DE1915213B2 - Verfahren zur herstellung einer anker-kommutator-einheit - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anker-Kommutator-Einheit, die durch Befestigen eines mit einer Ankerwicklung umwickelten Eisenkerns und eines Kommutators auf einer Ankerwelle gebildet wird, wobei an jedem Kommutatorsegment ein Drahtgreiffinger vorgesehen ist, über den jeweils ein mit der Ankerwicklung verbundener Leiter gelegt und der sodann umgebogen wird und dadurch den Leiter einklemmt.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1 216 979) werden mit der Ankerwicklung verbundene Leiter mit ihren Enden in vorher durch Fräsen gefertigte Schlitze der einzelnen Kommutatorsegmente eingesetzt und dann mittels einer Elektrode ohne Schweißen unter Wärme eingefaßt, wobei das Material der Schlitzwände eingestaucht wird. Das Einfräsen der Nuten oder Schlitze ist ein verhältnismäßig aufwendiger Arbeitsgang, wobei ferner die Wärmefassung einen verhältnismäßig hohen Druck bedingt, um das Zerquetschen des Metalls zu erreichen. Außerdem kann bei dieser rein mechanischen Verbindung nicht immer optimaler und gleichmäßiger elektrischer Kontakt gewährleistet werden.

Bei einem anderen bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art (deutsches Gebrauchsmuster 1 913 701) wird wie im vorgenannten bekannten Fall in jedes Kommutatorsegment ein randständiger Schlitz mit geneigten Seitenwänden eingefräst, in den man das Ende eines mit der Ankerwicklung verbundenen Leiters einlegt. Dieses Leiterende wird dann unterhalb der Wände verstemmt, indem man auf die geneigten Seitenwände ein Stemmwerkzeug aufsetzt und Material der Seitenwände über das Leiterende legt, Zusätzlich erfolgt nachträglich ein Verschweißen von Leiterende mit Kommutatorsegment. Auch bei diesem Verfahren müssen verhältnismäßig aufwendige Schlitze gefräst werden, und es sind für das Verstemmen große Kräfte erforderlich. Schließlich erfordern Verstemmen und nachträgliches Verschweißen zwei getrennte Arbeitsvorgänge,

Mit weniger notwendigem Kraftaufwand arbeitet ein Verfahren (USA.-Patentschrift 2 648 792), bei dem an jedem Kommutatorsegment ein einfach anzuformender, hochstehender Drahtgreiffinger vorgesehen ist, über den jeweils ein mit der Ankerwicklung verbundener Leiter gelegt wird. Über Leiter und Finger wird eine U-förmige Klammer geschoben und schließlich an beide Schenkel der Klammer eine zangenförmige Elektrode gehalten, um eine Verschweißung aller Teile herbeizuführen. Ein solches Verfahren läßt sich jedoch wegen der Klammern nur bei verhältnismäßig großen Motoren anwenden und ist im übrigen durch das gesonderte Aufsetzen von Klammern umständlich und durch Einzelverschweißung aufwendig.

Bei einem weiteren, mit Drahtgreiffingern arbeitenden Verfahren wird der Drahtgreiffinger nach dem Überlegen eines Leiterendes umgebogen und dadurch der Leiter eingeklemmt. Beim Flachdrücken des Drahtgreiffingers besteht die Gefahr, daß der eingeklemmte Leiter in seinem Querschnitt derart verengt wird, daß seine mechanische Festigkeit an der Verbindungsstelle sehr stark herabgesetzt wird, so daß er selbst bei sehr geringer Belastung abreißen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der letztgenannten Art zu schaffen, bei dem eine sichere elektrische Verbindung zwischen den mit der Ankerwicklung verbundenen Leitern und den Kommutatorsegmenten selbst bei sehr kleinen Motoren mit sehr dünnen Leitern gewährleistet ist, ohne daß die Gefahr besteht, daß die mechanische Festigkeit an der Verbindungsstelle herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Umbiegen mit jeweils einer für jeden Drahtgreiffinger vorgesehenen Schweißelektrode erfolgt, die an ihrem Arbeitsende einen derart einspringenden Abschnitt mit einer dem Leiterdurchmesser etwa gleichen Tiefe aufweist, daß der Drahtgreiffinger nur an seinem Ende flachgedrückt und der eingeklemmte Leiter nur wenig verformt wird, und daß den Schweißelektroden gleichzeitig oder der Reihe nach aufeinanderfolgend ein gesteuerter elektrischer Strom zur elektrischen Verbindung der Finger mit den Leitern zugeführt wird.

Durch den einspringenden Abschnitt ist gewährleistet, daß der Drahtgreiffinger an der Stelle, an der er den Leiter umfaßt, nicht gleich stark verformt wird wie an der Stelle, an der er an dem Kommutatorsegment anliegt, wobei der von dem einspringenden Abschnitt der Schweißelektrode beanspruchte Teil des Leiters in seinem Querschnitt nur wenig verformt wird. Die mechanische Festigkeit des Leiters wird somit kaum herabgesetzt, so daß dieses Verfahren auch für sehr kleine Motoren mit entsprechend dünnen Leitern angewendet werden kann. Die außer der Verformung gleichzeitig durchgeführte Verschweißung sichert den elektrischen Kontakt, der durch das gleichzeitige Verformen und Verschweißen aller Drahtgreiffinger bei allen Kommutatorsegmenten

gleich is\. Das gleichzeitige Flachdrücken aller Finger durch eine für jeden Finger gesondert vorgesehene Schweißelektrode hat ferner den Vorteil, daß eine symmetrische Belastung und damit gegenseitige Aufhebung der Kräfte erfolgt, so daß keine gesonderte Stützung des Kommutators zur Aufnahme der aufgewendeten Kräfte notwendig ist.

Vorteilhaft wird auf der Oberfläche der an dem Kommutator vorgesehenen Drahtgreiffinger ein dünner Film aus einem niedrigschmelzenden Metall vor dem Schweißen zur sicheren elektrischen Verbindung zwischen den Fingern und den Leitern aufgebracht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schemalischer Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 ist eine Frontansicht einer Anker-Kommutator-Einheit, die erfindungsgemäß hergestellt "/orden ist,

F i g. 2 ist eine Seitenansicht, die das Erfindungsverfahren für die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Ankerwicklung und dem Kommutator zeigt,

F i g. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die Kontur des Arbeitsendes eines bei dem Verbindungsverfahren benutzten Elektrodenstabs zeigt,

F i g. 4 und 5 sind vergrößerte Ansichten, die Einzelheiten des Verbindungsverfahrens verdeutlichen,

F i g. 6 ist eine teilweise geschnittene Frontansicht, die das Verbindungsverfahren nach dem Stand der Technik zeigt.

In F i g. 1 ist eine Anker-Kommutator-Einheit gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Koaxial mit einem Kommutator 4 sitzt auf einer Ankerwelle 1 ein Eisenkern 2, um den eine Ankerwicklung 3 mit sehr kleinem Durchmesser von weniger als 0,3 mm gewickelt ist. Von den Kommutatorsegmenten 5 des Kommutators 4 stehen Drahtgreiffinger 5 α vor, die von aus der Ankerwicklung 3 herausführenden Leitern 3 α erfaßt werden, um eine elektrische Verbindung zwischen der Ankerwicklung 3 und dem Kommutator 4 herzustellen.

Bei der Herstellung der vorbeschriebenen Anker-Kommutator-Einheit wird die Ankerwicklung 3 nach einem bekannten Verfahren um den Eisenkern 2 gewickelt, wobei der Eisenkern 2 und der Kommutator 4 auf eine Ankerwelle 1 aufgepaßt und an dieser befestigt werden. Dann werden die aus der Ankerwicklung 3 herausführenden Leiter 3 α mit den am so Kommutator 4 vorgesehenen Drahtgreif fingern 5 a in Eingriff gebracht, die dann umgebogen werden, um die Leiter 3 α festzuhalten. Der Kommutatorabschnitt wird dann gemäß F i g. 2 in eine Verbindungsvorrichtung 6 eingelegt; die Verbindungsvorrichtung 6 besitzt eine Mehrzahl von Elektrodenstäben 7, deren Zahl zumindest gleich der Zahl der Finger 5 α ist, wobei Einrichtungen, z. B. Zylinder oder Nocken, für das gleichzeitige Bewegen der Elektrodenstäbe in Richtung auf die Finger 5 α zu oder von diesen weg sowie eine Energiequelle für das Zuführen eines Stromes zu diesen Elektrodenstäben 7 vorgesehen ist. Jeder Elektrodenstab 7 ist am Arbeitsende mit einem Einsprang 7 α und einer Schulter 7 b versehen, wobei die von der Oberfläche der Schulter 7 b aus gemessene Tiefe H des Einsprungs 7a angenähert gleich dem Durchmesser D des Leiters 3 α ist. Vorteilhaft ist H = D (0,02 mm bis 0,05 mm). Die Länge L des Einsprungs 7 α ist vorzugsweise kleiner als die Länge des Fingers 5 «,

Die Elektrodenstäbe 7 werden gleichzeitig gegen die Finger 5 β gedrückt, Der Elektrodenstab 7 erfaßt den Finger 5 α an einer in F i g. 4 mit ausgezogenen Linien bezeichneten Stelle und drückt nachfolgend den Finger 5ö zusammen, bis die Spitze des Fingers 5« die äußere Umfangsfläche des Kommutators 4 berührt, wie es in unterbrochenen Linien dargestellt ist. Darauf wird gleichzeitig zu allen Elektrodenstäben 7 ein elektrischer Strom ausreichender Größe geschickt. Dadurch stehen die ineinandergreifenden Abschnitte zwischen den Fingern 5 α und den Leitern 3 α unter den gleichen Anschlußbedingungen. Unmittelbar vor Erreichen des in F i g. 5 gezeigten Zustande ist der auf der Oberfläche des Leiters 3 a vorhandene Isolationsüberzug 8 vollständig durch Wärmeeinwirkung zerstört. Damit das zerstörte isolierende Überzugsmaterial seitlich abfließen und die Gegenwart von Überzugsmaterial in der Grenzschicht zwischen dem Leiterkern und dem mit diesem verbundenen Finger 5 α verhindert werden kann, muß auf den Leiter 3 α ein Druck ausgeübt werden, der jedoch nicht so groß sein darf, daß er die Querschnittsform des Leiters zu stark verringert, da dies sonst zu einer Erniedrigung der Festigkeit des Leiters an der Verbindungsstelle führen würde. Zur Befriedigung dieser Forderung ist der Elektrodenstab 7 mit dem Einsprang 7 α versehen, dessen Tiefe angenähert gleich dem Durchmesser des Leiters ist. In der Endstufe der in F i g. 5 gezeigten Zusammendrückung befindet sich die Schulter 7 b des Elektrodenstabes 7 in einem vorbestimmten Abstand T (der angenähert gleich der Dicke des Fingers 5 α ist) von der äußeren Umfangsfläche des Kommutators 4, so daß der Leiter 3 α nicht so stark abgeflacht wird. Während des Zusammendrückens des Leiters 3 a fließt der thermisch zerstörte und abgeschälte Isolationsüberzug 8 seitlich aus dem Zwischenraum zwischen dem Leiter 3 α und dem Finger 5 α ab. Daher wird der Leiterkern vollständig freigelegt und seine Oberfläche in innigen Kontakt mit der Oberfläche des Fingers 5 α gebracht. Der Vorderabschnitt des Fingers 5 α wird durch die Schulter 7 b des Elektrodenstabes 7 abgeflacht und mit dem Kommutatorsegment 5 verbunden, wobei der Leiter 3 α gemäß F i g. 5 eingeschlossen wird. Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung hoher Qualität erhalten. Die Anker-Kommutator-Einheit wird gemäß F i g. 1 dadurch hergestellt.

An der Verbindungsvorrichtung 6 können Steuereinrichtungen vorgesehen werden, um die Größenordnungen der Stromzufuhr zu den Elektrodenstäben 7 zu bestimmen und zu dem nachfolgenden Elektrodenstab 7 einen kleineren Strom als zu dem vorangegangenen Elektrodenstab 7 zu führen, so daß zu den einzelnen Stäben gesteuerte Ströme mit aufeinanderfolgend abnehmenden Werten geführt werden können, wobei bei dem ersten Elektrodenstab in dem Zustand begonnen wird, bei dem alle Finger 5 α durch die zugeordneten Elektrodenstäbe 7 zusammengedräckt sind.

Damit die elektrische Verbindung noch stabiler gegen Oxydation, Schwefelsalzbildung oder andere Korrosion gemacht werden kann, müssen sich die Verbindungsflächen des Fingers 5 α und des Leiters 3 α vollständig berühren. Dies läßt sich nicht dadurch erreichen, daß ein starker Strom zu dem Elek-

trodenstab 7 geführt wird, um durch Teilschmelzen des Leiters 3 α eine Verschweißung zwischen dem Finger 5 α und dem Leiter 3 α herbeizuführen, da. der Leiter 3 α einen sehr kleinen Durchmesser besitzt. Man muß daher nach anderen Verfahren suchen. Gemäß einem sehr vorteilhaften Verfahren kann ein niedrig schmelzendes Metall, wie Zinn, Kadmium, Zink, Blei oder eine Legierung aus einigen dieser Metalle verwendet werden, so daß das Metall oder die Legierung ohne Schwierigkeit durch die infolge der Stromzufuhr erzeugte Hitze geschmolzen wird, wobei nach dem Verfestigen durch Abkühlen das Metall oder die Legierung eine feste Verbindung zwischen den zu verbindenden Flächen des Fingers 5 α und des Leiters 3 α sichert. Ein derartiges Metall oder eine derartige Legierung kann zuvor in einer dünnen Lage auf der Oberfläche des Drahtgreiffingers 5 α aufgebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Anker-Kommutator-Einheit, die durch Befestigen eines mit einer Ankerwicklung umwickelten Eisenkerns und eines Kommutators auf einer Ankerwelle gebildet wird, wobei an jedem Kommutatorsegment ein Drahtgreiffinger vorgesehen ist, über den jeweils ein mit der Ankerwicklung verbundener Leiter gelegt und der sodann umgebogen wird und dadurch den Leiter einklemmt, dadurch gekennzeich.net, daß das Umbiegen mit jeweils einer für jeden Drahtgreiffinger vorgesehenen Schweißelektrode erfolgt, die an ihrem Arbeitsende einen derart einspringenden Abschnitt mit einer dem Leiterdurchmesser etwa gleichen Tiefe aufweist, daß der Drahtgreiffinger nur an seinem Ende flachgedrückt und der eingeklemmte Leiter nur wenig verformt wird, und daß den Schweißelektroden gleichzeitig oder der Reihe nach aufeinanderfolgend ein gesteuerter elektrischer Strom zur elektrischen Verbindung der Finger mit den Leitern zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der an dem Kommutator vorgesehenen Drahtgreiffinger ein dünner Film aus einem niedrigschmelzenden Metall vor dem Schweißen zur sicheren elektrischen Verbindung zwischen den Fingern und den Leitern aufgebracht wird.