DE4106307A1 - Rollkommutator fuer elektrische maschinen und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Rollkommutator für elektrische Maschinen nach der Gattung des Haupt­ anspruchs, sowie ein Verfahren zu seiner Herstel­ lung gemäß Anspruch 5.

Bei einem bekannten Rollkommutator der hier ange­ sprochenen Art (DE-AS 12 18 053) werden die Lamel­ len aus einem Metallprofil hergestellt, indem quer zur Längsrichtung des Profils Nuten eingeprägt wer­ den. Zur Verankerung des der Verpressung der Lamel­ len dienenden Materials werden aus ihnen durch einen Schälvorgang Verankerungskrallen herausgear­ beitet, die auf der die spätere Innenseite des Kom­ mutators bildenden Oberfläche des Metallprofils entspringen. Es bedarf also eines separaten Her­ stellungsvorgangs, um die Verankerungskrallen aus dem Metallprofil herauszuarbeiten.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Rollkommutator mit den in An­ spruch 1 genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß er einfacher und damit preiswerter herstellbar ist. Es entfallen Biege- oder Schälvor­ gänge zum Herausarbeiten der Krallen und damit also Bearbeitungsschritte bei der Herstellung des Roll­ kommutators. Überdies kann bei der Herstellung des Kommutators eine Werkzeuggruppe wegfallen, die zu­ sätzliche Wartungsarbeiten erforderlich macht.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Rollkommutators, bei dem das Metallprofil einen im wesentlichen L-förmigen Grundkörper aufweist. Der längere Arm dieses Grundkörpers weist auf sei­ ner im fertigen Zustand des Kommutators innen lie­ genden Oberfläche Vorsprünge auf, die vorzugsweise einen V-förmig ausgebildeten Wurzelbereich haben. Die Enden dieser Vorsprünge sind in entgegengesetz­ ter Richtung im wesentlichen parallel zu dem länge­ ren Arm des Grundkörpers nach außen gerichtet. Das Metallprofil weist also einen einfachen Querschnitt auf, der es erlaubt, das Metallprofil im Strang­ preßverfahren kostengünstig herzustellen.

Weitere Ausgestaltungen des Rollkommutators ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es hat sich als be­ sonders vorteilhaft erwiesen, daß die Verankerungs­ krallen die Isoliermasse sicher halten und auch die Einbringung von Armierungsringen ermöglichen.

Das L-förmige Metallprofil für den Rollkommutator nach Anspruch 1 ermöglicht außerdem ein sehr einfa­ ches und zuverlässiges Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol­ genden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein der Herstellung eines Rollkommutators dienendes Metallprofil in verschiedenen Bearbeitungsstadien;

Fig. 2 eine skizzenhafte Draufsicht auf eine Stirnseite eines Rollkommutators;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines fertigen Roll­ kommutators im Teilschnitt und

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch eine einzelne Lamelle des Rollkommutators.

Aus Fig. 1 ergeben sich die einzelnen Bearbei­ tungsschritte bei der Herstellung eines Rollkommu­ tators aus einem Metallprofil 1.

Das Metallprofil 1 weist einen im wesentlichen L-förmigen Grundkörper 3 auf, dessen kürzerer Arm 5 gemäß Fig. 1 nach unten gerichtet ist, während dessen längerer Arm 7 im wesentlichen horizontal verläuft. Von der Oberseite des längeren Arms ent­ springen hier zwei flügelartig nach außen gerich­ tete Vorsprünge 9 und 11, aus denen die Veranke­ rungskrallen 13 und 15 hergestellt werden. Dazu werden in einem ersten Verarbeitungsschritt, der hier als erste Stufe bezeichnet ist, mit Hilfe ei­ nes ersten Schneidwerkzeugs 17 aus dem Vorsprung 11 Segmente 19 als Abfall herausgeschnitten, die für die weitere Bearbeitung den ausreichenden Abstand zwischen den benachbarten Verankerungskrallen 15 schaffen.

Die Bewegungsrichtung des Metallprofils 1 durch eine Bearbeitungsstation zur Herstellung einzelner Strangabschnitte die jeweils zu einem Rollkommuta­ tor ausgebildet werden, ist durch einen Pfeil ange­ deutet.

In der zweiten Stufe der Bearbeitung werden mit ei­ nem zweiten Schneidwerkzeug 21, welches hier ledig­ lich angedeutet und dessen Bewegungsrichtung durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, aus dem Vorsprung 9 entsprechende Segmente 23 für den Abstand der be­ nachbarten Verankerungskrallen 13 ausgeschnitten, die wiederum als Abfall anfallen.

In der dritten Bearbeitungsstufe werden durch ein in Pfeilrichtung parallel zum längeren Arm 7 ver­ fahrendes drittes Schneidwerkzeug 25 zwischen den stehengebliebenen Verankerungskrallen 13 und 15 Kerben ausgeschnitten, wobei Segmente 27 als Abfall anfallen.

Im nächsten, als vierte Stufe bezeichneten Bear­ beitungsschritt werden mit gegenläufig arbeitenden geeigneten Prägewerkzeugen 29a und 29b, welche hier lediglich skizziert dargestellt sind und deren Be­ wegungsrichtung durch Pfeile angedeutet wird, die zwischen den Verankerungskrallen 13 und 15 liegen­ den Bereiche des Grundkörpers 3 zusammengestaucht, so daß den Verankerungskrallen 13 und 15 zugeord­ nete Lamellen 31 gebildet werden, die durch schmale Stege 33 miteinander in Verbindung stehen. Die Stege verlaufen unmittelbar an der Unterseite des Grundkörpers 3, die - wie weiter unten erläutert - die Außenseite des späteren Rollkommutators bildet.

Schließlich werden in einem weiteren, als fünfte Stufe gekennzeichneten Bearbeitungsschritt die Stege 33 in dem Bereich ausgeschnitten, in dem die kürzeren Arme 5 in den Grundkörper 3 einmünden. Dazu wird ein viertes Schneidwerkzeug 35 etwa in Richtung der Längserstreckung der kürzeren Arme 5 beziehungsweise des eingezeichneten Pfeils in den Zwischenraum zwischen zwei Lamellen 31 eingebracht, so daß die Stege 33 im Bereich der kürzeren Arme 5 ausgeschnitten werden und Segmente 37 als Abfall anfallen.

Für die Herstellung der für einen Rollkommutator erforderlichen Strangabschnitte 38 aus dem Metall­ profil 1 ist es möglich, diese Strangabschnitte vor der ersten Stufe oder nach der fünften Stufe vom Metallprofil 1 abzutrennen. In Fig. 1 wird davon ausgegangen, daß die Abtrennung einzelner Strangab­ schnitte 38 vor der ersten Stufe stattgefunden hat.

In einem nächsten Bearbeitungsschritt werden die einzelnen, in Fig. 1 stark verkürzt dargestellten Strangabschnitte 38 nach der 5. Stufe zu einem Kreisring gebogen, so daß sich die in Fig. 2 stark skizzierte Draufsicht auf die Stirnseite eines La­ mellenringes 38a eines Rollkommutators 39 ergibt. Die einzelnen in Fig. 1 angedeuteten Strangab­ schnitte 38 des Metallprofils 1 werden dabei so ge­ bogen, daß die Verankerungskrallen 13 und 15 auf der Innenseite des kreiszylindrisch ausgebildeten Rollkommutators zu liegen kommen und die Unterseite der in Fig. 1 gezeigten Lamellen 31 deren Außen­ seite bildet.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß der zwischen den kürzeren Armen 5 vorhandene Zwischenraum 41 durch das Rollen der in Fig. 1 dargestellten Lamellen 31 aufgeweitet wird, während der zwischen den jeweils benachbarten Verankerungskrallen 13 beziehungsweise 15 liegende Zwischenraum 43 eingeengt wird.

In den gemäß Fig. 2 angedeuteten Rollkommutator 39 können dann stirnseitig Armierungsringe 45 und 47 eingelegt werden, deren Durchmesser so gewählt ist, daß diese zwischen den Verankerungskrallen 13 und 15 und dem Grundkörper 3 des Metallprofils 1 zu liegen kommen. In das Innere des Rollkommutators kann mit isolierendem Abstand eine Buchse 49 einge­ führt werden, die als Sitz des fertigen Rollkommu­ tators 39 auf der Welle einer elektrischen Maschine dient.

Wie aus dem Querschnitt des in Fig. 3 dargestell­ ten Kommutators 39 erkennbar, werden in einem näch­ sten Bearbeitungsschritt die genannten Teile, der Rollkommutator 39, die Armierungsringe 45 und 47 sowie die Buchse 49 mit Kunststoff 51 miteinander verpreßt. Um der Buchse 49 einen besseren Halt zu geben, kann diese auf ihrer Außenseite mit Vor­ sprüngen und Vertiefungen versehen sein.

In einem weiteren Arbeitsgang wird der Rollkommuta­ tor auf seiner Außenseite abgedreht beziehungsweise abgeschliffen, wobei die Verbindungsstege 33 zwi­ schen den einzelnen Lamellen 31 abgetragen werden. Die einzelnen Lamellen 31 werden danach nur noch von den Armierungsringen 45 und 47 sowie von der Kunststoffmasse 51 zusammengehalten. Dabei ist festzuhalten, daß die Verankerungskrallen 13 und 15 den Lamellen im Kunststoff 51 einen sicheren Halt geben. Lamellen 31 und Buchse 49 sind ferner durch den Kunststoff 51 voneinander isoliert.

Aus dem oben Gesagten wird deutlich, daß die Her­ stellung des Rollkommutators relativ einfach ist. Ins­ besondere bedarf es für die Ausbildung der Veranke­ rungskrallen 13 und 15 keinerlei separater Bearbei­ tungsschritte, was insbesondere aus Fig. 1 deut­ lich wird. Wesentlich ist, daß die Verankerungs­ krallen bereits nach dem Ausschneiden der Segmente 19 und 23 in der ersten und zweiten Stufe des Bear­ beitungsvorgangs ihre endgültige Form haben. Ein weiterer Biege- oder Schälvorgang, wie er oben im Zusammenhang des Standes der Technik angedeutet wurde, ist hier nicht erforderlich.

Die in Fig. 4 gezeigte vergrößerte Schnittdarstel­ lung durch eine Lamelle 31 entlang ihrer Mittel­ ebene zeigt den Grundkörper 3 mit dem längeren Arm 7 und mit dem in etwa 90° zu diesem verlaufenden kürzeren Arm 5.

Auf der dem kürzeren Arm 5 gegenüberliegenden Seite des längeren Arms 7 entspringen die Verankerungs­ krallen 15 und 13. Es ist ersichtlich, daß die in Form von Vorsprüngen in ihrem Ursprungsbereich nahe dem Grundkörper 3 jeweils einen praktisch V-förmi­ gen Wurzelbereich 53 und 55 aufweisen, an den sich die jeweils in entgegengesetzter Richtung nach außen parallel zum längeren Arm 7 verlaufenden En­ den 57 und 59 der Verankerungskrallen anschließen. Die Länge der Enden 57 und 59 ist so gewählt, daß diese praktisch die gesamte Restlänge des längeren Arms 7, vom Wurzelbereich 53 beziehungsweise 55 aus gesehen, überspannen. Auf diese Weise entsteht zwi­ schen dem Grundkörper 3 beziehungsweise dessen län­ geren Arm 7 und den Enden 57 und 59 der Veranke­ rungskrallen 13 und 15 ein Zwischenraum 61 bezie­ hungsweise 63, der jeweils der Aufnahme eines Ar­ mierungsrings (siehe Bezugsziffer 45 und 47 in Fig. 3) dienen kann. Auf jeden Fall gelangt in die­ sen Zwischenraum 61 beziehungsweise 63 beim Ver­ pressen des Rollkommutators 39 Kunststoffmasse, die dann von den Enden 57 und 59 der Verankerungskral­ len 13 und 15 sicher gehalten wird, was sich auch aus der Teilschnittdarstellung gemäß Fig. 3 deut­ lich ergibt.

Die Enden 57 und 59 sind dünner ausgebildet als de­ ren zugehörige Wurzelbereiche 53 und 55 bezie­ hungsweise der Grundkörper 3. Dadurch wird der Rollkommutator relativ leicht, wobei gleichzeitig eine sichere Verankerung der Lamellen in der zuge­ hörigen Kunststoffmasse 51 gewährleistet ist.

Nach alledem ergibt sich, daß die Veran­ kerungskrallen 13 und 15 auch entgegengesetzt ange­ ordnet sein können, wobei die Wurzelbereiche 53 be­ ziehungsweise 57 nicht von innen nach außen ausein­ anderlaufen sondern aufeinander zu gerichtet sind. Zusätzlich sind dann die Enden der Verankerungs­ krallen aufeinander zu gerichtet. Bei einer derar­ tigen Anordnung der Verankerungskrallen entfällt die Möglichkeit der Einbringung von Armie­ rungsringen, was aber bei leichteren Ausführungs­ formen nicht von Nachteil ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Verankerungskrallen sind die Vor­ sprünge 9 und 11 des Metallprofils 1 entsprechend ausgebildet.

Claims (5)

1. Rollkommutator für elektrische Maschinen, mit einer Anzahl ringförmig nebeneinander angeordneten, aus einem durchgehenden Metallprofil herstellbaren Lamellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall­ profil (1) auf seiner einen Seite bereits vor der Herstellung der Lamellen (31) Vorsprünge (9, 11) aufweist, die nach dem Aufrollen des bearbeiteten Metallprofils als Verankerungskrallen (13, 15) die­ nen.

2. Rollkommutator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Metallprofil (1) einen im wesentlichen L-förmigen Grundkörper (3) aufweist, und daß die Vorsprünge (9, 11) einen vorzugsweise V-förmig ausgebildeten Wurzelbereich (53, 55) aufwei­ sen, und daß deren Enden (57, 59) sich im wesentli­ chen parallel zum längeren Arm (7) des Grundkörpers (3) erstrecken.

3. Rollkommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (57, 59) in entgegen­ gesetzten Richtungen nach außen ragen.

4. Rollkommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (57, 59) dünner sind als der Wurzelbereich (53, 55) der Ver­ ankerungskrallen (13, 15) und/oder die übrigen Be­ reiche des Grundkörpers (3).

5. Verfahren zur Herstellung eines Rollkommutators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) zunächst die Verankerungskrallen (13, 15) aus den Vorsprüngen (9, 11) durch Ausschneiden von Segmenten (19, 23) freigestanzt werden,
• b) danach die Lamellen (31) durch Ausschneiden wei­ terer Segmente (27) in Längsrichtung zwischen den Lamellen (31) aus dem längeren Arm (7) des Metall­ profils (1) vorgeformt werden,
• c) anschließend die Lamellen (31) durch gegenläu­ fige Prägewerkzeuge (29a, 29b) voneinander bis auf schmale an der Lamellenaußenseite liegende Stege (33) voneinander getrennt werden,
• d) sodann die Stege (33) im Bereich der kürzeren Arme (5) des Metallprofils (1) durch ein Schneid­ werkzeug (35) entfernt werden und
• e) schließlich die Lamellen (31) in einem vom Me­ tallprofil (1) abgetrennten Strangabschnitt (38) zu einem Lamellenring gerollt, mit Kunststoff ver­ preßt, darin verankert sowie durch Entfernen der Stege (33) voneinander isoliert werden.