EP0208005B1 - Kommutator für elektrische Maschinen - Google Patents

Kommutator für elektrische Maschinen Download PDF

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Publication number
EP0208005B1
EP0208005B1 EP19850108393 EP85108393A EP0208005B1 EP 0208005 B1 EP0208005 B1 EP 0208005B1 EP 19850108393 EP19850108393 EP 19850108393 EP 85108393 A EP85108393 A EP 85108393A EP 0208005 B1 EP0208005 B1 EP 0208005B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
commutator
segments
segment
section
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP19850108393
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0208005A1 (de
Inventor
Bosch Gmbh Robert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to EP19850108393 priority Critical patent/EP0208005B1/de
Publication of EP0208005A1 publication Critical patent/EP0208005A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0208005B1 publication Critical patent/EP0208005B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators

Definitions

  • the invention is based on a commutator according to the first part of patent claim 1.
  • the segments are formed from sections of two extruded parts of different cross-section, the segments being provided with anchoring means formed on both sides at the foot end symmetrically to the central axis of the segments.
  • Such commutators have the disadvantage that they are not sufficiently spin-resistant for high-speed motors, especially when the segments are anchored in an asbestos-free insulating body, because the centrifugal and tangential forces acting on the commutator act as pulling and tilting forces on the segments.
  • the radial component of the tilting forces increases the radial tensile forces, which lead to damage to the insulating body, especially in the base area of the segments.
  • connection areas for fastening the associated winding ends of the armature of an electrical machine are relatively small, so that, disadvantageously, an adequately centrifugal and heat-resistant fastening of the winding ends to the commutator segments isolates the insulation between the segments in the connection area for can damage the winding ends.
  • a commutator is known, the segments of which have anchoring means which engage in undercut grooves of a sleeve-shaped segment carrier made of steel.
  • the anchoring means of the segments and the segment carrier are insulated from one another by insulating bars of different dimensions, spacers, by an insulating film lining the outer jacket of the segment carrier including all undercut grooves or by U-shaped groove linings, the remaining spaces being filled with a polyester resin.
  • the segments themselves are isolated from one another by individual insulating strips which are clamped between the segments and fill the segment partial grooves.
  • a commutator is known from US-A-2519 626, the segments of which are formed from blanks punched out of relatively thin flat material, which are bent and folded into the form of segments. They have a dovetail-shaped anchoring foot running in the longitudinal direction of the commutator, behind the legs of which two clamping rings engage, which hold the commutator together. Thin mica sheets are used between the segments as insulation.
  • the invention has for its object to provide a commutator, the segments of which are to be designed such that essentially their anchoring means can largely prevent the action of the undesirable tensile forces on the insulating material which forms the insulating body and fills the segmental grooves.
  • the advantage here is that the disadvantages of the known commutators are eliminated by the inventive design of the segments, especially their anchoring means, in that the segments are linked together radially and tangentially to the longitudinal axis of the commutator.
  • the insulating material forming the insulating body and filling the insulating grooves between the segments is advantageously largely freed from tensile forces.
  • Another advantage is that the winding ends of the inventive commutator can be attached to the commutator segments in a sufficiently spin-proof and heat-resistant manner without undesirably influencing the insulation between the segments.
  • inventive commutator can be designed as a drum commutator both without and with connection lugs for fastening the winding ends.
  • connection lugs on the segments additional interlinking in the area of the lugs is made possible, without impairing the insulation between the connecting lugs and the fastening of the winding ends in the lug slots.
  • the inventive form of the commutator segments enables the economical production of a commutator segment ring by, for example, extrusion as a cold forming process or, above all, in the case of flagless segments, the formation thereof by cutting off a strand with the cross section of the segments with molded anchoring means.
  • Commutators for electrical machines consist of mutually insulated segments which are fastened to an insulating body and have a connection area for the ends of a rotor winding of an electrical machine.
  • a bearing bush is generally arranged in the insulating body, through which the rotor shaft of the electrical machine extends.
  • the segments are formed, for example, from an extruded or a metal strip-rolled commutator segment ring, in which the sections connecting the individual segments are removed after the insertion of the insulating body, or they are assembled from individual extruded or punched sections or parts and in the insulating body anchored or braced with retaining rings.
  • the segments can form drum commutators with and without connecting lugs or face commutators. All commutators require good anchoring of the segments to prevent them from being flung out. In addition, the insulation between the segments and the heat resistance of the insulation must be guaranteed.
  • FIG. 1 A first exemplary embodiment of the inventive commutator is shown in FIG. 1.
  • the commutator 1 has a bearing sleeve 2 which is arranged in an insulating body 3.
  • Commutator segments 4 made of electrically conductive material such as copper are anchored on the circumference of the insulating body 3.
  • the commutator segments 4 - hereinafter referred to as segments 4 - are formed from a commutator segment ring produced by cold forming, for example extrusion, as its inner ribs.
  • the anchoring means are molded onto the inner ribs forming the segments 4.
  • the inventive form of the anchoring means is particularly suitable for commutators with a small outside diameter and / or narrow segment division.
  • the anchoring means consist of two legs 5 and 6, which border on a recess 7 on the inner end face of the segments 4.
  • the legs 5 and 6 and the recess 7 extend over the entire length of the segments 4.
  • the segments 4 have a substantially trapezoidal cross-section with a running surface 8 which is curved in accordance with the diameter of the commutator 1 for the brushes of the electrical machine (not shown).
  • the long sides 9 and 10 of each segment 4 have a bevel 11 or 12 which narrows the segment 4 and to which the legs 5 and 6 are connected at right angles to obtuse angles.
  • the leg 5 is designed as a short extension, which extends at an acute angle to the center line of the segment 4, which in turn runs radially through the longitudinal axis of the commutator 1.
  • the leg 5 protrudes somewhat beyond the longitudinal side 9 in the circumferential direction.
  • the leg 6, on the other hand, is essentially semicircular in shape, approximately around the center line of the segment groove 13 filled with the insulating material of the insulating body 3 between two adjacent segments 4. This center line also runs radially through the longitudinal axis of the commutator 1.
  • the leg 6 engages approximately at a distance the width of the segment partial groove 13 the leg 5 of the adjacent segment 4 and protrudes into the recess 7.
  • the segments 4 are linked together by the anchoring means 5 and 6 in a radial and tangential manner.
  • the compressive and tensile forces acting on the commutator 1 due to centrifugal and frictional forces during operation of the electrical machine can no longer eject the segments 4 anchored in the insulating body 3, particularly since the insulating material - as known per se - is more resistant to compressive forces than to tensile forces is.
  • the commutator 1 shown in FIG. 1 is provided at one end with connecting lugs 14 which have been formed during the extrusion of the commutator segment ring.
  • the connecting lugs 14 are separated from one another by lug grooves 15.
  • the flag partial grooves 15 start from the associated segment partial grooves 13. They have an essentially S-shaped section, to which an end section aligned with the associated segment partial groove 13 connects in the area of the flag slot 16 of each connecting lug 14.
  • In the flag slots 16 are the associated ends of the rotor winding in a manner known per se and not shown in detail attached.
  • the S-shape of the flag partial grooves 15 results in an additional radial and tangential concatenation of the segments 4, which are each provided with a recess 17 and 18 and a projection 19 and 20 projecting into these recesses 17, 18 of the adjacent segments 4.
  • the spin resistance of the commutator 1 is further increased.
  • FIG. 21 A second exemplary embodiment of the commutator is shown in FIG.
  • the shape of its anchoring means is particularly suitable for larger diameter commutators.
  • the commutator 21 in turn has a bearing sleeve 22 through which a drive shaft of an electrical machine, which carries the rotor, projects in a manner known per se and not shown in detail.
  • the bearing sleeve 22 is arranged in an insulating body 23.
  • the insulating body 23 is again introduced into a commutator segment ring produced, for example, by extrusion, the commutator segments of which — in the following for short segments 24 — form inner ribs after the Anchoring the segments 24 in the insulating body 23 have been separated.
  • the segments 24 in turn consist of an approximately trapezoidal outer section with a running surface 25 which is curved in accordance with the diameter of the commutator 21.
  • the longitudinal sides 26 and 27 which run towards one another delimit segmental grooves 28 filled with the material of the insulating body 23 when the insulating body 23 is formed, between the adjacent segments 24 in the circumferential direction .
  • Anchoring means are formed on the inner section of the segment 24 for fastening the segments 24 to the insulating body 23. They consist of two legs 29 and 30, which extend over the entire length of the respective segment 24 and delimit a recess 31 on the end face of the segment 24 . The recess 31 is arranged off-center on the segment 24. The legs 29 and 30 are bent outwards in the circumferential direction.
  • insulating bodies 23 and 29 engage at a distance forming the insulating grooves 35 approximately the width of the segment partial grooves 28 in an associated recess 31 and 34 of the two adjacent segments 24.
  • the segments 24 of the commutator 21 are thus also linked to one another in a radial and tangential manner.
  • the insulating body 23, together with its extensions filling the insulating and segment partial grooves 35, 28, is relieved of tensile and compressive forces, which act on the commutator 21 as centrifugal force or frictional force during operation of the electrical machine.
  • the segments 24 of the commutator 21 shown in FIG. 2 are additionally provided with connecting lugs 36 as a modification of the one described above.
  • the connecting lugs 36 are formed from a flange formed on one end of the commutator segment ring.
  • 36 flag partial grooves 37 are formed between the connecting lugs, which are filled with the same insulating material when the insulating body 23 is formed.
  • the flag partial grooves 37 have an approximately N-shaped section which starts from the associated segment partial grooves 28. A straight end section adjoins the ⁇ -shaped section and is aligned with the segment partial groove 28.
  • Each terminal lug 36 is provided with a flag slot 38.
  • the fi-shape of the flag partial grooves 37 likewise results in an additional radial and tangential concatenation of the segments 24.
  • the fl-shape is namely formed by two lugs 39 and 40 which protrude in the circumferential direction beyond one side of a connecting lug 36 and enclose a recess 41 in FIG which engages a projection 42 which is formed on the opposite side of the adjacent terminal lug 36.
  • the projection 42 and the lugs 39, 40 are undercut in relation to the circumferential direction, similar to the ends 32, 33 of the anchoring legs 29, 30, in order to prevent damage to the insulating material in the grooves 28 and 37, in particular, that occurs on the commutator 21 Tangential forces caused when the electrical machine is in operation.
  • the exemplary embodiments of the commutators described above have segments 4 and 24 which, in a manner known per se and not shown in detail, are formed as inner ribs by cold forming, for example by extrusion, of a commutator segment ring.
  • the inner ribs are through the segment grooves 13; 28 and flag partial grooves 15; 37 bridging webs connected after the introduction of the insulating material in the grooves 15; 37 and the formation of the insulating body 3; 23 be removed as is known.
  • the segments emerging from a commutator segment ring can be made as waste-free sections of a strand with the inventive cross section of the segments 4; 24 to commutators 1; 21 are assembled in a known manner.
  • inventive anchoring means which are formed on the end face of the segments facing away from the flat brush running surface and / or on their inner side radially facing the rotor shaft and are anchored in the correspondingly designed isoller body.
  • FIGS. 3 and 4 An exemplary embodiment of a flat commutator 43 is shown in FIGS. 3 and 4 and in turn has a bearing sleeve 44 which is arranged in an insulating body 45.
  • the insulating body 45 is in turn introduced into a commutator segment ring, the commurator segments - hereinafter short segments 46 - forming radial ribs have been separated from one another after the anchoring of the segments 46 in the insulating body 45.
  • the segments 46 can also be joined together as relatively thin sections of a strand with the inventive cross section of the segments 46 having anchoring means, as is known per se, to form flat commutators 43.
  • the segments 46 essentially have the shape of circular ring sections.
  • Anchoring means are formed on its inner section for fastening the segments 46 to the insulating body 45.
  • the anchoring means in turn consist of two legs 47 and 48 which delimit a recess 49 on the inside of the segment 46.
  • the recess 49 is arranged off-center on the segment 46.
  • the legs 47 and 48 have the shape of the legs 29 and 30 of the commutator 21 according to FIG. 2.
  • the legs 47, 48 of a segment 46 engage with a distance forming a segment partial grooves 53, which is filled with insulating material, into an associated recess 49 or 52 of the two adjacent segments 46.
  • the segment partial grooves 53 are continued outwards in an ⁇ -shaped section which is formed from lugs 54 and 55 and recesses 56 and 57 on the sides of the segments 46.
  • the lugs 54 and 55 protrude in the circumferential direction over the sides of the segments 46 and engage with the spacing forming the segment partial groove 3 in the recesses 56 and 57 of the adjacent segments 46.
  • the segments 46 are thus by the anchoring means 47 to 52 and the lugs 54, 55 and recesses 56 and 57 in turn are linked in a radial and tangential manner in order to prevent damage to the insulating material in the segment partial grooves 53 serving as insulating grooves, caused by the radial and tangential forces caused by centrifugal and frictional forces on the flat commutator 43 when the electrical machine is operating come from.
  • the outer section of the segment partial grooves 53 runs radially to the longitudinal axis of the face commutator 43.
  • a slot 58 is formed on the circumference of each segment, in which are attached winding ends of the rotor of the electrical machine, which are assigned in a manner known per se and not shown in detail.
  • In the area of the outer section of the segment partial groove 53 there is also the flat running surface 59 formed by an end face of the segments 46 for the brushes of the electrical machine, which are also not shown.

Landscapes

  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einem Kommutator gemäss dem ersten Teil des Patentanspruchs 1 aus.
  • Für einen solchen Kommutator beispielsweise nach DD-B-117770 sind die Segmente aus Abschnitten zweier stranggepreßter Teile unterschiedlichen Querschnitts gebildet, wobei die Segmente mit beidseitigen Verdickungen am Fußende symmetrisch zur Mittelachse der Segmente ausgebildeten Verankerungsmitteln versehen sind.
  • Derartige Kommutatoren haben jedoch den Nachteil, daß sie für schnellaufende Motoren nicht ausreichend schleuderfest sind, vor allem bei Verankerung der Segmente in einem asbestfreien Isolierkörper, weil die auf den Kommutator wirkenden Flieh- und Tangentialkräfte als Zug-und Kippkräfte auf die Segmente wirken. Dabei verstärkt die radiale Komponente der Kippkräfte noch die radialen Zugkräfte, welche vor allem im Fußbereich der Segmente zu Schäden des Isolierkörpers führen.
  • Darüber hinaus sind bei Kommutatoren mit vielen und dementsprechend schmalen Segmenten die Anschlußbereiche zum Befestigen der zugehörigen Wicklungsenden des Ankers einer elektrischen Maschine verhältnismäßig klein, so daß in nachteiliger Weise eine ausreichend schleuderfeste und wärmebeständige Befestigung der Wicklungsenden an den Kommutatorsegmenten die Isolierung zwischen den Segmenten im Anschlußbereich für die Wicklungsenden beschädigen kann.
  • Ferner ist noch aus der US-A-31 71 998 ein Kommutator bekannt, dessen Segmente Verankerungsmittel haben, die in hinterschnittene Nuten eines hülsenförmigen Segmentträgers aus Stahl greifen. Die Verankerungsmittel der Segmente und des Segmentträgers sind gegeneinander isoliert durch lsolierstäbe verschiedener Abmessungen, Abstandshalter, durch eine den Außenmantel des Segmentträgers einschließlich aller hinterschnittenen Nuten auskleidende lsolierfolie oder durch U-förmige Nutauskleidungen, wobei die verbleibenden Zwischenräume mit einem Polyesterharz ausgefüllt sind. Die Segmente selbst sind durch einzelne Isolierstreifen, die zwischen die Segmente geklemmt sind und die Segmentteilnuten füllen, gegeneinander isoliert.
  • Schließlich ist aus der US-A-2519 626 eine Kommutator bekannt, dessen Segmente aus aus verhältnismäßig dünnem Flachmaterial gestanzten Rohlingen gebildet sind, welche in die Form von Segmenten gebogen und gefaltet sind. Sie haben einen in Längsrichtung des Kommutators verlaufenden schwalbenschwanzförmigen Verankerungsfuß, hinter dessen Schenkel zwei Spannringe greifen, welche den Kommutator zusammenhalten. Zwischen die Segmente sind dünne Glimmerblättchen als Isoliermittel eingesetzt.
    • Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator zu schaffen, dessen Segmente derart auszubilden sind, daß im wesentlichen ihre Verankerungsmittel das Einwirken der unerwünschten Zugkräfte auf den Isolierstoff, der den Isolierkörper bildet und die Segmentteilnuten füllt, weitgehend verhindern können.
  • Zur Lösung der Aufgabe sind die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
  • Dabei ist von Vorteil, daß die Nachteile der bekannten Kommutatoren durch die erfinderische Gestaltung der Segmente, vor allem deren Verankerungsmittel, beseitigt werden, indem die Segmente radial und tangential zur Längsachse des Kommutators miteinander verkettet sind. Dadurch ist in vorteilhafter Weise der den Isolierkörper bildende und die Isoliernuten zwischen den Segmenten ausfüllende Isolierstoff von Zugkräften weitgehend befreit. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß bei dem erfinderischen Kommutator die Wicklungsenden genügend schleuderfest und wärmebeständig an den Kommutatorsegmenten befestigt werden können, ohne die Isolierung zwischen den Segmenten in unerwünschter Weise zu beeinflussen.
  • Durch die in der Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch 1, angegebenen Kommutators möglich.
  • Besonders vorteilhaft sind eine raumsparende Verkettung der Verankerungsmittel benachbarter Segmente vor allem bei kleineren Kommutatoren oder eine asymmetrische Ausbildung des Segmentquerschnittes. Darüber hinaus kann der erfinderische Kommutator als Trommelkommutator sowohl ohne als auch mit Anschlußfahnen zur Befestigung der Wicklungsenden ausgebildet werden. Bei Anschlußfahnen an den Segmenten ist eine zusätzliche Verkettung im Fahnenbereich ermöglicht, ohne die Isolierung zwischen den Anschlußfahnen, noch die Befestigung der Wicklungsenden in den Fahnennuten zu beeinträchtigen. Schließlich ermöglicht die erfinderische Form der Kommutatorsegmente als wesentlichen Vorteil das wirtschaftliche Herstellen eines Kommutatorsegmentringes durch beispielsweise Fließpressen als Kaltumformverfahren oder vor allem bei fahnenlosen Segmenten deren Ausbilden durch Abschneiden von einem Strang mit dem Querschnitt der Segmente mit angeformten Verankerungsmitteln.
    • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
    • Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Trommelkommutators jeweils im Querschnitt,
    • Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines Plankommutators im Querschnitt und
    • Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 3.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Kommutatoren für elektrische Maschinen bestehen aus gegeneinander isolierten Segmenten, welche an einem Isolierkörper befestigt sind und einen Anschlußbereich für die Enden einer Rotorwicklung einer elektrischen Maschine aufweisen. Im Isolierkörper ist im allgemeinen eine Lagerbuchse angeordnet, durch die sich die Rotorwelle der elektrischen Maschine erstreckt. Die Segmente sind wie an sich bekannt beispielsweise aus einem fließgepreßten oder aus einem metalistreifengerollten Kommutatorsegmentring gebildet, bei dem nach dem Einbringen des Isolierkörpers die die einzelnen Segmente verbindenden Abschnitte entfernt werden, oder sie sind aus einzelnen stranggepreßten oder gestanzten Abschnitten bzw. Teilen zusammengefügt und im Isolierkörper verankert oder mit Halteringen verspannt. Die Segmente können Trommelkommutatoren mit und ohne Anschlußfahnen oder Plankommutatoren bilden. Bei allen Kommutatoren ist eine gute Verankerung der Segmente erforderlich, um ein Herausschleudern zu verhindern. Darüber hinaus müssen die Isolierung zwischen den Segmenten und die Wärmefestigkeit der Isolierung gewährleistet sein.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfinderischen Kommutators ist in Figur 1 dargestellt. Der Kommutator 1 hat eine Lagerhülse 2, die in einem Isolierkörper 3 angeordnet ist. Am Umfang des Isolierkörpers 3 sind Kommutatorsegmente 4 aus elektrisch leitendem Werkstoff wie Kupfer verankert.
  • Die Kommutatorsegmente 4 - im folgenden Segmente 4 bezeichnet - sind aus einem durch Kaltumformen, beispielsweise Fließpressen, hergestellten Kommutatorsegmentring als dessen Innenrippen gebildet. Bei Fließpressen sind dabei die Verankerungsmittel an die die Segmente 4 bildenden Innenrippen angeformt. Die erfinderische Form der Verankerungsmittel eignet sich besonders bei Kommutatoren mit kleinem Außendurchmesser und/oder enger Segmentteilung.
  • Die Verankerungsmittel bestehen aus zwei Schenkeln 5 und 6, die an eine Ausnehmung 7 an der inneren Stirnseite der Segmente 4 grenzen. Die Schenkel 5 und 6 sowie die Ausnehmung 7 erstrecken sich über die gesamte Länge der Segmente 4. Die Segmente 4 haben im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt mit einer dem Durchmesser des Kommutators 1 entsprechend gewölbten Lauffläche 8 für die nicht dargestellten Bürsten der elektrischen Maschine. Die Längsseiten 9 und 10 jedes Segments 4 haben eine das Segment 4 verschmälernde Fase 11 bzw. 12, an welche sich die Schenkel 5 bzw. 6 recht- bis stumpfwinklig anschließen.
  • Der Schenkel 5 ist als kurzer Fortsatz ausgebildet, der sich in spitzem Winkel zur Mittellinie des Segments 4 erstreckt, die wiederum radial durch die Längsachse des Kommutators 1 läuft. Dabei ragt der Schenkel 5 in Umfangsrichtung etwas über die Längsseite 9 hinaus.
  • . Der Schenkel 6 hingegen ist im wesentlichen halbkreisförmig 'ausgebildet annähernd um die Mittellinie der mit dem Isolierstoff des Isolierkörpers 3 gefüllten Segmenteilnut 13 zwischen zwei benachbarten Segmenten 4. Diese Mittellinie läuft ebenfalls radial durch die Längsachse des Kommutators 1. Dabei umgreift der Schenkel 6 etwa im Abstand der Breite der Segmentteilnut 13 den Schenkel 5 des benachbarten Segments 4 und ragt in dessen Ausnehmung 7. Somit sind die Segmente 4 durch die Verankerungsmittel 5 und 6 in radialer und tangentialer Weise miteinander verkettet. Die durch Flieh- und Reibkraft beim Betrieb der elektrischen Maschine auf den Kommutator 1 wirkenden Druck- und Zugkräfte können die in erfinderischer Weise im Isolierkörper 3 verankerten Segmente 4 nicht mehr herausschleudern, zumal der Isolierstoff - wie an sich bekannt - widerstandsfähiger gegen Druckkräfte als gegen Zugkräfte ist.
  • Der in Figur 1 dargestellte Kommutator 1 ist an einem Ende mit Anschlußfahnen 14 versehen, die beim Fließpressen des Kommutatorsegmentringes angeformt worden sind. Die Anschlußfahnen 14 sind voneinander durch Fahnenteilnuten 15 getrennt. Die Fahnenteilnuten 15 gehen von den zugehörigen Segmentteilnuten 13 aus. Sie haben einen im wesentlichen S-förmigen Abschnitt, an den sich ein mit der zugehörigen Segmentteilnut 13 fluchtender Endabschnitt anschließt im Bereich des Fahnenschlitzes 16 jeder Anschlußfahne 14. In den Fahnenschlitzen 16 sind in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise die zugeordneten Enden der Rotorwicklung befestigt. Die S-Form der Fahnenteilnuten 15 ergibt eine zusätzliche radiale und tangentiale Verkettung der Segmente 4, welche mit je einer Ausnehmung 17 bzw. 18 und einer in diese Ausnehmungen 17, 18 der benachbarten Segmente 4 ragenden Nase 19 bzw. 20 versehen sind. Somit ist die Schleuderfestigkeit des Kommutators 1 weiter erhöht.
  • In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Kommutators dargestellt. Die Form seiner Verankerungsmittel eignet sich besonders für Kommutatoren größeren Durchmessers. Der Kommutator 21 hat wiederum eine Lagerhülse 22, durch die in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise eine den Rotor tragende Antriebswelle einer elektrischen Maschine ragt. Die Lagerhülse 22 ist in einem Isolierkörper 23 angeordnet. Der Isolierkörper 23 ist wieder in einen beispielsweise durch Fließpressen hergestellten Kommutatorsegmentring eingebracht, dessen Kommutatorsegmente - im folgenden kurz Segmente 24 - bildende Innenrippen nach dem Verankern der Segmente 24 im Isolierkörper 23 voneinander getrennt worden sind.
  • Die Segmente 24 bestehen wiederum aus einem etwa trapezförmigen äußeren Abschnitt mit einer entsprechend dem Durchmesser des Kommutators 21 gewölbten Lauffläche 25. Die aufeinanderzulaufenden Längsseiten 26 bzw. 27 begrenzen mit dem Werkstoff des Isolierkörpers 23 bei dessen Ausbilden gefüllte Segmentteilnuten 28 zwischen den benachbarten Segmenten 24 in Umfangsrichtung. An dem inneren Abschnitt des Segments 24 sind Verankerungsmittel angeformt zum Befestigen der Segmente 24 am Isolierkörper 23. Sie bestehen aus zwei Schenkeln 29 und 30, die sich über die ganze Länge des jeweiligen Segments 24 erstrecken und eine Ausnehmung 31 an der Stirnseite des Segments 24 begrenzen. Die Ausnehmung 31 ist außermittig am Segment 24 angeordnet. Die Schenkel 29 und 30 sind in Umfangsrichtung nach außen gebogen. Sie haben sich verbreiternde Enden 32 bzw. 33. Neben dem Schenkel 29 ist an der Stirnseite des Segments 24 eine zweite Ausnehmung 34 ausgebildet. Die Schenkel 29 und 30 greifen mit einem Isoliernuten 35 bildenden Abstand etwa der Breite der Segmentteilnuten 28 in eine zugeordnete Ausnehmung 31 bzw. 34 der beiden benachbarten Segmente 24. Die Segmente 24 des Kommutators 21 sind somit ebenfalls in radialer und tangentialer Weise miteinander verkettet. Dadurch wird der Isolierkörper 23 samt seiner die Isolier- und Segmentteilnuten 35, 28 füllenden Fortsätze von Zug-und Druckkräften entlastet, welche beim Betrieb der elektrischen Maschine als Fliehkraft bzw. Reibkraft auf den Kommutator 21 wirken.
  • Die Segmente 24 des in Figur 2 dargestellten Kommutators 21 sind als Abwandlung gegenüber dem vorstehend beschriebenen zusätzlich mit Anschlußfahnen 36 versehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anschlußfahnen 36 aus einem an einem Ende des Kommutatorsegmentrings angeformten Flansch gebildet. Dabei sind zwischen den Anschlußfahnen 36 Fahnenteilnuten 37 ausgebildet, welche beim Ausbilden des Isolierkörpers 23 mit dem gleichen Isolierstoff gefüllt werden. Die Fahnenteilnuten 37 haben einen annähernd n-förmigen Abschnitt, der von den zugehörigen Segmentteilnuten 28 ausgeht. An den Ω-förmigen Abschnitt schließt sich ein gerader Endabschnitt an, der mit der Segmentteilnut 28 fluchtet. Jede Anschlußfahne 36 ist mit einem Fahnenschlitz 38 versehen. In der Fahnenschlitzen 38 sind angeordnete Wicklungsenden der Rotorwicklung in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise befestigt. Die fi-Form der Fahnenteilnuten 37 ergibt ebenfalls eine zusätzliche radiale und tangentiale Verkettung der Segmente 24. Die fl-Form ist nämlich durch zwei Nasen 39 und 40 gebildet, welche in Umfangsrichtung über eine Seite einer Anschlußfahne 36 hinausragen und eine Ausnehmung 41 einschließen, in die ein Vorsprung 42, der an der gegenüberliegenden Seite der benachbarten Anschlußfahne 36 angeformt ist, greift. Der Vorsprung 42 und die Nasen 39, 40 sind in Bezug auf die Umfangsrichtung hinterschnitten ähnlich den Enden 32, 33 der Verankerungsschenkel 29, 30, um vor allem Schäden am Isolierstoff in den Nuten 28 und 37 zu verhindern, die von den auf den Kommutator 21 bei Betrieb der elektrischen Maschine von Reibkräften bewirkten Tangentialkräften herrühren.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Kommutatoren haben Segmente 4 bzw. 24, die in. an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise durch Kaltumformen, beispielsweise durch Fließpressen, eines Kommutatorsegmentringes als Innenrippen ausgebildet werden. Die Innenrippen sind dabei durch die Segmentteilnuten 13; 28 und Fahnenteilnuten 15 ; 37 überbrückende Stege verbunden, die nach dem Einbringen des Isolierstoffes in die Nuten 15 ; 37 und das Ausbilden des Isolierkörpers 3 ; 23 wie an sich bekannt entfernt werden.
  • Anstelle der aus einem Kommutatorsegmentring hervorgehenden Segmente können bei fahnenlosen Trommelkommutatoren die Segmente als abfallose Abschnitte eines Stranges mit dem erfinderischen Querschnitt der oben beschriebenen Segmente 4 ; 24 zu Kommutatoren 1 ; 21 in bekannter Weise zusammengefügt werden.
  • Desgleichen eignen sich bei Plankommutatoren die erfinderischen Verankerungsmittel, welche an der der ebenen Bürstenlauffläche abgewandten Stirnseite der Segmente und/oder an ihrer radial der Rotorwelle zugewandten Innenseite ausgebildet und im entsprechend ausgebildeten Isollerkörper verankert sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel für einen Plankommutator 43 ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt und hat wiederum eine Lagerhülse 44, die in einem Isolierkörper 45 angeordnet sit. Der Isolierkörper 45 ist wiederum in einen Kommutatorsegmentring eingebracht, dessen Kommuratorsegmente - im folgenden kurz Segmente 46 - bildende radiale Rippen nach dem Verankern der Segmente 46 im Isolierkörper 45 voneinander getrennt worden sind. Die Segmente 46 können auch als verhältnismäßig dünne Abschnitte eines Stranges mit dem erfinderischen Querschnitt der Verankerungsmittel aufweisenden Segmente 46 wie an sich bekannt zu Plankommutatoren 43 zusammengefügt werden.
  • Die Segmente 46 haben im wesentlichen die Form von Kreisringausschnitten. An ihrem inneren Abschnitt sind Verankerungsmittel angeformt zum Befestigen der Segmente 46 am Isolierkörper 45. Die Verankerungsmittel bestehen wiederum aus zwei Schenkeln 47 und 48, die eine Ausnehmung 49 an der Innenseite des Segments 46 begrenzen. Die Ausnehmung 49 ist außermittig am Segment 46 angeordnet. Die Schenkel 47 und 48 haben die Form der Schenkel 29 und 30 des Kommutators 21 nach Figur 2.
  • Sie sind nach außen gebogen und haben verbreiterte Enden 50 bzw. 51. Auch die zweite Ausnehmung 52 an der Innenseite des Segments 46 ist neben dem Schenkel 47 angeformt. Die Schenkel 47, 48 eines Segments 46 greifen mit einem Segmentteilnuten 53 bildenden Abstand, der mit Isolierstoff gefüllt ist, in eine zugeordnete Ausnehmung 49 bzw. 52 der beiden benachbarten Segmente 46.
  • Die Segmentteilnuten 53 sind nach außen in einem Ω-förmigen Abschnitt fortgesetzt, der aus Nasen 54 und 55 und Ausnehmungen 56 und 57 an den Seiten der Segmente 46 gebildet ist. Dabei ragen die Nasen 54 und 55 in Umfangsrichtung über die Seiten der Segmente 46 und greifen mit die Segmentteilnut 3 bildendem Abstand in die Ausnehmungen 56 und 57 der benachbarten Segmente 46. Die Segmente 46 sind somit durch die Verankerungsmittel 47 bis 52 und die Nasen 54, 55 und Ausnehmungen 56 und 57 wiederum in radialer und tangentialer Weise verkettet, um Schäden am Isolierstoff in den als Isoliernuten dienenden Segmentteilnuten 53 zu verhindern, die von den auf den Plankommutator 43 bei Betrieb der elektrischen Maschine von Flieh- und Reibkräften bewirkten Radial- und Tangentialkräften herrühren. Der äußere Abschnitt der Segmentteilnuten 53 verläuft radial zur Längsachse des Plankommutators 43. Am Umfang jedes Segments ist ein Schlitz 58 ausgebildet, in dem in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise zugeordnete Wicklungsenden des Rotors der elektrischen Maschine befestigt sind. Im Bereich des äußeren Abschnitts der Segmentteilnut 53 liegt auch die von einer Stirnseite der Segmente 46 gebildete ebene Lauffläche 59 für die ebenfalls nicht dargestellten Bürsten der elektrischen Maschine.

Claims (15)

1. Kommutator für elektrische Maschinen mit einer Vielzahl Segmente (4 ; 24; 46), an weiche Verankerungsmittel zum Befestigen der Segmente (4 ; 24 ; 46) im Isolierkörper (3 ; 23 ; 45) angeformt sind, die aus wenigstens zwei Schenkeln (5, 6 ; 29, 30 ; 47, 48) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Segmente (4 ; 24 ; 46) eines Kommutators (1 ; 21 ; 43) dieselbe Form haben und zwischen sich eine Ausnehmung (7 ; 34 ; 52 bz. 6 ; 31 ; 45) an jedem Segment (4; 24 ; 46) begrenzen, wobei die asymmetrisch zur radial durch die Längsachse des Kommutators (1 ; 21 ; 43) laufenden Mittellinie des Segments (4; 24 ; 46) ausgebildeten Schenkel (5, 6 ; 29, 32, 30, 33 ; 47,48.50,51) in jeweils eine zugeordnete Ausnehmung (7 ; 34 ; 52 bzw. 6 ; 31 ; 49) der benachbarten Segmente (4 ; 24 ; 46) mit einem eine Segmentteilnut (13 ; 28 ; 53) bildenden Abstand greifen in die Segmente (4 ; 24 ; 46) radial und tangential zur Längsachse des Kommutators (1 ; 21 ; 43) verkettender Weise, wobei Isolierkörper (3 ; 23 ; 45) und die Segmentteilnuten (13 ; 23 ; 53) aus demselben gleichzeitig eingebrachten Isolierstoff gebildet sind.
2. Kommutator nach Anspruch, 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (6 ; 29 ; 47) in die Ausnehmung (7; 31 ; 49) zwischen den Schenkeln (5, 6 ; 29, 30 ; 47, 48) eines benachbarten Segments (4 ; 24 ; 46) greift.
3. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel (6 ; 29 ; 47) des Segments (4 ; 24 ; 46) eine Ausnehmung enthält, in die ein Schenkel (5 ; 30 ; 48) eines benachbarten Segments (4 ; 24; 46) greift.
4. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Segment (24 ; 46) eine zweite Ausnehmung (34 ; 49) angeformt ist, in weiche ein Schenkel (30 ; 48) eines benachbarten Segments (24 ; 46) greift.
5. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Segment (4 ; 24 ; 46) asymmetrisch zur radial durch die Längsachse des Kommutators (1 ; 21 ; 43) laufenden Mittellinie der Segmente (4 ; 24 ; 46) ausgebildet ist.
6. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, an dessen Segmenten jeweils eine Anschlußfahne ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anschlußfahnen (14; 36) sich in Umfangsrichtung des Kommutators (1 ; 21) erstreckende, die benachbarten Anschlußfahnen (14 ; 36) wenigstens radial zur Längsachse des Kommutators (1 ; 21) miteinander verkettende Ausnehmungen (10, 17 ; 41) und Vorsprünge (19, 20 ; 39, 40) angeformt sind in jeweils zwischen zwei Anschlußfahnen (14 ; 36) eine Fahnenteitnut (15; 37) bildendem Abstand.
7. Kommutator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahnenteilnuten (15 ; 37) einen den bei Betrieb der elektrischen Maschine auf den Kommutator wirkenden Radial- und Tangentialkräften entgegenstehenden Abschnitt aufweisen.
8. Kommutator nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahnenteilnuten (15) einen im wesentlichen S-förmigen Abschnitt aufweisen.
9. Kommutator nach Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahnenteilnuten (37) einen im wesentlicher fl-förmigen Abschnitt aufweisen.
10. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (46) eine ebene Bürstenlauffläche (59) eines Plankommutators (43) bildende Stirnseite haben, und sich in Umfangsrichtung des Kommutators (43) erstreckende, die benachbarten Segmente (46) wenigstens radial zur Längsachse des Kommutators (43) miteinander verkettende Ausnehmungen (56 ; 57) und Vorsprünge (54 ; 55) aufweisen in jeweils zwischen zwei Segmenten (46) eine Segmentteilnut (53) bildendem Abstand.
11. Kommutator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentteilnuten (53) wenigstens im Bereich der Bürstenlauffläche (59) einen radial zur Längsachse des Kommutators (46) verlaufenden Abschnitt und einen sich anschließenden den bei Betrieb der elektrischen Maschine auf den Kommutator (46) wirkenden Radial- und Tangentialkräften entgegenstehenden Abschnitt haben.
12. Kommutator nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der den Radial-und Tangentialkräften entgegenwirkende Abschnitt der Segmentteilnuten (53) im wesentlichen Ω-förmig ist.
13. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4 ; 24 ; 46) aus Rippen eines durch Kaltumformen hergestellten Kommutatorsegmentringes gebildet sind, dessen die Segmente (4 ; 24 ; 26) verbindende Stege nach dem Verankern der Segmente (4 ; 24 26) im Isolierkörper (3 ; 23 ; 45) entfernt sind.
14. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (24; 46) aus Abschnitten eines den Segmentquerschnitt aufweisenden Stranges gebildet sind.
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