DE2941101C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Schrumpfringpositionierung in Schrumpfringkommutatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Schrumpfringpositionierung in Schrumpfringkommutatoren, die aus einem Verband elektrisch gegeneinander isolierter Kupferlamellen bestehen und axial endseitig durch je einen in eine innenliegende Ringnut eingebrachten, genau zu positionierenden Schrumpfring zusammengehalten werden.

Die Schrumpfringe bei solchen Schrumpfnngkommu-

tatoren müssen gegenüber dem eigentlichen Kommutator und auch dem Wicklungsträger der Maschine zusätzlich isoliert sein, um Masse- und Lamelienkurzschlüsse zu vermeiden.

In den Anfängen dieser Technik wurden dazu >5 sogenannte Preßmanschetten aus mit Schellack versetztem Spaltglimmer oder ähnlichen Materialien in die endseitigen Ringnuten eingesetzt Die Manschetten bedeckten zumindest den Nutgrund und den kleineren Ringnutdurchmesser und auf die Manschetten wurde

jo der Schrumpfring warm aufgesetzt Stimseitig lag er dann ebenfalls an der Manschette an und war vom Nutgrund isoliert Infolge der erheblichen Toleranzen der Isoliermanschetten und auch des unterschiedlichen Verhaltens wegen bei Druck und Wärme ergaben sich

)5 z.T. ungenügende Festigkeiten und auch erhebliche Exzentrizitäten, was zu Ausschuß führte.

Eine Verbesserung brachte die Einführung von sogenannten Hilfsschrumpfringen, die nach dem Aufschrumpfen noch egalisiert und auf ein exaktes

to Schrumpfmaß überdreht werden konnten (DE-AS 12 05 183).

Ein anderes, neueres Verfahren bedient sich zur Isolation sogenannter Polyimidfolien, die als exakt

-zugeschnittene Bänder in Dicken von 0,125mm meist mehrlagig, stoß- und überlappungsfrei auf den inneren Ringnutdurchmesser aufgelegt werden. Diese Folien sind auch in mehreren Lagen völlig glatt, verändern den Durchmesser nicht unterschiedlich und zeigen auch kein unterschiedliches Verhalten beim Warmaufsetzen des

so Schrumpfringes. Allerdings müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um den Schrumpfring stimseitig vom Nutgrund zu isolieren. Das erfolgt im allgemeinen durch genaue axiale Distanzierung und Positionierung mittels Keramik-Abstandsstücken, z. B. aus AI₂O₃ und geschieht folgendermaßen:

Bei vertikal ausgerichtetem Kommutator werden in die Ringnuten die erwähnten Keramik-Abstandsstücke in 90° bis 120° Versatz regelmäßig eingebracht und danach wird der auf Schrunipftemperatur gebrachte

Schrumpfring in die Ringnuten ein- bzw. auf die Keramik-Abstandsstücke aufgesetzt (DE-OS 27 00 882). Gegenüber dem größeren Ringdurchmesser und dem Schrumpfring besteht Abstand, ein Ringspalt, der später

mit Isolationsmaterial, wie auch die übrigen stirnseitigen

Hohlräume, ausgegossen wird.

Insbesondere der äußere (kleinere) Schrumpfring hat keinerlei Vorsprünge, so daß er schwer zu handhaben ist. Er ist glatt und kühlt infolge seiner geringen Masse

im Regelfall schnell ab. Ein Aufsetzen muß daher schnell erfolgen. Bei einem eventuellen Schiefaufsetzen klemmt der Schrumpfring sofort fest, und Lagekorrekturen sind kaum und wenn, nur noch durch Hammerschläge eventuell erreichbar. Ein Entfernen des Ringes ist -, praktisch nur noch durch seine Zerstörung, z. B, durch Abdrehen oder Abfräsen möglich, da ein neuerliches, nachträgliches und gemeinsames Erwärmen durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer und Isoiierlamellen gegenüber Stahl nur weiteres Verspannen mit sich bringt.

Beim Aufbringen der Schrumpfringe können die Abstandsstücke leicht umkippen oder werden bei Lagekorrekturen der Schrumpfringe beschädigt bzw. zerstört. Dadurch ist eine einwandfreie und sichere r. Distanzierung nicht zu gewährleisten und darüber hinaus ergeben sich auch Ausfallquoten durch Isolationsprobleme, die beim Ausguß der Zwischen- und Hohlräume mit flüssigem Isolationsmaterial entstehen. Das liegt zum Teil daran, daß beim Einsatz der _>o Abstandsstücke später keine geschlossene und einheitliche, stirnseitige isolation herstellbar ist, wodurch es im Betrieb zu Haarrissen und Spalten zwischen den unterschiedlichen Isolierwerkstoffen kommen kann. Auch stirnseitig auf die Distanzstücke aufgeklebte Isolierplättchen, z. B. aus Polyimidfolie, zur Kriechstrekkenvergrößerung und Beseitigung vorgenannter Isolationsmängel sind nur Notlösungen.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren zur Schrumpfringpositionierung in Schrumpfrir.gkommuta- su toren aufzuzeigen, bei dem auf die bisherigen Abstandsstücke mit ihren aufgezeigten Schwierigkeiten ganz verzichtet werden kann und mit dem eine eindeutige, einfache, sichere und ausschußfreie Disfanzierung der Schrumpfringe möglich ist.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der genannten Art dadurch gelöst, daß der Schrumpfring in eine ringförmige Vorrichtung geklemmt und mit dieser erwärmt in die Ringnut des Kommutators eingebracht wird, wobei über die Vorrichtung die axiale Distanzie- 4« rung des Schrumpfringes zum Nutgrund erfolgt und nach Festlegung des Schrumpfringes durch den Schrumpfvorgang die Klemmung gelöst und die Vorrichtung entfernt wird. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Vorrichtung mit einem zur Klemmhalterung des Schrumpfringes vorgesehenen hohlzylindrischen Metallkörper mit abgestuften Innen und Außendurchmessern vorgesehen, bestehend aus einem dünnwandigen Aufnahmeteü, das in seinem Innendurchmesser für die Aufnahme des Schnimpfringes vorgesehen und mit seinem Außendurchmesuer der Ringnutbreite angepaßt ist und einem sich anschließenden dickwandigen Befestigungsring größeren Außendurchmessers. In einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung entspricht die axiale Länge des Aufnahmeteiles mindestens der Tiefe der Ringnut bis zum Nutgrund und durch eine Abstufung im Innendurchmesser des hohlzylindrischen Körpers ist mit vermindertem Durchmesser ein Absatz gebildet für eine Anlage des einliegenden Schrumpfringes, wobei die Erstreekung des größeren Innendurchmessers des Aufnahmeteils bis zum Absatz abhängig ist von der Breite des Schrumpfringes und seinem vorgesehenen Positionierungsabstand zum Nutgrund. Vorteilhaft ist der hohlzylindrische Körper axial geteilt und besteht aus zwei symmetrischen Hälften, die über dtn Befestigungsring unH quer zur Teilungsebene verlaufende Bohrungen mit Schiaubbolzen verspannbar sind.

Günstig ist weiterhin, wenn der Befestigungsring jeweils beidseitig im Bereich der Teilungsebene Flansche trägt, die über Paßstifte und Stiftlöcher geführt und mitteis der Schraubbolzen verspannbar sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale sind den Ansprüchen in Verbindung mit der erläuternden Beschreibung und Zeichnung entnehmbar.

Anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen fertig montierten Schrumpfringkommutator in einer Maschine zur Erläuterung der Problemstellung,

Fig. 2 einen Schrumpfringkommutator mit Schrumpfringen und noch eingefügter Vorrichtung,

Fig.3 eine ausschnittsweise Seitenansicht gemäß Schnittlinie2-2in Fig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf F i g. J,

F i g. 5 eine Modifikation des Aufnahmeteils der Vorrichtung.

In F i g. 1 wird zunächst rW> fertig montierter Schrumpfringkommutator in einer Maschine vorgestellt Mit 1 ist darin ein Lamellenverband bezeichnet, der durch zwei Schrumpfringe 2 und 3 gewölbeartig zusammengehalten wird. Die einzelnen Kupferlamellen sind dabei kreisförmig angeordnet und voneinander isoliert Die Schrumpfringe 2 und 3 sind in endseitige Ringnuten 4 und 5 des Lamellenverbandes 1 eingebracht wobei jeweils Isolierfolien 6, zum Beispiel Polyimidfolien, zwischen den Schruaipfringen und dem Lamellenverband angeordnet sind. Die Isolierfolien dienen der Isolation gegen Masse und Lamellenschluß. Der Schrumpfring 3 ist von besonderer Ausbildung; er ist axial verlängert und geht über einen Stegring 7 in einen Verbindungsring 8 über. Mittels des Verbindungsringes 8 erfolgt die Befestigung des sonst frei schwebenden Schrumpfringkommutators am Läufer einer Maschine, in diesem Fall durch sogenanntes »Einschrumpfen« im Wicklungsträger 9. Die Einschrumpfzone ist mit 10 bezeichnet Es sind jedoch auch andere Befestigungsmöglichkeiten bekannt. Über die Anschlußfahnen 11 des Lamellenverbandes 1 erfolgt der elektrische Anschluß. Eine Isolationsumhüllung 12 schützt den Kommutatorbelag vor äußerer Verschmutzung und isoliert den gesamten inneren Bereich des Kommutators eng anliegend gegenüber der Maschinenwelle und frontseitig im Bereich 13. Mit 14 ist aushärtbares Isolationsmaterial bezeichnet, das in die Zwischenräume zwischen den Schrumpfringen 2 und 3 und deren Ringnuten 4 und 5 sowie den Raum 15 eingebracht wurde. Zwischen dem Nutgrund 16 und dem zugeordneten Schrumpfring, zum Beispiel 2, befindet sich jeweils ein Bereich X als Distanzierungsodjr Positionierungsabstand. X kann unterschiedlich sein; dieser Abstand wurde bisher durch die beschriebenen Keramik-Abstandsstücke erzielt

Fig.2 zeigt ausschnittsweise und vergrößert die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit eingebrachten Schrumpfringen 2 und 3. Die Vorrichtungen sind im vorliegenden Fall für den maschinenseitig äußeren (kleineren) Schrumpfring 2 und den inneren Schrumpfring 3 (Doppelschrumpfring) gleich. Sie können aber unterschiedlich sein, insbesondere durch die unterschiedliche Fo^rmgebung des Doppelschrumpfringes, 'ede Vorrichtung ist als ein aus zwei Hälften bestehender, über die axiale Länge geteilter, hohlzylindrischer Metallkörper 17 vorzugsweise aus Stahl ausgebildet, der mit einem dünnwandigen,

geteilten Aufnahmeteil 18 den Schrumpfring 2 oder 3 umspannt und festhält. An das Aufnahmeteil 18 schließt sich ein gleichfalls geteilter, dickwandiger Befestigungsring 19 an. Über quer zur Teilungsebene verlaufende Bohrungen 20 und Schraubbolzen 21. (hier nicht sichtbar, siehe dazu Fig.3 und 4), werden jeweils die Hälften zusammengeschraubt, und über den Aufnahmeteil 18 wird der Schrumpfring, zum Beispiel 2, geklemmt. Der Befestigungsring 19 ist beidseitig der Teilungsebene zu Planschen 29 ausgearbeitet, vgl. F i g. 3. Der Aufnahmeteil 18 entspricht in seiner axialen Länge mindestens der Tiefe der Ringnut 4 bzw. 5 und weist eine Durchmesserabstufung mit vermindertem Innendurchmesser auf, wodurch ein Absatz 24 gebildet wird, der als Anlage für den einliegenden Schrumpfring 2 dient. Die Länge oder Erstreckung des größeren Innendurchmessers bis zum Absatz 24 ist abhängig von der Breite 25 des Schrumpfringes 2 und dem vorgesehenen Positionierungsabstand X vom Nutgrund 16. Der Schrumplring 2 wird in der Vorrichtung aufgenommen (geklemmt) und zusammen mit dieser auf eine Schrumpftemperatur von max. 350^cC gebracht. Durch die vergrößerte Masse (Schrumpfring und Vorrichtung) hält sich jetzt die Temperatur wesentlich langer, und der Schrumpfring braucht nicht mehr so schnell eingebracht zu werden. Das Ende des Aufnahmeteiles 18 (Ring) weist Anfasungen oder Abschrägungen 26 auf. die das Einbringen erleichtern. Außerdem kann dadurch ein Aufsetzen im abgerundeten Bereich der Ringnut im Nutgrund vermieden werden. Das Aufnahmeteil 18 sitzt somit mit seinem Ende am Nutgrund 16 auf und gewährleistet über den vorher eingestellten Abstand X die exakte Distanzierung bis zum Festschrumpfen nach Abkühlung. Werder, die Schraubbolzen 21 danach gelöst, kann die Vorrichtung aus der Ringnut 4 durch den verbleibenden Spalt 30 leicht herausgenommen werden.

Gemäß P i g. 3, die eine ausschnittsweise Seitenansicht gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 2 zeigt, sind zwischen den beiden Vorrichtungshälften noch Tellerfedern 27 angeordnet, die mit verspannt werden und ein späteres Lösen der Hälften erleichtern. F i g. 4 zeigt eine ausschnittsweise Draufsicht auf Fig. 3 und die Anordnung eines Paßstiftes 23 in einem Stiftloch 22.

Fig. 5 zeigt noch eine modifizierte Vorrichtung mit verändertem Aufnahmeteil 18. Dieses weist am vorderen Ende einen kurzen Ringansatz 28 mit verringertem Innendurchmesser auf, der den Schrumpfring 2 übergreift. Eine solche Vorrichtung ist für ein späteres hydraulisches Abziehen des Schrumpfringes 2, z. B. bei Vorliegen eines Lamellenschlusses, vorgesehen. Es bedingt aber eine Bauform des Kommutators mit verhältnismäßig breiter Ringnut 4, d.h. breitem verbleibenden Spalt 30, damit die Vorrichtung wieder aus- bzw. eingebaut werden kann. Der Einsat/ einer solchen Vorrichtung ist jedoch nur möglich, solange noch keine Isolationsmasse 14 in die Ringnut eingebracht ist.

Für den größeren innenliegenden Schrumpfring 3 (Doppelschrumpfring) sind die geschilderten Probleme nicht so groß wie für den außenliegenden kleineren Schrumpfring 2. Schon allein von der Masse her und der damit verbundenen längeren Temperaturhaltung ist die Handhabung einfacher, ledoch ist für die Distanzierung auch hier die erfindungsgemäBe Vorrichtung von Vorteil, da sie die geschilderten Nachteile vermeidet. Nach dem Aufbringen der Schrumpfringe wird wie üblich mit Isolatioiismaterial 14 ausgegossen. Möglich wäre allerdings hier auch eine Abstandshalterung durch zeitweilige Distanzeinlagen im Raum 15 (vgl. Fig. I), was bei Sonderbauformen notwendig werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Schrumpfringpositionierung in Schrumpfringkommutatoren, die aus einem Verband elektrisch gegeneinander isolierter Kupferlamellen bestehen und axial endseitig durch je einen in eine innenliegende Ringnut eingebrachten, genau zu positionierenden Schrumpfring zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfring in eine ringförmige Vorrichtung geklemmt und mit dieser erwärmt in die Ringnut des Kommutators eingebracht wird, wobei über die Vorrichtung die axiale Distanzierung des Schrumpfringes zum Nutgrund erfolgt und nach Festlegung des Schrumpfringes durch den Schrumpfvorgang die Klemmung gelöst und die Vorrichtung entfernt wird

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zur KlemmhaJterung des Schrumpfringes (2 bzw. 3) vorgesehenen hohlzylindrischen Metallkörper (17) mit abgestuften Innen- und Außendurchmessern, bestehend aus einem dünnwandigen Aufnahmeteil (18), das in seinem Innendurchmesser für die Aufnahme des Schrumpfringes (2 bzw. 3) vorgesehen und mit seinem Außendurchmesser der Ringnutbreite angepaßt ist, und einen sich anschließenden dickwandigen Befestigung-sring (19) größeren Außendurchmessers.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Aufnahmeteiles (18) mindestens der Tiefe der Ringnut (4 bzw. 5) bis zum Nutg'ind (16) entspricht und daß durch eine Abstufung im Innendurchmesser des hohlzylindrischen Körpers (17) mit vermindertem Durchmesser ein Absatz (24) gebildet ist für eine Anlage des einliegenden Schrumpfringes (2 bzw. 3), wobei die Erstreckung des größeren Innendurchmessers des Aufnahmeteils (18) bis zum Absatz (24) abhängig ist von der Breite (25) des Schrumpfringes (2 bzw. 3) und seinem vorgesehenen Positionierungsabstand (X) zum Nutgrund (16).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Körper (17) axial geteilt ist und aus zwei symmetrischen Hälften besteht, die über den Befestigungsring (19) und quer zur Teilungsebene verlaufende Bohrungen (20) mit Schraubbolzen (21) verspannbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsring (19) jeweils beidseitig im Bereich der Teilungsebene Flansche (29) trägt, die über Paßstifte (23) und Stiftlöcher (22) geführt und mittels der Schraubbolzen (21) verspannbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (29) durch äußere axiale Ausfräsung von Teilabschnitten des Befestigungsringes (19) gewonnen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und folgende, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verspannen gegen in der Teilungsebene des Befestigungsringes (19) eingebrachte Tellerfedern (27) vorgesehen ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (27) über die Schraubbolzen (21) gefädelt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeteil (18) an seinem vorderen Ende mit Anfasungen (26) versehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeteil (18) des hohlzylindrischen Körpers (17) an seinem vorderen Ende einen Ringansatz (28) verringerten Innendurchmessers aufweist, der den eingebrachten Schrumpfring (2 bzw. 3) übergreift und für ein eventuelles Abziehen geeignet ist.