WO2003079503A1 - Kommutator und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2003079503A1
WO2003079503A1 PCT/EP2003/002534 EP0302534W WO03079503A1 WO 2003079503 A1 WO2003079503 A1 WO 2003079503A1 EP 0302534 W EP0302534 W EP 0302534W WO 03079503 A1 WO03079503 A1 WO 03079503A1
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WO
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commutator
conductor segments
thread
reinforcing element
fibers
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/002534
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English (en)
French (fr)
Inventor
Valter Leban
Boris JEZERŠEK
Original Assignee
Kolektor D.O.O.
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Publication date
Application filed by Kolektor D.O.O. filed Critical Kolektor D.O.O.
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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
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a commutator with a plurality of conductor segments and at least one ring-shaped reinforcing element, which extends in a plane perpendicular to the commutator axis and engages the conductor segments on a seat, the reinforcing element being attached to the conductor segments, after they have been arranged in a position concentric to the commutator axis. Furthermore, the present invention relates to a commutator with a plurality of conductor segments, at least one ring-shaped reinforcing element being provided which extends in a plane perpendicular to the commutator axis and engages the conductor segments.
  • commutators are sometimes subject to considerable centrifugal stresses, which can lead to deformation of the commutator, especially at high operating temperatures. Such deformations in turn adversely affect both the life of the commutator and its efficiency as well as the efficiency of the associated electrical machine.
  • commutators therefore often have ring-shaped reinforcing elements which engage the conductor segments on one seat and absorb a substantial part of the centrifugal forces caused on the conductor segments.
  • Commutators of this type are known for example from EP 0693230 B1.
  • a prefabricated reinforcement ring for example made of glass fiber material, is placed on the conductor segments, after they have previously been arranged in a position concentric to the commutator axis.
  • DD 53182 describes a prefabricated reinforcement ring made of resin-impregnated glass fiber warp threads.
  • the retaining rings provided according to DE 1992585 and made of insulating material have a low taper.
  • DE 1488639 and the corresponding US 3457446 each describe a reinforcement ring with a base made of sheet metal, on which bandage windings are placed and secured by warts of the sheet metal, the reinforcement ring furthermore comprising a plastic surround with a long-fiber filling.
  • AT 168701 discloses prefabricated reinforcement rings which are designed as multi-turn wire screws made from a resilient wire, the reinforcement rings each being inserted radially from the inside into a dovetail-shaped circumferential groove of the conductor segments previously lined with insulation, before the carrier body is embedded the wire screws in this - is pressed.
  • each reinforcement ring and each conductor segment is measured and a specific reinforcement ring is selected for each individual commutator depending on the actual dimensions of the conductor segments, the tolerance problem explained above can be mitigated in this way; however, this leads to an unacceptable increase in manufacturing costs. Furthermore, it cannot be compensated in this way that the individual seats of the conductor segments may not lie on an ideal circular path due to manufacturing tolerances.
  • the object of the present invention is to create a method for producing a commutator of the type specified at the outset, which, when used, can produce commutators with the lowest possible manufacturing costs, which are extremely high even under high loads Formality requirements are sufficient.
  • the reinforcing element is wound in situ from several turns of a thread.
  • the method according to the invention is characterized in that it is not a prefabricated reinforcing ring that is attached to the conductor segments after they have been arranged in a position concentric to the commutator axis, but rather that the ring for each individual commutator shaped reinforcing element in situ, that is to say wound on the spot on the conductor segments in each case against the seat in question from a plurality of turns of a thread.
  • the reinforcement element is matched exactly to the individual commutator, that is to say the individual components used in this, with regard to its dimensions and its shape (non-circular seat surface).
  • the reinforcement element lies evenly and with the same force on all conductor segments of the commutator in question.
  • it can optimally perform its function without being associated with unacceptable manufacturing costs.
  • the method according to the invention is also quite attractive from an economic point of view. Because there is no need in the prior art for the prefabrication, storage and assembly of the reinforcement rings. In addition, the manufacturing tolerances that the conductor segments must comply with are subject to lower requirements, which also has the effect of reducing manufacturing costs.
  • the manufacturing method according to the invention is less susceptible to commutators with regard to unavoidable process-related fluctuations, which also has the effect of reducing manufacturing costs by means of a correspondingly reduced scrap.
  • This also contributes to the fact that all the reinforcing elements can be produced using a single starting material, namely a specific thread, and the corresponding commutators are constructed or dimensioned however differently.
  • a first preferred development of the manufacturing method for commutators according to the invention is characterized in that the thread consists of at least one fiber material from the following selection, optionally of a suitable fiber mixture: carbon fibers, aramid fibers, glass fibers, boron fibers, aluminum oxide fibers, silicon carbide fibers, quartz fibers, Polyethylene fibers.
  • the thread consists of an insulating material; because in this case no additional effort is required to isolate the conductor segments in the area of the seat from the thread.
  • the thread forming the reinforcing element can be wound on previously calibrated conductor segments.
  • this is by no means mandatory. Rather, the method according to the invention is characterized in that non-calibrated conductor segments can also be used, precisely because, as has already been explained above, the ring-shaped reinforcing element is individual for each individual commutator depending on and taking into account the specific dimensions of the individual conductor segments used will be produced.
  • the manufacturing method for commutators according to the invention is characterized in that the unit comprising the conductor segments and the wound reinforcing element is encapsulated with an insulating molding material to form a carrier body.
  • the present invention can also be used to advantage in those commutators which do not have such a carrier body molded from pressed material.
  • the thread which is used to produce the reinforcing element produced in situ is particularly preferably coated.
  • Such a thread provided with a coating (for example made of Teflon® ) is particularly suitable for use in production processes in which the thread is wound at high speed. This is because the coating counteracts damage to the thread during winding of the reinforcing element.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a drum commutator manufactured according to the present invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of the commutator according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a detailed view of another drum commutator manufactured according to the present invention
  • FIG. 4 in 5 shows a longitudinal section through a fourth drum commutator produced according to the present invention
  • Fig. 6 is an axial section through a face commutator manufactured according to the present invention and
  • FIG. 7 shows a schematic view of a device suitable for use in the production method according to the invention.
  • the drum commutator illustrated in FIGS. 1 and 2 comprises a plurality of conductor segments 1, which are arranged concentrically around an axis 2. An insulation layer 3 is received between each two adjacent conductor segments 1. The radial outer surfaces 4 of the conductor segments 1 define a cylindrical brush running surface 5.
  • Each of the conductor segments 1 has an armature section 6 on the radially inner side.
  • Each such armature section 6 comprises two axial projections 8 arranged at the ends, each defined by a recess 7.
  • Each projection 8 forms on its radial outer surfaces 9 a seat 10 for a circumferential annular reinforcement element 11 arranged perpendicular to the commutator axis 2 the drum commutator according to Figures 1 and 2 the well-known prior art, so that there is no need for further, more detailed explanations at this point.
  • each reinforcing element 11 consists of a thread 12 wound in a plurality of parallel windings.
  • the thread 12 is designed as Kevlar® , ie it consists of a large number of aramid fibers.
  • the thread 12 has a coating of Teflon ® .
  • the annular reinforcing element 11 is produced in place by winding the thread 12 around it with uniform contact with the radial outer surfaces 9 of the projections 8 forming the seat 10.
  • FIG. 3 illustrates the situation with a drum commutator in which the annular reinforcing element 11 has forty turns of the thread arranged in two layers 12 includes. Recognizable reinforcing elements 11 can thus be produced using the same thread 12 depending on and taking into account the respective requirements and operating conditions of the commutator. 3 corresponds to that according to FIGS. 1 and 2, so that reference can be made to the corresponding statements.
  • FIG. 4 illustrates a drum commutator which corresponds to the drum commutator according to FIGS. 1 and 2 with regard to its relevant design elements.
  • a support body 13 made of pressed material can be seen here, which completely surrounds the armature sections 6 of the conductor segments 1 and in which the two annular reinforcing elements 11 are thus embedded in particular.
  • a bushing 14 is inserted radially inside into the carrier body 13.
  • the connection lugs 15, which project radially outward from the conductor segments 1 at the end, can also be seen in FIG. 4.
  • the drum commutator illustrated in FIG. 5 differs from the drum commutators explained above in accordance with FIGS.
  • Conductor segments are initially part of a coherent blank which is only later divided into the individual mutually insulated conductor segments 1 by appropriate processing.
  • the blank can be made sleeve-shaped from the start; it can also be made in strips and later bent into a sleeve shape.
  • two ring-shaped reinforcing elements 11 are produced by winding a thread 12 with a plurality of turns onto associated projections 16 projecting radially inward from the conductor segments 1.
  • a carrier body 13 is molded on before the conductor blank is divided into individual conductor segments 1 that are insulated from one another by suitable processing (sawing, twisting or the like).
  • FIG. 6 illustrates the implementation of the present invention on a face commutator.
  • the construction on which FIG. 6 is based can be understood from itself. To avoid repetition, corresponding explanations are omitted here.
  • the at least one annular reinforcing element 11 is arranged on the inside. Only the For the sake of completeness, it is pointed out that this is in no way mandatory. Rather, it is equally within the scope of the present invention that the annular reinforcing element is arranged on the outside by being in contact with an outwardly open radial outer surface of the conductor segments.
  • Fig. 7 illustrates a device as it can be used on the spot in the context of the inventive method for producing the reinforcing ring wound from thread.
  • the device comprises a winding mandrel 17, a thread guide 18, a tensioning unit 19 in the form of a tensioning roller 20, a thread holder 21 and a cutting element 22.
  • the thread 12 is stored on a corresponding roller 23 and is drawn off from it via the tensioning roller 20.
  • the tensioning roller ensures a uniform tension of the thread 12, so that it lies evenly against the respective seat 10 of all conductor segments 1.
  • the assembly 24 consisting of the individual assembled conductor segments 1 is accommodated on the winding mandrel 17.
  • a ring 25 surrounds the conductor segments 1; these lie with their radial outer surfaces 4 on the inside of the ring 25, so that the inner dimensions of the ring 25 dictate the diameter of the brush running surface 5 of the finished commutator.
  • the thread guide 18 is adjustable in three axes in order to enable an exact positioning of the thread guide relative to the assembly to be provided with the winding and to produce a compact winding.
  • the thread holder 21 serves to fix the end of the thread 12 in periods outside the actual winding process, in particular while the assembly 24 is being handled.
  • the thread 12 is cut at the end of the winding process by means of the cutting element 22.
  • the relevant process step namely the production of the annular reinforcement element 11, is carried out as follows: First, the assembly 24 is fixed on the winding mandrel 17. Then, with the thread guide 18 being positioned appropriately, the thread 12 is inserted into the recess 7. The thread is now fixed here, for example by means of an adhesive point. The thread is then cut through between that fixation and the thread holder 21, specifically by means of the cutting element 22. The winding is then produced by rotating the winding mandrel 17 accordingly. Then the thread 12 is fixed at the end of the winding produced, again for example by means of an adhesive point. The thread holder 21 now grips the thread adjacent to that fixation before finally, again by means of the cutting element 22, the thread 12 is cut.
  • the thread can also be fixed to a pin by means of a few windings.
  • the thread can be inserted into a narrow gap, which is then deformed so that the thread is pinched.
  • the thread can also by means of an additional ele ment, for example a wedge.
  • the winding as a whole can also be covered in order to fix its ends.
  • the winding mandrel 17 rotates with the assembly fixed on it in order to produce the winding of the thread 12. It is understood that the winding of the thread 12 can also be produced with a stationary assembly and rotating thread guide in kinematic reversal.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kommutators mit einer Mehrzahl von Leitersegmenten (1) und mindestens einem ringförmigen, sich in einer zur Kommutatorachse (2) senkrechten Ebene erstreckenden und an den Leitersegmenten (1) an jeweils einem Sitz (10) angreifenden Verstärkungselement (11), wobei das Verstärkunselement (11), wobei das Verstärkungselement (11) an den Leitersegmenten (1) angebracht wird, nachdem diese in einer zur Kommutatorachse (2) konzentrischen Position angeordnet wurden, ist das Verstärkungselement (11) in situ aus mehreren Windungen eines Fadens (12) gewickelt.

Description

Kommutator und Verfahren zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators mit einer Mehrzahl von Leitersegmenten und mindestens einem ringförmigen, sich in einer zur Kommutatorachse senkrechten Ebene erstrek- kenden und an den Leitersegmenten an jeweils einem Sitz angreifenden Verstärkungselement, wobei das Verstärkungselement an den Leitersegmenten angebracht wird, nachdem diese in einer zur Kommutatorachse konzentrischen Positionierung angeordnet wurden. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Kommutator mit einer Mehrzahl von Leitersegmenten, wobei mindestens ein ringförmiges Verstärkungselement vorgesehen ist, welches sich in einer zur Kommutatorachse senkrechten Ebene erstreckt und an den Leitersegmenten angreift.
Kommutatoren unterliegen je nach ihrer Baugröße und ihren Betriebsbedingungen (Drehzahl) zum Teil erheblichen fliehkraftbedingten Spannungen, die insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen zu Verformungen des Kommutators führen können. Derartige Verformungen beeinträchtigen hinwiederum sowohl die Lebensdauer des Kommutators als auch dessen Wirkungsgrad sowie den Wirkungsgrad der zugeordneten elektrischen Maschine. Zur Vermeidung unerwünschter Verformungen weisen daher Kommutatoren häufig ringförmige Verstärkungselemente auf, welche an den Leitersegmenten an jeweils einem Sitz angreifen und einen wesentlichen Teil der auf die Leitersegmente wirkenden fliehkraftbedingten Kräfte aufnehmen. Kommutatoren dieser Art sind beispielsweise aus der EP 0693230 Bl bekannt. Dabei wird ein vorgefertigter, beispielsweise aus Glasfasermaterial bestehender Verstärkungsring auf die Leitersegmente aufgesetzt, nachdem diese zuvor in einer zur Kommutatorachse konzentrischen Positionierung angeordnet wurden.
Betreffend die spezifische Ausführung derartiger vorgefertigter, auf die vorpositionierten Leitersegmente aufzusetzender Verstärkungsringe gibt es verschiedene Vorschläge: So beschreibt die DD 53182 einen vorgefertigten Verstärkungsring aus kunstharzimprägnierten Glasfaserkettfäden. Die nach der DE 1992585 vorgesehe- nen, aus Isolierstoff bestehenden Halteringe weisen geringe Konizität auf. Die DE 1488639 und die hierzu korrespondierende US 3457446 beschreiben jeweils einen Armierungsring mit einer Unterlage aus Metallblech, auf die Bandagewicklungen aufgelegt und durch Warzen des Metallblechs gesichert sind, wobei der Armierungsring desweiteren eine Umfassung aus einem Kunststoff mit einer langfaserigen Füllung aufweist. Und die AT 168701 offenbart vorgefertigte Verstärkungsringe, die als mehrere Windungen umfassende, aus einem federnden Draht hergestellte Drahtschrauben ausgeführt sind, wobei die Verstärkungsringe jeweils radial von innen in eine zuvor mit einer Isolierung ausgekleidete Schwalbenschwanzförmige Umfangsnut der Leitersegmente eingelegt werden, bevor der Trägerkörper - unter Einbettung der Drahtschrauben in diesen - gepreßt wird.
Ein solches Herstellverfahren erweist sich insbesondere unter dem Gesichtspunkt, daß sowohl der vorgefertigte Verstärkungsring als auch die übrigen vorgefertigten Komponenten des Kommutators, insbesondere die Leitersegmente toleranzbehaftet sind, als nicht optimal. Denn im ungünstigen Falle addieren sich die Toleranzen der Leitersegmente und des Verstärkungsrings dahingehend, daß die Leitersegmente nicht tragend an dem Verstär- kungsring anliegen, so daß dieser eine Verlagerung der Leitersegmente infolge der auf diese wirkenden Fliehkräfte und somit eine Verformung des Kommutators nicht zu verhindern vermag. Wird demgegenüber jeder Verstärkungsring und jedes Leitersegment vermessen und für jeden einzelnen Kommutator in Abhängigkeit von den tatsächlichen Abmessungen der Leitersegmente ein spezifischer Verstärkungsring ausgewählt, so läßt sich hierdurch zwar das vorstehend erläuterte Toleranzproblem entschärfen; indessen führt dies zu einer nicht akzeptablen Steigerung der Herstellkosten. Im übrigen läßt sich auf diese Weise nicht kompensieren, daß die einzelnen Sitze der Leitersegmente infolge von Herstellungstoleranzen ggf. nicht auf einer idealen Kreisbahn liegen.
Vor dem Hintergrund der vorstehend dargelegten Nachteile des Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dessen Anwendung sich mit möglichst geringen Herstellkosten Kommutatoren fertigen lassen, die auch unter hohen Belastungen höchsten Ansprüchen an die Formhaitigkeit genügen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabenstellung dadurch gelöst, daß das Verstärkungselement in situ aus mehreren Windungen eines Fadens gewickelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich mit anderen Worten dadurch aus, daß nicht ein vorgefertigter Verstärkungsring auf den Leitersegmenten angebracht wird, nachdem diese in einer zur Kommutatorachse konzentrischen Positionierung angeordnet wurden, sondern daß vielmehr für jeden einzelnen Kommutator das ring- förmige Verstärkungselement in situ, d.h. an Ort und Stelle an den Leitersegmenten jeweils an dem betreffenden Sitz anliegend aus mehreren Windungen eines Fadens gewickelt wird. Auf diese Weise wird mit einfachsten Mitteln sichergestellt, daß das Verstärkungselement hinsichtlich seiner Abmessungen sowie seiner Form (unrunde Sitzfläche) exakt auf den individuellen Kommutator, d.h. die bei diesem verwendeten einzelnen Bauteile, abgestimmt ist. Das Verstärkungselement liegt auf diese Weise an allen Leitersegmenten des betreffenden Kommutators gleichmäßig und mit gleicher Kraft an. Auf diese Weise kann es seine Funktion optimal erfüllen, ohne daß hiermit nicht akzeptable Herstellkosten verbunden wären. Im Gegenteil, das erfindungsgemäße Verfahren ist sogar auch in wirtschaftlicher Hinsicht durchaus attraktiv. Denn es entfällt jeglicher beim Stand der Technik mit der Vorfertigung, Lagerhaltung und Montage der Verstärkungsringe verbundene Aufwand. Zudem sind an diejenigen Fertigungstoleranzen, welche die Leitersegmente einzuhalten haben, geringere Anforderungen zu stellen, was sich ebenfalls im Sinne einer Verringerung der Herstellkosten auswirkt. Desweiteren ist das erfindungsgemäße Herstellverfahren für Kommutatoren weniger anfällig im Hinblick auf unvermeidbare prozeßbedingte Schwankungen, was sich über einen entsprechend verringerten Ausschuß ebenfalls im Sinne reduzierter Herstellkosten auswirkt. Ebenfalls trägt hierzu bei, daß sich unter Verwendung eines einzigen Ausgangsmaterials, nämlich eines bestimmten Fadens, sämtliche Verstärkungselemente herstellen lassen, und seien die entsprechenden Kommutatoren noch so unterschiedlich aufgebaut bzw. dimensioniert. Eine erste bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für Kommutatoren zeichnet sich dadurch aus, daß der Faden aus mindestens einem Fasermaterial aus der folgenden Auswahl, gegebenenfalls aus einer geeigneten Fasermischung, besteht: Kohlenstoff- fasern, Aramidfasern, Glasfasern, Borfasern, Aluminiumoxidfasern, Siliziumcarbidfasern, Quarzfasern, Polyethy- lenfasern. Diese Materialien haben sich im Hinblick auf die besonderen Anforderungen der erfindungsgemäßen Verwendung des aus ihnen gebildeten Fadens als besonders geeignet erwiesen. Besonders günstig ist es dabei, wenn der Faden aus einem isolierenden Material besteht; denn in diesem Falle bedarf es keines zusätzlichen Aufwandes, um die Leitersegmente im Bereich des Sitzes gegenüber dem Faden zu isolieren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der das Verstärkungselement bildende Faden auf zuvor kalibrierte Leitersegmente gewickelt werden. Dies ist jedoch keineswegs zwingend. Vielmehr zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren gerade dadurch aus, daß auch nicht kalibrierte Leitersegmente verwendet werden können, eben weil, wie weiter oben bereits dargelegt wurde, das ringförmige Verstärkungselement individuell für jeden einzelnen Kommutator in Abhängigkeit und unter Berücksichtigung von den spezifischen Abmessungen der einzelnen verwendeten Leitersegmente hergestellt wird.
Eine andere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für Kommutatoren zeichnet sich dadurch aus, daß die die Leitersegmente und das gewik- kelte Verstärkungselement umfassende Einheit zur Bildung eines Trägerkörpers mit isolierendem Preßstoff umspritzt wird. Indessen ist auch dieses nicht zwin- gend. Vielmehr läßt sich die vorliegende Erfindung nutzbringend auch bei solchen Kommutatoren einsetzen, welche nicht über einen derartigen aus Preßstoff gespritzten Trägerkörper verfügen.
Besonders bevorzugt ist jener Faden, welcher zur Herstellung des in situ hergestellten Verstärkungselements verwendet wird, beschichtet. Ein derartiger, mit einer (beispielsweise aus Teflon ® bestehenden) Beschichtung versehener Faden ist besonders geeignet zum Einsatz in solchen Herstellungsverfahren, bei denen der Faden mit hoher Geschwindigkeit gewickelt wird. Denn die Beschichtung wirkt in diesem Falle einer Beschädigung des Fadens während des Wickeins des Verstärkungselements entgegen.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von fünf in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 in perspektivischer Ansicht einen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Trommel- kommutator, Fig. 2 eine Detailansicht des Kommutators nach Fig. 1, Fig. 3 eine Detailansicht eines weiteren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Trommel- kommutators, Fig. 4 in perspektivischer Ansicht einen dritten gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Trommelkommutator, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen vierten gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Trommelkommutator, Fig. 6 einen Axialschnitt durch einen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Plankommutator und
Fig. 7 eine zur Verwendung im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens geeignete Vorrichtung in schematischer Ansicht .
Der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Trommelkommutator umfaßt eine Vielzahl von Leitersegmenten 1, welche konzentrisch um eine Achse 2 herum angeordnet sind. Zwischen jeweils zwei einander benachbarten Leitersegmenten 1 ist eine Isolationslage 3 aufgenommen. Die radialen Außenflächen 4 der Leitersegmente 1 definieren eine zylindrische Bürstenlauffläche 5.
Jedes der Leitersegmente 1 weist radial innenliegend jeweils einen Ankerabschnitt 6 auf. Jeder derartige Ankerabschnitt 6 umfaßt zwei endseitig angeordnete, jeweils durch eine Aussparung 7 definierte axiale Vorsprünge 8. Jeder Vorsprung 8 bildet auf seinen radialen Außenflächen 9 einen Sitz 10 für ein umlaufendes, senkrecht zur Kommutatorachse 2 angeordnetes ringförmiges Verstärkungselement 11. In dem vorstehend dargelegten Umfang entspricht der Trommelkommutator nach den Figuren 1 und 2 dem hinlänglich bekannten Stand der Technik, so daß es an dieser Stelle weitergehender, detaillierterer Erläuterungen nicht bedarf.
Wie dies insbesondere der Fig. 2 entnehmbar ist, besteht jedes Verstärkungselement 11 aus einem in einer Mehrzahl von parallelen Windungen gewickelten Faden 12. Der Faden 12 ist dabei als Kevlar ® ausgeführt, d.h. er besteht aus einer Vielzahl von Aramid-Fasern. Der Faden 12 weist dabei eine Beschichtung aus Teflon ® auf. Das ringförmige Verstärkungselement 11 wird an Ort und Stelle hergestellt, indem der Faden 12 unter gleichmäßiger Anlage an den den Sitz 10 bildenden radialen Außenflächen 9 der Vorsprünge 8 um diese herum gewickelt wird.
Während bei dem Trommelkommutator nach den Figuren 1 und 2 das ringförmige Verstärkungselement 11 lediglich eine Lage von Windungen des Fadens 12 umfaßt, veranschaulicht Fig. 3 die Verhältnisse bei einem Trommel- kommutator, bei welchem das ringförmige Verstärkungselement 11 vierzig in zwei Lagen angeordnete Windungen des Fadens 12 umfaßt . Erkennbar lassen sich somit unter Verwendung desselben Fadens 12 in Abhängigkeit und unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen und Betriebsbedingungen des Kommutators unterschiedlich starke Verstärkungselemente 11 herstellen. Im übrigen entspricht der Trommelkommutator nach Fig. 3 demjenigen nach den Figuren 1 und 2, so daß auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen werden kann.
Fig. 4 veranschaulicht einen Trommelkommutator, der hinsichtlich seiner maßgeblichen Gestaltungselemente dem Trommelkommutator nach den Figuren 1 und 2 entspricht. Ergänzend erkennbar ist hier ein aus Preßstoff gefertigter Trägerkörper 13, welcher die Ankerabschnitte 6 der Leitersegmente 1 vollständig umschließt und in welchen somit insbesondere die beiden ringförmigen Verstärkungselemente 11 eingebettet sind. Radial innen ist in den Trägerkörper 13 eine Buchse 14 eingesetzt. Erkennbar sind in Fig. 4 desweiteren die Anschlußfahnen 15, welche endseitig radial nach außen von den Leitersegmenten 1 abstehen. Der in Fig. 5 veranschaulichte Trommelkommutator unterscheidet sich von den vorstehend erläuterten Trommel- kommutatoren nach den Figuren 1 bis 4 insbesondere dadurch, daß die Leitersegmente 1 nicht einzeln hergestellt und anschließend, im Rahmen der Fertigung des Kommutators zusammengefügt worden sind, sondern daß vielmehr die einzelnen Leitersegmente zunächst Teil eines zusammenhängenden Rohlings sind, der erst später durch eine entsprechende Bearbeitung in die einzelnen gegeneinander isolierten Leitersegmente 1 unterteilt wird. Der Rohling kann dabei von Anfang an hulsenformig hergestellt sein; ebenso kann er streifenförmig hergestellt und erst später in eine Hülsenform gebogen sein. In jedem Falle werden zwei ringförmige Verstärkungselemente 11 dadurch hergestellt, daß jeweils ein Faden 12 mit mehreren Windungen auf zugeordnete, radial nach innen von den Leitersegmenten 1 vorstehende Vorsprünge 16 gewickelt wird. Anschließend wird ein Trägerkörper 13 angespritzt, bevor der Leiterrohling durch geeignete Bearbeitung (Sägen, Abdrehen oder dergleichen) in einzelne, gegeneinander isolierte Leitersegmente 1 unterteilt wird.
Fig. 6 veranschaulicht die Umsetzung der vorliegenden Erfindung an einem Plankommutator. Im Lichte der vorstehenden Erläuterungen zu den Figuren 1 bis 5 ist die der Fig. 6 zugrundeliegende Konstruktion aus sich heraus verständlich. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf entsprechende Erläuterungen an dieser Stelle verzichtet .
Bei sämtlichen vorstehend erläuterten Ausführungsbei- spielen ist das mindestens eine ringförmige Verstärkungselement 11 innenliegend angeordnet. Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, daß dies keineswegs zwingend ist. Vielmehr kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung in gleicher Weise in Betracht, daß das ringförmige Verstärkungselement außenliegend angeordnet wird, indem es an einer nach außen offenen radialen Außenfläche der Leitersegmente anliegt .
Fig. 7 veranschaulicht eine Vorrichtung, wie sie sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des aus Faden gewickelten Verstärkungsrings an Ort und Stelle einsetzen läßt. Die Vorrichtung umfaßt einen Wickeldorn 17, eine Fadenführung 18, eine Spanneinheit 19 in Form einer Spannrolle 20, einen Fadenhalter 21 und ein Schneidelement 22. Der Faden 12 ist auf einer entsprechenden Rolle 23 bevorratet und wird von dieser über die Spannrolle 20 abgezogen. Die Spannrolle sorgt dabei für eine gleichmäßige Spannung des Fadens 12, so daß dieser gleichmäßig an dem jeweiligen Sitz 10 sämtlicher Leitersegmente 1 anliegt. Auf dem Wickeldorn 17 ist die aus den einzelnen zusammengefügten Leitersegmenten 1 bestehende Baugruppe 24 aufgenommen. Ein Ring 25 umgibt dabei die Leitersegmente 1; diese liegen mit ihren radialen Außenflächen 4 innen an dem Ring 25 an, so daß die Innenabmessungen des Rings 25 den Durchmesser der Bürstenlauffläche 5 des fertigen Kommutators vorgeben.
Die Fadenführung 18 ist in drei Achsen verstellbar, um eine exakte Positionierung der Fadenführung relativ zu der mit der Wicklung zu versehenden Baugruppe und die Erzeugung einer kompakten Wicklung zu ermöglichen. Der Fadenhalter 21 dient dazu, das Ende des Fadens 12 in Zeiträumen außerhalb des eigentlichen Wickelvorgangs zu fixieren, insbesondere während an der Baugruppe 24 hantiert wird. Mittels des Schneidelements 22 wird der Faden 12 am Ende des Wickelvorgangs durchtrennt.
Unter Anwendung der in Fig. 7 veranschaulichten Vorrichtung wird der hier maßgebliche Verfahrensabschnitt, nämlich die Herstellung des ringförmigen Verstärkungselements 11 wie folgt durchgeführt: Zunächst wird die Baugruppe 24 auf dem Wickeldorn 17 fixiert. Anschließend wird unter entsprechender Positionierung der Fadenführung 18 der Faden 12 in die Aussparung 7 eingelegt. Hier wird der Faden nun fixiert, beispielsweise mittels eines Klebepunkts. Anschließend wird der Faden zwischen jener Fixierung und dem Fadenhalter 21 durchtrennt, und zwar mittels des Schneidelements 22. Hernach wird die Wicklung durch entsprechende Drehung des Wickeldorns 17 hergestellt. Sodann wird der Faden 12 am Ende der hergestellten Wicklung fixiert, wiederum beispielsweise mittels eines Klebepunkts. Der Fadenhalter 21 ergreift nun den Faden benachbart jener Fixierung, bevor abschließend, wiederum mittels des Schneidelements 22, der Faden 12 durchtrennt wird.
Alternativ zu der vorstehend angesprochenen Fixierung des Fadens am Anfang und am Ende der Wicklung mittels jeweils eines Klebepunkts kommen verschiedene andere Möglichkeiten in Betracht. So kann der Faden beispielsweise auch mittels einiger Wicklungen an einem Stift fixiert werden. Desweiteren kann der Faden in einen schmalen Spalt eingelegt werden, der anschließend so deformiert wird, daß der Faden eingeklemmt wird. Der Faden kann desweiteren mittels eines zusätzlichen Ele- ments, beispielsweise eines Keils festgelegt werden. Auch kann die Wicklung insgesamt abgedeckt werden, um ihre Enden zu fixieren.
Bei der vorstehend erläuterten Vorrichtung dreht sich zur Erzeugung der Wicklung des Fadens 12 der Wickeldorn 17 mit der auf ihm fixierten Baugruppe. Es versteht sich, daß in kinematischer Umkehr die Wicklung des Fadens 12 auch bei feststehender Baugruppe und rotierender Fadenführung erzeugt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators mit einer Mehrzahl von Leitersegmenten (1) und mindestens einem ringförmigen, sich in einer zur Kommutatorachse (2) senkrechten Ebene erstreckenden und an den Leitersegmenten (1) an jeweils einem Sitz (10) angreifenden Verstärkungselement (11) , wobei das Verstärkungselement (11) an den Leitersegmenten (1) angebracht wird, nachdem diese in einer zur Kommutatorachse (2) konzentrischen Position angeordnet wurden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (11) in situ aus mehreren Windungen eines Fadens (12) gewickelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (12) aus mindestens einem Fasermaterial aus der folgenden Auswahl besteht: Kohlenstof- fasern, Aramidfasern, Glasfasern, Borfasern, Aluminiumoxidfasern, Siliziumcarbidfasern, Quarzfasern, Polyethylenfasern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (11) auf zuvor kalibrierte Leitersegmente (1) gewickelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (11) auf zuvor nicht kalibrierte Leitersegmente (1) gewickelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leitersegmente (1) und das gewickelte Verstärkungselement (11) umfassende Einheit (24) zur Bildung eines Trägerkörpers (13) mit isolierendem Preßstoff umspritzt wird.
6. Kommutator mit einer Mehrzahl von Leitersegmenten (1) , wobei mindestens ein ringförmiges Verstärkungselement (11) vorgesehen ist, welches sich in einer zur Kommutatorachse (2) senkrechten Ebene erstreckt und an den Leitersegmenten (1) angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (11) in situ aus mehreren Windungen eines Fadens (12) gewickelt ist.
7. Kommutator nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (12) aus einem isolierenden Material besteht .
8. Kommutator nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er einen isolierenden Trägerkörper (13) umfaßt.
9. Kommutator nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (12) beschichtet ist.
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