DE9417533U1

DE9417533U1 - Slip ring rotor

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Publication number: DE9417533U1
Application number: DE9417533U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-11-02
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2004-11-03
Also published as: ITMI970860U1; ITMI952257A1; IT238083Y1; FR2727582B1; ITMI952257A0; FR2727582A1; ITMI970860U4

Description

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24.10.94 Ws/Hm/SiR.27325
24.10.94 Ws/Hm/Si

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
10ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart
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Schleifringläufer
Stand der Technik Slip ring rotor
State of the art

Bei elektrischen Maschinen mit einem Schleifringläufer, beispielsweise bei einem Klauenpolläufer für Drehstromgeneratoren in Kraftfahrzeugen ist es bekannt, die Anschlußlei 0 tungen der im Klauenpolläufer untergebrachten Erregerwicklung entlang der Läuferwelle zu den Schleifringen zu führen, wo sie jeweils mit einem der Schleifringe kontaktiert sind. Die Anschlußleitungen werden dabei zwischen dem magnetisch wirksamen Läuferteil und dem Schleifringkörper mit einer verklebten Bandage auf der Läuferwelle befestigt. Hierbei ist nachteilig, daß bei sehr hohen Drehzahlen die Bandage durch Fliehkräfte aufreißen kann, so daß sich die Anschlußleitungen lösen und durch die dann wirksamen Fliehkräfte beschädigt werden oder gar abreißen.In electrical machines with a slip ring rotor, for example in a claw pole rotor for three-phase generators in motor vehicles, it is known to lead the connecting cables of the excitation winding housed in the claw pole rotor along the rotor shaft to the slip rings, where they are each contacted with one of the slip rings. The connecting cables are attached to the rotor shaft between the magnetically effective rotor part and the slip ring body with a glued bandage. The disadvantage here is that at very high speeds the bandage can tear open due to centrifugal forces, so that the connecting cables come loose and are damaged or even torn off by the centrifugal forces that then act.

Bei anderen, gleichartigen Generatoren, sogenannten Topfgeneratoren gemäß US-PS 4 406 961 ist es bekannt, zwischen dem Läuferkörper und dem Schleifringkörper eine Staubschutzscheibe auf der Läuferwelle zu befestigen, deren äußerer 5 labyrinthförmige Bereich einen Kragen einer Staubschutzkappe einfaßt, die am Lagerflansch der Maschine befestigt ist. Die Anschlußleitungen werden dort entlang der Läuferwelle durchIn other similar generators, so-called pot generators according to US-PS 4 406 961, it is known to attach a dust protection disk on the rotor shaft between the rotor body and the slip ring body, the outer 5 labyrinth-shaped area of which encloses a collar of a dust protection cap that is attached to the bearing flange of the machine. The connecting cables are then routed along the rotor shaft by

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axiale Nuten der Staubschut&zgr;scheibe hindurchgeführt, so daß sie auch bei hohen Drehzahlen vor Beschädigung durch Fliehkräfte geschützt sind. Aufgrund des relativ großen Außendurchmessers dieser Staubschutzscheibe und des geringen Abstandes zum Schleifringkörper ist dort das Einfädeln der Anschlußleiter und deren Kontaktierung mit den Schleifringen aus Platzgründen für Handhabungsautomaten ungeeignet, so daß diese Arbeitsgänge in Einzelfertigung von Hand'durchgeführt werden müssen.axial grooves of the dust protection disk so that they are protected from damage by centrifugal forces even at high speeds. Due to the relatively large external diameter of this dust protection disk and the small distance to the slip ring body, threading the connecting conductors and making contact with the slip rings is unsuitable for handling machines due to space constraints, so that these operations must be carried out by hand in individual production.

Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, die Fixierung der Anschlußleiter an der Läuferwelle und deren Kontaktierung mit den Schleifringen so zu gestalten, daß sie in kostengünstiger Weise voll automatisch durchgeführt werden kann.The aim of this solution is to design the fixing of the connecting conductors to the rotor shaft and their contacting with the slip rings in such a way that it can be carried out fully automatically in a cost-effective manner.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Schleifringläufer mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der zur Fixierung der Anschlußleiter verwendete Kunststoffring nunmehr so gestaltet ist, daß einerseits genügend Raum zum Kontaktieren der Anschlußleiter mit den Schleifringen mittels Fertigungsautomaten geschaffen wurde und daß andererseits der Kunststoffring im Bedarfsfalle zu einer Staubschutzscheibe ergänzt werden kann, indem man auf seine axiale Mantelfläche am Außenumfang einen Staubschutzring fixieren kann. Ferner kann der Kunststoffring als einheitlicher Grundträger für verschiedene Ausführungsformen und 0 Größen der Staubschutzscheibe verwendet werden.The slip ring rotor according to the invention with the characterizing feature of claim 1 has the advantage that the plastic ring used to fix the connecting conductors is now designed in such a way that, on the one hand, sufficient space is created for the connecting conductors to contact the slip rings using automatic production machines and, on the other hand, that the plastic ring can be supplemented to form a dust protection disk if required by fixing a dust protection ring to its axial surface on the outer circumference. Furthermore, the plastic ring can be used as a uniform base support for various designs and sizes of the dust protection disk.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Merkmals. Dadurch, daß der Durchmesser der äußeren Mantelfläche des Grundkörpers etwas größer ist als der Außendurchmesser der Schleifringe, wirdThe features listed in the subclaims result in advantageous further developments and improvements of the feature specified in claim 1. Because the diameter of the outer surface of the base body is slightly larger than the outer diameter of the slip rings,

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erreicht, daß nach dem automatischen Anbringen der Anschlußleiter an den Schleifringen der jeweils benötigte Staubschutzring über die Schleifringe hinweg auf den Grundkörper aufgepreßt werden kann, wobei zumindest ein Abschnitt der axialen Innenmantelfläche des Staubschutzringes mit der äußeren Mantelfläche des Grundkörpers einen Preßsitz bilden.This ensures that after the connecting conductors have been automatically attached to the slip rings, the required dust protection ring can be pressed onto the base body over the slip rings, with at least one section of the axial inner surface of the dust protection ring forming a press fit with the outer surface of the base body.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Drehstromgenerator mit einem Schleifringläufer und einer Staubschutzkappe, die mit einer Staubschutzscheibe des Läufers zusammenwirkt und Figur 2 zeigt den Grundträger der Staubschutzscheibe a) in der Vorderansicht, b) im Längsschnitt und c) ein stark vergrößert dargestelltes Detail. Figur 3 zeigt den Staubschutzring der Staubschutzscheibe a) in Draufsicht, b) im Längsschnitt und c) eine stark vergrößerte Einzelheit und Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des Schleifringläufers aus Figur 1 mit dem Grundträger ohne Staubschutzring.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a three-phase generator with a slip ring rotor and a dust protection cap that interacts with a dust protection disk of the rotor and Figure 2 shows the base support of the dust protection disk a) in the front view, b) in longitudinal section and c) a greatly enlarged detail. Figure 3 shows the dust protection ring of the dust protection disk a) in plan view, b) in longitudinal section and c) a greatly enlarged detail and Figure 4 shows a section of the slip ring rotor from Figure 1 with the base support without dust protection ring.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In Figur 1 ist ein Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge in sogenannter Topfbauweise mit 10 bezeichnet. Das zweiteilige Gehäuse 11 spannt ein Statorblechpaket 12 mit der Drehstromwicklung 13 ein. Das Gehäuse 11 ist an den Stirnseiten jeweils als Lagerflansch ausgebildet, in denen die Läuferwelle 14 eines Schleifringläufers 15 gelagert ist, der als Klauenpolläufer ausgebildet ist. Der magnetisch wirksame Läuferteil besteht aus zwei Klauenpolscheiben 16 zwischen denen ein Eisenkern 17 eingespannt ist, der eine Erregerwicklung 18 trägt. Die Erregerwicklung 18 ist über zwei Anschlußleiter 19, 20 mit zwei axial nebeneinander liegenden Schleifringen 21, 22 eines Schleifringkörpers 23 elektrisch verbun-In Figure 1, a three-phase generator for motor vehicles in a so-called pot design is designated 10. The two-part housing 11 clamps a stator laminated core 12 with the three-phase winding 13. The housing 11 is designed as a bearing flange on each of the front sides, in which the rotor shaft 14 of a slip ring rotor 15 is mounted, which is designed as a claw pole rotor. The magnetically active rotor part consists of two claw pole disks 16 between which an iron core 17 is clamped, which carries an excitation winding 18. The excitation winding 18 is electrically connected via two connecting conductors 19, 20 to two axially adjacent slip rings 21, 22 of a slip ring body 23.

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den, die zur Stromversorgung der Erregerwicklung 18 mit Kohlebürsten 24 in einem am Lagerflansch befestigten Bürstenhalter 25 zusammenwirken. Zwischen dem Schleifringkörper 23 und der Klauenpolscheibe 16 ist eine Staubschutzscheibe 2 6 auf der Läuferwelle 14 befestigt, deren äußerer Bereich eine axial auslaufende Ringnut 27 aufweist, die einen Kragen 28 einer am Lagerflansch des Gehäuses 11 der Maschine befestigten Staubschutzkappe 2 9 umgibt-.which cooperate with carbon brushes 24 in a brush holder 25 attached to the bearing flange to supply power to the excitation winding 18. Between the slip ring body 23 and the claw pole disk 16, a dust protection disk 2 6 is attached to the rotor shaft 14, the outer area of which has an axially tapering annular groove 27 which surrounds a collar 28 of a dust protection cap 2 9 attached to the bearing flange of the housing 11 of the machine.

In Figur 1 ist für eine vollautomatische Montage und Kontaktierung des Schleifringkörpers 23 mit den Anschlußleitern 19, 20 auf der Läuferwelle 14 die Staubschutzscheibe 26 zweiteilig ausgebildet. Sie besteht aus einem Grundträger 30 nach Figur 2 und einem konzentrisch darüber angeordneten Staubschutzring 31 gemäß Figur 3. Der Grundträger 30 wird dabei von einem Kunststoffring gebildet, der zunächst auf einen Abschnitt der Läuerwelle 14 bis zur Anlage an der Klauenpolscheibe 16 aufgepreßt wird. Dieser Kunststoffring hat an seiner Innenbohrung zwei einander gegenüberliegende 0 axiale Nuten 32, durch die hindurch die beiden Anschlußleiter 19, 20 entlang der Läuferwelle 14 zu dem Schleifringkörper 23 geführt werden. Diese Nuten 32 gehen auf der der Klauenpolscheibe 16 zugewandten Stirnfläche 33 des Grundträgers 3 0 gemäß Figur 2a und 2b jeweils in eine Radialnut 34 über. Am Außenumfang des Grundträgers 30 befindet sich konzentrisch zur Läuferwelle 14 eine axiale Mantelfläche 3 5 zum Aufpressen des Staubschutzringes 31. Der Außendurchmesser des Grundträgers 3 0 ist nur wenig größer als der Außendurchmesser der Schleifringe 21, 22, so daß für Handhabungsauto-0 maten nunmehr genügend Platz geschaffen ist, um insbesondere den hinteren Schleifring 21 mit dem Anschlußleiter 19 verlöten, verschweißen und/oder verstemmen zu können. Nach diesem Konatktieren der Schleifringe 21, 22 mit den Anschlußleitern 19, 20 wird nun im Bedarfsfall der Grundträger 30 zu einer Staubschutzscheibe 26 ergänzt, indem der in Figur 3 dargestellte Staubschutzring 31 über die Schleifringe 21, 22 hin-In Figure 1, the dust protection disk 26 is designed in two parts for fully automatic assembly and contacting of the slip ring body 23 with the connecting conductors 19, 20 on the rotor shaft 14. It consists of a base support 30 according to Figure 2 and a dust protection ring 31 arranged concentrically above it according to Figure 3. The base support 30 is formed by a plastic ring which is first pressed onto a section of the rotor shaft 14 until it rests against the claw pole disk 16. This plastic ring has two opposing 0 axial grooves 32 on its inner bore through which the two connecting conductors 19, 20 are guided along the rotor shaft 14 to the slip ring body 23. These grooves 32 each merge into a radial groove 34 on the end face 33 of the base support 30 facing the claw pole disk 16, as shown in Figures 2a and 2b. On the outer circumference of the base support 30 there is an axial surface 35 concentrically to the rotor shaft 14 for pressing on the dust protection ring 31. The outer diameter of the base support 30 is only slightly larger than the outer diameter of the slip rings 21, 22, so that sufficient space is now created for handling machines, in particular to be able to solder, weld and/or caulk the rear slip ring 21 to the connecting conductor 19. After this contacting of the slip rings 21, 22 with the connecting conductors 19, 20, the base support 30 is now supplemented, if necessary, to form a dust protection disk 26 by sliding the dust protection ring 31 shown in Figure 3 over the slip rings 21, 22.

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weg auf den Grundträger 30 aufgepreßt wird. Der Staubschutzring 31 bildet dabei mit seiner axial verlaufenden Innenmantelfläche 3 6 zumindest auf einem Längsabschnitt einen Preßsitz mit der äußeren Mantelfläche 35 des Grundträgers 30. 5is pressed onto the base support 30. The dust protection ring 31 forms a press fit with its axially extending inner surface 36 with the outer surface 35 of the base support 30 at least over a longitudinal section. 5

Um bei den erheblichen mechanischen und thermischen Beanspruchungen dieses Preßsitzes zwischen Grundträger 30 und Staubschutzring 31 den Staubschutzring 31 gegen^eine axiale Verschiebung zu sichern, weisen die Außenmantelfläche 35 des Grundträgers 30 und die Innenmantelfläche 36 des Staubschutzringes 31 in Achsrichtung zusammenwirkende Rastmittel auf. In der vergrößerten Darstellung aus Figur 2c ist erkennbar, daß zu diesem Zweck die Außenmantelfläche 3 5 des Grundträgers 30 eine umlaufende flache Rille 37 aufweist.In order to secure the dust protection ring 31 against axial displacement under the considerable mechanical and thermal stresses of this press fit between the base support 30 and the dust protection ring 31, the outer surface 35 of the base support 30 and the inner surface 36 of the dust protection ring 31 have locking means that interact in the axial direction. In the enlarged illustration in Figure 2c, it can be seen that the outer surface 35 of the base support 30 has a circumferential flat groove 37 for this purpose.

Dementsprechend ist an der Innenmantelfläche 36 des Staubschutzringes 31 gemäß Figur 3c eine umlaufende flache Rastnase 38 angeformt, deren Absatz 38a zum Schleifringkörper 23 hin gerichtet ist, so daß ihr Rücken 38b beim Aufpressen des Staubschutzringes 31 auf den Grundträger 3 0 über die Mantelfläche 33 des Grundträgers 30 hinweggleitet, bis die Rastnase 38 in die Rille 37 der Mantelfläche 35 einrastet. Der Staubschutzring hat an seiner Rückseite ebenfalls zwei einander gegenüberliegende Radialnuten 3 9 zur Aufnahme und Führung der Anschlußleiter 19, 20. Bei der automatischen Montage werden diese Radialnuten 3 9 abgefühlt und der Staubschutzring 31 wird beim Aufpressen auf den Grundträger 3 0 so positioniert, daß diese Radialnut 3 9 konzentrisch über die Radialnuten 34 des Grundträgers 3 0 zu liegen kommen.Accordingly, a circumferential flat locking lug 38 is formed on the inner surface 36 of the dust protection ring 31 according to Figure 3c, the shoulder 38a of which is directed towards the slip ring body 23, so that when the dust protection ring 31 is pressed onto the base support 30, its back 38b slides over the surface 33 of the base support 30 until the locking lug 38 engages in the groove 37 of the surface 35. The dust protection ring also has two opposing radial grooves 3 9 on its rear side for receiving and guiding the connecting conductors 19, 20. During automatic assembly, these radial grooves 3 9 are sensed and the dust protection ring 31 is positioned when pressed onto the base support 3 0 so that this radial groove 3 9 lies concentrically over the radial grooves 34 of the base support 3 0.

0 Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Staubschutzring 31 am Außenbereich mit der zu dem Schleifringkörper 23 hin axial offenen Ringnut 27 versehen, die zur Abdichtung gemäß Figur 1 um einen Kragen 28 der Staubschutzkappe 29 herumgreift. Staubschutzring 31 und Staubschutzkappe 29 können 5 jedoch eine andere Ausführungsform, z.B. in umgekehrter Weise mit einem Kragen und einer Ringnut versehen sein oder0 In the present embodiment, the dust protection ring 31 is provided on the outer area with the annular groove 27 which is axially open towards the slip ring body 23 and which, for sealing purposes, reaches around a collar 28 of the dust protection cap 29 as shown in Figure 1. However, the dust protection ring 31 and dust protection cap 29 can 5 have a different embodiment, e.g. be provided in the opposite way with a collar and an annular groove or

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die labyrinthartig ineinandergreifenden Bereiche zwischen Staubschutzkappe und Staubschutzring können je nach Ausführung der elektrischen Maschine auf verschiedenen Durchmessern liegen. Für die verschiedenen Ausführungsformen kann jedoch ein einheitlicher Grundträger 3 0 verwendet werden.The labyrinth-like interlocking areas between the dust protection cap and the dust protection ring can have different diameters depending on the design of the electrical machine. However, a uniform base support 3 0 can be used for the different designs.

Außerdem kann der Grundträger 3 0 auch dann verwendet werden, wenn die elektrische Maschine ohne eine Staubschutzvorrichtung ausgerüstet ist. In Figur 4 ist dargestellt, daß in diesem Fall der Grundträger 30 ausschließlich als Kunststoffring zur Fixierung der Anschlußleiter 19, 20 an der Läuferwelle 14 dient, der einerseits den Anschluß an die Schleifringe 21, 22 durch Handhabungsautomaten gestattet und der andererseits die Anschlußleiter 19, 20 auch bei sehr hohen Drehzahlen sicher an der Läuferwelle 14 fixiert.In addition, the base support 30 can also be used if the electrical machine is not equipped with a dust protection device. Figure 4 shows that in this case the base support 30 serves exclusively as a plastic ring for fixing the connecting conductors 19, 20 to the rotor shaft 14, which on the one hand allows the connection to the slip rings 21, 22 by means of handling machines and on the other hand securely fixes the connecting conductors 19, 20 to the rotor shaft 14 even at very high speeds.

Claims

• · "· ·*· ··* * R. 27325 24.10.94 Ws/Hm/Si ROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart Claims

1. Slip ring rotor of electrical machines, in which connecting lines for connecting the rotor winding to the slip ring body are fastened between the slip ring body and the magnetically active rotor part carrying a rotor winding on the rotor shaft, the connecting lines being accommodated along the rotor shaft in axial grooves of a plastic ring pressed onto the rotor shaft, characterized in that the plastic ring has an axial jacket surface (35) on the outer circumference as a base support (30) for pressing on a dust protection ring (31).

2. Slip ring rotor according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the base support (3 0) pressed onto the rotor shaft (14) 5 is larger than the outer diameter of the slip ring body (23) and that the dust protection ring (31) is pressed over the slip ring body (23) onto the base support (30) to form a dust protection disk (26) whose outer region (3 7) comprises a collar (38) 0 of a dust protection cap (29) fastened to the bearing flange of the machine (10).

3. Slip ring rotor according to claim 2, characterized in that the dust protection ring (31) is applied with an axial inner surface (36) by means of a press fit to the outer surface (35) of the base carrier (30).

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4. Slip ring rotor according to claim 3, characterized in that the outer surface (33) of the base support (30) and the inner surface (36) of the dust protection ring (31) have locking means (37,

38).

5. Slip ring rotor according to claim 4, characterized in that the outer surface (35) of the base carrier (30) has a preferably circumferential flat groove (37) into which a preferably circumferential flat locking lug (38) on the inner surface (36) of the dust protection ring (31) engages.