DE3422719A1 - Frontalkollektor fuer elektrische drehmaschinen - Google Patents

Description

Frontal kollektor für elektrische Drehmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Frontalkol1ektor für elektrische Drehmaschinen. Bekanntermaßen besteht ein Kollektor der genannten Art aus einem scheibenförmigen Kupferteil, auf den ein Kunststoffkörper aufgegossen ist. Dieses Ummanteln durch Vergießen erstreckt sich gewöhnlich auch auf eine metallische HUl se, die zur Verstärkung der Bohrung bestimmt ist, in der die Welle der Maschine kraftschlüssig montiert wird. Nach dem Ummanteln werden die Lamellen durch Fräsen oder Abdrehen der Kupferscheibe voneinander getrennt. Dieser Vorgang zerstört die radialen Flansche, die die Lamellen miteinander verbinden.

Man kann auch das Plastik- oder Kunststoffmaterial, das den Körper bildet, auf eine Vielzahl von einzelnen Lamellen aufgießen, die in geeigneter Weise in der Form gehalten werden, wobei jedoch dieser Vorgang kompliziert ist, wenn man sicherstellen will, daß alle Lamellen während des Gießens an ihrem Platz bleiben.

Bei dem einen und bei dem anderen Verfahren werden die Lamellen des Konvektors in dem Kunststoffmaterial mit Hilfe von Verankerungen so gehalten, daß alle mechanischen Kräfte, die auf die Lamellen einwirken und die entweder durch die Zentrifugalkraft verursacht werden oder durch thermische Spannungen, welche durch das Schweißen der Leiter und durch den Betrieb der Maschine entstehen, nur durch das Kunststoffmaterial des Kollektorkörpers aufgenommen werden. Man stellt oftmals fest, daß Lamellen abreißen, wodurch der Kollektor unbrauchbar wird. Um

diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, den Kunststoffmaterial körper mittels· eines Metallteils zu verstärken. Diese Lösung hat jedoch nicht zu einer wesentlichen Verbesserung geführt, sondern allenfalls zu einer nicht unerheblichen Komplizierung des Gießvorgangs.

Es ist auch festzustellen, daß die KoI1ektorlamellen, die von einer dicken Isolierung getragen werden, thermisch in der Weise isoliert sind, daß die von ihnen aufgenommene Wärme nur schwer abgeführt wird. Es sind daher bei den bekannten Kollektoren anormale Erwärmungen festzustellen, die in bestimmten Fällen bis zur Zerstörung des Kunststoffmaterials führen. Darüber hinaus wirft diese Isolierung erhebliche Probleme im Augenblick des Verlötens der Leiter auf den Lamellen auf, weil dann große Risiken im Hinblick auf das Schmelzen der Isolierung bestehen. Die erforderlichen Vorkehrungen für den thermischen Schutz der Isolierung haben erhebliche Kostensteigerungen zur Folge. Darüber hinaus ergeben sich Probleme bezüglich der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen den Lamellen und der Isolierung, so daß dieser Faktor bei harten Einsatzbedingungen die Lebensdauer des Kollektors beeinträchtigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, den Kollektor so auszubilden, daß diese Nachteile vermieden werden und dabei den Lamellen des Frontalkollektors zu ermöglichen, den thermischen Schocks und der Zentrifugalkraft zu widerstehen, wobei gleichzeitig eine wesentliche Verbesserung ihrer Abkühlung erreicht wird. Ein erfindungsgemäßer Frontalkollektor weist zu diesem Zweck einen metallischen Träger auf, der auf der Oberfläche isoliert ist und mit einer Vielzahl Lamellen versehen ist, die jede einen äußeren Fuß besitzt, der lotrecht

zu einer trapezförmigen Wand ausgerichtet ist, sowie ein parallel zu dem Fuß angeordnetes Ohr, wobei letzteres mit der Umfangsflache des metallischen Trägers zusammenwirkt, während das Ohr an der Umfangsflache eines Ringflansches des Trägers anliegt, wobei die verschiedenen Elemente jeder Lamelle mit Hilfe eines wärmebeständigen Klebstoffs an dem Träger angeklebt sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt: '

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht der Kupferschale, die den aktiven Teil eines erfindungsgemäßen Frontalkollektors bildet,

Fig. 2 eine Schnittansicht längs zweier Radial sch!itze,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Schale von Fig. 1, die auf ihrem Metallträger montiert ist,

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die jedoch den fertigen Kollektor zeigt,

Fig. 5 eine Teildraufsicht,

Fig. 6 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Ausführungsform zeigt,

Fig. 7 eine der mit dem Träger von Fig. 3 verwendeten Lamellen und

Fig. 8 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Trägers.

Die teilweise in Fig. 1 gezeigte Schale 1 weist im wesentlichen einen Kranz 2 auf, der auf seinem Außenumfang von einem Rand 3 eingefaßt ist und an seinem Innenumfang von einem Kragen 4 begrenzt ist. Der Rand und der Kragen sind lotrecht zum Kranz 2, der als Scheibe bezeichnet werden kann, ausgerichtet und weisen die gleiche Höhe auf. Man erkennt, daß die Schale 1 (Fig. 1) mit mehreren radial verlaufenden Schlitzen 5 versehen ist, welche Sektoren 6 zu einem Zweck begrenzen, der später erläutert wird. Man erkennt ferner, daß die Schlitze 5 sich nicht durch die ganze Dicke des Kranzes erstrecken, so daß sie einen vollwandigen Belag 2a besitzen, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Der Metallträger 7 dient zur Aufnahme der Schale 1 und besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, wobei seine Oberflächen durch einen Lack, eine Oxidationsschicht oder durch entsprechende Mittel isoliert sind. Der Träger 7 hat im Querschnitt die Form eines Kegels, dessen Mittelbohrung 7a, die auf die nicht dargestellte Welle des Läufers aufgeschrumpft oder aufgepreßt wird, einen Ringflansch 7b aufweist, dessen Durchmesser mit Spiel ungefähr dem Außendurchmesser des Kragens 4 entspricht. Der Träger ist mit einer Umfangsoberfiäche 7c versehen, die lotrecht zu seiner Grundfläche 7d verläuft und deren Durchmesser mit Spiel ungefähr gleich dem Innendurchmesser des Randes 3 der Schale 1 ist.

Letztere kann also auf dem Boden 7d des Trägers 7 aufliegen, wobei ihr zentraler Kragen in dem Ringflansch 7b zu liegen kommt und sich dort ausrichtet, während ihr Rand an der Umfangsflache 7c des Trägers zur Anlage kommt.

Um den erfindungsgemäßen Kollektor zu erhalten, müssen der Boden 7d, die Fläche 7c und der Ringflansch 7b des Trägers mit einem hitzebeständigen Klebstoff bestrichen

werden, woraufhin die Schale 1 so eingesetzt wird, daß sie mit dem Träger fest verbunden wird.

Daraufhin wird die so erhaltene Anordnung zwecks Montage so plaziert, daß die den Läufer bildenden Leiter auf den Rand 3 aufgelötet werden können. Die Schlitze 5 begrenzen die Sektoren 6, die an ihren beiden Enden mit Füßen versehen sind, welche Teil des Randes 3 bzw. des Kragens 4 sind. Unter diesen Bedingungen reicht es aus, um die Sektoren 6 voneinander zu trennen, wenn der vollwandige Belag 2a durch eine geeignete Bearbeitung beseitigt wird. Man erhält dann eine Anordnung aus Lamellen 8, die voneinander isoliert sind und auf dem Träger 7 aufgeklebt sind. Vor dieser Bearbeitung verbindet man jeden äußeren Fuß 8a der Lamellen 8, der Teil des Randes 3 ist, mit einem oder mehreren von dem Läufer kommenden Leiter 9 (Fig. 4), wobei dieses Verlöten mit einer Elektrode geschieht, die an dem betreffenden Außenfuß jedes Sektors zur Anlage gebracht wird. Diese wird durch die Umfangsfläche 7c des Trägers 7 einwandfrei gehalten, so daß die Schale 1 nicht durch die betreffenden Lötungen verformt werden. Sobald die Lötvorgänge ausgeführt sind, wird der oben genannte Bearbeitungsvorgang durchgeführt, um den vollwandigen Belag 2a zu beseitigen.

Man erkennt, daß die Form des Trägers 7 es ermöglicht, daß sich die Leiter entlang der kegelstumpfförmigen, konkaven Fläche 7e erstrecken, ohne daß sie diese berühren, um dadurch zu vermeiden, daß sie beschädigt werden.

Es ist festzustellen, daß der Träger 7 mit in seinen Boden 7d eingearbeiteten, koaxialen, nicht dargestellten Nuten versehen sein kann, um

die von dem Kranz 2 der Schale 1 und konzentrisch zu dem Kragen 4 getragen werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Schale auf ihrer Gebrauchsfläche 7d mit radialen Wülsten 1a (Fig. 6) versehen sein, in die hinein sich die Schlitze 5 verlängern, so daß sie die Gebrauchsfläche der Schale überragen. Auf diese Weise trennt man durch Abdrehen oder Abfräsen der Wülste die Lamellen 8 mit minimalem Verlust an Kupfer.

Gemäß einer anderen Ausführungsform lassen sich die Lamellen 8, wie in Fig. 7 gezeigt, unabhängig herstellen, wobei jede Lamelle über der oben beschriebenen Ausführungsform eine trapezförmige Wand 8a und einen äußeren Fuß 8b aufweist, der mit der Umfangsfläche 7c des Trägers 7 zusammenwirken kann, sowie ein zentrales Ohr 8c, das an der Umfangsfläche des Ringflansches 7b zur Anlage bringbar ist. Um die Lamellen auf dem Boden 7d des Trägers Seite an Seite zu halten, so daß sie auf dem Boden angeklebt werden können, ohne sich zu berühren, werden auf dem Boden 7d des Trägers 7 radiale Rippen 7f angebracht, deren Höhe kleiner ist als die Dicke der Wand 8a jeder Lamelle 8, so daß sie in Bezug auf die Vorderseite des Kollektors zurückgesetzt sind, d. h. in einer Ebene liegen, die die Stirnflächen aller Lamellen enthält.

Auf diese Weise läßt sich ein Frontalkollektor schaffen, dessen aktiver Teil, d. h. die Lamellen, in Bezug auf ihren Träger insbesondere durch die vorhandenen Füße 8a perfekt verankert sind, wobei die Füße die Lamellen zwangsweise in Bezug auf den Ringflansch des Trägers 7 festhalten, wenn sie der Zentrifugalkraft ausgesetzt sind. Darüber hinaus wird dadurch, daß der Träger 7 aus Metall besteht, für eine leichte Beseitigung der in den einzelnen Lamellen angestauten Wärmemengen während des Betriebes der elektrischen Maschine gesorgt. Dieser Träger kann ferner kleine Rippen aufweisen, die die Wärmeableitungseigenschaft verbessern.

Darüber hinaus braucht keine zusätzliche Einlage vorgesehen zu werden, um einen guten Sitz des Kollektors auf der Welle der Maschine sicherzustellen, weil der Träger 7 aus Metall besteht und daher besonders geeignet ist,
die Schrumpf- oder Preßkräfte aufzunehmen.

Man erkennt, daß die Dicke des Kupfers, d. h. die Dicke der Lamellen,nur im Hinblick auf die elektrische Funktion der Maschine ausgewählt wird und nicht durch die mechanischen Verankerungseinrichtungen bestimmt wird, wie dies bei den bekannten Kollektoren der Fall ist.

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Claims (8)

. * *. . 'PATENTANWÄLTE -^TlSCFfER ■ KERN & BREHM Albert-Roaahaupter-StraaBe 65 D 8000 München 70 Telefon (089) 7605520 Telex 05-212284 patsd Telegramme Kernpatent Müncnei SOCIETE DE PARIS ET DU RHONE 36 Avenue Jean Mermoz FR - 69008 Lyon Soc-7239 Patentansprüche

1.J Frontalkollektor für elektrische Drehmaschinen, daurch gekennzeichnet, daß der Kollektor einen metallenen Träger (7) aufweist, der auf der Oberfläche von einem Isoliermittel und mehreren Lamellen (8) umgeben ist, die jede einen äußeren Fuß (8b) aufweist, der lotrecht zu seiner trapezförmigen Wand gerichtet ist, und ein Ohr (8c),das parallel zu dem Fuß (8b) verläuft, wobei der letztgenannte mit der äußeren Umfangsfläche (7c) des Trägers (7) zusammenwirkt, während das Ohr (8c) an der äußeren Umfangsfläche eines Ringflansches (7b) des Trägers (7) zur Anlage kommt und die verschiedenen Wände jeder Lamelle auf dem Träger (7) mit Hilfe eines hitzebeständigen Klebstoffs angeklebt sind.

2. Frontalkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lamelle aus einer Schale (1) entsteht, die durch Radial sch!itze (5) in Sektoren (6) unterteilt ist, welche nach ihrem Zusammenbau mit dem Träger (7) und der Verlötung der Leiter des Läufers mit den genannten Sektoren (6) voneinander getrennt werden.

3. Frontalkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialschlitze (5) einen vollwandigen Belag (2a) begrenzen, der zur Bildung der Lamellen (8) entfernt wird.

4. Frontalkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialschlitze (5) über die Nutzfläche der Schale (1) in Wülsten oder radialen Rippen überstehen, welche zur Trennung der Lamellen (8) abgetragen werden.

5. Frontal kollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) aus einer konischen Scheibe gebildet ist, die eine zylindrische Umfangsfläche (7c) aufweist, welche durch eine kegelstumpfförmige, konkave Wand mit einem Vorsprung verbunden ist, in dem die zentrale Bohrung (7a) des Trägers ausgebildet ist.

6. Frontalkollektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der FUße (8b) jeder Lamelle (8) gleich derjenigen der zylindrischen Umfangsfläche (7c) des Trägers (7) ist.

7. Frontalkollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,, daß der Träger (7) mit Kühlrippen versehen ist.

8. Frontal kollektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (1) sekundäre Kragen aufweist, die zu dem ersten (4) konzentrisch liegen und die in Nuten eingreifen, welche in dem Träger (7) koaxial zu dem Ringflansch (7b) ausgearbeitet sind.