DE7707352U1

DE7707352U1 - Kollektor für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE7707352U1
Application number: DE19777707352
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1977-02-15
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1978-11-16
Also published as: CH613817A5; DE2710344A1

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Kollektor für eine elektrische'Maschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kollektor für eine elektrische Maschine, bei dem der Kollektorträger sich über die gesamte Länge des Kollektors erstreckt, die äussere |

Mantelfläche des Kollektorträgers und die dem Kollektorträger zugewandte Seite der Lamellen in axialer Richtung eine zahnartige Oberfläche aufweisen, wobei Vorsprünge der Lamellen in Vertiefungen des Kollektorträgers greifen, die Lamellen unter Einhaltung eines definierten Spaltes auf dem Xollektorträger angeordnet und mittels eines im flüssigen Zustand einfüllbaren, nachträglich erstarrenden Mediums mit dem Kollektorträger kraftschlüssig verbunden sind.

In mittleren und grossen Gleichstrommaschinen sind im allgemeinen sogenannte Schrumpfringkollektoren eingesetzt. Aus der DT - OS 2 062 864 ist ein Kollektor bekannt _s der aus [_ einem durch Schrumpfringe zusammengehaltenen Lamellenverband besteht und bei dem der zur Abstützung des Kollektors dienende

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Schrumpfring zwei Ringe mit einem elastischen Verbindungsteil umfasst. Einer der Ringe wird auf den Kollektor geschrumpft und dient somit dem Zusammenhalt des Lammellenverbandes, auf den anderen Ring, der mit dem ersten über den elastischen Verbindungsteil verbunden ist, wird der Kollektorträger aufgeschrumpft. Diese Anordnung ermöglicht die Wärmedehnung des Kollektors in axialer Richtung und in bestimmten Bereichen Veränderungen in radialer Richtung, ohne den festen Sitz auf der Welle bzw. am Kollektorträger zu verlieren.

Da an die Festigkeit der Schrumpfringe hohe Anforderungen gestellt werden müssen, ist die Herstellung des zur Abstützung dienenden Schrumpfringes wegen der speziellen Formgebung und der Härte des Materials vergleichsweise aufwendig. Bei hohen Drehzahlen wirken hohe Fliehkräfte auf den Kollektor ein. Da der Lame11enverband nur an 2 Stellen zusammengehalten wird, ist eine Durchbiegung der Lamellen im mittleren Abschnitt nicht ausgeschlossen. Ausserdem muss für einen derartigen Kollektor die Höhe der Lamellen gross sein, d.h. der Materialaufwand für die Lamellen ist.gross.

Es ist ferner, ein Kollektor bekannt geworden, bei dem die Lamellen auf einem sich über die gesamte Länge des Kollektors erstreckenden Kollektorträger befestigt sind. Die Unterseite der Lamellen und die aussere Mantelfläche des Kollektorträgers weisen eine Schwalbenschwanzformige Oberfläche auf, wobei die Vörsprünge der Lamellen in Vertiefungen des Kollektorträgers

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eingreifen und so angeordnet sind, dass zwischen den Laraellen und dem Kollektorträger ein Spalt verbleibt. Die Spalte zwischen den einzelnen Lamellen und der Spalt zwischen Lamellen und dem Kollektorträger werde-n mit geschmolzenem Glas gefüllt. Durch Erstarrung des Glases beim Abkühlen entsteht ein fester Lamellenverband und eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Ktllektortrager (GEC Journal of Sience and Technology, Vol.. ¹JO, No.3, 1973)

Die Herstellung eines derartigen Kollektors ist jedoch aus verschiedenen Gründen zur industriellen Produktion wenig geeignet. So sind z.B. aufwendige Werkzeuge notwendig, durch die eine genaue Distanzierung der einzelnen Lamellen und die Einhaltung des erforderlichen Spaltes zwischen den Lamellen und dem Kollektorträger gewährleistet ist. Ferner ist eine durch das Abkühlen bedingte Rissbildung im Glas nicht zu vermeiden wodurch keine ausreichende Isolation mehr gegefcön ist. Ausserdem muss das Glas auf ca. 8OO C erhitzt werden damit es eingefüllt werden kann. Die Verwendung von Epoxydharz anstelle des Glases ist bei der schwalbenschwanzförmigen Ausführung nicht möglich, da das Harz den mechanischen und elektrischen Beanspruchungen nicht standhält. Die Kollektorkühlung ist unzureichend, da die Wärme an den Kollektorträger abgegeben wird und dieser aufgrund geringer freier Oberfläche nur wenig gekühlt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kollektor für eine

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elektrische Maschine zu schaffen, bei dem eine hohe mechanische Festigkeit und eine sichere Isolation gewährleistet sind und das Medium zum Ausfüllen des Spaltes bei wesentlich niedrigerer Temperatur eingefüllt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Kollektor der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, dass mindestens die den Lamellen zugewandte Oberfläche des Kollektorträgers mit einer zusätzlichen Isolationsschicht versehen ist, die zahnartigen Oberflächen der Lamellen und des Kollektorträgers Mittelzur Verankerung des Verbinclungsmediums aufweisen und das Medium zum Füllen des Spaltes zwischen Kollektorträger und Lamellen ein aushärtbares Kunstharz ist.

Die Erfindung weist insbesondere folgende Vorteile auf:

a) grosse Oberflächenprofiltreue durch gute mechanische Verankerung

des Lameilenverbandes bei gleichzeitiger"Reduzierung aer höhe,

b) sichere Isolation zwischen Lamellen und Kollektorträger,

c) niedrige Einfülltemperatur des Verbindungsmediums.

Zweckmässigerweise sind die Mittel zur Verankerung des Verbindungsmediums in Umfangsrichtung verlaufende, an den annähernd in radialer Richtung verlaufenden Partien der zahnartigen Oberflächen angeordnete Rillen. Als Isolationsschicht ist ein Lacküberzug geeignet; dieser ist billig herzustellen. Sehr vorteilhaft ist eine Isolationsschicht aus Email. Diese weist bereits bei geringer Dicke eine sehr hohe Isolations-

₉ς festigkeit j Glimmbeständigkeit und Druckfestigkeit auf. Bei

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Kollektorträgern aus Aluminium ist eine durch ancdische ϊ

Oxydation aufgebrachte Isolationsschicht zweckmässig. Die |

Vorteile der anodischen Oxidation sind insbesondere darin zu | eine

sehen, dass derartige Isolationsschicht leicht herstellbar und glimmbeständis ist. Von Vorteil ist, die Isolations- j

j schicht elektrophoretxsch oder elektrostatisch aufzutragen.

Dadurch wird ein sehr homogener Auftrag erreicht. Zwischen den Lamellen und dem Kollektorträger ist eine Spaltbreite von 0,l}mm - Hum besonders günstig, dadurch wird ein guter Kraft-Schluss und guter Wärmeübergang gewährleistet. Zur guten Kühlung des Kollektors ist die Anordnung von Luftdurchtritsöffnungen im Kollektorträger vorteilhaft. Um Wärmedehnungen des Kollektors in axialer Richtung zu ermöglichen, ist der Kollektorträger nur an einem Ende auf der Rotorwelle befestigt.

Weitere Einzelheiten der Erfindungen ergeben sich aus einem nachstehend anhand der Zeichnung, die einen Kollektor für eine elektrische Maschine zeigt, näher erläuterten Ausführungsbeispiel .

Auf einer Welle 1 ist ein Kollektorträger 2 befestigt, der einen annähernd parallel zur Welle 1 verlaufenden langgestreckten Tragteil 3 und einen Abstützteil *l umfasst. Die äussere Mantelfläche des Tragteilts 3 ist mit einer zahnartigen Oberfläche 5 versehen und ir.it einer dünnen Isolationsschicht 6 aus Email überzogen. Der langgestreckte Tragteil 3 des Kollektorträgers 2 dient zur Befestigung von

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Lamellen Y₃ die an ihren dem Tragteil 3 zugewandten Seiten ebenfalls eine zahnartige Oberfläche 8 aufweisen. Die zah.xiartige Oberflächen 5,8 sind so ausgebildet und die Lamellen 6 auf dem Tragteil 3 so angeordnet, dass Vorspränge der Lamellen 7 in Vertiefungen des Tragteils 3 eingreifen und zwischen den Lamellen 7 und dem Tragteil 3 ein über die gesamts· Länge gleich breiter Spalt 9 verbleibt. Die annähernd in radialer Richtung verlaufenden Partien der zahnförmigen Oberflächen 5₅8 sind mit in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen 10,11 versehen (die Rillen 1O₃ 11 sind vergrössert und nur an je einer Vertiefung des Tragteiles 3 und einem Vorsprung der Lamellen 7 zeichnerisch dargestellt). Die Lamellen 7 sind auf dem Tragteil 3 so angeordnet, dass der Rillengrund einer Rille 10 dem Rillenrand einer Rille 11 gegenüberliegt, dadurch bleibt selbst an diesen Partien der Spalt 9 gleich breit. Der Spalt 9 ist mit einem aushärtbaren Kunstharz gefüllt, wodurch sich eine kraftschlüssige Verbindung der Lamellen 7 mit dem Kollektorträger 2 ergibt. Der Kollektorträger 2 ist mit annähernd in axialer Richtung verlaufenden Luftdurchtrittsöffnung 12 versehen.

Anstelle von Rillen 10,11 kennen die annähernd in radialer Richtung verlaufenden Partien der Oberflächen 5_a8 auch mit Ausnehmungen bzw. Vorsprüngen versehen sein.

Der erfindungsgemässe Kollektor weist nicht nur eine sichere Isolation und eine grosse Festigkeit des Lamellenverbandes

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bei gleichzeitiger Reduzierung der Kupferhöhe auf, sondern er zeichnet sich noch insbesondere durch folgende Vorteile aus:

a) die Herstellungskosten werden um etwa 50$ί gesenkt,

b) es wird ein sehr gutes Oberflächenprofil erreicht _s

c) der Wärmeübergang ist aufgrund der grossen Spaltlänge gut,

d) wegen besserer Kühlung wird die Maschinenausmifczung erhöht.

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Beaeichnungsliste

1	= Welle
2	= Kollektorträger
3	= Tragteil des Kollektorträgers
k	= Abstützteil des Kollektorträgers
5	= zahnartige Oberfläche
6	= Isolationsschicht
7	= Lamelle
8	= zahnartige Oberfläche
9	= Spalt
10	= Rille
11	= Rille
12	= Luftdurchtrittsoffnung

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Claims

■ 4 · s * ■ aii · * • ι ι < · · 11/77 Ansprüche -j

1. Kollektor· für eine elektrische Maschine, bei dem der Kollektorträger sich über die gesamte Länge des Kollektors erstrecktj die äussere Mantelfläche des Kollektorträgers und die dem Kollektorträger zugewandte Seite der Lamellen in axialer Richtung eine zahnartige Oberfläche aufweisen, wobei Vorsprünge der Lamellen in Vertiefungen des Kollektorträgers greifen,, die Lamellen unter Einhaltung eines definierten Spaltes auf dem KoI-iaktorträger angeordnet und mittels eines im flüssigen Zustand einfüllbaren, nachträglich erstarrenden Mediums mit dem Kollektorträger kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die den Lamellen (7) zugewandte Oberfläche des Kollektorträgers (2) mit einer Isolationsschicht (6) versehen ist, die zahnartigen Oberflächen (5, 8) der Lamellen (7) und des Kollektorträgers (2) Mittel zur Verankerung des Verbindungsmediums aufweisen und das Medium zum Füllen des Spaltes (8) zwischen Kollektorträger (2) und Lamellen (6) ein aushärtbares Kunstharz ist.

2. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verankerung des Verbindungsmediums in Umfangsrichtung verlaufende, an den annähernd in radialer

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Richtung verlaufenden Partien der zahnartigen Oberflächen (5, 8) angeordnete. Rillen (10, 11) sind.

3. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Isolierschicht (5) aus einem Lacküber-

zug besteht.

4. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnec, dass die zusätzliche Isolierschicht (5) aus einem Emailüberzug besteht.

5. Kollektor nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Isolierschicht (5) aus einem durch anodische Oxydation hergestellten üeberzug besteht.

6. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (5) elektrostatisch oder elektrophoretisch aufgetragen ist.

7. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) zwischen Kol3<ektorträger (2) und Lamellen (6) mindestens 0,¹J mm und maximal H mm beträgt.

8. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektorträger (2) mit Luftdurchtrittsöffnungen (12) versehen ist.

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9. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 1

der Kollektorträger (2) nur an einem Ende auf der Rotor- | welle (1) befestigt ist. L