DE1538940C

DE1538940C - Process for the production of flat collectors of electrical machines

Info

Publication number: DE1538940C
Application number: DE19661538940
Authority: DE
Inventors: Leonida Florenz Patngnani (Italien)
Original assignee: Manufacture de Vilebrequins de Lorette SA MAVILOR
Current assignee: Manufacture de Vilebrequins de Lorette SA MAVILOR
Priority date: 1965-07-12
Filing date: 1966-07-12
Publication date: 1973-08-30

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flachen Kollektoren elektrischer Maschinen, bei welchem der in der Mitte ein Loch aufweisende Kollektorrohling aus einem Blech ausgestanzt und seine mit Verankerungen versehene Rückseite von einer isolierenden Kunststoffmasse umgössen wird, bei welchem ferner die Kollektorlamellen nach dem Umgießen durch spanabhebende Bearbeitung voneinander getrennt werden.The invention relates to a method for the production of flat collectors of electrical machines, in which the collector blank with a hole in the middle is punched out of a sheet metal and its rear side, which is provided with anchors, is encased in an insulating plastic compound is, in which, furthermore, the collector lamellae after being cast around by machining separated from each other.

Bei flachen Kollektoren legen sich die Bürsten in der Achsrichtung des Rotors gegen die stirnseitige Kreisfläche der Kollektoren. Die Kollektoren sind bekanntlich bedeutenden Beanspruchungen unterworfen. Sie müssen nämlich in Sekundenbruchteilen eine hohe Drehzahl erreichen können, wobei auf sie bedeutende Drehmomente und erhebliche Torsionsund Biegebeanspruchungen einwirken. Neben der Abnutzung durch die Bürstenreibung und durch Kommutierungsfunken . treten Beanspruchungen durch Wärmespannungen auf, die durch die unterschiedliche Dehnung von Kunststoff und Metall bedingt sind.In the case of flat collectors, the brushes lie in the axial direction of the rotor against the front one Circular area of the collectors. As is well known, the collectors are subjected to significant stresses. You have to be able to achieve a high speed in fractions of a second, taking on them significant torques and significant torsional and bending loads act. In addition to the Wear from brush friction and commutation sparks. stresses occur due to thermal stresses caused by the different expansion of plastic and metal are.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist durch die USA.-Patentschrift 2421845 bekanntgeworden. Dort wird jedoch das ausgestanzte Blech des Kollektorrohlings nach hinten umgebördelt, so daß kleine, aus der Ebene herausragende Hakenzehen entstehen, die zur Verankerung der Kunststoffmasse dienen. Die Trennung der Kollektorlamellen erfolgt dadurch, daß Schlitze in das Kollektorblech einge- V. schnitten werden. Beim bekannten Verfahren sind manuelle Eingriffe zum Einlegen, Ausrichten und Zentrieren des Kollektorrohlings erforderlich. Außerdem müssen die Schlitze zwischen den Kollektorlamellen nachträglich mit Kunststoff ausgefüllt werden, damit sich kein Kohlestaub des Bürstenabtriebs in die Zwischenräume setzen kann.A method of the type mentioned at the beginning has become known from US Pat. No. 2,421,845. There, however, the punched sheet metal of the collector blank is flanged backwards so that small hook toes protruding from the plane emerge, which anchor the plastic compound serve. The collector lamellas are separated by making slots in the collector plate. be cut. In the known method, manual interventions for inserting, aligning and Centering of the collector blank required. In addition, the slots must be between the collector lamellas can be subsequently filled with plastic so that there is no carbon dust from the brush output can put in the gaps.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von flachen Kollektoren zu vereinfachen und so zu gestalten, daß eine »Transfer«-Fabrikation ohne manuelle Eingriffe möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Verwendung eines Blechtransferstreifens mit einer der der herzustellenden Kollektoren entsprechenden Dicke der Kollektorrohling zunächst über zwei diametral gegenüberliegende, eine Selbstzentrierung ermöglichende Stege mit dem Streifen in Verbindung bleibt, daß beim Ausstanzen "am Rande des Streifens Aussparungen ausgeschnitten werden, mit deren Hilfe der Rohling an den nachfolgenden Bearbeitungsplätzen in die Arbeitsachse der jeweiligen Presse eingestellt wird, daß auf der nach oben gerichteten Rückseite des Rohlings eine kreisförmige Vertiefung mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt zur Verankerung der Kunststoffmasse und zwischen den herzustellenden Kollektorlamellen radiale, den Rohling zum größten Teil durchsetzende Nuten eingepreßt und sodann die Stege durchschnitten werden, daß der Kollektor am Rotor der elektrischen Maschine angebracht und zusammen mit der Rotorwicklung vergossen wird, daß schließlich die Kollektoroberfläche im ganzen so weit abgetragen wird, bis die radialen Nuten freigelegt sind.Proceeding from this, the invention is based on the object of the method for producing To simplify flat collectors and to design them in such a way that "transfer" production is possible without manual intervention. This object is achieved according to the invention solved in that when using a sheet metal transfer strip with one of the to be produced Collectors corresponding thickness of the collector blank initially over two diametrically opposite, bars that allow self-centering remain connected to the strip, that when punching out "at the edge of the strip recesses are cut out, with their help the blank is set in the working axis of the respective press at the subsequent processing stations is that on the upwardly facing back of the blank with a circular recess Dovetail-shaped cross-section for anchoring the plastic mass and between the to be produced Collector lamellas are pressed in radial grooves which for the most part penetrate the blank and then the webs are cut through so that the collector is attached to the rotor of the electrical machine and is potted together with the rotor winding that finally the collector surface in the whole is removed until the radial grooves are exposed.

Um die Elastizität der Stege zu vergrößern, wird gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen, einen Blechtransferstreifen mit seitlichen Längsabschnitten von gegenüber den herzustellenden Kollektoren geringerer Dicke zu verwenden, wobei die Breite des mittleren Längsabschnittes dem Durchmesser der herzustellenden Kollektoren entspricht und die Stege aus den seitlichen Längsabschnitten auszustanzen.In order to increase the elasticity of the webs, it is proposed according to a development, a Sheet metal transfer strips with lateral longitudinal sections of smaller than the collectors to be produced Thickness to use, the width of the central longitudinal section being the diameter of the corresponds to the collectors to be produced and punching out the webs from the lateral longitudinal sections.

Bei einer Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kollektorrohling beim Ausstan-If the method according to the invention is modified, the collector blank is

zen vollständig vom Blechtransferstreifen unter starker Vergrößerung des Spiels zwischen Rohling und Ausnehmung des Streifens abgetrennt, jedoch weiterhin durch die Ausnehmung des Streifens geführt.zen completely from the sheet metal transfer strip with a strong increase in the clearance between blank and Cut away the recess of the strip, but still passed through the recess of the strip.

Durch die USA.-Patentschrift 1721515 ist zwar ein Flachkollektor bekannt, dessen Kollektorlamellen auf der Rückseite mittels schwalbpnschwanzförmigen Vertiefungen von einem umgfesenen Träger gehaltert werden. Der Träger besteht dort aber aus Metall, gegenüber dem die einzelnen Kollektorlamellen durch eine Isolationsschicht isoliert sind.By the USA. Patent 1721515 is a flat-plate collector is known, the collector lamellae on the back by means of dovetail-shaped Wells are held by an encircled carrier. The carrier consists of there Metal against which the individual collector lamellas are insulated by an insulation layer.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing.

Fig. 1 und 1 a zeigen in zwei getrennten Draufsichten für eine erste Ausübungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens die auf der Presse vorgenommenen aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge zur Herstellung eines flachen Kollektors, wobei diese Arbeitsgänge in· Wirklichkeit in fortlaufender Folge an einem Blechtransferstreifen vorgenommen werden, aber aus Platzgründen in zwei getrennten Figuren dargestellt sind;Fig. 1 and 1a show in two separate plan views for a first type of exercise of the method according to the invention, those carried out on the press successive operations to produce a flat collector, these operations in reality are carried out in consecutive order on a sheet metal transfer strip, but are shown in two separate figures for reasons of space;

) F i g. 2 bis 9 sind axial geschnittene Seitenansichten des Streifens, welche je einem der aufeinanderfolgenden, in F i g. 1 und 1 a dargestellten Arbeitsgänge entsprechen; .) F i g. 2 through 9 are axially sectioned side views of the strip, each showing one of the successive, in Fig. 1 and 1 a correspond to operations shown; .

F i g. 10 zeigt schaubildlich einen durch Stege mit den lochscheibenförmigen Kollektorrohlingen verbundenen Streifen, dessen längs der Seitenränder liegende Abschnitte eine geringere Dicke haben;F i g. 10 shows a diagrammatic view of a collector blanks connected to the perforated disc-shaped collector blanks by webs Strips, the sections of which lying along the side edges have a smaller thickness;

F i g. 11 zeigt schaubildlich den fertigen flachen Kollektor;F i g. Figure 11 is a perspective view of the finished flat collector;

Fig. 12 ist eine axial geschnittene Gesamtansicht einer elektrischen Maschine mit eingebautem Kollektor; Fig. 12 is an overall axial sectional view of an electric machine with a built-in collector;

Fig. 13 und 14 zeigen in getrennten Draufsichten für eine zweite Ausübungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens die aufeinanderfolgenden Arbeitsgänge zur Herstellung eines flachen Kollektors, welche aus Platzgründen in zwei Ansichten dargestellt, aber in Wirklichkeit in fortlaufender Folge vorgenommen werden;13 and 14 show separate plan views for a second type of exercise of the invention Process the successive operations for the manufacture of a flat collector, which from For reasons of space, shown in two views, but in reality carried out in consecutive order will;

Fig. 15 bis 21 sind axial geschnittene Seitenansichten, welche den in Fig. 13 und 14 dargestellten aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen entsprechen;15-21 are axially sectional side views similar to those shown in FIGS. 13 and 14 correspond to successive operations;

Fig.22 ist eine längs der Linie 22-22 in Fig.23 geschnittene Seitenansicht;Figure 22 is a taken along line 22-22 in Figure 23 sectional side view;

F i g. 23 ist eine Draufsicht des fertigen Kollektors vor seiner Anbringung am Rotor einer elektrischen Maschine.F i g. 23 is a top plan view of the completed collector before it is attached to the rotor of an electrical machine.

Es wird von einem Blechtransferstreifen 1 ausgegangen, dessen Dicke der Dicke der herzustellenden flachen Kollektoren entspricht. Die seitlichen Längsabschnitte 1 e haben zweckmäßig, wie dargestellt, eine geringere Dicke, um die Elastizität der weiter unten beschriebenen ausgeschnittenen Stege zu vergrößern. A sheet metal transfer strip 1 is assumed, the thickness of which corresponds to the thickness of the flat collectors to be produced. The lateral longitudinal sections 1 e expediently have a smaller thickness, as shown, in order to increase the elasticity of the cut-out webs described below.

Dieser Streifen besteht aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Metall bzw. einer Legierung. Es wird einzig und allein auf Pressen eine Reihe von Arbeitsgängen durch den aufeinanderfolgenden Vorbeigang an mit Pressen versehenen Bearbeitungsplätzen durch eine periodische Verschiebung des Streifens gegenüber diesen Bearbeitungsplätzen ausgeführt, wobei die verschiedenen Arbeitsgänge so eingerichtet sind, daß sie mit dem erforderlichen Synchronismus und der erforderlichen Gleichzeitigkeit vorgenommen werden können.This strip is made of copper or another suitable metal or alloy. It a series of operations through successive passage is only possible on presses at processing stations equipped with presses by periodic shifting of the strip executed opposite these processing stations, with the various operations set up are that they have the required synchronism and simultaneity can be made.

Bei einer ersten Ausübungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird folgendermaßen vorgegangen: In a first type of exercise of the method according to the invention, the procedure is as follows:

In einem ersten Arbeitsgang (Fig. 1 und 2) wird in dem Blechtransferstreifen 1 das mittlere Loch 2 des Kollektors ausgeschnitten, wobei gleichzeitig fast auf dem gesamten Umfangsprofil 3 des Kollektors ausgedehnte kreisförmige Sektoren la in dem Streifen 1 ausgeschnitten werden, derart, daß nur Verbindungsstege 1 b zwischen dem Kollektorrohling EC und dem Streifen 1 stehenbleiben. Die Stege 1 b haben eine verhältnismäßig geringe Breite und sind in der dargestellten Weise so gebildet, daß ihre Befestigungspunkte an dem Streifen 1 und dem Rohling EC diametral gegenüberliegen. Ihre Elastizität wird noch durch die verminderte Dicke gegenüber dem Rohling EC infolge des beschriebenen Profils des Streifens (F i g. .10) begünstigt. Infolgedessen hat der Rohling EC, obwohl er durch die Stege 1 b mit dem Streifen noch verbunden ist, eine gewisse elastische Verstellmöglichkeit in allen Richtungen gegenüber dem Streifen, so daß eine Selbstzentrierung des Rohlings EC gegenüber den Werkzeugen an den nachfolgenden Bearbeitungsplätzen möglich ist, Ferner wird während dieses ersten Arbeitsgangs längs des Randes des Streifens 1 in der Achse des Rohlings EC eine Aussparung 1 c ausgeschnitten, welche bei jedem der nachfolgenden Arbeitsgänge mit dem Werkzeug der verschiedenen Bearbeitungsplätze so zusammenwirkt, daß der Rohling jedesmal in die Arbeitsachse der Presse eingestellt wird.In a first step (Fig. 1 and 2) the central hole 2 of the collector is cut out in the sheet metal transfer strip 1, while at the same time almost on the entire circumferential profile 3 of the collector extensive circular sectors la are cut out in the strip 1, so that only connecting webs 1 b remain between the collector blank EC and the strip 1. The webs 1 b have a relatively small width and are formed in the manner shown so that their attachment points on the strip 1 and the blank EC are diametrically opposite. Their elasticity is further enhanced by the reduced thickness compared to the blank EC as a result of the described profile of the strip (FIG. 10). As a result, the blank EC, although he b by the webs 1 is still connected to the strip, a degree of elastic adjustment in all directions with respect to the strip so that an automatic centering of the blank EC with respect to the tools to the subsequent processing stations is possible Furthermore, During this first operation along the edge of the strip 1 in the axis of the blank EC a recess 1 c cut out, which cooperates with the tool of the various processing stations in each of the subsequent operations so that the blank is set each time in the working axis of the press.

Bei einem zweiten Arbeitsgang (F i g. 1 und 3) wird auf der Presse von einer Seite des Rohlings EC aus eine Vertiefung 4 α in Form eines kreisförmigen Kranzes gebildet.In a second operation (FIGS. 1 and 3), a recess 4 α in the form of a circular ring is formed on the press from one side of the blank EC.

Der nächste Arbeitsgang (Fig. 1 und 4) erfolgt ■ ebenfalls auf der Presse und verformt die kreisförmige Vertiefung 4 α so, daß die beim zweiten Arbeitsgang aufgewölbten Ränder der Öffnung einander genähert werden und eine Vertiefung 4 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt entsteht.The next step (Fig. 1 and 4) takes place ■ also on the press and deforms the circular recess 4 α so that the bulging edges of the opening in the second step are brought closer to one another and a recess 4 with a dovetail cross-section is formed.

Hierauf werden durch aufeinanderfolgende Vertiefungen die die Kollektorlamellen trennenden schmalen radialen Nuten 5 gebildet und auf eine dem größten Teil der Dicke des Kollektors entsprechende Tiefe gebracht.Thereupon, through successive indentations, the narrow ones separating the collector lamellas are made radial grooves 5 formed and corresponding to a major part of the thickness of the collector Brought depth.

Daraufhin (F i g. 1 a und 8) werden die Stege 1 b durchgeschnitten, um den fertigen Kollektor C von dem Streifen 1 zu trennen. Gleichzeitig wird der Kolben C entgratet.Then (FIGS. 1 a and 8) the webs 1 b are cut through in order to separate the finished collector C from the strip 1. At the same time, piston C is deburred.

Am nächsten Bearbeitungsplatz werden die Einschnitte 6 für die Anschlußleiter am Umfang der zwischen den radialen Nuten 5 vorhandenen Lamellen gebildet (F ig. 1 a und 9).At the next processing station, the incisions 6 for the connecting conductors on the circumference of the between formed the radial grooves 5 existing lamellae (F ig. 1 a and 9).

Bei einer zweiten Ausübungsärt des Verfahrens (Fig. 13 bis 23) wird ein Blechtransferstreifen7 aus Metall oder einer geeigneten Legierung mit gleichmäßiger Dicke benutzt. In einem ersten Arbeitsgang (Fig. 13,15) wird in dem Streifen7 das mittlere Loch 8 des Kollektors ausgeschnitten, und gleichzeitig wird am Umfang der Kollektorrohling EC vollstän-" dig abgetrennt. Der Rohling EC ist jetzt vollständig von dem Streifen getrennt, er wird jedoch bei der Verschiebung des Streifens durch die Ausnehmung7a desselben zurückgehalten und mitgenommen. In a second type of exercise of the method (FIGS. 13 to 23), a sheet metal transfer strip 7 made of metal or a suitable alloy with a uniform thickness is used. In a first operation (Fig. 13,15) the central hole is in the Streifen7 cut 8 of the collector, and at the same time the collector blank EC completeness "dig is separated at the circumference. The blank EC is now completely separated from the strip, it is however, when the strip is displaced, it is held back and taken along by the recess 7a thereof.

Während eines Arbeitsganges, welcher mit dem vorhergehenden kombiniert oder getrennt werdenDuring an operation which can be combined or separated from the previous one

kann, wird das Spiel 9 zwischen dem Rohling EC und der Ausnehmung7α stark vergrößert (Fig. 13 und 16). Dieses Spiel gestattet während der späteren Arbeitsgänge eine unabhängige Selbstzentrierung des Rohlings EC an jedem Bearbeitungsplatz.can, the game 9 between the blank EC and the recess 7α is greatly increased (FIGS. 13 and 16). This clearance allows an independent self-centering of the blank EC at each processing station during the later work steps.

Wie bei der ersten Ausübungsart wird dem Streifen und dem Rohling an jedem Beiirbeitungsplatz eine summarische Einstellung mittefcder Nuten 7 b gegeben. Die weitere Folge der Arbeitsgänge entspricht der oben für die erste Ausübungsart beschriebenen. As with the first type of exercise, the strip and the blank are given a summary setting in the middle of the grooves 7b at each processing station. The further sequence of operations corresponds to that described above for the first type of exercise.

Die Herstellung von flachen Kollektoren gemäß dem obigen Verfahren ist wegen der schnellen und wirtschaftlichen Erzeugung in Massenanfertigung oder auch in mittleren oder klein'en Serien mit Hilfe von mechanischen oder hydraulischen Pressen sehr zweckmäßig, wobei die hergestellten Kollektoren sehr genau sind.The manufacture of flat collectors according to the above method is because of the quick and easy economic production in mass production or in medium or small series with the help of mechanical or hydraulic presses very useful, with the collectors produced are very accurate.

Die so hergestellten Kollektoren werden nun am Rotor einer elektrischen Maschine zusammen mit der Rotorwicklung vergossen. In Fig. 12 ist ein konischer Rotor/? dargestellt, welcher eine in einen isolierenden Kunststoff/³ eingebettete Rotorwicklung/?¹ aufweist". Beim Eingießen des isolierenden Kunst-Stoffs in eine entsprechende Form, in welcher sich die zu umhüllenden Teile mit dem Kollektor C befinden, dringt der Kunststoff in die Vertiefung 4 und die Nuten 5 ein. Zuvor müssen.allerdings die Anschlußleiter der Wicklung/?¹ mit den .Kollektorlamellen an den Einschnitten 6 verbunden sein.The collectors produced in this way are now cast on the rotor of an electrical machine together with the rotor winding. In Fig. 12 is a conical rotor /? shown, which one in an insulating plastic / ³ embedded rotor winding /? ¹ has ". When the insulating plastic is poured into a corresponding mold in which the parts to be enveloped are located with the collector C, the plastic penetrates into the recess 4 and the grooves 5. Before that, the connection conductors of the winding must /? ^{1 be} connected to the .Kollektorlamellen at the incisions 6.

Der schwalbenschwanzförmige Querschnitt der Vertiefung 4 gewährleistet durch die Füllung mit Kunststoff eine enge und kräftige Verbindung des Kollektors mit dem mit Gießmasse isolierten Rotor, so daß der Kollektor die stärksten Beanspruchungen aushält. Damit der in die Nuten 5 eingedrungene Kunststoff eine einwandfreie isolierende Trennung der Kollektorlamellen bewirkt, wird mit einem Diamanten oder auf andere Weise die Kollektoroberfläche C¹ im ganzen um die Dicke e so weit abgetragen, bis die radialen Nuten 5 freigelegt sind und somit keine unmittelbare metallische Verbindung zwischen den Lamellen mehr besteht.The dovetail-shaped cross-section of the recess 4 ensures a tight and strong connection between the collector and the rotor, which is insulated with casting compound, thanks to the filling with plastic, so that the collector can withstand the greatest stresses. So that the plastic which has penetrated into the grooves 5 causes a perfect insulating separation of the collector lamellas, the collector surface C ¹ is removed with a diamond or in another way by the entire thickness e until the radial grooves 5 are exposed and thus no direct metallic ones Connection between the slats is longer.

Nach dem Vergießen gibt die plastische Kunststoffmasse dem Kollektor die Möglichkeit, sich sowohl in Richtung der mit den Bürsten in Berührung stehenden, bearbeiteten Stirnflächen C₂ als auch in Richtung der Umfangfläche auszudehnen.After the potting, the plastic plastic compound gives the collector the opportunity to _{expand both in the direction of the machined end faces C 2} in contact with the brushes and in the direction of the circumferential surface.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for the production of flat collectors of electrical machines, in which the collector blank with a hole in the middle is punched out of a sheet metal and its rear side, which is provided with anchors, is encased by an insulating plastic compound, in which the collector lamellae are encased after encapsulation are separated from each other by machining, characterized in that when using a sheet transfer strip (1) with one of the produced collectors (C) corresponding to the thickness of the collector blank (EC) is first over two diametrically opposite, a self-enabling webs (1 b) with the Strip (1) remains connected that when punching out at the edge of the strip (1) recesses (Ic) are cut out, with the help of which the blank (EC) is set in the working axis of the respective press at the subsequent processing stations that on the after back of the blank (EC) facing upwards circular recess (4) with a dovetail-shaped cross-section for anchoring the plastic mass and between the collector lamellas to be produced radial grooves (5) which for the most part penetrate the blank and then the webs (1 b) are cut so that the collector (C) on the rotor of the Electric machine attached and cast together with the rotor winding (R ¹ ) that finally the collector surface (C ¹ ) is removed as a whole until the radial grooves (5) are exposed.

2. The method according to claim 1, characterized in that a sheet metal transfer strip (1) with lateral longitudinal sections (1 e) is used from opposite to the collectors to be produced smaller thickness, the width of the central longitudinal section corresponds to the diameter of the collectors to be produced, and that the webs (1 b) are punched out of the lateral longitudinal sections (1 e).

3. Modification of the method according to claim 1, characterized in that the collector blank (EC) when punching completely from the sheet metal transfer strip (1) with strong enlargement of the game (9) between the blank (EC) and the recess (7 a) of the strip (1) separated, but is still passed through the recess (7 a) of the strip.

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