EP0573439B1 - Rollkommutator für elektrische maschine. - Google Patents

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EP0573439B1
EP0573439B1 EP92903633A EP92903633A EP0573439B1 EP 0573439 B1 EP0573439 B1 EP 0573439B1 EP 92903633 A EP92903633 A EP 92903633A EP 92903633 A EP92903633 A EP 92903633A EP 0573439 B1 EP0573439 B1 EP 0573439B1
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EP
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metal profile
laminates
projections
commutator
roll
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EP92903633A
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Ludwig Reisnecker
Martin Schwerdtle
Winfried Brettmann
Friedrich Behrens
Hans Deierling
Peter Franz
Siegfried Hauptmann
Claus Pollack
Stefan Ossenkopp
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • H01R43/08—Manufacture of commutators in which segments are not separated until after assembly

Definitions

  • the invention relates to a roller commutator for electrical machines according to the preamble of the main claim, and a method for its production according to claim 5.
  • the lamellae are produced from a metal profile by embossing grooves transversely to the longitudinal direction of the profile.
  • anchoring claws are worked out from them by means of a peeling process, which arise on the surface of the metal profile which later forms the inside of the commutator.
  • a separate manufacturing process is required to work the anchoring claws out of the metal profile.
  • roller commutator according to the invention with the features mentioned in claim 1 has the advantage that it is easier and therefore cheaper to manufacture. There are no bending or peeling processes for working out the claws and thus processing steps in the manufacture of the roller commutator. In addition, a tool group that requires additional maintenance work can be omitted in the manufacture of the commutator.
  • An embodiment of the roller commutator in which the metal profile has an essentially L-shaped base body is particularly preferred.
  • the longer arm of this base body has projections on its inner surface in the finished state of the commutator, which preferably have a V-shaped root region. The ends of these projections are directed outward in the opposite direction substantially parallel to the longer arm of the base body.
  • the metal profile thus has a simple cross-section, which allows the metal profile to be produced inexpensively using the extrusion process.
  • the L-shaped metal profile for the roller commutator according to claim 1 also enables a very simple and reliable manufacturing method with the features of claim 5.
  • the metal profile 1 has an essentially L-shaped base body 3, the shorter arm 5 of which is directed downwards according to FIG. 1, while the longer arm 7 extends essentially horizontally. From the top of the longer arm, two wing-like projections 9 and 11 emerge from which the anchoring claws 13 and 15 are made. To In a first processing step, which is referred to here as the first stage, segments 19 are cut out of the projection 11 with the aid of a first cutting tool 17 as waste, which create the sufficient distance between the adjacent anchoring claws 15 for further processing.
  • the direction of movement of the metal profile 1 through a processing station for producing individual strand sections which are each formed into a roller commutator is indicated by an arrow.
  • a third cutting tool 25 which runs parallel to the longer arm 7 in the direction of the arrow, cuts out notches between the remaining anchoring claws 13 and 15, segments 27 occurring as waste.
  • the fourth stage In the next processing step, referred to as the fourth stage, are counter-embossing suitable embossing tools 29a and 29b, which are only shown here in outline and whose direction of movement is indicated by arrows, which lie between the anchoring claws 13 and 15 Areas of the base body 3 are compressed, so that the anchoring claws 13 and 15 are associated with lamellae 31, which are connected to one another by narrow webs 33.
  • the webs run directly on the underside of the base body 3, which, as explained below, forms the outside of the later roller commutator.
  • a fourth cutting tool 35 is introduced approximately in the direction of the longitudinal extension of the shorter arms 5 or the arrow shown in the space between two lamellae 31, so that the webs 33 are cut out in the region of the shorter arms 5 and segments 37 occur as waste.
  • the individual strand sections 38 are bent into a circular ring after the 5th stage, so that the plan view of the end face of a lamellar ring 38a of a roller commutator 39, which is strongly sketched in FIG.
  • the individual strand sections indicated in FIG. 1 38 of the metal profile 1 are bent so that the anchoring claws 13 and 15 come to lie on the inside of the circular cylindrical roller commutator and the underside of the slats 31 shown in FIG. 1 forms the outside thereof.
  • reinforcement rings 45 and 47 can then be inserted at the end, the diameter of which is selected so that they come to lie between the anchoring claws 13 and 15 and the base body 3 of the metal profile 1.
  • a bushing 49 which serves as the seat of the finished rolling commutator 39 on the shaft of an electrical machine, can be inserted into the interior of the rolling commutator at an insulating distance.
  • the parts mentioned, the roller commutator 39, the reinforcement rings 45 and 47 and the bushing 49 are pressed together with plastic 51 in a next processing step.
  • the bushing 49 In order to give the bushing 49 a better hold, it can be provided on the outside with projections and depressions.
  • the roller commutator is turned or ground on its outside, the connecting webs 33 being removed between the individual lamellae 31.
  • the individual slats 31 are then held together only by the reinforcement rings 45 and 47 and by the plastic compound 51. It should be noted that the anchoring claws 13 and 15 give the slats in the plastic 51 a secure hold. Slats 31 and socket 49 are also insulated from one another by the plastic 51.
  • FIG. 4 The enlarged sectional view shown in FIG. 4 through a lamella 31 along its central plane shows the base body 3 with the longer arm 7 and with the shorter arm 5 running at approximately 90 ° to this.
  • the anchoring claws 15 and 13 arise on the side of the longer arm 7 opposite the shorter arm 5, the anchoring claws 15 and 13 arise. It can be seen that they each have a practically V-shaped root region 53 and 55 in the form of projections in their original region near the base body 3 the ends 57 and 59 of the anchoring claws, which run in the opposite direction outward and parallel to the longer arm 7, join.
  • the length of the ends 57 and 59 is selected so that they span practically the entire remaining length of the longer arm 7, as seen from the root region 53 and 55, respectively.
  • an intermediate space 61 or 63 is created between the base body 3 or its longer arm 7 and the ends 57 and 59 of the anchoring claws 13 and 15, which can each serve to accommodate a reinforcement ring (see reference numbers 45 and 47 in FIG. 3).
  • plastic compound which is then held securely by the ends 57 and 59 of the anchoring claws 13 and 15, gets into this intermediate space 61 or 63 when the rolling commutator 39 is pressed, which is also clear from the partial sectional view according to FIG. 3.
  • the ends 57 and 59 are thinner than their associated root regions 53 and 55 or the base body 3. This makes the rolling commutator relatively light, while at the same time secure anchoring of the slats in the associated plastic mass 51 is ensured.
  • the anchoring claws 13 and 15 can also be arranged in opposite directions, the root regions 53 and 57 not diverging from the inside to the outside but being directed towards one another. In addition, the ends of the anchoring claws are then directed towards one another. With such an arrangement of the anchoring claws, the possibility of introducing reinforcing rings is eliminated, but this is not a disadvantage in lighter embodiments. In such a configuration of the anchoring claws, the projections 9 and 11 of the metal profile 1 are designed accordingly.

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Abstract

Es werden ein Rollkommutator für elektrische Maschinen sowie ein Herstellverfahren dafür vorgeschlagen, der eine Anzahl nebeneinander angeordnete Lamellen aufweist, die aus einem durchgehenden Metallprofil herstellbar sind. Der Rollkommutator (39) zeichnet sich dadurch aus, daß das Metallprofil (1) bereits vor der Herstellung der Lamellen (31) auf seiner einen Seite Vorsprünge (9 und 11) aufweist, die nach dem Aufrollen der aus dem Metallprofil (1) hergestellten Strangabschnitte als Verankerungskrallen (13, 15) dienen. Dadurch, daß bei der Herstellung des Rollkommutators eine Bearbeitung der Krallen nicht erforderlich ist, entfallen zusätzliche Werkzeuge und Bearbeitungsschritte.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Rollkommutator für elektrische Maschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß Anspruch 5.
  • Bei einem bekannten Rollkommutator der hier angesprochenen Art (GB-A 11 61 325) werden die Lamellen aus einem Metallprofil hergestellt, indem quer zur Längsrichtung des Profils Nuten eingeprägt werden. Zur Verankerung des der Verpressung der Lamellen dienenden Materials werden aus ihnen durch einen Schälvorgang Verankerungskrallen herausgearbeitet, die auf der die spätere Innenseite des Kommutators bildenden Oberfläche des Metallprofils entspringen. Es bedarf also eines separaten Herstellungsvorgangs, um die Verankerungskrallen aus dem Metallprofil herauszuarbeiten.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Rollkommutator mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß er einfacher und damit preiswerter herstellbar ist. Es entfallen Biege- oder Schälvorgänge zum Herausarbeiten der Krallen und damit also Bearbeitungsschritte bei der Herstellung des Rollkommutators. überdies kann bei der Herstellung des Kommutators eine Werkzeuggruppe wegfallen, die zusätzliche Wartungsarbeiten erforderlich macht.
  • Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Rollkommutators, bei dem das Metallprofil einen im wesentlichen L-förmigen Grundkörper aufweist. Der längere Arm dieses Grundkörpers weist auf seiner im fertigen Zustand des Kommutators innen liegenden Oberfläche Vorsprünge auf, die vorzugsweise einen V-förmig ausgebildeten Wurzelbereich haben. Die Enden dieser Vorsprünge sind in entgegengesetzter Richtung im wesentlichen parallel zu dem längeren Arm des Grundkörpers nach außen gerichtet. Das Metallprofil weist also einen einfachen Querschnitt auf, der es erlaubt, das Metallprofil im Strangpreßverfahren kostengünstig herzustellen.
  • Weitere Ausgestaltungen des Rollkommutators ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Verankerungskrallen die Isoliermasse sicher halten und auch die Einbringung von Armierungsringen ermöglichen.
  • Das L-förmige Metallprofil für den Rollkommutator nach Anspruch 1 ermöglicht außerdem ein sehr einfaches und zuverlässiges Herstellverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein der Herstellung eines Rollkommutators dienendes Metallprofil in verschiedenen Bearbeitungsstadien;
    Figur 2
    eine skizzenhafte Draufsicht auf eine Stirnseite eines Rollkommutators;
    Figur 3
    eine Seitenansicht eines fertigen Rollkommutators im Teilschnitt und
    Figur 4
    einen vergrößerten Querschnitt durch eine einzelne Lamelle des Rollkommutators.
  • Aus Figur 1 ergeben sich die einzelnen Bearbeitungsschritte bei der Herstellung eines Rollkommutators aus einem Metallprofil 1.
  • Das Metallprofil 1 weist einen im wesentlichen L-förmigen Grundkörper 3 auf, dessen kürzerer Arm 5 gemäß Figur 1 nach unten gerichtet ist, während dessen längerer Arm 7 im wesentlichen horizontal verläuft. Von der Oberseite des längeren Arms entspringen hier zwei flügelartig nach außen gerichtete Vorsprünge 9 und 11, aus denen die Verankerungskrallen 13 und 15 hergestellt werden. Dazu werden in einem ersten Verarbeitungsschritt, der hier als erste Stufe bezeichnet ist, mit Hilfe eines ersten Schneidwerkzeugs 17 aus dem Vorsprung 11 Segmente 19 als Abfall herausgeschnitten, die für die weitere Bearbeitung den ausreichenden Abstand zwischen den benachbarten Verankerungskrallen 15 schaffen.
  • Die Bewegungsrichtung des Metallprofils 1 durch eine Bearbeitungsstation zur Herstellung einzelner Strangabschnitte die jeweils zu einem Rollkommutator ausgebildet werden, ist durch einen Pfeil angedeutet.
  • In der zweiten Stufe der Bearbeitung werden mit einem zweiten Schneidwerkzeug 21, welches hier lediglich angedeutet und dessen Bewegungsrichtung durch einen Pfeil gekennzeichnet ist, aus dem Vorsprung 9 entsprechende Segmente 23 für den Abstand der benachbarten Verankerungskrallen 13 ausgeschnitten, die wiederum als Abfall anfallen.
  • In der dritten Bearbeitungsstufe werden durch ein in Pfeilrichtung parallel zum längeren Arm 7 verfahrendes drittes Schneidwerkzeug 25 zwischen den stehengebliebenen Verankerungskrallen 13 und 15 Kerben ausgeschnitten, wobei Segmente 27 als Abfall anfallen.
  • Im nächsten, als vierte Stufe bezeichneten Bearbeitungsschritt werden mit gegenläufig arbeitenden geeigneten Prägewerkzeugen 29a und 29b, welche hier lediglich skizziert dargestellt sind und deren Bewegungsrichtung durch Pfeile angedeutet wird, die zwischen den Verankerungskrallen 13 und 15 liegenden Bereiche des Grundkörpers 3 zusammengestaucht, so daß den Verankerungskrallen 13 und 15 zugeordnete Lamellen 31 gebildet werden, die durch schmale Stege 33 miteinander in Verbindung stehen. Die Stege verlaufen unmittelbar an der Unterseite des Grundkörpers 3, die -wie weiter unten erläutert- die Außenseite des späteren Rollkommutators bildet.
  • Schließlich werden in einem weiteren, als fünfte Stufe gekennzeichneten Bearbeitungsschritt die Stege 33 in dem Bereich ausgeschnitten, in dem die kürzeren Arme 5 in den Grundkörper 3 einmünden. Dazu wird ein viertes Schneidwerkzeug 35 etwa in Richtung der Längserstreckung der kürzeren Arme 5 beziehungsweise des eingezeichneten Pfeils in den Zwischenraum zwischen zwei Lamellen 31 eingebracht, so daß die Stege 33 im Bereich der kürzeren Arme 5 ausgeschnitten werden und Segmente 37 als Abfall anfallen.
  • Für die Herstellung der für einen Rollkommutator erforderlichen Strangabschnitte 38 aus dem Metallprofil 1 ist es möglich, diese Strangabschnitte vor der ersten Stufe oder nach der fünften Stufe vom Metallprofil 1 abzutrennen. In Figur 1 wird davon ausgegangen, daß die Abtrennung einzelner Strangabschnitte 38 vor der ersten Stufe stattgefunden hat.
  • In einem nächsten Bearbeitungsschritt werden die einzelnen, in Figur 1 stark verkürzt dargestellten Strangabschnitte 38 nach der 5. Stufe zu einem Kreisring gebogen, so daß sich die in Figur 2 stark skizzierte Draufsicht auf die Stirnseite eines Lamellenringes 38a eines Rollkommutators 39 ergibt. Die einzelnen in Figur 1 angedeuteten Strangabschnitte 38 des Metallprofils 1 werden dabei so gebogen, daß die Verankerungskrallen 13 und 15 auf der Innenseite des kreiszylindrisch ausgebildeten Rollkommutators zu liegen kommen und die Unterseite der in Figur 1 gezeigten Lamellen 31 deren Außenseite bildet.
  • Aus Figur 2 wird deutlich, daß der zwischen den kürzeren Armen 5 vorhandene Zwischenraum 41 durch das Rollen der in Figur 1 dargestellten Lamellen 31 aufgeweitet wird, während der zwischen den jeweils benachbarten Verankerungskrallen 13 beziehungsweise 15 liegende Zwischenraum 43 eingeengt wird.
  • In den gemäß Figur 2 angedeuteten Rollkommutator 39 können dann stirnseitig Armierungsringe 45 und 47 eingelegt werden, deren Durchmesser so gewählt ist, daß diese zwischen den Verankerungskrallen 13 und 15 und dem Grundkörper 3 des Metallprofils 1 zu liegen kommen. In das Innere des Rollkommutators kann mit isolierendem Abstand eine Buchse 49 eingeführt werden, die als Sitz des fertigen Rollkommutators 39 auf der Welle einer elektrischen Maschine dient.
  • Wie aus dem Querschnitt des in Figur 3 dargestellten Kommutators 39 erkennbar, werden in einem nächsten Bearbeitungsschritt die genannten Teile, der Rollkommutator 39, die Armierungsringe 45 und 47 sowie die Buchse 49 mit Kunststoff 51 miteinander verpreßt. Um der Buchse 49 einen besseren Halt zu geben, kann diese auf ihrer Außenseite mit Vorsprüngen und Vertiefungen versehen sein.
  • In einem weiteren Arbeitsgang wird der Rollkommutator auf seiner Außenseite abgedreht beziehungsweise abgeschliffen, wobei die Verbindungsstege 33 zwischen den einzelnen Lamellen 31 abgetragen werden. Die einzelnen Lamellen 31 werden danach nur noch von den Armierungsringen 45 und 47 sowie von der Kunststoffmasse 51 zusammengehalten. Dabei ist festzuhalten, daß die Verankerungskrallen 13 und 15 den Lamellen im Kunststoff 51 einen sicheren Halt geben. Lamellen 31 und Buchse 49 sind ferner durch den Kunststoff 51 voneinander isoliert.
  • Aus dem oben Gesagten wird deutlich, daß die Herstellung des Rollkommutators relativ einfach ist. Insbesondere bedarf es für die Ausbildung der Verankerungskrallen 13 und 15 keinerlei separater Bearbeitungsschritte, was insbesondere aus Figur 1 deutlich wird. Wesentlich ist, daß die Verankerungskrallen bereits nach dem Ausschneiden der Segmente 19 und 23 in der ersten und zweiten Stufe des Bearbeitungsvorgangs ihre endgültige Form haben. Ein weiterer Biege- oder Schälvorgang, wie er oben im Zusammenhang des Standes der Technik angedeutet wurde, ist hier nicht erforderlich.
  • Die in Figur 4 gezeigte vergrößerte Schnittdarstellung durch eine Lamelle 31 entlang ihrer Mittelebene zeigt den Grundkörper 3 mit dem längeren Arm 7 und mit dem in etwa 90° zu diesem verlaufenden kürzeren Arm 5.
  • Auf der dem kürzeren Arm 5 gegenüberliegenden Seite des längeren Arms 7 entspringen die Verankerungskrallen 15 und 13. Es ist ersichtlich, daß sie in Form von Vorsprüngen in ihrem Ursprungsbereich nahe dem Grundkörper 3 jeweils einen praktisch V-förmigen Wurzelbereich 53 und 55 aufweisen, an den sich die jeweils in entgegengesetzter Richtung nach außen parallel zum längeren Arm 7 verlaufenden Enden 57 und 59 der Verankerungskrallen anschließen. Die Länge der Enden 57 und 59 ist so gewählt, daß diese praktisch die gesamte Restlänge des längeren Arms 7, vom Wurzelbereich 53 beziehungsweise 55 aus gesehen, überspannen. Auf diese Weise entsteht zwischen dem Grundkörper 3 beziehungsweise dessen längeren Arm 7 und den Enden 57 und 59 der Verankerungskrallen 13 und 15 ein Zwischenraum 61 beziehungsweise 63, der jeweils der Aufnahme eines Armierungsrings (siehe Bezugsziffer 45 und 47 in Figur 3) dienen kann. Auf jeden Fall gelangt in diesen Zwischenraum 61 beziehungsweise 63 beim Verpressen des Rollkommutators 39 Kunststoffmasse, die dann von den Enden 57 und 59 der Verankerungskrallen 13 und 15 sicher gehalten wird, was sich auch aus der Teilschnittdarstellung gemäß Figur 3 deutlich ergibt.
  • Die Enden 57 und 59 sind dünner ausgebildet als deren zugehörige Wurzelbereiche 53 und 55 beziehungsweise der Grundkörper 3. Dadurch wird der Rollkommutator relativ leicht, wobei gleichzeitig eine sichere Verankerung der Lamellen in der zugehörigen Kunststoffmasse 51 gewährleistet ist.
  • Nach alledem ergibt sich, daß die Verankerungskrallen 13 und 15 auch entgegengesetz angeordnet sein können, wobei die Wurzelbereiche 53 beziehungsweise 57 nicht von innen nach außen auseinanderlaufen sondern aufeinander zu gerichtet sind. Zusätzlich sind dann die Enden der Verankerungskrallen aufeinander zu gerichtet. Bei einer derartigen Anordnung der Verankerungskrallen entfällt die Möglichkeit der Einbringung von Armierungsringen, was aber bei leichteren Ausführungsformen nicht von Nachteil ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Verankerungskrallen sind die Vorsprünge 9 und 11 des Metallprofils 1 entsprechend ausgebildet.

Claims (5)

  1. Rollkommutator für elektrische Maschinen, mit einer Anzahl ringförmig nebeneinander angeordneten, aus einem durchgehenden Metallprofil herstellbaren Lamellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallprofil (1) auf seiner einen Seite bereits vor der Herstellung der Lamellen (31) Vorsprünge (9,11) aufweist, die nach dem Aufrollen des bearbeiteten Metallprofils als Verankerungskrallen (13,15) dienen.
  2. Rollkommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallprofil (1) einen im wesentlichen L-förmigen Grundkörper (3) aufweist, und daß die Vorsprünge (9,11) einen vorzugsweise V-förmig ausgebildeten Wurzelbereich (53,55) aufweisen, und daß deren Enden (57,59) sich im wesentlichen parallel zum längeren Arm (7) des Grundkörpers (3) erstrecken.
  3. Rollkommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (57,59) in entgegengesetzten Richtungen nach außen ragen.
  4. Rollkommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze (57,59) dünner sind als der Wurzelbereich (53,55) der Verankerungskrallen (13,15) und/oder die übrigen Bereiche des Grundkörpers (3).
  5. Verfahren zur Herstellung eines Rollkommutators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) zunächst die Verankerungskrallen (13,15) aus den Vorsprüngen (9,11) durch Ausschneiden von Segmenten (19,23) freigestanzt werden,
    b) danach die Lamellen (31) durch Ausschneiden weiterer Segmente (27) in Längsrichtung zwischen den Lamellen (31) aus dem längeren Arm (7) des Metallprofils (1) vorgeformt werden,
    c) anschließend die Lamellen (31) durch gegenläufige Prägewerkzeuge (29a,29b) voneinander bis auf schmale an der Lamellenaußenseite liegende Stege (33) voneinander getrennt werden,
    d) sodann die Stege (33) im Bereich der kürzeren Arme (5) des Metallprofils (1) durch ein Schneidwerkzeug (35) entfernt werden und
    e) schließlich die Lamellen (31) in einem vom Metallprofil (1) abgetrennten Strangabschnitt (38) zu einem Lamellenring gerollt, mit Kunststoff verpreßt, darin verankert sowie durch Entfernen der Stege (33) voneinander isoliert werden.
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EP0573439A1 EP0573439A1 (de) 1993-12-15
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EP0573439A1 (de) 1993-12-15
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