DE1538941A1

DE1538941A1 - Verfahren zur Herstellung von flachen Kollektoren fuer Elektromotore und elektrische Maschinen und mittels dieses Verfahrens hergestellte Kollektoren

Info

Publication number: DE1538941A1
Application number: DE19661538941
Authority: DE
Inventors: Leonida Patrignani
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: 1970-03-12
Also published as: GB1123736A; DE1538941C3; DE1538941B2; BE682136A

Description

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Anmelden Manufacture de Vilebrequins de Lorette (MAVILOR) Societe Anonyme, in Lorette (Loire,Frankreich)

Verfahren zur Herstellung von flachen Kollektoren für Elektromotore und elektrische Maschinen und mittels dieses Verfahrens hergestellte Kollektoren

Priorität? Frankreich, vom 12. Juli 1965

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Die Erfindung betrifft die Herstellung von "flachen" oder "stirnseitigen"Kollektoren, welche mit dem sich drehenden Teil von Elektromotoren oder anderen elektrischen Maschinen fest verbunden sind. Die Bürsten legen sich in der axialen Richtung des sich drehenden Teils oder Ankers stirnseitig gegen die Kreisfläche derartiger Kollektoren. Im Gegensatz

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ORIGINAL INSPECTED

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hierzu stehen die "zylindrischen" Kollektoren mit ihrer zylindrischen Umfangsfläche mit den radial angebrachten Bürsten in Berührung.

Um ihre Aufgabe richtig zu erfüllen, müssen die Kollektoren bekanntlich eine hohe Drehzahl in Sekundenbruchteilen erreichen können, während auf sie beträchtliche Drehmomente, bedeutende Torsions- und Biegebeanspruchungen, die Abnutzung durch die Reibung der Bürsten, die Kommutierungsfunken usw. wirken.

Zu diesen Beanspruchungen tritt die Temperaturerhöhung hinzu, welche die Dehnung des für die Umhüllung benutzten Kunststoffs .od.dgl. sowie der Metall-Lamellen, auf welchen die Bürsten schleifen, bewirken. Diese Dehnung hat verschiedene Wirkungen, je nachdem, ob es sich um Kunststoff oder Metall ™ handelt, was Verschiebungen der KollektorlameIlen infolge des auftretenden Spiels zur Folge hat.

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Stromwendern bekannt geworden, nach welchem die Stege in eine Form einge-...... stanzt und mit einem isolierenden Preßwerkstoff zu einem Formkörper vereinigt werden. Dabei soll auf die mit dem

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Isolierpreßstoff in Berührung kommenden Metalloberflächen eine aushärtefähige Lackschicht aufgetragen werden.

Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines flachen Kollektors bekannt geworden gemäß welchem der Kollektor durch Ausstanzen und Verformen eines Metallbleches hergestellt wird. Der Kollektor wird dann einstückig mit dem Rotor durch Vergießen mit einer Vergußmasse verbunden.

Demgegenüber bezweckt die Erfindung, Kollektoren herzustellen, bei welchen trotz großer Beanspruchungen die Stellung/Her Lamellen sowie die Schleiffläche intakt bleiben.. Ferner sollen durch das Verfahren gemäß der Erfindung auf rationelle Art und Weise Kollektoren hergestellt werden, die mit dem Rotor des Motors oder der elektrischen Maschine einstückig verbunden werden. Dabei werden die einzelnen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung so aufeinander abge- | stimmt, daß unter Umständen das Verfahren automatisch durchgeführt werden kann.

Ein Kollektor, dessen Lamellen ein selbst sehr kleines Spiel annehmen, ist für mit mäßigen Geschwindigkeiten laufende Motoren oder elektrische Maschinen selbst bei

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geringen Beanspruchungen nicht zulässig. An den heutigen Hochleistungsmaschinen würden diese Fehler die Motoren unbenutzbar machen. Erfindungsgemäß werden daher die Kollektoren so ausgebildet, daß sie Formen aufweisen, welche die Verbindung des Kunststoffs mit dem Metall so gewährleisten, daß diese Kollektoren bei beliebigen Drehzahlen trotz der Flieh-, Torsions- und Biegungskräfte sowie der bedeutenden Temperaturschwankungen ihren Aufbau als ein festes Ganzes beibehalten.

Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe wird daher ein Verfahren zur Herstellung von flachen Kollektoren für Elektromotore und elektrische Maschinen durch Zusammensetzen von Kollektorlamellen und Vereinigen derselben durch Umgießen mittels eines isolierenden Stoffes vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lamellen oder Elemente als Sektoren einheitlich und der Reihe nach durch Abschneiden von einem Barren ohne Materialverlust gebildet werden, wobei die abgeschnittenen Elemente durch Prägen oder auf andere Weise, insbesondere dadurch gebildet werden, daß mit einer den Sektoren komplementären Form eine Quernut mit vorzugsweise einem Abschnitt mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt oder einer inneren Ausweitung er-

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zeugt wird, um einen festen Zusammenhalt mit der Isolations gußmasse zu gewährleisten, und ein Umfangseinschnitt zur Verbindung mit einem Draht entsprechend den Windungen des sich drehenden Teiles erzeugt wird, und daß die genannten Elemente oder Sektoren durch Ankleben oder dergleichen auf einer Kreisplatte angeordnet und befestigt werden, welche auf der gesamten Kreisfläche, die die Sektoren des Kollektors aufnimmt, radiale Stäbe mit geringerer Höhe aufweist, welche Querriegel bilden und einen freien Zwischenraum zwischen den Sektoren gewährleisten, daß der genannte Zwischenraum mit einer Kunststoffmasse zur Verbindung des sich drehenden Teiles des Motors oder der elektrischen Maschine ausgefüllt wird, wobei Nuten an der Stelle der Stäbe zwischen den Sektoren nach Abtrennung der Platte bestehen bleiben, und daß die Einheit Kollektor und Platte auf die Achse an"einem Ende auf einem Rotor befestigt wird, daß die Wicklungen des Rotors mit den Umfangseinschnitten des Kollektors verbunden werden, und daß durch Injektion einer Kunststoffmasse das ganze in einem einzigen Block mit den Wicklungen des Rotors vergossen wird, wobei der Zusammenhalt durch das Eindringen des Isolierkunststoffes in die Vertiefungen der Sektoren und zwischen die genannten

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Sektoren gesichert wird und daß schließlich die Platte von der so hergestellten Einheit entfernt und die Ober- . fläche des Kollektors, an welcher die Bürsten anliegen, entgratet und geschliffen wird.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung werden die Elemente oder Sektoren als Einzelteile unter Ausgang von einer Stange hergestellt, welche einen üblichen einfachen rechteckigen, quadratischen oder anderen Querschnitt haben kann und durch Durchschneiden ohne Materialverlust zerlegt wird, wobei die abgescnnittenen Elemente durch Pressen od.dgl. auf eine solche Form gebracht werden, daß sie zueinander komplementäre Sektoren bilden und eine querliegende Vertiefung, welche vorzugsweise einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer nach innen gerichteten Erweiterung besitzt, und einen Umfangseinschnitt zum Anschluß an einen entsprechenden Draht der Wicklungen des sich drehenden Teils aufweisen, wobei die so erhaltenen Elemente auf der Scheibe in Form eines kreisförmigen Kranzes angeordnet und befestigt werden.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung besitzt die Scheibe in Form eines kreisförmigen Kranzes auf ihrer

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ganzen, die Sektoren des Kollektors aufnehmenden Kreisfläche radiale Rippen geringer Höhe, welche nur Abstandsstücke bilden und einen freien Zwischenraum zwischen den Sektoren schaffen, welcher mit dem Kunststoff ausgefüllt werden soll, welcher den Kollektor mit dem sich drehenden * Teil des Motors oder der elektrischen Maschine vereinigt, wobei an der Stelle der Rippen Nuten zwischen den Sektoren nach der Entfernung der Scheibe übrigbleiben.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer schaubildlichen Ansicht einen ersten Arbeitsgang des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abschneiden von Elementen von einer Stange mit einfachem Querschnitt.

Fig. 2 zeigt schaubildlich einen zweiten Arbeitsgang, d

•nämiich das Pressen der Elemente.

Fig. 3 zeigt schaubildlich-das Zusammensetzen der gepreßten Sektoren und der mit Abstandsstücke bildenden Rippen versehenen Scheibe in Form eines kreisförmigen Kranzes.

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Fig. 4 zeigt in einer axial geschnittenen Gesamtansicht als interessantes Anwendungsbeispiel den Anbau des Kollektors und seiner Montagescheibe an einen Anker.

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 entsprechende teilweise geschnittene Ansicht, welche den endgültig und kräftig befestigten Kollektor zeigt, wobei die entfernte Scheibe strichpunktiert dargestellt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird von einer Stange (Fig. 1) aus Kupfer, oder einer geeigneten Legierung oder einem geeigneten Metall ausgegangen, welche zweckmäßig einen einfachen Querschnitt hat. Diese Stange wird vorzugsweise durch Schneiden oder auf andere Weise zerlegt, um ggfs. mit einer großen Produktionsgeschwindigkeit kleine Blocks oder Elemente la zu erhalten, deren Volumen entsprechend den späteren Arbeitsgängen bemessen ist. Es ist zu bemerken, daß das Abschneiden der Elemente la ohne Metallverlust erfolgen kann.

Hierauf werden die Elemente la durch Pressen oder auf andere Weise so geformt, daß sie die Lamellen 2 (Fig. 2) bilden, welche zueinander komplementäre Formen und Abmessungen haben, um einen Kollektor zu bilden, wenn sie in

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entsprechender Anzahl in der weiter unten beschriebenen Weise angeordnet werden* Das Pressen kann je nach den vorliegenden Verhältnissen in einem oder mehreren Arbeitsgängen . ausgeführt werden. Während dieses FormungsVorgangs wird eine querliegende Vertiefung 2a erzeugt, welche ebenfalls die Form eines Kreissektors hat, und deren Querschnitt zu dem weiter unten erläuterten Zweck schwalbenschwanzförmig ist oder eine nach innen gerichtete Erweiterung aufweist. Ferner wird an dem Umfang einer jeden Lamelle ein Einschnitt 2b zum Anschluß einer Wicklung des sich drehenden Teils des Mo-

tors oder der elektrischen Maschine gebildet.

Die Lamellen 2 werden hierauf nacheinander schnell, vorzugsweise durch ein beliebiges automatisches System zur Zufuhr und Ausgabe, dessen Bewegungen schematisch in Fig. 3 angegeben sind, auf eine Scheibe 3 in Form eines kreisförmigen Kranzes gebracht. Diese Scheibe besitzt auf der die Lamellen aufnehmenden Fläche radiale Rippen 3a, welche einen Zwischenraum zwischen den Lamellen 2 bilden. Diese werden an der Scheibe vorübergehend z.B. durch Kleben oder auf andere Weise so befestigt, daß sie später von der Scheibe getrennt werden können.

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Die so vorbereiteten flachen Kollektoren können an beliebigen Motoren, Maschinen oder elektrischen Apparaten angebaut werden, welche mit einem derartigen Kollektor ausgerüstet werden können.

Derartige Kollektoren können insbesondere in interessanter Weise bei der Ausübung der den Gegenstand der deutschen Patentschrift ........... (Patentanmeldung M 63.401 VIIb/ 21dl vom 8. Dezember 1964) bildenden Erfindung verwendet werden.

Diese Anwendung ist beispielshalber in Fig. 4 und 5 dargestellt, auf welcher man einen konischen Rotor R sieht, welcher durch in den isolierenden Kunststoff P eingebettete Ankerwicklungen R gebildet wird. Der Kunststoff P bewirkt ferner die kräftige endgültige Vereinigung der Lamellen 2 des gemäß dem obigen Verfahren ausgeführten Kollektors.

Hierfür wird die durch die Lamellen 2 und die Scheibe 3 gebildete Anordnung auf die Achse an einem Ende des Rotors R aufgesetzt. Die Wicklungen R werden an die Umfangseinschnitte 2J3 auf beliebige bekannte Weise angeschlossen. Der isolierende Kunststoff wird in eine für den Rotor R vorgesehene Form eingespritzt. Er dringt in die zwischen den

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Lamellen 2 durch die Rippen 3a gebildeten Zwischenräume sowie in die sich nach innen erweiternden querliegenden Vertiefungen 2a ein (Fig. 4).

Hierdurch entsteht eine feste kräftige Vereinigung der Kollektorlame11en 2 mit dem gesamten Rotor, so daß ein einziges festes Ganzes entsteht, welches die stärksten vielfachen Beanspruchungen aushalten kann.

Der zwischen die Lamellen eingespritzte Kunststoff bewirkt die einwandfreie isolierende Trennung der Kollektorlamellen.

Schließlich wird die Scheibe 3 (Fig. 5) von der durch den Rotor und den Kollektor gebildeten Anordnung abgelöst. Diese Trennung kann auf beliebige bekannte Weise infolge der nur zeitweiligen Vereinigung mit den Lamellen 2 erfolgen.

•Es ist zu bemerken, daß bei der Entfernung der Scheibe 3 die Rippen 3a eine Vertiefung 2£ zwischen den Laraellen 2 bestehen lassen. Hierdurch wird vermieden, daß der Kunststoff bis an die Kommutierungsflache 2d in Form eines kreisförmigen Kranzes reicht, an welcher die nicht dargestellten Bürsten

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des Motors oder der elektrischen Maschine schleifen. Hierdurch wird eine schlechte Kommutierung und die Verschmutzung der Bürsten vermieden, weiche auftreten könnten, wenn der Kunststoff mit der Fläche 2d bündig abschneiden würde.

Hierfür wird erforderlichenfalls eine Entgratung vorgenommen, sowie ein Abschleifen der Fläche 2d mit dem Diamanten, da diese einwandfrei bearbeitet sein muß.

Es ist zu bemerken, daß sich der Kollektor auf zwei Seiten in zwei Richtungen frei ausdehnen kann, nämlich einerseits der mit den Bürsten in Berührung stehenden Stirnfläche 2d und andererseits der ümfangsflache.

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Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von flachen Kollektoren für Elektromotore und elektrische Maschinen durch Zusammensetzen von Kollektorlamellen und bereinigen derselben durch Umgießen mittels eines isolierenden Stoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen oder Elemente als " Sektoren einheitlich und der Reihe nach durch Abschneiden von einem Barren (1) ohne Materialverlust gebildet werden, wobei die abgeschnittenen Elemente (la) durch Prägen oder auf andere Weise, insbesondere dadurch gebildet werden, daß mit einer den Sektoren komplementären Form (2) eine Quernut (2a) mit vorzugsweise einem Abschnitt mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt oder einer inneren Ausweitung erzeugt wird, um einen festen Zusammenhalt mit der I Isolationsgußmasse zu gewährleisten, und ein Umfangseinschnitt (2b) zur Verbindung mit einem Draht entsprechend den Windungen (R ) des sich drehenden Teiles erzeugt wird, und daß die genannten Elemente oder Sektoren (2) durch Ankleben oder dergleichen auf einer Kreisplatte (3) angeordnet und befestigt werden, welche auf der gesamten Kreisfläche, die die Sektoren (2) des Kollektors aufnimmt,

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Neue Unterlagen (Art. 7 Ϊ1 Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des XnderirnöflÖig. V. *

radiale Stäbe (3a) mit geringerer Höhe aufweist, welche Querriegel bilden und einen freien Zwischenraum zwischen den Sektoren (2) gewährleisten, daß der genannte Zwischenraum mit einer Kunststoffmasse zur Verbindung des sich drehenden Teiles des Motors oder der elektrischen Maschine ausgefüllt wird, wobei Nuten (2c) an der Stelle der Stäbe (3a) zwischen den Sektoren (2) nach Abtrennung der Platte (3) bestehen bleiben, und daß die Einheit Kollektor und Platte (3) auf die Achse an einem Ende auf einem Rotor (R) befestigt wird, daß die Wicklungen (R ) des Rotors (R) mit den Umfangseinschnitten (2b) des Kollektors verbunden werden, und daß durch Injektion einer Kunststoffmasse das ganze in einem einzigen Block mit den Wicklungen (R ) des Rotors (R) vergossen wird, wobei der Zusammenhalt durch das Eindringen des Isolierkunststoffes in die Vertiefungen der Sektoren (2) und zwischen die genannten Sektoren gesichert wird und daß schließlich die Platte(3) von der so hergestellten Einheit ™ entfernt und die Oberfläche (2d) des Kollektors, an welcher die Bürsten anliegen, entgratet und geschliffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die , Lamellen (2) einzeln unter Ausgang von einer Stange (1) hergestellt werden, welche einen einfachen gängigen rechteckigen, quadratischen oder anderen Querschnitt haben kann

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und durch Abschneiden ohne Materialverlust zerteilt wird, wobei die abgeschnittenen Elemente (la) durch Fressen oder auf andere Weise so geformt werden, daß sie einander ergänzende Lamellen (2) mit einer querliegenden Vertiefung (2a), welche vorzugsweise einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt oder einen Querschnitt mit einer nach innen gerichteten Erweiterung besitzt, und einer Umfangsnut (2b) zum Anschluß eines entsprechenden Drahtes der Wicklungen

(R ) des sich drehenden Teils bilden, worauf die Elemente (la) auf der kranzförmigen Scheibe (3) angeordnet und befestigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß * die Scheibe (3) in Form eines kreisförmigen Kranzes auf ihrer ganzen die Lamellen (2) des Kollektors aufnehmenden Kreisfläche radiale Rippen (3a) geringer Höhe aufweist, welche nur Abstandsstücke bilden und einen freien Zwischenraum zwischen den Lamellen (2) freihalten, welcher von dem Kunststoff, zur Vereinigung mit dem sich drehenden Teil des Motors oder der elektrischen Maschine ausgefüllt werden soll, wobei Nuten (2c) an der Stelle der Rippen (3a) zwischen den Lamellen (2) nach der Entfernung der Scheibe (3) bestehen bleiben.

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Verfahren nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Kollektor und die kranzförmige Scheibe (3) gebildete Anordnung an der Achse und an einem Ende eines Rotors (R) angebracht wird, wobei die Wicklungen (R ) des Rotors (R) an die Um· fangseinschnitte' (2b) des Kollektors angeschlossen werden, worauf durch Einspritzen von Kunststoff aus der Anordnung ein einziger Block mit den Wicklungen (R ) des Rotors (R) gebildet wird, wobei die feste kräftige Vereinigung durch Eindringen des isolierenden Kunststoffs in die Vertiefungen der Lamellen (2) und zwischen diese sichergestellt wird, worauf die Scheibe (3) von der so hergestellten Anordnung getrennt wird, worauf erforderlichenfalls ein Entgraten und eine Bearbeitung der Fläche (2d)des Kollektors, auf welcher die Bürsten schleifen, mit den Diamanten oder auf andere Weise vorgenommen wird.

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