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KOMMUTATOR Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von Kommutatoren für Gleichrichter oder Gleichstromgeneratoren, die grundsätzlich
umlaufende Maschinen, wie beispielsweise Motorgeneratoren, Synchronumformer usw.
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sind, oder für Motoren, wie beispielsweise Kommutatormotorer.
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einphasige Induktionsmotoren mit Repulsionsanlauf usw; insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf ein konkretes Verfahren zum Befestigen von Kommutatorlamellen
oder -Segmenten.
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Im allgemeinen umfassen Gleichrichtermaschinen Halbleitergleichrichter,
Quecksilberdampfgleichrichter und mechanisch betriebene Gleichrichter, wie beispielsweise
die oben erwähnten Motorgeneratoren oder Synchromsmformer, die umlaufende Maschinenbenutzen.
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Die Erfindung bezieht sich auf Kommutatoren, die für die Gleichrichtung
bei den oben erhnten mechanisch betriebenen Gleichrichtern und anderen verschiedenen
elektrischen Maschinen benutzt werden.
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Zwei grundsätzliche Verfahren zum Herstellen von Ko;nmutatoren sind
bisher vorgeschlagen worden, das Eingießverfahren und das Einpreßverfahren. Das
Eingießverfahren läßt nur eine äußerst geringe mechanische Bruchfestigkeit und zu,
zu, während das Einpreßverfahren äußerst schwierig auszuführen und aufwendig ist,
indem es hohe Materialkosten der Klemmelemente und hohe Arbeitskosten erfordert,
was relativ hohe Gesamtkosten zur Folge hat. Zusätzlich bringt das Einpreßverfahren
vom Standpunkt der Leistungsfähigkeit Probleme durch Unebenheit im Material der
Klemmelemente selbst und bei der Herstellung und der Bedienung der Einpreßmaschinen,
Spannvorrichtungen oder ähnlichem; insbesondere ist es schwierig, eine gleichmäßige
Qualität sicher zu stellen, was oft zu unterschiedlichen Produktqualitäten führt.
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Die Erfindung umgeht die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik
oben erwähnten Nachteile und schafft eine Anordnung, bei der zwei als Paar benutzte
Klemmelemente als Einrichtung zum Festklemmen und Festhalten der Kommutatorsegmente
anstelle der beim herkömmlichen Einpreßverfahren benutzen Nahen und Klemmen vorgesehen
sind, wobei ein Kommutatorsegment zwischen den beiden Klemmelementen gehalten wird
und die Klemmelemente durch das Widerstands-oder
Reibungsschweißen
verbunden werden. Ein derartig einfaches ilerstellungsverfahren und ein derart festes
Verbinden, wie das Verschweißen, sind bei der nachstehend genannten Zielsetzung
in Betracht gezogen worden.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, Kommutatoren hoher Güte mit
geringen Kosten zu schaffen und insbesondere zu verhindern, daß der Vorgang auftritt,
daß ein Segment hochsteht, was als Ursache des Auftretens einer schlechten Gleichrichtung
in einem Kommutatoraufbau erkannt worden ist.
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Ferner soll sichergestellt werden, daß keine Unterschiede in der
Qualität der einzelnen Kommutatoren auftreten.
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Erfindungsgemäß wird auch die Anzahl der Herstellungsschritte durch
Anwendung eines einzigen Druckstoßes, des Widerstands- oder Reibungsschweißens auf
die Klemmelemente im Zeitpunkt des Verschweißens verringert.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß die Schrumpfspannung ausgenützt, die
vom Abkühlen der gedehnten und nach dem Erhitzen mit Druck beaufschlagten Elemente
stammt, so daß die Kommutatorsegmente stramm befestigt werden.
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Die Erfindung soll auch ausreichende mechanische Widerstandsfähigkeit
und itzebeständigkeit sicherstellen, die höher sind, als sie beim Eingießverfahren
erreicht
werden, Alterungsprozesse des Einpreßverf ahrens ausschließen,
die Verwendung von Teilen, wie beispielsweise Naben und Klemmen, die relativ teuer
sind, erübrigen und verhindern, daß sich eingepreßte Teile lösen.
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Schließlich soll erfindungsgemäß eine Welle äußerst bequem und sicher
befestighar sein, um die mögliche Erzeugung von minderwertigen Produkten zu vermeiden,
die sich beim Befestigen der Welle ergeben.
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Somit besteht die Erfindung aus einem einzigen Befestigungsverfahren,
welches folgende Schritte umfaßt: Das Einsetzen der Klemmelemente 1,1 in eine Kommutatorkörperanordnung
4, wobei ein Kopf 1d der Klemmelemente 1 nach außen weist; das Ineingriffbringen
einer Klaue le am Klemmelement 1 mit einer ringförmigen Ausnehmung, die an einem
offenen Ende der Kommutatorkörperanordnung 4 ausgebildet ist; das Anwenden eines
Innendrucks auf die Achse des Klemmelements 1 unter Anlage oder in gleitendem Kontakt
damit, so daß ein ringförmiger Rand 1c des Klemmelements 1 schmilzt, der dann Gegenstand
des Widerstands- oder Reibungsschweißens ist, während ds zwischen den ringförmigen
Rindern 1c geführt wird, wodurch die Kommutatorkörperanordnung 4 durch Pressen der
Kommutatorsegmente 3 starr befestigt werden kann, was sich aus der Anwendung des
Drucks auf diese und durch die Schrumpfspannung ergibt, die vom Abkühlen des gesclmolzenen
Bereichs stammt, wodurch verhindert
wird, daß einzelne Segmente
infolge einer Zentrifugalkraft hoch stehen und wodurch die unzahl der Teile und
Herstellunsssch ritte verringert wird. Darüberhinaus können stets Kommutatoren gewünschter
Qualität erhalten werden, ohne daß eine UnregelmAßigkeit des Produkts zum Zeitpunkt
des Einpressens wie nach dem herkömmlichen Verfahren auftritt; dies kann mittels
eines äußerst einfachen Kunstgriffs sichergestellt werden, der einen gleichmäBigen
Aufsitzdruck zum Zeitpunkt des Verschweißens beibehält. Uberdies können die Klemmelemente
1 auf der Grundlage des genannten Schweißverfahrens von einem Koptmacher in großem
Umfang hergestellt werden, um die Produktivität im Vergleich zu dem herkömmlichen
Abschneidverfahren stark zu erhöhen und um die Kosten der Teile vorteilhaft zu verringern.Andererseits
wird gemäß einem in der Zeichnung dargestellten herkömmlichen Verfahren eine Nabe
21 in eine ringförmige Kommutatorkörperanordnung 20 eingepaßt, in die ein Klemmelement
22 eingepaßt ist, und eine Endfläche der Nabe 21 eingepreßt, so daß das Klemmelement
22 unter Druck mit den Kommutatorsegmenten verbunden wir3. Dieses Verfahren hat
jedoch den Nachteil, daß das Herstellen der Nabe 21 schwierig ist und die Montage
auwzwei Schritten besteht, d.h.
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dem Einpressen des Klemmelements 22 und dessen Aufschrumpfen, so daß
haufig Qualitätsunterschiede auftreten, weil es schwierig ist, einen konstanten
Einpreßdruck aufrecht zu erhalten. Ferner reißt die
Montage- und
Befestigungskonstruktion bei dem herkömmlichen Verfahren im Vergleich zu dem Verfahren
der Erfindung leicht auf, so daß die Neigung besteht, daß einzelne Segmente hoch
stehen, was zu Funken führt und eine schlechte Gleichrichtung zur Folge hat. Zusätzlich
ist die Welle 8 schwierig mit dem Klemmelement 1 direkt zu verschweißen, wenn das
vorliegende EIerstellungsverfahren nicht angewandt wird.
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Somit zeigt die vorliegende Erfindung auch beim Befestigen der Welle
in der beschriebenen Weise eine besondere Wirkung.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispieien
näher erläutert.
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Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen fertigen Kommutator
darstellt.
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Figur 2 zeigt eine Schnittansicht desselben.
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Figur 3 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Explosionsansicht.
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Figur 4 zeigt eine Schnitt ansicht eines Kommutators gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel.
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Figur 5 zeigt eine Schnittansicht, die das herkömmliche Einpreßverfahren
veranschaulicht.
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Wie in den Figuren 1 bis 3 zu sehen ist, haben als Paar verwendete
Klemmelemente 1, 1 einen relativ kurzen Wellenkörper 1a, der gemäß seiner Bestimmung
ausgelegt ist, wobei eine Seite des Wellenkörpers mit
einer Stirnfläche
Ib ausgebildet ist, die verschweißt werden soll; ein ringförmiger vorspringender
Rand 1c ist am Umfang dieser Stirnfläche leicht erhöht; ein nach außen ausgeweiteter
vergrößerter Kopfteil ld ist am Umfang des freien Endes an der anderen Seite des
Wellenkörpers 1a T-förmig und in einem Stück mit ihm ausgebildet; eine Anschlagklaue
le, die in Richtung der im Wellenkörper 1a zu verschweißenden Stirnfläche 1b vorspringt,
ist am Umfangsrand des Kopfteils 1d ringförmig angeordnet. Eine erforderliche Anzahl
von Kommutatorsegmenten 3,3 wird am Klemmelement 1 über Isolationsstücke 2 ringförmig
angeordnet, so daß sich eine Kommutatorkörneranordnung 4 bildet, wobei die Klemmelemente
1,1 in die entsprechenden Öffnungen des Kommutatorkörpers 4 eingepaßt werden, indem
ihre Stirnflächen 1b nach innen zeigen; anschließend wird die Stirnfläche 1b dem
Widerstands- oder Reibungsschweißens unterworfen. Das Kommutatorsegment 3 besitzt
ein umfangseitiges Kontaktelement 3a und ein Befestigungselement 3b, das zur Innenseite
hin, wo das Kontaktelement 3a befestigt wird, in Längsrichtung vergrößert ist; das
Kontaktelement 3a und das Befestigungselemet 3b bilden ein Schlitzelement, genauer
ein V-förmiges Schlitzelement, das zum Eingriff mit der Anschlagklaue 1e im Klemmelemet
1 geeignet ist. Die wie oben aufgebauten Kommutatorsegmente 3 werden so angeordnet
und benutzt, daß sie ringförmige Nuten in den Offnungsflächen ausbilden. Es muß
ertr5hnt werden, daß, wenn die
Klemmelemente 1, 1 in die Kommutatorkörperanordnung
4 eingepaßt werden, ein zylindrisches Isolationsmaterial 5 und ein U-förmiges Isolationsmaterial
6 dazwischen gelegt werden können, daß das Klemmelement 1 mit der Längsöffnung 7
in seiner Mitte ausgebildet werden kann, in die, wie gezeigt, die Welle 8 eng eingepaßt
wird, und daß eine lzellenittels Widerstands-oder Reibunasschweißcn direkt an die
Stirnfläche des Klemmelements 1 geschweißt werden kann, was natürlich ein wirkungsvolles
Verfahren ist, das den gleichen Effekt wie das vorgenannte, das auch dargestellt
ist, hervorruft.
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Es ist denkbar, daß ein geeigneter Zwischenraum zwischen dem lzellenkörper
1a und dem dazwischengelegten, den Wellenkörper 1a umgebenden zylindrischen Isolationsmaterial
5 ausgebildet wird, so daß beim Schweißvorgang Schmelzmaterial zur äußeren Umgangsfläche
abfließen kann.