-
Kommutator für eine elektrische Maschine mit a##ialem Luftspalt Die
vorliegende Erfindung betnIft einen Kommutator für eine elektrische Maschine mit
axialem Luftspalt, bei welcher der Rotor aus einer beidseitig mit flachen nichtisolierten
Leitern versehenen ringförmigen Scheibe aus Isoliermaterial besteht, wobei die Leiterenden
an, dem achsnahen Rand der Scheibe die Kommutierungszone bilden, vorzugsweise für
einen Gleichstrommotor oder -generator.
-
Bei einer bekannten Gleichstrommaschine (französische Patenschrift
1248 268) mit ebenem, axialem Luftspalt, die einen scheibenförmigen
Rotor besitzt, dessen beide Seiten flache Leiter tragen, erfolgt die Kommutierung
durch Bürsten, die direkt auf den bloßen Leiterlaniellen am halben Radius der Ankerscheibe
schleifen.
-
Bei einer anderen bekannten elektrischen Gleichgtromm aschine (österreichische
Patentschrift 217 553)
tragen ebenfalls beide -Scheibenseiten flache Leiter,
wobei sich zwischen zwei Kollektorlamellen eine Windung befindet, die mit ihrer
einen Windungshälfte auf der einen, mit ihrer anderen Windungshälfte auf der anderen
Scheibenseite liegt. Dabei ist auf einer Scheibenseite jeder der flachen Leiter
am achsennahen Rande der Scheibe mit einer Kollektorlamelle verbunden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung des Kollektors
am achsennahen Rande der Scheibe und bei gleicher Windungszahl der Ankerscheibe
zu einer größeren Breite der Kollektorlamellen zu kommen, als bei der Anordnung
nach der obengenannten österreichischen Patentschrift, bei der sich zwischen zwei
Kollektorlamellen eine einzige Windung befindet. Diese gemäß der Erfindung erreichte
größere Breite der Kollektorlamellen kommt dem Kommutierungsvorgang zugute.
-
Die Erfindung geht aus von einem Kommutator für eine elektrische Maschine
mit axialem Luftspalt, bei welchem der Rotor aus einer beiderseitig mit flachen
nichtisolierten Leitern versehenen ringförmigen Scheibe aus Isoliermaterial besteht
und bei welcher die Leiterenden an dem achsennahen Rande der Scheibe die Kommutierungszone
bilden.
-
Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß die Zahl der Kommutatorlamellen
höchstens gleich der Hälfte der Leiter auf der einen Seite der Scheibe ist und daß
jede Kommutatorlamelle aus einer verbreiterten Verlängerung eines Leiters dieser
Scheibenseite bestellt und die Kommutatorlamelle durch einen die Scheibe durchdringenden
Verbindungsbolzen mit einem Leiter auf der anderen Scheibenseite verbunden ist.
-
Die Erfindung soll nun an Hand von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1
eine Draufsicht auf einen Rotor für einen Kommutator gemäß der Erfindung, F i
g. 2 eine Teilansicht eines auf einer Nabe montierten Rotors im Axialschnitt,
F i g. 3 und 4 Einzelheiten zweier verschiedener Wicklungsformen, F i
g. 5 und 6 zwei verschiedene Ausführungsformen des Kommutators.
-
Der in F i g. 1 und 2 dargestellte umlaufende Rotor besteht
aus einer isolierenden Scheibe 1, deren beide Seiten eine Flachwicklung aus
folienartigen Leitern tragen, die nach Art von gedruckten Schaltungen oder durch
irgendein anderes bekanntes Verfahren hergestellt sein können. Die Wicklung enthält
eine Vielzahl von Halbwindungen, die miteinander zu einer durch-laufenden Wicklung
verbunden sind.
-
Jede Halbwindung oder jeder Leiter umfaßt einen geradlinigen radial
verlaufenden Teil 2, der in gekrümmte Teile übergeht, von denen der eine Teil
3
zum Umfang der Scheibe läuft, wo er mit einer entsprechenden, in F i
g. 1 gestrichelt eingezeichneten 4albwindung 4 auf der anderen Seite der
Rotorscheibe verbunden ist. Der andere gekrümmte Teil 5
verläuft in Richtung
auf den mittleren Teil der Scheibe. Die nächste Halbwindung oder der nächste
Leiter
auf der Vorderseite ist mit 2 a, 3 a, 5 a bezeichnet.
-
Die letzterwähnten Teile 5 a der Leiter sind
bei jeder zweiten Halbwindung in Radiahichtung auf der Mitte der Scheibe hin verlängert,
wie bei 6 in F i g. 1
dargestellt ist. Diese geradlinigen Verlängerungen
6
bilden gemäß der Erfindung den Kommutator. Die Relativgeschwindigkeit von
Bürsten 12 gegenüber diesem Kommutator ist kleiner als bei den bekannten Maschinen
dieser Art mit axialem Luftspalt und Flachwicklungen, bei denen die Bürsten im allgemeinen
auf den geradlinigen Teilen 2 und 2 a der Wicklung schleifen.
-
Der Kommutator der Rotorscheibe liegt gemäß F i g. 2 -an einem
Teil einer Nabe 7 an, der durch einen isolierenden Ring 8 gebildet
wird und mit der Scheibe verbunden ist, beispielsweise mittels -eines isolierenden
Klemmrings 9 und einer Mutter 10,- die ganze Anordnung kann dabei durch Niete
11 festgelegt sein.
-
Der Druck der auf den Kommutatorlamellen schleifenden Bürsten 12 wirkt
also auf einen Teil der Scheibe, der sich auf den Ring 8 der Nabe abstützt
und sich daher nicht nennenswert verformen kann. Die Kommutator-Lauffläche ist daher
weit-,gehend starr und eben, so daß sich sehr günstige Betriebsbedingungen ergeben.
-
Die Enden der Halbwindungen, die keine Kommutatorlamellen bilden,
hören am Anfang des Kommutators auf und sind über Verbindungen 14 (F i
g. 3)
mit entsprechenden Halbwindungen auf der gegenüberliegenden Seite der
Scheibe verbunden; eine dieser Halbwindungen 4 ist in F i g. 1 gestrichelt
dargestellt, ihr der Maschinenachse -benachbartes Ende ist mit 13 bezeichnet.
-
Diese Anordnung, bei der nur die Hälfte aller Leiter unmittelbar an
Kommutatorlamellen liegt, bringt einen doppelten Vorteil mit sich: es ist möglich,
den Kommutatorlamellen eine Breite zu geben, die mit den Abmessungen der Bürsten
vergleichbar ist, während gleichzeitig der Durchmesser des Kommutatorringes klein
gehalten werden kann.
-
- Wie F i g. 3 zeigt, können hierbei jedoch gewisse
Schwierigkeiten auftreten. Die Leiter 5 a weisen, bevor sie
sich zu den Kommutatorlamellen 6 verbreitern, Einschnürungen 15 auf,
die durch die für die Verbindungen 14 verdickten Enden 16 der beiden Leiter
5 verursacht werden, zwischen denen der je-
weilige Leiter
5 a verläuft.
-
Dieser Nachteil kann durch die in F i g. 4 dargestellte Anordnung
vermieden werden, bei der abwechselnd jeder zweite der nicht zur Bildung des Kommutators
herangezogenen Leiter etwas in Radialrichtung nach innen verlängert ist, wie bei
17 dargestellt ist. Aus der DAS 1119 988 ist es bereits bekannt, bei
einer elektrischen Maschine, bei der die Rotorwicklung aus flachen auf einer Scheibe
angebrachten Leitern besteht, jeden zweiten Leiter näher am Scheibenmittelpunkt
enden zu lassen als die dazwischen liegenden Leiter. Durch die Anwendung dieser
Maßnahme wird eine Verengung der zu den Kommutatorlamellen führenden Leiter vermieden
und außerdem wird der Abstand zwischen zwei Verbindungen 14 vergrößert, die nun
auf zwei Umfangsbereiche verteilt sind. Die mechanische Festigkeit der Scheibel
wird dadurch erhöht, daß die Zwischenräume zwischen den die Verbindungen14 aufnehmenden
Bohrungen vergrößert werden und die Bohrungen außerdem nicht mehr in einer Reihe
liegen.
-
Die inneren Enden der Kommutatorlamellen6 sind in an sich bekannter
Weise (französische Patentschrift 1248 268) durch Verbindungen
18 (F i g. 5, 6)
mit entsprechenden Leitern der gegenüberliegenden
Scheibenseite verbunden.
-
Um das Geräusch zu verringern, das beim Übergang einer Bürste von
einer Kommutatorlamelle zur nächsten auftritt, kann man die in F i g. 6 dargestellte
Anordnung verwenden, in der die den Kommutator bildenden Lamellen nicht mehr radial
verlaufen, sondern um einen bestimmten Winkel a gegen die Radialrichtung geneigt
sind.
-
Die dargestellte Kommutatoranordnung kann auch in solchen Fällen Verwendung
finden, in denen der Anker den Stator der Maschine bildet und die Bürsten an einem
Läufer befestigt sind.
-
Die Erfindung läßt sich auch auf andere elektrische Maschinen als
Gleichstrommaschinen anwenden, die einen Kommutator enthalten.
-
Die Leiteranordnung auf dem Rotor kann beispielsweise auch durch Photogravüre
hergestellt sein. Je nach der Schaltung der Wicklungen kann auch nur jeder dritte,
vierte usw. Leiter zur Bildung einer Kommutatorlamelle 6 nach innen verlängert
sein.