DE3133135C2 - Slip ring for electrical machines - Google Patents

Slip ring for electrical machines

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DE3133135C2 DE19813133135 DE3133135A DE3133135C2 DE 3133135 C2 DE3133135 C2 DE 3133135C2 DE 19813133135 DE19813133135 DE 19813133135 DE 3133135 A DE3133135 A DE 3133135A DE 3133135 C2 DE3133135 C2 DE 3133135C2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/14—Fastenings of commutators or slip-rings to shafts

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Abstract

Schleifring für elektrische Maschinen mit einer Isolierstoffbuchse (3), die getrennt hergestellt wird und an ihrer Umfangsfläche (9) einen Einschnitt (4) enthält, der die Herstellung aus asbestfreier Formmasse ermöglicht.Slip ring for electrical machines with an insulating material bushing (3) which is manufactured separately and which has an incision (4) on its circumferential surface (9) which enables the manufacture of asbestos-free molding compound.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleifring nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a slip ring according to the preamble of the main claim.

Bei den seither bekannten Schleifringen, die für Lichtmaschinen zur Zuführung des Erregerstromes zu der innerhalb des Klauenpolläufer angeordneten Erregerwicklung vorgesehen sind, wurden seither die aus Kupfer oder aus Messing bestehenden Metallringe in eine mit einem zylindrischen Kern versehene Preßform eingelegt und der zwischen dem Kern und der Bohrung des Mctallrings verbliebene Hohlraum mit Hilfe von Kunststoff-Formmasse, der ein erheblicher Anteil von Asbeslfasern beigemengt war, unter Anwendung von Druck und Hitze ausgepreßt. Dabei entstand die zur Isolierung des Schleifrings gegenüber einer Ankerwelle, auf weiche der Schleifring aufgepreßt werden sollte, notwendige Isolierung, welche mindestens für eine der beiden mit der Erregerwicklung verbundenen Schleifringe erfordcrlichist In the slip rings known since then, which are used for alternators to supply the excitation current to the are provided within the claw pole rotor arranged excitation winding, have since been made of copper or made of brass metal rings inserted into a compression mold provided with a cylindrical core and the cavity remaining between the core and the bore of the metal ring with the help of plastic molding compound, to which a considerable proportion of Asbesl fibers was admixed, with the application of pressure and squeezed out heat. This created what was necessary to isolate the slip ring from an armature shaft onto which the slip ring was to be pressed Insulation that is required for at least one of the two slip rings connected to the field winding

Aus dem DE-GM 71 18 954 ist auch bereits ein Schleifringsatz mit einer aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehenden Buchse bekannt, die in ihrer Umfangsflache achsparallele Nuten für die Aufnahme der elektrischen Anschlußdrähte für die Schleifringe hat und an ihrer einen Stirnseite einen radial überstehenden Flansch besitztFrom DE-GM 71 18 954 is already a slip ring set with an electrically insulating Known material existing bushing, the axially parallel grooves for the recording in their circumferential surface the electrical connecting wires for the slip rings and has a radially protruding one on one end face Has flange

Bekannt ist aus der DE-OS 25 20 875 eine Schleifringeinrichtung mit einer Isolierstoffbuchse, die sich aus zwei Halbschalen zusammensetzt und die mittels eines zylinderförmigen, in der gemeinsamen Längsbohrung der beiden Halbschalen angeordneten Federelementes gegen die Innens2iten der auf der gemeinsamen Umfangsflache der Halbschalen aufgeschobenen Schleifringe ge gedruckt wird.Is known from DE-OS 25 20 875 a slip ring device with an insulating material bushing, which is composed of two half-shells and which is connected by means of a cylindrical spring element arranged in the common longitudinal bore of the two half-shells against the insides of the slip rings pushed onto the common circumferential surface of the half-shells ge is printed.

In der DE-PS 7 47 126 wird darüber hinaus eine Schleifringanordnung gezeigt, bei der in der Längsbohrung eines aus Kohle bestehenden Schleifringes ein Metallring eingelötet ist, welcher mit Schlitzen zur Kompensation von Wärmedehnungen versehen istIn DE-PS 7 47 126 a slip ring arrangement is also shown in which in the longitudinal bore A metal ring is soldered into a slip ring made of carbon, which has slots for compensation is provided by thermal expansion

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Schleifring zu schaffen, bei welchem die Isolierstoffbuchse über die elektrische Isolierung hinaus auch noch die zusätzliche Aufgabe erfüllen kann, durch eigene, federelastische Verspannung einen radialen, gegen den Metallring gerichteten Spann- und Befestigungsdruck zu erzielen; als Material für die Isolierstoffbuchse soll auch asbestfreie Formmasse verwendbar sein, weil man aus arbeitsmedizinischen Gründen bestrebt ist, die Verwendung von Asbestfasern zu vermeiden. Da der Schleifring ein Teil von in Großserie zu fertigenden elektrodynamischen Maschinen ist, muß er darüber hinaus auch kostengünstig herstellbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mü den in den Unteransprüchen angegebenen Merkmalen, wobei es zur drehfesten Verbindung des außenliegenden, die Schleifbahn für eine Bürste, insbesondere eine Kohlebürste bildenden Metallrings zweckmäßig ist, wenn der Metallring an seiner die Aufnahmebohrung für die Isolierstoffbuchse bildenden Innenseite mit einer Riffelung versehen ist, die eine lichte Bohrungsweite ergibt, die kleiner ist als der Außendurchmesser der Isolier Stoffbuchse. Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Schleifrings können die Hohlräume zwischen dem Metallring und der Isolierstoffbuchse durch eine Gießharzimprägnierung ausgefüllt sein.In contrast, the invention is based on the object of creating a slip ring in which the insulating material bushing, in addition to electrical insulation, can also fulfill the additional task of achieving a radial tensioning and fastening pressure directed against the metal ring by means of its own, resilient tensioning; Asbestos-free molding compound should also be usable as a material for the insulating material socket, because for occupational health reasons, efforts are made to avoid the use of asbestos fibers. Since the slip ring is part of electrodynamic machines to be produced in large series, it must also be inexpensive to manufacture.
To solve this problem, the measures specified in the characterizing part of claim 1 are provided. Advantageous further developments result from the features specified in the subclaims, whereby it is expedient for the rotationally fixed connection of the outer metal ring forming the sliding track for a brush, in particular a carbon brush, if the metal ring is provided with a corrugation on its inside which forms the receiving bore for the insulating material bushing which results in a clear bore width that is smaller than the outer diameter of the insulating fabric sleeve. To increase the mechanical strength of the slip ring, the cavities between the metal ring and the insulating material bushing can be filled with a cast resin impregnation.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schleifrings dargestellt. Es zeigtVarious exemplary embodiments of a slip ring according to the invention are shown in the drawing. It shows

Fi g. 1 einen ersten Schleifring im Schrägbild und der besseren Deutlichkeit halber in einem senkrecht zu seiner Drehachse A geführten Querschnitt,Fi g. 1 shows a first slip ring in an oblique view and, for the sake of clarity, in a cross section perpendicular to its axis of rotation A,

Fig. 2 die Isolierstoffbuchse dieses Schleifrings für sich allein, ebenfalls in ihrem Schrägbild,Fig. 2 shows the insulating material bushing of this slip ring for alone, also in her oblique image,

Fig.3 die Isolierstoffbuchse eines zweiten Ausführungsbeispiels mit spitzwinklig verlaufendem Schlitz im3 shows the insulating material bushing of a second exemplary embodiment with an acute-angled slot in the

b5 Schrägbild undb5 oblique image and

Fig.4 die Isolierstoffbuchse eines dritten Ausführungsbeispiels mit S-förmigem Verlauf ihres Schlitzes.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fi g. 1 und 2, ei-4 shows the insulating material bushing of a third exemplary embodiment with an S-shaped profile of its slot.
In the embodiment according to the Fi g. 1 and 2, one

nem Schleifring für eine mit Gleichstrom erregte Drehstrom-Lichtmaschine, ist ein aus Kupfer oder Messing hergestellter Metallring 1 vorgesehen, dessen glatte Umf&ngsfläche 2 die Schleifbahn für eine nicht dargestellte Kohlebürste bildet Zur elektrischen Isolierung des Metallrings 1 von einer nicht dargestellten, als Träger des Schleifrings dienenden Welle 'ist konzentrisch zum Metallring 1 eine aus asbestfreier Formmasse gepreßte Isolierstoffbuchse 3 angeordnet Diese ist in F i g. 2 im einzelnen näher dargestellt und enthält einen als Schlitz ausgebildeten, radial gerichteten Einschnitt 4, der parallel zur Drehachse A verläuft und von einer der beiden Stirnseiten der Isolierstoffbuchse 3 bis zur anderen Stirnseite reichtIn a slip ring for a three-phase alternator excited by direct current, a metal ring 1 made of copper or brass is provided, the smooth circumference of which 2 forms the slip path for a carbon brush (not shown) Shaft 'is arranged concentrically to the metal ring 1, an insulating bush 3 pressed from asbestos-free molding compound. This is shown in FIG. 2 shown in more detail and contains a radially directed incision 4 designed as a slot, which runs parallel to the axis of rotation A and extends from one of the two end faces of the insulating material bushing 3 to the other end face

In dem als Schlitz ausgebildeten Einschnitt 4 in der Isolierstoffbuchse 3 verläuft ein (nicht dargestellter) Steg, der eine Dicke von 10 bis 25% der Buchsenwandstärke hat und es ermöglicht, die Isolierstoffbuchse 3 in tangentialer Richtung zusammenzudrücken, wenn der Metallring 1 aufgesetzt wird; der offene Einschnitt 4 reicht dabei von der Umfangsfläche 9 der Isolierstoffbuchse 3 bis nahe an die Bohrung 8 der Isolierstoffbuchse 3. Zur Erhöhung der Deformierbarkeit der Isolierstoffbuchse 3 können auch mehrere derartiger Einschnitte 4 vorgesehen sein.In the incision 4 in the insulating material bushing 3, which is designed as a slot, runs a (not shown) Web that has a thickness of 10 to 25% of the socket wall thickness and enables the insulating material socket 3 in compress in the tangential direction when the metal ring 1 is put on; the open incision 4 extends from the circumferential surface 9 of the insulating material bushing 3 to close to the bore 8 of the insulating material bushing 3. To increase the deformability of the insulating material bushing 3, several such incisions can also be made 4 may be provided.

Die Isolierstoffbuchse 3 hat in ihrem Außendurchmesser einen Überstand von etwa 0,1 mm, der bewirkt, daß der Metallring 1 mit verhältnismäßig geringen, axial gerichteten Preßkräften über die Isolierstoffbuchse 3 gedrückt werden kann, dabei jedoch die für eine Verdrehsicherung zwischen der Isolierstoffbuchse 3 ui.d dem Metallring 1 erforderliche Druckkraft ergibt.The insulating material bushing 3 has a protrusion of about 0.1 mm in its outer diameter, which causes that the metal ring 1 with relatively low, axially directed compressive forces over the insulating bush 3 can be pressed, but for a rotation lock between the insulating sleeve 3 ui.d the metal ring 1 results in the required compressive force.

Zur Erhöhung des zwischen der Isolierstoffbuchse 3 und dem Metallring 1 entstehenden Mitnahmemomentes ist an der Bohrungswand 5 des Metallrings 1, welche die Isolierstoff buchse 3 aufnimmt, eine feingezahnte Riffelung 6 vorgesehen, von der in F i g. 1 nur ein Teilabschnitt wiedergegeben ist. Diese Riffelung 6 gräbt sich teilweise in die Isolierstoffbuchse 3 ein, wenn der Metallring 1 aufgeschoben und der Schleifring auf die Generatorwelle aufgepreßt wird. Es ist deshalb nicht mehr erforderlich, wie bei den bekannten Schleifringen an der Bohrungsinnenseite radial ausgeschälte, ein tangentiales Verdrehen verhindernde Mitnahmeklauen anzubringen, bevor der zur Herstellung der Isolierstoffbuchse vorgesehene Preßstoff eingebracht wird.To increase the entrainment torque generated between the insulating material bushing 3 and the metal ring 1 is on the bore wall 5 of the metal ring 1, which receives the insulating bush 3, a fine-toothed corrugation 6 provided, of which in F i g. 1 only a partial section is shown. This corrugation 6 digs partially into the insulating material bushing 3 when the metal ring 1 is pushed on and the slip ring is on the generator shaft is pressed on. It is therefore no longer necessary, as with the known slip rings on the Inside of the bore is peeled off radially, driving claws to prevent tangential rotation are to be attached, before the molded material provided for the manufacture of the insulating material bushing is introduced.

Bei der Isolierstoffbuchse nach F i g. 3 ist der Einschnitt ebenfalls mit 4 bezeichnet, verläuft jedoch unter einem spitzen Winkel w schräg zu einer achsparallelen Mantellinie, die in F i g. 3 bei 7 angedeutet ist.In the case of the insulating material bushing according to FIG. 3, the incision is also denoted by 4, but runs at an acute angle w obliquely to an axially parallel surface line, which is shown in FIG. 3 is indicated at 7.

Im Gegensatz zum Einschnitt 4 nach Fig. 3 ist beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 für den Einschnitt 4 ein S-förmiger Verlauf 10 vorgesehen, der den Schleifring im Bereich des Schlitzes stärker entlastet.In contrast to the incision 4 of FIG Embodiment according to FIG. 4 for the incision 4 an S-shaped course 10 is provided, the slip ring more relieved in the area of the slot.

Bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, daß die zwischen der Riffelung 6 und der Umfangsfläche 9 der Isolierstoffbuchse 3 verbleibenden Hohlräume mit Hilfe einer unter Anwendung von Druck und Wärme und erforderlichenfalls im Vakuum eingebrachten, in der Zeichnung nicht dargestellten Gießharzimprägnierung ausgegossen bzw. ausgepreßt werden.In the described and illustrated embodiments it is provided that between the corrugation 6 and the peripheral surface 9 of the insulating material bushing 3 remaining cavities with the help of an application of pressure and heat and if necessary Cast resin impregnation introduced in a vacuum, not shown in the drawing, is poured out or squeezed out.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schleifring für elektrische Maschinen, insbesondere für Drehstrom-Lichtmaschinen mit einem Klauenpol-Läufer, mit einem an seiner Umfangsseite die Schleiffläche für eine Bürste bildenden Metallring und mit einer aus Formmasse gebildeten, auf der Läuferwelle der Maschine befestigbaren Isolierstoffbuchse, deren zylindrische Umfangsflache den Metallring trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische, auf ihrer axialen Länge durch untereinander gleichgroße, freiliegende Stirnflächen begrenzte Isolierstoffbuchse (3) wenigstens einen radial gerichteten Einschnitt (4) enthält, der von der einen Stirnseite der Isolierstoffbuchse bis zur anderen Stirnseite durchgeht und eine radiale Tiefe hat, die durch einen Steg begrenzt ist, dessen radiale Stärke 10 bis 25% der Buchsenwandstärke ausmacht, derart, daß die Buchse in tangentialer Richtung beim Aufsetzen des Metallrings (1) zusammendrückbar ist.1. Slip ring for electrical machines, especially for three-phase alternators with a Claw-pole rotor, with a metal ring on its peripheral side that forms the grinding surface for a brush and with an insulating material bushing made of molding compound that can be fastened to the rotor shaft of the machine, whose cylindrical circumferential surface carries the metal ring, characterized in that the hollow cylindrical, on its axial length at least by insulating bushes (3) limited by one another of the same size, exposed end faces contains a radially directed incision (4) from one end face of the insulating material bushing to goes through to the other end face and has a radial depth which is limited by a web, of which radial thickness makes up 10 to 25% of the bushing wall thickness, so that the bushing in tangential Direction when placing the metal ring (1) is compressible. 2. Schleifring nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß der an der Umfangsflache (9) der Isolierstoffbuchse (3) offene Einschnitt (4) bis nahe an die Bohrung (8) der Isolierstoffbuchse (3) reicht.2. Slip ring according to claim I 1, characterized in that the incision (4) open on the peripheral surface (9) of the insulating material bushing (3) extends to close to the bore (8) of the insulating material bushing (3). 3. Schleifring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt (4) entlang einer achsparallelen Mantellinie (7) verläuft.3. Slip ring according to claim 1 or 2, characterized in that the incision (4) along a axially parallel surface line (7) runs. 4. Schleifring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt (4) zwar geradlinig verläuft, jedoch mit einer achsparallelen Mantellinie (7) einen spitzen Winkel (w) einschließt.4. Slip ring according to claim 1 or 2, characterized in that the incision (4) extends in a straight line, but encloses an acute angle (w) with an axially parallel surface line (7). 5. Schleifring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt (4) entlang einer S-förmigen Linie (10) verläuft.5. Slip ring according to claim 1 or 2, characterized in that the incision (4) along a S-shaped line (10) runs. 6. Schleifring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (1) auf die Isolierstoffbuchse (3) aufgeschoben ist.6. Slip ring according to one of claims 1 to 5, characterized in that the metal ring (1) on the insulating sleeve (3) is pushed on. 7. Schleifring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (1) an seiner die Isolierstoffbuchse (3) aufnehmenden Bohrung (5) eine Innenriffelung (6) aufweist, durch welche der lichte Bohrungsdurchmesser des Metallrings (1) auf weniger als den Außendurchmesser der Isolierstoffbuchse (3) verringert ist.7. Slip ring according to claim 6, characterized in that the metal ring (1) at its the insulating material bushing (3) receiving bore (5) has an inner corrugation (6) through which the clear Bore diameter of the metal ring (1) to less than the outer diameter of the insulating sleeve (3) is decreased. 8. Schleifring nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume zwischen der Riffelung (6) des Metallrings (1) und der eingesetzten Isolierstoffbuchse (3) durch eine Gießharzimprägnierung ausgefüllt sind.8. slip ring according to claim 6 or 7, characterized in that the cavities between the Corrugation (6) of the metal ring (1) and the insulating bushing (3) used by means of a cast resin impregnation are filled out.
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