EP0944938A1 - Commutator with reinforcing ring - Google Patents

Commutator with reinforcing ring

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Publication number
EP0944938A1
EP0944938A1 EP96943938A EP96943938A EP0944938A1 EP 0944938 A1 EP0944938 A1 EP 0944938A1 EP 96943938 A EP96943938 A EP 96943938A EP 96943938 A EP96943938 A EP 96943938A EP 0944938 A1 EP0944938 A1 EP 0944938A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
commutator
metal ring
metal
insulating
Prior art date
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Granted
Application number
EP96943938A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP0944938B1 (en
Inventor
Joze Potocnik
Ivan Cerin
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Comtrade Handelsgesellschaft mbH
Original Assignee
Comtrade Handelsgesellschaft mbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0944938B1 publication Critical patent/EP0944938B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators
    • H01R39/06—Commutators other than with external cylindrical contact surface, e.g. flat commutators
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a commutator with copper segments embedded in molding material, which, on at least one end face in a receptacle, receive a reinforcement ring which is arranged coaxially to the commutator rotation axis and which consists of a metal ring with a rectangular cross section and an insulating ring with a rectangular cross section and joined to the metal ring .
  • the invention relates to a method for producing such a commutator, in which a body consisting of copper segments is produced with at least one receptacle for a reinforcing ring consisting of a metal ring and an insulating ring, the reinforcing ring is applied to this receptacle and the commutator is then cast with molding material .
  • commutators which are reinforced with glass fiber reinforcement rings.
  • the glass fiber ring has an advantageous elongation characteristic and is easy to pretension or tension, furthermore glass fiber rings can be pushed directly onto the holding anchor made of copper, since the armoring rings are also electrical insulators, such commutators have a weakness compared to the commutators reinforced with steel rings. This weakness manifests itself in the use of these commutators for motors exposed to high heat or in long-term operation under high temperature influences. It is also possible that there is a thermal overload due to some fault. With all thermal overloads, the insulation ring or glass fiber ring may soften locally if inexpensive resins are used. The result of this is that the commutator segments can shift beyond the tolerance values, as a result of which the service life of such commutators is considerably reduced.
  • the reinforcing ring consists of at least one in cross section in consists essentially of a rectangular metal ring which is received by an insulating ring which is essentially rectangular in cross section.
  • Such a commutator is known for example from DE-OS 43 02 759.
  • This publication discloses a commutator for an electric motor with copper lamellae distributed in a fan shape on the circumference, which are anchored with internal webs having undercuts in an insulating support made of a plastic molding compound.
  • an armoring ring comprising at least one metallic tension ring is enclosed in the carrier, which surrounds the inner webs on extensions in the region of the undercuts and has an insulating intermediate layer at least on its inner side facing the extensions.
  • the intermediate layer consists of a support ring that fits snugly into the clamping ring and is made of a material that is pressure-resistant and insulating, even at high working temperatures.
  • both rings Since there is a press fit between the tension ring and the support ring, which means that the tension ring and the support ring form a rigid and solid unit as a reinforcement ring, both rings must be manufactured with high-precision dimensions and thus very tight manufacturing tolerances before they are assembled, so that both the same pressure force between the two both rings and a corresponding fit in the undercuts can be ensured.
  • the insulation ring or glass ring arranged between the hub and the metal ring can no longer be pretensioned in its state installed in the commutator.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a commutator of the type mentioned which, with technically simple means, always has a secure torsional strength both at high working temperatures and at high speeds, is at the same time easy to manufacture and also take advantage of the expansion behavior of the insulation ring can.
  • the insulating ring seen in the axial direction from the inside outwards consists of a support part and a radially outer adjoining and axially offset centering or flange part, both of which are integrally formed with each other . They have a step shape, so that the metal ring is fitted into the step shape of the insulating ring in such a way that part of the radial outer surface of the metal ring bears against the radial inner surface of the flange part and the end inner surface of the metal ring bears completely against the end outer surface of the support part.
  • the reinforcement ring forms a multiple reinforcement system in such a way that the metal ring and the supporting part of the insulating ring are positionally separated and independent of one another, each at its axial height of retaining anchors functionally carries the force which results from the action of the centrifugal force of the copper segments.
  • a first part (a) of the radial outer surface of the retaining anchors presses against the metal ring via an intermediate layer of the press material which is pressure-resistant at high temperatures, while a second part (b) of the radial one adjoins it in the axial direction on the inside Au- outer surface of the retaining anchor carries the supporting part of the insulating ring independently.
  • the invention is also based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset which enables the production of a commutator which is always rotationally fixed both at high temperatures and at high speeds and at the same time extremely simplifies its production process.
  • the reinforcement ring is produced by compressing at the end face at least one metal ring which is essentially rectangular in cross section with the insulating ring which is essentially rectangular in cross section in such a way that the insulating ring moves axially from the inside to the inside seen from the outside consists of a support part and a radially outer adjoining and axially offset centering or flange part, both of which are integrally formed with one another and have a step shape in such a way that the metal ring is fitted into the step shape of the insulating ring in such a way that part of the radial outer surface of the metal ring on the radial inner surface of the flange part and the end inner surface of the metal ring is completely against the end outer surface of the support member, that thereby the armoring ring forms a multiple armoring system such that the Met Allring and the support part of the insulating ring are separated in position and independent of each other, each at
  • the solutions according to the invention have the further advantage that only about half of the usual axial heights of the insulating ring and the steel or metal ring are used for the assembled ring, which leads to a not inconsiderable material saving. Since both the metal ring and the insulating ring can be manufactured with relatively large dimensional tolerances, the manufacturing costs for the reinforcement ring are also drastically reduced.
  • the insulating ring is a glass fiber ring and nevertheless inexpensive and therefore not extremely heat or heat resistant resins can be used.
  • the invention is not limited to such a commutator. So it is also entirely possible to apply the solution according to the invention to a flat commutator, i.e. , the same reinforcement ring can be used.
  • the metal ring it is also possible for the metal ring to be in the form of an annular disk and to have a coaxially extending groove in which the part engaging the metal ring engages. This shape of the metal ring effectively prevents the flat commutator from tilting.
  • the insulating ring is designed step-like with a supporting part and a flange part, the flange part engaging axially offset in the groove of the metal ring, the space between the inner circumferential surface of the metal ring and the holding anchors of copper segments arranged adjacent to the axis of rotation being filled with press material which is part of the insulating body of the face commutator.
  • the metal ring and the support part of the insulating ring are separated in terms of position and independent of one another, each of which can functionally bear the force at its axial height of the legs, which results from the effect of the centrifugal force of the copper segments, a first part of the legs being above an intermediate layer of the pressed material, which is pressure-resistant at high temperatures, presses on the metal ring, while a second part of the legs independently carries the supporting part of the insulating ring.
  • the metal ring is very easy to produce, for example by punching it out of a sheet metal. This is possible due to the low axial height of the metal ring.
  • the metal ring can also be cut to length from a metal tube.
  • the comparatively low axial height is advantageous since more metal rings can be separated from a metal tube of a given length.
  • the insulating ring is preferably produced as a glass fiber ring, which is produced by correspondingly winding glass fibers with the addition of synthetic resin or by cutting off a glass fiber tube.
  • a glass fiber tube which can then be cut to length with the formation of glass fiber rings with a small axial height.
  • the solution according to the invention for a method of the type mentioned at the outset can also be used for the production of flat commutators, i.e. the same reinforcement ring can be used.
  • the metal ring it is also possible for the metal ring to be designed in the form of an annular disk and to have a coaxially extending groove in which the part in contact with the metal ring can engage when pressed together.
  • the cross section of this metal ring has a higher section modulus.
  • Another advantage of the commutator according to the invention is that the armoring ring can be leaned directly against the copper segments on both ring sides. This makes it possible to drive the reinforcement ring directly into the grooves of the copper segment or, in the case of a flat commutator, to push it onto the seat, whereby the reinforcement ring lies against the copper segments and the copper segments can thereby be aligned in precise radial positions.
  • An additional advantage of this commutator according to the invention is that only the supporting part of the insulating ring is biased independently of the metal ring.
  • Fig.l shows a partial cross-sectional view of a commutator with a reinforcing ring according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a partial cross section through a flat commutator with the same reinforcement ring shown in Fig.l;
  • FIG 3 shows a partial cross section of a reinforcement ring acc. a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a partial cross section through a commutator 10, the copper segments 26 of which are cast or embedded in a molding material 12 and can rotate about an axis of rotation 14 during operation of the commutator 10.
  • the commutator 10 is provided on at least one, preferably on both end faces with a reinforcing ring 16, which consists of a metal ring 18 and an insulating ring 20.
  • the reinforcement ring 16 is received by a receptacle 15 present in the copper segments 26.
  • the receptacle 15 is groove-shaped and is formed by undercuts in the individual copper segments 26.
  • a glass fiber ring 20 is preferred as the insulating ring.
  • the copper segment 26 has on its side facing the axis of rotation 14 a holding anchor 28 which forms part of the receptacle 15 for the reinforcement ring 16.
  • the glass fiber ring 20 is constructed in a step-like manner in such a way that it has a support part 22 which bears against the radial outside of the holding anchor 28 as well as against the base of the receptacle 15. In the example shown in FIG. 1, the support part 22 rests only on the radial outside of the holding anchor 28.
  • a centering or flange part 24 of the glass fiber ring 20 adjoins the support part 22 in such a way that this flange part 24 is axially offset from the support part 22 and thus has a step shape. Furthermore, the radial outside of the flange part 24 bears against the radially inward surface of the copper segment 26.
  • the metal ring 18 is received in such a way that its radial outer surface partially abuts the flange part 24, while its axially inward-facing end surface lies completely against the support part 22. Since a space is formed between the radial inner surface of the metal ring 18 and the radial outer surface of the holding anchor 28, this can be filled with an intermediate layer 30 made of molded material 12.
  • the axial outer surface of the holding anchor 28 seen from the outside inward forms a first part a, via which the holding anchor 28 presses on the metal ring 18 by means of the intermediate layer 30 of the pressed material 12, which is pressure-resistant at high temperatures, while a the second part b adjoining the inside rests essentially on the radial inner surface of the support part 22.
  • FIG. 2 shows a partial cross section of a flat commutator 110, which forms a second embodiment of the invention, but uses the reinforcement ring shown in FIG.
  • the parts that are the same with the embodiment shown in FIG. 1 have the same parts, however Reference number increased by 100 to facilitate understanding.
  • the flat commutator 110 shown in FIG. 2 consists of copper segments 126 with an L-shaped cross section, the brush running surface extending perpendicular to an axis of rotation 114 of the flat commutator 110. Holding anchors 128 of the copper fins 126 run parallel to the axis of rotation 114, which together form a receptacle 115 for a reinforcement ring 116.
  • the reinforcing ring 116 is formed from an insulating ring 120 and a metal ring 118.
  • the insulating ring 120 also consists of a glass fiber ring.
  • the glass barrel ring 120 consists of a supporting part 122, which rests both on the inwardly facing surface of the holding anchor 128 and on the surface of the copper segment 126 facing away from the brush running surface.
  • a centering or flange 124 is axially offset in the glass fiber ring 120 of Figure 2 such that the glass fiber ring 120 forms a step for receiving a metal ring 118.
  • a first part a and also a second part b, which correspond to the same areas of FIG. 1, are formed, via which the centrifugal force of the holding anchors 128 is transmitted to the metal ring 118 or the glass fiber ring 120.
  • the face commutator 110 is potted or pressed with molding material 112.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a commutator according to the invention, here flat commutator 210, which has a reinforcing ring 216 in a receptacle 215. Furthermore, the same reference numbers from FIG. 2, albeit increased by 100, are used.
  • the metal ring 218 of the third embodiment has a modified shape in that it is designed in the form of an annular disk and has a groove 234 which extends coaxially with the axis of rotation 214 and is directed towards the brush running surface, into which a part of a centering or flange part 224 of an insulating ring 220 engages.
  • the metal ring 218 has an extension 236 opposite the groove 234, which prevents the flat commutator 210 from tilting.
  • an intermediate layer 130 and 230 which is pressure-resistant at high temperatures and consists of the press material 112 and 212, is also formed in the embodiments of FIGS.
  • the flange part 224 adjoins the support part 222 in a staggered, axially offset manner, the projecting region of which engages in the groove 234.
  • the section of the metal ring 218 which adjoins the flange part 224 radially on the outside serves to provide additional support for the sections of the copper segments 226 which form the brush running surface. In addition, this increases the surface area to which the molding material 212 can adhere.
  • a body consisting of copper segments 26, 126 and 226 is produced with at least one seat for a reinforcement ring 16, 116 and 216 consisting of a metal ring 18, 118 and 218 and an insulating ring 20, 120 and 220. Then the Ar techniksring 16,116 and 216 is applied to this seat and the commutator 10,110 and 210 then cast or pressed with molding material 12,112 and 212.
  • the reinforcing ring 16, 116 and 216 is produced by compressing the end face of at least one metal ring 18, 118 and 218, which is essentially rectangular in cross section, with the insulating ring 20, 120 and 220, which is essentially rectangular in cross section. This is done in such a way that at least one flange part 24, 124 and 224 of the insulating ring 20, 120 and 220 is displaced in the axial direction of the commutator 10, 110 and 210 from the inside to the outside and encompasses the metal ring 18, 118 and 218 on its radial outer surface or engages in the groove 234.
  • the production of the metal ring is preferably carried out in such a way that a corresponding metal ring 18, 118 is punched out of a sheet metal. This is possible because the axial height of the metal rings 18, 118 and 218 is comparatively low. Furthermore, the metal ring 18, 118 and 218 can also be cut to length from a metal tube, whereby, due to the low axial height, comparatively more metal rings 18, 118 and 218 can be separated from a tube of a given length.
  • the production of the insulating ring is also very simple, especially if a glass fiber ring 20, 120 and 220 is used as the insulating ring.
  • This glass fiber ring 20, 120 and 220 can be produced either by appropriate winding of glass fibers with the addition of synthetic resin or by cutting off a corresponding piece from a glass fiber tube, whereby here too, due to the small axial height, more glass fiber rings can be separated from the glass fiber tube with a given length.
  • the reinforcement ring 16, 116 and 216 is produced by simply pressing together the rings which were previously folded together with the corresponding end faces, without exerting any axial tension in the process.
  • the two rings are only moved axially relative to one another, the corresponding flange part 24, 124 or 224 being moved from the formerly rectangular shaped cross section of the glass fiber ring 20, 120 or 220 is shifted relative to the metal ring 18, 118 or 218.

Abstract

A commutator (10, 110, 210) with a reinforcing system comprising a stepped insulating ring (20, 120, 220) with a support piece (22, 122, 222) and a center or flange piece (24, 124, 224) and a metal ring (18,118, 218) which has a rectangular cross-section and is fitted into the stepped shape of the insulating ring such that part of the radial outer surface of the metal ring abuts the radial inner surface of the center or flange piece, and the end inner surface of the metal ring completely abuts the end outer surface of the support piece.

Description

Kommutator mit ArmiβrungsringCommutator with armoring ring
Die Erfindung betrifft einen Kommutator mit in Preßstoff einge- bettenen KupferSegmenten, die an mindestens einer Stirnfläche in einer Aufnahme einen koaxial zur Kommutatorrotationsachse angeordneten Armierungsring aufnehmen, der aus einem im Querschnitt rechteckförmig ausgebildeten Metallring sowie aus einem im Querschnitt rechteckförmigen und mit dem Metallring zusammengefügten Isolierring besteht. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kommutators, bei dem ein aus Kupfersegmenten bestehender Körper mit mindestens einer Aufnahme für einen aus einem Metallring und einem Isolierring bestehenden Armierungsring hergestellt, der Armierungsring auf dieser Aufnahme aufgebracht und der Kommutator anschließend mit Preßstoff vergossen wird.The invention relates to a commutator with copper segments embedded in molding material, which, on at least one end face in a receptacle, receive a reinforcement ring which is arranged coaxially to the commutator rotation axis and which consists of a metal ring with a rectangular cross section and an insulating ring with a rectangular cross section and joined to the metal ring . Furthermore, the invention relates to a method for producing such a commutator, in which a body consisting of copper segments is produced with at least one receptacle for a reinforcing ring consisting of a metal ring and an insulating ring, the reinforcing ring is applied to this receptacle and the commutator is then cast with molding material .
Es sind verschiedene Ausführungen von Kommutatoren bekannt, die mit Glasfaser-Armierungsringen verstärkt sind. Trotz der großen Vorteile dieser Kommutatoren, zum Beispiel weist der Glasfaserring eine vorteilhafte Dehnungscharakteristik auf und läßt sich gut vor- bzw. verspannen, ferner lassen sich Glasfaserringe auf den Halteanker aus Kupfer direkt aufschieben, da die Armierungsringe zugleich elektrische Isolatoren sind, haben derartige Kommutatoren doch eine Schwäche gegenüber den mit Stahlringen armierten Kommutatoren. Diese Schwäche äußert sich bei der Anwendung dieser Kommutatoren für hochwärmebelastete Motoren oder bei Langzeitbetrieb unter hohen Temperatureinflüssen. Auch ist es möglich, daß es aufgrund irgendeines Fehlers zu einer Wärmeüberbelastung kommt. Bei allen Wärmeüberbelastungen kann eine lokale Erweichung des Isolationsrings bzw. Glasfaserrings eintreten, wenn kostengünstige Harze verwandt werden. Dies hat zur Folge, daß sich die Kommutatorsegmente über die Toleranzwerte hinaus verschieben können, wodurch die Lebensdauer derartiger Kommutatoren beträchtlich vermindert ist.Various types of commutators are known which are reinforced with glass fiber reinforcement rings. Despite the great advantages of these commutators, for example the glass fiber ring has an advantageous elongation characteristic and is easy to pretension or tension, furthermore glass fiber rings can be pushed directly onto the holding anchor made of copper, since the armoring rings are also electrical insulators, such commutators have a weakness compared to the commutators reinforced with steel rings. This weakness manifests itself in the use of these commutators for motors exposed to high heat or in long-term operation under high temperature influences. It is also possible that there is a thermal overload due to some fault. With all thermal overloads, the insulation ring or glass fiber ring may soften locally if inexpensive resins are used. The result of this is that the commutator segments can shift beyond the tolerance values, as a result of which the service life of such commutators is considerably reduced.
Es sind daher bereits Kommutatoren vorgeschlagen worden, bei denen der Armierungsring aus mindestens einem im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Metallring besteht, der von einem im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Isolierring aufgenommen ist .Therefore, commutators have already been proposed in which the reinforcing ring consists of at least one in cross section in consists essentially of a rectangular metal ring which is received by an insulating ring which is essentially rectangular in cross section.
Ein derartiger Kommutator ist beispielsweise aus der DE-OS 43 02 759 bekannt. Diese Druckschrift offenbart einen Kommutator für einen Elektromotor mit fächerförmig am Umfang verteilten Kupferlamellen, die mit Hinterschneidungen aufweisenden Innenstegen in einem isolierenden Träger aus einer Kunststoff- Preßmasse verankert sind. Dabei ist ein zumindest einen metallischen Spannring umfassender Armierungsring im Träger eingeschlossen, der die Innenstege an Fortsätzen im Bereich der Hinterschneidungen umgreift und zumindest auf seiner, den Fortsätzen zugewandten Innenseite, eine isolierende Zwischenlage aufweist. Dabei besteht die Zwischenlage aus einem dem Spannring schlüssig eingepaßten Stützring aus einem, auch bei hohen Arbeitstemperaturen druckfesten und isolierenden Material .Such a commutator is known for example from DE-OS 43 02 759. This publication discloses a commutator for an electric motor with copper lamellae distributed in a fan shape on the circumference, which are anchored with internal webs having undercuts in an insulating support made of a plastic molding compound. In this case, an armoring ring comprising at least one metallic tension ring is enclosed in the carrier, which surrounds the inner webs on extensions in the region of the undercuts and has an insulating intermediate layer at least on its inner side facing the extensions. The intermediate layer consists of a support ring that fits snugly into the clamping ring and is made of a material that is pressure-resistant and insulating, even at high working temperatures.
Da zwischen Spannring und Stützring ein Preßsitz vorgegeben ist, wodurch der Spannring und der Stützring eine starre und feste Einheit als Armierungsring bilden, müssen beide Ringe vor ihrer Zusammensetzung mit hochgenauen Abmessungen und somit sehr engen Fertigungstoleranzen hergestellt werden, damit sowohl immer die gleiche Preßkraft zwischen den beiden Ringen als auch eine entsprechende Paßgenauigkeit in den Hinterschneidungen sichergestellt werden kann.Since there is a press fit between the tension ring and the support ring, which means that the tension ring and the support ring form a rigid and solid unit as a reinforcement ring, both rings must be manufactured with high-precision dimensions and thus very tight manufacturing tolerances before they are assembled, so that both the same pressure force between the two both rings and a corresponding fit in the undercuts can be ensured.
Hinzu kommt, daß in dem Fall, in dem der Stützring aus Glas besteht, eine Vorspannung zur Ermöglichung des Preßsitzes nur mit sehr großem Aufwand herstellbar ist.In addition, in the case in which the support ring consists of glass, a prestress to enable the press fit can only be produced with great effort.
Ferner ist es möglich, das bei einer Ausführung mit Glasfaserring dieser bei einer hohen Temperatur erweicht werden kann, wenn preiswertes, nicht wärmebeständiges Harz verwandt wird, was zumindest zu einer Beschädigung dieses aus dem Glasfaserring und einem Metallring bestehenden Armierungsringes führen kann.Furthermore, it is possible that in an embodiment with a glass fiber ring, this can be softened at a high temperature if inexpensive, non-heat-resistant resin is used, which at least leads to damage to the latter Glass fiber ring and a metal ring existing reinforcement ring can lead.
Des weiteren kann der zwischen der Nabe und dem Metallring angeordnete Isolationsring bzw. Glasring in seinem in den Kommutator eingebauten Zustand nicht mehr vorgespannt werden.Furthermore, the insulation ring or glass ring arranged between the hub and the metal ring can no longer be pretensioned in its state installed in the commutator.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator der eingangs genannten Art anzugeben, der mit technisch einfachen Mitteln sowohl bei hohen Arbeitstemperaturen als auch bei hohen Drehzahlen stets eine sichere Drehfestigkeit aufweist, gleichzeitig einfach herstellbar ist und auch noch die Vorteile des Dehnungsverhaltens des Isolationsringes ausnutzen kann.The invention is therefore based on the object of specifying a commutator of the type mentioned which, with technically simple means, always has a secure torsional strength both at high working temperatures and at high speeds, is at the same time easy to manufacture and also take advantage of the expansion behavior of the insulation ring can.
Diese Aufgabe wird bei einem Kommutator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Isolierring in axialer Richtung von innen nach außen gesehen aus einem Tragteil sowie einem sich radial außen daran anschließenden und axial versetzten Zentrier- bzw. Flanschteil besteht, die beide einstückig miteinander ausgebildet sind. Dabei weisen sie eine Stufenform auf, so daß der Metallring derart in die Stufenform des Isolierrings eingepaßt ist, daß ein Teil der radialen Außenfläche des Metallringes an der radialen Innenfläche des Flanschteiles und die Stirninnenfläche des Metallringes vollständig an der Stirnaußenfläche des Tragteiles anliegt. Dadurch bildet der Armierungsring ein mehrfaches Armierungs- system derart, daß der Metallring und der Tragteil des Isolierrings positionsmäßig getrennt sind und voneinander unabhängig, jeder auf seiner axialen Höhe von Halteankern funktionsmäßig die Kraft trägt, die aus der Wirkung der Zentrifugalkraft der KupferSegmente hervorgeht . In axialer Richtung von außen nach innen gesehen drückt dabei ein erster Teil (a) der radialen Außenoberfläche der Halteanker über eine bei hohen Temperaturen druckfeste Zwischenschicht des Preßstoffes auf den Metallring, während ein in axialer Richtung innen daran sich anschließender zweiter Teil (b) der radialen Au- ßenoberflache des Halteankers den Tragteil des Isolierrings selbständig trägt.This object is achieved in a commutator of the type mentioned above in that the insulating ring seen in the axial direction from the inside outwards consists of a support part and a radially outer adjoining and axially offset centering or flange part, both of which are integrally formed with each other . They have a step shape, so that the metal ring is fitted into the step shape of the insulating ring in such a way that part of the radial outer surface of the metal ring bears against the radial inner surface of the flange part and the end inner surface of the metal ring bears completely against the end outer surface of the support part. As a result, the reinforcement ring forms a multiple reinforcement system in such a way that the metal ring and the supporting part of the insulating ring are positionally separated and independent of one another, each at its axial height of retaining anchors functionally carries the force which results from the action of the centrifugal force of the copper segments. Seen in the axial direction from the outside inwards, a first part (a) of the radial outer surface of the retaining anchors presses against the metal ring via an intermediate layer of the press material which is pressure-resistant at high temperatures, while a second part (b) of the radial one adjoins it in the axial direction on the inside Au- outer surface of the retaining anchor carries the supporting part of the insulating ring independently.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das die Herstellung eines sowohl unter hohen Temperaturen als auch unter hohen Drehzahlen stets drehfesten Kommutators ermöglicht und gleichzeitig dessen Herstellungsprozeß extrem vereinfacht.The invention is also based on the object of specifying a method of the type mentioned at the outset which enables the production of a commutator which is always rotationally fixed both at high temperatures and at high speeds and at the same time extremely simplifies its production process.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Armierungsring hergestellt wird durch stirnseitiges Zusammendrücken mindestens eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Metall- ringes mit dem im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Isolierring derart, daß der Isolierring in axialer Richtung von innen nach außen gesehen aus einem Tragteil sowie einem sich radial außen daran anschließenden und axial versetzten Zentrier- bzw. Flanschteil besteht, die beide einstückig miteinander ausgebildet sind und eine Stufenform dabei aufweisen, daß der Metallring derart in die Stufenform des Isolierrings eingepaßt ist, daß ein Teil der radialen Außenfläche des Metallringes an der radialen Innenfläche des Flanschteiles und die Stirninnenfläche des Metallringes vollständig an der Stirnaußenfläche des Tragteiles anliegt, daß dadurch der Armierungsring ein mehrfaches Armierungssystem bildet derart, daß der Metallring und der Tragteil des Isolierrings positionsmäßig getrennt sind und voneinander unabhängig, jeder auf seiner axialen Höhe von Halteankern funktionsmäßig die Kraft trägt, die aus der Wirkung der Zentrifugalkraft der Kupfersegmente hervorgeht, wobei in axialer Richtung von außen nach innen gesehen ein erster Teil (a) der radialen Außenoberfläche der Halteanker über eine bei hohen Temperaturen druckfeste Zwischenschicht des Preßstoffes auf den Metallring drückt, während ein in axialer Richtung innen daran sich anschließender zweiter Teil (b) der radialen Außenoberfläche des Halteankers den Tragteil des Isolierrings selbständig trägt. Die erfindungsgemäßen Lösungen haben des weiteren den Vorteil, daß für den zusammengesetzten Ring nur ca. jeweils die Hälfte der sonst üblichen axialen Höhen des Isolierrings und des Stahl- bzw. Metallrings verwendet wird, was zu einer nicht unbeträchtlichen Materialeinsparung führt . Da sowohl der Metallring als auch der Isolierring doch mit relativ groben Abmessungstolereanzen gefertigt werden können, sind auch die Herstellungskosten für den Armierungsring drastisch gesenkt .This object is achieved according to the invention in the method of the type mentioned at the outset in that the reinforcement ring is produced by compressing at the end face at least one metal ring which is essentially rectangular in cross section with the insulating ring which is essentially rectangular in cross section in such a way that the insulating ring moves axially from the inside to the inside seen from the outside consists of a support part and a radially outer adjoining and axially offset centering or flange part, both of which are integrally formed with one another and have a step shape in such a way that the metal ring is fitted into the step shape of the insulating ring in such a way that part of the radial outer surface of the metal ring on the radial inner surface of the flange part and the end inner surface of the metal ring is completely against the end outer surface of the support member, that thereby the armoring ring forms a multiple armoring system such that the Met Allring and the support part of the insulating ring are separated in position and independent of each other, each at its axial height of retaining anchors functionally carries the force that results from the action of the centrifugal force of the copper segments, a first part (a) seen in the axial direction from the outside in the radial outer surface of the holding armature presses on the metal ring via a pressure-resistant intermediate layer of the pressed material at high temperatures, while a second part (b) of the radial outer surface of the holding armature adjoining it in the axial direction independently carries the supporting part of the insulating ring. The solutions according to the invention have the further advantage that only about half of the usual axial heights of the insulating ring and the steel or metal ring are used for the assembled ring, which leads to a not inconsiderable material saving. Since both the metal ring and the insulating ring can be manufactured with relatively large dimensional tolerances, the manufacturing costs for the reinforcement ring are also drastically reduced.
Eine besonders bevorzugte und kostengünstige Variante ist dadurch gegeben, daß der Isolierring ein Glasfaserring ist und trotzdem kostengünstige und somit nicht höchstwärme- bzw. hitzebeständige Harze verwendet werden können.A particularly preferred and inexpensive variant is given in that the insulating ring is a glass fiber ring and nevertheless inexpensive and therefore not extremely heat or heat resistant resins can be used.
Außer bei Plankommutatoren ist es notwendig, an beiden Stirnseiten des Kommutators eine derartige Armierung vorzusehen.Except for flat commutators, it is necessary to provide such a reinforcement on both end faces of the commutator.
Ferner ist es von Vorteil, wenn nur der Tragteil des Isolierringes auf dem radial nach außen weisenden Teil der Halteanker unabhängig von dem Metallring vorgespannt ist. Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß dieser nach außen weisende Bereich der radialen Außenoberfläche der Halteanker zur Rotationsachse geneigt ausgebildet ist.It is also advantageous if only the supporting part of the insulating ring is prestressed independently of the metal ring on the part of the holding anchor pointing radially outward. This can be achieved, for example, in that this outward-pointing region of the radial outer surface of the holding anchors is designed to be inclined to the axis of rotation.
Obwohl die vorangegangene Beschreibung im wesentlichen einen normalen Lamellenkommutator betrifft, ist die Erfindung nicht auf einen derartigen Kommutator begrenzt . So ist es durchaus auch möglich, die erfindungsgemäße Lösung an einem Plankommutator anzuwenden, d.h. , es kann der gleiche Armierungsring verwandt werden.Although the preceding description essentially relates to a normal lamella commutator, the invention is not limited to such a commutator. So it is also entirely possible to apply the solution according to the invention to a flat commutator, i.e. , the same reinforcement ring can be used.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungs orm ist es auch möglich, daß der Metallring ringscheibenförmig ausgebildet ist und eine sich koaxial erstreckende Nut aufweist, in welche der an dem Metallring anliegende Teil eingreift. Durch diese Form des Metallringes ist ein Kippen des Plankommutators wirksam verhindert .According to a further embodiment, it is also possible for the metal ring to be in the form of an annular disk and to have a coaxially extending groove in which the part engaging the metal ring engages. This shape of the metal ring effectively prevents the flat commutator from tilting.
Auch hier ist es von Vorteil, wenn der Isolierring stufenförmig mit einem Tragteil und einem Flanschteil ausgebildet ist, wobei der Flanschteil axial versetzt in die Nut des Metallringes eingreift, der Raum zwischen der Innenumfangsflache des Metallringes und den der Rotationsachse angrenzend angeordneten Halteanker von Kupfersegmenten mit Preßstoffgefüllt ist, die ein Teil des Isolierkörpers des Plankommutators ist.It is also advantageous here if the insulating ring is designed step-like with a supporting part and a flange part, the flange part engaging axially offset in the groove of the metal ring, the space between the inner circumferential surface of the metal ring and the holding anchors of copper segments arranged adjacent to the axis of rotation being filled with press material which is part of the insulating body of the face commutator.
Besonders bevorzugt ist dann, wenn der Metallring und der Tragteil des Isolierringes positionsmäßig getrennt sind und voneinander unabhängig, jeder auf seiner axialen Höhe der Schenkel funktionsmäßig die Kraft tragen kann, die aus der Wirkung der Zentrifugalkraft der Kupfersegmente hervorgeht, wobei ein erster Teil der Schenkel über eine bei hohen Temperaturen druckfeste Zwischenschicht des Preßstoffes auf den Metallring drückt, während ein zweiter Teil der Schenkel den Tragteil des Isolierringes selbständig trägt.It is particularly preferred if the metal ring and the support part of the insulating ring are separated in terms of position and independent of one another, each of which can functionally bear the force at its axial height of the legs, which results from the effect of the centrifugal force of the copper segments, a first part of the legs being above an intermediate layer of the pressed material, which is pressure-resistant at high temperatures, presses on the metal ring, while a second part of the legs independently carries the supporting part of the insulating ring.
Der Metallring ist sehr einfach herstellbar, indem er beispielsweise aus einem Blech ausgestanzt wird. Dies ist aufgrund der geringen axialen Höhe des Metallringes möglich. Der Metallring kann aber auch von einem Metallrohr abgelängt werden. Auch hier ist die vergleichsweise geringe axiale Höhe von Vorteil, da dadurch von einem Metallrohr mit gegebener Länge mehr Metallringe abgetrennt werden können.The metal ring is very easy to produce, for example by punching it out of a sheet metal. This is possible due to the low axial height of the metal ring. The metal ring can also be cut to length from a metal tube. Here, too, the comparatively low axial height is advantageous since more metal rings can be separated from a metal tube of a given length.
Damit dieser Vorteil nicht verlorengeht, sondern sich noch weiter erhöht, wird bevorzugt der Isolierring als ein Glasfaserring hergestellt, der durch entsprechendes Wickeln von Glasfasern unter Zugabe von Kunstharz oder durch Abtrennen von einem Glasfaserrohr hergestellt wird. Auch hier ist es möglich, ein Glasfaserrohr zu verwenden, das dann unter Ausbilden von Glasfaserringen mit geringer axialer Höhe abgelängt werden kann.So that this advantage is not lost, but increased even further, the insulating ring is preferably produced as a glass fiber ring, which is produced by correspondingly winding glass fibers with the addition of synthetic resin or by cutting off a glass fiber tube. Here too, it is possible to use a glass fiber tube, which can then be cut to length with the formation of glass fiber rings with a small axial height.
Die erfindungsgemäße Lösung für ein Verfahren der eingangs genannten Art ist auch für die Herstellung von Plankommutatoren anwendbar, d.h., es kann der gleiche Armierungsring verwendet werden.The solution according to the invention for a method of the type mentioned at the outset can also be used for the production of flat commutators, i.e. the same reinforcement ring can be used.
Dabei ist es aber auch möglich, daß der Metallring ringscheibenförmig ausgebildet wird und eine sich koaxial erstreckende Nut aufweist, in welche der an dem Metallring anliegende Teil beim Zusammendrücken eingreifen kann. Dabei weist der Querschnitt dieses Metallringes ein höheres Widerstandsmoment auf .However, it is also possible for the metal ring to be designed in the form of an annular disk and to have a coaxially extending groove in which the part in contact with the metal ring can engage when pressed together. The cross section of this metal ring has a higher section modulus.
Obwohl eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Herstellung dieser Nut vorhanden sind, ist es aus Kostengründen bevorzugt, die Nut in den Metallring einzustanzen derart, daß auf der entgegengesetzten Seite des Metallringes ein ringförmiger Fortsatz entsteht.Although there are a multitude of possibilities for producing this groove, it is preferred for reasons of cost to punch the groove into the metal ring in such a way that an annular extension is formed on the opposite side of the metal ring.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kommutators liegt darin, daß der Armierungsring auf beiden Ringseiten direkt an die Kupfersegmente angelehnt werden kann. Das ermöglicht es, den Armierungsring in die Nuten der Kupfersegment direkt einzuschlagen bzw. im Falle eines Plankommutators auf den Sitz zu schieben, wobei der Armierungsring sich an die Kupfersegmente anlegt und die Kupfersegmente dadurch in genaue radiale Stellungen ausgerichtet werden können.Another advantage of the commutator according to the invention is that the armoring ring can be leaned directly against the copper segments on both ring sides. This makes it possible to drive the reinforcement ring directly into the grooves of the copper segment or, in the case of a flat commutator, to push it onto the seat, whereby the reinforcement ring lies against the copper segments and the copper segments can thereby be aligned in precise radial positions.
Ein zusätzlicher Vorteil dieses erfindungsgemäßen Kommutators besteht darin, daß nur der Tragteil des Isolierringes unabhängig vom Metallring vorgespannt ist .An additional advantage of this commutator according to the invention is that only the supporting part of the insulating ring is biased independently of the metal ring.
Andere vorteilhafte Ausfuhrungsformen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben. Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh- rugnsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous embodiments of the invention are specified in further subclaims. The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig.l einen Teilquerschnitt durch einen Kommutator mit einem Armierungsring gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform,• Fig.l shows a partial cross-sectional view of a commutator with a reinforcing ring according to a first embodiment of the invention, •
Fig.2 einen Teilquerschnitt durch einen Plankommutator mit dem gleichen in Fig.l gezeigten Armierungsring; und2 shows a partial cross section through a flat commutator with the same reinforcement ring shown in Fig.l; and
Fig.3 einen Teilquerschnitt eines Armierungsringes gem. einer zweiten Ausfuhrungsform.3 shows a partial cross section of a reinforcement ring acc. a second embodiment.
Die Fig.l zeigt einen Teilquerschnitt durch einen Kommutator 10, dessen Kupfersegmente 26 in einem Preßstoff 12 eingegossen bzw. eingebettet sind und um eine Rotationsachse 14 im Betrieb des Kommutators 10 rotieren können.1 shows a partial cross section through a commutator 10, the copper segments 26 of which are cast or embedded in a molding material 12 and can rotate about an axis of rotation 14 during operation of the commutator 10.
Zur Erhöhung der Drehfestigkeit ist der Kommutator 10 mindestens an einer, bevorzugt an beiden Stirnseiten jeweils mit einem Armierungsring 16 versehen, der aus einem Metallring 18 und einem Isolierring 20 besteht. Dabei wird der Armierungs- ring 16 von einer in den KupferSegmenten 26 vorhandenen Aufnahme 15 aufgenommen. Die Aufnahme 15 ist in dieser Ausführungsform nutförmig ausgebildet und wird von Hinterschneidungen in den einzelnen KupferSegmenten 26 gebildet. Obwohl mehrere Ausfuhrungsformen für einen derartigen Isolierring vorhanden sind, ist ein Glasfaserring 20 als Isolierring bevorzugt .To increase the torsional strength, the commutator 10 is provided on at least one, preferably on both end faces with a reinforcing ring 16, which consists of a metal ring 18 and an insulating ring 20. The reinforcement ring 16 is received by a receptacle 15 present in the copper segments 26. In this embodiment, the receptacle 15 is groove-shaped and is formed by undercuts in the individual copper segments 26. Although there are several embodiments for such an insulating ring, a glass fiber ring 20 is preferred as the insulating ring.
Das Kupfersegment 26 weist an seiner zur Rotationsachse 14 gerichteten Seite einen Halteanker 28 auf, der ein Teil der Aufnahme 15 für den Armierungsring 16 bildet. Wie aus der Fig.l erkennbar, ist der Glasfaserring 20 derart stufenförmig aufgebaut, daß er einen Tragteil 22 aufweist, der sowohl an der radialen Außenseite des Halteankers 28 anliegt, als auch an der Basis der Aufnahme 15 anliegen kann. Im gezeigten Beispiel von Fig.l liegt der Tragteil 22 nur an der radialen Außenseite des Halteankers 28 an.The copper segment 26 has on its side facing the axis of rotation 14 a holding anchor 28 which forms part of the receptacle 15 for the reinforcement ring 16. As can be seen from FIG. 1, the glass fiber ring 20 is constructed in a step-like manner in such a way that it has a support part 22 which bears against the radial outside of the holding anchor 28 as well as against the base of the receptacle 15. In the example shown in FIG. 1, the support part 22 rests only on the radial outside of the holding anchor 28.
An den Tragteil 22 schließt sich ein Zentrier- bzw. Flanschteil 24 des Glasfaserrings 20 an derart, daß dieser Flanschteil 24 axial zum Tragteil 22 versetzt ist und somit eine Stufenform aufweist. Ferner liegt die radiale Außenseite des Flanschteils 24 an der radial nach innen gerichteten Oberfläche des Kupfersegmentes 26 an.A centering or flange part 24 of the glass fiber ring 20 adjoins the support part 22 in such a way that this flange part 24 is axially offset from the support part 22 and thus has a step shape. Furthermore, the radial outside of the flange part 24 bears against the radially inward surface of the copper segment 26.
In der aus dem Tragteil 22 und dem Flanschteil 24 gebildeten Stufe ist der Metallring 18 derart aufgenommen, daß seine radiale Außenoberfläche teilweise an dem Flanschteil 24 anliegt, während seine axial nach innen gerichtete Stirnoberfläche vollständig an dem Tragteil 22 anliegt. Da zwischen der radialen Innenoberfläche des Metallringes 18 und der radialen Außenoberfläche des Halteankers 28 ein Raum gebildet ist, kann dieser mit einer Zwischenschicht 30 aus Preßstoff 12 ausgefüllt werden.In the step formed by the support part 22 and the flange part 24, the metal ring 18 is received in such a way that its radial outer surface partially abuts the flange part 24, while its axially inward-facing end surface lies completely against the support part 22. Since a space is formed between the radial inner surface of the metal ring 18 and the radial outer surface of the holding anchor 28, this can be filled with an intermediate layer 30 made of molded material 12.
Wie in der Fig.l gezeigt, bildet die axiale Außenoberfläche des Halteankers 28 von außen nach innen gesehen einen ersten Teil a, über den der Halteanker 28 mittels der bei hohen Temperaturen druckfesten Zwischenschicht 30 des Preßstoffes 12 auf den Metallring 18 drückt, während ein sich innen daran anschließender zweiter Teil b im wesentlichen an der radialen Innenoberfläche des Tragteils 22 anliegt.As shown in Fig.l, the axial outer surface of the holding anchor 28 seen from the outside inward forms a first part a, via which the holding anchor 28 presses on the metal ring 18 by means of the intermediate layer 30 of the pressed material 12, which is pressure-resistant at high temperatures, while a the second part b adjoining the inside rests essentially on the radial inner surface of the support part 22.
In der Fig.2 ist ein Teilquerschnitt eines Plankommutators 110 dargestellt, der eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung bildet, allerdings den in Fig.l gezeigten Armierungsring verwendet. In der Fig.2 wurden die mit der in Fig.l gezeigten Ausführungsform gleichen Teile mit der gleichen, allerdings um 100 erhöhten Bezugszahl bezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern.2 shows a partial cross section of a flat commutator 110, which forms a second embodiment of the invention, but uses the reinforcement ring shown in FIG. In FIG. 2, the parts that are the same with the embodiment shown in FIG. 1 have the same parts, however Reference number increased by 100 to facilitate understanding.
Der in Fig.2 gezeigte Plankommutator 110 besteht aus im Querschnitt L-förmigen Kupfersegmenten 126, wobei die Bürstenlauffläche senkrecht zu einer Rotationsachse 114 des Plankommutators 110 verläuft. Parallel zur Rotationsachse 114 verlaufen Halteanker 128 der Kupferlamellen 126, die zusammen eine Aufnahme 115 für einen Armierungsring 116 bilden.The flat commutator 110 shown in FIG. 2 consists of copper segments 126 with an L-shaped cross section, the brush running surface extending perpendicular to an axis of rotation 114 of the flat commutator 110. Holding anchors 128 of the copper fins 126 run parallel to the axis of rotation 114, which together form a receptacle 115 for a reinforcement ring 116.
Der Armierungsring 116 wird aus einem Isolierring 120 und einem Metallring 118 gebildet. Dabei besteht auch in diesem Beispiel der Isolierring 120 aus einem Glasfaserring.The reinforcing ring 116 is formed from an insulating ring 120 and a metal ring 118. In this example, the insulating ring 120 also consists of a glass fiber ring.
Wiederum besteht der Glasfasserring 120 aus einem Tragteil 122, der sowohl an der nach innen gerichteten Oberfläche des Halteankers 128, als auch an der der Bürstenlauffläche abgewandten Oberfläche des Kupfersegments 126 anliegt.Again, the glass barrel ring 120 consists of a supporting part 122, which rests both on the inwardly facing surface of the holding anchor 128 and on the surface of the copper segment 126 facing away from the brush running surface.
Ähnlich wie bei Fig.l ist auch bei dem Glasfaserring 120 von Fig.2 ein Zentrier- bzw. Flanschteil 124 axial derart versetzt, daß der Glasfaserring 120 eine Stufe zur Aufnahme eines Metallringes 118 bildet.Similar to Fig.l, a centering or flange 124 is axially offset in the glass fiber ring 120 of Figure 2 such that the glass fiber ring 120 forms a step for receiving a metal ring 118.
Auch hier werden wieder ein erster Teil a und auch ein zweiter Teil b, die den gleichen Bereichen von Fig.l entsprechen, gebildet, über die die Zentrifugalkraft der Halteanker 128 auf den Metallring 118 bzw. den Glasfaserring 120 übertragen wird. Außerdem ist der Plankommutator 110 mit Preßstoff 112 vergossen bzw. verpreßt.Here, too, a first part a and also a second part b, which correspond to the same areas of FIG. 1, are formed, via which the centrifugal force of the holding anchors 128 is transmitted to the metal ring 118 or the glass fiber ring 120. In addition, the face commutator 110 is potted or pressed with molding material 112.
In der Fig.3 ist eine weitere Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Kommutators, hier Plankommutators 210, dargestellt, der in einer Aufnahme 215 einen Armierungsring 216 aufweist. Ferner werden die gleichen, allerdings um 100 erhöhten Bezugszahlen von Fig.2 verwendet. Im Unterschied zu den Metallringen 18 und 118 der Fig.l und 2 weist der Metallring 218 der dritten Ausfuhrungsform eine dahin geänderte Form auf, daß er ringscheibenförmig ausgebildet ist und eine sich koaxial zur Rotationsachse 214 erstreckende und zur Bürstenlauffläche gerichtete Nut 234 aufweist, in welche ein Teil eines Zentrier- bzw. Flanschteiles 224 eines Isolierringes 220 eingreift.3 shows a further embodiment of a commutator according to the invention, here flat commutator 210, which has a reinforcing ring 216 in a receptacle 215. Furthermore, the same reference numbers from FIG. 2, albeit increased by 100, are used. In contrast to the metal rings 18 and 118 of FIGS. 1 and 2 , the metal ring 218 of the third embodiment has a modified shape in that it is designed in the form of an annular disk and has a groove 234 which extends coaxially with the axis of rotation 214 and is directed towards the brush running surface, into which a part of a centering or flange part 224 of an insulating ring 220 engages.
Aus dieser Fig.3 ist erkennbar, daß der Metallring 218 einen der Nut 234 entgegengesetzten Fortsatz 236 aufweist, der ein Kippen des Plankommutators 210 verhindert.It can be seen from this FIG. 3 that the metal ring 218 has an extension 236 opposite the groove 234, which prevents the flat commutator 210 from tilting.
Ähnlich wie bei der Fig.l ist auch bei den Ausführungsformen der Fig.2 und 3 jeweils eine bei hohen Temperaturen druckfeste Zwischenschicht 130 und 230 gebildet, die aus dem Preßstoff 112 bzw. 212 besteht.Similar to FIG. 1, an intermediate layer 130 and 230, which is pressure-resistant at high temperatures and consists of the press material 112 and 212, is also formed in the embodiments of FIGS.
Aus der Fig.3 ist gut erkennbar, daß sich an dem Tragteil 222 stufenförmig axial versetzt der Flanschteil 224 anschließt, dessen überkragender Bereich in die Nut 234 eingreift. Der sich radial außen an den Flanschteil 224 anschließende Abschnitt des Metallringes 218 dient zur zusätzlichen Abstüt- zung der die Bürstenlauffläche bildenden Abschnitte der Kupfersegmente 226. Zudem erhöht sich dadurch die Oberfläche, an die die Preßstoff212 anhaften kann.It can be clearly seen from FIG. 3 that the flange part 224 adjoins the support part 222 in a staggered, axially offset manner, the projecting region of which engages in the groove 234. The section of the metal ring 218 which adjoins the flange part 224 radially on the outside serves to provide additional support for the sections of the copper segments 226 which form the brush running surface. In addition, this increases the surface area to which the molding material 212 can adhere.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser Kommutatoren 10, 110 und 210 beschrieben. Bei dieser Herstellung wird ein aus Kupfersegmenten 26,126 und 226 bestehender Körper mit mindestens einem Sitz für einen aus einem Metallring 18,118 und 218 und einem Isolierring 20,120 und 220 bestehenden Armierungsring 16,116 und 216 hergestellt. Anschließend wird der Ar ierungsring 16,116 und 216 auf diesen Sitz aufgebracht und der Kommutator 10,110 und 210 daraufhin mit Preßstoff 12,112 und 212 vergossen bzw. verpreßt . Dabei wird der Armierungsring 16,116 und 216 hergestellt durch stirnseitiges Zusammendrücken mindestens eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Metallringes 18,118 und 218 mit dem im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Isolierring 20,120 und 220. Dies geschieht dabei so, daß mindestens ein Flanschteil 24,124 und 224 des Isolierringes 20,120 und 220 in axialer Richtung des Kommutators 10,110 und 210 von innen nach außen verschoben wird und den Metallring 18,118 bzw. 218 an seiner radialen Außenoberfläche umfaßt bzw. in die Nut 234 eingreift.The method according to the invention for producing these commutators 10, 110 and 210 is described below. In this production, a body consisting of copper segments 26, 126 and 226 is produced with at least one seat for a reinforcement ring 16, 116 and 216 consisting of a metal ring 18, 118 and 218 and an insulating ring 20, 120 and 220. Then the Ar ierungsring 16,116 and 216 is applied to this seat and the commutator 10,110 and 210 then cast or pressed with molding material 12,112 and 212. The reinforcing ring 16, 116 and 216 is produced by compressing the end face of at least one metal ring 18, 118 and 218, which is essentially rectangular in cross section, with the insulating ring 20, 120 and 220, which is essentially rectangular in cross section. This is done in such a way that at least one flange part 24, 124 and 224 of the insulating ring 20, 120 and 220 is displaced in the axial direction of the commutator 10, 110 and 210 from the inside to the outside and encompasses the metal ring 18, 118 and 218 on its radial outer surface or engages in the groove 234.
Die Herstellung des Metallringes wird dabei bevorzugt so durchgeführt, daß aus einem Blech ein entsprechender Metallring 18,118 ausgestanzt wird. Dies ist dadurch möglich, da die axiale Höhe der Metallringe 18,118 und 218 vergleichsweise gering ist. Ferner kann der Metallring 18,118 und 218 auch von einem Metallrohr abgelängt werden, wobei aufgrund der geringen axialen Höhe vergleichweise mehr Metallringe 18,118 und 218 von einem Rohr gegebener Länge abgetrennt werden können.The production of the metal ring is preferably carried out in such a way that a corresponding metal ring 18, 118 is punched out of a sheet metal. This is possible because the axial height of the metal rings 18, 118 and 218 is comparatively low. Furthermore, the metal ring 18, 118 and 218 can also be cut to length from a metal tube, whereby, due to the low axial height, comparatively more metal rings 18, 118 and 218 can be separated from a tube of a given length.
Auch die Herstellung des Isolierringes ist sehr einfach, insbesondere wenn als Isolierring ein Glasfaserring 20,120 und 220 verwandt wird. Dieser Glasfaserring 20,120 und 220 kann entweder durch entsprechendes Wickeln von Glasfasern unter Zuführung von Kunstharz oder aber durch Abtrennen eines entsprechenden Stückes von einem Glasfaserrohr hergestellt werden, wobei auch hier aufgrund der geringen axialen Höhe mehr Glasfaserringe von dem Glasfaserrohr mit gegebener Länge abgetrennt werden können.The production of the insulating ring is also very simple, especially if a glass fiber ring 20, 120 and 220 is used as the insulating ring. This glass fiber ring 20, 120 and 220 can be produced either by appropriate winding of glass fibers with the addition of synthetic resin or by cutting off a corresponding piece from a glass fiber tube, whereby here too, due to the small axial height, more glass fiber rings can be separated from the glass fiber tube with a given length.
Die Herstellung des Armierungsringes 16,116 und 216 geschieht durch einfaches Zusammenpressen der vorher mit den entspre- chendne Stirnseiten zusammengelegten Ringe, ohne jegliche axiale Spannung dabei auszuüben. Die beiden Ringe werden lediglich axial relativ zueinander bewegt, wobei der entsprechende Flanschteil 24,124 bzw. 224 von dem ehemals rechteck- förmigen Querschnitt des Glasfaserrings 20,120 bzw. 220 scherweise relativ zu dem Metallring 18,118 bzw. 218 verschoben wird. The reinforcement ring 16, 116 and 216 is produced by simply pressing together the rings which were previously folded together with the corresponding end faces, without exerting any axial tension in the process. The two rings are only moved axially relative to one another, the corresponding flange part 24, 124 or 224 being moved from the formerly rectangular shaped cross section of the glass fiber ring 20, 120 or 220 is shifted relative to the metal ring 18, 118 or 218.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Kommutator (10 ; 110 ,-210) mit in Preßstoff (12 ; 112 ,-212) ein- gebettenen Kupfersegmenten (26; 126;226) , die an mindestens einer Stirnfläche in einer Aufnahme (15; 115; 215) einen koaxial zur Kommutatorrotationsachse (14; 114; 214) angeordneten Armierungsring (16 ; 116 ; 216) aufnehmen, der aus einem im Querschnitt rechteckförmig ausgebildeten Metallring (18 ; 118,-218) sowie aus einem im Querschnitt rechteckförmigen und mit dem Metallring (18; 118; 218) zusammengefügten Isolierring (20;120;220) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring (20;120;220) in axialer Richtung von innen nach außen gesehen aus einem Tragteil (22; 122; 222) sowie einem sich radial außen daran anschließenden und axial versetzten Zentrier- bzw. Flanschteil (24;124;224) besteht, die beide einstückig miteinander ausgebildet sind und eine Stufenform dabei aufweisen, daß der Metallring (18; 118 ;218) derart in die Stufenform des Isolierrings (20;120;220) eingepaßt ist, daß ein Teil der radialen Außenfläche des Metallringes (18; 118; 218) an der radialen Innenfläche des Flanschteiles (24; 124 ;224) und die Stirninnenfläche des Metallringes (18; 118,-218) vollständig an der Stirnaußenfläche des Tragteiles (22 ; 122 ; 222) anliegt, daß dadurch der Armierungsring (16; 116; 216) ein mehrfaches Armierungssystem bildet derart, daß der Metallring (18; 118; 218) und der Tragteil (22; 122; 222) des Isolierrings (20; 120,-220) positionsmäßig getrennt sind und voneinander unabhängig, jeder auf seiner axialen Höhe von Halteankern (28 ; 128;228) funktionsmäßig die Kraft trägt, die aus der Wirkung der Zentrifugalkraft der Kupfersegmente (26; 126,-226) hervorgeht, wobei in axialer Richtung von außen nach innen gesehen ein erster Teil (a) der radialen Außenoberfläche der Halteanker (28; 128 ; 228) über eine bei hohen Temperaturen druckfeste Zwischenschicht (30 ; 130 ; 230) des Preßstoffes (12 ; 112 ; 212) auf den Metallring (18 ; 118 ; 218) drückt, während ein in axialer Richtung innen daran sich anschließender zweiter Teil (b) der radialen Außenoberfläche des Halteankers (28;128;228) den Tragteil (22;122;222) des Isolierrings (20 ; 120 ; 220) selbständig trägt.1. Commutator (10; 110, -210) with copper segments (26; 126; 226) embedded in molding material (12; 112, -212), which have at least one end face in a receptacle (15; 115; 215) Take up the reinforcement ring (16; 116; 216) which is arranged coaxially to the commutator rotation axis (14; 114; 214) and which consists of a metal ring (18; 118, -218) with a rectangular cross section and a rectangular cross section with the metal ring (18; 118; 218) assembled insulating ring (20; 120; 220), characterized in that the insulating ring (20; 120; 220) seen in the axial direction from the inside outwards from a support member (22; 122; 222) and a radial on the outside adjoining and axially offset centering or flange part (24; 124; 224), both of which are integrally formed with one another and have a step shape in such a way that the metal ring (18; 118; 218) into the step shape of the insulating ring (20 ; 120; 220) is fitted that part of the radial outer surface of the metal ring (18; 118; 218) on the radial inner surface of the flange part (24; 124; 224) and the end inner surface of the metal ring (18; 118, -218) lies completely against the end outer surface of the support part (22; 122; 222) in that the reinforcing ring (16; 116; 216) forms a multiple reinforcement system in such a way that the metal ring (18; 118; 218) and the supporting part (22; 122; 222) of the insulating ring (20; 120, -220) are positionally separate and independent of one another, each on its own axial height of the holding anchors (28; 128; 228) functionally carries the force which results from the action of the centrifugal force of the copper segments (26; 126, -226), a first part (a) of the axially seen from the outside inwards radial outer surface of the retaining anchors (28; 128; 228) via an intermediate layer (30; 130; 230) of the pressure-resistant at high temperatures Pressed material (12; 112; 212) presses on the metal ring (18; 118; 218), while a second part (b) of the radial outer surface of the holding anchor (28; 128; 228) adjoining it in the axial direction on the inside carries the supporting part (22 ; 122; 222) of the insulating ring (20; 120; 220) independently carries.
2. Kommutator (10 ; 110 ; 210) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator ein Plankommutator (110;210) ist .2. commutator (10; 110; 210) according to claim 1, characterized in that the commutator is a flat commutator (110; 210).
3. Kommutator (110;210) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (118,-218) ringscheibenförmig ausgebildet ist und eine sich koaxial erstreckende Nut (134; 234) aufweist, in welche der an dem Metallring (118,-218) anliegende Flanschteil (124,-224) eingreift, und daß auf der der Nut (134;234) entgegengesetzten Seite des Metallringes (118;218) ein ringförmiger Fortsatz (136; 236) ausgebildet ist.3. commutator (110; 210) according to claim 2, characterized in that the metal ring (118, -218) is designed in the form of an annular disk and has a coaxially extending groove (134; 234) in which the on the metal ring (118, - 218) engaging flange part (124, -224) engages, and that an annular extension (136; 236) is formed on the side of the metal ring (118; 218) opposite the groove (134; 234).
4. Kommutator (10;110,-210) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (18;118;218) und der Isolierring (20 ; 120 ,-220) mittels Stanzen zur Bildung des Armierungsringes (16; 116; 216) zusammengefügt sind.4. commutator (10; 110, -210) according to at least one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the metal ring (18; 118; 218) and the insulating ring (20; 120, -220) by means of punching to form the Reinforcement ring (16; 116; 216) are joined together.
5. Kommutator (10; 110; 220) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Tragteil (22 ; 122 ; 222) des Isolierringes (20; 120; 220) auf dem radial nach außen weisenden Teil der Halteanker (28 ; 128 ; 228) unabhängig von dem Metallring (18 ; 118 ;218) vorgespannt ist.5. commutator (10; 110; 220) according to at least one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that only the support part (22; 122; 222) of the insulating ring (20; 120; 220) on the radially outwardly facing part the holding anchor (28; 128; 228) is prestressed independently of the metal ring (18; 118; 218).
6. Kommutator (10; 110; 210) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring ein Glasfaserring (20;120;220) ist.6. commutator (10; 110; 210) according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating ring is a glass fiber ring (20; 120; 220).
7. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (10 ; 110 ; 210) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem ein aus Kupfersegmenten7. A method for producing a commutator (10; 110; 210) according to claim 1 or 2, in which one of copper segments
(26; 126,-226) bestehender Körper mit mindestens einer Aufnahme (15; 115,-215) für einen aus einem Metallring (18 ; 118 ; 218) und einem Isolierring (20; 120,-220) bestehenden Armierungsring(26; 126, -226) existing body with at least one image (15; 115, -215) for a reinforcement ring consisting of a metal ring (18; 118; 218) and an insulating ring (20; 120, -220)
(16; 116,-216) hergestellt, der Armierungsring (16; 116,-216) auf diese Aufnahme (15 ; 115 ; 215) aufgebracht und der Kommutator(16; 116, -216), the reinforcement ring (16; 116, -216) is applied to this holder (15; 115; 215) and the commutator
(10,-110,-210) anschließend mit Preßstoff (12 ; 112 ; 212) vergossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Armierungsring(10, -110, -210) is then cast with molding material (12; 112; 212), characterized in that the reinforcing ring
(16;116;216) hergestellt wird durch stirnseitiges Zusammendrücken mindestens eines im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Metallringes (18; 118; 218) mit dem im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmigen Isolierring(16; 116; 216) is produced by compressing at the end at least one metal ring (18; 118; 218) which is essentially rectangular in cross section with the insulating ring which is substantially rectangular in cross section
(20;120;220) derart, daß der Isolierring (20;120;220) in axialer Richtung von innen nach außen gesehen aus einem Tragteil (22 ; 122 ; 222) sowie einem sich radial außen daran anschließenden und axial versetzten Zentrier- bzw. Flanschteil(20; 120; 220) in such a way that the insulating ring (20; 120; 220) seen in the axial direction from the inside out from a support part (22; 122; 222) and a radially outer adjoining and axially offset centering or Flange part
(24; 124 ; 224) besteht, die beide einstückig miteinander ausgebildet sind und eine Stufenform dabei aufweisen, daß der Metallring (18;118;218) derart in die Stufenform des Isolierrings (20; 120; 220) eingepaßt ist, daß ein Teil der radialen Außenfläche des Metallringes (18; 118 ; 218) an der radialen Innenfläche des Flanschteiles (24 ; 124 ; 224) und die Stirninnenfläche des Metallringes (18;118;218) vollständig an der Stirnaußenfläche des Tragteiles (22 ; 122 ; 224) anliegt, daß dadurch der Armierungsring (16; 116; 216) ein mehrfaches Armierungssystem bildet derart, daß der Metallring (18; 118; 218) und der Tragteil (22 ; 122 ; 222) des Isolierrings (20 ; 120 ; 222 ) positionsmäßig getrennt sind und voneinander unabhängig, jeder auf seiner axialen Höhe von Halteankern (28;128;228) funktionsmäßig die Kraft tragen, die aus der Wirkung der Zentrifugalkraft der Kupfersegmente (26;126;226) hervorgeht, wobei in axialer Richtung von außen nach innen gesehen ein erster Teil (a) der radialen Außenoberfläche der Halteanker(24; 124; 224), which are both integrally formed with one another and have a step shape such that the metal ring (18; 118; 218) is fitted into the step shape of the insulating ring (20; 120; 220) in such a way that a part the radial outer surface of the metal ring (18; 118; 218) on the radial inner surface of the flange part (24; 124; 224) and the end inner surface of the metal ring (18; 118; 218) completely on the end outer surface of the support part (22; 122; 224) abuts that the reinforcing ring (16; 116; 216) forms a multiple reinforcing system in such a way that the metal ring (18; 118; 218) and the supporting part (22; 122; 222) of the insulating ring (20; 120; 222) are separated in terms of position are independent of one another, each at its axial height of the holding anchors (28; 128; 228) functionally bear the force which results from the action of the centrifugal force of the copper segments (26; 126; 226), viewed in the axial direction from the outside inwards a first te il (a) the radial outer surface of the retaining anchors
(28; 128 ; 228) über eine bei hohen Temperaturen druckfeste Zwischenschicht (30; 130,-230) des Preßstoffes (12 ; 112 ; 212 ) auf den Metallring (18 ; 118 ; 218) drückt, während ein in axialer Richtung innen daran sich anschließender zweiter Teil (b) der radialen Außenoberfläche des Halteankers (28; 128,-228) den Tragteil (22 ; 122 ; 222) des Isolierrings (20; 120; 220) selbständig trägt .(28; 128; 228) presses on the metal ring (18; 118; 218) via an intermediate layer (30; 130, -230) of the pressed material (12; 112; 212), which is pressure-resistant at high temperatures, while an inside of it in the axial direction Subsequent second part (b) of the radial outer surface of the retaining anchor (28; 128, -228) Carrying part (22; 122; 222) of the insulating ring (20; 120; 220) independently.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (10; 110) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring8. A method for producing a commutator (10; 110) according to claim 7, characterized in that the metal ring
(18 ; 118,-218) aus Blech ausgestanzt oder von einem Metallrohr abgetrennt wird.(18; 118, -218) is punched out of sheet metal or separated from a metal tube.
9. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (10; 110) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring einen Glasfaserring (20;120;220) ist, der durch entsprechendes Wickeln von Glasfasern unter Zuführung von Kunstharz oder durch Abtrennen von einem Glasfaserrohr hergestellt wird.9. A method for producing a commutator (10; 110) according to claim 7 or 8, characterized in that the insulating ring is a glass fiber ring (20; 120; 220), which by appropriate winding of glass fibers with the supply of synthetic resin or by separation from one Glass fiber tube is manufactured.
10. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (210) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Kommutator ein Plankommutator (210) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (218) ringscheibenförmig ausgebildet wird und eine sich koaxial erstreckende Nut (234) aufweist, in welche der an dem Metallring (218) anliegende Teil (224) beim Zusammendrücken eingreifen kann, wobei die Nut (234) in den Metrallring (218) eingestanzt wird derart, daß dabei auf der entgegengesetzten Seite des Metallringes (218) ein ringförmiger Fortsatz (236) entsteht .10. A method for producing a commutator (210) according to one of claims 7 to 9, wherein the commutator is a flat commutator (210), characterized in that the metal ring (218) is designed in the form of an annular disk and has a coaxially extending groove (234) , into which the part (224) abutting the metal ring (218) can engage when pressed together, the groove (234) being punched into the metal ring (218) in such a way that an annular extension is on the opposite side of the metal ring (218) (236) arises.
11. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (212) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierring11. A method for producing a commutator (212) according to claim 10, characterized in that the insulating ring
(220) beim Zusammendrücken stufenförmig mit einem Tragteil (222) und einem Flanschteil (224) ausgebildet wird, wobei der Flanschteil (224) axial versetzt in die Nut (234) des Metallringes (218) eingreift, der Raum zwischen der Innenumfangs- fläche des Metallringes (218) und den der Rotationsachse (214) angrenzend angeordneten Schenkeln (128,-228) von Kupfersegmenten (226) anschließend mit Preßstoff (212) gefüllt wird, die ein Teil des Isolierkörpers des Plankommutators (210) ist.(220) is formed stepwise with a support part (222) and a flange part (224) during compression, the flange part (224) engaging axially offset in the groove (234) of the metal ring (218), the space between the inner circumferential surface of the Metal ring (218) and the legs (128, -228) of copper segments (226) arranged adjacent to the axis of rotation (214) are then filled with molding material (212) which is part of the insulating body of the face commutator (210).
12. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (10;110;210) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einsetzen des Armierungsringes (16; 116,-216) nur der Tragteil (22 ,-122 ,-222) des Isolierringes (20 ; 120 ;220) auf dem radial nach außen weisenden Teil der Halteanker (28; 128; 228) unabhängig von dem Metallring (18 ; 118 ; 218) vorgespannt ist . 12. A method for producing a commutator (10; 110; 210) according to one of claims 7 to 11, characterized in that after the insertion of the reinforcing ring (16; 116, -216) only the supporting part (22, -122, -222 ) of the insulating ring (20; 120; 220) is prestressed independently of the metal ring (18; 118; 218) on the part of the retaining anchors (28; 128; 228) pointing radially outwards.
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