DE3843393A1 - End commutator for an electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
Vorliegende Erfindung betrifft einen Stirnkollektor für eine elektrische Maschine, d.h. einen Kollektor, dessen Nutzfläche eben ist und die Form einer lot recht zur Achse der elektrischen Maschine verlaufen den Scheibe hat.The present invention relates to a front collector for an electrical machine, i.e. a collector, the usable area is flat and the shape of a plumb run right to the axis of the electrical machine the disc has.
In diesem Bereich der Technik sind bereits Kollekto ren bekannt, die aus ringförmigen Platinen aus leit fähigem Material hergestellt werden, in die radiale Rillen eingeschlagen sind, die die leitfähigen La mellen begrenzen, wobei der Boden dieser Rillen im Verhältnis zur Nutzfläche der Platine so vorspringt, daß die Lamellen nach dem Ausgießen und nach Bear beitung der diesen Rillen entsprechenden Stege von einander getrennt und in einem Isolierkörper veran kert sind, der zur Befestigung an einer Rotorwelle mit Hilfe eines in diesem Körper vorgesehenen Me tallfutters geeignet ist.Collectors are already in this area of technology ren known, made of annular circuit boards from leit capable material are made in the radial Grooves are embossed that the conductive La mellen limit, the bottom of these grooves in In relation to the usable area of the board that the slats after pouring and after Bear processing of the webs corresponding to these grooves separate and arrange in an insulating body kert are those for attachment to a rotor shaft with the help of a me provided in this body tallfutters is suitable.
Bei Kollektoren dieser Art besitzt der Innenteil jeder Lamelle im allgemeinen ein besonderes Profil, das dazu bestimmt ist, die Verankerung in dem ausge gossenen Isoliermaterial des Körpers, wie z.B. im Harz, sicherzustellen.The inner part of this type of collector has each slat generally has a special profile, which is designed to anchor in the out molded insulating material of the body, e.g. in the Resin to ensure.
Dieser Innenteil der Lamellen soll deren mechanische Festigkeit gewährleisten, indem sie insbesondere den Beanspruchungen durch die Zentrifugalkraft sowie den Vibrationskräften standhalten, aber es besteht immer die Gefahr eines Berstens des Kollektors während des Betriebes und unter Einwirkung der Zentrifugalkraft.This inner part of the slats is intended to be mechanical Ensure strength, in particular by the Stresses caused by the centrifugal force as well as the Withstand vibrational forces, but it always exists the danger of the collector bursting during the Operation and under the influence of centrifugal force.
Im übrigen könnte man an die Verwendung einer Anord nung denken, wie sie von Trommel-Kollektoren her bekannt ist, d.h. wobei der Nutzteil zylinderförmig ist und wobei in die ringförmigen Nuten, die durch die Hohlräume zwischen den Enden der Körper der leitfähigen Lamellen gebildet werden, zwei isolierte Verstärkungsringe eingesetzt werden, die in das den Kollektorkörper bildende Isoliermaterial eingetaucht sind.Otherwise one could think of using an arrangement think of drum collectors is known, i.e. the useful part being cylindrical and is in the annular grooves through the voids between the ends of the body of the conductive fins are formed, two insulated Reinforcement rings are used, which in the the Insulating material forming the collector body is immersed are.
Diese Lösung, die bei dieser Art von Kollektor sehr gute Ergebnisse zeitigt, insbesondere weil dabei ein Bersten des Isolierkörpers selbst vermieden wird, ist jedoch beim Ausgießen der Ringe im Isolierstoff äußerst schwierig anzuwenden. Darüber hinaus ist sie hinsichtlich der Festigkeit der Kollektorlamellen untereinander nicht völlig zufriedenstellend.This solution, very much with this type of collector gives good results, especially because doing so Bursting of the insulating body itself is avoided, but is when pouring the rings in the insulating material extremely difficult to use. Beyond that it is with regard to the strength of the collector slats not entirely satisfactory with each other.
Der Kollektor gemäß der Erfindung erlaubt die Aus schaltung aller Schwierigkeiten, die sich aus der Verwendung von Verstärkungsringen ergeben.The collector according to the invention allows the off circuit of all difficulties arising from the Use reinforcement rings.
Er ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungs- und Haltering durch Bördelung an der Innenfläche der ringförmigen Platine so angebracht wird, daß eine aus einem Stück bestehende Baugruppe entsteht, die nach dem Ausgießen des Isolierkörpers und der Bear beitung der Stege sowie nach Befestigung an der Rotorwelle die Kollektorlamellen bestimmt, die aus einem Stück im genannten Ring verankert werden.It is characterized in that a reinforcement and retaining ring by flanging on the inner surface of the annular plate is attached so that a one-piece assembly, the after pouring out the insulator and the bear processing of the webs and after attachment to the Rotor shaft determines the collector lamellae that come from be anchored in the ring.
Nach einer anderen Ausführungsart hat der Verstär kungsring die Form einer elektrisch isolierten Flachscheibe in einer ringförmigen Nut, die in der Innenfläche der ringförmigen Platine, worin sie ein gefalzt wird, vorgesehen ist. According to another embodiment, the amplifier kungsring the shape of an electrically insulated Flat disc in an annular groove in the Inner surface of the annular plate, in which it is a is folded, is provided.
Gemäß einer zweiten Ausführungsmöglichkeit hat der Verstärkungsring die Form einer isolierten Flach scheibe, die wenigstens so viele, am Kranz angeord nete Löcher aufweist wie der Kollektor leitfähige Lamellen hat, durch welche Verankerungszapfen hin durchtreten, die aus einem Stück mit den leitfähigen Lamellen an der Innenfläche der ringförmigen Platine realisiert sind.According to a second embodiment, the Reinforcement ring in the form of an insulated flat disc, at least as many, arranged on the wreath Nete holes have conductive like the collector Has slats through which anchoring pins step through that in one piece with the conductive Slats on the inner surface of the annular plate are realized.
Gemäß einer anderen Möglichkeit hat der isolierte Verstärkungs- und Haltering einen sogenannten Dia boloquerschnitt, d.h. einen Querschnitt in Form von zwei Dreiecken, die einander mit den Scheitelpunkten gegenüberliegen.According to another possibility, the isolated one Reinforcement and retaining ring a so-called slide bolo cross section, i.e. a cross section in the form of two triangles facing each other with the vertices opposite.
Der Diaboloring ist in einer ringförmigen Nut einge bettet, die in der Innenfläche der ringförmigen Pla tine vorgesehen ist und deren Tiefe so beschaffen ist, daß ihre Umfangsränder mittels eines Bördelvor ganges ganz oder teilweise an den schrägen Seiten des Ringes umgebogen werden können.The diaboloring is inserted in an annular groove beds that in the inner surface of the annular pla tine is provided and its depth so obtained is that its peripheral edges are flanged ganges in whole or in part on the sloping sides of the ring can be bent.
In jedem Falle wird die Erfindung verständlicher durch die nachfolgende Beschreibung, worin auf die beigefügten Schemazeichnungen Bezug genommen wird, die in Form von nicht einschränkend zu verstehenden Beispielen mehrere Ausführungsarten dieses Stirnkol lektors für elektrische Maschinen darstellen, und zwar:In any case, the invention will be understood by the description below, referring to the attached schematic drawings those in the form of non-limiting Examples of several designs of this forehead represent electric machine, and though:
Fig. 1 ist eine Vorderansicht der Innenfläche der Baugruppe, bestehend aus ringförmiger Platine/Ver stärkungsring gemäß der Erfindung. Fig. 1 is a front view of the inner surface of the assembly consisting of annular plate / Ver reinforcing ring according to the invention.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1. FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht durch die Achse des vollständigen Kollektors mit der Baugruppe gemäß den Fig. 1 und 2. Fig. 3 is a sectional view through the axis of the Fig complete collector with the assembly according to. 1 and 2.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Innenfläche der Untergruppe, bestehend aus ringförmiger Platine/Ver stärkungsring gemäß einer zweiten Ausführungsart. Fig. 4 is a front view of the inner surface of the subassembly consisting of an annular plate / reinforcing ring according to a second embodiment.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V aus Fig. 4. FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV in FIG. 4.
Die Fig. 6 und 7 sind jeweils Ansichten entspre chend den Fig. 4 und 5 gemäß einer anderen Aus führungsart der Erfindung. FIGS. 6 and 7 are respectively views accordingly FIGS. 4 and 5 in accordance with another Bearing from the invention.
Die Fig. 8 bis 10 sind Schnittansichten durch die Achse des vollständigen Kollektors entsprechend drei anderen Ausführungsarten der Erfindung. 8-10 are sectional views through the axis of the full collector according to three other embodiments of the invention.
Der in den Figuren dargestellte Stirnkollektor ist auf bekannte Weise aus einer ringförmigen Platine aus leitfähigem Material, insbesondere Kupfer, 1 hergestellt, deren Innenfläche 1 a so tiefgezogen wurde, daß in dieser Fläche radiale Rillen 2 a ent stehen, die in gleichen Winkeln in Abständen von einander angeordnet sind und Kollektorlamellen 2 be grenzen und deren Boden Stege 3 (Fig. 2) bilden, die im Verhältnis zur Nutzfläche 1 b der Platine 1 vorstehen.The front collector shown in the figures is made in a known manner from an annular circuit board made of conductive material, in particular copper, 1 , the inner surface 1 a of which has been deep-drawn so that radial grooves 2 a are formed in this area, which are at equal angles at intervals of are arranged one another and limit collector slats 2 and the bottom of the webs 3 ( Fig. 2) form, which protrude in relation to the usable area 1 b of the circuit board 1 .
Entsprechend einer ersten Ausführungsart der Erfin dung ist in der Innenfläche 1 a der ringförmigen Platine 1 eine ringförmige Nut 4 angebracht, in der eine isolierte Flachscheibe 5 eingebettet ist.According to a first embodiment of the inven tion in the inner surface 1 a of the annular plate 1, an annular groove 4 is attached, in which an insulated flat plate 5 is embedded.
Die Flachscheibe 5 kann aus einem Kunstfasermaterial oder einem metallischen Material hergestellt sein, jedoch versehen mit einem elektrisch nicht leitfähi gen Überzug.The flat disc 5 can be made of a synthetic fiber material or a metallic material, but provided with an electrically non-conductive coating.
Die Flachscheibe 5 ist ganz allgemein aus Material hergestellt, welches eine ziemlich hohe Zugfestig keit besitzt, um die Zentrifugalkräfte aufzunehmen.The flat disc 5 is generally made of material which has a fairly high tensile strength to absorb the centrifugal forces.
Die elektrisch isolierte Flachscheibe 5 greift in eine ringförmige Nut 4 ein, die in der Innenfläche 1 a der ringförmigen Platine 1 vorgesehen ist. The electrically insulated flat disc 5 engages in an annular groove 4 which is provided in the inner surface 1 a of the annular plate 1 .
Die Tiefe der Nut 4 ist größer als die Dicke der Flachscheibe 5, so daß die Umfangsränder 4 a und 4 b der genannten Nut dazu geeignet sind, durch Schlag einwirkung über die gesamte Länge oder einen Teil der Länge verformt zu werden, so daß sie um die ge nannte Scheibe, die sie in einer Monobloc-Einheit 10′ festhalten, umgebogen werden können.The depth of the groove 4 is greater than the thickness of the flat disc 5 , so that the peripheral edges 4 a and 4 b of said groove are suitable for being impacted by impact over the entire length or part of the length, so that they are deformed the ge called disc, which they hold in a monobloc unit 10 'can be bent.
Die Ausführungsart der Monobloc-Untergruppe 10 A, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, unterschei det sich von der vorgenannten wesentlich dadurch, daß die ringförmige Nut 4 A, in der die elektrisch isolierte Flachscheibe 5 A eingebettet liegt, von zwei koaxial verlaufenden Kränzen 8 und 9 von Zapfen 11 umschlossen ist, die auf der Innenfläche 1 a der ringförmigen Platine 1 vorgesehen sind.The embodiment of the monobloc subgroup 10 A , which is shown in FIGS. 4 and 5, differs from the aforementioned essentially by the fact that the annular groove 4 A , in which the electrically insulated flat plate 5 A is embedded, of two coaxially extending wreaths 8 and 9 is surrounded by pins 11 which are provided on the inner surface 1 a of the annular plate 1 .
Die Höhe der Zapfen 11 ist größer als die Dicke der Scheibe 5 A.The height of the pin 11 is greater than the thickness of the disc 5 A.
Die Flachscheibe 5 A kann auch durch einen Schlagvor gang am Ende der Zapfen mit der ringförmigen Platine 1 verbunden werden, deren Verformung die Bördelung der genannten Scheibe bewirkt.The flat disc 5 A can also be connected by a Schlagvor gear at the end of the pin with the annular plate 1 , the deformation of which causes the flanging of said disc.
Wenigstens ein Zapfen 11 jedes Kranzes 8 bzw. 9 ist an jeder der Kollektorlamellen 2 auf der erwähnten Fläche der ringförmigen Platine 1 vorgesehen.At least one pin 11 of each ring 8 or 9 is provided on each of the collector fins 2 on the surface of the annular plate 1 mentioned.
Die Ausführungsart der Monobloc-Baugruppe 10 B, die in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, unterschei det sich von den vorangegangenen dadurch, daß die elektrisch isolierte Flachscheibe 5 B auf einen Kranz von Zapfen 12 aufgetrieben ist, die an der Innenflä che der ringförmigen Platine la vorgesehen sind und die quer durch die entsprechenden Öffnungen 13 im genannten Kranz 5 A hindurch verlaufen.The embodiment of the monobloc assembly 10 B , which is shown in FIGS. 6 and 7, differs from the previous det in that the electrically insulated flat washer 5 B is driven onto a ring of pins 12 which surface on the Innenflä the annular plate la are provided and which extend transversely through the corresponding openings 13 in said rim 5 A.
Wenigstens ein Zapfen 12 ist an jeder der Kollektor lamellen 2 vorgesehen. At least one pin 12 is provided on each of the collector lamellae 2 .
Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsart unter scheidet sich von der der vorangegangenen Figuren wesentlich dadurch, daß der elektrisch isolierte Haltering 5 C einen sogenannten Diaboloquerschnitt aufweist, d.h. einen Querschnitt in der Form von zwei Dreiecken, die einander mit den Scheitelpunkten gegenüberliegen.The embodiment shown in Fig. 8 differs from that of the previous figures essentially in that the electrically insulated retaining ring 5 C has a so-called diabolo cross section, ie a cross section in the form of two triangles, which are opposite to each other with the vertices.
Die Nut 4 C, in der der Haltering 5 C eingebettet ist, hat eine Tiefe, die eine Umbiegung seiner Umfangs ränder 14 und 15 an den schrägen Seiten in Dreieck form des Rings 5 C ermöglicht, so daß eine Monobloc- Baugruppe 10 C entsteht.The groove 4 C , in which the retaining ring 5 C is embedded, has a depth that allows bending of its peripheral edges 14 and 15 on the oblique sides in a triangular shape of the ring 5 C , so that a monobloc assembly 10 C is formed.
Die in der Fig. 9 dargestellte Ausführungsart zeigt eine ringförmige Platine 1, deren Innendurchmesser durch einen Kragen 16 zum Innern des Kollektors hin verlängert ist, woran der Haltering 5 D angebracht wird.The embodiment shown in FIG. 9 shows an annular plate 1 , the inside diameter of which is extended towards the inside of the collector by a collar 16 , to which the retaining ring 5 D is attached.
Der Umfangsrand des Kragens 16 wird an der genannten Scheibe durch einen Schlagvorgang in der Weise ver formt, daß ein Wulst 16 a zustandekommt, der den Ring 5 D festhält und wodurch eine Monobloc-Baugruppe 10 D entsteht.The peripheral edge of the collar 16 is formed on the above-mentioned disk by a striking process in such a way that a bead 16 a comes into being, which holds the ring 5 D in place, and thereby creates a monobloc assembly 10 D.
Die Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform des Kollektors gemäß der Erfindung, wobei der Haltering 5 E eine elektrisch isolierte Flachscheibe ist, die in eine zylindrische Aussparung 17 zu liegen kommt, deren Tiefe größer ist als die Dicke der Scheibe 5 E. Die Scheibe 5 E ist in der zylindrischen Aussparung 17 durch eine ringförmige Bördelung angebracht, die einen Wulst 18 bildet. Fig. 10 shows another embodiment of the collector according to the invention, wherein the retaining ring 5 E is an electrically insulated flat disc that comes to lie in a cylindrical recess 17 , the depth of which is greater than the thickness of the disc 5 E. The disc 5 E is attached in the cylindrical recess 17 by an annular flange which forms a bead 18 .
Um die Verankerung zu vervollständigen, ist der In nendurchmesser der Scheibe 5 E kleiner als der Durch messer der ringförmigen Platine 1.In order to complete the anchoring, the inner diameter of the disk 5 E is smaller than the diameter of the annular plate 1 .
Die ringförmige Bördelung kann am gesamten Umfang oder an einem Teil des Umfangs der zylindrischen Aussparung 17 realisiert werden. Sobald die Scheibe 5 E in die Aussparung 17 eingebördelt ist, erhält man eine Baugruppe 10 E. Nach Fertigstellung der Baugrup pe (10 bis 10 E) wird sie auf den Boden einer Spritz- oder Druckform gelegt. Eventuell ist in der Achse der Baugruppe eine (nicht dargestellte) Metallhülse eingelegt, und das Ganze wird dann mit einem Iso lierstoff ausgegossen, der einen Körper in Form einer Kegelstumpfeinheit 7 hat, wie sie in feinen Linien in den Figuren dargestellt ist.The annular flanging can be realized on the entire circumference or on a part of the circumference of the cylindrical recess 17 . As soon as the disk 5 E is crimped into the recess 17 , an assembly 10 E is obtained . After completion of the compo pe (10 to 10 E), it is placed on the bottom of an injection or compression mold. A metal sleeve (not shown) may be inserted in the axis of the assembly and the whole is then poured out with an insulating material which has a body in the form of a truncated cone unit 7 , as shown in fine lines in the figures.
Es versteht sich von selbst, daß sich die Erfindung nicht auf diejenigen Ausführungsformen dieses Stirn kollektors beschränkt, die oben als Beispiele be schrieben wurden, sondern daß sie vielmehr alle Aus führungsvarianten einschließt, die gleichwertige Elemente enthalten.It goes without saying that the invention not on those embodiments of this forehead limited collector, the above be as examples were written, but rather that they were all out leadership variants includes the equivalent Elements included.
Somit können insbesondere die Verstärkungsringe in Form von Ringen mit einem kreisförmigen oder poly gonalen Querschnitt oder in Form von mehr oder weni ger dicken Scheiben ausgeführt sein.Thus, in particular, the reinforcement rings in Form of rings with a circular or poly gonal cross-section or in the form of more or less thick slices.
Claims (9)
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