EP1654787B1 - Bürstenblock zur bertragung von strömen - Google Patents

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EP1654787B1
EP1654787B1 EP04763871A EP04763871A EP1654787B1 EP 1654787 B1 EP1654787 B1 EP 1654787B1 EP 04763871 A EP04763871 A EP 04763871A EP 04763871 A EP04763871 A EP 04763871A EP 1654787 B1 EP1654787 B1 EP 1654787B1
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EP
European Patent Office
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wire
brush block
brush
vdse
block according
Prior art date
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Active
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EP04763871A
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English (en)
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EP1654787B8 (de
EP1654787A1 (de
Inventor
Olaf BÜLTER
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.)
Walter Kraus GmbH
Original Assignee
Walter Kraus GmbH
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Publication date
Application filed by Walter Kraus GmbH filed Critical Walter Kraus GmbH
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Publication of EP1654787B1 publication Critical patent/EP1654787B1/de
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Classifications

    • 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
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/24—Laminated contacts; Wire contacts, e.g. metallic brush, carbon fibres
    • 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
    • H01R39/38—Brush holders

Definitions

  • the invention relates to a brush block for the transmission of currents having the features in the preamble of the main claim.
  • the sliding contacts insofar as they consist of multi-wire grinders, are so far mostly applied approximately perpendicular to the slip ring, causing a strong entanglement of the multi-wire grinder, a relatively small contact surface and thus a high contact resistance.
  • the DE 201 15 215 Ul shows a brush block for power transmission to a slip ring, which consists of a plate-shaped base part with a flat surface and a plurality of wire elements, which are arranged in one or two rows next to each other.
  • the wire elements are formed as round wires with a circular cross section and soldered with its lower end individually in prepared openings of the base plate.
  • the Wires are arranged in a straight line and in a common plane next to each other and behind each other and thereby inserted vertically or obliquely to the plate surface in the holes. In the oblique arrangement in two rows of wires, the wires are inclined to opposite sides.
  • the WO 03/055043 A1 shows a similar brush block with a base plate and a frontal arrangement of the wire elements in a single straight row and in a common plane.
  • the US 6,071,125 A discloses flexible brush belts, each consisting of a flexible belt-like support and two or three arranged thereon and transversely projecting block-like wire elements. These radially directed onto the slip ring wires are bent obliquely at the ends in contact with the slip ring, whereby only the bottom wire row comes into electrical contact with the slip ring surface.
  • the object of the present invention is to provide an improved device for the transmission of currents.
  • the claimed device for the transmission of currents consists essentially of at least one brush block which is connected to a multiplicity of multi-wire loop elements (VDSE), these VDSEs being tangential to a slip ring.
  • VDSE multi-wire loop elements
  • the use of such Variety of VDSE has the advantage that the power to be transmitted is distributed to a plurality of parallel contacts. As a result, the power to be transmitted per VDSE is greatly reduced, resulting in a much lower wear due to heating and, above all, that even power currents with currents of 40A or more can be transmitted. Furthermore, even with wear-induced loss of contact of individual VDSE there is always sufficient contact to ensure sufficient transmission of the current. This extends the life of the device and the risk of failure is reduced.
  • the single brush block preferably consists of a VDSE carrier in conjunction with a plurality of VDSE.
  • the VDSE carrier preferably has a plurality of regularly arranged step cuts on the inside facing the slip ring and bent essentially concentrically with respect to the slip ring. These step cuts are designed in such a way that one or more VDSE can be mounted on each of the step sides aligned approximately tangentially to the slip ring. In the transverse direction of rotation of the slip ring, in each case several VDSEs are preferably applied directly adjacent to one another or slightly spaced next to one another on one step and together form a VDSE layer.
  • VDSE layers of two or more adjacent step incisions overlap one another in the sense of a scaling.
  • the thus arranged VDSE preferably describe with their free ends an envelope, thus approaching a circular path whose radius is slightly smaller than the radius of the slip ring to be applied. This ensures that the VDSE can be applied tangentially and resiliently to the slip ring with the multi-wire grinders, and that the packing density of the VDSE can be applied to the slip ring
  • the VDSEs are preferably structured in the stepped incisions such that the individual layers are offset from one another in each case.
  • the offset of the layers is such that the multi-wire sander of a VDSE layer is in gap with the multi-wire sander of the next VDSE layer.
  • two or more different arrangement layers can be formed.
  • the multiwire grinders of two or more congruent, ie non-adjacent, VDSE layers form a grinding track on the circumference of the slip ring.
  • the VDSE layers are preferably arranged transversely to the direction of rotation of the slip ring with each other so that the grinding tracks of each staggered VDSE layers connect as close as possible to each other and together form a broad sum track.
  • Each VDSE preferably consists of a flexible carrier sheet, at one end of which is a multi-wire sander.
  • This multiwire sander consists of a large number of small wires, which are combined in one or more layers and brush-like. This ensures that the current to be transmitted in each VDSE in turn distributed to many individual sliding wires is.
  • Each individual wire can be flexibly adapted to any small unevenness of the slip ring, whereby a maximum contact surface is covered.
  • the multiwire grinders are preferably bent outwardly at their free end to improve their stability and guidance on the wiper. Furthermore, the bending leads to the fact that the multi-wire grinder are not compressed or bent in the opposite direction if the slip ring is rotated in the opposite direction.
  • the multiple wire sander of the contacting VDSE will not come into direct contact even with accidentally wide penetration of the slip ring into the brush area, with individual VDSE could be pressed against each other, thus preventing VDSE from tangling each other.
  • Each brush block can either cover only a part of the slip ring or even the entire slip ring and thus have a whole inner circle or circular arc section, on which step cuts with attached VDSE are arranged.
  • the VDSE carrier and slip ring are interchanged.
  • the VDSE carrier is substantially round with stepped cuts of the type shown on the outer circumference.
  • the VDSE connected to the VDSE carrier approach an outer circle of slightly larger radius than the inner radius of the now outer slip ring.
  • the slip ring consists of two or more segments isolated from one another, which are supplied with different currents via a plurality of differently poled brush blocks. This ensures that space can be transferred to only one slip ring circumference more streams, for example, regular reversals cause.
  • the slip ring carrier may be dish-shaped instead of cylindrical in this case.
  • the structure of the brush head accordingly has a plurality of VDSE layers arranged in a circular arc, which describe circular grinding marks on the slip ring front side.
  • the displacement of the individual layers is correspondingly similar to the displacement shown in the case of peripheral brush blocks.
  • the brush block (6) is used to transmit power currents to a slip ring (7) mounted peripherally on a cylindrical support (8) rotating about the axis (13).
  • the kinematic assignment can also be reversed.
  • the single or multiple existing brush block (6) and one or more parallel slip rings (7) form a current transformer (14).
  • FIG. 5 shows schematically a current transformer (14) with terminals (15) for power current, which are connected to the brush blocks (6).
  • the slip ring or rings (7) have corresponding power connections.
  • the brush block (6) consists of a plurality of electrically parallel connected multi-wire loop elements (3) (hereinafter referred to as VDSE) which are connected to a VDSE carrier (4) arranged and fixed evenly distributed in the grinding direction (9).
  • VDSE electrically parallel connected multi-wire loop elements
  • a plurality of VDSEs (3) are arranged one behind the other at an interval in an arc in the grinding direction (9) or in the circumferential direction of the slip ring (7).
  • the VDSEs (3) together with their ends in this arrangement form a cup-shaped envelope curved concentrically with the axis of rotation (13) of the slip ring (7) and an abrasive mat (10) adapted to the slip ring contour. This results in a large number of contact points for power transmission.
  • each multi-wire loop element (3) consists of an electrically conductive, rigid or flexible carrier sheet (1) which is mounted with the one end on the VDSE support (4) at a suitable attachment point (11) and at the other end of a multi-wire grinder ( 2) is attached.
  • the multi-wire sander (2) consists of a plurality of flexible thin sliding wires, which are adjacent to one another and possibly one above the other in a preferably single or multi-layer brush-like arrangement. The sliding wires are preferably bent or angled outwardly at their free end.
  • the VDSE support (4) has a concentric with the axis (13) curved inner wall (12) on which in the embodiment of FIG. 2 a plurality of step cuts (5) are arranged.
  • the stepped incisions (5) each have a step side (5 ') pointing towards the center (13) and oriented approximately tangentially to the slip ring (7) and a step side (5 ") directed transversely thereto and preferably perpendicularly.
  • a plurality of VDSEs (3) are preferably arranged side by side with attachment points (11) .
  • the tangentially oriented step sides (5') are spaced from each other by the step sides (5 ") perpendicular thereto.
  • the step cuts (5) follow the slip ring curvature and form a curved stair contour with each other.
  • the VDSEs (3) are substantially straight, lie with their carrier sheets (1) flat on the step side (5 ') and are aligned tangentially to the slip ring (7).
  • the VDSE (3) in each case one stage form a VDSE layer (A, B), wherein the layers of several adjacent stages overlap like scales.
  • the layers (A, B) alternate regularly.
  • the orientation of the tangential step side (5 ') is such that the free ends of the individual VDSE layers (A, B) describe the said envelope curve (10).
  • the radius of this envelope (10) is preferably slightly smaller than the radius of the applicable slip ring (7).
  • the elastic multiwire grinders (2) of the VDSE layers are preferably located at a slight pressure tangentially on the circumference or jacket of the slip ring (7).
  • two or more VDSE layers (A, B) are preferably offset from each other and have a different number of VDSE (3).
  • position (A) for example, three VDSEs (3) are arranged side by side.
  • the layer (B) has two VDSEs (3).
  • the lateral offset of the layers (A, B) is such that the multiwire grinders (2) of one layer (A) to the multiwire grinders (2) of an adjacent layer (B) are exactly in gap.
  • the multi-layer wire grinders (2) of a layer (A, B) form a common two- or three-part sanding track on the circumference of a slip ring (7) to be applied.
  • the offset of the layers (A, B) is such that the different sanding marks of the layers (A, B) together give a continuous, wide, total-grain track.
  • the VDSE (3) are connected to the VDSE support in the area of the step cuts (5) at the points (11), preferably by welding or riveting.
  • the carrier sheets (1) are each fastened on the tangential step sides (5 ').
  • a plurality of brush heads (6) arranged distributed over the circumference of the slip ring (7). Furthermore, a plurality of brush heads (6) may be juxtaposed to create additional or wider scouring marks.
  • FIG. 6 shows a variant of the VDSE support (4) and the design and attachment of the individual multi-wire abrasive VDSE (3).
  • the carrier (4) has in this embodiment a substantially smooth and concentric with the axis (13) curved inner wall (12) without the existing in the previous embodiment step cuts.
  • the VDSE (3) have on their carrier sheets (1) end bent bent foot parts or predominantlylappen (16), the area on the inner wall (12) and at the attachment points (11) with this in a suitable manner by welding, soldering, riveting, screws or the like. Are electrically connected.
  • the number and arrangement of the brush blocks (6) may vary.
  • the number, distribution and arrangement of the VDSE (3) within the brush blocks (6) can be modified.
  • a disk-shaped design of the slip ring (1) with correspondingly curved brush blocks (6) and in the arc successively arranged VDSE (3) is possible.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Brushes (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Pens And Brushes (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Bürstenblock zur Übertragung von Strömen mit den Merkmalen im oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Bisher sind Vorrichtungen zum Übertragen von Strömen auf einen Schleifring mittels maximal zweier Schleifkontakte bekannt, welche nur zur Übertragung von Signalströmen mit einer Stromstärke im mA-Bereich geeignet sind. Diese Vorrichtungen können keine größeren Stromstärken übertragen.
  • Da nur maximal zwei Schleifkontakte zur Übertragung des Stromes verwendet werden, bergen diese Vorrichtungen ein Ausfallrisiko, da die Funktionalität der gesamten Vorrichtung von maximal zwei einzelnen Verschleißelementen abhängt.
  • Die Schleifkontakte, insofern sie aus Vieldrahtschleifern bestehen, werden bisher meist annähernd lotrecht an den Schleifring angelegt, was ein starkes Verfilzen der Vieldrahtschleifer, eine relativ geringe Kontaktfläche und somit einen hohen Kontaktwiderstand hervorruft.
  • Die DE 201 15 215 Ul zeigt einen Bürstenblock zur Stromübertragung auf einen Schleifring, der aus einem plattenförmigen Basisteil mit ebener Oberfläche und mehreren Drahtelementen besteht, die in ein oder zwei Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die Drahtelemente sind als Runddrähte mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet und mit ihrem unteren Ende einzeln in vorbereiteten Öffnungen der Basisplatte eingelötet. Die Drähte sind in einer geraden Linie und in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander und hintereinander angeordnet und dabei senkrecht oder schräg zur Plattenoberfläche in die Löcher eingesteckt. Bei der Schräganordnung in zwei Drahtreihen sind die Drähte nach entgegengesetzten Seiten geneigt.
  • Die WO 03/055043 A1 zeigt einen ähnlichen Bürstenblock mit einer Basisplatte und einer stirnseitigen Anordnung der Drahtelemente in einer einzigen geraden Reihe und in einer gemeinsamen Ebene.
  • Die US 6,071,125 A offenbart flexible Bürstenbänder, die jeweils aus einem flexiblen gurtartigen Träger und zwei oder drei daran angeordneten und quer abstehenden blockartigen Drahtelementen bestehen. Diese radial auf den Schleifring gerichteten Drähte werden an den Enden bei Kontakt mit dem Schleifring schräg abgebogen, wodurch nur die unterste Drahtreihe in stromleitenden Kontakt mit der Schleifringoberfläche gelangt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Vorrichtung zur Übertragung von Strömen aufzuzeigen.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen im Hauptanspruch.
  • Die beanspruchte Vorrichtung zur Übertragung von Strömen besteht im Wesentlichen aus mindestens einem Bürstenblock, welcher mit einer Vielzahl von Vieldrahtschleifelementen (VDSE) verbunden ist, wobei diese VDSE tangential an einen Schleifring anlegbar sind. Die Verwendung einer solchen Vielzahl von VDSE hat den Vorteil, dass der zu übertragende Strom auf eine Vielzahl von parallel geschalteten Kontakten verteilt wird. Hierdurch wird die zu übertragende Stromleistung pro VDSE stark reduziert, was einen weit geringeren Verschleiß durch Erhitzung zur Folge hat und vor allem ermöglicht, dass auch Leistungsströme mit Stromstärken von 40A oder mehr übertragbar sind. Des Weiteren ist auch bei verschleißbedingtem Kontaktverlust einzelner VDSE stets noch ausreichender Kontakt vorhanden, um eine ausreichende Übertragung des Stroms zu gewährleisten. Hierdurch verlängert sich die Lebensdauer der Vorrichtung und das Ausfallrisiko wird vermindert.
  • Der einzelne Bürstenblock besteht vorzugsweise aus einem VDSE-Träger in Verbindung mit einer Vielzahl von VDSE. Der VDSE-Träger weist auf der zum Schleifring weisenden und im wesentlichen konzentrisch zum Schleifring gebogenen Innenseite vorzugsweise eine Vielzahl von regelmäßig angeordneten Stufeneinschnitten auf. Diese Stufeneinschnitte sind derart gestaltet, dass auf jeder der in etwa tangential zum Schleifring ausgerichteten Stufenseiten ein oder mehrere VDSE angebracht werden können. Es werden quer zur Drehrichtung des Schleifrings bevorzugt jeweils mehrere VDSE entweder direkt aneinander schließend oder leicht beabstandet nebeneinander auf einer Stufe aufgebracht und bilden miteinander eine VDSE-Lage.
  • Die VDSE-Lagen zweier oder mehrerer benachbarter Stufeneinschnitte überlappen einander im Sinne einer Schuppung. Die so angeordneten VDSE beschreiben mit ihren freien Enden vorzugsweise eine Hüllkurve, nähern also eine Kreisbahn an, deren Radius etwas kleiner ist, als der Radius des anzulegenden Schleifringes. Hierdurch wird erreicht, dass die VDSE mit den Vieldrahtschleifern im Wesentlichen tangential und federnd an den Schleifring angelegt werden können und dass die Packungsdichte der
  • Schleifkontakte sehr hoch ist.
  • Des Weiteren ist sind die VDSE bevorzugt derart strukturiert in den Stufeneinschnitten angebracht, dass die einzelnen Lagen jeweils zueinander versetzt sind. Die Versetzung der Lagen ist derart, dass die Vieldrahtschleifer einer VDSE-Lage mit den Vieldrahtschleifern der jeweils nächsten VDSE-Lage auf Lücke stehen. Hierbei können zwei oder mehr unterschiedliche Anordnungslagen gebildet werden.
  • Die Vieldrahtschleifer zweier oder mehrerer deckungsgleicher, also nicht benachbarter, VDSE-Lagen bilden eine Schleifspur auf dem Umfang des Schleifringes. Die VDSE-Lagen sind quer zur Drehrichtung des Schleifringes untereinander vorzugsweise so angeordnet, dass die Schleifspuren der jeweils versetzten VDSE-Lagen möglichst nah aneinander anschließen und gemeinsam eine breite Summenspur bilden.
  • Durch diese Anordnung der VDSE am VDSE-Träger wird erreicht, dass beim Anliegen des Bürstenkopfes die Kontaktfläche zwischen den VDSE und dem Schleifring wesentlich vergrößert wird und in Umfangrichtung gleichmäßig ist, wodurch ein gleichmäßiger Verschleiß der Schleifringes ohne Rillenbildung und eine wesentliche Vergrößerung der Kontaktfläche hervorgerufen wird. Dies senkt den Kontaktwiderstand, was wiederum den Verschleiß verringert und die Lebensdauer erhöht.
  • Jedes VDSE besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Trägerblatt, an dessen einem Ende ein Vieldrahtschleifer angeordnet ist. Dieser Vieldrahtschleifer besteht aus einer Vielzahl von kleinen Drähten, welche ein- oder mehrlagig und pinselartig zusammengefasst sind. Hierdurch wird erreicht, dass der zu übertragende Strom in jedem VDSE wiederum auf viele einzelne Schleifdrähte verteilt ist. Jeder einzelne Draht kann sich flexibel an etwaige kleine Unebenheiten des Schleifringes angleichen, wodurch eine maximal große Kontaktfläche überdeckt wird. Außerdem sind die Vieldrahtschleifer vorzugsweise an ihrem freien Ende nach außen hin abgebogen, um ihre Stabilität und ihre Führung auf dem Schleifer zu verbessern. Des Weiteren führt das Abbiegen dazu, dass die Vieldrahtschleifer bei eventuellem Drehen des Schleifrings in die entgegengesetzte Richtung nicht gestaucht oder verbogen werden.
  • Fallen ein oder mehrere Schleifdrähte durch verschleißbedingten Materialbruch oder sonstiges ab, so können hinter und neben diesen Drähten weitere noch ganz oder teilweise unverschlissene Drähte angeordnet sein, welche sich anstelle der abgefallenen Drähte an den Schleifring anlegen. Hierdurch wird die Lebensdauer jedes einzelnen VDSE verlängert und stets eine maximal große Kontaktfläche überdeckt.
  • Durch die VDSE-Lagenversetzung und die schuppenartige Überlappungsstruktur, kommen die Vieldrahtschleifer der sich berührenden VDSE selbst bei unvorhergesehen weitem Eindringen des Schleifrings in den Bürstenbereich, wobei einzelne VDSE aneinandergedrückt werden könnten, nicht in direkten Kontakt und somit kann kein gegenseitiges Verhängen der VDSE stattfinden.
  • Auch beim Abfallen einzelner Drähte eines VDSE durch Verschleiß fallen diese Drähte nicht direkt in einen Vieldrahtschleifer der nächsten VDSE-Lage, sondern können durch die Versatzstellung der einzelnen VDSE-Lagen durch einen Freiraum nach außen hin abfallen.
  • A11 diese Verschleißreduktionsmerkmale sind für eine Verlängerung der Lebensdauer des Bürstenblocks, eine Verminderung des Ausfallrisikos und eine geringere Wartungsfrequenz verantwortlich.
  • Um die Kontaktfläche weiter zu vergrößern, ist es möglich, mehrere Bürstenblöcke nebeneinander oder hintereinander und über den Umfang des Schleifringes verteilt angeordnet anzubringen. Vorzugsweise werden mindestens ein Drittel der Schleifringfläche von Bürstenblöcken überdeckt.
  • Da eine Vielzahl von Schleifkontakten zu einem Bürstenblock zusammengefasst ist, ist dieser leicht zu montieren und auszutauschen, wodurch die gezeigte Anordnung kostengünstig zu installieren und in Stand zu halten ist.
  • Jeder Bürstenblock kann entweder nur einen Teil des Schleifringes oder sogar den gesamten Schleifring überdecken und demnach einen ganzen Innenkreis oder Kreisbogenabschnitt aufweisen, auf welchem Stufeneinschnitte mit daran verbundenen VDSE angeordnet sind.
  • In einer weiteren denkbaren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass VDSE-Träger und Schleifring gegeneinander vertauscht werden. In diesem Fall ist der VDSE-Träger im Wesentlichen rund mit Stufeneinschnitten der gezeigten Art auf dem Außenumfang. Entsprechend nähern die an den VDSE-Träger verbundenen VDSE einen Außenkreis an mit leicht größerem Radius als dem Innenradius des nun außen liegenden Schleifringes.
  • In einer anderen weiteren Ausführung der Erfindung besteht der Schleifring aus zwei oder mehr voneinander isolierten Segmenten, welche über mehrere unterschiedlich gepolte Bürstenblöcke mit unterschiedlichen Strömen versorgt werden. Hierdurch wird erreicht, dass platzsparend auf nur einem Schleifringumfang mehrere Ströme übertragen werden können, um beispielsweise regelmäßige Umpolungen hervorzurufen.
  • Weiterhin ist es möglich, die gezeigte Anordnung geometrisch derart zu variieren, dass die Bürstenblöcke nicht auf den Umfang eines Schleifringes, sondern auf dessen Stirnseite angelegt werden. Der Schleifringträger kann in diesem Falls tellerförmig statt zylindrisch ausgebildet sein. Der Aufbau des Bürstenkopfes weist dementsprechend mehrere im Kreisbogen angeordnete VDSE-Lagen auf, welche kreisrunde Schleifspuren auf der Schleifringstirnseite beschreiben. Die Versetzung der einzelnen Lagen erfolgt entsprechend ähnlich der gezeigten Versetzung bei umfangsseitigen Bürstenblöcken.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1:
    Eine dimetrische Ansicht eines Vieldrahtschleifelements,
    Figur 2:
    eine Seitenansicht eines VDSE-Trägers,
    Figur 3:
    eine Seitenansicht eines Bürstenblocks,
    Figur 4:
    eine Vorderansicht eines Bürstenblocks,
    Figur 5:
    einen Stromübertrager in Seitenansicht mit drei Bürstenblöcken in Verbindung mit einem Schleifring und
    Figur 6:
    eine Variante eines VDSE-Trägers in Seitenansicht.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung dient der Bürstenblock (6) zur Übertragung von Leistungsströmen auf einen Schleifring (7), der umfangseitig auf einem um die Achse (13) rotierenden zylindrischen Träger (8) montiert ist. Die kinematische Zuordnung kann auch umgekehrt sein. Der einzeln oder mehrfach vorhandene Bürstenblock (6) und ein oder mehrere parallel angeordnete Schleifringe (7) bilden einen Stromübertrager (14). Figur 5 zeigt schematisch einen Stromübertrager (14) mit Anschlüssen (15) für Leistungsstrom, die mit den Bürstenblöcken (6) verbunden sind. Der oder die Schleifring(e) (7) besitzen entsprechende Stromanschlüsse.
  • Der Bürstenblock (6) besteht aus einer Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten Vieldrahtschleifelementen (3) (im weiteren VDSE genannt), welche an einem VDSE-Träger (4) in Schleifrichtung (9) gleichmäßig verteilt angeordnet und befestigt sind. Hierbei sind mehrere VDSE (3) mit gegenseitigem Abstand hintereinander in einem Bogen in Schleifrichtung (9) oder in Umfangsrichtung des Schleifrings (7) angeordnet. Die VDSE (3) bilden mit ihren Enden in dieser Anordnung gemeinsam eine schalenförmige, konzentrisch zur Drehachse (13) des Schleifrings (7) gekrümmte Hüllkurve und eine Schleifmatte (10), die an die Schleifringkontur angepasst ist. Hierdurch ergibt sich eine Vielzahl von Kontaktstellen zur Stromübertragung.
  • Wie in Figur 1 dargestellt, besteht jedes Vieldrahtschleifelement (3) aus einem elektrisch leitenden, starren oder flexiblen Trägerblatt (1), welches mit dem einen Ende am VDSE-Träger (4) an einer geeigneten Befestigungsstelle (11) montiert ist und an dessen anderem Ende ein Vieldrahtschleifer (2) angebracht ist. Der Vieldrahtschleifer (2) besteht aus einer Vielzahl von flexiblen dünnen Schleifdrähten, die in einer vorzugsweise ein- oder mehrlagigen pinselartigen Anordnung nebeneinander und ggf. übereinander liegen. Die Schleifdrähte sind an ihrem freien Ende bevorzugt nach außen hin abgebogen oder abgewinkelt.
  • Der VDSE-Träger (4) weist eine konzentrisch zur Achse (13) gebogene Innenwand (12) auf, an welcher in der Ausführungsform von Figur 2 mehrere Stufeneinschnitte (5) angeordnet sind. Die Stufeneinschnitte (5) besitzen jeweils eine zur Mitte (13) weisende und in etwa tangential zum Schleifring (7) ausgerichtete Stufenseite (5') und eine zu dieser quer gerichtete und bevorzugt senkrecht stehende Stufenseite (5") auf. Auf jeder Stufenseite (5') sind bevorzugt mehrere VDSE (3) nebeneinander mit Befestigungsstellen (11) angebracht. Die tangential ausgerichteten Stufenseiten (5') sind durch die dazu lotrechten Stufenseiten (5") zueinander beabstandet. Die Stufeneinschnitte (5) folgen der Schleifringkrümmung und bilden miteinander eine gebogene Treppenkontur. Die VDSE (3) sind im wesentlichen gerade ausgerichtet, liegen mit ihren Trägerblättern (1) plan auf den Stufenseite (5') und sind tangential zum Schleifring (7) ausgerichtet. Die VDSE (3) jeweils einer Stufe bilden eine VDSE-Lage (A,B), wobei sich die Lagen mehrerer benachbarter Stufen schuppenartig überlappen. Die Lagen (A,B) wechseln regelmäßig ab.
  • Die Ausrichtung der tangentialen Stufenseite (5') ist derart, dass die freien Enden der einzelnen VDSE-Lagen (A,B) die besagte Hüllkurve (10) beschreiben. Der Radius dieser Hüllkurve (10) ist bevorzugt etwas kleiner als der Radius des anlegbaren Schleifringes (7). Hierdurch liegen die elastischen Vieldrahtschleifer (2) der VDSE-Lagen bevorzugt mit leichtem Druck tangential am Umfang oder Mantel des Schleifringes (7) an.
  • Wie in Figur 4 dargestellt, sind zwei oder mehrere VDSE-Lagen (A,B) bevorzugt zueinander versetzt und haben eine unterschiedliche Zahl von VDSE (3). In der Lage (A) sind z.B. drei VDSE (3) nebeneinander angeordnet. Die Lage (B) weist zwei VDSE (3) auf. Die seitliche Versetzung der Lagen (A,B) ist derart, dass die Vieldrahtschleifer (2) einer Lage (A) zu den Vieldrahtschleifern (2) einer benachbarten Lage (B) genau auf Lücke stehen. Die Vieldrahtschleifer (2) einer Lage (A,B) bilden auf dem Umfang eines anzulegenden Schleifringes (7) eine gemeinsame zwei- oder dreiteilige Schleifspur. Die Versetzung der Lagen (A,B) ist derart, dass die unterschiedlichen Schleifspuren der Lagen (A,B) gemeinsam eine kontinuierliche breite Summenschleifspur ergeben.
  • Die VDSE (3) werden im Bereich der Stufeneinschnitte (5) an den Stellen (11) vorzugsweise durch Schweißen oder Nieten mit dem VDSE-Träger verbunden. Hierbei werden die Trägerblätter (1) jeweils auf den tangentialen Stufenseiten (5') befestigt.
  • Wie in Figur 5 dargestellt werden vorzugsweise mehrere Bürstenköpfe (6) über den Umfang des Schleifringes (7) verteilt angeordnet. Des Weiteren können mehrere Bürstenköpfe (6) nebeneinander angeordnet werden, um zusätzliche oder breitere Schleifspuren zu erzeugen.
  • Figur 6 zeigt eine Variante des VDSE-Trägers (4) und der Gestaltung sowie Befestigung der einzelnen Vieldrahtschleifelemente VDSE (3). Der Träger (4) hat in dieser Ausführungsform eine im wesentlichen glatte und konzentrisch zur Achse (13) gebogene Innenwand (12) ohne die im vorigen Ausführungsbeispiel vorhandenen Stufeneinschnitte. Die VDSE (3) haben an ihren Trägerblättern (1) endseitig abgebogene Fußteile oder Fußlappen (16), die bereichsweise an der Innenwand (12) anliegen und an den Befestigungsstellen (11) mit dieser in geeigneter Weise durch Schweißen, Löten, Nieten, Schrauben oder dergl. elektrisch leitend verbunden sind.
  • Varianten der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Einerseits kann die Zahl und Anordnung der Bürstenblöcke (6) variieren. Zum anderen kann die Zahl, Verteilung und Anordnung der VDSE (3) innerhalb der Bürstenblöcke (6) abgewandelt werden. Auch eine scheibenförmige Ausbildung des Schleifrings (1) mit entsprechend gebogenen Bürstenblöcken (6) und im Bogen hintereinander angeordneten VDSE (3) ist möglich.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Trägerblatt
    2
    Vieldrahtschleifer
    3
    Vieldrahtschleifelement (VDSE)
    4
    VDSE-Träger
    5
    Stufeneinschnitt
    5'
    tangentiale Stufenseite
    5"
    andere Stufenseite
    6
    Bürstenblock
    7
    Schleifring
    8
    Träger
    9
    Schleifrichtung
    10
    Hüllkurve, Schleifmatte
    11
    Befestigungsstelle
    12
    Innenwand
    13
    Achse, Drehachse
    14
    Stromübertrager
    15
    Anschluss für Leistungsstrom
    16
    Fußteil, Fußlappen

Claims (12)

  1. Bürstenblock (6) zur Übertragung von Strömen auf einen Schleifring (7) mittels mindestens eines Vieldrahtschleifelements (VDSE) (3), wobei am Bürstenblock eine Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten VDSE (3) in Schleifrichtung (9) hintereinander und im Bogen verteilt angeordnet sind, wobei die VDSE (3) Lagen (A,B) bilden, die in einer sich überlappenden, schuppenartigen Struktur angeordnet sind und mit den Enden der VDSE (3) eine zur Schleifringachse (13) konzentrische Hüllkurve (10) beschreiben.
  2. Bürstenblock nach Anspruch 1, dadurch
    gekennzeichnet, dass der Bürstenblock einen VDSE-Träger (4) mit einer gebogenen Innenwand (12) aufweist, an der eine Vielzahl von VDSE (3) angeordnet sind.
  3. Bürstenblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
    gekennzeichnet, dass die VDSE-Lagen (A,B) eine unterschiedliche Zahl von VDSE (3) aufweisen.
  4. Bürstenblock nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch
    gekennzeichnet, dass die VDSE (3) von benachbarten Lagen (A,B) einen seitlichen Versatz aufweisen und auf Lücke angeordnet sind.
  5. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der VDSE-Träger (4) an der Innenwand (12) mehrere umfangsseitig im Bogen angeordnete Stufeneinschnitte (5) aufweist, an denen die VDSE (3) angeordnet sind.
  6. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufeneinschnitte (5) jeweils eine im wesentlichen tangential zum Schleifring (7) ausgerichtete Stufenseite (5') und eine quer dazu angeordnete Stufenseite (5'') aufweisen.
  7. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die VDSE (3) aus einem leitenden Trägerblatt (1) mit daran angeordneten Vieldrahtschleifer (2) bestehen.
  8. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte des vieldrahtschleifers (2) am freien Ende abgebogen sind.
  9. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden.
    Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte des Vieldrahtschleifers (2) in einer ein- oder mehrlagigen pinselstruktur zusammengefasst sind.
  10. Bürstenblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bürstenblöcke (6) nebeneinander und über den Umfang eines Schleifringes (7) verteilt anordenbar sind.
  11. Rotierender Stromübertrager mit ein oder mehreren Schleifringen (7) und ein oder mehreren Bürstenblöcken (6), die relativ zueinander drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürstenblöcken (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet sind.
  12. Rotierender Stromübertrager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromübertrager (14) Anschlüsse (15) für Leistungsstrom aufweist.
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