DE3409688C2

DE3409688C2 -

Info

Publication number: DE3409688C2
Application number: DE19843409688
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing.(Grad.) 3360 Osterode De Zellmann
Original assignee: Anton Piller & Co Kg 3360 Osterode De GmbH
Current assignee: Anton Piller & Co Kg 3360 Osterode De GmbH
Priority date: 1984-03-16
Filing date: 1984-03-16
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE3409688A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen luftgekühlten Kollektor für elektrische Maschinen nach dem Oberbegriff des Patent anspruches 1.The invention relates to an air-cooled collector for electrical machines according to the generic term of the patent claim 1.

Ein bekannter Kollektor dieser Art (GB-PS 7 34 696) arbeitet mit radialer Kühlluftdurchführung durch Zwischenräume zwischen den Kollektorlamellen.A known collector of this type (GB-PS 7 34 696) works with radial cooling air duct through spaces between the Collector fins.

Es ist bekannt, daß die Erwärmung der Kollektorlamellen im Betrieb und die damit verbundene axiale Längung des Kollektor ringes ein besonderes Problem darstellt. Um eine annähernd gleiche Längung der Spannmittel für die Spannringe des Kollektor ringes einerseits und die Lamellen des Kollektorringes anderer seits zu erzielen, ist zur Erzeugung der axialen Verspannung der Spannringe eine besonders aufgebaute Buchsenkombination bekannt. It is known that the heating of the collector fins in Operation and the associated axial elongation of the collector ringes is a special problem. Approximately one same lengthening of the clamping device for the clamping rings of the collector ring on the one hand and the slats of the collector ring on the other to achieve, is to generate the axial bracing Clamping rings known a specially constructed socket combination.

Hierbei ist zwischen zwei koaxialen Buchsen, die mit Vorsprüngen aufeinandergeführt sind und die auf Zug beansprucht werden, eine Buchse angeordnet, die auf Druck beansprucht wird und aus einem Material besteht, das einen sehr kleinen Wärmeausdehnungskoeffi zienten hat verglichen mit den Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden auf Zug beanspruchten Buchsen und des Kollektorringes. Eine solche Anordnung ist aufwendig (GB-PS 8 38 496).Here is between two coaxial sockets with protrusions are brought together and are subject to tension, one Socket arranged, which is subjected to pressure and from a Material consists of a very small coefficient of thermal expansion compared to the coefficient of thermal expansion of the both bushes under tension and the collector ring. Such an arrangement is expensive (GB-PS 8 38 496).

Es ist weiter ein Kollektor bekannt, bei dem die Spannringe, mit denen der Kollektorring mit Hilfe von achsparallelen Schrauben verspannt wird, einen wesentlich größeren Innendurchmesser als den Außendurchmesser der Welle haben. Die Befestigung auf der Maschinenwelle erfolgt hierbei über einen Zwischenträger (FR-PS 12 36 458).A collector is also known in which the clamping rings, with which the collector ring with the help of axially parallel screws is clamped, a much larger inner diameter than have the outside diameter of the shaft. The attachment on the Machine shaft takes place here via an intermediate carrier (FR-PS 12 36 458).

Die Erwärmung der Kollektorringe im Betrieb stellt ein besonderes Problem dar bei Kollektoren, deren Durchmesser verglichen mit dem Durchmesser der Maschinenwelle groß ist und die Spannringe somit eine große radiale Breite haben. Bei solchen Kollektoren kommt es leicht zu einem Verkippen oder Verkanten der Spannringe, durch die die Passung zwischen den Bohrungen der Spannringe und der Maschinenwelle beeinträchtigt wird.The heating of the collector rings during operation is special Problem with collectors whose diameter compared to the The diameter of the machine shaft is large and thus the clamping rings have a large radial width. It happens with such collectors easy to tilt or tilt the clamping rings which the fit between the holes of the clamping rings and the Machine shaft is affected.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kollektor der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß Verbiegungen oder Verkantungen der Spannringe bei Erwärmung des Kollektorringes auch bei Kollektoren mit Spannringen vermieden werden, die eine große radiale Breite haben. The object of the invention is a collector of the generic type Art to design so that bends or canting of the Tension rings when the collector ring heats up, also for collectors can be avoided with tension rings that have a large radial width to have.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 heraus gestellten Merkmale.This object is achieved by the in claim 1 characteristics.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Appropriate configurations are the subject of the subclaims.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. The invention is in the drawing in one embodiment illustrated and in detail below using the Drawing described.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kollektor gemäß der Erfindung. Fig. 1 shows a longitudinal section through a collector according to the invention.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des rechten Spannringes nach Fig. 1 von links gesehen. Fig. 2 shows a view of the right clamping ring according to Fig. 1 seen from the left.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kollektorring 2 in üblicher Weise ausgebildet. Er weist an seinen Stirnseiten Ein schnitte 4 auf, durch die in bekannter Weise Außenkonen 6 ge bildet werden, über die der Kollektorring von der Kollektor ringhalterung gehaltert und verspannt wird.In the illustrated embodiment, the collector ring 2 is designed in the usual way. It has on its end faces A cuts 4 , through which outer cones 6 are formed in a known manner, via which the collector ring is held and braced by the collector ring holder.

Die Halterung besteht aus zwei Spannringen 8 und 10. Die Spann ringe haben einen Steg 12, 14, der im wesentlichen konstante Dicke hat. Am äußeren Umfang der Spannringe 8 und 10 sind Vor sprünge 16, 18 ausgebildet, durch die Innenkonen 20, 22 gebildet werden, die die Außenkonen 6 des Kollektorringes übergreifen. Zwischen den Spannringen 8 und 10 ist im Bereich des Kollektor ringes in bekannter Weise ein dünnwandiger Isolierkörper 24 vorgesehen, über den die Halte- und Spannkräfte von den Innen konen 16 und 18 der Spannringe 8 und 10 auf die Außenkonen 6 des Kollektorringes übertragen werden. Der Kollektorring ist weiter auf seiner Innenseite in üblicher Weise mit einer Isolierlack schicht versehen.The bracket consists of two clamping rings 8 and 10 . The clamping rings have a web 12, 14 , which has a substantially constant thickness. On the outer circumference of the clamping rings 8 and 10 before cracks 16, 18 are formed, are formed by the inner cones 20, 22 which overlap the outer cones 6 of the collector ring. Between the clamping rings 8 and 10 , a thin-walled insulating body 24 is provided in the region of the collector ring in a known manner, via which the holding and clamping forces from the inner cones 16 and 18 of the clamping rings 8 and 10 are transmitted to the outer cones 6 of the collector ring. The collector ring is further provided on its inside with an insulating varnish layer.

Die beiden Spannringe 8 und 10 werden über Spannschrauben 26 gegeneinander verspannt. Diese als Schraubenbolzen ausgebildeten Spannschrauben sind mit einem Gewindeabschnitt 28 in eine Gewin debohrung 30 im Spannring 8 eingeschraubt, während im Spannring 10 eine Durchgangsbohrung 32 vorgesehen ist. Der Schraubenkopf 34 liegt gegen die Außenseite des Spannringes 10 an. Es kann hier auch eine Ansenkung zur Aufnahme des Kopfes vorgesehen sein. Die Spannschrauben 26 sind mit einem Isolier schlauch 36 überzogen. Über die Spannschrauben 26 werden die beiden Spannscheiben 8 und 10 in Achsrichtung aufeinander zu gezogen und dabei die Verspannung gegenüber dem Kollektorring bewirkt.The two clamping rings 8 and 10 are clamped against one another via clamping screws 26 . This designed as a bolt bolts are screwed with a threaded portion 28 into a threaded bore 30 in the clamping ring 8 , while a through hole 32 is provided in the clamping ring 10 . The screw head 34 bears against the outside of the clamping ring 10 . A countersink for receiving the head can also be provided here. The clamping screws 26 are covered with an insulating hose 36 . The two tensioning disks 8 and 10 are pulled towards one another in the axial direction via the tensioning screws 26 and the tensioning in relation to the collector ring is thereby effected.

In den Stegen 12, 14 der Spannringe 8, 10 sind Durchbrüche oder Öffnungen vorgesehen, die in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 15 für deren äußeren Umfang angedeutet sind. Eine Aus führungsform solcher Durchbrüche ist in Fig. 2 veranschaulicht. Hier sind von der Innenbohrung 38 des Spannringes 10 ausgehend Ausschnitte 40 vorgesehen, die sich radial nach außen bis in die Nähe des Innendurchmesers 42 des Innenkonus 22 erstrecken. Durch die Ausschnitte 40, von denen bei der Ausführungsform nach Fig. 2 drei vorgesehen sind, werden schmale Stegschenkel 44 gebildet, die auf ihrem radial innenliegenden Ende sektorförmige Bohrungs abschnitte tragen, über die die Spannringe auf der Welle zen triert sind.Openings or openings are provided in the webs 12, 14 of the clamping rings 8, 10 , which are indicated in FIG. 1 by the dashed lines 15 for their outer circumference. An embodiment of such breakthroughs is illustrated in FIG. 2. Here, cutouts 40 are provided starting from the inner bore 38 of the clamping ring 10 and extend radially outward into the vicinity of the inner diameter 42 of the inner cone 22 . Through the cutouts 40 , three of which are provided in the embodiment according to FIG. 2, narrow web legs 44 are formed which carry sector-shaped bore sections on their radially inner end, via which the clamping rings on the shaft are zen trated.

Mittig zwischen den Stegschenkeln 44 sind vom äußeren Umfang 46 der Ausschnitte 40 ausgehend sich radial einwärts erstreckende Vorsprünge 48 vorgesehen. Die Bohrungen 32, durch die die Spann schrauben 26 hindurchgeführt sind, liegen jeweils auf einem Teilkreis 50 mittig zu den Stegschenkeln 44 bzw. den Vorsprüngen 48.Protrusions 48 extending radially inwards starting from the outer circumference 46 of the cutouts 40 are provided centrally between the web legs 44 . The bores 32 , through which the clamping screws 26 are passed, each lie on a pitch circle 50 in the center of the web legs 44 or the projections 48 .

Bei Kollektoren mit größerem Außendurchmesser D kann es zu Ver biegungen der Spannringe durch die Spannschrauben kommen. Um dem entgegenzuwirken, sind auf einem Teilkreis 51 radial einwärts vom Teilkreis 50 und damit von den Spannschrauben 26 Abstand halter in Form von Schrauben 52 vorgesehen, die wiederum als Schraubenbolzen ausgebildet sind und mit ihrem Gewindeende 54 in eine Gewindebohrung 56 im Spannring 8 eingeschraubt sind. Für den Schraubenkopf 58 ist im Spannring 10 eine Senkbohrung 60 vor gesehen, mit der der Schraubenkopf 58 und damit die Schrauben 52 radial geführt wird. Koaxial mit dieser Senkbohrung 60 ist eine durch den Spannring 10 hindurchführende Bohrung 62 mit kleinerem Durchmesser vorgesehen. Der Schraubenkopf 58 ist vorzugsweise mit einem innenliegenden Schlüsselangriff versehen, vorzugsweise einem Innensechskant. Dieser Schlüsselangriff ist durch die Bohrung 62 im Spannring 10 zugängig, so daß auch bei fertig montiertem Kollektor die als Abstandhalter dienenden Schrauben 52 verstellbar sind. Die Schrauben 52 sind bei dieser Konstruktion durch Druckkräfte belastet. Bei einer Ausführungsform der Spann ringe, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, liegen die Bohrungen zur Aufnahme der Schrauben 52 in den Stegschenkeln 44 in der Nähe von deren freien Ende auf dem Teilkreis 51.For collectors with a larger outside diameter D , the clamping rings may bend due to the clamping screws. To counteract this, spacers are provided on a pitch circle 51 radially inward from the pitch circle 50 and thus from the clamping screws 26 in the form of screws 52 , which in turn are designed as screw bolts and are screwed with their threaded end 54 into a threaded bore 56 in the clamping ring 8 . For the screw head 58 , a countersunk bore 60 is seen in the clamping ring 10 , with which the screw head 58 and thus the screws 52 are guided radially. Coaxially with this counterbore 60 is a bore 62 with a smaller diameter passing through the clamping ring 10 . The screw head 58 is preferably provided with an internal key attack, preferably an internal hexagon. This key attack is accessible through the bore 62 in the clamping ring 10 , so that the screws 52 serving as spacers can be adjusted even when the collector is fully assembled. In this construction, the screws 52 are loaded by compressive forces. In one embodiment of the clamping rings, as shown in FIG. 2, the bores for receiving the screws 52 are in the web legs 44 near their free end on the pitch circle 51st

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird für die durchströmende Kühlluft der größtmögliche Durchtrittsquerschnitt erreicht. Die durch die Kollektorhalterung durchströmende Kühlluft hat dabei gleichzeitig ihren größten Strömungsquerschnitt im Bereich des Innendurchmessers 3 des Kollektorringes 2. Da der Kollektorring innen direkt von der Kühlluft beaufschlagt wird, ist eine sehr effektive Kühlung des Kollektorringes möglich. Wie leicht er sichtlich, lassen sich die Durchbrüche 40 auch in anderer Weise ausbilden als in Fig. 2 dargestellt. So können die Spannringe beispielsweise im Bereich der Lagerbohrung 38 mit einem Innenring versehen sein ohne die Durchtrittsquerschnitte wesentlich zu beeinträchtigen. Dies erscheint insbesondere bei großen Durch messern des Kollektorringes zweckmäßig. Ein solcher Innenring mit einer vollständigen Lagerbohrung ist in Fig. 2 durch seinen äußeren Umfang 41 gestrichelt angedeutet.In the embodiment according to FIG. 2, the largest possible passage cross section is achieved for the cooling air flowing through. The cooling air flowing through the collector holder also has its largest flow cross-section in the area of the inner diameter 3 of the collector ring 2 . Since the collector ring is directly exposed to the cooling air on the inside, very effective cooling of the collector ring is possible. How easily he visibly, the openings 40 can also be formed in a different way than shown in Fig. 2. For example, the clamping rings can be provided with an inner ring in the area of the bearing bore 38 without significantly affecting the passage cross sections. This seems particularly useful for large diameters of the collector ring. Such an inner ring with a complete bearing bore is indicated by dashed lines in FIG. 2 by its outer circumference 41 .

Neben der sehr effektiven Kühlung des Kollektorringes zeichnet sich die beschriebene Halterung durch eine sehr einfache Kon struktion aus. Die normalerweise aus Gußeisen bestehenden Spann ringe können aus identischen Gußkörpern hergestellt werden. In addition to the very effective cooling of the collector ring the bracket described by a very simple Kon structure. The instep usually made of cast iron rings can be made from identical castings.

Bei hohen Drehzahlen kann es zweckmäßig sein, den Kollektorring gegen Fliehkräfte zu sichern. Zu diesem Zweck kann beispielsweise in der Mitte des Kollektorringes ein Stabilisator 64 in Form eines Ringes aus einem faserverstärkten Kunststoff vorgesehen sein, der mit seiner Außenseite mit der Innenseite des Kollektor ringes verklebt ist. Ein solcher Ring braucht nur im mittleren Bereich des Kollektorringes vorgesehen zu werden. Er beein trächtigt dabei die Wärmeabfuhr relativ wenig.At high speeds, it may be advisable to secure the collector ring against centrifugal forces. For this purpose, a stabilizer 64 in the form of a ring made of a fiber-reinforced plastic can be provided, for example, in the middle of the collector ring, which is glued to the inside of the collector ring with its outside. Such a ring only needs to be provided in the central area of the collector ring. It affects the heat dissipation relatively little.

Claims

1.Air-cooled collector for dynamo-electric machines, in which the collector ring is provided at its ends with incisions with an outer cone and for fastening the collector ring to the machine shaft two essentially identical clamping rings with axially parallel openings for the cooling air and the outer cones of the Collector ring overlapping inner cones are provided, which can be clamped against the collector ring via axially parallel screws lying on a pitch circle, which extend freely between the clamping rings through the space radially inwards from the collector ring, characterized in that on a pitch circle which has a smaller diameter than that Pitch circle ( 50 ) on which the clamping screws ( 26 ) are arranged, serving as spacers, pressure-loaded screws ( 52 ) are provided.

2. Collector according to claim 1, characterized in that in one of the clamping rings ( 8 ) threads ( 30, 56 ) for the screws ( 26, 52 ) are provided.

3. Collector according to claim 1, characterized in that for receiving the provided with an internal key attack screw heads ( 58 ) of the screws serving as spacers ( 52 ) on the inside of the clamping rings counterbores ( 60 ) are provided, to which leading to the outside coaxial Connect through holes ( 62 ).

4. Collector according to claim 1, characterized in that in the web of the clamping rings ( 8, 10 ) symmetrically at least three outgoing from the inner bore ( 38 ) cutouts ( 40 ) are formed as axially parallel openings and that legs in the web ( 44 ) between the openings for the openings ( 56, 60 ) for the screws ( 52 ) serving as spacers are arranged.

5. Collector according to claim 6, characterized in that the cutouts ( 40 ) extend close to the inner diameter of the inner cone ( 20 ) of the clamping ring ( 8, 10 ) and that in the center between the web legs ( 44 ) extending radially inwards Projections ( 48 ) with bores ( 32 ) for receiving the tensioning screws ( 26 ) are provided.