CH680247A5

CH680247A5 -

Info

Publication number: CH680247A5
Application number: CH36090A
Authority: CH
Inventors: Istvan Vadasz; Jozsef Imre; Janos Marton
Original assignee: Ganz Ansaldo Villamossagi Rt
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1992-07-15
Also published as: HU202018B; GB2228628A; FR2644943A1; DE4002534A1; FR2644943B1; GB9004096D0; HUT52897A

Description

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Beschreibung description

Gegenstand der Erfindung ist eine Kommutatorvorrichtung einer elektrischen Maschine. Diese kann in einem elektrischen Fahrmotor einer Lokomotive mit Vorteil verwendet werden und hat eine besondere Bedeutung in der Verwendung bei Schmalspurlokomotiven. The invention relates to a commutator device of an electrical machine. This can be used with advantage in an electric traction motor of a locomotive and is of particular importance when used in narrow-gauge locomotives.

Die einfachste elektrische Maschine, die infolgedessen die grösste Betriebssicherheit hat, ist der Asynchronmotor. Der Asynchronmotor kann aber wegen seiner invariablen Drehzahl-Kennkurve bei einem Teil der Antriebe nicht verwendet werden. Eine veränderliche Drehzahl kann auf einfache Weise mittels einer Gleichstrommaschine erzeugt werden, deren charakteristisches Bauteil der Kommutator ist, der mit der Maschinenarmatur zu einer Einheit zusammengebaut ist. Infolgedessen ist der Kommutator der organische Teil der Maschine und beinfiusst so die wichtigsten Abmessungen, sogar die Leistung der Maschine. Die Anwesenheit des Kommutators schränkt aber die Leistung der Gleichstrommaschine stark ein, weil die Leistung nur proportional zu dem Durchmesser der Armatur erhöht werden kann. Die erreichbare Leistung ist also konstruktiv eingegrenzt und der Grenzwert ist durch den konstruktiven Aufbau des Kommutators entscheidend beeinflusst. The simplest electrical machine, which consequently has the greatest operational reliability, is the asynchronous motor. However, the asynchronous motor cannot be used with some of the drives due to its invariable speed characteristic curve. A variable speed can be generated in a simple manner by means of a DC machine, the characteristic component of which is the commutator, which is assembled to form a unit with the machine fitting. As a result, the commutator is the organic part of the machine, affecting the main dimensions, even the performance of the machine. However, the presence of the commutator severely limits the performance of the DC machine because the performance can only be increased in proportion to the diameter of the armature. The achievable power is therefore limited in terms of design and the limit value is decisively influenced by the design of the commutator.

Der Kommutator der elektrischen Maschinen enthält Lamellen, die in der Mehrzahl mittels Schwalbenschwanzklemmen an der Maschinenachse befestigt sind. Die Schwalbenschwänze haben einen konischen Flächenteil, an welchem ähnlich konische Klemmringe angeschlossen sind. Die Klemmringe sind in Achsrichtung gespannt, und die durch die Klemmringe übertragene axiale Kraft zieht die Lamellen mit der Übertragung des Kegels nach innen, das heisst in Richtung zu der Achse. Die Lamellen spannen sich als ein Gewölbe aneinander und bilden einen festen Lamellenkranz. Die Vorspannung soll so gross sein, dass die Zentrifugalkraft das Gewölbe nicht auflockert. Das Zustandebringen der erforderlichen Vorspannung ist einerseits dadurch erschwert, dass die Kommutatorlamellen sowohl voneinander als auch von den Klemmringen isoliert werden müssen. Der Isolierstoff verursacht eine Inhomogenität, wodurch die Betriebsfähigkeit des Kommutators gefährdende Lockerungen vorkommen können. Eine weitere Schwierigkeit wird durch die unvermeidbare Wärmedehnung verursacht. Der Kommutator ewärmt sich während des Betriebs unvermeidbar, und da die Lamellen aus Kupfer gefertigt sind, spannen sich die Lamellen infolge des hohen Wärmedehnungskoeffizienten leicht ein. Als Ergebnis der Einspannung wird der verwendete Isolierstoff - in der Mehrzahl Mikanit - schadhaft, deshalb können sich die Kommutatorlamellen beim Abkühlen lockern. The commutator of the electrical machines contains lamellae, the majority of which are attached to the machine axis by means of dovetail clamps. The dovetails have a conical surface part, to which similarly conical clamping rings are connected. The clamping rings are tensioned in the axial direction, and the axial force transmitted by the clamping rings pulls the lamella inwards with the transmission of the cone, that is to say in the direction of the axis. The lamellae span together as a vault and form a fixed lamella ring. The preload should be so great that the centrifugal force does not loosen the vault. On the one hand, the achievement of the required pretension is made more difficult by the fact that the commutator lamellae must be insulated both from one another and from the clamping rings. The insulating material causes an inhomogeneity, which can lead to loosening which jeopardizes the operability of the commutator. Another difficulty is caused by the inevitable thermal expansion. The commutator heats up unavoidably during operation, and since the lamellae are made of copper, the lamellae are easily clamped due to the high coefficient of thermal expansion. As a result of the clamping, the insulating material used - mostly micanite - becomes defective, which is why the commutator lamellae can loosen when they cool down.

Das Lockern der Kommutatorlamellen wird mit zwei Methoden verhindert. Im Sinne einer Lösung gemäss der US-PS 2 495 194 werden die Klemmringe mit Hilfe von langen, dünnschaftigen Schrauben flexibel gegeneinandergespannt. Der mittels Schrauben zusammengebaute Kommutator ist desto besser, je länger und dünner seine Schrauben sind. Dies ist dadurch begrenzt, dass die Schrauben nicht länger als die Konstruktionslänge des Kommutators sein können, sonst würde die Konstruktionslänge des Kommutators nur deshalb erhöht. Andererseits können die Schrauben nicht beliebig dünn gefertigt werden, weil ihr Querschnitt auch die auf sie einwirkende Zentrifugalkraft ertragen muss. Aus diesen Gründen ist die durch die Schrauben verwirklichte Flexibilität nicht befriedigend, weil sie eine härtere Federung als erwünscht realisieren. The commutator lamella is prevented from loosening in two ways. In the sense of a solution according to US Pat. No. 2,495,194, the clamping rings are flexibly clamped against one another with the aid of long, thin-shaft screws. The commutator assembled by means of screws is the better, the longer and thinner its screws are. This is limited by the fact that the screws cannot be longer than the construction length of the commutator, otherwise the construction length of the commutator would only be increased because of this. On the other hand, the screws cannot be made arbitrarily thin, because their cross-section must also bear the centrifugal force acting on them. For these reasons, the flexibility provided by the bolts is unsatisfactory because they provide harder suspension than desired.

Weitere Mängel dieser vorbekannten Lösung sind darin zu sehen, dass für die Schrauben in den Lamellen des Rotors genaue Öffnungen ausgebildet werden müssen, und der lameilierte Rotorkörper zusammen mit der Kommutatoranordnung gealtert werden muss, wodurch spezielle Vorrichtungen und komplizierte Arbeitsmethoden verlangt werden. Des weiteren muss der ganze Fahrmotor für eine Reparatur zerlegt werden, die Schrauben müssen mit einem vorbestimmten Moment gleichmässig angezogen werden, eine Formbeständigkeit und damit eine langdauernde Arbeitsfähigkeit können wegen mangelnder Möglichkeit zum Messen und Einstellen der an dem Lamellenkranz wirkenden Kräfte nicht garantiert werden, weil die Kräfte einen elastischen Ausgleich benötigen. Further shortcomings of this previously known solution can be seen in the fact that precise openings have to be formed for the screws in the lamellae of the rotor, and the laminated rotor body has to be aged together with the commutator arrangement, which requires special devices and complicated working methods. Furthermore, the entire drive motor must be disassembled for repair, the screws must be tightened evenly at a predetermined moment, dimensional stability and thus long-term work ability cannot be guaranteed due to the lack of possibility to measure and adjust the forces acting on the lamella ring, because the Forces need elastic compensation.

Die andere Möglichkeit zur flexiblen Klemmung der mit Schwalbenschwanz versehenen Lamellen besteht darin, dass der eine Klemmring fest an der Maschinenachse befestigt ist (oder daran ausgebildet ist) und der andere Klemmring auf der Achse verschiebbar angeordnet ist und in Achsrichtung von einem Kippring gespannt wird. Im Falle von grösseren Durchmessern verwirklichen die Kippringe eine gegenüber den Schrauben weichere Feder und so sind die derart ausgebildeten Kommutatoren auch zum Ertragen von grösseren Wärmedehnungen geeignet. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass das Spannen des Kippringes in der zusammengebauten Maschine nur schwierig durchgeführt werden kann, so dass die nachträgliche Reparatur des Kommutators umständlich ist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass die Kegel der Klemmringe gegen Koaxialfehler empfindlich sind; deshalb sollen während ihrer Herstellung strenge Toleranzen eingehalten werden. Ein weiterer Nachteil der Lösung mit Kippring besteht im relativ grossen axialen Raumbedarf, was wegen besonders schwieriger Eisenbahnbetriebsverhältnisse und der Begrenztheit des Bauraumes die Leistung des elektrischen Motors einschränkt. The other possibility for flexible clamping of the dovetailed slats is that one clamping ring is fixedly attached (or is formed on it) to the machine axis and the other clamping ring is arranged displaceably on the axis and is tensioned in the axial direction by a tilting ring. In the case of larger diameters, the tilting rings implement a spring which is softer than the screws, and so the commutators designed in this way are also suitable for withstanding larger thermal expansions. The disadvantage of this solution is that it is difficult to tension the tilting ring in the assembled machine, so that the subsequent repair of the commutator is cumbersome. Another disadvantage of this solution is that the cones of the clamping rings are sensitive to coaxial errors; therefore strict tolerances should be observed during their manufacture. Another disadvantage of the solution with a tilting ring is the relatively large axial space requirement, which limits the power of the electric motor due to particularly difficult railway operating conditions and the limited space available.

Das durch die Erfindung zu erreichende Ziel ist die Beseitigung der obigen Nachteile, und die primäre zu lösende Aufgabe ist, am Lamellenkranz der Kommutatoren von elektrischen Fahrmotoren ein derartiges axiales kräfteausübendes Element zu schaffen, welches ermöglicht, einen Kommutator mit gegenüber herkömmlichem geringerem Raumbedarf auszubilden und dadurch insbesondere für Schmalspur einen Fahrmotor mit vorgeschriebener Leistung zu realisieren. The aim to be achieved by the invention is to eliminate the above disadvantages, and the primary problem to be solved is to create such an axial force-exerting element on the lamellar ring of the commutators of electric traction motors, which enables a commutator to be designed with less space than is conventional, and thereby to realize a traction motor with prescribed power, especially for narrow gauge.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung ist, ein Klemmelement mit einer gegenüber der herkömmli- Another object of the invention is to provide a clamping element with a

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chen Flexibilität grösserer Flexibilität zu schaffen, weiches die äussersten Wärmedehnungen des Kommutators des Fahrmotors in einem im Vergleich zu den bisherigen Lösungen grösseren Masse aufzunehmen geeignet ist. Chen flexibility to create greater flexibility, which is suitable to absorb the extreme thermal expansions of the commutator of the traction motor in a larger mass compared to the previous solutions.

Eine weitere Zielsetzung der Erfindung ist, einen derartigen Kommutator zu konstruieren, der im Vergleich zu der bekannten Lösung mit Kippring auf einfachere Weise montiert werden kann und der das Spannen des Klemmringes in der zusammengebauten Maschine ermöglicht. Another object of the invention is to construct such a commutator, which can be assembled in a simpler manner compared to the known solution with a tilting ring and which allows the clamping ring to be tensioned in the assembled machine.

Die erfindungsgemässe Lösung ist eine Kommutatorvorrichtung einer elektrischen Maschine, welche im Anspruch 1 definiert ist. The solution according to the invention is a commutator device of an electrical machine, which is defined in claim 1.

Diese Lösung kann als die Weiterentwicklung der bekannten Lösung mit Kippring betrachtet werden, indem der Kippring durch eine flexible Klemmscheibe ersetzt ist, die tellerförmig ist und an deren mittlerem Teil Öffnungen für die Durchgangsschrauben ausgebildet sind. An der Klemmscheibe ist ein konischer Übergangsteil ausgebildet, der unter den Lamellenkranz des Kommutators reicht, wo dieser konische mittlere Teil mit Hilfe von in gleichmässiger Winkelteilung angeordneten Schrauben am an die Achse des elektrischen Motors angepassten Nabenteil des Kommutators angeschlossen ist. Die flexible Klemmscheibe ist mit einem äusseren Flansch versehen, an dessen dem konischen Übergangsteil naheliegender Stirnfläche ein umlaufender Wulst ausgebildet ist. This solution can be regarded as the further development of the known solution with a tilting ring, in that the tilting ring is replaced by a flexible clamping disk which is plate-shaped and on the central part of which openings for the through screws are formed. A conical transition part is formed on the clamping disk, which extends under the lamellar ring of the commutator, where this conical middle part is connected to the hub part of the commutator which is adapted to the axis of the electric motor by means of screws arranged in a uniform angular pitch. The flexible clamping disk is provided with an outer flange, on the end face of which is close to the conical transition part, a circumferential bead is formed.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der er-findungsgemässen Kommutatorvorrichtung sind an der Kiemmscheibe Aussparungen ausgebildet, durch deren Verwendung die Flexibilität der Klemmscheibe weiter erhöht werden kann. In an advantageous embodiment of the commutator device according to the invention, cutouts are formed on the gill plate, the use of which further increases the flexibility of the clamping plate.

Die erfindungsgemässe Kommutatorvorrichtung wird nachstehend mit Hilfe der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt The commutator device according to the invention is explained in more detail below with the aid of the accompanying drawing. It shows

Fig. 1 - den Halbschnitt der in einen Fahrmotor eingebauten Variante der erfindungsgemässen Kommutatorvorrichtung, 1 - the half section of the variant of the commutator device according to the invention installed in a traction motor,

Fig. 2 - den Halbschnitt der flexiblen Klemmscheibe der Kommutatorvorrichtung nach Fig. 1, 2 - the half section of the flexible clamping disc of the commutator device according to FIG. 1,

Fig. 3 - den stirnseitigen Teil der Klemmscheibe der Kommutatorvorrichtung nach Fig. 1, 3 - the front part of the clamping disc of the commutator device according to FIG. 1,

Fig. 4 - den Teilschnitt der Kommutatorvorrichtung nach Fig. 1 entlang der Linie IV—IV. Fig. 4 - the partial section of the commutator device according to Fig. 1 along the line IV-IV.

In Fig. 1 ist der entsprechend der erfindungsgemässen Kommutatorvorrichtung ausgebildete Kommutator des elektrischen Fahrmotors einer Schmalspurlokomotive im Schnitt entlang der Achse dargestellt. 1 shows the commutator of the electric traction motor of a narrow-gauge locomotive designed in accordance with the commutator device according to the invention in a section along the axis.

An der mit nicht dargestelltem Wälzlager gelagerten Antriebswelle 1 des Fahrmotors sind die Kommutatornabe 2 und das Rad 19 drehfest angeordnet. Auf den zylindrischen Teil 21 der Kommutatornabe 2 ist ein Klemmring 6 verschiebbar aufgepasst. Der an den zylindrischen Teil 21 der Kommutatornabe 2 anschliessende Teil und der Klemmring 6 umgreifen einen schwalbenschwanzartig ausgebildeten Lamellenkranz 3. Der Lamellenkranz 3 ist vom zylindrischen Teil 21 durch Isolierung 20, von der Kommuta-tomabe 2 und vom Klemmring 6 über eine Isolierkappe 9 isoliert. Die Isolierkappe 9 und die Isolierung 20 sind aus Mikanitplatten. An den Aussenteil des Klemmringes 6 ist eine aus flexiblem Stahl gefertigte Klemmscheibe 7 angeschlossen, die mittels Schrauben 8 an der Kommutatornabe 2 befestigt ist. Zwischen der Klemmscheibe 7 und der Antriebswelle 1 befindet sich ein Abstand, der einen mit den in der Kommutatornabe 2 ausgebildeten Kühlkanälen 10 verbundenen Durchgang bildet. Dieser Durchgang schliesst sich an den Spalt zwischen der Kommutatorvorrichtung und dem Rad 19 an. Der Lamellenkranz 3 hat wegen der Begrenztheit des Bauraumes eine sog. Schwalbenschwanzausbildung, weil dies die Ausbildung der kürzesten axialen Kommutatorabmessung ermöglicht. Der Kommutator mit Schwalbenschwanz ist seiner herkömmlichen und in der Praxis bewährten konstruktiven Ausbildung entsprechend mit einem Lamellenkranz 3 versehen, der über die Isolierung 4 getrennte Lamellen 5 enthält (siehe Fig. 4). Der Lamellenkranz 3 ist mit einem 60°-Schwalbenschwanzkegel versehen, an den die dementsprechenden Kegel der Kommutatornabe 2 und des Klemmringes 6 angepasst sind. Die Klemmscheibe 7 stützt sich an dem Klemmring 6 ab, dessen innerer Kegelmantel an der äusseren Kegelfläche des Lamellenkranzes 3 anliegt. Die an der anderen Seite des Lamellenkranzes 3 befindliche Kegelfläche stützt sich an der inneren Kegelfläche der Kommutatornabe 2 ab. The commutator hub 2 and the wheel 19 are arranged in a rotationally fixed manner on the drive shaft 1 of the traction motor which is mounted with a roller bearing (not shown). A clamping ring 6 is slidably fitted onto the cylindrical part 21 of the commutator hub 2. The part adjoining the cylindrical part 21 of the commutator hub 2 and the clamping ring 6 encompass a dovetail ring 3 designed in the manner of a dovetail. The plate ring 3 is insulated from the cylindrical part 21 by insulation 20, from the commutation hub 2 and from the clamping ring 6 via an insulating cap 9. The insulating cap 9 and the insulation 20 are made of micanite plates. A clamping disk 7 made of flexible steel is connected to the outer part of the clamping ring 6 and is fastened to the commutator hub 2 by means of screws 8. There is a distance between the clamping disk 7 and the drive shaft 1, which forms a passage connected to the cooling channels 10 formed in the commutator hub 2. This passage connects to the gap between the commutator device and the wheel 19. The fin ring 3 has a so-called dovetail design because of the limited space, because this enables the design of the shortest axial commutator dimension. The commutator with dovetail is provided with a lamellar ring 3, which contains lamellae 5 separated by the insulation (see FIG. 4), in accordance with its conventional design which has proven itself in practice. The lamellar ring 3 is provided with a 60 ° dovetail cone, to which the corresponding cones of the commutator hub 2 and the clamping ring 6 are adapted. The clamping disc 7 is supported on the clamping ring 6, the inner conical surface of which rests on the outer conical surface of the lamellar ring 3. The conical surface located on the other side of the lamellar ring 3 is supported on the inner conical surface of the commutator hub 2.

Der Lamellenkranz 3 wird mit den Isolierkappen 9 und der Isolierung 20 gemeinsam an der Kommutatornabe 2 angeordnet, dann wird der Klemmring 6 angeordnet und an den Lamellenkranz 3 gedrückt. Danach wird der Klemmring 6 auf die Antriebswelle 1 aufgezogen und mit Hilfe der Schrauben 8 an den Klemmring 6 gespannt. Durch das Anziehen der Schrauben 8 in entsprechender Reihenfolge und das Messen des Anzugsmomentes kann der Klemmring 6 auf gleichmässige Weise gegen den Lamellenkranz 3 gespannt werden. Nun werden die einzelnen Lamellen 5 von dem Klemmring 6 radial nach innen gezogen. Die Lamellen 5 werden ähnlich wie die Steine eines Gewölbes aneinander verspannt und stellen sich zu einem festen Lamellenkranz 3 zusammen. Zwischen den Lamellen 5 entsteht ein Gewölbedruck. Die Kompressionskraft beziehungsweise der Gewölbedruck soll so gross sein, dass sich die Lamellen 5 beziehungsweise die Lamellengruppen nicht einmal auf Wirkung der während der Rotation auftretenden Zentrifugalkraft von ihrer Stelle bewegen. Andernfalls würden die Lamellen 5 die an den Lamellenkranz 3 anschliessenden Bürsten und dadurch den Kommutator beschädigen. Während des Betriebs entstehen wegen der Wärmedehnung des Lamellenkranzes 3 Spannungen, die durch die flexible Deformation der Klemmscheibe 7 aufgenommen werden. Bei schwierigem Anlassen erwärmen sich die unterhalb der Bürsten angeordneten Lamellen 5 mehr; deshalb wird die Temperaturverteilung entlang des Umfangs des Lamellenkranzes 3 un-gleichmässig. In der erfindungsgemässen Gestaltung ist die Klemmscheibe 7 in gewissem Masse zum Ausgleichen auch dieser ungleichmässigen Belastung fähig. The lamellar ring 3 is arranged together with the insulating caps 9 and the insulation 20 on the commutator hub 2, then the clamping ring 6 is arranged and pressed onto the lamellar ring 3. Then the clamping ring 6 is mounted on the drive shaft 1 and clamped to the clamping ring 6 using the screws 8. By tightening the screws 8 in the appropriate order and measuring the tightening torque, the clamping ring 6 can be clamped against the plate ring 3 in a uniform manner. Now the individual slats 5 are pulled radially inwards by the clamping ring 6. The slats 5 are clamped together in a manner similar to the stones of a vault and assemble to form a fixed slat ring 3. An arch pressure arises between the lamellae 5. The compression force or the vault pressure should be so great that the lamellae 5 or the lamella groups do not even move from their position due to the centrifugal force occurring during the rotation. Otherwise the slats 5 would damage the brushes adjoining the slat ring 3 and thereby damage the commutator. During operation, 3 stresses arise due to the thermal expansion of the lamellar ring, which are absorbed by the flexible deformation of the clamping disk 7. When starting is difficult, the fins 5 arranged below the brushes heat up more; therefore, the temperature distribution along the circumference of the fin ring 3 becomes non-uniform. In the design according to the invention, the clamping disc 7 is able to a certain extent to compensate for this uneven load.

Die praktische Ausbildung der flexiblen Klemm- The practical training of the flexible clamping

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Scheibe 7 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Die Klemmscheibe 7 hat einen konischen Übergangsteil 11, an dem der Flansch 12 und der mittlere Teil 13 angeschlossen sind. Im mittleren Teil 13 sind Schraubenbohrungen 16 für die Schrauben 8 ausgebildet. An die Schraubenbohrungen 16 schliessen Senkungen 17 an, deren Abmessung zur Aufnahme des Kopfes der Schrauben 8 geeignet ist. Zwecks Verminderung der Abmessungen sind die Schrauben 8 als Zylinderschrauben mit Innensechskant ausgebildet. An der sich am Lamellenkranz 3 abstützenden Seite des sich an den Aussenteil des konischen Übergangsteiles 11 anschliessenden Flansches 12 ist ein umlaufender Wulst 22 ausgebildet. Die andere Seite des Flansches 12 ist mit einer - später zu erläuternden - als Bezugsfläche dienenden Aus-senfläche 14 versehen. An der Innenseite des mittleren Teiles 13 befindet sich eine plane Messfläche 15. Die Klemmscheibe 7 ist eine telierartig ausgebildete Scheibe mit Flansch und einer Wanddicke von etwa 10-11 mm, in deren mittlerem Teil 13 eine Öffnung mit einem derartigen Durchmesser ausgebildet ist, der auf die Antriebswelle 1 der elektrischen Maschine - in diesem Fall des elektrischen Fahrmotors - aufgezogen werden kann. Die Klemmscheibe ist aus geschmiedetem und gehärtetem Federstahl gefertigt, der während des Betriebs in vorgespanntem Zustand ist. Disk 7 is shown in FIGS. 2 and 3. The clamping disc 7 has a conical transition part 11 to which the flange 12 and the middle part 13 are connected. Screw holes 16 for the screws 8 are formed in the middle part 13. Countersinks 17 connect to the screw holes 16, the dimensions of which are suitable for receiving the head of the screws 8. In order to reduce the dimensions, the screws 8 are designed as socket head screws with hexagon socket. A circumferential bead 22 is formed on the side of the flange 12 which is supported on the lamellar ring 3 and adjoins the outer part of the conical transition part 11. The other side of the flange 12 is provided with an outer surface 14 - to be explained later - which serves as a reference surface. There is a flat measuring surface 15 on the inside of the middle part 13. The clamping disk 7 is a telier-like disk with a flange and a wall thickness of about 10-11 mm, in the middle part 13 of which an opening is formed with a diameter of this type the drive shaft 1 of the electric machine - in this case the electric traction motor - can be pulled up. The clamping disc is made of forged and hardened spring steel, which is in a pre-stressed state during operation.

Bei der Montage werden die der Befestigung der Klemmscheibe 7 dienenden Zylinderschrauben 8 angezogen, wonach sich die ganze Klemmscheibe 7 deformiert. Währenddessen wird sich auch der Flansch 12 deformieren, aber der umlaufende Wulst 22 stützt sich auch im vorgespannten Zustand entlang des Umrisses an den Klemmring 6. Die zur Ausbildung des die Lamellen 5 des Lamellenkranzes 3 in adäquatem Masse aneinanderrückenden Gewölbedruckes erforderliche axiale Kraft wird durch die in der flexiblen Scheibe und die diese spannenden Schrauben 8 entstehende flexible Formänderung aufrechterhalten. Mit entsprechender Dimensionierung und Wärmebehandlung kann die Gefahr der bleibenden Deformation ausgeschlossen werden. During assembly, the cylinder screws 8 used to fasten the clamping disk 7 are tightened, after which the entire clamping disk 7 is deformed. In the meantime, the flange 12 will also deform, but the circumferential bead 22 is also supported in the prestressed state along the outline on the clamping ring 6. The axial force required to form the vault pressure of the lamellae 5 of the lamellar ring 3 in an adequate mass is determined by the in maintain the flexible washer and the resulting flexible screws 8 flexible shape change. With appropriate dimensioning and heat treatment, the risk of permanent deformation can be excluded.

Die Klemmscheibe 7 funktioniert als eine Feder, deren Federcharakteristik bestimmt werden kann. So ergibt das Ausmass der flexiblen Deformation diejenige Kraft, die durch die Klemmscheibe 6 auf den Klemmring 6 ausgeübt wird. Diese Kraft kann in Kenntnis der Federkonstanten aus der Veränderung des Abstandes zwischen der Aussenfläche 14 und der Messfläche 15 auf einfache Weise ausgerechnet werden. The clamping disc 7 functions as a spring, the spring characteristics of which can be determined. The extent of the flexible deformation results in that force which is exerted on the clamping ring 6 by the clamping disc 6. Knowing the spring constants, this force can be calculated in a simple manner from the change in the distance between the outer surface 14 and the measuring surface 15.

Die praktischen Erfahrungen und Messungen haben gezeigt, dass die Klemmscheibe 7 der erfindungsgemässen Kommutatorvorrichtung eine derartige Federkonstante erzeugt, die mindestens das Zweifache der Lösung mit der herkömmlichen Langschraube ist und diejenige des Kommutators eines Fahrmotors ähnlicher Leistung bekannten Kipprings mindestens um 50% überschreitet. Practical experience and measurements have shown that the clamping disc 7 of the commutator device according to the invention generates such a spring constant which is at least twice the solution with the conventional long screw and which exceeds the tilting ring of the commutator of a traction motor of similar power known at least by 50%.

Es ist ersichtlich, dass bei der Montage oder Reparatur der erfindungsgemässen Kommutatorvorrichtung keine hydraulische Presse zur Erzeugung der axialen Kraft erforderlich ist. Diese Operation kann mit einfachen Werkzeugen und auch bei beliebigem Baufortschrittsgrad des Kommutators, so zum Beispiel auch am fertigmontierten Rotorteil durchgeführt werden. Demzufolge werden sowohl die Montage- als auch die Wartungskosten bedeutend vermindert. Im Gegensatz zu den bisherigen Lösungen ist keine hydraulische Pressmaschine zur Einstellung der axialen Kraft erforderlich, es kommen keine üblichen Tätigkeitsprobleme vor (Überspannung, Rückfederung usw.) und dadurch wird sich die Qualität der Reparaturarbeit verbessern. It can be seen that no hydraulic press is required to generate the axial force when assembling or repairing the commutator device according to the invention. This operation can be carried out with simple tools and also with any degree of progress of the commutator, for example also on the completely assembled rotor part. As a result, both assembly and maintenance costs are significantly reduced. In contrast to the previous solutions, no hydraulic press machine is required to adjust the axial force, there are no usual activity problems (overvoltage, springback, etc.) and this will improve the quality of the repair work.

Infolge des durch die Klemmscheibe 7 erzeugten gleichmässigen Gewölbedruckes und der höheren Flexibilität vermindern sich die Wärmedeformationen des Lamellenkranzes und die Alterungs- und Ermüdungserscheinungen der Lamellenisolierung bzw. der Isolierkappe 9; es erhöhen sich die Zuverlässigkeit und die in km gemessene Laufleistung des Fahrmotors und infolgedessen vermindert sich die Anzahl der Wartungen und Reparaturen. As a result of the uniform arch pressure generated by the clamping disk 7 and the greater flexibility, the thermal deformations of the lamellar ring and the signs of aging and fatigue of the lamellar insulation or the insulating cap 9; the reliability and the mileage of the drive motor measured in km increase and as a result the number of maintenance and repairs is reduced.

Die Klemmscheibe 7 der erfindungsgemässen Kommutatorvorrichtung kann mit Hilfe der aus Walzmaterial gefertigten Schrauben 8 gespannt werden und die Klemmscheibe 7 ist von wesentlich einfacherer Konstruktion und kann auf billigere Weise hergestellt werden als die den Kippring und die dazu gehörende, aus hochfestem legiertem Stahl geschmiedete, vergütete und genaue Produktionstoleranzen erfordernde Gewindeklemmspindel komplizierter Form enthaltende bekannte Konstruktion. The clamping disc 7 of the commutator device according to the invention can be tensioned with the aid of the screws 8 made of rolled material and the clamping disc 7 is of a considerably simpler construction and can be manufactured in a cheaper way than the tilting ring and the associated, forged and tempered from high-strength alloy steel Known construction containing a complicated shape and requiring precise production tolerances.

Die Klemmscheibe 7 der erfindungsgemässen Kommutatorvorrichtung hat eine Tellerform, deren Bodenteil unter den Klemmring 6 bzw. den Lamellenkranz 3 reicht. Infolgedessen hat sie einen geringeren Raumbedarf als die herkömmliche Kommutatorvorrichtung, wodurch die Verwendung von Fahrmotoren höherer Leistung in erster Linie bei Schmalspurlokomotiven ermöglicht wird. Wegen ihrer zahlreichen Vorteile kann sie aber auch bei Fahrmotoren von Normalspurlokomotiven mit Erfolg verwendet werden. The clamping disc 7 of the commutator device according to the invention has a plate shape, the bottom part of which extends under the clamping ring 6 or the lamellar ring 3. As a result, it takes up less space than the conventional commutator device, which enables the use of higher power traction motors primarily in narrow gauge locomotives. Because of its numerous advantages, however, it can also be used successfully for traction motors of standard gauge locomotives.

Claims

1. Commutator device of an electrical machine, with a commutator hub arranged on the axis of the electrical machine, a clamping ring, a lamellar ring insulated from the commutator hub and the clamping ring and a flexible element that presses the commutator hub and the clamping ring against one another in the axial direction, characterized in that the flexible element is a plate-shaped clamping disc (7) provided with a flange (12), which has a conical transition part (11) adjoining the flange (12) and a central part (13) provided with a central opening, the central part (13 ) is connected to the commutator hub (2) by means of screws (8), and that a circumferential bead (22) is formed on the side of the flange (12) of the clamping disk (7) which is supported on the clamping ring (6).

2. Commutator device according to claim 1,

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