DE4026951A1 - Plankollektor fuer einen elektromotor oder -generator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Plankollektor für einen Elektromotor oder -generator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Plankollektoren mit einer Kohlenstoffauf­ lage auf den ansonsten verbreiteten Kupferlaufflächen sind bekannt, um etwa bei einem aggressiven Umgebungsmedium z. B. beim Fördern eines als Elektrolyt wirkenden Mediums, eine anodische Oxydation gegenüber den Kohlebürsten zu verhindern.

Bei vorbekannten Plankollektoren wird das Kohlenstoffmaterial mittels eines Preßvorganges sowohl auf auf einer Planfläche eines Isolierkörpers befindlichen Metallamellen aufgebracht als auch durch diese hindurch in entsprechende Aussparungen bzw. Sacklöcher in einem Kunststoffkörper eingebracht. Mit dieser Anordnung wird für die Kohlenstoffauflage eine Veran­ kerung erreicht, die bei Belastung an der Umfangsfläche wirksam wird und eine Lageveränderung der segmentierten Kohlenstoff­ schicht verhindert. Derartig ausgebildete formschlüssige Halte­ mittel durch Kohlenstoffzapfen, die in den Isolierkörper des Plankollektors hineinreichen, sind gemäß DE-GM 89 07 045.3 offenbart. Diese Kohlenstoffzapfen werden beim Preßvorgang geformt und können insbesondere durch Gaseinschlüsse und andere Fehlstellen im Bereich des Sackloches unvollständig ausgebildet sein, so daß damit eine unkontrollierbar hohe Bruchgefahr be­ steht. Das Widerlager für den Einpreßdruck des Kohlenstoffs beim Aufbringen der Kohlenstoffauflage wird durch den Isolier­ körper gebildet, dessen Eigenverformung die Festigkeit vor allem in den eingeschränkt zugänglichen Sacklöchern nachteilig beeinflußt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Plan­ kollektor für einen Elektromotor oder -generator zu schaffen, der eine verbesserte Verankerung der Kohlenstoffauflage auf­ weist, die mit erhöhter Festigkeit und Zuverlässigkeit herstell­ bar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem Plankollektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schafft auf besonders einfache und kostengünstige Weise die Möglichkeit, die segmentierte Kohlenstoffauflage derart im bzw. am Plankollektorkörper festzulegen, daß die im Betrieb auftretenden Kräfte über eine einfach herzustellende und verbesserte Verankerung sicher aufgenommen werden können. Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung von Durchbrechungen als durch einen Isolierkörper reichende Durchgangsöffnungen wird eine zuverlässige und vollständige Ausfüllung von Kohlenstoff­ zapfen mit Kohlenstoffmaterial im Isolierkörper erreicht. Die Druckkräfte beim Preßvorgang auf das Kohlenstoffmaterial können durch ein einfaches, formsteifes Werkzeug über die durch­ reichende Durchgangsöffnung aufgenommen bzw. beidseitig einge­ leitet werden, so daß eine vollständige Profilausfüllung mit hoher Materialdichte in jedem Falle erreichbar ist.

Mittels einer Kombination der erfindungsgemäßen Durchgangsöff­ nung und einer innenliegenden Hinterschneidung wird die Kohlen­ stoffauflage mit zumindest einem Kohlenstoffzapfen versehen, der die Durchgangsöffnung formstabil und randdicht ausfüllt und dessen Herstellung beim Preßvorgang in der Durchgangsöffnung besonders zuverlässig möglich ist.

Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschrei­ bung in Verbindung mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbei­ spiel eines Plankollektors erfindungsgemäßer Ausbildung sche­ matisch veranschaulicht, näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht auf eine segmentierte Planfläche des Plankollektors,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Plankollektor entlang der Linie I-I in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Rückansicht des Plankollektors.

Ein in Fig. 1 dargestellter, insgesamt mit 1 bezeichneter Plan­ kollektor weist an einer Planfläche 2 eine segmentierte Kohlen­ stoffauflage 3 auf. Diese Kohlestoffauflage 3 bedeckt nahezu vollständig jeweilige Metallamellen 4 und bildet damit eine für einen Stromübergang durch Kohlebürsten (nicht dargestellt) vorgesehene Lauffläche. Die Metallamellen 4 sind umfangseitig mit von den segmentierten Kohlenstoffauflagen 3 nicht bedeckten Haken 5 für einen Anschluß von Drähten einer zugehörigen Wick­ lung versehen.

In Fig. 2 wird die weitere Ausbildung der Kohlenstoffauflage 3 als ein durch die segmentierten Metallamellen 4 und einen da­ runterliegenden Isolierkörper 6 hindurchreichender Kohlenstoff­ zapfen 7 deutlich. Dieser Kohlenstoffzapfen 7 füllt in der dargestellten Ausführungsform eine Durchgangsöffnung 8 vollstän­ dig aus, nachdem durch einen nicht dargestellten Preßvorgang das Kohlenstoffmaterial in diese Durchgangsöffnung 8 verfüllt ist. Mit einer entsprechenden Dimensionierung der Durchgangsöff­ nung 8 im Bereich des Isolierkörpers 6 und im Bereich der Me­ tallamelle 4 ist mit einfachen Mitteln eine Hinterschneidung 9 erreichbar, in deren Bereich eine vollständige Ausfüllung der Durchgangsöffnung 8 für die Festigkeit und den stabilen Verbund der Kohlenstoffauflage 3 mit dem Isolierkörper 6 als Grundkörper des Plankollektors 1 von entscheidender Bedeutung ist. Indem der Querschnitt der Durchgangsöffnungen 8 in den Metallamellen 4 kleiner als der Querschnitt der Durchgangsöffnung 8 im Isolier­ körper 6 ausgebildet wird, entsteht eine Verankerung, die bei Belastung der Kohlenstoffauflage 3, z.B durch die Kohlebürsten, wirksam ist. Mit einer zumindest abschnittsweise kegeligen Ausbildung der Durchgangsöffnung 8 vorzugsweise im gesamten Bereich des Isolierkörpers 6, wird die Verankerung solide ver­ stärkt, so daß auch die jeweils dazugehörigen Metallamellen 4 am Isolierkörper 6 verbessert festgelegt sind. Die in Fig. 2 als zylindrische Bohrung ausgeführte Durchgangsöffnung 8 im Bereich der Metallauflage 4 kann ebenfalls kegelig ausgebildet werden, um den Verankerungseffekt weiter zu verbessern.

Durch eine Ausbildung der Durchgangsöffnung 8 mit einem Quer­ schnitt, der von einer Kreisform abweicht, ist nach dem Pressen der Kohlenstoffauflagen 3 und des Kohlenstoffzapfens 7 ein verwindungssteifer Ansatz gebildet, der die Verankerung der Kohlenstoffauflage 3 und der Metallamelle 4 am Isolierkörper 6 bei hohen zentrifugalen Belastungsanforderungen am Plankollek­ tor 1 wie auch bei tangentialen Reibbeanspruchungen durch die Kohlebürsten wesentlich verbessert. In Fig. 3 sind am Kohlen­ stoffzapfen 7 befindliche Formflächen 10 in einer Rückansicht des Plankollektors 1 dargestellt, die in bevorzugter Ausführung eben und parallel zueinander sich zumindest teilweise über den kegeligen Teil des Kohlenstoffzapfens 7 im Bereich des Isolierkörpers 6 erstrecken.

Die Durchgangsöffnung 8 kann in einer weiteren, nicht darge­ stellten Ausführungsform auch nur in einem, von der Planfläche 2 aus gesehen, ersten Teil im Bereich der Hinterschneidung 9 vollständig mit Kohlenstoff verpreßt werden. Mit einem in die Durchgangsöffnung 8 rückseitig zumindest teilweise hineinragen­ den Widerlager (nicht dargestellt) kann eine vollständige Quer­ schnittsausfüllung der Durchgangsöffnung 8 so weit verkürzt werden, daß der zuverlässige Halt der Kohlenstoffauflage 3 noch gewährleistet ist. Desgleichen kann der Kohlenstoffzapfen 7 hülsenförmig durch ein die Durchgangsöffnung nur in einem Kernbereich ausfüllendes Widerlager geformt werden. Der Kohlen­ stoffzapfen 7 ist dann im hinteren Teil auf den Bereich der Isolierkörperwandung beschränkt und bildet so in Teilen des Kohlenstoffzapfens 7 nach Rückzug des Preßkörpers bzw. des Widerlagers einen Hohlkörper. Damit ist neben einer Material­ einsparung vor allem die Möglichkeit einer Massereduzierung gegeben, die das dynamische Verhalten des Plankollektors 1 bei hohen Drehzahlen positiv beeinflußt.

Für größere Plankollektoren 1 mit entsprechend großer, segmen­ tierter Kohlenstoffauflage 3 auf dem Isolierkörper 6 können die Verankerungseigenschaften mittels der erfindungsgemäßen Durchgangsöffnungen 8 noch verbessert werden, indem mehrere Durchgangsöffnungen 8 über die Segmentfläche verteilt angeordnet sind. Diese schaffen eine Verdrehsicherheit und erlauben es, die einzelne Durchgangsöffnung mit Kreisquerschnitt auszuführen.

Claims (9)

1. Plankollektor für einen Elektromotor oder -generator, mit an einer Planfläche eines Isolierkörpers angeordneten Me­ tallamellen, die zumindest im Bereich einer für eine Stromab­ nahme durch Kohlebürsten vorgesehenen Lauffläche mit einer Kohlenstoffauflage versehen sind, die die Metallamellen an zumindest einer Durchbrechung durchsetzen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchbrechung in Form einer durch den Isolierkörper (6) reichenden Durchgangsöffnung (8) ausgebildet ist.

2. Plankollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchgangsöffnung (8), von der Planfläche (2) aus gesehen, zumindest eine Hinterschneidung (9) aufweist.

3. Plankollektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt der Durchgangsöffnung (8) in der Metallamelle (4) kleiner ist als der Querschnitt der Durch­ gangsöffnung (8) im Isolierkörper (6).

4. Plankollektor nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (8) zumin­ dest abschnittsweise kegelig ausgebildet ist.

5. Plankollektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchgangsöffnung (8) in der Metallamelle (4) kegelig ausgebildet ist.

6. Plankollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je Metallamelle (4) nur eine Durch­ gangsöffnung (8) angeordnet ist, die im Querschnitt von einer Kreisform abweicht.

7. Plankollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (8) nur in einem, von der Planfläche (2) aus gesehen, ersten Teil voll­ ständig mit Kohlenstoff verpreßt ist.

8. Plankollektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß ein in der Durchgangsöffnung (8) befindlicher Kohlen­ stoffzapfen (7) zumindest teilweise einen Hohlkörper bildet.

9. Plankollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Durchgangsöffnungen (8) durch den Isolierkörper (6) reichen.