DE10161740B4 - A slip ring transmission - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schleifringübertrager zur Übertragung von elektrischen Strömen und/oder Signalen zwischen einem Statorgehäuse und einer Rotorwelle.The The invention relates to a slip ring transmission for transmission of electric currents and / or Signals between a stator housing and a rotor shaft.
Bei Schleifringübertragern größeren Durchmessers ist es bekannt, die sogenannte Kohle/Kohle-Technik einzusetzen. Dies ist beispielsweise bei größeren Generatoren der Fall. Um hierbei in den umfangsseitig geschlossenen Schleifringen elektrische Kontakte festlegen zu können, müssen die Schleifringe große Wanddicken haben, damit auch ausreichend große Gewinde untergebracht werden können.at slip ring larger diameter It is known to use the so-called coal / coal technology. This is for example for larger generators the case. In this case, in the circumferentially closed slip rings To specify electrical contacts, the slip rings must have large wall thicknesses have, so that also sufficiently large threads can be accommodated.
Mithin ist die Verwendung der Kohle/Kohle-Technik bei Schleifringübertragern mit kleinen Durchmessern und umfangsseitig geschlossenen Schleifringen nicht möglich.therefore is the use of coal / coal technology in Schleifringübertragern with small diameters and circumferentially closed slip rings not possible.
Um dennoch die Kohle/Kohle-Technik auch bei Schleifringübertragern kleineren Durchmessers anwenden zu können, hat man die Schleifringe in einzelne Segmente gegliedert und jedes Schleifringsegment auf einem entsprechenden Tragkörper, insbesondere aus Messing, durch Klebung festgelegt. Bei solchen Bauarten waren dann Spalte zwischen den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Schleifringsegmenten nicht zu vermeiden. Die Spalte führten zu elektrischen Störungen mit der Folge, dass die Übertragung von Signalen, insbesondere Messsignalen, mit Ungenauigkeiten verbunden war.Around nevertheless, the coal / coal technology also in Schleifringübertragern To use smaller diameter, you have the slip rings divided into individual segments and each slip ring segment a corresponding support body, in particular of brass, fixed by gluing. In such Designs were then split between the circumferentially one another following slip ring segments unavoidable. The column led to electrical interference with the consequence that the transmission of signals, in particular measurement signals, associated with inaccuracies was.
Aus
der
Die
Im
Umfang der
Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, einen Schleifringübertrager zu schaffen, der auch bei einem kleinen Durchmesser in der Kohle/Kohle-Technik wirtschaftlich herstellbar ist und betrieben werden kann.Of the Invention is - starting from the prior art - the Object of the invention to provide a slip ring, the even with a small diameter in the coal / coal technology economically can be produced and operated.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.These The object is achieved with the features specified in claim 1.
Danach wird jetzt ein umfangseitig geschlossener Innenring aus einem Nichteisenmetall, insbesondere aus Messing, in eine Isoliermasse eingebettet, die Bestandteil einer Rotorwelle ist. Die Isoliermasse kann zum Beispiel Epoxydharz sein. Der Innenring wird mit einem der Rotorwelle zugeordneten elektrischen Anschluss elektrisch kontaktiert und von hier aus mit einer stirnseitigen Kabelverschraubung verbunden.After that is now a circumferentially closed inner ring made of a non-ferrous metal, in particular of brass, embedded in an insulating compound, the Part of a rotor shaft is. The insulating compound can, for example Be epoxy resin. The inner ring is associated with one of the rotor shaft associated electrical Connection electrically contacted and from here with a frontal Cable gland connected.
Umfangsseitig des Innenrings erstreckt sich ein umfangseitig ebenfalls geschlossener Außenring aus Graphit. Dieser Außenring ist seitlich so durch Isoliermassen fixiert, dass er zum Innenring einwandfrei konzentrisch angeordnet ist. Hierbei wird zwischen den Innenring und dem Außenring gezielt eine Abstand gebildet, welcher bei Wärmeeinwirkung den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von z.B. Messing und Graphit Rechnung trägt. Hierbei ist die Temperaturspanne zwischen der Umgebungstemperatur bis maximal zulässiger Betriebstemperatur zu berücksichtigen.On the circumference of the inner ring extends a peripherally also closed outer ring made of graphite. This outer ring is laterally fixed by insulating materials, that it is perfectly concentric with the inner ring. In this case, a distance is selectively formed between the inner ring and the outer ring, which takes into account the different expansion coefficients of eg brass and graphite when exposed to heat. Here, the temperature range between the ambient temperature to the maximum permissible operating temperature to take account of.
Um ständig eine einwandfreie elektrische Kopplung zwischen dem Innenring und dem Außenring unter Überbrückung des Abstands herzustellen, sind umfangsseitig des Innenrings metallische Kontaktlamellen vorgesehen, die über den gesamten Umfang des Innenrings oder nur über Teilbereiche angeordnet sein können. Diese Kontaktlamellen sind so gestaltet, dass sie in sich selbst federnd sind und auf diese Weise den Änderungen im Abstand zwischen Innenring und Außenring aufgrund Wärmeeinwirkungen ohne weiteres folgen können und ständig die elektrische Kopplung zwischen Innenring und Außenring herstellen.Around constantly a perfect electrical coupling between the inner ring and the outer ring by bridging the Distance to produce, are circumferentially of the inner ring metallic Contact blades provided over the entire circumference of the inner ring or only arranged over partial areas could be. These contact blades are designed to be in themselves are springy and in this way the changes in the distance between Inner ring and outer ring due to heat effects can follow without further ado and constantly the produce electrical coupling between inner ring and outer ring.
Die Kontaktlamellen können z.B. aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung hergestellt und dann wärmetechnisch behandelt sein.The Contact blades can e.g. made of a copper-beryllium alloy and then thermally be treated.
Die Erfindung ist mit dem besonderen Vorteil verbunden, dass der Außenring aus Graphit nicht nur in der Wanddicke, sondern auch im Durchmesser klein gehalten werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, kompakte Schleifringübertrager mit Außendurchmessern von 200mm und kleiner bereit zu stellen, die neben Signalen, insbesondere Messsignalen, auch elektrische Ströme bis zu etwa 50 Ampere übertragen können.The Invention is associated with the particular advantage that the outer ring made of graphite not only in the wall thickness, but also in diameter small can be held. In this way it is possible compact slip ring transmission with outside diameters of 200mm and smaller to provide, in addition to signals, in particular Measuring signals, even electrical currents up to about 50 amps transferred can.
Darüber hinaus gewährleistet die Erfindung, dass jetzt Geschwindigkeiten bis zu etwa 60 m/s erreichbar sind.Furthermore guaranteed the invention that now achieves speeds up to about 60 m / s are.
Ferner wird mit der Erfindung erreicht, dass der Schleifkontakt nur mit einer vergleichsweise geringen Kraft an den Außenring gepresst werden muss, um eine einwandfreie Signal- und/oder Stromübertragung zu gewährleisten. Ein geringer Anpressdruck führt zu einem deutlich geringeren Verschleiß und letztlich zu einer längeren Standzeit eines Schleifringübertragers. Außerdem ist der Abrieb sehr gering, so dass innerhalb des Schleifringübertragers im Prinzip keine Verschmutzung eintreten kann und demzufolge auch keine durch eine abriebbedingte Verschmutzung hervorgerufenen elektrischen Kurzschlüsse entstehen können.Further is achieved with the invention that the sliding contact only with a comparatively small force must be pressed against the outer ring, to ensure proper signal and / or power transmission. A low contact pressure leads to a significantly lower wear and ultimately to a longer service life a slip ring transmitter. Furthermore the abrasion is very low, so that within the Schleifringübertragers in principle no pollution can occur and consequently no cause an abrasion-related pollution caused electrical short circuits can.
Um den Kontaktlamellen einen sicheren Halt am Innenring zu geben, werden nun gemäß Patentanspruch 2 die Kontaktlamellen in eine Nut in der äußeren Oberfläche des Innenrings über den ganzen Umfang verteilt oder nur abschnittsweise eingebettet. Da die Kontaktlamellen einen mittleren bombierten Abschnitt aufweisen, liegt dieser Abschnitt unabhängig von der Größe des Abstands zwischen Innenring und Außenring ständig an der inneren Oberfläche des Außenrings.Around the contact blades to give a secure grip on the inner ring are now according to claim 2 the contact blades in a groove in the outer surface of the Inner ring over distributed over the entire circumference or embedded only in sections. There the contact blades have a central domed section, this section is independent on the size of the distance between inner ring and outer ring constantly on the inner surface of the Outer ring.
Die Festlegung der Kontaktlamellen in der Nut erfolgt insbesondere durch Klemmung über seitlich der Bombierung befindliche Stege.The Fixing the contact blades in the groove is done in particular by Clamping over laterally of the crowning webs located.
Ein einwandfreier Korrosionsschutz der Kontaktlamellen wird entsprechend Patentanspruch 3 dadurch erzielt, dass die neben der Nut liegenden Bereiche der äußeren Oberfläche des Innenrings vergoldet sind.One perfect corrosion protection of the contact lamellae becomes appropriate Claim 3 achieved by the fact that lying next to the groove areas the outer surface of the Inner rings are gold plated.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Patentanspruchs 4 erblickt. Eine solche Ausführungsform besitzt in der Regel mehrere mit Abstand nebeneinander angeordnete Innenringe und Außenringe sowie den Außenringen zugeordnete Schleifkontakte. Die Innenringe sind hierbei in eine Isoliermasse in Form einer Isolierbuchse eingegossen. Die Außenringe sind durch Isoliermassen in Form von Isolierringen zueinander distanziert. An jeden Außenring sind zwei Schleifkontakte gedrückt, die an den Enden von Schwenkarmen befestigt sind. Die Schwenkarme weisen hierbei in entgegengesetzte Richtungen. Um eine axial kompakte Bauart zu verwirklichen, sind die jedem Außenring zugeordneten Schwenkarme zum jeweils benachbarten Außenring in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Ein gegenseitiger störender Einfluss wird auf diese Weise vermieden.A particularly advantageous embodiment The invention is seen in the features of claim 4. Such an embodiment has usually a plurality of spaced apart inner rings and outer rings as well as the outer rings assigned sliding contacts. The inner rings are here in one Insulating poured in the form of an insulating bushing. The outer rings are distanced from each other by insulation in the form of insulating rings. To every outer ring are two sliding contacts pressed, which are attached to the ends of pivot arms. The swivel arms point in opposite directions. To an axially compact design To realize, are the each outer ring associated pivot arms to the respective adjacent outer ring arranged offset in the circumferential direction. A mutual disturbing influence is avoided in this way.
Jeder Innenring ist über in die Isolierbuchse eingebettete elektrische Verbindungsleitungen zu einem Kontaktanschluss an einem Ende der Isolierbuchse geführt. Von diesem Kontaktanschluss führen dann Leitungen zu einer stirnseitigen Kabelverschraubung am Rotor.Everyone Inner ring is over embedded in the insulating bushing electrical connection lines led to a contact terminal at one end of the insulating bushing. From lead this contact connection then cables to a front-side cable gland on the rotor.
Nach den Merkmalen des Patentanspruchs 5 ist die Isolierbuchse auf der als Hohlwelle ausgebildeten Rotorwelle durch Klebung festgelegt. Dies erfolgt bevorzugt nur an den Enden der Isolierbuchse. Dazu ist ein Längenabschnitt der Hohlwelle, welche aus Stahl oder aus einem anderen Material bestehen kann, im etwa mittleren Längenbereich der Isolierbuchse umfangsseitig mit einem kleineren Durchmesser versehen. Die Außenringe und die Isolierringe sind von einem Stirnende der Isolierbuchse her nacheinander auf die Innenringe bzw. die Isolierbuchse geschoben. Dazu weist die Isolierbuchse an einem Ende einen umfangseitigen Kragen auf. Am anderen Ende wird eine Scheibe gegen den letzten Isolierring verspannt, so dass dann alle Außenringe und Isolierringe sicher lagefixiert sind. Die Hohlwelle kann über endseitige Wälzlager in Stirnwänden des Statorgehäuses gelagert sein.To the features of claim 5, the insulating bushing on the designed as a hollow shaft rotor shaft fixed by gluing. This is preferably done only at the ends of the insulating bushing. To is a length section the hollow shaft, which made of steel or of another material can exist, in about the middle length range of Isolierbuchse circumferentially provided with a smaller diameter. The outer rings and the insulating rings are from a front end of the insulating bushing successively pushed onto the inner rings or the insulating bushing. For this purpose, the insulating bush at one end has a peripheral side Collar on. At the other end is a disc against the last Isolierring braced, so then all outer rings and Insulating rings are securely fixed in position. The hollow shaft can be over end roller bearing in end walls of the stator housing be stored.
Die jedem Außenring zugeordneten Schwenkarme sind gemäß Patentanspruch 6 jeweils an eine Halterung angelenkt. Diese Halterung ist auf einer sich parallel zur Drehachse der Rotorwelle erstreckenden, im Statorgehäuse fixierten Tragstange durch Klemmung festgelegt. Die Tragstange kann beispielsweise in den Stirnwänden des Statorgehäuses festgelegt sein. Die aufeinander folgenden Halterungen sind durch die Tragstange umgebende Distanzhülsen lagebestimmt.The each outer ring associated pivot arms are articulated according to claim 6 each to a holder. This holder is fixed on a parallel to the axis of rotation of the rotor shaft extending, fixed in the stator housing support rod by clamping. The support bar can be set for example in the end walls of the stator housing. The successive brackets are positionally determined by spacers surrounding the support bar.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention is illustrated below with reference to an illustrated in the drawings embodiment explained in more detail. It demonstrate:
Mit
Der
Schleifringübertrager
Auf
die Rotorwelle
Am
Umfang der Isolierbuchse
Die
Innenringe
Die
axiale Lagefixierung der Außenringe
Jeder
Innenring
In
den Stirnwänden
Von
den Schwenkarmen
Das
als Loslager gestaltete Wälzlager
- 11
- SchleifringübertragerA slip ring transmission
- 22
- hohle Rotorwellecave rotor shaft
- 33
-
Drehachse
v.
2 Rotation axis v.2 - 44
- Wälzlagerroller bearing
- 55
- Wälzlagerroller bearing
- 66
-
Stirnwand
v.
8 Front wall v.8th - 77
-
Stirnwand
v.
8 Front wall v.8th - 88th
- Statorgehäusestator
- 99
-
Mantel
v.
8 Coat of v.8th - 1010
-
Schrauben
f.
9 Screws f.9 - 1111
-
Kragen
an
2 Collar on2 - 1212
- Isolierbuchseinsulating bush
- 1313
-
Ausdrehung
an
2 Turn on2 - 1414
- Innenringeinner rings
- 1515
- Außenringeouter rings
- 1616
-
äußere Oberfläche v.
14 outer surface v.14 - 1717
-
innere
Oberfläche
v.
15 inner surface v.15 - 1818
-
Abstand
zw.
16 u.17 Distance between16 u.17 - 1919
- Isolierringeinsulating rings
- 2020
-
Nuten
in
16 Grooves in16 - 2121
-
Bereiche
neben
20 Areas next to20 - 2222
- KontaktlamellenMultilams
- 2323
-
Stege
v.
22 Stege v.22 - 2424
-
Bombierung
v.
22 Crowning v.22 - 2525
-
Schrauben
f.
26 Screws f.26 - 2626
- Scheibedisc
- 2727
-
Radialkragen
an
12 Radial collar on12 - 2828
- KontaktanschlussContact Termination
- 2929
- KabelverschraubungCable gland
- 3030
- Tragstangensupport rods
- 3131
-
Halterungen
auf
30 Mounts on30 - 3232
-
Hülsen auf
30 Pods up30 - 3333
- Schwenkarmeswing arms
- 3434
- Schleifkontaktesliding contacts
- 3535
-
Zugfedern
an
33 Tension springs on33 - 3636
-
äußere Oberfläche v.
15 outer surface v.15 - 3737
- KabelverschraubungCable gland
- 3838
-
Sprengring
f.
4 Snap ring f.4 - 3939
-
Ringkragen
an
6 Ring collar on6 - 4040
-
Sprengring
f.
5 Snap ring f.5 - 4141
-
Ringkragen
an
2 Ring collar on2 - 4242
-
Schrauben
f.
43 Screws f.43 - 4343
-
Deckel
an
7 Cover on7 - 4444
-
Ringkragen
an
7 Ring collar on7
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