DE2124078A1

DE2124078A1 - Schleifringe-Satz für elektrische Maschinen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2124078A1
Application number: DE19712124078
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: 1971-11-25
Also published as: DE7118954U; US3785049A; JPS50488B1

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. BEETZ sen. Dipl.-Inc. K. LAMPRECHT

Dr.-lng. r-?. Qi₁ETZ Jr₁

8 M0nchen22, Sieinsdorfetr. 10

81-17.O5OP(17.O31H) 14.5.1971

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Schleifringe-Satz für elektrische Maschinen und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Schleifringe-Satz für kleine umlaufende elektrische Maschinen und ein Verfahren zur Herstellung solchen Schleifringe-Satzes.

Dank dem bemerkenswerten Portschritt chemischer Kunststoffe in den letzten Jahren werden diese Kunststoffe vielfach zur Herstellung formgepreßter zylindrischer Naben von Schleifringe-Sätzen für kleine umlaufende elektrische Maschinen verwendet.

Man pflegte Schleifringe-Sätze dieser Art herzustellen, indem man die Schleifringe und Anschlußdrähte getrennt voneinander herstellte, die Anschlußdrähte an die Ringe anschweißte und die Schleifringe mit Kunstharz verpreßte oder indem man (s. z. B. USA-PS 3 4^5 402) aus einem Blech von

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stromleitendem Werkstoff Streifen nebst daran befindlichen Anschlußfahnen herausstanzte, diese Leiterstrelfen ringförmig zu Schleifringen bog und je zwei dieser Schleifringe in geeignetem Abstand voneinander in eine Form einlegte und mit wärmehärtendem Kunstharz wie z. B. Polyesterharz verpreßte derart, daß der Außenumfang der Leitringe aus der Kunstharznabe hervorstand. Bei solchem üblichen Schleifringe-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 Kunstharz-Nabe, die durch Zusammenziehung dee Kunstharzes bei Wärme entstehen könnte, zu verhindern. Wegen dieser erforderlichen Schwalbenschwänze müssen die Schleifringe entsprechend dicker sein; das 1st eine Werkstoffversehwendting und daher unwirtschaftlich. Bei dem ersterwähnten Schleifringe-Sät ζ werden die Anschlußfahnen mit den Schleifringen durch Weiohlötung, Hartlötung oder elektrische Lötung verbunden,, und danach werden die Ringe mit Kunstharz verpreßt. So erleiden während des Verpressens dl· Anschlußdrähte einen Preßdruak und die Lötstellen eine Beanspruchung, die sie brechen könnt·j dadurch wird die Zuverlässigkeit der Lotung vermindert. Ferner erfolgt in allgemeinen ein Wärmeverlust im Kunstharz« so daß dieses schrumpft; dies ist de» einwandfreien Arbeiten der Maschine abträglich insofern, als im Betriebe der Maschine ein unerwünschtes Spiel zwischen der Innenumfangsfläche der Schleifringe und der Außenumfangefläohe des Kunstharzes entsteht und daher die Schleifringe sich verformen« was den Kontakt zwischen den Bürsten und den Schleifringen verschlechtert.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Schleifringe-Satz und ein Verfahren zur Herstellung solcher Sätze zu

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schaffen, bei dem die einzelnen Bestandteile des Satzes gesondert voneinander vorbereitet und dann so durch Einpressen und Anpressen zusammengebaut werden, daß die Herstellung beschleunigt und verbilligt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist« einen Schleifringe-Satz und ein Verfahren zur Herstellung solcher Sätze zu schaffen, bei dem ein im. allgemeinen U-förmig geformter Draht dazu benutzt wird, die Anschlußfahnen zu bilden» so daß die Herstellung leichter und ergibiger wird.

Eine Erfindungsaufgabe besteht ferner darin, einen Schleifringe-Satz zu schaffen, der eine aus Kunstharz gepreßte zylindrische Nabe aufweist, die mit mehreren 1« Abstand voneinander angeordneten Nuten versehen ist, welche die die Anschlußfahnen bildenden Drähte aufnehmen, wobei die Tiefe der Nut auf einen Teil der Nutlänge größer als der Drahtdurcheesser und auf einem anderen Teil der Nutlänge kleiner als der Drahtdurchmesser ist, so daß die elektrische Verbindung und Isolierung einfach und mit tenlgen Handgriffen ausgeführt werden können.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Schleifringe-Satz gezeigt, und zwar in \

Flg. 1 der fertige Satz in perspektivischer Darstellung, Flg. 2 derselbe im Querschnitt an der Stelle H-II der

Fig. 1, Flg. 3 derselbe in Querschnitt an der Stelle III-III der

Fig. 1, \

Fig. 4 der halbfertige Satz Im Längsschnitt (der Pfeil A des Drahtes ist noch nicht an den Stellen A₁ und Ag abgetrennt und noch nicht entfernt); Fig. 5 die Bauteile des Satzes in zerlegter Anordnung

des Satzes.

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Der erfindungsgemäße Schleifringe-Satz enthält eine formgepreßte zylindrische Nabe. 1 aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff wie z. B. Phenolharz, ferner zwei einfache Schleifringe 2 und 3 und zwei Anschlußfahnen 4 und 5 aus Draht. In der äußeren Umfangsflache der formgepreßten zylindrischen Nabe 1 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Nuten β 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. 3 haben. Die Schleifringe 2 und 3 haben einen Innendurchmesser von z. B. 29,0 mm, und die formgepreßte zylindrische Nabe 1 hat einen Außendurchmesser von z. B. 29,1 bis 29,2 mm, so daß die Schleifringe 2 und JJ auf der Nabe 1 mit Preßsitz festsitzen. Die Beziehung zwischen den Schleifringen 2 und J in Nuten 6 und 7 wird anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben. Wie diese Figuren zeigen, ist die Nuttiefe in demjenigen Teil der Nut, der unter dem Schleifring 2 liegt, kleiner als der Durchmesser des Anschlußdrahtes 4, so daß der mit Preßsitz auf die zylindrische Nabe 1 aufgesetzte Schleifring 2 auf dieasm Teil der Nutlänge an den Draht 4 angepreßt ist; aber in dem unter dem Schleifring 2 liegenden Teil der Nut ¹J ist die Nuttiefe größer als der Durchmesser des Drahtes 5> so daß sich zwischen dem Schleifring 2 und dem Draht 5 Platz für einen elektrisch isolierenden Schlauch 8 ergibt. AndereF-seit ist, wie in Fig. 2 und 4 zu sehen, in dem unter dem Schleifring J5 liegenden Teil der Nut 6 die Nuttiefe größer als der Durchmesser des Drahtes 4, so daß sich der unnötige Teil des Drahtes 4 leicht aus der Nute 6 entfernen läßt, während in dem unter dem Schleifring 3 liegenden Teil der Nut 7 die Nuttiefe kleiner als der Durchmesser des Drahtes ist, so daß der mit Preßsitz auf die Nabe 1 aufgesetzte

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Schleifring 3 am Draht 5 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 Schleifringe-Satzes vor sich geht, wird anhand der Pig. 4 und 5 beschrieben. Ein im wesentlichen U-förmiger Draht A, der die Anschlußfahnen 4 und 5 bilden soll, wird in die Nuten 6 und 7 eingesteckt, die in der foi$gepreßten zylindrischen Nabe 1 eingeformt sind; darauf werden die Schleifringe 2 und 3 nacheinander auf die Nabe 1 von deren einem Ende her mit Preßdruck aufgeschoben. Wenn die Schleifringe 2 und 3 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 JQaht 8 aufgeschoben und sodann dieser Draht A an den Stellen A, und Ag durchgeschnitten und entfernt. Schließlich werden die verbliebenen Drahtteile umgebogen; sie bilden die Anschlußfahnen 4 und 5·

Es können also nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schleifringe 2 und 3 durch einfaches Aufpressen auf die formgepreßte zylindrische Nabe 1 an vorbestimmten Stellen in elektrisch vollkommen leitende Preßberührung mit den zugehörigen Schleifringen 2 und 3 gebracht werden.

Der verwendete Draht wird im allgemeinen vorzugsweise wie bei diesem Beispiel U-Form haben; das kann er natürlich stattdessen auch gerade sein; die erzielte Wirkung ist die gleiche wie oben beschrieben.

Die Erfindung liefert also ein Verfahren zur Herstellung

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eines Schleifringe-Satzes, welches aus den Verfahrensschritten

Bereitstellen einer aus Kunststoff formgepreßten zylindrischen Nabe, welche axiale Nuten mit einem tieferen und einem flacheren Nutteil aufweist, ferner der gewünschten Anzahl metallischer Schleifringe und der nötigen Anzahl von Anschlußdrähten, Einlegen der Anschlußdrähte in die Axialnuten der Nabe, Aufpressen der Schleifringe auf die Nabe mit Abstand voneinander

besteht und einen festen Sitz der Schleifringe und eine feste mechanische und elektrische Verbindung der Schleifringe mit den Anschlußdrähten bewirkt. Da die einzelnen Bauteile gesondert voneinander hergestellt und bereitgestellt werden, ist der Zusammenbau leicht, schnell und billig. Der Schleifringe-Satz ist frei von jeder Verformung der Schleifringe oder der Nabe, die etwa durch Wärmesehrumpfung der Nabe entstehen könnte. Ferner ist dieser Schleifringe-Satz höchst betriebssicher, da keine Schweißung zwischen den Schleifringen und den Anschlußdrähten nötig ist.

Schleifringe der erfindungsgemäßen Bauform und Herstellungsart sind im Betrieb unter harten Bedingungen, unter anderem bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen, erprobt worden. Bei diesen Prüfungen sind hintereinander zehn Erwärmungs- und Abkühlungsversuche unternommen worden und dabei jedem Versuch 23 Stunden lang 17O⁰C, 1 Stunde lang minus 30⁰C, 47 Stunden lang 8o°C und 80 % 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 den bei herkömmlichen Schleifringe-Sätzen üblichen 0,1 - 0,2 mm sehr wenig ist.

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Damit die Versuchsbedingungen den Verhältnissen im praktischen Betriebe 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 61 und 98 kg/qmm. Es ist also die durch Alterung verursachte Änderung der Abmessungen der preßgeformten Nabe nur 1/5 derjenigen üblicher Schleifringe-Sätze.

Es kann also der erfindungsgemäße Schleifringe-Satz lange Zeit ohne jede Verformung arbeiten.

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Claims

Patentansprüche

ί1.JSchleifringe-Satz, insbesondere für umlaufende elektrische Maschinen, mit einer Nabe aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff, mit mehreren auf der Nabe axial nebeneinander angeordneten Schleifringen und mit mehreren. Anschlußdrähten, die mit den zugehörigen Schleifringen elektrisch verbunden und für den Anschluß elektrischer Leiter, insbesonderer einer Erregerwicklung eines elektrischen Stromerzeugers, bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (1) zylindrisch ist, ferner daß die Schleifringe (2, 3) auf der Außenumfangsfläche der Nabe mit Preßsitz befestigt sind und daß die Anschlußdrähte (4, 5) in Nuten (6, 7) gehalten sind, die in der Außenumfangsfläche der Nabe angeordnet sind und deren Nuttiefe auf einem Teil der Nutlänge etwas kleiner als der Durchmesser der Anschlußdrähte und auf einem anderen Teil der Nutlänge größer als der Durchmesser der Anschlußdrähte ist, wobei der tiefe Teil der einen Nut gegen den tiefen Teil der anderen Nut axial versetzt ist und die Nuttiefe im flachen Teil jeder Nut um so viel kleiner als der Drahtdurchmesser ist, daß die Ringe (2, ~5) sich in dem flachen Teil der Nuten (6, γ) fest an die Drähte und somit die Drähte fest an den Grund der Nuten pressen.

2. Verfahren zur Herstellung eines Schleifringe-Satzes nauh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile, nämlich die Nabe mit; ihren Nuten, die Schleifringe und die Anschlußdrähte, getrennt voneinander hergestellt, darauf die

Drähte in die Nuten der Nabe eingelegt und sodann die Schleifringe mit axialem Abstand miteinander auf die Nabe und die Drähte aufgepreßt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung eines Schleifringe-Satzes mit nur zwei Schleifringen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußdrähte in Form eines gemeinsamen, einzigen, U-förmigen Drahtes in die Nuten der Nabe eingelegt werden und daß, nachdem die Ringe auf die Nabe und den U-förmigen Draht aufgepreßt worden sind, die unnötigen Teile · dieses U-Drahtes weggeschnitten werden.

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