DE3814542C2 - Kommutator für elektrische Maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für elektrische Maschi­ nen, welcher die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 auf­ weist.

Mit den bekannten Kommutatoren dieser Art läßt sich, sofern man den Gewölbedruck ausreichend hoch wählt, eine hohe dynamische Belastbarkeit und, wenn die den Kommutator tragende Nabe oder Ankerwelle durch den Kommutator einer radialen Vorspannung aus­ gesetzt ist, die auf einem wesentlichen und vorbestimmten Anteil der Armierung beruht, auch eine hohe thermische Belastbarkeit er­ reichen. Der Fertigungsaufwand für derartige Kommutatoren ist je­ doch im Vergleich zu dem Fertigungsaufwand für Preßstoffkommuta­ toren groß, weshalb Kommutatoren der Gewölbedruckbauart nur bei großen Maschinen oder Sonder- und Spezialmaschinen eingesetzt werden, nicht jedoch bei den in hohen Stückzahlen hergestellten kleinen bis mittleren Elektromaschinen.

Zwar läßt sich der Fer­ tigungsaufwand mit einer Bauweise eines Kommutators der Gewölbe­ druckbauart, wie sie in der DE-OS 32 45 699 beschrieben ist, re­ duzieren. Er ist jedoch immer noch deutlich größer als bei den bekannten Preßstoffkommutatoren, zumal dann, wenn ein hoher Ge­ wölbedruck verlangt wird, die Armierungsringe aus Stahl bestehen und wegen der Anlage an den Segmenten mit einer Isolierung ver­ sehen sein müssen, welche sowohl im Hinblick auf das Material als auch die Herstellung beträchtliche Kosten verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator der Gewölbedruckbauart zu schaffen, der kostengünstiger ist als die bekannten derartigen Kommutatoren und deshalb auch für kleine bis mittlere Maschinen in Frage kommt. Diese Aufgabe löst ein Kom­ mutator mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1.

Dadurch, daß die Isolierschicht zwischen jedem vorgesehenen Ar­ mierungsring und seinem Sitz aus plastisch verformtem Isolier­ lamellenmaterial besteht, entfallen die Kosten für eine hochwer­ tige, druck- und wärmebeständige Ringisolierung sowie die Kosten für das Aufbringen der Isolierung auf den Armierungsring, was üblicherweise durch ein Umwickeln mittels einer Isolierfolie er­ folgt. Zum Zwecke der Armierung können also blanke, das heißt nicht in einem Arbeitsgang mit einer Isolierschicht versehene Ringe, insbesondere aus Stahl, verwendet werden. Von besonderem Vorteil ist ferner, daß die Isolierschicht zumindest zum Teil am Kommutator selbst aus Teilen der Isolierlamellen, die über die Ausstanzungen der Segmente überstehen, gebildet werden kann und damit einstückig mit den Isolierlamellen ausgebildet ist. Auch dies trägt dazu bei, daß eine flexible, rationelle und automatische Herstellung des erfindungsgemäßen Kommutators bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit möglich ist.

Vorzugsweise ist der Sitz für den Armierungsring durch eine stirnseitige Ringnut bildende Aussparungen der Segmente gebildet, wobei in der Regel eine solche Ringnut in jeder der beiden Stirn­ seiten vorhanden ist. Die Isolierschicht hat dann die Form einer Manschette, die den Nutgrund der Ringnut und deren den Sitz bil­ dende Innenflanke bedeckt. Die Bildung einer derartigen Isolier­ schicht aus dem in die Ringnut ragenden überstand der Isolierla­ mellen ist nicht nur insofern vorteilhaft, als für die Bildung der Isolierschicht relativ viel Material zur Verfügung steht. Vor allem können hierbei die Isolierlamellen die Form von rechteck­ förmigen Streifen haben. Sie müssen also nicht mit den Ausstan­ zungen der Segmente entsprechenden Ausstanzungen versehen sein. Somit sind zur Herstellung der Isolierlamellen keine an die Größe und Form der Segmente angepaßte und damit teure Stanzwerkzeuge erforderlich. Außerdem entstehen keine Verluste durch den bei Ausstanzungen unvermeidlichen Stanzabfall. Die Verwendung von streifenförmigen Isolierlamellen vereinfacht auch das Zusammen­ fügen der Segmente und Isolierlamellen zu dem Segmentverband. Schließlich sind Ausführungsformen mit stirnseitigen Ringnuten auch insofern vorteilhaft, als die Bildung der Isolierschicht am Segmentverband in besonders rationeller Weise erfolgen kann, näm­ lich mit Hilfe einer kreisförmigen, geschlossenen Schneide eines Spaltmessers und/oder des Armierungsringes. Hierbei wird das Isoliermaterial nahe der äußeren Flanke der Ringnut abgetrennt und zunehmend mit dem weiteren Eindringen der Schneide in Umfangsrichtung nach beiden Seiten hin verformt.

Wenn der sich an die innere Flanke der Ringnut anschließende, ringscheibenförmige Teil gegenüber der Stirnseite des Kommutators zurückgesetzt ist, kann man auch diesen mit einer Isolierschicht versehen, die aus dem plastisch verformten Überstand der Isolier­ lamellen gebildet worden ist.

Sofern der Überstand der Isolierlamellen im Bereich der Ausstan­ zungen der Segmente zur Bildung der Isolierschicht nicht aus­ reicht, wenn die Isolierlamellen die aus elektrischen Gründen erforderliche Dicke haben, genügt es, eine größere Dicke in demjenigen Bereich, in dem der Überstand der Bildung der Isolierschicht dient, vorzusehen. Der erfindungsgemäße Kommutator ist dann vorzugsweise gemäß den An­ sprüchen 5 und 6 ausgebildet.

Die plastische Verformung des Isolierlamellenmaterials zur Bil­ dung der Isolierschicht läßt sich besonders gut ausführen, wenn das dazu vorgesehene Werkzeug, bei dem es sich auch um den Armie­ rungsring handeln kann, erwärmt ist.

Die Möglichkeit, einen erwärmten Armierungsring verwenden zu kön­ nen, ist jedoch nicht nur für die plastische Verformung des Iso­ lierlamellenmaterials von Bedeutung. Noch wichtiger ist, daß die Armierungsringe aufgeschrumpft werden können, wodurch sich ein sehr hoher Gewölbedruck, und falls gewünscht, auch eine sehr hohe und definierte radiale Vorspannung einer den Kommutator tragenden Nabe oder Welle erreichen läßt. In besonderem Maße gilt dies dann, wenn der Segmentverband bereits vor dem Aufbringen des Ar­ mierungsringes durch eine entsprechende Verkleinerung seines Außendurchmessers einem überhöhten Gewölbedruck ausgesetzt worden ist. Es ist dann nach dem Erkalten des Armierungsringes und der Freigabe des Segmentverbandes ein sehr hoher Gewölbedruck im Seg­ mentverband vorhanden. Wird der Segmentverband nun zusammen mit einer konzentrisch in seinem Innendurchmesser angeordneten Nabe mit einer Preßmasse ausgepreßt, so erhält man einen Kommutator mit einem hohen Gewölbedruck oder einem Gewölbedruck und einer radialen Vorspannung der Nabe, die auch bei sehr hohen dynami­ schen und thermischen Beanspruchungen völlig ausreichend sind, um eine Deformation der Lauffläche des Kommutators zu verhindern.

Da bei Kommutatoren mit radial vorgespannter Nabe und/oder Welle die Aufweitung, d. h. die Durchmessevergrößerung des Kommutators im Betrieb, äußerst gering ist, können deshalb zum Abdecken der Stirnflächen oder auch zur Bildung einer isolierenden Hülse zwi­ schen dem Kommutator und einer Nabe oder Welle Preßmassen verwen­ det werden, die eine geringe Dehnungsfähigkeit haben, jedoch sehr rasch aushärten. Rasch aushärtende Preßmassen haben gegenüber Preßmassen mit größerer Dehnfähigkeit, aber längerer Aushärte­ zeit, erhebliche Kostenvorteile für die Fertigung.

Eine isolierende Hülse zwischen dem Segmentverband und der ihn tragenden Nabe oder Welle kann auch aus plastisch verformtem Material der Isolierlamellen gebildet und einstückig mit den Iso­ lierlamellen ausgebildet sein. Ferner kann man statt des Ab­ deckens der Stirnflächen mit Preßmasse vorgefertigte Ringkörper aus Isolierstoff verwenden, welche nach dem Einbringen der Armie­ rungsringe in die stirnseitigen Ringnuten auf die Nabenenden auf­ gedrückt werden, wobei sich ihre äußere Mantelfläche vorzugsweise an einen Endabschnitt der Segmente abstützt.

Die Biegesteifigkeit derjenigen Materialpartien der Segmente, welche die stirnseitigen Ringnuten nach innen begrenzen, kann in ihrer radialen Höhe relativ gering gehalten werden, da durch den hohen Gewölbedruck, unter dem diese Materialpartien stehen, ihre Tragfähigkeit wesentlich erhöht wird.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt ei­ nes ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 einen unvollständig dargestellten Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 einen unvollständig dargestellen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt ei­ nes vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 6,

Fig. 6 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und einer den Segmentverband dieses Ausführungsbeispiels vorüber­ gehend aufnehmenden Druckbuchse vor der Bildung der Nutisolation,

Fig. 7 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, einer ihn auf­ nehmenden Druckbuchse und eines Werkzeuges während eines Spaltvorganges im Bereich der stirnseitigen Ringnut,

Fig. 8 eine Stirnansicht des Segmentsverbandes gemäß Fig. 7 nach Beendigung des Spaltvorganges,

Fig. 9 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, einer Druck­ buchse und eines Werkzeuges während eines sich an den Spaltvorgang anschließenden Prägevorgangs,

Fig. 10 eine Stirnansicht des Segmentverbandes gemäß Fig. 9 nach Beendigung des Prägevorgangs,

Fig. 11 einen unvollständig dargestellter Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, einer Druck­ buchse und eines Werkzeuges sowie des mittels die­ ses in die Ringnut eingebrachten Armierungsringes,

Fig. 12 eine Stirnansicht dieses Ausführungsbeispiels nach dem Einbringen des Armierungsringes in die Ring­ nut,

Fig. 13 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines Segmentverbandes gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel in einer Druckbuchse nach dem Aufbringen eines ersten Armierungsringes und während der Bildung der Isolierschicht für einen zweiten Armierungsring,

Fig. 14 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels.

Der Segmentverband des in Fig. 1 dargestellten Kommutators der Gewölbedruckbauart ist, wie Fig. 5 zeigt, aus gleich ausgebilde­ ten Segmenten 1 und ebenfalls gleich ausgebildeten Isolierlamel­ len 2 zusammengesetzt, die im Wechsel aufeinander folgen. Die Segmente 1 bestehen in üblicher Weise aus Kupfer, die Isolierla­ mellen 2 aus Micanit. Die Segmente 1 sind an ihren beiden die Stirnseiten des Kommutators bildenden Schmalseiten mit je einer Ausstanzung 3 zur Bildung je einer zur Kommutatorlängsachse kon­ zentrischen Ringnut versehen. Die Form der Ausstanzung ist L-för­ mig, da die Ringnut und die sie radial nach innen begrenzende Materialpartie zurückgesetzt sind. Der Übergang von der die Ring­ nut nach innen begrenzenden Flanke zum Nutgrund ist stark ausge­ rundet.

Die Isolierlamellen 2 haben eine rechteckige Form und ihre Länge entspricht der maximalen axialen Länge der Segmente 1, ihre Brei­ te der maximalen Höhe der Segmente 1. Wie in Fig. 6 dargestellt, erstrecken sich daher diese Lamellen 2 bis zu der durch die Mate­ rialpartie 5 definierten Stirnfläche.

Die Segmente 1 werden mit den Isolierlamellen 2 zu einem Seg­ mentverband zusammengesetzt und dann durch eine konische Buchse hindurch in eine dickwandige Druckbuchse 7 gedrückt. Diese starke Reduzierung des Außendurchmessers des Segmentverbandes hat zur Folge, daß sich die Isolierlamellen 2 unter plastischer Verfor­ mung den Segmentflächen anformen, d. h. der Segmentverband formiert und unter einem zunächst überhöhten Gewölbedruck gehalten wird. Die Segmente 1 nehmen dabei die durch die Innenwandung der Druck­ buchse 7 vorgegebene Position ein.

Nunmehr wird, wie Fig. 7 zeigt, nacheinander an den beiden Stirnseiten oder gleichzeitig mit Hilfe eines Spaltwerkzeuges 8, das auf einem in die Bohrung des Segmentverbandes spielfrei eingreifenden Stützbolzen 9 sitzt, der in die Ringnut 6 ragende Überstand der Isolierlamellen 2 fortschreitend nahe der äußeren Flanke der Ringnut 6 abgespalten und fortschreitend unter pla­ stischer Verformung zur inneren Flanke der Ringnut 6 hin radial und nach beiden Seiten hin tangential verdrängt, so daß sich eine Isolierschicht bildet, welche die innere Flanke der Ring­ nut 6 und den Nutgrund bedeckt (Fig. 8).

Das Spaltwerkzeug B hat deshalb, wie Fig. 7 zeigt, eine Ring­ schneide am freien Ende eines Ringes, der außen eine zylindrische Mantelfläche und innen eine sich zur Ringschneide hin erweitern­ de, konische Mantelfläche hat.

Danach wird, wie in Fig. 9 dargestellt, das Spaltwerkzeug 8 durch ein Prägewerkzeug 10 ersetzt, das ebenfalls durch einen Ring mit zylindrischer Außenmantelfläche und konischer Innen­ mantelfläche gebildet ist. Der Konuswinkel dieser Innenmantel­ fläche ist jedoch kleiner als derjenige der Innenmantelfläche des Spaltwerkzeuges B. Außerdem ist das freie Ende des Ringes, dessen Breite hier etwa gleich der Hälfte der Weite der Ringnut ist, mit Radien versehen. Der Prägevorgang und die mit ihm verbundene plastische Verformung des Isolierlamellenmaterials führen zur Bildung einer geschlossenen, gleichmäßigen Isolierschicht 11, die im Ausführungsbeispiel eine zum Nutgrund hin zunehmende Dicke hat. Sowohl das Spaltwerkzeug B als auch das Prägewerkzeug 10 sind erwärmt, da sich mit einem warmen Werkzeug eine bessere und gleichmäßigere plastische Verformung und höhere Verdichtung des Isolierlamellenmaterials erreichen läßt.

Zum Schluß wird mittels einer Druckhülse 12, die auf einem Präge­ stempel 13 angeordnet ist, ein erwärmter Armierungsring 14 in die Ringnut 6 eingedrückt. Wie Fig. 11 zeigt, ist der Innendurchmes­ ser des Armierungsringes 14 im wiedererkalteten Zustand um die erforderliche Dicke der Isolierschicht 11 größer als der Innendurchmesser der Ringnut 6. Sein Außendurchmesser ist um den aus elektrischen Gründen erforderlichen Betrag kleiner als der Außendurchmesser der Ringnut 6. Ferner ist der Armierungsring 14 am Übergang von seiner Innenmantelfläche zu der dem Nutgrund zugekehrten Stirnseite mit einer Ausrundung versehen, welche der Ausrundung der Ringnut angepaßt ist. Durch das Einpressen des erwärmten Armierungsringes 14 wird die Isolierschicht 11, unter fortschreitender plastischer Verformung, zum Nutgrund und der inneren Flanke der Ringnut 6 hin verdichtet und kommt in die endgültige, in den Fig. 1 und 11 dargegestellte Form.

Der Prägestempel 13 hat im Anschluß an einen in die Bohrung des Segmentverbandes spielfrei eingreifenden Endabschnitt eine Ringschulter 15 als Übergang zu dem die Druckhülse 12 tragenden Abschnitt. Mit dieser Ringschulter 15 wird an die durch die Mate­ rialpartien 4 gebildete Stirnfläche eine Isolierschicht 11′ ge­ formt, welche einstückig mit der Isolierschicht 11 ausgebildet ist.

Der während der Ausbildung der Isolierschicht 11 und dem Einpres­ sen der erwärmten Armierungsringe 14 durch die Druckbuchse 7 un­ ter einem überhöhten Gewölbedruck gehaltene Segmentverband wird nunmehr aus dieser ausgestoßen. Dabei weitet sich der Segmentver­ band unter Abbau seines überhöhten Gewölbedruckes so weit auf, bis sich zwischen der zunehmenden Spannung der Armierungsringe 14 und dem Gewölbedruck im Segmentverband ein Gleichgewichtszustand einstellt.

Der Segmentverband kann nunmehr zur Fertigstellung des Kommuta­ tors in die Preßbuchse eines nicht dargestellten Preßwerkzeuges eingebracht werden, durch das eine ebenfalls eingebrachte Nabe 16 konzentrisch zu seiner Längsachse fixiert wird.

Danach werden der Zwischenraum zwischen der Außenmantelfläche der Nabe 16 und der Innenmantelfläche des Segmentverbandes mit einer Preßmasse 17 ausgefüllt. Dabei wird außerdem, wie Fig. 1 zeigt, der Zwischenraum zwischen der Außenmantelfläche der Armierungs­ ringe 11 und der äußeren Flanke beider Ringnuten 6 sowie der restliche Raum der Ausstanzungen 3 bis zu den durch die Materialpartie 5 und die Nabe 16 definierten Stirnflächen des Kommutators ausgefüllt. Man erhält dann einen Kommutator mit relativ hohem Gewölbedruck und somit hoher dynamischer Bean­ spruchbarkeit.

Eine weitere Möglichkeit zur Fertigstellung des Kommutators be­ steht darin, den Segmentverband durch Erwärmen sowie durch die Preßmasse 17, die zwischen den erwärmten Segmentverband und eine konzentrisch in diesem angeordnete Nabe 16 unter Druck einge­ bracht wird, bis zur Anlage an die in ihrem Durchmesser entspre­ chend größer gehaltene Preßbuche des Preßwerkzeuges aufzuweiten, wie dies in der DE-OS 30 48 470 beschrieben ist. Wegen der dabei erreichbaren hohen radialen Vorspannung der Nabe 16 wird das Be­ triebsverhalten solcher Kommutatoren ganz wesentlich durch die äußerst harte Federcharakteristik der Nabe und/oder Ankerwelle bestimmt, wodurch solche Kommutatoren für eine hohe thermische und hohe dynamische Beanspruchung geeignet sind.

Da jeder infolge einer Betriebsbeanspruchung den Segmentverband aufzuweiten suchenden Radialkraft sofort der Abbau entsprechender, von der vorgespannten Nabe radial auf den Innenrand des Segment­ verbandes gerichteter Stützkräfte auf äußerst kurzem Wege folgt, tritt auch keine wesentliche Durchmesservergrößerung des Segment­ verbandes auf.

Dieser Vorteil ermöglicht die Verwendung asbestfreier Preßmassen, z. B. einer glasfaserarmierten Polyestermasse, die gegenüber den asbesthaltigen Massen eine geringere Dehnungsfähigkeit haben, je­ doch sehr rasch aushärten, somit einen kurzen Preßzyklus gestat­ ten und damit eine wesentliche Reduzierung der Fertigungskosten ermöglichen.

Statt des Ausfüllens des nicht vom Armierungsring benötigten Rau­ mes der Ausstanzungen mit Preßmasse kann, wie Fig. 14 bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt, in den axial neben der Ringnut 106 liegenden Teil des durch die Ausstanzungen gebil­ deten Ringraumes ein vorgefertigter Ring 118 aus Isolierstoff eingesetzt werden, dessen außenliegende Stirnfläche bündig mit der durch die Materialpartie 105 gebildeten Stirnfläche des Kommu­ tators abschließt. Zur Festlegung des Ringes 118 genügt es, einen Preßsitz zwischen dem Ring 118 und den Materialpartien 105 der Segmente 101 und/oder einer als Nabe 116 dienenden Buchse vorzu­ sehen.

Zwar könnte man einen vorgefertigten Ring 118 auch dann verwen­ den, wenn wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der hohl­ zylindrische Zwischenraum zwischen der Nabe und der Innenmantel­ fläche des Segmentverbandes mit einer Preßmasse gefüllt ist. Be­ sonders vorteilhaft ist der Ring 118 jedoch dann, wenn die Iso­ lierung zwischen dem Segmentverband und der Nabe aus radial nach innen überstehenden Endabschnitten der Isolierlamellen gebildet ist. Diese Überstände werden wie diejenigen, aus denen die Iso­ lierschicht 111 und 111′ gebildet wird, plastisch verformt und zu einer lückenlosen Isolierhülse 119 verformt, was mittels eines entsprechenden Werkzeuges ausgeführt wird, das vorzugsweise er­ wärmt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 erfolgt nicht, was an sich möglich wäre, die plastische Verformung der Überstände mittels der Nabe 116. Vielmehr wird diese erst an­ schließend in die bereits verformte und verdichtete Isolierhülse 119 eingegepreßt, wodurch der Gewölbedruck im Segmentverband re­ duziert und der Nabe 116 eine radiale Vorspannung einverleibt wird.

Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die Ausführungen zu dem er­ sten Ausführungsbeispiel Bezug genommen, da das Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 14 im übrigen nicht vom ersten Ausführungsbei­ spiel abweicht.

Sofern das in die Ausstanzungen ragende Material der Isolierla­ mellen 202 nicht ausreichen sollte, um eine geschlossene Isolier­ manschette zu bilden, was bei Kommutatoren mit einer niedrigen Teilung, also mit in Umfangsrichtung relativ breiten Segments 201 der Fall sein kann, kann man, wie Fig. 2 zeigt, auf nur einer Seite der Isolierlamellen 202 oder auch auf beiden Seiten einen zusätzlichen, rechteckförmigen Isolierlamellenstreifen 202′ an­ ordnen, der sich nur von der Innenmantelfläche des Segmentverban­ des radial nach außen bis in die Höhe der äußeren Begrenzung der Ausstanzungen erstreckt. Zur Aufnahme dieser Isolierlamellen­ streifen 202′ sind die Segmente 201 in entsprechendem Maße in ihrer in Umfangsrichtung des Kommutators gemessenen Breite redu­ ziert.

Statt der Isolierlamellen 202 und der zusätzlichen Isolierlamel­ lenstreifen 202′ kann mag natürlich auch, wie Fig. 3 zeigt, Iso­ lierlamellen 302 verwenden, die Bereiche unterschiedlicher Dicke haben, wobei der Überstand im Bereich größerer Dicke einseitig oder beidseitig sein kann. Die Segmente 301 haben wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine entsprechend verringerte Breite.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen nur durch gegenüber der Bürstenlauf­ fläche des Kommutators radial nach innen zurückgesetzte Isolier­ lamellen, wodurch im Bereich der Bürstenlauffläche Luftspalte zwischen den benachbarten Segmenten 401 entstehen, sowie durch andere Querschnittsformen der beiden stirnseitigen Ringnuten und der in diesen liegenden Armierungsringe 414. Selbstverständlich könnten auch bei den übrigen Ausführungsformen die Isolierlamel­ len gegenüber der Bürstenlauffläche radial nach innen abgesetzt sein. Wie Fig. 4 zeigt, bildet bei diesem Ausführungsbeispiel der Nutgrund beider stirnseitigen Ringnuten eine konische Fläche, die einen stumpfen Winkel mit der den Sitz für den Armierungsring 414 bildenden inneren Nutflanke einschließt. Diese Querschnittsform ist dadurch bedingt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Spaltvorgang und die anschließende plastische Verformung des in die Ausstanzungen ragenden Teils der Isolierlamellen mittels des Armierungsringes 414 erfolgt, der deshalb auf seiner einen Stirn­ seite durch eine konische oder konusähnliche Fläche begrenzt ist. Diese Fläche bildet mit der Außenmantelfläche des Armierungsrin­ ges 414 eine Ringschneide und eine sich daran anschließende De­ formations- und Prägefläche, durch die das überstehende Isolier­ lamellenmaterial zu einer Isolierschicht 411 plastisch verformt wird, welche den Nutgrund der Ringnut und deren innere Flanke be­ deckt, zwischen denen ein ausgerundeter Übergang vorhanden ist. Die beiden Armierungsringe 414 werden wie die Armierungsringe 14 des ersten Ausführungsbeispiels mittels einer Druckhülse, die auf einem Prägestempel sitzt, eingepreßt. Mittels dieses Prägestem­ pels wird die sich an die Isolierschicht 411 anschließende Iso­ lierschicht 411′ gebildet, welche den von den die Ringnuten nach innen begrenzenden Materialpartien 404 der Segmente 401 gebilde­ ten Teil der Stirnfläche des Segmentverbandes bedeckt.

Wie das in Fig. 13 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, das sich im fertigen Zustand nicht von demjenigen gemäß Fig. 1 unter­ scheidet, kann der Spaltvorgang und das anschließende plastische Verformen des in den Bereich der Ausstanzungen ragenden Teils der Isolierlamellen auch in einem einzigen Arbeitsgang durchge­ führt werden. Hierzu ist ein kombiniertes Spalt- und Prägewerk­ zeug 20 vorgesehen, das längsverschiebbar auf dem spielfrei in den Segmentverband eingreifenden Stützbolzen 9 angeordnet ist. Der Spalt- und Prägevorgang erfolgt, während sich der Segmentver­ band in der Druckbuchse 7 befindet. Das Spalt- und Prägewerkzeug 20 hat eine ähnliche Form wie der Armierungsring 414, das heißt, sein in die Ringnut eindringender, ringförmiger Teil, dessen zy­ lindrische Außenmantelfläche einen etwas kleineren Durchmesser als die äußere Flanke der Ringnut hat, bildet an seinem freien Ende zusammen mit dieser Außenmantelfläche eine im Querschnitt keilförmige Ringschneide. Über einen aus gerundeten Übergangsbe­ reich schließt sich an die eine konische Ringzone, welche zusam­ men mit der Außenmantelfläche die Ringschneide bildet, eine zwei­ te konische Ringzone an, deren Konuswinkel jedoch kleiner ist und etwa demjenigen des Prägewerkzeuges 10 entspricht. Die Überstände der Isolierlamellen 2 über die Segmente 1 werden deshalb bei dem kombinierten Spalt- und Prägevorgang soweit plastisch verformt, daß zuverlässig beim Einpressen des Armierungsringes 14 die Iso­ lierschicht 11 die in Fig. 13 links dargestellte, endgültige Form erhält. Bei dem Einpressen des Armierungsringes 14 wird, wie be­ reits in Verbindung mit Fig. 11 erläutert, mittels eines die Druckhülse tragenden Prägestempels die Isolierschicht 11′ gebil­ det.

Claims (17)

1. Kommutator für elektrische Maschinen mit durch Iso­ lierlamellen voneinander distanzierten Segmenten, die wenigstens einen zur Kommutatorlängsachse konzentrischen Sitz für einen vor­ gespannten Armierungsring bilden, der von diesem Sitz durch eine druck- und wärmebeständige Isolierschicht distanziert ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (11; 111; 411) aus plastisch verformtem Isolierlamellenmaterial besteht.

2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile der Isolierschicht (11; 111; 411) einstückig mit den Isolierlamellen (2; 202; 302; 402) ausgebildet sind.

3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sitz für den Armierungsring (14; 114; 414) durch eine stirnseitige Ringnut (6; 106) bildende Abstanzungen (3) der Segmente (1; 101; 201; 301; 401) gebildet ist und die Isolier­ schicht (11; 111; 411) die Form einer Manschette hat, die den Nutgrund der Ringnut (6; 106) und deren den Sitz bildende innere Flanke bedeckt.

4. Kommutator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (11, 111; 411) eine die Stirnfläche zwi­ schen der Ringnut (6; 106) und dem Innenrand des aus den Seg­ menten (1; 101; 201; 301; 401) und den Isolierlamellen (2; 202; 302; 402) bestehenden Segmentverbandes bedeckende Fort­ setzung (11′; 111′, 411′) hat.

5. Kommutator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierlamellen (202, 202′; 302) von ihrer inneren Begrenzungsfläche radial nach außen bis zu einer Stelle, deren Abstand von der Außenmantel fläche des Kommutators höchstens geringfügig kleiner ist als der Abstand der äußeren Flanke der Ringnut (6) von dieser Außenmantelfläche, eine vergrößerte Dicke haben und die Segmente (201; 301) entsprechende Absetzungen auf­ weisen.

6. Kommutator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der vergrößerten Dicke der Isolierlamellen zumin­ dest an der einen Seite eines Streifens konstanter Dicke ein zweiter Streifen (202′) konstanter Dicke anliegt.

7. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierlamellen (402) zumindest auf einem Teil ihrer Erstreckung in Richtung der Kommutatorlängsachse im Abstand von der Außenmantelfläche des Kommutators enden.

8. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) einen ausgerundeten Übergang von der den Sitz bildenden inneren Flanke in den Nutgrund auf­ weist.

9. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund der Ringnut (106) eine konusar­ tige Fläche bildet, die einen stumpfen Winkel mit der den Sitz bildenden inneren Flanke einschließt.

10. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der unisolierte Armierungsring (14; 114; 414) am Übergang von seiner Innenmantelfläche zu wenigstens einer seiner beiden Stirnseiten hin eine Ausrundung aufweist.

11. Kommutator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Armierungsring (14; 114; 414) aus Stahl besteht.

12. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der unisolierte Armierungsring (414) auf seiner dem Nutgrund zu­ gekehrten Seite eine Schrägfläche in Art einer konischen Fläche aufweist, die sich an eine geschlossene Ringschneide anschließt, welche sich längs der Außenkante des Armierungsringes erstreckt.

13. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Segmente (1; 101; 201; 301; 401) unter Zwischenlage einer isolierenden Hülse (119) auf einer Nabe (16; 116) oder Welle angeordnet ist.

14. Kommutator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülse (119) aus plastisch verformtem Material der Isolierlamellen gebildet und einstückig mit den Isolierlamellen ausgebildet ist.

15. Kommutator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (16; 116) aus Stahl oder Metall besteht und in radialer Richtung vorgespannt ist.

16. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 1 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Armierungsring (14; 114; 414) enthaltende Ringnut (6; 106) durch einen Ringkörper (118) aus Isolierstoff abgedeckt ist.

17. Kommutator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (118) bündig mit der von den Segmenten (1; 101; 401) gebildeten Endfläche des Kommutators abschließt.