DE964257C

DE964257C - Method and device for fastening the switching ends of windings of electrical machines and apparatus to current collectors, in particular to commutators

Info

Publication number: DE964257C
Application number: DES5063D
Authority: DE
Inventors: Anton Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-10-30
Filing date: 1942-10-30
Publication date: 1957-05-23

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Oberleitungsgesetzes vom 8. )uli 1949Issued on the basis of the First Overhead Line Act of July 8, 1949

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1957ISSUED MAY 23, 1957

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 2Id¹ GRUPPE 61 os INTERNAT. KLASSE H 02 k CLASS 2Id ¹ GROUP 61 os INTERNAT. CLASS H 02 k

S 5063 VIIIb /2Id¹-S 5063 VIIIb / 2Id ¹ -

Anton Schwarz, Berlin-ZehlendorfAnton Schwarz, Berlin-Zehlendorf

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin und ErlangenSiemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin and Erlangen

Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen der Schaltenden von Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate an Stromabnehmern, insbesondere an KommutatorenMethod and device for fastening the switching ends of windings in electrical machines and apparatus on pantographs, especially on commutators

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 30. Oktober .1942 an Der Zeitraum vom 8. Mai 1945 bis einschließlich 7. Mai 1950 wird auf die Patentdauer nicht angerechnetPatented in the territory of the Federal Republic of Germany from October 30, 1942 The period from May 8, 1945 up to and including May 7, 1950 is not counted towards the patent term

(Ges. v. 15. 7. 1951)(Ges. Of July 15, 1951)

Patentanmeldung bekanntgemacht am 8. Januar,1953 Patenterteilung bekanntgemacht am 9. Mai, 1957Patent application published January 8, 1953 Patent granted published May 9 , 1957

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Befestigen der Schaltenden von Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate an Stromabnehmern, insbesondere an Kommutatoren. The invention relates to a method and a device for fastening the switching ends of Windings of electrical machines and apparatus on current collectors, in particular on commutators.

Bei elektrischen Maschinen ist der Heraufsetzung der Betriebstemperatur von Wicklung, Stromabnehmer u. dgl. bei den üblichen Verbindungsweisen der Schaltenden mit Stromabnehmern, insbesondere Kommutatoren, unter Verwendung von Zinnloten bei dem verhältnismäßig tief liegenden unteren Erweichungspunkt dieser Lote eine enge Grenze gesetzt.In the case of electrical machines, the increase in the operating temperature of the winding, Pantographs and the like with the usual ways of connecting the switching ends with pantographs, especially commutators, using tin solders in the proportionate low-lying lower softening point of these solders set a narrow limit.

Diese Grenze liegt erheblich unterhalb der für die neuzeitlichen Isolierstoffe zulässigen Temperaturen, so daß die in der Wahl solcher IsolierstoffeThis limit is considerably below the temperatures permissible for modern insulating materials, so that in the choice of such insulating materials

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liegenden Möglichkeiten nicht voll ausgenutzt werden. Im Zuge der Entwicklung von Sondermaschinen und Geräten ist diese kritische Grenze heute bereits erreicht. Bei Anwendung üblicher Bauelemente, z. B. bei Preßstoffkommutatoren, und bei Anwendung üblicher Wickelmetalle, z. B. Kupfer, verbieten sich Hartlötungen wegen der Gefahr der Zerstörung des Isolationsvermögens oder der bei höherer Temperaturbeanspruchung ίο auftretenden Warmbruchgefahr der Schaltenden in den überaus meisten Fällen von selbst.opportunities are not fully exploited. In the course of the development of special machines and devices, this critical limit has already been reached. When using more common Components, e.g. B. in pressed material commutators, and when using conventional winding metals, z. B. Copper, brazing is prohibited because of the risk of destroying the insulation properties or the risk of hot breakage of the switch ends in case of higher temperature loads ίο in the vast majority of cases by itself.

Es ist also bei den bekannten Befestigungsweisen so, daß Lotverbindungen bei einer Temperatur eintreten, die weit unterhalb der zulässigen Höchsttemperatur neuzeitlicher Isolierstoffe liegt, daß jedoch Schweißverbindungen gewöhnlicher Art Temperaturen mit sich bringen, die so hoch liegen, daß sie die Isolation der Wicklungen der elektrischen Maschinen gefährden.So it is with the known methods of attachment so that solder joints occur at a temperature well below the maximum allowable temperature modern insulation materials, but welded joints of the usual kind Bring temperatures that are so high that they reduce the insulation of the windings of the electrical Endanger machines.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun diesen Nachteilen begegnet, wenn man beim Befestigen der Schaltenden von Wicklungen elektrischer Maschinen und Apparate an Stromabnehmern, insbesondere an Kommutatoren, so verfährt, daß man die Schaltenden ^n Zwischenstoffe (Metalle oder Legierungen) einbettet und hierauf unter Einwirkung des elektrischen Stromes mit dem Stromabnehmer verschweißt. Zu diesem Zweck werden die Schaltenden vorteilhaft in eine in dem Stromabnehmer, insbesondere in der Stromabnehmerfahne, befindliche Ausnehmung (Nut, Schlitz od. dgl.) eingelegt. Der Schweißvorgang selbst wird möglichst schnell durchgeführt. Es empfiehlt sich, das Verschweißen in sauerstoffarmer bzw. reduzierender Atmosphäre vorzunehmen. Geht man bei der Befestigung von Schaltenden in dieser Weise vor, so erreicht man eine außerordentlich innige Verbindung zwischen den Schaltenden und dem Stromabnehmer und vermeidet eine Erhitzung der Stromabnehmer bzw. der elektrischen Maschinen und Apparate über die durch die Isolation vorgeschriebenen Erwärmungsgrenzen hinaus. According to the present invention, these disadvantages will now be countered when one in fastening the switching ends of windings of electrical machines and devices on pantographs, In particular on commutators, the procedure is that the switching ^ n intermediate substances (Metals or alloys) embedded and then under the action of the electric current welded to the pantograph. For this purpose, the switching ends are advantageously in a in the pantograph, in particular in the pantograph flag, located recess (groove, Slot or the like) inserted. The welding process itself is carried out as quickly as possible. It It is advisable to carry out welding in a low-oxygen or reducing atmosphere. If you proceed in this way when attaching switching ends, you will achieve a extraordinarily intimate connection between the switching ends and the pantograph and avoids a heating of the pantograph or the electrical machines and apparatus over the the heating limits prescribed by the insulation.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.Some exemplary embodiments are shown in the drawing.

Fig. ι und 2 zeigen Schnitte durch Anschlußfahnen von Kommutatorsegmenten in zwei verschiedenen Ausführungen;Fig. Ι and 2 show sections through terminal lugs of commutator segments in two different designs;

Fig. 3 veranschaulicht die Herstellung der S chweiß verbindung;Fig. 3 illustrates the production of the welded joint;

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht auf ein Kommutatorsegment, 4 shows a side view of a commutator segment,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform. Wie man aus Fig. 1 ersieht, befindet sich in der im Schnitt dargestellten Anschlußfahne 1 eines Kollektorsegmentes eine Ausnehmung 2, in welche die Schaltenden 3 der Wicklungen einer elektrischen Maschine eingelegt sind. Die Schaltenden sind in die Zwischenlage 4 eingebettet, die aus einem Werkstoff mit möglichst hoher Diffusionsgeschwindigkeit und hohem Lösungsvermögen gegenüber den miteinander zu verbindenden Metallteilen besteht. Das Zwischenmetall kann als Folie, Band, Gewebe od. dgl. ausgeführt sein, oder aber es kann als körniges oder pulverförmiges Gut in den in der Nut befindlichen Zwischenräumen zwischen den Schaltenden eingebracht sein. Außerdem kann noch ein zusätzliches Netzgewebe, beispielsweise ein Drahtgewebe eingelegt werden, dessen Kapillarität die rasche und durchdringende Verteilung des Zwischenmetalls beim Schweißen ermöglicht. Wird die Verbindung in dieser Weise ausgeführt, so erreicht man, daß die Schaltenden mit dem Stromabnehmer innige Verbindungen eingehen, die selbst bei hohen Beanspruchungen im Betrieb halten und ein Loslösen der Schaltenden oder ein Lockerwerden ausschließen. Auf diese Weise wird das Auftreten störender Übergangswiderstände vermieden, und man erreicht eine Erhöhung der Betriebssicherheit und des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine. Als Zwischenmetall kann man entweder reine Metalle wie Silber, Kupfer, Aluminium od. dgl. verwenden oder aber Legierungen, die diese Metalle enthalten.Fig. 5 shows a further embodiment. As can be seen from Fig. 1, is located in the terminal lug 1 shown in section Collector segment has a recess 2 into which the switching ends 3 of the windings of an electrical Machine are inserted. The switching ends are embedded in the intermediate layer 4, which consists of a material with the highest possible diffusion speed and high dissolving power compared to the metal parts to be connected to one another. The intermediate metal can be used as Foil, tape, fabric or the like. Be executed, or it can be as a granular or powdery material be introduced into the spaces in the groove between the switching ends. aside from that an additional mesh, for example a wire mesh, can be inserted, whose capillarity is the rapid and penetrating distribution of the intermediate metal during welding enables. If the connection is carried out in this way, one achieves that the switching ends enter into intimate connections with the pantograph, which even under high loads in the Maintain operation and prevent the switch ends from becoming loose or loosening. To this In this way, the occurrence of disruptive contact resistances is avoided and an increase is achieved the operational safety and the efficiency of the electrical machine. As an intermediate metal you can either use pure metals such as silver, copper, aluminum or the like Alloys containing these metals.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind stabförmige Schaltenden 5 in die Nut 2 eingesetzt. Die Schaltenden 5 sind auch hier in eine Zwischenmetallfolie 4 eingebettet.In the embodiment according to FIG. 2, rod-shaped switching ends 5 are inserted into the groove 2. the Switching ends 5 are also embedded in an intermediate metal foil 4 here.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, erfolgt das Verschweißen beispielsweise so, daß man die Schweißelektrode 6 an den Schaltenden 3 ansetzt und den Stromabnehmer 1 als Gegenelektrode verwendet (Lichtbogenschweißung). An der Schweißelektrode 6 ist vorteilhaft eine Haube 7 vorgesehen, die im Gebiete der Schweißflamme das Ausbilden einer sauerstoffarmen bzw. reduzierenden Atmosphäre ermöglicht. Die Stromquelle für die Schweißvorrichtung, z. B. ein Wechselstromgenerator, ist bei 8 angedeutet (vgl. auch Fig. 4, in welcher die Anschlußfahne des Kupfersegmentes 9 bei 1 angegeben ist). Man sieht, wie die Schaltenden 3 in die Anschlußfahne 1 eingelegt sind.As can be seen from FIG. 3, the welding is carried out, for example, by the welding electrode 6 attaches to the switching ends 3 and uses the current collector 1 as a counter electrode (Arc welding). A hood 7 is advantageously provided on the welding electrode 6, which the formation of a low-oxygen or reducing atmosphere in the area of the welding flame enables. The power source for the welding device, e.g. B. an alternator is at 8 indicated (cf. also FIG. 4, in which the connection lug of the copper segment 9 is indicated at 1) is). You can see how the switching ends 3 are inserted into the terminal lug 1.

Hierbei schließt sich der Schweißstromkreis unmittelbar über die Schaltenden (Stumpfs chwei ß ung).Here, the welding circuit closes directly via the switch ends (stump welding).

Fig. 5 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei einer Schaltverbindung eines elektrischen Gerätes. Der an seinem Ende mit der Zwischenmetallschicht 10 versehene Schaltdraht 11 wird in die Bohrung 12 eingeführt und etwa durch Widerstandsschweißung unter Verwendung des Stromerzeugers 13 eingeschweißt.Fig. 5 illustrates the application of the invention to a circuit connection of an electrical Device. The jumper wire 11 provided with the intermediate metal layer 10 at its end is inserted into the bore 12 and, for example, by resistance welding using the Power generator 13 welded.

Ein Arbeiten unter Schutzgas oder in stark reduzierender Atmosphäre beschleunigt den Reaktionsablauf und verkürzt die Reaktionszeit, da die Oxydbildung verhindert wird.Working under protective gas or in a strongly reducing atmosphere accelerates the reaction process and shortens the reaction time, since the formation of oxides is prevented.

Es empfiehlt sich, als Zwischenstoffe solche Legierungspartner der miteinander zu verbindenden Metalle zu wählen, die unter Herabsetzung der Schweißtemperatur (Reaktionstemperatur) die BiI-dung eines Eutektikums ermöglichen. Bei Verwendung von Silber als Zwischenstoff strebt man also die eutektische Legierung (40 Cu 60 Ag) an, deren Schmelzpunkt etwa unter 8oo° C liegt. Bei Anwendung kleiner Schweißzeiten wird die Erweichungstemperatur oder eine Zersetzungstempe-It is advisable to use such alloy partners as intermediate materials of the to be connected to one another To choose metals that form the formation by lowering the welding temperature (reaction temperature) of a eutectic. So when using silver as an intermediate one strives for the eutectic alloy (40 Cu 60 Ag), the melting point of which is about 800 ° C. When applying short welding times, the softening temperature or a decomposition temperature

ratur der Isolierstoffe an diesen nicht erreicht, so daß eine Schädigung des Isoliervermögens nicht eintritt.temperature of the insulating materials is not reached on these, so that damage to the insulating capacity is not entry.

Um möglichst kleine Schweißzeiten zu erreichen, empfiehlt es sich, den Querschnitt der Schweißstelle so klein wie möglich zu halten."In order to achieve the shortest possible welding times, it is advisable to measure the cross-section of the welding point as small as possible. "

Claims

Patent claims:

1. Method for fastening the switching ends ίο of windings of electrical machines and Apparatus on current collectors, in particular on commutators, characterized in that the switching ends embedded in intermediate materials (metals or alloys) and then under The effect of the electric current is welded to the pantograph.

2. The method according to claim i, characterized in that that the switching ends in a recess located in the current collector, in particular in the current collector flag (Groove, slot or the like.) Are inserted.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the welding is carried out in a low-oxygen or reducing atmosphere.

4. intermediate (metal or alloy) for performing the method according to claim 1, characterized by high diffusion speed and high dissolving power the metal body to be connected to one another.

5. intermediate according to claim 4, consisting of pure metal such as silver, copper, aluminum od. The like. Or made of an alloy that contains these metals.

6. intermediate according to claim 4 in powder form or compact.

7. intermediate material according to claim 6, characterized by a special intermediate layer Wire mesh, wire mesh or the like.

8. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a welding machine, one of which is an electrode with a weld against the atmosphere covering hood is provided, while the other electrode through the current collector itself is formed.

Considered publications:

German Patent Nos. 654109, 679656;

Additional patent specification No. 42 051 to the French U.S. Patent No. 575,578;

U.S. Patent No. 1,954,341;

"Material Handbook Non-Ferrous Metals", p. 1, published in 1940 by the German Society for metal science in the Association of German Engineers;

"The metal worker" by I. W. Abbaß, Leipzig 1911, Verlag Bernh. Friedr. Voigt, p. 118 bis 120;

"Textbook of metallurgy of iron and non-ferrous metals" by Dr. phil. Franz Sauerwald, Verlag Julius Springer, Berlin 1929, pp. 282 and 283.

1 sheet of drawings