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Title:
CURRENT-TRANSFER ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/063727
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a current-transfer assembly for electric machines, comprising a shaft (22) with electrically conductive slip elements (12, 14, 16, 18) originating from and coaxially surrounding said shaft, said elements supporting carbon brushes. According to the invention, various electric phases are connected to slip elements that are insulated from one another, by means of current paths that lead to the windings of the electric machine. To guarantee that temperature fluctuations do not adversely affect the current transfer, the slip elements are configured as disc elements that consist of or contain carbon material.

Inventors:
ZILCH PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/001211
Publication Date:
August 15, 2002
Filing Date:
February 06, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SCHUNK METALL & KUNSTSTOFF (DE)
ZILCH PETER (DE)
International Classes:
H01R39/08; H01R39/14; (IPC1-7): H01R39/14; H01R39/08
Foreign References:
DE932810C1955-09-08
DE1916263A11970-01-22
US2404969A1946-07-30
FR2650445A11991-02-01
DE1904099U1964-11-12
Attorney, Agent or Firm:
Stoffregen, Hans-herbert (Hanau, DE)
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Claims:
Patentansprüche Stromübertragungsanordnung
1. Stromübertragungsanordnung für elektrische Maschinen, inbesondere Generato ren von z. B. Windkraftanlagen, umfassend eine Welle (22) mit von dieser ausgehenden und diese koaxial umgebenden elektrisch leitenden Schleifelemen ten (12,14,16,18,124,126,128,130,132,134) und auf diese sich abstützen den Kontaktelementen wie Kohlebürsten, wobei verschiedene elektrische Phasen mit elektrisch gegeneinander isolierten Schleifelementen über zu Wicklungen der elektrischen Maschine führende Strombahnen wie Leiterbolzen oderstangen (84) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifelemente (12,14,16,18,22,124,126,128,130,132,134) aus Kohlenstoffinaterial bestehende oder dieses enthaltende Scheibenelemente sind.
2. Stromübertragungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelement (52) Durchbrechungen (26,28,30,32,34,36,38) aufweist, wobei in zumindest einer Durchbrechung eine aus elektrisch leitendem Material bestehende Buchse (50) im Passsitz eingefügt ist.
3. Stromübertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (50) zu beiden Seitenflächen (40,42) des Scheibenelementes (22) vorsteht.
4. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang jeder Seitenfläche (40,42) des Scheibenelementes (22) eine flächig an der Seitenfläche anliegende aus elektrisch leitendem Material bestehende Kontaktplatte (52) mit Durchbrechungen (26,28,30,32,34,36,38) verläuft, die ein den Durchbrechungen des Scheibenelementes entsprechendes Bohrbild auf weisen.
5. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (50) mit ihren jeweiligen die Seitenflächen (40,42) des Schei benelementes (22) mit einem Maß H vorstehenden Stirnrandabschnitten (54,56) eine der Durchbrechungen der Kontaktplatte (52) durchsetzt.
6. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnrandabschnitt (54,56) der Buchse (50) in einer der Bohrungen der Kontaktplatte (22) eingepasst wie eingepresst ist.
7. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakplatte (52) eine Dicke aufweist, die dem Maß H des jeweiligen über die Seitenfläche (40,42) des Scheibenelementes (22) vorstehenden Stirn randabschnittes (54,56) der Buchse (50) entspricht.
8. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (52) außenflächig bündig in Stirnfläche der Buchse (50) übergeht.
9. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (50) und/oder die Kontaktplatte (52) aus Kupfer bestehen und/oder dieses enthalten.
10. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktplatte (52) einen umlaufenden abgewinkelten Rand (58) auf weist, der in eine entsprechende umlaufende Nut (46,48) in der Seitenfläche (40,42) des Scheibenelements (22) eingreift.
11. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromführende Leiterbolzen bzw. die Leiterstange (84) über einen insbesondere Lamellenkontakt mit der Buchse (50) verbunden ist, über die eine Stromübertragung zu dem Scheibenelement (14) erfolgt.
12. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenelemente (22) im Kontaktbereich zu den Kontaktplatten (52) und/oder der Buchse (50) mit elektrisch leitendem Material versehen wie ver kupfer, insbesondere spritzverkupfert sind.
13. Stromübertragungsanordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenraum zwischen mit verschieden elektrischen Polen verbundenen Scheibenelementen (22) vollflächig abgedeckt ist.
14. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen den Scheibenelementen (12,14,16,18) unter schiedlichen elektrischen Potentials bzw. zu angrenzendem Element wie Flansch scheibe (72) durch einen umfangseitig umlaufende Rippen (106,108) aufweisen den Isolierkörper (62,64,66,68,88) abgedeckt ist.
15. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Längsachse des Isolierkörpers (88) verlaufenden Rippen (106, 108) unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
16. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich des Isolierkörpers (88) eine Rippe eines Durchmessers (108) verläuft, der größer als Durchmesser verbleibender Rippen (106) ist.
17. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (88) insbesondere aus Kunststoffmaterial wie Glasfaser kunststoffisoliermaterial besteht.
18. Stromübertragungsanordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) in ihren jeweiligen Endbereichen (110) gelagert ist.
19. Stromübertragungsanordnung nach vorzugsweise einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Welle (22) angeordneten Scheibenelemente (12,14,16,18) und Isolierkörper (62,64,66,68) eine modular aufgebaute Einheit bilden.
20. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Phase der elektrischen Maschine mehrere unmittelbar nebeneinander auf der Welle (22) angeordnete Scheibenelemente (124,126 ; 128,130 ; 132, 134) zugeordnet sind.
21. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) und die Scheibenelemente (12,14,16,18,124,126,128, 130,132,134) sowie die Isolierkörper (62,64,66,68) eine Einheit bilden, die in einem Gehäuse (116) angeordnet ist, in dessen Stirnwänden (112,114) die Welle (22) gelagert ist.
22. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (116) ein Wärmetauscher (118, 120) angeordnet ist.
23. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (118,120) ein Flächenkühler ist.
24. Stromübertragungsanordnung nach zumindest einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (118,120) mit einem Kühlkreislauf der elektrischen Maschine verbunden ist.
Description:
Beschreibung Stromübertragungsanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromübertragungsanordnung für elektrische Maschinen, insbesondere Generatoren von z. B. Windkraftanlagen, umfassend eine Welle mit von dieser ausgehenden und diese koaxial umgebenden elektrisch leitenden Schleifelementen und auf diese sich abstützenden Kontaktelementen wie Kohlebürsten, wobei verschiedene elektrische Phasen mit elektrisch gegeneinander isolierten Schleif- elementen über zu Wicklungen der elektrischen Maschine führende Strombahnen wie Leiterbolzen oder-stangen verbunden sind.

Bei elektrischen Maschinen wie Generatoren oder Elektromotoren kann der Strom über Schleifringe an Kohlebürsten übertragen werden, die sich auf erstere abstützen. Bei den Schleifringen werden üblicherweise solche aus Metall benutzt, das den Abrieb der Kohlebürsten bestimmt. Um den Abrieb zu reduzieren, können Kohlebürsten imprä- gniert werden.

Bekannte Schleifringanordnungen für elektrische Maschinen sind z. B. der DE 23 43 769 C2, DE-PS 875 235, DD 248 909 Al, DE 32 30 298 Al oder DE-AS 1 184 412 zu entnehmen.

Bei großen elektrischen Maschinen wie Generatoren in Windkraftanlagen ist darauf zu achten, dass einerseits der Verschleiß so gering wie möglich gehalten wird und anderer- seits im Falle einer Wartung oder des Austausches von Elementen eine einfache Handhabung gegeben ist.

Bei den bekannten Systemen werden bei der Verwendung von Kohleschleifringen diese durch Kleben, durch Schrumpfen oder durch Klemmen auf einem Basisträger fixiert. Da die Kohle und der Träger unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ist nicht in allen Fällen eine sichere Stromübertragung gewährleistet. Zudem garantieren geklebte und geschrumpfte Verbindungen keine Langlebigkeit. Außerdem fordern die bekannten Klemmverbindungen zusätzliche Verschraubungen, um eine gleichmäßige Flächenpressung zu erzielen. Dies ist insbesondere im Bereich der Kohleschleifring- systeme recht aufwendig.

Unabhängig hiervon muss sichergestellt werden, dass durch Abrieb entstehender Kohlestaub nicht zu Kurzschlüssen führt. Da bei der bekannten Anordnung die Welle an einem Ende gelagert ist, ist eine konstruktiv aufwendige Führung und Lagerung erforderlich, um eine gewünschte Schwingungsstabilität sicherzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Stromübertragungsanord- nung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine sichere Stromübertragung stets gewährleistet ist. Nach einem weiteren Aspekt soll sichergestellt sein, dass die Anordnung eine hohe Schwingungsstabilität aufweist. Auch soll mit konstruktiv ein- fachen Maßnahmen die Möglichkeit geschaffen werden, eine Änderung der Stromüber- tragungsbereiche vorzunehmen. Ferner soll sichergestellt sein, dass anfallender Kohle- staub die elektrische Funktionstüchtigkeit nicht beeinträchtigt.

Zur Lösung des der Erfindung zu Grunde liegenden Hauptproblems ist vorgesehen, dass die Schleifelemente aus Kohlenstoffmaterial bestehende oder dieses enthaltende Schei- benelemente sind.

Abweichend von vorbekannten Konstruktionen wird nicht ein Kohleschleifring benutzt, der auf einem Träger aufgebracht wird. Vielmehr wird ein aus einheitlichem Material bestehendes Scheibenelement benutzt, das aus üblichen zur Übertragung von Strömen verwendeten Materialien wie Kohlenstoff, Graphit, Kohlenstoffgraphit oder Metall- graphit bestehen kann. Da das Scheibenelement aus einem einheitlichen Material besteht, können keine unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auftreten, die zu einer Beeinträchtigung der Stromübertragung führen.

Insbesondere und in hervorzuhebender Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Scheibenelement mit Durchbrechungen versehen ist, wobei in zumindest einer eine Buchse im Passsitz eingefügt ist, die zu beiden Seitenflächen des Scheibenelementes vorsteht. Durch die zumindest eine Buchse wird einer der Strombolzen oder-stangen geführt, über den bzw. die der Strom über die Kohlescheibe abgeleitet werden soll.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass entlang jeder Seitenfläche des Scheibenelementes eine flächig an der Seitenfläche anliegende aus elektrisch leitendem Material bestehende Kontaktplatte mit Durchbrüchen verläuft, von denen eine von der Buchse bzw. von über die Seitenflächen vorstehenden Stirnrandabschnitten dieser durchsetzt sind. Dabei sollten die Stirnrandabschnitte der Buchse in die Durchbrechungen der Kontaktplatten einge- passt wie eingepresst sein.

Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in das aus Kohlenstoff- material bestehende Scheibenelement die z. B. aus Kupfer bestehende Buchse mit genau definiertem Passmaß eingepasst ist. Die Buchse steht an jeder Seite des Scheiben- elementes um ein Maß über, das dem Plattenelement-auch Bordscheibe genannt-in seiner Dicke entspricht. Auf die vorstehenden Abschnitte der Buchse werden sodann beidseitig die Plattenelemente bzw. Bordscheiben mit gleichem Bohrbild und mit Passmaß gepresst.

Selbstverständlich können in einer Bordscheibe auch mehr als eine Buchse insbesondere im Passsitz eingepasst sein.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Kontaktplatte einen umlaufenden abgewinkelten Rand aufweist, der in eine entsprechende umlaufende Nut in der Seitenfläche des Scheibenelementes eingreift.

Die Hülsen bzw. Buchsen und/oder die Kontaktplatten sollten aus Kupfer bestehen oder dieses enthalten. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Scheibenelement im Kon- taktbereich zu der Buchse bzw. den Buchsen und/oder Kontaktplatten mit elektrisch leitendem Material versehen wie verkupfert, insbesondere spritzverkupfert ist. Hierdurch wird zusätzlich eine sichere Stromübertragung gewährleistet.

Damit ein hinreichender elektrisch leitender Kontakt zwischen den stromführenden Leiterbolzen bzw.-stangen und den Buchsen sichergestellt ist, sieht ein weiterer Vorschlag der Erfindung vor, dass die stromführenden Leiterbolzen oder-stangen über Lamellenkontakte mit den Buchsen verbunden sind, über die eine Stromübertragung zu den Scheibenelementen erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Lehre erfolgt ein definierter und temperaturunabhängiger Stromübergang bei geringsten Übergangswiderständen von der Kontakt-oder Kohlebür- stenlauffläche über die vorzugsweise verkupferten Seitenflächen des Scheibenelementes wie der Kohlescheibe zu den Plattenelementen wie Bordscheiben, der eingepressten vorzugsweise aus Kupfer bestehenden Buchse und über den Lamellenkontakt zu dem Stromübertragungsbolzen bzw. der Stromübertragungsstange. Somit ist bei stark schwankender Belastung und damit großen Temperaturschwankungen in der Kontakt- scheibe gewährleistet, das ständig ein definierter Stromübergang erfolgt.

Nach einem selbständig Schutz genießenden Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenraum zwischen den mit verschiedenen elektrischen Phasen verbunde- nen Scheibenelementen vollflächig abgedeckt ist. Insbesondere ist der Zwischenraum durch einen umfangsseitig umlaufende Rippen aufweisenden Isolierkörper abgedeckt.

Dabei können die Rippen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei insbesondere eine Rippe im Mittenbereich des Isolierkörpers verläuft, deren Durchmesser größer als der Durchmesser übriger Rippen ist. Hierdurch wird eine Art Trennwand gebildet, durch die zusätzlich sichergestellt ist, dass Kohlestaub nicht zu elektrischen Störungen führen kann. Der Isolierkörper selbst besteht insbesondere aus Kunststoffmaterial wie Glasfa- serkunststoffisoliermaterial.

Auch zeichnet sich die erfindungsgemäße Lehre durch einen selbständig Schutz genie- ßenden Vorschlag dadurch aus, dass die Welle zweiseitig gelagert ist, insbesondere in ihrem jeweiligen Endbereich. Dabei kann die Welle in Stirnwänden eines Gehäuses gelagert sein, das die Stromübertragungsanordnung aufnimmt. In dem Gehäuse kann des Weiteren ein Wärmetauscher wie Flächenkühler vorgesehen sein. Dabei können zu dem Wärmetauscher führende Leitungen mit einem Kühlkreislauf der elektrischen Maschine selbst verbunden sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Leitungen mit einem internen Kühlkreislauf verbunden sind. Insoweit wird jedoch auf hinreichende Kühlsy- steme verwiesen.

Schließlich zeichnet sich die Erfindung ebenfalls eigenerfinderisch dadurch aus, dass eine die Welle, die Scheibenelemente und die Leiterbolzen oder-stangen umfassende Einheit modular aufgebaut ist. Dabei kann eine Phase der elektrischen Maschine mit mehreren unmittelbar nebeneinander auf der Welle angeordneten Scheibenelementen verbunden sein. Somit wird ein System zur Verfügung gestellt, das für mehrere Strom- übertragungsbereiche verwendet werden kann. So kann z. B. zur Stromübertragung von 500 A jeweils ein Scheibenelement pro Phase benutzt werden, wohingegen z. B. bei einer Stromübertragung von 800 A jeweils zwei Scheibenelemente pro Phase auf der Welle angeordnet werden.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird eine Stromübertragungsanordnung insbesondere bestimmt für Windgeneratoren zur Verfügung gestellt, die hohe Standzeiten und damit eine Minimierung von Wartungs-und Servicezeiten bietet. Dabei ist die Kontaktschei- beneinheit komplett austauschbar und regenerierbar. Durch die geschlosene Bauweise, also das vollständige Abdecken des Zwischenraums zwischen den Kontaktscheiben wird eine Kompaktheit der Anordnung ermöglicht, die zu einer Kostenreduzierung ins- besondere für die weiteren notwendigen Baugruppen wie Kühlung und Gehäuse führt Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen-für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht durch eine Stromübertragungsanordnung einer elek- trischen Maschine, Fig. 2 die Stromübertragungsanordnung nach Fig. 1 im Längssclmitt, Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer in einem Gehäuse angeordneten Stromüber- tragungsanordnung, Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schleifelementes, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 4, Fig. 6 eine Draufsicht auf das Schleifelement gemäß Fig. 4, Fig. 7 eine Seitenansicht eines Plattenelementes, Fig. 8 einen Querschnitt durch das Plattenelement gemäß Fig. 7, Fig. 9 eine Seitenansicht eines Isolierkörpers und Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 9.

In den Figuren werden Elemente einer Stromübertragungsanordnung für einen Generator einer Windkraftmaschine beschrieben, ohne dass hierdurch die Erfindung eingeschränkt werden soll. Vielmehr gilt die erfindungsgemäße Lehre auch für sonstige Stromübertra- gungsanordnungen, die für elektrische Maschinen bestimmt sind.

Um die in der Wicklung eines Generators erzeugte Spannung bzw. den Strom ab- zuleiten, ist eine Stromübertragungsanordnung vorgesehen, die einen Schleifelementkör- per 10 umfasst, von dem über nicht dargestellte Kohlebürsten in gewohnter Weise Strom abgeleitet wird. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Drehstromge- nerator, bei dem die Phasen T, S und R jeweils mit einem Schleifelement 12,14,16 verbunden sind. Das verbleibende vierte Schleifelement 18 ist der Nullleiter, der auf Massepotential liegt, also auf dem Potential einer Welle 18, von dem die Schleif- elemente 12,14,16,18 ausgehen.

Erfindungsgemäß sind die Schleifelemente 12,14,16,18 Scheibenelemente aus Kohlen- stoffmaterial wie Graphit, Kohlenstoffgraphit, Metallgraphit oder sonstigen im Bereich der Stromübertragung bekannten Kohlenstoffmaterialien.

Ein entsprechendes Scheibenelement-nachstehend vereinfacht Kohlescheibe genannt- ist in den Fig. 4 bis 6 dargestellt. Die Kohlescheibe 22 weist eine Zylinderform auf, wobei dessen Umfangsfläche 24 Kontakt-oder Gleitfläche für eine nicht dargestellte Kohlebürste ist, über die Strom abgeführt wird. Dabei kann die Kohlescheibe peripher geschlitzt sein, wie dies auch von üblichen Schleifringen her bekannt ist.

Die Kohlescheibe 22 weist Durchbrechungen-nachstehend Bohrungen genannt-auf, und zwar eine zentrale Bohrung 26 für die Welle 20 sowie Bohrungen 28, 30,32 eines ersten Durchmessers und Bohrungen 34,36,38 eines vorzugsweise hiervon abweichen- den Durchmessers.

Des Weiteren ist in jeder Seitenfläche 40,42 beabstandet zur Gleitfläche 24 eine konzentrisch zur Kohlescheibenlängsachse 44 umlaufende Nut 46,48 vorgesehen.

In zumindest eine der Bohrungen 28,30,32 insbesondere größeren Durchmessers wird mit genau definiertem Passmaß eine Buchse aus elektrisch leitendem Material, ins- besondere Kupferbuchse eingepasst wie eingepresst. Eine Buchse 50 ist gestrichelt in Fig. 5 eingezeichnet. Die entsprechende Buchse 50 steht mit einem Maß H über die jeweilige Seitenfläche 40,42 der Kohlescheibe 22 vor. Auf den Seitenflächen 40,42 der Vollkohlescheibe 22 wird sodann jeweils flächig eine als Bordscheibe zu bezeichnende Kontaktplatte 52 angeordnet, die das gleiche Bohrbild wie die Kohlescheibe 22 aufweist und mit Passmaß auf die die Seitenflächen 40,42 überragenden Randabschnitte 54,56 der Buchse oder Hülse 50 aufgepresst werden. Dabei beträgt die Dicke der Kontakt- platte 52 dem Maß H der Hülse 50, um das diese über die Seitenflächen 40,42 vor- steht.

Da die Bohrungen der Kontaktplatte 52 mit denen der Kohlescheibe 22 übereinstimmen, werden entsprechende Bezugszeichen benutzt.

Des Weiteren weist die Kontaktplatte 52 einen umlaufenden randseitigen seitlich abragenden Steg 58 auf, der an die Nut 46 bzw. 48 in den Seitenflächen 40,42 der Kohlescheibe 22 angepasst ist, so dass bei auf den Seitenflächen 40,42 anliegenden Kontaktplatten 52,54 die abgewinkelten Ränder, also die stegförmigen Abschnitte 58 in die Nuten 46,48 eingreifen.

Die Bohrungen 34,36,38 werden sodann von elektrisch isolierten bzw. aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Befestigungs-bzw. Spannbolzen 60 durchsetzt, über die die Schleifscheiben 12,14,16,18 mit zwischen diesen verlaufenden Isolierkörpern 62,64,66,68 zwischen Flanschscheiben 70,72 festgezogen und gespannt werden.

Hierzu geht der zumindest endseitig ein Gewinde aufweisende Befestigungsbolzen 60 von einem der Flanschscheiben-im Ausführungsbeispiel von der Flanschscheibe 72- aus und ist in dieser z. B. festgeschraubt, um auf gegenüberliegender Seite über Schrau- ben 74,76,78 angezogen zu werden. Um die erforderliche Vorspannung zu erhalten, ist zwischen den Schrauben 74,76,78 und Bodenfläche eines von dem Bolzen 60 durch- setzten in der Flanschscheibe 74 vorhandenen Aussparung 80 ein Federelement wie Tel- lerfederpaket 82 angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel werden Bohrungen 28,30,32 größeren Durchmessers von Strombahnen in Form von Leiterbolzen 84 durchsetzt, wobei jeweils ein zu einer der Phasen T, S bzw. R der Wicklungen des Generators führender Leiterbolzen 84 mit einer der Kohlescheiben 12,14,16 elektrisch leitend verbunden und gegenüber den ver- bleibenden elektrisch isoliert ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Leiterbolzen 84 mit der Kohlescheibe 14 elektrisch leitend verbunden. Folglich befindet sich in der entsprechen- den Bohrung die im Passitz eingepasste Buchse 50, wobei der Leiterbolzen 84 mit der Buchse 50 über einen aus der Hochspannungstechnik bekannten Lamellenkontakt 86 elektrisch leitend verbunden ist.

Die mit den Phasen T, S bzw. R verbundenen Kontaktscheiben 12,14,16 sind unterein- ander, zur tragenden Welle 20 sowie gegenüber der an Masse liegenden Kohlescheibe 18 sowie im Ausführungsbeispiel gegenüber der Flanschscheibe 72 über die Isolierkör- per 62,64,66,68 elektrisch isoliert.

Der grundsätzliche Aufbau der Isolierkörper 62,64,66,68 wird anhand eines Isolier- körpers 88 in den Fig. 9 und 10 näher erläutert. Der Isolierkörper 88, der insbesondere aus Kunststoffinaterial wie Glasfaserkunststoffisoliermaterial besteht, weist eine Schei- benform mit Durchbrechungen 90,92,94,96,98,100,102 auf, die beim montierten Schleifelementenkörper 10 fluchtend zu den Bohrungen 26,28,30,32,34 36,38 verlaufen, also sowohl von der Welle 22 als auch von den Befestigungsbolzen 60 als auch den Leiterbolzen 84 durchsetzt sind. Umfangsseitig weist der Isolierkörper 38 quer zu dessen Längsachse 104 verlaufende Rippen 106,108 auf, wobei die im Mitten- bereich verlaufende Rippe 108 einen größeren Außendurchmesser aufweist. Die mittlere Rippe 108 stellt dabei quasi eine Trennwand zwischen den angrenzenden auf unter- schiedlichen Potentialen liegenden Elementen dar, d. h. einerseits zwischen der Flansch- scheibe 72 und der Kohleplatte 12 und andererseits zwischen den Kohleplatten 12,14 bzw. 14,16 bzw. 16, 18. Über die Isolierkörper 62,64,66,68 werden sowohl die Spannbolzen 60 als auch die Leiterbolzen 84 als auch die Welle 22 gegenüber den freien Flächen der Kohleplatten 12,14,16,18, also insbesondere deren Gleit-oder Kontaktflächen 24 zusätzlich abgeschirmt, so dass weitere Maßnahmen nicht erforder- lich sind, um auftretenden Kohlenstaub fernzuhalten. Hierdurch bedingt ist eine überaus kompakte Baueinheit möglich.

Die Welle 22 ist zweiseitig gelagert, d. h. einerseits an ihrem freien äußeren Ende 110 und andererseits über die Flanschscheibe 72. Hierdurch ergibt sich eine hohe Schwin- gungsstabilität. Dabei kann die Welle 22 bzw. die Flanschscheibe 72 in stirnseitigen Gehäusewandungen 112,114 eines Gehäuses 116 gelagert sein, wie ein solches von Windkraftmaschinen bekannt ist. Innerhalb des Gehäuses 116 können Wärmetauscher 118,120 in Form von Plattenkühlern angeordnet sein, die entweder in einem internen Kühlkreis oder in einem Kühlkreis der elektrischen Maschine selbst angeordnet sein können. Zur besseren Kühlung geht des Weiteren von der vorderen Flanschscheibe 70 ein Lüfterrad 122 aus.

Der Schleifscheibenkörper 10 mit den Vollkohlescheiben 12,14,16,18 und den zwischen diesen verlaufenden Isolierkörpern 62,64,66,68 und den diese Einheit stirnseitig begrenzenden Flanschscheiben 70,72 ist erkennbar modular aufgebaut, so dass die Möglichkeit besteht, auf die Welle 22 in Abhängigkeit von der Größe der Stromübertragung eine entsprechende Anzahl von Kohlescheiben aufzustecken, wobei mehrere einer der Phasen T, S und R zugeordnete Kohlescheiben unmittelbar nebenein- ander und elektrisch leitend untereinander auf der Welle 22 angeordnet sind. So sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 den Phasen S, T und R jeweils zwei Kohlescheiben 124, 126 und 128,130 und 132,134 zugeordnet, die einen Aufbau aufweisen, wie dieser im Zusammenhang mit den Fig. 4 bis 8 ausführlich beschrieben worden ist. Zwischen den Paaren von Vollkohlescheiben 124,126 bzw. 128,130 bzw. 132,134 und der an- grenzenden Flanschscheibe 72 bzw. der mit dem Nullleiter verbundenen Kohlescheibe 18 sind sodann die Isolierkörper 62,64,66,68 ähnlich der Fig. 2 mit einem Aufbau gemäß der Fig. 9 und 10 angeordnet.




 
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