(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体および少なくとも一つの電流分配器（１７、２５）を備え、支持体が支持台（１、１８）とこれに固定された多数の棒とを有し、これらの棒を介してそれぞれ少なくとも一つのブラシが支持台（１、１８）に結合されて支持され、電流分配器が少なくとも二つのブラシに短絡的に電気接触し、この電流分配器に少なくとも一つの接続電線が接続されるような、発電機あるいは電動機の軸上にあるスリップリングに滑り電気接触するブラシの支持及び電気接触装置において、接触面（２０）を有する電気接触棒（２）として形成された二本以上の棒が、少なくとも一つのブラシを支持して結合でき且つ電気接触できる少なくとも一つの電流分配器（１７、２５）の構造部品であり、支持台（１、１８）の少なくとも接触棒（２）との結合個所の領域（５）が電気絶縁されていることを特徴とするブラシの支持及び電気接触装置。
【請求項２】
少なくとも一つの電流分配器（１７、２５）の構造部品である接触棒（２）の少なくとも一部、好適には全部が剛性の分配器リング（３）によって互いに安定して短絡接続されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも一つの電流分配器（１７、２５）の少なくとも二本、好適には全部の接触棒（２）が溶接継ぎ目（１０）によって電流分配器（１７、２５）の別の構造部品に結合されていることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
少なくとも一つの電流分配器（１７、２５）が少なくとも一つの接続電線を固定するための孔開き接続端子（１２）を有し、この接続端子（１２）及び／又は電流分配器（１７、２５）の二本以上の接触棒（２）の接触面（２０）がすずめっきされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
支持台（１、１８）がスリップリングを備えた軸に対する開口（１４）を有する支持壁を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
接触棒（２）が軸の回転軸線（２２）に対して平行に延びる長手軸線（２１）を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
すべての長手軸線が軸の回転軸線に対してほぼ同じ間隔の位置にあることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
接触棒（２）がそれぞれ一端に雄ねじ（７）を有し、この端部が支持台（１、１８）にあるねじ孔（６）にそれぞれねじ込まれていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
接触棒（２）を備えた二つの電流分配器（１７）を有し、これらの両電流分配器が支持台（１、１８）の接触棒（２）との結合個所の領域（５）における絶縁特性により互いに電気絶縁され、電流分配器（１７）が支持台（１）の又は部分支持台（１９）の両外側面に固定され、その場合外側面が軸の回転軸線の方向において互いに逆向きにされていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
両電流分配器（１７）が支持台（１）あるいは部分支持台（１９）に対して、互いにずらされている接触棒（２）の取付け個所を除いて、ほぼ鏡面対称に配置されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
接触棒（２）を備えた電流分配器（１７、２５）が分割構造の支持台（１８）の両部分支持台（１９）間に配置され、接触棒（２）は一部が一方の部分支持台（１９）に、一部が他方の部分支持台（１９）に固定されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
支持台（１、１８）に接触防護フード（２３）が結合され、この接触防護フード（２３）が軸および両電流分配器（１７、２５）の上側と軸の回転軸線（２２）の横に水平に位置する側面とを取り囲み、接触防護フード（２３）は空気が接触防護フード（２３）の下を水平に流れることができるように回転軸線（２２）の方向の両端が開いていることを特徴とする請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１３】
接触防護フード（２３）が上側と軸の回転軸線（２２）の横に水平に位置する両側面とに多数の窓状開口（２４）を有し、これらの開口の大きさが、電流分配器（１７、２５）への突き抜けを難しくするかできなくする一方で、ブラシでの熱の発生に起因してその開口を通して空気が自然対流移動できるように決められていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、発電機の軸上にあるスリップリングに滑り電気接触するブラシの支持及び電気接触装置に関する。発電機の運転時に静止装置から送られて来る励磁電流が回転子軸のスリップリングに伝達される。
このような装置は既に古くから知られており、一般に長期間にわたって確実に機能する。ドイツ実用新案登録第９４０００８０．８号明細書で例えば、ブラシが動作位置と休止位置との間で移動できる装置が知られている。ブラシとスリップリングとの電気接触は動作位置では存在するが休止位置では存在しない。動作位置における確実な電気接触は装置の可動部品と押圧力とによって達成される。
しかしブラシを支持するための不動部品を備えた形式の装置も知られている。この装置の場合、特に堅固な構造をしているという利点がある。公知の実施形態において支持台に多数の棒が固定されている。支持台は金属から成り、棒は絶縁材料から成り、軸の回転軸線の周りに配置されている。各棒によって、ブラシとの電気接触に使われる導電性材料から成る少なくとも一つのブッシュが押される。ブラシ自体はそれぞれブッシュ上に脱着可能に差し込まれるホルダによって保持されている。通常各棒によって正しくは二つのブッシュが押され、これらの両ブッシュは棒と両ブッシュ間のスペーサとの絶縁作用に基づいて、発電機ないし電動機の運転中に異なった電位にある二つの別々のスリップリングに電流を伝達するために使用される。同じスリップリングに電流を伝達するブッシュはそれぞれ一つの電流分配器の部品である。各電流分配器には更にブッシュを互いに短絡接続する一部リング状のブスバーおよび接続電線を固定および接続するための孔を備えた接続バーが存在している。ブスバー相互の接続およびブッシュと一部リング状のブスバーとの接続はリベットあるいはボルトによって確保されている。
ドイツ特許出願公開第４００９８５１号明細書において、ほとんど摩耗せずに動作する汚れにくい、巻線形回転子を有する非同期電動機用の短絡・ブラシリフティング装置が知られている。ブラシはスリップリングが短絡されるときにはじめて、ブラシ作動アーム付き回転リングによって作動される。
上述の装置は電気機械の連続運転中において大きな信頼性をもって採用される。しかしこれは２５０個に及ぶ部品で構成されている。その組立は一般にその電気機械の設置場所ではじめて行われるので、在庫管理および部品の組立に対して比較的高い経費が絶対必要とされる。
本発明の課題は、容易に且つ安価に製造でき、高い運転信頼性と安全性をもって組み立てることができるようなブラシの支持及び電気接触装置を製作することにある。
この課題の本発明に基づく解決策は請求項１に基づいて、ブラシないしブラシホルダの「支持」機能と「電気接触」機能とを一体にすることにある。このようにして従来技術に比べて、部品の点数が減少し、且つ安定性と信頼性が一層向上する。本発明に基づく装置の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
請求項１に基づいてブラシを支持する二本以上の棒が電気接触棒として形成されている。このような接触棒によって、少なくとも一つのブラシと支持台との支持結合と、一つないし複数のブラシと電流分配器との電気接触とが行われる。一つないし複数のブラシに接触するために接触棒の接触面が使用され、この接触面は例えば接触棒にある孔の縁面であってもよい。しかし、接触棒が孔を持たず、導電性材料特に鋼で中実に作られ、その接触面が棒の外周面によって形成されていることが有利である。接触棒は少なくともこの接触棒との結合個所の領域が電気絶縁されている支持台に固定されている。しかし支持台は全体を絶縁材料で作ることもできる。従って接触棒および支持台に対して三つ以上の材料を使用する必要はない。これによって従来技術に比べて材料の種類が減少し、これは部品の製造および装置の組立において一連の利点をもたらす。
本発明に基づく装置の有利な実施態様において、同一の電流分配器の部品である複数の接触棒が剛性の分配器リングによって互いに結合されている。接触棒と同様に分配器リングも二つの異なった機能を満たし、即ち接触棒を互いに短絡接続し、堅固な結合を生じさせる。分配器リングは接触棒と同じ材料特に鋼で作られ、どの場合でも使用される材料の種類数は増大しない。同一の電流分配器のすべての接触棒が分配器リングによって相互に結合されていることが有利であり、これによって特に堅固な電流分配器が生ずる。
その結合部の耐久性を保証するためにあるいはまた組立易さの理由からも、本発明の特別な実施態様において、これらのできるだけ多くの結合部が溶接によって確実にすることが考慮されている。これと同じことは接触棒と電流分配器の別の構造部品との結合部に対しても考えられている。その溶接作業を入念に実施した場合、特に激しい振動の際もその全寿命期間中にわたって信頼できる機械的強度および電流分配器の小さな内部電気抵抗を見込むことができる。
分配器リングの使用は本発明に基づく装置に限定されない。例えば上述の従来技術における装置においてブッシュを分配器リングによって結合することも同様にできる。
電流分配器とブラシとのおよび少なくとも一つの接続電線との良好な電気接触は発電機あるいは電動機の効果的機能の条件である。この理由から更に、電流分配器が少なくとも一つの接続電線を固定するための孔開き接続端子を有し、この接続端子および電流分配器の接触棒の接触面がすずめっきされていると有利である。良好な電気接触を保証するための別の処置は、腐食し難い材料、例えば特殊鋼を使用すること及び／又は接続電線と分配器リングないし分配器リングとブラシホルダに対して同じ電子仕事関数を持つ材料を対を成して使用することにある。
支持台の単純且つ堅固な形態において、これはスリップリングを持つ軸に対する開口を備えた支持壁を有している。
分配器リングの構成に関して、これが軸の回転軸線に対して平行に延びる長手軸線を有する複数の接触棒を含んでいると有利である。このようにして軸の回転軸線に対して径方向に外側から内側に棒上に差し込まれる従来技術と同形のブラシホルダを使用することができる。本発明に基づく装置の有利な実施態様において、すべての接触棒の長手軸線は軸の回転軸線に対してほぼ同じ間隔の位置にある。このようにして各接触棒において同じブラシホルダおよび同じブラシが使用できる。従ってブラシを交換する際、ホルダの形式あるいはブラシの形式に注意を払う必要はない。
支持台への接触棒の確実で組み立て易い固定方式は接触棒をねじ込むことである。接触棒はそれぞれ一端に雄ねじを有し、この端部が支持台にあるねじ孔にねじ込まれる。続いて上述したように接触棒の他端に剛性の分配器リングが固定されたとき、これによってねじ結合が確実にされる。分配器リングが接触棒に溶接された場合、接触棒と支持台との間でも振動あるいは振れによって緩まない結合が生ずる。
本発明に基づく装置の他の実施態様において、この装置は支持台の接触棒との結合個所の領域における絶縁特性により互いに電気絶縁された二つの電流分配器を有している。これらの両電流分配器は支持台の両側面又は支持台の複数の部分支持台における１つの部分支持台の両側面に固定され、その場合外側面が軸の回転軸線の方向において互いに逆向きにされている。このようにして異なった電位にある二つのスリップリングへの電気接触が形成され、その場合に使用された部分装置は上述したように同一の支持台ないし同一の部分支持台によって支持される。この単一支持台原理は既に従来技術において実現されている。しかし従来の場合、両電流分配器は支持台ないし部分支持台の同じ外側面に存在している。本発明によれば、棒で形成された支持長さ（アーム長さ）は半分に短縮される。この短い棒は振動によって大きな振動振幅のより軽い固有振動が励振されるので有利である。
本発明の他の特別な実施態様において、両電流分配器は支持台あるいは部分支持台に対して、互いにずらされている接触棒の取付け個所を除いて鏡面対称に配置されている。この場合、両電流分配器に対して同じ部品が使用できるという利点がある。取付け個所がずらされることによって、支持台を相応して薄く設計することもでき、これによって材料および場所が節約できる。
例えば接触棒を備えた電流分配器の特に堅固な取付けを達成するために、電流分配器は二分割構造の支持台の両部分支持台間に配置され、その接触棒は一部が一方の部分支持台に、一部が他方の部分支持台に固定される。この本発明に基づく装置の実施態様の別の利点は、耐振構造であるにもかかわらず長い接触棒が使用でき、従って多数のブラシが支持できることにあり、このことは幾つかの発電機あるいは電動機において必要とされる。
安全上の理由から、電流分配器と発電機あるいは電動機の軸とが接触防護装置を設けられる。ここでは支持台に結合され、軸および電流分配器の上側と軸の回転軸線の横に水平に位置する側面とを取り囲む接触防護フードが提案される。そのような接触防護フードは既に従来において知られている。しかし支持台ないし部分支持台の両外側面に２つの電流分配器を備えた上述の実施態様に対する接触防護フードは新規であり特に有効である。この接触防護フードは空気が接触防護フードの下を水平に流れることができるように軸の回転軸線の方向の両端が開いており、この結果、送風機あるいは別の能動装置による強制通風は省かれる。
この効果の達成は、本発明の有利な実施態様において、接触防護フードが上側及び／又は軸の回転軸線の横に水平に位置する両側面に多数の窓状開口を有し、これらの開口の大きさが、電流分配器への突き抜けを難しくするかできなくする一方で、ブラシでの熱の発生に起因してその開口を通して空気が自然対流移動できるように決められている。
窓状開口を有するあるいは窓状開口を持たない接触防護フードは支持台だけを介して互いに結合されている複数の部分から構成することもできる。
このような窓状開口を有する接触防護フードを適切に設計した場合、事情によっては従来技術の装置の場合でも、接触防護フードはひょっとして軸の回転軸線の方向の両端が閉じられているか、片側の開放端だけでしか空気が接触防護フードの下を流れることができないにもかかわらず、能動通風装置を省ける。
以下図に示した有利な実施例を参照して本発明を詳細に説明する。しかし本発明はこれらの実施例に限定されない。
図１は支持壁と相互に電気絶縁された二つの電流分配器とを備えた本発明に基づく装置の実施例の斜視図、
図２は支持台の接触棒との接続個所および接触棒の他端における剛性の分配器リングの溶接固定部、
図３は分配器リングを備えた電流分配器が固定されている支持台の正面図、
図４は両側にほぼ鏡面対称に電流分配器が固定されている支持台、
図５は両部分支持台間に電流分配器が配置されている支持台、
図６は本発明に基づく接触防護フードを備えた実施例を示す。
図１は支持脚４と底板１１とを備えた支持台１を示している。底板１１は例えば支持台１の安全且つ堅固な足場を保証するために床にボルト結合される。支持台１は上縁が半円形をした支持壁を有し、この支持壁はスリップリング付き軸に対するほぼ円形の開口１４を有している。その軸の回転軸線２２は支持壁の互いに平行な両外側面に対して垂直に延び、円形開口１４をそのほぼ中心で貫通している。しかし円形開口１４の代わりに、例えば壁材料を節約するためあるいは開口を通しての空気の自然対流運動を助長するために異なった形状の開口にすることもできる。支持壁の両外側面には支持壁に固定されているそれぞれ４本の接触棒２を備えた電流分配器１７が存在している。これらの両電流分配器１７の取付け個所は互いに対向しておらず互いにずらされている。さもなければ両電流分配器１７は支持台１に鏡面対称に配置される。各電流分配器１７において接触棒２の支持台１とは反対側端に分配器リング３が固定されている。分配器リング３はその取付け個所に膨出部１３を有している。分配器リング３はその下部に接続端子１２として接続電線を接続するための取付け孔１６が設けられている。
図示の実施例において支持壁は絶縁材料から一体部品として構成されている。しかし支持台１を例えば支柱構造物の形に構成することもでき、その支柱は金属から成り、接触棒２の固定に使われる絶縁材料から成る領域が設けられる。
支持台１並びに分配器リング３に接触棒２を固定する方式の一例が図２に示されている。支持台１は接触棒２との接続個所の領域５が絶縁材料から成っている。これは接触棒２の一端にある雄ねじ７がねじ込まれる雌ねじ付きの通し孔６を有している。接触棒２の他端は分配器リング３にある孔８にはまり込んでいる。分配器リング３が取付けられる際、接触棒２との結合がまず固定部品９、例えばボルトによって確保され、続いて端面側が溶接される。その溶接継ぎ目１０は従って接触棒の一端に存在する。この実施例は長手軸線２１と外側接触面２０とを備えたほぼ円筒状の接触棒２を有している。
図３は図１に示された実施例の二つの電流分配器１７に対して同じ部品が使用されていることを示している。接触棒２の取付け個所は互いにずらされているが、両電流分配器１７は固定部品９および支持台にある孔６の位置から理解できるように同一形状に構成されている。このことはこの実施例の図４に示されている側面図からも理解できる。
図５は本発明に基づく装置の第２の実施例を示している。電流分配器２５は分割構造の支持台１８の両部分支持台１９間に配置されている。両部分支持台１９は支持脚４で支持され、同じ底板１１に固定されている。電流分配器２５は両部分支持台１９間の真ん中に分配器リング３を有し、この分配器リング３にすべての接触棒２が結合されている。
図６には支持台１に固定されている接触防護フード２３を備えた本発明に基づく装置が示され、その接触防護フード２３は細長い窓状開口２４を有している。接触防護フード２３は両電流分配器１７の上側と軸の回転軸線２２の横に水平に位置する側面とを取り囲んでいる。これは空気が接触防護フードの下を水平に流れることができるように回転軸線の方向の両側が開いている。
本発明に基づく装置の実施例に示された二つの構造を組み合わせることによって、その構造原理を維持した状態で、考え得るあらゆるブラシ数およびブラシ配置構造に対する装置を構成することができる。従って、この構造原理は軸を備えた発電機および電動機に普遍的に利用できる。
【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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