DE2937608A1

DE2937608A1 - Stirnkollektor

Info

Publication number: DE2937608A1
Application number: DE19792937608
Authority: DE
Inventors: Alfred Bruno Mazzorana
Original assignee: Societe de Paris et du Rhone SA
Current assignee: Societe de Paris et du Rhone SA
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1979-09-18
Publication date: 1980-04-03
Also published as: GB2032196A; IT7926026A0; GB2032196B; ES484201A1; IN153007B; FR2437709A1; IT1123739B; FR2437709B1; DE2937608C2

Description

Stirnkollektor

Die Erfindung betrifft einen Stirnkollektor für eine umlaufende elektrische Maschine, d. h. einen Kollektor, dessen Nutzteil eben ist und als Scheibe rechtwinklig auf der Achse des Elektromotors angeordnet ist.

In diesem technischen Bereich kennt man schon Kollektoren, deren Herstellung von stranggepreßten Kupferteilen ausgeht, in die radiale (nach der Mitte gerichtete) Spalten oder Nuten gestaucht sind, die die einheitlichen Lamellen begrenzen. Der Boden dieser Spalte hat, bezogen auf die Nutfläche des Kupfers, eine andere Dicke, so daß nach Abformung eines Abgusses und Bearbeitung der diesen Spalt entsprechenden Stege die Lamellen getrennt wären. Diese Ausführung weist die folgenden Fehler auf: Der Schnittvorgang der runden Scheibe aus dem Ausgangskupfer ist mit einem bedeutenden Metallverlust verbunden. Die radialen Spalten haben eine Verjüngung, bedingt durch das Verhalten der Ausräumstempel, so daß die Lamelle keine konstante Dicke über ihre Höhe hat. Die Lamelle kann nicht so fein ausgeführt werden, wie es wünschenswert wäre. Die Lamellen werden schließlich mit Isolierstoff ausgestattet, was den Gebrauch von speziellen abschleifenden Bürsten oder eine Fräsarbeit erfordert, um diese Lamellen frei zu machen.

Es gibt eine andere Art der Herstellung, die diese Nachteile zum Teil beseitigt, die darin besteht, daß eine Art beschnittener Zahnstange abgewälzt wird. Auf diese Weise werden die Materialverluste verringert, und die Lamellen können eine konstante Dicke haben und genügend fein sein.

Mr/H

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Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die Gesamtheit der Schwierigkeiten und Nachteile der derzeitigen Frontalkollektoren zu beseitigen, indem sie eine vervollkommnete Verwirklichung liefert, die den Kupferverlust sehr klein macht, das Erreichen von Zwischenlamellen mit konstanter und dünner Breite erlaubt und eine Isolierung ohne Materialfüllung zwischen den Scheiben, d. h. eine Isolierung durch Luft ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Stirnkollektor der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß er eine Serie von einheitlichen Lamellen und einen isolierenden ringförmigen Montageträger umfaßt, der den Halt der Lamellen zur Zeit der Abformung eines Abgusses eines Körpers aus Isoliermaterial sichert, wobei er zwischen den Lamellen Isolierungszwischenräume schafft, wovon mindestens der der aktiven Seite des Kollektors am nächsten gelegene Teil nur Luft enthält.

Diese Lösung enthält einheitliche Kupferscheiben, die mit einem geringfügigen Metallverlust erreicht werden können, und sie sieht eine Art der Zusammenfügung vor, die erlaubt, Zwischenlamellen zu haben, die alle begehrten Eigenschaften bieten, besonders eine Isolierung durch Luft. Der isolierende Träger sichert die winkelförmige Aufteilung der Lamellen und hat Anteil am späteren mechanischen Halt dieser Lamellen.

Die Lamellen werden automatisch durch Quetsch- oder Kerbverbindung auf dem Isolierträger befestigt, so daß ein Vormontageblockgußstück entsteht. Einer bevorzugten Form der Verwirklichung gemäß weist jede Lamelle an der der Nutzseite gegenüberliegenden Seite angebaut eine Verankerungsspitze oder einen Verankerungsvorsprung auf, geeignet zum Einführen durch eine Öffnung aus einer Reihe von Öffnungen, die mit regelmäßigen Zwischenräumen in dem isolierenden Träger eingebracht sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält der isolierende Träger radiale Verstärkungsrippen, die zwischen den vorerwähnten Öffnungen verlaufen und deren Dicke dem der Lamellen

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entspricht. Diese radialen Verstärkungsrippen begrenzen die Plätze in Form von Kreissektoren, von denen jeder eine der Lamellen aufnimmt und die daher exakt eingestellt oder ausgerichtet sind. Die Höhe dieser radialen Verstärkungsrippen ist niedriger vorgesehen als die Dicke der Lamellen, um eine Isolierung durch die Luft zu erhalten. Um die für die Lamellen bestimmten Plätze besser zu begrenzen, besteht der isolierende Träger vorzugsweise aus einem zentralen röhrenförmigen Teil und einem Kragen oder äußeren Bund. Der zentrale röhrenförmige Teil begrenzt einen zentralen Durchlaß, der gemäß einer anderen Eigenschaft, einen Metallring aufnimmt, der einen ringförmigen Bund hat, unter dem ein Ende vom obigen zentralen röhrenförmigen Teil sich einpaßt. Dieser metallische Ring, vorteilhaft verwirklicht in symmetrischer Gestalt, d. h. mit seinem Bund auf Halbentfernung von seinen Enden, besitzt die Endbohrung des Kollektors. Es ist anzumerken, daß der von einem Abguß abgeformte Körper den isolierenden Träger, die Verankerungsspitzen der Scheiben und obige Metallscheibe auf einmal einhüllt, und daher einen vollkommenen mechanischen Halt des ganzen sichert.

Einer ersten Möglichkeit folgend werden die einheitlichen Lamellen des Kollektors der Erfindung zufolge durch Prägen oder Pressen verwirkl-icht, mit einer konstanten Dicke, wobei jede Lamelle eine auf ihrer Nutzseite mündende Einkerbung erhält.

Einer zweiten Möglichkeit folgend werden die einheitlichen Lamellen des Kollektors der Erfindung zufolge verwirklicht durch Ausstanzen und anschließendes Falten, so daß jede Lamelle aus zwei gegeneinander gefalteten Teilen geformt ist, wobei sie eine durchgehende Einkerbung enthält. In diesem Falle können die zwei vorerwähnten Teile verschieden lang sein, so daß jede Lamelle einen dicken Bereich aufweist, wo sich die Einkerbung befindet, und einen dünneren Bereich, der für die elektrische Funktion des Kollektors ausreicht, dort wo die Bürsten reiben.

In allen diesen Fällen dienen die Einkerbungen der Lamellen der Verbindung der Drähte des spulengewickelten Ankers der elektrischen Maschine.

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Nachstehend ist die Erfindung anhand der zum Teil schematischen Zeichnungen, die als nicht einschränkende Beispiele zwei Formen der Ausführung dieses Stirnkollektors für umlaufende elektrische Maschinen darstellt, näher beschrieben:

Fig. 1 ist eine Ansicht nur des isolierenden Trägers von vorn, für eine erste Ausführungsform des Stirnkollektors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist ein Schnitt durch die Achse dieses isolierenden Trägers,

Fig. 3,

A und 5 sind Ansichten, wechselseitig von der Seite mit parziellem Schnitt von hinten und von oben, einer Lamelle dieser ersten Ausführungsform,

Fig. 6 ist ein Halbschnitt durch die Achse des kompletten Kollektors gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 7 ist eine Ansicht nur des isolierenden Trägers von vorn, bestimmt für eine zweite Ausführungsform des Stirnkollektors gemäß der Erfindung,

Fig. 8 ist eine Ansicht im Schnitt durch die Achse des isolierenden Trägers,

Fig.9,10,

11 und 12

sind Ansichten einer Lamelle der zweiten Ausführungsform, wechselseitig von der Seite, von hinten, von unten und von oben gesehen,

Fig. 13 ist ein Halbschnitt durch die Achse des kompletten Kollektors gemäß dieser zweiten Ausführungsform.

Der Kollektor gemäß der ersten Ausführungsform, dargestellt durch die Fig. 1 bis 6, umfaßt im wesentlichen einen isolieren-

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den Träger 1 und leitende Lamellen 2. Der isolierende Träger 1 (Fig. 1 und 2) hat eine im wesentlichen kreis- oder rinförmige Form mit einem zentralen hülsen- oder röhrenförmigen Teil 3, mit einer ebenen ringförmigen Scheibe und mit einem Kragen oder äußeren Bund 5. In der ringförmigen Scheibe 4 sind in regelmäßigen Winkelabständen öffnungen 6 angeordnet, hier in rechteckiger Form. Auf einer der Seiten der Scheibe 4 sind auch radiale Verstärkungsrippen 7 ausgebildet, die sich zwischen dem zentralen röhrenförmigen Teil 3 und dem äußeren Bund 5 erstrekken, wobei jede radiale Verstärkungsrippe 7 zwischen zwei öffnungen 6 hindurchgeht. Der zentrale röhrenförmige Teil 3, der äußere Bund 5 und die radialen Verstärkungsrippen 7 begrenzen eine gewisse Anzahl von Zellen oder Ausnehmungen, von denen jede als Sitz für eine Lamelle 2 des Kollektors dient. Die Dicke d der Verstärkungsrippen 7 entspricht dem Wert der Zwischenlamellen und ihre Höhe h ist geringer als die Dicke d der Lamellen 2 (siehe Fig. 3).

Jede Lamelle 2 aus Kupfer, in den Fig. 3 bis 5 jeweils einzeln dargestellt, ist einheitlich und durch Kaltschlag oder Prägen verwirklicht, was zum Vorteil hat, daß die Härte des Kupfers durch Kaltverformung vergrößert wird. Die Lamellen 2 besitzen einen Verankerungsvorsprung 8, welcher von ihrer der Nutzseite 9 gegenüberliegenden Seite absteht. Außerdem tragen die Lamellen 2 auf ihrer äußeren gekrümmten Seite eine Ausnehmung oder Einkerbung 10, die auf der Nutzseite 9, aber nicht auf der entgegengesetzten Seite mündet. Vorteilhafterweise hat die Nutzseite 9 jeder geprägten Lamelle 2 entlang ihrer radialen Kanten anfänglich noch Abschrägungen oder gekrümmte Partien 9' und 9'¹ (siehe Fig. 5), die zur Zeit des späteren Zurichtens des Kollektors die Bildung von Gußnähten (Formfugen) vermeiden werden.

Die Lamellen 2 werden in den in der Form übereinstimmenden Ausnehmungen oder Zellen, die auf dem isolierenden Träger 1 zwi schen den Rippen 7 ausgebildet sind, montiert, wobei der Vor sprung 8 jeder Lamelle quer durch eine der öffnungen 6 des iso lierenden Trägers eingeführt wird. Jede Lamelle 2 wird auf die Scheibe A des isolierenden Trägers durch Zweiteilung und Spreizen

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ihres Verankerungsvorsprunges 8 befestigt, wie es Fig. 6 zeigt. So wird ein Vormontageblock gebildet, der den isolierenden Träger 1 und die Lamellen 2 umfaßt.

Diese vormontierte Gruppe wird darauf auf den Boden od. dgl. einer Spritzgußform gebracht. Eine Ringfassung bzw. Hülse 11, die einen ringförmigen äußeren Rückhaltebund 12 umfaßt, wird in die zentrale Öffnung des isolierenden Trägers 1 so eingeführt, daß ein Ende des röhrenförmigen Teils 3 unter den Bund 12 kommt und sich einpaßt. Das ganze wird dann von einem Isoliermaterial 13 Übergossen, welches einen Körper in Form eines kegelstumpfartigen Ganzen bildet, welcher das mechanische Verhalten der ganzen Einheit vervollkommnet.

Die Fig. 7 bis 13 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform des Kollektors gemäß der Erfindung. Der isolierende Träger 1 (Fig. 7 und 8) besteht wiederum aus einem zentralen röhrenförmigen Teil 3, einer ringförmigen Scheibe 4 und einem äußeren Bund oder Rand 5, wobei die Scheibe A abwechselnd öffnungen und radiale Verstärkungsrippen 7 aufweist. Hier gehen diese Verstärkungsrippen 7 immer vom äußeren Bund 5 aus, aber sie enden vor dem zentralen röhrenförmigen Teil 3 bzw. sind davor unterbrochen. Die radialen Verstärkungsrippen 7 begrenzen die Stellen oder Plätze für die Lamellen 2; diese Plätze haben dabei einen Bereich geringerer Tiefe, welcher durch eine kreisförmige Schulter 14 oder einen Absatz nahe bei dem zentralen röhrenförmigen Teil 3 von diesem getrennt wird. Außerdem weist dieser zentrale röhrenförmige Teil 3 Kerben 15 auf, die auf der jedem Platz zugewandten Seite angebracht sind.

Die Lamellen 2 (Fig. 9 bis 12) sind von der gleichen Idee wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgehend entwickelt, nämlich mit einer Verankerungsspitze 8 und einer Ausnehmung oder Einkerbung 10, aber sie werden hier durch Stanzen auf einer herkömmlichen Presse und anschließendes Biegen einer Metallplatte, deren Dicke d/2 gleich der Hälfte der gesamten endgültigen Dicke d jeder Lamelle ist, angefertigt. Einer der

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beiden so gegeneinandergebogenen Teile bildet das Nutzteil 9 der Lamelle, während der andere Teil mit dem Vorsprung 8 endet. In der Verbindungszone dieser zwei Teile, d. h. in der Biegezone, ist die Einkerbung 10 angeordnet, die hier über die gesamte Dicke durchgeht. Man erkennt ferner, daß jede Lamelle 2 einen maximalen Dickebereich d, der in einem der Plätze des isolierenden Trägers 1 zwischen zwei radialen Verstärkungsrippen 7 sitzt, und einen Bereich schwächerer Dicke d/2, der in der Zone geringerer Tiefe des entsprechenden Platzes sitzt, aufweist. Um das genaue Indexieren der Lamellen 2 zu vervollständigen, verlängert sich jede von ihnen am Ende ihres Bereiches schwächere Dicke durch eine gestanzte Zunge 16, die mit einer der Kerben 15 des Ergänzungsprofils des zentralen röhrenförmigen Teils 3 zusammenpaßt und zusammenwirkt.

Die in die entsprechenden Plätze des isolierenden Trägers 1 eingeführten Lamellen 2 werden durch Biegen ihrer Verankerungsspitzen 8 (siehe Fig. 13) und die folgenden Arbeitsgänge befestigt:

Anbringung eines zentralen Metallringes 11 und Guß eines isolierenden Körpers 13, was nicht anders vor sich geht, als es bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben ist.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die als Beispiel beschriebenen Ausführungen dieses Stirnkollektors; sie umfaßt vielmehr alle Varianten der Verwirklichung mit gleichwertigen Mitteln. Das gilt auch besonders, wenn die Einkerbungen 10 der Lamellen 2 von des Verankerungsvorsprungs 8 her einmünden, der isolierende Träger 1 Indexiervorsprünge der Lamellen komplementär zu diesen Einkerbungen enthält und die radialen Trennungsrippen 7 dann wegfallen können.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander wesentlich sein.

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Claims

Patentansprüche

Stirnkollektor für eine umlaufende elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet

daß er eine

Serie von Lamellen (2) und einen isolierenden ringförmigen Montageträger (1) aufweist, der den Halt der Lamellen (2) zur Zeit des Abgusses eines Körpers aus Isoliermaterial sichert, wobei er zwischen den Lamellen Isolierungszwischenräume bildet, wovon mindestens der der aktiven Seite des Kollektors am nächsten gelegene Teil nur Luft enthält.

2. Stirnkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle (2) an der der Nutzseite (9) gegenüberliegenden Seite hervorstehend einen Verankerungsvorsprung (8) hat, der in eine Öffnung (6) aus einer Reihe von Öffnungen, die mit regelmäßigen Zwischenräumen in den isolierenden Träger (1) eingebracht sind, einführbar ist.

3. Stirnkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Träger (1) radiale Verstärkungsrippen (7) enthält, die zwischen den Öffnungen (6) verlaufen, deren Dicke der der Lamelle (2) entspricht, wobei die Höhe dieser Verstärkungsrippen, die die Plätze in Form von Kreissektoren begrenzen, von denen jeder eine der Lamellen aufnimmt, niedriger vorgesehen ist als die Dicke dieser Lamellen.

Stirnkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der isolierende Träger (1) aus einem zentralen röhrenförmigen Teil (3) und einem Bund oder äußeren Rand (5) besteht.

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5. Stirnkollektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Verstärkungsrippen (7) des isolierenden Trägers (1) sich zwischen dem zentralen röhrenförmigen Teil (3) und dem äußeren Kragen (5) erstrecken.

6. Stirnkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Rand (5) ausgehenden Rippen (7) vor dem Hülsenteil (3) unterbrochen sind.

7. Stirnkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadur-ch gekennzeichnet, daß der zentrale röhrenförmige Teil (3) des isolierenden Trägers (1) eine Metallhülse (11) enthält, die einen ringförmigen Bund (12) hat, der ein Ende des zentralen röhrenförmigen Teils (3) hintergreift.

8. Stirnkollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbuchse (11) in symmetrischer Form verwirklicht wird.

9. Stirnkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine Lamellen (2) mit konstanter Dicke geschlagen oder geprägt sind, wobei jede Lamelle (2) eine auf ihrer Nutzseite (9) mündende Einkerbung (10) enthält.

10. Stirnkollektor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede geprägte Lamelle (2) entlang ihrer radialen Kanten auf ihrer Nutzseite (9) anfänglich Abschrägungen oder gekrümmte Partien hat.

11. Stirnkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine Lamellen aus gestanzten und zusammengefalteten Scheiben geformt sind und eine durchgehende Einkerbung (10) od. dgl. enthält.

12. Stirnkollektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei vorerwähnten Teile jeder Lamelle verschie-

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den lang sind, derart, daß jede Laraelle einen dicken Bereich, wo sich die Einkerbung (10) befindet, und einen dünneren Bereich aufweist.

13. Stirnkollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle am Ende ihres Bereiches schwächerer Dicke durch eine Zunge (16) verlängert ist, die mit einer Aussparung (15) eines Ergänzungsprofils (14 zuaammenpaßt.

14. Stirnkollektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Träger (1) Indexiervorsprünge der Lamellen enthält, komplementär zu den in diesen Lamellen vorhandenen Einkerbungen.

- Beschreibung -

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