WO1995017031A1 - Commutator for small- to medium- sized electric machines and process for producing the same - Google Patents

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WO1995017031A1
WO1995017031A1 PCT/IB1995/000024 IB9500024W WO9517031A1 WO 1995017031 A1 WO1995017031 A1 WO 1995017031A1 IB 9500024 W IB9500024 W IB 9500024W WO 9517031 A1 WO9517031 A1 WO 9517031A1
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WO
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annular groove
commutator
ring
longitudinal axis
segment body
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PCT/IB1995/000024
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German (de)
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Inventor
Joze Potocnik
Boris Kogej
Boris Krzisnik
Zdenko Rupnik
Original Assignee
Kolektor D.O.O. Idrija
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators

Definitions

  • the invention relates to a commutator, in particular for small to medium-sized electrical machines, with a plurality of commutator segments which are spaced apart from one another in a ring and form a segment body, and with at least one annular groove which is concentric with the inner lateral surface of the segment body and in which a reinforcing ring under tension is arranged and a method for producing such a commutator.
  • a commutator and a method for its manufacture are also known, the reinforcing ring being expanded after being applied to a seat by supporting the segments from the outside and the material forming the seat under plastic Deformation can be moved radially outwards.
  • the segment body of such a commutator is composed of segments which have spacer elements formed on one or both sides in their outer region. After the segment body has been pressed out with molding material, the segment body must be turned off until the spacer elements have been completely removed. This results in a not too low waste of the relatively valuable material, which makes both the entire process and the commutator considerably more expensive.
  • the invention is therefore based on the object of providing a commutator of the type mentioned at the outset and a method for producing such a commutator, with which the disadvantages of the known commutators and methods are avoided and high-strength commutators can be produced inexpensively using technically simple means can.
  • a commutator the segment body of which has an annular groove on the respective end face which essentially has a linearly changing diameter.
  • This annular groove is arranged with respect to the longitudinal axis of the segment body and a course from its open end to its bottom with a relatively slight inclination to the longitudinal axis of the segment body.
  • the inclination of the annular groove has an angle o of 1 to 5 °.
  • the commutator segments are held non-positively at a constant radial distance by means of a reinforcement ring.
  • the inclination of the annular groove can be arranged both to the longitudinal axis and away from the longitudinal axis.
  • a further embodiment of the commutator according to the invention consists in that the surface of the ring groove which is closer to the contact area of the commutator segments is formed with an undercut in the area of the open end of the ring groove and practically in the area of the upper two thirds of the ring groove depth, which provides the insertion the armoring ring relieved.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in that each reinforcement ring of a constant diameter is inserted into the annular groove by means of a stamp, which has a substantially linearly changing diameter with respect to the longitudinal axis of the segment body, in such a way that the reinforcement ring is free in the annular groove , ie unloaded, is arranged.
  • the reinforcement ring is pressed with a punch simultaneously to the bottom of the ring groove by the reinforcement ring being elastically deformed in the radially inward direction.
  • elastic radial stresses are introduced into the lower region of the reinforcement ring, which push the commutator segments outwards, ie away from the longitudinal axis of the segment body.
  • each seat of the reinforcement ring is on the ⁇ Tyrol side and in the radial direction outwards, i.e. away from the longitudinal axis of the segment body, at least partially plastically deformed, as a result of which additional elastic radial stresses are introduced into the upper region of the reinforcement ring.
  • the commutator segments are thereby pulled inwards against the longitudinal axis of the segment body.
  • the introduction of elastic tensions in the reinforcement ring ensures that the commutator segments are securely positioned in their positions. This also reliably prevents displacement of the commutator segments in the radial direction while the commutator is in operation.
  • each seat of the reinforcement ring in the radial direction to the outside, ie away from the longitudinal axis of the segment body, is carried out in such a way that a notch is pressed, ie pierced, in each seat mentioned, which can be formed in cross section as an acute-angled triangle, whereby the stamp is shaped accordingly. That part of the material of the seat of the reinforcement ring that is connected to the the latter is in contact, deformed away from the longitudinal axis of the segment body by means of, for example, the triangular projection on the indentation punch. The opposite part of the material of the seat of the reinforcement ring remains essentially undeformed.
  • the spaces between the commutator segments and / or the space in the area of the annular groove are at least partially encapsulated with an insulating material; at the same time, a cylindrical hub of the commutator can be produced from the same insulating material.
  • the spacer elements used for positioning the segments are then removed from the spaces between the segments.
  • FIG. 1 shows a partial view of a commutator segment according to the invention to show the seat of the reinforcement ring;
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the segment body according to the invention before the reinforcing ring is pressed into the annular groove;
  • FIG. 3 shows a segment body according to FIG. 2 after the reinforcement ring has been pressed into the annular groove
  • FIG. 4 shows a segment body according to FIG. 3 after the plastic deformation of the seat of the reinforcement ring
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of the commutator after casting with insulating material in the finished state.
  • FIG. 5 shows a commutator according to the invention, which has a series of commutator segments 1 arranged in a ring, which have a predetermined equal distance in the circumferential direction.
  • Each commutator segment 1 has a contact area 2 for contact with a brush, not shown.
  • the commutator segments 1 are held with at least one reinforcing ring 3 at a constant radial distance and with an insulating material forming a hub 4, e.g. B. synthetic resin, cast.
  • a hub 4 e.g. B. synthetic resin
  • the annularly arranged commutator segments 1 essentially form a segment body 5, at the respective front end of which an annular groove 6 is formed with a substantially linearly changing diameter and the center line of which runs essentially coaxially with the longitudinal axis 15 of the segment body 5.
  • the annular groove 6 is arranged along the longitudinal axis 15 of the segment body 5 with an inclination relative to the longitudinal axis 15 of the segment body 5 that is relatively slight with respect to its course from the open end to the floor.
  • the inclination of the annular groove 6 has an inclination angle ⁇ which is advantageously 1 to 5 ° (FIG. 1).
  • the respective annular groove 6 and the inner circumferential surface 7 of the segment body 5 form a seat 8 of the reinforcing ring 3.
  • the surface of the annular groove 6, which is closer to the contact area 2 of the commutator segments 1, is practical in the region of the open end of the annular groove 6 formed in the area of the upper two thirds of the ring groove depth with an undercut 9, which facilitates the insertion of the reinforcement ring 3.
  • the reinforcement ring 3 is arranged in the annular groove 6, wherein it essentially has the same angle of inclination ⁇ as the annular groove 6 itself.
  • the commutator segments 1 are thus held in a force-locking manner at a constant radial distance.
  • the commutator segments 1, z. B. consist of copper, assembled to a segment body 5.
  • the commutator segments 1 are spaced apart from one another in a manner known per se, e.g. B. with a cage, not shown, made of plastic, whereupon they are brought into an annular holding device 10.
  • the reinforcing ring 3 is pressed into the respective annular groove 6 in a first stage by means of pressing-in punches 11, which are centered on the inner lateral surface 7 of the segment body 5, until it rests stress-free on the wall of the annular groove 6 in the area immediately below the undercut 9.
  • the reinforcement ring 3 Before insertion, the reinforcement ring 3 has a substantially constant diameter.
  • the reinforcement ring 3 In a second stage of the press-in process, the reinforcement ring 3 is pressed completely into the annular groove 6, as a result of which it is elastically deformed in the radially inward direction, ie against the longitudinal axis of the segment body 5. As a result, elastic radial tension is generated in the reinforcement ring 3 and press the commutator segments 1 outwards, ie away from the longitudinal axis of the segment body 5.
  • two guides 12 are inserted into the segment body 5, which extend approximately in the axial direction up to the region of the bottom of the annular groove.
  • two further plungers 13 are guided, which are formed on the respective end face, ie the seat of the side facing the reinforcement ring 3, with a projection 14.
  • the latter extends on the end face over the entire circumference of the respective indentation punch 13, and in a suitable case it is designed in cross section as an acute-angled triangle.
  • the seat is thus plastically deformed by means of the projection 14, specifically in such a way that the material part of the seat 8 which rests on the reinforcement ring 3 is displaced in the direction away from the longitudinal axis of the segment body 5 by means of the triangular projection 14, as a result of which the reinforcement ring 3 is additionally elastically deformed.
  • the reinforcement ring 3 is additionally elastically deformed.
  • 3 additional radial tensions are introduced into the reinforcement ring, which cooperate in holding the segment body 5 together.
  • the aforementioned deformation also prevents the reinforcing ring 3 from slipping out of the annular groove 6.
  • the opposite part of the material of the seat 8 remains essentially undeformed since the undercut 9 is arranged there.
  • the last stage of the method for producing the commutator according to the invention is the filling of the spaces between the segments 1 and / or at least the partial potting of the space in the area of the annular groove 6 with an insulating material, while simultaneously producing the cylindrical hub 4 of the commutator the same insulating material.

Landscapes

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Abstract

A commutator has a plurality of ring-shaped segments (1) that are regularly spaced from each other in the circumferential direction. Each segment (1) has a ring-shaped groove (6) with a linearly variable diameter. From its open end to its bottom, the ring-shaped groove (6) is slightly inclined in relation to the longitudinal axis (15) of the segment body (5). A reinforcement ring (3) pressed into the ring-shaped groove creates radial stresses in the segment body (5) that keep the switch segments (1) at a constant radial distance from each other.

Description

Kommutator für elektrische Maschinen kleiner bis mittlerer Größe und Verfahren zu seiner Herstellung Small to medium-sized electrical commutator and process for its manufacture
Die Erfindung betrifft einen Kommutator insbesondere für elek¬ trische Maschinen kleiner bis mittlerer Größe mit einer Mehrzahl von Kommutatorsegmenten, die ringförmig voneinander beabstandet sind und einen Segmentkörper bilden, und mit mindestens einer zur Innenmantelfläche des Segmentkörpers konzentrischen Ringnut, in der ein unter Spannung stehender Armierungsring angeordnet ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kommutators.The invention relates to a commutator, in particular for small to medium-sized electrical machines, with a plurality of commutator segments which are spaced apart from one another in a ring and form a segment body, and with at least one annular groove which is concentric with the inner lateral surface of the segment body and in which a reinforcing ring under tension is arranged and a method for producing such a commutator.
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) Der obengenannten Kommutator und das Verfahren zu seiner Her¬ stellung sind auf dem betreffenden Gebiet bekannt. So sind zum Beispiel in der DE 37 14 098 AI ein Kommutator und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben, bei welchem jeder Armierungs- ring im aufgeweiteten Zustand in die in der Ringnut vorgesehene Position gebracht wird und die danach zur Positionierung der Seg¬ mente verwendeten Distanzelemente aus den Zwischenräumen zwischen den Segmenten entfernt werden. Ein wesentlicher Nachteil der be¬ treffenden Lösung liegt darin, daß die Segmente unmittelbar auf einer isolierten Nabe (Hülse) und/oder Welle positioniert werden müssen. Zur Herstellung bzw. zum Aufbringen eines Isolationsbe- lageε sind demgemäß zusätzliches Material und ein zusätzlicher Verfahrensschritt notwendig, so daß ein derart hergestellter Kommutator relativ kostspielig ist.REPLACEMENT BLADE (RULE 26) The commutator mentioned above and the method for its production are known in the field concerned. For example, DE 37 14 098 A1 describes a commutator and a method for its production, in which each reinforcing ring is brought into the position provided in the annular groove in the expanded state and the spacer elements subsequently used for positioning the segments be removed from the spaces between the segments. A major disadvantage of the solution in question is that the segments must be positioned directly on an insulated hub (sleeve) and / or shaft. Accordingly, additional material and an additional method step are necessary for producing or applying an insulation layer, so that a commutator produced in this way is relatively expensive.
Aus der DE 38 23 845 C2 sind weiterhin ein Kommutator und ein Ver¬ fahren zu seiner Herstellung bekannt, wobei nach dem Aufbringen auf einen Sitz der Armierungsring aufgeweitet wird, indem die Seg¬ mente von außen her abgestützt und die den Sitz bildenden Materialpartien unter plastischer Deformation radial nach außen bewegt werden. Der Segmentkörper eines derartigen Kommutators wird während der Herstellung aus Segmenten zusammengesetzt, die in ihrem äußeren Bereich ein- oder beidseitig angeformte Distanz- elemente aufweisen. Nach dem Auspressen des Segmentkörpers mit Preßstoff muß der Segmentkörper bis zur vollständigen Beseitigung der Distanzelemente abgedreht werden. Das hat einen nicht zu ge¬ ringen Abfall des verhältnismäßig kostbaren Materials zur Folge, wodurch sowohl das gesamte Verfahren als auch der Kommutator wesentlich verteuert werden.From DE 38 23 845 C2 a commutator and a method for its manufacture are also known, the reinforcing ring being expanded after being applied to a seat by supporting the segments from the outside and the material forming the seat under plastic Deformation can be moved radially outwards. During manufacture, the segment body of such a commutator is composed of segments which have spacer elements formed on one or both sides in their outer region. After the segment body has been pressed out with molding material, the segment body must be turned off until the spacer elements have been completely removed. This results in a not too low waste of the relatively valuable material, which makes both the entire process and the commutator considerably more expensive.
ERSATZBLÄTT REGEL26) Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kommutators zu schaffen, mit dem die Nachteile der be¬ kannten Kommutatoren und Verfahren vermieden werden und mit tech¬ nisch einfachen Mitteln hochbelastbare Kommutatoren kostengünstig hergestellt werden können.ERSATZBLÄTT REGEL26) The invention is therefore based on the object of providing a commutator of the type mentioned at the outset and a method for producing such a commutator, with which the disadvantages of the known commutators and methods are avoided and high-strength commutators can be produced inexpensively using technically simple means can.
Diese Aufgabe wird erfindungεgemäß für einen Kommutator der ein¬ gangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des An¬ spruchs 1 und für das Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin¬ dungsgemäßen Kommutators bzw. Verfahrens zu seiner Herstellung er¬ geben sich aus den jeweils zugeordneten Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention for a commutator of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1 and for the method by the characterizing features of claim 10. Advantageous further developments of the commutator according to the invention and the method for its production result from the associated subclaims.
Es hat sich als überraschend erwiesen, daß die gestellte Aufgabe durch einen Kommutator gelöst wird, dessen Segmentkörper an der jeweiligen Stirnseite eine Ringnut aufweist, die im wesentlichen einen sich linear verändernden Durchmesser aufweist. Diese Ringnut ist bezüglich der Längsachse des Segmentkörpers und einem Verlauf von ihrem offenen Ende zu ihrem Boden mit einer verhältnismäßig geringen Neigung zur Längsachse des Segmentkörpers angeordnet. Die Neigung der Ringnut weist dabei einen Winkel o- von 1 bis 5° auf. Die Kommutatorsegmente sind mittels eines Armierungsringes kraft¬ schlüssig in einem konstanten Radialabstand gehalten. Dabei kann die Neigung der Ringnut sowohl zur Längsachse als auch von der Längsachse weg angeordnet sein.It has proven to be surprising that the object is achieved by a commutator, the segment body of which has an annular groove on the respective end face which essentially has a linearly changing diameter. This annular groove is arranged with respect to the longitudinal axis of the segment body and a course from its open end to its bottom with a relatively slight inclination to the longitudinal axis of the segment body. The inclination of the annular groove has an angle o of 1 to 5 °. The commutator segments are held non-positively at a constant radial distance by means of a reinforcement ring. The inclination of the annular groove can be arranged both to the longitudinal axis and away from the longitudinal axis.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommutators besteht darin, daß die dem Kontaktbereich der KommutatorSegmente näher liegende Fläche der Ringnut im Bereich des offenen Endes der Ringnut und praktisch im Bereich der oberen zwei Drittel der Ring¬ nuttiefe mit einem Unterschnitt ausgebildet ist, der die Ein¬ führung des Armierungsringes erleichtert. Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß jeder Armierungsring eines konstanten Durchmes¬ sers mittels eines Stempels in die Ringnut, die bezüglich der Längsachse des Segmentkörpers im wesentlichen einen sich linear verändernden Durchmesser hat, derart eingesetzt wird, daß der Armierungsring in der Ringnut frei, d.h. unbelastet, angeordnet ist. Danach wird der Armierungsring mit einem Stempel gleichzeitig bis zum Boden der Ringnut gepreßt, indem der Armierungsring in Richtung radial einwärts elastisch verformt wird. Dadurch werden in den unteren Bereich des Armierungsringes elastische Radial- Spannungen eingebracht, die die Kommutatorsegmente nach außen, d.h. weg von der Längsachse des Segmentkörpers, drücken.A further embodiment of the commutator according to the invention consists in that the surface of the ring groove which is closer to the contact area of the commutator segments is formed with an undercut in the area of the open end of the ring groove and practically in the area of the upper two thirds of the ring groove depth, which provides the insertion the armoring ring relieved. An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in that each reinforcement ring of a constant diameter is inserted into the annular groove by means of a stamp, which has a substantially linearly changing diameter with respect to the longitudinal axis of the segment body, in such a way that the reinforcement ring is free in the annular groove , ie unloaded, is arranged. Then the reinforcement ring is pressed with a punch simultaneously to the bottom of the ring groove by the reinforcement ring being elastically deformed in the radially inward direction. As a result, elastic radial stresses are introduced into the lower region of the reinforcement ring, which push the commutator segments outwards, ie away from the longitudinal axis of the segment body.
Weiterhin wird jeder Sitz des Armierungsringes εtirnseitig und in Radialrichtung nach außen, d.h. weg von der Längsachse des Seg¬ mentkörpers, wenigstens teilweise plastisch verformt, wodurch in den oberen Bereich des Armierungsringes zusätzliche elastische RadialSpannungen eingebracht werden. Die Kommutatorsegmente werden dadurch einwärts, gegen die Längsachse des Segmentkörpers, ge¬ zogen. Durch die Einbringung elastischer Spannungen in den Ar¬ mierungsring wird gewährleistet, daß die Kommutatorsegmente in ihren Lagen sicher positioniert sind. Dadurch wird auch ein Ver¬ schieben der Kommutatorsegmente in Radialrichtung während des Be¬ triebes des Kommutators sicher verhindert.Furthermore, each seat of the reinforcement ring is on the ε Tyrol side and in the radial direction outwards, i.e. away from the longitudinal axis of the segment body, at least partially plastically deformed, as a result of which additional elastic radial stresses are introduced into the upper region of the reinforcement ring. The commutator segments are thereby pulled inwards against the longitudinal axis of the segment body. The introduction of elastic tensions in the reinforcement ring ensures that the commutator segments are securely positioned in their positions. This also reliably prevents displacement of the commutator segments in the radial direction while the commutator is in operation.
Die plastische Verformung eines jeden Sitzes des Armierungsrings in Radialrichtung nach außen, d.h. weg von der Längsachse des Segmentkörpers, wird derart durchgeführt, daß in jeden erwähnten Sitz eine Kerbe gedrückt, d.h. gestochen wird, die im Querschnitt als ein spitzwinkliges Dreieck ausgebildet sein kann, wobei der Eindrückstempel entsprechend geformt ist. Dabei wird diejenige Materialpartie des Sitzes des Armierungsringes, die mit dem letzteren in Berührung steht, mittels des beispielsweise drei¬ eckigen Vorsprungs am Eindrückstempel von der Längsachse des Seg¬ mentkörpers weg verformt. Die gegenüberliegende Materialpartie des Sitzes des Armierungsringes bleibt dabei im wesentlichen unverformt.The plastic deformation of each seat of the reinforcement ring in the radial direction to the outside, ie away from the longitudinal axis of the segment body, is carried out in such a way that a notch is pressed, ie pierced, in each seat mentioned, which can be formed in cross section as an acute-angled triangle, whereby the stamp is shaped accordingly. That part of the material of the seat of the reinforcement ring that is connected to the the latter is in contact, deformed away from the longitudinal axis of the segment body by means of, for example, the triangular projection on the indentation punch. The opposite part of the material of the seat of the reinforcement ring remains essentially undeformed.
Schließlich werden die Zwischenräume zwischen den Kommutator¬ segmenten und/oder der im Bereich der Ringnut vorhandene Raum wenigstens teilweise mit einem Isolierstoff vergossen; dabei kann gleichzeitig eine zylindrische Nabe des Kommutators aus gleichem Isolierstoff hergestellt werden. Aus den Zwischenräumen der Seg¬ mente werden die zur Positionierung der Segmente verwendeten Distanzelemente anschließend entfernt.Finally, the spaces between the commutator segments and / or the space in the area of the annular groove are at least partially encapsulated with an insulating material; at the same time, a cylindrical hub of the commutator can be produced from the same insulating material. The spacer elements used for positioning the segments are then removed from the spaces between the segments.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kommutator¬ segments zur Darstellung des Sitzes des Armierungs- ringes;FIG. 1 shows a partial view of a commutator segment according to the invention to show the seat of the reinforcement ring;
Figur 2 einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Segmentkörpers vor dem Eindrücken des Armierungsringes in die Ringnut;FIG. 2 shows a longitudinal section of the segment body according to the invention before the reinforcing ring is pressed into the annular groove;
Figur 3 einen Segmentkörper nach Figur 2 nach dem Eindrücken des Armierungsringes in die Ringnut;3 shows a segment body according to FIG. 2 after the reinforcement ring has been pressed into the annular groove;
Figur 4 einen Segmentkörper nach Figur 3 nach der plastischen Verformung des Sitzes des Armierungsringes;FIG. 4 shows a segment body according to FIG. 3 after the plastic deformation of the seat of the reinforcement ring;
Figur 5 einen Längsschnitt des Kommutators nach dem Abguß mit Isolierstoff im fertigen Zustand. Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Kommutator, der eine Reihe ringförmig angeordneter Kommutatorsegmente 1 besitzt, die in Umfangsrichtung einen vorbestimmten gleichen Abstand aufweisen. Jedes Kommutatorsegment 1 besitzt einen Kontaktbereich 2 für die Berührung mit einer nicht gezeigten Bürste. Die Kommutatorsegmente 1 sind mit wenigstens einem Armierungsring 3 in gleichbleibendem Radialabstand gehalten und mit einem eine Nabe 4 bildenden Isolierstoff, z. B. Kunstharz, vergossen.Figure 5 shows a longitudinal section of the commutator after casting with insulating material in the finished state. FIG. 5 shows a commutator according to the invention, which has a series of commutator segments 1 arranged in a ring, which have a predetermined equal distance in the circumferential direction. Each commutator segment 1 has a contact area 2 for contact with a brush, not shown. The commutator segments 1 are held with at least one reinforcing ring 3 at a constant radial distance and with an insulating material forming a hub 4, e.g. B. synthetic resin, cast.
Die ringförmig angeordneten Kommutatorsegmente 1 bilden im wesent¬ lichen einen Segmentkörper 5, an dessen jeweiligem Stirnende eine Ringnut 6 mit einem im wesentlichen sich linear verändernden Durchmesser ausgebildet ist und deren Mittelpunktlinie im wesent¬ lichen gleichachsig mit der Längsachse 15 des Segmentkörpers 5 verläuft. Die Ringnut 6 ist der Längsachse 15 des Segmentkörpers 5 mit einer, bezüglich ihres Verlaufs vom offenen Ende zum Boden verhältnismäßig geringen Neigung gegen die Längsachse 15 des Seg¬ mentkörpers 5 angeordnet. Die Neigung der Ringnut 6 weist dabei einen Neigungswinkel a auf, der vorteilhaft 1 bis 5° (Figur 1) beträgt. Die jeweilige Ringnut 6 und die Innenmantelfläche 7 des Segmentkörpers 5 bilden einen Sitz 8 des Armierungsringes 3. Die¬ jenige Fläche der Ringnut 6, die dem Kontaktbereich 2 der Kommuta¬ torsegmente 1 näher liegt, ist im Bereich des offenen Endes der Ringnut 6 und praktisch im Bereich der oberen zwei Drittel der Ringnuttiefe mit einem Unterschnitt 9 ausgebildet, der das Ein¬ legen des Armierungsringes 3 erleichtert.The annularly arranged commutator segments 1 essentially form a segment body 5, at the respective front end of which an annular groove 6 is formed with a substantially linearly changing diameter and the center line of which runs essentially coaxially with the longitudinal axis 15 of the segment body 5. The annular groove 6 is arranged along the longitudinal axis 15 of the segment body 5 with an inclination relative to the longitudinal axis 15 of the segment body 5 that is relatively slight with respect to its course from the open end to the floor. The inclination of the annular groove 6 has an inclination angle α which is advantageously 1 to 5 ° (FIG. 1). The respective annular groove 6 and the inner circumferential surface 7 of the segment body 5 form a seat 8 of the reinforcing ring 3. The surface of the annular groove 6, which is closer to the contact area 2 of the commutator segments 1, is practical in the region of the open end of the annular groove 6 formed in the area of the upper two thirds of the ring groove depth with an undercut 9, which facilitates the insertion of the reinforcement ring 3.
Der Armierungsring 3 ist in der Ringnut 6 angeordnet, wobei er im wesentlichen einen gleichen Neigungswinkel α wie die Ringnut 6 selbst einnimmt. Die Kommutatorseg ente 1 sind somit kraft¬ schlüssig in einem konstanten Radialabstand gehalten. Zur Herstellung eines Kommutators werden die Kommutatorsegmente 1, die z. B. aus Kupfer bestehen, zu einem Segmentkörper 5 zusammen¬ gesetzt. Die Kommutatorsegmente 1 werden in einem gleichmäßigen Abstand voneinander auf eine an sich bekannte Weise, z. B. mit einem nicht dargestellten Käfig aus Kunststoff, gehalten, worauf sie in eine ringförmige Haltevorrichtung 10 hineingebracht werden. Der Armierungsring 3 wird in einer ersten Stufe mittels Eindrück¬ stempel 11, die an der Innenmantelfläche 7 des Segmentkörpers 5 zentriert sind, in die jeweilige Ringnut 6 hineingedrückt, bis er im Bereich unmittelbar unter dem Unterschnitt 9 spannungsfrei an der Wand der Ringnut 6 anliegt. Vor dem Einlegen weist der Armierungsring 3 im wesentlichen einen konstanten Durchmesser auf. In einer zweiten Stufe des Einpreßverfahrens wird der Armierungs- ring 3 vollends in die Ringnut 6 hineingedrückt, wodurch er in Richtung radial einwärts, d.h. gegen die Längsachse des Segment- körpers 5, elastisch verformt wird. Dadurch werden in dem Armierungsring 3 elastische Radialspannung erzeugt, die die Kommutatorsegmente 1 nach außen, d.h. weg von der Längsachse des Segmentkörpers 5, drücken.The reinforcement ring 3 is arranged in the annular groove 6, wherein it essentially has the same angle of inclination α as the annular groove 6 itself. The commutator segments 1 are thus held in a force-locking manner at a constant radial distance. To produce a commutator, the commutator segments 1, z. B. consist of copper, assembled to a segment body 5. The commutator segments 1 are spaced apart from one another in a manner known per se, e.g. B. with a cage, not shown, made of plastic, whereupon they are brought into an annular holding device 10. The reinforcing ring 3 is pressed into the respective annular groove 6 in a first stage by means of pressing-in punches 11, which are centered on the inner lateral surface 7 of the segment body 5, until it rests stress-free on the wall of the annular groove 6 in the area immediately below the undercut 9. Before insertion, the reinforcement ring 3 has a substantially constant diameter. In a second stage of the press-in process, the reinforcement ring 3 is pressed completely into the annular groove 6, as a result of which it is elastically deformed in the radially inward direction, ie against the longitudinal axis of the segment body 5. As a result, elastic radial tension is generated in the reinforcement ring 3 and press the commutator segments 1 outwards, ie away from the longitudinal axis of the segment body 5.
Danach werden zwei Führungen 12 in den Segmentkörper 5 eingesetzt, die sich in die Achsenrichtung etwa bis zum Bereich des Bodens der Ringnut erstrecken. An den Führungen 12 sind zwei weitere Ein¬ drückstempel 13 geführt, die an der jeweiligen Stirnseite, d.h. dem Sitz der dem Armierungsring 3 zugekehrten Seite, mit einem Vorsprung 14 ausgebildet sind. Letzterer verläuft stirnseitig über den ganzen Umfang des jeweiligen Eindrückstempels 13, wobei er im geeigneten Fall im Querschnitt als spitzwinkliges Dreieck ausge¬ bildet ist. Mit diesen zwei Eindruckstempeln 13 wird jetzt gegen die Stirnfläche des jeweiligen Sitzes 8 des Armierungsringes 3 gedrückt, wobei der Vorsprung 14 des jeweiligen Eindrückstempels 13 in die Stirnseite des Sitzes 8 gestochen wird. Der Sitz wird somit mittels des Vorsprunges 14 plastisch verformt, und zwar derart, daß die Materialpartie des Sitzes 8, die an dem Armierungsring 3 anliegt, mittels des dreieckigen Vorsprungs 14 in Richtung von der Längsachse des Segmentkörpers 5 weg verschoben wird, wodurch der Armierungsring 3 zusätzlich elastisch verformt wird. Derart werden in den Armierungsring 3 zusätzliche Radial- Spannungen eingebracht, die beim Zusammenhalten des Segmentkörpers 5 mitwirken. Gleichzeitig wird durch die erwähnte Deformation auch verhindert, daß der Armierungsring 3 aus der Ringnut 6 heraus¬ rutschen kann. Die gegenüberliegende Materialpartie des Sitzes 8 bleibt dabei im wesentlichen unverformt, da dort der Unterschnitt 9 angeordnet ist.Then two guides 12 are inserted into the segment body 5, which extend approximately in the axial direction up to the region of the bottom of the annular groove. On the guides 12, two further plungers 13 are guided, which are formed on the respective end face, ie the seat of the side facing the reinforcement ring 3, with a projection 14. The latter extends on the end face over the entire circumference of the respective indentation punch 13, and in a suitable case it is designed in cross section as an acute-angled triangle. These two impression stamps 13 are now pressed against the end face of the respective seat 8 of the reinforcement ring 3, the projection 14 of the respective impression stamp 13 being pierced into the end face of the seat 8. The seat is thus plastically deformed by means of the projection 14, specifically in such a way that the material part of the seat 8 which rests on the reinforcement ring 3 is displaced in the direction away from the longitudinal axis of the segment body 5 by means of the triangular projection 14, as a result of which the reinforcement ring 3 is additionally elastically deformed. In this way, 3 additional radial tensions are introduced into the reinforcement ring, which cooperate in holding the segment body 5 together. At the same time, the aforementioned deformation also prevents the reinforcing ring 3 from slipping out of the annular groove 6. The opposite part of the material of the seat 8 remains essentially undeformed since the undercut 9 is arranged there.
Die letzte Stufe des Verfahrens zur Herstellung des erfindungs- gemäßen Kommutators stellt das Füllen der Räume zwischen den Segmenten 1 und/oder wenigstens das teilweise Vergießen des im Bereich der Ringnut 6 vorhandenen Raumes mit einem Isolierstoff dar unter gleichzeitiger Herstellung der zylindrischen Nabe 4 des Kommutators aus dem gleichen Isolierstoff.The last stage of the method for producing the commutator according to the invention is the filling of the spaces between the segments 1 and / or at least the partial potting of the space in the area of the annular groove 6 with an insulating material, while simultaneously producing the cylindrical hub 4 of the commutator the same insulating material.
Danach werden aus den Räumen zwischen den Segmenten 1 die zur Positionierung der Segmente verwendeten Distanzelemente entfernt. Then the spacer elements used for positioning the segments are removed from the spaces between the segments 1.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H EP A T E N T A N S P R Ü C H E
Kommutator insbesondere für elektrische Maschinen kleiner bis mittlerer Größe, mit einer Mehrzahl von Kommutatorsegmenten (1) , die ring¬ förmig voneinander beabstandet sind und einen Segmentkörper (5) bilden, mindestens einer zur Innenmantelfläche (7) des Seg¬ mentkörperε (5) konzentrischen Ringnut (6) , in der ein unter Spannung stehender Armierungsring (3) angeordnet ist, dadurch, gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) bezüglich der Längsachse (15) des Segment- körpers (5) einen sich linear ändernden Durchmesser aufweist mit einer Neigung, die sich, ausgehend vom offenen Ende der Ringnut (6) , zum Boden mit einer Neigung zur Längsachse (15) erstreckt. Commutator, in particular for electrical machines of small to medium size, with a plurality of commutator segments (1) which are spaced apart in a ring shape and form a segment body (5), at least one annular groove concentric with the inner circumferential surface (7) of the segment body (5) (6), in which a reinforcing ring (3) under tension is arranged, characterized in that the annular groove (6) has a linearly changing diameter with an inclination with respect to the longitudinal axis (15) of the segment body (5), which, starting from the open end of the annular groove (6), extends to the floor with an inclination to the longitudinal axis (15).
2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Ringnut (6) dabei einen Neigungswinkel (a) aufweist, der 1 bis 5° beträgt.2. Commutator according to claim 1, characterized in that the inclination of the annular groove (6) has an inclination angle (a) which is 1 to 5 °.
3. Kommutator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Ringnut (6) und die Innenmantelfläche (7) deε Segmentkörpers (5) einen Sitz (8) für den jeweiligen Armierungεring (3) bilden.3. Commutator according to claims 1 and 2, characterized in that the respective annular groove (6) and the inner circumferential surface (7) of the segment body (5) form a seat (8) for the respective armoring ring (3).
4. Kommutator nach den Ansprüchen 1 biε 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringnut (6) mit dem gleichen Neigungswinkel (α) gegen die Längsachεe deε Seg¬ mentkörpers (5) der Armierungεring (3) angeordnet ist, der die Kommutatorsegmente (1) kraftεchlüssig in einem konstanten Radialabstand hält.4. commutator according to claims 1 biε 3, characterized in that in the annular groove (6) with the same angle of inclination (α) against the Längachεe deε segment body (5) of the armature ring (3) is arranged, which the commutator segments (1st ) holds non-positively at a constant radial distance.
5. Kommutator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Kontaktbereich (2) für Bürsten der Kommutatorsegmente (1) näher liegende Fläche der Ringnut (6) im Bereich des offenen Endes der Ringnut (6) und in etwa im oberen zweiten Drittel der Ringnuttiefe mit einem Unterεchnitt (9) auεgebildet ist.5. Commutator according to claims 1 to 3, characterized in that the contact area (2) for brushing the commutator segments (1) closer surface of the annular groove (6) in the region of the open end of the annular groove (6) and approximately in the upper second third of the ring groove depth is formed with an undercut (9).
6. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) ausgehend von offenen Ende zur Längsachse (15) hin geneigt ist, so daß der Boden einen geringeren radialen Abstand zur Längsachse (15) aufweist als das offene Ende der Ringnut (6) .6. Commutator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the annular groove (6) starting from the open end to the longitudinal axis (15) is inclined so that the bottom has a smaller radial distance from the longitudinal axis (15) than the open End of the ring groove (6).
7. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) ausgehend vom offenen Ende von der Längsachse weg geneigt ist, so daß der Boden einen größeren radialen Abstand zur Längsachse des Segmentkörpers (5) aufweist als das offene Ende der Ringnut (6) . 7. Commutator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the annular groove (6) starting from the open end is inclined away from the longitudinal axis, so that the bottom has a greater radial distance from the longitudinal axis of the segment body (5) than the open one End of the ring groove (6).
8. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ringnut (6) aufweiεende Stirnfläche im Bereich deε Sitzeε (8) für den Armierungsring (3) derart verstemmt ist, daß in diesem Bereich eine zur Längsachse (15) konzentrische, ringförmige Kerbe (16) ange¬ ordnet und der Armierungsring (3) dadurch teilweise radial nach außen verspannt ist.8. Commutator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the annular groove (6) having end face in the area of the seat (8) for the reinforcing ring (3) is caulked in such a way that in this area one of the longitudinal axis (15) concentric, annular notch (16) is arranged and the armoring ring (3) is thereby partially radially clamped outwards.
9. Kommutator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmig angeordnete Kerbe (16) im Querschnitt als spitzwinkeliges Dreieck ausgebildet ist.9. commutator according to claim 8, characterized in that the annularly arranged notch (16) is formed in cross section as an acute-angled triangle.
10. Kommutator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Segmentkörper (5) bzw. in die einzelnen Kommu¬ tatorsegmente (1) eine Ringnut (6) bzw. eine im zusammengesetzten Zustand die Ringnut (6) bildende Aussparung (6') derart ausgearbeitet wird, daß die Ringnut (6) bzw. die Aussparung (6') bezüglich der Längsachse (15) des Segmentkörpers (5) einen sich linea ändernden Durchmesser aufweist mit einer Neigung, die εich, ausgehend vom offenen Ende der Ringnut (6) bzw. der Aussparung (6'), zum Boden mit einer Neigung zur Längsachse (15) erstreckt; in die derart gebildete Ringnut (6) der Armierungsring (3) spannungsfrei eingesetzt wird, und der Armierungsring (3) bis zum Kontakt mit dem Boden de Ringnut (6) mit einem Eindruckstempel (11) gepreßt und dabei unter Spannung gesetzt wird. 10. Commutator according to claim 9, characterized in that in the segment body (5) or in the individual Kommu¬ tator segments (1) an annular groove (6) or in the assembled state the annular groove (6) forming recess (6 ') is worked out in such a way that the annular groove (6) or the recess (6 ') with respect to the longitudinal axis (15) of the segment body (5) has a linearly changing diameter with an inclination that starts from the open end of the annular groove (6 ) or the recess (6 '), to the floor with an inclination to the longitudinal axis (15); the reinforcement ring (3) is inserted stress-free into the ring groove (6) formed in this way, and the reinforcement ring (3) is pressed with an impression stamp (11) until it comes into contact with the bottom of the ring groove (6) and is thereby put under tension.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) bzw. die Aus¬ sparung (6') bezüglich der Längsachse des Segmentkörpers (5) ausgehend von offenen Ende im wesentlichen radial einwärts verlaufend angebracht wird, so daß der Armierungsring (3) gegen die Längsachse des Segmentkörpers (5) so elastiεch verformt wird, daß in dem unteren Bereich (15) des Armierungsringes (3) nach außen gerichtete elastische Radialspannungen erzeugt werden.11. The method according to claim 10, characterized in that the annular groove (6) or the Aus¬ recess (6 ') with respect to the longitudinal axis of the segment body (5) is attached starting from the open end substantially radially inward so that the reinforcing ring (3) is deformed elastically against the longitudinal axis of the segment body (5) in such a way that in the lower region (15) of the reinforcing ring (3), outward elastic radial stresses are generated.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) bzw. die Aus¬ sparung (6') bezüglich der Längsachse des Segmentkörpers (5) ausgehend von offenen Ende im wesentlichen radial auswärts verlaufend angebracht wird, so daß der Armierungsring (3) gegen die Längsachse des Segmentkörpers (5) so elastiεch verformt wird, daß in dem unteren Bereich (15) des Armierungsringes (3) nach innen gerichtete elastische Radialspannungen erzeugt werden.12. The method according to claim 10, characterized in that the annular groove (6) or the Aus¬ recess (6 ') with respect to the longitudinal axis of the segment body (5) is attached starting from the open end substantially radially outward, so that the reinforcing ring (3) is deformed elastically against the longitudinal axis of the segment body (5) in such a way that inward radial radial stresses are generated in the lower region (15) of the reinforcing ring (3).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sitz (8) des Armierungs- ringeε (3) εtirnseitig und in Radialrichtung nach außen wenigstens teilweise derart plastisch verformt wird, daß in dem oberen Bereich des Armierungsringes (3) zusätzliche elastische Radialspannungen erzeugt werden.13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that each seat (8) of the reinforcing rings (3) is at least partially plastically deformed on the ε Tyrol side and in the radial direction in such a way that in the upper region of the reinforcing ring (3) additional elastic radial stresses are generated.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die plastiεche Verformung mittels eines weiteren Eindrückstempels (13) derart durchgeführt wird, daß im Sitz (8) eine zur Innenmantelfläche (7) konzentrische, ringförmige Kerbe (16) ausgebildet wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that the plastiεche deformation is carried out by means of a further indentation punch (13) such that an annular notch (16) is formed in the seat (8) concentric with the inner lateral surface (7).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume zwischen den Kommu¬ tatorsegmenten (1) und/oder der im Bereich der Ringnut (6) vorhandene Raum wenigstens teilweise mit einem Isolierεtoff vergossen werden und gleichzeitig eine zylindrische Nabe (4) des Kommutators aus gleichem Isolierstoff hergestellt wird.15. The method according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the spaces between the commutator segments (1) and / or the space in the region of the annular groove (6) are at least partially cast with an insulating material and at the same time a cylindrical hub (4) the commutator is made of the same insulating material.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Räumen zwischen den Segmenten die zur Poεitionierung der Kommutatorεegmente (1) verwendeten Diεtanzelemente entfernt werden. 16. The method according to any one of claims 10 to 15, characterized in that the spacing elements used for positioning the commutator segments (1) are removed from the spaces between the segments.
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