DE102008039594A1

DE102008039594A1 - Method for wear resistant operation of electric motor, involves carrying out current transmission between stator and rotor by carbon brush fixed at stator

Info

Publication number: DE102008039594A1
Application number: DE200810039594
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Adensis GmbH
Current assignee: Belectric GmbH
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2010-03-04

Abstract

The method involves carrying out the current transmission between a stator and a rotor (1) by carbon brush (5) fixed at the stator, which rests easily against connected commutator (23). A supporting fluid substance (13) is brought between the carbon brush and outer inclined surface of commutator forming plasma, where the substance is water or hydrogen. An independent claim is included for a device for the execution of wear resistant operating method of an electric motor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum verschleißarmen Betrieb eines Elektromotors, bei dem die Stromübertragung zwischen einem Stator und einem Rotor mittels am Stator befestigter Kohlebürsten erfolgt, die an fest mit dem Rotor verbundenen Lamellen zumindest im Stillstand leicht anliegen. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for low-wear operation an electric motor, in which the power transmission between a stator and a rotor is effected by means of carbon brushes fastened to the stator, the slats connected to the rotor at least at standstill easy to touch. The invention also relates to a corresponding Apparatus for carrying out of the procedure.

Elektromotoren der bezeichneten Art sind vielfältig auf dem Markt und im Schrifttum bekannt und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Bei einem Gleichspannngsmotor besteht die Notwendigkeit, einen elektrischen Strom vom Stator an den sich drehenden Rotor abzugeben oder aufzunehmen. Dieses geschieht in der Regel mittels federnd gelagerter Kohlebürsten, die im Stillstand und während des Anlaufvorgangs der Maschine leicht an den Kupferlamellen anliegen. Bei höheren Drehzahlen bildet sich ein Plasma aus zwischen der den Lamellen zugewandten Seite der Kohlebürsten und den Lamellen. Dieses Plasma dient neben der Stromübertragung auch als Schmierstoff, um einen Verschleiß der Kohlebürsten und eine Riefenbildung in den Lamellen zu reduzieren.electric motors The designated type are varied known in the market and in the literature and require no further explanation. In a Gleichspannngsmotor there is a need, an electric To deliver or pick up current from the stator to the rotating rotor. This is usually done by means of spring-mounted carbon brushes, the at a standstill and during of the start-up process of the machine slightly abut the copper lamellae. At higher Speeds, a plasma forms between the lamellae facing side of the carbon brushes and the slats. This plasma is used in addition to the power transmission as well as a lubricant to wear of carbon brushes and to reduce scoring in the slats.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es Betriebsumstände für Elektromotoren gibt, die die Bildung eines solchen Plasmas behindern. Solche Umstände kommen insbesondere in Ländern vor, die eine zu geringe Luftfeuchtigkeit aufweisen. Ein weiterer Umstand ist der Betrieb des Elektromotors mit zu kleinem Strom. Letzteres kann insbesondere im Generatorbetrieb des Elektromotors (dann Stromgenerator) auftreten, wenn er von einer Energiequelle mit sehr wechselhafter Last betrieben wird. Solche Energiequellen sind insbesondere Anlagen zur Lieferung von alternativer Energie, wie Photovoltaikanlagen oder Windräder.The The present invention is based on the recognition that there are operating conditions for electric motors which hinder the formation of such a plasma. Such circumstances come especially in countries before, which have too low humidity. Another The circumstance is the operation of the electric motor with too small a current. The latter can in particular in the generator mode of the electric motor (then Power Generator) occur when coming from a power source with very is operated variable load. Such energy sources are in particular Plants for the supply of alternative energy, such as photovoltaic systems or wind turbines.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu modifizieren, dass der Verschleiß der Kohlebürsten und der Lamellen des Kommutators reduziert ist.It is therefore an object of the present invention, a method of to modify the type mentioned above so that the wear of the carbon brushes and the fins of the commutator is reduced.

Dies geschieht dadurch, dass eine, die Bildung eines Plasmas unterstützende fluide Substanz zwischen die Kohlebürsten und den außen liegenden Flächen der Lamellen gebracht wird. Nur kleine Mengen einer solchen Substanz reichen aus, eine zu geringe Luftfeuchtigkeit auszugleichen und zur Bildung einer ausreichenden Menge an Plasma beizutragen.This happens because a, the formation of a plasma supporting fluid Substance between the carbon brushes and the outside lying surfaces the slats is brought. Only small amounts of such a substance are sufficient to compensate for low humidity and contribute to the formation of a sufficient amount of plasma.

Unter fluider Substanz wird hierbei jede Substanz verstanden, die fließfähig ist, unabhängig davon, ob es sich um eine Flüssigkeit, ein Gas, eine Paste oder dergleichen handelt.Under fluid substance is understood to mean any substance that is capable of flowing, independently of it, whether it's a liquid, a gas, a paste or the like.

Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Lesbarkeit der Ansprüche auf die unterschiedlichen Termini ”Leitung”, ”Kanal”, ”Zuleitung” und ”Bohrung” zugegriffen. Jeder dieser Ausdrücke soll alle Mittel umfassen, die zu einer Führung und Weiterleitung der fluiden Substanz von einer Stelle A zu einer Stelle B geeignet sind. Solche Mittel können sowohl eine geschlossene Umhüllung aufweisen, wie z. B. ein Schlauch, eine Röhre, eine Bohrung, ein Tunnel, etc. oder eine teilweise offene Struktur, wie z. B. eine Rinne, eine Nut, ein Schlitz etc. Die Zuleitung, der Kanal, die Bohrung etc. können jeweils aus mehreren Teilstücken bestehen, die entweder aus dem gleichen Mittel (z. B. zwei sich kreuzende Bohrungen) bestehen oder aber auch jeweils als ein anders ausgeführtes Mittel (z. B ein Kanal, an den ein Schlauch angeklemmt ist) vorliegen können. Es soll also mit dem jeweiligen verwendeten Begriff auch eine Mischung von jeweils anders gearteten Substanz-Führungsmitteln mit umfasst sein. So z. B. wäre ein Kanal, der an einem Ende mit einem Schlauch versehen ist, auch als Zuleitung aufzufassen.in the The following is to simplify the readability of the claims the different terms "line", "channel", "lead" and "hole" are accessed. Each of these terms should include all means leading to a leadership and forwarding of the fluid substance from a site A to a site B. Such means can both a closed enclosure have, such. B. a hose, a tube, a hole, a tunnel, etc. or a partially open structure, such. B. a gutter, a groove, a slot, etc. The supply line, the channel, the hole etc. can each of several sections consist of either the same medium (eg two themselves intersecting holes) or in each case as a different executed Means (eg a channel to which a hose is clamped) are present can. So it should be synonymous with the respective term used a mixture of be covered in each case different kind of substance-guiding agents. So z. B. would be a channel, which is provided at one end with a hose, also as To consider supply line.

Ein günstiges und überall verfügbares Beispiel für eine die Bildung eines Plasmas unterstützende Substanz ist Wasser oder Wasserstoff. Es kann vorteilhaft sein, das Plasma z. B. mittels unter Hochspannung stehender, sich gegenüber liegender Elektroden unmittelbar vor der Applikation und bevorzugt gleich an der Stelle des Einsatzes zu erzeugen.One favorable and everywhere available example for a substance supporting the formation of a plasma is water or hydrogen. It may be advantageous, the plasma z. B. by means under high voltage, opposing electrodes directly before application and preferably at the point of use to create.

Eine erste Art der Applikation der Substanz sieht vor, dass in Laufrichtung gesehen vor mindestens einer der Kohlebürsten die Mündung einer Zuleitung geführt ist, durch die die Substanz transportiert und an die Umfangsfläche des Rotors, insbesondere an die außen liegenden Flächen seiner Lamellen abgegeben wird. Die Substanz wird quasi auf die Lamellen geträufelt oder aufgespritzt und aufgrund der Drehung des Rotors zwischen die Lamellen und die Kohlebürsten transportiert. Dort kommt sie dem Stromfluss ”in die Quere” und erleichtert die Plasmabildung. Es ist sinnvoll mehrere Zuleitungen vorhanden sind, die gleichmäßig über den Umfang des Stators verteilt sind und die jeweils vor zugeordneten Kohlebürsten münden. Dieses vergleichmäßigt die Auftragung der Substanz und entsprechend die Unterstützung der homogenen Plasmabildung an allen vorhandenen Kohlebürsten.A first type of application of the substance provides that in the running direction seen before at least one of the carbon brushes the mouth of a supply line is performed, through which the substance is transported and attached to the peripheral surface of the Rotor, especially on the outside lying surfaces his slats is discharged. The substance is virtually on the slats dripped or splashed and due to the rotation of the rotor between the Slats and carbon brushes transported. There she gets in the way of the flow of electricity "in the way" and relieves the plasma formation. It makes sense to have several supply lines that are even over the Scope of the stator are distributed and each lead before assigned carbon brushes. This even out the application of the substance and, accordingly, the support of homogeneous plasma formation on all existing carbon brushes.

Eine zweite Art der Applikation der Substanz sieht vor, dass durch die Kohlebürste selber mindestens ein Kanal führt, dessen erste Seite offen und der Umfangsfläche des Rotors, i. e. dessen Lamellen, zugewandt ist und dessen zweite Seite direkt oder über eine Leitung mit einem Reservoir für die Substanz verbunden ist. Diese Variante bietet den Vorteil, dass die Substanz unmittelbar an die Stelle transportiert wird, an der die Plasmabildung aufgrund des Stromflusses entsteht. Es treten keinerlei Schwundverluste der Substanz durch Verdunsten oder durch ungenaues Aufbringen an den gewünschten Stellen auf. Auch hier kann es sinnvoll sein, dass durch gleichmäßig über den Umfang des Stators verteilte Kohlenbürsten jeweils mindestens ein Kanal geführt ist. Wie es zuvor bei den Zuleitungen erwähnt ist, führt dies zu einer Vergleichmäßigung des gewünschten Effekts an allen Kohlebürsten.A second type of application of the substance provides that the carbon brush itself leads at least one channel whose first side is open and faces the circumferential surface of the rotor, ie its fins, and the second side of which directly or via a conduit with a reservoir for the Substance is connected. This variant has the advantage that the substance is transported directly to the place where the plasma formation arises due to the current flow. There is no loss of shrinkage the substance by evaporation or by inaccurate application to the desired locations. Again, it may be useful that at least one channel is guided by evenly distributed over the circumference of the stator carbon brushes. As mentioned above for the supply lines, this leads to a homogenization of the desired effect on all carbon brushes.

Eine dritte Art der Applikation der Substanz geht grundsätzlich von einer anderen Überlegung aus, nämlich der, dass die im Betrieb herrschenden Fliehkräfte auf den Rotor auch auf die in ihm befindlichen fließfähigen Masseteilchen wirken. Ausgehend hiervon ist das Verfahren in einer weiterführenden Ausbildung dahingehend gekennzeichnet, dass der Rotor mit mindestens einer Zuleitung für die Substanz versehen ist, deren erste Öffnung zwischen zwei Lamellen oder in einer Aussparung in den Lamellen selbst mündet und deren zweite Öffnung mittels eines Übergabelements, z. B. einer drehfesten Dichtung mit einem außerhalb des Rotors befindlichen Reservoir kommuniziert. Drehfeste Dichtungen sind im Stand der Technik per se bekannt, um eine Flüssigkeit in ein sich drehendes Bauteil einzubringen. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn mehrere gleichmäßig über den Umfang des Rotors verteilte Zuleitungen vorgesehen sind, die in einer vorzugsweise parallel zur oder in der Drehachse verlaufenden Bohrung münden, deren eines Ende versiegelt ist und deren anderes Ende zu der drehfesten Dichtung führt. Es wird so eine Art Spinne gebildet, die von einer zentralen Bohrung aus Stichkanäle umfasst, die zu den Lamellen hin oder zwischen die Lamellen führen. Die fluide Substanz braucht lediglich in die Bohrung eingebracht werden und wird von dort über die Fliehkräfte gleichmäßig auf die Zuleitungen verteilt. Auf eine drehfeste Kupplung, die die Bohrung mit dem Vorratsbehälter für die Substanz verbindet kann verzichtet werden, wenn der Behälter selber in den Rotor eingebaut wird. Aufgrund der geringen Menge an benötigter Substanz von wenigen 100 ml bis wenigen Litern pro Tag führt eine solche Integration der gesamten Dosiervorrichtung in den Rotor zu keiner nennenswerten Vergrößerung des Rotors.A Third type of application of the substance is basically from another consideration, namely that the centrifugal forces prevailing in the operation on the rotor also on the flowable mass particles located in it Act. Based on this, the method is in a continuing education characterized in that the rotor with at least one Supply line for the substance is provided, the first opening between two slats or in a recess in the slats itself opens and its second opening by means of a transfer element, z. B. a non-rotatable seal with a located outside of the rotor Reservoir communicates. Rotary seals are known in the art known per se to a liquid to introduce into a rotating component. Again, it is beneficial if several evenly over the Circumference of the rotor distributed feeders are provided, which in one preferably parallel to or in the axis of rotation Hole open, whose one end is sealed and the other end to the non-rotatable Seal leads. It is a kind of spider formed by a central hole comprising branch channels, leading to the slats or between the slats. The Fluid substance only needs to be introduced into the bore and gets over from there the centrifugal forces evenly distributed the leads. On a non-rotatable coupling, which bore with the reservoir for the Substance bonding can be dispensed with if the container itself is installed in the rotor. Due to the small amount of required substance from a few 100 ml to a few liters per day leads to such integration the entire metering device into the rotor to no appreciable Magnification of the Rotor.

Bei einer aktiven Beförderung der Substanz an die gewünschte Applikationsstelle hat sich der Einsatz einer Rollenpumpe, wie er insbesondere von der Medizintechnik her bekannt ist, bewährt. Die Plasmabildung wird weiter erleichtert, wenn die Substanz gasförmig vorliegt. Dies kann über einen entsprechenden Druckspeicher als Reservoir geschehen oder mittels eines Dampferzeugers, der die flüssig oder pastös vorliegende Substanz in den gasförmigen Aggregatzustand versetzt.at an active promotion the substance to the desired Application site has become the use of a roller pump, like him is known in particular from the medical technology, proven. The plasma formation is further facilitated if the substance is gaseous. This can be over one corresponding accumulator done as a reservoir or means a steam generator, which is the liquid or pasty present substance in the gaseous Physical state offset.

Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe vorliegender Erfindung durch einem Rotor gelöst, der innerhalb eines Stators um eine Drehachse drehbar gelagert ist und mit einer ersten Kohlebürste zur Zuführung eines Stroms zu Metalllamellen an der Umfangsfläche des Rotors und mit einer zweiten Kohlebürste zur Abnahme des Stroms von den Metalllamellen, wobei ein Kanal, der bezogen auf die Drehachse des Rotors im wesentlichen in Radialrichtung die Kohlebürste verläuft, diese durchdringt und einen an den Kanal angeschlossenes Reservoir für die fluide Substanz.Regarding the Device is the object of the present invention by a Rotor solved, which is rotatably mounted within a stator about a rotation axis and with a first carbon brush to the feeder a current to metal fins on the peripheral surface of the rotor and with a second carbon brush for removing the current from the metal fins, whereby a channel, relative to the axis of rotation of the rotor substantially in the radial direction of the carbon brush runs, this penetrates and connected to the channel reservoir for the fluid substance.

Unabhängig von eventuell eingesetzten Fördermitteln, wie einer Pumpe, kann auch ein Ventil eingesetzt werden, welches den Durchfluss entsprechend vorgegebener Parameter derart regelt, dass der Verschleiß minimiert wird. Solche Parameter können der Stromfluss oder die Luftfeuchte sein.Independent of any funds used, Like a pump, a valve can be used which regulates the flow in accordance with predetermined parameters in such a way that minimizes wear becomes. Such parameters can be the current flow or the humidity.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren. Es zeigen:Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description of an embodiment based on the figures. Show it:

1 einen schematischen Querschnitt durch einen Rotor mit anliegenden Kohlebürsten nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 a schematic cross section through a rotor with adjacent brushes according to a first embodiment of the invention;

2 eine Detailansicht aus 1 mit modifizierter Kohlebürste nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 a detailed view 1 with modified carbon brush according to a second embodiment of the invention;

3 einen schematischen Querschnitt durch einen Rotor mit anliegenden Kohlebürsten nach einer dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung; 3 a schematic cross section through a rotor with adjacent brushes according to a third and fourth embodiment of the invention;

4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Rotor mit anliegenden Kohlebürsten nach der dritten Ausführungsform der Erfindung; und 4 a schematic longitudinal section through a rotor with adjacent brushes according to the third embodiment of the invention; and

5 einen schematischen Längsschnitt durch einen Rotor mit anliegenden Kohlebürsten nach der vierten Ausführungsform der Erfindung. 5 a schematic longitudinal section through a rotor with adjacent brushes according to the fourth embodiment of the invention.

In der 1 ist mit 1 ein Rotor eines Elektromotors bezeichnet, der im Betrieb in eine Drehrichtung 3 dreht. An sich gegenüberliegenden Stellen des Umfangs ist je eine Kohlebürste 5 gezeigt, die an einem Stator (nicht gezeigt) befestigt ist. Üblicherweise ist die Kohlebürste in einem Bürstenhalter, dargestellt als Hülse 7 verschiebbar gelagert, wobei der Bürstenhalter fest mit dem Rotor verbunden ist. Innerhalb der Hülse 7 und oberhalb der Kohlebürste 5 ist eine Schraubenfeder 9 angeordnet, die an ihrem in Radialrichtung gesehen äußeren Ende abgestützt ist und an ihrem anderen Ende auf die Kohlebürste 5 einwirkt. Die Federkraft ist so bemessen, dass die Kohlebürste 5 beim Anfahren des Motors bereits einen Kontakt mit dem Rotor bilden kann. An den zwei gezeigten Kohlebürsten 5 liegt eine Spannung U an.In the 1 is with 1 denotes a rotor of an electric motor, which in operation in one direction of rotation 3 rotates. At opposite points of the circumference is ever a carbon brush 5 shown attached to a stator (not shown). Usually, the carbon brush is in a brush holder, shown as a sleeve 7 slidably mounted, wherein the brush holder is fixedly connected to the rotor. Inside the sleeve 7 and above the carbon brush 5 is a coil spring 9 arranged, which is supported at its radially outer end seen and at its other end on the carbon brush 5 acts. The spring force is such that the carbon brush 5 when starting the engine can already make contact with the rotor. On the two carbon brushes shown 5 is a voltage U on.

Links neben der oberen Kohlebürste 5 ist ein Reservoir 11 gezeichnet, welches eine fluide Substanz 13 bevorratet. Die Substanz 13 wird mittels einer Rollenpumpe 15 zu einer Zuleitung 17 geführt, deren offenes Ende 19 dicht oberhalb der äußeren Umfangsfläche des Rotors 1 mündet. Anstelle der Rollenpumpe 15 kann jede andere geeignete Pumpenart gewählt werden, z. B. eine Piezopumpe, die für die Abgabe kleinster Mengen geeignet ist. Ebenso ist es möglich, wie es später noch anhand des vierten Ausführungsbeispiels gezeigt ist, anstelle der Pumpe ein steuerbares Ventil vorzusehen, das über die Zuleitung 17 mit einem Druckgefäß als Reservoir 11 zusammenwirkt. Dann wird die Substanz 13 mittels des Überdrucks im Reservoir 11 an die gewünschte Applikationsstelle befördert.To the left of the upper carbon brush 5 is a reservoir 11 drawn, which is a fluid substance 13 stored. The substance 13 is by means of a roller pump 15 to a supply line 17 led, whose open end 19 just above the outer peripheral surface of the rotor 1 empties. Instead of the roller pump 15 Any other suitable pump type can be selected, eg. B. a piezo pump, which is suitable for the delivery of very small quantities. It is also possible, as will be shown later with reference to the fourth embodiment, to provide a controllable valve instead of the pump, via the supply line 17 with a pressure vessel as a reservoir 11 interacts. Then the substance becomes 13 by means of the overpressure in the reservoir 11 transported to the desired application site.

Im betrachteten Beispiel ist der Elektromotor ein Gleichstrommotor und das in der 1 im Querschnitt gezeigte Teil ist der Kommutator des Rotors. Dieser ist an seiner Umfangsfläche mit in Richtung der Motorachse 21 verlaufenden Kupferlamellen 23 versehen, durch die der Stromfluss zwischen dem Rotor und dem Stator stattfindet. Wie es in der 1 gezeigt ist, tritt im Betrieb des Elektromotors am offenen Ende 19 der Zuleitung die Substanz, z. B. als Sprühnebel, aus und befeuchtet die Lamellen 23. Diese Befeuchtung zieht eine erhöhte Luftfeuchtigkeit an der Kontaktstelle zwischen der Kohlebürste 5 und den Lamellen 23 nach sich, was dort im Betreib des Elektromotors, wenn die Kohlebürste 5 leicht von den Lamellen 23 abgehoben hat, die Bildung eines Plasmas 25 fördert. Es wird davon ausgegangen, dass das Plasma 25 neben der primären Funktion der Stromübertragung auch die sekundäre Funktion eines Schmiermittel innehat. Dieser Schmiereffekt wird durch eine höhere Menge an erzeugtem Plasma gefördert. Die Leitung des elektrischen Stroms, die je nach Betriebszustand des Rotors 1 alleine über einen mechanischen Kontakt der Kohlebürsten 5 mit den Lamellen 23 geht (im Anfahrbetrieb) bis hin zu reiner Stromleitung mittels Plasma 25 (im Volllastbetrieb), kann so früher zu dem schonenderen Plasmabetrieb hin verschoben werden.In the example considered, the electric motor is a DC motor and that in the 1 Part shown in cross section is the commutator of the rotor. This is on its peripheral surface with in the direction of the motor axis 21 extending copper fins 23 provided through which the flow of current between the rotor and the stator takes place. As it is in the 1 is shown, occurs in the operation of the electric motor at the open end 19 the supply line, the substance, eg. As a spray, from and moistens the slats 23 , This moistening draws an increased humidity at the contact point between the carbon brush 5 and the slats 23 after, what is there in the operation of the electric motor, if the carbon brush 5 slightly from the slats 23 has lifted the formation of a plasma 25 promotes. It is assumed that the plasma 25 In addition to the primary function of power transmission also has the secondary function of a lubricant. This lubricating effect is promoted by a higher amount of generated plasma. The conduction of the electric current, depending on the operating condition of the rotor 1 solely via a mechanical contact of the carbon brushes 5 with the slats 23 goes (in start-up operation) up to pure power line by means of plasma 25 (in full load operation), can be moved earlier to the gentler plasma operation.

In der 2 ist eine zweite Ausführungsform gezeigt, wobei gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Es ist ein Ausschnitt eines Rotors 1 gezeigt, oberhalb von dem eine Köhlebürste 5 in einer Hülse 7 angeordnet ist. Die Kohlebürste 5 ist entlang des Doppelpfeils 27 verschiebbar gelagert und liegt am Kommutator befindlichen Lamellen 23 gegenüber. Es ist ein Volllast-Betriebszustand dargestellt, bei dem der Stromfluss über ein Plasma 25 erfolgt. Anstelle der Zuleitung 17 aus der 1 oder auch zusätzlich zu ihr, ist ein Kanal 29 durch die Kohlebürste 5 geführt, durch welchen eine Substanz 13 an die Stelle ihrer Applikation, das heißt in diesem Fall unmittelbar zwischen der Kohlebürste 5 und den Lamellen 23 gebracht wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein einziger Kanal 29 gezeigt, es können aber auch mehrere Kanäle 29 durch die Kohlebürste führen, um die Verteilung der Substanz 13 gleichmäßig über den Querschnitt der Kohlebürste 5 zu gestalten. Die Substanz 5 ist, wie in allen anderen Ausführungsformen auch eine die Bildung des Plasmas 25 unterstützendes Fluid, wie z. B. Wasser oder Wasserstoff. Am unteren Ende der Kohlebürste 5 ist ein keilförmiges Luftleitblech 31 angebracht, um steuernd auf den Abstand zwischen der Kohlebürste 5 und den Lamellen im Betrieb einzuwirken.In the 2 a second embodiment is shown, wherein like components are provided with the same reference numerals. It is a section of a rotor 1 shown, above which a Köhlebürste 5 in a sleeve 7 is arranged. The carbon brush 5 is along the double arrow 27 slidably mounted and located on the commutator slats 23 across from. It is shown a full load operating state, in which the flow of current through a plasma 25 he follows. Instead of the supply line 17 from the 1 or in addition to it, is a channel 29 through the carbon brush 5 passed, through which a substance 13 in the place of their application, that is, in this case, directly between the carbon brush 5 and the slats 23 is brought. In the embodiment shown is a single channel 29 shown, but it can also have multiple channels 29 through the carbon brush lead to the distribution of the substance 13 evenly across the cross section of the carbon brush 5 to design. The substance 5 is, as in all other embodiments, one of the formation of the plasma 25 supporting fluid, such. As water or hydrogen. At the bottom of the carbon brush 5 is a wedge-shaped air baffle 31 attached to control the distance between the carbon brush 5 and to act on the slats during operation.

In der 3 ist ein Querschnitt durch den Kommutator eines Rotors 1 einer Gleichstrommaschine (Motor oder Generator) dargestellt, bei dem mehrere Kohlebürsten 5 (nur schematisch gezeigt) über den Umfang des Kommutators verteilt gezeigt sind. In dieser Ausführungsform wird eine Substanz 13 durch eine zentrale Bohrung 33 in der Motorachse 21 an mehrere Leitungen 35 verteilt, deren zweites Ende entweder zwischen zwei Lamellen 23 oder in eine Aussparung 37 in den Lamellen 23 mündet.In the 3 is a cross section through the commutator of a rotor 1 a DC machine (motor or generator) shown in which several carbon brushes 5 (shown only schematically) are shown distributed over the circumference of the commutator. In this embodiment, a substance 13 through a central hole 33 in the motor axis 21 to several lines 35 distributed, the second end either between two slats 23 or in a recess 37 in the slats 23 empties.

Eine Variante dieser Ausführungsform ist in der 4 näher dargestellt. Dort ist ein Läufer eines Gleichstrommotors im Längsschnitt gezeigt, dessen Welle 39 durch den gesamten Rotor verläuft und an einer Seite von einem Kugellager 41 abgestützt wird. Um die Welle 39 herum sind ein Ankerblechstapel 41, eine Ankerwicklung 43 und ein Kommutator 45 angeordnet, wobei in letzterem an seiner Umfangsfläche die Lamellen 23 integriert sind.A variant of this embodiment is in 4 shown in more detail. There, a rotor of a DC motor is shown in longitudinal section, whose shaft 39 passes through the entire rotor and on one side of a ball bearing 41 is supported. To the shaft 39 around are an anchor sheet pile 41 , an armature winding 43 and a commutator 45 arranged, in the latter on its peripheral surface, the fins 23 are integrated.

Wie es in der 4 ersichtlich ist, ist die Welle 39 im Inneren mit der zentralen Bohrung 33 versehen. Es handelt sich um eine Sackbohrung, dessen erstes Ende 47 de facto versiegelt ist und an dessen zweites Ende 49 eine drehfeste Kupplung 51 angebracht ist. Unter der drehfester Kupplung 51 wird hier jedes Element verstanden, welches geeignet ist, eine fluide Substanz von einem außen befindlichen Reservoir 11 auf eine rotierendes Bauteil, hier die Welle 39, zu übertragen. Zwischen dem Reservoir 11 und der Kupplung 51 ist noch eine Zuleitung 17 geführt, in deren Verlauf ein Ventil 53 eingebaut ist. Aufgrund der am Umfang des Kommutators herrschenden Luftwirbel wird am Lammellenseitigen Ende der Leitungen 35 ein Sog erzeugt, der die Substanz 13 zur Oberfläche, also zur Applikationsfläche zieht. Es ist keine eigene Förderpumpe mehr erforderlich, sondern es reicht über das Ventil 53 die Strömung der Substanz 13 so zu begrenzen, dass kein Überschuss an nicht mehr zur Plasmabildung benötigter Substanz 13 vorliegt. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass am Stator nur geringe Veränderungen vorgenommen werden müssen, um das Reservoir 11 und das Ventil 53 zu fixieren. Die Bohrung 35 kann aufgrund der geringen Menge an zu transportierender Substanz 13 so fein ausgelegt werden, dass keine Auswirkungen auf die Stabilität der Welle 35 zu erwarten sind.As it is in the 4 it can be seen is the wave 39 inside with the central hole 33 Mistake. It is a blind hole, the first end 47 is de facto sealed and at its second end 49 a non-rotatable coupling 51 is appropriate. Under the non-rotating coupling 51 is here understood to mean any element which is suitable, a fluid substance from an external reservoir 11 on a rotating component, here the shaft 39 , transferred to. Between the reservoir 11 and the clutch 51 is still a supply line 17 passed, in the course of which a valve 53 is installed. Due to the prevailing at the periphery of the commutator air vortex is on Lammellenseitigen end of the lines 35 creates a suction that the substance 13 moves to the surface, ie to the application surface. There is no need for a separate delivery pump, but it is enough over the valve 53 the flow of the substance 13 to limit so that no excess of no longer required for plasma formation substance 13 is present. This embodiment has the advantage that only slight changes have to be made to the reservoir to the reservoir 11 and the valve 53 to fix. The hole 35 can due to the small amount of substance to be transported 13 be designed so finely that no ne effects on the stability of the shaft 35 are to be expected.

Das vierte Ausführungsbeispiel nach der 5 bietet den Vorteil, dass sie ganz ohne eine Modifikation des Stators auskommt, in dem Sinne, dass er mit Anbauteilen wie dem Reservoir 11, der Pumpe 15, den Zuleitungen 17 versehen wird oder zumindest die Zugänglichkeit zu anderen Statorteilen beeinträchtigt wird. Nach dieser Variante ist ein Reservoir 11 für die Substanz 13 innerhalb der Welle 39 angeordnet, alle anderen Merkmale sind wie zuvor beschrieben: Von der zentralen Bohrung 33 aus führen Stichleitungen 35 zu Aussparungen 37 in den Lamellen 23.The fourth embodiment of the 5 has the advantage that it does not require any modification of the stator, in the sense that it can be done with attachments such as the reservoir 11 , the pump 15 , the supply lines 17 is provided or at least the accessibility to other stator parts is impaired. After this variant is a reservoir 11 for the substance 13 within the wave 39 arranged, all other features are as previously described: From the central hole 33 lead out stub lines 35 to recesses 37 in the slats 23 ,

Im Gegensatz zur vorher beschriebenen Variante ist hier das zweite Ende 49 der zentralen Bohrung 33 nicht zu einer Kupplung geführt, um die Substanz 13 von außen in den Rotor einzubringen, sondern das zweite Ende 49 ist über ein Ventil 53 mit dem innerhalb der Welle 39 liegendem Reservoir 11 verbunden. Das Reservoir ist ein langgestreckter Hohlraum, der sich über die gesamte verbleibende Länge (abzüglich der zentralen Bohrung 33) erstreckt, bis hin zum freien Ende 55 der Welle 39. Dort ist die Welle 39 mit einem Innengewinde 57 versehen, in welches ein Gewindestopfen 59 mit Dichtring 61 eindrehbar ist. Bei der Dimensionierung der Welle 39 ist eine mögliche Schwächung aufgrund des Reservoirs 11 zu berücksichtigen. Der Transport der Substanz 13 zu den Lamellen 23 hin erfolgt analog wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Die Kennlinie des Ventils ist so auszulegen, dass mit zunehmender Drehzahl die Zuführung der Substanz 13 in die Bohrung 33 verringert wird. Mit zunehmender Drehzahl ist der über die Bürsten 5 fließende Strom größer, was die Bildung des Plasmas fördert und eine geringere Unterstützung durch die zusätzliche Substanzzugabe erlaubt.In contrast to the previously described variant, here is the second end 49 the central hole 33 not led to a clutch to the substance 13 from the outside into the rotor, but the second end 49 is over a valve 53 with the inside of the shaft 39 lying reservoir 11 connected. The reservoir is an elongated cavity extending over the entire remaining length (minus the central bore 33 ) extends to the free end 55 the wave 39 , There is the wave 39 with an internal thread 57 provided, in which a threaded plug 59 with sealing ring 61 is rotatable. When dimensioning the shaft 39 is a possible weakening due to the reservoir 11 to take into account. The transport of the substance 13 to the slats 23 towards analogous as in the previous embodiment. The characteristic curve of the valve is to be designed so that with increasing speed, the supply of the substance 13 into the hole 33 is reduced. With increasing speed is the over the brushes 5 flowing current larger, which promotes the formation of the plasma and allows less support by the additional substance addition.

Es ist eine Regeleinheit (nicht gezeigt) vorgesehen, an dessen Eingänge gewünschte Sensorsignale, wie das eines Feuchtigkeitsensors oder eines Amperemeters anliegen. Als Ausgangssignal wird dann, eventuell für jede Kohlebürste getrennt, ein Signal zur Steuerung der Pumpe oder des Ventils abgegeben, um die zugeordnete Kohlebürste individuell mit Plasma unterstützender Substanz zu versorgen. Die getrennte Befeuchtung einzelner Kohlebürsten ist dann sinnvoll, wenn Kohlebürsten unterschiedlichen Materials eingesetzt werden. Dieses ist sinnvoll, um die Teillastfähigkeit des Gleichstrommotors zu verbessern. Es kann ein Paar weicher Kohlebürsten zur vermehrten Erzeugung von Plasma verwendet werden, welches Plasma dann von einem Paar härterer Kohlebürsten mit genutzt wirdIt a control unit (not shown) is provided at whose inputs desired sensor signals, like a humidity sensor or an ammeter. The output signal is then, possibly separated for each carbon brush, a Signal for controlling the pump or the valve is delivered to the associated carbon brush individually with plasma supportive To supply substance. The separate moistening of individual carbon brushes is then useful if carbon brushes different materials are used. This is useful about the partial load capacity to improve the DC motor. It can be a pair of soft carbon brushes for increased generation of plasma can be used which plasma then harder by a couple carbon brushes is used with

11: Rotorrotor
33: Pfeilarrow
55: Kohlebürstecarbon brush
77: Hülseshell
99: Federfeather
1111: Reservoirreservoir
1313: Substanzsubstance
1515: Rollenpumperoller pump
1717: Zuleitungsupply
1919: offenes uleitungsendeRestricted uleitungsende
2121: Motorachsemotor axis
2323: Lamellenslats
2525: Plasmaplasma
2727: Doppelpfeildouble arrow
2929: Kanalchannel
3131: LuftleitblechAir baffle
3333: Zentralbohrungcentral bore
3535: Leitungencables
3737: Aussparungrecess
3939: Wellewave
4141: AnkerblechstapelLamination stack
4343: Ankerwicklungarmature winding
4545: Kommutatorcommutator
4747: erstes Ende Bohrungfirst End hole
4949: zweites Ende Bohrungsecond End hole
5151: Kupplungclutch
5353: VentilValve
5555: freies Wellenendefree shaft end
5757: Innengewindeinner thread
5959: Gewindestopfenthreaded plugs
6161: Dichtungpoetry

Claims

Method for the low-wear operation of an electric motor, in which the current transmission between a stator and a rotor ( 1 ) by means of brushes fixed to the stator ( 5 ), which are fixed to the rotor ( 1 ) connected slats ( 23 ) at least at rest, characterized in that one, the formation of a plasma ( 25 ) supporting fluid substance ( 13 ) between the carbon brushes ( 5 ) and the outer surfaces of the slats ( 23 ) is brought.

Method according to claim 1, characterized in that that the substance is water or hydrogen.

A method according to claim 1, characterized in that the substance is a previously generated plasma ( 25 ).

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the running direction ( 3 ) seen in front of at least one of the carbon brushes ( 5 ) the mouth of a supply line ( 17 ), through which the substance ( 13 ) and transported to the Außenflä surface of the slats ( 23 ) is delivered.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that by the carbon brush ( 5 ) at least one channel ( 29 ), whose first side is open and the peripheral surface of the rotor ( 1 ) and its second side directly or via a line with a reservoir ( 11 ) for the substance ( 13 ) connected is.

Method according to Claim 4, characterized in that a plurality of supply lines ( 17 ), which are distributed uniformly over the circumference of the stator and in each case before assigned carbon brushes ( 5 ).

Method according to claim 5, characterized in that carbon brushes distributed uniformly over the circumference of the stator ( 5 ) at least one channel ( 29 ) leads.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor ( 1 ) with at least one supply line ( 35 ) for the substance ( 13 ) whose first opening between two slats ( 23 ) and their second opening by means of a transfer point ( 51 ) with one outside the rotor ( 1 ) reservoir ( 11 ) communicates. ( 3 )

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor ( 1 ) with at least one supply line ( 35 ) for the substance ( 13 ) is provided, the first opening with a recess ( 37 ) in at least one of the lamellae ( 23 ) and their second opening by means of a transfer point ( 51 ) with one outside the rotor ( 1 ) reservoir ( 11 ) communicates. ( 3 . 4 )

Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that a plurality of uniformly over the circumference of the rotor ( 1 ) distributed supply lines ( 35 ) are provided, which in a preferably parallel to or in the axis of rotation ( 21 ) extending bore ( 33 ), whose one end ( 47 ) and the other end ( 49 ) leads to the transfer point. ( 4 )

Method according to one of claims 1 to 10, characterized by a steam generator, from which the substance ( 13 ) is supplied in vapor form.

Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the substance ( 13 ) by means of a roller pump ( 15 ) is supplied.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that between a reservoir ( 11 ) and a supply line ( 17 ) for the fluid ( 13 ) a valve ( 53 ) is provided, which depending on the carbon brush ( 5 ) flowing stream the amount of the supplied fluid ( 13 ) regulates.

Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that on the stator a plurality of carbon brushes ( 5 ) of different materials, the amount of fluid introduced under each carbon brush ( 13 ) is controlled individually

Method according to claim 13 or 14, characterized that the regulation in addition to amperage also considered the prevailing humidity.

Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 15, with a rotor ( 1 ) within a stator about a rotation axis ( 21 ) is rotatably mounted and with a first carbon brush ( 5 ) for supplying a current to metal fins ( 23 ) on the peripheral surface of the rotor ( 1 ) and with a second carbon brush ( 5 ) for the decrease of the current from the metal fins ( 23 ), characterized by a channel ( 29 ), related to the axis of rotation ( 21 ) of the rotor ( 1 ) substantially in the radial direction of the carbon brush ( 5 ) penetrates and one to the channel ( 29 ) connected reservoir ( 11 ) for the fluid substance ( 13 ).

Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 15, with a rotor ( 1 ), which is located within a stator about an axis ( 21 ) is rotatably mounted and with a first carbon brush ( 5 ) for supplying a current to metal fins ( 23 ) on the peripheral surface of the rotor ( 1 ) and with a second carbon brush ( 5 ) for the decrease of the current from the metal fins ( 23 ), characterized by a line ( 35 ), whose first end is open and the metal fins ( 23 ) and its second end to a reservoir ( 11 ) connected. ( 3 - 5 )

Device according to claim 13, characterized in that that at the first end of the line a wedge-shaped approach is attached, on rotation of the rotor, an air cushion between the first Forming end and the metal fins.

Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that between the reservoir ( 11 ) and the supply line ( 17 ) a valve ( 53 ) is provided, which depending on the carbon brush ( 5 ) flowing stream the amount of the supplied fluid ( 13 ) regulates.

Apparatus according to claim 19, characterized by a control unit, at whose inputs the Value of the current through the carbon brush ( 5 ) and / or the current value of the air humidity is applied and at the output of a signal for setting a pump or a valve can be tapped.