EP1358698A2 - Current-transfer assembly - Google Patents

Current-transfer assembly

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EP1358698A2
EP1358698A2 EP02702349A EP02702349A EP1358698A2 EP 1358698 A2 EP1358698 A2 EP 1358698A2 EP 02702349 A EP02702349 A EP 02702349A EP 02702349 A EP02702349 A EP 02702349A EP 1358698 A2 EP1358698 A2 EP 1358698A2
Authority
EP
European Patent Office
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power transmission
transmission arrangement
arrangement according
elements
disc
Prior art date
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Application number
EP02702349A
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German (de)
French (fr)
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EP1358698B1 (en
Inventor
Peter Zilch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schunk Bahn- und Industrietechnik GmbH
Original Assignee
Schunk Bahn und Industrietechnik GmbH Germany
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Publication date
Application filed by Schunk Bahn und Industrietechnik GmbH Germany filed Critical Schunk Bahn und Industrietechnik GmbH Germany
Publication of EP1358698A2 publication Critical patent/EP1358698A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1358698B1 publication Critical patent/EP1358698B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/14—Fastenings of commutators or slip-rings to shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08—Slip-rings
    • H01R39/085—Slip-rings the slip-rings being made of carbon

Definitions

  • the invention relates to a power transmission arrangement for electrical machines, in particular generators of z. B. wind turbines, comprising a shaft with this emanating and coaxially surrounding electrically conductive grinding elements and on these supporting contact elements such as carbon brushes, wherein various electrical phases are connected to grinding elements electrically insulated from one another via current paths leading to windings of the electrical machine, such as conductor bolts or rods are.
  • the current can be transmitted via slip rings on carbon brushes, which are based on the former.
  • the slip rings are usually made of metal, which determines the abrasion of the carbon brushes.
  • Carbon brushes can be impregnated to reduce abrasion.
  • slip ring arrangements for electrical machines are e.g. B. DE 23 43 769 C2, DE-PS 875 235, DD 248 909 AI, DE 32 30 298 AI or DE-AS 1 184 412.
  • the present invention is based on the problem of developing a power transmission arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that secure power transmission is always guaranteed. According to a further aspect, it should be ensured that the arrangement has high vibration stability. The possibility of making a change in the power transmission areas should also be created with structurally simple measures. Furthermore, it should be ensured that coal dust does not impair the electrical functionality.
  • the grinding elements are disc elements consisting of or containing carbon material.
  • a carbon slip ring is not used, which is applied to a carrier. Rather, one is made of uniform material existing disc element used, which can consist of common materials used for the transmission of currents such as carbon, graphite, carbon graphite or metal graphite. Since the disk element consists of a uniform material, no different expansion coefficients can occur, which lead to an impairment of the current transmission.
  • the disk element is provided with openings, wherein a bushing is inserted into the fit in at least one and protrudes on both side surfaces of the disk element.
  • One of the current bolts or rods is guided through the at least one bushing, via which the current is to be diverted via the carbon disc.
  • each side surface of the disk element there is a contact plate made of electrically conductive material that lies flat against the side surface and has openings, one of which is penetrated by the bushing or by end edge sections projecting beyond the side surfaces.
  • the front edge sections of the socket should fit into the openings in the contact plates as if they were pressed in.
  • the z. B. copper socket is fitted with a precisely defined fit.
  • the socket protrudes on each side of the disc element by an amount that corresponds to the thickness of the plate element - also called flanged disc.
  • the plate elements or flanged wheels are then pressed onto the protruding sections of the bushing on both sides with the same hole pattern and with a fit.
  • the contact plate has a circumferential angled edge which engages in a corresponding circumferential groove in the side face of the disk element.
  • the sleeves or bushings and / or the contact plates should consist of or contain copper. Furthermore, it is provided that the disk element in the contact area with the socket or the sockets and / or contact plates is provided with electrically conductive material such as copper-plated, in particular spray-copper-plated. This also ensures safe power transmission.
  • a further proposal of the invention provides that the current-carrying conductor pins or rods are connected to the sockets via lamellar contacts, via which a current transmission to the disk elements he follows.
  • the teaching according to the invention results in a defined and temperature-independent current transfer with the lowest contact resistances from the contact or carbon brush running surface via the preferably copper-coated side surfaces of the disk element such as the carbon disk to the plate elements such as flanged disks, the pressed-in bushing, preferably made of copper, and via the lamella contact to the current transmission bolt or the power transmission rod.
  • the entire space between the disk elements connected to different electrical phases is covered.
  • the intermediate space is covered by an insulating body having circumferential ribs on the circumference.
  • the ribs can have different diameters, in particular a rib running in the center region of the insulating body, the diameter of which is larger than the diameter of the other ribs.
  • This forms a kind of partition, which additionally ensures that coal dust cannot lead to electrical faults.
  • the insulating body itself consists in particular of plastic material such as gas-fiber plastic insulating material.
  • the teaching according to the invention is also characterized by a proposal that enjoys independent protection in that the shaft is supported on two sides, in particular in its respective end region.
  • the shaft can be mounted in the end walls of a housing that receives the power transmission arrangement.
  • a heat exchanger such as a surface cooler can be provided in the housing. Lines leading to the heat exchanger can be connected to a cooling circuit of the electrical machine itself. Alternatively, there is the possibility that the lines are connected to an internal cooling circuit. In this regard, however, reference is made to sufficient cooling systems.
  • the invention is also distinguished by the fact that a unit comprising the shaft, the disk elements and the conductor bolts or rods is of modular construction.
  • one phase of the electrical machine can be connected to a plurality of disk elements arranged directly next to one another on the shaft.
  • This provides a system that can be used for multiple power transmission areas. So z. B. for power transmission of 500 A, one disc element per phase can be used, whereas z. B. with a current transmission of 800 A, two disk elements per phase can be arranged on the shaft.
  • the teaching according to the invention provides a power transmission arrangement, in particular for wind generators, which has a long service life and thus offers a minimization of maintenance and service times.
  • the contact disc unit is completely interchangeable and regenerable.
  • the closed design that is to say the complete covering of the intermediate space between the contact disks, enables the arrangement to be compact, which leads to a cost reduction, in particular for the further necessary assemblies such as cooling and housing.
  • FIG. 1 is a side view through a power transmission arrangement of an electrical machine
  • FIG. 2 shows the current transmission arrangement according to FIG. 1 in longitudinal section
  • FIG. 3 shows a basic illustration of a current transmission arrangement arranged in a housing
  • FIG. 5 shows a section along the line A-A in Fig. 4,
  • FIG. 6 is a plan view of the grinding element according to FIG. 4,
  • FIG. 7 is a side view of a plate element, 8 shows a cross section through the plate element according to FIG. 7,
  • Fig. 9 is a side view of an insulating body
  • a current transmission arrangement which comprises a grinding element body 10, from which current is derived in the usual manner via carbon brushes, not shown.
  • a grinding element body 10 from which current is derived in the usual manner via carbon brushes, not shown.
  • it is a three-phase generator in which the phases T, S and R are each connected to a grinding element 12, 14, 16.
  • the remaining fourth grinding element 18 is the neutral conductor, which is at ground potential, that is to say at the potential of a shaft 18, from which the grinding elements 12, 14, 16, 18 originate.
  • the grinding elements 12, 14, 16, 18 are disc elements made of carbon material such as graphite, carbon graphite, metal graphite or other carbon materials known in the field of power transmission.
  • FIGS. 4 to 6 A corresponding disk element - hereinafter simply called carbon disk - is shown in FIGS. 4 to 6.
  • the carbon disc 22 has a cylindrical shape, the peripheral surface 24 of which is a contact or sliding surface for a carbon brush, not shown, via which current is dissipated.
  • the carbon disc can be slit peripherally, as is also known from conventional slip rings.
  • the carbon disc 22 has openings - hereinafter referred to as bores - namely a central bore 26 for the shaft 20 and bores 28, 30, 32 of a first diameter and bores 34, 36, 38 of a diameter which preferably differs therefrom.
  • each side surface 40, 42 a groove 46, 48 is provided which is concentric with the carbon disc longitudinal axis 44 and is spaced apart from the sliding surface 24.
  • a bushing made of an electrically conductive material in particular a copper bushing, is fitted and pressed in with a precisely defined fit.
  • a socket 50 is shown in broken lines in FIG. 5.
  • the corresponding bushing 50 protrudes with a dimension H over the respective side surface 40, 42 of the carbon disk 22.
  • a contact plate 52 which is to be referred to as a flanged disc, is then arranged in a flat manner, which has the same drilling pattern as the carbon plate 22 and with a fit to the edge portions 54, 56 of the socket or sleeve projecting beyond the side surfaces 40, 42 50 are pressed on.
  • the thickness of the contact plate 52 is the dimension H of the sleeve 50 by which it protrudes beyond the side surfaces 40, 42.
  • the contact plate 52 has a circumferential, laterally projecting web 58 which is adapted to the groove 46 or 48 in the side surfaces 40, 42 of the carbon disk 22, so that the contact plates 52, 54 resting on the side surfaces 40, 42 have the angled edges, that is, the web-shaped sections 58 engage in the grooves 46, 48.
  • the bores 34, 36, 38 are then penetrated by fastening or tensioning bolts 60, which are electrically insulated or are made of electrically insulating material, via which the grinding wheels 12, 14, 16, 18 with insulating bodies 62, 64, 66, 68 running between them tightened and clamped between flange washers 70, 72.
  • the fastening bolt 60 which has a thread at least at the end, starts from one of the flange disks - in the exemplary embodiment from the flange disk 72 - and is in this z. B. screwed to be tightened on the opposite side via screws 74, 76, 78.
  • a spring element such as a disk spring assembly 82 is arranged between the screws 74, 76, 78 and the bottom surface of a recess 80 in the flange disk 74, through which the bolt 60 passes.
  • bores 28, 30, 32 of larger diameter are traversed by current paths in the form of conductor pins 84, one conductor pin 84 leading to one of the phases T, S and R of the windings of the generator with one of the carbon disks 12, 14, 16 electrically connected and electrically insulated from the remaining ones.
  • the conductor pin 84 is electrically conductively connected to the carbon disk 14. Consequently, the socket 50 fitted in the Passitz is located in the corresponding bore, the conductor pin 84 being electrically conductively connected to the socket 50 via a lamella contact 86 known from high-voltage technology.
  • the contact disks 12, 14, 16 connected to the phases T, S and R are electrical with one another, with the supporting shaft 20 and with respect to the carbon disk 18 lying on the ground and, in the exemplary embodiment, with the flange disk 72 via the insulating bodies 62, 64, 66, 68 isolated.
  • the basic structure of the insulating bodies 62, 64, 66, 68 is explained in more detail with reference to an insulating body 88 in FIGS. 9 and 10.
  • the insulating body 88 in particular consists of plastic material such as glass fiber insulating material, has a disc shape with openings 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, which are aligned with the bores 26, 28, 30, 32, 34 36, 38 when the grinding element body 10 is mounted, that is are penetrated both by the shaft 22 and by the fastening bolts 60 and the conductor bolts 84.
  • the insulating body 38 has ribs 106, 108 running transversely to its longitudinal axis 104, the rib 108 running in the central region having a larger outside diameter.
  • the middle rib 108 represents a partition between the adjacent elements lying at different potentials, ie between the flange 72 and the carbon plate 12 on the one hand and between the carbon plates 12, 14 and 14, 16 and 16, 18 on the other hand
  • Insulating bodies 62, 64, 66, 68 both the clamping bolts 60 and the conductor bolts 84 and the shaft 22 are additionally shielded from the free surfaces of the carbon plates 12, 14, 16, 18, that is to say in particular their sliding or contact surfaces 24, so that further measures are not necessary to keep coal dust away. As a result, an extremely compact structural unit is possible.
  • the shaft 22 is supported on two sides, i. H. on the one hand at its free outer end 110 and on the other hand via the flange disk 72.
  • the shaft 22 or the flange disk 72 can be mounted in the front housing walls 112, 114 of a housing 116, as is known from wind power machines.
  • Heat exchangers 118, 120 in the form of plate coolers can be arranged within the housing 116, which can either be arranged in an internal cooling circuit or in a cooling circuit of the electrical machine itself.
  • a fan wheel 122 also extends from the front flange disk 70.
  • the grinding wheel body 10 with the full carbon disks 12, 14, 16, 18 and the insulating bodies 62, 64, 66, 68 running between them and this unit Flange disks 70, 72 which delimit the end face are recognizably of modular construction, so that there is the possibility, depending on the size of the power transmission, of fitting a corresponding number of carbon disks onto the shaft 22, several carbon disks assigned to one of the phases T, S and R being arranged directly next to one another and are arranged on the shaft 22 in an electrically conductive manner.
  • phases S, T and R are each assigned two carbon disks 124, 126 and 128, 130 and 132, 134, which have a structure as has been described in detail in connection with FIGS. 4 to 8 is.
  • the insulating bodies 62, 64, 66, 68 are then similar to FIG. 2 with a Structure arranged according to FIGS. 9 and 10.

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Abstract

A current-transfer assembly for electric machines, including a shaft ( 22 ) with electrically conductive slip elements ( 13, 14, 16, 18 ) originating from and coaxially surrounding the shaft, the elements supporting carbon brushes. According to the invention, various electric phases are connected to slip elements that are insulated from one another, by means of current paths that lead to the windings of the electric machine. To guarantee that temperature fluctuations do not adversely affect the current transfer, the slip elements are configured as disc elements that consist of or contain carbon material.

Description

Beschreibungdescription

StromübertragungsanordnungCurrent-transfer assembly

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromübertragungsanordnung für elektrische Maschinen, insbesondere Generatoren von z. B. Windkraftanlagen, umfassend eine Welle mit von dieser ausgehenden und diese koaxial umgebenden elektrisch leitenden Schleifelementen und auf diese sich abstützenden Kontaktelementen wie Kohlebürsten, wobei verschiedene elektrische Phasen mit elektrisch gegeneinander isolierten Schleifelementen über zu Wicklungen der elektrischen Maschine führende Strombahnen wie Leiterbolzen oder -Stangen verbunden sind.The invention relates to a power transmission arrangement for electrical machines, in particular generators of z. B. wind turbines, comprising a shaft with this emanating and coaxially surrounding electrically conductive grinding elements and on these supporting contact elements such as carbon brushes, wherein various electrical phases are connected to grinding elements electrically insulated from one another via current paths leading to windings of the electrical machine, such as conductor bolts or rods are.

Bei elektrischen Maschinen wie Generatoren oder Elektromotoren kann der Strom über Schleifringe an Kohlebürsten übertragen werden, die sich auf erstere abstützen. Bei den Schleifringen werden üblicherweise solche aus Metall benutzt, das den Abrieb der Kohlebürsten bestimmt. Um den Abrieb zu reduzieren, können Kohlebürsten imprägniert werden.In electrical machines such as generators or electric motors, the current can be transmitted via slip rings on carbon brushes, which are based on the former. The slip rings are usually made of metal, which determines the abrasion of the carbon brushes. Carbon brushes can be impregnated to reduce abrasion.

Bekannte Schleifringanordnungen für elektrische Maschinen sind z. B. der DE 23 43 769 C2, DE-PS 875 235, DD 248 909 AI, DE 32 30 298 AI oder DE-AS 1 184 412 zu entnehmen.Known slip ring arrangements for electrical machines are e.g. B. DE 23 43 769 C2, DE-PS 875 235, DD 248 909 AI, DE 32 30 298 AI or DE-AS 1 184 412.

Bei großen elektrischen Maschinen wie Generatoren in Windkraftanlagen ist darauf zu achten, dass einerseits der Verschleiß so gering wie möglich gehalten wird und andererseits im Falle einer Wartung oder des Austausches von Elementen eine einfache Handhabung gegeben ist. Bei den bekannten Systemen werden bei der Verwendung von Kohleschleifringen diese durch Kleben, durch Schrumpfen oder durch Klemmen auf einem Basisträger fixiert. Da die Kohle und der Träger unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist nicht in allen Fällen eine sichere Stromübertragung gewährleistet. Zudem garantieren geklebte und geschrumpfte Verbindungen keine Langlebigkeit. Außerdem fordern die bekannten Klemmverbindungen zusätzliche Verschraubungen, um eine gleichmäßige Flächenpressung zu erzielen. Dies ist insbesondere im Bereich der Kohleschleifringsysteme recht aufwendig.With large electrical machines such as generators in wind turbines, care must be taken that on the one hand the wear is kept as low as possible and on the other hand that it is easy to handle in the event of maintenance or the exchange of elements. In the known systems, when using carbon slip rings, they are fixed on a base support by gluing, shrinking or clamping. Since the coal and the carrier have different expansion coefficients, safe power transmission is not guaranteed in all cases. In addition, glued and shrunk connections do not guarantee longevity. In addition, the known clamp connections require additional screw connections in order to achieve a uniform surface pressure. This is particularly expensive in the field of carbon slip ring systems.

Unabhängig hiervon muss sichergestellt werden, dass durch Abrieb entstehender Kohlestaub nicht zu Kurzschlüssen führt. Da bei der bekannten Anordnung die Welle an einem Ende gelagert ist, ist eine konstruktiv aufwendige Führung und Lagerung erforderlich, um eine gewünschte Schwingungsstabilität sicherzustellen.Regardless of this, it must be ensured that coal dust caused by abrasion does not lead to short circuits. Since the shaft is supported at one end in the known arrangement, a structurally complex guiding and mounting is necessary to ensure a desired vibration stability.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Stromübertragungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine sichere Stromübertragung stets gewährleistet ist. Nach einem weiteren Aspekt soll sichergestellt sein, dass die Anordnung eine hohe Schwingungsstabilität aufweist. Auch soll mit konstruktiv einfachen Maßnahmen die Möglichkeit geschaffen werden, eine Änderung der Stromübertragungsbereiche vorzunehmen. Ferner soll sichergestellt sein, dass anfallender Kohlestaub die elektrische Funktionstüchtigkeit nicht beeinträchtigt.The present invention is based on the problem of developing a power transmission arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that secure power transmission is always guaranteed. According to a further aspect, it should be ensured that the arrangement has high vibration stability. The possibility of making a change in the power transmission areas should also be created with structurally simple measures. Furthermore, it should be ensured that coal dust does not impair the electrical functionality.

Zur Lösung des der Erfindung zu Grunde liegenden Hauptproblems ist vorgesehen, dass die Schleifelemente aus Kohlenstoffmaterial bestehende oder dieses enthaltende Scheibenelemente sind.To solve the main problem on which the invention is based, it is provided that the grinding elements are disc elements consisting of or containing carbon material.

Abweichend von vorbekannten Konstruktionen wird nicht ein Kohleschleifring benutzt, der auf einem Träger aufgebracht wird. Vielmehr wird ein aus einheitlichem Material bestehendes Scheibenelement benutzt, das aus üblichen zur Übertragung von Strömen verwendeten Materialien wie Kohlenstoff, Graphit, Kohlenstoffgraphit oder Metallgraphit bestehen kann. Da das Scheibenelement aus einem einheitlichen Material besteht, können keine unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auftreten, die zu einer Beeinträchtigung der Stromübertragung führen.Deviating from previously known constructions, a carbon slip ring is not used, which is applied to a carrier. Rather, one is made of uniform material existing disc element used, which can consist of common materials used for the transmission of currents such as carbon, graphite, carbon graphite or metal graphite. Since the disk element consists of a uniform material, no different expansion coefficients can occur, which lead to an impairment of the current transmission.

Insbesondere und in hervorzuhebender Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Scheibenelement mit Durchbrechungen versehen ist, wobei in zumindest einer eine Buchse im Passsitz eingefügt ist, die zu beiden Seitenflächen des Scheibenelementes vorsteht. Durch die zumindest eine Buchse wird einer der Strombolzen oder -stangen geführt, über den bzw. die der Strom über die Kohlescheibe abgeleitet werden soll.In particular, and in a development of the invention that is to be emphasized, it is provided that the disk element is provided with openings, wherein a bushing is inserted into the fit in at least one and protrudes on both side surfaces of the disk element. One of the current bolts or rods is guided through the at least one bushing, via which the current is to be diverted via the carbon disc.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass entlang jeder Seitenfläche des Scheibenelementes eine flächig an der Seitenfläche anliegende aus elektrisch leitendem Material bestehende Kontaktplatte mit Durchbrüchen verläuft, von denen eine von der Buchse bzw. von über die Seitenflächen vorstehenden Stirnrandabschnitten dieser durchsetzt sind. Dabei sollten die Stirnrandabschnitte der Buchse in die Durchbrechungen der Kontaktplatten einge- passt wie eingepresst sein.Furthermore, it is provided that along each side surface of the disk element there is a contact plate made of electrically conductive material that lies flat against the side surface and has openings, one of which is penetrated by the bushing or by end edge sections projecting beyond the side surfaces. The front edge sections of the socket should fit into the openings in the contact plates as if they were pressed in.

Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in das aus Kohlenstoffmaterial bestehende Scheibenelement die z. B. aus Kupfer bestehende Buchse mit genau definiertem Passmaß eingepasst ist. Die Buchse steht an jeder Seite des Scheibenelementes um ein Maß über, das dem Plattenelement - auch Bordscheibe genannt - in seiner Dicke entspricht. Auf die vorstehenden Abschnitte der Buchse werden sodann beidseitig die Plattenelemente bzw. Bordscheiben mit gleichem Bohrbild und mit Passmaß gepresst.In other words, it is provided according to the invention that the z. B. copper socket is fitted with a precisely defined fit. The socket protrudes on each side of the disc element by an amount that corresponds to the thickness of the plate element - also called flanged disc. The plate elements or flanged wheels are then pressed onto the protruding sections of the bushing on both sides with the same hole pattern and with a fit.

Selbstverständlich können in einer Bordscheibe auch mehr als eine Buchse insbesondere im Passsitz eingepasst sein. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Kontaktplatte einen umlaufenden abgewinkelten Rand aufweist, der in eine entsprechende umlaufende Nut in der Seitenfläche des Scheibenelementes eingreift.Of course, more than one socket can also be fitted in a flanged wheel, in particular in the snug fit. Furthermore, it is provided that the contact plate has a circumferential angled edge which engages in a corresponding circumferential groove in the side face of the disk element.

Die Hülsen bzw. Buchsen und/oder die Kontaktplatten sollten aus Kupfer bestehen oder dieses enthalten. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Scheibenelement im Kontaktbereich zu der Buchse bzw. den Buchsen und oder Kontaktplatten mit elektrisch leitendem Material versehen wie verkupfert, insbesondere spritzverkupfert ist. Hierdurch wird zusätzlich eine sichere Stromübertragung gewährleistet.The sleeves or bushings and / or the contact plates should consist of or contain copper. Furthermore, it is provided that the disk element in the contact area with the socket or the sockets and / or contact plates is provided with electrically conductive material such as copper-plated, in particular spray-copper-plated. This also ensures safe power transmission.

Damit ein hinreichender elektrisch leitender Kontakt zwischen den stromführenden Leiterbolzen bzw. -stangen und den Buchsen sichergestellt ist, sieht ein weiterer Vorschlag der Erfindung vor, dass die stromführenden Leiterbolzen oder -stangen über Lamellenkontakte mit den Buchsen verbunden sind, über die eine Stromübertragung zu den Scheibenelementen erfolgt.In order to ensure sufficient electrically conductive contact between the current-carrying conductor pins or rods and the sockets, a further proposal of the invention provides that the current-carrying conductor pins or rods are connected to the sockets via lamellar contacts, via which a current transmission to the disk elements he follows.

Durch die erfindungsgemäße Lehre erfolgt ein definierter und temperaturunabhängiger Stromübergang bei geringsten Übergangswiderständen von der Kontakt- oder Kohlebürstenlauffläche über die vorzugsweise verkupferten Seitenflächen des Scheibenelementes wie der Kohlescheibe zu den Plattenelementen wie Bordscheiben, der eingepressten vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Buchse und über den Lamellenkontakt zu dem Stromübertragungsbolzen bzw. der Stromübertragungsstange. Somit ist bei stark schwankender Belastung und damit großen Temperaturschwankungen in der Kontaktscheibe gewährleistet, das ständig ein definierter Stromübergang erfolgt.The teaching according to the invention results in a defined and temperature-independent current transfer with the lowest contact resistances from the contact or carbon brush running surface via the preferably copper-coated side surfaces of the disk element such as the carbon disk to the plate elements such as flanged disks, the pressed-in bushing, preferably made of copper, and via the lamella contact to the current transmission bolt or the power transmission rod. Thus, in the event of a strongly fluctuating load and thus large temperature fluctuations in the contact disk, it is ensured that a defined current transfer takes place continuously.

Nach einem selbständig Schutz genießenden Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenraum zwischen den mit verschiedenen elektrischen Phasen verbundenen Scheibenelementen vollflächig abgedeckt ist. Insbesondere ist der Zwischenraum durch einen umfangsseitig umlaufende Rippen aufweisenden Isolierkörper abgedeckt. Dabei können die Rippen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei insbesondere eine Rippe im Mittenbereich des Isolierkörpers verläuft, deren Durchmesser größer als der Durchmesser übriger Rippen ist. Hierdurch wird eine Art Trennwand gebildet, durch die zusätzlich sichergestellt ist, dass Kohlestaub nicht zu elektrischen Störungen führen kann. Der Isolierkörper selbst besteht insbesondere aus Kunststoffmaterial wie GΪasfa- serkunststoffisoliermaterial.According to a proposal of the invention which enjoys independent protection, it is provided that the entire space between the disk elements connected to different electrical phases is covered. In particular, the intermediate space is covered by an insulating body having circumferential ribs on the circumference. The ribs can have different diameters, in particular a rib running in the center region of the insulating body, the diameter of which is larger than the diameter of the other ribs. This forms a kind of partition, which additionally ensures that coal dust cannot lead to electrical faults. The insulating body itself consists in particular of plastic material such as gas-fiber plastic insulating material.

Auch zeichnet sich die erfindungsgemäße Lehre durch einen selbständig Schutz genießenden Vorschlag dadurch aus, dass die Welle zweiseitig gelagert ist, insbesondere in ihrem jeweiligen Endbereich. Dabei kann die Welle in Stirnwänden eines Gehäuses gelagert sein, das die Stromübertragungsanordnung aufnimmt. In dem Gehäuse kann des Weiteren ein Wärmetauscher wie Flächenkühler vorgesehen sein. Dabei können zu dem Wärmetauscher führende Leitungen mit einem Kühlkreislauf der elektrischen Maschine selbst verbunden sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Leitungen mit einem internen Kühlkreislauf verbunden sind. Insoweit wird jedoch auf hinreichende Kühlsysteme verwiesen.The teaching according to the invention is also characterized by a proposal that enjoys independent protection in that the shaft is supported on two sides, in particular in its respective end region. The shaft can be mounted in the end walls of a housing that receives the power transmission arrangement. Furthermore, a heat exchanger such as a surface cooler can be provided in the housing. Lines leading to the heat exchanger can be connected to a cooling circuit of the electrical machine itself. Alternatively, there is the possibility that the lines are connected to an internal cooling circuit. In this regard, however, reference is made to sufficient cooling systems.

Schließlich zeichnet sich die Erfindung ebenfalls eigenerfinderisch dadurch aus, dass eine die Welle, die Scheibenelemente und die Leiterbolzen oder -stangen umfassende Einheit modular aufgebaut ist. Dabei kann eine Phase der elektrischen Maschine mit mehreren unmittelbar nebeneinander auf der Welle angeordneten Scheibenelementen verbunden sein. Somit wird ein System zur Verfügung gestellt, das für mehrere Stromübertragungsbereiche verwendet werden kann. So kann z. B. zur Stromübertragung von 500 A jeweils ein Scheibenelement pro Phase benutzt werden, wohingegen z. B. bei einer Stromübertragung von 800 A jeweils zwei Scheibenelemente pro Phase auf der Welle angeordnet werden.Finally, the invention is also distinguished by the fact that a unit comprising the shaft, the disk elements and the conductor bolts or rods is of modular construction. In this case, one phase of the electrical machine can be connected to a plurality of disk elements arranged directly next to one another on the shaft. This provides a system that can be used for multiple power transmission areas. So z. B. for power transmission of 500 A, one disc element per phase can be used, whereas z. B. with a current transmission of 800 A, two disk elements per phase can be arranged on the shaft.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird eine Stromübertragungsanordnung insbesondere bestimmt für Windgeneratoren zur Verfügung gestellt, die hohe Standzeiten und damit eine Minimierung von Wartungs- und Servicezeiten bietet. Dabei ist die Kontaktscheibeneinheit komplett austauschbar und regenerierbar. Durch die geschlosene Bauweise, also das vollständige Abdecken des Zwischenraums zwischen den Kontaktscheiben wird eine Kompaktheit der Anordnung ermöglicht, die zu einer Kostenreduzierung insbesondere für die weiteren notwendigen Baugruppen wie Kühlung und Gehäuse führt.The teaching according to the invention provides a power transmission arrangement, in particular for wind generators, which has a long service life and thus offers a minimization of maintenance and service times. The contact disc unit is completely interchangeable and regenerable. The closed design, that is to say the complete covering of the intermediate space between the contact disks, enables the arrangement to be compact, which leads to a cost reduction, in particular for the further necessary assemblies such as cooling and housing.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausfuhrungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention result not only from the claims, the features to be extracted from them - individually and / or in combination - but also from the following description of preferred exemplary embodiments to be taken from the drawing.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht durch eine Stromübertragungsanordnung einer elektrischen Maschine,1 is a side view through a power transmission arrangement of an electrical machine,

Fig. 2 die Stromübertragungsanordnung nach Fig. 1 im Längsschnitt,2 shows the current transmission arrangement according to FIG. 1 in longitudinal section,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer in einem Gehäuse angeordneten Stromübertragungsanordnung,3 shows a basic illustration of a current transmission arrangement arranged in a housing,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schleifelementes,4 is a side view of a grinding element,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 4,5 shows a section along the line A-A in Fig. 4,

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Schleifelement gemäß Fig. 4,6 is a plan view of the grinding element according to FIG. 4,

Fig. 7 eine Seitenansicht eines Plattenelementes, Fig. 8 einen Querschnitt durch das Plattenelement gemäß Fig. 7,7 is a side view of a plate element, 8 shows a cross section through the plate element according to FIG. 7,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Isolierkörpers undFig. 9 is a side view of an insulating body and

Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 9.10 shows a section along the line B-B in FIG. 9.

In den Figuren werden Elemente einer Stromübertragungsanordnung für einen Generator einer Windkraftmaschine beschrieben, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt werden soll. Vielmehr gilt die erfindungsgemäße Lehre auch für sonstige Stromübertragungsanordnungen, die für elektrische Maschinen bestimmt sind.Elements of a power transmission arrangement for a generator of a wind turbine are described in the figures, without the invention being restricted thereby. Rather, the teaching according to the invention also applies to other current transmission arrangements which are intended for electrical machines.

Um die in der Wicklung eines Generators erzeugte Spannung bzw. den Strom abzuleiten, ist eine Stromübertragungsanordnung vorgesehen, die einen Schleifelementkörper 10 umfasst, von dem über nicht dargestellte Kohlebürsten in gewohnter Weise Strom abgeleitet wird. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Drehstromgenerator, bei dem die Phasen T, S und R jeweils mit einem Schleifelement 12, 14, 16 verbunden sind. Das verbleibende vierte Schleifelement 18 ist der Nullleiter, der auf Massepotential liegt, also auf dem Potential einer Welle 18, von dem die Schleifelemente 12, 14, 16, 18 ausgehen.In order to derive the voltage or current generated in the winding of a generator, a current transmission arrangement is provided which comprises a grinding element body 10, from which current is derived in the usual manner via carbon brushes, not shown. In the exemplary embodiment, it is a three-phase generator in which the phases T, S and R are each connected to a grinding element 12, 14, 16. The remaining fourth grinding element 18 is the neutral conductor, which is at ground potential, that is to say at the potential of a shaft 18, from which the grinding elements 12, 14, 16, 18 originate.

Erfindungsgemäß sind die Schleifelemente 12, 14, 16, 18 Scheibenelemente aus Kohlenstoffmaterial wie Graphit, Kohlenstoffgraphit, Metallgraphit oder sonstigen im Bereich der Stromübertragung bekannten Kohlenstoffmaterialien.According to the invention, the grinding elements 12, 14, 16, 18 are disc elements made of carbon material such as graphite, carbon graphite, metal graphite or other carbon materials known in the field of power transmission.

Ein entsprechendes Scheibenelement - nachstehend vereinfacht Kohlescheibe genannt - ist in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Die Kohlescheibe 22 weist eine Zylinderform auf, wobei dessen Umfangsfläche 24 Kontakt- oder Gleitfläche für eine nicht dargestellte Kohlebürste ist, über die Strom abgeführt wird. Dabei kann die Kohlescheibe peripher geschlitzt sein, wie dies auch von üblichen Schleifringen her bekannt ist. Die Kohlescheibe 22 weist Durchbrechungen - nachstehend Bohrungen genannt - auf, und zwar eine zentrale Bohrung 26 für die Welle 20 sowie Bohrungen 28, 30, 32 eines ersten Durchmessers und Bohrungen 34, 36, 38 eines vorzugsweise hiervon abweichenden Durchmessers.A corresponding disk element - hereinafter simply called carbon disk - is shown in FIGS. 4 to 6. The carbon disc 22 has a cylindrical shape, the peripheral surface 24 of which is a contact or sliding surface for a carbon brush, not shown, via which current is dissipated. The carbon disc can be slit peripherally, as is also known from conventional slip rings. The carbon disc 22 has openings - hereinafter referred to as bores - namely a central bore 26 for the shaft 20 and bores 28, 30, 32 of a first diameter and bores 34, 36, 38 of a diameter which preferably differs therefrom.

Des Weiteren ist in jeder Seitenfläche 40, 42 beabstandet zur Gleitfläche 24 eine konzentrisch zur Kohlescheibenlängsachse 44 umlaufende Nut 46, 48 vorgesehen.Furthermore, in each side surface 40, 42 a groove 46, 48 is provided which is concentric with the carbon disc longitudinal axis 44 and is spaced apart from the sliding surface 24.

In zumindest eine der Bohrungen 28, 30, 32 insbesondere größeren Durchmessers wird mit genau definiertem Passmaß eine Buchse aus elektrisch leitendem Material, insbesondere Kupferbuchse eingepasst wie eingepresst. Eine Buchse 50 ist gestrichelt in Fig. 5 eingezeichnet. Die entsprechende Buchse 50 steht mit einem Maß H über die jeweilige Seitenfläche 40, 42 der Kohlescheibe 22 vor. Auf den Seitenflächen 40, 42 der Vollkohlescheibe 22 wird sodann jeweils flächig eine als Bordscheibe zu bezeichnende Kontaktplatte 52 angeordnet, die das gleiche Bohrbild wie die Kohlescheibe 22 aufweist und mit Passmaß auf die die Seitenflächen 40, 42 überragenden Randabschnitte 54, 56 der Buchse oder Hülse 50 aufgepresst werden. Dabei beträgt die Dicke der Kontaktplatte 52 dem Maß H der Hülse 50, um das diese über die Seitenflächen 40, 42 vorsteht.In at least one of the bores 28, 30, 32, in particular of larger diameter, a bushing made of an electrically conductive material, in particular a copper bushing, is fitted and pressed in with a precisely defined fit. A socket 50 is shown in broken lines in FIG. 5. The corresponding bushing 50 protrudes with a dimension H over the respective side surface 40, 42 of the carbon disk 22. On the side surfaces 40, 42 of the carbon plate 22, a contact plate 52, which is to be referred to as a flanged disc, is then arranged in a flat manner, which has the same drilling pattern as the carbon plate 22 and with a fit to the edge portions 54, 56 of the socket or sleeve projecting beyond the side surfaces 40, 42 50 are pressed on. The thickness of the contact plate 52 is the dimension H of the sleeve 50 by which it protrudes beyond the side surfaces 40, 42.

Da die Bohrungen der Kontaktplatte 52 mit denen der Kohlescheibe 22 übereinstimmen, werden entsprechende Bezugszeichen benutzt.Since the bores of the contact plate 52 match those of the carbon disk 22, corresponding reference numerals are used.

Des Weiteren weist die Kontaktplatte 52 einen umlaufenden randseitigen seitlich abragenden Steg 58 auf, der an die Nut 46 bzw. 48 in den Seitenflächen 40, 42 der Kohlescheibe 22 angepasst ist, so dass bei auf den Seitenflächen 40, 42 anliegenden Kontaktplatten 52, 54 die abgewinkelten Ränder, also die stegförmigen Abschnitte 58 in die Nuten 46, 48 eingreifen. Die Bohrungen 34, 36, 38 werden sodann von elektrisch isolierten bzw. aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Befestigungs- bzw. Spannbolzen 60 durchsetzt, über die die Schleifscheiben 12, 14, 16, 18 mit zwischen diesen verlaufenden Isolierkörpern 62, 64, 66, 68 zwischen Flanschscheiben 70, 72 festgezogen und gespannt werden. Hierzu geht der zumindest endseitig ein Gewinde aufweisende Befestigungsbolzen 60 von einem der Flanschscheiben - im Ausführungsbeispiel von der Flanschscheibe 72 - aus und ist in dieser z. B. festgeschraubt, um auf gegenüberliegender Seite über Schrauben 74, 76, 78 angezogen zu werden. Um die erforderliche Vorspannung zu erhalten, ist zwischen den Schrauben 74, 76, 78 und Bodenfläche eines von dem Bolzen 60 durchsetzten in der Flanschscheibe 74 vorhandenen Aussparung 80 ein Federelement wie Tellerfederpaket 82 angeordnet.Furthermore, the contact plate 52 has a circumferential, laterally projecting web 58 which is adapted to the groove 46 or 48 in the side surfaces 40, 42 of the carbon disk 22, so that the contact plates 52, 54 resting on the side surfaces 40, 42 have the angled edges, that is, the web-shaped sections 58 engage in the grooves 46, 48. The bores 34, 36, 38 are then penetrated by fastening or tensioning bolts 60, which are electrically insulated or are made of electrically insulating material, via which the grinding wheels 12, 14, 16, 18 with insulating bodies 62, 64, 66, 68 running between them tightened and clamped between flange washers 70, 72. For this purpose, the fastening bolt 60, which has a thread at least at the end, starts from one of the flange disks - in the exemplary embodiment from the flange disk 72 - and is in this z. B. screwed to be tightened on the opposite side via screws 74, 76, 78. In order to obtain the required pretension, a spring element such as a disk spring assembly 82 is arranged between the screws 74, 76, 78 and the bottom surface of a recess 80 in the flange disk 74, through which the bolt 60 passes.

Im Ausfül rungsbeispiel werden Bohrungen 28, 30, 32 größeren Durchmessers von Strombahnen in Form von Leiterbolzen 84 durchsetzt, wobei jeweils ein zu einer der Phasen T, S bzw. R der Wicklungen des Generators führender Leiterbolzen 84 mit einer der Kohlescheiben 12, 14, 16 elektrisch leitend verbunden und gegenüber den verbleibenden elektrisch isoliert ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Leiterbolzen 84 mit der Kohlescheibe 14 elektrisch leitend verbunden. Folglich befindet sich in der entsprechenden Bohrung die im Passitz eingepasste Buchse 50, wobei der Leiterbolzen 84 mit der Buchse 50 über einen aus der Hochspannungstechnik bekannten Lamellenkontakt 86 elektrisch leitend verbunden ist.In the exemplary embodiment, bores 28, 30, 32 of larger diameter are traversed by current paths in the form of conductor pins 84, one conductor pin 84 leading to one of the phases T, S and R of the windings of the generator with one of the carbon disks 12, 14, 16 electrically connected and electrically insulated from the remaining ones. In the exemplary embodiment, the conductor pin 84 is electrically conductively connected to the carbon disk 14. Consequently, the socket 50 fitted in the Passitz is located in the corresponding bore, the conductor pin 84 being electrically conductively connected to the socket 50 via a lamella contact 86 known from high-voltage technology.

Die mit den Phasen T, S bzw. R verbundenen Kontaktscheiben 12, 14, 16 sind untereinander, zur tragenden Welle 20 sowie gegenüber der an Masse liegenden Kohlescheibe 18 sowie im Ausführungsbeispiel gegenüber der Flanschscheibe 72 über die Isolierkörper 62, 64, 66, 68 elektrisch isoliert.The contact disks 12, 14, 16 connected to the phases T, S and R are electrical with one another, with the supporting shaft 20 and with respect to the carbon disk 18 lying on the ground and, in the exemplary embodiment, with the flange disk 72 via the insulating bodies 62, 64, 66, 68 isolated.

Der grundsätzliche Aufbau der Isolierkörper 62, 64, 66, 68 wird anhand eines Isolierkörpers 88 in den Fig. 9 und 10 näher erläutert. Der Isolierkörper 88, der insbesondere aus Kunststoffmaterial wie Glasfaserkunststoffisoliermaterial besteht, weist eine Scheibenform mit Durchbrechungen 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102 auf, die beim montierten Schleifelementenkörper 10 fluchtend zu den Bohrungen 26, 28, 30, 32, 34 36, 38 verlaufen, also sowohl von der Welle 22 als auch von den Befestigungsbolzen 60 als auch den Leiterbolzen 84 durchsetzt sind. Umfangsseitig weist der Isolierkörper 38 quer zu dessen Längsachse 104 verlaufende Rippen 106, 108 auf, wobei die im Mittenbereich verlaufende Rippe 108 einen größeren Außendurchmesser aufweist. Die mittlere Rippe 108 stellt dabei quasi eine Trennwand zwischen den angrenzenden auf unterschiedlichen Potentialen liegenden Elementen dar, d. h. einerseits zwischen der Flanschscheibe 72 und der Kohleplatte 12 und andererseits zwischen den Kohleplatten 12, 14 bzw. 14, 16 bzw. 16, 18. Über die Isolierkörper 62, 64, 66, 68 werden sowohl die Spannbolzen 60 als auch die Leiterbolzen 84 als auch die Welle 22 gegenüber den freien Flächen der Kohleplatten 12, 14, 16, 18, also insbesondere deren Gleit- oder Kontaktflächen 24 zusätzlich abgeschirmt, so dass weitere Maßnahmen nicht erforderlich sind, um auftretenden Kohlenstaub fernzuhalten. Hierdurch bedingt ist eine überaus kompakte Baueinheit möglich.The basic structure of the insulating bodies 62, 64, 66, 68 is explained in more detail with reference to an insulating body 88 in FIGS. 9 and 10. The insulating body 88, in particular consists of plastic material such as glass fiber insulating material, has a disc shape with openings 90, 92, 94, 96, 98, 100, 102, which are aligned with the bores 26, 28, 30, 32, 34 36, 38 when the grinding element body 10 is mounted, that is are penetrated both by the shaft 22 and by the fastening bolts 60 and the conductor bolts 84. On the circumferential side, the insulating body 38 has ribs 106, 108 running transversely to its longitudinal axis 104, the rib 108 running in the central region having a larger outside diameter. The middle rib 108 represents a partition between the adjacent elements lying at different potentials, ie between the flange 72 and the carbon plate 12 on the one hand and between the carbon plates 12, 14 and 14, 16 and 16, 18 on the other hand Insulating bodies 62, 64, 66, 68 both the clamping bolts 60 and the conductor bolts 84 and the shaft 22 are additionally shielded from the free surfaces of the carbon plates 12, 14, 16, 18, that is to say in particular their sliding or contact surfaces 24, so that further measures are not necessary to keep coal dust away. As a result, an extremely compact structural unit is possible.

Die Welle 22 ist zweiseitig gelagert, d. h. einerseits an ihrem freien äußeren Ende 110 und andererseits über die Flanschscheibe 72. Hierdurch ergibt sich eine hohe Schwingungsstabilität. Dabei kann die Welle 22 bzw. die Flanschscheibe 72 in stirnseitigen Gehäusewandungen 112, 114 eines Gehäuses 116 gelagert sein, wie ein solches von Windkraftmaschinen bekannt ist. Innerhalb des Gehäuses 116 können Wärmetauscher 118, 120 in Form von Plattenkühlern angeordnet sein, die entweder in einem internen Kühlkreis oder in einem Kühlkreis der elektrischen Maschine selbst angeordnet sein können. Zur besseren Kühlung geht des Weiteren von der vorderen Flanschscheibe 70 ein Lüfterrad 122 aus.The shaft 22 is supported on two sides, i. H. on the one hand at its free outer end 110 and on the other hand via the flange disk 72. This results in high vibration stability. In this case, the shaft 22 or the flange disk 72 can be mounted in the front housing walls 112, 114 of a housing 116, as is known from wind power machines. Heat exchangers 118, 120 in the form of plate coolers can be arranged within the housing 116, which can either be arranged in an internal cooling circuit or in a cooling circuit of the electrical machine itself. For better cooling, a fan wheel 122 also extends from the front flange disk 70.

Der Schleifscheibenkörper 10 mit den Vollkohlescheiben 12, 14, 16, 18 und den zwischen diesen verlaufenden Isolierkörpern 62, 64, 66, 68 und den diese Einheit stirnseitig begrenzenden Flanschscheiben 70, 72 ist erkennbar modular aufgebaut, so dass die Möglichkeit besteht, auf die Welle 22 in Abhängigkeit von der Größe der Stromübertragung eine entsprechende Anzahl von Kohlescheiben aufzustecken, wobei mehrere einer der Phasen T, S und R zugeordnete Kohlescheiben unmittelbar nebeneinander und elektrisch leitend untereinander auf der Welle 22 angeordnet sind. So sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 den Phasen S, T und R jeweils zwei Kohlescheiben 124, 126 und 128, 130 und 132, 134 zugeordnet, die einen Aufbau aufweisen, wie dieser im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 8 ausführlich beschrieben worden ist. Zwischen den Paaren von Vollkohlescheiben 124, 126 bzw. 128, 130 bzw. 132, 134 und der angrenzenden Flanschscheibe 72 bzw. der mit dem Nullleiter verbundenen Kohlescheibe 18 sind sodann die Isolierkörper 62, 64, 66, 68 ähnlich der Fig. 2 mit einem Aufbau gemäß der Fig. 9 und 10 angeordnet. The grinding wheel body 10 with the full carbon disks 12, 14, 16, 18 and the insulating bodies 62, 64, 66, 68 running between them and this unit Flange disks 70, 72 which delimit the end face are recognizably of modular construction, so that there is the possibility, depending on the size of the power transmission, of fitting a corresponding number of carbon disks onto the shaft 22, several carbon disks assigned to one of the phases T, S and R being arranged directly next to one another and are arranged on the shaft 22 in an electrically conductive manner. In the exemplary embodiment in FIG. 3, phases S, T and R are each assigned two carbon disks 124, 126 and 128, 130 and 132, 134, which have a structure as has been described in detail in connection with FIGS. 4 to 8 is. Between the pairs of full carbon disks 124, 126 or 128, 130 or 132, 134 and the adjacent flange disk 72 or the carbon disk 18 connected to the neutral conductor, the insulating bodies 62, 64, 66, 68 are then similar to FIG. 2 with a Structure arranged according to FIGS. 9 and 10.

Claims

PatentansprücheStromübertragungsanordnung Patent claims power transmission arrangement 1. Stromübertragungsanordnung für elektrische Maschinen, inbesondere Generatoren von z.B. Windkraftanlagen, umfassend eine Welle (22) mit von dieser ausgehenden und diese koaxial umgebenden elektrisch leitenden Schleifelementen (12, 14, 16, 18, 124, 126, 128, 130, 132, 134) und auf diese sich abstützenden Kontaktelementen wie Kohlebürsten, wobei verschiedene elektrische Phasen mit elektrisch gegeneinander isolierten Schleifelementen über zu Wicklungen der elektrischen Maschine führende Strombahnen wie Leiterbolzen oder -stangen (84) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifelemente (12, 14, 16, 18, 22, 124, 126, 128, 130, 132, 134) aus1. Power transmission arrangement for electrical machines, in particular generators of e.g. Wind power plants, comprising a shaft (22) with electrically conductive grinding elements (12, 14, 16, 18, 124, 126, 128, 130, 132, 134) extending from it and coaxially surrounding it, and contact elements such as carbon brushes supported thereon, wherein Different electrical phases are connected to grinding elements which are electrically insulated from one another via current paths leading to windings of the electrical machine, such as conductor bolts or rods (84), characterized in that the grinding elements (12, 14, 16, 18, 22, 124, 126, 128, 130, 132, 134) Kohlenstoffmaterial bestehende oder dieses enthaltende Scheibenelemente sind.Are carbon material existing or containing disc elements. 2. Stromübertragungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (52) Durchbrechungen (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38) aufweist, wobei in zumindest einer Durchbrechung eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Buchse (50) im Passsitz eingefügt ist.2. Power transmission arrangement according to claim 1, characterized in that the disk element (52) has openings (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38), wherein in at least one opening made of an electrically conductive material socket (50) in Fit is inserted. 3. Stromübertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (50) zu beiden Seitenflächen (40, 42) des Scheibenelementes (22) vorsteht. 3. Power transmission arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the socket (50) protrudes on both side surfaces (40, 42) of the disc element (22). 4. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang jeder Seitenfläche (40, 42) des Scheibenelementes (22) eine flächig an der Seitenfläche anliegende aus elektrisch leitendem Material bestehende Kontaktplatte (52) mit Durchbrechungen (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38) verläuft, die ein den Durchbrechungen des Scheibenelementes entsprechendes Bohrbild aufweisen.4. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that along each side surface (40, 42) of the disc element (22) a surface contact on the side surface made of electrically conductive material consisting of contact plate (52) with openings (26, 28, 30 , 32, 34, 36, 38) which have a hole pattern corresponding to the openings in the disk element. 5. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (50) mit ihren jeweiligen die Seitenflächen (40, 42) des Scheibenelementes (22) mit einem Maß H vorstehenden Stirnrandabschnitten (54, 56) eine der Durchbrechungen der Kontaktplatte (52) durchsetzt.5. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the socket (50) with their respective side surfaces (40, 42) of the disc element (22) with a dimension H projecting end edge portions (54, 56) one of the openings in the contact plate (52) interspersed. 6. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnrandabschnitt (54, 56) der Buchse (50) in einer der Bohrungen der6. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the end edge portion (54, 56) of the socket (50) in one of the bores of the Kontaktplatte (22) eingepasst wie eingepresst ist.Contact plate (22) fitted as pressed in. 7. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakplatte (52) eine Dicke aufweist, die dem Maß H des jeweiligen über die Seitenfläche (40, 42) des Scheibenelementes (22) vorstehenden Stirnrandabschnittes (54, 56) der Buchse (50) entspricht. 7. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact plate (52) has a thickness which corresponds to the dimension H of the respective end edge section (54, 56) projecting beyond the side face (40, 42) of the disk element (22) Bushing (50) corresponds. 8. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (52) außenflächig bündig in Stirnfläche der Buchse (50) übergeht.8. Current transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact plate (52) merges flush with the end face of the socket (50). 9. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (50) undoder die Kontaktplatte (52) aus Kupfer bestehen und/oder dieses enthalten.Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the socket (50) and or the contact plate (52) consist of and / or contain copper. 10. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (52) einen umlaufenden abgewinkelten Rand (58) aufweist, der in eine entsprechende umlaufende Nut (46, 48) in der Seitenfläche (40, 42) des Scheibenelements (22) eingreift.10. Current transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the contact plate (52) has a circumferential angled edge (58) which in a corresponding circumferential groove (46, 48) in the side surface (40, 42) of the disc element ( 22) engages. 11. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromführende Leiterbolzen bzw. die Leiterstange (84) über einen insbesondere Lamellenkontakt mit der Buchse (50) verbunden ist, über die eine Stromübertragung zu dem Scheibenelement (14) erfolgt. 11. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the current-carrying conductor bolt or the conductor rod (84) is connected via a lamella contact, in particular, to the socket (50), via which current is transmitted to the disk element (14). 12. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelemente (22) im Kontaktbereich zu den Kontaktplatten (52) und/oder der Buchse (50) mit elektrisch leitendem Material versehen wie verkupfert, insbesondere spritzverkupfert sind.12. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the disc elements (22) in the contact area to the contact plates (52) and / or the socket (50) are provided with electrically conductive material such as copper-plated, in particular spray-copper-plated. 13. Stromübertragungsanordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum zwischen mit verschieden elektrischen Polen verbundenen13. Power transmission arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the space between connected with different electrical poles Scheibenelementen (22) vollflächig abgedeckt ist.Disc elements (22) is completely covered. 14. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den Scheibenelementen (12, 14, 16, 18) unterschiedlichen elektrischen Potentials bzw. zu angrenzendem Element wie Flanschscheibe (72) durch einen umfangseitig umlaufende Rippen (106, 108) aufweisenden Isolierkörper (62, 64, 66, 68, 88) abgedeckt ist.14. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the space between the disc elements (12, 14, 16, 18) different electrical potential or to adjacent element such as flange disc (72) by a circumferential circumferential ribs (106, 108 ) having insulating body (62, 64, 66, 68, 88) is covered. 15. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Längsachse des Isolierkörpers (88) verlaufenden Rippen (106,15. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ribs (106, transverse to the longitudinal axis of the insulating body (88), 108) unterschiedliche Durchmesser aufweisen. 108) have different diameters. 16. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch geken zeichnet, dass im Mittenbereich des Isolierkörpers (88) eine Rippe eines Durchmessers16. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the central region of the insulating body (88) a rib of a diameter (108) verläuft, der größer als Durchmesser verbleibender Rippen (106) ist.(108), which is larger than the diameter of the remaining ribs (106). 17. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (88) insbesondere aus Kunststoffmaterial wie Glasfaserkunststoffisoliermaterial besteht.17. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the insulating body (88) consists in particular of plastic material such as glass fiber plastic insulating material. 18. Stromübertragungsanordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) in ihren jeweiligen Endbereichen (110) gelagert ist.18. Power transmission arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft (22) is mounted in its respective end regions (110). 19. Stromübertragungsanordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Welle (22) angeordneten Scheibenelemente (12, 14, 16, 18) und19. Power transmission arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the disc elements (12, 14, 16, 18) and arranged on the shaft (22) Isolierkörper (62, 64, 66, 68) eine modular aufgebaute Einheit bilden.Insulating body (62, 64, 66, 68) form a modular unit. 20. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Phase der elektrischen Maschine mehrere unmittelbar nebeneinander auf der Welle (22) angeordnete Scheibenelemente (124, 126; 128, 130; 132, 134) zugeordnet sind. 20. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a phase of the electrical machine is assigned a plurality of disk elements (124, 126; 128, 130; 132, 134) arranged directly next to one another on the shaft (22). 21. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) und die Scheibenelemente (12, 14, 16, 18, 124, 126, 128, 130, 132, 134) sowie die Isolierkörper (62, 64, 66, 68) eine Einheit bilden, die in einem Gehäuse (116) angeordnet ist, in dessen Stirnwänden (112, 114) die Welle (22) gelagert ist.21. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the shaft (22) and the disc elements (12, 14, 16, 18, 124, 126, 128, 130, 132, 134) and the insulating body (62, 64 , 66, 68) form a unit which is arranged in a housing (116), in the end walls (112, 114) of which the shaft (22) is mounted. 22. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (116) ein Wärmetauscher (118, 120) angeordnet ist.22. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that a heat exchanger (118, 120) is arranged within the housing (116). 23. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (118, 120) ein Flächenkühler ist.23. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (118, 120) is a surface cooler. 24. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (118, 120) mit einem Kühlkreislauf der elektrischen24. Power transmission arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (118, 120) with a cooling circuit of the electrical Maschine verbunden ist. Machine is connected.
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