(57)【要約】  ロータ軸（１２）と、該ロータ軸に配置されるスリップリング（１８）と、スリップリング（１８）の周面に沿って配置されてスリップリング（１８）との電気結合を実現する少なくとも２つの摺動接点（３０）とを有する電気機械（１０）に、少なくとも２つの摺動接点（３０）の間でスリップリング（１８）の上に直接配置されるスリップリング（１８）で発生する摩耗屑を吸引するための一つ又は複数の吸引機構（３４）を付設し、スリップリング（１８）の摩耗屑を効果的に吸引する。
2009510982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸（１２）と、このロータ軸（１２）に配置されるスリップリング（１８）と、スリップリング（１８）の周面に沿って配置されてスリップリング（１８）との電気結合を実現する少なくとも２つの摺動接点（３０）とを有する電気機械（１０）において、スリップリング（１８）で発生する摩耗屑を吸引するための吸引機構（３４）が少なくとも２つの摺動接点（３０）の間で直接スリップリング（１８）上に配置されていることを特徴とする電気機械。
【請求項２】
ロータ軸（１２）に配置される少なくとも１つの他のスリップリング（１８）が、第１スリップリング（１８）用に予定された電位と異なる電位に合せて設計されており、吸引機構（３４）が、スリップリング（１８）の周方向を横切って延びかつスリップリング（１８）の少なくとも１つ又は２つを覆う吸引短管（３６）を有することを特徴とする請求項１記載の電気機械。
【請求項３】
吸引機構（３４）とスリップリング（１８）との間に隙間（４４）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気機械。
【請求項４】
吸引機構（３４）が、ロータ軸（１２）に対し半径方向に向いた吸引方向を有することを特徴とする請求項１記載の電気機械。
【請求項５】
スリップリング（１８）の周面に沿って配置される少なくとも３つの摺動接点（３０）と、少なくとも２つの摺動接点（３０）の個々の摺動接点の間の別の空隙（４６）に第１吸引機構（３４）と向き合わせて配置される少なくとも１つの他の吸引機構（３４）とを備え、吸引機構（３４）の１つ又は複数が配管系（４０）を介して中央吸引管路（４２）と結合されていることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の電気機械。
【請求項６】
電気機械（１０）が発電機（１０）として設計されていることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の電気機械。
【請求項７】
ロータ軸（１２）と、該ロータ軸（１２）に配置されるスリップリング（１８）と、スリップリング（１８）の周面に沿って配置されてスリップリング（１８）との電気結合を実現する少なくとも２つの摺動接点（３０）とを有する電気機械（１０）の追加装備のための方法において、
スリップリング（１８）で発生する摩耗屑を吸引する吸引機構（３４）を、少なくとも２つの摺動接点（３０）間の位置で、直接スリップリング（１８）上に配置することを特徴とする方法。
【請求項８】
電気機械（１０）がロータ軸（１２）に配置される少なくとも１つの他のスリップリング（１８）を有し、該スリップリングを、第１スリップリング（１８）用に予定された電位に比べて異なる電位に合せて設計し、スリップリング（１８）の周方向を横切って延びる吸引短管（３６）を備えた吸引機構（３４）を準備し、吸引短管（３６）をスリップリング（１８）の周方向を横切って延びかつスリップリング（１８）の少なくとも１つ又は２つを覆うように配置することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
吸引機構（３４）とスリップリング（１８）との間に隙間（４４）を設けることを特徴とする請求項７又は８記載の方法。
【請求項１０】
吸引機構（３４）を、ロータ軸に対して半径方向に向けられた吸引方向に配置することを特徴とする請求項７から９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
スリップリング（１８）の周面に沿って配置される少なくとも３つの摺動接点（３０）と、少なくとも１つの他の吸引機構（３４）とを、第１吸引機構（３４）に向き合わせて少なくとも２つの摺動接点（３０）の個々の摺動接点間の別の空隙に配置することと、
吸引機構（３４）の１つ又は複数を配管系（４０）を介して中央吸引管路（４２）と結合することと
を特徴とする請求項７から１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
電気機械（１０）を発電機（１０）として設計することを特徴とする請求項７から１１の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ軸と、該ロータ軸に配置されるスリップリングとスリップリングの周面に沿って配置されてスリップリングとの電気結合を実現する少なくとも２つの摺動接点とを有する電気機械に関する。本発明は更に、ロータ軸と、該ロータ軸に配置されるスリップリングとスリップリングの周面に沿って配置されてスリップリングとの電気結合を実現する少なくとも２つの摺動接点とを有する電気機械の追加装備のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械は機械エネルギーを電気エネルギーに、又は電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。利用目的に応じて発電機動作（機械エネルギーを電気エネルギーに変換）又は電動機動作（電気エネルギーを機械エネルギーに変換）と呼ばれる。電気機械が発電機として作動する場合、直流発電機と交流発電機が区別される。
【０００３】
直流発電機では、ロータ軸の回転時に発電機の電機子内で直流電流が生じ、該直流電流はロータ軸に固着されたスリップリングを経て、例えばカーボンブラシ等の摺動接点により取り出される。交流発電機では、ロータ軸の末端にスリップリングが取付けられる。交流発電機の作動時、スリップリングを擦過する、例えば界磁巻線のカーボンブラシ等の摺動接点により外部から電流が供給される。界磁巻線は、それを取り囲むステータ巻線の領域に界磁磁界を生成する。ロータの回転時、ステータのコイル巻線に交流が誘導される。
【０００４】
冒頭に指摘した種類の電気機械では、例えばカーボンブラシ等の摺動接点がスリップリングで摩損することによって摩耗屑が発生し、この摩耗屑はそこに設置されたコンポーネントに電気フラッシュオーバを生じることがある。その際に発生する電弧によって、設置されたコンポーネントおよびロータ軸に重大な損傷を生じることもある。従来の電気機械では、摩耗屑は、スリップリング自体の回転運動又はファンによって生成される空気流によって、スリップリングの周辺で制御されることなく伴送される。
【０００５】
先行技術で公知の別の電気機械は、ロータ軸を環状に完全に取り囲む吸引リングを有する。この吸引リングは、中央でロータ軸の軸線方向で２つのスリップリング区域の間に配置されている。スリップリングはロータ軸全体の周りに延びる２つのスリップリング区域に区分されている。摺動接点は各々スリップリング区域の直接上に配置されるので、吸引リングはロータ軸の軸線方向で摺動接点の間に配置される。それと共に、吸引リングは相応するスリップリングに対して横方向にずれている。先行技術で公知のこの吸引機構はかなりの構造費を必要とし、吸引リングがスリップリング表面に対して横方向でずれているので最適な吸引は不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、スリップリングの摩耗屑の集積を費用効率的に、特に既に使用中の電気機械においても効果的に回避できるように、冒頭に指摘した種類の電気機械および冒頭に指摘した種類の電気機械の追加装備方法を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、スリップリングで発生する摩耗屑を吸引するための吸引機構が少なくとも２つの摺動接点の間で直接スリップリングの上に配置されている前文に係る電気機械でもって解決される。この課題は更に、スリップリングで発生する摩耗屑を吸引するための吸引機構を、少なくとも２つの摺動接点の間で直接スリップリングの上に配置することを特徴とする前文に係る方法で解決される。
【０００８】
つまり本発明によれば、吸引機構はスリップリングの周面に沿って配置される少なくとも２つの摺動接点の間に配置される。即ち、吸引機構は実質的にスリップリングの周面に沿った摺動接点の間の直接的結合線上にある。従って、吸引機構は摺動接点間の空隙内に配置され、従って直接スリップリング表面の上にあり、スリップリングの半径方向で多少外方にずれている。こうして吸引機構は、スリップリング表面上にある摩耗屑をその発生直後に吸引できる。
【０００９】
吸引機構の構造費用は、摺動接点間の従来未利用の空隙に吸引機構を配置するので、吸引リングによる従来の吸引と比較して僅かである。それと共に摺動接点の再構成は不可欠でない。このため本発明に係る方法は電気機械に吸引機構を追加装備するのに特に適している。電気機械の既存の部材を変更する必要がなく、又は交換する必要すらない。本発明に係る電気機械では摩耗屑、特に炭塵がスリップリング表面に堆積するのを効果的に防止できる。こうしてスリップリング領域で、全てのコンポーネントでの炭塵に基づく電圧フラッシュオーバによる損傷を積極的に防止できる。更に、吸引に伴いスリップリング領域での空気交換も高まり、スリップリングを付加的に冷却できる。スリップリング領域で空気需要が高まる故、空気はフィルタを通して供給せねばならない。これにより、汚れた環境の中に発電機があるとき、スリップリングおよび摺動接点の摩耗を低減できる。
【００１０】
有利な１実施形態では、電気機械はロータ軸に配置される少なくとも１つの他のスリップリングを有し、該スリップリングは、特に第１スリップリング用に予定された電位と異なる電位に合せて設計されており、吸引機構は、スリップリングの周方向を横切って延びかつスリップリングの１つ又は複数を覆う吸引短管を有する。前記他のスリップリングに、有利には少なくとも２つの他の摺動接点が付設される。前記他の摺動接点の各摺動接点は、特に、相応する第１摺動接点を有する１つの軸線上に各々配置される。該軸線は各々ロータ軸の軸線と平行であるとよい。ロータ軸線と平行に延びる吸引短管は、複数のスリップリングをそれが覆うので、これらスリップリングで発生した摩耗屑の特別効率的吸引を可能とする。特に、スリップリングに被さるこの吸引は異なる電位のスリップリングにおいても可能であり、そのことから、本発明に係る吸引機構の多面性が更に高まる。
【００１１】
最適な吸引作用を達成するために、吸引機構とスリップリングとの間に隙間を設けると望ましい。この隙間はスリップリングからの吸引機構の半径方向分離部である。特に、スリップリングと吸引機構との間で吸引された空気がスリップリング上にある摩耗屑の伴送に最適な流れとなるように、隙間幅を選択する。更に、本発明に係る吸引機構とスリップリングとの間の隙間は、吸引機構がスリップリングに沿って擦過するのを防止し、従って吸引機構又はスリップリングの損傷を防止する。
【００１２】
スリップリングの表面が摩損し、旋削除去せねばならず、そのためスリップリングの呼び直径が小さくなるとき、調整可能な隙間は点検後（長い動作時間）でも吸引機構の最適な適合をもたらす。
【００１３】
望ましい実施形態では、吸引機構はロータ軸に関し半径方向に向けられた吸引方向を有する。特に、吸引機構は吸引方向を向いた長手軸線を有する。従って、このような吸引機構は、有利にはロータ軸から半径方向に突出する。本発明に係る実施形態によりロータ軸に対し半径方向を向く吸引方向は、スリップリングで発生する摩耗屑の特別効率的な吸引を可能とする。摩耗屑は電気掃除機でと同様にスリップリングから上へと吸引される。
【００１４】
有利な実施形態では、電気機械はスリップリングの周面に沿って配置される少なくとも３つの摺動接点と、少なくとも２つの摺動接点の個々の摺動接点の間の別の空隙に第１吸引機構と向き合わせて配置される少なくとも１つの他の吸引機構とを有する。吸引機構の少なくとも２つは配管系を介して中央吸引管路と結合される。中央吸引管路を介して吸引機構の少なくとも２つを作動させ得るので、電気機械内で必要な配管用のスペースは僅かなものに抑制できる。吸引は、中央吸引管路に連結された負圧ユニットで行うとよい。有利には、本発明に係る電気機械は単数／複数のスリップリングの周面に沿って配置される複数、特に２つの吸引機構群を有し、吸引機構群は中央吸引管路と各々結合される。
【００１５】
有利には、電気機械を発電機として設計する。或いは、電気機械は光束機械（Lichtstrommaschine）として設計できる。
【００１６】
本発明に係る方法の有利な１実施形態では、電気機械はロータ軸に配置される少なくとも１つの他のスリップリングを有し、該スリップリングは、第１スリップリングに予定された電位と異なる電位に合せて設計される。更に、スリップリングの周方向を横切って延びる吸引短管を備えた吸引機構が提供され、吸引短管はスリップリングの周方向を横切って延びるように配置される。
【００１７】
本発明の電気機械の前記有利な実施形態に関して示した特徴は、電気機械を追加装備するための本発明の方法にも転用できる。従って、本発明の電気機械の有利な実施形態に関し先に列挙した諸利点は、本発明の方法の相応する有利な実施形態にも対応する。
【００１８】
以下、発電機として構成した電気機械の１実施例を添付図面に基づき詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１と２は発電機１０の本発明に係る実施例を異なる図で示す。この発電機１０は、特に例えば蒸気発電所等の火力発電所で使用すべく設計されており、中央に延びるロータ軸１２を有する。ロータ軸１２はロータ軸線１４を含み、支持板１６を経て延びている。ロータ軸１２の表面で２つのスリップリング１８が軸線方向でずらして設けられている。両スリップリング１８は有利には異なる電位を有する。軸線方向で平行に離間したスリップリング溝２０が両方のスリップリング１８の各表面に延びている。作動時、カーボンブラシとして構成される複数の摺動接点３０が、スリップリング溝２０に沿って擦過する。摺動接点３０は、各スリップリング１８の周面に沿って均等に配置されている。摺動接点の間に各々空隙４６が設けられている。摺動接点３０は差込式ブラシホルダ２８とブラシホルダ２６を介してブラシスタッド２４に固着されている。図示実施形態で設けた５つのブラシスタッド２４は、各々前側および後側絶縁板２２を経て延び、各々２つの、前側スリップリング用と後側スリップリング１８用の摺動接点３０を保持する。各スリップリング１８に付設されたブラシホルダ２６間で、各ブラシスタッド２４に保持部品３２がある。
【００２０】
ブラシスタッド２４に配置される各摺動接点３０間に、各１つの吸引機構３４が周方向に配置されている。各吸引機構３４は両方のスリップリング１８にわたって延びる吸引短管３６を有する。吸引短管３６と各スリップリング１８の表面の間に隙間４４がある。発電機動作時、摺動接点３０とスリップリング１８との間の摩擦に伴い生ずる摩耗屑、特に炭塵は、スリップリング１８の周面に沿って配置された吸引機構３４で吸引される。吸引機構３４は、各々対で個別吸引管路４０を介して中央吸引管路４２と結合することができる。中央吸引管路４２は、吸引作用を生成すべく負圧ユニットとやはり結合されている。吸引機構３４は、ロータ軸１２の周囲に延設される保持リング３８に固着されている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る電気機械の実施例を斜め上から見た斜視図である。
【図２】図１による電気機械を電気機械のロータ軸に沿った目視方向に見た平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  電気機械、１２  ロータ軸、１８  スリップリング、３０  摺動接点、３４  吸引機構、３６  吸引短管、４０  配管系、４２  吸引管路、４４  隙間、４６  空隙
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2009510982.tif 000006
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2009510982.tif 000009
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