DE970917C

DE970917C - Kohleschichtbuerste

Info

Publication number: DE970917C
Application number: DES3646D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Jaroslav Kozisek; Dr-Ing Wilhelm Leukert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1943-10-26
Filing date: 1943-10-26
Publication date: 1958-11-13

Description

und

Es ist bekanntgeworden, Kohlebürsten elektrischer Maschinen aus Schichten aufzubauen, die gegeneinander und gegebenenfalls gegenüber der Bürstentasche isoliert sind. Diesen Bürsten wird der Strom über ein elektrisch gut leitendes metallisches Druckstück oder unmittelbar über Litzen zugeführt. Die auftretenden Kurzschlußströme können daher von den einzelnen Schichten über das Druckstück bzw. die Litzen zu den anderen Schichten fließen. Es kann daher vor allem bei hohen transformatorischen Spannungen eine starke Funkenbildung am Kommutator auftreten.

Weiterhin ist es bekannt, bei Kohleschichtbürsten zwischen die Bürste und ihre Anschluß leitung ein metallisches Druckstück einzufügen. Da jedoch bei der Auflage von Metall auf Kohle der Stromübergangs widerstand mit steigendem Strom absinkt, haben solche metallischen Druckstücke den Nachteil, daß große Kurzschlußströme bei der Kommutierung wenig gedämpft werden.

Durch die Erfindung wird eine Verbesserung der Kommutierung geschaffen. Gemäß der Erfindung besteht das Druckstück aus einem Halbleiter, vorzugsweise aus Kohle, dessen elektrischer Längswiderstand ebenso groß wie oder größer als der elektrische Längswiderstand der Bürstenschichten ist. Da sich gemäß der Erfindung im Kreis der Kurzschlußströme das verhältnismäßig schlecht leitende und auf den Bürstenschichten nur lose aufliegende Druckstück befindet, werden die Kurzschlußströme stark gedrosselt. Dabei wirkt sich die Trennfuge zwischen Druckstück und Bürste für die Kurzschlußströme zweimal, für den Betriebsstrom jedoch nur einmal aus. Es gelingt daher ditrch die

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Erfindung, selbst bei gesteigerter transformatorischer Spannung die Funkenbildung am Kommutator zu unterdrücken, was besonders für Einphasenbahnmotoren von besonderer Bedeutung ist. In den Fig. ι bis 3 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Die in Fig. 1 dargestellte Kohlebürste besteht aus den Bürstenschichten 2 bis 4, die durch eine fest haftende, temperaturbeständige Zwischenisolierung gegeneinander isoliert sind. Der Strom wird den Bürstenschichten über die Litze 5 und das Druckstück 6 zugeführt, das in Durchführung des Erfindungsgedankens aus Kohle besteht, so daß sein elektrischer Längswiderstand gleich dem elekirischen Längswiderstand der Bürstenschichten 2 bis 4 ist. Durch Wahl geeigneter Kohlesorten für das Druckstück 6 kann der Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Bürstenschichten und dem Druckstück mindestens so groß gemacht werden wie der Übergangswiderstand zwischen den Bürstenschichten und den Kollektorlamellen. Auf diese Weise werden die Kurzschlußströme besonders stark gedämpft.

Die Schichtbürste und das Druckstück werden vorzugsweise gegenüber der Bürstentasche isoliert, wenn am Druckstück keine Litzen zur Stromabnahme bzw. Stromzuleitung vorgesehen sind. Diese Isolierung kann jedoch fortfallen, wenn das Druckstück, wie im Beispiel der Fig. 1 und 2, mit einer Anschlußlitze ausgestattet ist.

Die Breite der Bürstenschichten wird vorteilhafterweise so gewählt, daß während des Betriebes durch eine Bürstenschicht höchstens zwei Lamellen 7 überbrückt sind. Die Breite einer Bürstenschicht muß also kleiner als die einer Lamelle, vermehrt um die Dicke von zwei Isolierlagen 8, sein. Die Erfindung kann jedoch auch bei sogenannten Feinschichtbürsten angewandt werden, d. h. bei Bürsten mit Schichten, die etwa gleich dick oder dünner als die Isolationsschichten zwischen den Kommutatorlamellen bemessen sind.

Durch die Anwendung der Erfindung ist es möglich, bei Wahl einer geeigneten Kohlesorte für das Druckstück die transformatorische Spannung um mindestens So*/o zu steigern und damit einen 50-Hz-Bahnmotor mit etwa den gleichen Abmessungen zu bauen wie einen i6²/₃-Hz-Bahnmotor. Es besteht auch die Möglichkeit, auf breitere Bürsten überzugehen und damit die Stromabnahmeverhältnisse zu verbessern.

Grundsätzlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Druckstück seitlich der Bürste derart anzuordnen, daß es an der Stirnfläche der einzelnen Schichten anliegt. In diesem Fall wäre gegebenenfalls auch die Stromzuführung bzw. -ableitung an diesem seitlich der Bürste angeordneten Druckstück anzuschließen. Durch Anordnung einer Feder od. dgl. wird dann zweckmäßigerweise dafür gesorgt, daß das Druckstück im Betrieb stets an den einzelnen Bürstenschichten anliegt.

Das Druckstück sitzt lose und unter Druck auf der Bürste auf. Wie die Fig. 2 erkennen läßt, kann ein derartiges Druckstück 9 mit einer dachartigen Abschrägung 10 auf der Schichtbürste aufliegen. Durch die auf das Druckstück wirkende Federkraft wird dann noch eine seitliche Komponente erzeugt, die eine gute Führung der Schichtbürste in der Bürstentasche gewährleistet. Dabei können die Isolierschichten 11 an der Berührungsfläche mit dem Druckstück 9 noch ausgeschabt bzw. zurückgesetzt sein, wie gestrichelt eingezeichnet ist. Damit kann eine Kraterbildung an der Kontaktfläche vermieden werden. An Stelle oder neben dieser Maßnahme ist es auch vorteilhaft, im Bereich der Isolierschichten das Druckstück auszunehmen, um eine Beschädigung des Druckstückes durch die gegebenenfalls nach einer Abnutzung der Bürstenschichten vorstehenden Isolierschichten zu vermeiden. Solche Ausnehmungen sind ebenfalls gestrichelt angedeutet.

Die Bürsten, insbesondere für einen 50-Hz-Einphasen-Bahnmotor, können weiterhin gemäß Fig. 3 mit einem Druckstück 12 versehen werden, das ähnlich wie die Kohlesäule eines Kohledruckreglers aus einzelnen Kohleplättchen 13 zusammengesetzt ist. Der Widerstand der so entstehenden Kohlesäule kann durch Veränderung des Druckes der Bürstenfeder und auf diese Weise des beispielsweise vorhandenen Druckhebels eingestellt werden. Damit können die Übergangsspannungen im Druckstück in beliebiger Weise geändert und den jeweils gegebenen Verhältnissen angepaßt werden. Bei einer solchen Ausführung des Druckstückes ergibt sich für den Betrieb noch der Vorteil, daß beim Springen der Bürste ein guter Ausgleich des gesamten Widerstandes eintritt: Wenn beim Abspringen der Bürste von der Stromwenderoberfläche der Übergangswiderstand zwischen Bürste und Kommutatoroberfläche vergrößert wird, dann wird der Übergangswiderstand im Druckstück durch das Zusammendrücken der Kohleplättchen entsprechend verringert. Außerdem bringt die Verwendung der einzelnen Kohleplättchen eine Erhöhung der Elastizität und damit eine Verbesserung der Laufeigenschaften der Bürsten mit sich.

Das Druckstück kann auch als Schraubenwendel ausgeführt sein, deren Achse senkrecht auf der Bürstenfläche steht, an welcher das Druckstück anliegt. Ferner ist es auch möglich, das Druckstück so schmal zu machen, daß dadurch außenliegende Schichten der Bürste nicht berührt werden. Diese Schichten dienen dann nur zur mechanischen Verstärkung der Innenschichten und zugleich der Verbesserung der Laufeigenschaften der Bürste und können im Hinblick auf gleichen Verschleiß aus anderem, insbesondere weicherem Kohlematerial als die inneren Schichten bestehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Kohleschichtbürste mit zwischen der Bürste und ihrer Anschlußleitung liegendem losem Druckstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück aus einem Halbleiter, insbesondere aus Kohle, besteht, dessen elektrischer

Längs widerstand ebenso groß wie oder größer als der elektrische Längswiderstand der Bürstenschichten ist.
2. Kohleschichtbürste nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück aus Plättchen zusammengesetzt ist, deren Berührungsflächen etwa parallel zu der Bürstenfläche liegen, auf welcher das Druckstück aufliegt.
3. Kohleschichtbürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück als Schraubenwendel ausgeführt ist, deren Achse etwa senkrecht auf der Bürstenfläche steht, auf welcher das Druckstück aufliegt.
4. Kohleschichtbürste nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Bürstenschichten und dem Druckstück mindestens so groß ist wie der zwischen den einzelnen Bürstenschichten und den Kollektorlamellen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 661957, 707330; Elektrische Bahnen, 10. Jahrgang (1934), S. 198 bis 203; 18. Jahrgang (1942), S. 177 ff., insbesondere S.. 177 bis 180;

Elektrotechnische Zeitschrift, 55. Jahrgang (1934), S. 814.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 751 934, 761 964.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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