DE19854843A1 - Vorrichtung zum Stromwenden, insbesondere Kommutator, und Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung - Google Patents
Vorrichtung zum Stromwenden, insbesondere Kommutator, und Verfahren zur Herstellung einer solchen VorrichtungInfo
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Abstract
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Kommutator bereitzustellen, der eine hohe Genauigkeit hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen und eine hohe Langzeitstabilität aufweist sowie einfach herstellbar ist. DOLLAR A Das Problem wird gelöst durch einen Kommutator (1; 101; 201), mit einem vorgeformten, im wesentlichen zylindrischen und eine Rotationsachse (2; 102, 202, 302) aufweisenden Tragkörper (3; 103; 203; 303) und elektrisch leitfähigen Stromwende- bzw. Kommutator-Segmenten (4; 104; 204; 304), dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4; 104; 204, 304) an dem Tragkörper (3; 103; 203; 303) mittels einem im wesentlichen zwischen diesem und den Segmenten (4, 104; 204; 304) angeordneten Verbindungsmittel (5; 105; 205; 305) festlegbar sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stromwenden,
insbesondere einen Kommutator, und ein Verfahren zur Herstellung einer
solchen Vorrichtung. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere in
Elektromotoren und Stromgeneratoren eingesetzt, beispielsweise für
Elektrowerkzeuge, Stellantriebe oder Kraftstoffpumpen.
Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise aus der
DE 41 37 400 C2 bekannt. Dabei wird aus einem gewalzten oder
gezogenen Kupferband ein Segmentverbund ausgestanzt und anschließend
rolliert, angespalten bzw. gepflügt und mit einer Preßstoffmasse
ausgespritzt, die in erhärtetem Zustand den Tragkörper des Kommutators
bildet. Anschließend muß die Bohrung des Tragkörpers bearbeitet werden
und die Haken der Kommutatorsegmente für die Befestigung der
Wicklungsenden abgebogen werden. Nach einem weiteren Schäl- oder
Überdrehvorgang werden die Kommutatoren elektrisch geprüft und
anschließend mittels einer Preßpassung auf der Motorwelle angebracht.
Weiterhin ist aus der DE 195 30 051 A1 ein Steckkommutator bekannt, bei
dem die einzelnen Kommutatorsegmente in einen Montagekorb eingesteckt
werden und anschließend unter Bildung des Tragkörpers mit einer
Preßmasse ausgespritzt werden. Daran schließen sich weitere Bearbeitungs-
und Prüfschritte an, um die Anforderungen an die Genauigkeit der
geometrischen Abmessungen des Kommutators und an dessen Stabilität zu
erfüllen.
Bei den bekannten Kommutatoren ist eine Vielzahl von Herstellungs- und
Prüfungsschritten erforderlich, um die geforderten Genauigkeiten und
Zuverlässigkeiten gewährleisten zu können.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen Kommutator
bereitzustellen, der eine hohe Genauigkeit hinsichtlich seiner
geometrischen Abmessungen und eine hohe Langzeitstabilität aufweist
sowie einfach herstellbar ist.
Das Problem wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen
offenbarte Vorrichtung und Verfahren gelöst. Besondere Ausführungsarten
der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß Anspruch 1 sind die Segmente an den Tragkörper mittels einem im
wesentlichen zwischen dem Tragkörper und den Segmenten angeordneten.
Verbindungsmittel festlegbar. Der Tragkörper ist in der Regel aus einem
elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt, insbesondere aus einem
Kunststoff wie beispielsweise einem Duroplast, einem Thermoplast oder
einer Keramik. Alternativ kommt auch ein metallischer Tragkörper in
Betracht, beispielsweise aus Aluminium, dessen Oberfläche vorzugsweise
mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist, beispielsweise
einem Lacküberzug oder einer Metalloxidschicht, die auch durch Oxidation
des metallischen Tragkörpers herstellbar ist. Der Tragkörper kann auch
zwei- oder mehrlagig aufgebaut sein, insbesondere eine elastische
Innennabe aufweisen, die von einer temperaturstabilen Außenhülle
umgeben ist, an welcher die Segmente festlegbar sind. Die elastische
Innenhülle stellt die erforderliche Preßpassung für das Anbringen des
Kommutators auf der Motorachse bereit. Die Kommutatorsegmente
bestehen in der Regel aus Kupfer oder aus einer Kupferverbindung,
alternativ kommen auch andere Werkstoffe entsprechend den gestellten
Anforderungen hinsichtlich Leitfähigkeit, Temperaturstabilität und
chemischer Resistenz in Betracht. Das Verbindungsmittel ist vorzugsweise
schichtförmig zwischen den Segmenten und dem Tragkörper angeordnet
und kann beispielsweise vor dem Festlegen auf dem Tragkörper und/oder
auf den Segmenten aufbringbar sein.
Soweit das Verbindungsmittel eine Klebstoffschicht ist, kann diese
entsprechend den elektrischen und/oder thermischen Anforderungen mit
entsprechenden Zusatzstoffen gefüllt sein. Durch einen keramischen
Füllstoff kann beispielsweise der thermische Längenausdehnungskoeffizient
der Klebstoffschicht reduziert werden. Durch einen elektrisch leitfähigen,
insbesondere metallischen Füllstoff kann bei Bedarf eine elektrisch
leitfähige Verbindung zwischen dem Segment und dem Tragkörper
hergestellt werden, beispielsweise wenn bei einem Plankommutator der
Tragkörper elektrisch leitfähige, segmentförmige Anschlußbahnen umfaßt.
Soweit das Verbindungsmittel eine Lot- oder Schweißschicht ist, weist
der Kommutator eine besonders hohe Temperaturstabilität und chemische
Resistenz auf. Es kommen dabei vorzugsweise niedrig schmelzende
Weich-, Hart- oder Glaslote in Betracht, beispielsweise niedrigschmelzende
Blei/Zinn-Lote oder Glaslote mit einem hohen Bleioxidanteil. Durch
Ultraschall- oder Reibschweißen wird eine besonders geringe
Verbindungstemperatur erreicht.
Soweit der Tragkörper und die Segmente zusammenwirkende Mittel zum
Positionieren und Ausrichten der Segmente in Bezug auf den Tragkörper
aufweisen, können diese durch punkt-, linien- oder flächenförmige
Vorsprünge und entsprechende Ausnehmungen auf dem Tragkörper bzw.
auf den Segmenten realisiert werden. Beispielsweise können die Segmente
stegförmige Vorsprünge aufweisen, die in entsprechende, parallel zur
Rotationsachse ausgerichtete Nuten auf der Umfangsfläche des Tragkörpers
einsetzbar sind. Bei einem Plankommutator können auf einer Stirnfläche in
radialer Richtung ausgerichtete Stege in entsprechende Ausnehmungen
oder Nuten auf dem zugehörigen Segment eingreifen.
Soweit die Segmente und der Tragkörper kraftschlüssig zusammenwirkende
Anker- und Aufnahmemittel aufweisen, können die Segmente in den
Tragkörper eingesteckt werden und durch die federnd gegeneinander
wirkenden Anker- und Aufnahmemittel wird eine ausreichend stabile
Klemmverbindung gewährleistet. Zusätzlich können die Segmente an dem
Tragkörper noch durch das Verbindungsmittel festlegbar sein. Es ist jedoch
auch möglich, auf ein zusätzliches Verbindungsmittel zu verzichten und
die Segmente ausschließlich mit den eine Klemmverbindung bildenden
Anker- und Aufnahmemitteln festzulegen. Sowohl die Segmente als auch
der Tragkörper können nur Ankermittel oder nur Aufnahmemittel oder eine
Kombination aus Anker- und Aufnahmemittel aufweisen. Wesentlich ist
lediglich, daß ein Anker- bzw. Aufnahmemittel des Segments mit einem
Aufnahme- bzw. Ankermittel des Tragkörpers zusammenwirkt.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Segmente beispielsweise bei einem
Trommelkommutator in radialer Richtung in den Tragkörper einsetzbar
bzw. einclipbar sind oder beispielsweise bei einem Plankommutator axial
in eine Stirnfläche des Tragkörpers einsetzbar sind.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn beim Einsetzen der Segmente in den
Tragkörper mittels der Anker- bzw. Aufnahmemittel gleichzeitig ein
Positionieren und Ausrichten der Segmente erfolgt. Vorzugsweise
erstrecken sich die Mittel zum Positionieren und Ausrichten parallel zur
Rotationsachse entlang einer Umfangsfläche oder radial zur Rotationsachse
entlang einer Stirnfläche des Tragkörpers. Für die Mittel zum Positionieren
und Ausrichten kommen alle geeigneten Formgestaltungen in Betracht,
insbesondere Stege mit dreieckigem, viereckigem, halbrundem oder
schwalbenschwanzförmigem Querschnitt. Zum Verankern eignen sich
insbesondere Querschnittformen, die in der Tiefe eine Aufweitung erfahren
und insbesondere mit einer Spitze zum leichten Einführen versehen sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Festlegen der Segmente
an dem Tragkörper mittels einem im wesentlichen zwischen dem
Tragkörper und den Segmenten angeordneten Verbindungsmittel.
Beispielsweise kann der Tragkörper als Ganzes vor dem Festlegen der
Segmente in ein Verbindungsmittel-Tauchbad gebracht werden. Alternativ
oder ergänzend können auch die Segmente zumindest an ihrer, dem
Tragkörper zugewandten Fläche mit dem Verbindungsmittel versehen
werden. Gegebenenfalls sind vor dem Anbringen des Verbindungsmittels
die Oberflächen des Tragkörpers und/oder der Segmente zu reinigen
und/oder mit einem Haftvermittler zu versehen. Die Konditionierung der
Oberflächen kann vorzugsweise in einem Vakuumverfahren erfolgen,
beispielsweise in einem Ionen- oder Plasma-Vakuumverfahren.
Soweit Mittel zum Positionieren und Ausrichten der Segmente vorgesehen
sind, ist deren Form so gestaltet, daß beim Zuführen der Segmente
automatisch ein Positionieren und Ausrichten erfolgt, beispielsweise durch
im Querschnitt dreieckförmige Nuten im Tragkörper, in die entsprechende
im Querschnitt dreieckförmige Stege der Segmente eingesetzt werden. In
diesem Fall kann das Verbindungsmittel beispielsweise vor dem Zuführen
als Klebstoffstrang in die Nut eingelegt werden. Beim anschließenden
Zuführen der Segmente wird das Verbindungsmittel verdrängt und bildet
eine flächige Verbindungsschicht zwischen Tragkörper und Segment.
Soweit beim Festlegen eine Klemmverbindung zwischen Anker- und
Aufnahmemitteln erfolgt, kann das zwischen dem Tragkörper und den
Segmenten angeordnete Verbindungsmittel entfallen. In diesem Fall erfolgt
das Festlegen lediglich durch die eine Klemmverbindung eingehenden
Anker- und Aufnahmemittel.
Soweit ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, kommt hierfür insbesondere
eine Kleb-, Löt- oder Schweißschicht in Betracht. Die maximale Temperatur
bei der Weiterbearbeitung kann kurzzeitig bis etwa 300°C betragen.
Die Aushärtung einer Klebstoffschicht sollte grundsätzlich bei einer
möglichst geringen Temperatur erfolgen, beispielsweise im
Temperaturbereich zwischen 50 und 250°C, vorzugsweise zwischen 170
und 200°C.
Soweit die Segmente nacheinander dem Tragkörper zugeführt werden, kann
dies durch schrittweises Drehen des Tragkörpers um seine Rotationsachse
und stückweises Anlegen der Segmente oder durch Abrollen des
Tragkörpers auf den beispielsweise in einem Streifenverbund vorliegenden
Segmenten erfolgen. Beim stückweisen Zuführen kann die Verbindung
zwischen dem Tragkörper und dem jeweiligen Segment entweder
unmittelbar im Anschluß an das Zuführen erfolgen oder abschließend für
alle zugeführten Segmente gemeinsam, beispielsweise durch Umschließen
des mit Segmenten bestückten Tragkörpers mit einer Preß- und/oder
Heizzange.
Soweit alle Segmente gleichzeitig an den Tragkörper zugeführt werden,
kann dies mit einem geeigneten Preß- und/oder Heizwerkzeug geschehen,
welches anschließend an das Zuführen für das mechanisch sichere
Festlegen der Segmente an dem Tragkörper sorgt. Es kann beispielsweise
durch ein Eindrücken der Segmente in den Tragkörper, insbesondere durch
ein Ineinanderschieben der Anker- und Aufnahmemittel, erfolgen und/oder
durch ein Aufheizen der Segmente zum Aufschmelzen des
Verbindungsmittels und Herstellen einer Verbindungsschicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im
einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in
der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in
beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines aufgeschnittenen erfindungsgemäßen
Kommutators,
Fig. 2 zeigt entsprechend dem Schnitt II-II der Fig. 1 verschiedene
Ausführungsarten der Positionierungsmittel,
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Plankommutator parallel zur
Rotationsachse,
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsart eines
Plankommutators,
Fig. 5 zeigt eine Ansicht der Stirnfläche des Plankommutators der Fig. 3,
Fig. 6 zeigt ein ausgestanztes ebenes Kommutator-Segment,
Fig. 7 zeigt eine mögliche Montageart des Segments der Fig. 6, und
Fig. 8 zeigt das Herstellverfahren in Form eines Flußdiagramms.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines aufgeschnittenen
erfindungsgemäßen Kommutators 1. Der im wesentlichen zylindrische und
eine Rotationsachse 2 aufweisende Tragkörper 3 besteht vorzugsweise aus
einem Thermo- oder Duroplast, beispielsweise aus einem durch
Spritzgießen hergestellten Hohlzylinder aus Phenolharz. An dessen
zylindrischer Außenwand sind in Umfangsrichtung elektrisch isoliert
voneinander und vorzugsweise Kupfer oder eine Kupferverbindung
enthaltende Segmente 4 festgelegt, deren eines Ende hakenförmig
abgebogen ist für den Anschluß der zugehörigen (nicht dargestellten)
Spulenwicklung. Die Segmente 4 sind mittels einem im wesentlichen
zwischen ihnen und dem Tragkörper 3 angeordneten Verbindungsmittel 5
festgelegt, im vorliegenden Fall mittels einer Klebstoffschicht aus
Epoxidharz-, Polyurethanharz- oder Phenolharz-Klebstoffschicht. In der
unteren Bildhälfte der Fig. 1 ist ein zweites Kommutatorsegment 4'
dargestellt, welches einstückig zwei in radialer Richtung ausgerichtete
Ankermittel 4" aufweist, die nicht nur die Festigkeit der Festlegung des
zweiten Segments 4' am Tragkörper 3 erhöhen, sondern gleichzeitig einer
Positionierung und Ausrichtung des zweiten Segments 4' dienen.
Die Ankermittel 4" greifen in entsprechende Aufnahmen im Tragkörper 3
ein, die beispielsweise durch umlaufende Ringnuten 3' oder umlaufende
Ringschultern 3" gebildet sein können. An den Tragkörper 3 ist ein Konus
15 angeformt, um ein Aufschieben des Tragkörpers 3 auf eine (nicht
dargestellte) Motorachse zu vereinfachen.
Die Fig. 2 zeigt entsprechend dem Schnitt II-II der Fig. 1 verschiedene
Ausführungsarten der Mittel zum Positionieren, Ausrichten und Verankern
der Segmente 3 auf dem Tragkörper 4. Im Teilbild 2A weist das Segment 4a
zwei parallel zur Rotationsachse 2 (senkrecht zur Zeichenebene)
verlaufende, im Querschnitt dreieckförmige Stege 4a' auf, die entweder
unter Kraft- und/oder Temperatureinwirkung in den Tragkörper 3
eingedrückt werden oder die in entsprechend ausgeformte Nuten in den
Tragkörper 3 eingelegt werden. Das Teilbild 2B zeigt ein Segment 4b mit
einem einzigen zentrischen, im Schnitt ebenfalls dreieckförmigen und
parallel zur Rotationsachse 2 verlaufenden Steg 4b'. Das Teilbild 2C zeigt
ein Segment 4c mit einem Ankerelement 4c', das im Schnitt zunächst
stegförmig verläuft und an seinem auf die Rotationsachse 2 gerichteten
Ende eine im Schnitt ungefähr kreisförmige Verdickung aufweist.
Das Ankermittel 4c' kann sich parallel zur Rotationsachse 2 stegförmig über
einen Teil oder über die gesamte axiale Länge des Tragkörpers 3 erstrecken
oder es kann punktförmig beispielsweise in Form eines Pilzes ausgebildet
sein. In jedem Fall hintergreift das Ankermittel 4c' eine entsprechende
Ausnehmung in dem Tragkörper 3, die sich in diesem Bereich elastisch
verformt und eine Klemmkraft zum sicheren Festlegen des Segments 4c
aufbringt. Das Teilbild 2D mit dem Segment 4d und dem Ankermittel 4d'
sowie das Teilbild 2E mit dem Segment 4e und dem im Querschnitt
schwalbenschwanzförmigen Ankermittel 4e' zeigen zwei weitere der
nahezu beliebig möglichen Ausgestaltungen der Ankermittel. Das
vorzugsweise einstückig mit dem Segment 4f ausgebildete Ankermittel 4f'
des Teilbildes 2F ist in Abstimmung von Geometrie und Werkstoff so
ausgebildet, daß es sich anfänglich beim Eindrücken des Segments 4f in den
Tragkörper 3 verformt und beim vollständigen Eindrücken eine im
wesentlichen T-förmige Ausnehmung des Tragkörpers 3 hintergreift. Auch
in diesem Ausführungsbeispiel kommt es zu einer elastischen Verformung
des Tragkörpers in dem hintergriffenen Bereich, die die erforderliche
Klemmkraft für das Segment 4f aufbringt. Das Teilbild 2 G zeigt ein an
seinen Längsseiten in radialer Richtung umgebogenes oder entsprechend
ausgeformtes Segment 4g, wobei die beiden Schenkel 4g' entweder in
entsprechende Ausnehmungen im Tragkörper 3 eingreifen oder in diesen
unter Krafteinwirkung einschneiden. Das Teilbild 2H zeigt ein Segment 4h
mit einem kreisringsegmentförmigen Querschnitt, das in eine
entsprechende Ausnehmung des Tragkörpers 3 eingelegt wird.
Die Teilbilder 2A bis 2H zeigen nur eine Auswahl der Vielzahl der
möglichen Positionierungs-, Ausrichtungs- und Verankerungsmöglichkeiten
für die Segmente 4 an dem Tragkörper 3. Selbstverständlich können in
analoger Weise die Ankermittel am Tragkörper 3 und entsprechende
Ausnehmungen bzw. Aufnahmemittel an den Segmenten ausgebildet sein.
Zusätzlich oder alternativ zu den Ankermitteln kann das Festlegen auch
durch eine Verbindungsschicht, beispielsweise eine Klebstoff-, Lot- oder
Schweißschicht erfolgen.
Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Plankommutator 101 mit einem
eine Rotationsachse 102 aufweisenden Tragkörper 103, der auch
elektrische Anschlußmittel 103' umfaßt, die für eine Verbindung der zu
kontaktierenden Spulenwicklungen mit den auf der Stirnfläche des
Tragkörpers 103 festgelegten Segmenten 104 vorgesehen sind. Sofern der
Tragkörper 103 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht oder
zumindest eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist, kann
die Verbindung zwischen dem Tragkörper 103 und den elektrischen
Zuführungen 103' sowohl durch eine elektrisch isolierende als auch durch
eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 103" erfolgen, beispielsweise
durch eine Klebstoff-, Lot- oder Schweißschicht. Demgegenüber hat die
Verbindung 105 zwischen den elektrischen Zuführungen 103' und den
Segmenten 104 in jedem Fall mittels einer elektrisch leitfähigen
Verbindungsschicht zu erfolgen, beispielsweise durch eine
metallpartikelgefüllte Klebstoffschicht. Die elektrischen Anschlüsse 103'
können dabei zunächst als Kupfertopf ausgeführt sein, der vorzugsweise mit
einem Duroplast unter Bildung des Tragkörpers 103 ausgespritzt wird.
An den so vorgeformten Tragkörper 103 wird die vorzugsweise aus
Kohlenstoff bestehende oder kohlenstoffhaltige kreisringförmige
Segmentscheibe 104 mittels der Verbindungsschicht 105 festgelegt.
Anschließend erfolgt durch in Bezug auf die Rotationsachse 102 radiale
Schnitte durch die Segmentscheibe 104 und die stirnseitige Bodenfläche
des Kupfertopfes der Anschlußeinrichtung 103' die elektrische
Vereinzelung der Kommutatorsegmente.
Die Fig. 4 zeigt einen weiteren Plankommutator 201 mit einer
Rotationsachse 202 und einer platinenförmigen Anschlußeinrichtung 203',
die Bestandteil des Tragkörpers 203 ist. Die Verbindungsschicht 205
zwischen der Anschlußeinrichtung 203' und der Kohlenstoffscheibe 204 ist
elektrisch leitfähig. Die Verbindungsschicht 203" zwischen der
Anschlußeinrichtung 203' und dem Tragkörper 203 kann entweder
elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig sein. In der unteren Bildhälfte
der Fig. 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kupfer-
Plankommutators dargestellt, bei dem die Kupfer-Plansegmente 403' mittels
einer elektrisch isolierenden oder leitfähigen Klebstoffschicht 403" am
Tragkörper 403 festgelegt sind.
Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht der Stirnfläche des Plankommutators der Fig. 3
aus der Sicht V-V im Zustand der noch nicht festgelegten
Kohlenstoffscheibe 104. In einem Segmentbereich 103a ist dabei in der
stirnseitigen Bodenfläche der topfförmigen Anschlußeinrichtung 103' eine
schlüssellochförmige Ausnehmung 106 vorgesehen, in die ein
entsprechender stift- oder stegförmiger Vorsprung 107 eines vorgeformten
Tragkörperkerns eingreifen kann. Auf diese Weise kann
die Anschlußeinrichtung 103' ergänzend oder alternativ zur
Verbindungsschicht 103" klemmend an dem vorgeformten Tragkörperkern
festgelegt werden.
Die Fig. 6 zeigt ein ausgestanztes ebenes Segment 304 aus Kupfer für einen
Trommelkommutator, welches im wesentlichen aus der eigentlichen
rechteckförmigen Segmentfläche 308 besteht, von dessen einer Schmalseite
zwei außenliegende Mittel zum Positionieren und Ausrichten 309 und ein
zentrischer Steg 310 abstehen, wobei letzterer für den Anschluß der
Spulenwicklung vorgesehen ist. Auf der gegenüberliegenden Schmalseite ist
ebenfalls ein Positionierungsmittel 311 ausgeformt.
Die Positionierungsmittel 309, 311 weisen an ihrem Ende jeweils
rechteckförmig abstehende Nasen auf. Nachdem das Segment 304 mit einer
dem Tragkörper angepaßten Krümmung versehen worden sind, werden
die Positionierungsmittel 309, 311 um etwa 90° gegenüber der
Segmentfläche 308 in Richtung des Pfeils 312 abgebogen, wie in der Fig. 7
dargestellt. Die abgebogenen Positionierungsmittel 309, 311 greifen in
entsprechende Aufnahmemittel des Tragkörpers 303 ein und werden
dadurch positioniert und ausgerichtet. Die Festlegung des Segments 304 am
Tragkörper 303 kann dabei ausschließlich aufgrund einer Klemmung
zwischen den Positionierungsmitteln 309, 311 und dem Tragkörper 303
oder alternativ oder ergänzend durch eine Verbindungsschicht 305
erfolgen. Der Tragkörper 303 besteht zu diesem Zweck vorzugsweise aus
einem elastischen Kern 314, der die für die Klemmwirkung auf die
Segmente 304 bzw. der Positionierungsmittel 309, 311 und für
die Preßpassung auf die (nicht dargestellte) Motorachse elastische
Verformung bereitstellt. In Bezug auf die Rotationsachse 302 radial
außerhalb weist der Tragkörper 304 eine form- und temperaturbeständige
Außenhülle 315 auf. In der rechten Bildhälfte der Fig. 7 ist eine alternative
Möglichkeit des Abbiegens des Positionierungsmittels 309 dargestellt, bei
dem durch nochmaliges Abbiegen ein Haken 309' ausgebildet wird, der in
eine entsprechende Ausnehmung im Kern 314 eingreift. In entsprechender
(nicht dargestellter) Weise kann auch das gegenüberliegende
Positionierungsmittel 311 eingehakt werden.
Die Fig. 8 zeigt ein das Herstellverfahren repräsentierendes Flußdiagramm.
Das Formen des Tragkörpers und der zugehörenden Segmente erfolgt dabei
parallel, vorzugsweise werden sowohl der Tragkörper als auch
die Segmente vor dem Zuführen durch entsprechende Lösungs- oder
Reinigungsmittel gereinigt und im Bedarfsfall ein Haftvermittler aufgetragen.
Das Zuführen der Segmente an den Tragkörper kann nacheinander oder
gleichzeitig geschehen, in jedem Fall erfolgt bei dem Zuführen ein
Ausrichten und Positionieren der Segmente in Bezug auf den Tragkörper.
Abschließend werden die Segmente durch Klemmen, Kleben, Löten oder
Schweißen an den Tragkörper festgelegt. Das Kleben, Löten oder
Schweißen kann alternativ oder ergänzend zum Klemmen vorgesehen
werden.
Claims (15)
1. Vorrichtung zum Stromwenden, insbesondere Kommutator (1; 101;
201), mit einem vorgeformten, im wesentlichen zylindrischen und
eine Rotationsachse (2; 102; 202; 302) aufweisenden Tragkörper (3;
103; 203; 303) und elektrisch leitfähigen Stromwende- bzw.
Kommutator-Segmenten (4; 104; 204; 304), dadurch
gekennzeichnet,
daß die Segmente (4; 104; 204; 304) an dem Tragkörper (3; 103;
203; 303) mittels einem im wesentlichen zwischen diesem und den
Segmenten (4; 104; 204; 304) angeordneten Verbindungsmittel (5;
105; 205; 305) festlegbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verbindungsmittel (5; 105; 205; 305) eine Klebstoffschicht ist,
vorzugsweise eine Epoxidharz-, Polyurethanharz- oder Phenolharz-
Klebstoffschicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verbindungsmittel (5; 105; 205; 305) eine Lot- oder
Schweißschicht ist, insbesondere eine Weich-, Hart- oder
Glaslotschicht oder eine Ultraschall-, Reib- oder
Elektrodenschweißschicht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Tragkörper (3; 103; 203; 303) und die
Segmente (4; 104; 204; 304) zusammenwirkende Mittel (3', 3", 4";
4a'; 106, 107; 309, 311)) zum Positionieren und Ausrichten der
Segmente (4; 104; 204; 304) in Bezug auf den Tragkörper (3; 103;
203; 303) aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Segmente (4; 104; 204; 304) und der Tragkörper (3; 103; 203; 303)
kraftschlüssig zusammenwirkende Anker- und Aufnahmemittel (4c';
4d'; 4e') aufweisen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ankermittel (4c'; 4d'; 4e') und die zugehörigen Aufnahmemittel auf
dem Tragkörper (3; 103; 203; 303) geometrisch und
werkstoffmäßig so ausgestaltet sind, daß die Segmente (4; 104; 204;
304) in Bezug auf die Rotationsachse (2; 102; 202; 302) radial in
eine Umfangsfläche oder axial in eine Stirnfläche des Tragkörper (3;
103; 203; 303) einsetzbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 vder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ankermittel (4c'; 4d'; 4e') durch die Mittel zum Positionieren
und Ausrichten gebildet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel (3', 3", 4"; 4a'; 106, 107; 309, 311)
zum Positionieren und Ausrichten sich in Bezug auf die
Rotationsachse parallel entlang einer Umfangsfläche des
Tragkörpers (3; 103; 203; 303) und/oder radial entlang einer
Stirnfläche des Tragkörpers (3; 103; 203; 303) erstrecken.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß durch die geometrische und werkstoffmäßige
Ausgestaltung der Mittel (3', 3", 4"; 4a'; 106, 107; 309, 311)) zum
Positionieren und Ausrichten eine Klemmverbindung zwischen
Tragkörper (3; 103; 203; 303) und Segmenten (4; 104; 204; 304)
herstellbar ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Stromwenders, insbesondere eines
Kommutators, mit den Schritten:
- - Formen eines im wesentlichen zylindrischen und eine Rotationsachse (2; 102; 202; 302) aufweisenden Tragkörpers (3; 103; 203; 303),
- - Formen von an dem Tragkörper (3; 103; 203; 303) festlegbaren elektrisch leitfähigen Stromwende- bzw. Kommutator-Segmenten (4; 104; 204; 304),
- - Zuführen der Segmente (4; 104; 204; 304), in Bezug auf die Rotationsachse (2; 102; 202; 302), an eine Umfangsfläche des Tragkörpers (3; 103; 203; 303) in radialer Richtung oder an eine Stirnfläche des Tragkörpers (3; 103; 203; 303) in axialer Richtung, und
- - Festlegen der Segmente (4; 104; 204; 304) an dem Tragkörper (3; 103; 203; 303) mittels einem im wesentlichen zwischen dem Tragkörper (3; 103; 203; 303) und den Segmenten (4; 104; 204; 304) angeordneten Verbindungsmittel (5; 105; 205; 305).
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch:
- - Positionieren und Ausrichten der Segmente (4; 104; 204; 304) in Bezug auf den Tragkörper (3; 103; 203; 303) beim Zuführen mittels vorzugsweise jeweils einstückig an den Tragkörper (3; 103; 203; 303) und den Segmenten (4; 104; 204; 304) angeformten zusammenwirkenden Mitteln (3', 3", 4"; 4a'; 106, 107; 309, 311)).
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Festlegen ein Klemmen von vorzugsweise an den
Segmenten (4; 104; 204; 304) angeformten Aufnahmemitteln (4c';
4d'; 4e') in entsprechende, vorzugsweise an dem Tragkörper (3;
103; 203; 303) angeformte Aufnahmemittel erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Festlegen ein Verkleben, Verlöten oder
Verschweißen zwischen Segmenten (4; 104; 204; 304) und
Tragkörper (3; 103; 203; 303) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Segmente (4; 104; 204; 304)
nacheinander an den Tragkörper (3; 103; 203; 303) zugeführt
werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise alle, an den
Tragkörper (3; 103; 203; 303) festzulegende Segmente (4; 104;
204; 304) gleichzeitig an den Tragkörper (3; 103; 203; 303)
zugeführt werden.
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