EP0821838B1 - Collector manufacturing process - Google Patents
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- EP0821838B1 EP0821838B1 EP96914933A EP96914933A EP0821838B1 EP 0821838 B1 EP0821838 B1 EP 0821838B1 EP 96914933 A EP96914933 A EP 96914933A EP 96914933 A EP96914933 A EP 96914933A EP 0821838 B1 EP0821838 B1 EP 0821838B1
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Classifications
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- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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- H01R39/02—Details for dynamo electric machines
- H01R39/04—Commutators
- H01R39/06—Commutators other than with external cylindrical contact surface, e.g. flat commutators
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- 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
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- Y10T29/49011—Commutator or slip ring assembly
Definitions
- the invention is concerned with a method of manufacture a commutator, in particular a flat commutator, for electrical machines according to the preamble of claim 1.
- a radially protruding outward Formed ring flange namely by material displacement in the axial direction against the free end of the jacket there.
- the flags are now in the shape of a flag trained connecting elements by punching out of the Preserved ring flange. With this punching process the outer anchoring elements are also split off.
- Another difficulty is the fact that the various extrusion treatments and also during training of the ring flange inevitably through the forming one Material consolidation is effected so that the formed Connection elements less ductile or bendable than the starting raw material are. After the completion of the commutator but connecting wires are wound around these connecting elements and then the connectors are on the outside of the cylindrical jacket bent back. As a result of material embrittlement are therefore cracks in the usual production method occurred and these are generally to be feared. Also includes the known manufacturing process a variety of individual Deformation steps, including the economical production method such commutators suffer.
- the object of the invention is under Overcoming the difficulties outlined above Method for producing a commutator, in particular one To provide face commutators of the generic type, which is an economical and material-saving manufacture permitted, and in particular the connection elements after the formation are ductile or bendable and until implementation remain bendable during the bending process.
- this is a method of manufacture a commutator, in particular a flat commutator, for electrical machines provided, which consists of an im essential raw raw material made of conductive material forming several, isolated from each other and Isolierstoff comprehensive segments with assigned, radially from the segments individually protruding connecting elements is, whereby the manufacturing process distinguishes that the raw material first for the formation of the individual connection elements with finished contour and size as well is formed with the finished ductile state.
- connection elements formed by material displacement. It is essential here that these connection elements this forming process have their finished shape and size and in a ductile finished state, which up to final bending processing is retained.
- subsequent processing operations such as free cutting and the like, avoided since the connection elements thus formed already have their finished contour and - have size.
- the method according to the invention also falls no waste material because there is no continuous ring flange is formed, but only the individual flag-shaped Connection elements, which are in the radial direction on the outer edge protrude from the raw material body.
- connection elements are ductile or bendable because they are ahead of the subsequent ones Forming processes were formed and no deformation more exposed, which leads to material hardening or embrittlement.
- inventive method a commutator economical and Made to save material.
- the raw material before forming to form the connection elements in Dependence on the selected raw material or raw material heated in such a way that there is a notable strain hardening of the material avoid when designing the connection elements leaves.
- This allows the ductility of the formed Improve connection elements and their ductility depends essentially depends on the properties of the raw material.
- connection elements in the so heated state of the raw material, one such Treatment called warm presses, so that the raw material passed to the press immediately after heating and the shape of the connection elements while still warm he follows.
- the material can be formed if necessary Forging and / or at forging temperature.
- connection elements are shaped in the warm or warm area.
- the raw material is heated to a temperature in a range from about 300 to about 700 ° C.
- An alternative manufacturing method to train the individual Connection elements with finished contour and size as well as with ductile Finished state is characterized in that the raw material annealed before forming to form the connecting elements is formed, the connection elements by cold forming be followed by another annealing treatment. In this way it can also be avoided, for example, that the connection elements after the formation by the Forming caused material hardening and embrittlement become less ductile.
- a method of manufacture time consuming, since after the annealing treatments Cooling times must elapse.
- the segment division is expediently assigned Recesses, starting from the free edge of the jacket, through Material displacement formed by cold forming.
- This Recesses extend close to the inner surface of the bottom of the pot-shaped blanks.
- the clear width of the Recess, starting from the free edge of the jacket, in the direction of the soil are getting smaller, and in particular the are through Material displacement trained recesses V-shaped.
- the "tip area" of the respective V-shaped recess becomes preferably formed by a short straight section. The number of these recesses corresponds to the number of segments of the commutator and they are assigned to the respective divisions.
- cold forming is used for training of the pot-shaped blank, to form the ring-shaped arranged inner anchoring elements and by Material displacement formed recesses and, if necessary to form the radial recesses in one Work step carried out.
- the jacket radially inward facing outer anchoring elements for the Insulating material filling formed by cold forming.
- the inner anchoring elements become slight bent radially outwards to ensure the anchoring effect with the later filled insulation material and the insulation material filling improve.
- Manufacturing processes are carried out for training purposes the radially inward facing anchoring elements, for punching out the central opening in the bottom of the pot-shaped blank and the bending of the inner anchoring elements radially outwards in one work step.
- Manufacturing times for such Shorten the commutator considerably, since you can see overall the method according to the invention, for example in essentially only three transformation steps starting from Raw material up to the finished commutator without insulating material filling and post-treatment or post-processing is required.
- All other processing and treatments such as insertion the insulating material filling, if necessary tinning of the base body and severing the segments by cutting along the Segment divisions and attachment of lead wires to the Connection elements and bending the same can then on be carried out in the usual way.
- the bending process for the Connection elements is thanks to the manufacturing method according to the invention significantly simplified and cracking due to material embrittlement can be avoided because the connection elements in the ductile condition without material hardening through the forming processes available. Furthermore, an undisturbed fiber course is through the forming process, so that the commutator high can withstand dynamic stresses, in particular occur in motor vehicles.
- the manufacturing method according to the invention is for manufacturing of commutators of different designs and Types suitable, and the invention is not to manufacture limited by face commutators.
- Essential to the Manufacturing of all these types of commutators is however the fact that the connection elements on the one hand be formed that there is no waste material, and that on the other hand, these connection elements with finished contour and size and with a ductile finished state right at the beginning of the manufacturing process are formed by material displacement. This material displacement takes place, seen from the raw material base for the formation of the connection elements in the direction outward.
- the anchoring elements for the insulating material filling be shaped in a correspondingly changed manner without that the protective concept is abandoned according to the invention, according to which the shape of the connection elements directly from the Raw material through material displacement to the finished contour and - size and finished with ductile finished.
- FIG. 1 is an example of a substantially unedited one Raw material 1 shown.
- This raw material 1 is exemplary represented as a flat, solid disc, which by a round bar material is sheared off and formed. If necessary, deviations from FIG. 1 cannot be specified raw material shown are taken as starting material, which is designed for example as an annular disc and already has a prefabricated central opening 14 'like this is indicated in Figure 1 with a broken line.
- the basic body of raw material 1 can alternatively be stamped out a strip material with or without a hole can be obtained. If a thick-walled tube-rod material is used as the starting material takes, as the raw material 1, the disc in the form of a round blank available.
- raw 1 can be used in the method according to the invention and it will only as an example of a solid material in the form of a Disk out for explanation below. Possibly can also from such a solid material disc Ronde can be obtained by having a central opening punched out as a kind of preprocessing step (not shown).
- connection elements 2 protrude radially over the peripheral edge of the Raw material 1 according to Figure 1 as individual connection elements 2 before and these are shaped in such a way that, as in FIG is shown, have their finished contour and size. Also have these connection elements 2 their ductile finished state.
- the raw material 1 before the formation of the connection elements 2 depending on the material properties heated so that a notable material forming hardening can be avoided. In this heated state then the connection elements 2 with the finished and final state preferably shaped.
- Such Forming can be referred to as semi-hot presses, for example become.
- connection elements 2 that Material of the raw material 1 preferably towards the outside displaced while still warm, and the corresponding Molding tools that are used for this have assigned rooms, which the finished contour and size of the Specify and limit connection elements 2.
- temperatures required for this depend on the properties of the conductive material used for the Raw material 1, in particular for example of copper alloys, depend, only preferred ranges can be specified. It has been shown that heating to a temperature of about 150 ° C is appropriate. This temperature can of course, be higher. In a preferred manner, a Temperature range from about 300 to about 700 ° C result.
- connection elements 2 there is also cold forming the connection elements 2 into consideration.
- the raw material 1 are annealed, and after The connecting elements 2 according to FIG. 2 are then cooled with Finished contour and size shaped.
- these can be used individually or the entire base body shown in FIG. 2 again be annealed.
- FIG. 3 shows a commutator blank 3, which one by cold forming starting from the body according to FIG. 2 receives.
- This blank 3 is cup-shaped and has a substantially cylindrical shell 4 and one in essential plan floor 5.
- internal anchoring elements 6 formed, which is ring-shaped on an inner surface 7 of the Bottom 5 of the pot-shaped blank 3 are arranged. How shown, these inner anchoring elements 6 run in essentially axially related to the blank 3 and stand jagged from the inner surface 7 of the bottom 5 at a distance Way forward.
- the forming process is based on the figure 2 to the pot-shaped blank 3 according to FIG. 3, preferably in a single forming step. Of course they can Forming processes, if necessary, also one after the other be performed.
- each recess 9 goes from a free edge 10 of the cylindrical shell 4 and extends close to Bottom 5 of the pot-shaped blank 3.
- the recesses 9 are therefore V-shaped trained and expediently in the apex area a straight line segment.
- each V-shaped recess 9 can be narrow, web-shaped trained and radially extending recesses 16 formed which are assigned to the segment division and are in Direction of the center of the bottom 5 on its inner surface 7 extend.
- the advantage of these recesses 9 and possibly the recesses 16 will be explained later.
- the shape of the recesses 9 and, if appropriate, the narrow, radially extending recesses 16 can with all other forming operations in one step be, so that you start from that shown in Figure 2 Body in one step that shown in Figure 3 receives cup-shaped blank 3 for the commutator.
- a base body 12 shown in Figure 4 in which it is an intermediate product made of a conductive material is involved in commutator manufacturing.
- This base body 12 has external anchoring elements obtained by cold working 13, which in the vicinity of the free edge 10 of the jacket 4th are formed radially jagged inward.
- a central one Opening 14 punched out in the bottom 5 of the pot-shaped blank 3 become.
- This central opening 14 is located radially in the base 5 within the ring-shaped arrangement of internal anchoring elements 6.
- the inner anchoring elements 6 slightly radially bent outside to improve its anchoring effect.
- Base body 12 as an intermediate product in the production of commutators can be reshaped and shaped, of course Edits can also be made one after the other. If you start from a raw material (not shown), which already has a central opening 14 ', can of course the punching process according to FIG. 4 is omitted. These the central opening 14 shown is then already present, which for the inclusion of a rotor shaft no closer electrical machine shown is determined.
- the commutator can then completely be completed that one in the interior of the pot-shaped Filled and pressed 3 blank insulating material, which with Help the inner anchoring elements 6 and the outer Anchoring elements 13 reliably anchored to the base body 12 is. If necessary, tinning can be carried out become. Starting from the flat, continuous outer surface 15 the bottom 5 are then used to separate and subdivide the Segments introduced on the commutator cut, only one Depth of cut approximately the material thickness of the bottom 5 required is because the recesses 9 are already used to separate the segments on the segment dividing lines on the cylindrical jacket 4 have been formed. This simplifies the subsequent cutting processing in a noteworthy manner. If additionally the narrow, radially extending depressions 16 are formed, the depth of cut can be further reduce so that they are even smaller than the basic material thickness of the bottom is 5. In addition, a tour of cutting processing for segment division and separation can be achieved.
- Such a commutator is then used electrical lines on the preferably flag-shaped trained connecting elements 2, which for example around the connection elements in one or more turns be wrapped. Then the connection elements 2 in Direction to the outer surface of the cylindrical shell 4 bent back. This bending process can be done easily and make crack-free, since the connecting elements 2 thanks to the invention Manufacturing in a ductile or bendable Condition with undisturbed fiber orientation. Such a Completed commutator is then, for example, in a electrical machine installed.
- the insulating material base body 12 it is also essential that the insulating material base body 12 to be filled exclusively by Forming from a raw material from conductive Material is manufactured, and that all of these forming operations yourself with the smallest possible number of work steps can be carried out, in a targeted manner, apart from the connection elements 2, which are used in cold forming caused material consolidation to increase the Strength of the base body 12 is used.
- the flat commutator should in particular be the outer surface 15 the bottom 5 to be resistant, for example on this the brushes of an electrical machine are running.
- the connecting elements 2 in a material-saving manner, as they are directly shaped in the finished shape and size be without having an annular flange on the free edge 10 of the cylindrical shell 4 of the cup-shaped blank 3 required.
- the basic material costs to be used for the Production of such a commutator reduce the Economy of the production method according to the invention increase overall.
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Abstract
Description
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kommutators, insbesondere eines Plankommutators, für elektrische Maschinen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention is concerned with a method of manufacture a commutator, in particular a flat commutator, for electrical machines according to the preamble of claim 1.
Aus DE 41 40 475 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Preßstoff-Plankommutators der vorstehend genannten Art bekannt. Hierbei wird von einem im wesentlichen unbearbeiteten Rohmaterial aus leitendem Werkstoff ausgegangen, welches vorzugsweise in Stangenmaterial vorliegt, von dem ein Ausgangskörper beispielsweise in Form einer Ronde abgeschnitten wird. Mittels Fließpressen wird dieser Grundkörper zu einem topfförmigen Rohling umgeformt, welcher einen kreisringförmigen Planteil und einen sich daran anschließenden rohrförmigen Mantel hat. Im Zuge der mehrstufigen Umformung werden kranzförmig angeordnete innere Verankerungselemente sowie äußere Verankerungselemente ausgeformt, um die später im topfförmigen Innenraum des Rohlings aufzunehmende Preßmasse, welche als Isoliermasse dient, zuverlässig mit dem Kommutator zu verankern. In einem weiteren Arbeitsgang wird an das freie Ende des Mantels des topfförmig ausgebildeten Rohlings ein radial nach außen abstehender Ringflansch angeformt, und zwar durch Materialverdrängung in axialer Richtung gegen das freie Ende des Mantels hin. In einem weiteren Arbeitsgang werden nunmehr die fahnenförmig ausgebildeten Anschlußelemente durch Freistanzen aus dem zuvor ausgeformten Ringflansch erhalten. Bei diesem Stanzvorgang werden auch die äußeren Verankerungselemente abgespalten. Durch das Freistanzen der Anschlußelemente aus dem durchgehend zuvor ausgeformten Ringflansch am freien Ende des Mantels des Rohlings fällt Abfallmaterial an, welches ungenutzt bleibt, wobei insbesondere die zurückbleibenden und freigestanzten Anschlußelemente nur einen geringen Bruchteil von der Gesamtringflanschfläche einnehmen, so daß relativ viel Material bei dieser Herstellung verloren geht.DE 41 40 475 C2 describes a method for producing a Pressed plane commutator of the type mentioned above is known. This is from an essentially unprocessed raw material based on conductive material, which preferably is present in rod material, of which a starting body for example in the form of a round blank. Means Extrusion this base body into a cup-shaped Formed blank, which is an annular plan part and has an adjoining tubular jacket. in the In the course of the multi-stage forming, wreaths are arranged inner anchoring elements as well as outer anchoring elements molded to the later in the pot-shaped interior of the Blank molding compound to be used as an insulating compound serves to anchor reliably with the commutator. In one further work is carried out at the free end of the jacket of the pot-shaped blank a radially protruding outward Formed ring flange, namely by material displacement in the axial direction against the free end of the jacket there. In a further step, the flags are now in the shape of a flag trained connecting elements by punching out of the Preserved ring flange. With this punching process the outer anchoring elements are also split off. By punching the connecting elements out of the continuous previously formed ring flange at the free end of the jacket of the Blanks accumulate waste material that remains unused, in particular those left behind and punched free Connection elements only a small fraction of the total ring flange area ingest so that a relatively large amount of material this manufacture is lost.
Eine weitere Schwierigkeit ist darin zu sehen, daß bei den verschiedenen Fließpreßbehandlungen und auch bei der Ausbildung des Ringflansches zwangsläufig durch die Umformung eine Materialverfestigung bewirkt wird, so daß die gebildeten Anschlußelemente weniger duktil oder biegbar als das Ausgangsrohmaterial sind. Nach der Fertigstellung des Kommutators werden aber Anschlußdrähte um diese Anschlußelemente gewickelt und dann werden die Anschlußelemente auf die Außenseite des zylindrischen Mantels zurückgebogen. Infolge der Materialversprödung sind daher bei der üblichen Herstellungsweise Anrisse aufgetreten und diese sind generell zu befürchten. Auch umfaßt das bekannte Herstellungsverfahren eine Vielzahl von einzelnen Verformungsschritten, worunter die wirtschaftliche Herstellungsweise derartiger Kommutatoren leidet.Another difficulty is the fact that the various extrusion treatments and also during training of the ring flange inevitably through the forming one Material consolidation is effected so that the formed Connection elements less ductile or bendable than the starting raw material are. After the completion of the commutator but connecting wires are wound around these connecting elements and then the connectors are on the outside of the cylindrical jacket bent back. As a result of material embrittlement are therefore cracks in the usual production method occurred and these are generally to be feared. Also includes the known manufacturing process a variety of individual Deformation steps, including the economical production method such commutators suffer.
Aus US-A-3 812 576, deren Nachteile und Schwierigkeiten mit der vorstehend abgehandelten DE 41 40 475 C2 überwunden werden sollen, ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators für elektrische Maschinen bekannt, bei dem ausgehend von einem scheibenförmigen, leitenden Rohmaterial ein zylindrisches Teil hergestellt wird, welches ein offenes Ende mit einem radial nach außen vorstehenden, durchgehenden Ringflansch und einen Boden hat. Durch Pressen werden ausgenommene Teile von dem Inneren des zylindrischen Abschnitts des zylindrischen Teils ausgeformt, welche beim späteren Einfüllen des Isolierstoffs verhindern, daß dieser am Ringflansch oder an der äußeren Oberfläche des Bodens anhaftet. Anschließend wird der Ringflansch derart mittels Stanzen bearbeitet, daß fahnenförmige Anschlußelemente hiervon stehen bleiben, und die ausgenommenen Abschnitte sowie die freigestanzten Teile des Ringflansches entfernt werden.From US-A-3 812 576, the disadvantages and difficulties with which DE 41 40 475 C2 dealt with above can be overcome is a method of making a commutator for known electrical machines in which starting from a disc-shaped, conductive raw material a cylindrical part is produced, which has an open end with a radial outwardly projecting, continuous ring flange and one Has ground. Pressed parts are removed from the Inside of the cylindrical portion of the cylindrical part formed, which when filling the insulating material later prevent this on the ring flange or on the outer Adheres to the surface of the floor. Then the ring flange processed in such a way by punching that flag-shaped Connection elements of this remain, and the excluded Sections and the punched-out parts of the ring flange be removed.
Abgesehen von der größen Anzahl einzelner Arbeitsgänge fällt bei dem Freistanzen der fahnenförmigen Anschlußelemente ebenfalls Abfallmaterial an, und durch die einzelnen Umformbearbeitungen besteht die Gefahr, daß an den abschließend durch Freistanzen erhaltenen, einzelnen, fahnenförmigen Anschlußelementen Materialverfestigungen oder -versprödungen auftreten.Apart from the large number of individual work steps falls when punching out the flag-shaped connecting elements also waste material and through the individual forming processes there is a risk that in the end by Single, flag-shaped connecting elements obtained by punching Material hardening or embrittlement occur.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators, insbesondere eines Plankommutators, der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welches eine wirtschaftliche und materialsparende Herstellung gestattet, und bei dem insbesondere die Anschlußelemente nach der Ausformung duktil bzw. biegbar sind und bis zur Durchführung des Biegevorganges biegbar bleiben.In contrast, the object of the invention is under Overcoming the difficulties outlined above Method for producing a commutator, in particular one To provide face commutators of the generic type, which is an economical and material-saving manufacture permitted, and in particular the connection elements after the formation are ductile or bendable and until implementation remain bendable during the bending process.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators, insbesondere eines Plankommutators, für elektrische Maschinen bereitgestellt, welcher aus einem im wesentlichen unbearbeiteten Rohmaterial aus leitendem Werkstoff unter Bildung von mehreren, gegeneinander isolierten und Isolierstoff umfassenden Segmenten mit zugeordneten, radial von den Segmenten einzeln vorstehenden Anschlußelementen hergestellt wird, wobei sich das Herstellungsverfahren dadurch auszeichnet, daß das Rohmaterial zuerst zur Ausbildung der einzelnen Anschlußelemente mit Fertigkontur und -größe sowie mit duktilem Fertigzustand umgeformt wird.According to the invention, this is a method of manufacture a commutator, in particular a flat commutator, for electrical machines provided, which consists of an im essential raw raw material made of conductive material forming several, isolated from each other and Isolierstoff comprehensive segments with assigned, radially from the segments individually protruding connecting elements is, whereby the manufacturing process distinguishes that the raw material first for the formation of the individual connection elements with finished contour and size as well is formed with the finished ductile state.
In Abweichung von den bisherigen Herstellungsweisen für Kommutatoren werden somit beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgehend von dem Rohmaterial zuerst durch Umformen die einzelnen Anschlußelemente durch Materialverdrängung ausgebildet. Wesentlich hierbei ist, daß diese Anschlußelemente bei diesem Umformvorgang ihre Fertigkontur und -größe haben und in einem duktilen Fertigzustand vorliegen, welcher bis zur abschließenden Biegebearbeitung erhalten bleibt. Durch diese direkte Ausformung der einzelnen Anschlußelemente an dem Rohmaterialgrundkörper werden somit nachträgliche Bearbeitungsvorgänge, wie Freistanzen und dergleichen, vermieden, da die so gebildeten Anschlußelemente bereits ihre Fertigkontur und - größe haben. Somit fällt beim erfindungsgemäßen Verfahren auch kein Abfallmaterial an, da kein durchgehender Ringflansch ausgebildet wird, sondern lediglich die einzelnen fahnenförmigen Anschlußelemente, welche in radialer Richtung am Außenrand des Rohmaterialgrundkörpers vorstehen. Insbesondere kann auf diese Weise auch erreicht werden, daß die Anschlußelemente duktil bzw. biegbar sind, da sie vor den weiteren anschließenden Umformvorgängen ausgeformt wurden und keiner Verformung mehr ausgesetzt werden, welche zu einer Materialverfestigung oder -versprödung führen könnte. Auf diese Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kommutator wirtschaftlich und materialsparend hergestellt.In deviation from the previous manufacturing methods for commutators are thus in the inventive method starting from the raw material, first by forming the individual connecting elements formed by material displacement. It is essential here that these connection elements this forming process have their finished shape and size and in a ductile finished state, which up to final bending processing is retained. Through this direct shaping of the individual connection elements on the Raw material base bodies are thus subsequent processing operations, such as free cutting and the like, avoided since the connection elements thus formed already have their finished contour and - have size. Thus, the method according to the invention also falls no waste material because there is no continuous ring flange is formed, but only the individual flag-shaped Connection elements, which are in the radial direction on the outer edge protrude from the raw material body. In particular, on this way it can also be achieved that the connection elements are ductile or bendable because they are ahead of the subsequent ones Forming processes were formed and no deformation more exposed, which leads to material hardening or embrittlement. This way the inventive method a commutator economical and Made to save material.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise wird das Rohmaterial vor der Umformung zur Ausbildung der Anschlußelemente in Abhängigkeit von dem gewählten Ausgangsmaterial oder Rohmaterial derart erwärmt, daß sich eine nennenswerte Umform-Materialverfestigung bei der Ausbildung der Anschlußelemente vermeiden läßt. Hierdurch läßt sich die Duktilität der ausgeformten Anschlußelemente verbessern und die Duktilität derselben hängt im wesentlichen von den Eigenschaften des Rohmaterials ab.According to a preferred procedure, the raw material before forming to form the connection elements in Dependence on the selected raw material or raw material heated in such a way that there is a notable strain hardening of the material avoid when designing the connection elements leaves. This allows the ductility of the formed Improve connection elements and their ductility depends essentially depends on the properties of the raw material.
Gemäß einer speziell bevorzugten Herstellungsweise nach der Erfindung erfolgt die Ausformung der Anschlußelemente in dem so erwärmten Zustand des Rohmaterials, wobei man eine derartige Behandlung als Halbwarmpressen bezeichnet, so daß das Rohmaterial unmittelbar nach der Erwärmung zur Presse übergeben wird und im noch warmen Zustand die Ausformung der Anschlußelemente erfolgt. Die Materialumformung kann gegebenenfalls durch Schmieden und/oder bei Schmiedetemperatur erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Ausformung der Anschlußelemente im Halbwarm- oder Warmbereich.According to a particularly preferred production method according to the Invention takes place the formation of the connection elements in the so heated state of the raw material, one such Treatment called warm presses, so that the raw material passed to the press immediately after heating and the shape of the connection elements while still warm he follows. The material can be formed if necessary Forging and / or at forging temperature. Preferably the connection elements are shaped in the warm or warm area.
Als zweckmäßig für die Erwärmung des Rohmaterials hat sich eine Temperatur von etwa 150°C und höher erwiesen, was natürlich von dem eingesetzten Rohmaterial abhängig ist. Insbesondere bei Kupfer und dessen Legierungen sind die hierbei auftretenden Temperaturen großen Schwankungen unterworfen und es lassen sich keine absoluten Temperaturwerte hierfür angeben. Zweckmäßigerweise erfolgt die Erwärmung des Rohmaterials auf eine Temperatur in einem Bereich von etwa 300 bis etwa 700°C.One has been found to be useful for heating the raw material Temperature of about 150 ° C and higher, which of course depends on the raw material used. Especially at Copper and its alloys are the ones that occur here Temperatures are subject to large fluctuations and it can do not specify absolute temperature values for this. Conveniently the raw material is heated to a temperature in a range from about 300 to about 700 ° C.
Eine alternative Herstellungsweise zur Ausbildung der einzelnen Anschlußelemente mit Fertigkontur und -größe sowie mit duktilem Fertigzustand zeichnet sich dadurch aus, daß das Rohmaterial vor der Umformung zur Ausbildung der Anschlußelemente geglüht wird, die Anschlußelemente durch Kaltumformung ausgebildet werden und anschließend nochmals eine Glühbehandlung erfolgt. Auf diese Weise kann beispielsweise auch vermieden werden, daß die Anschlußelemente nach der Ausformung durch bei der Ausformung bewirkte Materialverfestigung und -versprödung weniger duktil werden. Allerdings ist eine solche Herstellungsweise zeitaufwendig, da nach den Glühbehandlungen jeweils Abkühlzeiten verstreichen müssen.An alternative manufacturing method to train the individual Connection elements with finished contour and size as well as with ductile Finished state is characterized in that the raw material annealed before forming to form the connecting elements is formed, the connection elements by cold forming be followed by another annealing treatment. In this way it can also be avoided, for example, that the connection elements after the formation by the Forming caused material hardening and embrittlement become less ductile. However, such a method of manufacture time consuming, since after the annealing treatments Cooling times must elapse.
Ausgehend von diesem Zustand, daß das Rohmaterial zuerst zur Ausbildung der einzelnen Anschlußelemente gemäß der voranstehenden Beschreibung umgeformt worden ist, erfolgt dann eine Kaltumformung, bei der ein topfförmiger Rohling mit einem im wesentlichen zylindrischen Mantel und einem im wesentlichen planen Boden ausgeformt wird. Für diesen Bereich des Kommutators ist eine Materialverfestigung aus Verschleißgründen erwünscht, welche man in gezielter Weise insbesondere im planen Bodenbereich des topfförmigen ausgebildeten Rohlings durch die Kaltumformbehandlung erhält. Based on this state that the raw material is first to Training of the individual connection elements according to the preceding Description has been transformed, then takes place a cold forming, in which a pot-shaped blank with a essentially cylindrical shell and one essentially plan floor is formed. For this area of the commutator is material hardening for reasons of wear desired, which one in a targeted manner, especially in planning Bottom area of the pot-shaped blank through the Receives cold forming treatment.
Auch werden durch Kaltumformung kranzförmig angeordnete, auf der Innenfläche des Bodens im wesentlichen axial verlaufende, innere Verankerungselemente für die Isolierstoffüllung ausgeformt. Zweckmäßigerweise werden der Segmentteilung zugeordnete Ausnehmungen, ausgehend vom freien Rand des Mantels, durch Materialverdrängung durch Kaltumformen ausgebildet. Diese Ausnehmungen reichen bis nahe zur Innenfläche des Bodens des topfförmigen Rohlings. Vorzugsweise kann die lichte Weite der Ausnehmung, ausgehend vom freien Rand des Mantels, in Richtung des Bodens kleiner werden, und insbesondere sind die durch Materialverdrängung ausgebildeten Ausnehmungen V-förmig. Der "Spitzenbereich" der jeweiligen V-förmigen Ausnehmung wird vorzugsweise von einem kurzen Geradenabschnitt gebildet. Die Anzahl dieser Ausnehmungen entspricht der Anzahl von Segmenten des Kommutators und sie sind den jeweiligen Teilungen zugeordnet. Da diese Ausnehmungen bis nahe zur Innenfläche des Boden des topfförmigen Rohlings reichen, kommt man bei der anschließenden Schneidbearbeitung zur Abteilung der einzelnen Segmente von der planen Außenfläche des Bodens her mit möglichst geringen Schnittiefen aus, so daß einerseits das eingefüllte Isolierstoffmaterial nicht tief eingeschnitten werden muß, und andererseits sich die Schneidbearbeitung schnell und einfach durchführen läßt.Cold forming also creates rings the inner surface of the bottom is essentially axial, molded internal anchoring elements for the insulating material filling. The segment division is expediently assigned Recesses, starting from the free edge of the jacket, through Material displacement formed by cold forming. This Recesses extend close to the inner surface of the bottom of the pot-shaped blanks. Preferably, the clear width of the Recess, starting from the free edge of the jacket, in the direction of the soil are getting smaller, and in particular the are through Material displacement trained recesses V-shaped. Of the The "tip area" of the respective V-shaped recess becomes preferably formed by a short straight section. The The number of these recesses corresponds to the number of segments of the commutator and they are assigned to the respective divisions. Because these recesses are close to the inner surface of the floor of the pot-shaped blank, you get to the next one Cutting processing to the department of the individual Segments from the flat outer surface of the floor depths of cut as small as possible, so that on the one hand the filled insulation material not cut deep must be, and on the other hand the cutting can be carried out quickly and easily.
Auf der Innenfläche des Bodens können schmale, radial verlaufende Vertiefungen ausgeformt werden, welche von dem "Spitzenbereich" der jeweiligen Ausnehmungen ausgehen und sich zum Mittelpunkt des Bodenbereichs erstrecken. Hierbei läßt sich die Schnittiefe noch weiter reduzieren und ist sogar geringer als die Grundmaterialdicke des Bodens. Ferner bewirken die Vertiefungen eine zuverlässige Führung bei der Schneid- und Sägebearbeitung zur Unterteilung und Trennung der Segmente des Kommutators.On the inner surface of the floor can be narrow, radially running Wells are formed, which of the "Top area" of the respective recesses and go out extend to the center of the floor area. Here you can reduce the depth of cut even further and is even less than the base material thickness of the floor. Furthermore, the Reliefs a reliable guide when cutting and Sawing to divide and separate the segments of the Commutators.
Gemäß einer bevorzugten Herstellungsweise eines Kommutators nach der Erfindung werden die Kaltumformungen zur Ausbildung des topfförmigen Rohlings, zur Ausbildung der kranzförmig angeordneten inneren Verankerungselemente und der durch Materialverdrängung gebildeten Ausnehmungen sowie gegebenenfalls zur Ausbildung der radialen Vertiefungen in einem Arbeitsschritt ausgeführt. Hierdurch wird eine insbesondere wirtschaftliche Herstellungsweise eines derartigen Kommutators erreicht, da man sehr kurze Bearbeitungszeiten für die Kaltumformung beim Herstellungsverfahren nach der Erfindung hat.According to a preferred way of producing a commutator According to the invention, cold forming is used for training of the pot-shaped blank, to form the ring-shaped arranged inner anchoring elements and by Material displacement formed recesses and, if necessary to form the radial recesses in one Work step carried out. This makes one in particular economical production of such a commutator achieved because you have very short processing times for the Cold forming in the manufacturing process according to the invention Has.
Ferner werden beim erfindungsgemäßen Verfahren von dem Mantel radial nach innen weisende, äußere Verankerungselemente für die Isolierstoffüllung durch Kaltumformen ausgebildet.Furthermore, in the method according to the invention, the jacket radially inward facing outer anchoring elements for the Insulating material filling formed by cold forming.
Falls man von einem ungelochten Rohmaterial aus leitendem Werkstoff bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kommutators ausgeht, wird für die Rotorwelle der elektrischen Maschine im Boden des topfförmigen Rohlings eine zentrale Öffnung ausgestanzt. Wenn man von einem gelochten Rohmaterial oder von einem Stangenmaterial mit rohrförmigem Querschnitt und großer Wanddicke ausgeht, kann natürlich dieser Bearbeitungsschritt entfallen.In case of an unperforated raw material made of conductive Material in the manufacture of the commutator according to the invention goes out, is for the rotor shaft of the electrical machine in the A central opening is punched out of the bottom of the pot-shaped blank. If you are from a perforated raw material or from one Bar material with a tubular cross-section and large Of course, this processing step can result in wall thickness omitted.
Ferner werden die inneren Verankerungselemente geringfügig radial nach außen gebogen, um die Verankerungswirkung mit dem später eingefüllten Isolierstoff und der Isolierstoffüllung zu verbessern.Furthermore, the inner anchoring elements become slight bent radially outwards to ensure the anchoring effect with the later filled insulation material and the insulation material filling improve.
Gemäß einer bevorzugten Auslegungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erfolgen die Bearbeitungen zur Ausbildung der radial nach innen weisenden äußeren Verankerungselemente, zur Ausstanzung der zentralen Öffnung im Boden des topfförmigen Rohlings und das Biegen der inneren Verankerungselemente radial nach außen in einem Arbeitsschritt. Hierdurch lassen sich die Herstellungszeiten für einen derartigen Kommutator wesentlich verkürzen, da man insgesamt gesehen bei dem Verfahren nach der Erfindung somit beispielsweise im wesentlichen nur drei Umformungsschritte ausgehend vom Rohmaterial bis zum fertiggestellten Kommutator ohne Isolierstoffüllung und Nachbehandlung bzw. Nachbearbeitung benötigt.According to a preferred embodiment of the invention Manufacturing processes are carried out for training purposes the radially inward facing anchoring elements, for punching out the central opening in the bottom of the pot-shaped blank and the bending of the inner anchoring elements radially outwards in one work step. Hereby can the manufacturing times for such Shorten the commutator considerably, since you can see overall the method according to the invention, for example in essentially only three transformation steps starting from Raw material up to the finished commutator without insulating material filling and post-treatment or post-processing is required.
Alle weiteren Bearbeitungen und Behandlungen, wie Einbringen der Isolierstoffüllung, gegebenenfalls Verzinnen des Grundkörpers und Durchtrennen der Segmente durch Einschneiden längs den Segmentteilungen sowie Anbringen von Leitungsdrähten an den Anschlußelementen und Umbiegen derselben können dann auf übliche Weise durchgeführt werden. Der Umbiegevorgang für die Anschlußelemente wird Dank der erfindungsgemäßen Herstellungsweise wesentlich vereinfacht und Rißbildungen durch Materialversprödung lassen sich vermeiden, da die Anschlußelemente im duktilen Zustand ohne Materialverfestigung durch die Umformvorgänge vorliegen. Ferner ist ein ungestörter Faserverlauf durch den Umformvorgang vorhanden, so daß der Kommutator hohen dynamischen Beanspruchungen standhalten kann, die insbesondere bei Kraftfahrzeugen auftreten.All other processing and treatments, such as insertion the insulating material filling, if necessary tinning of the base body and severing the segments by cutting along the Segment divisions and attachment of lead wires to the Connection elements and bending the same can then on be carried out in the usual way. The bending process for the Connection elements is thanks to the manufacturing method according to the invention significantly simplified and cracking due to material embrittlement can be avoided because the connection elements in the ductile condition without material hardening through the forming processes available. Furthermore, an undisturbed fiber course is through the forming process, so that the commutator high can withstand dynamic stresses, in particular occur in motor vehicles.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist für die Herstellung von Kommutatoren der unterschiedlichen Bauformen und Bautypen geeignet, und die Erfindung ist nicht auf die Herstellung von Plankommutatoren beschränkt. Wesentlich bei der Herstellung aller dieser Bauformen von Kommutatoren ist aber die Tatsache, daß die Anschlußelemente einerseits derart ausgeformt werden, daß kein Materialabfall anfällt, und daß andererseits diese Anschlußelemente mit Fertigkontur und -größe sowie mit duktilem Fertigzustand gleich zu Beginn der Herstellungsweise durch Materialverdrängung ausgeformt werden. Diese Materialverdrängung erfolgt, gesehen von dem RohmaterialGrundkörper für die Ausbildung der Anschlußelemente in Richtung nach außen. In Abhängigkeit von der Auslegung des Kommutators können natürlich die Verankerungselemente für die Isolierstoffüllung in entsprechend geänderter Weise ausgeformt werden, ohne daß der Schutzgedanke nach der Erfindung verlassen wird, gemäß welchem die Ausformung der Anschlußelemente unmittelbar aus dem Rohmaterial durch Materialverdrängung zur Fertigkontur und - größe sowie mit duktilem Fertigzustand erfolgt.The manufacturing method according to the invention is for manufacturing of commutators of different designs and Types suitable, and the invention is not to manufacture limited by face commutators. Essential to the Manufacturing of all these types of commutators is however the fact that the connection elements on the one hand be formed that there is no waste material, and that on the other hand, these connection elements with finished contour and size and with a ductile finished state right at the beginning of the manufacturing process are formed by material displacement. This material displacement takes place, seen from the raw material base for the formation of the connection elements in the direction outward. Depending on the design of the commutator can of course use the anchoring elements for the insulating material filling be shaped in a correspondingly changed manner without that the protective concept is abandoned according to the invention, according to which the shape of the connection elements directly from the Raw material through material displacement to the finished contour and - size and finished with ductile finished.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, welche aber keinerlei Beschränkung darstellt. In der Zeichnung zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht eines RohmaterialGrundkörpers,
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht im Zustand mit den durch Umformung und Materialverdrängung erhaltenen, einzelnen Anschlußelementen,
- Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung eines topfförmigen Rohlings mit inneren Verankerungselementen, und
- Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht eines topfförmigen Rohlings, bei welchem eine zentrale Öffnung vorgesehen ist und äußere Verankerungselemente zusätzlich ausgebildet sind.
- Fig. 1
- a perspective view of a raw material base body,
- Fig. 2
- 3 shows a perspective view in the state with the individual connecting elements obtained by forming and material displacement,
- Fig. 3
- a perspective view to illustrate a cup-shaped blank with inner anchoring elements, and
- Fig. 4
- a perspective view of a pot-shaped blank, in which a central opening is provided and outer anchoring elements are additionally formed.
Lediglich an einem Beispiel wird das erfindungsgemäßen Verfahren im Zusammenhang mit der Herstellung eines Grundkörpers für einen Plankommutator erläutert. In gleicher oder ähnlicher Weise können selbstverständlich auch Kommutatoren anderer Bauformen hergestellt und ausgeformt werden.The example according to the invention is used only in one example Process in connection with the production of a basic body explained for a flat commutator. In the same or Similarly, commutators can of course also be used other designs are manufactured and molded.
In Figur 1 ist ein Beispiel eines im wesentlichen unbearbeiteten Rohmaterials 1 gezeigt. Dieses Rohmaterial 1 ist beispielhaft als flache, massive Scheibe dargestellt, welche von einem Rund-Stangenmaterial abgeschert und umgeformt ist. Gegebenenfalls kann in Abweichungen zur Figur 1 ein nicht näher dargestelltes Rohmaterial als Ausgangsmaterial genommen werden, welches zum Beispiel als eine Ringscheibe ausgebildet ist und bereits eine vorgefertigte zentrale Öffnung 14' hat, wie dies in Figur 1 mit gebrochener Linie angedeutet ist. Der Grundkörper des Rohmaterials 1 kann alternativ durch Ausstanzen aus einem Bandmaterial mit oder ohne Bohrung erhalten werden. Wenn man als Ausgangsmaterial ein dickwandiges Rohr-Stangenmaterial nimmt, kann als Rohmaterial 1 die Scheibe in Form einer Ronde vorliegen. Alle diese Ausgangsmaterialien sind als Rohmaterial 1 beim erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar und es wird lediglich beispielhaft von einem Vollmaterial in Form einer Scheibe zur nachstehenden Erläuterung ausgegangen. Gegebenenfalls kann aus einer derartigen Vollmaterial-Scheibe auch eine Ronde dadurch erhalten werden, daß man eine zentrale Öffnung als eine Art Vorbearbeitungsschritt ausstanzt (nicht dargestellt).In Figure 1 is an example of a substantially unedited one Raw material 1 shown. This raw material 1 is exemplary represented as a flat, solid disc, which by a round bar material is sheared off and formed. If necessary, deviations from FIG. 1 cannot be specified raw material shown are taken as starting material, which is designed for example as an annular disc and already has a prefabricated central opening 14 'like this is indicated in Figure 1 with a broken line. The basic body of raw material 1 can alternatively be stamped out a strip material with or without a hole can be obtained. If a thick-walled tube-rod material is used as the starting material takes, as the raw material 1, the disc in the form of a round blank available. All of these raw materials are raw 1 can be used in the method according to the invention and it will only as an example of a solid material in the form of a Disk out for explanation below. Possibly can also from such a solid material disc Ronde can be obtained by having a central opening punched out as a kind of preprocessing step (not shown).
Ausgehend von dem Rohmaterial 1 nach Figur 1 werden dann zuerst
durch Umformen einzelne Anschlußelemente 2 ausgeformt, welche
beispielsweise fahnenförmig nach Figur 2 ausgebildet sind.
Diese Anschlußelemente 2 ragen radial über den Umfangsrand des
Rohmaterials 1 nach Figur 1 als einzelne Anschlußelemente 2 vor
und diese werden derart ausgeformt, daß sie, wie in Figur 2
dargestellt ist, ihre Fertigkontur und -größe haben. Auch haben
diese Anschlußelemente 2 ihren duktilen Fertigzustand. Speziell
nach einer bevorzugten Herstellungsweise wird das Rohmaterial
1 vor der Ausbildung der Anschlußelemente 2 in Abhängigkeit von
den Materialeigenschaften derart erwärmt, daß sich eine
nennenswerte Umform-Materialverfestigung vermeiden läßt. In
diesem erwärmten Zustand werden dann die Anschlußelemente 2 mit
dem Fertig- und Endzustand vorzugsweise ausgeformt. Eine solche
Ausformung kann beispielsweise als Halbwarmpressen bezeichnet
werden. Natürlich ist auch eine Ausformung im Normbereich
möglich. Bei der Ausformung der Anschlußelemente 2 wird das
Material des Rohmaterials 1 in Richtung nach außen vorzugsweise
in noch warmem Zustand verdrängt, und die entsprechenden
Formwerkzeuge, welche hierfür eingesetzt werden, haben
zugeordnete Räume, welche die Fertigkontur und -größe der
Anschlußelemente 2 vorgeben und begrenzen.Starting from the raw material 1 according to FIG. 1, then first
formed by forming
Da die hierfür erforderlichen Temperaturen von den Eigenschaften des eingesetzten leitenden Werkstoffs für das Rohmaterial 1, insbesondere beispielsweise von Kupferlegierungen, abhängen, können nur bevorzugte Bereiche angegeben werden. Hierbei hat sich gezeigt, daß eine Erwärmung auf eine Temperatur von etwa 150°C zweckmäßig ist. Diese Temperatur kann natürlich auch höher sein. In bevorzugter Weise hat sich ein Temperaturbereich von etwa 300 bis etwa 700°C ergeben.Because the temperatures required for this depend on the properties of the conductive material used for the Raw material 1, in particular for example of copper alloys, depend, only preferred ranges can be specified. It has been shown that heating to a temperature of about 150 ° C is appropriate. This temperature can of course, be higher. In a preferred manner, a Temperature range from about 300 to about 700 ° C result.
Alternativ zum Halbwarmpressen kommt auch eine Kaltausformung
der Anschlußelemente 2 in Betracht. Hierbei kann dann beispielsweise
das Rohmaterial 1 geglüht werden, und nach dem
Abkühlen werden dann die Anschlußelemente 2 gemäß Figur 2 mit
Fertigkontur und -größe ausgeformt. Um die gewünschte Duktilität
der Anschlußelemente 2 zu erreichen, können diese einzeln
oder der gesamte in Figur 2 gezeigte Grundkörper nochmals
geglüht werden.As an alternative to semi-hot pressing, there is also cold forming
the
In Figur 3 ist ein Kommutator-Rohling 3 gezeigt, welchen man
durch Kaltumformen ausgehend von dem Körper nach Figur 2
erhält. Dieser Rohling 3 ist topfförmig ausgebildet und hat
einen im wesentlichen zylindrischen Mantel 4 und einen im
wesentlichen planen Boden 5. Gleichzeitig bei der Ausformung
des topfförmigen Rohlings 3 werden innere Verankerungselemente
6 ausgebildet, welche kranzförmig auf einer Innenfläche 7 des
Bodens 5 des topfförmigen Rohlings 3 angeordnet sind. Wie
gezeigt, verlaufen diese inneren Verankerungselemente 6 im
wesentlichen axial bezogen auf den Rohling 3 und stehen
zackenförmig von der Innenfläche 7 des Bodens 5 in beabstandeter
Weise vor. FIG. 3 shows a
Wie dargestellt erfolgt der Umformvorgang ausgehend von Figur 2 zu dem topfförmigen Rohling 3 nach Figur 3 vorzugsweise in einem einzigen Umform-Arbeitsschritt. Natürlich können die Umformvorgänge gegebenenfalls auch einzeln hintereinander durchgeführt werden.As shown, the forming process is based on the figure 2 to the pot-shaped blank 3 according to FIG. 3, preferably in a single forming step. Of course they can Forming processes, if necessary, also one after the other be performed.
Gegebenenfalls kann zugleich mit der Umformbehandlung ausgehend
von Figur 2 nach Figur 3 eine Anzahl von Ausnehmungen 9 durch
Materialverdrängung ausgebildet werden. Die Anzahl der Ausnehmungen
9 entspricht der Anzahl der Segmentteilung und bei
der dargestellten Ausführungsform sind acht derartige Ausnehmungen
9 vorhanden. Gemäß der dargestellten bevorzugten
Ausführungsform geht jede Ausnehmung 9 von einem freien Rand
10 des zylindrischen Mantels 4 aus und reicht bis nahe zum
Boden 5 des topfförmigen Rohlings 3. Vorzugsweise nimmt die
lichte Weite jeder Ausnehmung 9 ausgehend vom freien Rand 10
zum Boden 5 ab. Die Ausnehmungen 9 sind daher V-förmig
ausgebildet und weisen im Scheitelbereich zweckmäßigerweise
einen Geradenabschnitt auf. Ausgehend von dem Scheitelbereich
jeder V-förmigen Ausnehmung 9 können schmale, stegförmig
ausgebildete und radial verlaufende Vertiefungen 16 ausgeformt
werden, welche der Segmentteilung zugeordnet sind und sich in
Richtung des Mittelpunkts des Bodens 5 auf dessen Innenfläche
7 erstrecken. Der Vorteil dieser Ausnehmungen 9 und gegebenenfalls
der Vertiefungen 16 wird später noch erläutert werden.
Auch die Ausformung der Ausnehmungen 9 sowie gegebenenfalls der
schmalen, radial verlaufenden Vertiefungen 16 kann mit allen
anderen Umformvorgängen in einem Arbeitsschritt ausgeführt
werden, so daß man ausgehend von dem in Figur 2 dargestellten
Körper in einem Arbeitsschritt den in Figur 3 dargestellten
topfförmig ausgebildeten Rohling 3 für den Kommutator erhält.If necessary, starting with the forming treatment
from Figure 2 to Figure 3 through a number of
In einem nächsten Schritt erfolgt dann ein weiterer Umformvorgang
zu einem in Figur 4 gezeigten Grundkörper 12, bei welchem
es sich um ein Zwischenprodukt aus einem leitfähigen Werkstoff
bei der Kommutatorherstellung handelt. Dieser Grundkörper 12
hat durch Kaltumformung erhaltene äußere Verankerungselemente
13, welche in der Nähe des freien Randes 10 des Mantels 4
radial zackenförmig nach innen weisend ausgebildet sind.
Zugleich kann dann, wenn von einer Vollmaterial-Scheibe gemäß
dem Rohmaterial 1 nach Figur 1 ausgegangen wird, eine zentrale
Öffnung 14 im Boden 5 des topfförmigen Rohlings 3 ausgestanzt
werden. Diese zentrale Öffnung 14 liegt im Boden 5 radial
innerhalb der kranzförmigen Anordnung von inneren Verankerungselementen
6. Vorzugsweise werden bei diesem Behandlungsschritt
auch die inneren Verankerungselemente 6 geringfügig radial nach
außen gebogen, um deren Verankerungswirkung zu verbessern.In a next step, another forming process takes place
to a base body 12 shown in Figure 4, in which
it is an intermediate product made of a conductive material
is involved in commutator manufacturing. This base body 12
has external anchoring elements obtained by cold working
13, which in the vicinity of the
Obgleich bei dem erfindungsgemäßen Beispiel ausgehend von dem
in Figur 3 gezeigten Körper in einem Arbeitsschritt der
Grundkörper 12 als Zwischenprodukt bei der Kommutatorherstellung
um- und ausgeformt wird, können natürlich die
Bearbeitungen auch einzeln hintereinander vorgenommen werden.
Wenn man von einem Rohmaterial (nicht dargestellt) ausgeht,
welches bereits eine zentrale Öffnung 14' besitzt, so kann
natürlich der Ausstanzvorgang nach Figur 4 entfallen. Die dort
gezeigte zentrale Öffnung 14 ist dann bereits schon vorhanden,
welche für die Aufnahme einer Rotorwelle einer nicht näher
dargestellten elektrischen Maschine bestimmt ist.Although in the example according to the invention based on the
body shown in Figure 3 in one step
Base body 12 as an intermediate product in the production of commutators
can be reshaped and shaped, of course
Edits can also be made one after the other.
If you start from a raw material (not shown),
which already has a central opening 14 ', can
of course the punching process according to FIG. 4 is omitted. These
the
Ausgehend von diesem Grundkörper 12 nach Figur 4 aus leitendem
Werkstoff, welcher ausschließlich durch Materialumformung
erhalten worden ist, kann dann der Kommutator dadurch vollends
fertiggestellt werden, daß man in den Innenraum des topfförmigen
Rohlings 3 Isolierstoff einfüllt und verpreßt, welcher mit
Hilfe der inneren Verankerungselemente 6 und der äußeren
Verankerungselemente 13 am Grundkörper 12 zuverlässig verankert
ist. Falls erforderlich kann noch eine Verzinnung vorgenommen
werden. Ausgehend von der planen, durchgehenden Außenfläche 15
des Bodens 5 werden dann zur Durchtrennung und Unterteilung der
Segmente am Kommutator Schnitt eingebracht, wobei nur eine
Schnittiefe in etwa der Materialdicke des Bodens 5 erforderlich
ist, da zur Trennung der Segmente bereits die Ausnehmungen 9
an den Segmentteilungslinien am zylindrischen Mantel 4
ausgeformt worden sind. Hierdurch vereinfacht sich die
nachträgliche Schneidbearbeitung in nennenswerter Weise. Wenn
zusätzlich die schmalen, radial verlaufenden Vertiefungen 16
ausgeformt sind, läßt sich die Schnitttiefe noch weiter
reduzieren, so daß sie sogar noch kleiner als die Materialgrunddicke
des Bodens 5 ist. Zusätzlich kann eine Führung bei
der Schneidbearbeitung zur Segmentteilung und -trennung
erreicht werden.Starting from this base body 12 according to Figure 4 made of conductive
Material, which is exclusively through material forming
has been received, the commutator can then completely
be completed that one in the interior of the pot-shaped
Filled and pressed 3 blank insulating material, which with
Help the
Ein solcher nicht näher dargestellter Kommutator wird dann mit
elektrischen Leitungen an den vorzugsweise fahnenförmig
ausgebildeten Anschlußelementen 2 versehen, welche beispielsweise
um die Anschlußelemente in einer oder mehreren Windungen
gewickelt werden. Dann werden die Anschlußelemente 2 in
Richtung auf die Außenfläche des zylindrischen Mantels 4
zurückgebogen. Dieser Biegevorgang läßt sich einfach und
rißfrei vornehmen, da die Anschlußelemente 2 dank der erfindungsgemäßen
Herstellungsweise in einem duktilen bzw. biegbaren
Zustand mit ungestörtem Faserverlauf vorliegen. Ein so
fertiggestellter Kommutator wird dann beispielsweise in eine
elektrische Maschine eingebaut.Such a commutator, not shown in more detail, is then used
electrical lines on the preferably flag-shaped
trained connecting
Da diese weiteren Bearbeitungsschritte, wie Einbringen der
Isolierstoffüllung, Einschneiden der Segmente, Anbringen der
Leitungsdrähte und Umbiegen der Anschlußelemente 2, auf diesem
Gebiet an sich üblich sind, werden diese nur erläutert und
nicht näher dargestellt. Ferner sind sie nicht Gegenstand des
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.Since these further processing steps, such as introducing the
Insulation filling, cutting the segments, attaching the
Lead wires and bending the
Obgleich voranstehend die Herstellung eines als Zwischenprodukt
dienenden Grundkörpers 12 für einen Kommutator, speziell für
einen Plankommutator, erläutert worden ist, kann der nach der
Erfindung insbesondere wesentliche Schritt natürlich auch bei
andersartig ausgestalteten Kommutatoren in verfahrenstechnischer
Hinsicht verwirklicht werden, gemäß dem zuerst aus dem
Rohmaterial 1 Anschlußelemente 2 durch Materialverdrängung
ausgeformt werden, welche bereits nach der Ausformung ihre
fertige Kontur und Größe haben, sowie insbesondere im duktilen
Fertigzustand vorliegen. Alle weiteren Umformbearbeitungen
können in Abhängigkeit von der jeweils gewünschten Gestalt und
Größe des herzustellenden Kommutators in abgestimmter Weise
gewählt werden. Ferner ist es wesentlich, daß der mit Isolierstoff
zu befüllende Grundkörper 12 ausschließlich durch
Umformbearbeitungen aus einem Rohmaterial aus leitendem
Werkstoff hergestellt wird, und daß alle diese Umformbearbeitungen
sich mit einer möglichst geringen Anzahl von Arbeitsschritten
durchführen lassen, wobei in gezielter Weise,
abgesehen von den Anschlußelementen 2, die bei der Kaltumformung
bewirkte Materialverfestigung zur Steigerung der
Festigkeit des Grundkörpers 12 genutzt wird. Bei einem
Plankommutator sollte nämlich insbesondere die Außenfläche 15
des Bodens 5 widerstandsfähig sein, da auf dieser beispielsweise
die Bürsten einer elektrischen Maschine laufen.Although above, the manufacture of an intermediate
serving base body 12 for a commutator, especially for
a flat commutator, has been explained, the after
Invention of course also essential step in particular
differently designed commutators in process engineering
Aspects to be realized, according to which first from the
Raw material 1 connecting
Insbesondere lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Anschlußelemente 2 auf materialsparende Weise ausformen,
da sie in Fertigkontur und -größe unmittelbar ausgeformt
werden, ohne daß man einen Ringflansch am freien Rand 10 des
zylindrischen Mantels 4 des topfförmigen Rohlings 3 benötigt.
Durch diese Materialreduzierung aufgrund des Vermeidens von
Abfallmaterial bei der Herstellung der Anschlußelemente 2
lassen sich auch die einzusetzenden Materialgrundkosten für die
Herstellung eines derartigen Kommutators reduzieren, um die
Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Herstellungsweise
insgesamt zu steigern. In particular, in the method according to the invention
shape the connecting
- 11
- RohmaterialRaw material
- 22nd
- AnschlußelementeConnection elements
- 33rd
- Rohling nach Figur 3Blank according to Figure 3
- 44th
- Mantelcoat
- 55
- Planer BodenFloor planner
- 66
- Innere VerankerungselementeInner anchoring elements
- 77
- Innenfläche des BodensInner surface of the floor
- 99
- AusnehmungRecess
- 1010th
- Freier Rand des MantelsFree edge of the jacket
- 1212th
- Grundkörper nach Figur 4Base body according to FIG. 4
- 1313
- Äußere VerankerungselementeExternal anchoring elements
- 1414
- Zentrale ÖffnungCentral opening
- 14'14 '
- Zentrale vorgefertigte Öffnung in Figur 1Central prefabricated opening in Figure 1
- 1515
-
Außenfläche des Bodens 5Outer surface of the
floor 5 - 1616
- Schmale VertiefungenNarrow depressions
Claims (18)
- Process for producing a commutator, in particular a flat commutator, for electric machines, which is produced from an essentially non-processed conductive raw material with formation of several segments insulated with respect to one another and comprising insulating material with assigned individual connecting elements (2) projecting radially from the segments, characterised in that the individual connecting elements (2) of final contour and size as well as having a ductile final state are initially formed directly from the raw material (1) by crowding.
- Process according to claim 1, characterised in that before deformation to form the connecting elements (2), the raw material (1) is heated independently of the material to avoid considerable deforming material solidification.
- Process according to claim 2, characterised in that the connecting elements (2) are formed in the heated state of the raw material (1).
- Process according to claim 2 or 3, characterised in that the raw material (1) is heated to a temperature of about 150°C and higher.
- Process according to claim 4, characterised in that the raw material (1) is heated to a temperature in a range from about 300 to about 700°C.
- Process according to claim 1 or 2, characterised in that the raw material (1) is annealed before deformation to form the connecting elements (2), the connecting elements (2) are formed by cold forming and then annealed once again.
- Process according to one of the preceding claims, characterised in that after forming the individual connecting elements (2) by cold forming, a pot-shaped blank (3) having an essentially cylindrical casing (4) and an essentially flat base (5) is formed.
- Process according to claim 7, characterised in that inner anchoring elements (6) for the insulation filler which are arranged in a circle and extend essentially axially on the inner surface (7) of the base (5) are formed by cold forming.
- Process according to claim 7 or 8, characterised in that recesses (9) assigned for segment division starting from the free edge (10) of the casing (4) are formed due to crowding as a result of cold forming.
- Process according to claim 9, characterised in that the recesses (9) extend close to the inner surface (7) of the base (5) of the pot-shaped blank (3).
- Process according to claim 9 or 10, characterised in that the inside width of each recess (9) starting from the free edge (10) of the casing (4) becomes smaller in the direction of the base (5).
- Process according to claim 11, characterised in that each recess (9) is designed to be approximately V-shaped.
- Process according to one of claims 9 to 12, characterised in that narrow depressions (16) assigned for segment division are formed on the inner surface (7) of the base (5) and extend radially in the direction of the central point of the base (5).
- Process according to one of claims 7 to 13, characterised in that cold forming is carried out in one working step.
- Process according to one of claims 7 to 14, characterised in that external anchoring elements (13) for the insulation filler pointing from the casing (4) radially inwards are formed by cold forming.
- Process according to one of claims 7 to 15, characterised in that a central opening (14) is punched out in the base (5) of the pot-shaped blank (3) for the rotor shaft of the electric machines.
- Process according to one of claims 7 to 16, characterised in that the inner anchoring elements (6) are bent slightly radially outwards.
- Process according to one of claims 15 to 17, characterised in that the treatments are carried out in one working step.
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