(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電気機械用の、特に、電流励磁型同期機械用の、ブラシモジュール（１０、３０、３４）であって、
機械のスリップリング（１１、３６）と電気的接触を確立するための少なくとも２つのブラシ（１２、３５）を有し、且つ、ハウジング手段（１３、３１、３７）と、前記ブラシを収容及び支持するためのブラシホルダ（１４、４１）と、を有するブラシモジュールにおいて、
前記ハウジング手段は、前記ブラシのブラシダストを収集するための収集手段（２１、３３、４６）を有し、
前記収集手段（２１、３３、４６）はブラシダストを収集するための複数のポケット（２５、２６、２７）を有し、該ポケットはスリップリング（１１、３６）の回転方向（２８）において前記ブラシ（１２、３５）の下流に配設されており、
前記ポケット（２５、２６、２７）は、前記回転方向（２８）に延在する複数のリブ（２２、２３、２４、４３、４４、４５）によって形成されており、
前記ハウジング手段（１３、３１、３７）は、前記ブラシ（１２、３５）及び前記ブラシホルダ（１４、４１）を完全に取り囲んでおり、
前記ポケット（２５、２６、２７）の各々は、互いに同心配置された弧線形状を有することを特徴とするブラシモジュール。
【請求項２】
前記ハウジング手段（１３、３１、３７）は、少なくとも部分的に、好ましくは、完全に、スリップリング（１１、３６）を同軸状に取り囲むように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシモジュール。
【請求項３】
前記ハウジング手段（１３、３１、３７）は、環境（１９）に対して防塵型の方式で封止されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシモジュール。
【請求項４】
前記収集手段（２１、３３、４６）はブラシダストを吸収する材料を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項５】
前記ハウジング手段（１３、３１、３７）は、２つの円形リングの形状のハウジング半体（３２、３８）から構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項６】
前記ハウジング手段（１３、３１、３７）は、前記ブラシホルダ（１４、４１）及び／又は前記収集手段（２１、３３、４６）を形成していることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項７】
前記ブラシホルダ（１４、４１）は、前記スリップリング（１１、３６）との関係において、軸方向において離隔していることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項８】
スリップリング（１１、３６）と電気的接触を確立するための少なくとも２つのブラシ（１２、３５）が設けられ、個々のブラシホルダ（１４、４１）は、前記スリップリングとの関係において、半径方向において離隔していることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項９】
複数のブラシホルダ（１４、４１）は、最大相対距離において配設されていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項１０】
前記ブラシホルダ（１４、４１、５２、５３）又は前記ブラシ（１２、３５、４８）は、損耗検出のための通知手段を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のブラシモジュール。
【請求項１１】
電気機械、特に、電流励磁型同期機械であって、
請求項１〜１０の何れか一項に記載のブラシモジュール（１０、３０、３４、４７）を有することを特徴とする機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電気機械用のブラシモジュールと、電気機械、特に電流励磁型同期機械と、に関し、ブラシモジュールは、機械のスリップリングと電気的接触を確立するための少なくとも２つのブラシを有し、且つ、ハウジング手段と、ブラシを収容及び支持するためのブラシホルダと、を有する。
【背景技術】
【０００２】
この種のブラシモジュールは、一般に、既知であり、且つ、通常は、パワーを電流励磁型同期機械の回転シャフトに伝達するべく、使用されている。ブラシモジュールのブラシと電気的接触状態にあるスリップリングはシャフト上に配設されている。ブラシは、シャフトとの関係において半径方向において運動可能となるように、ブラシホルダ内において、又は、ブラシ収容部と呼称されるものの内部において、収容されており、スプリングが、ブラシに対してばね力を作用させることにより、これらをスプリングに抗して押圧している。ブラシモジュールは、少なくとも２つのブラシを有していることから、ブラシモジュールは、２つのスリップリングと電気的接触を確立することが可能であり、これらのスリップリングは、例えば、異なる極性を有することができる。ブラシ自体は、通常、適宜、金属成分を有する炭素又はグラファイトから製造され、且つ、撚線を介してパワーが供給されている。
【０００３】
電気機械の動作の際には、ブラシの材料が継続的に損耗するが、これは、ブラシが継続的に消費され、且つ、その長さが減少することを意味している。削り落とされた粒子が、ブラシモジュールの環境に進入し、且つ、ブラシダスト又はグラファイトダストの形態で、そこに堆積する。
【０００４】
不都合なことに、ブラシダストは、導電性ダスト表面を形成し、これにより、電荷用の漏洩経路と呼称されるものが形成される。例えば、ブラシダストは、電気機械の金属性コンポーネントとブラシ又はブラシホルダの間において漏洩経路を形成しうる（接地障害）。更には、漏洩経路は、２つの極又はブラシ又はブラシホルダの間においても形成されうる（短絡）。接地障害の場合には、電圧が、電気機械の導電性部分に、又は、電気機械の環境に、伝達され、且つ、短絡の場合には、電極の間において伝達され、この結果、電気機械の、及び／又は、機械を駆動するべく使用されるパワーエレクトロニクスの、誤動作がもたらされる。また、電流励磁型同期機械との関連においては、誘導結合などにより、電気エネルギーが物理的接触を伴うことなしに回転子に伝達されることが知られているが、これらのシステムは、その技術的複雑さに起因して、ブラシモジュールよりも格段に高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、漏洩経路の形成を回避した、ブラシモジュール又はブラシモジュールを有する電気機械を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有するブラシモジュールにより、請求項１３の特徴を有するブラシモジュールにより、且つ、請求項１８の特徴を有する電気機械により、実現される。
【０００７】
回転電気機械用の、特に、電流励磁型同期機械用の、本発明によるブラシモジュールは、機械のスリップリングと電気的接触を確立するべく、少なくとも２つのブラシを有し、且つ、ブラシモジュールは、ハウジング手段と、ブラシを収容及び支持するためのブラシホルダとを有し、ハウジング手段は、ブラシのブラシダストを収集するための収集手段を有する。
【０００８】
具体的には、ブラシモジュールは、ブラシホルダが個々のスリップリング上において配設されているのみでなく、ハウジング手段が、ブラシ又はブラシホルダをも収容及び支持するような方式で構成されている。従って、少なくとも２つのブラシがハウジング手段上において一緒に支持されている。本発明によれば、ハウジング手段は、ブラシのブラシダスト用の収集手段を有する。収集手段は、ブラシから削り落とされたブラシダストが、且つ、適宜、電気機械の動作又はスリップリングの回転の際にスリップリングから削り落とされた粒子が、収集手段に進入するような方式で構成されている。従って、ブラシダストが収集手段によって吸収されるか、又は、その少なくとも主要な部分が、制御された方式により収集及び保存されている。この結果、電気漏洩経路が、ブラシ、又はブラシホルダ、又は、電気機械又は環境のその他の伝導性部分の間において、形成されるように、相対的に大きな量のブラシダストが、ブラシ又はブラシホルダのエリア内において堆積されることを防止することができる。この結果、ブラシの損耗に起因した電気機械の全体的な潜在的誤動作を事実上防止することができる。
【０００９】
ハウジング手段は、少なくともブラシを完全に取り囲むことが可能であり、好ましくは、ブラシ及びブラシホルダを完全に取り囲むことができる。ハウジング手段、ブラシ、又はスリップリングと電気的接触状態にあるブラシの端部が、ハウジング手段内において収容されるような方式で構成されている場合には、ブラシダストがハウジング手段の外側のブラシの環境に進入することを防止することができる。このケースにおいては、収集手段はハウジング手段内において統合することができる。また、それぞれのブラシに、その独自の収集手段を割り当てることもできる。原則的に、収集手段は、ハウジング手段とは別個のものであってよく、且つ、ハウジングに挿入することができる。又は、この代わりに、収集手段は、ハウジング手段によって形成することもできる。また、ハウジング手段は、ブラシに加えてブラシホルダをも完全に取り囲み、その結果、ブラシダストの望ましくない逃避が防止されるような方式で、構成することもできる。更には、ハウジング手段は、ブラシホルダだけを部分的に取り囲むこともできる。
【００１０】
ハウジング手段は、部分的に、好ましくは完全に、スリップリングを同軸状に取り囲むように、構成することができる。例えば、ハウジング手段は、円形リングセグメントの形状を有していてもよく、又は、シャフトの円形形状に対して適合されていてもよい。また、ハウジング手段は完全に円形のリングの方式によって構成されていてもよく、且つ、半径方向においてスリップリングを完全に取り囲んでいてもよい。
【００１１】
従って、ハウジング手段は、環境に対して防塵型の、又は、ほぼ防塵型の方式で封止することができる。この結果、ブラシダストが、ハウジング手段からスリップリングの環境に逃避し、且つ、電気機械のその他の伝導性コンポーネントに向かう漏洩経路を潜在的に形成することを防止することができる。回転シャフトに対する実質的に防塵型の封止は、例えば、ラビリンスシール、シーリングリップ、ブラシシール、又はその他の適切な封止材を使用することにより、実現することができる。冷却などを目的として、環境とハウジング手段の内部の間における空気交換を依然として提供することができる。
【００１２】
収集手段は、ブラシダストを収集するためのポケットを有することが可能であり、且つ、ポケットは、スリップリングの回転の方向において、ブラシの下流に配設することができる。ブラシから削り落とされたブラシダストは、通常、スリップリングの回転の方向において搬送されることになり、これが、ブラシダストが収集されうるポケット又はポケット形状の凹部がブラシの下流に配設されうる理由である。ポケットは、ハウジング手段によって形成することが可能であり、又は、これとは別個のものであってもよい。ブラシダストがポケット内において収集されることにより、ダストは、漏洩経路が形成されることなしに、制御された方式により、ポケット内において堆積することができる。
【００１３】
ポケットは、回転の方向において延在するリブによって形成することができる。リブはスリップリングまで同軸状に延在することが可能であり、リブはブラシダストの吸着のための特に大きな表面を提供している。リブは、ハウジング手段によって形成することが可能であり、又は、ハウジング手段に挿入することもできる。
【００１４】
更には、収集手段はブラシダストを吸収する材料を有することができる。この材料は、織物材料などの、多孔性又は空気透過性の材料、特に不織布であってよい。不織布は、ブラシダストが、不織布から容易に離れえないように、大量のブラシダストを取り込む又は吸収することができる。これは、ブラシダストが、振動などに起因して、収集手段によって再度放出されえないことを保証している。吸収材料は、収集手段のポケット内において又はその上部において、又は、ハウジング手段の壁の上部において、配設することができる。更には、吸収材料はクリーニングを目的として交換可能であってもよい。
【００１５】
ハウジング手段は、２つの円形リングの形状のハウジング半体から構成することができる。円形リング形状のハウジング半体は、相互結合可能であってよく、又は、更には、半径方向において相互の関係において回転可能であってもよい。ハウジング半体が同一の設計を有している際には、これらは、特に、製造の費用効率において優れている。任意選択により、ハウジング手段を円形セグメントの形状を有する少なくとも２つのハウジング半体から構成することが可能であり、ハウジング半体の分割プレーンは、軸方向において延在している。ブラシの配設との関係において、ハウジング半体のそれぞれは、少なくとも１つのブラシを収容することができる。
【００１６】
ハウジング手段は、ブラシホルダ及び／又は収集手段を形成することができる。ハウジング手段が、プラスチックなどから、射出成型によって製造されている場合には、ブラシモジュールの製造は、特に、費用効率に優れている。このケースにおいては、ブラシホルダの収容部は、ハウジング手段内の凹部として単純に形成することが可能であり、且つ、収集手段は、ハウジング手段内の単純なポケットとして形成することができる。
【００１７】
ブラシホルダは、スリップリングとの関係において軸方向において相互に離隔させることが可能であり、これは、具体的には、少なくとも２つのスリップリングをそれぞれ１つのブラシに電気的に接続する必要がある場合に可能である。
【００１８】
更には、スリップリングとの間において電気的接触を確立するための少なくとも２つのブラシが提供されてもよく、このケースにおいては、個々のブラシホルダは、スリップリングとの関係において、半径方向に互いに離隔させることができる。例えば、２つのブラシホルダをスリップリングを中心として軸方向において対称的な方式で相互に反対側に配設することができる。このケースにおいては、ブラシ又はブラシホルダの間における可能な漏洩経路の形成は、格段に困難である。
【００１９】
ブラシホルダは、ハウジング手段上において互いに対して最大相対距離において配設することができる。例えば、ブラシホルダは、ハウジング手段の設計に基づいて、軸方向及び半径方向の両方において、互いから可能な限り遠くにおいて離隔させることができる。
【００２０】
回転電気機械用の、特に電流励磁型同期機械用の、本発明による代替ブラシモジュールは、機械のスリップリングとの間において電気的接触を確立するための少なくとも２つのブラシを有しており、ブラシモジュールは、ハウジング手段と、ブラシを収容及び支持するためのブラシホルダと、を有し、ハウジング手段は、ブラシホルダが相互に離隔するような方式で構成されており、ハウジング手段は、スリップリングに向かって対向するハウジング手段のハウジング部分上においてブラシホルダの間に空隙を少なくとも部分的に形成している。
【００２１】
従って、ブラシホルダは、共有ハウジング手段内において収容されるか、又は、これによって形成されており、ハウジング手段は、空間がブラシホルダの間において形成されるような設計を有している。ブラシのブラシダストは、スリップリングに向かって対向するハウジング手段のハウジング部分上において堆積しうることから、具体的には、ハウジング手段は、ハウジング部分上においてブラシホルダの間に空隙を形成するような方式で、設計されている。ブラシダストがスリップリングに対向するハウジング手段のハウジング部分上において堆積する場合にも、漏洩経路がブラシ又は極の間に形成されるには、空隙が橋絡されるように、堆積するブラシダストの量が十分に大きくなければならないであろう。但し、空隙は、ブラシダストによって充填又は橋絡されえないように、寸法設計されている。この結果、ハウジング手段の単純な設計を通じて、ブラシダストによる漏洩経路の形成を防止することができる。
【００２２】
ハウジング手段は、単一のハウジングボディを有することが可能であり、且つ、同時にブラシホルダを形成することができる。但し、原則的に、ハウジング手段は、１つのハウジングボディ／ブラシホルダなどのように、複数のハウジングボディから構成することもできる。
【００２３】
空隙は、ハウジングボディ内において形成することが可能であり、且つ、長さは、５ｍｍ以上であってよい。この長さの空隙によれば、ブラシダストによる、橋絡、即ち、漏洩経路の形成が実質的に不可能となる。空隙の長さは、数センチメートルであってよい。
【００２４】
また、ハウジングボディ内の空隙は、空隙の幅がブラシにおける想定動作電圧の関数として形成されるような方式で形成することができる。想定動作電圧は、通常動作において想定されるブラシにおける最大動作電圧である。幅、即ち、最小幅、は、ＩＥＣ６０２４３規格に従って、空気の場合には、１ｋＶ／ｍｍという想定絶縁耐力に基づいて容易に算出することができる。
【００２５】
ブラシホルダ又はブラシが、損耗検出のための通知手段を有することが特に有利である。通知手段は、ブラシの長さを検出しうるブラシホルダ上のスイッチ又はコンタクトの形態、又は、特定の損耗の程度によって与えられる、ブラシ内のコンタクトの形態を有することができる。
【００２６】
本発明による電気機械、特に、電流励磁型同期機械、は、本発明によるブラシモジュールを有する。電気機械のその他の有利な実施形態は、装置の請求項に従属する請求項から明らかとなる。
【００２７】
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について更に詳細に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ブラシモジュールの第１実施形態の断面図である。
【図２】ブラシモジュールの第２実施形態の斜視部分図である。
【図３】図１のブラシモジュールの断面図である。
【図４】ブラシモジュールの第３実施形態の長手方向断面図である。
【図５】ブラシモジュールの第４実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、電流励磁型同期機械のスリップリング１１上のブラシモジュール１０の概略断面図を示している。ブラシモジュール１０は、スリップリング１１との間において電気的接触を確立するための２つのブラシ１２と、ブラシホルダ１４を有するハウジング手段１３と、を有する。ブラシ１２は、ブラシホルダ１４の長手方向軸１４の方向において運動可能となると共に、コイルばね、板ばね、又は定荷重ばねなどのスプリング（図示されてはいない）によってスリップリング１１に対して押圧されるような方式で、ブラシホルダ１４内において取り付けられている。ブラシホルダ１４は、相互の関係において角度αだけ、スリップリング１１の軸１６からオフセットされている。ハウジング手段１３は、円形リングの形状であり、且つ、環境１９に対して実質的に防塵方式で封止された内部１８を形成している外側ハウジング壁１７を有する。開口部２０を封止する封止要素（図示されてはいない）を有する開口部２０が、電線（図示されてはいない）の通過のために、ハウジング壁１７内において形成されている。ブラシ１２のブラシダストを収集するための収集手段２１が、ハウジング手段１３内において形成されている。収集手段は、それぞれ、ポケット２５〜２７を形成するリブ２２〜２４によって形成されている。リブ２２〜２４は、実質的に、矢印２８によって示されたスリップリング１１の回転方向において延在しており、図３において見られるように、ブラシダストは、スリップリング１１が回転すると共にポケット２５〜２７に進入した際に、矢印２９の方向において、ブラシ１２から離れるように搬送されている。
【００３０】
また、図２に示されているように、ブラシモジュール３０は、２つのハウジング半体３２から構成されたハウジング手段３１（全体的には示されていない）を有することができる。このケースにおいては、ハウジング半体３２が収集手段３３を形成している。
【００３１】
図４は、スリップリング３６上においてブラシ３５を有するブラシモジュール３４を示している。ブラシモジュール３４は、少なくとも２つのハウジング半体３８を有するハウジング手段３７を有する。定荷重ばね４０と一緒にブラシホルダ４１を形成している収容部３９が、それぞれのハウジング半体３８内において形成されている。ブラシホルダ４１に隣接した状態において、いくつかのリブ４３〜４５が、ハウジング３８の横方向表面４２上において形成されており、リブ４３〜４５はブラシダスト用の収集手段４６のポケット（図示されてはいない）を形成している。収集手段４６の閉鎖カバーは、図示されていない。
【００３２】
図５は、２つのブラシ４８と、ハウジングボディ５０を形成するハウジング手段４９と、を有するブラシモジュール４７を示している。ハウジングボディ５０は、電流励磁型同期機械（図示されてはいない）上の固定タブ５１上において支持されている。また、ハウジングボディ５０は、２つのブラシホルダ５２、５３を形成している。空隙５５が、ハウジング手段４９の、又は、スリップリングに向かって対向しているハウジングボディ５０の、ハウジング部分５４内において、ブラシホルダ５２、５３の間に形成されている。ブラシ４８のエリア内において堆積しうる任意のブラシダストは、空隙５５の幅（Ｂ）又は空隙５５の長さ（Ｌ）を橋絡することができず、従って、空隙５５により、潜在的な短絡が事実上防止されている。
【図１】
0006923663.tif 000002
【図２】
0006923663.tif 000003
【図３】
0006923663.tif 000004
【図４】
0006923663.tif 000005
【図５】
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