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Schleifringkörper für elektrische Maschinen
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Die Erfindung betrifft einen Schleif Maschinen, bei dem die Schleifringe
und jeweils dazwischenliegende Isolierscheiben isoliert auf el:leia Nabenkörper
angeordnet sind und untereinander über in axialer Richtung verlaufende, nicht zur
Stromzuführung dienende Befestigungsbolzen mit dem Nabenkörper bzw. einem insatz
von diesem verbunden sind. Ein derartiger Aufbau eines Schleifringkörpers ist als
Schraubbauart bezeichnet und aus der Literaturstell Moeller-Werr "Leitfaden der
Elektrotechnik", Band 3, -Konstruktion und Festigkeitsberechnungen elektrischer
Maschinen-, 3. Auflage, Seite 116 bekannt. Bei diesem bekannten Schleifringkörper
werden die Schleifringe durch isolierte Längsschrauben en einem flächartigen Ansatz
des Nabenkörpers angeschraubt und zwischen den Schleifringen sind jeweils Isolierscheiben
angeordnet. Außerdem ist eine Isolation auf Außendurchmesser des Nabenkörpers, d.h.
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zwischen diesem und den Schleirringen bzw. den Isolierscheiben vorgesehen.
Die Längsschrauben durchsetzen den gesamten Schleifringkörper und außerdem noch
eine auf der dem flanschartigen Ansatz des Nabenkörpers entgegengesetzten Stirnseite
des Schleifringskörpers vorgesehene eiserne Endscheibe, die zur gleichmäßigen Verteilung
des Schleifringes @@@ment. Die Längsschrauben sind außerdem in ihr gesamten Länge
durch ein übergeschobenes Isolierröhre isoliert. Diese zum mechanischen Zusammenhalt
der Teile durch Reibscheiben des Schleifringkörpers dienender Länge @@@es 3 werden
nicht zur Stromzuführung verwendet, sondern zwischen ihnen liegen in Umfangsrichtung
versetzt geschlosen Stromzuführungsbolzen. Ein derartigen Schleifringkörper in Schraubbauart
hat den Nachteil,
daß die Schleifringhöhe größer als bei der sonst
allgemein verwendeten Schrumpfbauart ist, da die Schrauben und die sie umgebenden
Isolierrohre die Schleifringe jeweils durchsetzen.
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Außerdem sind Gewindebohrungen im Ansatz des Nabenkörpers erforderlich.
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Wegen dieser Nachteile werden im allgemeinen Schleifringkörper nach
der Schrumpfbauart gestaltet, bei welcher die Schleifringe unter Zwischenlage einer
Isolierschicht auf den Nabenkörper aufgeschrumpft werden. Die Reibkräfte werden
entsprechend groß bemessen, um einen für alle Betriebebeanspruchungen erforderlichen
Reibschluß zu garantieren, damit Relativbewegungen zwischen Nabe und Schleifring
vermieden werden. Die Größe der Reibkräfte ist allerdings durch die zwischen Nabenkörper
und Schleifringen vorhandene Isolierung eingeschränkt, die nicht beschädigt werden
darf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Aufbau
eines Schleifringkörpers für elektrische Maschinen zu schaffen, bei dem auch bei
großen stoßartigen Belastungen der Maschine Relativbewegungen zwischen Nabe und
Schleifring mit Sicherheit vermieden werden, da diese Beschädigungen der Isolierung
an den Stromzufuhrungsbolzen zur Folge haben könnten.
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Zur Losung dieser Aufgabe verbinden bei einem Schleifringkörper der
eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung axial verlaufende metallische Scherbolzen
jeweils einen Schleifring ein- oder beidseitig mit der benachbarten Isolierscheibe,
indem sie in ein Sackloch in der Isolierscheibe hineinragen, und die Isolierscheiben
sind verdrehungssicher mit dem Nabenkörper verbunden. Der mechanische Zusammenhalt
der einzelnen Teile des Schleifringkörpers ist somit allein durch die nur auf Scherung
beanspruchten Scherbolzen gegeben, so daß höhere Beanspruchungen als bei Reibschluß
aufgenommen werden können.
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Außerdem haben die axial verlaufenden metallischen Scherbolzen
eine
größere mechanische Festigkeit als Schrauben gleichen Durchmessers. Da sie weiterhin
in einem Sackloch in der Isolierscheibe enden, wird eine galvanisch leitende Verbindung
zwischen benachbarten Schleifringen vermieden und eine Isolierung der Scherbolzen
ist nicht notwendig. Die Höhe der Schleifringe ist also geringer als bei einem Schleifringkörper
nach Schraubbauart. Die Anzahl und der Querschnitt der Scherbolzen wird in Abhängigkeit
von der Masse des Schleifringes und von der Höhe der maximal möglichen Beanspruchung
gewählt.
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Eine erhöhte Beanspruchung der Isolierschicht zwischen dem Innendurchmesser
der Schleifringe und dem Nabenkörper entfällt, da dort keine Schrumpfkräfte auftreten
und die verdrehungssichere Verbindung zwischen dem Nabenkörper und den Isolierscheiben
vorgenommen ist. Diese kann auf verschiedene Weise gestaltet werden, wobei auch
nicht immer ein flanihartiger Ansatz des Nabenkörpers erforderlich ist.
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Dienen zur Verbindung zwischen Nabenkörper und Isolierscheibe ebenfalls
zusätzliche metalische Scherbolzen, die in axialer Richtung oder in radialer Richtung
angeordnet sein können, so empfiehlt es sich, die zusätzlichen Scherbolzen gegenüber
den Scherbolzen zwischen Schleifringen und benachbarter Isolierscheibe in Umfangsrichtung
versetzt anzuordnen, damit die für die Isolierung erforderlichen Kriechweglängen
kleingehalten werden.
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Im folgenden sei die Erfindung anhand der in den Fig. 1 bis 9 der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Fig. 1, 2, 4,
5 und 7, 8 zeigen jeweils Längsschnitte durch einen Schleifringkörper, während in
den Fig. 3, 6 und 9, teilweise geschnitten, Seitenansichten des Schleifringkörpers
dargestellt sind. Die für die einzelnen Figuren korrespondierenden Schnittlinien
sind jeweils mit den der Figurennummer entsprechenden römischen Ziffer bezeichnet.
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Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung
ausgebildeten Schleifringkörpers, wobei für Fig. 3 ein kleinerer Maßstab gewählt
ist. Bei diesem Schleifringkörper weist der Nabenkörper 1 einen angeschweißten flanschartigen
Ansatz 2 auf. Außerdem ist die äußere Mantelfläche 3 des Nabenkörpers 1 mit einer
Islierschicht 4 versehen. Auf beiden Seiten des flanschartigen Ansatzes 2 des Nabenkörpers
1 sind Isolierscheiben 5 vorgesehen und benachbart zu diesen liegen die beiden Schleifringe
6. Um einen guten mechanischen Zusammenhalt sämtlicher Teile des Schleifringkörpers
untereinander zu erhalten, und vor allem Relativbewegungen zwischen den Schleifringen
6 und dem Nabenkörper 1 zu vermeiden, sind zunächst die Schleifringe 6 einseitig
mit der benachbarten Isolierscheibe 5 über axial verlaufende metallische Scherbolzen
7 verbunden. Diese Scherbolzen 7 durchsetzen eine durchgehende Bohrung 8 im Schleifring
6 und ragen in ein Sackloch 9 des Isolierringes 5 hinein. In Umfangsrichtung dazu
versetzt liegend angeordnet sind weitere zusätzliche axial verlaufende metallische
Scherbolzen 10 vorgesehen, welche jeweils eine Verbindung zwischen dem flanschartigen
Ansatz 2 des Nabenkörpers 1 und den benachbarten Isolierscheiben 5 herstellen. Zu
diesem Zweck durchsetzt der Scherbolzen 10 den Ansatz 2 ganz und ragt auf beiden
Seiten Jeweils in ein Sackloch 11 in der Isolierscheibe 5 hinein. Da auf diese Weise
keinerlei metallische Verwendung zwischen den Schleifringen 6 und dem Ansatz 2 des
Nabenkörpers 1 entsteht, brauchen die metallischen Scherbolzen 7 bzw. 10 nicht extra
isoliert zu werden. Zur seitlichen axialen Festlegung der Schleifringe 6 auf dem
Nabenkörper 1 dienen Bandagen 12. Zusätzlich sind noch weiterhin, wie üblich, in
den Fig. 1 und 2 nicht eingezeichnete, zur Stromzuführung dienenden isolierte Bolzen
13 vorgesehen, die gegenüber den Scherbolzen 7 und 10 noch in Uinfangsrichtung versetzt
liegen.
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Zwei mögliche Abwandlungen eines derartigen Schleifringkörpers zeigen
die Fig. 4, 5 und 6. Für gleiche Teile wurden die gleichen Bezugszeichen beibehalten.
Der Nabenkörper 1 trägt wiederum auf Bereichen seiner äußeren Mantelfläche 3 Isolierbeläge
4, jedoch weist er keinen mittleren Ansatz auf. Deshalb ist zwischen den Schleifringen
6 jeweils nur eine einzige breitere Isolierscheibe 5 vorgesehen. Jeder Schleifring
6 ist wieder mit Hilfe eines metallischen Scherbolzens 7 mit der Isolierscheibe
5 verbunden. Außerdem sind mittig zusätzlich radial verlaufende Scherbolzen 14 vorgesehen,
welche die verdrehungssichere Verbindung zwischen der Isolierscheibe 5 und dem Nabenkörper
1 sicherstellen (Fig. 4). Sofern der Abstand zwischen den Enden der Sacklöcher 9
zu der radialen Bohrung 15 in der Isolierscheibe 5 genügend groß ist, können die
Scherbolzen 7 und 14 längs des Umfangs gesehen in einer Ebene liegen, ansonsten
empfiehlt es sich, sie gegeneinander versetzt anzuordnen.
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Fig. 5 zeigt demgegenüber eine Abwandlung, indem auf der inneren Mantelfläche
16 des Isolierkörpers 5 eine Nut 17 vorgesehen ist, in welcher die Paßfeder 18 liegt,
wodurch ebenfalls eine verdrehungssichere Verbindung zwischen der Isolierscheibe
5 und dem Nabenkörper 1 hergestellt ist.
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Die Erfindung kann ebenfalls bei Schleifringkörpern angewendet werden,
bei denen der Innenraum frei bleibt, die somit einseitig fliegend an einem flanschartig
gestalteten Nabenkörper befestigt sind. Ein derartiges Ausführungsbeispiel zeigen
die Fig. 7, 8 und 9. Ebenfalls sind für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen
beibehalten worden.
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Der Nabenkörper 1 ist hier flanschartig ausgebildet. Unmittelbar benachbart
zu ihm liegt ein Ringkörper 21, der der Teil des Nabenkörpers 1 ist und mit diesem
nach der Montage des Schleifringkörpers verbunden wird. In Längsrichtung gesehen
folgt nun eine Isolierscheibe 5, ein
Schleifring 6, eine zweite
Isolierscheibe 5 und ein zweiter Schleifring 6. Die Schleifringe 6 und der Ringkörper
21 sind jeweils über einen Scherbolzen 7 mit der benachbarten Isolierscheibe 5 verbunden,
wobei diese Verbindung beim innenliegenden Schleifring 6 beidseitig ist. Außerdem
sind versetzt in Umfangsrichtung zu den Scherbolzen 7 liegend Spannbolzen 19 vorgesehen,
welche den gesamten Schleifringkörper in axialer Richtung zusammenpressen. Diese
Spannbolzen 19 sind über ihrer gesamten Länge von einem Isolierrohr 20 umgeben,
da sie gegenüber dem Schleifringkörper isoliert sein müssen. Zusätzlich dazu, aber
nicht dargestellt, sind wiederum in Umfangsrichtung versetzt noch die einzelnen
Stromzuführungsbolzen zu den einzelnen Schleifringen 6 vorzusehen.
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5 Ansprüche 9 Figuren