown Direction of rotation of the commutator. According to the invention are between the individual layers narrow transition zones 7 to 10 provided, whereby a sharp transition between the individual layers is avoided. These zones can either be special layers or - as in the present case - with particular advantage the production of adjacent layers with one another in the border area, expediently using Pressure to be mixed up. Surfaces of adjacent layers lying on top of one another can also have elevations or have depressions, so that when pressed together of the layers these penetrate one another and thus a gradual transition from Material with low specific resistance to which is made with higher resistance. In the The version described here are for power supply

-20 führung und zur gleichmäßigen Verteilung des Stromes über die ganze Länge der Kohlelamelle Metallstreifen 11 vorgesehen, die zweckmäßig auf der Seite der 'Schicht mit größter elektrischer Leitfähigkeit angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird-20 guidance and for even distribution of the current over the entire length of the carbon lamella Metal strip 11 is provided, which is expediently on the side of the 'layer with the greatest electrical conductivity are arranged. According to the invention

damit erreicht, daß die Schicht 6, von der die Bürste abläuft, nunmehr einen sehr geringen Strom führt. Die Stromunterbrechung nach dem Ablaufen der Bürste von der letzten Schicht 6 wird daher ohne weiteres funkenfrei erfolgen können. Zwischen dem Metallstreifen 11 und der nächsten Lamelle ist in üblicher Weise Isolation 12 vorgesehen. Zu diesem Zweck kann Glimmer od. dgl. verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich-, die Metallstreifen selbst auf einer Seite 'mit einer Isolation zu versehen. Bestehen beispielsweise die Metallstreifen 11 aus Aluminium, dann können sie zur Isolierung gegenüber der benachbarten Kohlelamelle oxydiert sem. Es kann auch ein Schmelzfluß oder Lack auf einer Seite des Metallstreifens oder der Kohlelamelle vorgesehen sein.thus achieved that the layer 6, from which the brush runs off, now has a very low current leads. The current interruption after the brush has run off from the last layer 6 is therefore can easily be done without sparking. Between the metal strip 11 and the next lamella is Insulation 12 is provided in the usual way. Mica or the like can be used for this purpose. However, it is also possible to provide the metal strips themselves with insulation on one side. For example, if the metal strips 11 are made of aluminum, then they can be used for insulation opposite to the neighboring coal lamella is oxidized sem. It can also have a melt flow or varnish on it be provided on one side of the metal strip or the carbon lamella.

Ferner ist es möglich, die Schicht mit der besten spezifischen Leitfähigkeit in der Mitte der Lamelle anzuordnen, wobei sich nach deren beiden Seiten hin Schichten mit geringerer Leitfähigkeit anschließen. Mit derartigen Lamellen ausgestattete Kollektoren eignen sich für beide Drehrichtungen. Die Stromzufuhr erfolgt dann zweckmäßigerweise in der mittleren Schicht. Bei Verwendung von Metallbeilagen zur Zuführung des Stromes und zur gleichmäßigen Stromverteilung sind jene vorteilhaft in der 'mittleren Schicht eingebettet oder zwischen die beiden Hälften der zu diesem Zweck geteilten mittleren Schicht eingelegt.It is also possible to have the layer with the best specific conductivity in the middle of the lamella to be arranged, with layers with lower conductivity following on both sides. Collectors equipped with such fins are suitable for both directions of rotation. The power supply then expediently takes place in the middle layer. When using Metal shims for supplying the electricity and distributing it evenly are advantageous embedded in the 'middle layer or between the two halves of the divided for this purpose middle layer inserted.

Besteht die Lamellenendschicht aus einer Kohle sehr hohen Widerstandes, dann kann unter Umständen" auf eine besondere Lamellenzwischenisolation verzichtet werden. Bei Verwendung eines an. einer Flanke der Lamelle liegenden Metallstreifens zur Stromzuführung muß sich diese Schicht sehr hohen Widerstandes auf der entgegengesetzten Seite der Lamelle befinden. Ist hingegen bei einem Kollektor für beide Drehrichtungen die mittlere Schicht angeschlossen, dann sind beide Endschichten jeder einzelnen Lamelle mit sehr hohem Widerstand auszugestalten. -If the lamellar end layer consists of a carbon with a very high resistance, then under certain circumstances " a special lamellae insulation can be dispensed with. When using a at. a flank of the lamella lying metal strip for power supply, this layer must be very high resistance are located on the opposite side of the lamella. On the other hand, it is with one Collector for both directions of rotation connected to the middle layer, then both end layers are to design each individual lamella with very high resistance. -

Neben Kohle können auch ganz oder teilweise andere Halbleiter, schlechte Leiter bzw. gute Leiter, wie Metall, zweckmäßig in Pulverform, zum Aufbau einzelner Schichten verwendet werden. Die einzelnen Werkstoffteilchen werden dabei in üblicher Weise miteinander verbunden, z. B. unter Verwendung von Bindemitteln unter Hitze und Druck verbacken. In addition to carbon, other semiconductors, bad conductors or good conductors, such as metal, expediently in powder form, can be used to build up individual layers. The single ones Particles of material are connected to one another in the usual way, e.g. B. using baked of binders under heat and pressure.

Der spezifische Widerstand der einzelnen Schichten kann zwischen 0,1 Ohm mm²/m (Metallgraphit) über 75 Ohm mm²/m (Hartkohle) bis zu ι o^s Ohm mni²/m gewählt werden. Mit Kohlen, die mit einem Bindemittel auf der Teer-Pech-Basis arbeiten, können spezifische Widerstände von 70 bis 80 Ohm mm²/m erreicht werden. Dtirch unorganische Beimengungen, beispielsweise Quarz, können die spezifischen Widerstände bis auf einige 100 Ohm mm²/m vergrößert werden. Zur Erreichung höherer Widerstandswerte wird Kunstharz als Bindemittel verwendet. Im vorliegenden Fall 85, wird insbesondere Bakelit vorgezogen. Dieses umgibt als isolierendes Bindemittel die leitenden Graphitteilchen, so daß sich diese in der Regel nicht berühren und der Werkstoff einen verhältnismäßig hohen Widerstand besitzt. Dieser Widerstand kann noch zusätzlich vergrößert werden, indem Talgteilchen hinzugesetzt werden. Bei Vorhandensein von drei Schichten je Lamelle kann sich bei Verwendung für beide Drehrichtungen die spezifische Leitfähigkeit der inneren Schicht zu der der beiden außenliegenden Schichten wie 5 : 1 verhalten. The specific resistance of the individual layers can be selected between 0.1 ohm mm ² / m (metal graphite) over 75 ohm mm ² / m (hard carbon) up to ι o ^s ohm mni ² / m. With coals that work with a binding agent on the tar-pitch basis, specific resistances of 70 to 80 ohm mm ² / m can be achieved. Inorganic admixtures, for example quartz, can increase the specific resistances to a few 100 ohms mm ² / m. Synthetic resin is used as a binder to achieve higher resistance values. In the present case 85, Bakelite is particularly preferred. As an insulating binder, this surrounds the conductive graphite particles, so that they usually do not touch and the material has a relatively high resistance. This resistance can be further increased by adding sebum particles. If there are three layers per lamella, the specific conductivity of the inner layer to that of the two outer layers can be 5: 1 when used for both directions of rotation.

Gemäß der Erfindung gelingt es, die Kommutierung derart günstig zu gestalten, daß die Funkenbildung an der Kollektoroberfläche praktisch ganz unterdrückt wird. Der Verschleiß der Kohlebürsten und der Lamellen wird daher sehr gering sein. Unter Umständen können sogar die Wendepole weggelassen werden.According to the invention, it is possible to design the commutation so favorably that the spark formation is practically completely suppressed at the collector surface. The wear of the carbon brushes and the lamellas will therefore be very small. Under certain circumstances, even the reversing poles be omitted.

Claims

PA TE NTA N S P R 1 "C H R

ι. Collector for electrical machines and apparatus with two or more layers built up, at least partially consisting of carbon lamellae, the specific The resistance of the layers to one or both flanks increases, characterized in that that the change in resistance between the individual layers takes place gradually.

2. Collector according to claim 1, characterized in that that narrow transition zones are provided between the individual layers.

3. The method for generating the gradual transition according to claim 1, characterized in that that. adjacent layers when producing the lamellas in the border area with one another be mixed up.

1 sheet of drawings