EP0350855A2

EP0350855A2 - Commutator and process for manufacturing same

Info

Publication number: EP0350855A2
Application number: EP89112647A
Authority: EP
Inventors: Heinz Gerlach; Lothar Dr. Woerner
Original assignee: Kautt and Bux KG; Kautt and Bux Commutator GmbH
Current assignee: Kautt and Bux Commutator GmbH
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1990-01-17
Anticipated expiration: 2009-07-11
Also published as: EP0350855B1; DE3823845A1; EP0350855A3; DE3823845C2

Abstract

In a commutator (1) for electrical machines, the segments (2) of which form at least one seat for a prestressed reinforcing ring (7) concentric to the longitudinal axis of the commutator, the material section (6) of the segments (2) delimiting the seat with respect to the longitudinal axis of the commutator is plastically deformed outwards in radial direction. During the plastic deformation, the segments (2) are supported from the outside. The widening of the seat leads to a widening of the reinforcing ring (7), from which the tensioning thereof results. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für elektrische Maschinen, dessen Segmente wenigstens einen zur Kommutatorlängsachse konzentrischen Sitz für einen vorgespannten Armierungsring bilden, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kommutators.The invention relates to a commutator for electrical machines, the segments of which form at least one seat for a prestressed reinforcing ring which is concentric with the longitudinal axis of the commutator, and to a method for producing such a commutator.

Bei Kommutatormaschinen besteht häufig der Wunsch, durch eine Drehzahlerhöhung die Baugröße bei gleicher Leistung zu reduzieren oder bei gleicher Baugröße die Leistung zu erhöhen. Voraussetzung hierfür ist, daß der Kommutator eine entsprechend hohe dynamische Beanspruchung zuläßt. Kommutatoren, bei denen der Segmentkörper nur durch den isolierenden Preßstoff zusammengehalten wird, sind zwar kostengünstig. Ihre dynamische Belastbarkeit ist jedoch gering. Aber auch Kommutatoren, bei denen der Segmentkörper mit wenigstens einem im dynamisch und thermisch unbelasteten Zustand spannungslosen Armierungsring versehen ist, haben nur eine wenig größere dynamische Banspruchbarkeit, da die Verstärkungsringe erst bei einer unter der Fliehkraftbeanspruchung eintretenden Aufweitung des Segmentkörpers einen den Preßstoff entlastenden Anteil an der dynamischen Beanspruchung aufnehmen können.With commutator machines, there is often a desire to reduce the size with the same output by increasing the speed or to increase the output with the same size. The prerequisite for this is that the commutator allows a correspondingly high dynamic load. Commutators in which the segment body is held together only by the insulating molding material are inexpensive. However, their dynamic resilience is low. But even commutators in which the segment body is provided with at least one reinforcement ring that is stress-free in the dynamic and thermally unloaded state have only a slightly greater dynamic usability, since the reinforcement rings only have a portion of the pressure relieving the press material when the segment body expands under the centrifugal force can absorb dynamic stress.

Für höhere dynamische Banspruchungen müssen deshalb Kommutatoren mit vorgespannten, d.h. bereits im dynamisch und thermisch unbelasteten Zustand eine Spannung aufweisenden Armierungsringen eingesetzt werden. Solche Kommutatoren verursachen jedoch einen höheren Fertigungsaufwand. Außerdem wird die Handhabung bei der Fertigung um so schwieriger, je kleiner die Abmessungen eines Kommutators sind. Hierzu kommt bei kleinen Abmessungen, daß aufgrund der dimensionell bedingten, geringeren elastischen Spannwege der Armierungsringe eine erhöhte Teilepräzision notwendig ist, da schon geringe Abweichungen im Innendurchmesser der Armierungsringe und/oder im Durchmesser des Ringsitzes zu erheblichen Spannungsunterschieden in den Armierungsringen führen. Daraus entsteht zusätzlich ein mit abnehmendem Kommutatordurchmesser ansteigender Kostenanteil. Das bedeutet, daß Kommutatoren mit vorgespannten Armierungsringen für die in hohen Stückzahlen hergestellten Elektromaschinen kleiner bis mittlerer Baugröße relativ teuer sind und daher in der Regel aus Preisgründen nicht in Frage kommen.For higher dynamic loads, commutators with pretensioned, i.e. already in the dynamically and thermally unloaded state a tensioned reinforcement rings are used. However, such commutators cause higher manufacturing costs. In addition, the smaller the dimensions of a commutator, the more difficult it is to handle during production. In addition, with small dimensions, due to the dimensionally dependent, smaller elastic clamping paths of the reinforcement rings, increased part precision is necessary, since even small deviations in the inner diameter of the reinforcement rings and / or in the diameter of the ring seat lead to considerable differences in tension in the reinforcement rings. This also creates an increasing share of costs as the commutator diameter decreases. This means that commutators with prestressed reinforcing rings for the small to medium-sized electrical machines manufactured in large quantities are relatively expensive and are therefore generally not an option for reasons of price.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator mit vorgespannten Armierungsringen zu schaffen, der eine wesentliche höhere dynamische und thermische Beanspruchbarkeit als die bekannten Preßstoffkommutatoren bietet, aber dennoch selbst bei kleinen Abmessungen kostengünstig ist, und damit auch im Bereich kleiner bis mittlerer Elektromaschinen eine Leistungssteigerung durch eine Drehzahlerhöhung erlaubt.The invention is therefore based on the object of providing a commutator with prestressed reinforcing rings which has a considerably higher dynamic and thermal strength than the known pressurized commutators, but is nevertheless inexpensive even with small dimensions, and thus also an increase in performance in the area of small to medium-sized electrical machines allowed by increasing the speed.

Diese Aufgabe löst ein Kommutator mit den Merkmalen des Anspruches 1.This task is solved by a commutator with the features of claim 1.

Die plastische Vorformung der den Sitz für den Armierungsring bildenden Segmentpartien in radialer Richtung nach außen bewirkt eine bleibende Aufweitung des Sitzes und damit auch die Aufweitung des Armierungsringes, aus welcher dessen Vorspannung resultiert. Der Armierungsring kann deshalb spannungslos auf den Sitz vor dessen Aufweitung aufgebracht werden, was eine wesentliche Reduzierung der Fertigungskosten ergibt. Aber auch der Aufweitvorgang läßt sich bei jeder Kommutatorgröße kostengünstig ausführen. Hinzu kommt, daß der Sitz problemlos so weit aufgeweitet werden kann, daß der Armierungsring nicht nur eine elastische Aufweitung, sondern auch eine plastische Durchmesservergrößerung erfährt. Man kann deshalb auch bei relativ großen Toleranzen des Durchmessers des Sitzes vor dessen Aufweitung den Innendurchmesser des Armierungsringes mit ebenfalls relativ großen Toleranzen so dimensionieren, daß jeder Armierungsring mit einem für eine einfache Handhabung erforderlichen Spiel auf einen Sitz aufgebracht werden kann. Der erfindungsgemäße Kommutator kann deshalb nicht nur für größere, sondern insbesondere auch für die in hohen Stückzahlen gefertigten kleinen bis mittleren Elektromaschinen rationell hergestellt werden, da kein zusätzlicher Kostenanteil für eine erschwerte Handhabung und für einen erhöhte Maßhaltigkeit der Einzelteile im Vergleich zu den bekannten Preßstoffkommutatoren anfällt, deren Segmentkörper mit einem oder mehreren spannungslosen Armierungsringen versehen ist.The plastic pre-shaping of the segment parts forming the seat for the reinforcement ring in the radial direction outwards causes the seat to widen permanently, and thus also the expansion of the reinforcement ring, from which the prestressing results. The reinforcement ring can therefore be tensioned on the Seat be applied before its expansion, which results in a significant reduction in manufacturing costs. But the expansion process can also be carried out inexpensively for any size commutator. In addition, the seat can easily be expanded to such an extent that the reinforcement ring not only undergoes an elastic expansion, but also a plastic diameter increase. One can therefore dimension even with relatively large tolerances of the diameter of the seat before its expansion, the inner diameter of the reinforcement ring with also relatively large tolerances so that each reinforcement ring can be applied to a seat with a game required for easy handling. The commutator according to the invention can therefore be rationally produced not only for larger, but in particular also for small to medium-sized electrical machines manufactured in large quantities, since there is no additional cost share for difficult handling and for increased dimensional accuracy of the individual parts in comparison to the known pressed material commutators, whose segment body is provided with one or more tension-free reinforcement rings.

Der Zwischenraum zwischen den Segmenten kann zumindest teilweise mit Preßstoff gefüllt sein, wie dies auch bei den bekannten Preßstoffkommutatoren der Fall ist. Allerdings stehen bei dem erfindungsgemäßen Kommutator wie bei Kommutatoren der Gewölbedruckbauweise der Preßstoff und die Segmente unter einem Gewölbedruck.The space between the segments can be at least partially filled with press material, as is the case with the known press commutators. However, in the case of the commutator according to the invention, as in the case of commutators of the arch pressure design, the molding material and the segments are under an arch pressure.

Die erfindungsgemäße Bauweise bietet aber auch auf dem Gebiete der Gewölbedruck-Kommutatoren mit zwischen den Segmenten angeordneten Isolierlamellen und Schrumpfringen oder vorgespannten Armierungsringen Vorteile. Die bekannten Gewölbedruck-Kommutatoren zeichnen sich vor allem durch ein vorzügliches Betriebsverhalten ihrer Bürstenlauffläche aus, woraus eine geringe Erwärmung des Kommutators, hohe Betriebssicherheit, weniger Wartung und eine längere Lebensdauer resultieren. Der Ferti gungsaufwand der bekannten Gewölbedruck-Kommutatoren ist aber wesentlich höher als derjenige der bekannten ringarmierten Preßstoffkommutatoren. Kommutatoren der Gewölbedruckbauart werden deshalb bisher nur bei größeren Elektromaschinen eingesetzt, bei denen die höheren Kosten aufgrund ihres Einsatzbereiches gerechtfertigt sind.However, the design according to the invention also offers advantages in the field of vault pressure commutators with insulating lamellae and shrink rings or prestressed reinforcing rings arranged between the segments. The known vaulted pressure commutators are characterized above all by the excellent operating behavior of their brush running surface, which results in low commutator heating, high operational reliability, less maintenance and a longer service life. The ferti The cost of the known vaulted pressure commutators is, however, much higher than that of the known ring-reinforced press commutators. So far, commutators of the arch pressure type have only been used in larger electrical machines where the higher costs are justified due to their area of application.

Das vorteilhafte Betriebsverhalten der Bürstenlauffläche bei Gewölbedruck-Kommutatoren rührt daher, daß über die vorgespannten Ringe im Gewölbe des Kommutators ein sehr hoher Druck und damit eine entsprechend hohe Flächenpressung der Segmente und der zwischen ihnen liegende Isolierlamellen aufgebaut wird, wodurch ein Auswandern einzelner Segmente auch bei voller Fliehkraftbeanspruchung mit Sicherheit vermieden wird.The advantageous operating behavior of the brush tread in vaulted pressure commutators stems from the fact that the prestressed rings in the vault of the commutator build up a very high pressure and thus a correspondingly high surface pressure of the segments and the insulating lamellae lying between them, as a result of which individual segments migrate even when the segments are full Centrifugal stress is avoided with certainty.

Voraussetzung dafür ist, daß der Kommutator bei allen Betriebszuständen ein absolut elastisches Verhalten aufweist. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, den Segmentkörper bei der Herstellung des Kommutators in seinem Durchmesser so weit zu reduzieren, z. B. durch Einpressen in eine dickwandige Buchse, daß er unter plastischer Verformung der Isolierlamellen formiert wird, ehe die Armierungsringe auf die für sie vorgesehenen Sitze aufgebracht werden. Ist die Durchmesserreduzierung des Segmentkörpers dabei wesentlich größer als der Spannweg der Armierungsringe und der im Gewölbe aufgebaute Druck so hoch, daß die Armierungsringe nach dem Ausstoßen des Segmentkörpers aus der Buchse so weit vorgespannt werden, daß sich im Segmentkörper der für eine vorgegebene Betriebsbeanspruchung erforderliche Gewölbedruck aufbaut, genügt es, die Armierungsringe auf die für sie vorgesehenen Sitze aufzuschieben. Da jedoch die Formierung des Segmentkörpers unter einer plastischen Verformung der Isolierlamellen erfolgt, ist die im elastischen Bereich erreichte Durchmesserverringerung wesentlich kleiner als die gesamte Durchmesserverringerung des Segmentkörpers. Die Größe der im elastischen Bereich bewirkten Durchmesserverringerung wird dabei überwiegend durch den aus der Anzahl und der Stärke des die Isolierlamellen resultierenden Anteil am Umfang des Segmentkörpers bestimmt, da die Isolierlamellen gegenüber den aus Kupfer bestehenden Segmenten relativ weiche Federelemente darstellen. Da bedeutet, daß mit abnehmender Teilung, d.h. bei einem Segmentkörper mit einer geringen Anzahl von Isolierlamellen und Segmenten, der elastische Spannweg abnimmt. Hinzu kommt, daß in Folge der physikalischen Eigenschaften der üblicherweise aus Micanit bestehenden Isolierlamellen der Gewölbedruck überproportional zu der für die Vorspannung der Armierungsringe notwendigen Durchmesservergrößerung des Segmentkörpers abnimmt. Aus diesen Gründen ist es nur bei höherteiligen Kommutatoren, die keinen sehr hohen Gewölbedruck zur Aufnahme der Fliehkraftbeanspruchung benötigen, möglich, die Armierungsringe spannungslos auf den im Durchmesser reduzierten Sitz aufzuschieben.The prerequisite for this is that the commutator has absolutely elastic behavior in all operating states. To achieve this, it is necessary to reduce the diameter of the segment body in the manufacture of the commutator, e.g. B. by pressing into a thick-walled socket that it is formed with plastic deformation of the insulating lamellae before the reinforcing rings are applied to the seats provided for them. Is the reduction in diameter of the segment body much greater than the span of the reinforcement rings and the pressure built up in the vault so high that the reinforcement rings are biased after ejecting the segment body from the bushing so that the vault pressure required for a given operating load builds up in the segment body , it is sufficient to slide the reinforcement rings onto the seats provided for them. However, since the segment body is formed by plastic deformation of the insulating lamellae, the reduction in diameter achieved in the elastic region is significantly smaller than the overall reduction in diameter of the segment body. The size of the reduction in diameter caused in the elastic region becomes determined mainly by the number and strength of the portion of the circumference of the segment body resulting from the insulating lamellae, since the insulating lamellae are relatively soft spring elements compared to the copper segments. This means that with decreasing division, ie in the case of a segment body with a small number of insulating lamellae and segments, the elastic clamping path decreases. In addition, as a result of the physical properties of the insulating lamellae, which usually consist of Micanit, the arch pressure decreases disproportionately to the increase in diameter of the segment body required for the prestressing of the reinforcing rings. For these reasons, it is only possible for commutators with higher parts that do not require a very high arch pressure to absorb the centrifugal force stress, to push the reinforcement rings onto the reduced-diameter seat without tension.

Um Kommutatoren der Gewölbedruckbauart für eine hohe dynamische Beanspruchung und/oder mit niedriger Teilung herstellen zu können, mußte deshalb bisher die Wärmedehnung der aus Stahl bestehenden sogenannten Schrumpfringe in Anspruch genommen werden. Um solche Schrumpfringe rasch und rationell erwärmen zu können, mußte die Erwärmung induktiv erfolgen, wodurch außer einer erschwerten Handhabung beim Aufbringen des erwärmten Schrumpfringes auf seinen Sitz zusätzlich eine teure Fertigungseinrichtung erforderlich ist. Für kleinere bis mittlere Elektromaschinen waren deshalb die Kosten der bekannten Gewölbedruck-Kommutatoren in der Regel zu hoch.In order to be able to manufacture commutators of the arch pressure type for a high dynamic load and / or with a low pitch, the thermal expansion of the so-called shrink rings made of steel had to be used up to now. In order to be able to heat such shrink rings quickly and efficiently, the heating had to be done inductively, which means that in addition to difficult handling when applying the heated shrink ring to its seat, an expensive manufacturing device is also required. The cost of the known vaulted pressure commutators was therefore usually too high for small to medium-sized electrical machines.

Wird hingegen erfindungsgemäß der Sitz jedes Armierungsringes nach einer in bekannter Weise ausführbaren Durchmesserreduzierung des Segmentkörpers plastisch aufgeweitet, dann genügt es, die Armierungsringe im unerwärmten Zustand auf den Sitz aufzuschieben. Die erfindungsgemäße Bauweise ermöglicht es deshalb, Gewölbedruck-Kommutatoren mit Schrumpfringen durch kostengünstigere Gewölbedruck-Kommutatoren zu ersetzen, bei denen die Armierungs ringe ohne Erwärmung aufgebracht werden.If, however, according to the invention the seat of each reinforcement ring is plastically expanded after the diameter of the segment body has been reduced in a known manner, then it is sufficient to push the reinforcement rings onto the seat in the unheated state. The design according to the invention therefore makes it possible to replace vaulted pressure commutators with shrink rings by more economical vaulted pressure commutators in which the reinforcement rings can be applied without heating.

Die erfindungsgemäße Bauart ermöglicht auf einfache Weise, Kommutatoren mit vorgespannten Armierungsringen herzustellen, deren Segmente in ihrem äußeren Bereich durch separate Distanzleisten oder durch an sie angeformte Abstandhalter distanziert sind, die erst nach dem Auspressen des Segmentkörpers mit einem sie einbettenden Preßstoff entfernt oder durch Überdrehen des Kommutators beseitigt werden.The design according to the invention makes it possible in a simple manner to produce commutators with prestressed reinforcement rings, the segments of which are spaced in their outer region by separate spacer strips or by spacers molded onto them, which are only removed after the segment body has been pressed out with a molding material embedding them or by overturning the commutator be eliminated.

Da derart aufgebaute Segmentkörper innerhalb ihres elastischen Bereichs eine nur sehr geringe Durchmesserreduzierung gestatten, ist es nicht möglich, sie zum Zwecke des Aufbringens eines Armierungsringes auf einen Sitz am Segmentkörper in ihrem Durchmesser so stark zu reduzieren, daß ein zur Vorspannung des Armierungsringes erforderlicher hoher Spannweg erreicht wird. Dies ist aber für den erfindungsgemäßen Kommutator nicht störend, da bei ihm das Vorspannen der Armierungsringe unabhängig vom elastischen Verhalten des Segmentkörpers ist.Since segment bodies constructed in this way allow only a very small reduction in diameter within their elastic range, it is not possible to reduce their diameter so much for the purpose of attaching a reinforcement ring to a seat on the segment body that a high clamping path required for prestressing the reinforcement ring is achieved becomes. However, this is not disturbing for the commutator according to the invention, since the pretensioning of the reinforcement rings is independent of the elastic behavior of the segment body.

Aufgrund dessen ermöglicht die erfindungsgemäße Bauweise auch die Verwendung von einstückigen Segmentkörpern, die aus einem profilierten Rohrstück, einem profilierten Bandabschnitt oder durch Fließpressen hergestellt sind.Because of this, the design according to the invention also enables the use of one-piece segment bodies which are produced from a profiled tube piece, a profiled strip section or by extrusion.

Da bei dem erfindungsgemäßen Kommutator der Zusammenhalt des Segmentkörpers nicht über eine Verankerung der Segmente im isolierenden Preßstoff erfolgt, entfällt das Anformen von Verankerungsmitteln an die Segmente. Dies ist besonders bei fließgepreßten Segmentkörpern von großem Vorteil.Since, in the commutator according to the invention, the segment body is not held together by anchoring the segments in the insulating molding material, the anchoring means are not molded onto the segments. This is of great advantage particularly in the case of extruded segment bodies.

Es wäre natürlich auch möglich, einen Armierungsring in aufgeweitetem Zustand auf seinen Sitz aufzubringen und den Sitz dann plastisch aufzuweiten.It would of course also be possible to apply a reinforcement ring to its seat in the expanded state and then plastically expand the seat.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommutators liegt die Innenmantelfläche des Segmentkörpers an dem den Zwischenraum zwischen ihr und der Außenmantelfläche einer Nabe oder Welle füllenden Preßstoff oder an einer isolierenden oder isolierten Nabe oder Welle an. Da eine Warmdeformation der Bürstenlauffläche, d.h. ein Abweichen der Bürstenlauffläche von der Zylinderform unter thermischer Belastung dadurch verhindert werden kann, daß die Segmente in radialer Richtung an die Nabe oder Welle angepreßt werden, ist vorteilhafterweise die Nabe oder Welle in radialer Richtung durch die Segmente und Armierungsringe vorgespannt. Vorteilhafterweise wird diese Vorspannung durch ein Aufschrumpfen des armierten Segmentkörpers auf die Nabe oder Welle erreicht oder dadurch, daß man Preßstoff in den Zwischenraum zwischen die Nabe oder Welle einerseits und die Innenmantelfläche des Segmentkörpers andererseits einpreßt und dabei den armierten Segmentkörper aufweitet.In a preferred embodiment of the commutator according to the invention, the inner circumferential surface of the segment body bears against the press material filling the space between it and the outer circumferential surface of a hub or shaft, or against an insulating or insulated hub or shaft. Because a warm deformation the brush tread, ie a deviation of the brush tread from the cylindrical shape under thermal stress can be prevented by pressing the segments in the radial direction on the hub or shaft, the hub or shaft is advantageously biased in the radial direction by the segments and reinforcing rings. This pretension is advantageously achieved by shrinking the armored segment body onto the hub or shaft or by pressing pressed material into the space between the hub or shaft on the one hand and the inner circumferential surface of the segment body on the other and thereby expanding the armored segment body.

Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung der Sitze für die Armierungsringe gemäß Anspruch 9. Bei der höchsten dynamischen Beanspruchung des Kommutators bildet dann nämlich der Sitz eine zylindrische Fläche, wodurch der auf ihm angeordnete Armierungsring eine gleichmäßige Beanspruchung erfährt. Dies wäre nicht der Fall, wenn der Sitz bei ruhendem Kommutator eine zylindrische Fläche definieren würde, da er dann bei dynamischer Beanspruchung eine konische Form annehmen würde.It is also advantageous to design the seats for the reinforcement rings according to claim 9. When the commutator is subjected to the highest dynamic stress, the seat then forms a cylindrical surface, as a result of which the reinforcement ring arranged on it experiences uniform stress. This would not be the case if the seat defined a cylindrical surface when the commutator was stationary, since it would then take on a conical shape when subjected to dynamic loads.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, gemäß dem der erfindungsgemäße Kommutator einfach herzustellen ist. Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1.The invention is also based on the object of specifying a method according to which the commutator according to the invention is simple to manufacture. This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieses Verfahren sind Gegenstand der Ansprüche 12 bis 23.Advantageous further developments and refinements of this method are the subject of claims 12 to 23.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen unvollsständig dargestellten Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2 des Segmentkörpers eines ersten Ausführungsbeispiels vor dem Aufweiten der Sitze für die Armierungsringe,
Fig. 2 eine unvollständig dargestellte Stirnansicht des Segmentkörpers des ersten Ausführungsbeispiels vor dem Entfernen der Abstandhalter zwischen den Segmenten,
Fig. 3 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des ersten Ausführungsbeispiels im ausgepreßten Zustand,
Fig. 4 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines Werkzeuges zum Aufweiten der die Sitze bildenden Materialpartien des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 5 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Segmentkörpers eines zweiten Ausführungsbeispiels vor dem Aufweiten der Sitze,
Fig. 6 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des zweiten Ausführungsbeispiel im ausgepreßten Zustand,
Fig. 7 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 8 des Segmentkörpers eines dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 8 eine unvollständig dargestellte Stirnansicht des Segmentkörpers des dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 9 einen Schnitt entsprechend Fig. 7 einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 10 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des dritten Ausführungsbeispiels im fertigen Zustand,
Fig. 11 eine unvollständig dargestellte Stirnansicht des Segmentkörpers eines vierten Ausführungsbeispiels,
Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie XII-XII der Fig. 11,
Fig. 13 eine unvollständig dargestellte Ansicht der anderen Stirnseite des Segmentkörpers des vierten Ausführungsbeispiels,
Fig. 14 eine unvollständig dargestellte Stirnansicht des vierten Ausführungsbeispiels im fertigen Zustand,
Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie XV-XV der Fig. 14,
Fig. 16 einen Schnitt nach der Linie XVI-XVI der Fig. 14,
Fig. 17 eine unvollständig dargestellte Ansicht der einen Stirnseite des Segmentkörpers eines fünften Ausführungsbeispiels,
Fig. 18 eine unvollständig dargestellte Ansicht der anderen Stirnseite des Segmentkörpers des fünften Ausführungsbeispiels,
Fig. 19 einen Schnitt nach der Linie XIX-XIX der Fig. 18,
Fig. 20 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des fünften Ausführungsbeispiels im fertigen Zustand,
Fig. 21 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines Werkzeuges zum Aufweiten der Sitze für die Armierungsringe des fünften Ausführungsbeispiels,
Fig. 22 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines sechsten Ausführungsbeispiels,
Fig. 23 eine Seitenansicht eines Segmentes des sechsten Ausführungsbeispiels im montagefertigen Zustand,
Fig. 24 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt einer Vorrichtung zum Aufweiten der Sitze des sechsten Ausführungsbeispiels,
Fig. 25 eine perspektivisch dargestellte Ansicht eines Profilbandstückes, an dem die einzelenen Arbeitsschritte zur Herstellung von Segmenten für das zweite Ausführungsbeispiel ersichtlich sind.

The invention is explained in detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it

1 shows an incompletely illustrated longitudinal section along the line II of FIG. 2 of the segment body of a first embodiment before the seats for the reinforcing rings are widened,
2 is an incomplete front view of the segment body of the first embodiment before removing the spacers between the segments,
3 shows an incompletely illustrated longitudinal section of the first embodiment in the pressed state,
4 shows an incompletely illustrated longitudinal section of a tool for expanding the material parts of the first exemplary embodiment forming the seats,
5 shows an incompletely illustrated longitudinal section of the segment body of a second exemplary embodiment before the seats are widened,
6 is an incomplete longitudinal section of the second embodiment in the pressed state,
7 is an incomplete longitudinal section along the line VII-VII of FIG. 8 of the segment body of a third embodiment,
8 is an incomplete front view of the segment body of the third embodiment,
9 shows a section corresponding to FIG. 7 of a modification of the third exemplary embodiment,
10 is an incomplete longitudinal section of the third embodiment in the finished state,
11 is an incomplete front view of the segment body of a fourth embodiment,
12 is a section along the line XII-XII of FIG. 11,
13 is an incompletely shown view of the other end face of the segment body of the fourth embodiment,
14 is an incomplete front view of the fourth embodiment in the finished state,
15 is a section along the line XV-XV of FIG. 14,
16 is a section along the line XVI-XVI of FIG. 14,
17 shows an incompletely illustrated view of one end face of the segment body of a fifth exemplary embodiment,
18 is an incompletely shown view of the other end face of the segment body of the fifth embodiment,
19 shows a section along the line XIX-XIX of FIG. 18,
20 is an incomplete longitudinal section of the fifth embodiment in the finished state,
21 shows an incompletely illustrated longitudinal section of a tool for expanding the seats for the reinforcing rings of the fifth exemplary embodiment,
22 shows an incompletely illustrated longitudinal section of a sixth exemplary embodiment,
23 shows a side view of a segment of the sixth exemplary embodiment in the ready-to-install state,
24 shows an incompletely illustrated longitudinal section of a device for expanding the seats of the sixth exemplary embodiment,
25 is a perspective view of a profile strip piece, on which the individual work steps for producing segments for the second exemplary embodiment can be seen.

Zur Herstellung eines als Ganzes mit 1 bezeichneten Kommutators wird aus gleich ausgebildeten, aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Metall bestehenden Segmenten 2 ein hohlzylindrischer Segmentkörper 3 zusammengesetzt. An jedes Segment 2 ist, wie die linke Hälfte der Fig. 2 zeigt, in der an die äußere Mantelfläche des Segmentkörpers 3 anschließende Randzone eine sich über die gesamte axiale Länge des Segmentkörpers 3 erstreckende, schmale Abstandsleiste 4 angeformt, deren Dicke gleich der gewünschten Distanz zwischen den Segmenten 2 gewählt ist. Statt dieser an die Segmente 2 angeformten Abstandsleisten kann man aber auch, wie in der rechten Hälfte der Fig. 2 dargestellt, zwischen die Segmente 2 je eine separate Abstandsleiste 4′ einsetzen, deren Dicke wie diejenige der Abstandsleisten 4 gewählt ist. Im zusammengesetzten Zustand des Segmentkörpers 3 liegen die Abstandsleisten 4 oder 4′ an der Seitenfläche des benachbarten Segmentes 2 an.To produce a commutator, designated as a whole by 1, a hollow cylindrical segment body 3 is composed of segments 2 of the same design, consisting of copper or another suitable metal. On each segment 2, as the left half of FIG. 2 shows, in the edge zone adjoining the outer circumferential surface of the segment body 3, a narrow spacer bar 4 is formed over the entire axial length of the segment body 3, the thickness of which corresponds to the desired distance is selected between the segments 2. Instead of this integrally formed on the segments 2 spacer bars can also, as shown in the right half of Fig. 2, between the segments 2 each use a separate spacer bar 4 ', the thickness of which is selected as that of the spacer bars 4. In the assembled state of the segment body 3, the spacer strips 4 or 4 'lie on the side surface of the adjacent segment 2.

Der Segmentkörper 3 ist an beiden Stirnseiten mit je einer konzentrisch zu seiner Längsachse verlaufenden Ringnut 5 versehen. Die beiden diese Ringnuten 5 gegen die Längsachse des Segmentkörpers 3 hin begrenzenden Materialpartien 6 bilden je einen Sitz für einen Armierungsring 7. Die axiale Länge der Materialpartien 6 ist geringfügig größer als die axiale Länge des aufzunehmenden Armierungsringes 7, jedoch deutlich kleiner als die axiale Länge der die Ringnut 5 nach außen hin begrenzenden Materialpartie der Segmente 2. Ferner ist die Weite der Ringnuten 5 größer als die in radialer Richtung gemessene Stärke der Armierungsringe 7, so daß zwischen diesen und der äußeren Begrenzungsfläche der Ringnuten 5 ein Zwischenraum vorhanden ist.The segment body 3 is provided on both ends with an annular groove 5 running concentrically to its longitudinal axis. The two material grooves 6 delimiting these ring grooves 5 against the longitudinal axis of the segment body 3 each form a seat for a reinforcement ring 7. The axial length of the material parts 6 is slightly greater than the axial length of the reinforcement ring 7 to be accommodated, but is significantly smaller than the axial length of the the annular groove 5 outwardly delimiting material portion of the segments 2. Furthermore, the width of the annular grooves 5 is greater than the thickness of the reinforcing rings 7 measured in the radial direction, so that there is a space between them and the outer boundary surface of the annular grooves 5.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Segmente 2 von ihrem die Innemantelfläche des Segmentkörpers 3 bildenden Ende radial nach außen bis in die Höhe der Ringnuten 5 hinein beidseitig abgesetzt, um hier eine Erweiterung 8′ der außen durch die Abstandsleisten 4 oder 4′ definierten Schlitze 8 zu erhalten.As shown in FIG. 2, the segments 2 are offset radially outwards from their end forming the inner surface of the segment body 3 up to the height of the annular grooves 5, by an extension 8 'of the slots defined by the spacer strips 4 or 4' 8 to get.

Die Armierungsringe 7, bei denen es sich um isolierte Stahlringe handelt, statt der aber auch glasfaserarmierte Kunststoffringe verwendet werden könnten, lasssen sich mit Spiel auf ihren Sitz aufschieben. Nachdem dies geschehen ist, werden die Materialpartien 6 von ,zwei gegeneinander bewegbaren Dornen 9 (vergleiche Fig. 4), welche von den beiden Stirnseiten her in den Segmentkörper 3 eingepreßt werden, soweit radial nach außen gedrückt, daß über die plastische Aufweitung des Ringsitzes die Armierungsringe die gewünschte Verspannung erhalten. Während dieser Aufweitung befindet sich, wie Fig. 4 zeigt, der Segmentkörper 3 in einer dickwandigen Buchse 10, die eine Vergrößerung des Außendurchmessers des Segmentkörpers 3 während des Aufweitvorgangs verhindert. Die in Umfangsrichtung durch die Schlitze 8 unterbrochenen Sitze für die beiden Armierungsringe 7 haben nach der plastischen Verformung der Materialpartien 6 einen gegen ihr offenes Ende hin etwas größer werdenden Durchmesser, wie dies Fig. 3 zeigt. Ferner ist durch die plastische Verformung der Materialpartien 6 der Innendurchmesser des Segmentkörpers 3 im Bereich der Materialpartien 6 etwas größer als in dem zwischen diesen liegenden Mittelabschnitt.The reinforcement rings 7, which are insulated steel rings, but instead of which glass fiber reinforced plastic rings could also be used, can be pushed onto their seats with play. After this has been done, the material parts 6 of, two mutually movable mandrels 9 (see Fig. 4), which are pressed from the two end faces into the segment body 3, so far radially outward that the plastic expansion of the ring seat Reinforcement rings receive the desired tension. During this expansion, as shown in FIG. 4, the segment body 3 is located in a thick-walled bushing 10, which prevents the outer diameter of the segment body 3 from increasing during the expansion process. The seats interrupted in the circumferential direction by the slots 8 for the two reinforcement rings 7 have, after the plastic deformation of the material parts 6, a diameter which becomes somewhat larger towards their open end, as shown in FIG. 3. Furthermore, due to the plastic deformation of the material parts 6, the inside diameter of the segment body 3 in the area of the material parts 6 is somewhat larger than in the middle section lying between them.

Danach werden der Segmentkörper 3 und eine aus Stahl bestehende Nabe 11 in Form einer zylindrischen Buchse, deren Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Segmentkörpers 3, in ein Werkzeug eingelegt, in dem der Zwischenraum zwischen der Außenmantelfläche der Nabe 11 und der Innenmantelfläche des Segmentkörpers 3, die freien Räume zwischen benachbarten Segmenten, die noch freien Räume der Ringnuten 5 und die gegenüber der beiden Stirnflächen in axialer Richtung zurückgesetzten Bereiche des Segmentkörpers 3 mit Preßstoff 12 gefüllt werden. Abschließend werden nach dem Aushärten des Preßstoffes 12 die Abstandsleisten 4′ entfernt oder der Segmentkörper 3 so weit überdreht, bis die Abstandsleisten 4 vollständig entfernt sind. Der Segmentkörper 3 steht dann unter einem durch die Vorspannung der Armierungsringe 7 erzeugten Gewölbedruck, welcher die Segmente 2 gegen den die Schlitze 8 füllenden Preßstoff 12 preßt.Thereafter, the segment body 3 and a steel hub 11 in the form of a cylindrical bush, the outer diameter of which is slightly smaller than the inner diameter of the segment body 3, are placed in a tool in which the space between the outer surface of the hub 11 and the inner surface of the segment body 3, the free spaces between adjacent segments, the still free spaces of the annular grooves 5 and the areas of the segment body 3 with pressed material that are set back in the axial direction relative to the two end faces 12 can be filled. Finally, after the molding material 12 has hardened, the spacer strips 4 'are removed or the segment body 3 is overturned until the spacer strips 4 are completely removed. The segment body 3 is then under a vault pressure generated by the prestressing of the reinforcement rings 7, which presses the segments 2 against the molding material 12 filling the slots 8.

Das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 bis 3 nur dadurch, daß die Materialpartien 106 der Segmente 102 zunächst radial nach innen über den Mittelabschnitt überstehen, wie dies Fig. 5 zeigt. Dieser Überstand ist so groß gewählt, daß die erforderliche Aufweitung der Armierungsringe 107, die wie bei den Armierungsringen 7 teilweise plastisch ist, erreicht wird, wenn die der Längsachse zugekehrte Innenfläche der Materialpartien 106 nach dem Aufweitvorgang mit der Innenfläche des Mittelabschnittes der Segmente 102 fluchtet. Im Ausführungsbeispiel nimmt der Abstand der Innenseite der Materialpartien 106 von der Längsachse des Segmentkörpers 103 zum freien Ende hin geringfügig zu, da für die Aufweitung zwei nicht dargestellte Dorne verwendete worden sind, die sich gegen ihr freies Ende hin leicht konisch verjüngen.The exemplary embodiment shown in FIGS. 5 and 6 differs from that of FIGS. 1 to 3 only in that the material parts 106 of the segments 102 initially protrude radially inward beyond the central section, as shown in FIG. 5. This protrusion is chosen so large that the required expansion of the reinforcement rings 107, which is partially plastic as with the reinforcement rings 7, is achieved when the inner surface of the material portions 106 facing the longitudinal axis is aligned with the inner surface of the central portion of the segments 102 after the expansion process. In the exemplary embodiment, the distance between the inside of the material parts 106 from the longitudinal axis of the segment body 103 to the free end increases slightly, since two mandrels (not shown) have been used for the expansion, which taper slightly towards their free end.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird, nachdem die Armierungsringe 107 durch Aufweiten ihrer Sitze vorgespannt worden sind, in den Segmentkörper 103 eine Nabe 111 konzentrisch eingesetzt und in die Zwischenräume Preßstoff 112 eingebracht. Nach dessen Erkalten werden die Abstandsleisten 104 durch Abdrehen entfernt.In this exemplary embodiment too, after the reinforcement rings 107 have been pretensioned by widening their seats, a hub 111 is inserted concentrically into the segment body 103 and press material 112 is introduced into the intermediate spaces. After it has cooled, the spacer strips 104 are removed by unscrewing.

Die Segmente 202, aus denen der Segmentkörper 203 des in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiels zusammengesetzt ist, unterscheidet sich von den Segmenten 102 nur dadurch, daß an sie keine den Abstandsleisten 104 entsprechende Distanz elemente angeformt sind. Zwischen die Segmente wird nämlich je eine aus Micanit bestehende Isolierlamelle 204 eingelegt. Der von den Materialpartien 206 gebildete Sitz für die beiden Armierungsringe 207 kann vor der plastischen Verformung der Materialpartien 206 zylindrisch sein, wie dies Fig. 7 zeigt und auch bei den Segmenten 102 der Fall ist. Man kann aber auch, wie dies Fig. 9 zeigt, die Segmente 202 so ausbilden, daß sie zunächst einen sich gegen ihr freies Ende konisch verjüngenden Sitz bilden, der das Aufbringen der Armierungsringe zusätzlich erleichtert. Vorteilhaft ist es, die Sitzaufweitung so vorzusehen, daß bei ruhendem Kommutator der Sitz zum freien Ende der ihn bildenden Materialpartien 206 einen größer werdenden Durchmesser hat. Wird der hieraus resultierende Winkel, den die den Sitz bildende Fläche der Materialpartien 206 mit der Längsachse einschließen, so gewählt, daß bei maximaler Fliehkraftbelastung der Segmente der Sitz eine zylindrische Form annimmt, dann erreicht man bei dieser Belastung eine gleichmäßige und damit optimale Spannungsbeanspruchung der Armierungsringe. Bei dem in Fig. 10 dargestellten, mit einer Nabe 211 zu versehenen und mit Preßstoff 212 ausgepreßten Kommutator nimmt deshalb im Ruhezustand der Durchmesser des Sitzes für die Armierungsringe 207 und auch deren Durchmesser zur benachbarten Stirnseite des Kommutators hin etwas zu.The segments 202, from which the segment body 203 of the exemplary embodiment shown in FIGS. 7 to 10 is composed, differs from the segments 102 only in that they do not have a distance corresponding to the spacer strips 104 elements are molded. An insulating lamella 204 made of micanite is inserted between the segments. The seat formed by the material parts 206 for the two reinforcement rings 207 can be cylindrical before the plastic deformation of the material parts 206, as shown in FIG. 7 and is also the case with the segments 102. However, as shown in FIG. 9, the segments 202 can also be designed such that they initially form a seat which tapers conically towards their free end, which additionally facilitates the application of the reinforcement rings. It is advantageous to provide the seat widening in such a way that when the commutator is at rest, the seat has an increasing diameter toward the free end of the material parts 206 forming it. If the resulting angle, which the surface of the material parts 206 forming the seat encloses with the longitudinal axis, is chosen such that the seat assumes a cylindrical shape at maximum centrifugal force loading of the segments, then at this loading a uniform and thus optimal stress loading of the reinforcement rings is achieved . In the case of the commutator shown in FIG. 10, which is to be provided with a hub 211 and pressed out with molding material 212, the diameter of the seat for the reinforcing rings 207 and also their diameter toward the adjacent end face of the commutator increases somewhat in the idle state.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 bis 10 wird der Segmentkörper 203 vor dem Aufbringen der Armierungsringe 207 zum zwecke der Formierung, d.h. einer Durchmesserreduzierung unter plastischer Verformung der Isolierlamellen 204, in eine dickwandige Buchse eingepreßt. Hierbei wird ein zunächst überhöhter Gewölbedruck erreicht. In dieser Buchse werden die Sitze für die Armierungsringe 207 aufgeweitet. Wird nun der Segmentkörper 203 aus der Buchse ausgestoßen, dann wird der überhöhte Gewölbedruck unter gleichzeitiger Vergrößerung der Spannung in den Armierungsringen bis nahezu auf den Normalwert abgebaut. Der Normalwert ist dann errreicht, wenn abschließend der Segmentkörper 203 auf eine mit einer dünnen Isolierschicht 211′ versehene Nabe 211 aufgeschrumpft worden ist, wobei die Nabe 211 eine radiale Vorspannung erhält.In the exemplary embodiment according to FIGS. 7 to 10, the segment body 203 is pressed into a thick-walled bushing prior to the application of the reinforcement rings 207 for the purpose of forming, ie reducing the diameter while plastically deforming the insulating lamellas 204. Here, an initially excessive arch pressure is reached. The seats for the reinforcement rings 207 are expanded in this socket. If the segment body 203 is now ejected from the bushing, the excessive arch pressure is reduced to almost the normal value while the tension in the reinforcement rings is increased at the same time. The Normal value is reached when finally the segment body 203 has been shrunk onto a hub 211 'provided with a thin insulating layer 211, the hub 211 being given a radial prestress.

Eine solche Vorspannung der Nabe könnte man auch dadurch erreichen, daß man Preßstoff zwischen die Nabe und die Innenmantelfläche des erwärmten Segmentkörpers mit hohem Druck preßt, wobei der Segmentkörper 203 bis zur Anlage an der Innenwandung der ihn aufnehmenden Preßbuchse aufgeweitet werden kann.Such a pre-tensioning of the hub could also be achieved by pressing molding material between the hub and the inner surface of the heated segment body with high pressure, whereby the segment body 203 can be expanded until it rests against the inner wall of the press bushing receiving it.

Auch im Falle des Aufschrumpfens des Segmentkörpers 203 auf die Nabe 211 wird, wie Fig. 10 zeigt, der durch die axiale Zurücksetzung der Segmente 206 und der Armierungsringe 207 vorhandene Ringraum sowie der nicht von den Armierungsringen 207 ausgefüllte Teil der Ringnuten und die freien Räume zwischen benachbarten Segmenten mit Preßstoff 212 gefüllt.Even in the case of the shrinking of the segment body 203 onto the hub 211, as shown in FIG. 10, the annular space present due to the axial recessing of the segments 206 and the reinforcement rings 207 as well as the part of the ring grooves not filled by the reinforcement rings 207 and the free spaces between neighboring segments filled with molding material 212.

Bei der Herstellung des in den Fig. 11 bis 16 dargestellten Ausführungsbeispiels wird von einem einstückig ausgebildeten Segmentkörper 303 ausgegangen, der durch Fließpressen hergestellt worden ist. Da es sich hierbei um einen sogenannten Plankommutator handelt, liegt die durch die Segmente 302 gebildete Bürstenlauffläche in einer Radialebene. Wie ferner die Fig. 12 zeigt, sind zunächst alle Segmente 302 durch je einen schmalen Steg 304 noch miteinander verbunden. Diese Stege liegen auf der die Bürstenlauffläche bildenden Seite der Segmente 302. An diese Vorderseite ist zur weiteren Verstärkung der Verbindung zwischen den Segmenten 302 ein konzentrisch zur Längsachse verlaufender Verbindungsring 304′ angeformt. An den radial innen liegenden Endabschnitt der Segmente 302 schließt sich ein parallel zur Kommutatorlängsachse verlaufender Schenkel 306 an. Diese Schenkel 306, die einen über die Rückseite der Segmente 302 überstehenden, hohlzylindrischen Teil definieren, stellen die Materialpartien dar, welche den plastisch aufzuweitenden Sitz für einen Armierungsring 307 bilden. Die Schenkel 306 stehen deshalb auf einem Teil ihrer Länge nach innen über die nach innen weisende Endfläche der Segmente 302 über, wie dies Fig. 12 zeigt. Nach dem plastischen Aufweiten des Sitzes fluchtet die Innenseite der Schenkel 306 mit der Innenseite der Segmente 302, wie dies aus Fig. 16 ersichtlich ist.In the production of the exemplary embodiment shown in FIGS. 11 to 16, it is assumed that there is a one-piece segment body 303 which has been produced by extrusion. Since this is a so-called flat commutator, the brush running surface formed by the segments 302 lies in a radial plane. As further shown in FIG. 12, all segments 302 are initially connected to one another by a narrow web 304. These webs lie on the side of the segments 302 forming the brush running surface. A connecting ring 304 'which is concentric with the longitudinal axis is formed on this front side to further strengthen the connection between the segments 302. A leg 306 running parallel to the longitudinal axis of the commutator is connected to the radially inner end section of the segments 302. These legs 306, which define a hollow cylindrical part which projects beyond the rear of the segments 302, represent the material parts which form the seat for a reinforcing ring 307 to be plastically expanded. The legs 306 therefore protrude inward over part of their length the inward end surface of the segments 302 over, as shown in FIG. 12. After the plastic expansion of the seat, the inside of the legs 306 is aligned with the inside of the segments 302, as can be seen in FIG. 16.

Nachdem der Armierungsring 307 aufgeweitet worden ist, werden die Zwischenräume zwischen den Segmenten 302 sowie der Ringraum zwischen einer Nabe 311 und den Segmenten 302 sowie den Schenkel 306 mit Preßstoff 312 gefüllt. Außerdem wird, wie die Fig. 15 und 16 zeigen, der Armierungsring 307 mit dem Preßstoff 312 abgedeckt. Erst wenn der Preßstoff 312 ausgehärtet ist, werden der Verbindungsring 304′ und die Stege 304 abgedreht. Danach wird jedes Segment 302 in seiner äußeren Randzone mit Ausnehmungen 313 für das Anschließen je eines Wicklungsendes versehen.After the reinforcement ring 307 has been expanded, the spaces between the segments 302 and the annular space between a hub 311 and the segments 302 and the leg 306 are filled with molding material 312. In addition, as shown in FIGS. 15 and 16, the reinforcement ring 307 is covered with the molding material 312. Only when the molding material 312 is cured, the connecting ring 304 'and the webs 304 are turned off. Each segment 302 is then provided in its outer edge zone with recesses 313 for connecting one winding end each.

Auch der in den Fig. 17 bis 21 dargestellte Kommutator weist einen fließgepreßten Segmentkörper 403 auf. Allerdings bildet hier von den beiden etwa im rechten Winkel zueinander verlaufenden Schenkel der Segmente 402 der parallel zur Kommutatorlängsachse liegende Schenkel die Bürstenlauffläche, während der radial nach außen ragende Schenkel dem Anschluß für ein Wicklungsende dient. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 11 bis 16 ist auch hier das Fließpressen des Segmentkörpers 403 unproblematisch, da keine Verankerungselemente an die Segmente 402 angeformt werden müssen. Die Segmente 402 werden lediglich an dem den Schenkel für den Lötanschluß tragenden Ende mit einer zum Ende hin offenen, zur Längsache des Segmentkörpers hin durch eine Materialpartie 406 begrenzten Ausnehmung 414 zur Bildung eines ersten Sitzes und am anderen Ende des die Bürstenlauffläche bildenden Schenkels mit einer axial über diese Lauffläche überstehenden Materialpartie 406′ versehen, die radial nach innen vorspringt und der Bildung eines zweiten Sitzes dient. Nach dem Aufschieben je eines Armierungsringes 407 auf die beiden Sitze werden die diese zur Kommutatorachse hin begrenzenden Materialpartien 406 und 406′ in radialer Richtung nach außen plastisch verformt. Während dieser Verformung wird der Segmentkörper 403 von einer dickwandigen Buchse 401 von außen her abgestützt, wie dies Fig. 21 zeigt. Der für die Aufweitung verwendete Dorn 409 besitzt, wie Fig. 21 ebenfalls zeigt, zwei im Durchmesser unterschiedliche Abschnitte, so daß beide Sitzaufweitungen in einem einzigen Arbeitsgang ausgeführt werden können. Nachdem die beiden Armierungsringe 407 vorgespannt worden sind, wird in den Segmentkörper 403 eine Nabe 411 eingesetzt und der Zwischenraum zwischen dieser und dem Segmentkörper 403 mit Preßstoff 412 ausgefüllt. Der Preßstoff deckt auch, wie Fig. 20 zeigt, die Armierungsringe 407 und die sie tragenden Materialpartien 406, 406′ vollständig ab. Zum Schluß werden die dem Anschluß dienenden Schenkel der Segmente 402 mit Ausnehmungen 415 für die anzuschließenden Wicklungsenden versehen, und der Segementkörper 403 zur Beseitigung der die Segmente 402 verbindenden Stege 404 überdreht.The commutator shown in FIGS. 17 to 21 also has an extruded segment body 403. However, of the two legs of segments 402 which run approximately at right angles to one another, the leg lying parallel to the longitudinal axis of the commutator forms the brush running surface, while the leg which projects radially outwards serves as the connection for a winding end. As in the exemplary embodiment according to FIGS. 11 to 16, the extrusion of the segment body 403 is also unproblematic here since no anchoring elements have to be molded onto the segments 402. The segments 402 are only at the end carrying the leg for the solder connection with an open end, which is delimited to the longitudinal axis of the segment body by a material part 406, to form a first seat and at the other end of the leg forming the brush running surface with an axial end over this tread protruding material portion 406 'provided, which projects radially inwards and serves to form a second seat. After pushing a reinforcing ring 407 onto the two seats, the material portions 406 and 406 'which delimit these towards the commutator axis are plastically deformed in the radial direction towards the outside. During this deformation, the segment body 403 is covered by a thick-walled bush 401 supported from the outside, as shown in Fig. 21. The mandrel 409 used for the expansion, as also shown in FIG. 21, has two sections with different diameters, so that both seat expansions can be carried out in a single operation. After the two reinforcement rings 407 have been prestressed, a hub 411 is inserted into the segment body 403 and the space between it and the segment body 403 is filled with molding material 412. The press fabric also covers, as shown in Fig. 20, the reinforcing rings 407 and the parts of the material 406, 406 'carrying them completely. Finally, the legs of the segments 402 serving for connection are provided with recesses 415 for the winding ends to be connected, and the segment body 403 is turned over to remove the webs 404 connecting the segments 402.

Wie Fig. 22 und 23 zeigen, ist es auch möglich, den Segmentkörper 503 mit je einen Sitz für einen Armierungsring 507 bildenden Ringnuten 505′ zu versehen, die nicht wie die Ringnut 505 zur Stirnseite hin, sondern nur zur Längsachse des Kommutators hin, offen ist. Alle Materialpartien 506 der Segmente 502, welche je einen der Sitze bilden, können dann, wie Fig. 24 zeigt, in einem einzigen Arbeitsgang mittels eines Dorns 509 in radialer Richtung nach außen plastisch so weit verformt werden, daß der Armierungsring 507 die gewünschte Spannung erhält. Anschließend wird der Kommutator nach einer der vorstehend beschriebenen Methoden fertiggestellt, beispielsweise dadurch, daß die Ringnuten 505 und 505′ sowie der Zwischenraum zwischen dem Segmentkörper 503 und einer Nabe 511 mit Preßstoff 512 gefüllt wird.22 and 23 show, it is also possible to provide the segment body 503 with a seat for a reinforcing ring 507 forming ring grooves 505 'which do not open like the ring groove 505 towards the end face, but only towards the longitudinal axis of the commutator is. 24, all parts of the material 506 of the segments 502, which each form one of the seats, can then be plastically deformed in a single operation by means of a mandrel 509 in the radial direction so far that the reinforcement ring 507 receives the desired tension . The commutator is then finished using one of the methods described above, for example by filling the annular grooves 505 and 505 'and the space between the segment body 503 and a hub 511 with molding material 512.

Wie die Segmente für einen aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten Segmentkörper, beispielsweise den Segmentkörper 103 kostengünstig hergestellt werden, läßt sich an Hand von Fig. 25 erkennen. Ein Profilband 116 dessen Profil gleich dem Querschnittsprofil der herzustellenden Segmente 102 gewählt ist, wird zur Freilegung der Materialpartien 106 zunächst mit einer T-ähnlichen Austan zung 117 versehen. Die sich in Längsrichtung des Profilbandes 116 erstreckenden beiden Arme der Ausstanzung 117 haben quer zur Längserstreckung des Profilbandes 116 eine zu ihrem gemeinsamen Mittelabschnitt hin abnehmende Breite. In einem zweiten Arbeitsgang werden mittels eines in die Ausstanzung 117 einzuführenden Werkzeuges die Materialpartien 106 so weit plastisch in Querrichtung des Profilbandes 116 verformt, daß nun die in Querrichtung des Profilbandes 116 gemessene Weite der Ausstanzung 117′ über deren gesamte Erstreckung in Längsrichtung des Profilbandes 116 konstant ist. Die später den Sitz für einen der Armierungsringe 107 teilweise bildende Fläche der Materialpartien 106 liegt deshalb nunmehr parallel zu der später einen Teil Bürstenlauffläche bildenden Fläche des Segmentes 102. Zum Schluß wird vom Profilband 116 in der Mitte der Ausstanzung 117′ das Segment 102 abgetrennt.How the segments for a segment body composed of individual segments, for example the segment body 103, are produced inexpensively can be seen from FIG. 25. A profile band 116, the profile of which is selected to be the same as the cross-sectional profile of the segments 102 to be produced, is first exposed with a T-like Austan to expose the material parts 106 tongue 117 provided. The two arms of the punched-out 117, which extend in the longitudinal direction of the profiled band 116, have a width which decreases transversely to the longitudinal extent of the profiled band 116, towards their common central section. In a second operation, the material parts 106 are plastically deformed so far in the transverse direction of the profiled strip 116 by means of a tool to be inserted into the punched-out 117 that the width of the punched-out 117 measured in the transverse direction of the profiled strip 116 'is constant over its entire extent in the longitudinal direction of the profiled strip 116 is. The surface of the material parts 106 which later forms the seat for one of the reinforcement rings 107 is therefore now parallel to the surface of the segment 102 which will later form part of the brush running surface. Finally, the segment 102 is separated from the profiled strip 116 in the middle of the punched-out portion 117 '.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.All of the features mentioned in the above description and also the features that can only be inferred from the drawing are further refinements of the invention, even if they are not particularly emphasized and in particular are not mentioned in the claims.

Claims

1. Commutators for electrical machines, the segments of which form at least one expanded seat for a prestressed reinforcing ring which is concentric with the longitudinal axis of the commutator, characterized in that only the material part (6; 106; 206; 306; 406; 406 ′) which limits the seat against the longitudinal axis of the commutator ; 506) of the segments (2; 102; 202; 302; 402; 502) is plastically deformed in the radial direction towards the outside.

2. Commutator according to claim 1, characterized in that each of the plastically deformed material section (6; 106; 206; 306; 406; 406 '; 506) of the segments (2, 102, 202; 302; 402; 502) is formed , radially widened seats through the gaps between adjacent segments in the circumferential direction interruptions.

3. Commutator according to claim 1 or 2, characterized in that the spaces between the segments (2; 102; 202; 302; 402; 502) are at least partially filled with press material (12; 112; 212; 312; 412; 512) .

4. Commutator according to claim 1 or 2, characterized in that insulating segments (204) are arranged between the segments (202).

5. Commutator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner circumferential surface of the hollow body formed by the segments (2, 102; 202; 302; 402; 502) on the space between it and the outer circumferential surface of a hub (11; 111; 211; 311; 411; 511) or a shaft-filling molding material (12; 112; 312; 412; 512) or on an insulating or insulated hub (211) or shaft.

6. Commutator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hub (211) or shaft is biased in the radial direction by the segments (202) and the reinforcing rings (207).

7. Commutator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the segments (302; 402) are separate parts of an extruded body.

8. Commutator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the segments (2; 102; 202) radially outward from their inner boundary surface at least up to the height of the seat for the reinforcing ring (7; 107; 207) in the circumferential direction are offset on one or both sides in order to reduce their thickness.

9. Commutator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the seat for the reinforcing ring (7; 107; 207) against the longitudinal axis of the commutator delimiting surface of the plastically deformed material parts (6; 106; 206) with the longitudinal axis of the commutator a point , include an increase in the radial distance from the longitudinal axis of the commutator towards the free end of this surface, the size of which is chosen to be at least approximately equal to the elastic deformation of the material parts (6; 106; 206) which occurs under the highest operating stress of the commutator.

10. Commutator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the commutator longitudinal axis facing inner boundary surface of the parts of the seat forming material (106; 206) runs at least almost parallel to the commutator longitudinal axis.

11. A method for producing a commutator according to claim 1, wherein a segment body with at least one Seat made for a reinforcement ring and the reinforcement ring is given a pretension, characterized in that after the application of the reinforcement ring on its seat the latter is expanded by supporting the segments from the outside and moving the material forming the seat radially outward with plastic deformation .

12. The method according to claim 11, characterized in that the widening of each existing seat is carried out in a plastic widening of the reinforcing ring arranged on it resulting dimensions.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the segment body for the support from the outside, preferably at least almost free of play, is introduced into a thick-walled socket.

14. The method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the radial expansion of the seat is carried out by pressing in at least one expanding mandrel in the axial direction into the segment body.

15. The method according to claim 14, characterized in that a second expanding mandrel against the first expanding mandrel is introduced in the axial direction into the segment body.

16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that by means of the expanding mandrel at least two axially spaced apart seats are expanded.

17. The method according to any one of claims 11 to 16, characterized in that after the expansion of each existing seat and the reinforcing ring arranged on it, press material is introduced between the segments.

18. The method according to claim 17, characterized in that the segment body is composed of segments, between which separate spacer elements are preferably arranged in their outer region, which are removed after pressing the segment body with molding material.

19. The method according to claim 17, characterized in that the segment body is composed of segments which have spacer elements formed on one or both sides in their outer region, and that after the segment body has been pressed out with pressed material, the segment body is turned off until the spacer elements have been completely eliminated .

20. The method according to claim 17, characterized in that the segment body is extruded to form the spacing connecting elements and that after the pressing of the segment body with molding material, the connecting elements are removed.

21. The method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the segment body is heated after the expansion of each existing seat and in a him and a hub or shaft receiving socket by pressing molding material between the hub or shaft on the one hand and the inner surface of the segment body on the other hand, it is widened until it contacts the socket receiving it.

22. The method according to any one of claims 11 to 16, characterized in that the segment body is composed of segments and insulating lamellae arranged between them and is pressed into a thick-walled bushing with a reduction in its diameter until a plastic deformation of the insulating lamellae, that each reinforcement ring subsequently provided postponed the seat assigned to him and that then the radial expansion of each existing seat and the reinforcement ring carried by it takes place.

23. The method according to any one of claims 11 to 22, characterized in that the segment body is heated after the expansion of each existing seat and shrunk onto a hub or shaft.

24. The method according to any one of claims 11 to 23, characterized in that the plastically deformable material parts of the segments during the deformation of a position with respect to the rest of the segment, in which the surface forming the seat runs parallel to the longitudinal axis of the commutator or its distance from The longitudinal axis of the commutator is reduced towards its free end, is moved into a position in which the distance of the surface forming the seat from the longitudinal axis of the commutator increases towards the free end of the surface.