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Die
Erfindung bezieht sich auf eine dynamo-elektrische Maschine, insbesondere
auf eine dynamo-elektrische Maschine mit Bürsten zur Zuführung von
elektrischem Strom zu einem Kommutator, sowie auf ein Verfahren
zu deren Herstellung.
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In
einer dynamo-elektrischen Maschine (z. B. einem Gleichstrommotor)
wird einem Anker (Kernwicklungen) über Bürsten, die sich in Gleitkontakt
mit einer Außenumfangsfläche (Gleitkontaktfläche) eines
Kommutators befinden, elektrischer Strom zugeführt. Die Bürsten werden jeweils von einem
entsprechenden Bürstengehäuse aufgenommen,
das einstückig
in einem Bürstenhalter
ausgebildet ist.
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Die
JP 54-003205 A offenbart
ein Verfahren, bei dem die Gleitkontaktfläche eines Kommutators mit einem
Schneidewerkzeug einer Hochgeschwindigkeitsbearbeitung unterzogen
wird, wobei das Schneidewerkzeug zusätzlich mit einer Ultraschallschwingung
beaufschlagt wird. Damit soll eine glatte Schnittfläche ohne
Metallspäne
erzielt werden.
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Die
FR 2 171 464 A5 offenbart
einen Kommutator mit einer Gleitkontaktfläche, in der in 30 mm Schritten
sich spiralförmig
kreuzende Vertiefungen mit 1 bis 2 mm Tiefe und 1 bis 3 mm Breite
eingearbeitet sind. Breite und Abstand der Vertiefungen sind unregelmäßig, um
Resonanzeffekte zu vermeiden.
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Bei
einer dynamo-elektrischen Maschine sind die Rundheit der Außenumfangsfläche des Kommutators,
die Größe der jeweiligen
zwischen entsprechend benachbarten Kommutatorsegmenten gebildeten
Stufe, die Abweichung zwischen der Position der jeweiligen Bürste und
der entsprechenden Rotationsposition des Ankers (Kommutators) oder dergleichen
die Faktoren, die berücksichtigt
werden müssen,
um eine geeignete Kommutation (Unterdrückung von Kommutationsstörungen)
der dynamo-elektrischen Maschine (von Kommutator und Bürsten) zu
erzielen und um die Minderung der Motoreffizienz, das Auftreten
von Schwingungen und Schwinggeräuschen
und/oder dergleichen zu beschränken.
Um die Kommutationsstörung
zu unterdrücken
und die Erzeugung der Schwingungen und Schwinggeräusche zu
beschränken,
wurde deswegen die Rundheit des Kommutators verbessert, indem die
Bearbeitungsgenauigkeit des Kommutators gesteigert wurde, um so
für eine
ideale Gleitkontaktfläche
(gleichmäßige Gleitkontaktfläche) des
Kommutators zu sorgen, die sich mit den Gleitkontaktflächen der
Bürsten
in Gleitkontakt befindet.
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Durch
die Steigerung der Bearbeitungsgenauigkeit des Kommutators und die
dadurch erfolgende Verbesserung der Rundheit der Gleitkontaktfläche des
Kommutators lassen sich die zwischen dem Kommutator und den Bürsten erzeugten Schwingungen
und Schwinggeräusche
verringern. Die Verbesserung der Rundheit der Gleitkontaktoberfläche des
Kommutators führt
jedoch zu anderen Nachteilen. Und zwar passt sich die Gleitkontaktoberfläche des
Kommutators durch die Verbesserung der Rundheit der Gleitkontaktfläche des
Kommutators eng und fest an die gegenüberliegende Gleitfläche der
jeweiligen Bürste
an und bleibt an ihr haften. Dies führt zwischen dem Kommutator
und den Bürsten
im Allgemeinen zu dem bekannten Phänomen des "Haftschlupfs", was durch die Drehung des Kommutators
zu einem Quietschgeräusch
zwischen dem Kommutator und den Bürsten und/oder einem anomalen
Verschleiß der
Bürsten
führt.
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Die
JP 07-059299 A schlägt angesichts
dessen als nächster
Stand der Technik ein Verfahren zur Herstellung einer dynamo-elektrischen
Maschine mit einem um eine drehbare Welle herum befestigten Kommutator
und mehreren mit dem Kommutator in Gleitkontakt gebrachten Kohlenstoffbürsten vor,
bei dem die Gleitkontaktfläche
des Kommutators mit einem Polyesterfilm poliert wird, der abrasive
Teilchen bestimmter Größe enthält. Durch
das Polieren bildet die Gleitkontaktfläche des Kommutators einen Aufbau,
der mehrere Spitzen und Täler
aufweist, die den Haftschlupf und Quietschgeräusche verringern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dynamo-elektrische Maschine
zur Verfügung
zu stellen, mit der sich eine Kommutationsstörung, die Minderung der Motoreffizienz,
die Erzeugung von Schwingungen und Schwinggeräuschen in einem Anker wie auch
die Erzeugung eines Quietschgeräuschs
und der anomale Verschleiß von
Bürsten
unterdrücken
lässt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung
einer solchen dynamo-elektrischen Maschine zur Verfügung zu
stellen.
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Zur
Aufgabenlösung
ist eine dynamo-elektrische Maschine gemäß Anspruche 1 und ein Verfahren
zur Herstellung einer dynamo-elektrischen Maschine gemäß Anspruch
5 vorgesehen. Die Unteransprüche
befassen sich mit Weiterbildungen der Erfindung.
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Ein
gutes Verständnis
für die
Erfindung und ihre weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergibt sich
am besten aus dem Gesamtzusammenhang der folgenden Beschreibung,
der Patentansprüche
und der beigefügten
Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Vorrichtung und eines Verfahrens
zur Ausbildung von Spitzen und Tälern
vorbestimmter Form in einer Gleitkontaktoberfläche eines Kommutators eines
Motors gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 schematisch
eine vergrößerte Perspektivansicht
der Spitzen und Täler
in der Gleitkontaktfläche
des Kommutators des Motors;
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3 eine
grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der abgetragenen
Länge einer
Bürste
des Motors und der Betriebsdauer des Motors, gemessen für glatte
Gleitkontaktflächen
und rauhe Gleitkontaktflächen;
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4A eine
grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Geräuschpegel
und dem Talabstand in Umfangsrichtung der Gleitkontaktfläche des
Kommutators;
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4B eine
grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Geräuschpegel
und der Oberflächenrauheit
der Gleitkontaktfläche
des Kommutators;
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5 eine
Längsschnittansicht
des Motors;
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6 eine
vergrößerte Perspektivansicht
einer Halteplatte des Motors mit Gehäuseaufnahmen und Bürstenuntergruppen;
und
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7 eine
vergrößerte Perspektivansicht
einer Bürstenuntergruppe
des Motors.
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
folgt nun eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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5 zeigt
eine Längsschnittansicht
eines Motors 10, der eine dynamo-elektrische Maschine gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt.
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Ein
Jochgehäuse 12 des
Motors 10 ist becherförmig
und weist an einem Axialende (rechtes Ende in 5)
einen sich verjüngenden
Axialendabschnitt auf. An einer Tragewand 14 des sich verjüngenden
Axialendabschnitts des Jochgehäuses 12 befindet
sich ein Lager 16. An dem anderen Ende des Jochgehäuses 12 ist
ein Endgehäuse 18 befestigt.
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An
einem zentralen Abschnitt des Endgehäuses 18 ist ein Lager 20 angeordnet.
Von diesem Lager 20 und dem Lager 16 des Jochgehäuses 12 wird
drehbar eine drehbare Welle 24 eines Ankers 22 getragen.
Der Anker 22 wird von dem Jochgehäuse 12 aufgenommen.
An der Innenumfangswand des Jochgehäuses 12 sind gegenüber dem
Anker 22 Magnete 26 befestigt.
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Zwischen
dem Anker 22 und dem Lager 20 befindet sich eine
Halteplatte 28. Die Halteplatte 28 besteht aus
einem verhältnismäßig dünnen Kunstharzmaterial
und ist nahe dem Lager 20 an dem Endgehäuse 18 befestigt.
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Wie
in 6 gezeigt ist, weist die Halteplatte 28 ein
Paar Gehäuseaufnahmen 30 auf.
Jede Gehäuseaufnahme 30 ist
kastenförmig
und als eine Einheit mit der Halteplatte 28 ausgeführt. Die
Längsachse
jeder Gehäuseaufnahme 30 verläuft senkrecht
zur Axialrichtung eines Kommutators 23 des Ankers 22. Jede
Gehäuseaufnahme 30 hat
ein offenes Vorder- und Hinterende. Des weiteren nimmt jede Gehäuseaufnahme 30 eine
entsprechende Bürstenuntergruppe 32 auf.
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Wie 7 zu
entnehmen ist, umfasst jede der in der entsprechenden Gehäuseaufnahme 30 aufgenommenen
Bürstenuntergruppen 32 ein
Bürstengehäuse 34.
Das Bürstengehäuse 34 besteht
aus einem Metallmaterial und ist in einer Kastenform ausgeführt, die
der Form der Gehäuseaufnahme 30 entspricht.
An der Außenumfangsfläche des
Bürstengehäuses 34 ist
ein Paar elastischer Stützelemente 36 (bei
diesem Ausführungsbeispiel
besteht jedes elastische Stützelement 36 aus
einem weichen Harzmaterial oder Gummimaterial) angeordnet, die voneinander
in Längsrichtung
des Bürstengehäuses 34 beabstandet
sind.
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Jedes
Bürstengehäuse 34 nimmt
gleitend entlang einer Feder 40 eine Kohlenstoffbürste 38 auf. Jede
Bürste 38 kann
in Längsrichtung
des Bürstengehäuses 34 (d.
h. in Richtung zu der Außenumfangsfläche des
Kommutators hin oder von ihr weg bzw. in Radialrichtung des Kommutators 23)
gleiten. Jede Bürste 38 hat
die Form einer rechteckigen Säule
und bildet zwischen ihren Seitenflächen und den gegenüberliegenden
Innenwandflächen
des Bürstengehäuses 34 kleine
Zwischenräume.
Des weiteren ist die ferne Endfläche
(Gleitkontaktfläche)
jeder Bürste 38 im
Großen
und Ganzen bogenförmig
ausgeführt, so
dass sich ein enger Kontakt mit der Außenumfangsfläche (Gleitkontaktfläche) des
Kommutators 23 ergibt.
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Die
Feder 40 drängt
die entsprechende Bürste 38 stets
von dem Bürstengehäuse 34 weg,
so dass die Bürste 38 jeweils
gegen den Kommutator 23 des Ankers 22 gedrängt wird.
Außerdem
geht von jeder Bürste 38 eine
Anschlusslitze 42 aus und ist mit einer Stromversorgungsleitung
verbunden.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird jede Bürstenuntergruppe 32 in
der entsprechenden Gehäuseaufnahme 30 aufgenommen
und über
die elastischen Stützelemente 36 des
Bürstengehäuses 34 auf
der Halteplatte 28 getragen. Das heißt, dass jedes Bürstengehäuse 34 (jede
Bürste 38)
getrennt und unabhängig
von den anderen Bürstengehäusen 34 (Bürsten 38)
schwimmend getragen wird.
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Wie
in 2 gezeigt ist, umfasst die Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23 mehrere im Wesentlichen gleichmäßig und
abwechselnd angeordnete Spitzen und Täler, so dass sich eine rauhe
Gleitkontaktfläche
ergibt. Wenn diese Spitzen und Täler
in 2 von oben betrachtet würden, sähen sie wie ein Gitter aus,
das sich in sowohl der Axial- als auch der Umfangsrichtung des Kommutators 23 erstreckt.
Und zwar bilden die Spitzen der Gleitkontaktfläche die Knotenpunkte des Gitters
und sind zwei benachbarte Spitzen oder Knotenpunkte jeweils durch
einen nach innen gekrümmten
Rücken
verbunden. Während
der Anfangsverschleißphase
der Bürsten 38 gehen
die Bürsten 38 mit
den Spitzen der rauhen Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 einen
Punktkontakt oder verhältnismäßig kleinflächigen Kontakt
ein.
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Bezug
nehmend auf 2 kann die rauhe Gleitkontaktfläche des
Kommutators zum Beispiel einen Talabstand in Umfangsrichtung von
etwa 100 μm,
einen Talabstand in Axialrichtung von etwa 20 μm und eine Taltiefe von etwa
0,8 μm aufweisen.
Darüber
hinaus hat die rauhe Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 vorzugsweise
eine Oberflächenrauheit
bzw. eine über
zehn Punkte gemittelte Rautiefe (Rz) von etwa 0,5–10,0 μm (die über zehn
Punkte gemittelte Rautiefe ist in dem Japanischen Industriestandard
(JIS) B0601 definiert).
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Die
Spitzen und Täler
in der Gleitkontaktfläche
des Kommutators werden wie in 1 gezeigt durch
eine Drehmaschine (Schneidevorrichtung) 50 gebildet, die
einen Drehmeißel 52 aufweist,
der mit einer Ultraschallschwingungserzeugungsvorrichtung 54 verbunden
ist und von ihr angetrieben wird. Der Drehmeißel 52 weist an seinem
fernen Ende eine Schneidekante auf.
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Das
Verfahren zur Ausbildung der Spitzen und Täler in der Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23 wie auch die Funktionsweise des Motors 10 werden
im Folgenden beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, wird zunächst ein Ende der Welle 24 des
Ankers 22 von einem Spannfutter 56 der Drehmaschine 50 aufgenommen,
während
das andere Ende der Welle 24 des Ankers 22 von
einer Befestigung 58 gehalten wird. Der Anker 22 wird
dann in der Drehrichtung A von 1 mit einer vorbestimmten
Drehgeschwindigkeit (z. B. mit etwa 6000 bis 14000 U/min, vorzugsweise
mit etwa 6000 bis 8000 U/min) gedreht, wobei während dieses Vorgangs außerdem der
Drehmeißel 52 in
Normalkontakt mit der Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 gebracht
wird und durch die Ultraschallschwingungserzeugungsvorrichtung 54 in
Radialrichtung bzw. in Richtung B von 1, die senkrecht
zur Axialrichtung des Kommutators 23 liegt, mit einer vorbestimmten
Frequenz (z. B. mit etwa 10 bis 40 kHz, vorzugsweise mit etwa 27
kHz) und mit einer vorbestimmten Amplitude (z. B. mit etwa 15 μm) in Schwingung
versetzt. Gleichzeitig wird der Drehmeißel 52, der sich während dieses
Vorgangs mit der Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23 in Normalkontakt befindet, mit einer vorbestimmten
Geschwindigkeit (z. B. mit 0,02 bis 0,08 mm/Umdr.) in die Axialrichtung
C von 1 bewegt.
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Auf
diese Weise werden in der Gleitkontaktoberfläche des Kommutators, die in
Gleitkontakt mit den Bürsten 38 gebracht
wird, wie in 2 gezeigt die Spitzen und Täler mit
ihrer vorbestimmten Form und Größe ausgebildet.
Dabei lassen sich die Form und Größe jeder Spitze und jedes Tals
auf eine vorbestimmte Form und Größe ändern, indem die auf den Drehmeißel 52 aufgebrachte
Frequenz und Amplitude der Ultraschallschwingung, die Axialbewegungsgeschwindigkeit
des Drehmeißels 52 und/oder die
Drehgeschwindigkeit des Kommutators 23 (des Ankers 22)
gesteuert werden/wird.
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In
dem Motor 10, dessen Kommutator 23 in der Gleitkontaktfläche die
Spitzen und Täler
aufweist, gleitet das Paar gegenüberliegend
angeordneter Bürsten
(Kathode und Anode) 38 entlang der Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23, um dem Kommutator 23 elektrischen
Strom zuzuführen.
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In
dem Motor 10 sind die Bürsten 38 jeweils in
dem Bürstengehäuse 34 untergebracht
und sind an der Außenumfangsfläche des
Bürstengehäuses 34 elastische
Stützelemente 36 vorgesehen.
Das Bürstengehäuse 34 wird
wiederum über
die elastischen Stützelemente 36 von
der entsprechenden Gehäuseaufnahme 30 der
Halteplatte 28 getragen. Das heißt, dass jedes Bürstengehäuse 34,
das die entsprechende Bürste 38 aufnimmt,
von den elastischen Stützelementen 36 an
der Außenumfangsfläche des
Bürstengehäuses 34 unabhängig und schwimmend
getragen wird.
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Dadurch
lässt sich
jede Bürste 38 bezüglich des
Kommutators 28 unabhängig
und genau positionieren, wobei die jeweilige Lageabweichung der montierten
Bürste 38 bezüglich des
Kommutators 23 recht gut beschränkt wird. Während des Betriebs des Motors 10 folgt
jede Bürste 38 unabhängig und
effektiv der Kontur (den Stufen der Kommutatorsegmente) des Kommutators,
so dass die gegenüberliegenden Bürsten 38 bezüglich des
Kommutators 23 symmetrisch und genauer positioniert werden
können.
Auf diese Weise wird die Abweichung der jeweiligen Bürste 38 bezüglich der
Drehachse (des magnetischen Polzentrums) des Ankers effektiv beschränkt. Dadurch
wird die Kommutation nicht gestört
und lässt sich
sowohl die Minderung der Motoreffizienz als auch die Erzeugung von
Schwingungen in dem Anker 22 wirksam verringern. Außerdem befinden
sich die Bürsten 38 in
dem Motor während
der Anfangsverschleißdauer
der Bürsten 38 in
Punktkontakt oder kleinflächigem
Kontakt mit den Spitzen der Gleitkontaktfläche des Kommutators 23.
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Die
Gleitreibung zwischen den Bürsten 38 und
der Gleitkontaktfläche
des Kommutators wird daher stabilisiert und Quietschgeräusche und
ein anomaler Verschleiß der
Bürsten 38 lassen
sich wirksam verringern. 3 zeigt hierzu, gemessen für Kommutatoren
mit einer glatten Gleitkontaktfläche
(d. h. mit keinen wie oben beschrieben gebildeten Spitzen und Tälern) und
Kommutatoren mit einer rauhen Glattkontaktfläche (d. h. mit den wie oben
beschrieben gebildeten Spitzen und Tälern), den Zusammenhang zwischen
dem Verschleiß (der
abgetragenen Länge)
der Bürste 38 und
der Betriebsdauer des Motors 10. Wie in 3 zu
erkennen ist, nimmt der Verschleiß der Bürste 38 stark ab,
wenn in der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 die Spitzen und Täler vorgesehen sind.
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4A zeigt
den Zusammenhang zwischen dem Geräuschpegel und dem Talabstand
in Umfangsrichtung der Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 in
dem Motor 10. Wie in 4A zu
erkennen ist, besteht ein enger Zusammenhang zwischen dem Talabstand
in Umfangsrichtung der Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 und
dem Geräuschpegel. Wenn
der Talabstand in Umfangsrichtung zu stark erhöht wird, verringert sich insgesamt
die Kontaktfläche
zwischen dem Kommutator 23 und der jeweiligen Bürste 38,
wodurch die Stromzuführung
instabil wird, was zu einer Kommutationsstörung und zur Minderung der
Motoreffizienz führt.
Damit sowohl eine "Geräuschverringerung" wie auch eine "stabile Kommutation
und gute Motoreffizienz" erreicht
wird, liegt der Talabstand in Umfangsrichtung in einem Bereich von etwa
10 bis 400 μm.
Auf diese Weise werden die Kommutationsstörung und die Minderung der
Motoreffizienz recht gut unterdrückt,
wobei auch die Geräusche
weitgehend gesenkt werden.
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4B zeigt
den Zusammenhang zwischen dem Geräuschpegel und der Oberflächenrauheit
der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 in dem Motor 10. Wie in 4B zu
erkennen ist, besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Oberflächenrauheit (Rz)
der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 und dem Geräuschpegel. Ein zu starker Anstieg
der Oberflächenrauheit
(Rz) der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 ist allerdings im Hinblick auf die derzeitigen
(praktikablen) Verarbeitungstechniken wie auch im Hinblick auf die
Herstellungskosten nicht erstrebenswert. Um sowohl eine "Geräuschverringerung" als auch eine "stabile Kommutation
und gute Motoreffizienz" zu
erreichen, sollte die Oberflächenrauheit
bzw. die über
zehn Punkte gemittelte Rautiefe (Rz) vorzugsweise in einem Bereich
von 0,5 10,0 μm liegen.
Auf diese Weise wird die Gleitreibung zwischen den Bürsten 38 und
der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 weiter stabilisiert, so dass die Kommutationsstörung und
die Minderung der Motoreffizienz recht gut unterdrückt werden,
wobei auch die Geräusche
weitgehend gesenkt werden.
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Die
Größe jeder
einzelnen Spitze und jedes einzelnen Tals ist im Vergleich zu der
Größe der Bauteile,
die beispielsweise die Rundheit der Außenumfangsfläche des Kommutators 23,
die Größe der jeweiligen
zwischen entsprechend benachbarten Kommutatorsegmenten des Kommutators 23 gebildeten Stufe,
die Abweichung der Position der jeweiligen Bürste 38 und der entsprechenden
Rotationsposition des Ankers 22 (Kommutator 23)
oder dergleichen bestimmen, sehr klein. Die Spitzen und Täler der
Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 führen
daher zu keiner Beeinträchtigung
der Kommutation des Kommutators 23 und der Bürsten 38,
zur Minderung der Motoreffizienz oder zur Erzeugung deutlicher Schwingungen
und Geräuschen
in dem Anker 22.
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Abgesehen
davon ist die Härte
der Bürsten 38,
die jeweils ein Graphitmaterial enthalten, geringer als die Härte jedes
Kommutatorsegments des Kommutators 23. Während des
Betriebs des Motors 10 (während der Drehung des Ankers 22)
werden daher die Bürsten 38 abgetragen,
während
die Kommutatorsegmente des Kommutators 23 wenig oder keinen Verschleiß erfahren.
Während
des Betriebs des Motors 10 werden die Bürsten 38 dabei von
den Spitzen der Gleitkontaktflächen
des Kommutators 23 abgeschabt. Die von den Bürsten 38 erzeugten
oder abgeschabten Pulvernebenprodukte füllen die Täler der Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23 und wirken als ein Schmierstoffpulver, das
die Reibung zwischen der Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 und
der Gleitkontaktfläche
der jeweiligen Kohlenstoffbürste 38 verringert.
Zwischen der jeweiligen Bürste 38 und dem
Kommutator 23 kommt es daher zu einem glatten Gleitkontakt,
was zu einer weiteren Verringerung der Schwingungen führt.
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Indem
die Form der Spitzen und Täler
in der Gleitkontaktfläche
des Kommutators entsprechend eingestellt wird, lassen sich die Kommutationsstörung, die
Minderung der Motoreffizienz, die Erzeugung von Schwingungen und Schwinggeräuschen des
Ankers 22 und dergleichen wirksam unterdrücken. Darüber hinaus
lassen sich das Quietschgeräusch
der Bürsten 38 und
der anomale Verschleiß der
Bürsten 38 verringern.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, können
der Motor 10 und das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die
Kommutationsstörung,
die Minderung der Motoreffizienz, die Erzeugung der Schwingungen und
Schwinggeräusche
des Ankers 22 und dergleichen unterdrücken sowie das Quietschgeräusch der Bürsten 38 und
den anomalen Verschleiß der
Bürsten 38 verringern.
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Bei
dem obigen Ausführungsbeispiel
werden die Ultraschallschwingungen von der Ultraschallschwingungserzeugungsvorrichtung 54 auf
den Drehmeißel 52 der
Drehmaschine 50 aufgebracht und werden in der Gleitkontaktfläche des Kommutators 23 durch
den Drehmeißel 52 die
Spitzen und Täler
mit der vorbestimmten Form erzeugt. Die Spitzen und Täler der
Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 können
jedoch wahlweise auch auf andere Weise ausgebildet werden. So kann
beispielsweise ein Elektroerosionssystem verwendet werden, das die
Spitzen und Täler
in der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 durch einen Elektroerosionsvorgang ausbildet.
Außerdem
ist es möglich, eine
Walzmaschine zu verwenden, die die Spitzen und Täler in der Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23 über
einen Walzvorgang durch Aufbringung von Druckkräften auf die Gleitkontaktfläche ausbildet.
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Bei
dem obigen Ausführungsbeispiel
befindet sich der Drehmeißel 52 bei
dem Vorgang der Ausbildung der Spitzen und Täler in der Gleitkontaktfläche des
Kommutators 23 gegenüber
der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 in Normalkontakt. Der Drehmeißel 52 kann
jedoch auch so in Schwingung versetzt werden, dass sich der Drehmeißel 52 diskontinuierlich
von der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 löst,
beispielsweise wenn der Drehmeißel 52 den
oberen Totpunkt seiner Schwingungsbewegung erreicht. Dabei werden
dann entlang der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 im Allgemeinen anstelle von wellenförmigen Spitzen
und Täler regelmäßig beabstandete
Vertiefungen ausgebildet.
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Bei
dem obigen Ausführungsbeispiel
werden die Spitzen und Täler
in der Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 in sowohl der Axial- als auch der Umfangsrichtung
kontinuierlich entlang beispielsweise eines durchgängigen,
spiralförmigen
Wegs ausgebildet. Allerdings ist es auch möglich, die Spitzen und Täler entlang
mehrerer in Umfangsrichtung verlaufender Wege auszubilden, die axial
voneinander beabstandet sind. Die Spitzen und Täler lassen sich beispielsweise
entlang eines einzelnen in Umfangsrichtung verlaufenden Wegs ausbilden,
indem der Anker 22 um 360° gedreht wird, während der
Drehmeißel 52 gegen
die Gleitkontaktfläche
des Kommutators 23 schwingt, ohne dass der Drehmeißel 52 in Axialrichtung
bewegt wird. Darüber
hinaus können die
Spitzen und Täler
entlang mehrerer axial verlaufender Wege ausgebildet werden, die
in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. So lassen sich
die Spitzen und Täler
beispielsweise entlang eines einzelnen axial verlaufenden Wegs ausbilden,
indem der Drehmeißel 52 in
Axialrichtung bewegt wird, ohne den Anker 22 zu drehen.
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Abgesehen
davon sind die Frequenz und Amplitude der auf den Drehmeißel 52 aufgebrachten Ultraschallschwingung,
die Axialbewegungsgeschwindigkeit des Drehmeißels 52 und/oder die Drehgeschwindigkeit
des Kommutators 23 nicht auf die bei dem obigen Ausführungsbeispiel
besprochenen Werte beschränkt
und können
auf beliebig andere passende Werte geändert werden. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel
kann der Anker 22 beispielsweise in einem Bereich von etwa
6000 bis 14000 U/min gedreht werden. Wenn jedoch die Drehmaschine 50 oder
ein anderes Gerät
den Anker 22 schneller als in diesem Bereich drehen kann,
ohne dass es zu übermäßig hoher
Reibungshitze kommt, kann der Anker 22 auch bei einer über diesen
Bereich hinaus gehenden Geschwindigkeit gedreht werden.