EP0235167A1 - Kommutator für elektrische maschinen. - Google Patents

Kommutator für elektrische maschinen.

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EP0235167A1 EP86904091A EP86904091A EP0235167A1 EP 0235167 A1 EP0235167 A1 EP 0235167A1 EP 86904091 A EP86904091 A EP 86904091A EP 86904091 A EP86904091 A EP 86904091A EP 0235167 A1 EP0235167 A1 EP 0235167A1
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commutator
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    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
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    • HELECTRICITY
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
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Description

Kommutator für elektrische Maschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Kommutator für elektrische Maschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Derartige Kommutatoren haben meistens verhältnismäßig breite Schlitze zwischen den Segmenten und benötigen Anschlußfahnen an den Segmenten, in denen die Wicklungsenden seitlich, das ist in Umfangsrichtung des Kommutators, sicher geführt aufgenommen und beispielsweise an die Segmente geschweißt sind. Außerdem sind die Anschlußfahnen zur Aufnahme und zum Stützen einer Wickelkopfbandage zum Erhöhen der Schleuderfestigkeit erforderlich.
Diese bekannten Kommutatoren können noch verhältnismäßig wirtschaftlich durch Fließpressen hergestellt werden, in nachteiliger Weise jedoch nur solange das Werkstoffvolument - vorzugsweise Kupfer - im wesentlichen gleichmäßig über die ganze Länge der Segmente einschließlich der Anschlußfahnen verteilt ist und vor allem die Schlitzbreite einen bestimmten Minimalwert nicht unterscrreitet. Die bekannten Kommutatoren können auch als Rollkommutatoren hergestellt sein. Rollkommutatoren sind zwar wesentlich preiswerter herzustellen als entsprechende Fließpreßausführungen. Auch können hier die Schlitze zwischen den Segmenten schmäler ausgebildet werden. Bei Rollkommutatoren, deren Segmente aus einem Kupferstreifen mit dem Profil des Segmentquerschnitts hergestellt sind, können jedoch in nachteiliger Weise die Anschlußfahnen nicht lang genug angeformt werden, um die Wicklungsenden sicher an ihnen zu befestigen und die Wickelkopfbandage aufzunehmen. Die Anschlußfahnen sind daher als für sich hergestellte Teile an den Segmenten befestigt. Das macht auch die Fertigung von Rollkommutatoren teuer.
Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen preisgünstigen Kommutator für elektrische Maschinen zu schaffen, der mit verhältnismäßig schmalen Isolierschlitzen zwischen den Segmenten und mit langen Anschlußfahnen versehen ist, welche das sichere Verbinden der Wicklungsenden mit den Segmenten nicht behindern, und bei dem das vorhandene ferkstoffvolumen der Segmente zum Verstärken der Schleuderfestigkeit und/oder zur Erhöhung des Wärmespeichervermögens in verstärktem Maße im Bürsten-Laufbahnbereich angeordnet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Kauptanspruchs angegebenen Maßnahmen vorgesehen.
Dabei ist von Vorteil, daß der die Anschlußfahnen zur Aufnahme der Wicklungsenden bildende Teil der Segmente mindestens teilweise aus einem Isolierstoff besteht, so daß der Kommutator beispielsweise als Rollkommutator oder ring- armierter Formstoffkommutator mit schmalen Schlitzen zwischen den Segmenten und höchstens kurzen Anschlußfahnen preiswert ausgebildet werden kann. Dabei übernehmen die verbreiterten Stege aus Isolierstoff die Funktionen der Anschlußfahnen wie Aufnahme der Wicklungsenden, Fixierung der Wicklungsenden in der Befestigungsposition und während des Befestigens an den Segmenten.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Kommutators möglich. Besonders vorteilhaft ist die vergrößerte Schleuderfestigkeit des Kommutators, weil die Segmente im Anschlußbereich der Wicklungsenden weniger Kupfer und somit weniger der schwereren Werkstoffmasse aufweisen. Darüberhinaus ist von Vorteil, daß die verbreiterten Stege auch die Stützfunktion für die später aufzubringende Wickelkopfbandage ausüben können. Auch für Fließpreßkommutatoren mit noch in wirtschaftlicher Weise herstellbarer Schlitzbreite eignen sich die verbreiterten Stege aus Isolierstoff als Verlängerungen der Anschlußfahnen. Als Isolierstoff, welcher in vorteilhafter Weise soviele Funktionen am Kommutator übernehmer. kann, eignen sich beispielsweise Phenolharz-, Melaminphenol- oder Epoxidformmassen, die noch mit Faserstoffer. verstärkt sein können. Melaminphenol-Formmassen eignen sich wegen ihrer Klebewirkung an Kupfer besonders bei Fließpreßkommutatoren mit verhältnismäßig kleinen Verankerungsmitteln als zusätzliches Haltemittel für die Segmente. Bei den genannten Isolierstoffen lassen sich die Wicklungsenden in ebenfalls vorteilhafter Weise durch Schweißen an den Segmenten sicher befestigen. Es eignen sich dafür beispielsweise Widerstandsschweißen, Diffusionsschweißen, Ultraschallschweißen. Ze ichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 3 einen Rollkommutator, teilweise im Längsschnitt, Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Figur 3 durch einen Teil des Kommutators mit Wicklungsenden und Wickelkopfbandage, Figur 3 den Kommutator im Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, sowie Figur 4 einen Fließpreßkommutator und Figur 5 einen ringarmierten Kommutator, jeweils teilweise im Längsschnitt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Kommutator 1 - in Figur 1 bis 3 als Rollkommutator dargestellt - hat eine Vielzahl Segmente 2, die an ihrer der Längsachse 3 des Kommutators 1 zugewandten Seite 4 mit Verankerungsmitteln 5 in Form von Krallen versehen sind. Die Segmente 2 haben an einem Ende einen über ihre Lauffläche 6 radial zur Kommutatorlängsachse 3 vorstehenden kurzen Bund 7. Der Bund 7 dient als Anschlußfahne für zugeordnete Wicklungsenden 8 einer an sich bekannten und nicht näher dargestellten Rotorwicklung. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind an jedem Segment 2 zwei übereinanderangeordnete Wicklungsenden 8 runden Querschnitts befestigt. Die Anschlußseite 9 ies Bundes 7 ist dazu der Form der Wicklungsenden 8 entsprechend ausgekehlt. Dadurch ist eine möglichst großflächige Auflage für die Wicklungsenden 8 auf der jeweiligen Anschlußseite 9 gebildet. Die Wicklungsenden können auch ovalen oder rechteckigen Querschnitt haben und auch nebeneinander angeordnet sein. Die Anschlußseite 9 ist dann ebenfalls der Form der Wicklungsenden entsprechend ausgebildet. Der Kommutator 1 kann auch so abgewandelt sein, daß die Segmente 2 an Stelle des Bundes 7 direkt mit der Anschlußseite 9 am Ende der Lauffläche 6 versehen sind.
Die Segmente 2 sind bei dem Rollkommutaotr aus einem Profilband aus Kupfer gebildet. Dazu sind in das Profilband in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise entsprechend der vorgesehenen Kommutatorteilung quer über das Profilband laufende Nuten eingeformt, welche später als Segmentteilnuten 10 die Segmente 2 voneinandertrennen. Die Segmente 2 sind nach dem Ausbilden der Nuten - wie an sich bekannt - noch durch die Segmentteilnuten 10 überbrückende schmale Stege an der Lauffläche 6 verbunden, so daß das Profilband zu einem Segmentring gerollt werden kann. Die Verankerungsmittel 5 können bereits vor oder auch nach dem Rollen von den Stirnseiten 11 und 12 in Längsrichtung der Segmente 2 ein- oder mehrstufig abgespalten oder angeschält sein.
In dem Segmentring ist ein Isolierstoff eingebracht. Der Isolierstoff ist als Isolierkörper 13 ausgebildet, in dem die Segmente 2 sowie eine Lagerbuchse 14 verankert sind, mit welcher der Kommutator 1 auf einer wiederum an sich bekannten und nicht näher dargestellten Rotorwelle gelagert ist. Der Isolierstoff füllt außerdem die Segmentteilnuten 10 aus und bildet somit die Isolierlamellen 15 zwischen den Segmenten 2 samt Bund 7. Schließlich gehen die Isolierlamellen 15, welche sich im Bund 7 keilförmig verbreitern, in sich an sie radial anschließende breitere Stege 16 über, die über den Bund 7 radial hinausragen. Die Stege 16 dienen als seitliche Führung der an den Segmenten 2 zu befestigenden Wicklungsenden 8. Sie stellen die Begrenzung von Anschluß nuten 17 für die Wicklungsenden 8 in Umfangsrichtung dar. Der Isolierkörper 13 weist noch den inneren Randabschnitt der Stirnseiten 11 und 12 umfassende Flansche 13 und 19 auf als unterstützende Haltemittel für die Segmente 2 im Isolierkörper 13. Der Flansch 19 ist zudem mit axial vorstehenden und radial verlaufenden Rippen 20 dreieckigen Querschnitts versehen, deren Mittellinie jeweils mit der eines der Stege 15 fluchtet. Die Stege 16 stehen ebenfalls axial an der Stirnseite 12 der Segmente 2 vor. Ihre Kanten 21 sind abgeschrägt, wodurch das beschädigungsfreie Einführen der Wicklungsenden 8 in die Anschlußnuten 17 erleichtert ist.
Als Isolierstoff eigenen sich vor allem Formmassen wie beispielsweise Phenolharz-, Melaminphenol- oder EpoxidFormmassen, die noch mit Faserstoffen verstärkt sein kennen.
Nach dem Einbringen des Isolierstoffs in den Segmentring sind die die Segmente 2 verbindenden Stege in ebenfalls an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise entfernt.
Die in die von den Stegen 16 in Umfangsrichtung begrenzten Anschlußnuten 17 übereinander gelegten Wicklungsenden 8 sind durch Schweißen an dem Boden der Anschlußnuten 17, welcher von der Anschlußseite 9 des jeweiligen Bundes oder Segmentendes gebildet ist, mechanisch und elektrisch leitend befestigt. Der Isolierstoff gestattet das kurzzeitige Erwärmen in der unmittelbaren Nähe der Stege 16 während des Schweißvorgangs für die Teile 7, 8. Die Stege 16 aus dem gewählten Isolierstoff fördern noch den Stromdurchgang von einer auf die Wicklungsenden 8 aufgesetzter. Schweißelektrode durch die Wicklungsenden 8, den Bund 7 und das Segment 2 zu einer auf dem Segment 2 aufgesettten Masseelektrode, in dem sie den Stromdurchgang zwischen den Elektroden nahezu geradlinig einengen. Zur Erhöhung der Schleuderfestigkeit kann zusätzlich eine Rotorbandage 22 als Hülse über die Stege 16 geschoben sein, die die Anschlußnuten 17 nach außen abschließt.
In Figur 4 ist ein Fließpreßkommutator 23 dargestellt. Soweit seine Teile gleich denen des Rollkommutators 1 sind, haben sie dieselben Bezugszahlen. Die Segmente 24 sind in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise durch Fließpressen eines Rohlings zu einem Segmentring geformt und wiederum nach Einbringen des Isolierkörper 13, Isolierlamellen 15 und Stege 16 bildenden Isolierstoffs voneinandergetrennt. Die Segmente 24 haben nunmehr sich über die ganze Länge der der Längsachse 3 zugewandten Seite 4 der Segmente 24 erstreckende Verankerungsmittel 25 mit schwalbenschwanzförmigem Querschnitt.
In Figur 5 ist noch ein ringarmierter Kommutator 26 dargestellt. Soweit auch seine Teile gleich denen des Rollkommutators 1 sind, haben sie dieselben Bezugszahlen.
Die Segmente 27 sind aus einem Kupferstreifen gestanzt und an den Stirnseiten 11 und 12 mit je einer Nut 28 bzw. 29 versehen. In den Nuten 28 und 29 ist jeweils ein mit einer Isolierhülle 30 umgebener Armierungsring 31 eingesetzt, welcher die Segmente 27 zu einem Segmentring zusammenhält und zugleich mit den Nuten 28 und 29 als Verankerungsmittel für die Segmente 27 im Isolierkörper 13 dient.

Claims

Ansprüche
1. Kommutator für elektrische Maschinen, mit einer Vielzahl Segmente, welche mit Verankerungsmitteln zum Befestigen der Segmente im Isolierkörper versehen, an einem Ende mit zugeordneten Wicklungsenden eines Rotors verbunden und in Umfangsrichtung durch Schlitze voneinander getrennt sind, die mit Isolierstoff gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende und die Schlitze (10) füllende Isolierstoff radial über den Umfang der Lauffläche (6) an einem Ende des Kommutators (1; 23; 26 ) hinausragende verbreiterte Stege ( 16) aufweist, zwischen denen die Wicklungsenden (8) angeordnet sind, welche an den zugehörigen Segmenten (2; 24 ; 27 ) mechanisch und elektrisch leitend befestigt sind.
2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2; 24; 27) einen über die Lauffläche (6) radial vorstehenden kurzen Anschlußvorsprung (7) aufweisen, an lern die zwischen den Stegen (16) geführten Wicklungsenden ( 8) befestigt sind.
3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) an der angrenzenden Stirnseite 2, des Kommutators (2; 24; 27) axial vorstehen.
4. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den freien Enden der Stege (16) eine hülsenfδrmige Bandage (22) anliegt, die konzentrisch zur Längsachse (3) des Kommutators (1; 23; 26) angeordnet ist.
5 . Kommutat or nach e inem der An sprüche 1 bi s 4 , dadur ch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) aus Abschnitten eines den Segmentquerschnitt aufweisenden Stranges gebildet sind, welcher als Segmentring zusammengerollt nach dem Einbringen des den Isolierkörper (13) bildenden, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllenden und die verbreiterten Stege (16) bildenden Isolierstoffs entlang den vor dem Zusammenrollen ausgebildeten Segmentteilnuten (10) in die Segmente (2) geteilt ist.
6. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (27) als Stanzteile mit ihrer Umfangsform versehen mittels Armierringen (31, 30) zu einem Segmentring zusammengefaßt sind, in den der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (16) bildende Isolierstoff eingebracht ist.
7. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente ( 24 ) aus Rippen eines fließgepreßten Segmentringes bestehen, die nach dem Einbringen des Isolierstoffes für den Isolierkörper ( 13 ) die die Schlitze (10) füllenden Isolierlamellen (15) und die verbreiterten Stege (16) voneinander getrennt sind.
3. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (16) bildende Isolierstoff eine Phenolharz-Formmasse ist.
9. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (16) bildende Isolierstoff eine mit Faserstoffen verstärkte Phenolharz-Formmasse ist.
10. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (16) bildende Isolierstoff eine Melaminphenol-Formmasse ist.
11. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (16) bildende Isolierstoff eine mit Faserstoffen verstärkte Melaminphenol-Formmasse ist.
12. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (16) bildende Isolierstoff eine Epoxid-Formmasse ist.
13. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Isolierkörper (13) bildende, die Schlitze (10) als Isolierlamellen (15) füllende und die verbreiterten Stege (l6) bildende Isolierstoff eine mit Faserstoffen verstärkte Expoxid-Formmasse ist.
14. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den verbreiterten Stegen (16) aufgenommenen und geführten Wicklungsenden (3) an den zugeordneten Segmenten (2; 24 ; 27) durch Schweißen befestigt sind.
EP86904091A 1985-08-28 1986-07-07 Kommutator für elektrische maschinen Expired EP0235167B1 (de)

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