DE7118954U

DE7118954U - Schleifring-Satz für umlaufende elektrische Maschinen

Info

Publication number: DE7118954U
Application number: DE7118954U
Authority: DE
Inventors: H Kanamaru; Y Ohuchi; H Tatsumi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1970-05-15
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1974-06-27
Also published as: DE2124078A1; JPS50488B1; US3785049A

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen Schleifring-Satz für umlaufende elektrische Maschinen mit einer zylindrischen Nabe aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff, mehreren axial nebeneinander auf der Nabe im Preßsitz angeordneten Schleifringen und mit Anschlußleitern, die mit je einem der Schleifringe elektrisch verbunden und in unterschiedlich tiefen Längsnuten der Nabe zwischen den Schleifringen und der Nabe angeordnet sind.

Bei einem gattungsgleichen Schleifring-Satz (PR-PS 1 556 323) bestehen die Anschlußlt.iter aus Blechstreifen. Die vergleichsweise großflächigen Anschlußleiter und der Nutboden stehen nicht überall in ausreichendem Druckkontakt,. Auch bei der Verwendung des Isolationsstückes ist keine sichere Preßsitzhalterung zu erreichen. Schwierigkeiten können sich auch beim Abbiegen der Anschlußleiter und beim Anlöten der fortführenden Leitungen ergeben. Im Betrieb kann es daher zu Vibrationen kommen, die zum Lösen der Schweißverbindung und zur Zerstörung des Isolationsmaterials führen können.

Bei einem anderen bekannten Schleifring-Satz (US-PG ^ ^09 z sind auf einem zylindrischen, nicht leitenden Kern über den Umfang verteilte einzelne Axialnuten angeordnet-, In diesen liegen Stäbe aus Isolationsmaterial, die von mehreren Schleifringen umschlossen werden, die ihrerseits auch entsprechende Nuten aufweisen. Die Anschlußleiter befinden sich zwischen zwei Isolationsstäben. Der Aufbau dieser Schleifring-Sätze ist also nicht sehr einfach. Auch müssen die Anschlußleiter mit jedem Schleifring gesondert verbunden werden. Daraus ergeben sich betriebs- und herstellungsmäßig erhebliche Nachteile.

Es sind auch 5chleifring-££tze bekannt, bei denen die Anschlußleiter an die Ringe angeschweißt sind und die Ringe dann mit Kunststoff verpreßt sind. Es sind auch Ringsätze bekannt (US-PS j> ^j>b 402), bei denen aus stromleitendem Werkstoff ausgestanzte Leiterstreifen ringförmig zu Schleifringen gebogen und Jt zwei dieser Schleifringe in geeignetem Abstand voneinander mit wärmehärtendem Kunstharz wie z.B. Polyesterharz derart verpreßt sind, daß der Außenumfang der Leitringe aus der Kunstharznabe hervorsteht. Bei solchem üblichen Schleifring-Satz müssen an den Schleifringen Schwalbenschwänze vorgesehen werden, die die Bindung zwischen den Schleifringen und dem Kunstharz sichern und unerwünschte Verformung der Schleifringe und der Kunstharznabe, die durch Zusammenziehung des Kunstharzes bei Wär're entstehen könnte, verhindern. Wegen dieser erforderlichen Schwalbenschwänze müssen die Schleifringe entsprechend dicker sein; das ist eine Werkstoffverschwendung und daher unwirtschaftlich.

Werden die Anschlußfahnen mit den Schleifringen durch /Jeichlötung, Hartlötung oder elektrische Lötung verbunden und danach die Ringe mit Kunstharz verpreßt, so erleiden während des Verpressens die Anschlußdrähte einen Preßdruck und die Lötstellen eine Beanspruchung, die Riüse hervorrufen können. Dadurch wird die Zuverlässigkeit

der Lötung vermindert. Ferner erfolgt im allgemeinen ein Wärmeverlust im Kunstharz, so daß dieses schrumpft. Dies iiit dem einwandfreien Arbeiten der Maschine insofern a lrti-γΉ t? 1 1 r*Y\ sl5 ' m Bol-T»ioh rtor* Ma «ϊλ)-ι 1 ne ein iinartTirffricnhf oc

Spiel zwischen der Innenumfangsfläche der Schleifringe und der Außenumfangsfläche des Kunstharzes entsteht und daher die Schleifringe sich verformen, was den Kontakt zwischen den Bürsten und den Schleifringen verschlechtert.

Es ist somit Aufgabe der Neuerung,einen Schleifring-Satz zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Ausführungen nicht aufweist, der einfach und billig herzustellen ist, bei dem eine sichere Verbindung zwischen den Ringen und den Anschlußleitern vorhanden ist, der sich im Betrieb nicht verformt und so im Betrieb äußerst betriebssicher ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß jeder aus einem Drahtstück bestehende Anschlußleiter von dem ihm zugeordneten Schleifring im entsprechenden Nabenlängsbereich in j-feßsitz gehalten ist, wobei zur Erzielung dieses Preßsitzes die Nuttiefe der Längsnuten in diesem Nabenbereich kleiner und auf dem anderen Teil der Nutlänge zur Aufnahme eines den Anschlußleiter umgebenden Isolierteiles größer als der Durchmesser des Anschlußleiters ist.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die beiden Anschlußdrähte die Reste eines einzigen W-fÖrmigen in die Nuten eingelegten Drahtstückes, das an den Stellen hinter dem mit ihnen jeweils verbundenen Ring durchgeh schnitten und von dem der aus der Nabe vorstehende Bügelteil entfernt ist.

Da die einzelnen Bauteile gesondert voneinander hergestellt und bereitgestellt werden, ist der Zusammenbau leicnt, schnell und billig. Der Schleifring-Satz ist frei von jeder Verformung der Schleifringe oder der Nabe, die etwa durch Wärmeschrumpfung der Nabe entstehen Könnte. Ferner ist dieser Schleifring-Satz höchst betriebssicher, da keine Schweißung zwischen den Schleifringen und den Anschlußdrähten nötig ist.

Schleifringe der neuerungsgemäßen Bauform sind im Betrieb unter harten Bedingungen, unter anderem bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen, erprobt worden. Bei diesen Prüfungen sind hintereinander zehn Erwärmi.ngs- und AbkUhlungsversuche unternommen worden und dabei ^ei jedem Versuch 2} Stunden lang 170⁰C, 1 Stunde lang minus 30⁰C, 47 Stunden lang 80°C und 8o# relative Feuchte und 1 Stunde lang Zimmertemperatur eingehalten worden. Der Versuch ergab, daß der Außendurchmesser der Schleifringe sich nur um 0,004 0,014 mm ändert, was im Vergleich zu de ^r.i=.\ herkömmlichen Schleifring—Sätzen üblichen 0,1 - 0,2 rran sehr wenig"'iat.

Damit die Versuchsbedingungen den Verhältnissen im praktischen Betrieb elektrischer Stromerzeuger glichen, wurde die aus Kunststoff gepreßte zylindrische Nabe vor dem Versuch 4 Stunden lang bei 240° nachbehandelt, um zwecks genügender Alterung Feuchtigkeit und flüchtige Bestandteile auszutreiben. Die Zugfestigkeit der Anschlußdrähte lag zwischen 6l und 98 kg/qmm. Es ist also die durch Alterung verursachte Änderung der Abmessungen der preßgeformten Nabe nur 1/5 derjenigen üblicher Schleifring-Satze«

Der neuerungsgefäße Schleifring—Satz kann also lange Zeit ohne jede Verformung arbeiten.

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In der Zeichnung ist ein neuerungsgemäßer Schleifring-Satz gezeigt, und zwar in

Fig. 1 der fertige Satz in perspektivischer Darstellung.

Fig. 2 derselbe im Querschnitt an der Stelle H-II
der Fig. 1,

Fig. 3 derselbe im Querschnitt an der Stelle IH-III der Fig. 1,

Fig. 4 der halbfertige Satz im Längsschnitt (der
Pfeil A des Drahtes ist noch nicht ein den
Stellen A, und A₂ abgetrennt und noch nicht
entfernt),

Fig. 5 die Bauteile des Satzes in zerlegter Anordnung des Satzes.

Der neuerungsgemäße Schleifring —Satz enthält eine formgepreßte zylindrische Nabe 1 aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff wie z. B. Phenolharz, ferner zwei einfache Schleifringe 2 und j> und zwei Anschlußfahmen 4 und 5 aus Draht. In der äußeren Umfangsfläche der formgepreßten
zylindrischen Nabe 1 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Nuten 6 und 7 angeordnet, die sich parallel zur Nabenachse erstrecken. In den Nuten 6 und 7 sind die zugehörigen Anschlußdrähte 4 und 5 so angeordnet, daß sie elektrische Verbindung mit dem zugehörigen Schleifring 2 bzw. haben. Die Schleifringe 2 und 3 haben einen Innendurchmesser von z. B. 29,0 mm, und die formgepreßte zylindrische Nabe 1 hat einen Außendurjhmesser von z. B. 29,1 bis 29,2 mm, so daß die Schleifringe 2 und ."5 auf der Nabe 1 mit Preßsitz festsitzen.

Die Beziehung zwischen den Schleifringen 2 und 3 in

Nui.en ό und 7 wird anhand aer Fig. ^ bis 4 beschrieben. Wie diese Figuren zeigen, ist die Nuttiefe in demjenigen T--il der Nut 6, der unter dem Schleifring 2 liegt, kleiner us der- Oui-chmesser des Anschlußdrahtes 4, so daß der mit Preüsitz auf die zylindrische Nabe 1 aufgesetzte Schleifring ι auf diesem Teil der Nutlänge an den Draht 4 angepreßt ist,; aber in dem unter dem Schleifring 2 liegenden Teil der Nut ο (Fig. 2) ist die Nuttiefe größer als der Durchmesser des Drahtes 5j so daß sich zwischen dem Schleifring 2 und dem Draht 5 Platz für einen elektrisch isolierenden Schlauch 8 ergibt. Andererseits ist, wie in Fig. 3 und 4 zu sehen, in dem unter dem Schleifring 3 liegenden Teil der Nut 6 die Nuttiefe größer als der Durchmesser des Drahtes 4, so daß sich der hierfunnötige Teil des Drahtes 4 leicht cius der Nut 6 entfernen läßt, während in dem unter dem Schleifring 3 liegenden Teil der Nut 7 o-ie Nuttiefe kleiner als der Durchmesser des Drahtes 5 ist, so daß der mit Preßsitz auf die Nabe 1 aufgesetzte Schleifring 3 am Draht ij auf diesem Teil mit Pressung anliegt. Wie ersichtlich, ist die Länge des tiefen Teils der Nut 7 von der Länge des tiefen Teils der Nut 6 verschieden.

Die Art und Weise, wie der Zusammenbau solchen Schleifring-Satzes vor sich geht, wird anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben. Ein im wesentlichen Unförmiger Draht A, der die Anschlußfahnen 4 und 5 bilden soll, wird in die Nuten 6 und 7 eingesteckt, die in der formgepreßten zylindrischen Nabe 1 eingeformt sind; darauf werden die Schleifringe 2 und 3 nacheinander auf die Nabe 1 von deren einem Ende her mit Preßaruck aufgeschoben. Wenn die Schleifringe 2 und J5 in ihre vorbestimmte, in Fig. 4 gezeichnete Stellung geschoben sind, wird der elektrisch isolierende Schlauch 8, welcher Kurzschluß zwischen den Schleifringen 2 und 3 verhindern soll, auf den Draht 8 aufgeschoben und sodann

dieser Draht A an den Stellen A, und A₂ durchgeschnitten und entfernt. Schließlich werden die verbliebenen Drahtteile umgebogen; sie bilden die Anschlußfahnen 4 und 5.

Die Schleifringe 2 und 3 werden durch einfaches Aufpressen auf die formgepreßte zylindrische Nabe 1 an vorbestimmten Stellen in elektrisch vollkommen leitende Preßberührung mit den zugshörigen Anschlußleitern K und 5 gebracht.

Der verwendete Draht hat vorzugsweise zunächst U-Form. Er kann natürlich stattdessen auch gerade sein; die erzielte Wirkung ist die gleiche wie oben beschrieben.

Claims

Schutzansprüche

1. Schleifring-Satz für umlaufende elektrische Maschinen mit einer zylindrischen Nabe aus elektrisch nicht leitendem Werkstoff, mehreren ax^al nebeneinander auf der Nabe im Preßsitz angeordneten Schleifringen und mit Ansch'ußleitern, die mit je einem der Schleifringe elektriscn verbunden und in unterschiedlich ti' η Längsnuten der Nabe zwischen den Schleifringen und der Nabe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder aus einem Drahtstück bestehende Anschlußleiter (4, 5) von dem ihm zugeordneten Schleifring (2, 5) im entsprechenden Nabenlängsbereich in Preßsitz gehalten ist, wobei zur Erzielung dieses Preßsitzes die Nuttiefe der Längsnuten in diesem Nabenbereich kleiner und auf dem anderen Teil der Nutlänge zur Aufnahme eines den Anschlußleiter (4, 5) umgebenden Isolierteiles (8) größer als der Durchmesser des Anschlußleiters (4, 5)

2. Schleifring-Satz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußdrähte (4, 5) die Reste eines einzigen W-förmigen, in die Nuten (6, 7) der Nabe eingelegten Drahtstückes (A) sind.,