DE2515460A1

DE2515460A1 - Kommutatormaschine

Info

Publication number: DE2515460A1
Application number: DE19752515460
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Schild
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-04-09
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1976-10-21
Also published as: JPS51121707A

Description

Kommutatormaschine Die Erfindung bezieht sich auf Kommutatormaschinen mit Stabwicklung, insbesondere Gleichstrommaschinen. Die Läufer solcher Maschinen werden bisher stets mit besonderen Kommutatoren ausgerüstet, an deren Lamellen je zwei Stabenden der Wicklung angelötet oder angeschweißt sind. Dabei liegen im allgemeinen am Kommutatoranschluß die Stabenden der Wicklungsunterschicht auf kleinerem und die der Oberschicht auf größerem Radius. Einem solchen Kommutator entspricht ein beträchtlicher Anteil an den Herstellungskosten der Maschine, der in jenen Fällen nicht gerechtfertigt erscheint, in denen die Lebensdauer eines derartigen Kommutators bedeutend grösser ist als die anderer wesentlicher Maschinenteile (z.B. der Wicklungsisolation), bzw als die von der gesamten Maschine verlangte Lebensdauer. Dieser Nachteil soll durch die Erfindung beseitigt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kommutatorlamellen zumindest teilweise durch die aus dem Wicklungskopf axial herausgeführten Wicklungsstäbe gebildet sind. Dies geschieht derart, daß nach dem Austritt aus dem Wicklungskopf die Stäbe der Ober- und der Unterschicht auf den gleichen Radius gekröpft und nebeneinander in axialer Erstreckung auf dem Umfang einer zylindrischen oder schwach konischen Isolierstoffnabe angeordnet und paarweise miteinander verlötet oder verschweißt sind. Um die Lage der Stäbe in Umfangsrichtung zu fixieren, sind in der Nabe Längsnuten vorgesehen - z.B. eingefräst -, in denen die Stäbe zu einem Teil ihrer radialen Höhe eingebettet sind. Die Anzahl dieser Nuten ist entweder gleich der Stabzahl oder der Stabpaarzahl = Lamellenzahl des Kommutators. Im letztgenannten Fall liegen die eine Kommutatorlamelle bildenden Wicklungsstäbe jeweils in einer gemeinsamen Nut. Wenn sich dabei eine zu kleine Lamellenbreite ergeben würde, so kann ein dritter Stab - vorzugsweise mit dem gleichen Profil - zwischen oder neben den Wicklungsstäben angeordnet und mit diesen verbunden werden. In radialer Richtung sind die Stäbe durch Ringe aus Isolierstoff oder gegen die Stäbe isoliertem Metall festgehalten.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen in zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 das Schema eines Teiles einer getreppten vierpoligen Wellenwicklung in 35 Nuten mit drei Spulenseiten = drei Stäben je Nutschicht und der erfindungsgemäßen Ausbildung der Wicklungsstabenden zu einem Kommutator, Fig. 2 einen Längsschnitt und Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kommutator Fig. 4 einen Längsschnitt und Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Variante der Erfindung.
In Fig. 1 sindjm Bereich des Ankers und der Wicklungsköpfe die Stäbe der Oberschicht voll und die der Unterschicht gestrichelt dargestellt. An die kommutatorseitigen Wicklungsköpfe schließt sich eine kurze Kröpfungszone an, in der die Stäbe der Oberschicht sowie die der Unterschicht auf den gleichen Radius gebracht sind, um von da an den Kommutatorbelag zu bilden. Je zwei nebeneinanderliegende Stäbe - die bei einem gesonderten Kommutator an eine gemeinsame Lamelle angeschlossen würden - bilden nun selbst diese Lamelle und sind demgemäß z.B. an ihren Enden miteinarlder verlötet oder verschweißt.
In Fig. 2 und 3 ist auf der Welle 1 eine aus Isolierstoff bestehende Nabe 2 angeordnet d-ee am Umfang schwach konisch ausgebildet ist und gleichmäßig verteilte axiale Nuten 3 aufweist, deren Anzahl gleich der Stabzahl ist und deren Breite der Stabbreite entspricht.
Die Wicklungsstäbe 4 der Oberschicht und die Stäbe 5 der Unterschicht sind bis auf die Nabe 2 heruntergekröpft und in deren Nuten 3 eingelegt. Sie ragen mit ihren Enden über das Nabenende hinaus, wodurch die Wirkung von Rühlfaknen erzielt ist. Je zwei Stäbe 4 und 5, die gemeinsam eine KGEMU tatorlamelle bilden, sind an den Ende 6 durch Lötung bzw. Schweißung verbunden.
Die radiale Halterung der Stäbe ist durch die aus Isolierstoff -vorzugsweise glasfaserverstärkt - oder gegen die Stäbe isoliertem Metall bestehenden Ringe 7 bewirkt. Sie sind innen mit der gleichen Konizität ausgeführt, die die Nabe 2 am Grund ihrer Nuten und damit die Oberkanten der in sie eingebetteten Stäbe aufweisen. Dadurch ergibt sich beim Aufschieben der Ringe eine auf die Stäbe nach innen wirkende Radialkraft.
Die Zwischenräume zwischen den Stäben sind zumindest teilweise durch eine isolierende Vergußmasse 9 ausgefüllt. Die zwischen den Ringen 7 befindlichen Arbeitsflächen des Kommutators, denen die Bürsten 8 zugeordnet sind, werden zweckmäßig überschliffen, um die Stabisolation - z.B. Lack - an den Kontaktstellen zu entfernen und einwandfreien Rundlauf zu gewährleisten. Die lagerseitige Stirnfläche der Nabe 2 kann fallweise zur Auswuchtung mittels Bohrungen oder anzubringenden Tariergewichten herangezogen sein.
In den Fig. 4 und 5 ist eine andere Ausführung dargestellt. Hier sind auf der Welle 1 zwei Isolierstoffnaben 10 mit Abstand voneinander angeordnet. Sie weisen axiale Öffnungen 11 für den Durchtritt von Kühlluft auf. Am zylindrischen Umfang der Naben sind gleichmäßig verteilt ebenso viele axiale Nuten 12 angeordnet, als der Kommutator Lamellen aufweist, d.h. jedes zu einer Lamelle gehörende Stabpaar 4, 5 liegt in einer gemeinsamen Nut 12 Um die Lamellenbreite zu vergrößern, ist hier zwischen je zwei zusammengehörigen Stäben 4 und 5 noch ein zusätzlicher Stab 13 - vorzugsweise mit dem gleichen Profil - angeordnet, der sich nur über den Kommutator erstreckt. Die Stäbe 4, 5 und 13 jeder Lamelle sind an den Löt- bzw. Schweißstellen 6 und 15 miteinander verbunden. Fallweise ist nur eine dieser Verbindungen vorgesehen.
Die radiale Halterung der Stäbe ist hier durch mit Vorspannung aufgebrachte Bandagen 14 - z.B. Glasband - bewirkt. Anstelle solcher Bandagen können auch Schrumpfringe aus Kunststoff oder gegen die Lamellen isoliertem Metall-treten. Die Räume zwischen den Lamellen sind zumindest teilweise durch den isolierenden Verguß 16 ausgefüllt. Die die Öffnungen 11 durchsetzende Kühlluft strömt teils zwischen den beiden Naben 10 und teils in der Kröpfungszone radial nach außen (durch Pfeile angedeutet) durch das aus den Stäben gebildet Gitter - ein Verguß 16 ist hier nicht vorhanden -, wodurch sich eine intensive Wärmeabfuhr ergibt.
5 Figuren 10 Ansprüche

Claims

Patentansprüche 1. Kommutatormaschine mit Stabwicklung des Ankers, insbesondere Gleichstrommaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorlamellen zumindest teilweise durch die aus dem Wicklungskopf axial herausgeführten Wicklungsstabe (4, 5) gebildet sind.
2. Kommutatormaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die herausgeführten Wicklungsstäbe (4, 5) in axiale Nuten (3, 12) einer auf der Läuferwelle (1) sitzenden Isolierstoffnabe (2, 10) eingesetzt sind.
3. Kommutatormaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Nuten (3) gleich der Stabzahl ist.
4. Kommutatormaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Nuten (12) gleich der Anzahl der von jeweils einem Stabpaar (4, 5) gebildeten Lamellen ist.
5. Kommutatormaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Nut (12) zwischen oder neben dem Wicklungs-Stabpaar (4, 5) ein Zusatzstab (13) vorgesehen ist.
6. Kommutatormaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils eine Lamelle bildenden Stäbe (4, 5 13) am lagerseitigen Kommutatorende und/oder zwischen Wicklungskopf und Kommutator durch Löten oder Schweinen miteinander verbunden sind.
7. Kommutatormaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Stäbe als Kühlfahnen über die Isolierstoffnabe hinausragen.
8. Kommutatormaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lamellen bildenden Stäbe (4, 5, 13) auf der Isolierstoffnabe (2, 10) durch Ringe (7, 14) aus isolierendem Werkstoff oder gegen Lamellen isoliertem Metall radbal befestigt sind
9. Kommutatormaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffnabe (10) aus zwei mit axialem Abstand auf der Welle (1) angeordneten Teilen besteht, von denen wenigstens einer mit Öffnungen (11) für Kühlluftdurchtritt versehen ist
10. Kommutatormaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9 S dadurch gekennzeichnet daß der Raum zwischen den jeweils in einer Nut der Nabe liegenden Stäbe mit einer isolierenden Vergußmasse (9, 16) ausgefüllt ist.