DE3603104C2 - Vorrichtung zum gleichzeitigen und präzisen elektrischen Kontaktieren von Zylindersegmenten bzw. Lamellen von Ankerkollektoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gleichzeitigen und präzisen elektrischen Kontaktieren von Zylindersegmenten bzw. Lamellen von Ankerkollektoren, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei der Serienfertigung von Elektromotoren ist es heute erforderlich, den Anker vor dem Einbau u. a. auf verschiedene elektrische und magnetische Parameter zu prüfen. Hierzu ist es bei statischen Meßverfahren notwendig, alle Kollektorlamellen gleichzeitig jeweils zweimal zu kontaktieren, um das Vierleitermeßverfahren durchzuführen. Alle Kontakte müssen dabei untereinander galvanisch getrennt sein.

Weitere Anforderungen an eine ideale Kontaktiereinrichtung sind:

• - Eignung für hochpolige Anker mit kleinem Kollektordurchmesser,
• - hohe Standzeit der Einrichtung ohne nennenswerten Verlust der Positioniergenauigkeit,
• - unabhängiger Antrieb jedes Kontaktes, wobei keine Verspannungen bei nicht genau zentrisch eingelegtem Anker auftreten dürfen,
• - einfach regelbarer Kontaktdruck bei Vermeidung von Prüfschäden,
• - Unempfindlichkeit gegenüber rauhen Umweltbedingungen und kleinen Metallspänen, die durch Abdrehen des Kollektorrohlings entstehen,
• - kompakte Bauform,
• - günstiger Preis.

Zum Kontaktieren von Zylindersegmenten bzw. Lamellen von Ankerkollektoren ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die aus ringförmigen Kontaktiermessern besteht. Diese werden durch Isolierscheiben aus Kunststoff, die zum Erreichen der Kreisform konisch geformt sind, untereinander isoliert. Der Anker wird zum Prüfen von vorn an die Messer herangefahren. Für den notwendigen Kontaktdruck sorgen um die Messer umlaufende Gummiringe.

Eine derartige Kontaktiereinrichtung ist verhältnismäßig billig und zuverlässig. Mit zunehmender Polzahl und abnehmendem Kollektordurchmesser sind jedoch sehr schnell die Grenzen einer derartigen Vorrichtung erreicht, da die zur Verfügung stehende Stirnkantenlänge der Einzellamelle für eine sichere Doppelkontaktierung nicht mehr ausreicht. Ein weiterer Nachteil dieser Einrichtung besteht in den nicht zu vermeidenden Prüfschäden, die unter gewissen Umständen nicht akzeptabel sind.

Die Weiterbildung der o. g. Vorrichtung stellt eine Spannzangenkonstruktion dar, die aus zwei flachen, in Kunststoff geführten Kontaktarmen besteht. Diese Kontaktierungseinheiten werden mittels einer Teilscheibe ringförmig angeordnet. Die Spannzange wird durch einen pneumatisch angetriebenen Kolben geöffnet. Nach dem Einlegen des Ankers wird dieser wieder zurückgefahren, wobei der Kontakt durch aufgelegte Gummiringe erzeugt wird.

Diese Einrichtung weist die Nachteile der erstgenannten Einrichtung nicht auf. In der Praxis erweist sich jedoch die Summe aller Toleranzen als so groß (Kunststoffausführung, langer Weg vom Teilkreis bis zur Kontaktierungsebene usw.), daß eine sichere Kontaktierung hochpoliger Anker nicht mehr möglich ist.

Die DE 29 00 343 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Kontaktieren von Kollektorankern mit einer der Anzahl der Lamellen entsprechenden Anzahl von radial zu dem Kollektoranker angeordneten Kontakthebel. Zum gleichzeitigen Öffnen aller Kontakthebel ist ein mit einer Rückhohlfeder versehener, axial verschiebbarer Kolben angeordnet.

Aus der CH 516 804 ist ein Verfahren zur Prüfung von Kommutatorankern elektrischer Maschinen bekanntgeworden, bei dem in einem aus Isolierstoff bestehenden Prüfkopf axial verlaufende Bohrungen vorgesehen sind, in denen Kontaktbolzen gelagert sind. Diese Kontaktbolzen werden durch Federn nach außen gedrückt. Beim Prüfen werden die Kontaktbolzen mittels eines Isolierrings innen auf die entsprechenden Lamellen gedrückt. Diese mechanische Einrichtung hat aber insofern Nachteile, als der Isolierring immer von Hand aufgeschoben und wieder entfernt werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile der bisher bekannten Einrichtungen zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist, hochpolige Anker mit kleinem Kollektordurchmesser sicher zu kontaktieren.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Vorrichtung zum gleichzeitigen, präzisen elektrischen Kontaktieren von Zylindersegmenten bzw. Lamellen von Ankerkollektoren mit einer der Anzahl der Lamellen entsprechenden Anzahl von kreisförmig angeordneten, radial auf die Segmente bzw. Lamellen bewegbaren Kontakten vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem den zu prüfenden Kollektor zentrisch aufnehmenden, ringförmigen Drehteil aus nichtleitendem Werkstoff in radial über den Umfang angeordneten Führungsbuchsen mit Rückholfedern versehene Metallstifte in Richtung auf die Lamellen des Kollektors beweglich gelagert sind, über welchen auf dem gesamten Umfang eine mit zwei Dichtungsringen versehene, ringförmige, elastische Membran angeordnet ist, die mit einem auf das genannte Drehteil aufgesetzten, zweiten Drehteil eine geschlossene Ringkammer bildet, die mit Anschluß zur Zuführung von Druckluft in die Kammer versehen ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist den wesentlichen Vorteil auf, daß bei Beaufschlagung der genannten Kammer mit Druckluft von ca. 0,3 bis 0,6 Bar sämtliche Hartmetallstifte als Kontaktierungsstifte radial zentrisch nach innen gedrückt werden, wodurch die Lamellen des Kollektors durch die Stifte kontaktiert werden. Die elektrische Zuführung erfolgt über Lötanschluß an den Bronzebuchsen.

Werden die Kontaktierungsstifte mit Trockengraphit geschmiert, so wird gleichzeitig eine Herabsetzung des Übergangswiderstandes erzielt. Nach Entfernen des Luftdruckes geht die leicht gespannte Membran in ihre Ausgangsstellung zurück. Damit werden auch die Kontaktierungsstifte durch die Rückholfedern wieder in ihre Ausgangsstellung bewegt.

Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform die Vorrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

Die Figur der Zeichnung zeigt einen prinzipiellen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Wie sich aus der Zeichnung ergibt, besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung im wesentlichen aus einem ringförmigen Drehteil 1 aus nichtleitendem Kunststoff, das auf dem Umfang entsprechend der Polzahl des Kollektors, d. h. der Anzahl der Zylindersegmente bzw. Lamellen, symmetrisch verteilte Bohrungen aufweist. In diesen Bohrungen sind Führungsbuchsen 2 angeordnet, in denen Hartmetallstifte 3 eingesetzt sind, die an ihrer Oberseite mit einer Rückholfeder 4 versehen sind.

Über den Hartmetallstiften 3 ist eine speziell geformte, mit zwei Dichtungen 5′ versehene, ringförmige Gummimembran 5 eingesetzt. Diese Gummimembran 5 bildet zusammen mit dem Drehteil 6, das auf das Drehteil 1 aufgesetzt ist, eine geschlossene Kammer 7.

An dem Drehteil 6 ist ferner ein Anschluß 8 zur Zuführung von Druckluft in die Kammer 7 vorgesehen.

Zur Durchführung der Kontaktierung wird der Anker 9 mit dem Kollektor 10 zentrisch in das Drehteil 1 eingeschoben. Danach wird, wie im unteren Teil der Zeichnung dargestellt, die Kammer 7 mit einem Druck von 0,3 bis 0,6 Bar beaufschlagt. Dadurch wird die Membran 5 gegen die Hartmetallstifte 3 gedrückt, so daß sich deren Spitzen gegen die Lamellen des Kollektors 10 bewegen. Dadurch findet eine Kontaktierung mit den Lamellen statt. Die elektrische Zuführung erfolgt über Lötanschluß an den Bronzebuchsen 2. Durch Schmierung der Hartmetallstifte 3 mit Graphitpulver wird der Übergangswiderstand herabgesetzt. Nach dem Entfernen des Luftdrucks geht die Membran in ihre ursprüngliche, wie im oberen Teil der Zeichnung gezeigte Lage zurück. Ferner werden die Hartmetallstifte 3 durch die Rückholfedern 4 in ihre Ausgangslage zurückbewegt.

Gegenüber den bisher bekannten Kontaktierungsvorrichtungen weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung folgende Vorteile auf:

• - Durch geeignete Wahl des Durchmessers der Führungsbuchsen und der Stiftlänge der Hartmetallstifte ist die Vorrichtung auch für Polzahlen ≦λτ 36 einsetzbar.
• - Die Standzeit wird durch Verwendung von Hartbronzebuchsen 2 und gehärteten, polierten Stahl- oder Hartmetallstiften in Verbindung mit der Graphitschmierung sehr hoch.
• - Die Elastizität der Gummimischung für die elastische Membran ergibt in den benötigten Grenzen einen quasi unabhängigen Antrieb.
• - Der Kontaktdruck kann über den Luftdruck stufenlos eingestellt werden (ca. 10 bis 200 Pond).
• - Der Antrieb der Stifte ist hermetisch abgeschlossen, wobei durch die enge Passung von Führungsbuchsen zu Kontaktierungsstiften eine selbstreinigende Wirkung bei jeder Betätigung auftritt.
• - Gegenüber den mechanisch angetriebenen Spannzangenkonstruktionen weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine sehr kompakte Bauform auf.
• - Gegenüber den bisher eingesetzten Spannzangenkonstruktionen wird eine erhebliche Reduzierung der Herstellungskosten erzielt, da alle benötigten Teile einfache Drehteile, Federn und Kontaktstifte sind.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum gleichzeitigen, präzisen elektrischen Kontaktieren von Zylindersegmenten bzw. Lamellen von Ankerkollektoren mit einer der Anzahl der Lamellen entsprechenden Anzahl von kreisförmig angeordneten, radial auf die Segmente bzw. Lamellen bewegbaren Kontakten, dadurch gekennzeichnet, daß in einem den zu prüfenden Kollektor zentrisch aufnehmenden, ringförmigen Drehteil (1) aus nichtleitendem Werkstoff in radial über den Umfang angeordneten Führungsbuchsen (2) mit Rückholfedern (4) versehene Metallstifte (3) in Richtung auf die Lamellen des Kollektors beweglich gelagert sind, über welchen auf dem gesamten Umfang eine mit zwei Dichtungsringen versehene, ringförmige, elastische Membran (5) angeordnet ist, die mit einem auf das genannte Drehteil (1) aufgesetzten, zweiten Drehteil (6) eine geschlossene Ringkammer bildet, die mit einem Anschluß (8) zur Zuführung von Druckluft in die Kammer (7) versehen ist.