DD201746A5 - Vervollstaendigte ausfuehrung eines kommutator-halbfabrikats - Google Patents
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Abstract
Die Verankerungselemente der Kommutatorlamellen werden erfindungsgemaess dadurch gebildet, dass aus der Innenschicht des Kommutatormantels durch stauchweises, spanloses Auseinanderschieben des Werkstoffs der urspruenglichen Kontur auf die Art des Grabenziehfluegens, wobei das Material vorwiegend in radialer Richtung wegfliesst, je zwei Laengsgrate aufweisende Laengsrippen gebildet werden, zwischen welchen Laengsnuten scharf eingearbeitet sind. Die Grate werden anschliessend mittels eines Abflachdornes unter Deformierung des vorwiegenden Teiles der Gratenmasse in tangentialer Richtung in den Bereich der Laengsnuten zu Verankerungsgraten verflacht.
Description
~ Berlin-, den 14.4.1982
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Vervollständigte Ausführung eines Kommutator-Halbfabrikats Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine vervollständigte Ausführung eines Kommutator-Halbfabrikats, insbesondere seiner inneren Längsrippen, die Steifigkeits- bzw». Verankerungselemente der Kommutatorlamellen darstellen bzw«, aus welchen die Verankerungselemente gebildet werden,
Bei einem Kollektor auf einem Rotor eines Elektromotors sind bezüglich der Festigkeitsverhältnisse,, zu welchen auch die Gedrungenheit des Kommutators gehört,- die Verankerungselemente der Lamellen wichtige Konstruktionsteile. Die Lamellen, müssen auch bei hohen Drehgeschwindigkeiten durch diese Verankerungselemente in ihrer ursprünglichen Lage gehalten werden/ welchem Zustand aber einerseits die Zentrifugalkraft einzelner Lamellen und andererseits ein Kippmoment, das sich in der Lamelle beim Prallen einer Kollektorbürste auf die Längskante der Lamelle in ihrer Umfangsrichtung ergibt, entgegenwirken.
Um der dargelegten Festigkeitssituation der Lamellen bzw. 'des eigentlichen Kollektors Genüge zu leisten, wobei die Fertigung der Kommutatoren in .Kostenhinsicht noch annehmbar sein sollte, wurden in Abhängigkeit von der Ausgangsform des Rohlings, d, h» eines Kupferbandes oder -rohres, vorher schon verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
Gemäß der GB-PS 1 223 677 wird als Ausgangswerkstoff ein Band gleichmäßiger Stärke genommen, worin längs eines
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Randes in gleichmäßigen Abständen angeordnete Vorsprünge rechteckiger Fers ausgestanzt eind, während längs aes anderen Randes ebenso in gleichmäßigen Abständen angeordnete., doch stufenweise geformte Vorsprünge vorgesehen sind, von denen der jeweilige Vorsprung im Bereich der Abstufung quer zur Längsrichtung des Bandes geschnitten ist« Dadurch entstehen Lappen von größerer Lange-,, die abschließend als Anschlußfahnen dienen, und kürzere Lappen·-,, deren Länge der der selbständigen rechtwinkligen Vorsprünge längs der gegenüberliegenden Seite des Bandes gleich, ist und. die zur Bildung der Verankerungshaken vorgesehen sind.
Da ein Kupferband gleichmäßiger Stärke verwendet wurde, mußte man bei Kommutatoren größerer Durchmesser und Länge und zusätzlich von höherer Drehzahl mit verhältnismäßig starkem Kupferband rechnen,, damit den Festigkeitskriterien Genüge geleistet wird» Daraus-, daß längs einer Kante des Bandes wechselweise Anschluß— und Verankerungslappen vorgesehen sindV folgt"/ daß diese Kommutatoren aus geometrischen Gründen lediglich für eine niedrigere Laraellenanzahl geeignet sind", wodurch das Gebiet ihrer Anwendung begrenzt wird. Die Verankerungshaken werden durch Umbiegen der erwähnten kürzeren Lappen nach innen geformt; die Lamellen sind mithin mit ihren Enden verankert, weswegen sie beim Betrieb als eine Gesamtheit der Wirkung der Zentrifugalkraft und somit der Gefahr/ daß sie sich von der PreSmasse abtrennen, ausgesetzt sind. Die Isolierungsnuten sind sehr tief.. Zur Fertigung eines gestanzten Rohlings, wo es sich um gleichzeitiges Stanzen und Einschneiden handelt, ferner zum Biegen von Verankerungshaken und zum Auspressen des Halbfabrikats mit einer Isoliermasse,» sind aufwendige Werkzeuge notwendig. Dabei darf der verhältnismäßig große Ma-
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terialabfall beim Stanzen nicht vernachlässigt werden. Im obigen sind die wesentlichen baulich-technologischen Machteile der bekannt gewordenen Lösung zu sehen.
Gemäß der DE-OS 1 955 122 wird als Ausgangswerkstoff ebenso ein Band verwendet/ doch dieses Band wird zuerst in Längsrichtung gewalzt j und dabei werden durch Formänderung des Werkstoffes quer orientierte Rippen und zusätzlich ein glatt gewalzter Randstreifen,; ein Längsabschnitt, welcher reduzierte Stärke aufweisen kann, gefertigt« Anschließend wird dieser Randstreifen im Bereich zwischen den Rippen ausgestanzt, wodurch Anschlußfahnen gebildet werden; das derart bearbeitete Band wird danach in entsprechend abgelängter Form.in eine ringförmige Gestalt umgewandelt. In einer Arbeitsoperation werden die Anschlußfahnen nach außen abgebogen und die innen befindlichen Rippen von beiden Enden her in axialer Richtung eingeschnitten; die somit losen Rippenabschnitte werden in Richtung zur Längsachse des Erzeugnisses gebogen, Es entstehen somit Verankerungselemente der Lamellen*
Es wird festgestellt, daß zura Walzen des Bande-s ein kostspieliges und aufwendiges Profilwerkzeug erforderlich ist, daß ferner der Werkstoff durch den Längs- und Querschnitt ungleichmäßig geknetet ist und daß(insbesondere in Zusammenhang mit letzteren) im Band Rückstandsspannungen auftreten, die das gewalzte Stück in Längsrichtung zu deformieren versuchen. Die ungleichmäßige Härte des Kupfers durch die Lamellenbreite verursacht ungleichmäßige Abnutzung der Bürsten,
Auf dem Gebiet der Kommutatorfertigung, wo als Rohling ein Kupferrohr verwendet wird, ist der Ausgangszutritt dem beschriebenen Zutritt bei der Verwendung eines Bandes analog: In einigen Fällen geht man von glatten Rohren, in
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anderen Fällenvon Profilrohren aus. Im übrigen handelt es sich dabei um analoge Nachteile-, wie vorstehend beschrieben«
Ziel der Erfindung ist es,' bekannte Verfahren der Kommutatorfertigung sowie den Kommutator selbst in dem Sinne:: zu vervollständigen, daß eine günstige Lösung eines Kommutators hinsichtlich der Kosten und in baulich-technischem Sinne erzielt wird, dessen Anwendungsgebiet auf keinerlei Art .. beschränkt ist.
Darlegung des Wesens
der
Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kollektor zu schaffen,.. der mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden kann und dabei robust ist und eine.gleichmäßige Sürst.enabnutzung gewährleistete
Diese Aufgabe ist erreichbar, wenn.man von. einem glatten Band ausgeht/ dessen Längsrandbereiche und ggf. (in Abhängigkeit von der Kommutatorlänge J auch der mittige Längsabschnitt in an sich bekannter Weise durch glattes Walzen dünner gemacht wird:,: wobei die Breite des einen Randbereichs größer ist als die Breite des anderen Rand— bereichs und in den breiteren Randbereich ggf. schon bei diesem Arbeitsschritt gleichmäßig verteilte Lappen (künftige Anschlußfahnen) ausgestanzt werden.. Nach der Ablängung des derweise bearbeiteten Bandes auf entsprechende Stücke werden zylindrische Ringstücke gebildet.
Wenn man dagegen als Rohling ein entsprechend abgelängtes gl'attes Kupferrohr verwendet, dann wird die Rohrstärke an
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den Endabschnitten des Rohres durch Stauchen der Innenschicht des Materials nach innen dünner gemacht und danach der im Inneren im Oberschuß vorliegende geknetete Werkstoff abgeschnitten. Das solcherart behandelte Rohrstück und das vorstehend erwähnte zylindrische Ringstück aus einem Band sind zueinander zur Durchführung des nachfolgenden, d. h« des erfindungsgemäßen-, Fertigungsschritts der Bildung der Verankerungselemente für die Lamellen gleichwertig.
Die Verankerungselemente für künftige Laraellen des Kommutators werden aus innerer Schicht des Werkstoffes des Rohlings vorerst durch spanloses stauchvveises Auseinanderschieben des Werkstoffes auf die Art des Grabenziehpflügens gebildet, wobei man zweigratige Längsrippen erhält, zwischen welchen Zwischenräume scharf eingearbeitet sind mit sichtbaren Spuren des Werkzeugausziehens« Diesem Arbsitsschritt folgt eine Operation der Verflachung der erwähnten Grate mittels eines Abflachdornes, wobei der vorwiegende. Teil der Gratanraasse in tangentialer Richtung in den Bereich der erwähnten Zwischenräume deformiert wird. Die Zwischenräume werden dadurch zum Inneren des Kommutators hin teilweise verschlossen; gerade in diesem baulichen Merkmal äußert sich die Verankerungsfunktion der Rippen bzw. künftiger Lamellen,
Falls erforderlich, ist es ohne weiteres möglich, auch die in vorstehendem Sinne ausgearbeiteten Rippen von beiden Enden her in bekannter Weise einzuschneiden und die somit losen.Rippenabschnitte in Richtung zur Kommutatorachse abzubiegen.
Dadurch, daß die Mantelmasse des Halbfabrikats zum Teil geknetet und diese zur Bildung der Längsrippen verwendet wird, erhält man flache Isolationslücken und hinsichtlich
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der Festigkeit einen günstigen Querschnitt der Rippen bzw. der Ve ranke rung ^element e,. wofiXr aber keine anspruchsvollen Werkzeuge notwendig sind.
Die weitere Behandlung des Kommutators erfolgt durchweg in an sich bekannter Weise*-daher wird von einer näheren Beschreibung dieser Behandlung abgesehen,
Ausführunqsbeispiel -
Die Erfindung ist im folgenden auf Grund der Ausführungsbeispiele gemäß beiliegenden Zeichnungen naher beschrieben. Darin zeigen:
Fig. la: ein Beispiel eines gewalzten Bandrohlings mit zwei Längsstreifen von reduzierter Stärke;
Fig, Ib: ein Beispiel eines gewalzten Bandrohlings mit zwei Rand- und einem Mittelstreifen von reduzierter Stä rke ;
Fig, lc: ein Beispiel eines rohrartigen Rohlings mit glatter Wa η d;
Fig.- 2a: ein abgelängtes Stück des Rohlings aus Fig. la mit angedeuteter Orientierungsausnehmung;
Fig, 2b: ein Element aus Fig. 2a mit eingestanzten Anschlußlappen;
Fig. 2c: einen rohrartigen Rohling aus Fig, lc nach beende- - tem stauchweisem Reduzieren der Rohrwandstärke und. Formieren der Orientierungsausnehmung;
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Fig. 3a: einen Gegenstand aus Fig. 2a nach Erhalt der zy linde rf örtn igen Gestalt;
Fig. 3b: einen Gegenstand aus Fig, 2c nach Abschneiden des im Oberschuß vorliegenden Materials;
Fig. 4a: einen erfindungsgemäßen Gegenstand nach beendetem Arbeitsschritt des stauchweisen Auseinanderschiebens der inneren Schicht des Werkstoffs;
Fig. 4b: einen Gegenstand aus Fig. 4a nach beendetem Arbeitsschritt der Verflachung der Grate der durch das Auseinanderschieben des Materials auf die Art des Grabenziehpflügens gebildeten zweig ratigen Rippen;
Fig, 5a,; 5b: zwei Beispiele der Realisierung der bekannten Art der EpZeugung von Verankerungseleraenten durch Anspalten der Rippen, die gemäß dem vorliegenden Verfahren gefertigt wurden;
und
Fig. 6: einen mit isolierender Preßmasse ausgepreßten
Kommutator in einem Teilschnitt, worin der erfindungsgemäße Gegenstand verwendet wird.
Aus Fig.. 1 bis 3 ist es ersichtlich,adaß es sich um Rohlingsforraen bzw, Arbeitsschritte zu deren Fertigung handelt, die in baulicher Hinsicht einfach und hinsichtlich der Kosten günstig sind; Mit Bezug darauf, daß das Wesen der Erfindung srst in dem in Fig, 4a gezeigten Arbeitsschritt zum Vorschein kommt, kann-eine gründlichere Beschreibung
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der vorhergehenden Arbeitsschritte aus praktischen Gründen nicht unterbleiben.
Das Aüsgangselement für die Durchführung der Erfindung ist ein zylindrischer Mantel 1 in der einen oder der anderen Alternative nach Fig. 3a, 3b. Dieser Mantel besitzt ggf. schwächere Endabschnitte la ι Ib und einen stärkeren Zwischenabschnitt. Ic Zur Durchführung weiterer Arbeitsschritte ist im Abschnitt Ia4 der langer als der gegenüberliegende- Abschnitt Ib ist und zur Formung der Anschlußfahnen (vgl, Fig.. 6) vorgesehen ist, ein Positionierungseinschnitt Id ausgearbeitet.
In Fig. 4a ist der Zustand des zylindrischen Mantels 1 nach vollendetem Auseinanderschieben der Innenschicht des Mantelwerkstoffs dargestellt. Mit der strichpunktierten Linie A ist die ursprüngliche innere Kontur des stärkeren Abschnitts Ic angedeutet, -Er war einer'stauch- und knetvveisen Deformation auf die Art des Grabenziehpflügens unterworfen, wobei die Masse der Innenschicht des Abschnitts Ic auseinandergeschoben worden ist und sie durch Fließen im wesentlichen in radialer Richtung Längsrippen 2 und je zwei Längsgraten 2a gebildet hat. Nach dem Herausziehen des nicht dargestellten Knetwerkzeuges t das aus einfachen, kranzvveise angeordneten nadeiförmigen Elementen besteht, liegen zwischen den Rippen 2 Längsnuten 3 vor,' deren Bodenfläche 3a wesentlich näher der Außenfläche des zylindrischen Mantels 1 als die ursprüngliche innere Kontur A liegt,- Dadurch wird die erwünschte Reduzierung der Stärke des Materialbundes, der anschließend in Längsrichtung zerschnitten vscLrd (Fig» 6), erzielt.
Aus Fig. 4a ist auch der hinsichtlich der Festigkeit günstige Querschnitt der Rippen 2 ersichtlich. Im wesentlichen
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handelt es sich um einen rechtwinkligen Querschnitt/ der hinsichtlich der Festigkeit günstiger ist als der Querschnitt der bekannten,- durch Walzen gebildeten Rippen, bei welches ein Evolventen- oder ein diesem ähnliches Profil vorlag.
Im anschließenden Arbeitsschritt wird ins Innere des profilierten Mantels 1 ein. nicht dargestellter zylindrischer Dorn eingedrückt:, der die Masse der Längsgrate 2a in tangentialer Richtung auf die jeweilige Seite der Rippen 2 in den Bereich der.benachbarten Nuten 3 auseinanderschiebt. Fig, 4b zeigt die Ausbildung des Erzeugnisses nach diesem Arbeitsschritt-, Die primären Grate 2a sind nun zu Graten 2b, die bezüglich ihrer Ausbildung und Orientierung Verankerungselemente der künftigen Lamellen bilden, umgewandelt.
Mit Bezug auf die gegebenen geometrischen oder dynamischen Verhältnisse kann man entweder schon das Erzeugnis im Behandlungsstand nach Fig»: 4a oder aber nach dem Arbeitsschritt gemäß Fig, 4b weiter behandeln in an sich bekannter Weiset indem man die Rippen 2 in Längsrichtung einschneidet, und danach die Verankerungszinken 3*> wie aus Fig, 5a?, 5b ersichtlich, .bildet.
Anschließend wird der Kommutator mit isolierender Preßraasse ausgepreßt*,, worauf der nicht ausgepreßte Endab— schnitt la zersägt wird;; um Anschlußfahnen 4 zu gewährleisten,, und in Längsrichtung auch der Mantel 1 zersägt wirdν damit Lamellen 5 mit dazwischenliegenden Luft spalten 6 entstehen. Solcher Zustand des Kommutators geht aus Fig ν 6 hervor.
Claims (5)
1. Vervollständigte Ausführung eines Kommutator—Halbfabrikats, insbesondere seiner inneren Längsrippeaa die . Steifigkeits- bzw. Verankerungselemente der Kommutatorlamellen darstellen bzw,: aus welchen die Verankerungselemente gebildet werden, gekennzeichnet dadurch, daß ausgehend von einen1, flachen 3and, dessen Längsrandbereiche (la; Ib) und nötigenfalls (in Abhängigkeit von der Kommutatorlänge) auch der mittlere Längsabschnitt in an sich bekannter Weise durch glattes Walzen dünner gemacht werden, wobei die Breite des einen Randbereichs größer als die 3reite des anderen Randbereichs ist und in dem breiteren Randbereich nötigenfalls schon bei diesem Arbeitsschritt gleichmäßig verteilte Lappen (künftige Anschlußfahnen 4) ausgestanzt und abschließend aus abgelängten Stücken des derart behandelten Bandes zylindrische Mantel (1) geformt werden - aus der Innenschicht der Masse des Zwischenabschnitts (Ic) des zylindrischen Mantels (1) durch stauchweises, spanloses Auseinanderschieben des Werkstoffs auf die Art des Grabenziehpflügens t bei welchem das Material vorwiegend in radialer Richtung vvegflieSt, je zwei Längsgrate (2a) aufweisende Längsrippen (2) gebildet werden»
2, Kommutator-Halbfabrikat nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aus den derart ausgestalteten Längsrippen (2) Verankerungszinken (31) in an sich bekannter Weise durch Einschneiden der Längsrippen (2) in ihrer Längsrichtung und anschließendes Abbiegen der abgespalteten Abschnitte in Richtung zur Achse des Erzeugnisses ausgefertigt werden.
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3, Kommutator-Halbfabrikat nach Punkt I1 gekennzeichnet dadurch-, daß die Längsgrate (2a) der Rippen (2) der künftigen Lamellen (5) des Kommutators derart verflacht werden» daß man die Masse der Grate knetweise in tangentialer Richtung nach links und rechts der jeweiligen Rippe (2) umbiegt in den Bereich der beim Formieren der Rippen (2) entstandenen Längsnuten (3).
4« Kommutator-Halbfabrikat nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch",: daß aus den derart gebildeten Längsrippen (2) Verankerungszinken (3*) in an sich bekannter Weise durch Langseinschneiden der Rippen (2) und Abbiegen der abgespalteten Stücke in Richtung zur Achse des Halbfabrikats gefertigt werden»
5. Kommutator-Halbfabrikat nach einem der vorangehenden Punkte;: gekennzeichnet dadurch, daß der Werkstoff zur Bildung der Rippen schon vor dem Formieren des zylin-
drischen Mantels stauchvveise auseinandergeschoben wird. Hierzu 2 Seiten Zeichnungen
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