DE1613169C3 - Small motor commutator and method of making the same - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator für Kleinstmotoren mit einer Anzahl um einen Iso-The invention relates to a commutator for miniature motors with a number around one Iso-

¹S licrstoffkern angeordneter, jeweils aus einem Anschluß- und einem Kommutatorschenkel bestehender, winkelförmiger Lamellen, deren Anschlußschenkel von der Kommutatorachse fortweisen und mindestens über einen Bereich ihrer Länge im Isolicrstoffkern festgehalten sind. ¹ S licrstoffkern arranged, each consisting of a connection leg and a commutator leg, angular lamellae, the connection legs of which point away from the commutator axis and are held in the Isolicrstoffkern at least over part of their length.

Kommutatoren für Kleinstmotoren müssen einen möglichst kleinen Durchmesser aufweisen, um das von dem Kommutator ausgeübte Bremsmoment und damit die Verringerung des Wirkungsgrades klein zu halten.Commutators for miniature motors must have the smallest possible diameter in order to achieve the braking torque exerted by the commutator and thus the reduction in efficiency become small keep.

Die Übertragung der Konstruktionsprinzipien von Kommutatoren normaler Größe auf Kommutatoren für Kleinstmotoren stößt auf eine Reihe von Schwierigkeiten. Man hat daher bereits versucht, einen Trommelkommutator für Kleinstmotoren derart auszubilden, daß die Lamellen durch in einem Isolierstoffteil gehaltene drahtförmige Leiter gebildet werden, deren Enden zu diesem Zweck freiliegend und achsparallel aus dem Isolierstoffteil heraustreten, wobei die drahtförmigen Leiter innerhalb des Isolierstoffteiles radial nach außen von der Achse weggebogen sind und mit ihren achsfernen Enden für Anschlußzwecke ebenfalls aus dem Isolierstoffteil frei heraustreten. Dieser Kommutator ermöglicht ein einfaches Anlöten der Drähte der Ankerwicklung und eignet sich für eine hohe Lamellenzahl. Er weist jedoch den Nachteil auf, daß die aktiven Oberflächen des Kommutators sich nur mit verhältnismäßig großem Aufwand herstellen lassen. Um eine genügende Rundheit der Kommutatorlauffläche zu erreichen, ist es erforderlich, die Oberfläche mit einem Diamanten in vielen Gängen abzudrehen.The transfer of the design principles from normal size commutators to commutators for micro motors encounters a number of difficulties. So one has already tried to find one To train drum commutator for miniature motors in such a way that the lamellas through in an insulating part held wire-shaped conductors are formed, the ends of which are exposed for this purpose and emerge axially parallel from the insulating material part, the wire-shaped conductors within the insulating material part are bent radially outward from the axis and with their ends remote from the axis for connection purposes also step freely out of the insulating part. This commutator enables a simple Solder the wires of the armature winding and is suitable for a high number of lamellas. However, he points the disadvantage that the active surfaces of the commutator are only relatively large Allow effort to be made. In order to achieve sufficient roundness of the commutator running surface, is it is necessary to turn the surface with a diamond in many turns.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator für Kleinstmotoren zu schaffen, der eine hohe Oberflächengüte aufweist und mechanisch unempfindlich ausgebildet ist. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kommutators, welches sich einfacher ausführen läßt als die Verfahren zum Herstellen der bekannten Kommutatoren.The invention has for its object to provide a commutator for micro motors, the one has a high surface quality and is designed to be mechanically insensitive. Subject of the invention is also a method for producing such a commutator, which can be carried out more easily lets as the method of manufacturing the known commutators.

Der Kommutator nach der Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, daß die Kommutatorschenkel der Lamellen im Bereich des lsolierstoffkernes eine zur Kommutatorachse hin gerichtete Vorspannung aufweisen. The commutator according to the invention is now characterized in that the commutator legs of the Lamellae in the area of the insulating material core have a prestressing directed towards the commutator axis.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die bisherigen Schwierigkeiten beim Bau von Trommelkommutatoren für Kleinstmotoren der eingangs genannten Art daher rührten, daß die Lamellen im Kommutatorbereich nicht immer fest mit dem Isolierstoffkern verbunden waren, so daß die Lamellen beim Überdrehen der Lauffläche des Kommutators Schwingungen ausführen konnten und dadurch die HerstellungIt has been found that the previous difficulties in the construction of drum commutators for micro motors of the type mentioned above, therefore, that the lamellae in the commutator area were not always firmly connected to the insulating core, so that the lamellae when over-turning the running surface of the commutator could run vibrations and thereby the production

einer glatten Lauffläche nur mit erheblichem Aufwand möglich war. Der Kommutator nach der Erfindung weist eine große Oberflächengüte und Oberflächenrundheit auf, die sich mit einem Bruchteil der Arbeitsgänge erzielen läßt, wie sie bei den bekannten Herstellungsverfahren erforderlich sind.a smooth running surface only with considerable effort was possible. The commutator according to the invention has a high surface quality and surface roundness on, which can be achieved with a fraction of the operations, as in the known Manufacturing processes are required.

Vorzugsweise sind die Kommutatorbereiche der Lamellen zusätzlich mit dem Isolierstoffkern fest verbunden. Dadurch werden die Kommutatorbereiche nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in Umfangsrichtung fester gehalten, so daß sich die Lauffläche des Kommutators noch einfacher glätten läßt.The commutator areas of the laminations are preferably also firmly connected to the insulating core. As a result, the commutator areas are not only in the radial direction, but also in the circumferential direction held more firmly so that the running surface of the commutator is even easier to smooth leaves.

In Verbindung mit einem glockenförmigen Anker mit einer Stirnscheibe wird der Kommutator nach der Erfindung vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Anschlußschenkel der Lamellen mindestens teilweise in die Stirnscheibe des Ankers eingebettet sind. Dabei kann die Stirnscheibe in der Nähe ihres Umfanges eine der Anzahl der Kommutatorlamellen entsprechende Anzahl von Durchbrüchen aufweisen, die mit den Anschlußschenkeln der Lamellen fluchten. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine einfache Herstellung des Kommutators.In connection with a bell-shaped armature with a face plate, the commutator is after the Invention preferably designed such that the connecting legs of the lamellae at least partially are embedded in the end disk of the armature. The end disk can be close to its circumference have a number of openings corresponding to the number of commutator bars, which with align the connecting legs of the lamellas. Such a design enables simple manufacture of the commutator.

Eine weitere Vereinfachung der Herstellung ergibt sich, wenn die Kommutatorlamellen aus Profildraht hergestellt sind.A further simplification of the production results when the commutator bars are made of profile wire are made.

Vorzugsweise bilden der Isolierstoff kern und die Stirnscheibe dabei ein Teil, so daß sie in einem Gang hergestellt werden können.The core of the insulating material and the faceplate preferably form a part so that they are in one passage can be produced.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen des Kommutators besteht im wesentlichen darin, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen so festgehalten werden, daß die Kommutatorschenkel von der Hohlform radial nach innen abstehen, und daß dann die Hohlform mit Kunststoff unter solchem Druck vollgespritzt wird, daß die Kommutatorschenkel wieder gegen die Wandung der Hohlform gedruckt werden, und daß der Druck so lange aufrechterhalten wird, bis der Kunststoff hart geworden ist. Dieses Herstellungsverfahren bietet eine unbedingte Sicherheit, daß die Kommutatorschenkel eine bestimmte Vorspannung erhalten, die auch bei dem fertigen Kommutator bestehenbleibt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise hergestellte Kommutatoren wesentlich starrer sind als solche Kommutatoren, die in üblicher Art ohne Anwendung einer Vorspannung in einen Kunststoffkern eingespritzt sind.The method according to the invention for manufacturing the commutator consists essentially in that the lamellae are inserted into a hollow shape that encloses at least the commutator legs that the radially protruding connecting legs of the lamellas are held so that the commutator legs from the hollow shape protrude radially inward, and that then the hollow shape with plastic under such pressure is fully injected that the commutator legs again against the wall of the hollow mold printed and that the pressure is maintained until the plastic has hardened is. This manufacturing process offers an absolute certainty that the commutator legs a get certain bias, which persists in the finished commutator. It has shown, that commutators made in this way are much more rigid than those commutators that are injected into a plastic core in the usual way without the application of a preload.

Gemäß einem abgeänderten Verfahren wird so vorgegangen, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die Hohlform mit Kunststoff gefüllt wird, daß man den Kunststoff zuerst im Bereich der Kommutatorschenkel hart werden läßt, daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen sodann vorgespannt werden und daß man den übrigen Teil des Kunststoffes hart werden läßt.According to a modified method, the procedure is such that the lamellae are inserted into a hollow mold which encloses at least the commutator legs that the hollow mold is filled with plastic is that the plastic can first be hard in the area of the commutator legs that the radially protruding connecting legs of the lamellas are then biased and that one of the rest Makes part of the plastic hard.

Auch bei diesem abgeänderten Verfahren ist es günstig, wenn der Kunststoff während der Härtung unter Druck gehalten wird. Die Härtung selbst kann in an sich bekannter Weise durch Zuführung von Wärme ausgeführt werden.In this modified method, too, it is advantageous if the plastic is used during curing is kept under pressure. The hardening itself can be carried out in a manner known per se by adding Heat run.

Zur Herstellung der Kommutatoren nach der Erfindung eignen sich besonders Lamellen aus einem Profildraht mit trapezförmigem Querschnitt. Dadurch wird erreicht, daß die Lauffläche des Kommutators nur verhältnismäßig wenig nachbearbeitet werden muß und daß die Spalte zwischen den Lamellen eine über die Tiefe konstante Breite aufweist.For the production of the commutators according to the invention, laminations from one are particularly suitable Profile wire with a trapezoidal cross-section. This ensures that the running surface of the commutator only needs to be reworked relatively little and that the gaps between the slats have a has constant width over the depth.

Die Lamellen werden vorzugsweise in eine Hohlform eingelegt, die radial nach innen weisende Trennrippen aufweist. Dies hat den Vorteil, daß der Kunststoff des Isolierstoffkernes nicht bis an die Lauffläche des fertigen Kommutators heranreicht und daß beim Herstellen desselben kein Druckausgleich zwischenThe lamellae are preferably placed in a hollow mold, the separating ribs pointing radially inward having. This has the advantage that the plastic of the insulating core does not reach the running surface of the finished commutator and that there is no pressure equalization between

ίο dem radial inneren Bereich der Hohlform und den radial außenliegenden Anlageflächen für die Kommutatorschenkel erfolgt.ίο the radially inner area of the hollow form and the radial external contact surfaces for the commutator legs takes place.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.The invention is supplemented below with reference to schematic drawings of an exemplary embodiment described.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung;F i g. 1 shows an apparatus for performing the method according to the invention;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch eine Hohlform, in die die Kommutatorschenkel der Lamellen eingesetzt werden;F i g. 2 is a cross-section through a hollow mold in FIG which the commutator legs of the laminations are used;

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen fertigen Kommutator nach der Erfindung, der mit einer Stirnscheibe in einem Stück hergestellt ist.F i g. Figure 3 is a top plan view of a finished commutator in accordance with the invention fitted with a faceplate is made in one piece.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zum Durchführen des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung umfaßt ein Formteil 1, welches drei konzentrische, zylinderförmige Hohlbereiche 2, 3 und 4 aufweist. Der kleinste Hohlbereich 2 dient zur Aufnahme einer Hohlform 6, welche in F i g. 2 im Querschnitt dargestellt ist, während der mittlere Hohlbereich 3 und der größere Hohlbereich 4 frei bleiben und mit Kunststoff vollgespritzt werden. Die Hohlform 6 weist radial nach innen weisende Rippen 7 auf. Die Lamellen bestehen aus annähernd rechtwinklig gebogenen Drahtstücken mit trapezförmigem Querschnitt und weisen jeweils einen Kommutatorschenkel 8 sowie einen Anschlußschenkel 9 auf. Die Lamellen werden mit ihren Kommutatorschenkeln 8 in die Hohlform 6 eingesetzt, derart, daß sie von den Rippen 7 gehalten werden. Nachdem die Hohlform in dieser Weise mit Lamellen bestückt ist, wird sie in den kleinsten Hohlbereich 2 der Vorrichtung eingesetzt, wobei die Anschlußschenkel 9 in im mittleren Hohlbereich angebrachten Ausnehmungen 10 aufliegen, deren Auflagefläche an die Kontur der Lamellen angepaßt ist. Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Abschlußdeckel 11, der mit einer Bohrung für die Welle 5 sowie mit einer Öffnung 12 versehen ist, die in den freien Raum zwischen den Teilen 1 und 11 mündet und an die eine Leitung 13 angeschlossen ist, welche zum Zuführen des Kunststoffes in den frei gebliebenen Hohlraum dient. In dem Abschlußdeckel sind ferner mit den Ausnehmungen 10 fluchtende Stößel 16 vorgesehen, die die Anschlußschenkel in den Ausnehmungen 10 festspannen.The in F i g. 1 shown device for performing the manufacturing method according to the invention comprises a molded part 1 which has three concentric, cylindrical hollow areas 2, 3 and 4. The smallest hollow area 2 is used to accommodate a hollow shape 6, which is shown in FIG. 2 in cross section is shown, while the central hollow area 3 and the larger hollow area 4 remain free and sprayed with plastic. The hollow mold 6 has ribs 7 pointing radially inward on. The lamellas consist of wire pieces bent at approximately right angles with a trapezoidal shape Cross-section and each have a commutator leg 8 and a connection leg 9. the Lamellae are used with their commutator legs 8 in the hollow mold 6, such that they are of the Ribs 7 are held. After the hollow mold is equipped with lamellas in this way, it is in the smallest hollow area 2 of the device is used, with the connecting legs 9 in the middle Recesses 10 attached to the hollow area rest, their bearing surface on the contour of the lamellas is adapted. The device further comprises an end cover 11, which has a bore for the Shaft 5 and is provided with an opening 12 which leads into the free space between parts 1 and 11 opens and to which a line 13 is connected, which for feeding the plastic into the remaining free Cavity is used. In the cover plate 10 are also aligned with the recesses Plungers 16 are provided, which clamp the connecting legs in the recesses 10.

Wie in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist, stehen die Kommutatorschenkel 8 im zusammengebauten Zustand der Herstellungsform radial nach innen von der Hohlform 6 ab. Sobald Kunststoff durch die Leitung 13 in die Hohlform unter Druck eingespritzt wird, werden die Kommutatorschenkel jedoch wieder gegen die Wandung der Hohlform 6 gedrückt und stehen damit unter Vorspannung. Da der Druck so lange aufrechterhalten wird, bis der in die Herstellungsform eingespritzte Kunststoff erhärtet ist, weisen die Kommutatorschenkel des fertigen Kommutators also eine radial nach innen gerichtete Vorspannung auf.As in Fig. 1 is shown in dashed lines, the commutator legs 8 are in the assembled state of the production mold radially inward from the hollow mold 6. Once plastic through the pipe 13 is injected into the hollow mold under pressure, the commutator legs are however again against pressed the wall of the hollow mold 6 and are thus under tension. Because the pressure is so is maintained for a long time until the plastic injected into the manufacturing mold has hardened the commutator legs of the finished commutator thus have a radially inwardly directed prestress on.

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen fertigen Kommutator nach der Erfindung mit einer Stirnscheibe 14, in deren Nabe die radial nach außen weisenden Anschlußschenkel 9 des Kommutators teilweise eingebettet sind. Die Umfangsfläche der Stirnscheibe 14 dient zur Befestigung einer zylinderförmigen Ankerwicklung. In der Stirnscheibe 14 sind mit den Anschlußschenkeln 9 fluchtende Durchbrüche 15 vorgesehen, die einen Durchtritt der Stößel 16 bei der Herstellung des Kommutators ermöglichen (Fig. 1).F i g. 3 is a top plan view of a finished commutator according to the invention with an end disk 14, in the hub of which the radially outwardly pointing Terminal legs 9 of the commutator are partially embedded. The peripheral surface of the end disk 14 is used to attach a cylindrical armature winding. In the end plate 14 are with the connecting legs 9 aligned openings 15 are provided which allow the plunger 16 to pass through during manufacture enable the commutator (Fig. 1).

F i g. 4 zeigt den fertigen Kommutator in einem Längsschnitt.F i g. 4 shows the finished commutator in a longitudinal section.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (10)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Kommutator für Kleinstmotoren mit einer Anzahl um einen Isolierstoff kern angeordneter, jeweils aus einem Anschluß- und einem Kommutatorschenkel bestehender, winkelförmiger Lamellen, deren Anschlußschenkel von der Kommutatorachse fortweisen und mindestens über einen Bereich ihrer Länge im Isolierstoffkern festgehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorschenkel (8) der Lamellen im Bereich des Isolierstoffkernes eine zur Komnuitatorachse hin gerichtete Vorspannung aufweisen. 1. Commutator for miniature motors with a number arranged around an insulating material core, Angled lamellas each consisting of a connection leg and a commutator leg, their connecting legs point away from the commutator axis and held in place in the insulating material core at least over a portion of their length are characterized by that the commutator legs (8) of the lamellae in the area of the insulating material core one to the commutator axis have directed bias. 2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorschenkel (8) der Lamellen zusätzlich mit dem Isolierstoffkern fest verbunden sind.2. Commutator according to claim 1, characterized in that the commutator legs (8) the lamellas are also firmly connected to the insulating core. 3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung in Verbindung mit einem glockenförmigen Anker mit einer Stirnscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschenkel (9) der Lamellen mindestens teilweise in die Stirnscheibe (14) des Ankers eingebettet sind.3. Commutator according to claim 1 or 2, for use in connection with a bell-shaped Armature with a face plate, characterized in that the connecting legs (9) of the lamellae are at least partially embedded in the end plate (14) of the armature. 4. Kommutator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnscheibe (14) in der Nähe ihres Umfanges eine der Anzahl der Lamellen entsprechende Anzahl von Durchbrüchen (15) aufweist, die mit den Anschlußschenkeln (9) der Lamellen fluchten.4. Commutator according to claim 3, characterized in that the end plate (14) in the Near their circumference a number of openings corresponding to the number of lamellas (15) has, which are aligned with the connecting legs (9) of the slats. 5. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen aus Profildraht bestehen.5. Commutator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lamellae consist of profile wire. 6. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkern und die Stirnscheibe (14) ein Teil bilden. 6. Commutator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating material core and the end disk (14) form a part. 7. Verfahren zum Herstellen eines Kommutators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen so festgehalten werden, daß die Kommutatorschenkel von der Hohlform radial nach innen abstehen, und daß dann die Hohlform mit Kunststoff unter solchem Druck vollgespritzt wird, daß die Kommutatorschenkel wieder gegen die Wandung der Hohlform gedrückt werden, und daß der Druck so lange aufrechterhalten wird, bis der Kunststoff hart geworden ist.7. A method for producing a commutator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that characterized in that the lamellae are inserted into a hollow shape, which is at least the commutator legs encloses that the radially protruding connecting legs of the lamellas are held in place be that the commutator legs protrude radially inward from the hollow shape, and that then the hollow mold is injected full of plastic under such pressure that the commutator legs be pressed again against the wall of the hollow mold, and that the pressure is maintained until the plastic has hardened. 8. Verfahren zum Herstellen eines Kommutators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die Hohlform mit Kunststoff gefüllt wird, daß man den Kunststoff zuerst im Bereich der Kommutatorschenkel hart werden läßt und daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen sodann vorgespannt werden und man den übrigen Teil des Kunststoffs hart werden läßt.8. A method for producing a commutator according to any one of claims 1 to 6, characterized in that characterized in that the lamellae are inserted into a hollow shape, which is at least the commutator legs encloses that the hollow mold is filled with plastic, that the plastic first in the area of the commutator legs can be hard and that the radially protruding Connection legs of the slats are then biased and the remaining part of the Hardens plastic. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung durch Wärme ausgeführt wird.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the hardening by heat is performed. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die radial nach innen weisende Trennrippen aufweist.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the lamellae in a hollow mold can be inserted, which has separating ribs pointing radially inward.