DE10018301A1 - Hakenkommutator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hakenkommutator für einen Elektromotor. Zwischen einem Kommutatorhaken ist ein Draht eingeklemmt, der zum Kommutatorhaken oft einen schlechten mechanischen Kontakt hat. DOLLAR A Durch den erfindungsgemäßen Hakenkommutator (30) mit einem Kommutatorhaken (16), der mit dem Draht (40) eine verkleinerte Berührungskante (44) hat, verbessert sich der mechanische Kontakt zwischen Draht (40) und Kommutatorhaken (16), der beim Verbindungsprozess entsteht.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Hakenkommutator für einen Elektromotoranker nach der Gattung des Anspruchs 1.

Zur Herstellung eines Elektromotors mit einem Hakenkommutator wird u. a. ein Wicklungsdraht um je einen Kommutatorhaken des Hakenkommutators gewickelt. Dabei kommt es bei einem notwendigen Verbindungsprozess von Wicklungsdraht und Kommutatorhaken auf eine gleichbleibend gute mechanische und elektrische Verbindungsqualität von Kommutatorhaken und Wicklungsdraht an. Als einen Verbindungsprozess nutzt man das Hot-Staking. Dabei wird der Haken so verformt, dass der Draht eingeklemmt wird. Dann wird eine Spannung angelegt, damit sich der Kommutatorhaken und der Draht erwärmen, u. a. weil ein Kontaktwiderstand zwischen Draht und Kommutatorhaken vorhanden ist. Dabei löst sich eine Isolationsschicht von dem Draht und es findet eine Diffusionsschweissung zwischen Draht und Kommutatorhaken statt. Bei zu hoher Spannung, d. h. bei zu hohem Energieeinsatz und daraus folgender zu hoher Erwärmung findet keine gute mechanische Verbindung zwischen Kommutatorhaken und Draht statt. Ausserdem muss der Kommutatorhaken eine bestimmte mechanische Steifigkeit haben, damit er sich im Betrieb, z. B. bei der Rotation nicht verbiegt und der Kontakt zwischen Kommutatorhaken und Draht sich nicht lösen kann.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemässe Hakenkommutator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine gute mechanische Verbindung zwischen Draht und Kommutatorhaken erreicht wird.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 genannten Hakenkommutators möglich.

Vorteilhaft ist es, wenn der Kommutatorhaken angeprägt ist, weil dadurch sehr günstig und schnell eine verkleinerte Berührungskante erreicht wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemässer Hakenkommutator in Draufsicht,

Fig. 2 ein Kommutatorhaken und eine Lamelle,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Hakenkommutator 30 mit zumindest einem Kommutatorhaken 16 in Draufsicht.

In diesem Ausführungsbeispiel sind es zwölf Kommutatorhaken 16.

Ein Hakenkommutator wird bspw. ausgehend von einem Metallband, bspw. einem Kupferband, hergestellt. Das Metallband wird bspw. mit einer partiellen Metallschicht 7 versehen, in das im Bereich der Metallschicht 7 Aussparungen gestanzt werden. Dadurch entstehen Vorsprünge 13, die später Kommutatorhaken 16 bilden.

Zur Herstellung des Hakenkommutators 30 bzw. Motorankers wird dann das Metallband bspw. kreisförmig so gebogen, dass sich die Metallschicht 7 auf einer äusseren Mantelfläche befindet. Danach wird das gebogene Metallband innen mit Kunststoff ausgespritzt. Ein so entstandenes Kunststoffinnenteil 25 dient bspw. dazu, den Hakenkommutator auf eine Welle (nicht gezeigt) aufzuschieben.

Kommutatorschlitze 26 werden durch die komplette Durchsägung des Metallbandes hergestellt. Ein so entstandenes Einzelteil zwischen zwei Kommutatorschlitzen 26 bildet eine Lamelle 15. Als weitere Herstellungsschritte folgen noch eine Wärmebehandlung oder Temperung und die Verbiegung der Vorsprünge 13 zum Kommutatorhaken 16.

In Fig. 2 ist gezeigt, dass die Metallschicht 7 sich auf dem Vorsprung 13 befindet, der zum Kommutatorhaken 16 gebogen worden ist.

Der Kommutatorhaken 16 ist dabei bspw. so gebogen, dass sein Ende nicht auf die Lamelle 15 hinüberragt. Die Hakeninnenseite 20 liegt bspw. nur sich selbst gegenüber. Auf einer Aussenfläche 21 in Fig. 3 befindet sich keine Metallschicht.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1.

Der Kommutatorhaken 16, bspw. mit einer partiellen Zinnschicht 7 versehen, ist so gebogen, dass sich die Zinnschicht 7 nur unter einer Hakenunterseite 20 befindet. Auf einer Aussenfläche 21 befindet sich kein Zinn. Ein Draht 40 ist durch den Kommutatorhaken 16 eingeklemmt.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 mit eingelegtem Draht 40. Der Kommutatorhaken 16 hat einen etwa sechseckförmigen Querschnitt, der begrenzt wird durch eine der Lamelle 15 abgewandten Aussenfläche 21 mit einer Breite br, zwei parallele Seitenflächen 42, eine der Lamelle 15 zugewandte Innenfläche 43 mit der Breite bi und je wenigstens eine Übergangsfläche 45 zwischen jeder Seitenfläche 42 und der Innenfläche 43. Jede Übergangsfläche 45 kann gewölbt sein oder als ebene Fläche ausgebildet geneigt gegenüber der Innenfläche 43 und den Seitenflächen 42 verlaufen. Die Innenfläche 43 verläuft etwa parallel zur Aussenfläche 21 und ihre Breite bi ist geringer als die Breite br, beispielsweise beträgt br = 2,1 mm und bi = 1,6 mm.

Dadurch ergibt sich bei der Befestigung des Drahtes 40 eine Berührungskante 44 der Innenfläche 43 des Kommutatorhakens 16 mit dem Draht 40, bspw. Kupferdraht, mit etwa der Breite bi, die kleiner als die Breite br der Aussenfläche 21 des Kommutatorhakens 16 ist, wodurch beim Hot-Staking ein grösserer elektrischer Übergangswiderstand zwischen dem Draht 40 und dem Kommutatorhaken 16 entsteht. Die Übergangsflächen 45 können durch Prägen beim Stanzen oder als separater Herstellungsschnitt gebildet werden, oder durch spanabhebende Bearbeitung.

Der Hakenquerschnitt muss eine bestimmte Grösse haben, damit eine bestimmte mechanische Festigkeit während des Betriebs des Elektromotors gewährleistet ist. Dies wird durch das Anprägen gewährleistet.

Beim Hot-Staking wird der Draht 40 zwischen der Lamelle 15 und dem Kommutatorhaken 16 zusammengedrückt und es wird eine elektrische Spannung mit Kontaktpunkten an der Lamelle 15 und der Aussenfläche 21 angelegt. Durch den Stromfluss findet eine Erwärmung statt, die eine Isolation des Drahts 40 beseitigt, wodurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen Draht 40 und Lamelle 15 bzw. Kommutatorhaken 16 entsteht.

Weiterhin erwärmen sich die metallischen Teile so stark, dass eine Diffusionsschweissung zwischen dem Draht 40 und dem Kommutatorhaken 16 stattfindet.

Aufgrund des höheren Übergangswiderstandes an der gegenüber der Breite br kürzeren Berührungskante 44 wird weniger Energie benötigt, um einen besseren elektrischen Kontakt und auch mechanischen Kontakt zwischen Draht 40 und Kommutatorhaken 16 zu erreichen.

Claims (3)

1. Hakenkommutator (30) für einen Elektromotoranker, mit zumindest einer Lamelle (15), an deren einem Ende sich ein Kommutatorhaken (16) mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt anschliesst, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kommutatorhaken (16) eine Aussenfläche (21) hat,
dass der Kommutatorhaken (16) zwei Seitenflächen (42) mit zumindest einer Übergangsfläche (45) zu einer Innenfläche (43) hat,
wobei eine Breite (br) der Aussenfläche (21) grösser ist als eine Breite (bi) der Innenfläche (43).

2. Hakenkommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfläche (45) angeprägt ist.

3. Hakenkommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsfläche (45) konvex ausgebildet ist.