EP2248232A2

EP2248232A2 - Kommutator, elektrowerkzeug mit einem elektromotor mit einem solchen kommutator und verfahren zur herstellung eines kommutators

Info

Publication number: EP2248232A2
Application number: EP09715559A
Authority: EP
Inventors: Michael Schmohl; Helmut Stolpmann
Original assignee: Metabowerke GmbH and Co; Kolektor Kautt und Bux GmbH
Current assignee: Metabowerke GmbH and Co; Kolektor Kautt und Bux GmbH
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2010-11-10
Also published as: DE102008011504A1; US20110037341A1; WO2009106229A3; WO2009106229A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kommutator (1) mit elektrisch leitfähigen Kommutatorsegmenten (12), die pressstoffkörperfrei um eine Rotationsachse (10) herum angeordnet sind und durch einen zwischen zwei benachbarten Kommutatorsegmenten (12) angeordneten Luftspalt (14) voneinander elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in fließfähiger Phase formenfrei auf den Kommutator (1) aufgetragenes Fixiermittel (42) nach einem Fließvorgang zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (10) herum benachbarten Kommutatorsegmenten (12) ausgehärtet ist, und dass durch das ausgehärtete Fixiermittel (42) die Position der Kommutatorsegmente (12) fixiert ist, sowie ein Eiektrowerkzeug mit einem Elektromotor mit einem solchen Kommutator und Verfahren zur Herstellung eines Kommutators.

Description

Kommutator, Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor mit einem solchen Kommutator und Verfahren zur Herstellung eines Kommutators

Die Erfindung betrifft einen Kommutator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor mit einem solchen Kommutator sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators.

Derartige Kommutatoren werden beispielsweise für Elektromotoren von Elektrowerkzeugen eingesetzt und sind dort regelmäßig hohen Belastungen ausgesetzt. Bei den bekannten Kommutatoren werden die um eine Rotationsachse herum angeordneten Kommutatorsegmente üblicherweise durch einen elektrisch isolierenden Pressstoffkörper miteinander verbunden, der unter Druck an die Kommutatorsegmente angeformt wird. Dadurch kann in dem Kommutator ein Gewölbedruck entstehen, der in einigen Anwendungsfällen nachteilig ist.

Die DD 138 455 A1 zeigt einen Kommutator für elektrische Maschinen, dessen Kommutatorbelag gegen Zerstörung und unzulässige Formänderung infolge der eigenen Fliehkraft durch Ringe, die ihn an seinem Außendurchmesser umfassen oder die in seine Stirnseiten eingelassen sind, geschützt ist.

Die DE 38 13 711 C2 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fertigbearbeiten von Kollektor-Rohlingen, die eine Vielzahl von Kollektorleisten aufweisen, die im Abstand voneinander über den Umfang verteilt und voneinander elektrisch mit Hilfe von Nuten isoliert sind.

Die DE 1 275 193 A zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators für elektrische Maschinen, dessen Lamellen durch in seine stirnseitige Ringnuten eingepasste und über die Stirnseiten der Lamellen hinausragende isolierende Haiteringe in sich und gegen eine mit isolierendem Material umkleidete Kommutatornabe zentriert werden.

Aus der DE 37 14 098 AI ist ein Kommutator bekannt, bei dem der durch die Kommutatorsegmente gebildete Körper zumindest im dynamisch und thermisch unbeanspruchten Zustand gewöl bedruckfrei ist. Hierzu wird unter anderem vorgeschlagen, auf einem Pressstoffkörper zu verzichten und die Kommutatorsegmente lediglich durch einen Armierungsring an einem Nabenkörper zu fixieren und zwischen den Kommutatorsegmenten eine Luftspaltisolierung vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator, ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor mit einem Kommutator sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators bereitzustellen, die gegenüber den bekannten Kommutatoren, Elektrowerkzeugen und Herstellverfahren weiter verbessert sind. In einer Ausführungsart soll ein Kommutator bereitgestellt werden, der eine hohe Strombelastbarkeit und hohe mechanische Festigkeit aufweist, so dass beispielsweise höhere Drehmomente und/oder höhere Umdrehungsgeschwindigkeiten für den zugehörigen Elektromotor und damit für das Elektrowerkzeug möglich sind. Außerdem soll das Herstellverfahren gegenüber den bekannten hochbelastbaren Kommutatoren vereinfacht sein.

Die Aufgabe ist durch den im Anspruch 1 bestimmten Kommutator sowie durch das im nebengeordneten Anspruch bestimmte Elektrowerkzeug und das im weiter nebengeordneten Anspruch bestimmte Herstell verfahren gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.

In einer Ausführungsart weist der Kommutator elektrisch ieitfähige Kommutatorsegmente auf, die pressstoffkörperfrei um eine Rotationsachse herum angeordnet sind und durch einen zwischen benachbarten

Kommutatorsegmenten angeordneten Luftspalt voneinander elektrisch isoliert sind. Ein in fließfähiger Phase formenfrei auf den Kommutator aufgetragenes Fixiermittel ist nach einem Fließvorgang zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Rotationsachse herum benachbarten Kommutatorsegmenten ausgehärtet, und durch das ausgehärtete Fixiermittel ist die Position der Kommutatorsegmente fixiert.

Im noch nicht ausgehärteten Zustand fließt das formenfrei aufgetragene Fixiermittel mindestens abschnittsweise in den sich axial parallel zur Rotationsachse erstreckenden Luftspalt zwischen zwei benachbarten Kommutatorsegmenten hinein und fixiert nach dem Aushärten die Kommutatorsegmente in ihrer Position zueinander und gegenüber einer Antriebswelle des Elektromotors. In einer Ausführungsart ist abgesehen von dem Fixiermittel, das aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, beispielsweise einem thermisch aushärtbaren Kunstharz, zwischen den Kommutatorsegmenten lediglich eine Luftisolation vorgesehen.

Die Segmente können radial innen in Anlage an einem hülsenförmigen Nabenkörper oder unmittelbar an der Antriebswelle des Elektromotors sein. Der Nabenkörper oder die Antriebswelle weist hierzu eine elektrisch isolierende Oberfläche auf oder ist mindestens in diesem Abschnitt vollständig aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt. Sofern der Kommutator einen Nabenkörper aufweist, ist dieser an der Antriebswelle des Elektromotors drehfest festlegbar. Die Antriebswelle und/oder der Nabenkörper können auf ihren einander zugewandten Oberflächen Vertiefungen und/oder Erhebungen aufweisen, insbesondere axial verlaufende Nuten oder Stege, durch die Hohlräume gebildet sind, in welche das Fixiermittel ebenfalls eindringen kann und dadurch die drehfeste Verbindung zwischen Nabenkörper und Antriebswelle festigt.

Das Fixiermittel ist erst aufgetragen, nachdem der Herstellvorgang des Kommutators bereits abgeschlossen ist, vorzugsweise nachdem auch die elektrischen Anschlussleitungen für Wicklungen des Motors oder Generators bereits an den Kommutatorsegmenten angeschlossen sind.

In einer Ausführungsart ist das Fixiermittel nur an einem in Bezug auf die Rotationsachse radial innen liegenden Abschnitt der Kommutatorsegmente in fixierender Anlage. Der radial innen liegende Abschnitt kann dabei durch eine geeignete geometrische Gestaltung, beispielsweise durch eine taillenartige Verjüngung, von einem daran anschließenden Abschnitt abgegrenzt sein. Durch das nur radial innen anliegende Fixiermittel ist gewährleistet, dass der Luftspalt zwischen den Kommutatorsegmenten nach wie vor eine ausreichende radiale Erstreckung hat, um eine effektive Luftstromkühlung des Kommutators im Betrieb zu gewährleisten. Außerdem ist anders als bei der Anformung eines Pressstoffkörpers gewährleistet, dass der Luftspalt ausreichend tief ist. Dadurch können Ablagerungen oder jedenfalls die störenden Auswirkungen solcher Ablagerungen verhindert werden, die aufgrund von Abrieb im Bereich der die Kommutatorlauffläche bildenden Kopfabschnitte der Kommutatorsegmente entstehen können und zu einer Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit des Kommutators führen können.

In einer Ausführungsart ist das Fixiermittel über mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 % und insbesondere mindestens 80 % der radialen Erstreckung eines in Bezug auf die Rotationsachse radial innen liegenden Abschnittes der Kommutatorsegmente in fixierender Anlage. Der radial innen liegende Abschnitt weist dabei eine Erstreckung in radialer Richtung auf, die weniger als 50 %, vorzugsweise weniger als 30 %, der gesamten radialen Erstreckung der Kommutatorsegmente beträgt. In einer Ausführungsart verbleiben somit mehr als 50 %, vorzugsweise mehr als 80 %, der radialen Erstreckung der Kommutatorsegmente von dem Fixiermittel unbedeckt und stehen für die Bildung des Luftspalts zur Verfügung.

In einer Ausführungsart weisen die Kommutatorsegmente einen Anschlussabschnitt für den Anschluss einer Wicklungsleitung eines zugehörigen Elektromotors auf, insbesondere einer Ankerwicklung. Der Anschlussabschnitt kann dadurch gebildet sein, dass ein axialer Endabschnitt des Kommutatorsegmentes hakenförmig umgebogen ist.

In einer Ausführungsart ist die Erstreckung der Kommutatorsegmente in Umfangsrichtung an ihrem Anschlussabschnitt und/oder an einem an den Anschlussabschnitt angrenzenden Abschnitt gegenüber der radialen Erstreckung der Kommutatorsegmente in ihrem die Lauffläche bildenden Abschnitt reduziert. Durch diese Verjüngung der Kommutatorsegmente ist das Einfließen des formenfrei aufgetragenen Fixiermittels verbessert. Außerdem ist durch die Verbreiterung des Luftspaltes die Luftkühlung des Kommutators verbessert. Die Verjüngung kann in axialer Richtung stufenförmig ausgebildet sein oder kontinuierlich, insbesondere durch eine schräg verlaufende Kante, durch die eine Trichterform für das Einfließen des formenfrei aufgetragenen Fixiermittels in axialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse gebildet ist.

In einer Ausführungsart ist das Fixiermittel im Bereich des dem Anschlussabschnitt zugewandten axialen Endes des Kommutatorsegmentes in fixierender Anlage. Insbesondere kann das Fixiermittel im Bereich des dem Anschlussabschnitt zugewandten axialen Endes des

Kommutatorsegmentes aufgetragen sein und sich von dort mindestens abschnittsweise in den Luftspalt hinein erstrecken. Das Fixiermittel muss dabei nicht über die gesamte axiale Erstreckung in fixierender Anlage an den Kommutatorsegmenten sein. In einer Ausführungsart ist das Fixiermittel über mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 50 % und insbesondere mindestens 75 % der axialen Erstreckung der Kommutatorsegmente in fixierender Anlage.

In einer Ausführungsart ist der Abstand zwischen zwei Kommutatorsegmenten in Umfangsrichtung um die Rotationsachse herum, insbesondere der Abstand zwischen zwei radial innen liegenden Abschnitten benachbarter Kommutatorsegmente, und die Viskosität des in fließfähiger Phase aufgebrachten Fixiermittels derart aufeinander abgestimmt, dass aufgrund der auftretenden Kapillarität, d. h. der auftretenden Kapillarkräfte, das Fixiermittel in den Bereich zwischen zwei Kommutatorsegmenten hinein fließt. Der Fließvorgang kann außerdem durch die auf das Fixiermittel wirkende Gravitationskraft unterstützt sein.

In einer Ausführungsart sind mit dem Fixiermittel auch Wicklungsleitungen eines Elektromotors, die an die Kommutatorsegmente angeschlossen sind, in Bezug auf den Kommutator fixiert. Vorzugsweise kann hierzu das Fixiermittel auf den Anschlussabschnitt der Kommutatorsegmente mit den angeschlossenen Wicklungsleitungen aufgetragen werden und von dort befördert durch die Kapillarkräfte und/oder die Gravitationskraft in den Luftspalt zwischen die Kommutatorsegmente hinein fließen.

In einer Ausführungsart ist das Fixiermittel ein auf den Kommutator aufträufel bares Harz. Die bei einem Träufelharz, insbesondere einem styrolhaltigen Träufelharz, beim Aushärten auftretende Blasenbildung, die grundsätzlich unerwünscht ist, wird durch den durch die Kapillarität beförderten Fließvorgang minimiert.

In einer Ausführungsart sind die Kommutatorsegrnente mittels eines Klemmelements, vorzugsweise mittels mindestens zwei, an axial unterschiedlichen Positionen angeordneten Klemmelementen, auf dem Nabenkörper oder unmittelbar auf der Antriebswelle fixiert. Als Klemmelement kann insbesondere ein Klemmring eingesetzt werden, der aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten, Kunststoff oder aus Keramik hergestellt sein kann. Durch eine federelastische Verformung des Klemmmittels und/oder der Kommutatorsegmente und/oder des Nabenkörpers bzw. der Antriebswelle ist eine hohe Klemmkraft bereitstell bar. Die Erfindung betrifft auch ein Elektrowerkzeug, das einen Elektromotor mit einem vorstehend beschriebenen Kommutator aufweist. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass durch das Fixiermittel sowohl die Wicklungsleitungen beispielsweise eines Ankers des Elektromotors als auch die Kommutatorsegmente gleichzeitig fixierbar sind.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen Kommutators, bei dem ein Fixiermittel in fließfähiger Phase formenfrei auf dem Kommutator aufgetragen wird und nach einem Fließvorgang zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Rotationsachse herum benachbarten Kommutatorsegmenten ausgehärtet wird und dadurch die Position der Kommutatorsegmente fixiert wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der

Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbundes mit elektrisch leitfähigen Kommutatorsegmenten,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Verbund der Fig. 1 ,

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch den Verbund der Fig. 1 ,

Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Endabschnitts einer Antriebswelle eines Elektromotors mit einem erfindungsgemäßen Kommutator, und

Fig. 5 zeigt einen Schnitt gemäß V-V durch den Endabschnitt der Antriebswelle der Fig. 4.. Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbundes 2 mit elektrisch leitfähigen Kommutatorsegmenten 12, die um eine Rotationsachse 10 herum angeordnet sind. Durch einen zwischen jeweils zwei benachbarten Kommutatorsegmenten 12 angeordneten Luftspalt 14 sind diese voneinander elektrisch isoliert. Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Verbund 2 der Fig. 1 rechtwinklig zur Rotationsachse 10. Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schnitts durch den Verbund 2 der Fig. 1 entlang der Rotationsachse 10.

Wie sich insbesondere auch aus der Fig. 3 ergibt, sind die Kommutatorsegmente 12 jeweils mit einem in Bezug auf die Rotationsachse 10 radial innen liegenden Abschnitt 16 in Anlage an einem hülsenförmigen Nabenkörper 18. Während die Kommutatorsegmente 12 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellt sind, beispielsweise aus Kupfer, ist der Nabenkörper 18 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus einem faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten, Polymerkunststoff, beispielsweise einem Duroplast. Alternativ hierzu kann der Nabenkörper 18 auch auf seiner den Kommutatorsegmenten 12 zugewandten, vorzugsweise kreiszylindrischen Außenfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen.

Neben dem radial innen liegenden Abschnitt 16, der auch als Fußabschnitt bezeichnet werden kann, weisen die Kommutatorsegmente 12 einen Verbindungsabschnitt 20 sowie einen die Lauffläche des Kommutators 1 bildenden Kopfabschnitt 22 auf. Der Verbindungsabschnitt 20 weist dabei eine geringere axiale Erstreckung als der angrenzende Fußabschnitt 16 und der angrenzende Kopfabschnitt 22 auf, so dass dadurch an den einander gegenüberliegenden axialen Enden der Kommutatorsegmente 12 im Bereich des Verbindungsabschnittes 20 eine Aussparung gebildet ist, die im Verbund 2 eine konzentrisch zur Rotationsachse 10 umlaufende Nut ausbilden, in welche als Klemmmittel 24 jeweils ein Armierungsring 24 eingelegt ist. Die axiale Erstreckung des Klemmmittels 24 ist dabei größer als der axiale Überstand des Fußabschnittes 16 gegenüber dem

Verbindungsabschnitt 20, so dass das Klemmmittel 24 axial über das Ende des Fußabschnittes 16 übersteht. Der Kopfabschnitt 22 weist ebenfalls eine längere axiale Erstreckung auf als der Verbindungsabschnitt 20 und überragt an den axialen Endseiten sogar noch das Klemmmittel 24.

An einem axialen Ende bildet der Kopfabschnitt 22 einstückig einen Anschlussabschnitt 26 aus, der im Ausführungsbeispiel durch ein hakenförmiges Umbiegen des Kopfabschnittes 22 gebildet ist. An den Anschlussabschnitt 26 kann eine Anschlussleitung einer Wicklung des zugehörigen Elektromotors festgelegt werden und mit dem Kommutatorsegment 12 elektrisch verbunden werden.

Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, weist ein an den Anschlussabschnitt 26 angrenzender weiterer Abschnitt 52 eine geringere Erstreckung in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 10 herum auf als der an diesen weiteren Abschnitt 52 angrenzende Abschnitt 50 der Kommutatorsegmente 12, der die Lauffläche für den Kommutator 1 bildet. In einer Ausführungsart ist die geringere Erstreckung nur im Kopfabschnitt 22 der Kommutatorsegmente 12 vorgesehen, während der Fußabschnitt 16 und/oder der Verbindungsabschnitt 20 über die gesamte axiale Länge eine konstante Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisen. Der Übergang vom Laufflächenabschnitt 50 zum weiteren Abschnitt 52 erfolgt durch eine Schrägfläche 54. Damit ergibt sich eine trichterförmige Verbreiterung des Luftspaltes 14 am Übergang vom Laufflächenabschnitt 50 zum weiteren Abschnitt 52. Die von den Flächen, die den weiteren Abschnitt 52 seitlich begrenzen, bestimmten Ebenen verlaufen parallel zur Rotationsachse 10 und können auch parallel zueinander verlaufen, oder diese Ebenen können zueinander so geneigt sein, dass sich diese Ebenen in der Rotationsachse 10 schneiden. Dementsprechend kann im Bereich zwischen den weiteren Abschnitten 52 benachbarter Kommutatorsegmente 12 die Breite des Luftspalts 14 in Umfangsrichtung unabhängig vom radialen Abstand von der Rotationsachse 10 sein, oder die Breite des Luftspaltes 14 verringert sich mit abnehmendem Abstand von der Rotationsachse 10. Die axiale Erstreckung des weiteren Abschnitts 52 beträgt zwischen 10 und 60 %, insbesondere zwischen 20 und 45 % und vorzugsweise zwischen 30 und 35 % der axialen Erstreckung des Laufflächenabschnitts 50. Der umgebogene Anschlussabschnitt 26 weist gegenüber dem weiteren Abschnitt 52 eine weiter reduzierte Erstreckung in Umfangsrichtung auf.

Der Nabenkörper 18 ist hülsenförmig mit einer vorzugsweise kreiszylindrischen Bohrung, die an ihren axialen Endseiten aufgeweitet ist, wobei die Aufweitung durch einen Radius oder mindestens abschnittsweise durch eine Kegelfläche gebildet sein kann. Im Ausführungsbeispiel ist der Nabenkörper 18 axial endseitig durch jeweils eine Fase 28 aufgeweitet.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist der radial innen liegende Abschnitt 16 durch eine taillenartige Verjüngung von dem Verbindungsabschnitt 20 abgegrenzt. Der Kopfabschnitt 22 ist durch eine taillenartige Verjüngung gegenüber dem Verbindungsabschnitt 20 abgegrenzt. Zwischen den radial innen liegenden Abschnitten 16 und den Kopfabschnitten 22 von zwei benachbarten Kommutatorsegmenten 12 ist die Weite des Luftspaltes 14 im Wesentlichen unabhängig von dem radialen Abstand zur Rotationsachse, d.h. konstant, wohingegen der Luftspalt 14 im Bereich des Verbindungsabschnitts 20 eine größere Weite aufweist. Der dem Nabenkörper 1 8 zugewandte radial innen liegende Abschnitt 16 weist eine, plane oder eine konzentrisch zur Rotationsachse 10 gewölbte Stirnfläche auf, mit welcher das Kommutatorsegment 12 in Anlage an dem Nabenkörper 18 ist.

In einer Ausführungsart können in dem Luftspalt 14, insbesondere in dem durch die Verbindungsabschnitte 20 benachbarter Kommutatorsegmente 12 begrenzten Bereich des Luftspaltes 14, Stabilisierungselemente angeordnet sein. In diesem Fall können die Klemmmittel 24, insbesondere Armierungsringe, nicht oder jedenfalls nicht nur in Anlage an den Kommutatorsegmenten 12 sein, sondern in Anlage an den Stabilisierungselementen. Die Stabilisierungselemente können beispielsweise durch zylindrische Stabilisierungskörper gebildet sein, an denen die Klemmmittel 24 klemmend anliegen. Dadurch wird die

Klemmkraft des Klemmmittels 24 über die Stabilisierungselemente in die Kommutatorsegmente 12 eingeleitet und dadurch die Festigkeit des Kommutators 1 weiter erhöht. Ein solches Stabilisierungselement kann in jedem Luftspalt 14 des Kommutators 1 angeordnet sein öder es können nur in einigen, vorzugsweise in Umfangsrichtung gleich verteilt angeordneten Luftspalten 14 Stabilisierungselemente angeordnet sein.

Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Endabschnitts einer Antriebswelle 30 eines Elektromotors mit einem erfindungsgemäßen Kommutator 1. Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt gemäß V-V durch den Endabschnitt der Antriebswelle 30 der Fig. 4.

Die Antriebswelle 30 weist einen vorzugsweise metallischen Wellenkern 32 auf, der mindestens abschnittsweise von einem Wellenmantel 34 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff umgeben ist. Endseitig tritt der Wellenkern 32 aus dem Wellenmantel 34 heraus und weist in diesem Abschnitt eine umlaufende Nut 36, beispielsweise für das Einlegen eines Wellensicherungsringes, und einen Lagerzapfen 38 auf. Im Bereich des Wellenmantels 34 weist der Wellenkern 32 mindestens abschnittsweise und vorzugsweise umlaufende Vertiefungen 40 auf, beispielsweise eine spiralförmige Nut, durch welches die drehfeste Verbindung zwischen Wellenmantel 34 und Wellenkern 32 verfestigt ist.

Auf der Außenseite weist der Wellenmantel 34 parallel zur Rotationsachse 10 verlaufende Stege 48 mit dazwischen angeordneten Nuten auf. An den Stegen 48 ist der Nabenkörper 18 in klemmender Anlage an dem Wellenmantel 34 und damit an der Antriebswelle 30. Der Kommutator 1 ist dabei derart auf die Antriebswelle 30 aufgesetzt, dass der mit den Wicklungsleitungen zu verbindende Anschlussabschnitt 26 an dem Ende des Kommutators 1 liegt, das von einem dem Kommutator 1 nahen Ende der Antriebswelle 32 entfernt ist.

Das in fließfähiger Phase formenfrei auf den Kommutator 1 aufgetragene Fixiermittel 42 deckt dabei den Bereich des Anschlussabschnittes 26 ab und ist von dort in den Bereich des Luftspaltes 14 zwischen jeweils zwei Kommutatorsegmente 12 hineingeflossen. Die Geometrie des Luftspaltes 14, insbesondere die Geometrie der radial innen liegenden Abschnitte 16 der Kommutatorsegmente 12, und die Viskosität des Fixiermittels 42 in der fließfähigen Phase sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass sich das Fixiermittel 42 im ausgehärteten Zustand zwischen 40 und 60 % der axialen Erstreckung der Kommutatorsegmente 12 in den Luftspalt 14 hinein erstreckt. In radialer Richtung ist das ausgehärtete Fixiermittel 42 in einem Bereich von etwa 40 bis 60 % der radialen Erstreckung des radial innen liegenden Abschnittes 16 in Anlage an den Kommutatorsegmenten 12.

Das Fixiermittel 42 fließt außerdem in die zwischen den Stegen 48 angeordneten Nuten hinein und fixiert zusätzlich den Nabenkörper 18 auf dem Wellenmantel 34 und damit auf der Antriebswelle 30. Dabei fließt das Fixiermittel 42 in den Nuten zwischen den Stegen 48 ebenfalls nicht über die gesamte axiale Länge, sondern nur in etwa so weit, wie es auch in Anlage an den Kommutatorsegmenten 12 ist, im Ausführungsbeispiel zwischen 40 und 60 % der axialen Erstreckung der Kommutatorsegmente 12.

Das Fixiermitte! 42 schließt an einen Formkörper 46 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff an, der auf der Antriebswelle 30 an den Kommutator 1 in Richtung auf eine in den Figuren 4 und 5 nur teilweise dargestellte Ankerwicklung 44 anschließt. Zum Auftragen kann die Antriebswelle 30 mit dem aufgesetzten Kommutator 1 in horizontaler Lage der Rotationsachse 10 gedreht werden und dabei von oben das Fixiermittel 42 auf den Anschlussabschnitt 26 aufgeträufelt werden. Durch die auftretenden Kapillarkräfte und/oder durch die auf das Fixiermittel 42 wirkende Gravitationskraft kommt es zu der Verteilung des Fixiermittels in den Luftspalt 14 zwischen den Kommutatorsegmenten 12 und/oder in die durch die Stege 48 gebildeten Nuten hinein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Kommutator (1 ) mit elektrisch leitfähigen Kommutatorsegmenten (12), die pressstoffkörperfrei um eine Rotationsachse (10) herum angeordnet sind und durch einen zwischen zwei benachbarten Kommutatorsegmenten (1 2) angeordneten Luftspalt (14) voneinander elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein in fließfähiger Phase formenfrei auf den Kommutator (1) aufgetragenes Fixiermittel (42) nach einem Fließvorgang zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (10) herum benachbarten Kommutatorsegmenten (1 2) ausgehärtet ist, und dass durch das ausgehärtete Fixiermittel (42) die Position der Kommutatorsegmente

(12) fixiert ist.

2. Kommutator (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel erst aufgetragen ist, nachdem der Herstellvorgang des Kommutators bereits abgeschlossen ist, vorzugsweise nachdem auch elektrische Anschlussleitungen für Wicklungen eines Motors oder Generators bereits an den Kommutatorsegmenten angeschlossen sind.

3. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (42) im ausgehärteten Zustand in fixierender Anlage an einem in Bezug auf die Rotationsachse (10) radial innen liegenden Abschnitt (16) der Kommutatorsegmente (12) ist.

4. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (42) über mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 % und insbesondere mindestens 80 % der radialen Erstreckung eines in Bezug auf die Rotationsachse (10) radial innen liegenden Abschnittes (16) der Kommutatorsegmente (12) in fixierender Anlage ist.

5. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutatorsegmente (12) einen Anschlussabschnitt (26) für den Anschluss einer Wicklungsleitung eines Elektromotors aufweisen, und dass das Fixiermittel (42) im Bereich des dem Anschlussabschnitt (26) zugewandten axialen Endes des Kommutatorsegmentes (12) in fixierender Anlage ist.

6. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (42) über mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 50 % und insbesondere mindestens 75 % der axialen Erstreckung der Kommutatorsegmente (12) in fixierender Anlage ist.

7. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen zwei

Kommutatorsegmenten (12) in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (10) und die Viskosität des in fließfähiger Phase aufgebrachten Fixiermittels (42) derart aufeinander abgestimmt sind, dass sich aufgrund der auftretenden Kapillarität eine Verteilung des Fixiermittels (42) axial entlang der Rotationsachse (10) einstellt.

8. Kommutator (1 ) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Fixiermittel (42) auch Wicklungsleitungen eines Elektromotors, die an die Kommutatorsegmente (12) angeschlossen sind, in Bezug auf den Kommutator (1) fixiert sind.

9. Kommutator (1) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (42) ein auf den Kommutator (1) aufträufel bares Harz ist.

10. Elektrowerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrowerkzeug einen Elektromotor mit einem Kommutator (1) nach Anspruch 1 oder einem der vorgenannten Ansprüche aufweist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Kommutators (1) mit elektrisch leitfähigen Kornmutatorsegrnenten (12), die pressstoff körperfrei um eine Rotationsachse (10) herum angeordnet werden und durch einen zwischen zwei benachbarten Kommutatorsegmenten (12) angeordneten Luftspalt (14) voneinander elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixiermittel (42) in fließfähiger Phase formenfrei auf den Kommutator (1) aufgetragen wird und nach einem Fließvorgang zwischen zwei in Umfangsrichtung um die Rotationsachse (10) herum benachbarten Kommutatorsegmenten (12) ausgehärtet wird, und dass durch das ausgehärtete Fixiermittel (42) die Position der Kommutatorsegmente (12) fixiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel erst aufgetragen wird, nachdem elektrische

Anschlussleitungen für Wicklungen eines Motors oder Generators bereits an den Kommutatorsegmenten angeschlossen sind.