(57)【要約】  本発明は、少なくとも２つの整流子プレートを有する、電気モータのためのディスク整流子とドラム整流子に関するものであって、２つの整流子プレートがそれぞれカーボンブラシと接触するためのグラインド面セグメントを有し、複数のグラインド面セグメントは電気的に互いに分離している。ディスク整流子においては、グラインド面セグメントの間の電気的分離部分が、整流子直径に対して角度αで傾斜して延びている。ドラム整流子においては、グラインド面セグメントの間の電気的分離部分は、ドラム整流子の長手方向に傾斜しており、かつドラム整流子の外表面上へのドラム整流子回転軸の投影と角度βを形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの整流子プレート（３）を有する、電気モータ用のディスク整流子（２）であって、
前記２つの整流子プレートはカーボンブラシ（８）と接触するためのグラインド面セグメント（４）をそれぞれ有し、複数のグラインド面セグメント（４）は電気的に互いに分離している、電気モータ用のディスク整流子において、
前記複数のグラインド面セグメント（４）の電気的分離部分（６）は、整流子直径の方に角度αで傾斜して延びている、ことを特徴とする電気モータ用のディスク整流子。
【請求項２】
前記角度αは可能な限り長い整流期間の判断基準のもとで最適化された値を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の電気モータ用のディスク整流子（２）。
【請求項３】
少なくとも２つの整流子プレート（３）を有する、電気モータ用のドラム整流子（１２）であって、
前記２つの整流子プレートはカーボンブラシと接触するためのグラインド面セグメント（４）をそれぞれ有し、複数のグラインド面セグメント（４）は電気的に互いに分離している、電気モータ用のドラム整流子において、
前記複数のグラインド面セグメント（４）の電気的分離部分（６）はドラム整流子（１２）の長手方向に傾斜して、前記ドラム整流子（１２）の外表面上でドラム整流子回転軸（１４）の投影と角度βを形成している、ことを特徴とする電気モータ用のドラム整流子。
【請求項４】
前記角度βは可能な限り長い整流期間の判断基準のもとで最適化された値を有している、ことを特徴とする請求項３に記載の電気モータ用のドラム整流子（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの整流子プレートを有する、電気モータ用のディスク整流子とドラム整流子に関するものであって、２つの整流子プレートがそれぞれカーボンブラシを接触させるためのグラインド面セグメントを有し、複数のグラインド面セグメントが電気的に互いに分離している。
【背景技術】
【０００２】
カーボンブラシを有する電気モータの回転運動によって、整流（転流）する際に、２つ又はそれより多い隣接する整流子プレートが短絡される。それによって、短絡されたコイル内の電流の流れ方向が元の流れ方向に関して反転される。短絡されたコイルに蓄えられているエネルギを転流の間に崩壊させるために、整流はできるだけ長い時間にわたって続かなければならない。整流プロセスの最後において、すなわち隣接する整流子プレートの間の短絡が分離する場合に、短絡されたコイルの電流がまだ完全には転向されていない場合に、カーボンブラシと整流子プレートとの間にスパークがもたらされ、それに伴って高すぎる材料除去、したがって高すぎる摩耗及びカーボンブラシ又は整流器の寿命の短縮がもたらされることがあり得る。さらに、スパークが、機械の機能性と効率にマイナスの影響を与える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の課題は、電気モータ用の整流子を、改良された整流挙動が得られるように形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１の前文と組み合わせたディスク整流子に関して、グラインド面セグメントの電気的分離部分が、整流子直径に対して角度αで傾斜して延びていることによって、解決される。
【０００５】
ドラム整流子に関しては、本発明は請求項３の前文との組み合わせにおいて、グラインド面セグメントの電気的分離部分がドラム整流子の長手方向に傾斜して、ドラム整流子の外表面上へのドラム整流子回転軸の投影と角度βを形成することによって、解決される。
【０００６】
整流子の新しい幾何学配置によって、すなわち、個々の整流子プレート（そのグラインド面セグメント）の間の電気的分離部分を本発明に基づいて方向付けすることによるグラインド面セグメントの所望の幾何学配置によって−電気的分離部分は、実際において２つのグラインド面セグメントの間の間隙に相当する−、より長い整流期間が得られる。この措置によって、プレート接触を開放する際に生じ得るスパークを防止することができ、それが電気機械の寿命の延長と改良された運転特性をもたらすことができる。
【０００７】
特に、カーボンブラシが複数の整流子プレート（の複数のグラインド面セグメント）と接触する角度インターバルが増大され、それによって、少なくとも１つのコイルが短絡される時間長さ（整流期間）が増大する。その結果、作用分枝におけるソース電圧がわずかなコイル抵抗を介して低下し、それによって機械は、−それぞれ接触抵抗とコイル抵抗の間の比に応じて−より高い電気的出力を受け入れる。
【０００８】
ディスク整流子の場合においては、グラインド面セグメントの間の電気的分離部分は、もはや整流子回転軸から径方向外側へ延びるのではなく、整流子直径に対して角度αで傾斜している。
【０００９】
ドラム整流子の場合においては、グラインド面セグメントの電気的分離部分は−展開した外表面に関して−もはや整流子回転軸に対して平行に方向付けされておらず、ドラム整流子の外表面上へのドラム整流子回転軸の投影と角度βを形成する。
【００１０】
最適化は、コスト的に好ましく製造できることを考慮しながら、できるだけ長い整流期間のために最適なグラインド面セグメントの幾何学配置を計算することに基づいている。したがって角度α又はβは、できるだけ長い整流期間の判断基準のもとで最適化された値を有している。
【００１１】
他の好ましい形態特徴が、本発明の好ましい実施形態をディスク整流子の例で説明する、以下の説明と図面から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術に基づくディスク整流子のグラインド面セグメントの幾何学配置とその電気的分離部分（間隙）の配置を示している。
【図２】本発明に係るディスク整流子のグラインド面セグメントの幾何学配置とその電気的分離部分（間隙）の配置を示している。
【図３】カーボンブラシを有する本発明に係るディスク整流子のグラインド面セグメントの幾何学配置とその電気的分離部分（間隙）の配置を斜視図で示している。
【図４】クロス抵抗のシミュレーション結果を示している。
【図５】図４に基づく抵抗を介してのコイルの電流の減衰挙動を示している。
【図６】本発明に係るドラム整流子の展開された外表面をグラインド面セグメントの幾何学配置及びその電気的分離部分（間隙）と共に示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、従来技術に基づくディスク整流子１のグラインド面セグメント４の幾何学配置を図式的に示している。ディスク整流子１は、それぞれグラインド面セグメント４を備えた８つの整流子プレート３を有しており、個々の整流子プレート３又はそのグラインド面セグメント４は、径方向に延びる電気的分離部分６（間隙）によって電気的に互いに分離している。それによってディスク面が軸対称のグラインド面セグメント４に軸対称に分割される。
【００１４】
それに対して図２に示す、本発明に係るディスク整流子２のグラインド面セグメント４の幾何学配置においては、整流子プレート３又はグラインド面セグメント４の間の電気的分離部分６（間隙）は、整流子直径に対して角度αで傾斜して延びている。
【００１５】
図３は、カーボンブラシ８を有する、本発明に係るディスク整流子２のグラインド面セグメント４の幾何学配置を斜視図で示している。
【００１６】
従来技術に基づくディスク整流子１のグラインド面セグメント４の幾何学配置に比較して、延長整流期間が生じる（図４）。これは、電気モータの回転数が同じならば、短絡されたコイルの電流を整流するために、より長い時間が提供されることを意味している。さらに、より高い電気的パワーの受け入れを推定することができる。
【００１７】
図４には、標準カーボブラシ８のクロス抵抗についてのシミュレーション結果が回転角度φの関数として、グラフで示されている。
【００１８】
従来技術に基づく整流子１上のカーボンブラシのクロス抵抗の計算された推移が、最適化された整流子２（本発明に係る整流子幾何学配置）上の推移に対比されている。これらの推移からは、抵抗が整流プロセスの始端と終端で（回転角度１°〜６°及び６２°〜６８°）増大することが、認識される。これは、転流のこれらの領域における名目上の接触面が、最適化された整流子幾何学配置においては、従来技術から知られた幾何学配置におけるよりも小さいことから生じる。さらに、図４のＸ軸（回転角度φ）において、カーボンブラシ８と整流子プレート３のグラインド面セグメント４との間の接触が、新しい種類の整流子においては、従来技術に基づく既知の幾何学配置に比較して、１３°だけ延長されていることを、認識することができる。
【００１９】
図５は、新しい整流子２上（本発明に係る整流子幾何学配置）と従来技術に基づく整流子１上でシミュレートされた、ブラシのクロス抵抗によるコイルの電流の減衰挙動を示している。電流の相対的な減衰挙動に関して、約１５％高い減少が達成されることが、認識される。図５の時間軸（Ｘ軸）において、回転数が等しい場合（９０００／min（９０００ｒｐｍ））の整流は、新しい種類の整流子２上では、従来技術に基づく幾何学配置上よりも、約０．１ｍｓ、したがって約１０％長く続くことが、認識される。
【００２０】
図６は、本発明に係るドラム整流子１２の展開された外表面を示している。整流子プレート３のグラインド面セグメント４の間の電気的分離部分６（間隙）は、ドラム整流子（１２）の外表面上へのドラム整流子回転軸１４の投影と、角度βを形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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