DE307451C

DE307451C -

Info

Publication number: DE307451C
Application number: DENDAT307451D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Entwicklung der modernen Turbodynamos mit ihren beträchtlichen Drehzahlen machte es erforderlich, die bei langsamer laufenden Maschinen übliche Art der Befestigung der Stromwendersegmente zu verlassen und durch Konstruktionen zu ersetzen, die eine größere Sicherheit, gegen die Wirkungen der Fliehkraft gewährleisten. So hat man beispielsweise den bei Stromwendern von ge- ringer achsialer Baulänge und nicht allzu hohen Drehzahlen üblichen einfachen Schwalbenschwanz durch einen mehrfachen Schwalbenschwanz ersetzt. Dieser Anordnung haften jedoch in. konstruktiver und werkstatttechnischer Hinsicht verschiedene Nachteile an.

Man hat infolgedessen bisher die Segmente von Stromwendern raschlaufender Maschinen vorwiegend durch warm aufgezogene Schrumpfringe zusammengehalten. Diese bewirken zwar eine äußerst solide und" sichere Befestigung der Stromwendersegmente auf dem Tragkörper, nehmen aber andererseits einen nicht unerheblichen Teil der Stromwenderoberfläche in Anspruch, der für die Stromabnahme verloren geht. Wählt man aber den achsialen Abstand der Schrumpfringe groß, so sind- Durchbiegungen der Stromwendersegmente nicht ausgeschlossen. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, hat man 'bereits vorgeschlagen, die Stromwendersegmente mittels Schwalbenschwänze in in der Umfangsrichtung um den Tragkörper verlaufenden > unterschnittenen Nuten festzuhalten, die zwischen auf den Tragkörper aufgezogenen Ringen gebildet werden. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß jedes Stromwendersegment in eine erhebliche Anzahl achsial kurzer Stücke zerlegt werden muß, die elektrisch leitend miteinander verbunden werden müssen. Die große Anzahl dieser Verbindungsstellen kann aber leicht zu einer unerwünschten Störungsquelle werden.

Bei einer anderen Konstruktion werden die Stromwendersegmente in 'achsial verlaufenden unterschnittenen Nuten eines Tragkörpers festgehalten. Der Anordnung haftet jedoch der Nachteil an, daß sie nur für verhältnismäßig sehr breite Stromwendersegmente und daher nur für Maschinen niedriger Spannung verwendbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein Stromwender, bei dem die Segmente ebenfalls in achsial verlaufenden unterschnittenen Nuten eines Tragkörpers oder der Welle selbst festgehalten werden, bei dem aber die Form der Stromwendersegmente und die Art der gegenseifigen Verspannung zwischen den Stromwendersegmenten einerseits und diesen und dem Tragkörper andererseits es ermöglicht, Segrnente von verhältnismäßig geringer Breite zu verwenden, so daß dieser Stromwender auch für -Maschinen hoher Spannung brauchbar ist. ' : ΐ

Gemäß der Erfindung werden nicht sämtliche Stromwendersegmente unmittelbar durch Nuten des Tragkörpers gegen' die „ Fliehkraft festgehalten, sondern es kommen zweierlei Arten von Stromweridersegmentei> zur Verwendung, die sich durch ihre Querschnittsform unterscheiden und von denen die Segmente der einen Art durch die Nuten im Tragkörper festgehalten werden, während die Segmente der anderen Art in Nuten fest-

gehalten werden, die zwischen den Segmenten der ersten Art erst nach deren Einführung in den Tragkörper entstehen. Hierbei können die Stromwendersegmente, und zwar vorzugsweise diejenigen der zweiten Art, gleichzeitig als Spannkeile ausgebildet sein, zum Zwecke, eine feste gewölbeartige Verspannung der Stromwendersegmente gegeneinander und gegen den Tragkörper herbeizuführen. .10 Fig. ι zeigt eirr besonders einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung. · Mit ι ist der Tragkörper des Stromwenders bezeichnet. Dieser· kann in Form einer Büchse aus Materjal von hoher Festigkeit auf die Maschinenwelle aufgeschoben bzw. aufgeschrumpft sein, ■ wobei diese Büchse auch in eine Mehrzahl Ringe zerlegt sein kann, die in achsialer Richtung dicht aufeinanderfolgen oder einen gewissen Abstand voneinander haben können. In diesen Tragkörper sind Nuten 2 hineingearbeitet, zwischen denen nach außen beispielsweise schwalbenschwanzförmig, verbreiterte Zähne 3 stehen. Statt einen besonderen, auf die Welle aufgeschobenen, mit Nuten versehenen Tragkörper zu verwenden, kann man die Nuten auch unmittelbar in Teile der Welle selbst hineinarbeiten. In die Nuten-2 werden die Segmente 4 der ersten Art eingeschoben, wobei zwischen Segment und Tragkörper isolierende Zwischenlagen 5 eingefügt werden. In die zwischen den äußeren Köpfen der Segmente 4 verbleibenden nutenartigen Zwischenräume werden die Segmente 6 der zweiten Art eingeschoben, Zur Isolierung der Segmente 6 gegen den Tragkörper wird eine Zwischenlage 7 aus Isoliermaterial eingefügt.

Um eine sichere Befestigung der Segmente auf dem Tragkörper zu ermöglichen, muß dafür Sorge getragen werden, daß die Segmente sowohl gegeneinander als auch gegen den Tragkörper einer keilartigen Verspannung unterworfen sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß, wie es in Fig. 1 durch die punktierten Linien angedeutet ist, sowohl die Zähne 3 des Tragkörpers als auch die Segmente 6 keilartig verjüngt sind, so daß beim Eintreiben der Segmente 6 zwischen die Segmente 4 letztere durch die Keilwirkung des ersteren nach außen gezogen werden und mit ihren Füßen .in den Nuten des' Tragkörpers festgespannt werden. Gleichzeitig verspannen sich die Segmente 6 gegen die Zähne 3 des Tragkörpers. Um die Isolationsbeilage 7 beim Eintreiben der Segmente 6 gegen Beschädigung zu schützen, kann zwischen Segment und Isolationsbeilage eine Schutzbeilage 8 aus Metallblech oder ähnlich widerstandsfähigem Material beigelegt werden.

Die gewölbeartige Verspannung der Segmente gegenein ander und das gleichzeitige Festspann en derselben auf dem Tragkörper bewirkt einen äußerst soliden Aufbau des Stromwenders, der unerwünschte Verschiebungen der einzelnen Teile gegeneinander unmöglich macht. Die Querschnittsform der Stromwendersegmente, insbesondere des nach dem äußeren Umfang gelegenen Kopfes derselben, ist so ausgebildet, daß bei beiden Arten von Segmenten die Teilung bis zur Abnutzungsgrenze des Stromwenders eine gleichmäßige bleibt. Während in Fig. I die untere Fläche des Segmentes 6 und die obere Fläche des Zahnes 3 schräg zur Maschinenachse gelegt ist,; so daß zwischen diesen beiden Teilen eine Keilwirkung zustande kommt, kann man statt oder außer dieser Maßnahme solche Keilwirkung auch zwischen den Segmenten 4 und den Zähnen 3 und gegebenenfalls auch zwischen den Segmenten 4 und 6 zur Anwendung bringen.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Keilwirkung zwischen dem Segment 6 und dem Zahn 3 nicht unmittelbar zustande kommt. Um solche herbeizuführen, wird zwischen dem Segment 6 und dem Zahn 3 ein besonderer Keil 9 eingetrieben, der entweder ein einfacher Keil oder, wie es die Figur zeigt, ein Doppelkeil bekannter Art, vorzugsweise aus Material hoher Festigkeit sein kann. Um die Isolation 7 zwischen dem Zahn 3 und dem Segment 6 beim Eintreiben des Keiles vor Beschädigung zu schützen, wird auch hier wieder zweckmäßig eine Beilage 8 aus Metallblech ο. dgl. vorgesehen. Es bleiht sich in der Wirkung natürlich gleich, ob man die Isolierung 7 und die Beilage 8 zwischen den Keil 9 und den Zahn 3 oder zwischen den Keil 9 und das Segment 6 legt, so daß im letzteren Falle der Keil 9 unmittelbar auf den Zahn aufliegen würde. Die Anordnung nach Fig. 2 bietet den Vorteil, daß, da keines der Segmente selbst als Keil in achsialer Richtung verschoben zu werden braucht, die Segmente vor dem Einziehen der Keile 9 in ihre endgültige Lage gebracht werden können und in dieser verbleiben. Dies bewirkt einerseits eine Schonung der isolierenden Zwischenlagen der Segmente und sichert andererseits eine durchaus gleichmäßige Lage der Segmente in achsialer Riehtung, was für die Verbindung der Ankerwicklung mit den Kommutatorsegmenten wesentlich ist.

Statt die Verspannung der Stromwendersegmente durch den in Fig. 2 dargestellten besonderen Keil zu bewirken, kann man auch einen Teil der Stromw'endersegmente selbst, beispielsweise die Segmente 6, als Keile ausbilden. So zeigt zum Beispiel Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der das Segment 6 durch" einen schräg zur Maschinenachse . geführten Längsschnitt in zwei Teile unterteilt ist, die

mit keil artigem Anzug gegeneinander getrieben werden können. Hierdurch wird eine feste Verspannung der Segmente gegeneinander und gegen den Tragkörper α bewirkt, indem auch hier beim Eintreiben der Segmentteile 6 durch den verbreiterten Fuß derselben die Segmente 4 nach außen gezogen und in der Nut 2 festgespannt werden. Statt oder außer der Ausbildung der Segmente 6 als Doppelkeil nach Fig. 3 kann man auch die Segmente 4 derartig ausbilden, indem man sie durch einen schräg zur Maschinenachse geführten Längsschnitt in zwei Teile unterteilt.

Aus dieser letzteren Ausführungsform ergibt sich ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 dargestellt ist. Dort ist jedes der. Segmente 4 in zwei Teile zerlegt. Beide Teile sind durch eine isolierende Zwischenlage 10 elektrisch voneinander isoliert.

Beide Teile der Segmente 4 liegen in ein und derselben Nut des Tragkörpers 1 und wirken somit- mechanisch wie ein einziges Segment. Elektrisch wirken sie dagegen als zwei Segmente. Um eine gleichmäßige Teilung der Segmente an allen Teilen des Stromwenders zu wahren, empfiehlt es sich jedoch, statt den beiden Segmentteilen 4 keilartigen' Anzug gegeneinander zu geben, die dazwischenliegenden Segmente 6 als Spannkeile auszubilden, wobei entweder die Keilwirkung zwischen dem Zahn 3 und dem Segment 6 nach Fig. 1, oder zwischen den beiden Teilen des Segmentes 6 nach Fig. 3 herbeigeführt werden kann. Statt dessen kann man auch die Verspannung durch besondere, zwischen die Zähne 3 und die Segmente 6 eingetriebene Keile bzw. Doppelkeile nach Fig. 2 bewirken. Die Segmente 6 müssen natürlich durch eine isolierende Zwischenlage 5 gegen die Segmente 4 und gegen den Tragkörper 1 isoliert sein. Diese Ausführungsform ermöglicht dann eine Weiterbildung der Anordnung in der Weise, daß auch die Segmente 6 in je zwei elektrisch voneinander isolierte Teile unterteilt werden können, wobei dann die Breite dieser beiden Segmentteile gleich der Breite der beiden Segmente 4 gemacht werden muß.

Bei achsial langen Kommutatoren kann es unter Umständen Schwierigkeiten machen, die Segmente oder die Spannkeile auf der ganzen Länge zu gutem Sitz zu bringen. Es empfiehlt sich in diesen Fällen, die Segmente, und zwar entweder sämtliche oder nur diejenigen der einen Art, beispielsweise die Segmente 6, achsial in zwei oder mehr Teile zu unterteilen, wie dies als Ausführungsbeispiel in Fig. 5 dargestellt ist. Diese zeigt einen Längsschnitt durch die obere Hälfte eines Stromwenders, beispielsweise in der Ausführungsform nach Fig. 2, wobei der Schnitt durch das Segment 6 nach A-B geführt ist.

Wie die Fig: 5 zeigt, liegt unter den Segmentteilen 6 ein als Doppelkeil ausgebildeter Spannkeil 9. Dieser und damit auch das Segment 6 ist gegen den Tragkörper i, der auf die Welle 11 aufgeschoben ist, durch eine isolierende Zwischenlage 8 elektrisch isoliert. Der in-der Figur rechts befindliche Teil des Segmenteso ist durch die Fahne 12 mit der Ankerwicklung verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Teilen des Segmentes 6 geschieht, durch den Spannkeil 9. Zu diesem Zwecke kann derselbe aus elektrisch gut leitendem Material, wie z. B. Kupfer, Bronze o. dgl., hergestellt sein, oder es kann zwischen das Segment und den Spannkeil eine Beilage aus gut, leitendem Material eingefügt werden. In letzterem Falle kann man, um in allenTeilen einen guten Sitz zu sichern, auch den Spannkeil in achsialer Richtung in zwei 8b oder mehr Teile unterteilen. Fig. 6 zeigt einen Teil der Stromwendersegmente nach Fig. 5 in der Draufsicht. Wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen kann man auch bei längs unterteilten Stromwendersegmenten statt besonderer Spannkeile 9 die Segmente selbst als Spannkeile ausbilden.

Fig. 7 zeigt in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 6 in der Draufsicht zwei weitere Ausführungsbeispiele für die Längsunterteilung der Stromwendersegmente, und zwar für den Fall, daß die Längsunterteilung sowohl bei den Segmenten 4 als auch bei den Segmenten 6 vorgenommen wird. Die eine Ausführungsform ist bei den drei obersten Stromwendersegmenten zur Darstellung gebracht. Jedes derselben besteht aus drei Teilen, nämlich einem über die ganze Länge sich erstreckenden Teil, der sich nach beiden Seiten hin keilförmig verjüngt, und zwei weiteren sich nur über die halbe Länge erstreckenden Teilen, die als Gegenkeil von beiden Stirnseiten her gegen das erste Stück verkeilt werden. Das andere Ausführungsbeispiel ist in den unteren drei Segmenten zur Darstellung gebracht. Dort besteht jedes der Segmente 4 und 6 aus je zwei Teilen, deren Länge zwei Drittel der gesamten Länge des Stromwenders beträgt, und die zunächst nach Art eines Doppelkeiles gegeneinander verspannt werden, während zum Schluß je zwei weitere Stücke von einem Drittel der Länge des Stromwenders gegen die Enden der beiden vorerwähnten Stücke ebenfalls nach Art eines Doppelkeiles verspannt werden. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist durch die großen, sich berührenden Keilflächen eine gute Stromleitung zwischen den einzelnen Teilen eines jeden Segmentes gesichert. Durch Keilsicherungen bekannter Art wird man zweckmäßig ein nachträgliches Lockern der Keilyerbindungen der Segmente verhindern.

Wie die Figuren der Zeichnung zeigen, kann

Claims

^■,»rnrnA man die Nuten, welche die Segmente 4 aufnehmen, tiefer ausführen, als dies die Füße der Segmente 4 an sich erfordern wurden, zum Zwecke, durch die so entstehenden achsialen Kanäle 2 ein Kühlmittel, beispielsweise Luft, hindurchzüleiten, \ Die in der Zeichnung dargestellten Anordnungen sind selbstverständlich nur einige der 'möglichen Ausführungsbeispiele.' Es sind mannigfache Abweichungen von diesen möglich. Das Wesentliche . der Erfindung liegt darin, daß Segmente von nach innen verbreiterter Querschnittsförm mit solchen von' nach innen und außen verbreiterter Querschnittsform periodisch abwechseln· und mit oder ohne Zuhilfenahme besonderer' Spannkeile sich gegen-, seitig und gegen den Tragkörper keilartig verspannen. ■ ..■-■ · ■ :■-·■·■■'. · Pa te nt-An sr Rüche: ■ . ·

1. Stromwender für elektrische Maschinen, bei dem die Segmente in. achsial verlaufenden unterschnittenen Nuten eines oder mehrerer Tragkörper oder "der Welle selbst festgehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß Stromwendersegmente von nach innen und außen verbreiterter Querschnittsförm, die mit dem nach innen verbreiterten Teil des Querschnitts in die Nuten des Tragkörpers eingeschoben sind, mit solchen von nach innen verbreiterter Querschnittsform in der Umfangsrichtung periodisch derart abwechseln, daß sie sich, ' erforderlichenfalls unter Zuhilfenahme zusätzlicher Spannkeile oder infolge keilartiger Verjüngung von Teilen der Stromwendersegmente und des Tragkörpers selbst, gegeneinander und gegen den Tragkörper fest verspannen, wobei der der Abnutzung unterworfene Teil der Segmente solche Querschnittsform besitzt, daß' die Teilung der Segmente bis zur Abnutzungsgrenze eine gleichmäßige bleibt.

2. Stromwender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente einer oder beider Arten durch eine oder mehrere schräg zur Maschinenachse geführte Teilfugen derart in zwei oder mehr Teile unterteilt sind, daß die Teile eines Segmentes selbst als Spannkeile wirken.

3. Stromwender nach Anspruch 1, da-. durch gekennzeichnet, daß je zwei oder mehrere durch Isolationszwischenlagen elektrisch voneinander isolierte Segmente der einen Art aneinanderliegend in eine Nut des Tragkörpers eingeschoben sind, während zwischen je zwei Gruppen solcher Segmente ,ein oder mehrere Segmente der anderen Art, . ebenfalls durch Isolationszwischenlagen voneinander isoliert, gegebenenfalls selbst als Keile wirkend öder unter Vermittelung von Spannkeilen eingreifen.

4. Stromwender nach den Ansprüchen.!

. bis 3, dadurch gekennzeichnet; daß nur die besonderen, zur Befestigung der Segmente dienenden Spännkeile, die zweckmäßig aus Material hoher Festigkeit bestehen und als Doppelkeile ausgebildet sein können, beim Anziehen achsial verschoben werden, während die Segmente selbst in der ihnen vor dem Festspannen gegebenen endgültigen Lage verbleiben.

5. Stromwender nach den Ansprüchen 1

■ bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Lagerung der Segmente dienende Tragkörper derart konisch ausgebildet ist, daß die Segmente oder die Spannkeile oder beide an ihm den erforderlichen Anzug finden. ·

6. Stromwender, nach den Ansprüchen 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente und gegebenenfalls auch die Spannkeile in aChsialer Richtung'in zwei oder mehr Teile unterteilt sind.

7. Stromwender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in achsialer Richtung aufeinanderfolgende Teile eines Segmentes durch die Spannkeile oder durch als Gegenkeile wirkende Teilstücke desselben Stromwendersegmentes elektrisch miteinander und mit der Ankerwicklung verbunden werden.

8. Stromwender nach den Ansprüchen 1 bis y, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten des Tragkörpers, · in welche die Füße der Segmente eingreifen, tiefer sind, als es die Segmente erfordern, so daß Kanäle für die Durchleitung von Kühlmitteln entstehen.

Hierzu r Blatt Zeichnungen.