EP0127801A1 - Kollektor für eine elektrische Maschine und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP0127801A1
EP0127801A1 EP84105347A EP84105347A EP0127801A1 EP 0127801 A1 EP0127801 A1 EP 0127801A1 EP 84105347 A EP84105347 A EP 84105347A EP 84105347 A EP84105347 A EP 84105347A EP 0127801 A1 EP0127801 A1 EP 0127801A1
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ceramic body
eutectic
segments
copper
collector
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Jens Dr. Ing. Gobrecht
Claus Dr. Schüler
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S228/00—Metal fusion bonding
    • Y10S228/903—Metal to nonmetal
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    • Y10S29/048—Welding with other step
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49011—Commutator or slip ring assembly

Definitions

  • the invention relates to a collector according to the preamble of claim 1 and a method for its production according to the preamble of claim 6.
  • Collectors for electrical machines consist of radially arranged, centrally symmetrical metal segments (copper lamellas) forming a cylindrical body of rotation, which are insulated from each other and held together by rings.
  • the segments are dovetail-shaped and are held together by press rings exerting axial pressure with the interposition of mica insulation.
  • the segments of the shrink ring collector are held together by shrink rings, which exert radial forces on the entire plate pack. The latter as a whole must be insulated from neighboring metal parts in all cases. Mica and mica products are mainly used for this purpose.
  • collectors are very high mechanical and exposed to thermal stress. Therefore, they are mostly designed as so-called vault pressure collectors. This means that, even at the highest peripheral speeds (spin speed), adjacent lamellas must not gap, but must still be in contact with each other under mutual tangential pressure.
  • the calculation and design of these conventional collectors therefore requires great care and experience.
  • Their production as well as their entire technology (heat treatment, forming) represents practically a craft art, to which very high demands are made. This is related to the tendency to instability of the mica isolation.
  • the mica products have no tensile strength perpendicular to their layer surface and in parallel only a negligible low shear strength. They may therefore only be subjected to pressure perpendicular to the layer surface.
  • the individual mica platelets have a tendency to move against each other, which can be caused by uneven heating (starting from a standstill in rail engines) or mechanical overload. As a result, individual slats can be moved irreversibly and lead to malfunctions.
  • the invention is based on the object of specifying a collector for an electrical machine which, as a whole, behaves as much as possible as a monolithic body, does not contain any insulating intermediate layers which tend to mechanical instabilities and is as simple as possible in its construction.
  • the corresponding manufacturing process should be reproducible with simple means and should not place high demands on manual skills.
  • a collector with a smooth ceramic body is shown in longitudinal section.
  • 1 is a rotationally symmetrical sintered ceramic body (Al 2 O 3 ) with a smooth cylindrical surface.
  • 2 represents a metallic segment (copper lamella) with a rectangular cross section and a flat inner boundary surface.
  • the connection between 1 and 2 is ensured by an eutectic intermediate layer 3 (Cu / Cu 2 O eutectic).
  • the inner boundary surface of the ceramic body 1 can be designed differently and also differ from the cylindrical shape. In particular, for constructional reasons, attachments, recesses, etc. can be provided on the machine shaft.
  • FIG. 2 shows the cross section through the collector according to FIG. 1.
  • the reference symbols correspond exactly to those in the first figure.
  • the thickness of the eutectic intermediate layer 3 is drawn in a greatly exaggerated manner in order to emphasize its importance. In reality, this thickness ranges from about 5 to 50 11 .
  • Fig. 3 shows a collector with a used ceramic body 4 is a groove running parallel to the axis of the ceramic body 1 in the same, 5 the corresponding web.
  • the segments 2 are embedded in the grooves 5 with virtually no play.
  • the remaining reference numerals correspond to those in FIG. 2.
  • the end portions of the segments 2 each have a radial height that decreases towards the end. 6 is a beveled, 7 a rounded end of the segment 2, while in the latter case the end of the segment 2 has a relief notch 8.
  • a dense ceramic body 1 was produced from technically pure aluminum oxide by sintering.
  • the ceramic body 1 was rotationally symmetrical and generally had approximately a hollow cylindrical shape with the following dimensions and properties:
  • a massive electrolytic copper plate of 176 x 75 x 5 mm was used to manufacture segments 2. On one side, parallel grooves of 0.6 mm width, 3.5 mm depth and 4.75 mm center distance were milled into the copper plate. Then the milled copper plate was used for relaxation and softening of the material for 20 min. annealed at a temperature of 800 o C under protective gas (90% Ar / 10% H 2 ). The cooled copper plate was coated on the flat, not milled side with masking lacquer and for 20 minutes for surface oxidation. immersed in a chemical bath of the following composition:
  • the copper plate was then 2 x 10 min. rinsed in distilled water and the topcoat on the outside removed.
  • the copper plate was now bent around the ceramic body 1, with the grooved side facing inwards, so that a complete hollow cylindrical body with an outer diameter of 66 mm was formed. In this position, the bent copper body was pressed radially against the ceramic body 1 by wrapping molybdenum wire with a thickness of 0.2 mm using a tensile stress.
  • the copper body is attached to the ceramic body 1 by a holding device made of a nickel superalloy (e.g. IN 100) with the interposition of a thin molybdenum sheet (approx. 0.05 mm thick) in order to avoid an undesired metallurgical connection between the workpiece and the tool pressed.
  • a holding device made of a nickel superalloy (e.g. IN 100) with the interposition of a thin molybdenum sheet (approx. 0.05 mm thick) in order to avoid an undesired metallurgical connection between the workpiece and the tool pressed.
  • the workpiece was removed from the holder and the hollow cylindrical copper body was turned to an outer diameter of 63 mm until the grooves broke.
  • the exposed segments 2 created by this method step no longer have any connection with one another.
  • a ceramic body 1 provided on its outer periphery with grooves 4 and webs 5 was produced from aluminum oxide by extrusion and sintering. Its properties corresponded to those of Example I. The dimensions were:
  • the ceramic body 1 was pretreated according to Example I.
  • the segments 2 made of electrolytic copper had a rectangular cross section and had the following dimensions:
  • the segments 2 were surface oxidized in a chemical bath as indicated in Example I. Then they were pressed radially into the grooves 4 of the ceramic body and held in place by means of a heat-resistant clamping device.
  • the heat treatment for the purpose of producing the eutectic intermediate layer 3 was carried out exactly according to the example game I.
  • the temperature for heating the workpiece parts to be connected may be 1075 i 7 ° C.
  • the ends of the segments 2 are designed with a decreasing radial height in order to reduce residual stresses and to avoid stress peaks at the points of discontinuity.
  • the beveled (6) or rounded (7) ends of the segments 2 shown in FIGS. 4 a to c and the relief notch 8 are used for this purpose.
  • the ceramic body 1 can consist of zirconium oxide or of aluminum oxide doped with zirconium oxide.
  • the segments 2 can also consist of a material other than copper or a copper alloy and can only be copper-plated on the surfaces to be connected to the ceramic body 1. Eutectics other than Cu / Cu 2 0 can also be used for the connection.
  • the surfaces of the segments (2) to be connected to the ceramic body (1) must be oxidized before the eutectic connection.
  • all areas can also be subjected to this process step, which in certain cases is a simplification.

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Abstract

Kollektor für elektrische Maschinen, welche aus einem rotationssymmetrischen gesinterten Keramikkörper (1) und einer Vielzahl von radial angeordneten, durch je einen Zwischenraum voneinander getrennten metallischen Segmenten (2) besteht, welche über eine eutektische Zwischenschicht (3) mit dem Keramikkörper (1) verbunden sind. Die Segmente (2) werden nach dem eutektischen Verfahren mit dem Keramikkörper (1) verbunden, indem sie oberflächlich an ihrer innenliegenden Schmalseite oxydiert und radial an den Keramikkörper (1) angepresst werden und das Ganze auf die dem Eutektikum Metall/Metalloxyd entsprechende Schmelztemperatur gebracht und anschliessend wieder abgekühlt wird. Bevorzugte Ausführung: Kupfersegmente auf Al2O3-Keramikkörper.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einem Kollektor nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einem Verfahren zu dessen Herstellung nach der Gattung des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
  • Kollektoren für elektrische Maschinen bestehen aus radial angeordneten, zentralsymmetrisch ausgerichteten, einen zylindrischen Rotationskörper bildenden metallischen Segmenten (Kupferlamellen), welche voneinander isoliert und durch Ringe zusammengehalten sind. Beim sogenannten Pressringkollektor sind die Segmente schwalbenschwanzförmig ausgebildet und werden durch einen axialen Druck ausübende Pressringe unter Zwischenschaltung von Glimmerisolation zusammengehalten. Die Segmente des Schrumpfringkollektors dagegen sind durch Schrumpfringe zusammengehalten, welche auf das ganze Lamellenpaket radiale Kräfte ausüben. Das letztere muss als Ganzes in allen Fällen gegenüber benachbarten Metallteilen isoliert sein. Zu diesem Zweck werden vorwiegend Glimmer und Glimmerprodukte (Mica) verwendet.
  • Kollektoren werden im Betrieb sehr hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Daher werden sie meistens als sogenannte Gewölbedruckkollektoren ausgeführt. Dies bedeutet, dass auch bei den höchsten Umfangsgeschwindigkeiten (Schleuderdrehzahl) benachbarte Lamellen nicht klaffen dürfen, sondern immer noch unter gegenseitigem tangentialem Druck aneinander anliegen müssen. Die Berechnung und Konstruktion dieser herkömmlichen Kollektoren erfordert daher grosse Sorgfalt und Erfahrung. Ihre Fertigung sowie ihre gesamte Technologie (Wärmebehandlung, Formierung) stellt praktisch eine handwerkliche Kunst dar, an die sehr hohe Anforderungen gestellt wird. Dies hängt mit der Neigung zur Instabilität der Mica-Isolation zusammen. Die Glimmerprodukte haben senkrecht zu ihrer Schichtfläche keinerlei Zug- und parallel dazu nur eine verschwindend geringe Scherfestigkeit. Sie dürfen daher nur senkrecht zur Schichtfläche auf Druck belastet werden. Die einzelnen Glimmerplättchen haben die Neigung, sich gegeneinander zu verschieben, was durch ungleichmässige Erwärmung (Anfahren aus dem Stillstand bei Bahnmotoren) oder mechanische Ueberlastung verursacht sein kann. Dadurch können einzelne Lamellen irreversibel verschoben werden und zu Betriebsstörungen führen.
  • Aus dem Vorstehenden geht klar hervor, dass der herkömmliche Kollektor ein recht kompliziertes, zu mechanischen Instabilitäten und geometrischen Veränderungen neigendes Gebilde ist, dessen gesamte Herstellungstechnologie zeitraubend und aufwendig und mit viel handwerklichem Können verbunden ist. Es besteht daher ein Bedürfnis, die Konstruktion zu vereinfachen und das Herstellungsverfahren abzukürzen.
  • Aus der Metallbeschichtungstechnik, wie sie vor allem in der Elektronik bei der Printherstellung angewendet wird, ist das direkte Verbinden von Metallen mit keramischen Werkstoffen nach dem sog. eutektischen Verfahren bekannt. Hierbei wird durch die Erzeugung eines Metall/Metalloxyd-Eutektikums, dessen Schmelzpunkt sich nur knapp unter demjenigen des reinen Metalls befindet, ein im submikroskopisch-atomaren Bereich wirksamer Bindungsmechanismus ausgenutzt. Dieser an den Grenzflächen Metall/Keramik unmittelbar und ohne zusätzliche Zwischenschichten wirksame Bindungsmechanismus gestattet eine fest haftende Verbindung zwischen den beiden ungleichen Komponenten (siehe z.B. J. F. Burgess and C. A. Neugebauer, "The Direct Bonding of Metals to Ceramics by the Gas-Metal Eutectic Method", J. Electrochem. Soc., May 1975, Vol. 122, No. 5; J. F. Burgess, C. A. Neugebauer, G. Flanagan, R. E. Moore, "The Direct Bonding of Metals to Ceramics and Applications. in Electronics", General Electric Report No. 75CRD105, May 1975; US-PS 3 766 634; US-PS 3 911 553).
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kollektor für eine elektrische Maschine anzugeben, welche sich als Ganzes möglichst wie ein monolithischer Körper verhält, keinerlei zu mechanischen Instabilitäten neigende isolierende Zwischenschichten enthält und in seinem Aufbau möglichst einfach ist. Das entsprechende Herstellungsverfahren soll mit einfachen Mitteln reproduzierbar sein und keine hohen Anforderungen an handwerkliches Können stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 6 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Dabei zeigt:
    • Fig. 1 den Längsschnitt durch einen Kollektor mit glattem Keramikkörper,
    • Fig. 2 den Querschnitt durch einen Kollektor mit glattem Keramikkörper,
    • Fig. 3 den Querschnitt durch einen Kollektor mit genutztem Keramikkörper,
    • Fig. 4 verschiedene Segmentformen im Aufriss.
  • In Fig. 1 ist ein Kollektor mit glattem Keramikkörper im Längsschnitt dargestellt. 1 ist ein rotationssymmetrischer gesinterter Keramikkörper (Al2O3) mit glatter zylindrischer Mantelfläche. 2 stellt ein metallisches Segment (Kupferlamelle) mit rechteckförmigem Querschnitt und ebener innerer Begrenzungsfläche dar. Die Verbindung zwischen 1 und 2 ist durch eine eutektische Zwischenschicht 3 (Cu/Cu20-Eutektikum) gewährleistet. Die innere Begrenzungsfläche des Keramikkörpers 1 kann verschieden gestaltet sein und auch von der Zylinderform abweichen. Insbesondere können aus konstruktiven Gründen der Befestigung auf der Maschinenwelle Absetzungen, Ausnehmungen etc. vorgesehen sein.
  • Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch den Kollektor gemäss Fig. 1. Die Bezugszeichen entsprechen genau denjenigen der ersten Figur. Es soll noch darauf hingewiesen werden, 'dass die Dicke der eutektischen Zwischenschicht 3 stark übertrieben gezeichnet ist, um ihre Bedeutung hervorzuheben. In Wirklichkeit bewegt sich diese Dicke im Bereich von ca. 5 bis 50 11.
  • Fig. 3 stellt einen Kollektor mit genutztem Keramikkörper im Querschnitt dar. 4 ist eine parallel zur Achse des Keramikkörpers 1 in demselben verlaufende Nut, 5 der entsprechende Steg. Die Segmente 2 sind praktisch spielfrei in die Nuten 5 eingelassen. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen der Fig. 2.
  • In Fig. 4 sind verschiedene Formen der Segmente im Aufriss dargestellt. Die stirnseitigen Partien der Segmente 2 weisen jeweils gegen das Ende zu abnehmende radiale Höhe auf. 6 ist ein abgeschrägtes, 7 ein ausgerundetes Ende des Segments 2, während im letzten Fall das Ende des Segmentes 2 eine Entlastungskerbe 8 aufweist.
    • Ausführungsbeispiel Siehe Figuren 1 und 2!
  • Aus technisch reinem Aluminiumoxyd wurde ein dichter Keramikkörper 1 durch Sintern hergestellt. Der Keramikkörper 1 war rotationssymmetrisch und wies im allgemeinen ungefähr eine hohlzylindrische Form folgender Abmessungen und Eigenschaften auf:
  • Figure imgb0001
    Der Keramikkörper 1 wurde zunächst folgender Vorbehandlung unterworfen:
    • Entfetten: FREON 22, Ultraschall, 10 min.
    • Entfernen organischer Reste: H2SO4 konz., 150°C, 20 min. Entfernen metallischer Reste: Aqua regia, 20°C, 20 min. Destilliertes Wasser, 2 x Ultraschall, 10 min.
    • Trocknen: Aufheizen im Ofen an Luft in 2 Std. auf 1000°C, 20 min. halten, abkühlen auf Raumtemperatur, 4 Std.
  • Zur Herstellung der Segmente 2 wurde von einer massiven Elektrolytkupferplatte von 176 x 75 x 5 mm ausgegangen. Auf einer Seite wurden in die Kupferplatte parallele Nuten von 0,6 mm Breite, 3,5 mm Tiefe und 4,75 mm Mittenabstand eingefräst. Hierauf wurde die gefräste Kupferplatte zwecks Entspannung und Erweichung des Werkstoffs während 20 min. bei einer Temperatur von 800oC unter Schutzgas (90 % Ar/ 10 % H2) geglüht. Die abgekühlte Kupferplatte wurde auf der ebenen, nicht gefrästen Seite mit Abdecklack überzogen und zwecks oberflächlicher Oxydation während 20 min. in ein chemisches Bad folgender Zusammensetzung eingetaucht:
    Figure imgb0002
  • Anschliessend wurde die Kupferplatte während 2 x 10 min. in destilliertem Wasser gespült und der Abdecklack auf der Aussenseite abgelöst. Die Kupferplatte wurde nun, die genutete Seite nach innen zeigend, um den Keramikkörper 1 herumgebogen, so dass ein vollständiger hohlzylindrischer Körper von 66 mm Aussendurchmesser gebildet wurde. In dieser Stellung wurde der gebogene Kupferkörper durch Umwickeln von Molybdändraht von 0,2 mm Dicke unter Anwendung einer Zugspannung radial an den Keramikkörper 1 angepresst und festgehalten.
  • In Abweichung zu dieser Methode wird der Kupferkörper durch eine aus einer Nickel-Superlegierung (z.B. IN 100) bestehende Haltevorrichtung unter Zwischenschaltung eines dünnen Molybdänblechs (ca. 0,05 mm Dicke) zwecks Vermeidung einer unerwünschten metallurgischen Verbindung zwischen Werkstück und Werkzeug an den Keramikkörper 1 angedrückt.
  • Das Ganze wurde nun langsam in einen Rohrofen geschoben, so dass das Werkstück in Verlaufe von 30 min. die Temperatur von 10720C (Toleranz ± 2°C) erreichte. Dadurch bildete sich an den zuvor oxydierten Grenzflächen zwischen Kupferkörper und Keramikkörper 1 eine eutektische Zwischenschicht 3 (Cu/Cu20-Eutektikum), welche einen Schmelzpunkt von 1065°C besitzt. Das reine Kupfer hat demgegenüber einen Schmelzpunkt von 1083°C. Die sich bildende flüssige eutektische Phase benetzte sowohl den Keramikkörper 1 wie den Kupferkörper ausgezeichnet, wobei sie in die Poren des ersteren eindrang. Werkstück und Spannvorrichtung wurden während 25 min auf der Temperatur von 1072°C belassen und anschliessend im Verlaufe von weiterer 30 min. auf Raumtemperatur abgekühlt. Dabei erstarrte die zuvor flüssige Phase und bildete eine feste Verbindung (Zwischenschicht 3) zwischen Kupferkörper und Keramikkörper 1. Die ganze Wärmebehandlung des eutektischen Verbindungsprozesses wurde unter Schutzgas (hochreiner Stickstoff mit weniger als 5 ppm H20 und 02) durchgeführt.
  • Nach der Abkühlung wurde das Werkstück aus der Halterung entfernt und der hohlzylindrische Kupferkörper bis zum Durchbruch der Nuten auf einen Aussendurchmesser von 63 mm abgedreht. Die durch diesen Verfahrensschritt entstandenen freigelegten Segmente 2 haben nun keinerlei Verbindung mehr untereinander.
    • Ausführunssbeispiel II: Siehe Figur 3!
  • Aus Aluminiumoxyd wurde durch Strangpressen und Sintern ein an seinem äusseren Umfang mit Nuten 4 und Stegen 5 versehener Keramikkörper 1 hergestellt. Seine Eigenschaften entsprachen denjenigen von Beispiel I. Die Abmessungen betrugen:
    Figure imgb0003
  • Der Keramikkörper 1 wurde gemäss Beispiel I vorbehandelt.
  • Die Segmente 2 aus Elektrolytkupfer hatten rechteckigen Querschnitt und besassen folgende Abmessungen:
    Figure imgb0004
  • Die Segmente 2 wurden in einem chemischen Bad wie in Beispiel I angegeben oberflächlich oxydiert. Dann wurden sie mittels einer warmfesten Spannvorrichtung radial in die Nuten 4 des Keramikkörpers eingepresst und festgehalten. Die Wärmebehandlung zwecks Erzeugung der eutektischen Zwischenschicht 3 erfolgte genau gemäss Beispiel I. Die sich dabei bildende eutektische Zwischenschicht 3 umfloss U-förmig die Segmente 2 und verband sie nach der Erstarrung mit dem Keramikkörper 1 allseitig längs der gesamten Nut 4. Dieses Verfahren wird insbesondere für die Herstellung von Kollektoren grösserer Abmessungen angewendet.
  • Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele begrenzt. Die Temperatur für die Erhitzung der zu verbindenden Werkstückteile darf im Falle des Cu/Cu20-Eutektikums 1075 i 7°C betragen. Die Enden der Segmente 2 werden mit abnehmender radialer Höhe ausgeführt, um Eigenspannungen abzubauen und Spannungsspitzen an den Unstetigkeitsstellen zu vermeiden. Dazu dienen die in Figur 4 a bis c dargestellten abgeschrägten (6) oder ausgerundeten (7) Enden der Segmente 2 sowie die Entlastungskerbe 8. Der Keramikkörper 1 kann aus Zirkonoxyd oder aus mit Zirkonoxyd dotiertem Aluminiumoxyd bestehen. Die Segmente 2 können auch aus einem anderen Werkstoff als Kupfer oder eine Kupferlegierung bestehen und lediglich an den mit dem Keramikkörper 1 zu verbindenden Flächen verkupfert sein. Auch andere Eutektika als Cu/Cu20 sind zum Verbinden verwendbar.
  • Die Vorteile des neuen Kollektors lassen sich wie folgt zusammenfassen:
    • - Vereinfachung der Fertigung und Verkürzung der Herstellungsdauer, insbesondere Fortfall des "Formierens" (Wärmebehandlung).
    • - Geringere Anforderungen an handwerkliches Können bei der Fertigung.
    • - Einfacher, monolithischer Aufbau des Kollektors.
    • - Wegfall von zu Kurzschlüssen und Massenschlüssen neigenden Konstruktionselementen.
    • - Hohe thermische Ueberlastbarkeit, hohe Temperaturwechselbeständigkeit einzelner Segmente ohne Gefahr irreversibler Verschiebungen.
    • - Vereinfachung und Erleichterung von Ueberhol- und Reparaturarbeiten im Betrieb.
    • - Wegfall des.zeitraubenden, periodischen Ausfräsens der mit Glimmerprodukten ausgefüllten Zwischenräume (Nuten) zwischen den Segmenten im Betrieb.
  • Im allgemeinen müssen mindestens die mit dem Keramikkörper (1) zu verbindenden Flächen der Segmente (2) vor dem eutektischen Verbinden oxydiert werden. Es können aber selbstverständlich auch alle Flächen diesem Verfahrensschritt unterzogen werden, was in gewissen Fällen eine Vereinfachung darstellt.

Claims (8)

1. Kollektor für eine elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem rotationssymmetrischen zentralen gesinterten Keramikkörper (1) und radial stehenden, auf dessen Mantelfläche durch je einen Zwischenraum voneinander getrennt angeordneten und mit demselben über eine eutektische Zwischenschicht (3) verbundenen metallischen Segmenten (2) besteht.
2. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (1) aus dicht gesintertem Aluminiumoxyd oder aus mit Zirkonoxyd dotiertem Aluminiumoxyd oder aus Zirkonoxyd, die metallischen Segmente (2) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und die Zwischenschicht (3) aus dem Eutektikum Kupfer/Kupferoxydul bestehen.
3. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (1) eine glatte zylindrische Mantelfläche besitzt und dass die Segmente (2) auf der Innenseite tangentiale ebene Begrenzungsflächen aufweisen.
4. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (1) auf seiner äusseren Begrenzungsfläche mit Nuten (4) und Stegen (5) versehen ist.
5. Kollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Segmente (2) an ihren Stirnseiten eine gegen das Ende zu abnehmende radiale Höhe besitzen oder mit ausgerundeten Entlastungskerben versehen sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors für eine elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein rotationssymmetrischer Keramikkörper (1) gesintert sowie eine Vielzahl von metallischen Segmenten (2) mindestens auf ihren innenliegenden Schmalseiten oberflächlich oxydiert und unter Aufwendung eines radial wirkenden Aufpressdrucks und um die Mantelfläche des Keramikkörpers (1) angeordnet werden und das Ganze in einem Ofen auf die für die Erzeugung eines Eutektikums Metall/Metalloxyd erforderliche Temperatur erhitzt und nach dem eutektischen Verfahren zur Verbindung von Keramik- und Metallteilen behandelt und schliesslich auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Keramikkörper (1) aus Aluminiumoxyd dicht gesintert und mit Segmenten (2) aus Kupfer unter Erzeugung einer eutektischen Zwischenschicht (3) verbunden wird, indem das Ganze auf eine Temperatur von 1072 1 7oC gebracht und anschliessend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf einer Seite mit parallelen rechteckigen Längsnuten von einer Breite, welche dem tangentialen Abstand der Segmente (2) entspricht, versehene Kupferplatte derart um den Keramikkörper (1) gebogen wird, dass die Längsnuten auf die Innenseite und parallel zur Längsachse des Keramikkörpers zu liegen kommen, wobei die Aussenseite einen glatten zylindrischen Körper bildet, dass das Ganze in eine, radiale Druckkräfte ausübende Vorrichtung gespannt und auf die eutektische Temperatur erwärmt und wieder auf Raumtemperatur abgekühlt wird, worauf der aussenliegende zylindrische Kupfermantel bis zum Durchbruch der Längsnuten abgedreht wird.
EP84105347A 1983-06-03 1984-05-11 Kollektor für eine elektrische Maschine und Verfahren zu dessen Herstellung Expired EP0127801B1 (de)

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CH307183 1983-06-03
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EP0127801A1 true EP0127801A1 (de) 1984-12-12
EP0127801B1 EP0127801B1 (de) 1986-10-22

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AT (1) ATE23080T1 (de)
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