EP2076945A1 - Kommutator für eine elektrische maschine - Google Patents

Kommutator für eine elektrische maschine

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EP2076945A1
EP2076945A1 EP07788111A EP07788111A EP2076945A1 EP 2076945 A1 EP2076945 A1 EP 2076945A1 EP 07788111 A EP07788111 A EP 07788111A EP 07788111 A EP07788111 A EP 07788111A EP 2076945 A1 EP2076945 A1 EP 2076945A1
Authority
EP
European Patent Office
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commutator
winding connection
segment
segment support
connection hook
Prior art date
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Application number
EP07788111A
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English (en)
French (fr)
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EP2076945B1 (de
Inventor
Andrew Pierson
Dirk Altmeyer
Helmut Huber
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2076945B1 publication Critical patent/EP2076945B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/04—Commutators
    • H01R39/045—Commutators the commutators being made of carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/028—Soldered or welded connections comprising means for preventing flowing or wicking of solder or flux in parts not desired
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/06—Manufacture of commutators
    • H01R43/08—Manufacture of commutators in which segments are not separated until after assembly

Definitions

  • the invention relates to a commutator according to the preamble of claim 1.
  • a hook commutator for an electric motor armature has a plurality of spaced, metallic Segmenttrag kind each having a verkrallten in a hub body mounting portion which is fixedly and electrically connected to a carbon contact segment, wherein the contact segments in total form a brush running surface.
  • An axial section adjoins the attachment section of each segment support part in the axial direction, on which end a winding connection hook is provided, with which a winding wire can be electrically connected.
  • a winding wire is wound in each winding terminal hook.
  • connection process it depends on a necessary connection process of winding wire and winding connection hook on a consistently good mechanical and electrical connection quality of winding connection hook and winding wire.
  • a connection process one uses the so-called "hot staking". In this case, the winding connection hook is deformed so that the winding wire is clamped. Thereafter, an electrical voltage is applied to heat the winding terminal hook and the winding wire. In this process, an insulating layer separates from the winding wire and it finds a welding of winding wire and winding connection hook instead.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a commutator, in which, preferably without reducing the amount of solder, laterally projecting at the mounting portions Lotüber von be avoided.
  • the invention is based on the idea to introduce a recess, in particular an elongated recess, into the fastening segment of the segment support part, which is preferably made of copper or a copper alloy, and / or into the underside of the contact segment, preferably made of a carbon-graphite mixture, facing the fastening section which serves as a solder barrier and which, at least in some areas, prevents the solder from flowing over the peripheral edge of the fastening section or the contact segment.
  • a solder barrier depression can be used in the production of the segment support be embossed or punched in a simple manner in the mounting portion.
  • the depth and width of the solder barrier well should be sized so that sufficient liquid solder can be accommodated to prevent overflow of the solder barrier well.
  • the solder barrier depression preferably completely delimits a soldering surface to be provided during the bonding process with solder.
  • the commutator is designed as a planar commutator with a planar brush running surface, wherein the attachment portion is formed by a radial portion of the segment support member, it is advantageous to arrange the Lotbarriere-depression at least in a radially outer region of the mounting portion to a leakage of liquid solder to prevent on the peripheral side of the commutator.
  • the solder barrier recess has a small edge distance on the contact segment underside and / or on the mounting section top side is arranged.
  • the solder barrier depression is preferably designed as a circumferentially closed, trench-like depression.
  • a heat barrier region having a reduced cross-sectional area is provided in a region between the winding connection hook and the fastening section.
  • the effective cross-sectional area in the thermal barrier area is reduced by introducing into the segment support part at least one circumferentially closed or edge-open recess, which is preferably arcuately contoured, at least partially.
  • the thermal barrier region is preferably formed between two open recesses which are spaced apart in the circumferential direction, open at the edge, in particular curved inward, so that only this small cross-sectional surface area is available for heat transport in the direction of the fastening section.
  • the extent of the heat barrier region in the circumferential direction corresponds at least approximately to the extent of the winding connection hook in the circumferential direction.
  • the Commutator In the production of the Commutator is a metallic stamped and bent part, in particular made of copper for use, which has in the circumferential direction juxtaposed segment support parts. In each case a solder barrier depression is preferably introduced into these segment support parts.
  • Each segment support part has a winding connection hook and a fixing section for fixing a contact segment.
  • Each two adjacent segment support members are connected to each other via a circumferentially oriented, preferably curved web. Otherwise, there is only one air gap between the adjacent segment support members. In sum, all webs form an annular connection.
  • this annular connection is spaced as far as possible from the winding connection hooks, preferably in the region of the free end of the fastening sections remote from the winding connection hooks.
  • a contact disk is first soldered onto the fastening sections.
  • the partial encapsulation of the component comprising a metallic stamped and bent part and a contact disc, which preferably consists of carbon or a carbon-graphite mixture, with an insulating material, preferably a molding material, in particular a thermoset with hardening elements, such as glass fibers or glass fiber beads.
  • the mutually facing metallic sides of the segment support members are also encapsulated.
  • the contact disk In order to realize an electrical insulation of the segment support parts from each other, the contact disk must be divided into individual contact segments in a further step. Furthermore, all connecting webs between the segment supporting parts must be removed. This happens, for example, through a sawing process, where in the width of the saw or the saw blade is preferably less than the air gap between two adjacent segment support parts. After the separation of the connecting webs remain on each segment support member two free, so not isolated from the hub body metal surfaces exist on the heat particularly in the segment support member or its attachment portion "flow" and thus can adversely affect the solder connection to the associated contact segment.
  • the invention relates not only to the finished commutator, but also the annular stamped and bent part, in particular made of copper or a copper alloy for its production, in which the connecting webs between the individual segment support parts are located as far away from the winding connection hooks.
  • FIG. 1 is a perspective view of a commutator designed as a planar commutator
  • Fig. 2 a stamped and bent part for producing a commutator
  • FIG. 3 shows a sectional partial view of the stamped bent part along the section line A - A according to FIG. 2.
  • a designed as a plan commutator commutator 1 for an otherwise known electric machine (not shown) is shown.
  • the invention can also be realized with a commutator having a brush running surface arranged on the lateral surface.
  • the commutator 1 is formed symmetrically to a longitudinal axis L and is rotatably mounted in the mounted state on a not shown, a central receiving opening of the commutator passing through the armature shaft.
  • the commutator 1 has a formed as a plastic injection molded part hub body 3, which carries a plurality of distributed over the circumference, spaced from each other Segmenttragmaschine 4 made of copper.
  • Each segment support part 4 has a plate-shaped fastening section 5 designed as a radial commutator in the commutator 1 designed as a planar commutator, shown in FIG. 2, and an axial section 6 angled away by 90 ° thereto, the latter facing away from the fastening section 5 at its end Winding connection hook 7 carries.
  • the winding connection hooks 7 are bent in the direction of a front-side, planar brush tread 8.
  • the brush tread 8 is formed by a plurality of contact segments 9 made of carbon or a carbon-graphite mixture.
  • Each contact segment 9, which tapers inwardly in the radial direction, is assigned a fastening section 5 of a segment support part 4, wherein each contact segment 9 is soldered firmly and in an electrically conductive manner to the associated fastening section 5.
  • the contact segments 9 are metallized on the fastening sections 5 facing side in a known manner.
  • two adjacent contact segments 9 are electrically insulated from each other via an air gap 10 extending in the radial direction.
  • a stamped and bent part 11 (base) is shown, which is needed for the production of the commutator.
  • the stamped and bent part 11 has a multiplicity of segment support parts 4 which are adjacent in the circumferential direction, with two adjacent segment support parts 4 being connected to each other via a connecting web 12.
  • the contact segments 9 forming contact disc (not shown) soldered, whereupon the unit of stamped and bent part 11 contact disc is partially encapsulated by hub body material, among others, the facing sides 13, 14 of the mounting portions 5 are encapsulated.
  • the connecting webs 12 In order to electrically isolate the individual segment support parts 4 from one another, the connecting webs 12 must be separated from each other in a further step, in particular by a sawing process.
  • the connecting webs 12 are arranged at the inner radius of the stamped and bent part 12. Only obliquely downwardly facing anchoring claws, which may also be dispensed with, project beyond the connecting webs 12 in the radial direction obliquely inside.
  • solder barrier depression 16 is punched into each fastening section 5, which is intended to prevent a flow of solder beyond the edge 17 of the fastening sections 5.
  • the solder barrier depression 16 is a circumferentially closed, essentially triangular-shaped, trench-like depression having a depth t and a width b. The distance of the solder barrier depression 16 from the edge 17 corresponds approximately to the single to double width b of the solder barrier depression 16.
  • a heat barrier region 18 is provided, which deteriorates the heat conduction from the winding connection hooks 7, in particular during a hot-staking process for fastening a winding wire in the direction of the fastening section 5.
  • the cross-sectional area of the heat barrier region 18 is reduced in a region near the winding terminal hook 7 as compared with the cross-sectional area of the axial portion 6.
  • the cross-sectional area reduction is realized by means of two opposing edge-open recesses 19, 20, which are arc-shaped at their inner, mutually facing end are contoured.
  • the extent x of the heat barrier region 18 in the circumferential direction approximately corresponds to the extent x of the associated winding connection hook 7 in the circumferential direction.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kommutator (1) mit einer Bürstenlauffläche (5) bildenden, voneinander distanzierten Kontaktsegmenten (9), die jeweils mit einem Befestigungsabschnitt (5) eines metallischen Segmenttragteils (4) verlötet sind, und mit einem Nabenkörper (3) aus einem elektrisch isolierenden Material, der die ebenfalls voneinander distanzierten Segmenttragteile (9) trägt, welche jeweils mit einem Wicklungsanschlusshaken (7) versehen sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf in die dem Kontaktsegment (9) zugewandte Oberseite des Befestigungsabschnittes (5) und/oder in die dem Befestigungsabschnitt (5) zugewandte Unterseite des Kontaktsegments (4) mindestens eine Lotbarriere-Vertiefung (16) eingebracht ist.

Description

Beschreibung
Titel
Kommutator für eine elektrische Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kommutator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der WO 02/19478 Al ist ein Hakenkommutator für einen Elektromotoranker bekannt. Der bekannte Kommutator weist eine Vielzahl von voneinander beabstandeten, metallischen Segmenttragteilen mit jeweils einem in einem Nabenkörper verkrallten Befestigungsabschnitt auf, der mit einem Kohlekontaktsegment fest und elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Kontaktsegmente in Summe eine Bürstenlauffläche bilden. An den Befestigungsabschnitt jedes Segmenttragteils schließt in axialer Richtung ein Axialabschnitt an, an dem endseitig ein Wicklungsanschlusshaken vorgesehen ist, mit dem ein Wicklungsdraht elektrisch verbindbar ist. Bei der Herstellung des Elektromotorankers wird in jedem Wicklungsanschlusshaken ein Wicklungsdraht gewickelt. Dabei kommt es bei einem notwendigen Verbindungsprozess von Wicklungsdraht und Wicklungsanschlusshaken auf eine gleichbleibend gute mechanische und elektrische Verbindungsqualität von Wicklungsanschlusshaken und Wicklungsdraht an. Als einen Verbindungsprozess nutzt man das sog. "Hot-Staking" . Dabei wird der Wicklungsanschlusshaken so verformt, dass der Wicklungsdraht eingeklemmt wird. Danach wird eine elektrische Spannung angelegt, damit sich Wicklungsanschlusshaken und Wicklungsdraht erwärmen. Bei diesem Vorgang löst sich eine Isolationsschicht von dem Wicklungsdraht und es findet eine Verschweißung von Wicklungsdraht und Wicklungsanschlusshaken statt. Aus der Druckschrift ist es ferner bekannt, im Übergangsbereich zwischen Axialabschnitt und Befestigungsabschnitt des Segmenttragteils einen Bereich mit verringerter Querschnittsfläche vorzusehen, um die Wärmeleitung von dem Wicklungsanschlusshaken zu dem Befestigungsabschnitt zu reduzieren, u.a. um eine Beeinträchtigung der Lötverbindung zwischen Kontaktsegment und Befestigungsabschnitt bei dem Hot-Staking-Prozess zu vermeiden.
Bei der Herstellung der Lötverbindung zwischen den Kohlekontaktsegmenten und den zugehörigen Befestigungsabschnitten treten immer wieder Probleme auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im flüssigen Zustand des Lotes die in- termolekularen Haftkräfte zwischen dem flüssigen Lot und dem Kontaktsegment und/oder zwischen dem Lot und dem metallischen Befestigungsabschnitt stärker sind als die intermolekularen Kohäsionskräfte innerhalb des Lotes. Dies führt zu einer kapillaren Diffusion des flüssigen Lotes in nicht von dem flüssigen Lot benetzte Flächenbereiche - vor allem in Rand- und Eckbereiche von Kohlesegment und Befestigungsabschnitt. Häufig kommt es sogar zu einem seitlichen Überstehen von sich verfestigenden Lottropfen. Diese überragen teilweise den Luftspalt zwischen zwei benachbarten Befesti- gungsabschnitten und führen so zu gefährlichen elektrischen Kurzschlüssen. Weiterhin kommt es vor, dass sich überstehende Lotpartikel im Betrieb der fertigen elektrischen Maschine lösen und in den Bereich der Motorwicklung gelangen und dort Kurzschlüsse verursachen. Auch kann beispielsweise eine mit dem bekannten Kommutator ausgestattete, kraft- stoffdurchflossene Kraftstoffpumpe durch sich lösende Lotpartikel Schaden nehmen. Um seitlich überstehende Lotpartikel zu vermeiden, wurden Versuche unternommen, die Lotmenge zu reduzieren. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten verringerten Festigkeit und einer verringerten elektrischen Leitfähigkeit der Verbindungen aus den Kontaktsegmenten und den zugehörigen Befestigungsabschnitten.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kom- mutator vorzuschlagen, bei dem, bevorzugt ohne die Lotmenge zu reduzieren, seitlich an den Befestigungsabschnitten überstehende Lotüberhänge vermieden werden.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in den vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Be- festigungsabschnitt des Segmenttragteils und/oder in die dem Befestigungsabschnitt zugewandte Unterseite des bevorzugt aus einer Karbon-Graphit-Mischung hergestellten Kontaktsegmentes eine Vertiefung, insbesondere eine langgestreckte Vertiefung, einzubringen, die als Lotbarriere dient und die, zumindest bereichsweise ein Fließen des Lotes über den Umfangsrand des Befestigungsabschnittes bzw. des Kontaktsegmentes verhindert. Eine derartige Lotbarriere-Vertiefung kann bei der Herstellung des Segmenttrag- teils auf einfache Weise in dem Befestigungsabschnitt eingeprägt bzw. eingestanzt werden. Die Tiefe und die Breite der Lotbarriere-Vertiefung sollte so bemessen werden, dass ausreichend flüssiges Lot aufgenommen werden kann, um ein Überströmen der Lotbarriere-Vertiefung zu verhindern.
Bevorzugt begrenzt die Lotbarriere-Vertiefung eine während des Verbindungsprozesses mit Lot zu versehende Lötfläche vollständig. Es ist jedoch auch denkbar, nur bereichsweise eine Lotbarriere-Vertiefung vorzusehen, um nur die gefähr- detsten Bereiche, insbesondere die Luftspalte, die in Um- fangsrichtung zwischen zwei benachbarten Kontaktsegmenten vorgesehen sind, vor dem Eindringen von flüssigem Lot zu schützen .
Falls der Kommutator als Plankommutator mit einer ebenen Bürstenlauffläche ausgebildet ist, wobei der Befestigungsabschnitt von einem Radialabschnitt des Segmenttragteils gebildet ist, ist es von Vorteil, die Lotbarriere-Vertie- fung zumindest in einem radial äußeren Bereich des Befestigungsabschnittes anzuordnen, um ein Austreten von flüssigem Lot an der Umfangsseite des Kommutators zu verhindern.
Um eine möglichst große Lötfläche und damit eine gute Fes- tigkeit und elektrische Leitfähigkeit der Verbindungen aus Kontaktsegmenten und Befestigungsabschnitten zu realisieren, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Lotbarriere-Vertiefung mit geringem Randabstand auf der Kontaktsegmentunterseite und/oder auf der Befestigungsabschnittsoberseite angeordnet ist. Dabei ist die Lotbarriere-Vertiefung bevorzugt als umfangsge- schlossene, grabenartige Vertiefung ausgebildet. Um die Lötverbindung zwischen einem Kontaktsegment und dem zugehörigen Befestigungsabschnitt vor schädlichem Wärmeein- fluss, insbesondere bei einem Hot-Staking-Prozess zur Befestigung eines Wicklungsdrahtes an dem Wicklungsanschluss- haken des zugehörigen Segmenttragteils, zu schützen, ist in Ausgestaltung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, dass in einem Bereich zwischen Wicklungsanschlusshaken und Befestigungsabschnitt ein Wärmebarrierebereich mit einer reduzierten Querschnittsfläche vorgesehen ist. Durch die Reduzie- rung der wirksamen Querschnittsfläche wird der Wärmefluss von den Wicklungsanschlusshaken in Richtung Befestigungsabschnitt und damit in Richtung Lötverbindung verschlechtert, wodurch negative Auswirkungen des Hot-Staking-Prozesses auf die Lötverbindung mit Vorteil vermieden werden.
Zweckmäßigerweise wird die wirksame Querschnittsfläche im Wärmebarrierebereich dadurch verringert, dass in das Segmenttragteil mindestens eine, bevorzugt zumindest teilweise abschnittsweise bogenförmig konturierte, umfangsgeschlos- sene oder randseitig offene Ausnehmung eingebracht ist.
Bevorzugt ist der Wärmebarrierebereich zwischen zwei in Um- fangsrichtung beabstandeten, randseitig offenen, insbesondere innen gebogenen offenen Ausnehmungen ausgebildet, so dass nur dieser geringer Querschnittsflächenbereich für einen Wärmetransport in Richtung Befestigungsabschnitt zur Verfügung steht. Zweckmäßigerweise entspricht die Erstreckung des Wärmebarrierebereiches in Umfangsrichtung zumindest näherungsweise der Erstreckung des Wicklungsan- schlusshakens in Umfangsrichtung.
Einen noch verbesserten Wärmeschutz sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor. Bei der Herstellung des Kommutators kommt ein metallisches Stanz-Biegeteil, insbesondere aus Kupfer zur Anwendung, welches in Umfangsrich- tung nebeneinander angeordnete Segmenttragteile aufweist. Bevorzugt ist in diese Segmenttragteile jeweils eine Lot- Barriere-Vertiefung eingebracht. Jedes Segmenttragteil weist einen Wicklungsanschlusshaken und einen Befestigungsabschnitt zur Festlegung eines Kontaktsegmentes auf. Jeweils zwei benachbarte Segmenttragteile sind über einen in Umfangsrichtung orientierten, vorzugsweise gekrümmten Steg miteinander verbunden. Ansonsten existiert zwischen den benachbarten Segmenttragteilen lediglich ein Luftspalt. In Summe bilden sämtliche Stege eine kreisringförmige Verbindung. Gemäß der Erfindung ist nun vorgesehen, dass diese kreisringförmige Verbindung möglichst weit beabstandet von den Wicklungsanschlusshaken, vorzugsweise im Bereich des von den Wicklungsanschlusshaken entfernten freien Ende der Befestigungsabschnitte angeordnet ist. Hiermit hat es folgende Bewandtnis. Bei der weiteren Fertigung des Kommutators wird zunächst eine Kontaktscheibe auf die Befesti- gungsabschnitte gelötet. Daraufhin erfolgt die teilweise Umspritzung des Bauteils bestehend aus metallischem Stanzbiegeteil und Kontaktscheibe, welche vorzugsweise aus Karbon oder einem Karbon-Graphit-Gemisch besteht, mit einem isolierenden Material, vorzugsweise einem Pressstoff, ins- besondere einem Duroplast mit Verfestigungselementen, wie Glasfasern oder Glasfaserkügelchen . Dabei werden die einander zugewandten metallischen Seiten der Segmenttragteile ebenfalls umspritzt. Um eine elektrische Isolierung der Segmenttragteile voneinander zu realisieren, muss in einem weiteren Schritt die Kontaktscheibe in einzelne Kontaktsegmente unterteilt werden. Weiterhin müssen sämtliche Verbindungsstege zwischen den Segmenttragteilen entfernt werden. Dies geschieht beispielsweise durch einen Sägevorgang, wo- bei die Breite der Säge bzw. des Sägeblattes bevorzugt geringer ist als der Luftspalt zwischen zwei benachbarten Segmenttragteilen. Nach der Durchtrennung der Verbindungsstege bleiben an jedem Segmenttragteil zwei freie, also nicht von dem Nabenkörper isolierte Metallflächen bestehen, über die besonders gut Wärme in das Segmenttragteil bzw. dessen Befestigungsabschnitt "hineinströmen" und sich damit negativ auf die Lötverbindung zu dem zugehörigen Kontaktsegment auswirken kann. Durch die erfindungsgemäße, mög- liehst große Beabstandung der Verbindungsstege (und damit der freien Metallflächen) von den während des Hot-Staking- Prozesses erhitzten Wicklungsanschlusshaken wird eine minimale Wärmemenge über diese freien Flächen in den zugehörigen Befestigungsabschnitt eingeleitet, was sich vorteilhaft auf die Lötverbindung zwischen Befestigungsabschnitt und Kontaktsegment auswirkt.
Die Erfindung betrifft nicht lediglich den fertigen Kommutator, sondern auch das ringförmige Stanzbiegeteil, insbe- sondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zu dessen Herstellung, bei dem die Verbindungsstege zwischen den einzelnen Segmenttragteilen möglichst weit von den Wicklungsanschlusshaken entfernt lokalisiert sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines als Plankommutator ausgebildeten Kommutators, Fig. 2: ein Stanzbiegeteil zur Herstellung eines Kommutators und
Fig. 3: eine geschnittene Teilansicht des Stanzbiegeteils entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 2.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit gleicher Funktion und den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
In den Figuren ist ein als Plankommutator ausgebildeter Kommutator 1 für eine ansonsten bekannte elektrische Maschine (nicht dargestellt) gezeigt. Die Erfindung kann selbstverständlich auch bei einem Kommutator mit auf der Mantelfläche angeordneter Bürstenlauffläche realisiert wer- den. Der Kommutator 1 ist symmetrisch zu einer Längsachse L ausgebildet und ist im montierten Zustand auf einer nicht gezeigten, eine zentrische Aufnahmeöffnung des Kommutators durchsetzende Ankerwelle drehfest montiert.
Der Kommutator 1 weist einen als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Nabenkörper 3 auf, der mehrere, über den Umfang verteilte, voneinander distanzierte Segmenttragteile 4 aus Kupfer trägt. Jedes Segmenttragteil 4 weist einen bei dem als Plankommutator ausgebildeten Kommutator 1 als Radi- alabschnitt ausgebildeten, in Fig. 2 dargestellten, plat- tenförmigen Befestigungsabschnitt 5 und einen um 90° hierzu abgewinkelten Axialabschnitt 6 auf, wobei letzterer an seinem dem Befestigungsabschnitt 5 abgewandten Ende einen Wicklungsanschlusshaken 7 trägt. Die Wicklungsanschlusshaken 7 sind in Richtung einer stirnseitigen, ebenen Bürstenlauffläche 8 gebogen.
Die Bürstenlauffläche 8 wird gebildet von einer Vielzahl von Kontaktsegmenten 9 aus Karbon oder einem Karbon-Graphit-Gemisch. Jedem sich in radialer Richtung nach innen verjüngenden Kontaktsegment 9 ist ein Befestigungsabschnitt 5 eines Segmenttragteils 4 zugeordnet, wobei jedes Kontakt- segment 9 fest und elektrisch leitend mit dem zugehörigen Befestigungsabschnitt 5 verlötet ist. Dabei sind die Kontaktsegmente 9 auf der den Befestigungsabschnitten 5 zugewandten Seite in bekannter Weise metallisiert.
In Umfangsrichtung sind jeweils zwei benachbarte Kontaktsegmente 9 über einen in radialer Richtung verlaufenden Luftspalt 10 elektrisch voneinander isoliert.
In Fig. 2 ist ein Stanzbiegeteil 11 (Basis) dargestellt, das zur Herstellung des Kommutators benötigt wird. Das Stanzbiegeteil 11 weist eine Vielzahl von in Umfangsrich- tung benachbarten Segmenttragteilen 4 auf, wobei jeweils zwei benachbarte Segmenttragteile 4 über einen Verbindungssteg 12 miteinander verbunden sind. Auf das Stanzbiegeteil 12 wird eine, später die Kontaktsegmente 9 bildende, Kontaktscheibe (nicht dargestellt) aufgelötet, woraufhin die Einheit aus Stanzbiegeteil 11 und Kontaktscheibe teilweise von Nabenkörpermaterial umspritzt wird, wobei u.a. die einander zugewandten Seiten 13, 14 der Befestigungsabschnitte 5 umspritzt werden. Um die einzelnen Segmenttragteile 4 voneinander elektrisch zu isolieren, müssen die Verbindungsstege 12 in einem weiteren Schritt, insbesondere durch einen Sägevorgang voneinander getrennt werden. Damit die dann entstehenden, freien Metallflächen, möglichst weit von den Wicklungsanschlusshaken 7 beabstandet sind, sind die Verbindungsstege 12 am Innenradius des Stanzbiegeteils 12 angeordnet. Lediglich schräg nach unten weisende Verankerungskrallen, auf die gegebenenfalls auch verzichtet werden kann, überragen die Verbindungsstege 12 in radialer Richtung nach schräg innen.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist in jeden Befestigungsabschnitt 5 eine Lotbarriere-Vertiefung 16 eingestanzt, die ein Fließen von Lot über den Rand 17 der Befestigungsabschnitte 5 hinaus vermeiden soll. Bei der Lotbarriere-Vertiefung 16 handelt es sich um eine umfangsge- schlossene, im Wesentlichen dreieckförmig konturierte, grabenartige Vertiefung mit einer Tiefe t und einer Breite b. Der Abstand der Lotbarriere-Vertiefung 16 vom Rand 17 entspricht etwa der einfachen bis doppelten Breite b der Lotbarriere-Vertiefung 16.
Am in der Zeichnungsebene oberen Ende der Axialabschnitte 6, also unmittelbar benachbart zu dem jeweiligen Befestigungsabschnitt 5 ist ein Wärmebarrierebereich 18 vorgesehen, der die Wärmeleitung von den Wicklungsanschlusshaken 7, insbesondere bei einem Hot-Staking-Prozess zur Befestigung eines Wicklungsdrahtes in Richtung Befestigungsabschnitt 5 verschlechtert. Die Querschnittsfläche des Wärmebarrierebereiches 18 ist im Vergleich zur Querschnittsfläche des Axialabschnittes 6 in einem Bereich in der Nähe des Wicklungsanschlusshakens 7 reduziert. Die Querschnittsflächenreduzierung wird mittels jeweils zweier gegenüberliegender randseitig offener Ausnehmungen 19, 20 realisiert, die an ihrem inneren, einander zugewandten Ende bogenförmig konturiert sind. Die Erstreckung x des Wärmebarrierebereiches 18 in Umfangsrichtung entspricht in etwa der Erstreckung x des zugehörigen Wicklungsanschlusshakens 7 in Umfangsrichtung .

Claims

Ansprüche
1. Kommutator (1) mit eine Bürstenlauffläche (8) bildenden, voneinander distanzierten Kontaktsegmenten (9), die jeweils mit einem Befestigungsabschnitt (5) eines metallischen Segmenttragteils (4) verlötet sind, und mit einem Nabenkörper (3) aus einem elektrisch isolierenden Material, der die ebenfalls voneinander distanzierten Segmenttragteile (4) trägt, welche jeweils mit einem Wicklungsanschlusshaken (7) versehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass in eine einem der Kontaktsegmente (9) zugewandte Oberseite mindestens eines der Befestigungsabschnitte (5) und/oder in eine einem der Befestigungsabschnitte (5) zugewandte Unterseite mindestens eines der Kontaktsegmente (9) mindestens eine Lotbarriere-Vertiefung (16) eingebracht ist.
2. Kommutator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotbarriere-Vertiefung (16) eine Lötfläche zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umrandet .
3. Kommutator (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Lotbarriere-Vertiefung (16) sich zumindest näherungsweise in Umfangsrichtung (x) erstreckend, axial zwischen Lötfläche und Wicklungsan- schlusshaken (7) angeordnet ist.
4. Kommutator (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotbarriere-Vertiefung
(16) mit geringem Randabstand (17) auf der Kontaktsegmentunterseite (9) und/oder der Befestigungsab- schnittsoberseite (5) angeordnet ist.
5. Kommutator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche mindestens eines der Segmenttragteile (4) in einem zwi- sehen dem Befestigungsabschnitt (5) und dem Wicklungsanschlusshaken (7) angeordneten Wärmebarrierebereich (18) geringer ist, als in einem Bereich zwischen dem Wärmebarrierebereich (18) und dem Wicklungsanschlusshaken (7) .
6. Kommutator (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche im Wärmebarrierebereich (18) durch mindestens eine, vorzugsweise zumindest abschnittsweise bogenförmig konturierte, umfangs- geschlossene oder randseitig offene Ausnehmung (19, 20) in dem Segmenttragteil (4) verringert ist.
7. Kommutator (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Umfangsrichtung (x) beabstandete, randseitig offene Ausnehmungen (19, 20) vorgesehen sind.
8. Kommutator (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Wärme- barrierebereichs (16) in Umfangsrichtung (x) zumindest näherungsweise der Erstreckung des Wicklungsanschlusshakens (7) in Umfangsrichtung (x) entspricht.
9. Kommutator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede in Richtung der benachbarten Befestigungsabschnitte (5) weisenden Seiten (13, 14) des Befestigungsabschnitts (5) bis auf jeweils eine freie Metallfläche von dem Nabenkörper (3) umspritzt sind, wobei die freien Metallflächen mit Abstand zu einem den Wicklungsanschlusshaken (7) tragenden Axialabschnitt (6) des Segmentragteils (4) angeordnet sind.
10. Kommutator (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Metallflächen im Bereich des freien Endes des Befestigungsabschnittes (5) angeordnet sind.
11. Ringförmiges Stanzbiegeteil (11) zur Herstellung eines Kommutators (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mehreren in Umfangsrichtung (x) nebeneinander angeordneten Segmenttragteilen (4) mit jeweils einem Wicklungsanschlusshaken (7), wobei jeweils zwei benachbarte Segmenttragteile (4) über einen Verbindungssteg (12) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (12) an dem dem Wicklungsanschlusshaken (7) abgewandten Endbereich der Segmenttragteile angeordnet sind.
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