DE3030310A1

DE3030310A1 - Commutator bar construction for small machines - is fabricated from copper and steel parts welded together and held in insulation moulding

Info

Publication number: DE3030310A1
Application number: DE19803030310
Authority: DE
Inventors: Walter 2875 Ganderkesee Köster; Walter 6301 Kinzenbach Sckerl
Original assignee: Koester Technik & Co GmbH
Current assignee: Koester Technik & Co GmbH
Priority date: 1980-08-11
Filing date: 1980-08-11
Publication date: 1982-03-11

Abstract

The bar matches the material to the duty, and also gives a saving in copper usage. The copper for the contact part of the segment is formed as a strip (9) bonded to a steel backing (10). Welded to the steel strip are anchoring lugs (6,7), typically formed from discrete pieces and also of steel. These lugs may be extended at one end to give the electrical contact point (8) for the machine winding ends. The strip assembly is then formed into a cylinder with the anchor lugs on the inside, and the internal space filled with an insulating resin with good mechanical properties. After curing, the exposed strip is slit axially to give the commutator bars. The number of anchoring lugs on any one bar can be selected to suit the mechanical operating conditions. The form of construction allows the material to be matched to the mechanical loading.

Description

Kommutator für elektrische Maschinen Commutator for electrical machines

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für eine elektrische Maschine, der aus einem metallischen, ringförmigen Körper hergestellt ist, der nach dem Ausfüllen des Inneren dieses Körpers mit einem isolierenden und tragenden Kunststoff durch in axialer Richtung verlaufende Trennschnitte in einzelne Lamellen aufgeteilt wurde und bei dem der ringförmige Körper aus einem zylindrischen, überwiegend als Lauffläche für die Kohlebürste dienenden, Teil besteht, an dem der Verankerung der Lamellen im htunststoff dienende Befestigungsfüße angeschweißt oder angelötet sind.The invention relates to a commutator for an electrical machine, which is made of a metallic, ring-shaped body, which after filling the inside of this body with an insulating and load-bearing plastic cutting cuts running in the axial direction were divided into individual lamellae and in which the annular body consists of a cylindrical, predominantly as a running surface for the carbon brush, there is part on which the anchoring of the lamellas Fastening feet used in the plastic are welded or soldered on.

Insbesondere für die in großen Stückzahlen hergestellten htommutatoren für kleinere elektrische Maschinen, z.B. für den h'raftfahrzeugbereich, für Haushalts-, Büro- und Werkzeugmaschinen, sind ein möglichst geringer Einsatz teurer Werkstoffe, rationell zu gestaltende Fertigungsabläufe in Verbindung mit Arbeitsgängen mit möglichst geringem Werkzeugverschleiß entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg und für die Anwendungsmöglichkeit derartiger Bauteile.Especially for the htommutators manufactured in large numbers for smaller electrical machines, e.g. for the automotive sector, for household, Office and machine tools are the least possible use of expensive materials, Rationally designed production processes in connection with operations with, if possible low tool wear decisive for economic success and for the possible application of such components.

Früher stellte man solche Kleinkommutatoren ausschließlich derart her, daß aus Profilmaterial gestanzte Lamellen, durch Mikanitbeilagen gegeneinander isoliert, zu einem sogenannten Setzkörper montiert wurden, der dann mit einem isolierenden und tragenden Kunststoff ausgepreßt wurde.In the past, such small commutators were only used in this way Her that slats punched from profile material, against each other by micanite inserts insulated, were assembled to a so-called set body, which is then with an insulating and load-bearing plastic was pressed out.

In der jüngeren Zeit werden diese gesetzten Kommutatoren, insbesondere im kleinen Durchmesserbereich, in zunehmendem Umfang durch solche Ausführungen ersetzt, bei denen ringförmige Körper hergestellt, die wie zuvor mit einem isolierenden und tragenden Kunststoff ausgepreßt und anschließend durch in axialer Richtung verlaufende Trennschnitte in einzelne Lamellen aufgeteilt wurden.More recently, these are set commutators, in particular in the small diameter range, increasingly being replaced by such designs, in which ring-shaped bodies are made, which, as before, with an insulating and bearing plastic pressed out and then by extending in the axial direction Separating cuts were divided into individual lamellae.

Derartige Kommutatoren besitzen auch nicht mehr die heute bei gesetzten Kommutatoren noch überwiegend vorhandenen Schlitze in der Stirnseite der Lamelle, in die hinein die Enden der Läuferwicklung gelegt werden, sondern ihre Lamellenenden besitzen Haken, um die während des Wickelvorganges der Wickel draht geschlungen wird, ein Verfahren, das den Wickelvorgang zeitlich erheblich verkürzt.Such commutators no longer have those used today Commutators still predominantly existing slots in the face of the lamella, into which the ends of the rotor winding are placed, but their lamellar ends have hooks around which the winding wire is looped during the winding process is, a process that considerably shortens the winding process in terms of time.

Unterschiedlich sind die Verfahren, die ringförmigen Körper, einschließlich der zum Verankern der später hergestellten Lamellen im Kunststoff notwendigen Befestigungsfüße und der Haken zum Befestigen der Läuferwicklung, zu erzeugen.Different are the procedures, including the annular body the fastening feet necessary for anchoring the lamellas produced later in the plastic and the hook for securing the rotor winding.

Verwendet werden entweder breitere Kupferbänder, aus denen ein kammartiges Gebilde gestanzt wird, wobei die Kammzähne, beidseitig am Stanzteil vorhanden, so nach innen gebogen werden, daß Verankerungsfüße entstehen. Anschließend wird das Stanzteil zu einem ringförmigen Körper gebogen und mit einem Kunststoff ausgepreßt. Sodann werden weitere, noch vorhandene Kammzähne als Wickelhaken nach außen gebogen.Either wider copper strips are used, from which a comb-like one is used Structure is punched, the comb teeth, present on both sides of the punched part, so be bent inwards so that anchoring feet are created. Then the Stamped part bent into an annular body and pressed out with a plastic. Then further, still existing comb teeth are bent outwards as winding hooks.

Bei einem anderen Verfahren geht man von einem dickeren Profilband aus, das bereits Rippen besitzt, aus denen man Befestigungsfüße formen kann (PS 1 117 212), oder man verformt ein Kupfer band derart, daß Materialverdickungen entstehen, aus denen man durch einen Schälvorgang die Befestigungsfüße schneiden kann (OS 1 955 1929. Die Wickelhaken erden in beiden Fällen durch einen Stanzarbeitsgang erzeugt.Another method is based on a thicker profile band which already has ribs from which mounting feet can be formed (PS 1 117 212), or a copper band is deformed in such a way that material is thickened, from which the fastening feet can be cut by a peeling process (OS 1 955 1929. In both cases, the winding hooks are produced by a punching process.

Rekannt ist auch das erfahren, als Ausgangsmaterial ein innenprofiliertes Rohr zu verwenden. Die Befestigungsfüße werden ebenfalls angeschält. Die notwendige Materialverdickung hierfür ist durch die Innenprofilierung des Rohres bereits vorhanden, auch ist es nicht mehr notwendig, durch einen Biegevorgang einen ringförlìligen-N'ommutator-Rohlina herzustellen. Dafür allerdins ist das Ausgangsmaterial teurer. Die Wl ckelhaken werden entweder gestanzt oder geschnitten.It is also recognized that the starting material is internally profiled Pipe to use. The mounting feet are also peeled on. The necessary Material thickening for this is already present due to the inner profile of the pipe, it is also no longer necessary to bend a ring-shaped N'ommutator-Rohlina to manufacture. However, the starting material is more expensive. The rolling hooks are either punched or cut.

Den vorgenannten lierstellungsmethoden gemeinsam ist, daß die Lauffläche des Kommutators, die notwendigerweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung besteht, aus dem gleichen Ausgangsteil herausgearbeitet wird wie die Befestigungsfüße der Lamellen und deren Wickelhaken. Zumindest die Befestigungsfüße bestehen damit aus einem für ihre Aufgabe wenig geeigneten Material. Außerdem wird unnötig wertvolles Kupfermaterial verbraucht. Sofern die Verankerungsfüße mittels Schneidarbeitsgängen erzeugt werden, sind die Standzeiten der Werkzeuge außerdem kurz.What is common to all of the aforementioned lierstellungsformen is that the tread of the commutator, which is necessarily made of copper or a copper alloy is made from the same starting part as the mounting feet the slats and their winding hooks. At least the mounting feet exist with it made of a material that is unsuitable for its task. It also becomes unnecessarily valuable Copper material consumed. If the anchoring feet are made by means of cutting operations are generated, the tool life is also short.

Um diese Situation zu verbessern wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den ringförmigen Körper, aus dem der Kommutator hergestellt wird, mehrteilig auszuführen, derart, daß der zylindrische Teil, der später als Lauffläche für die Kohlebürste dient, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, die Befestigungsfüße und gegebenenfalls auch die Wickelhaken aus einem festeren Material, z.B. einem Eisenmetall, bestehen. Vorzugsweise wird die Fertigung so erfolgen, daß der zylindrische Teil zunächst einmal als ein ebenes Stück Flachmaterial vorliegt, auf das die Befestigungsfüße geschweißt oder gelötet werden, und das anschließend durch Biegen in die Ringform gebracht wird.In order to improve this situation, it is proposed according to the invention that to design the ring-shaped body from which the commutator is made in several parts, such that the cylindrical part, which will later be used as the running surface for the carbon brush serves, made of copper or a copper alloy, the mounting feet and possibly the winding hooks are also made of a stronger material, e.g. a ferrous metal. The production is preferably carried out in such a way that the cylindrical part is initially once as a flat piece of flat material on which the fastening feet be welded or soldered, and then by bending into the ring shape is brought.

I)ie Befestigungsffiße können dabei einstückig für den gesamten Kommutator sein und erst bei dem späteren Auftrennen in einzelne Lamellen in separate Füße unterteilt werden. Diese Lösung bietet den Vorteil der einfacheren Ausrichtung des Fußverbandes. Es ist jedoch auch möglich, die Befestigungsfüße bereits als Einzelteile herzustellen und diese nach entsprechender Zuordnung und Ausrichtung zu den späteren Lamellen mit dem Flachmaterial zu verbinden. In diesem Fall kann die Schnittiefe bei dem Auftrennen in die ein-elnen Lamellen verringert erden.I) The fastening feet can be made in one piece for the entire commutator and only when it is later split into individual slats into separate feet be subdivided. This solution has the advantage of making it easier to align the Foot bandage. However, it is also possible to have the mounting feet already as individual parts and these after appropriate assignment and alignment to the later To connect slats with the flat material. In this case, the depth of cut when cutting into the individual lamellas, reduce the amount of ground.

Jine l.eitere Einsparung von Kupfer bei gleichzeitiger Verhesserung der Arbeitsbedingungen für die Verbinduno des -yJ indrischen 'icils des ringfölmigen Körpers mit den Befestigunbsfüßen wird C -re cht , index von einem plattierten Flachmaterial auszegangen wird, das als tragende Schicht ein Eisenmetall und als Auglage ein C lcktrisch besser leitendes Material, -.R. Kupfer oder eine Kupferlegierung, enthält. Die Auflage bildet später die Lauffläche für die Kohlebürste.Jine l. Further saving of copper with simultaneous improvement of the working conditions for the connection of the -yJ Indian 'icils des ringfölmigen The body with the fastening feet is C right, index from a clad flat material It is assumed that a ferrous metal is used as the supporting layer and a C as a support Lcktrisch better conductive material, -.R. Copper or one Copper alloy, contains. The support later forms the running surface for the carbon brush.

Auch der Wickelhaken, bisher aus Kupfer ausgeführt, kann durch einen an den Befestigungsfüßen entsprechend angeformten Ansatz ersetzt werden. Indem der Wickelhaken aus einem Eisenmetall hergestellt wird, verbessern sich außerdem die Arbeitsbedingungen der Schweißelektrode, mit der der Haken gleichzeitig auf den Wickeldraht gedrückt und dieser mit der darunterliegenden Lamelle sowie dem Haken verbunden wird.The winding hook, previously made of copper, can also be replaced by a to be replaced accordingly molded approach on the mounting feet. By the Winding hooks made from a ferrous metal also improve the Working conditions of the welding electrode with which the hook is simultaneously on the Winding wire pressed and this with the lamella underneath and the hook is connected.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Befestigungsfüße nicht einteilig, sondern daß mehrere Füße pro Lamelle vorhanden sind. Pro Fuß ist dann nur eine Befestigungsstelle mit dem zylindrischen Teil des ringförmigen Körpers notwenig. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Füße mittels eines clektrischen Schweißvorganges verbunden und die Gefahr einer un-.Another embodiment of the invention provides that the fastening feet not in one piece, but that there are several feet per lamella. Per foot is then only one point of attachment to the cylindrical part of the annular body necessary. This can be advantageous if the feet are welded using a clever welding process connected and the risk of un-.

gleichen Stromverteilung auf parallele Schweißstellen vermieden erden soll.equal power distribution to parallel welding points target.

Die Drehzahlfestigkeit von Kommutatoren kann erfahrungsgemäß verbessert werden, wenn der Kunststoff-Kern im Kommutator mittels sogenannter Verstärkungsringe armiert wird. Im Gegensatz zu den derzeit aus ringförmigen Körpern hergestellten Kommutatoren ist es bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Konstruktion auf einfache Weise möglich, zwischen dem zylindrischen Teil des Ringkörpers und den Befestigungsfüßen Taschen vorzusehen, in die hinein derartige Ringe gelegt erden können. Indem man diese Taschen am inneren Umfang des Ringkörpers schraubenförmig anordnet, ist es außerdem möglich und zur Arbeitserleichterung vorteilhaft, anstelle mehrerer normaler Verstärkungsringe eine oder mehrere schraubenfeder-förmige, und in den Ringkörper auf einfache Weise eindrehbare, Armierungen zu wrerlstenden.Experience has shown that the speed stability of commutators can be improved when the plastic core is in the commutator by means of so-called reinforcement rings is reinforced. In contrast to those currently made from ring-shaped bodies Commutators are simple in the construction proposed according to the invention Way possible between the cylindrical part of the ring body and the fastening feet Provide pockets into which such rings can be placed. By arranging these pockets helically on the inner circumference of the ring body, it is also possible and advantageous to make work easier, instead of several normal ones Reinforcement rings one or more helical spring-shaped, and in the ring body easy-to-screw-in reinforcements that can be wrinkled.

Anhand nachstehender Figuren sollen beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgegenstandes weiterhin erlätltert werden. Dabei bedeuten: Fig. 1 ein als Ausgangsmaterial für einen 6-lamelligen Ket-rutator verwendetes ebenes Stü.Jk Flachmaterial mit einem aufgeschweißten oder -gelöteten einstückigen Befestigungsfuß-Verband, Fig. 2 ein als Ausgangsmaterial für einen 6-lamelligen Kommutator verwendetes ebenes Stück Flachmaterial mit einem aufgeschweißten oder -gelöteten mehrstückigen Befestigungsfuß in der Anzahl der später erzeugten Lamellen, Fig. 3 ein als Ausgangsmaterial für einen 6-lamelligen Kommutator verwendetes ebenes Stück Flachmaterial mit aufgeschweißten oder -gelöteten Befestigungsfüßen in der doppelten Anzahl der später erzeugten Lamellen, mit an den Füßen angeformten Wickelhaken, Fig. 4 einen aus dem Teil gemäß Fig. 3 durch Biegen her-und 5 gestellten Ringkörper, jedoch mit einem zylindrischen Teil aus plattiertem Material, Fig. 6 den Ringkörper eines 6-lamelligen Kommutators mit und 7 Befestigungsfüßen, mit Taschen für zwei lterstärkungsringe, Fig. 8 den Ringkörper eines 6-lamelligen Kommutators mit und 9 Befestigungsfüßen, mit schraubenförmig angeordneten Taschen für eine schraubenfeder-förmige Armierung.Based on the following figures, for example, embodiments of the Subject of the invention continue to be explained. The meanings are: Fig. 1 as Starting material for a 6-lamellar Ket-rutator used flat piece of flat material with a welded or soldered one-piece fastening foot bandage, Fig. 2 a plane used as the starting material for a 6-lamellar commutator Piece of flat material with a welded or soldered multi-piece fastening foot in the number of lamellae produced later, Fig. 3 as a starting material for A flat piece of flat material with welded on a 6-lamellar commutator or -soldered fastening feet in double the number of lamellas produced later, with winding hooks formed on the feet, FIG. 4 one from the part according to FIG. 3 by bending and 5 produced ring bodies, but with a cylindrical part made of clad material, Fig. 6 with the ring body of a 6-lamellar commutator and 7 fastening feet, with pockets for two reinforcement rings, Fig. 8 the ring body a 6-lamellar commutator with and 9 mounting feet, with screw-shaped arranged pockets for a helical spring-shaped reinforcement.

In Fig. 1 und 2 bedeuten (1) das als Ausgangsmaterial für den Ringkörper verwendete Flachmaterial mit durch einen Stanzarbeitsgang angeformten Wickelhaken (2). Auf das Flachmaterial geschweißt oder gelötet sind der einstück-ige BefestiaungsfuS-Verband (3) bzw. die mehrstückigen Befestigungsfüße (4).In Figs. 1 and 2, (1) means that as the starting material for the ring body Flat material used with winding hooks formed by a punching operation (2). The one-piece fastening foot bandage is welded or soldered onto the flat material (3) or the multi-piece fastening feet (4).

In Fig. 3 bedeuten (5) das als Ausgangsmaterial für den Pingkörper verwendete Flachinaterial, (6) und (7) di Befestigungsfüße und (8) die an den Füßen angeformten Wickelhaken.In Fig. 3, (5) mean that as the starting material for the ping body Flat material used, (6) and (7) the fastening feet and (8) those on the feet molded changing hooks.

In Fig. 4 und 5 bedeuten (9) das als Ausgangsmaterial für den Ringkörper verwendete plattierte Material mit der tragenden Schicht aus einem Eisenmetall (10) und der Auflage aus Kupfer oder einer Kupferlegierung (11). Die Verankerungsfüße (6) und (7) mit den Ansätzen für die Wickelhaken (8) sind mit dem Ausgangsmaterial durch Schweißen oder Löten verbunden.In Figs. 4 and 5, (9) mean that as the starting material for the ring body used clad material with the supporting layer made of a ferrous metal (10) and the support made of copper or a copper alloy (11). The anchoring feet (6) and (7) with the approaches for the winding hooks (8) are with the starting material connected by welding or soldering.

In den Fig. 6 und 7 bedeuten (12) das ringförmig gebogene Flachmaterial mit den angestanzten Wickelhaken (13), (14), die Befestigungsfüße mit den Taschen (15) und die hier hineingelegten Verstärkungsringe (16).In Figs. 6 and 7, (12) denotes the annularly bent flat material with the punched winding hooks (13), (14), the fastening feet with the pockets (15) and the reinforcement rings (16) placed here.

In den Fig. 8 und 9 beeuten (12) wiederum das ringförmig geogene Flachmaterial mit den angestanzten Wickelhaken (13), daran befestigt sind die mit unterschiedlicher Taschenlage geformten Befestigungsfüße (17), (18), (19) und (20). (21) ist ein schraubenförmig ausgeführter Verstärkungsring.In FIGS. 8 and 9, (12) again denote the annularly geogenic flat material with the punched winding hooks (13), attached to them with different Pocket layer shaped fastening feet (17), (18), (19) and (20). (21) is a helical Executed reinforcement ring.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Patent claims ommutator for an electrical machine, manufactured from a metallic, ring-shaped body, which after filling the interior this body with an insulating and load-bearing plastic through in the axial direction Directional separating cuts were divided into individual lamellae, thereby characterized in that the metallic, ring-shaped body consists of a cylindrical .., mainly serving as a running surface for the carbon brush, there is part on which the Anchoring the slats in the plastic serving fastening feet welded or are soldered on.

2. Commutator according to claim 1, characterized in that the annular Body is made from a piece of flat material on which the lamellae anchoring Serving mounting feet were welded or soldered and then obtained a ring shape by bending.

3. Commutator according to claim 1 and 2, characterized in that the flat material made of a supporting layer made of a ferrous metal with a support made of a better electrically conductive material, e.g. copper or a copper alloy, consists.

4. Commutator according to claim 1 and 2, characterized in that the fastening feet for all slats were a common, one-piece part, which is connected to the piece of flat material by welding or soldering and then when separating the ring-shaped body into individual lamellae also into individual, The fastening feet assigned to the respective slats were divided.

5. Commutator according to claim 1 and 2, characterized in that the fastening feet for each of the individual slats formed later as individual parts manufactured and separated with the piece of flat material by welding or soldering get connected.

6. Commutator according to claim 1 and 2, characterized in that there are several mounting feet for each slat.

7. Commutator according to claim 1 and 2, characterized in that winding hooks on the fastening feet for interconnection with the rotor winding are molded.

8. Commutator according to claim 1 and 2, characterized in that the mounting feet together with the cylindrical part of the annular body Form pockets, into which, the reinforcement of the insulating and load-bearing plastic core serving, reinforcement rings are placed.

9. Commutator according to claim 1, 2, and 8, characterized in that that the pockets are arranged helically on the inner circumference of the annular body and one or more, also helical, reinforcement rings in the pockets are inserted.