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Kommutator für elektrische Naschinen und Apparate. Die Erfindung bezweckt bei elektrischen Maschinen durch Ausbildung der Lamellen des Kommutators selbst eine wesentliche Verbesserung der Kommutierungsvorgänge herbeizuführen. Es ist bekannt, zu diesem Zweck die Lamellen des Kommutators aus Schichten von Metallen verschiedener elektrischer spezifischer Leitfähigkeit herzustellen, derart, dass als Endschicht an der ablaufenden Lamellenkante eine solche aus elektrisch schlechter leitendem Metall, z. B. Aluminium oder Eisen, angeordnet wird, während der übrige Teil der Lamelle beispielsweise aus elektrisch gut leitendem Kupfer besteht.
Dadurch, dass die ablaufende Lamellenkante mit höherem Widerstand ausgeführt ist, wird der Strom noch, bevor die Bürste die Lamelle verlässt, entsprechend gedrosselt und dementsprechend die von der Bürste abzuschaltende Leistung um das wesentlich gleiche Mass herabgesetzt. Die Erfindung ermöglicht vor allem diese Verhältnisse dadurch in ganz ausserordentlichem Ausmass günstiger zu gestalten, dass der Kömmutatorkörper wenigstens zum Teil aus Kohle aufgebaut ist und aus Schichten verschiedener elektrischer spezifischer Leitfähigkeit besteht, welche in Richtung des Kommutatorumfanges aneinander anschliessen und sich in radialer Richtung erstrecken.
Da innerhalb der verschiedenen Kohlensorten Widerstandswerte von etwa 0,1 SZ mm2/m (sogen. Metallgraphit) bis etwa 75 d2 mmz/m (Hartkohle) zur Verfügung stehen, hat man äusserst weitgehende Möglichkeiten für die Wahl der Widerstandsunterschiede zwischen den einzelnen Teilschichten der Lamellen. Eine darüber hinausgehende Steigerung des Widerstandsverhältnisses der einzelnen Schichten kann, gegebenenfalls dadurch erreicht werden, dass man zugleich mit Kohleschichten auch unmittelbar dem Bürsten-
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kontakt ausgesetzte Metallschichten zum Aufbau der einzelnen Lamellen verwendet.
In diesem Fall ergibt sich auch zugleich eine sehr günstige Möglichkeit für die Bildung des metallischen Anschlusses der Lamelle an die Wicklung.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen, von denen Ausschnitte aus Kommutatorkörpern gezeigt sind, erläutert.
Die einzelne Lamelle gemäss Fig. 1 besteht aus den Teilschichten 1 und 2 aus Kohle verschiedenen spezifischen Widerstandes, wobei die enger schraffierte Teilschicht 2, die an der ablaufenden Lamellenkaute liegt, aus Kohle wesentlich höheren spezifischen Widerstandes bestehen soll als die Schicht 1. Durch entsprechende Wahl des Widerstandsverhältnisses der Schichten 1 und 2 kann eine sehr weitgehende Drosselung des Abreissstromes zwischen Lamelle und Bürste erzielt werden, die die bisher bei metallischen Lamellen erzielten Werte um vieles übertrifft.
Ein Bild von den Möglichkeiten kann man sich im wesentlichen machen, wenn man den etwa im Verhältnis 1:5 stehenden Widerstandsunterschied von Kupfer und Eisen mit den Widerstandsverhältnissen bei den zur Verfügung stehenden Kohlesorten vergleicht, die Werte bis zu etwa 1:750 erreichen können. Auf Grund dieser Widerstandsunterschiede und der an sich günstigen schalttechnischen Eigenschaften der Kohle kann unter Umständen eine. so weitgehende Verbesserung des Kommu- tierungsvorganges erzielt werden, dass andere Mittel zur Kommutierungsverbesserung wie z. B. Wendepole sogar überhaupt entfallen können.
Zur Isolierung der einzelnen Lamellen voneinander kann in üblicher Weise eine Zwischenschicht 3 aus Glimmer, Glas usw. dienen. Zur Stromzu- bezw. -ableitung wird mit Vorteil eine metallische Anschlussschiene 4 zwischen den Teilschichten 1, 2 der Lamelle angeordnet, die bei günstigen Kontaktverhältnissen gleichzeitig einfachen Einbau ermöglicht.
Die Schiene 4 kann beiderseits an den durchaus kompakten, leicht glatt zu bearbeitenden Flankender Lamellensehichten zu sattem Anliegen gebracht werden, so dass sie ohne in Ausnehmungen der Lamellenteile versenkt zu werden mit genügender Kraft gehalten wird und zugleich vorzügliche Stromübergangsverhältnisse erzielt werden. Die Schichten 1 bis 4 schliessen in Richtung des Stromwenderumfanges aneinander an und erstrecken sich in radialer Richtung.
Die Kohleschicht 1 gemäss Fig. 1 kann auch gegebenenfalls durch eine solche aus Metall, z. B. Kupfer, ersetzt sein. In diesem Fall entfällt eine besonders metallische Anschlussschiene 4; es kann die unmittelbar dem Bürstenkontakt ausgesetzte Metallteilschicht der Lamelle selbst zugleich in der sonst bei Metallamellen üblichen Art für den Anschluss an die Wicklung ausgebildet sein.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung für Maschinen mit Drehrichtungswechsel gezeigt. In diesem Fall sind zweckmässig beide Endschichten 2 und 2' jeder Lamelle aus Kohle höheren spezifischen Widerstandes hergestellt. Als mittlere, elektrisch gut leitende. Schicht 1 ist. in diesem Fall eine 3letallsehicht, z. B. aus Kupfer, vorgesehen, durch die in an sich bekannter Weise zugleich der Anschluss an die Wicklung gebildet wird. Zur Isolierung .der einzelnen Lamellen voneinander dienen die Einlagen 3 aus Glimmer oder dergleichen. Die Schichten 1, ?. 2', 3 sind auch hier radial gerichtet und schliessen in Kollektorumfang- richtung aneinander an.
Die Verwendung von Kohle mit ihren in weiten Grenzen verschiedenen spezifischen Widerstandswertes bietet gegebenenfalls auch die .Höglichkeit, von einer besonderen Lamellenzwischenisolation abzusehen, wenn der Widerstand einer oder beider Endschichten der Lamellen entsprechend gross gewählt wird. I'm in diesem Fall zu grosse plötzliche Stromveränderungen beim Hinweggleiten der Bürste über die Lamelle zu vermeiden, kann zweckmässig eine stufenweise Abnahme des elektrischen Widerstandes der Lamellenschichten gegen eine oder beide Flanken hin
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vorgesehen werden.
Eine entsprechende Ausführungsform der Erfindung zeigt F'ig. 3 der Zeichnung. Mit 5 sind die aus Kohle sehr hohen spezifischen Widerstandes bestehenden Lamellenschichten bezeichnet, die zugleich an Stelle der Zwischenisolation der Lamellen treten. Die Schichten 1 und 2 der Lamellen sind aus Kohle wesentlich höherer, aber je voneinander verschiedener spezifischer elektrischer Leitfähigkeit hergestellt, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Schicht 2 den höheren spezifischen Widerstand aufweist, der Lamellenwiderstand also .gegen die ablaufende Kante hin zunimmt.
Die Verkleinerung des Stromes bis zu seiner praktischen 'Unterbrechung erfolgt also stufenweise beim Hinweggleiten der Bürste über die Lamelle. Als Stromanschlussstück dient eine in mindestens auf einer Seite (hier aui drei) mit der Kohleschieht 1 in elektrisch leitender Verbindung stehende Stromanschlu.ss- schiene 4. Die Schichten 1, 2, 5 schliessen in Umfangsrichtung des Kollektors aneinander an und sind radial gerichtet.
Statt die Lamelle aus verschiedenen Teilen bezw. getrennt hergestellten Schichten zusammenzusetzen, kann sie auch aus einem Stück hergestellt werden, wobei zweckmässig der spezifische Widerstand innerhalb der Lamelle stetig seinen Wert ändert, das heisst also theoretisch unendlich viele, sehr dünne Schichten gleichen spezifischen elektrischen Widerstandes vorhanden sind. Die Drosselung des Kurzschlussstromes während des Hinweggleitens der Bürste über die Lamelle ist .dann ebenfalls eine stetige. Eine entsprechende Ausführungsform zeigt Fig. 4 der Zeichnung für Maschinen mit einer gegebenen Drehrichtung.
Das Ansteigen des Widerstandes innerhalb .der wenigstens zum Teil aus Kohle bestehenden Lamellen 10 ist durch zunehmende Dichte der Schraffierung angedeutet. Hierbei ist angenommen, dass die eine Randschicht der Lamelle einen derart hohen Widerstand aufweist, -dass eine besondere Lamellenzwischenisolation nicht notwendig ist. Die mit 4 bezeichnete metallische Stromanschlu ssschiene ist zweckentsprechend so angeordnet, dass sie mit einer Seite mit der bestleitenden Schicht je einer Lamelle 10 in Berührung steht. Die Teilschichten der Lamellen 10 und die Schichten 4 schlie- ssen in Umfangsrichtung des Stromwenders aneinander an und sind radial gerichtet.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des gollektorkörpers ist in Fig. 5 dargestellt. Dieser ist hier wie die bekannten Kohlenschleifringe in einem oder mehreren Stücken als Ganzes hergestellt und unterscheidet ,sich von einem gewöhnlichen Kohle- schleifring im wesentlichen nur dadurch, dass je Lamellenteilung in Richtung des Kollek- torumfanges aneinander anschliessende, radial gerichtete Schichten oder Zonen verschiedenen elektrischen spezifischen Widerstandes miteinander wechseln. Mit 11 ist der Ringkörper bezeichnet,
mit 12 die Lamellenteilung; die Zonen verschiedenen Widerstandes sind durch verschieden dichte Schraffierung angedeutet. Der leichte Anschluss an den Kollektorkörper kann z. B. in geeigneter Weise durch in Ausnehmungen dieses Körpers eingepresste Anschlusslitzen oder durch Einlöten, Einschrauben usw. von Strom- anschlussstücken hergestellt werden.
Ein so wie die üblichen Schleifringe einzubauender Kollektorkörper kann auch dadurch erhalten werden, dass. die KohleIamel- len mit Hilfe erhärteter Isoliermasse, insbesondere mittels Schmelzflusses zu einem fest in sich geschlossenen Ring vereinigt werden, der wie ein aus einem Stück bestehender Schleifring als Ganzes auf der Nabe befestigt werden kann. Der die Verbindung der Lamellen besorgende Schmelzfluss kann zugleich als Zwischenisolation zwischen den Lamellen dienen.