Kommutator für elektrische MaschinenCommutator for electrical machines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Kommutator für elektrische Maschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Bei solch einem bekannten Kommutator besteht der Trägerkörper aus Stahl und hat einen zylin¬ drischen Außenmantel, auf dem ein Isolierzylinder befestigt ist. Auf dem Isolierzylinder sind einen gleichfalls zylindrischen Außen¬ mantel - und somit die Bürstenlauffläche des Kommutators - bildend abwechselnd Segmente und Isolierstäbe angeordnet und durch Löten oder Schweißen miteinander verbunden. Dabei ist von Nachteil, daß das Herstellverfahren sehr umständlich und teuer ist und nicht in ausreichendem Maße schleuderfest und temperaturbeständig sein kann.The invention is based on a commutator for electrical machines according to the preamble of the main claim. In such a known commutator, the carrier body consists of steel and has a cylindrical outer jacket on which an insulating cylinder is attached. Segments and insulating rods are alternately arranged on the insulating cylinder to form an equally cylindrical outer jacket - and thus the brush running surface of the commutator - and connected to one another by soldering or welding. The disadvantage here is that the manufacturing process is very cumbersome and expensive and can not be sufficiently centrifugal and temperature resistant.
Aufgabe, Lösung und Vorteile der ErfindungObject, solution and advantages of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen für die Großmengen- fertigung geeigneten Kommutator für hochdrehende elektrische Maschinen in kurzen Prozeßzeiten mit hoher Schleuderfestigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit herzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe sind die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen.The invention is based on the object of producing a commutator suitable for large-scale production for high-speed electrical machines in short process times with high spin resistance and high temperature resistance. The measures specified in the characterizing part of the main claim are provided to achieve the object.
Dabei ist von Vorteil, daß durch das Entfallen von asbesthaltiger Isolierstoffmasse und damit verbundener langer Herstellprozeßzeit umweltfreundlichere Kommutatoren mit ausreichend hoher Schleuder¬ festigkeit in einem für die Großmengenfertigung geeigneten Verfahren mit kurzen Taktzeiten hergestellt werden können und darüber hinaus eine Montage der Kommutatoren in einer automatisierten Ankerferti¬ gungsstraße ermöglicht wird. Außerdem ist von Vorteil, daß durch den Wegfall der üblichen bekannten meist Asbest enthaltenden Isolier¬ stoffmasse eine höhere Temperaturbeständigkeit und bessere Wärmeab¬ leitung erzielt wird und das Entfernen der Isolation zwischen den Segmenten entfällt.The advantage here is that the elimination of asbestos-containing insulating material and the associated long manufacturing process time means that more environmentally friendly commutators with sufficiently high spin resistance can be produced in a process suitable for large-scale production with short cycle times, and moreover assembly of the commutators in an automated armature production junction road is made possible. It is also advantageous that a higher temperature resistance and better heat dissipation is achieved by the elimination of the usual known insulating material, which mostly contains asbestos, and there is no need to remove the insulation between the segments.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Kommutators möglich. Besonders vorteilhaft ist die weiter erhöhte Schleuderfestigkeit durch das Verstemmen der radial und/oder axial in die Längsnuten des Segmentträgers einsetzbaren Segmente.Advantageous further developments of the commutator specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. The further increased spin resistance is particularly advantageous due to the caulking of the segments which can be inserted radially and / or axially into the longitudinal grooves of the segment carrier.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Kommutator im Längsschnitt, Figur 2 ein erstes Aus¬ führungsbeispiel und Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Teiles des .Segmentträgers mit in den Längsnuten eingesetzten und befestigten Segmenten, jeweils in Ansicht in Pfeilrichtung in Figur 1.
Beschreibung der AusführungsbeispieleEmbodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a commutator in longitudinal section, FIG. 2 shows a first exemplary embodiment and FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a part of the segment carrier with segments inserted and fastened in the longitudinal grooves, each in the direction of the arrow in FIG. 1. Description of the embodiments
Ein Kommutator hat einen Segmentträger 1 beispielsweise aus Stahl oder Aluminium, der mit einer konzentrischen Bohrung 2 2um Aufnehmen auf einer an sich bekannten und nicht näher dargestellten Ankerwelle versehen ist. An seinem Außenmantel 3 ist der Segmentträger 1 mit in U fangsrichtung gleichmäßig verteilten Längsnuten 4 versehen. Auf dem Außenmantel 3 einschließlich der Längsnuten 4 ist eine Isolier¬ schicht 5 aufgebracht beispielsweise aus Papier, Lack oder als Pulverbeschichtung.A commutator has a segment carrier 1, for example made of steel or aluminum, which is provided with a concentric bore 2 2 for receiving it on an armature shaft which is known per se and not shown in detail. On its outer jacket 3, the segment carrier 1 is provided with longitudinal grooves 4 evenly distributed in the U direction of travel. On the outer jacket 3 including the longitudinal grooves 4, an insulating layer 5 is applied, for example made of paper, lacquer or as a powder coating.
Beim ersten Ausführungsbeispiel des Segmentträgers 1 nach Figur 2 sind die Seitenwände 6 der offenen Längsnuten 4 eben ausgebildet. Die Segmente 7 haben an einem Ende eine Anschlußfahne 8 zum Befestigen der Enden einer an sich bekannten und nicht näher dargestellten Ankerwicklung. Der Befestigungsbereich 9 der Segmente 7 in den Längsnuten 4 des Segmentträgers 1 ist im Querschnitt keilförmig verengt mit abgerundeter Kante. Die Form des Befestigungsbereichs 9 der Segmente 7 entspricht somit der Form der Längsnut 4 des Segmentträgers 1. In den Längsseiten 10 des Befestigungsbereichs 9 ist je eine Längsnut 11 ausgebildet, die von der Bürstenlauffläche 12 der Segmente 7 her gesehen einen Hinter¬ schnitt bildet.In the first embodiment of the segment carrier 1 according to FIG. 2, the side walls 6 of the open longitudinal grooves 4 are flat. The segments 7 have at one end a connecting lug 8 for fastening the ends of an armature winding which is known per se and not shown in detail. The fastening area 9 of the segments 7 in the longitudinal grooves 4 of the segment carrier 1 is narrowed in cross section in a wedge shape with a rounded edge. The shape of the fastening area 9 of the segments 7 thus corresponds to the shape of the longitudinal groove 4 of the segment carrier 1. A longitudinal groove 11 is formed in each of the longitudinal sides 10 of the fastening area 9, which forms an undercut as seen from the brush tread 12 of the segments 7.
Die Segmente 7 werden mit ihrem Befestigungsbereich 9 bis 11 radial oder axial in die Längsnuten 4 des Segmentträgers 1 eingesetzt und im Segmentträger 1 mechanisch befestigt. Das geschieht beispiels¬ weise durch Verstemmen. Dabei wird wenigstens stellenweise Material vom Außenmantel 3 zwischen den Längsnuten 4 des Segmentträgers 1 in die Längsnuten 11 im Befestigungsbereich 9 der Segmente 7 gepreßt. Die Segmente 7 können auch von "innen" verstemmt werden. Dazu wird beispielsweise der Kommutator in eine Matrize gespannt und der mit den Segmenten 7 bestückte Segmentträger 1 wird axial zusammenge-
drückt, so daß dabei verdrängtes Material des Segmentträgers 1 in die Längsnuten 11 der Segmente 7 ausweichen kann und die Segmente 7 im Segmentträger 1 festhält.The segments 7 with their fastening areas 9 to 11 are inserted radially or axially into the longitudinal grooves 4 of the segment carrier 1 and mechanically fastened in the segment carrier 1. This is done, for example, by caulking. Material is pressed at least in places from the outer jacket 3 between the longitudinal grooves 4 of the segment carrier 1 into the longitudinal grooves 11 in the fastening area 9 of the segments 7. The segments 7 can also be caulked from "inside". For this purpose, for example, the commutator is clamped into a die and the segment carrier 1 equipped with the segments 7 is axially collapsed. presses, so that displaced material of the segment carrier 1 can dodge into the longitudinal grooves 11 of the segments 7 and holds the segments 7 in the segment carrier 1.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel des Segmentträgers 13 sind die Randabschnitte 14 der Seitenwände 15 am offenen Ende der Längsnuten 16 des Segmentträgers 13 in die Längsnuten 15 hineinragend ausge¬ bildet. Die Randabschnitte 14 sind entsprechend den Längsnuten 11 im Befestigungsbereich 9 der Segmente 7 ausgebildet und bilden vom Außenmantel 3 des Segmentträgers 13 gesehen ebenfalls Hinterschnitte.In the second exemplary embodiment of the segment carrier 13, the edge sections 14 of the side walls 15 are formed so as to protrude into the longitudinal grooves 15 at the open end of the longitudinal grooves 16 of the segment carrier 13. The edge sections 14 are formed corresponding to the longitudinal grooves 11 in the fastening area 9 of the segments 7 and also form undercuts when viewed from the outer jacket 3 of the segment carrier 13.
Die Segmente 7 werden mit ihrem Befestigungsbereich 9 axial in die L ngsnuten 16 des Segmentträgers 13 eingesetzt, wobei die Randab¬ schnitte 14 in die Längsnuten 11 der Segmente 7 greifen. Dadurch sind die Segmente 7 bereits am Segmentträger 13 gehalten. Durch Verdrängen von Material vom Außenmantel 3 zwischen den Längsnuten 16 des Segmentträgers 13 in die Längsnuten 11 im Befestigungsbereich 9 der Segmente 7 werden die Segmente 7 - beispielsweise durch Ver- stemmen - noch zusätzlich am Segmentträger 13 befestigt. Desgleichen können die Segmente 7 wie beim ersten Ausführungsbeispiel von "innen" verstemmt werden. Dadurch wird vor allem die Schleuder¬ festigkeit weiter erhöht.The segments 7 are inserted with their fastening area 9 axially into the longitudinal grooves 16 of the segment carrier 13, the edge sections 14 engaging in the longitudinal grooves 11 of the segments 7. As a result, the segments 7 are already held on the segment carrier 13. By displacing material from the outer jacket 3 between the longitudinal grooves 16 of the segment carrier 13 into the longitudinal grooves 11 in the fastening area 9 of the segments 7, the segments 7 are additionally fastened to the segment carrier 13, for example by caulking. Similarly, the segments 7 can be caulked from "inside" as in the first embodiment. Above all, this increases the skid resistance.
Die Montage der Kommutatoren läßt sich bei beiden Ausführungen mit einfachen Mitteln in kurzen Taktzeiten in einer automatisierten Ankerfertigungsstraße durchführen und erfolgt somit besonders in der Großmengenfertigung in wirtschaftlicher Weise.
The assembly of the commutators can be carried out with simple means in short cycle times in an automated armature production line in both versions and is therefore carried out economically, particularly in large-volume production.