DE1185281B

DE1185281B - Method and device for assembling commutators of electrical machines

Info

Publication number: DE1185281B
Application number: DEL41426A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Ernst Biessmann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-03-09
Filing date: 1962-03-09
Publication date: 1965-01-14

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Zusammenbau von Kommutatoren elektrischer Maschinen Kommutatoren elektrischer Maschinen bestehen aus- einem auf der Läuferwelle befestigten Zylinder, dessen Mantel im wesentlichen aus radial angeordneten,- elektrisch leitenden, konisch ausgebildeten Lamellen, diese vorwiegend aus Kupfer hergestellt und im folgenden der Einfachheit halber als Kupferlamellen bezeichnet, aufgebaut ist, welche gegeneinander durch ein Isoliermaterial, beispielsweise Glimmer oder Kunststoff, isoliert sind. Die Kupferlamellen selber sind dann mit den Läuferwicklungen beispielsweise über Anschlußfahnen elektrisch leitend verbunden.Method and device for assembling electrical commutators Machines Commutators of electrical machines consist of one on the rotor shaft fixed cylinder, the jacket of which is essentially arranged radially, - electrically conductive, conical lamellae, these predominantly made of copper and hereinafter referred to as copper lamellae for the sake of simplicity is, which against each other by an insulating material, for example mica or Plastic, are insulated. The copper fins themselves are then with the rotor windings for example connected in an electrically conductive manner via connecting lugs.

Werden die Kupferlamellen derartiger Kommutatoren ausschließlich mit Kunstharzen, wobei diese auch mit Füllmaterial gestreckt sein können, gegeneinander isoliert, so bereitet das Fertigungsverfahren erhebliche Schwierigkeiten. Insbesondere müssen schon während der Montage die Abstände der Kupferlamellen zueinander sowie deren Zentrierung mit enger Toleranz eingehalten werden, wozu verschiedene Vorschläge bekanntgeworden sind.Are the copper lamellas of such commutators exclusively with Synthetic resins, which can also be stretched with filler material, against each other isolated, the manufacturing process presents considerable difficulties. In particular the spacing of the copper lamellas to each other as well as whose centering is adhered to with close tolerance, including various suggestions have become known.

Ungenau gearbeitete Kommutatoren verlangen ein erhebliches und teures Nacharbeiten, das insbesondere bei Kommutatoren, welche beispielsweise mit zwischen den Kupferlamellen angeordneten Kunststofflamellen ausgebildet sind im Gegensatz zu Glimmerlamellen, erhebliche Schwierigkeiten bereitet. Handelt es sich um größere Kommutatoren, so sind Sicherungselemente radial innerhalb derselben notwendig, z. B. Ringe, die über Zungen der Kupferlamellen isoliert greifen, um ein Herausschleudern einzelner Kupferlamellen zu verhindern.Imprecisely machined commutators require a considerable and expensive Reworking, in particular with commutators, which, for example, with between In contrast, plastic lamellae arranged on the copper lamellae are formed to mica lamellas, causes considerable difficulties. Are they larger Commutators, fuse elements are necessary radially within the same, e.g. B. Rings that grip the tongues of the copper lamellae in an isolated manner to prevent them from being thrown out to prevent individual copper fins.

Nach einem weiteren bekannten Herstellungsverfahren werden die Kupferlamellen in einer zylindrischen Form aufgestellt und mit Kunststoff umspritzt, wobei sie durch Hartpapier definiert gehalten werden. Die so benötigten Hartpapierringe stellen ein zusätzliches Bauelement dar, welches zu vermeiden schon deswegen anzustreben ist. Handelt es sich um große Kommutatoren, so wird oft die Festigkeit des Hartpapiers, unter Berücksichtigung dernotwendigen engen Toleranzen, nicht ausreichen, um die relativ schweren Kupferlamellen sicher zu halten. Außerdem ist Hartpapier hygroskopisch, d. h., daß aus werkstattbedingten Gründen dessen Feuchtigkeitsaufnahme verschieden sein kann. Es ergibt sich daraus eine zusätzliche Fehlermöglichkeit, deren Absolutwert mit der Größe des Kommutators steigt.According to another known manufacturing process, the copper lamellas are placed in a cylindrical shape and overmolded with plastic, with them be kept defined by hard paper. Make the required hard paper rings represents an additional component, which should therefore be strived to avoid is. In the case of large commutators, the strength of the hard paper is often taking into account the necessary tight tolerances, are not sufficient to achieve the to hold relatively heavy copper fins securely. In addition, hard paper is hygroscopic, d. This means that, for workshop-related reasons, its moisture absorption varies can be. This results in an additional possibility of error, its absolute value increases with the size of the commutator.

Alle bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Kommutatoren sind aus den genannten Gründen umständlich, zeitraubend und relativ teuer. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein vereinfachtes Herstellungsverfahren anzugeben.All known methods and devices for manufacturing commutators are cumbersome, time-consuming and relatively expensive for the reasons mentioned. target The present invention is to provide a simplified manufacturing process.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Kommutatoren für elektrische Maschinen, bei welchem elektrisch leitende Lamellen in einer im wesentlichen aus einer unteren und einer eventuell oben angeordneten Abdeckplatte sowie einem äußeren und einem inneren zylindrischen Mantel bestehenden Form zentriert und mit zueinander gleichem Abstand fixiert, also definiert aufgestellt und mit Isoliermaterial umgeben werden, besteht erfindungsgemäß darin, daß die definierte Aufstellung der Lamellen in der Form durch an sich bekannte und nach der Herstellung des Kommutators wieder zu entfernende Fixierschrauben und/oder Distanzstücke und/oder Zentrierungen erreicht wird.The method of the present invention for the preparation of Commutators for electrical machines, in which electrically conductive lamellae in an essentially composed of a lower and one possibly arranged at the top Cover plate and an outer and an inner cylindrical jacket Form centered and fixed at the same distance from one another, i.e. set up in a defined manner and are surrounded with insulating material, according to the invention is that the defined Setting up the slats in the form by known per se and after production of the commutator to be removed again fixing screws and / or spacers and / or Centering is achieved.

Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher die F i g. 1, 2 und 3 Ausführungsbeispiele darstellen.Further developments of the invention are given below with reference to the drawing described in which the F i g. 1, 2 and 3 illustrate exemplary embodiments.

In F i g. 1 entspricht die Achsel der der Welle, auf welcher später der Kommutator angeordnet wird, der in der Form nach F i g. 1 gefertigt worden ist. In dieser ist auf der unteren Abdeckplatte 2 der innere zylindrische Mantel 3, welcher auch gleichzeitig Teil der Nabe der elektrischen Maschine sein kann, angeordnet und mit ihr an der Stelle 4 verfugt und durch einen Dichtring 5 abgedichtet. Bei der Herstellung des Kommutators werden nun die einzelnen Kupferlamellen 6 nebeneinandergeschichtet und durch untere Distanzstücke 7 und im vorliegenden Fall winkelförmig abgebogenen oberen Distanzstück 8 gegeneinander fixiert und durch die Zentrierung 9 zur Achse 1 zentriert.In Fig. 1, the axis l corresponds to that of the shaft on which the commutator will later be arranged, which in the form of FIG. 1 has been manufactured. The inner cylindrical jacket 3, which can also be part of the hub of the electrical machine at the same time, is arranged in this on the lower cover plate 2 and is joined to it at point 4 and sealed by a sealing ring 5. During the manufacture of the commutator, the individual copper lamellas 6 are now layered next to one another and fixed to one another by lower spacers 7 and, in the present case, an angularly bent upper spacer 8 and centered on axis 1 by centering 9.

Um Ungenauigkeiten in radialer Richtung bei der Montage der Kupferlamellen 6 zu verhindern, ist es zweckmäßig, am äußeren Umfang oben des inneren zylindrischen Mantels 3 einen Zentrierring 17 anzuordnen. Der äußere zylindrische Mantel 10 wird im vorliegenden Fall durch ein aus elastischem Band bestehendes Material gebildet, welches unter Vorspannung auf die definiert aufgestellten Kupferlamellen 6, und zwar deren äußeren Umfang, aufgebracht worden ist. Dieses hat den Vorteil, daß, im Gegensatz zu der Verwendung von äußeren zylindrischen Mänteln 10 aus festem Material, ein enges Anliegen an den Lamellen ermöglicht wird, wobei eventuelle in ihnen angeordnete Rillen 11 ebenfalls dicht umschlossen werden können.In order to prevent inaccuracies in the radial direction when assembling the copper lamellas 6, it is expedient to arrange a centering ring 17 on the outer circumference at the top of the inner cylindrical casing 3. The outer cylindrical jacket 10 is formed in the present case by a material consisting of elastic band which has been applied under pretension to the defined set up copper lamellae 6, namely their outer circumference. This has the advantage that, in contrast to the use of outer cylindrical jackets 10 made of solid material, a close fit on the lamellae is made possible, with any grooves 11 arranged in them also being able to be tightly enclosed.

Ein so ausgebildeter zylindrischer Mantel 10 kann durch in ihm angeordnete Einschnitte die Kommutatorfahnen 12 hindurchtreten lassen und so auch in deren Bereich ein enges Anliegen ermöglichen. Dasselbe kann auch durch einfaches Ausbeulen des dann allerdings notwendigerweise besonders elastischen Bandes geschehen. Es kann aber auch der zylindrische Mantel 10 unterhalb der Kommutatorfahnen 12 enden. In diesem Falle wird axial ein weiteres Distanzstück 13 zum Schließen des äußeren zylindrischen Mantels 10 angeordnet. Statt des Distanzstückes 13 ist erfindungsgemäß auch folgendes Verfahren vorteilhaft: Jeweils zwischen zwei Kommutatorfahnen 12 wird eine elastische Schnur 19 (s. F i g. 3) im gereckten Zustand eingeführt und danach durch Entspannen zum satten Anliegen an die Kommutatorfahnen 12 gebracht. Ober- und/oder unterhalb der Fahnen verbleiben dann noch kurze Enden der elastischen Schnur, welche durch eine Bandage 18 zum ebenfalls satten Anliegen gebracht werden. Damit wird ein Abdichten in axialer Richtung erreicht.A cylindrical jacket 10 designed in this way can allow the commutator lugs 12 to pass through incisions arranged in it and thus also allow a close fit in their area. The same can also be done by simply bulging out the band, which is then necessarily particularly elastic. However, the cylindrical jacket 10 can also end below the commutator lugs 12. In this case, a further spacer 13 is arranged axially for closing the outer cylindrical jacket 10 . Instead of the spacer 13, the following method is also advantageous according to the invention: an elastic cord 19 (see FIG. 3) is inserted in the stretched state between two commutator lugs 12 and then brought to lie snugly against the commutator lugs 12 by relaxing. Short ends of the elastic cord then remain above and / or below the flags, which are also brought to rest by a bandage 18. Sealing in the axial direction is thus achieved.

Der so vorgefertigte Kommutator kann nunmehr in einfacher Weise mit Isoliermaterial ausgegossen werden. Dieses wird über den Füllstutzen 14 eingeführt. Nach dem Aushärten des Isoliermaterials, welches vorwiegend aus einem Epoxydharz besteht und mit Füllstoff gestreckt werden kann, können sämtliche Einzelteile der soeben beschriebenen Form vom Kommutator abgenommen werden. Ein Nacharbeiten der durch die Distanzstücke 7, 8, den Zentrierring 17 und die Zentrierung 9 nicht ausgefüllten Kupferlameilenzwischenräume wird im allgemeinen nicht nötig sein.The commutator prefabricated in this way can now be filled with insulating material in a simple manner. This is introduced via the filler neck 14. After the insulating material, which consists mainly of an epoxy resin and can be stretched with filler, has hardened, all individual parts of the shape just described can be removed from the commutator. A reworking of the copper lamellar spaces not filled by the spacers 7, 8, the centering ring 17 and the centering 9 will generally not be necessary.

In jedem Falle ist es jedoch möglich, die genannten Zwischenräume noch nachträglich mit einem Isoliermaterial auszugießen und ohne spanabhebendes, also teures Nacharbeiten einen mit Isoliermaterial restlos ausgefüllten Kommutator zu erhalten. Will man ein besonders kompaktes Isoliermaterial erhalten, so ist in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung dieses unter Vakuum zu vergießen. Das Füllmaterial bzw. der Kunststoff sind, ebenfalls in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung, so zu wählen, daß sie gleichen oder größeren Abrieb durch die Bürsten erfahren als die Kupferlamellen 6. Dadurch wird ein Aus- bzw. Nacharbeiten der Isolierlamellen, wie es insbesondere bei solchen aus Glimmer notwendig ist, auch später im Betrieb vermieden.In any case, however, it is possible to use the spaces mentioned can be poured with an insulating material afterwards and without cutting, So expensive reworking a commutator completely filled with insulating material to obtain. If you want to get a particularly compact insulating material, then in Further development of the object of the invention to cast this under vacuum. That Filling material or the plastic are also in a further development of the object of the invention to choose so that they are equal or greater abrasion by the brushes more experienced than the copper lamellas 6. as is particularly necessary with those made of mica, also later in operation avoided.

Ein derartiger Kommutator kann, da die Zwischenräume zwischen den Kupferlamellen ausschließlich aus einem Vergußmaterial bestehen und sich dadurch jeder gewünschten Form leicht und innig anpassen, im Gegensatz zu bekannten Ausführungen und in Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung, mit planparallelen Kupferlamellen hergestellt werden. Hierdurch wird eine wesentliche Verbilligung ermöglicht. Man kann dann die Kupferlamellen in wünschenswerter Weise aus Blechen (Bandmaterial oder Tafelmaterial) herstellen.Such a commutator can, as the spaces between the Copper lamellas consist exclusively of a potting material and thereby Easily and intimately adapt to any desired shape, in contrast to known designs and in a further development of the subject matter of the invention, with plane-parallel copper lamellae getting produced. This enables a substantial reduction in price. Man The copper lamellas can then be made from metal sheets (strip material or sheet material).

Zur Aufnahme der Fliehkräfte ist es zweckmäßig, neben der Verwendung eines vorwiegend als Kleber wirkenden Isoliermaterials die einzelnen zu einem Kommutator geformten Kupferlamellen an ihrem äußeren Umfang mit einem elektrisch isolierenden oder isolierten Halteband teilweise zu umgeben. Dieses wird dann zweckmäßigerweise in Rillen 11 geführt. Als Material für ein derartiges Halteband eignet sich besonders eine Glasbandage, die zur Erzielung großer Festigkeit noch mit einem Kleber aus Polyester oder Epoxydharz getränkt ist.To absorb the centrifugal forces, it is useful in addition to the use an insulating material acting mainly as an adhesive, the individual to a commutator shaped copper lamellas on their outer circumference with an electrically insulating or to partially surround the insulated tether. This is then expedient guided in grooves 11. A particularly suitable material for such a retaining strap is a glass bandage, which is made with an adhesive to achieve great strength Is impregnated with polyester or epoxy resin.

Ebenso kann der Kommutator in an sich bekannter Weise durch ineinandergreifende Schwalbenschwänze von der Nabe her gehalten werden. In diesem Fall entfallen jedoch gegenüber dem herkömmlichen Verfahren bei der Montage die Feinbearbeitung und die gesonderte Isolation.The commutator can also be made in a manner known per se by interlocking Dovetails are held by the hub. In this case, however, do not apply Compared to the conventional method of assembly, the fine machining and the separate isolation.

In F i g. 2 ist mit den gleichen Bezugszeichen ein Teilschnitt zu der F i g. 1 dargestellt.In Fig. 2 is a partial section with the same reference numerals the F i g. 1 shown.

In F i g. 3 wird ein anderes Erfindungsbeispiel aufgezeigt. Hierbei sind, soweit es sich um die gleichen Bauelemente handelt, dieselben Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 verwendet.In Fig. 3 shows another example of the invention. Here are, as far as the same components are involved, the same reference numerals as in Figs. 1 and 2 used.

Im Gegensatz zu der Vorrichtung nach der F i g. 1 sind in der nach der F i g. 3 zur Zentrierung und Fixierung keine Distanzstücke 7, 8 vorgesehen, jedoch können Zentrierungen 9 bzw. Zentrierringe 17 entsprechend der F i g. 1 angeordnet werden. Statt der Distanzstücke 7, 8 sind, entsprechend der Anzahl der über den Umfang verteilten Kupferlamellen, an der unteren Abdeckplatte 2 sowie an der hier zusätzlich vorgesehenen oberen Abdeckplatte 15 jeweils zwei Fixierschrauben 16 angeordnet, die die entsprechenden Lamellen definiert halten. Dabei ist es zweckmäßig, in den Kupferlamellen 6 entsprechende Einsenkungen anzubringen. Man kann auch während der Montage an Stelle der später zu vergießenden Isolierlamellen Bleche von unter sich gleicher Stärke zwischen die Kupferlamellen 6 einschichten und sie nach dem Aufsetzen der oberen Platte 15, also der damit verbundenen eindeutigen Fixierung der Kupferlamellen 6, wieder entfernen.In contrast to the device according to FIG. 1 are in the after the F i g. 3 no spacers 7, 8 provided for centering and fixing, however, centering 9 or centering rings 17 can be used in accordance with FIG. 1 arranged will. Instead of the spacers 7, 8 are, according to the number of over the Circumferentially distributed copper lamellas, on the lower cover plate 2 as well as on the one here additionally provided upper cover plate 15 each two fixing screws 16 arranged, which keep the corresponding slats defined. It is useful in the Copper lamellas 6 appropriate indentations to be attached. One can also during the Assembly in place of the insulating lamellas to be cast later on from below Layer the same thickness between the copper lamellas 6 and put them on of the upper plate 15, that is to say the unambiguous fixation of the copper lamellae associated therewith 6, remove it again.

Die Erfindung bewirkt also bei der Kommutatorherstellung folgende Vorteile: Die besonders teure konisch zulaufende Form der Kupferlamellen kann durch deren planparallele Ausbildung ersetzt werden, wodurch neben der Arbeitszeit auch Material eingespart wird. Die bis dahin notwendige Verwendung von Hartpapierringen od. ä. für die Montage und definierte Aufstellung der Kupferlamellen entfällt ebenfalls. Insgesamt ergibt sich also eine schnellere und billigere Fertigung, wobei die eventuell notwendige Sicherung gegenüber der Fliehkraftbeanspruchung beispielsweise durch die Haltebänder gegeben werden kann.The invention thus has the following effects in the manufacture of the commutator Advantages: The particularly expensive conical shape of the copper lamellas can go through their plane-parallel training will be replaced, which in addition to working hours Material is saved. The until then necessary use of hard paper rings or the like for the assembly and defined installation of the copper lamellas is also omitted. Overall, there is thus a faster and cheaper production, with the possible necessary protection against the centrifugal force, for example by the straps can be given.

Claims

Claims: 1. Method for assembling commutators for .electrical machines, according to which electrically conductive lamellas in an essentially from a lower and a possibly arranged upper cover plate as well as one outer and inner cylindrical shell existing form centered and aligned with each other same distance fixed, i.e. set up in a defined manner and surrounded with insulating material, d a -characterized in that the defined placement of the slats in the form by known per se and to be removed again after the commutator has been manufactured Fixing screws and / or spacers and / or centering is achieved.

2. Method according to Claim 1, characterized in that lamellae stamped from sheet metal can be used with mutually parallel flanks.

3. The method according to the claims 1 and 2, characterized in that the predominantly plastic with or without Filling material, existing insulating material poured into the mold in a manner known per se will.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the Abrasion resistance of the plastic used and / or the filler material Brushing is equal to or smaller than that of the lamellas it encloses.

5. Procedure according to claims 1 to 3, characterized in that an insulating material is used is, which is also designed as an adhesive.

6. The method according to the claims 3 to 5, characterized in that the casting of the insulating material under vacuum happens.

7. Device for performing the method according to claims 1 to 6, characterized in that the outer cylindrical shell of the form of a elastic and pre-tensioned on the lamellas set up in a defined manner Band is formed. B.

Device according to claim 7, characterized in that several Ribbons are applied.

9. Method of sealing the outer cylindrical shell in the area of the commutator lugs in the device according to claims 7 and 8, characterized in that between two commutator lugs each has an elastic The cord is inserted in the stretched state and then by relaxing to a full fit is brought to the mutually facing sides of the commutator lugs.

10. Procedure according to claim 9, characterized in that the protruding ends of the elastic Cord above and / or below the commutator lugs by bandages on the outer cylindrical jacket are applied.

11. Commutator, manufactured according to resp. in the methods or devices described in claims 1 to 10, thereby characterized in that the commutator is partially electrically connected to its outer periphery insulating or isolated and predominantly grooved, known per se Retaining strap is surrounded. Publications considered: German Patent Specifications No. 102 868, 940 719.