BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf einen Anker einer Kommutatormaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei Kommutatormaschinen wird üblicherweise der Kommutator einschliesslich seinem Tragring auf die Ankerwelle aufgeschrumpft oder aufgepresst. Auf der Ankerwelle ist auch das Blechpaket samt zugehörigen Pressringen befestigt.
Bei drehzahlvariablen Maschinen dieser Bauart wird die zulässige maximale Drehzahl unter anderem durch die biegekritische Drehzahl des Ankers begrenzt, die ihrerseits durch den Wellendurchmesser und den Schlankheitsgrad der Welle mitbestimmt ist. Kritisch ist hierbei der kommutatorseitige Wellenabschnitt, der nicht mit beliebig grossem Durchmesser ausgeführt werden kann. Dies gilt insbesondere für Gewölbedruckkommutatoren, z.B. gemäss Wiedemann/Kellenberger Konstruktion elektrischer Maschinen Springer Berlin/Heidelberg, New York 1967, S. 394 - 396.
Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anker einer Kommutatormaschine zu schaffen, der wesentlich höhere im unterkritischen Bereich leigende Betriebsdrehzahlen zulässt.
Die Erfindung, ihre Weiterbildungen sowie die mit ihr erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Anker einer Kommutatormaschine mit Schwalbenschwanzkommutator,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Anker einer Kommutatormaschine mit Schrumpfringkommutator.
In den Fig. 1 und 2 besteht die Welle einer schnellaufenden Kommutatormaschine aus einem ersten Wellenteil 1 und einem zweiten Wellenteil 2.
Der Wellenteil 1 weist an einem Ende einen ersten Lagersitz 3 auf. Am anderen Ende ist am Wellenteil 1 ein Bund 4 vorgesehen, der am Aussenumfang einen nach aussen weisenden ringförmigen Fortsatz mit zylindrischer Aussenfläche 5 trägt.
Dieses Ende des Wellenteils 1 kann somit als Hohlflansch angesehen werden. Ein aus Einzelblechen 6 aufgebautes Rotorblechpaket 7 ist unmittelbar auf den ersten Wellenteil 1 aufgepresst oder aufgeschrumpft. Das Rotorblechpaket 7 weist eine Reihe von axial verlaufenden Durchgangsbohrungen 8 auf, welche mit axialen Durchgangsbohrungen 9 im Bund 4 fluchten.
An dem dem Lagersitz 3 zugewandten Ende weist das Rotorblechpaket 7 einen Pressring 10 auf, der praktisch ohne Spiel auf den ersten Wellenteil 1 aufgeschoben ist und gleichfalls mit axialer, mit den Bohrungen 7 fluchtenden Bohrung 11 versehen ist. Eine periphere nach aussen gerichtete zylindrische Verlängerung 12 des Pressrings 10 dient als Auflage für den Wickelkopf der Ankerwicklung 13. Ein radial nach aussen weisender Bund 14 am freien Ende der Verlängerung 12 dient zur axialen Festlegung der Ankerwicklung 13. An den Pressring 10 schliesst sich ein Distanzring 10* an, der am freien Ende eine Lagerschulter aufweist.
Der andere Wickelkopf der Ankerwicklung 13 liegt auf der Aussenfläche des ringförmigen Fortsatzes 5 auf. Beide Wickelköpfe sind in bekannter Weise gegen die Fliehkraft durch Bandagen 15 gehalten (vgl. Wiedemann/Kellenberger ...; S. 378, Abb. 375).
Der andere Wellenteil 2 greift an seinem inneren Ende 16 in den aus Bund 4 und ringförmigen Fortsatz 5 bestehenden Hohlflansch ein und ist mit letzterem form- und kraftschlüssig verbunden, im Beispielsfall verschraubt. Das besagte Ende ist kegelstumpfartig mit einem Kegelwinkel zwischen 5 und 15 ausgeführt, wobei der Kegelstumpf am Ende in einen Zylinder übergeht. Der Hohlflansch ist dementsprechend gestaltet. Auf diese Weise entsteht ein Schiebesitz, der ein genaues Zusammenfahren der beiden Wellenteile 1, 2 ermöglicht, was insbesondere im Reparaturfall vorteilhaft ist.
An das in den Hohlflansch eingreifende Ende 16 des zweiten Wellenteils schliesst sich ein mittlerer, im wesentlichen zylindrischer Abschnitt 17 an, der am äusseren Ende in einem Lagersitz 18 übergeht. Der mittlere Abschnitt 17 trägt den Kommutator 19, dessen Fahnen 20 in üblicherweise mit den Wicklungsenden der Ankerwicklung 13 verbunden sind.
Bei einem Schwalbenschwanz-Kommutator, wie er in Fig. 1 (links) dargestellt ist, erfolgt die radiale und axiale Fixierung der Lamellen durch einen Kommutator-Pressring 21, welcher auf das freie Wellenende zwischen Lagersitz 18 und dem mittleren Abschnitt 17 des zweiten Wellenteils 2 spielfrei aufgeschoben und mit Pressbolzen 22 am Wellenteil 2 befestigt ist. Es versteht sich dabei von selbst, dass zwischen spannungsführenden Teilen des Kommutators und den mit diesen Teilen in Berührung stehenden Flächen am Wellenteil 2 oder am Pressring 21 isolierende Zwischenschichten vorgesehen sind (vgl. hierzu Wiedemann/Kellenberger ... S. 395, 396, insbesondere Abb. 392c).
Bei der Ausführung mit Schrumpfring-Kommutator gemäss Fig. 2 ist der Lamellenverband unter Zwischenschaltung einer thermisch beständigen und druckfesten Isolierschicht mittels Schrumpfringen 24 direkt auf den zylindrischen Mittelabschnitt 17 aufgeschrumpft.
Die Verbindung der beiden Wellenteile 1 und 2 erfolgt vorzugsweise durch Zugbolzen 25. Diese reichen vom Pressring 10 bis in Sackloch-Gewindebohrungen 26 in der Stirnfläche des inneren Endes 16 des zweiten Wellenteils. Auf diese Weise bildet der Bund 4 am ersten Wellenteil gleichzeitig die zweite Rotorpressplatte des Rotorblechpakets 7.
Diese Lösung bietet den Vorteil, dass - nach Auftrennen der Verbindung zwischen Kommutator 19 und Ankerwicklung 13 und Lösen der Bolzen 25 - der Kommutator samt seinem Tragkörper, den zweiten Wellenteil 2, und das auf dem ersten Wellenteil festliegende Rotorblechpaket 7 samt Ankerwicklung 13 ohne Demontage oder Beschädigung der Ankerwickl, 'i1g 13 als selbständige Baueinheiten ausgewechselt werden können.
DESCRIPTION
The invention relates to an armature of a commutator machine according to the preamble of claim 1.
In commutator machines, the commutator, including its support ring, is usually shrunk or pressed onto the armature shaft. The laminated core including the associated press rings is also attached to the armature shaft.
In the case of variable-speed machines of this type, the permissible maximum speed is limited, inter alia, by the critical bending speed of the armature, which in turn is determined by the shaft diameter and the degree of slenderness of the shaft. The critical point here is the shaft section on the commutator side, which cannot be designed with an arbitrarily large diameter. This applies in particular to vault pressure commutators, e.g. according to Wiedemann / Kellenberger construction of electrical machines Springer Berlin / Heidelberg, New York 1967, pp. 394 - 396.
The invention, as characterized in the claims, is based on the object of creating an armature of a commutator machine which permits significantly higher operating speeds in the subcritical range.
The invention, its developments and the advantages which can be achieved with it are explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing.
The drawing shows:
1 shows a longitudinal section through an armature of a commutator machine with dovetail commutator,
Fig. 2 shows a longitudinal section through an armature of a commutator machine with shrink ring commutator.
1 and 2, the shaft of a high-speed commutator machine consists of a first shaft part 1 and a second shaft part 2.
The shaft part 1 has a first bearing seat 3 at one end. At the other end, a collar 4 is provided on the shaft part 1, which carries on the outer circumference an outwardly pointing annular extension with a cylindrical outer surface 5.
This end of the shaft part 1 can thus be regarded as a hollow flange. A rotor laminated core 7 constructed from individual laminations 6 is pressed or shrunk directly onto the first shaft part 1. The rotor laminated core 7 has a series of axially extending through bores 8, which are aligned with axial through bores 9 in the collar 4.
At the end facing the bearing seat 3, the rotor laminated core 7 has a press ring 10 which is pushed onto the first shaft part 1 practically without play and is likewise provided with an axial bore 11 aligned with the bores 7. A peripheral outward cylindrical extension 12 of the press ring 10 serves as a support for the end winding of the armature winding 13. A radially outwardly pointing collar 14 at the free end of the extension 12 serves to axially fix the armature winding 13. A spacer ring is connected to the press ring 10 10 * on, which has a bearing shoulder at the free end.
The other winding head of the armature winding 13 lies on the outer surface of the annular extension 5. Both winding heads are held in a known manner against the centrifugal force by bandages 15 (cf.Wiedemann / Kellenberger ...; p. 378, Fig. 375).
The other shaft part 2 engages at its inner end 16 in the hollow flange consisting of collar 4 and annular extension 5 and is positively and non-positively connected to the latter, screwed in the example. Said end is frustoconical with a taper angle between 5 and 15, the frustum of the cone ending in a cylinder. The hollow flange is designed accordingly. In this way, a sliding seat is created, which enables the two shaft parts 1, 2 to move together precisely, which is particularly advantageous in the event of a repair.
A central, essentially cylindrical section 17 adjoins the end 16 of the second shaft part which engages in the hollow flange and merges into a bearing seat 18 at the outer end. The middle section 17 carries the commutator 19, the lugs 20 of which are usually connected to the winding ends of the armature winding 13.
In the case of a dovetail commutator, as shown in FIG. 1 (left), the lamellae are fixed radially and axially by a commutator press ring 21, which is placed on the free shaft end between the bearing seat 18 and the central section 17 of the second shaft part 2 is pushed on without play and is fastened to the shaft part 2 with press bolts 22. It goes without saying that insulating layers are provided between the live parts of the commutator and the surfaces in contact with these parts on the shaft part 2 or on the press ring 21 (cf.Wiedemann / Kellenberger ... pp. 395, 396, in particular Fig. 392c).
In the embodiment with a shrink ring commutator according to FIG. 2, the lamellar structure is shrunk directly onto the cylindrical central section 17 with the interposition of a thermally resistant and pressure-resistant insulating layer by means of shrink rings 24.
The connection of the two shaft parts 1 and 2 is preferably carried out by means of tie bolts 25. These extend from the press ring 10 to blind hole threaded bores 26 in the end face of the inner end 16 of the second shaft part. In this way, the collar 4 on the first shaft part simultaneously forms the second rotor press plate of the rotor laminated core 7.
This solution offers the advantage that - after the connection between the commutator 19 and armature winding 13 has been broken and the bolts 25 have been loosened - the commutator together with its supporting body, the second shaft part 2, and the rotor laminated core 7, including the armature winding 13, fixed on the first shaft part without dismantling or Damage to the armature winding, 'i1g 13 can be replaced as independent units.