CS216228B2

CS216228B2 - Commutator for miniature motor and method of making the same

Info

Publication number: CS216228B2
Application number: CS646868A
Authority: CS
Inventors: Bodo Fuetterer
Original assignee: Bodo Fuetterer
Priority date: 1967-09-15
Filing date: 1968-09-13
Publication date: 1982-10-29
Also published as: FI58032B; ES358433A1; YU32861B; JPS5333722B1; HU167299B; FI58032C; BG15781A3; YU209468A

Description

Vynález se týká komutátoru pro miniaturní motorky se soustavou úhlově ohnutých lamel uspořádaných kolem izolačního jádra, jejichž připojovací ramena vybíhají směrem ven od osy komutátoru a jsou alespoň v části délky drženy v jádru z izolační hmoty. Vynález se rovněž týká způsobu výroby tohoto komutátoru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a commutator for miniature motors having an array of angled blades arranged around an insulating core, the connecting arms of which extend outwardly from the commutator axis and are held in at least a portion of the length in the insulating core. The invention also relates to a method for producing this commutator.

Komutátory pro miniaturní motorky musí mít co možná malý průměr, aby brzdicí moment vyvíjený komutátorem byl udržován malý a tím bylo i zabráněno zmenšování účinnosti.The commutators for miniature motorbikes must be as small as possible in order to keep the braking torque exerted by the commutator to be small and thus prevent any reduction in efficiency.

Uplatnění konstrukčních principů komutátorů normálních velikostí na komutátory miniaturních motorků naráží na řadu obtíží. Byly již proto provedeny zkoušky vytvořit bubnový komutátor pro miniaturní motorky tak, že lamely byly tvořeny drátěnými vodiči drženými v izolačním jádru, jejichž konce k tomu účelu byly volně vyvedeny z izolačního jádra ven a byly rovnoběžné s osou jádra, kdežto části drátěných vodičů uvnitř jádra byly vyhnuty od osy jádra směrem ven tak, že jejich konce, vzdálené od osy jádra, vystupovaly rovněž volně ven a sloužily k připojení. Tento komutátor usnadňuje jednoduché připojení vodicích drátů k vinutí kotvy a hodí se pro provedení s velkým počtem lamel. Má však ne2 výhodu v tom, že aktivní povrchové plochy komutátoru lze zhotovit jen s poměrně velkými náklady. Aby se dosáhlo postačující kruhové oblasti kluzné plochy komutátoru, je nezbytné několikrát obrušovat jeho povrch diamantovým brusem.Applying the design principles of normal-size commutators to commutators of miniature motors encounters a number of difficulties. Therefore, tests have already been made to create a drum commutator for miniature motors such that the slats consisted of wire conductors held in the insulating core, the ends of which were freely led out of the insulating core for this purpose and parallel to the core axis. bent away from the centerline of the core so that their ends, distant from the centerline of the core, also protruded freely outward and served for attachment. This commutator facilitates simple attachment of the guide wires to the armature winding and is suitable for designs with a large number of slats. However, it has the advantage that the active surfaces of the commutator can only be manufactured at relatively high cost. In order to achieve a sufficient circular area of the commutator sliding surface, it is necessary to abrade its surface several times with diamond grinding.

Úkolem vynálezu je vytvořit bubnový komutátor pro miniaturní motorky, který by měl vysokou povrchovou jakost a mechanicky by nebyl citlivý. Kromě takového komutátoru je předmětem vynálezu také způsob jeho výroby, který by bylo možno provádět jednodušeji nežli dosavadní způsoby výroby známých komutátorů.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a drum commutator for miniature motorbikes that is of high surface quality and is not mechanically sensitive. In addition to such a commutator, the present invention also provides a process for the manufacture thereof, which would be easier to carry out than the prior art processes for making known commutators.

Vynález zdokonaluje známý typ bubnového komutátoru pro miniaturní motorky se soustavou úhlově lomených lamel na izolačním jádru, jejichž připojovací konce vybíhají směrem ven od osy komutátoru a alespoň v části své délky jsou drženy v izolačním jádru.The invention improves the known type of drum commutator for miniature motors with a set of angled lamellae on the insulating core, the connecting ends of which extend outwardly from the commutator axis and are held in the insulating core at least in part of their length.

Podle vynálezu je řešen tento úkol tím, že komutátorová ramena lamel jsou přitlačována trvalým předpětím směřujícím radiálně k ose komutátoru.According to the invention, this object is achieved by the fact that the commutator arms of the slats are pressed by a permanent bias directed radially towards the commutator axis.

Dalším význakem vynálezu je, že připojovací ramena lamel jsou alespoň zčásti zapuštěna do čelního kotouče kotvy.It is a further feature of the invention that the link arms of the slats are at least partially embedded in the anchor plate of the armature.

Rozvinutí vynálezu spočívá rovněž v tom, že čelní kotouč je opatřen u obvodu řadou otvorů odpovídajících počtu komutátorových lamel, přes které přesahují připojovací ramena lamel.The development of the invention is also characterized in that the front disk is provided with a plurality of openings at the periphery corresponding to the number of commutator lamellas through which the lamellae connecting arms extend.

Konečně význakem vynálezu rovněž je, že izolační jádro komutátoru a čelní kotouč jsou vytvořeny v celku z jednoho kusu.Finally, it is also a feature of the invention that the commutator insulating core and the faceplate are integrally formed in one piece.

Komutátorem podle vynálezu jsou odstraněny dosavadní potíže při jeho výrobě, spočívající v tom, že komutátorová ramena lamel nebyla vždy pevně spojena s izolačním jádrem, takže lamely při přebrušování kluzné plochy komutátoru se snadno rozkmitala, takže zhotovení dostatečně hladké kluzné plochy komutátoru bylo možné jen s velkými náklady. Komutátor podle vynálezu má vysokou povrchovou jakost a kruhový tvar, kterých lze dosáhnout daleko menším počtem pracovních operací než u dosavadních výrobních postupů. Další výhoda spočívá v tom, že komutátorová ramena lamel jsou pevněji držena nejen v radiálním směru, ale také v obvodovém směru, takže kluzná plocha komutátoru se dá ještě jednodušeji vyhladit.The commutator according to the invention eliminates the existing difficulties in its manufacture, namely that the commutator arms of the slats were not always firmly connected to the insulating core, so that the slats were easily oscillated when grinding the sliding surface of the commutator. costs. The commutator according to the invention has a high surface quality and a circular shape, which can be achieved by far fewer operations than in the prior art processes. A further advantage is that the commutator arms of the slats are held more firmly not only in the radial direction but also in the circumferential direction, so that the sliding surface of the commutator can be smoothed even more easily.

Podstata způsobu výroby komutátoru podle vynálezu potom spočívá v tom, že se lamely vloží do vnitřní formy, opatřené s výhodou radiálně dovnitř vybíhajícími distančními žebry obklopující částečně komutátorová ramena, radiálně vyčnívající připojovací ramena lamel se pevně přidrží tak, že komutátorová ramena odlehnou od vnitřní stěny vnitřní formy radiálně směrem dovnitř, načež se do vnější formy vstříkne plastická hmota pod takovým tlakem, že komutátorová ramena jsou znovu přitlačena k vnitřní stěně vnitřní formy, přičemž se vstřikovací tlak udržuje tak dlouho, až plastická hmota ztvrdne.The principle of the method of manufacture of the commutator according to the invention consists in that the slats are inserted into an internal mold, preferably with radially inwardly spaced spacing ribs surrounding the partially commutator arms, and the radially projecting slat connection arms are firmly held so that the commutator arms are detached from the inner wall of the inner The plastic is injected into the outer mold under such a pressure that the commutator arms are again pressed against the inner wall of the inner mold, maintaining the injection pressure until the plastic has hardened.

Tento výrobní způsob spolehlivě zaručuje, že v komutátorových ramenech vznikne určité předpětí, které v nich zůstane i u hotového komutátoru. Ukázalo se, že tímto způsobem zhotovené komutátory jsou daleko pevnější než komutátory, u nichž jsou lamely obvyklým způsobem bez použití předpětí spojeny se vstříknutým jádrem plastické hmoty.This manufacturing method reliably guarantees that a certain prestressing will occur in the commutator arms which will remain there even with the finished commutator. It has been shown that commutators made in this way are much stronger than commutators in which the lamellas are connected to the injected plastic core in a conventional, non-preloaded manner.

Podle obměněného způsobu podle vynálezu se postupuje tak, že se lamely vloží do formy, která obklopuje alespoň komutátorová ramena lamel a vnější forma se vyplní plastickou hmotou, načež se plastická hmota nechá ztvrdnout nejdříve v oblasti komutátorových ramen lamel, radiálně vyčnívající připojovací ramena se předepnou tlakem a poté se zbývající část plastické hmoty nechá ztvrdnout.According to a modified method according to the invention, the slats are inserted into a mold which surrounds at least the commutator arms of the slats and the outer mold is filled with plastic, after which the plastic is allowed to harden first in the region of the commutator slats. and then allowing the remaining plastic to cure.

U tohoto obměněného způsobu výroby je výhodné, udržuje-li se plastická hmota během tvrdnutí pod tlakem. Tvrdnutí lze přitom řídit známým způsobem přívodem tepla.In this modified manufacturing process, it is preferred that the plastic is kept under pressure during curing. The hardening can be controlled by the heat supply in a known manner.

Pro výrobu komutátorů podle vynálezu se hodí zejména lamely z profilového drátu lichoběžníkového průřezu. Tím se dosáhne, že kluzná plocha komutátoru se musí jen poměrně málo dokončovat obroušením, a že mezery mezi lamelami mají hloubkově konstantní rozměr.In particular, lamellas of trapezoidal sectional wire are suitable for the production of commutators according to the invention. This achieves that the sliding surface of the commutator has to be relatively little finished by grinding, and that the gaps between the slats have a depth constant dimension.

Lamely se s výhodou vloží do formy, která je opatřena radiálními, dovnitř směřujícími distančními žebry. To má tu výhodu, že plastická hmota izolačního jádra nesahá až ke kluzné ploše hotového komutátoru, a že při jeho výrobě nedochází k vyrovnání tlaku v radiálním směru mezi vnitřní plochou formy a vnějšími plochami při dolehnutí komutátorových ramen lamel.The slats are preferably inserted into a mold provided with radial inwardly facing spacer ribs. This has the advantage that the plastic of the insulating core does not extend as far as the sliding surface of the finished commutator and that during its production the pressure in the radial direction does not equalize between the inner surface of the mold and the outer surfaces when the commutator arms of the slats.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení znázorněném na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je znázorněn podélný řez zařízením k provádění způsobu podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněn příčný řez vnitřní formou, do které se vkládají komutátorová ramena lamel, na obr. 3 je znázorněn pohled ze shora na komutátor, vyrobený způsobem podle vynálezu v jednom celku s čelním kotoučem, na obr. 4 je znázorněn podélný řez hotovým komutátorem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a longitudinal section through an apparatus for carrying out the method of the invention; FIG. 2 shows a cross-section through an internal mold into which commutator arms of slats are inserted; Fig. 3 shows a top view of a commutator made by the method according to the invention in one piece with a face plate; Fig. 4 shows a longitudinal section of the finished commutator.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, znázorněné na obr. 1, sestává z vnější formy 1 obsahující tři souosé válcové dutiny 2, 3, 4. Nejmenší dutina 2 je pro uložení vnitřní formy 6, zatímco střední dutina 3 a velká dutina 4 jsou z počátku prázdné a později se vyplní plastickou hmotou. Vnitřní forma 6 je znázorněná v příčném řezu na obr. 2. Tato vnitřní forma 6 je opatřena radiálními, dovnitř směřujícími žebryThe apparatus for carrying out the method of the invention shown in Fig. 1 consists of an outer mold 1 comprising three concentric cylindrical cavities 2, 3, 4. The smallest cavity 2 is for receiving the inner mold 6, while the middle cavity 3 and the large cavity 4 are initially empty and later filled with plastic. The inner mold 6 is shown in cross section in FIG. 2. This inner mold 6 is provided with radial inwardly directed ribs

7. Lamely jsou tvořeny dráty lichoběžníkového průřezu, ohnutými do pravého úhlu, takže vzniknou komutátorová ramena 8 a připojovací ramena 9. Tyto lamely se vloží svými komutátorovými rameny 8 do vnitřní formy 8 mezi žebra 7, jimiž jsou drženy. Jakmile se vnitřní forma 6 takto osadí lamelami, vloží se do nejmenší dutiny 2 vnější formy 1, přičemž připojovací ramena 9 lamel dolehnou na výstupky 10, jejichž dosedací plocha je přizpůsobena obrysové ploše lamel. Na vnější formu 1 se přiloží uzavírací víko 11 s vrtáním pro hřídel 5 a s kanálem 12, vyúsťujícím do velké dutiny 4 mezi vnější formou 1 a víkem 11, na který je připojeno potrubí 13 pro přívod vstřikované plastické hmoty do velké dutiny 4.7. The slats are formed by trapezoidal wires bent at right angles to form commutator arms 8 and connecting arms 9. These slats are inserted with their commutator arms 8 into the inner mold 8 between the ribs 7 by which they are held. Once the inner mold 6 is thus fitted with the slats, it is inserted into the smallest cavity 2 of the outer mold 1, whereby the connecting legs 9 of the slats abut the projections 10 whose bearing surface is adapted to the contouring surface of the slats. The outer mold 1 is provided with a closure cap 11 with a bore for the shaft 5 and with a channel 12 opening into the large cavity 4 between the outer mold 1 and the lid 11, to which the conduit 13 for injecting the plastic injection into the large cavity 4 is connected.

Jak je znázorněno čárkovaně na obr. 1, odstávají komutátorová ramena 8 lamel po uzavření vnější formy 1 radiálně směrem dovnitř od vnitřní plochy vnitřní formy 6. Jakmile se vstříkne potrubím 13 do vnější formy 1 plastická hmota pod tlakem, jsou touto hmotou komutátorová ramena 8 lamel znovu přitlačena k vnitřní stěně vnitřní formy 6 a jsou takto předpjata. Protože tlak se udržuje tak dlouho, až plastická hmota, vstříknutá do vnější formy 1 ztvrdne, zůstane trvale v komutátorových ramenech 8 lamel hotového komutátoru toto radiálně, dovnitř směřující předpětí.As shown in dashed lines in FIG. 1, the commutator arms 8 of the slats project radially inwardly from the inner surface of the inner mold after closing the outer mold 1. As soon as the plastic material under pressure is injected through the pipe 13 into the outer mold 1, they are pressed again against the inner wall of the inner mold 6 and are thus biased. Since the pressure is maintained until the plastic injected into the outer mold 1 has hardened, this radially inwardly biased bias remains in the commutator arms 8 of the finished commutator slats.

Na obr. 3 je naznačen v půdorysném pohledu komutátor vyrobený způsobem podle vynálezu s čelním kotoučem 14 z izolačního materiálu, do něhož jsou alespoň částečně zapuštěny radiálně ven směřující připojovací ramena 9 lamel komutátoru. Obvodová plocha čelního kotouče 14 slouží k upevnění válcového pláště, tvořeného kotevním vinutím, přičemž připojovací dráty vinutí se spojí pájením s připojovacími rameny 9 lamel tak, že se prostrčí otvory 15 čelního kotouče 14. Počet otvorů 15 odpovídá počtu lamel.FIG. 3 shows a plan view of a commutator manufactured by the method according to the invention with a front disk 14 of insulating material into which the radially outwardly directed connecting legs 9 of the commutator slats are embedded at least partially. The peripheral surface of the front disk 14 serves to fasten the cylindrical jacket formed by the anchoring winding, the connection wires of the winding being connected by soldering to the connecting arms 9 of the fins so that the openings 15 of the front disk 14 are inserted.

Na obr. 4 je znázorněn podélný řez hotovým komutátorem. Celní kotouč 14 je upevněn na hřídeli 5 rotoru motorku. Protože jak komutátorová ramena 8, tak i připojovací ramena 9 lamel jsou pevně uložena v plastické hmotě, nemůže docházet k vibracím lamel při opracování povrchu komutátoru. Izolační jádro, ve kterém jsou lamely uloženy a čelní kotouč 14 mohou být zhotoveny v jednom celku. Víko 11 je pro spojení s vnější formou 1 opatřeno kolíkyFig. 4 shows a longitudinal section of the finished commutator. The front plate 14 is mounted on the rotor shaft 5 of the motor. Since both the commutator arms 8 and the lamella connecting arms 9 are rigidly embedded in the plastic, the lamellae cannot vibrate when machining the commutator surface. The insulating core in which the slats are housed and the faceplate 14 can be made in one piece. The lid 11 is provided with pins for connection to the outer mold 1

16.16.

Claims

Subject

Commutator for miniature motors having a system of angled blades arranged around an insulating core, the connecting arms of which extend radially outward from the commutator axis and are held in at least part of the length in the insulating core, characterized in that the commutator arms (8) they are pressed by a permanent bias directed radially to the commutator axis.

Commutator according to claim 1, characterized in that the link arms (9j) are at least partially embedded in the front disk of the bell-shaped anchor.

Commutator according to claim 2, characterized in that the front disk (14) is provided with a plurality of openings (15) at the periphery corresponding to the number of commutator slats over which the slat connection arms (9) extend.

Commutator according to Claims 1 to 3, characterized in that its insulating core and the anchor face plate (14) are integrally formed in one piece.

5. A method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the lamellas are inserted

OF THE INVENTION into an inner mold (6) provided with radially inwardly extending spacing ribs (7) surrounding at least the commutator arms (8), the radially projecting connecting arms (9 J of the slats are held firmly so that the commutator arms (8) relieve themselves from the inner wall of the inner mold (6) radially inwardly, whereupon plastic is injected into the outer mold (1) under such pressure that the commutator arms (8) are again pressed against the inner wall of the inner mold (6), maintaining the injection pressure until plastic the mass hardens.

6. Method according to claim 1, characterized in that the lamellas are inserted into the inner mold (6j) surrounding at least the commutator arms (8) and the outer mold (1j) filled with plastic, after which the plastic is allowed to harden first in the commutator region. the lamellae arms (8), the radially projecting connecting arms (9) are pre-stressed and then the remaining portion of the plastic is allowed to harden.