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Kommutator für elektrische Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf
Kommutatoren elektrischer Maschinen mit Lamellen, die aus Kupfer und Eisen zusammengesetzt
sind. Solche Lamellen werden in verschiedener Bauart zur Erzielung einer Kupferersparnis
oder auch zur Beseitigung der schädlichen Einflüsse der durch die hetriebsmäß!ige
Erwärmung versursachten Ausdehnung der Kupfersegmente angewendet. Zwecks Kupferersparnis
werden z. B. die Kopfteile der Lamellen aus Kupfer und die Fußteile aus Eisen ausgeführt,
wobei beide Teile in. geeigneter Weise, z. B. durch Schwalbenschwänze, miteinander
verbunden sind. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen zur Beseitigung der
schädlichen Einflüsse der durch die betriebsmäßige Erwärmung verursachten Ausdehnung
der Kupfersegmente in axialer und radialer Richtung :die Lamellen so ausgebildet
sind, daß sie aus einem mit der -Tabe verbundenen Eisenteil bestehen, in den Kupfersegmentteile
so eingelassen sind, daß beide Teile sich bei Erwärinung allseitig frei ausdehnen
können. Dabei sind beide Teile nur durch einige Niete miteinander verbunden. Diese
Ausführung erfordert jedoch wegen der "I_weiteiligrh-eit der Lamellen und der besonderen
Gestalt jedes Teiles einen verhältnismäßig großen Arbeits- und Zeitaufwand.
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Die Erfindung hat einen Kommutator mit aus Kupfer und Eisen bestehenden
Lamellen zurr Gegenstand, der bei gleichzeitiger Erzielung einer wesentlichen Ersparnis
an Kupfer, trotz Anwendung kompakter Lamellen, ein sehr günstiges Verhalten bei
Wärmedehnungen der Lamellen zeigt
sowie große mechanische Festigkeit
besitzt und auch einfach und billig hergestellt werden kann.
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Die Erfindung besteht darin, daß im Kupferteil der Lamellen unterhalb
der Schleiffläche, vorzugsweise von der Schwalbenschwanzeinschnürüng an, an beiden
Flanken. Stahlverstärkungsteile in heißem Zustande eingeschweißt oder eingewalzt
sind.
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In der Zeichnung ist in Fig: i und :2 .als Ausführungsbeispiel ein
Teil eines Kommutators nach der Erfindung im Quer- und Längsschnitt dargestellt.
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@i sind die Lamellen und ä die zwischen diesen angeordneten Isolationen.
Die aus Kupfer bestehenden Lamellen i sind gemäß der Erfindung an beiden Flanken
mit Ausnehmungen 3 versehen, in die Stahlverstärkungsteile q. in heißem Zustande
eingeschweißt oder eingewalzt sind. Die Stahlverstärkungsteile reichen zweckmäßig
bis zur Schwalbenschwanzeinschnürung der Lamellen.
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Die Lamellen nach der Erfindung stellen einen kompakten Schichtmetallkörper
dar, der durch die besondere Art der Herstellung eine bestimmte Eigenschaft erhält.
Durch das Einschweißen bzw. Einwalzen der Stahlverstärkungsteile in heißem Zustande
in :die Kupferlamellen wird die innige Verbindung beider Metalle irr ihrem der hohen
Verarbeitungswärme entsprechenden Dehnungszustande bewirkt. Beim Abkühlen wird nun
die Kupferlamelle durch die mit ihr fest verbundenen Stahlverstärkungsteile, die
eine geringere Zusammenziehung als Kupfer erfahren, an der dem Temperaturrückgang
entsprechenden vollen Zusammenziehung gehindert. Die Sta:hlverstärkungsteile wirken
der über das Maß ihrer eigenen Zusammenziehung hinausgehenden Zusammenziehung der
Kupferlamelle entgegen, so daßdiese in kaltem Zustande unter Vorspannung mit den
Stah.lverstärkungsteilen verbunden ist. Daraus ergibt sich beim Betrieb des Kommutators
nach der Erfindung, daß beim -Ansteigen der Temperatur vom kalten Zustande zur Betriebswärme
die Spannungsunterschiede der die Lamellen bildenden Metalle sich verringern bzw.
sich dem Ausgleich nähern.
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Beim Kommutator nach der Erfindung zeigen also die Lamellen praktisch
das Ausdehnungsverhalten von Eisen; also das gleiche Verhalten wie die üblicherweise
aus Eisen bestehenden Befestigungsteile, so daß die aus der großen Wärmedehnung
des Kupfers im allgemeinen bei Kommutatoren auftretenden schädlichen Einflüsse weitgehend
verringert sind. Dadurch unterscheidet sich der Kommutator nach der Erfindung wesentlich
von jenen bekannten Ausführungen, bei denen die Kopfteile der Lamelle aus Kupfer,
die Fußteile dagegen aus Eisen hergestellt sind, da bei diesen das Wärmedehnungsverhalten
des Kupferkopfes in keiner Weise durch .den anschließenden Eisenteil beeinflußt
wird.
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.Gegenüber den Ausführungen, bei denen die Lamellen aus gesonderten
Eisen- und Kupferteilen, die sich unabhängigvoneinander ausdehnen können, bestehen,
besitzt die Erfindung die wesentlichen Vorteile der einfacheren und billigeren Herstellbarkeit
und .des völlig kompakten Aufbaues des Kommutators, da das bei den bekannten Ausführungen
notwendige Spiel zwischen den Eisen-und Kupferteilen der Lamellen entfällt.
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Die erfindungsgemäßen Stahlverstärkungsteile werden zweckmäßig bis
zur Einschnürung des Schwalbenschwanzes geführt, können jedoch auch beliebig weit
über diese hinausreichen. Es müssen nicht zwei voneinander getrennte Verstärkungsteile
q. angewendet werden, sondern diese können, wie aus Fig.3 hervorgeht, auch aus einem
den Lamellenfuß umschließenden Stück bestehen. Die Stahlverstärkungsteile können
entweder in seitliche Einschnitte der Kupferlamellen oder unter Wegfall solcher
Einschnitte unmittelbar auf oder in die Flanken der Lamellen eingewalzt bzw. eingeschweißt
werden. Durch sie wird eine besondere Festigkeit des Schwalbenschwanzteiles der
Lamellen und damit eine Steigerung der Fliehkraftfestigkeit des Kommutators erzielt.
Der Kommutator nach der Erfindung ist wegen seiner besonderen Eigenschaften für
sehr große Wärmedifferenzen und hohe mechanischeBeanspruchungen geeignet.