DE19543998A1

DE19543998A1 - Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorringes für einen Kommutator sowie danach hergestellter Kommutator

Info

Publication number: DE19543998A1
Application number: DE19543998A
Authority: DE
Inventors: Martin Schwerdtle; Friedrich Behrens; Hans Dipl Ing Deierling; Stefan Dipl Ing Ossenkopp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-11-25
Filing date: 1995-11-25
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2015-11-26
Also published as: GB2307599A; KR970031175A; JPH09161941A; DE19543998B4; GB2307599B; ITMI962242A1; CN1152811A; GB9623259D0; KR100407878B1; FR2741753B1; FR2741753A1; CN1068979C; IT1286061B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorringes für einen Kommutator, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie einen mit einem solchen Kommutatorring herge stellten Kommutator.

Stand der Technik

Es ist bekannt, Kommutatorringe aus einem zuvor ge prägten Bandmaterial für sogenannte Rollkommutatoren herzustellen. Hierbei wird ein gegebenenfalls profi liertes Endlosband, dessen Breite der späteren axia len Länge des Kommutators entspricht, quer zur Bewe gungsrichtung des Bandes mittels eines Formwerkzeugs mit Nuten versehen, so daß lediglich noch über Stege verbundene Lamellen entstehen. Entsprechend der La mellenanzahl eines Kommutatorrings wird eine entspre chende Anzahl von Lamellen von dem fort laufenden, jetzt geformten Band abgetrennt und zu dem Kommuta torring geschlossen. Zur Stabilisierung des Kommu tatorrings und Isolierung der einzelnen Lamellen un tereinander wird der Kommutatorring zumeist zusammen mit einer metallischen Nabe in eine Isolierstoffmasse eingebettet.

Um beim späteren bestimmungsgemäßen Einsatz des Kom mutatorrings ein axiales Verschieben der Lamellen zu verhindern, ist es bekannt, die Lamellen mit Befesti gungsmitteln zu versehen, die in die Isolierstoff masse eingreifen.

So zeigt beispielsweise die DE AS 1 218 053 einen Kommutator mit einem Kommutatorring, bei dem an die Lamellen Widerhaken angeschert werden. Hierbei ist nachteilig, daß durch das Anscheren der Widerhaken die nutzbare Lamellenstärke des Kommutatorrings ver kleinert wird.

Ferner ist aus der US-PS 5,204,574 ein Kommutatorring bekannt, der in Axialrichtung der Lamellen verlau fende Schwalbenschwanzprofile aufweist. Mittels die ser bekannten Schwalbenschwanzprofile ist eine Siche rung der Lamellen in radialer Richtung des Kommuta tors gewährleistet, während jedoch in axialer Rich tung des Kommutators eine Verschiebung nicht ausge schlossen werden kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß unter Beibehaltung der nutzbaren Lamellenstärke eine sichere Verankerung der Lamellen in der Isolie rung möglich ist. Dadurch, daß die Befestigungsmittel als in Axialrichtung der Lamellen verlaufendes, un terbrochenes Schwalbenschwanzprofil ausgebildet wer den, ist es vorteilhaft möglich, mittels eines einzi gen, einfach ausführbaren Verfahrensschrittes den Lamellen eine derartige Formgebung zu geben, daß gleichzeitig eine sichere Verankerung der Lamellen gegen radiale und/oder axiale Kräfte in der Iso lierung möglich wird. Insbesondere durch das in Axialrichtung unterbrochene Schwalbenschwanzprofil werden in Axialrichtung verlaufende Hinterschnei dungen zwischen den Befestigungsmitteln der Lamellen und dem Isoliermaterial möglich, die eine Verschie bung in axialer Richtung verhindern.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merk malen, wobei die Erfindung auch den Kommutator mit umfaßt, der einen nach diesem Verfahren hergestellten Kommutatorring aufweist.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Kommutatorring;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Kommutatorrings;

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung des Kommutatorrings;

Fig. 4 ein Formwerkzeug zur Herstellung der erfindungsgemäßen Befestigungsmittel;

Fig. 5 eine stark schematisierte Darstellung der Herstellungsschritte der erfindungsgemäßen Befestigungsmittel und

Fig. 6 einen Kommutator mit einem Kommutatorring nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den Fig. 1 und 2 ist ein insgesamt mit 10 be zeichneter Kommutatorring gezeigt. Der Kommutatorring besteht aus einer Vielzahl ringförmig angeordneter Lamellen 12, die im Querschnitt gesehen ein L-förmi ges Profil aufweisen. Die Lamellen 12 besitzen hier bei einen langen Schenkel 14, dessen Außenseiten die Lauffläche des Kommutatorrings 10 bilden. Ferner ist ein kurzer Schenkel 16 vorgesehen, der der Kontak tierung der Lamellen 12 dient. An der Innenseite der Schenkel 14 weisen die Lamellen 12 Befestigungsmittel 18 auf, mittels denen diese in einem in Fig. 6 dar gestellten Isolierstoffkörper 11, der gegebenenfalls gleichzeitig als Nabe des Kommutatorrings 10 dient, verankert sind. Der so gebildete Kommutator 13 gemäß Fig. 6 wird auf eine Läuferwelle einer elektrischen Maschine montiert und schließlich mit den Wicklungen des Läufers kontaktiert.

In der Fig. 3 ist der Kommutatorring ausschnittswei se in einer stark vergrößerten Darstellung gezeigt. Auf die Darstellung der als Anschlußkontakte die nenden Schenkel 16 wurde hier verzichtet, da im wei teren auf die erfindungsgemäße Herstellung der Be festigungsmittel 18 eingegangen werden soll. Anhand der Darstellung in Fig. 3 wird deutlich, daß die Befestigungsmittel 18 einstückig mit den Schenkeln 14 der Lamellen 12 ausgebildet sind. Die Befestigungs mittel 18 besitzen im Querschnitt gesehen ein radial nach innen gerichtetes Schwalbenschwanzprofil. In der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 3 wird deutlich, daß die einzelnen Lamellen 12 beabstandet zueinander angeordnet sind und keinen unmittelbaren Berührungs kontakt besitzen. Die Zwischenräume 20 sind mit dem Isoliermaterial des Isolierstoffkörpers 11 gefüllt, so daß eine elektrische Isolierung der Lamellen 12 untereinander gewährleistet ist. In dieses Isolier material greifen gleichzeitig die Befestigungsmittel 18, das heißt die Schwalbenschwanzprofile 22 ein. Die Schwalbenschwanzprofile 22 sind hierbei in Längsrich tung der Lamellen 12, das heißt, in Axialrichtung des Kommutatorrings 10, unterbrochen ausgeführt. Unter unterbrochenem Schwalbenschwanzprofil 22 wird ver standen, daß in Längsrichtung der Lamellen 12 gese hen, sich jeweils Abschnitte 24 mit einem Schwalben schwanzprofil 22 und Abschnitte 26 ohne Schwalben schwanzprofil abwechseln. Die Anzahl der Abschnitte 24 beziehungsweise 26 über die Länge der Lamellen 12 ist wählbar. So kann nach einem ersten Ausführungs beispiel pro Lamelle 12 ein Abschnitt 24 und ein Abschnitt 26 vorgesehen sein, während sich nach einem weiteren Ausführungsbeispiel relativ viele Abschnitte 24 beziehungsweise 26 abwechseln. Eine weitere Aus führungsmöglichkeit besteht darin, daß jeweils an den Endbereichen des Schenkels 14 der Lamellen 12 jeweils ein Abschnitt 24 mit einem Schwalbenschwanzprofil 22 ausgebildet ist, während das zwischen den Endab schnitten befindliche Mittelstück den Abschnitt 26 bildet (siehe Fig. 5).

Durch die sich abwechselnden Abschnitte 24 bezie hungsweise 26 besitzt die Lamelle 12 an deren Über gängen axiale Stirnflächen 28, die Bestandteil des Befestigungsmittels 18 sind.

Insgesamt wird durch die Ausbildung des Schwalben schwanzprofils 22 und die Stufen 28 erreicht, daß eine sichere Befestigung der Lamellen 12 in dem Isolierstoffmaterial erfolgt. Durch den Hinterschnitt des Schwalbenschwanzprofils 22 wird eine Sicherung in radialer Richtung und durch die Stufen 28 eine Si cherung in axialer Richtung des Kommutatorrings 10 gewährleistet.

Nachfolgend soll anhand der Fig. 4 und 5 auf die Herstellung des Kommutatorrings 10 näher eingegangen werden. So zeigt Fig. 5 rein schematisch einzelne Herstellungsschritte der Lamellen 12. Zur Verein fachung der Darstellung sind in Fig. 5 lediglich die Schenkel 14 der Lamellen 12 gezeigt.

Die Lamellen 12 werden aus einem Profilband 30, das in der Regel aus Kupfer besteht, geprägt. Hierzu wird in einem ersten Verfahrens schritt quer über das Pro filband 30 eine Kerbe 32 mittels eines Formwerkzeuges erzeugt. Durch zueinander beabstandete Kerben 32 er gibt sich ein Rohling 34 der Lamellen 12. Die Roh linge 34 sind lediglich noch über Stege 36 mitein ander verbunden. Durch Ausbildung der Formwerkzeuge zum Erzeugen der Kerbe 32 wird erreicht, daß die Roh linge 34 im Querschnitt gesehen eine trapezförmige Gestalt aufweisen, so daß die Flanken 38 in einem wählbaren Winkel zueinander verlaufen. Das in Fig. 5 lediglich mit einem Pfeil angedeutete Formwerkzeug 40 greift hierbei senkrecht zu dem Profilband 30 an.

In einem nächsten Verfahrens schritt wird an die Roh linge 34 das Schwalbenschwanzprofil 22 angeprägt. Hierzu greift beidseitig von der Rückseite der Roh linge 34 her, das heißt, jeweils an die Flanken 38, ein zangenförmiges Prägewerkzeug 42 an. Dieses in Fig. 5 lediglich durch Pfeile dargestellte Prägewerk zeug 42 besitzt über die Länge der Lamellen 12, das heißt, über die Breite des Profilbandes 30, eine ent sprechende Kontur, die das Ausbilden der Abschnitte 24 mit dem Schwalbenschwanzprofil 22 und der Ab schnitte 26 ohne Schwalbenschwanzprofile gewährlei stet. Hierzu kann das Prägewerkzeug 42 eine ent sprechende Teilung aufweisende, die Flanken 38 an greifende Backen 46 besitzen, die mit Abstand hinter einander liegend gleichzeitig gegen die beiden Flan ken 38 der Lamellen 12 geführt werden. Entsprechend der Teilung und des Abstandes der Backen wird die Anzahl der sich abwechselnden Abschnitte 24 bezie hungsweise 26 eingestellt. Nach Abschluß des Präge vorgangs entstehen die Lamellen 12, insbesondere die Schenkel 14, mit dem in den Fig. 2 und 3 erläuter ten Aufbau, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugs zeichen versehen und nicht nochmals erläutert sind.

Nach Abschluß der Formung beziehungsweise Prägung der Lamellen 12, die immer noch jeweils über die Stege 36 miteinander verbunden sind, wird eine wählbare Anzahl von Lamellen 12 vom Profilband 30 getrennt und zu dem Kommutatorring 10 geschlossen. Hierbei werden die Lamellen 12 mit ihren Befestigungsmitteln 18 - wie bereits erläutert - in einem Isolierstoff verankert. Anschließend werden die Lamellen 12 an ihrer Außen seite durch einen Spanvorgang, beispielsweise Über drehen, voneinander getrennt, indem die Verbindungs stege 36 entfernt werden. Ein so hergestellter Kom mutator ist in Fig. 6 dargestellt.

In der Fig. 4 ist in einer Schnittdarstellung ein Prägewerkzeug 42 gezeigt, mittels dem das Anprägen der Schwalbenschwanzprofile 22 erfolgt. Auf eine de taillierte Erläuterung des Prägewerkzeugs 42, insbe sondere auf dessen mechanische Verbindungsteile und Antriebsteile, soll im Rahmen der vorliegenden Be schreibung nicht weiter eingegangen werden. Das Prägewerkzeug 42 besitzt eine Zuführung 44, in die das zuvor bereits mit den Kerben 32 versehene Profil band 30 einläuft. Das Prägewerkzeug 42 besitzt schwenkbar gelagerte Backen 46, die entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Prinzipdarstellung gleichzeitig in die Flanken 38 der Rohlinge 34 seitlich eingrei fen. Die Schwenkbewegung der zangenartig zusammen führbaren Backen 46 ist hierbei so eingestellt, daß eine Profilierung des Schwalbenschwanzprofils 22 er folgt.

Insgesamt ist es mit dem erfindungsgemäßen Herstel lungsverfahren möglich, einen Kommutatorring 10, ins besondere Lamellen 12 des Kommutatorrings 10, her zustellen, bei denen der Querschnitt der Lamellen 12 durch die Ausbildung der Befestigungsmittel 18 nicht beeinträchtigt wird. Durch das Anprägen des Schwal benschwanzprofils 22 wird das Material lediglich ver drängt, so daß insgesamt keine Schwächung des Quer schnittes stattfindet. Gleichzeitig wird mittels eines einfach durchzuführenden Fertigungsschrittes erreicht, daß Befestigungsmittel 18 ausgebildet wer den können, die gleichzeitig eine sichere Verankerung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung der Lamellen gewährleisten. Darüber hinaus wird erreicht, daß durch die einander abwechselnden Abschnitte 24 beziehungsweise 26 der Lamellen 12 eine Festigkeit der Lamellen 12 gewährleistet bleibt, die das Biegen beziehungsweise Rollen zu dem Kommutatorring 10 si cher gestattet.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Kommutatorringes für einen Kommutator einer Elektromaschine, bei dem aus einem Bandmaterial die Lamellen des Kommutator ringes und Befestigungsmittel der Lamellen in einem Isolierstoffkörper geformt werden und eine wählbare Anzahl von Lamellen anschließend zu dem Kommutator ring geschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (18) als in Axialrichtung der Lamellen (12) verlaufendes, unterbrochenes Schwalben schwanzprofil (22) ausgebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unterbrochene Schwalbenschwanzprofil (22) in einem Arbeitsgang an die Lamellen (12) angeformt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwalbenschwanz profil (22) mittels wenigstens einem seitlich an die Flanken (38) der Lamellen (12) angreifenden Formwerk zeug (42) strukturiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den sich gegenüberlie genden Flanken (38) einer Lamelle (12) gleichzeitig das Formwerkzeug (42) angreift.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Hebelanordnung wenigstens zwei zangenartig zusammenführbare Backen (46) des Formwerkzeugs (42) gegen die Flanken (38) geführt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Backen (46) in Axialrichtung der Lamellen (12) mit Abstand hinter einander liegend gleichzeitig gegen die Flanken (38) der Lamellen (12) geführt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den axialen Abstand der Backen (46) ein Unterbrechungsgrad des Schwalben schwanzprofils (22) eingestellt wird.

8. Kommutator einer Elektromaschine mit einem Kommu tatorring aus über den Umfang nebeneinander angeord neten Lamellen, die über ein Befestigungsmittel in einem Isolierstoffkörper (11) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (18) als unterbrochenes Schwalbenschwanzprofil (22) ausgebil det ist.

9. Kommutator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das Befestigungsmittel (18) pro Lamelle (12) wenigstens einen Abschnitt (24) mit dem Schwalben schwanzprofil (22) und einen Abschnitt (26) ohne Schwalbenschwanzprofil (22) aufweist.

10. Kommutator nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (24 und 26) der Lamellen (12) jeweils an einer axialen Stirnfläche (28) ineinander übergehen.