DE3228039C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für elektrische Kleinmotoren gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1. Sie befaßt sich insbesondere mit einem Kommutator für elektrische Klein­ motoren, bei dem jedes Kommutatoranschlußteil ein schmales Teil aufweist, bei dem die Querschnittsfläche des An­ schlußteils in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung davon kleiner als die der anderen Teile davon gemacht und ein Zuleitungsdraht von Ankerwicklungen in einer Lage gehalten ist, bei der das Anschlußteil am schmalen Teil davon gebogen und mit dem Anschlußteil widerstands­ verschweißt ist.

Ein Kommutator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits bekannt. Wie die Fig. 1, 2(A) bis 2(C) und 3 zeigen, weist ein derartiger Kommutator eine Kommutatorlamelle 2, ein Kommutatorteil 3, ein Anschlußteil 4, einen Anker 5, eine Ankerwicklung 6, einen Zuleitungsdraht 7, einen Isolierzylinder 8, einen Isolierflansch 9 und eine Isolierscheibe 10 auf.

Nach den Fig. 2(A) bis 2(B) ist bei dem bekannten Kommutator die in Fig. 2(C) ge­ zeigte Kommutatorlamelle 2 an dem Isolierzylinder 8 ange­ ordnet und in Position gehalten, was durch Ansetzen der Isolierscheibe 10 an dem Kommutatorteil 3 erreicht wird.

In elektrischen Kleinmotoren ist die Anker­ wicklung 6 in üblicher Weise mit der Kommutatorlamelle 2 verbunden, indem der Zuleitungsdraht 7 der Ankerwicklung 6 um das Anschlußteil 4 gewickelt ist, das an der Kommutatorlamelle 2 vorgesehen und daran angelötet ist. Obwohl dieses Lötverfahren ein geeignetes Verbindungs­ verfahren ist, kann der Isolierzylinder 8, an dem die Kommutatorlamelle 2 befestigt ist, wegen der dabei ent­ stehenden Lötwärme leicht deformiert wurden, da der Isolierzylinder 8 normalerweise aus einem thermisch angeifbaren Kunststoff gefertigt ist. Dies kann die Dimensionsgenauigkeit der Kommutatorvorrichtung verringern und damit die Leistungsfähigkeit des Motors beein­ trächtigen. Das Lötverfahren weist überdies weitere Nach­ teile im Hinblick auf die Arbeitsleistung, die Qualität und die Herstellungskosten insofern auf, als das Lötver­ fahren eine hohe Geschicklichkeit und verschiedene Arbeits­ schritte erfordert. Das Lötflußmittel verunreinigt oft das Innere des Motors. Zur Lösung dieses Problems wurde das Schmelzverfahren als eine Art von Widerstands­ schweißung entwickelt und weitgehend zur Verbindung der Ankerwicklung 6 mit der Kommutatorlamelle 2 benutzt.

In Fig. 3 ist eine Seitenschnittansicht einer Kommutatorvorrichtung gezeigt, bei welcher die Schmelz­ methode verwendet wurde, um die Zufuhrdrähte 7 mit den Kommutatorlamellen 2 zu verbinden. Gemäß Fig. 3 wird der von der Ankerwicklung 6 abgezogene Zuleitungsdraht 7 in einer Lage gehalten, indem das U-förmig gebogene Teil des Anschlußteiles 4 gemäß Fig. 1 faltend ver­ formt und eine nicht gezeigte Elektrode von oben gegen das Anschlußteil 4 gedrückt wird, um dem Anschlußteil 4 und dem Kommutatorteil 3 Spannung zuzuführen, wodurch Strom im Anschlußteil 4 fließt und das Anschlußteil 4 erwärmt wird. Die erzeugte Wärme zerstört eine Isolier­ schicht an der Oberfläche des Zuleitungsdrahtes 7, wodurch der Kern des Zuleitungsdrahtes 7 bloßgelegt und der Zu­ leitungsdraht 7 mit dem Anschlußteil 4 verschweißt wird. Der Zuleitungsdraht 7 wird auf diese Weise in Position ge­ halten, indem er durch das Anschlußteil 4 gemäß Fig. 3 faltend verformt und mit diesem elektrisch verbunden wird.

Während sich dieses Verfahren, auch Schmelzverfahren genannt, vorteilhaft für eine Automatisierung eignet, ist die durch dieses Verfahren hergestellte elektrische Ver­ bindung zwischen dem Anschlußteil 4 und dem Zuleitungs­ draht 7 im Vergleich mit dem Lötverfahren nicht so gut, weil das Biegen oder Abfalten des Anschlußteils 4 schwierig ist. Dies insbesondere deshalb, weil das Biegen des An­ schlußteils 4 mit der in Fig. 2(C) gezeigten Form zu einem ausreichend großen Radius oft einen schlechten Kontakt er­ gibt und damit auch zu einem schwachen Verschweißen zwischen dem Zuleitungsdraht 7 und dem Anschlußteil 4 führt. Dieses Problem kann durch Erhöhen des durch das Anschlußteil 4 fließenden Stromes und der Stoßkraft der Elektrode auf das Anschlußteil 4 ausgeschaltet werden. Dies kann jedoch nicht nur zu einer Deformation des Isolierzylinders 8 oder -flansches 9, so zu einer Beule am Isolierflansch 9, ge­ mäß Fig. 3, sondern auch zu unerwünschten Ergebnissen, beispielsweise zum Bruch des Zuleitungsdrahtes 7 führen. Es sind auch bereits verschiedene Versuche unternommen worden, um die Nachteile des Schmelzverfahrens zu be­ seitigen, was auch das Einstellen der Stoßkraft der Elek­ trode am Anschlußteil 4 und das des im Anschlußteil 4 fließenden Stromes bei Optimalwerten und den Einsatz der Elektrode von optimaler Form einschließt. Alle diese Ver­ suche befassen sich mit der Schwierigkeit zur Erhaltung der Elektrode, die sich aus dem schnellen Elektroden­ verbrauch ergibt.

Aus dem DE-GM 74 11 884 ist ein Kommutator für elektrische Maschinen mit Kommutatorlamellen bekannt, die hakenför­ mig umgebogene Anschlußenden aufweisen, durch die die Drahtenden der Rotordrähte gezogen und anschließend durch Pressen und Schweißen leitend befestigt sind. Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, daß sich die Rotordrähte an den Anschlußteilen nicht untereinander berühren.

Die US-PS 15 25 967 offenbart einen Kommutator, dessen An­ schlußteile Einschnürungen aufweisen, die Ankerwicklungs­ drähte aufnehmen. Diese Anordnung kann durch Eintauchen in eine Schweißlösung auf einfache Weise verschweißt wer­ den.

Aus dem DE-GM 73 09 667 ist ferner ein Kommutator der eingangs genannten Art bekannt, der allerdings nicht für einen elektrischen Kleinmotor, sondern für eine größere elektrische Maschine geeignet ist. Dieser Kommu­ tator hat den Nachteil, daß es schwierig ist, die An­ schlußteile so umzufalten, daß ein guter Kontakt zwischen den Ankerwicklungesdrähten und den Anschlußteilen entsteht, so daß mit dem angewandten Widerstandsschweißen eine feste und sichere Schweißverbindung entsteht. Dieses Pro­ blem könnte durch Erhöhen des durch das Anschlußteil fließenden Stromes gelöst werden, wobei dies jedoch mit dem Nachteil verbunden ist, daß der Elektrodenverbrauch erheblich erhöht wird und daß der Isolierzylinder durch die entstehende Wärme deformiert wird, da dieser bei elektrischen Kleinmotoren üblicherweise aus einem thermo­ plastischen Kunststoff besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommu­ tator der betrachteten Art so weiter zu entwickeln, daß auf einfache Weise eine sichere Schweißverbin­ dung zwischen den Ankerwicklungsdrähten und den An­ schlußteilen bei einem geringen Elektrodenverbrauch her­ stellbar ist, wobei gleichzeitig sichergestellt sein soll, daß der die Anschlußteile tragende Isolierzylin­ der nicht durch entstehende Wärme deformiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Kommutator hat Anschlußteile mit jeweils einem schmalen Abschnitt, dessen Querschnitts­ fläche gegenüber dem restlichen Teil des Anschlußteils verringert ist, wobei die Anschlußteile an diesen schma­ len Abschnitten umgefaltet sind, um dort die Ankerwick­ lungsdrähte in Position zu halten. Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß der elektrische Widerstand beim Wider­ standsschweißen erhöht ist, so daß die für das angewandte Schmelzverfahren erforderliche Wärme bei einem kleinen Stromverbrauch erhalten wird. Damit ist erreicht, daß der Elektrodenverbrauch beim Widerstandsschweißen sehr gering ist. Außerdem wird die Wirkung erzielt, daß der erhitzte Bereich auf eine relativ kleine Fläche begrenzt ist, wodurch eine Deformation des Isolierzylinders infolge der Schweißwärme vermieden ist.

Aus der US-PS 40 74 159 ist zwar bereits ein Kommutator bekannt, dessen Anschlußtile jeweils einen schmalen Abschnitt aufweisen. In dieser Druckschrift wird vorge­ schlagen, daß die Anschlußteile einstückig in einem langgestreckten Streifen hergestellt werden, der nach­ folgend an den vorstehend angesprochenen schmalen Ab­ schnitten zu zerschneiden ist. Damit haben die schma­ len Abschnitte lediglch die Funktion, die Trennstelle zwischen den aneinander angrenzenden Anschlußteilen zu markieren. Bei diesem bekannten Kommutator werden die Anschlußteile zudem nicht umgefaltet, um die Anker­ wicklungsdrähte in Position zu halten, die vielmehr auf die Anschlußteile aufgelötet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und eine Aus­ führungsform der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einer Seitenansicht eine Ausführungs­ form der Kommutatorvorrichtung und des Ankers für elektrische Kleinmotoren, die bereits beschrieben worden ist;

Fig. 2(A) eine Vorderansicht einer bekannten Kommutatorvorrichtung längs der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 2(B) eine Seitenschnittansicht längs der Linie B-B von Fig. 2(A);

Fig. 2(C) in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform einer Kommutatorlamelle, die in der be­ kannten Kommutatorvorrichtung benutzt wird;

Fig. 3 eine Seitenanschnittansicht einer bekannten Kommutatorvorrichtung, in der der Zuleitungsdraht mit dem Anschlußteil durch das Schmelzverfahren verbunden ist;

Fig. 4 eine Ausführungsform einer Kommutator­ lamelle, die in der Kommutatorvorrichtung nach der Erfindung benutzt wird;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kommutatorvorrichtung, die der Fig. 2 mit der bekannten Kommutatorvorrichtung entspricht;

Fig. 6 eine Seitenschnittansicht der erfindungs­ gemäßen Kommutatorvorrichtung in einer Lage, in der der Zuleitungsdraht mit dem Anschlußteil (entsprechend Fig. 3) verbunden ist.

In der Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugs­ zeichen gleiche oder entsprechende Teile in den Figuren. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein schmales Teil des An­ schlußteiles 4.

Eine Kommutatorlamelle 2, die in einer Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Kommutatorvorrichtung benutzt wird, weist ein schmales Teil 11 auf, das mit einer Breite a, wie in Fig. 4 gezeigt, gebildet und eine Aus­ gestaltung des Anschlußteils 4 ist. Das heißt, daß die Breite b des schmalen Teils 11 kleiner als die Breite a der anderen Teile des Anschlußteils 4 ist. Das Anschluß­ teil 4 ist in einer Lage gebogen, die durch gestrichelte Linien in der Fig. 4 gekennzeichnet ist, in der es zum Kommutatorteil 3 aufrechtsteht und weiter bei der Position des schmalen Teils 11 U-förmig gebogen ist, wie es bei der bekannten Kommutatorvorrichtung gemäß Fig. 2(C) der Fall ist. In diesem Fall wird das Kommutatorteil 3 natürlich kreisbogenförmig gebogen, so daß es sich der Kontur des Isolierzylinders 8 anpaßt. Die erfindungsgemäße Kommutatorvorrichtung wird in der gleichen Weise wie in den Fig. 1 und 2 zusammengebaut. Eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Kommutatorvorrichtung ist in Fig. 5 gezeigt. In dieser Kommutatorvorrichtung ist gemäß Fig. 6 der Zuleitungsdraht 7 mit dem Anschlußteil 4 verbunden, indem der Zuleitungsdraht 7 in die U-förmig ausgebildete Form des schmalen Teils 11 des Anschlußteils 4 eingesetzt wird, so daß Strom fließt, während das Anschlußteil 4 mittels des Schmelzverfahrens von oben durch eine nicht gezeigte Elektrode eingeschoben wird.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine Ausführungsform ge­ zeigt, in der die Breite des schmalen Teils 11 kleiner als die der anderen Teile des Anschlußteils 4 gemacht ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Ähnliches kann durch Bildung des schmalen Teils dadurch bewirkt werden, indem die Stärke des Anschluß­ teils 4 quer zur Breitenrichtung des Anschlußteils 4 teil­ weise reduziert wird, obgleich diese Ausbildung nicht in der Figur gezeigt ist. Wie beschrieben, ist bei der erfindungsgemäßen Kommutatorvorrichtung der schmale Teil 11 am Anschlußteil 4 angeordnet.

Dies ergibt einen höheren elektrischen Widerstandswert am schmalen Teil 11, wenn während des genannten Schmelzverfahrens ein elektrischer Strom in dem Anschlußteil 4 fließt. Folglich kann, selbst wenn der beim Schmelzverfahren verwendete Strom auf einen kleineren Wert als derjenige bei dem in den Fig. 2 und 3 beschriebenen bekannten Verfahren eingestellt ist, die er­ forderliche Schweißwärme erhalten werden. Dies führt zu verbesserten Schmelzbedingungen, da die Isolierschicht auf dem Zuleitungsdraht 7 leicht zerstörbar ist, wodurch der elektrische Kontakt des Zuleitungsdrahtes 7 mit dem An­ schlußteil 4 verbessert wird. Mit Hilfe des schmalen Teils 11 ist überdies das Anschlußteil 4 leicht U-förmig biegbar, so daß der Kontakt zwischen dem Zuleitungsdraht 7 und dem Anschlußteil 4 verbessert werden kann. Mit dem schmalen Teil 11, der das U-förmige Biegen des Anschlußteils 4 er­ leichtert, kann die Stoßkraft der Elektrode auf das An­ schlußteil 4, wie beschrieben, verringert und die Schweiß­ wärme am schmalen Teil 11 konzentriert werden, so daß ein lokaler Temperaturanstieg verhindert wird. Dies kann die Deformation des Isolierzylinders 8 verhindern.

Claims (3)

1. Kommutator für elektrische Kleinmotoren mit Kommuta­ torlamellen, die kreisbogenförmige Kommutatorteile und Anschlußteile aufweisen, die sich von den Kommutator­ teilen aufrecht erstrecken, wobei die Kommutatorteile an einem Isolierzylinder befestigt und die Anschlußteile auf einem vergrößerten Durchmesserabschnitt des Isolier­ zylinders zum Halten der Ankerwicklungsdrähte angeordnet sind, die durch Umfalten der Anschlußteile in Position gehalten und mit den Anschlußteilen durch Widerstands­ schweißen verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Anschlußteil (4) einen schmalen Abschnitt (11) aufweist, bei dem die Querschnittsfläche senkrecht zur Längsrichtung des Anschlußteils (4) kleiner ausgebildet ist als die der anderen Teile des Anschlußteils (4), und daß jedes Anschlußteil (4) an dem schmalen Abschnitt (11) umgefaltet ist.

2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schmale Abschnitt (11) durch teilweises Redu­ zieren der Breite a des Anschlußteils (4) senkrecht zur Längsrichtung des Anschlußteils (4) ausgebildet ist.

3. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schmale Abschnitt (11) durch teilweises Reduzieren der Stärke des Anschlußteils (4) ausgebildet ist.