DE20108461U1

DE20108461U1 - Kommutator sowie Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE20108461U1
Application number: DE20108461U
Authority: DE
Original assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Current assignee: Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Priority date: 2001-05-19
Filing date: 2001-05-19
Publication date: 2002-10-02
Anticipated expiration: 2011-05-20

Description

Schunk Kohlenstofftechnik GmbH
Rodheimer Straße 59

35452 Heuchelheim

Beschreibung Kommutator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kommutator mit einem zylinderischen Trägerkörper, auf dessen Außenfläche in axialer Richtung sich erstreckende mit elektrischen Wicklungen verbindbare elektrisch leitende Kontakte mit Laufflächen angeordnet sind, auf denen sich zur Stromübertragung Strom Übertrager wie Kohlebürsten abstützen, wobei die elektrisch leitenden Kontakte gegeneinander über ein elektrisch isolierendes Material elektrisch isoliert sind.

Ein entsprechender Kommutator für eine elektrische Maschine ist z. B. der EP 0 303 731 Bl zu entnehmen. Um hohe Standzeiten bei guten elektrischen Eigenschaften zu erzielen, sind die Lamellen jeweils mit mindestens einer Ausnehmung versehen, wobei in jeder Ausnehmung ein mit der Lamellenoberfläche bündig verlaufendes Kontaktmaterial als Einlage befestigt ist, das z. B. aus Elektrographit besteht.

Es ist bekannt, bei Treibstoffpumpen Plankommutatoren zu verwenden, die aus aus Kohlenstoff bestehenden Kollektorsegmenten bestehen, die mittels metallischer Halterungen fixiert werden, die auf die innere und äußere periphere Oberfläche übergreifen (DE 44 45 759 Al).

30. Oktober 2001-38500B1/zi

• ·

• t

• ·

t»

tt

Sonstige aus Kohlenstoff bestehende Kollektorsegmente aufweisende Plankollektoren sind auch der DE 196 01 863 Al oder der DE 196 52 840 Al zu entnehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Kommutator der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein Einsatz insbesondere bei Industriemotoren hoher Drehzahl möglich ist, wobei ungeachtet aggressiver Umgebung ein gutes Gleitverhalten des Kommutators bei einem reduzierten Verschleiß gegeben sein soll.

Erfindungsgemäß wird das Problem durch einen Kommutator der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch gelöst, dass jeder elektrisch leitende Kontakt in seiner Lauffläche aus Kohlenstoffmaterial besteht. Insbesondere ist vorgesehen, dass jeder elektrisch leitende Kontakt aus einer aus Kohlenstoffmaterial bestehenden streifenförmigen Schicht besteht, die mittelbar oder unmittelbar mit dem Trägerkörper verbunden ist. Mittelbar mit dem zylinderischen Trägerkörper verbunden bedeutet dabei, dass zwischen der streifenförmigen Kohlenstoffschicht und dem Trägerkörper zumindest bereichsweise ein elektrisch leitendes Material wie z. B. Draht, Lamelle oder elektrisch leitender Kleber angeordnet ist, wobei dieses mit einer Wicklung eines Läufers verbunden sein kann. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass die Kohlenstoffschichtstreifen mit den Wicklungen verbunden sind, wobei von den Kohlenstoffschichtstreifen Anschlüsse ausgehen können, wie diese an und für sich von Kohlebürsten bekannt sind.

Erfindungsgemäß wird ein Kommutator mit zylinderischem Tragkörper mit in axialer Richtung verlaufenden aus Kohlenstoffmaterial bestehenden elektrischen Kontakten vorgeschlagen, die ein gutes Gleitverhalten bei gleichzeitig reduziertem Verschleiß zeigen. Auch ist eine hohe Resistenz gegen aggressive Medien gegeben, so dass ein Einsatz insbesondere bei Industriemotoren in einer aggressiven Umgebung möglich ist.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die aus Kohlenstoffmaterial bestehendes streifenförmigen Schichten axiale Abschnitte eines auf den Tragkörper aufgebrachten Hohlzylinders aus dem Kohlenstoffmaterial sind, wobei der Hohlzylinder durch Kleben oder Löten mit dem Trägerkörper verbunden werden kann. Auch ist eine Ausbildung des Hohlzylinders durch

30. Oktober 2001-38500B1/zi

&diams; &diams; · ·

8t ·»

4 ·

Umspritzen des Trägerkörpers möglich.

Auch sieht die Erfindung vor, dass zwischen der zu den streifenförmigen Abschnitten unterteilten Kohlenstoffschicht und dem Trägerkörper durch z. B. Lamellen, Drähte oder elektrisch leitendem Klebermaterial gebildete elektrische Leiter anordbar sind, die ihrerseits über elektrisch isolierendes Material zueinander beabstandet sind, wobei die aus Kohlenstoffmaterial bestehende Schicht in die axial verlaufenden streifigen Abschnitte in den Bereichen unterteilt sind, in denen die elektrischen Leiter zueinander elektrisch isoliert sind.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf dem Trägerkörper ein aus dem Kohlenstoffmaterial bestehender Hohlzylinder aufbringbar ist, der mit dem Trägerkörper z. B. durch Kleben oder Löten verbunden ist und sodann in die axial verlaufenden streifenförmigen Abschnitte zur Bildung der elektrischen Kontakte unterteilt ist.

Auch besteht die Möglichkeit, die aus Kohlenstoffmaterial bestehende Schicht durch Umspritzen des Trägerkörpers auszubilden.

Anstelle von Lamellen können in axialer Richtung des zylinderischen Trägerkörpers auch sonstige elektrische Leiter wie Drähte anordbar sein, die zumindest im Bereich der Lauffläche von dem aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Hohlzylinder abgedeckt sind, um sodann die axial verlaufenden Abschnitte durch Schneiden, Fräsen oder sonstige bekannte Bearbeitungsverfahren auszubilden.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 a bis e

Bestandteile eines erfindungsgemäßen Kommutators,

30. Oktober 2001-38500B1/zi

4
Fig. 2 einen Trägerkörper für einen erfindungsgemäßen Kommutator und

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfin

dungsgemäßen Kommutators.

Um einen ein gutes Gleitverhalten bei reduziertem Verschleiß aufweisenden Kommutator 10 bestimmt für eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, wobei gleichzeitig eine Nutzung im aggressiven Bereich möglich sein soll, wird vorgeschlagen, dass der Kommutator 10 in zumindest seiner Lauffläche, also in dem Bereich, in dem auf dem Kommutator Kohlebürsten abgestützt sind, selbst aus Kohlenstoff besteht. Hierzu sind die ansonsten aus Kupfer bestehenden Lamellen durch Kohlenstoffstreifen 12, 14 ersetzt, die zueinander über einen Spalt 16 beabstandet sind, so dass die Streifen 12, 14 gegeneinander isoliert sind.

Zur Ausbildung des Kommutator 10 ist nach Fig. 1 Folgendes vorgesehen. Auf einem zylinderischen Trägerkörper 18 verlaufen in axialer Richtung auf dessen Außenfläche aus einem elektrisch leitendem Material wie Kupfer bestehende Lamellen 20, 22, so dass sich dem Grunde nach ein Kommutator üblicher Bauart darstellt. Ein Ausschnitt des Trägerkörpers 18 mit den Kupferlamellen 20, 22, die bodenseitig in einer elektrisch isolierenden Schicht 24 angeordnet und über einen Spalt 26 zueinander beabstandet sind, ist der Fig. 1 b zu entnehmen.

Sodann werden die Kupferlamellen 20, 22 in einem Umfang abgetragen, dass deren Oberflächen 28, 30 nur geringfügig über die von der Isolatorschicht 24 gebildete Oberfläche 32 vorsteht oder gegebenenfalls fluchtend ineinander übergehen. Sodann wird auf den so gebildeten zylinderischen Körper 34 ein aus Kohlenstoffmaterial wie Elektrographit bestehender hohlzylinderische Körper 36 geschoben und auf dem Körper 34 durch z. B. Kleben befestigt. Anschließend wird der zylinderische Körper 34 in den Bereichen geschlitzt, die oberhalb der Oberfläche 32 der Isolatorschicht 24 verläuft, so dass sich die in Fig. 1 e dargestellten aus Kohlenstoff bestehenden Lamellen 12, 14 mit den dazwischen befindlichen Spalten 16 ergeben.

30. Oktober 2001-38500B1/zi

HF Of:·! MX I.:.=":

X :

·» &diams;» &diams; &psgr; ·« &ogr;

Ein entsprechender Kommutator 10 weist ein gutes Gleitverhalten bei reduziertem Verschleiß auf.

Ein Verbinden der Lamellen 12, 14 mit den Wicklungen eines Läufers kann dabei entweder in gewohnter Weise über von den Kupferlamellen 20, 22 ausgehende Anschlüsse oder unmittelbar mit den aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Lamellen 12, 14 erfolgen. Dabei können die Lamellen 12, 14 Anschlüsse aufweisen, wie diese von Kohlebürsten bekannt sind.

In Fig. 2 ist ein zylinderische Trägerkörper 38 dargestellt, in dessen Umfangsfläche in axialer Richtung verlaufende Drähte 40, 42 eingelassen sind, die umfangsseitig bündig oder nahezu bündig in die Außenfläche 44 des Trägerkörpers 38 übergehen. Die Umfangsfläche 44 des Trägerkörpers 38 besteht dabei aus elektrisch isolierendem Material. Anschließend kann - wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 d beschrieben - auf den Körper 38 ein aus Kohlenstoffmaterial bestehender zylinderischer Körper geschoben und befestigt werden, um sodann durch Einbringen von Schlitzen Kohlenstofflamellen 12, 14 auszubilden, wie diese der Fig. 1 e zu entnehmen sind.

Alternativ bestünde die Möglichkeit, einen Trägerkörper wie den Trägerkörper 38 mit Kohlenstoffmaterial mit gleichbleibender Schichtdicke zu umspritzen. Sodann können durch Ausbilden der Schlitze die Lamellen hergestellt werden.

Verlaufen nach den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 die aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Lamellen 12, 14 unmittelbar auf auf dem Trägerkörper angeordneten elektrischen Leitern wie Drähten 40. 42 oder Kupferlamellen 20, 22, so besteht auch die Möglichkeit, dass ein Trägerkörper 46, der zumindest umfangsflächig aus elektrisch isolierendem Material besteht, unmittelbar mit einer aus Kohlenstoffmaterial versehenen Schicht 48 bedeckt wird, die gegebenenfalls durch ein aus Kohlenstoffmaterial bestehendes Rohr gebildet sein kann, wie dieses dem Verfahrensschritt der Fig. 1 d entspricht. Sodann werden in äquidistantem Abstand Schlitze 50, 52 in die Schicht 48 eingebracht, um zueinander beabstandete und damit elektrisch zueinander isolierte streifenförmige Abschnitte 54, 56 als Lamellen auszubilden, auf denen sich in gewohnter Weise Kohlebürsten abstützen können. Die einzelnen streifenför-

30. Oktober 2001-38500B1/zi

• t ·

• *

migen Abschnitte 54, 56 können sodann in geeigneter Weise mit Wicklungen eines Läufers verbunden werden.

30. Oktober 2001-38500B1/zi

Claims

1. Kommutator (10) mit einem zylinderischen Trägerkörper (18, 38, 46), auf dessen Außenfläche in axialer Richtung sich erstreckende mit elektrischen Wicklungen verbindbare elektrisch leitende Kontakte mit Laufflächen angeordnet sind, auf denen sich zur Stromübertragung Stromübertrager wie Kohlebürsten abstützen, wobei die elektrisch leitenden Kontakte gegeneinander über ein elektrisch isolierendes Material elektrisch isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrisch leitende Kontakt (12, 14) zumindest in seiner Lauffläche aus Kohlenstoffmaterial besteht.

2. Kommutator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrisch leitende Kontakt aus einer aus Kohlenstoffmaterial bestehenden sich in axialer Richtung des Trägerkörpers (18, 38, 46) erstreckenden streifenförmigen Schicht (12, 14) besteht.

3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest die Lauffläche bildenden Kohlenstoffmaterial und dem Trägerkörper (18) in dessen axialer Richtung verlaufende elektrische Leiter (20, 22, 40, 42) verlaufen.

4. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (20, 22, 40, 42) mit den Wicklungen eines Läufers verbunden sind.

5. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter Drähte (40, 42) oder aus einem elektrisch leitendem Material wie Kupfer bestehende Lamellen (20, 22) sind.

6. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (20, 22, 40, 42) außenseitig bündig oder nahezu bündig in das den Trägerkörper (18) umfangsseitig umgebende elektrisch isolierende Material übergehen.

7. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter eine in einer Isolierschicht (24) zumindest abschnittsweise eingelassene oder von dieser umgebene Lamelle (20, 22) ist, die bis auf oder nahezu auf die Außenfläche (32) der Isolierschicht (24) abgetragen ist.

8. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kohlenstoffmaterial bestehenden streifenförmigen Schichten (12, 14) Abschnitte eines auf den Trägerkörper (18) aufgebrachten aus dem Kohlenstoffmaterial bestehenden Hohlzylinders (36) sind.

9. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlzylinder (36) durch Kleben oder Löten mit dem Trägerkörper (18) verbunden ist.

10. Kommutator nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Schichten (12, 14) Abschnitte eines durch Umspritzen auf den Trägerkörper ausgebildeten Hohlzylinders sind.