DE1613169C3 - Kommutator für Kleinstmotoren und Verfahren zum Herstellen desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator für Kleinstmotoren mit einer Anzahl um einen Iso-

¹S licrstoffkern angeordneter, jeweils aus einem Anschluß- und einem Kommutatorschenkel bestehender, winkelförmiger Lamellen, deren Anschlußschenkel von der Kommutatorachse fortweisen und mindestens über einen Bereich ihrer Länge im Isolicrstoffkern festgehalten sind.

Kommutatoren für Kleinstmotoren müssen einen möglichst kleinen Durchmesser aufweisen, um das von dem Kommutator ausgeübte Bremsmoment und damit die Verringerung des Wirkungsgrades klein zu halten.

Die Übertragung der Konstruktionsprinzipien von Kommutatoren normaler Größe auf Kommutatoren für Kleinstmotoren stößt auf eine Reihe von Schwierigkeiten. Man hat daher bereits versucht, einen Trommelkommutator für Kleinstmotoren derart auszubilden, daß die Lamellen durch in einem Isolierstoffteil gehaltene drahtförmige Leiter gebildet werden, deren Enden zu diesem Zweck freiliegend und achsparallel aus dem Isolierstoffteil heraustreten, wobei die drahtförmigen Leiter innerhalb des Isolierstoffteiles radial nach außen von der Achse weggebogen sind und mit ihren achsfernen Enden für Anschlußzwecke ebenfalls aus dem Isolierstoffteil frei heraustreten. Dieser Kommutator ermöglicht ein einfaches Anlöten der Drähte der Ankerwicklung und eignet sich für eine hohe Lamellenzahl. Er weist jedoch den Nachteil auf, daß die aktiven Oberflächen des Kommutators sich nur mit verhältnismäßig großem Aufwand herstellen lassen. Um eine genügende Rundheit der Kommutatorlauffläche zu erreichen, ist es erforderlich, die Oberfläche mit einem Diamanten in vielen Gängen abzudrehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator für Kleinstmotoren zu schaffen, der eine hohe Oberflächengüte aufweist und mechanisch unempfindlich ausgebildet ist. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Kommutators, welches sich einfacher ausführen läßt als die Verfahren zum Herstellen der bekannten Kommutatoren.

Der Kommutator nach der Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, daß die Kommutatorschenkel der Lamellen im Bereich des lsolierstoffkernes eine zur Kommutatorachse hin gerichtete Vorspannung aufweisen.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die bisherigen Schwierigkeiten beim Bau von Trommelkommutatoren für Kleinstmotoren der eingangs genannten Art daher rührten, daß die Lamellen im Kommutatorbereich nicht immer fest mit dem Isolierstoffkern verbunden waren, so daß die Lamellen beim Überdrehen der Lauffläche des Kommutators Schwingungen ausführen konnten und dadurch die Herstellung

einer glatten Lauffläche nur mit erheblichem Aufwand möglich war. Der Kommutator nach der Erfindung weist eine große Oberflächengüte und Oberflächenrundheit auf, die sich mit einem Bruchteil der Arbeitsgänge erzielen läßt, wie sie bei den bekannten Herstellungsverfahren erforderlich sind.

Vorzugsweise sind die Kommutatorbereiche der Lamellen zusätzlich mit dem Isolierstoffkern fest verbunden. Dadurch werden die Kommutatorbereiche nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in Umfangsrichtung fester gehalten, so daß sich die Lauffläche des Kommutators noch einfacher glätten läßt.

In Verbindung mit einem glockenförmigen Anker mit einer Stirnscheibe wird der Kommutator nach der Erfindung vorzugsweise derart ausgebildet, daß die Anschlußschenkel der Lamellen mindestens teilweise in die Stirnscheibe des Ankers eingebettet sind. Dabei kann die Stirnscheibe in der Nähe ihres Umfanges eine der Anzahl der Kommutatorlamellen entsprechende Anzahl von Durchbrüchen aufweisen, die mit den Anschlußschenkeln der Lamellen fluchten. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine einfache Herstellung des Kommutators.

Eine weitere Vereinfachung der Herstellung ergibt sich, wenn die Kommutatorlamellen aus Profildraht hergestellt sind.

Vorzugsweise bilden der Isolierstoff kern und die Stirnscheibe dabei ein Teil, so daß sie in einem Gang hergestellt werden können.

Das Verfahren nach der Erfindung zum Herstellen des Kommutators besteht im wesentlichen darin, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen so festgehalten werden, daß die Kommutatorschenkel von der Hohlform radial nach innen abstehen, und daß dann die Hohlform mit Kunststoff unter solchem Druck vollgespritzt wird, daß die Kommutatorschenkel wieder gegen die Wandung der Hohlform gedruckt werden, und daß der Druck so lange aufrechterhalten wird, bis der Kunststoff hart geworden ist. Dieses Herstellungsverfahren bietet eine unbedingte Sicherheit, daß die Kommutatorschenkel eine bestimmte Vorspannung erhalten, die auch bei dem fertigen Kommutator bestehenbleibt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise hergestellte Kommutatoren wesentlich starrer sind als solche Kommutatoren, die in üblicher Art ohne Anwendung einer Vorspannung in einen Kunststoffkern eingespritzt sind.

Gemäß einem abgeänderten Verfahren wird so vorgegangen, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die Hohlform mit Kunststoff gefüllt wird, daß man den Kunststoff zuerst im Bereich der Kommutatorschenkel hart werden läßt, daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen sodann vorgespannt werden und daß man den übrigen Teil des Kunststoffes hart werden läßt.

Auch bei diesem abgeänderten Verfahren ist es günstig, wenn der Kunststoff während der Härtung unter Druck gehalten wird. Die Härtung selbst kann in an sich bekannter Weise durch Zuführung von Wärme ausgeführt werden.

Zur Herstellung der Kommutatoren nach der Erfindung eignen sich besonders Lamellen aus einem Profildraht mit trapezförmigem Querschnitt. Dadurch wird erreicht, daß die Lauffläche des Kommutators nur verhältnismäßig wenig nachbearbeitet werden muß und daß die Spalte zwischen den Lamellen eine über die Tiefe konstante Breite aufweist.

Die Lamellen werden vorzugsweise in eine Hohlform eingelegt, die radial nach innen weisende Trennrippen aufweist. Dies hat den Vorteil, daß der Kunststoff des Isolierstoffkernes nicht bis an die Lauffläche des fertigen Kommutators heranreicht und daß beim Herstellen desselben kein Druckausgleich zwischen

ίο dem radial inneren Bereich der Hohlform und den radial außenliegenden Anlageflächen für die Kommutatorschenkel erfolgt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung;

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch eine Hohlform, in die die Kommutatorschenkel der Lamellen eingesetzt werden;

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen fertigen Kommutator nach der Erfindung, der mit einer Stirnscheibe in einem Stück hergestellt ist.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zum Durchführen des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung umfaßt ein Formteil 1, welches drei konzentrische, zylinderförmige Hohlbereiche 2, 3 und 4 aufweist. Der kleinste Hohlbereich 2 dient zur Aufnahme einer Hohlform 6, welche in F i g. 2 im Querschnitt dargestellt ist, während der mittlere Hohlbereich 3 und der größere Hohlbereich 4 frei bleiben und mit Kunststoff vollgespritzt werden. Die Hohlform 6 weist radial nach innen weisende Rippen 7 auf. Die Lamellen bestehen aus annähernd rechtwinklig gebogenen Drahtstücken mit trapezförmigem Querschnitt und weisen jeweils einen Kommutatorschenkel 8 sowie einen Anschlußschenkel 9 auf. Die Lamellen werden mit ihren Kommutatorschenkeln 8 in die Hohlform 6 eingesetzt, derart, daß sie von den Rippen 7 gehalten werden. Nachdem die Hohlform in dieser Weise mit Lamellen bestückt ist, wird sie in den kleinsten Hohlbereich 2 der Vorrichtung eingesetzt, wobei die Anschlußschenkel 9 in im mittleren Hohlbereich angebrachten Ausnehmungen 10 aufliegen, deren Auflagefläche an die Kontur der Lamellen angepaßt ist. Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Abschlußdeckel 11, der mit einer Bohrung für die Welle 5 sowie mit einer Öffnung 12 versehen ist, die in den freien Raum zwischen den Teilen 1 und 11 mündet und an die eine Leitung 13 angeschlossen ist, welche zum Zuführen des Kunststoffes in den frei gebliebenen Hohlraum dient. In dem Abschlußdeckel sind ferner mit den Ausnehmungen 10 fluchtende Stößel 16 vorgesehen, die die Anschlußschenkel in den Ausnehmungen 10 festspannen.

Wie in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist, stehen die Kommutatorschenkel 8 im zusammengebauten Zustand der Herstellungsform radial nach innen von der Hohlform 6 ab. Sobald Kunststoff durch die Leitung 13 in die Hohlform unter Druck eingespritzt wird, werden die Kommutatorschenkel jedoch wieder gegen die Wandung der Hohlform 6 gedrückt und stehen damit unter Vorspannung. Da der Druck so lange aufrechterhalten wird, bis der in die Herstellungsform eingespritzte Kunststoff erhärtet ist, weisen die Kommutatorschenkel des fertigen Kommutators also eine radial nach innen gerichtete Vorspannung auf.

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen fertigen Kommutator nach der Erfindung mit einer Stirnscheibe 14, in deren Nabe die radial nach außen weisenden Anschlußschenkel 9 des Kommutators teilweise eingebettet sind. Die Umfangsfläche der Stirnscheibe 14 dient zur Befestigung einer zylinderförmigen Ankerwicklung. In der Stirnscheibe 14 sind mit den Anschlußschenkeln 9 fluchtende Durchbrüche 15 vorgesehen, die einen Durchtritt der Stößel 16 bei der Herstellung des Kommutators ermöglichen (Fig. 1).

F i g. 4 zeigt den fertigen Kommutator in einem Längsschnitt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kommutator für Kleinstmotoren mit einer Anzahl um einen Isolierstoff kern angeordneter, jeweils aus einem Anschluß- und einem Kommutatorschenkel bestehender, winkelförmiger Lamellen, deren Anschlußschenkel von der Kommutatorachse fortweisen und mindestens über einen Bereich ihrer Länge im Isolierstoffkern festgehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorschenkel (8) der Lamellen im Bereich des Isolierstoffkernes eine zur Komnuitatorachse hin gerichtete Vorspannung aufweisen.

2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutatorschenkel (8) der Lamellen zusätzlich mit dem Isolierstoffkern fest verbunden sind.

3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung in Verbindung mit einem glockenförmigen Anker mit einer Stirnscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußschenkel (9) der Lamellen mindestens teilweise in die Stirnscheibe (14) des Ankers eingebettet sind.

4. Kommutator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnscheibe (14) in der Nähe ihres Umfanges eine der Anzahl der Lamellen entsprechende Anzahl von Durchbrüchen (15) aufweist, die mit den Anschlußschenkeln (9) der Lamellen fluchten.

5. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen aus Profildraht bestehen.

6. Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierstoffkern und die Stirnscheibe (14) ein Teil bilden.

7. Verfahren zum Herstellen eines Kommutators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen so festgehalten werden, daß die Kommutatorschenkel von der Hohlform radial nach innen abstehen, und daß dann die Hohlform mit Kunststoff unter solchem Druck vollgespritzt wird, daß die Kommutatorschenkel wieder gegen die Wandung der Hohlform gedrückt werden, und daß der Druck so lange aufrechterhalten wird, bis der Kunststoff hart geworden ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines Kommutators nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die mindestens die Kommutatorschenkel umschließt, daß die Hohlform mit Kunststoff gefüllt wird, daß man den Kunststoff zuerst im Bereich der Kommutatorschenkel hart werden läßt und daß die radial abstehenden Anschlußschenkel der Lamellen sodann vorgespannt werden und man den übrigen Teil des Kunststoffs hart werden läßt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung durch Wärme ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen in eine Hohlform eingelegt werden, die radial nach innen weisende Trennrippen aufweist.