EP0693230B1 - Armouring ring for rotating bodies and method of producing the same - Google Patents
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- EP0693230B1 EP0693230B1 EP95909707A EP95909707A EP0693230B1 EP 0693230 B1 EP0693230 B1 EP 0693230B1 EP 95909707 A EP95909707 A EP 95909707A EP 95909707 A EP95909707 A EP 95909707A EP 0693230 B1 EP0693230 B1 EP 0693230B1
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a reinforcement ring for commutators and the use of the invention manufactured armouring rings for commutators.
- This problem can be countered, for example, by that combines a metal ring with a glass fiber ring becomes.
- document CH-A-393 507 an armoring ring for commutators, made of an insulating material, preferably a hardened plastic with organic fillers manufactured retaining ring, in which a reinforcing ring embedded in temperable steel with low elongation is.
- This reinforcement ring is only large Workload producible, since either the reinforcement ring in a casting process for the retaining ring in the form for the retaining ring must be included, or the retaining ring to be provided with a circular groove after the appropriate hardening is, which fits extremely snugly on the reinforcement ring have to be.
- Another reinforcement ring is from document GB-A-1 321 059 known, which consists of a steel ring around which in a glass fiber material is wound in an expensive manner then also be subjected to a heat treatment got to. This manufacturing process is therefore quite time consuming and therefore expensive.
- the invention is therefore based on the object of a method to specify for the production of a reinforcement ring for commutators, the high heat resistance, the respective advantages of metal rings and fiberglass rings and at the same time is very inexpensive to manufacture.
- the solution according to the invention has the advantage that during production of the assembled ring only about half each the otherwise usual radial thickness of the glass fiber ring and Steel or metal ring can be used. This allows, that the manufacturing cost of these rings is not material increase, which would be the case if the two rings were nested should be.
- the commutator is designed for thermal and dynamic maximum loads be designed, it is particularly advantageous if the corresponding reinforcement ring has two metal rings, which are attached to the respective end faces of the glass fiber ring are.
- This strength can be increased if the reinforcing ring is designed so that the glass fiber ring both a larger outside diameter and a smaller one Has inner diameter as both metal rings and both protruding areas in the direction of the metal rings in this way are partially offset axially that both on the radial Inner surface of a metal ring of a protruding area as well as on the radial outer surface of the other metal ring the other protruding area is in contact, the two metal rings can advantageously be formed identically.
- the reinforcement rings produced according to the invention can be special advantageous for the reinforcement of the segments in one Commutator can be used, which is described below becomes.
- Reinforcement rings are particularly advantageous one or both radial surfaces of the metal ring partially are covered with glass fiber material, being particularly advantageous these glass fiber parts shifted by means of a punching process can be.
- This punching process can be done separately Punching tool or carried out directly in the commutator itself become.
- the metal ring serves as part of the Punching tool, but serves as the second tool part Circular groove of the punched out segments (as e.g. shown in Fig. 9).
- the reinforcement rings with overhang areas open a very easy way to use a metal ring part desired preload when the reinforcement ring with the glass fiber side ahead into an existing one in the commutator Circular groove is pressed, which circular groove in the axial direction is bevelled so that the fiber ring either to the axis or is tilted to the outer surface of rotation, whereby the metal ring biased either radially inward or radially outward becomes.
- the use of the reinforcement rings according to the invention enables that both the steel ring and part of the fiberglass ring form the supporting part of the reinforcement ring, it being possible that the excess area as an insulation layer between the Steel ring and the copper commutator segments serves.
- the use of the reinforcement rings according to the invention enables it also that the structural designs of the reinforcement to the different quality requirements for commutators can be adjusted.
- the advantage of the constructions is that in all cases a supporting part of the composite Ring is stretched elastically and biased, whereby the commutator the characteristic of the so-called biased Commutators is awarded.
- reinforcement rings produced according to the invention are directly on both sides of the ring the copper segments can be leaned on. This enables drive the ring directly into the grooves of the copper segments can, the ring being wedged into the segments and the This aligns segments in precise radial positions.
- FIG. 1 and 2 is in different views Glass fiber ring or insulating ring 14 shown before it with a Metal or steel ring 12 assembled into a reinforcing ring 10 becomes.
- FIG. 3 to 6 are different in cross section Embodiments of a reinforcement ring 10, 10 ', 10 "and 10"' shown.
- the reinforcement ring 10 shown in Figure 3 is made from the metal ring 12 with a rectangular cross section and the Glass fiber ring 14 with a more angular cross-section, the radial Thickness of the glass fiber ring 14 is greater than the radial Thickness of the steel ring 12.
- the insulating ring 14 has the same or a smaller inner radius than the metal ring 12, and is a radial projection 16 present that axially in such a way by means of a punching process
- Direction of the metal ring 12 offset is that part of the radial outer surface of the steel ring 12 is covered with this protrusion 16, this protrusion 16 but still touches an area of the glass fiber ring 14.
- the reinforcement ring 10 'shown in Figure 4 differs 3 in that an overlap area 18 on the surface facing the axis of a Steel ring 12 'is present and additionally a glass fiber ring 14' has the same or larger outer diameter than a Metal ring 12 '.
- the reinforcement ring 10 '' shown in Fig. 6 has on both End faces of a glass fiber ring 14 "'each a metal or steel ring 12 "'. Since the glass fiber ring 14"' both larger outer diameter as well as a smaller inner diameter than the two, in this case identically trained Steel rings 12 "', there are two protruding areas 16' and 16 "available, which axially shifted in opposite directions are that the one protruding area 16 'on the outer surface of one metal ring 12 "'and the other overhang area 16 "against the inner surface of the other metal ring 12" ' but both protruding areas 16 'and 16 “still one Touch the area of the glass fiber ring 14 "'.
- FIG. 7 shows the use of the reinforcement ring 10 according to FIG. 3 in a commutator 22, which has segments on its outer surface 24 is provided, which are embedded in molding material 26.
- the commutator 22 also has a circular groove 28 which is essentially through recesses in the segments 24 and their circular Arrangement is formed. This circular groove 28 is concentric arranged to the outer circumference of the commutator 22.
- the characteristic of the reinforcement ring lies 10 in that both rings 12, 14 touch on the face, or that the glass fiber ring support part extends to the steel ring 12 the outer layer of the glass fiber ring 14 is shifted and the outer shell of the steel ring 12th clasped and thus connects the two rings 12, 14.
- the way shaped reinforcement ring 10 therefore consists of three parts, of which part of the steel ring 12, the second part of the support part of the glass fiber ring 14 and the third part of the protruding area 16, which serves as an insulation covering of the steel ring 12 and simultaneously connects the steel ring 12 with the glass fiber ring 14.
- the commutator armouring in this example of use is like this executed that the support part of the glass fiber ring 14 elastic on the anchors of the segments, for example made of copper 24 is raised. That from the elastic expansion of this Partly resulting force causes a force component the segments 24 in the direction of the axis of the commutator 22 press the segments 24 on through the protruding area 16 formed insulation jacket of the steel ring 12, which thereby compressed and clamped firmly. The steel ring 12 is thereby subjected to pressure, whereas the supporting part of the glass fiber ring 14 is extended and tensile.
- the reinforcement ring 10 ' has one Steel ring 12 'with a rectangular cross-section, the axial height is greater than its radial height.
- the commutator armor is like this according to this application example executed that the original support part of the fiberglass ring 14 'with the outer circumference over the cone in the circular groove 28' the segments 24 'of the commutator 22' in the radial direction is pressed inside.
- the steel ring 12 ' is by means of deformation the armature of the segments 24 'is stretched radially outwards and thereby in a prestressed state and firmly against displacement clamped.
- the axial height of the steel ring 12 ' is greater than the height of the insulation layer formed by the protruding area 18, see that the space between the inner shell part of the steel ring 12 'and the anchors of the segments 24' with a heat resistant Potting compound is filled, causing a detachment of the Additional segments 24 'of the commutator 22' at high temperatures is prevented.
- the reinforcement ring assembled for this application example 10 consists of a steel ring 12" rectangular cross-section, the axial ring height being greater than the radial height of the steel ring 12 ".
- the peculiarity lies in the fact that the touch both rings 12 “and 14" on the front, or that the Support part of the glass fiber ring 14 "in the steel ring 12" extended is, the inner and outer layer or protruding areas 20 of the glass fiber ring 14 "in the direction of the steel ring 12 "and part of the axial height of the inner and the outer casing of the steel ring 12 ".
- the commutator armor according to this example of use is like this executed that the reinforcement ring so shaped and assembled 10 "in cutouts formed in a circular groove 28" Segments 24 "is hammered in and by means of the deformation of the Anchor of the segments 24 "in the outward direction additionally fastened becomes.
- the commonality and the advantage of using the reinforcement rings according to these statements is that by the reinforcement rings the commutator segments to each other exactly defined distance and at the precisely defined diameter be connected to the molding compound before casting.
- the reinforcement ring used for this application example corresponds to the reinforcement ring 10 'shown in FIG.
- This Reinforcement ring 10 ' consists of the steel ring 12' rectangular Cross-section, the axial ring height greater than that radial thickness of the ring is.
- the peculiarity of this application example is that that the two rings touch on the face, or that the Supporting part of the glass fiber ring 14 'extends the steel ring 12' with the inner layer of the glass fiber ring 14 ' is shifted and part of the axial height of the inner shell of the steel ring 12 'clasped.
- This commutator armature is intended for commutators that composed of copper segments and intermediate insulation slats are.
- the insulation slats are between the anchors of the segments 24 "'extended and serve the Prevention of the armoring ring 10 'in the initial position returns, both the steel ring 12 'and the glass fiber ring 14 'is biased radially outwards.
- the reinforcement ring assembled for this application example 10 "' consists of two steel rings 12"' right angle Cross-section and a glass fiber ring arranged between them 14 "'.
- the commutator armor according to this example of use is like this executed that the reinforcement ring so shaped and assembled 10 "'in cutouts formed in a circular groove 28"' the segments 24a is turned in and by means of the deformation the anchor of the segments 24a in the outward direction additionally is tensioned.
- This deformation can be caused either by Caulking a notch-shaped groove 27 or generated by bending become.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Armierungsrings für Kommutatoren sowie die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Armierungsringe für Kommtatoren.The invention relates to a method for producing a reinforcement ring for commutators and the use of the invention manufactured armouring rings for commutators.
Es sind verschiedene Ausführungen von Kommutatoren bekannt, die mit Glasfaser-Armierungsringen verstärkt sind. Trotz der großen Vorteile dieser Kommutatoren, zum Beispiel das geringe Gewicht und die einfache und maßgenaue Herstellbarkeit der Glasfaserringe und der Kommutatoren, da die Armierungsringe zugleich elektrische Isolatoren sind, haben derartige Kommutatoren doch eine Schwäche gegenüber den mit Stahlringen armierten Kommutatoren. Diese Schwäche äußert sich bei der Anwendung dieser Kommutatoren für hochwärmebelastete Motoren oder bei Langzeitbetrieb unter hohen Temperatureinflüssen. Auch ist es möglich, daß es aufgrund irgendeines Fehlers zu einer Wärmeüberbelastung kommt. Bei allen Wärmeüberbelastungen kann eine lokale Erweichung des Isolationsrings bzw. Glasfaserrings eintreten. Dies hat zur Folge, daß sich die Kommutatorsegmente über die Toleranzwerte hinaus verschieben können, wodurch die Lebensdauer derartiger Kommutatoren beträchtlich vermindert ist. Various designs of commutators are known which are reinforced with fiberglass reinforcement rings. Despite the big one Advantages of these commutators, for example the low weight and the simple and accurate manufacture of the glass fiber rings and the commutators, because the armouring rings at the same time are electrical insulators, such commutators have a weakness compared to the commutators reinforced with steel rings. This weakness manifests itself when using these commutators for high-heat engines or for long-term operation under high temperature influences. It is also possible that there is a thermal overload due to some fault is coming. Local softening can occur with all heat overloads of the insulation ring or fiberglass ring. This has the consequence that the commutator segments over the tolerance values can move out, increasing the lifespan such commutators is considerably reduced.
Dieser Problematik kann beispielsweise dadurch begegnet werden, daß ein Metallring mit einem Glasfaserring kombiniert wird.This problem can be countered, for example, by that combines a metal ring with a glass fiber ring becomes.
So beschreibt z.B. das Dokument CH-A-393 507 einen Armierungsring für Kommutatoren, der aus einem aus Isolierstoff, vorzugsweise einem ausgehärteten Kunststoff mit organischen Füllmitteln hergestellten Haltering besteht, in welchen ein Verstärkungsring aus vergütbarem Stahl mit geringer Dehnung eingebettet ist. Dieser Armierungsring ist aber nur mit großem Arbeitsaufwand herstellbar, da entweder der Verstärkungsring bei einem Gießvorgang für den Haltering mit in die Form für den Haltering einbezogen werden muß, oder aber der Haltering nach der entsprechenden Aushärtung mit einer Kreisnut zu versehen ist, die äußerst paßgenau auf den Verstärkungsring angepaßt sein muß.For example, document CH-A-393 507 an armoring ring for commutators, made of an insulating material, preferably a hardened plastic with organic fillers manufactured retaining ring, in which a reinforcing ring embedded in temperable steel with low elongation is. This reinforcement ring is only large Workload producible, since either the reinforcement ring in a casting process for the retaining ring in the form for the retaining ring must be included, or the retaining ring to be provided with a circular groove after the appropriate hardening is, which fits extremely snugly on the reinforcement ring have to be.
Aus dem Dokument GB-A-1 321 059 ist ein weiterer Armierungsring bekannt, der aus einem Stahlring besteht, um welchen in aufwendiger Weise ein Glasfasermaterial gewickelt wird, das anschließend auch noch einer Wärmebehandlung unterzogen werden muß. Dieser Herstellungsprozeß ist daher recht zeitaufwendig und somit kostenintensiv.Another reinforcement ring is from document GB-A-1 321 059 known, which consists of a steel ring around which in a glass fiber material is wound in an expensive manner then also be subjected to a heat treatment got to. This manufacturing process is therefore quite time consuming and therefore expensive.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Armierungsrings für Kommutatoren anzugeben, der eine hohe Wärmebelastbarkeit, die jeweiligen Vorteile von Metallringen und Glasfaserringen aufweist und gleichzeitig sehr kostengünstig herstellbar ist.The invention is therefore based on the object of a method to specify for the production of a reinforcement ring for commutators, the high heat resistance, the respective advantages of metal rings and fiberglass rings and at the same time is very inexpensive to manufacture.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht aus einem
Verfahren zur Herstellung eines Armierungsrings für Kommutatoren,
mit den Verfahrensschritten:
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß bei der Herstellung des zusammengesetzten Rings nur ca. jeweils die Hälfte der sonst üblichen radialen Stärke des Glasfaserrings und des Stahl- bzw. Metallrings verwendet werden kann. Das ermöglicht, daß sich die Herstellungskosten dieser Ringe nicht wesentlich erhöhen, was der Fall wäre, wenn die beiden Ringe ineinandergeschachelt werden müßten.The solution according to the invention has the advantage that during production of the assembled ring only about half each the otherwise usual radial thickness of the glass fiber ring and Steel or metal ring can be used. This allows, that the manufacturing cost of these rings is not material increase, which would be the case if the two rings were nested should be.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es aufgrund der stirnseitigen Zusammensetzung nicht erforderlich ist, die jeweiligen Durchmesser, auf denen sich die beiden Ringe scherweise decken, mit einer sehr engen Toleranz herzustellen. In dem Fall, in dem der Glasfaserring und der Stahlring ineinander geschachtelt zusammengesetzt werden, müssen die Durchmesser-Toleranzen in der Zusammensetzungsstelle nämlich um ein Vielfaches geringer sein als bei den erfindungsgemäß hergestellten Armierungsringen. Another advantage of this method is that it not necessary due to the frontal composition is the respective diameter on which the two rings are located usually cover with a very tight tolerance. In the case where the fiber ring and the steel ring the nested must be put together Diameter tolerances in the assembly point namely be many times less than in the case of those produced according to the invention Reinforcement rings.
Soll der Kommutator für thermische und dynamische Höchstbelastung ausgelegt sein, so ist es besonders vorteilhaft, wenn der entsprechende Armierungsring zwei Metallringe aufweist, die an den jeweiligen Stirnseiten des Glasfaserrings angebracht sind. Diese Festigkeit kann dadurch noch erhöht werden, wenn der Armierungsring so ausgebildet ist, daß der Glasfaserring sowohl einen größeren Außendurchmesser als auch einen geringeren Innendurchmesser als beide Metallringe aufweist und beide Überstandsbereiche in Richtung auf die Metallringe derart axial teilweise versetzt sind, daß sowohl an der radialen Innenfläche des einen Metallrings der eine Überstandsbereich als auch an der radialen Außenfläche des anderen Metallrings der andere Überstandsbereich anliegt, wobei die beiden Metallringe vorteilhafterweise identisch ausgebildet werden können.The commutator is designed for thermal and dynamic maximum loads be designed, it is particularly advantageous if the corresponding reinforcement ring has two metal rings, which are attached to the respective end faces of the glass fiber ring are. This strength can be increased if the reinforcing ring is designed so that the glass fiber ring both a larger outside diameter and a smaller one Has inner diameter as both metal rings and both protruding areas in the direction of the metal rings in this way are partially offset axially that both on the radial Inner surface of a metal ring of a protruding area as well as on the radial outer surface of the other metal ring the other protruding area is in contact, the two metal rings can advantageously be formed identically.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Verschieben des Überstandsbereichs ein Stanzvorgang ist, bei dem der mindestens eine Metallring ein Teil des Stanzwerkzeuges ist. Dieser Vorteil kann noch dadurch erhöht werden, wenn der zweite Teil des Stanzwerkzeuges eine aus Ausstanzungen gebildete Kreisnut in den Kommutatorsegmenten ist, da dadurch gleichzeitig mit dem Montieren des Armierungeringes der Überstandsbereich zum Metallring verschoben wird.It is particularly advantageous when moving the Is a punching process in which the minimum a metal ring is part of the punch. This Advantage can be increased if the second part of the punching tool a circular groove formed from punchings in the commutator segments, because this means that at the same time the assembly of the reinforcement ring the protruding area for Metal ring is moved.
Die erfindungsgemäß hergestellten Armierungsringe können besonders vorteilhaft für die Armierung der Segmente in einem Kommutator verwendet werden, was im folgenden beschrieben wird. The reinforcement rings produced according to the invention can be special advantageous for the reinforcement of the segments in one Commutator can be used, which is described below becomes.
Von besonderem Vorteil sind dabei Armierungsringe, bei denen eine oder beide radialen Oberflächen des Metallrings teilweise mit Glasfasermaterial bedeckt sind, wobei besonders vorteilhaft diese Glasfaserteile mittels eines Stanzvorgangs verschoben werden können. Dieser Stanzvorgang kann gesondert in einem Stanzwerkzeug oder direkt im Kommutator selbst durchgeführt werden. Im letzteren Fall dient der Metallring als ein Teil des Stanzwerkzeuges, als der zweite Werkzeugteil dient aber die Kreisnut der ausgestanzten Segmente (wie z. B. in Fig.9 dargestellt).Reinforcement rings are particularly advantageous one or both radial surfaces of the metal ring partially are covered with glass fiber material, being particularly advantageous these glass fiber parts shifted by means of a punching process can be. This punching process can be done separately Punching tool or carried out directly in the commutator itself become. In the latter case, the metal ring serves as part of the Punching tool, but serves as the second tool part Circular groove of the punched out segments (as e.g. shown in Fig. 9).
Die mit Überstandsbereichen versehenen Armierungsringe eröffnen eine sehr einfache Möglichkeit, den Metallringteil mit einer gewünschten Vorspannung zu versehen, wenn der Armierungsring mit der Glasfaserseite voraus in eine im Kommutator vorhandene Kreisnut eingedrückt wird, welche Kreisnut in axialer Richtung derart abgeschrägt ist, daß der Glasfaserring entweder zur Achse oder zur Rotationsaußenfläche gekippt wird, wodurch der Metallring entweder radial nach innen oder radial nach außen vorgespannt wird.The reinforcement rings with overhang areas open a very easy way to use a metal ring part desired preload when the reinforcement ring with the glass fiber side ahead into an existing one in the commutator Circular groove is pressed, which circular groove in the axial direction is bevelled so that the fiber ring either to the axis or is tilted to the outer surface of rotation, whereby the metal ring biased either radially inward or radially outward becomes.
Die erfindungsgemäße Verwendung der Armierungsringe ermöglicht, daß sowohl der Stahlring als auch ein Teil des Glasfaserrings den Tragteil des Armierungsrings bilden, wobei es möglich ist, daß der Überstandsbereich als Isolationsschicht zwischen dem Stahlring und den Kupferkommutatorsegmenten dient.The use of the reinforcement rings according to the invention enables that both the steel ring and part of the fiberglass ring form the supporting part of the reinforcement ring, it being possible that the excess area as an insulation layer between the Steel ring and the copper commutator segments serves.
Die erfindungsgemäße Verwendung der Armierungsringe ermöglicht es des weiteren, daß die Konstruktionsausführungen der Armierung an die unterschiedlichen Qualitätsanforderungen für Kommutatoren angepaßt werden kann. Der Vorteil der Konstruktionen liegt darin, daß in allen Fällen ein Tragteil des zusammengesetzten Ringes elastisch ausgedehnt und vorgespannt ist, wodurch dem Kommutator die Charakteristik der sogenannten vorgespannten Kommutatoren verliehen wird.The use of the reinforcement rings according to the invention enables it also that the structural designs of the reinforcement to the different quality requirements for commutators can be adjusted. The advantage of the constructions is that in all cases a supporting part of the composite Ring is stretched elastically and biased, whereby the commutator the characteristic of the so-called biased Commutators is awarded.
Verglichen mit bekannten Konstruktionen liegt ein weiterer Vorteil darin, daß ein Teil des Raumes zwischen dem Stahlring und den Ankern der Kupfersegmente mit Vergußmasse ausgefüllt ist, mit welcher der gesamte Kommutator vergossen ist. Wenn als Vergußmasse eine hochwärmebeständige Masse verwendet wird, sind die Kupfersegmente zusätzlich gegen den Stahlring mit einem hochbeständigen Material unterstützt.Compared to known designs there is another advantage in that part of the space between the steel ring and the anchors of the copper segments are filled with casting compound, with which the entire commutator is cast. If as a potting compound a highly heat-resistant mass is used the copper segments additionally against the steel ring with a supports highly resistant material.
Zur Verhinderung der Verschiebung der Kommutatorsegmente liegt wenigstens ein Teil der Stahlringhöhe auf der Vergußmassenschicht auf. Es befindet sich also zwischen diesem Ringteil und dem Anker der Kupfersegmente auch noch eine zusätzliche Isolationsschicht aus einem anderen Material als Glasfasern, die, wenn sie wärmebeständig ist, zusätzlichen Schutz gegen die Verschiebung der Kupfersegmente gibt.To prevent displacement of the commutator segments lies at least part of the steel ring height on the potting compound layer on. So it is between this ring part and an additional insulation layer to the anchor of the copper segments made of a different material than glass fibers, which, if it is heat resistant, additional protection against displacement which gives copper segments.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Armierungsringe liegt darin, daß sie auf beiden Ringseiten direkt an die Kupfersegmente angelehnt werden können. Das ermöglicht es, den Ring in die Nuten der Kupfersegmente direkt einschlagen zu können, wobei der Ring in die Segmente eingekeilt wird und die Segmente dadurch in genaue radiale Stellungen ausgerichtet werden.Another advantage of the reinforcement rings produced according to the invention is that they are directly on both sides of the ring the copper segments can be leaned on. This enables drive the ring directly into the grooves of the copper segments can, the ring being wedged into the segments and the This aligns segments in precise radial positions.
Ein zusätzlicher Vorteil dieser erfindungsgemäß hergestellten Armierungsringe besteht auch darin, daß der Stahlring zu den Ankern der Kupfersegmente nur einen derartigen Abstand zu haben braucht, der für eine elektrische Isolation erforderlich ist. Dadurch wird zwischen dem Stahlring und den Ankern der Kupfersegmente eine dünne Preßmassenschicht erhalten. Zugleich ist aber der Raum bzw. die Kreisnut zum Einsetzen des Stahlrings optimal ausgenützt und es ist möglich, Stahlringe mit verhältnismäßig großen radialen Höhen zu verwenden.An additional advantage of these reinforcement rings produced according to the invention is also that the steel ring to the anchors of the Copper segments need only have such a distance, which is required for electrical insulation. Thereby between the steel ring and the anchors of the copper segments get a thin layer of molding compound. At the same time, however Space or the circular groove for inserting the steel ring optimal exploited and it is possible to use steel rings with proportionality to use large radial heights.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen sowie den Abbildungen, auf die Bezug genommen wird. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch einen Glasfaserring vor dem Zusammensetzen mit einem Stahlring;
- Fig. 2
- eine Draufsicht des Glasfaserrings von Fig. 1;
- Fig. 3
- einen Teilquerschnitt einer ersten erfindungsgemäß hergestellten Ausführungsform;
- Fig. 4
- einen Teilquerschnitt einer zweiten erfindungsgemäße hergestellten Ausführungsform;
- Fig. 5
- einen Teilquerschnitt einer dritten erfindungsgemäß hergestellten Ausführungsform;
- Fig. 6
- einen Teilquerschnitt einer vierten erfindungsgemäß hergestellten Ausführungsform;
- Fig. 7
- einen Teilquerschnitt durch einen Kommutator mit einem Armierungsring gemäß der ersten Ausführungsform;
- Fig. 8
- einen Teilquerschnitt durch einen Kommutator mit einem Armierungsring gemäß der zweiten Ausführungsform;
- Fig. 9
- einen Teilquerschnitt durch einen Kommutator mit einem Armierungsring gemäß der dritten Ausführungsform;
- Fig.10
- einen Teilquerachnitt durch einen Kommutator mit einem Armierungsring gemäß der zweiten Ausführungeform, aber mit einer vierten Ausführungsformart; und
- Fig. 11
- einen Teilquerschnitt durch einen Kommutator mit einem Armierungsring einer dritten Ausführungsform mit zwei Metallringen:
- Fig. 1
- a cross section through a glass fiber ring before assembly with a steel ring;
- Fig. 2
- a plan view of the glass fiber ring of Fig. 1;
- Fig. 3
- a partial cross section of a first embodiment produced according to the invention;
- Fig. 4
- a partial cross section of a second embodiment produced according to the invention;
- Fig. 5
- a partial cross section of a third embodiment produced according to the invention;
- Fig. 6
- a partial cross section of a fourth embodiment produced according to the invention;
- Fig. 7
- a partial cross section through a commutator with a reinforcing ring according to the first embodiment;
- Fig. 8
- a partial cross section through a commutator with a reinforcement ring according to the second embodiment;
- Fig. 9
- a partial cross section through a commutator with a reinforcement ring according to the third embodiment;
- Fig. 10
- a partial cross section through a commutator with a reinforcement ring according to the second embodiment, but with a fourth embodiment; and
- Fig. 11
- a partial cross section through a commutator with a reinforcement ring of a third embodiment with two metal rings:
In den Figuren 1 und 2 ist in unterschiedlichen Ansichten ein
Glasfaserring bzw. Isolierring 14 dargestellt, bevor er mit einem
Metall- oder Stahlring 12 zu einem Armierungsring 10 zusammengesetzt
wird.In Figures 1 and 2 is in different views
Glass fiber ring or insulating
In den Fig. 3 bis 6 sind jeweils im Querschnitt verschiedene
Ausführungsformen eines Armierungsringes 10, 10', 10" und 10"'
dargestellt. Der in Fig.3 gezeigte Armierungering 10 besteht
aus dem Metallring 12 mit rechteckigem Querschnitt und dem
Glasfaserring 14 mit mehr eckigem Querschnitt, wobei die radiale
Stärke des Glasfaserrings 14 größer ist als die radiale
Stärke des Stahlrings 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist
der Isolierring 14 den gleichen oder einen kleineren Innenradius
als der Metallring 12 auf, und ein radialer Überstand 16 ist
vorhanden, der mittels eines Stanzvorgangs axial derart in
Richtung des Metallrings 12 versetzt
ist, daß ein Teil der radialen Außenoberfläche des Stahlrings
12 mit diesem Überstand 16 bedeckt ist, dieser Überstand 16
aber noch einen Bereich des Glasfaserrings 14 berührt.3 to 6 are different in cross section
Embodiments of a
Der in Fig.4 dargestellte Armierungsring 10' unterscheidet sich
von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 darin, daß ein Überlappungsbereich
18 an der zur Achse weisenden Oberfläche eines
Stahlrings 12' anliegt und zusätzlich ein Glasfaserring 14' einen
gleichen oder größeren Außendurchmesser aufweist als ein
Metallring 12'.The reinforcement ring 10 'shown in Figure 4 differs
3 in that an
Bei dem in Fig.5 dargestellten Armierungsring 10" sind beide
radialen Oberflächen eines Stahlrings 12" teilweise mit Überstandsbereichen
20 eines Glasfaserrings 14" bedeckt. Dadurch
weist der Glasfaserring 14" einen Absatz auf, der dem Stahlring
12" gegenüberliegt, die gleiche radiale Höhe hat und mit dem
Stahlring 12" fluchtet.5 are both
radial surfaces of a
Der in Fig. 6 gezeigte Armierungsring 10"' weist an beiden
Stirnseiten eines Glasfaserrings 14"' jeweils einen Metall-
bzw. Stahlring 12"' auf. Da der Glasfaserring 14"' sowohl einen
größeren Außendurchmesser als auch einen geringeren Innendurchmesser
als die beiden, in diesem Fall identisch ausgebildeten
Stahlringe 12"' hat, sind zwei Überstandsbereiche 16'
und 16" vorhanden, die gegenläufig axial derart verschoben
sind, daß der eine Überstandsbereich 16' an der Außenoberfläche
des einen Metallrings 12"' und der andere Überstandsbereich
16" an der Innenoberfläche des anderen Metallrings 12"' anliegt,
aber beide Überstandsbereiche 16' und 16" noch einen
Bereich des Glasfaserrings 14"' berühren. The reinforcement ring 10 '' shown in Fig. 6 has on both
End faces of a
Fig.7 zeigt die Verwendung des Armierungsrings 10 gemäß Fig.3
in einem Kommutator 22, der an seiner Außenfläche mit Segmenten
24 versehen ist, die in Preßstoff 26 eingebettet sind. Der Kommutator
22 weist zudem eine Kreisnut 28 auf, die im wesentlichen
durch Aussparungen in den Segmenten 24 und deren kreisringförmiger
Anordnung gebildet ist. Diese Kreisnut 28 ist konzentrisch
zum Außenumfang des Kommutators 22 angeordnet.7 shows the use of the
Wie bereits erwähnt, liegt das Charakteristikum des Armierungsrings
10 darin, daß sich beide Ringe 12, 14 stirnseitig berühren,
bzw. daß der Glasfaserring-Tragteil zum Stahlring 12 verlängert
wird, wobei die Außenschicht des Glasfaserrings 14
scherweise verschoben ist und den Außenmantel des Stahlrings 12
umklammert und damit die beiden Ringe 12, 14 verbindet. Der so
geformte Armierungsring 10 besteht daher aus drei Teilen, von
denen ein Teil der Stahlring 12, der zweite Teil der Tragteil
des Glasfaserrings 14 und der dritte Teil der Überstandsbereich
16 ist, der als Isolationsbelag des Stahlrings 12 dient und
gleichzeitig den Stahlring 12 mit dem Glasfaserring 14 verbindet.As already mentioned, the characteristic of the reinforcement ring lies
10 in that both rings 12, 14 touch on the face,
or that the glass fiber ring support part extends to the
Die Kommutatorarmierung bei diesem Verwendungsbeispiel ist so
ausgeführt, daß der Tragteil des Glasfaserrings 14 elastisch
auf die Anker der beispielsweise aus Kupfer bestehenden Segmente
24 aufgezogen wird. Die aus der elastischen Ausdehnung dieses
Teils resultierende Kraft bewirkt eine Kraftkomponente auf
die Segmente 24 in Richtung der Achse des Kommutators 22. Dadurch
drücken die Segmente 24 auf den durch den Überstandbereich
16 gebildeten Isolationsmantel des Stahlrings 12, der dadurch
zusammengedrückt und fest eingespannt wird. Der Stahlring
12 ist dadurch druckbelastet, wohingegen der Tragteil des Glasfaserrings
14 ausgedehnt und zugbelastet ist. The commutator armouring in this example of use is like this
executed that the support part of the
Bei dem in Fig. 8 dargestellten zweiten Verwendungsbeispiel des Armierungsrings 10' werden die mit dem Verwendungsbeispiel gemäß Fig.7 gleichen Teile mit gleichen Bezugsziffern, zur leichteren Unterscheidung aber mit einem ', versehen.In the second example of use of the Reinforcement ring 10 'with the use example according to Fig.7 same parts with the same reference numerals, for easier Differentiation with a 'provided.
Bei diesem Verwendungsbeispiel weist der Armierungsring 10' einen Stahlring 12' mit rechwinkligem Querschnitt auf, wobei die axiale Höhe größer ist als dessen radiale Höhe.In this example of use, the reinforcement ring 10 'has one Steel ring 12 'with a rectangular cross-section, the axial height is greater than its radial height.
Eine Besonderheit liegt ebenfalls darin, daß sich die beiden Ringe stirnseitig berühren, bzw. daß der Tragteil des Glasfaserrings 14' in dem Stahlring 12' verlängert ist, wobei die Innenschicht des Glasfaserrings 14' scherweise verschoben ist und einen Teil der axialen Höhe des Innenmantels des Stahlrings 14' umklammert.Another peculiarity is that the two Touch the rings on the end face, or that the supporting part of the glass fiber ring 14 'in the steel ring 12' is extended, the inner layer of the glass fiber ring 14 'is shifted and part of the axial height of the inner shell of the steel ring 14 ' clutched.
Die Kommutatorarmierung ist nach diesem Verwendungsbeispiel so ausgeführt, daß der ursprüngliche Tragteil des Glasfaserrings 14' mit dem Außenumfang über den Konus in der Kreisnut 28' auf die Segmente 24' des Kommutators 22' in radialer Richtung nach innen gedrückt ist. Der Stahlring 12' ist aber mittels Deformation der Anker der Segmente 24' radial nach außen gedehnt und dadurch in einem vorgespannten Zustand und fest gegen Verschiebung eingespannt.The commutator armor is like this according to this application example executed that the original support part of the fiberglass ring 14 'with the outer circumference over the cone in the circular groove 28' the segments 24 'of the commutator 22' in the radial direction is pressed inside. The steel ring 12 'is by means of deformation the armature of the segments 24 'is stretched radially outwards and thereby in a prestressed state and firmly against displacement clamped.
Die axiale Höhe des Stahlrings 12' ist größer als die Höhe der
durch den Überstandsbereich 18 gebildeten Isolationsschicht, so
daß der Zwischenraum zwischen dem Innenmantelteil des Stahlrings
12' und den Ankern der Segmente 24' mit einer wärmebeständigen
Vergußmasse ausgefüllt ist, wodurch ein Ablösen der
Segmente 24' des Kommutators 22' bei hohen Temperaturen zusätzlich
verhindert wird. The axial height of the steel ring 12 'is greater than the height of the
insulation layer formed by the protruding
Bei dem in Fig.9 gezeigten Verwendungsbeispiel für den Armierungsring 10" in einem Kommutator 22' werden wieder gleiche Bezugsziffern, allerdings mit " versehen, verwendet.In the example of use for the reinforcement ring shown in Fig. 9 10 "in a commutator 22 'are again the same reference numerals, but provided with "used.
Der für dieses Verwendungsbeispiel zusammengesetzte Armierungsring
10" besteht aus einem Stahlring 12" rechtwinkligen Querschnitts,
wobei die axiale Ringhöhe größer als die radiale Höhe
des Stahlrings 12" ist.The reinforcement ring assembled for this application example
10 "consists of a
Auch hier liegt wiederum die Besonderheit darin, daß sich die
beiden Ringe 12" und 14" stirnseitig berühren, bzw. daß der
Tragteil des Glasfaserrings 14" in dem Stahlring 12" verlängert
wird, wobei die Innen- und Außenschicht bzw. Überstandsbereiche
20 des Glasfaserrings 14" scherweise in Richtung des Stahlrings
12" verschoben sind und einen Teil der axialen Höhe des Innen-
und Außenmantels des Stahlrings 12" umklammern.Again, the peculiarity lies in the fact that the
touch both rings 12 "and 14" on the front, or that the
Support part of the
Die Kommutatorarmierung nach diesem Verwendungsbeispiel ist so
ausgeführt, daß der so geformte und zusammengesetzte Armierungsring
10" in in einer Kreisnut 28" ausgebildete Ausschnitte der
Segmente 24" eingeschlagen ist und mittels der Deformation der
Anker der Segmente 24" in Richtung nach außen zusätzlich befestigt
wird.The commutator armor according to this example of use is like this
executed that the reinforcement ring so shaped and assembled
10 "in cutouts formed in a
Alle drei der oben beschriebenen Verwendungsbeispiele sind für
die Kommutatorausführungen vorgesehen, bei denen der Zwischenraum
zwischen den Segmenten 24, 24' und 24" mit Vergußmasse bzw.
Preßstoff 26, 26' und 26" ausgefüllt ist, also für Ausführungen,
die keine Isolationslamellen zwischen den Segmenten 24, 24' und
24" haben. All three of the usage examples described above are for
the commutator designs provided in which the space
between the
Die Gemeinsamkeit und der Vorteil der Anwendung der Armierungsringe nach diesen Ausführungen liegt darin, daß durch die Armierungsringe die Kommutatorsegmente untereinander zur genau definierten Distanz und am genau definierten Durchmesser schon vor dem Verguß mit der Preßstoffmasse verbunden werden.The commonality and the advantage of using the reinforcement rings according to these statements is that by the reinforcement rings the commutator segments to each other exactly defined distance and at the precisely defined diameter be connected to the molding compound before casting.
Ein weiterer aus dieser Art der Verbindung der Kommutatorsegmente folgende Vorteil liegt darin, daß während des Vergußprozesses der Kommutatoren keine zusätzlichen Werkzeughilfsteile verwendet werden müssen, um die Kommutatorsegmente bis zum Verguß zusammenzuhalten.Another from this type of connection of the commutator segments The following advantage is that during the potting process the commutators have no additional tool parts must be used to putt the commutator segments hold together.
In der Fig. 10 ist ein Verwendungsbeispiel dargestellt, bei dem
die Segmente 24"' eines Kommutators 22"' abwechselnd mit Isolationszwischenlamellen
zusammengesetzt sind. Auch hier werden
wieder die gleichen Bezugsziffern verwendet, allerdings mit "'
versehen.10 shows an example of use in which
the
Der für dieses Verwendungsbeispiel eingesetzte Armierungsring entspricht dem in der Fig.4 gezeigten Armierungsring 10'. Dieser Armierungsring 10' besteht aus dem Stahlring 12' rechtwinkligen Querschnitts, wobei die axiale Ringhöhe größer als die radiale Dicke des Rings ist.The reinforcement ring used for this application example corresponds to the reinforcement ring 10 'shown in FIG. This Reinforcement ring 10 'consists of the steel ring 12' rectangular Cross-section, the axial ring height greater than that radial thickness of the ring is.
Die Besonderheit bei diesem Verwendungsbeispiel liegt darin, daß sich die beiden Ringe stirnseitig berühren, bzw. daß der Tragteil des Glasfaserrings 14' den Stahlring 12' verlängert wird, wobei die Innenschicht des Glasfaserrings 14' scherweise verschoben ist und einen Teil der axialen Höhe des Innenmantels des Stahlrings 12' umklammert. The peculiarity of this application example is that that the two rings touch on the face, or that the Supporting part of the glass fiber ring 14 'extends the steel ring 12' with the inner layer of the glass fiber ring 14 ' is shifted and part of the axial height of the inner shell of the steel ring 12 'clasped.
Diese Kommutatorarmierung ist für Kommutatoren vorgesehen, die
aus Kupfersegmenten und Isolationszwischenlamellen zusammengesetzt
sind. Bei dieser Armierungsart sind alle drei Teile des
zusammengesetzten Armierungsrings 10' mittels Deformation der
Ankerelemente der Segmente 24"' in radialer Richtung nach außen
gedehnt. In diesem Fall sind die Isolationslamellen zwischen
den Ankern der Segmente 24"' verlängert und dienen der
Verhinderung, daß der Armierungsring 10' in die Anfangsstellung
zurückkehrt, wobei sowohl der Stahlring 12' als auch der Glasfaserring
14' radial nach außen vorgespannt ist.This commutator armature is intended for commutators that
composed of copper segments and intermediate insulation slats
are. With this type of reinforcement, all three parts of the
composite reinforcement ring 10 'by means of deformation of the
Anchor elements of the
Bei dem in Fig. 11 gezeigten Verwendungebeispiel für den Armierungsring
10"' in einem Kommutator 22a werden wieder gleiche
Bezugsziffern, allerdings mit"' versehen, verwendet.In the use example for the reinforcement ring shown in Fig. 11
10 "'in a
Der für dieses Verwendungsbeispiel zusammengesetzte Armierungsring 10"' besteht aus zwei Stahlringen 12"' rechtwinkligen Querschnitts und einem dazwischen angeordneten Glasfaserring 14"'.The reinforcement ring assembled for this application example 10 "'consists of two steel rings 12"' right angle Cross-section and a glass fiber ring arranged between them 14 "'.
Hier liegt die Besonderheit darin, daß sich die drei Ringe
12"' und 14"' stirnseitig berühren, bzw. daß der Tragteil des
Glasfaserrings 14"' an beiden Stahlringen 12"' verlängert
wird, wobei die Innen- und Außenschicht bzw. Überstandbereiche
16' und 16" des Glasfaserrings 14" gegenläufig scherweise in
Richtung beider Stahlringe 12"' verschoben sind, einen Teil
der axialen Höhe des Innenmantels des einen Stahlrings 12"'
bzw. des Außenmantels des anderen Stahlrings 12 "' umklammern. The peculiarity here is that the three
Die Kommutatorarmierung nach diesem Verwendungsbeispiel ist so
ausgeführt, daß der so geformte und zusammengesetzte Armierungsring
10"' in in einer Kreisnut 28"' ausgebildete Ausschnitte
der Segmente 24a eingeschlagen ist und mittels der Deformation
der Anker der Segmente 24a in Richtung nach außen zusätzlich
verspannt wird. Diese Deformation kann entweder durch
Einstemmen einer kerbförmigen Nut 27 oder durch Biegen erzeugt
werden.The commutator armor according to this example of use is like this
executed that the reinforcement ring so shaped and assembled
10 "'in cutouts formed in a
Das oben beschriebene Verwendungsbeispiel ist ebenfalls für die Kommutatorausführungen vorgesehen, bei denen der Zwischenraum zwischen den Segmenten 24a mit Vergußmasse bzw. Preßstoff 26a ausgefüllt ist, also für Ausführungen, die keine Isolationslamellen zwischen den Segmenten 24a haben.The usage example described above is also for the Commutator designs are provided in which the space between the segments 24a with potting compound or molding material 26a is filled in, i.e. for versions that do not have insulation slats between segments 24a.
Claims (19)
- A procedure for the manufacture of a reinforcing ring for commutators, consisting of the following steps:a) The fabrication of at least one metal ring (12, 12', 12", 12"') of rectangular cross section by stamping it out of sheet metal or cutting it from a metal tube, for example;b) The fabrication, by winding from fiberglass while feeding a synthetic resin, of a fiberglass ring (14, 14', 14", 14"') of rectangular cross section, with a greater radial strength than the metal ring, with the formation of at least one projecting region (16, 18, 20, 16', 16") of the fiberglass ring (14, 14', 14") adjacent to the metal-ring (12, 12', 12", 12"');c) The end-on assembly of the rings; andd) The axial shifting of at least one of the projecting fiberglass regions (16, 18, 20, 16') upon one or more of the metal rings (12, 12', 12", 12"') in such a way that a first part (16, 18, 16', 16") of the displaced projecting region is adjacent to the radial surface of the metal ring (12, 12', 12", 12"'), and a second part of the displaced projecting region is in communication with the rest of the fiberglass ring (14, 14', 14"').
- A procedure as claimed in Claim 1, characterized by the fiberglass ring (14) exhibiting a larger outside diameter than the metal ring (12) and the projecting region (16) formed thereby being partially offset on the metal ring (12) in the axial direction and adjacent to the outer radial surface of the metal ring (12).
- A procedure as claimed in Claim 1, characterized by the fiberglass ring (14') exhibiting a smaller inside diameter than the metal ring (12') and the projecting region (18) formed thereby being partially offset on the metal ring (12') in the axial direction and adjacent to the inner radial surface of the metal ring (12').
- A procedure as claimed in Claim 1, characterized by the fiberglass ring (14') exhibiting a larger outside diameter as well as a smaller inside diameter than the metal ring (12') and the projecting region (18) nearest the axis of the rings being partially offset in the axial direction relative to the metal ring (12') and adjacent to the inner radial surface of the metal ring (12').
- A procedure as claimed in Claim 1, characterized by the fiberglass ring (14") exhibiting a larger outside diameter as well as a smaller inside diameter than the metal ring (12") and both projecting regions (20) being partially offset in the axial direction relative to the metal ring (12"), and adjacent to the interior as well as the exterior radial surfaces of the metal ring (12").
- A procedure as claimed in Claim 2, characterized by the fiberglass ring (14) exhibiting an inside diameter less than or equal to that of the metal ring (12).
- A procedure according to one of the claims 1 through 5, characterized by at least one of the metal rings (12, 12', 12", 12"') being made of steel.
- A procedure according to one of the claims 1 through 6, characterized by the axial height of at least one of the metal rings (12, 12', 12", 12"') being greater than its radial width.
- A procedure according to one of the claims 1, 7 or 8, characterized by each face of the fiberglass ring (14"') being joined to a metal ring (12"') to form a single unit.
- A procedure as claimed in Claim 9, characterized by the fiberglass ring (14"') exhibiting a larger outside diameter, as well as a smaller inside diameter, than both metal rings l12"'), and by both projecting regions (16', 16") being located axially relative to the metal rings (12"') in such a way that one projecting region (16') is adjacent to the outer radial surface of one metal ring (12"'), and the other projecting region (16") is adjacent to the inner radial surface of the other metal ring (12"').
- A procedure as claimed in Claim 9 or 10, characterized by both metal rings (12"') being identical in form.
- A procedure according to at least one of the foregoing claims 1 through 11, characterized by the process step d) being a punching operation in which at least one of the metal rings (12, 12', 12", 12"') is a part of the punching die.
- A procedure as claimed in Claim 12, characterized by process step d) being a punching operation in which one part of the punching tool is at least one of the metal rings (12, 12', 12", 12"'), and the second part is a circular groove in the commutator segments formed by punching.
- The use of a reinforcing ring (10) as claimed in Claim 2, built into a commutator (22), whose circular groove (24), as a receptacle for the reinforcing ring (10), is axially beveled in such a way that the fiberglass ring (14) is tilted inward toward the axis, thereby prestressing the metal ring (12) in a radially inward direction.
- The use of a reinforcing ring (10'), manufactured as claimed in Claim 3, in a commutator (22') whose circular groove (24'), as a receptacle for the reinforcing ring (10'), is axially beveled in such a way that the fiberglass ring (14') is tilted toward the outside of the lateral area of the commutator, thereby prestressing the metal ring (12') radially outward.
- The use of a reinforcing ring (10"), manufactured as claimed in Claim 4, in a commutator (22") whose circular groove (24"), as a receptacle for the reinforcing ring (10"), is milled in such a way that the fiberglass ring (14") is retained by means of a friction fit after its insertion.
- The use of a reinforcing ring (10'), manufactured as claimed in Claim 3, in a commutator (22") whose circular groove, as a receptacle for the reinforcing ring (10'), has a bulge (28") in its wall nearest the axis of the commutator (22"), which protrudes in such a way that the metal ring (12') as well as the fiberglass ring (14) are prestressed radially outward.
- The use of a reinforcing ring (10"'), manufactured according to one of the claims 9 through 11, in a commutator (22a), in which a part of the inserted reinforcing ring is loaded in tension by means of the configuration of the armatures of the commutator segments, and the reinforcing ring (10"') remains prestressed after the casting of the commutator (20a) by means of a pourable sealing compound.
- An application as claimed in Claim 18 in which the armatures of the commutator segments are formed by means of mortising a notched groove (27) or curve.
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