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Kommutator Die Erfindung bezieht sich auf Kommutatoren für Elektromotoren
und insbesondere auf Kommutatoren derjenigen Art, bei welchen ein Metallformstiick,
das später die Segmente des Kommutators bilden soll, aus Flachmetall zusammen mit
@'crlaamnurungsnasen ausgestanzt ist. Diese Verklaminerungsnasen springen von entgegengesetzten
Kanten des Formstuckes vor. Das Formstück wird nach dem Ausstanzen um eine Nabe
herumgelegt, wonach die Verklammerungsnasen einwärts in die Verklammerungsstellung
gebogen werden. Hierauf wird das Formstück zur Herstellung der einzelnen Stähe geschlitzt.
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Bisher war es bei der Herstellung von Kommutatoren dieser Art üblich,
für die Nabe ein starres Isoliermaterial, wie z. I3. ein Phenolharzkondensationsprodukt.
zu verwenden, um die Stäbe gegeneinander zu isolieren. Obwohl ein solches Material
für lilotoren geeignet sein kann, bei denen keine wesentliche Erhöhung der Kommutatorentemperatur
auftritt, so hat es- sich andererseits gezeigt, daß das Material für starke, hochtourige
Motoren, und zwar wegen der durch die am Kominutator auftretenden Funken entstehende
Ozonbildung, unzweckmäßig ist. Das Ozon tritt nämlich bei den auftretenden hohen
Temperaturen mit dem Isolieriuaterial in chemische Reaktion, wodurch das zunächst
starre Material in einen körnigen Zustand gebracht wird, mit dem ein Verlust an
mechanischer Festigkeit verbunden ist.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kommutators
der erwähnten Art, bei dem die obigen Nachteile beseitigt sind und der dabei doch
verhältnismäßig billig ist. Erreicht wird dies dadurch, daß man eine Nabe aus Metall
benutzt, die volle mechanische Festigkeit
hat und weder durch Hitze
noch durch Ozon in schädlicher Weise angegriffen wird. Die Nabe ist gegenüber den
Kommutatorsegmenten dadurch isoliert, daß sie von zwei napfförmigen Teilen aus Isoliermaterial
eingeschlossen wird. Die napfförmigen Teile bestehen .zweckmäßig aus einem mit einer
isolierenden Verbindung imprägnierten Papierformkörper. Solche napfförmigen Teile
sind billig herzustellen und leicht auf der Metallnabe anzubringen.
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Um den der Befestigung des Meta.llformstückes auf der Nabe folgenden
Arbeitsgang des Schlitzens des Metallformstückes zu erleichtern, werden Teile der
Schlitze bereits beim Stanzen des Metallformstückes hergestellt. Auf diese Weise
wird nicht nur die zur vollständigen Trennung der Segmente erforderliche Schnittlänge
vermindert, sondern auch dafür gesorgt, daß das gesamte durchzuschneidende Metall
unmittelbar und sicher von der Nabe festgehalten wird. Dies sichert ein sauberes
und vollständiges Durchschneiden des Metalls und verhindert, cjaß Späne, Grat und
Brücken zwischen den Stäben verbleiben.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung verbesserter
Mittel zur Befestigung der Ankerdrähte an den Kommutatorsegmenten. Zu diesem Zweck
ist aus jeder der Verklammerungsnasen auf einer Seite des Metallformstückes eine
Zunge herausgedrückt, was zweckmäßig zugleich mit dem Ausstanzen des Metallformstückes
erfolgt. Diese Zungen :sind bezüglich der Verklammerungsnasen so angeordnet, daß
die Zungen, wenn die Nasen nach einwärts in ihre Verklammerungsstellung gebogen
sind, sich automatisch in einem geeigneten Winkel zur Kommutatorachse .nach außen
erstrecken, .so daß :die Ankerdrähte um sie herumgewickelt werden können. Auf diese
Weise kommt der üblicheArbeitsgang desZuspitzens bzw. Einsetzens der Ankerdrähte
in Fortfall, wie er bisher erforderlich war, um die Drähte ;in kurzen Schlitzen
der Stäbe festzulegen.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, die in Verbindung mit der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
erläutert. In der Zeichnung ist: Fig. i ein Schnitt nach Linie i-i in Eig. 2 durch
einen Teil eines Ankers eines Elektromotors mit einem Kommutator gemäß .der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht des Kommutators gemäß Fig. i, Fig. 3 eine in vergrößertem
Maßstabe gehaltene schaubildliche Ansicht eines Meballformstückes, wie es zur Herstellung
des in den voraufgegangenen Figuren gezeigten Kommutators benutzt wird, und Fig.
4 eine schaubildliche Ansicht eines Isolierteiles.
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In Fig. 3 bezeichnet io ein aus einem Blech aus Kupfer oder einem
anderen für die Kommutatorsegmente geigneten Metall ausgestanztes Metallformstück.
Dieses Metallformstück besteht aus einem durchlaufenden Mittelteil 12, von dessen
gegenüberliegenden Kanten gleichgerichtete Nasen 14 vorspringen. Die an dem durchlaufenden
Mittelteil 12 ansitzenden Teile dieser Nasen 14 haben gerade Seitenkanten, wie dies
bei 16 ersichtlich ist, während :die äußeren Teile :der Nasen 14 mit spitz zulaufenden
Seitenkanten 18 versehen :sind. An einer Seite des Mittelteiles ist aus jeder der
Nasen 14 eine Zunge 2o herausgedrückt. Das die Zunge bildende Material ist von der
Nase längs zweier Seiten und an einem Zungenende abgetrennt, während das gegenüberliegende
Ende der Zunge mit der Nase in Verbindung geblieben ist und mit den Stellen, wo
sich die geraden und spitz zulaufenden Kanten der Nase treffen, auf einer geraden
Linie liegt.
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Die Fig. i und 2 zeigen einen vollständigen, 'auf die Ankerwelle 22
eines Elektromotors aufgesetzten Kommutator. Der Kommutator besteht aus einem Nebenteil
24, der zweckmäßig aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material mit hoher mechanischer
Festigkeit, das durch hohe Temperaturen und Ozon nicht nachteilig beeinflußt wird,
gefertigt ist. Die Nabe 24 ist an jedem ihrer Enden mit einem ringförmigen Flansch
26 versehen und von zwei napfförmigen Teilen 28 aus Isolierstoff umschlossen. Wie
man insbesondere aus Fig.4 sieht, besitzt jeder der Teile 28 einen Mantel 30, dessen
innerer Durchmesser dem Außendurchmesser der Nabe 24 im wesentlichen gleich ist,
und einen Boden 32, dessen Gestalt derjenigen der Stirnseite der Nabe 24 entspricht.
Der Boden 32 hat eine Mittelöffnung 34, durch die die Ankerwelle 22 hindurchgeht.
Zweckmäßig bestehen die Teile 28 aus einem Papierformkörper, der mit einer geeigneten
isolierenden Verbindung imprägniert ist.
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Wie bereits oben erwähnt, finden zwei napfförmige Teile 28 dazu Verwendung,
um die Metallnabe 24 zu umschließen, indem von jedem Nebenende ein Teil 28 aufgeschoben
wird, so daß die Enden der Mäntel 3o aneinanderstoßen. Die Mantelteile :dienen dazu,
die zylindrische Außenfläche der Metallnabe 24 zu isolieren, während die Böden 32
an :den Nebenenden für eine Isolation sorgen. Gewünschtenfalls kann ein Streifen
36 aus Glimmer oder einem anderen geeigneten Isolierstoff um die Mantelteile 30
gewickelt werden, um den Stoß zwischen ihren benachbarten Enden zu überbrücken.
Gleichzeitig wird dadurch die Stärke der den zylindrischen Teil der Nabe umgebenden
Isolation vergrößert.
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Das Metallformstück io wird nunmehr um die isolierte Nabe 24 herumgelegt,
und die Nasen 14 werden so nach innen eingebogen, daß sie die Flansche 26 auf ihren
Stirnseiten und ihrem Umfange umfassen. Dadurch wird das Metallformstück mit dem
napfförmigen Isolierteil 28 und dem Isolierstreifen 36 sicher mit der Nabe verklammert.
Die Teile sind so bemessen, daß die axiale Länge der Nabe 24 einschließlich der
Flansche 26, im wesentlichen gleich der Strecke a in Fig. 3 ist. Infolgedessen ragen,
bevor die Nasen in ihre Verklammerungsstellung gebogen werden, nur die spitz zulaufenden
Endteile der Nasen axial über die Nabe hinaus, und das Umbiegen beginnt somit
etwa
an der Treffstelle der geradlinigen und der spitz zulaufenden Nasenteile. Die Nasenenden
laufen deshalb spitz zu, damit beim Einwärtsbiegen über die Nabenflanschen zwischen
benachbarten Nasen genügend Luft vorhanden ist, so daß die Nasen nicht überlappen
oder sich berühren.
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Das beschriebene Umbiegen der Nasen bewirkt automatisch, daß die Zungen
2o nunmehr unter einem größeren Winkel gegenüber dem nicht umgebogenen Teil des
Metallformkörpers nach außen vorspringen, wie dies deutlich aus Fig. i zu entnehmen
ist. Es beruht dies darauf, daß jede Zunge mit der Nase an der Stelle in Verbindung
steht, wo die Nase umgebogen ist und an dem nicht gebogenen Teil ansitzt. Nachdem
das Metallformstück io in der oben beschriebenen Weise auf der Nabe befestigt ist,
wird es zur Herstellung der einzelnen Kommutatorsegmente geschlitzt, indem der mittlere
Teil 12 zwischen den Enden der mit geraden Kanten verlaufenden Schlitze durchgeschnitten
wird. Dadurch, daß diese mit geraden Kanten verlaufenden Schlitze bereits bei dem
Ausstanzen hergestellt wurden, ist eine geringere Schnittlänge erforderlich, um
die Segmente vollständig voneinander zu trennen, so daß dieser Arbeitsgang beschleunigt
durchgeführt werden kann. Außerdem wird das gesamte während des Durchschneidens
zu entfernende Metall unmittelbar und fest von der Nabe unterstützt. Das ist wesentlich,
da das Durchschneiden mittels einer Kreissäge erfolgt, die das Kupfer, aus dem der
Metallformkörper in der Kegel besteht, wegen seiner weichen Beschaffenheit dort,
wo der Körper nicht fest unterstützt wäre, teilweise verformen, nicht aber auf der
ganzcn Schnittlänge vollständig durchschneiden würde. Dadurch würde zwischen @benachbarten
Segmenten eine elektrische Verbindung verbleiben.
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Die Zungen 20 haben den Zweck, Mittel zur Befestigung der Ankerdrähte
4o an den Kommutatorsegmenten zu bieten. Bisher war es üblich, beim Wickeln des
Ankers außerordentlich lange Drähte herauszuführen, die daraufhin an den Kommutatorsegcne@iten
z. B. in der Weise befestigt wurden, daß man sie in kleine in den Segmenten vorgesehene
Schlitze einsetzte und dann die überschüssige Länge abschnitt. Durch die Zungen
20 ist es nicht erforderlich, besonders lange Drähte hinauszuführen, zumal die Drähte
um die Zunge herumgeschlungen werden können, welche, wie aus Fig. i ersichtlich,
in einem Winkel und von der Ankerwicklung weg verläuft. Dies 'bedeutet nicht nur
die Ersparnis einer gewissen Materialmenge, sondern bringt auch den besonderen Arbeitsgang
des Einsetzens der Drähte vollständig in Fortfall. Um eine gute elektrische Verbindung
zwischen den Drähten und den Zungen zu sichern, kann dort, wo die Drähte um die
Zungen herumgeschlungen sind, Lot aufgetragen werden. Man kann auch die Zungen nach
dem Herumschlingen der Drähte ein wenig nach unten biegen, so daß die Drähte zwischen
den Zungen und den zugehörigen Segmentteilen festgeklemmt werden. Sollte eine Zunge
zufällig vollständig von dem Stab abgebrochen sein, so kann der Draht :in üblicher
Weise in den so gebildeten Schlitz eingesetzt werden.
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Wie üblich, kann eine Bandage, z. B. in Form einer Schnur 42, um die
Drähte 40 gewickelt werden, um diese fest in Stellung zu halten und zu verhindern,
daß sie sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen ausbiegen.
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Gewünschtenfalls können an jedem Nabenende und innerhalb der eingebogenen
Enden der Nasen 14 isolierende Scheiben 38 angeordnet werden. Es hat sich als zweckmäßig
erwiesen, Filzscheiben zu verwenden, die, wenn man sie während der üblichen Imprägnierung
des fertigen Ankers mit der Imprägnierungsverbindung tränkt, steif werden und verhindern,
daß die eingebogenen Enden der Nasen sich von den Flanschen 26 nach innen zu ablösen.
Die Scheiben helfen also mit, die Nasen in ihrer Verklammerungsstellung festzuhalten.
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Statt das Schlitzen des Kommutators unmittelbar nach Befestigung des
Metallformstückes auf der Nabe und bevor letztere auf die Ankerwelle aufgebracht
wird, durchzuführen, kann diese Arbeit auch vorgenommen werden, nachdem der Anker
gewickelt und imprägniert ist. Dies hat den Vorteil, daß die Imprägnierungsverbindung
nicht in die mittleren Teile der Schlitze gelangen kann, während das Imprägnierungsmittel,
welches in die bereits vorhandenen .Schlitzenden ,gelangt, während der Einbringung
der Schlitze entfernt wird. Ein besonderer Arbeitsgang zur Entfernung des Imprägnierungsmittels
aus den Schlitzen kommt dadurch in Fortfall. Die schon beim Stanzen hergestellten
Schlitzenden befinden sich übrigens für gewöhnlich außerhalb der Bürstenlaufbahn,
so daß es qline Bedeutung ist, wenn Imprägnierungsmittel in diesen Schlitzenden
verbleibt.