DE4120899C2 - Kommutator und Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial an den Kommutator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial und insbesondere auf ein Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial an ein Verbindungselement, an das eine Verbindungsleitung durch thermisches Schweißen befestigt werden soll, und auf einen auf diese Weise hergestellten Kommutator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 16 bzw. 8.

Kommutatoren für elektrische Motoren sind als bspw. Verbindungselemente, mit denen jeweils Verbindungsleitungen durch thermisches Schweißen befestigt werden, bekannt (DE-AS 23 28 698).

Der Kommutator besitzt klauenförmige Verbindungsbereiche bzw. Segmente, mit denen Wicklungen einer Ankerspule durch bspw. Widerstandsschweißen elektrisch verbunden werden. Beim Kommutator besteht jedoch ein Problem darin, daß der elektrische Widerstand zwischen den klauenförmigen Verbindungsbereichen und den Spulenwicklungen aufgrund von Dehnung und Schrumpfung der betreffenden hergestellten Teile bei Auftreten einer wesentlichen Temperaturdifferenz zwischen den Teilen, mit denen die Wicklungen (die durch Anwenden von lediglich Druck befestigt werden) mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen verbunden werden, sich erhöht. Da ein kleiner Zwischenraum zwischen jedem der klauenförmigen Verbindungsbereiche und den betreffenden Wicklungen vorhanden ist, neigt der Kommutator zu Oxidation. Auch in diesem Falle besteht ein ähnliches Problem, wie oben erwähnt, nämlich darin, daß der elektrische Widerstand sich erhöht.

Deshalb besteht ein vorgeschlagenes Verfahren darin, Lötmaterial vorab an die klauenförmigen Verbindungsbereiche des Kommutators anzubringen und dieses danach mittels Wärme wieder zu schmelzen, die zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, an dem die Wicklungen (die durch Druck angebracht werden) mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen elektrisch verbunden werden, so daß bewirkt wird, daß der Umfang jedes der Bereiche, an denen die Wicklungen mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen elektrisch verbunden werden, mit dem geschmolzenen Lötmaterial bedeckt ist, wodurch eine Erhöhung des elektrischen Widerstandes aufgrund von entweder thermischer Expansion und Kontraktion oder von Oxidation vermieden ist.

Als Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterialien an Verbindungselemente, wie bspw. Kommutatoren usw., mit denen Verbindungsleitungen durch thermisches Schweißen elektrisch verbunden werden, sind verschiedene Verfahren bekannt, wie bspw. das elektrolytische Trommelplattierverfahren, das Schmelzplattierverfahren oder das Verfahren zum Bilden einer laminierten Platte, an die Lötmaterial vorab in Form eines Zylinders gebracht wird. Das Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial an klauenförmige Verbindungselemente eines Kommutators durch elektrolytisches Trommelplattieren wird bspw. allgemein angewendet, weil dadurch eine große Produktionskapazität sichergestellt werden kann.

Für das oben genannte elektrolytische Trommelplattierverfahren sind jedoch große Einrichtungen notwendig (bspw. eine elektrolytische Plattiereinrichtung), und es ist absolut notwendig, Einrichtungen zum Aufbereiten der zu entsorgenden Restsäuren vorzusehen. Es ist auch notwendig, eine Vorbehandlung, wie das Reinigen mittels einer Säure durchzuführen, um ein zuverlässiges Anwenden des Plattierverfahrens an Kommutatoren oder dgl. zu ermöglichen.

Nach dem Schmelzplattierverfahren kann der Plattierprozeß mit Hilfe einer kleineren Anlage oder durch einfache Abwasser-Aufbereitungeinrichtungen durchgeführt werden. Diesem Verfahren ist jedoch das Problem eigen, daß das aufgebrachte Lötmaterial dick ist und die Menge an zu verwendendem Lötmaterial aufgrund der Oxidation des Lötmaterials groß sein muß.

Somit besitzen herkömmliche Verfahren zum Aufbringen von Lötmaterial Probleme dergestalt, daß das Lötmaterial auch auf anderen Bereichen als auf denjenigen angewendet wird, mit denen Verbindungsleitungen elektrisch verbunden werden sollen, d. h. auch auf Bereiche, auf die kein Lötmaterial aufgebracht werden muß. Deshalb ist die Menge an Lötmaterial, die auf die anderen als den genannten Bereichen, mit denen Leitungen zu verbinden sind, gebracht wird, groß, und deshalb sind auch die Herstellungskosten eines Kommutators hoch. Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, die Bereiche abzudecken, auf die kein Lötmaterial gebracht werden soll, so daß an solchen Bereichen kein Lötmaterial vorhanden ist. Dies würde jedoch Zeit in Anspruch nehmen und der Herstellungs- Wirkungsgrad des Kommutators wäre erheblich verringert, und deshalb würden die Herstellungskosten noch höher.

Im Hinblick auf die vorstehenden Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial an ein Verbindungselement vorzusehen, mit dem die Menge an aufzubringendem Lötmaterial auf das Element auf ein erforderliches Minimum reduziert, die Herstellungskosten weitestgehend herabgesetzt, und dies mit kleinen und einfachen Vorrichtungen realisiert werden kann, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, daß bspw. bei einem Kommutator die betreffenden Verbindungsleitungen und die klauenförmigen Verbindungsbereiche fest miteinander verbunden sind. Außerdem soll ein derartiger Kommutator geschaffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren der genannten Art die im Anspruch 1 bzw. 16 angegebenen kennzeichnenden Merkmale und bei einem Kommutator der genannten Art die in Anspruch 8 angegebenen kennzeichnenden Merkmale vorgesehen.

Gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial an ein Verbindungselement, d. h. ein Grundmaterial, mit dem die Verbindungsleitungen oder -drähte durch Thermoschweißen verbunden werden können, vorgesehen. Ein Schritt des Verfahrens besteht darin, am Verbindungselement zumindest konkave Bereiche zu bilden, von denen jeder mit einem einer Anzahl von Bereichen in Verbindung ist, an denen die Verbindungsleitungen mit dem Grundmaterial zu verbinden sind; ein zweiter Schritt besteht im Einbringen von geschmolzenem Lötmaterial in die konkaven Bereiche, so daß lediglich die konkaven Bereiche mit dem geschmolzenen Material bestückt sind.

Ein Kommutator gemäß vorliegender Erfindung für einen Elektromotor besitzt eine Vielzahl von klauenförmigen Verbindungsbereichen, wobei in jedem dieser Bereiche zumindest eine schmale Mulde gebildet ist, die mit dem Lötmaterial gefüllt ist.

Gemäß vorliegender Erfindung sind die konkaven Bereiche, die mit den Bereichen verbunden sind, an denen die Verbindungsleitungen mit dem Grundmaterial elektrisch zu verbinden sind, in dem Verbindungselement, d. h. den klauenförmigen Verbindungsbereichen gebildet. Das geschmolzene Lötmaterial wird ausschließlich in die konkaven Bereiche nacheinander eingebracht, so daß die Bereiche erreicht sind, an denen die Verbindungsleitungen mit dem Grundmaterial verbunden werden.

Sind die Verbindungsleitungen mit dem Grundmaterial durch Thermoschweißen elektrisch verbunden, wird das Lötmaterial nochmals durch Wärme geschmolzen, die durch das Verfahren der elektrischen Verbindung zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird, so daß der gesamte Umfang jeder der Verbindungen mit dem Lötmaterial bedeckt ist. Es ist deshalb möglich, die nachfolgende Oxidation der Verbindungen und ein sich daraus ergebendes Anwachsen des elektrischen Widerstandes zu verhindern.

Wie oben beschrieben ist, wird das Lötmaterial nicht auch an andere Bereiche als die Bereiche gebracht, an denen das Verbindungselement mit den Verbindungsleitungen elektrisch verbunden werden soll, d. h., an keinen der Bereiche, an denen es normalerweise unnötig ist, ist Lötmaterial angebracht. Es ist deshalb nicht notwendig, solche Bereiche abzudecken, und deshalb kann die Menge an Lötmaterial für solche Bereiche auf das erforderliche Minimum reduziert werden, wodurch es möglich wird, die Herstellungskosten des Kommutators zu verringern. Da lediglich geschmolzenes Lötmaterial verwendet wird, sind Anlagen zum Aufbereiten von Restsäuren nicht notwendig. Das Verfahren zum Anbringen von Lötmaterial kann mit Hilfe kleiner und vereinfachter Geräte durchgeführt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kommutators unmittelbar vor dem Anbringen von Lötmaterial, an welchem Kommutator das Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung angewendet wird;

Fig. 2 eine Ansicht eines Randes einer klauenförmigen Verbindungsleiste gemäß den Pfeilen 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Darstellung der Folge der einzelnen Verfahrensschritte zum Herstellen eines Kommutators;

Fig. 5A bis 5E schematische, teilweise geschnittene Ansichten verschiedener Kommutatoren entsprechend der Folge der Herstellungsschritte;

Fig. 6 eine Vorderansicht eines zum Anbringen von Lötmaterial bearbeiteten Kommutators;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines komplettierten Kommutators;

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 der Fig. 7;

Fig. 9A bis 9E Vorderansichten anderer Beispiele von Nuten in verschiedenen klauenförmigen Verbindungsbereichen;

Fig. 10 eine Rückansicht einer mit einer anderen Nut versehenen klauenförmigen Verbindungsleiste;

Fig. 11A bis 11B Querschnitte weiterer Beispiele von Nuten in klauenförmigen Verbindungsbereichen, wobei die Lage der Schnitte derjenigen des Schnittes nach Fig. 3 entspricht;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Lötmaterial aufbringenden Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines das Lötmaterial aufbringenden Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungbeispiel vorliegender Erfindung, und

Fig. 14 eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung nach Fig. 13.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Kommutator 10 als ein Verbindungselement in einem Zustand unmittelbar vor dem Anbringen von Lötmaterial, bei welchem Kommutator das Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung angewendet wird.

Der Kommutator 10 ist im wesentlichen in Form eines Zylinders ausgebildet, wobei er einen Außendurchmesser von bspw. 16 mm aufweist. Der Kommutator 10 besitzt längs seines gesamten Außenumfanges am einen Ende eine Vielzahl von klauenförmigen Anschluß- bzw. Verbindungsbereichen 12, die sich in axialer Erstreckung erstrecken und parallel zueinander und in gleichem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Enden dieser klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 besitzen die Form von Haken, mit denen später zu beschreibende Wicklungen für eine Ankerspule elektrisch verbunden sind.

Die klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 besitzen gerade Nuten 14 als konkave Bereiche, die in längs verlaufenden Zwischenbereichen der Außenumfangsflächen parallel zueinander und in der axialen Erstreckung des Kommutators gebildet sind. Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, besitzen gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung die Nuten 14 V-förmige Querschnitte und Abmessungen von 0,15 mm sowohl in der Breite als auch in der Tiefe. Die Nuten 14 besitzen obere Kanten, die sich etwas oberhalb der Grundendbereiche 12A der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 erstrecken, und untere Kanten, die sich zu den Rändern 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 erstrecken. Somit erstrecken sich die Nuten 14 quer über Bereiche, an denen die Wicklungen für die Ankerspule mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 elektrisch verbunden sind.

Das Verfahren zum Herstellen des Kommutators 10 sei nun anhand der in Fig. 4 aufgezeigten Kommutator-Herstellungsschritte beschrieben.

Beim Verfahrensschritt 50 wird zuerst ein metallisches Material durch Pressen oder dgl. geformt, so daß die Grundform des Kommutators 10 einschließlich der betreffenden klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 hergestellt wird; dabei werden auch die Nuten 14 in den betreffenden klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 gebildet. Die Nuten 14 können auch durch Fräsen oder dgl. spanabhebende Bearbeitung in einem weiteren Verfahrensschritt gebildet werden. Somit kann der Kommutator 10 grundsätzlich im wesentlichen in der Form eines Zylinders, wie in den Fig. 1 und 5A dargestellt ist, geformt werden.

Der so hergestellte Kommutator 10 wird dann im Verfahrensschritt 54 einem Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial unterzogen. Insbesondere wird ein Flußmittel an die Ränder 12B der betreffenden klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 und an deren Außenumfangsbereichen im Verfahrensschritt 56 gebracht und der Kommutator 10 wird im Verfahrensschritt 58 vorgewärmt. Infolgedessen erhöht sich die Temperatur jedes der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 und die flüchtigen Bestandteile im Flußmittel werden durch Verdampfung aus dem Flußmittel entfernt. Im Verfahrensschritt 60 werden dann die klauenförmigen Verbindungsbereiche mit geschmolzenem Lötmaterial R in Berührung gebracht, wie dies aus dem in Fig. 5B dargestellten Zustand ersichtlich ist.

Sind die Ränder 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 mit dem geschmolzenen Lötmaterial R in Berührung gebracht, wie dies vergrößert in Fig. 6 dargestellt ist, wird die Temperatur jedes der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 erhöht, so daß das Flußmittel aktiviert wird, wodurch sich die Oberflächenschmierungswirkung verstärkt. Erreicht die Temperatur jeder der Nuten 14 die Schmelztemperatur des Lötmaterials, wird das Lötmaterial R durch Kapillarwirkung in die Nuten 14 nach oben steigend eingebracht. Infolgedessen werden die Nuten 14 mit dem Lötmaterial R im Verfahrensschritt 62 gefüllt.

Nachdem jede der Nuten 14 mit dem Lötmaterial R gefüllt ist, werden die klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 vom geschmolzenen Lötmaterial R im Verfahrensschritt 64 abgenommen. Danach wird das Lötmaterial R in den Nuten infolge Abkühlung verfestigt und somit ist jede der Nuten 14 in zuverlässiger Weise mit festem Lötmaterial R bestückt. Das Verfahren zum Anbringen bzw. haftenden Einbringen des Lötmaterials ist auf diese Weise beendet.

Nachdem die Nuten 14 mit dem Lötmaterial R gefüllt sind, geht die Prozeßroutine weiter zum Verfahrensschritt 66, gemäß welchem das Innere des Kommutators 10 und die Grundendbereiche 12A zwischen benachbarten klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 mit Harz versehen werden und ein Kunststoffisolator mit Hilfe eines nicht dargestellten Formstempels mit dem Kommutator integral geformt wird, wie sich aus dem in Fig. 5C dargestellten Zustand ergibt. Dann werden die Innenumfangswand des aus Kunststoff hergestellten Isolators 16 und ein Teil der Außenumfangswand des Kommutators 10 einem spanabhebenden Bearbeitungsprozeß im Verfahrensschritt 68 unterworfen, wodurch ein Bereich 10A kleineren Durchmessers des Kommutators gebildet ist, wie sich aus dem in Fig. 5D gezeigten Zustand ergibt.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, wird vorzugsweise vorab ein trapezoidförmiger Vorsprung 19A geformt, der von einem Teil des Innenumfangs des Kommutators 10 vorsteht, so daß dadurch die Verbindungsfestigkeit zwischen Kommutator und Isolator 16 aus Kunststoff verbessert wird.

Im Verfahrensschritt 70 wird jeder der betreffenden klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 einem Biegeprozeß unterworfen, um eine vorbestimmte Form zu erreichen, wie sie aus dem Zustand der Fig. 5E ersichtlich ist. Nachdem die Biegebearbeitung jedes klauenförmigen Verbindungsbereiches 12 beendet worden ist, werden die betreffenden Wicklungen der Ankerspule einem elektrischen Schmelzprozeß unterzogen, wie einem Widerstandsschweißen oder dgl., um sie im Verfahrensschritt 72 mit den betreffenden klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 zu verbinden. Sind die Wicklungen für eine Ankerspule C mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12, wie in Fig. 8 dargestellt, elektrisch verbunden, werden die Enden W der Wicklungen gewickelt und an den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 befestigt, wobei das Lötmaterial R, das zuvor in die Nuten 14 gebracht worden ist, durch Wärme, die beim Widerstandsschweißen über Elektroden E1 und E2 erzeugt wird, nochmals geschmolzen wird, so daß die gesamte Umfangsfläche der Verbindungen, an denen die betreffenden Wicklungen mit jedem der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 elektrisch verbunden sind, mit dem Lötmaterial R bedeckt ist. Dadurch kann in der Folge eine thermische Dehnung oder Schrumpfung oder ein Anwachsen des elektrischen Widerstandes aufgrund von Oxidation verhindert werden.

Die Nuten 14 können mit einer bestimmten Menge an Lötmaterial R bestückt bzw.gefüllt sein. Eine große Menge an Lötmaterial R ist nicht notwendig, d. h., die Nuten 14 müssen nicht soweit gefüllt sein, daß das Lötmaterial R aus den Nuten 14 heraus bauchig vorsteht. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß jeder klauenförmige Verbindungsbereich 12 mit einer Kraft, die durch Drücken der Elektroden E1, E2 in die mit Pfeil A angegebene Richtung erzeugt wird, abgeflacht ist, und daß das Lötmaterial R durch von den Elektroden E1, E2 gelieferten Strom erneut geschmolzen wird, wodurch bewirkt wird, daß das Lötmaterial R sich in und aus den Nuten 14 ausbreiten kann. Das erneute Schmelzen des Lötmaterials R stellt die elektrische Verbindung zwischen den Enden W der Wicklungen für die Spule und den klauenförmigen Anschluß- bzw. Verbindungsbereichen 12 sicher und verhindert thermische Dehnung und Schrumpfung bzw. ein Anwachsen des elektrischen Widerstandes aufgrund von Oxidation.

Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, werden schlitzförmige Einschnitte 17 im Kommutator und Kunststoffisolator 16 gebildet, wodurch der Kommutator und die Außenumfangsfläche des Isolators im Verfahrensschritt 74 in Segmente unterteilt werden, um so die zusammengehörenden Paare von Stufenteilen 18 und Segmenten 19 von den anderen zusammengehörenden Paaren aus Stufenteilen 18 und Segmenten 19 zu isolieren, wodurch alle Verfahrensschritte abgeschlossen sind.

Da nur die Nuten 14, die in den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 vorgeformt sind, mit Lötmaterial R bestückt sind, wird, wie oben beschrieben, kein Lötmaterial R an irgend einen anderen Bereich als solche Bereiche angebracht, an denen die betreffenden Wicklungen mit jedem der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 elektrisch verbunden werden, d. h., das Lötmaterial wird nicht an einen Bereich gebracht, an dem es normalerweise nicht notwendig ist. Es ist deshalb nicht notwendig, die von den Verbindungsbereichen verschiedenen Bereiche abzudecken oder dgl. Veranstaltungen zu treffen, was bedeutet, daß die Menge an haftend an solche Bereiche anzubringendem Lötmaterial R auf das erforderliche Minimum reduziert werden kann. Dadurch können die Effizienz der Herstellung des Kommutators verbessert und die Herstellungskosten verringert werden. Bei diesem Ziel können die Ränder 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 und die Zwischenbereiche, d. h. die von den Bereichen, an denen die Wicklungen für die Ankerspule mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 durch Widerstandschweißen elektrisch verbunden sind, verschiedenen Bereiche der Nuten 14, die den quer verlaufenden Zwischenbereichen der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 entsprechen, in eine Form mit kleiner Querschnittsfläche und deshalb kleinem Volumen gebracht werden. Infolgedessen kann die Menge an Lötmaterial R für die Bereiche, an denen Lötmaterial nicht erforderlich ist, weiter verringert werden, wodurch eine weitere vorteilhafte Wirkung vorgesehen ist.

Da das Lötmaterial R dadurch haftend angebracht werden kann, daß die Ränder 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 mit dem geschmolzenen Lötmaterial R lediglich in Berührung gebracht werden, müssen keine Geräte zum Verarbeiten von Restsäurelösungen oder dgl. vorgesehen werden, und das Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial kann mit Hilfe von kleinen und einfachen Geräten durchgeführt werden. Da nur die Ränder 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 mit dem geschmolzenen Lötmaterial R beim Anbringen des Lötmaterials R an den Bereich, an dem jede Wicklung mit jedem der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 elektrisch verbunden ist, in Berührung ist, kann die Fläche des Anteils des geschmolzenen Lötmaterials R, die mit Luft in Berührung gebracht wird, wesentlich verringert werden, so daß die Oxidation des Lötmaterials R verringert werden kann.

Die Nuten 14, die die konkaven Bereiche aufweisen, sind einzeln in den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf dieses Ausführungsbeispiel begrenzt. Andere zu den Nuten 14 senkrechte Nuten können außerdem vorhanden sein. Wie in den Fig. 9A oder 9B bspw. dargestellt ist, können Quernuten 20 oder 22 in Verbindung mit den Bereichen gebildet sein, an denen die Wicklungen mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 elektrisch verbunden werden. Ferner sind die Nuten, die in den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 gebildet sind, nicht notwendigerweise auf die 1 : 1-Anordnung begrenzt. Zwei Nuten 24, 26 können, wie in Fig. 9C dargestellt, in jedem klauenförmigen Verbindungsbereich 12 gebildet sein, oder mehr als zwei Nuten. Wie in Fig. 9D dargestellt ist, können zwei Nuten 24, 26 sowie Quernuten 28 senkrecht zu diesen beiden Nuten 24, 26 in den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 gebildet sein. Wie in Fig. 9E dargestellt ist, können Quernuten 30, 32 an mehreren Orten in Verbindung mit den Bereichen, an denen die Wicklungen mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 elektrisch verbunden werden, gebildet sein. In diesen Fällen können die Bereiche, an denen die Wicklungen mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 elektrisch verbunden werden, mit dem Lötmaterial R in zuverlässigerer Weise bedeckt werden.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Nuten 14 lediglich in den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 gebildet. Jedoch können ferner Endnuten 34, die mit den Nuten 14 in Verbindung sind, in den Enden 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 gebildet sein, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Werden die Enden 12B der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 in das geschmolzene Lötmaterial R eingetaucht, um die Nuten 14 mit dem Lötmaterial R zu bestücken bzw. zu füllen, wird das Eindringen des Lötmaterials R in die Nuten 14 über die Endnuten 34 erleichtert, und deshalb kann das Versehen der Nuten 14 mit Lötmaterial R zuverlässiger durchgeführt werden.

Desweiteren besitzen die Nuten 14 V-förmige Querschnitte und sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an den Außenumfangsflächen der klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 gebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf die vorliegende Ausführungsform begrenzt. Wie in Fig. 11A dargestellt ist, kann jede der Nuten 36 in der Form eines Schlitzes mit einem rechteckförmigen Querschnitt gebildet sein. Wie auch aus Fig. 11B hervorgeht, können Durchgangsnuten 38, die sich durch die klauenförmigen Verbindungsbereiche 12 hindurch erstrecken, gebildet sein. Auch in diesen Fällen kann das Lötmaterial R nur in die Nuten 36 oder die Durchgangsnuten 38 eindringen. Die Menge an Lötmaterial R, die mit dem Kommutator haftend verbunden ist, kann somit auf das notwendige Minimum begrenzt werden, wodurch es möglich ist, die Herstellungskosten zu verringern.

Weitere Ausführungsformen vorliegender Erfindung seien nun beschrieben. Dabei werden diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispieles grundsätzlich identisch sind, mit denselben Bezugsziffern versehen, so daß auch ihre Beschreibung hier entbehrlich ist.

Fig. 12 ist eine perspektivische schematische Darstellung der Anordnung für ein Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial an einen Kommutator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Einem metallischen Material ist grundsätzlich die Form eines Zylinders gegeben. Ein Kommutator 10, der mit einer Vielzahl von Nuten 14 als konkave Bereiche versehen ist, ist hier zwischen einem Paar von Spreader- bzw. Auftragwalzen 42, 44 angeordnet. Dann wird ein pastenartiges Lötmaterial R, das das Flußmaterial enthält, auf die Oberfläche der Auftragwalzen 42, 44 mittels einer Düse 40 gebracht. Unter dieser Bedingung rotieren die Sprühwalzen 42, 44, so daß die Nuten 14 im Kommutator 10 mit dem Lötmaterial R gefüllt werden. Dieses Verfahren sei im weiteren als Walzendruckverfahren bezeichnet. Dann wird das restliche Lötmaterial R, das an andere Bereiche der Oberfläche des Kommutators 10 als denen der Nuten 14 angebracht ist, von diesen Bereichen durch Verwendung einer Bürste oder dgl. entfernt, und danach wird der ganze Kommutator 10 erwärmt. Infolgedessen wird das Lötmaterial geschmolzen, so daß die Nuten 14 damit gefüllt werden. Danach wird das Lötmaterial R durch Abkühlen verfestigt, so daß die Nuten 14 in zuverlässiger Weise hiermit versehen sind. Damit ist der Prozeß des haftenden Anbringens von Lötmaterial R am dem Kommutator 10 beendet.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ähnlich wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel das Lötmaterial R nur in die vorbestimmten Nuten 14 eingebracht. Deshalb haftet das Lötmaterial R nicht an Bereichen, an denen es normalerweise unnötig ist. Es ist deshalb nicht notwendig, solche Bereiche abzudecken oder dgl. Veranstaltungen zu treffen, und deshalb kann die Menge an Lötmaterial R, die am Kommutator haftet, auf das notwendige Minimum reduziert werden, wodurch die Effizienz der Herstellung des Kommutators verbessert und dessen Herstellungskosten verringert werden können.

Fig. 13 ist eine perspektivische schematische Ansicht einer Anordnung für ein Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial an einen Kommutator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung. Fig. 14 ist eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 13 dargestellten Anordnung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Innenräume von Nuten 14 als konkave Bereiche, die in den klauenförmigen Verbindungsbereichen 12 eines Kommutators 10 verbreitet sind, mit Lot versehen, wobei ein Drahtlot 46 oder ein Lötkolben 48 bspw. verwendet wird und wobei das geschmolzene Lot sich sofort so ausbreitet, daß die Nuten 14 damit gefüllt sind. Da lediglich die vorgeformten Nuten 14 mit dem Lötmaterial R versehen werden, kann auch hier die Menge an Lötmaterial R, das am Kommutator haftet, auf das erfoderliche Minimum verringert werden, und somit können die Herstellungskosten des Kommutators verringert werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele haben ein Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial an ein Grundmaterial, d. h., an einen Kommutator als Verbindungselement gezeigt und beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt. Solange ein Verbindungselement vorgesehen ist, mit welchem eine Verbindungsleitung durch thermisches Schweißen verbunden werden soll, kann die Erfindung auch bei anderen Gegenständen, wie bspw. an gedruckten Leiterplatten angewendet werden. Bei solchen Anwendungen ist das Lötmaterial nicht mit Bereichen haftend verbunden, an denen es nicht notwendig ist. Somit kann die Menge an Lötmaterial, die an solchen Bereichen haftet, auf das notwendige Minimum begrenzt werden, so daß diese Gegenstände mit geringen Kosten hergestellt werden können.

Claims (22)

1. Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial an einen Kommutator, welches Verfahren zum Einsatz an beliebigen Stellen, an denen Leiter mit dem Grundmaterial durch Thermoschweißen elektrisch zu verbinden sind, geeignet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bilden eines konkaven Bereichs im Grundmaterial und
Verbinden des konkaven Bereichs mit der Stelle, an der der Leiter mit dem Grundmaterial elektrisch verbunden werden soll, und
Einbringen von Lötmaterial in geschmolzenem Zustand in den konkaven Bereich derart, daß der konkave Bereich zumindest teilweise mit dem Lötmaterial gefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen von Lötmaterial in den konkaven Bereich durchgeführt wird, nachdem Flußmittel auf das Grundmaterial gebracht worden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmaterial mit Hilfe von Kapillarwirkung in den konkaven Bereich eingebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als konkaver Bereich zumindest eine schmale Nut längs der Oberfläche im Grundmaterial gebildet wird, und daß das Lötmaterial in die mindestens eine schmale Nut von deren einem Ende aus mit Hilfe von Kapillarwirkung eingebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das einzubringende Lötmaterial ein Flußmittel enthält und in nicht geschmolzener Form bspw. wie eine Paste ist, und daß das Lötmaterial in den konkaven Bereich des Grundmaterials eingebracht wird, worauf das das Flußmittel enthaltende Lötmaterial erwärmt und geschmolzen wird, so daß sich das Lötmaterial in dem konkaven Bereich ausbreitet, wonach das Lötmaterial in dem konkaven Bereich verfestigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenzneichnet, daß das Grundmaterial die Form eines Zylinders besitzt, in dessen Außenumfangsfläche eine Vielzahl von konkaven Bereichen gebildet ist, und daß die Vielzahl der konkaven Bereiche mit dem das Flußmittel enthaltenden Lötmaterial mit Hilfe eines Paares rotierender Walzen gefüllt wird, derart, daß diese mit dem Grundmaterial in Berührung kommen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß Lötzinn als Lötmaterial verwendet wird, und daß geschmolzenes Lötzinn in die konkaven Bereiche eingebracht wird.

8. Kommutator (10) für Elektromotoren, mit einer Vielzahl von klauenartigen Verbindungsbereichen (12), mit denen Wicklungen einer Spule elektrisch verbindbar sind, und mit Lötmaterial (R), das mit jedem der klauenartigen Verbindungsbereiche (12) haftend verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine schmale Nut (14; 24, 26; 36, 38), die mit Lötmaterial (R) zu füllen ist, in jedem einer Vielzahl von Bereichen, an denen die Spulenwicklungen mit den klauenförmigen Verbindungsbereichen (12) elektrisch zu verbinden sind, gebildet ist, und daß das Lötmaterial (R) geschmolzen ist, wenn die Spulenwicklungen mit den klauenartigen Verbindungsbereichen (12) elektrisch verbunden werden, so daß zwischen jedem der klauenartigen Verbindungsbereiche (12) und der betreffenden Spulenwicklung Lötmaterial vorhanden ist.

9. Kommutator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die schmale Nut (14; 24, 26; 36, 38) durch die Bereiche, an welchen die Spulenwicklungen mit den klauenartigen Verbindungsbereichen (12) elektrisch verbunden sind, geführt ist und sich bis zum abgewandten Endbereich jedes klauenartigen Verbindungsbereiches erstreckt.

10. Kommutator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund der zumindest einen schmalen Nut (14; 24, 26) eine Breite besitzt, die schmäler ist als deren Zugang.

11. Kommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zusätzlichen schmalen Nuten (20, 22, 28, 30, 32), von denen jede zumindest eine schmale Nut (14; 24, 26) schneidet, zusätzlich zu der mindestens einen schmalen Nut gebildet ist.

12. Kommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zylindrischen Körper aufweist, daß die Vielzahl der klauenartigen Verbindungsbereiche (12) parallel zueinander von dem zylindrischen Körper längs dessen axialer Erstreckung vorsteht, und daß zumindest eine schmale Nut (14; 24, 26; 36, 38) in jedem der Außenumfangsbereiche der klauenartigen Verbindungsbereiche (12) gebildet ist.

13. Kommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine schmale Nut (14; 24, 26; 36, 38) sich zur abgewandten Endstirnfläche (12B) jedes der klauenartigen Verbindungsbereiche (12) erstreckt.

14. Kommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine schmale Nut (38) von der Außenseite zur Innenseite jedes der klauenartigen Verbindungsbereiche (12) hindurchdringt.

15. Kommutator nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine schmale Nut (36, 38) derart gebildet ist, daß deren Breite, gemessen an einer beliebigen Tiefe, von deren Zugangsöffnung aus zum Boden hin konstant ist.

16. Verfahren zum haftenden Anbringen von Lötmaterial an jeden einer Vielzahl von Verbindungsbereichen, mit denen Enden von Wicklungen für einen Elektromotor elektrisch verbunden werden, und zur Verwendung bei einem Kommutator für Elektromotoren, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
In den Verbindungsbereichen, mit denen die Motorwicklungen elektrisch verbunden werden sollen, werden schmale Nuten gebildet, wobei die Nuten sich zum freien Ende der Verbindungsbereiche hin erstrecken;
die Enden der schmalen Nuten an den freien Enden der Verbindungsbereiche werden mit Lötmaterial in geschmolzenem Zustand in Berührung gebracht, so daß die schmalen Nuten mit Hilfe der Kapillarwirkung mit Lötmaterial zumindest teilweise gefüllt werden, wodurch das Lötmaterial verfestigt wird;
das so verfestigte Lötmaterial wird durch nachfolgendes Widerstandsschweißen der Wicklungen an die Verbindungsbereiche nochmals geschmolzen, so daß zwischen jedem Motorwicklungsende und den betreffenden Verbindungsbereichen Lötmaterial vorhanden ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbereiche in Form einer Vielzahl von klauenförmigen Bereichen gebildet werden, die sich von einem zylindrischen Körper aus längs dessen axialer Abmessung erstrecken, und daß die schmalen Nuten in den betreffenden Außenumfangsbereichen der klauenartigen Bereiche gebildet werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Nuten sich zu den entfernt liegenden Endbereichen der klauenartigen Bereiche erstrecken, und daß die entfernt liegenden Endbereiche der schmalen Nuten in Berührung mit dem in geschmolzenem Zustand sich befindenden Lötmaterial gebracht werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund jeder der schmalen Nuten eine Breite aufweist, die schmäler als deren Zugang ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zusätzlichen schmalen Nuten, von denen jede die schmalen Nuten schneidet, zusätzlich zu den schmalen Nuten gebildet ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüch 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Nuten jeweils von der Außenseite bis zur Innenseite jedes klauenartigen Bereiches dringen.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, 20, 21, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Nuten derart gebildet sind, daß deren Breite, gemessen an beliebigen Tiefen, von deren Zugang zu deren Boden hin konstant ist.