DE8708940U1 - Kommutator für elektrische Maschinen - Google Patents

Description

26.Juni 1987
Reg.-Nr. 127 096
Unsere Ref: 3341 xbk

KAUTT & BUX KG, 7000 Stuttgart - 80 Kommutator für elektrische Haschinen

Die Erfindung betrifft einen Kommutator für elektrische Maschinen, welcher di^ Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.

Mit den bekannten Kommutatoren dieser Art läßt sich, sofern man den Gewölbedruck ausreichend hoch wählt, eine hohe dynamische Belastbarkeit und, wenn die den Kommutator tragende Nabe oder Ankerwelle durch den Kommutator einer radialen Vorspannung ausgesetzt ist, die auf einem wesentlichen und vorbestimmten Anteil der Armierung beruht, auch eine hohe thermische Belastbarkeit er* reichen. Der Fertigungsaufwand für derartige Kommutatoren.ist jedoch im Vergleich zu dem Fertigungsaufwand für Preßstoffkommutatoren groß, weshalb Kommutatoren der Gewölbedruckbauart nur bei großen Maschinen oder Sonder- und Spezialmaschinen eingesetzt werden, nicht jedoch bei den in hohen Stückzahlen hergestellten

Telefon (0711)296310u.297295 PosfecheckaitgaitjEfeiäoo5((5o70)!44^42-704 Telefonische Auskünfte und Aufträge sand

Telex 722312 (patwod) Deufsdfe^nkfetuSgartibl±|di307t]b70ifl67485 nur nach schriftlicher BesläSgung verttrxSch.

t bekannten Preßetoffkommutatoren, zumal dann, wenn ein hoher Geil'

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kleinen bis mittleren Elektfomaschinen* Zwar laßt siöii der FertigungsäufWand mit einer Bauweise eines Kommutators der GewalbedrUckbaUart, wie sie in der DE-OS 32 45 699 beschrieben isfe, reduzieren. Er ist jedoch immer noch deutlich größer als bei den

wölbedruck verlangt wird, die Arirderungsringe aus Stahl bestehen und wegen der Anlage an den Segmenten mit einer Isolierung versehen sein mUesn, welche sowohl im Hinblick auf das Material als auch die Herstellung beträchtliche Kosten verursacht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kommutator der Gewölbedruckbauart zu schaffen, der kostengünstiger ist als die bekannten derartigen Kommutatoren und deshalb auch für kleine bis mittlere Maschinen infrage kommt» Diese Aufgabe löst ein Kommutator mit den Merkmalen des Anspruches 1«

Dadurch, daß die Isolierschicht zwischen jedem vorgesehenen Armierungsring und seinem Sitz aus plastisch verformtem Isolierlamellenmaterial besteht, entfallen die Kosten für eine hochwertige, durck- und wärmebeständige Ringisolierung sowie die Kosten für das Aufbringen der Isolierung auf den Armierungsring, was üblicherweise dutch ein Umwickeln mittels einer Isolierfolie erfolgt. Zum Zwecke der Armierung können also blanke, das heii-&Lgr; nicht in einem Arbeitsgang mit einer Isolierschicht versehene Ringe, insbesondere aus Stahl, verwendet werden. Von besonderem Vorteil ist ferner, daS die Isolierschicht zumindest zum Teil am Kommutator selbst aus Teilen der Isolierlamellen, die über "iie Segmente überstehen, gebildet werden kann und damit einstückig mit den Isolierlamellen ausgebildet ist. Auch dies trägt dazu bei, daß eine flexible, rationelle und automatische Herstellung des erfindungsgemäßen Kommutators bei hoher Fertigungsgeschwindigkeit möglich ist.

Vorzugsweise ist der Sitz für den Armierungsring durch eine stirnseitige Ringnut bildende Aussparungen der Segmente gebildet, wobei in der Regel eine solche Ringnut in jeder der beiden Stirn-

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seiten vorhanden ist. Die Isolierschicht hat dann die Form einer Manschette, die den Nutgrund der Ringnut und deren den Sitz bildende Innenflanke bedeckt. Die Bildung einer derartigen Isolierschicht aus dem in die Ringnut ragenden überstand der Isolierlamellen ist nicht nur insofern vorteilhaft, als für die Bildung der Isolierschicht relativ viel Material zur Verfügung steht. Vor allem können hierbei die Isolierlamellen die Form von rechteckförmigen Streifen haben. Sie müssen also nicht mit den Ausstanzungor. der Segmente entsprechenden Ausstanzungen versehen sein. Somit sind zur Herstellung der Isolierlamellen keine an die Größe und Form der Segmente angepaßte und damit teure Stanzwerkzeuge erforderlich. Außerdem entstehen keine Verluste durch den bei Ausstanzungen unvermeidlichen Stanzabfall. Die Verwendung von streifenförmigen Isolierlamellen vereinfacht auch das Zusammenfügen der Segmente und Isolierlamellen zu dem Segmentverband. Schließlich sind Ausführungsformen mit stirrseitigen Ringnuten auch insofern vorteilhaft, als die Bildung der Isolierschicht am Segmentverband in besonders rationeller Weise erfolgen kann, nämlich mit Hilfe einer kreisförmigen, geschlossenen Schneide eines Spaltmessers oder des Armiersjngsringes. Hierbei wird das Isoliermaterial nahe der äußeren Flanke der Ringnut abgetrennt und zunehmend mit dem weiteren Eindringen der Schneide in Umfangsrichtung nach beiden Seiten hin verformt.

Wenn der sich an die innere Flanke der Ringnut anschließende, ringscheibenförmige Teil gegenüber der Stirnseite des Kommutators zurückgesetzt ist, kann man auch diesen mit einer Isolierschicht versehen, die aus dem plastisch verformten Überstand der Isolierlamellen gebildet worden ist.

Sofern der überstand der Isolierlamellen im Bereich der Ausstanzungen der Segmente zur Bildung der Isolierschicht nicht ausreicht, wenn die liolierlamellen die aus elektrischen und mechanischen Gründen erforderliche Dicke hmben,

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genügt es, eine größere Dicke in demjenigen Bereich, in dem der überstand der Bildung der Isolierschicht dient vorzusehen. Der erfindungsgemäße Kommutator ist dann vorzugsweise gemäß den Ansprüchen 5 und 6 ausgebildet.

Die plastische Verformung des Isolierlamellenmaterials zur Bildung der Isolierschicht läßt sich besonders gut ausführen, wenn das dazu vorgesehene Werkzeug, bei dem es sich auch um den Srmierungering handeln kann, erwärmt ist. Wird die Verformung in drei Schritten ausgeführt, was das angestrebte Ergebnis verbessert, das heißt zu einer gleichmäßiger verdichteten und glatteren Isolierschicht führt, dann wird vorzugsweise für alle Arbeitsschritte ein warmes Werkzeug und der warme Ring verwendet.

Die Möglichkeit, einen erwärmten Armierungsring verwenden zu können, ist jedoch nicht nur für die plastische Verformung des Isolierlamellenmaterials von Bedeutung. Noch wichtiger ist, daß die Armierungsringe aufgeschrumpft werden können, wodurch sich ein sehr hoher Gewölbedruck, und falls gewünscht, auch eine sehr hohe und definierte radiale Vorspannung einer den Kommutator tragenden Nabe oder Welle erreichen läßt. In besonderem Maße gilt dies dann, wenn der Segmentverband bereits vor dem Aufbringen des Armierungsringes durch eine entsprechende Verkleinerung seines Außendurchmessers einem überhöhten Gewölbedruck ausgesetzt worden ist. Es ist dann nach dem Erkalten des Armierungsringes und der Freigabe des Segmentverbandes ein sehr hoher Gewölbedruck im Segmentverband vorhanden. Wird der Segmentverband nun zusammen mit einer konzentrisch in seinem Innendurchmesser angeordneten Nabe mit einer Pressmasse ausgepreßt, so erhält man einen Kommutator mit einem hohen Gewölbedruck oder einem Gewölbedruck und einer radialen Vorspannung der Nabe, die auch bei sehr hohen dynamischen und thermischen Beanspruchungen völlig ausreichend sind, um eine Deformation der Lauffläche des Kommutator^ zu verhindern.

Oa bei Kommutatoren mit radial vorgespannter Nabe und/öder Welle die Aufweitung, d.h. die DurchmssseVergrößerung des Kommutators im Betrieb, äußerst gering, ist, können deshalb zum Abdecken der

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Stirnflächen oder auch zur Bildung einer isolierenden Hülse zwischen dem Kommutator und einer Nabe oder Welle Preßmassen verwendet werden, die eine geringe Dehnungsfähigkeit haben, jedoch «sehr rasch aushärten. Rasch aushärtende Preßmassen haben gegenüber Preßmassen mit größerer Dehnfähigkeit, aber längerer Aushärtezeit, erhebliche Kostenvorteile für die Fertigung.

Eine isolierende Hülse zwischen dem Segmentverband und der ihn tragenden Nabe oder Welle kann auch aus plastisch verformten Material der Isolier.lamellen gebildet und einstückig mit den Isolierlamellen ausgebildet sein. Ferner kann man statt des Abdeckens der Stirnflächen mit Preßmasse vorgefertigte Ringkörper aus Isolierstoff verwenden, welche nach dem Einbringen der Armierungsringe in die stirnseitigen Ringnuten auf die Nabenenden aufgedrückt werden, wobei sich ihre äußere Mantelfläche vorzugsweise an einen Cndabschnitt der Segmente abstützt.

Die Biegesteifigkeit derjenigen Materialpartien der Segmente, welche die stirnseitigen Ringnuten nach innen begrenzen, können in ihrer radialen Höhe relativ gering gehalten werden, da durch den hohen Gewölbedruck, unter dem diese Materialpartien stehen, ihre Tragfähigkeit wesentlich erhöht wird.

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film folgenden ist die Erfingung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 einen unvollständig dargestellten Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 einen unvollständig dargestellen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 4 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 5 einen Schnitt nach uer Linie V-V der Fig. 6,

Fig. 6 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und einer den Segmentverband dieses Ausführungsbeispiels vorübergehend aufnehmenden Druckbuchse vor der Bildung der Nutisolation,

Fig. 7 einen unvollständig dargestollten Längsschnitt des Ausführun sbeispiels gemäß Fig. 1, einer ihn aufnehmenden Druckbuchse Und eines Werkzeuge» während eines Spaltvorganges im Bereich der stirnseitigen Ringnut,

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FIg₄ 8 eine Stirnansieht des Segmentsverbanties gemäß Tig, 7 nach BeehdigUhg des Spaltvorganges,

Fig* 9 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1, einer Druck« buchse und eines Werkzeuges wahrend eines sich an den Spslfe'.'srgang anschließenden PrMgevörgangs,

Fig. 10 eine Stirnansicht des Segmentverbandes gemäß Fig. nach Beendigung des Prägevorgangs,

Fig* 11 ein unvollständig dargestellter Längsschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig* l_f eihöii Druckbuchse und eines Werkzeuges sowie des mittels dieses in die Ringnut eingebrachten Armierungsringes,

Fig. 12 eine Stirnansicht dieses Ausführungsbeispiels nach dem Einbringen des Armierungsringes in die Ringnut,

Fig. 13 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines Segmentverbandes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Druckbuchse nach dem Aufbringen eines ersten Armierungsringes und während der Bildung der Isolierschicht für einen zweiten Armierungsring,

Fig. 14 einen unvollständig dargestellten Längsschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels.

8 -

Der Segmentverband des in Fig. 1 dargestellten Kommutators der G^i/ölbedruckbaüart ist, wie Fig« 5 zeigt, aus gleich ausgebildeten Segmenten 1 Und ebenfalls gleich ausgebildeten Ieolierlamelien 2 zusammengesetzt, die im Wechsel aufeinander folgen. Die Segmente 1 bestehen in üblicher Weise aus Kupfer, die Isolierlamellen 2 aus Micanit* Die Segmente 1 sind an ihren beiden die Stirnseiten des Kömmutators bildenden Schmalseiten mit je einer Äusßtanzung 3 zur Bildung je einer zur Kommutatorlängsachse konzentrischen Ringnut v/ersehen. Die Form der Ausstanzung ist U-förmig, da die Ringnut und die sie radial nach innen begrenzende Materialpartie zurückgesetzt sind. Der übergang von der die Ringnut nach innen begrenzenden Flanke zum Nutgrund ist stark ausgerundet.

Die Isolierlamellen 2 haben eine rechteckige Form und ihre Länge entspricht der maximalen axialen Lange der Segmente 1, ihre Breite der maximalen Höhe der Segmente 1. Wie in Fig. 6 dargestellt, erstrecken sich daher diese Lamellen 2 bis zu der durch die Materialpartie 5 definierten Stirnfläche.

Die Segmente 1 werden mit den Isolierlamellen 2 zu einem Segmentverband zusammengesetzt und dann durch eine konische Buchse hindurch in eine dickwandige Druckbuchse 7 gedruckt. Diese starke Reduzierung des AuQendurchmessers des Segementverbandes hat zur Folge, daß sich die Isolierlamellen 2 unter plastischer Verformung den Segmentflächen anformen,d.h. der Segmentverband formiert und unter einem zunächst überhöhten Gewölbedruck gehalten wird. Die Segmente 1 nehmen dabei die durch die Innenwsndung der Druckbuchse 7 vorgegebene Position ein.

Nunmehr wird nacheinander an den beiden Stirnseiten oder gleichzeitig mit Hilfe eines Spaltwerkzeuges 8, ds auf einem die Bohrung des Segmentverbandes spielfrei eingreifenden Stützbolzen 9 sitzt, der in die Ringnut 6 ragende überstand der Isoliex'lamellen 2 fortschreitend nahe der äußeren Flanke der Ringnut 6 abgespalten und fortschreitend unter plastischer Verformung zur inneren Flanke der Ringnut 6 hin radial und- nach beiden Seiten hin tangential verdrängt, so daß sich eine Isolierschicht bildet, welche die innere Flanke der Ringnut 6 und den Nutgrund bedeckt.

Das Späli'WefkzeUg 8 hat deshalb, wie Fig. 7 zeigt, eine Ringschneid;.', am freien Ende eines Ringes, der außen eine zylindrische Mantelflache und innen eine sich zur Ringschneide hifi erweiternde, konische Mantelfläche hat..

Dänach wird das Spaltwerkzeug 8 durch ein Prägewerkzeug 10 ersetzt, das ebenfalls durch einen Ring mit zylindrischer Außenmantelfläche und konischer Innenmantelfäche gebildet ist. Der Konuswinkel dieser Innenmantelfläche ist jedoch kleiner als derjenige der Innenmantelfläche des Spaltwerkzeuges B. Außerdem ist das freie Ende des Ringes, dessen Breite hier etwa gleich der Hälfte der Weite der Ringnut ist, mit Radien versehen. Der Pfägevorgang und die mit ihm verbundene plastische Verformung des Isolierlamellenmaterials führen zur Bildung einer geschlossenen, gleichmäßigen Isolierschicht 11, die im Ausführungsbeispiel eine zum Nutgrund hin zunehmende Dicke hat» Sowohl das Spaltwerkzeug 8 als auch das Prägewerkzeug 10 sind erwärmt, da sich mit einem warmen Werkzeug eine bessere und gleichmäßigere plastische Verformung und höhere Verdichtung des Isolierlamellenmaterials erreichen läßt.

Zum Schluß wird mittels einer Druckhülse 12, die auf einem Prägestempel 13 angeordnet ist, ein erhitzter Armierungsring 14 in die Ringnut 6 eingedrückt. Wie Fig. 11 zeigt, ist der Innendurchmesser des Armierungsringes 14 um die erforderliche Dicke der Isolierschicht 11 größer als der Innendurchmesser der Ringnut 6. Sein Außendurchmesser ist um den aus elektrischen Gründen erforderlichen Betrag kleiner als der Außendurchmesser der Ringnut 6. Ferner ist der Armierungsring 14 am übergang von seiner Innenmantelfläche zu der dem Nutgrund zugekehrten Stirnseite mit einer Ausrundung versehen, welche der Ausrundung der Ringnut angepaßt ist. Durch das Einpressen des erwärmten Armierungsringes 14 wird die Isolierschicht, unter fortschreitender plastischer Verformung, zum Nutgrund und der inneren Flanke der Ringnut 6 hin verdichtet und kommt in die endgültige, in den Fig. 1 und 11 dargegestellte Form.

Der Prägestempel 13 hat is Anschluß an einen in die Bohrung des Semgentverbandes spielfrei eingreifenden Endabschnitt eine

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Ringschulter 15 als Übergang zu dem die Drückbuchse 12 tragenden Abschnitt. Hit dieser Ringschulter 15 wird an die durch die Materialpartien 4 gebildete Stirnfläche eine Isolierschicht II¹ geformt, weiche einstückig mit der Isolierschicht 11 ausgebildet ist.

Der während der Ausbildung der Isolierschicht 11 und dem Einpressen der erwärmten Afmieruhgsringe 14 durch die Druckbuchse 7 unter einem überhöhten Gewölbedruck gehaltene Segmentverband wird nunmehr aus dieser ausgestoßen. Dabei weitet sich der Segmentverband unter Abbau seines überhöhten Gewölbedruckes so weit auf, bis sich zwischen der zunehmenden Spannung der Armierungsringe 14 und dem Gewölbedruck im Segmentverband ein Gleichgewichtszustand einstellt.

Der Segmentverband kann nunmehr zur Fertigstellung des Kommuta-I

tors in die Preßbuchse eines nicht dargestellten Preßwerkzeuges eingebracht werden, durch das eine ebenfalls eingebrächte Nabe 16 konzentrisch zu seiner Längsachse fixiert wird.

Danach werden der Zwischenraum zwischen der AuOenmantelfläche der Nabe 16 und der Innenmantelfläche des Segmentverbandes mit einer schnell aus härtenden Preßmasse 17 ausgefüllt. Dabei wird außerdem, wie Fig. 1 zeigt, der Zwischenraum zwischen der Außenrmr^telfläche der Armierungsringe 11 und der äußeren Flanke beider Ringnuten 6 sowie der restliche Raum der Ausstanzungen 3 bis zu den durch die Materialpartie 5 und die Nabe 16 definierten Stirnflächen des Kommutators ausgefüllt. Man erhält dann einen Kommutator mit relativ hohem Gewölbedruck und somit hoher dynamischer 3eanspruchbarkeit.

Eine weitere Möglichkeit zur Fertigstellung des Kommutators besteht darin, den Segmentverband durch Erwärmen sowie durch die Preßmasse 17, die zwischen den erwärmten Segmentverband und eine konzentrisch in diesem angeordnete Nabe 16 unter Druck eingebracht wird, bis zur Anlage an die in ihrem Durchmesser entsprechend größer gehaltene Preßbuehe des Preßwerkzeuges aufzuweiten, wie dies in der DE-OS 30 48 470 beschrieben ist. Wegen der dabei erreichbaren hohen radialen Vorspannung der Nabe 16 wird das Betriebsverhalten solcher Kommutatoren ganz wesentlich durch die

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äußerst harte Federcharakteristik der Nabe und/oder Ankerwelle bestimmt, wodurch solche Kommutatoren für eine hohe thermische und hohe dynamische Beanspruchung geeignet sind.

Da jeder infolge einer Betriebsbeanspruchung den Segmentverband aufzuweiten suchenden Radialkraft sofort der Abbau entspechender, von d₃r vorgespannten Nabe radial auf den Innenrand des Segmentverbandes gerichteter Stützkräfte auf äußerst kurzem Wege folgt, ; tritt auch keine wesentliche Durchmesservergrößerung des Segment- j

Verbandes auf. j

Dieser Vorteil ermöglicht die Verwendung asbestfreier Preßmassen, |

z.B. einer glassfaserarmierten Polyestermasse, die gegenüber den jjj

asbesthaltigen Hassen eine geringere Dehnungsfähigkeit haben, je- |

doch sehr rasch aushärten, somit einen kurzen Preßzyklus gestat- |

ten und damit eine wesentliche Reduzierung der Fertigungskosten j

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Statt des Ausfüllens des nicht vom Armierungaring benötigten Raumes der Ausstanzungen mit Preßmasse kann man, wie Fig. 14 bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt, in den axial neben der Ringnut 106 liegenden Teil der durch die Ausstanzungen gebildeten Ringraumes ein vorgefertigter Ring 118 aus Isolierstoff eingesetzt werden, dessen außenliegende Stirnfläche bündig mit der durch die Materialpartie 105 gebildete Stirnfläche des Kommutators abschließt. Zur Festlegung des Ringes 118 genügt ea, einen Preßsitz zwischen dem Ring 118 und den Materialpartien 105 der Segmente 1Ol und/oder einer ale Nabe 116 dienenden Buchse vorzusehen.

Zwar könnte man einen vorgefertigten Ring 118 auch dann verwenden, wenn wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der hohlzylindrische Zwischenraum zwischen der Nabe und der Innenmantelfläche des Segmentverbändes mit einer Preßmasse gefüllt ist. Besonders vorteilhaft ist der Ring 118 jedoch dann, wenn die Isolierung zwischen dem Segmentverband Und der Nabe aus radial nach innen überstehendem Endabsöhhitten diii Isolierlarnellen gebildet ist. Diese Überstunde werden wie diejenigen, aus denen die Isolierschicht ill und 111¹ gebildet wifd* pläetiöch verformt und zu einer lückenlosen Isölierhüloe 119 verformfc, was mittels eines

entsprechenden Werkzeuges ausgeführt wird, das vorzugsweise erwärmt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 erfolgt nicht, was an sich möglich wäre, die plastische Verformung der überstände mittels der Nabe 116. Vielmehr wird diese erst anschließend in die bereits verformte und verdichtete Isolierhülse 119 einge-gepreßt. Durch das Einpressen der Nabe 116 erfährt diese eine radiale Vorspannung. Eine solche Vorspannung der Nabe erhält man natürlich auch dann, wenn man zwischen die Innenmantelfläche des Segmentverbandes und die Außenmantelfläche der Nabe die Preßmasfje unter Druck einbringt.

Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen, da das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 im übrigen nicht vom ersten Ausführurvgabeispiel abweicht.

Sofern das in die Ausstanzungen ragende Material der Isolierlamellen 202 nicht ausreichen sollte, um eine geschlossene Isoliermanschette zu bilden, was bei Kommutatoren mit einer niedrigen Teilung, also mit in Umfangsrichtung relativ breiten Segments der Fall sein kann, kann man, wie Fig. 2 zeigt, auf nur einer Seite der Isolierlamellen 202 oder auGh auf beiden Seiten einen zusätzlichen, rechteckförmigen Isolierlamellenstreifen 202¹ anordnen, der sich nur von der Innenmantelfläche des Segmentverbandes radial nach außen bis in die Höhe der äußeren Begrenzung der Ausstanzungen erstreckt. Zur Aufnahme dieser Isolierlamellenstreifen 202' sind die Segmente 201 i.i entsprechendem Maße in ihror in Umfangsrichtung des Kommutators gemessenen Breite reduziert.

Statt der Isolierlamellen 202 und der zusätzlichen Isolierlamellenstreifen 202' kann man natürlich auch, wie Fig. 3 zeigt, Isolierlamellen 302 verwenden, die Bereiche unterschiedlicher Dicke haben, Wobei der überstand im Bereich größerer Dicke einseitig . oder beidseitig Sein kann. Die Segmente 301 haben wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine entsprechend verringerte Breite.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen nur durch gegenüber der Bürstenlauffläche des Kommutators radial nach innen zurückgesetzte Isolierlamellen, wodurch im Bereich der Bürstenlauffläche Luftspalte zwischen den benachbarten Segmenten 401 entstehen, sowie durch andere Querschnittsformen der beiden stirnseitigen Ringnuten und der in diesen liegenden Armierungsringe 414. Selbstverständlich könnten auch bei den übrigen Ausführungsformen die Isolierlamellen gegenüber der Bürstenlauffläche radial nach innen abgesetzt sein. Wie Fig. 4 zeigt, bildet bei diesem Ausführungsbeispiel der Nutgrund beider stirnseitigen Ringnuten eine konische Fläche, die einen stumpfen Winkel mit der den Sitz für den Armierungsring bildenden inneren Nucflanke einschließt. Diese ^uerschnittsform ist dadurch bedingt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Spaltvorgang und die anschließende plastische Verformung des in die Ausstanzungen ragenden Teils der Isclierlamellen mittels des Armierungsringe8 414 erfolgt, der deshalb auf seiner einen Stirnseite durch eine konische oder konusähnliche Fläche begrenzt ist. Diese Fläche bildet mit der Außenmantelfläche des Armierungsringes 414 eine Ringschneide und eine sich daran anschließende Deformations- und Prägefläche, durch die das überstehende Isolierlamellenmaterial zu einer Isolierschicht 411 plastisch verformt wird, welche den Nutgrund der Ringnut und deren innere Flanke bedeckt, zwischen denen ein ausgerunderter Übergang vorhanden ist. Die beiden Armierungsringe 414 werden wie die Armierungsringe 14 des ersten Ausführungsbeispiel mittels einer Druckbuchse, die auf einem Prägestempel sitzt, eingepreßt. Mittels dieses Prägestempels wird die sich an die Isolierschicht 411 anschließende Isolierschicht 411' gebildet, welche von den die Ringnuten nach innen begrenzenden Materialpartien 404 der Segmente 401 gebildeten Teil der Stirnfläche des Segmentverbandes bedeckt.

Wie das in Fig. 13 dargestelle Ausführungsbeispiel zeigt, das sich im fertigen Zustand nicht von demjenigen gemäß Fig. 1 Unterscheidet, kann der Spalfcvorganc| Und das anschließende plastische Verformen des in den Bereich der Ausstanzungen ragenden Toils

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der Isolierlamellen auch in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden. Hierzu ist ein kombiniertes Spalt- und Prägewerkzeug 20 vorgesehen, das längsverschiebbar auf dem spielfrei in den Segmentverband eingreifenden Stützbolzen 9 angeordnet ist.

&igr;! Der Spalt- und Prägevorgang erfolgt, während sich der Segmentverband in der Druckbuchse ? befindet. Das Spalt- und Prägewerkzeug 20 hat eine ähnliche Form wie der Armierungsring 414, das heißt, sein in die Ringnut eindringender, ringförmiger Teil, dessen zylindrische Außenmantelfläche einen etwas kleineren Durchmesser als die

äußere Flanke der Ringnut hat, bildet an ihrem freien Ende zusammen mit dieser Außenmantelfläche eine im Querschnitt keilförmige Ringschneide, über einen ausgerundeten Ubergangsbreich schließt sich an die eine konische Ringzone, welche zusammen mit der Außenmantelfläche die Ringschneide bildet, eine zweite konische Ringzone an, deren Konuswinkel jedoch kleiner ist und etwa demjenigen des Prägewerkzeuges 10 entspricht. Die überstände der Isolierlamellen 2 über die Segmente 1 werden deshalb bei dem kombinierten Spalt und Prägevorgang soweit plastisch verformt, doS S zuverlässig beim Einpressen des Armierungsringes 14 die Isolierschicht 11 die in Fig. 13 links dargestellte, endgültige Form erhält. Bei dem Einpressen des Armierungsringes 14 wird, wie bereits in Verbindung mit Fig. 11 erläutert, mittels eines die Druckbuchse tragenden Prägestempels die Isolierschicht II¹ gebildet.

Alle in der verstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehm^eren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenr sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Anil

|, Sprüchen erwähnt sind·

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Claims (16)

15 - Schutzansprüche

1. Kommutator für elektrische Maschinen mit durch Isolierlamellen voneinander distanzierten Segmenten, die wenigstens einen zur Kommutatorlängsachse konzentrischen Sitz für einen vorgespannte? Armierungsring bilden, der von diesem Sitz durch eine druck- und wärmebeständige Isolierschicht distanziert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (11; 111; 411) aus plastisch verformten! Isolierlamellenmaterial besteht.

2. Kommutator nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß zumindest Teile der Isolierschicht ill; 111; 411) einstückig mit den isalierlsmellen (2; 202; 302; 402) ausgebildet ist«,

3. Kommutator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz für den Armierungsring (14; 414) durch eine stirnseitige Ringnut (6) bildende Ausstanzungen (3) der Segmente (1; 101; 201; 301; 401) gebildet ist und die Isolierschicht (11; 111; 411) die Form einer Manschette hat, die den Nutgrund der Ringnut (6) und deren den Sitz bildende innere Flanke bedeckt.

4. Kommutator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (11, 111; 411) eine die Stirnfläche zwischen der Ringnut (6) und dem Innenrand des aus dem Segmenten (1; 101; 201; 301; 401) und den Isolierlamellen (2; 202; 302; 402) bestehenden Segmentverbandes bedeckende Fortsetzung (II¹; Hl¹, 411« ) hat.

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5 Kommutator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierlamellen (202, 202'; 302) von ihrer inneren Begrenzungsfläche radial nach außen bis zu einer Stelle, deren Abstand von der AuQenmantelfläche des Kommutators höchstens geringfügig kleiner ist als der Abstand der äußeren Flanke der Ringnut (6) von dieser Außenmantelfläche, eine vergrößerte Dicke haben und die Segmente (201; 301) entsprechende Absetzungen aufweisen.

6. Kommutator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der vergrößerten Dicke der Isolierlamellen zumindest an der einen Seite sines Streifens konstanter Dicke ein zweiter Streifen (202·) konstanter Dicke anliegt.

7. Kommutafor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierlamellen (402) zumindest auf einem Teil ihrer Erstreckung in Richtung der Kommutatorlängsachse im Abstand von der Außenmantelfläche des Kommutators enden.

8. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) einen ausgerundeten übergang von der den Sitz bildenden inneren Flanke in den Nutgrund aufweist.

9. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund der Ringnut (106) eine konusartige Fläche bildet, die einen stumpfen Winkel mit der den Sitz bildenden inneren Flanke einschließt.

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10. Kömmutator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus Stahl bestehende^ unisojierte Armierungsring (i4j 414) am Übergang Von öeifter i-nnefiman'* telfläche zu wenigstens einer seiner beiden Stirnseiten hin eine Ausrunduhg aufweist.

11. Kommutator nach einer deif Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der unisolierte Armierungsring (414) auf Beiner dem Nutgrund zugekehrten Seite eine SchrMgflache in Art einer konischen Fläche aufweist, die sich an eine geschlossene Ringschneide anschließt, welche sich längs der Außenkante des Armierungsringes erstreckt.

12«, Kommutator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (1; 101; 201; 3Ö1; 401) unter Zwischenlage einer isolierenden Hülse (119) auf einer Nabe (16; 116) oder Welle angeordnet sind.

13. Kommutator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülse (119) aus plastisch verformten! Material der Isolierlamellen gebildet und einstückig mit den Isolierlamellen ausgebildet ist.

14. Kommutator nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (16; 116) aus Stahl besteht und in radialer Richtung vorgespannt ist.

15. Kommutator nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den Armierungsring (14; 114) enthaltende Ringnut (6) durch einen vorzugsweise bündig mit der von den Segmenten (1; 101) gebildeten Endfläche des Kommutators abschließenden Ringkörper (118) aus Isolierstoff abgedeckt ist.

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16. Kommutator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (118) ein separat hergestelltes Und im Vorgefertigten Zustand in den Kommutator eingesetztes Bauteil ist.

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