DE836218C - Kommutator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Kommutatoren. Es sind bereits Konstruktionen von Kommutatoren vorgeschlagen worden, bei welchen die einzelnen Kommutatorsegmente hakenförmig gestaltete Zähne aufweisen, die an ihren Innenflächen geformt sind. Diese Zähne sind in bezug aufeinander so angeordnet, daß sie in ihrer Gesamtheit eine um die Kommutatorachse verlaufende Spirale bilden. In die Bohrungen der Segmente wird isolierender Formstoff in der Wärme und unter Druck eingespritzt. Dieser Formstoff verbindet bzw. verblockt sich mit den Zähnen und bildet derart die Verbindung der Segmente miteinander zu einem einheitlichen Körper.

Einer der Zwecke der spiralförmig angeordneten* Zähne bei diesen Kommutatoren besteht darin, die Möglichkeit der Einbringung einer Verstärkung in den Formstoff in Form einer spiralförmigen Drahtfeder zu schaffen, welche in die spiralförmige Aufeinanderfolge von Spalten zwischen den Zähnen eingefädelt wird, bevor der Formstoff eingespritzt wird.

Die Erfindung schlägt vor, in gewissen Fällen, in denen die Abmessungen dies ermöglichen, die hakenförmig gestalteten Zähne dieser Kommutatoren durch Löcher zu ersetzen, die durch die Stärke der Segmente hindurch ausgestanzt werden. Diese Löcher liegen dicht an der Innenfläche der Segmente und sind so angeordnet, daß sie, wie die Spalten bei den eingangs beschriebenen Kommutatoren in ihrer Gesamtheit eine spiralförmige Aufeinanderfolge ergeben, die um die Achse des Kommutators herum verläuft. Dies ermöglicht es ebenfalls, vor dem Einspritzen des Formstoffes die Spiraldirahtfeder in der

gleichen Weise durch die Löcher einzufädeln, wie durcli die Spalten zwischen den Zähnen der eingangs beschriebenen Kommutatoren. Nachdem der Formstoff eingespritzt worden is>t, verblockt er sich in den Löchern und wird durch die Feder verstärkt.

Zum klareren Verständnis der Erfindung werden einige Ausführungsformen von Kommutatoren nach dieser nachstellend an Hand der Abbildungen beschrieben, von denen

ίο Fig. ι eine Seitenansicht eines Kommutatorsegments darstellt;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch dieses gemäß Linie II-II der Fig. ι;

Fig. 3 ist eine ähnliche Ansicht eines Isolier-Streifens zur Isolierung der Segmente gegeneinander, Fig. 4 eine Endansicht, teilweise im Schnitt eines

Kommutators mit Segmenten gemäß Fig. 1 und 2 und lsolierstrieiien gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Schnitt gemäß Linie V-V der Fig. 4; Fig. 6 ist eine Endansicht eines etwas anders ausgebildeten Kommutators aus Segmenten gemäß Fig. ι und 2 und Isolierstreifen gemäß Fig. 3;

Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines Kommutators gemäß Fig. 6, teilweise im Schnitt gemäß Linie VII-VII der Fig. 6, und

Fig. 8 ein Teil eines Axialschnittes durch einen Kommutator der an sich gleichen Ausbildung wie der nach den vorhergehenden Figuren mit einer anderen Ausbildung der Segmente. Die in den Fig. 1 bis 7 beschriebenen beiden Kommutatoren bestehen aus Kupfersegmenten 1, deren jedes eine gerade Reihe von Löchern 2 aufweist, die in ihm ziemlich dicht aneinander parallel zu seiner Innenkante gebildet sind. Diese Löcher sind so angeordnet, daß, wenn die Segmente 1 zusammengebaut sind und derart die Form einer Röhre bilden, wie dies aus den Fig. 4, 5 und 6, 7 ersichtlich ist, die Löcher 2 aller Segmente in einer spiralförmig rund um die Röhre verlaufenden Linie liegen, wobei die Steigung der Spirale dem Abstand zwischen zwei benachbarten Löchern jedes Segments entspricht. Durch die spiralförmige Reihe von Löchern 2 wird eine Spiralfeder 3 aus Stahl von hoher Dehnungsfähigkeit eingefädelt. Zwischen den Segmenten 1 sind isolierende Streifen 4 vorgesehen, deren jeder an seiner Innenkante Kerben 5 aufweist, die in die Windungen der Spiralfeder eingreifen. Mit anderen Worten liegen die Kerben 5 der Isolierstreifen 4 in der gleichen Spirallinie wie die Löcher 2 in den Segmenten 1. Die Kerben 5 der Isolierstreifen 4 sind so geformt, daß sie dicht auf die Windungen der Feder 3 aufpassen. Sie dienen dazu, die Feder in ihrer Lage so zu sichern, daß sie nicht in Kontakt mit den Kanten der Löcher 2 in den Segmenten 1 gelangen kann. Schließlich werden die inneren Teile der Segmente 1 in einen Körper 6 aus isolierendem Formstoff eingebettet, der die Löcher 2 in den Segmenten 1 ausfüllt und demgemäß auch die Windungen der Feder 3 und die innere Kante der isolierenden Streifen 4 umbettet.

Die Segmente 1 sind nunmehr völlig durch den Formstoff 6 miteinander verbunden, und es ist eine starke Verankerung dadurch gebildet, daß der Formstoff die Löcher 2 ausfüllt. Die Segmente 1 werden gegeneinander durch die isolierenden Streifen 4 isoliert und sind gegenüber der Spiralfeder 3 völlig durch den Formstoff in den Löchern 2 isoliert. Gleichzeitig bildet die Spiralfeder 3 eine starke Verstärkung für den Formstoff 6.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Kommutator ergibt der Formstoff 6 die übliche Form eines Zylinders mit einer mittleren Bohrung, und die mittlere Bohrung ist mit einer Aletallmuffe 7 ausgekleidet, die auf der Welle der elektrischen Maschine montiert werden kann, für welche der Kommutator Verwendung finden soll.

Bei den Kommutatoren gemäß Fig. 6 und 7 jedoch erhält der Formstoff 6 die Form einer Röhre mit einer verhältnismäßig dünnen Wandung, und aus einem Stück mit' der Röhre geformt sind beispielsweise drei Ansätze oder Flossen 8, die sich in radialer Richtung nach innen erstrecken und in gleichen Winkelabständen voneinander in der mittleren Querebene angeordnet sind. Um den Kommutator fertigzustellen, werden diese Ansätze oder Flossen 8 mit drei Ansätzen oder Flossen 9, die sich in radialer Richtung von einer Metalköhre oder Muffe 10, die koaxial zu der durch den Formstoff gebildeten Röhre in dieser liegt, verbolzt. Diese Metallmuffe 10 wird auf der Welle der elektrischen Maschine montiert, für welche der Kommutator bestimmt ist.

Es ist ersichtlich, daß hierdurch ein Kommutator geschaffen wird, dessen Segmente 1 in einer äußeren Röhre von Isolierstoff 6 eingebettet sind, die im Abstand von einer damit koaxialen Muffe 10 aus Metall durch die miteinander verbolzten Ansätze oder Flossen verbunden ist, so daß diese Verbindung gewissermaßen Speichen bildet. Die äußere Röhre aus Isolierstoff 6 wird durch die Spiralfeder 3 erheblich verstärkt, und es ist ersichtlich, daß die Gesamtheit sowohl leicht ist, wie kühl bleibt, da die Luft freien Zutritt zwischen der Röhre aus Isolierstoff 6 und der Metallmuffe 10 hat.

Die inneren Kanten der Ansätze oder Flossen 8 sind bogenförmig gekrümmt, so daß sie genau auf die Oberfläche der Metallmuffe 10 aufpassen. Die Ansätze oder Flossen 9 sind ganzflächig auf den Seitenflächen der Ansätze oder Flossen aufliegend mittels Bolzen und Muttern 12 befestigt, wobei Federscheiben 13 und Unterlegscheiben 14 zwischen den Muttern 12 und den Oberflächen der Ansätze oder Flossen 8 vorgesehen sind.

Bei der praktischen Ausführung beider Varianten werden Kupfersegmente 1, in welche die Löcher 2 gebohrt worden sind, von unter sich gleicher Gestalt verwendet, die etwas langer sind, als der endgültigen Länge entspricht. Die gekerbten Isolierstreifen 4, beispielsweise aus Glimmer, sind ebenfalls untereinander gleich und länger, als der endgültigen Länge entspricht. Die Segmente 1 werden zunächst durch schwache Kautschukbänder zusammengehalten und es wird dann die Feder 3 durch die Löcher 2 hindurchgefädelt. Dann werden die Isolierstreifen 4 nacheinander zwischen die Segmente eingeführt und heruntergedrückt, bis ihre Kerben 5 die

Windungen der Feder 3 umgreifen. Anschließend werden die Seym en te 1 hinsichtlich ihrer Endstellung ausgerichtet, so daß ihre Enden genau mit den Enden der benachbarten Isolierstreifen 4 zusammenfallen und die Windungen der Feder 3 liegen nun zentral in den Löchern 2. Das Ganze wird nunmehr in radialer Richtung zusammengedrückt und dadurch werden sämtliche Isolierst reifen 4 in Übereinstimmung mit dem Außendurchmesser des ίο Körpers gebracht. Schließlich werden die Enden des Körpers ebenflächig bearbeitet.

Dann wird der Körper in die Form eingeführt, und es erfolgt das Einbringen des Formstoffes. Im Fall der Fig. 6 und 7 werden die gebogenen Innenkanten der Ansätze oder Flossen 8 genau geschliffen und nunmehr die Metallmuffe 10 in ihrer Lage befestigt. Schließlich wird bei beiden Ausführungsforinen die äußere Oberfläche der Segmente 1 genau abgedreht.

Es ist darauf zu achten, daß der Formstoff durch die Lcicher 2 in den Segmenten fließt und dadurch die Segmente fest, unter gleichzeitiger Isolierung der Spiralfeder, mit dem Kern verbindet.

Dies erfolgt dadurch, daß die M et all Segmente so gestaltet werden, daß ein in radialer Richtung nach einer oder beiden Seiten jedes Metallsegments verlaufender Kanal gebildet wird. In diesen radialen Kanal kann der Formstoff einfließen und in die Löcher 2 der Segmente eintreten, um derart das Ganze fest miteinander zu verbinden, sobald er sich verfestigt hat.

Die Form dieses radialen Kanals wird zweckmäßig im geeigneten Verhältnis zu den Abmessungen des im Einzelfall herzustellenden Kommutators gewählt, jedoch wird ein solcher Kanal von üblicher und einfacher allgemein anwendbarer Ausbildung dadurch geschaffen, daß die Stärke der keilförmig gestalteten Metallsegmente 1 am Innenteil ihrer radialen Tiefe verringert wird, so daß sich ein verjüngtes Schwanzteil ergibt, wie aus den Fig. 1 und 2 klar ersichtlich ist. Wenn eine Reihe von in solcher Weise ausgebildeten Metallsegmenten in Kreisform unter Zwischenschaltung geeigneter Isolierstücke 4 zwischen die Segmente verbunden wird, ergibt sich durch die geringere Dicke der Schwanzteile hinreichend Raum für das radiale Einfließen des Formstoffes.

Gemäß einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 8 veranschaulicht ist, können die Metallsegmente 1 die vollständige übliche V- oder Keilfonn erhalten, und, um Durchflußkanäle für das Einfließen des Formstoffes in die Ankerlocher 2 zu schaffen, werden die isolierenden Trennstreifen 4 in radialer Richtung hinreichend schmaler ausgebildet als die Segmente, daß ein ausreichender Raum zwischen den Innenteilen der Seiten jedes Paares von Segmenten verbleibt, welcher das Einfließen des Formstorfes und damit das Ausfüllen der Ankerlöcher 2 ermöglicht.

*>o Die Verstärkung des Formstoffes mittels der Spiralfeder ist besonders zweckmäßig gegenüber Längenausdehnungen, da die Änderungen der Segmentlänge so kleine Längsbewegungen der Windungen der Feder ergeben, daß diese keine Gegenwirkung ausüben. Da die ZaJiI von Windungen der Feder proportional der Länge der Segmente ist, trifft dies auf_ alle Längen zu. Der Wärmeausdehnungskoeffizient· des Formstoffes soll größenordnungsmäßig etwa gleich dem des Kupfers und seine Elastizität so groß als möglich sein.

Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kommutator, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenteiile der Segmente Löcher aufweisen, die in bezug aufeinander so liegen, daß sie im fertigen Kommutator einen um die Achse verlaufenden Spiralkanal ergeben und die Segmente miteinander durch in die Löcher einfließenden isolierenden Formstoff verbunden sind.

2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formstoff eine aus spiralförmigem Draht bestehende Verstärkung eingebettet ist, die durch die spiralförmige Aufeinanderfolge von Löchern hindurch verläuft.

3. Kommutator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß isolierende Zwischenschichten zwischen benachbarten Segmenten vorgesehen sind, welche Öffnungen aufweisen, die auf der gleichen Spirallinie liegen wie die Löcher in den Segmenten, in die Windungen der Spiraldrahtverstärkung eingreifen, derart diese in ihrer Lage in bezug auf die Segmente halten und einen Kontakt zwischen der Drahtverstärkung und den Kanten der Löcher in den Segmenten verhindern.

4. Kommutator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen in den Trennschidhten die Form von Einkerbungen der inneren Kanten der Trennstreifen besitzen.

5. Kommutator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Teile der Segmente dünner sind als die äußeren Teile und die Löcher in den inneren Teilen gebildet werden, so daß sich Zwischenräume zwischen den inneren Teilen ergeben, die das Einfließen des Formstoffes in die Löcher erleichtern.

6. Kommutator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente allgemein keilförmig sind und die Trennstreifen hinreichend schmaler in radialer Richtung als die Segmente no gestaltet sind, um zwischen den inneren Teilen der Segmente den für das Einfließen des Formstoffes in die Löcher notwendigen Zwischenraum zu ergeben.

7. Kommutator nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Formstoff mit einer inneren Metallmuffe verbunden ist, mittels deren der Kommutator auf einer Welle montiert wird, wobei die Verbindung durch mechanische Befestigungsmittel nach der iao Verfestigung des Formstoffes erfolgt.

8. Kommutator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verbindung des Formstoffkörpers mit der Muffe so ausgebildet sind, daß kühlende Zwischenräume zwischen beiden verbleiben.

9· Kommutator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper aus Formstoff Röhrenform besitzt, die Mittel zur Kupplung dieses Hauptkörpers mit der Metallmuffe in axialer Richtung verhältnismäßig kleine Abmessungen aufweisen und durch Zwischenräume in Abständen längs des Umfanges unterbrochen sind.

10. Kommutator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Kupplung des Hauptkörpers mit der Metallmuffe einerseits aus Ansätzen, die sich von dem Hauptkörper nach innen erstrecken und einen Teil des gleichen Formkörpers wie der Hauptkörper darstellen, und andererseits aus Ansätzen, die sich von der Muffe nach außen erstrecken, bestehen, die miteinander verbunden werden.

11. Kommutator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Endflächen der ersteren Ansätze bogenförmig gestaltet und dicht auf die Oberfläche der Muffe aufgepaßt sind.

12. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators nach Anspruch 4 oder den vorhergehenden Ansprüchen, die sich auf Anspruch 4 beziehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente von unter sich gleicher Länge zunächst zusammengebaut werden, und die spiralförmige Drahtverstärkung durch die Löcher in den Segmenten eingefädelt wird, worauf die isolierenden Trennstreifen von der gleichen Länge wie die Segmente zwischen die Segmente emgefühtrt werden, bis ihre Kerben mit den Windungen der Feder übereinstimmen, nunmehr die Segmente in bezug auf ihre Enden ausgerichtet werden, bis diese Enden genau mit den Enden der benachbarten Isolierstreifen fluchten und darauf das Einbringen des Formstoffes erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ausrichtung der Enden der Segmente und vor dem Einbringen des Formstoffes die Enden der Gesamtheit der Segmente und Zwischenstreifen ebenflächig bearbeitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen