[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stromwenden, insbesondere
einen Kommutator. Derartige Vorrichtungen werden insbesondere in Elektromotoren und
Stromgeneratoren eingesetzt, beispielsweise für Elektrowerkzeuge, Stellantriebe oder
Kraftstoffpumpen.
[0002] Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise aus der DE 41 37 400 C2
bekannt. Dabei wird aus einem gewalzten oder gezogenen Kupferband ein Segmentverbund
ausgestanzt und anschließend rolliert, angespalten bzw. gepflügt und mit einer Preßstoffmasse
ausgespritzt, die in erhärtetem Zustand den Tragkörper des Kommutators bildet. Anschließend
muß die Bohrung des Tragkörpers bearbeitet werden und die Haken der Kommutatorsegmente
für die Befestigung der Wicklungsenden abgebogen werden. Nach einem weiteren Schäl-
oder Überdrehvorgang werden die Kommutatoren elektrisch geprüft und anschließend mittels
einer Preßpassung auf der Motorwelle angebracht.
[0003] Weiterhin ist aus der DE 195 30 051 A1 ein Steckkommutator bekannt, bei dem die einzelnen
Kommutatorsegmente in einen Montagekorb eingesteckt werden und anschließend unter
Bildung des Tragkörpers mit einer Preßmasse ausgespritzt werden. Daran schließen sich
weitere Bearbeitungs-und Prüfschritte an, um die Anforderungen an die Genauigkeit
der geometrischen Abmessungen des Kommutators und an dessen Stabilität zu erfüllen.
[0004] Aus der DE-OS-2 352 155 ist ein Kommutator für einen Miniatur-Elektromotor sowie
ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt, bei dem eine gewünschte Anzahl von Kommutatorblechen
auf einer Mantelfläche eines Kerns an bestimmten Winkelbereichen mit Hilfe eines Klebstoffs
befestigt werden.
[0005] Die WO 95/14319 zeigt einen Kommutator und ein Verfahren zu seiner Herstellung, bei
dem die Segmentaufnahmen ein Untermaß aufweisen und der Isolierkörper und/oder die
Segmente eine Elastizität derart haben, daß die in die Segmentaufnahme eingefügten
Segmente sowohl durch Formschluß als auch durch Kraftschluß festgelegt sind. Die Segmente
können außerdem mit dem Tragkörper verstemmt oder verklebt sein.
[0006] Die US 3,819,967 zeigt einen Trommelkommutator, bei dem die Kommutatorsegmente durch
Kleben an dem zylindrischen Tragkörper festgelegt sind.
[0007] Die EP 0 361 860 A2 zeigt einen Kommutator, bei dem die Segmente unter Zwischenlage
einer Klebstoffschicht an dem Tragkörper festgelegt sind. Außerdem sind die Segmente
jedenfalls an einem Ende derart hakenförmig abgebogen, daß sie in einen von der Umfangsfläche
radial zurückgesetzten und sich axial erstreckenden Einschnitt in den Tragkörper eingehakt
werden.
[0008] Die EP 0 127 801 A1 zeigt einen Kommutator für eine elektrische Maschine mit einem
gesinterten Keramikkörper, beispielsweise aus Aluminiumoxyd.
[0009] Die metallischen Segmente werden auf ihrer innen liegenden Schmalseite an der Oberfläche
oxidiert und anschließend unter Erhitzen auf die für die Erzeugung eines Eutektikums
erforderliche Temperatur mit dem Keramikkörper verbunden.
[0010] Die US 5,629,576 zeigt einen Plankommutator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
mit kohlenstoffhaltigen Kommutatorsegmenten, die mittels eines adhesiven Bindemittels
an einem Anschlußmittel aus Kupfer festgelegt sind. Die Ausrichtung von Segment zu
Anschlußmittel erfolgt dabei über eine Aussparung in dem kohlenstoffhaltigen Segment,
in die auch das Verbindungsmittel eingebracht ist.
[0011] Bei den bekannten Kommutatoren ist eine Vielzahl von Herstellungs- und Prüfungsschritten
erforderlich, um die geforderten Genauigkeiten und Zuverlässigkeiten gewährleisten
zu können.
[0012] Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, einen Kommutator bereitzustellen,
der eine hohe Genauigkeit hinsichtlich seiner geometrischen Abmessungen und eine hohe
Langzeitstabilität aufweist sowie einfach herstellbar ist.
[0013] Das Problem wird durch die im Patentanspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst. Besondere
Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
[0014] Die Segmente sind an einem zwischen den Segmenten und dem Tragkörper angeordneten
Anschlußmittel mittels einem Verbindungsmittel festgelegt. Der Tragkörper ist in der
Regel aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt, insbesondere aus einem
Kunststoff wie beispielsweise einem Duroplast, einem Thermoplast oder einer Keramik.
Alternativ kommt auch ein metallischer Tragkörper in Betracht, beispielsweise aus
Aluminium, dessen Oberfläche vorzugsweise mit einem elektrisch isolierenden Überzug
versehen ist, beispielsweise einem Lacküberzug oder einer Metalloxidschicht, die auch
durch Oxidation des metallischen Tragkörpers herstellbar ist. Der Tragkörper kann
auch zwei- oder mehrlagig aufgebaut sein, insbesondere eine elastische Innennabe aufweisen,
die von einer temperaturstabilen Außenhülle umgeben ist, an welcher die Segmente festlegbar
sind. Die elastische Innenhülle stellt die erforderliche Preßpassung für das Anbringen
des Kommutators auf der Motorachse bereit. Die Kommutatorsegmente bestehen in der
Regel aus Kupfer oder aus einer Kupferverbindung, alternativ kommen auch andere Werkstoffe
entsprechend den gestellten Anforderungen hinsichtlich Leitfähigkeit, Temperaturstabilität
und chemischer Resistenz in Betracht. Das Verbindungsmittel ist vorzugsweise schichtförmig
zwischen den Segmenten und dem Tragkörper angeordnet und kann beispielsweise vor dem
Festlegen auf dem Tragkörper und/oder auf den Segmenten aufbringbar sein.
[0015] Der Tragkörper und die Segmente weisen zusammenwirkende Mittel zum Positionieren
und Ausrichten der Segmente in Bezug auf den Tragkörper auf. Diese können durch punkt-,
linien- oder flächenförmige Vorsprünge und entsprechende Ausnehmungen auf dem Tragkörper
bzw. auf den Segmenten realisiert sein. Beispielsweise können die Segmente stegförmige
Vorsprünge aufweisen, die in entsprechende, parallel zur Rotationsachse ausgerichtete
Nuten auf der Umfangsfläche des Tragkörpers einsetzbar sind. Bei einem Plankommutator
können auf einer Stirnfläche in radialer Richtung ausgerichtete Stege in entsprechende
Ausnehmungen oder Nuten auf dem zugehörigen Segment eingreifen oder der zylindrische
Tragkörper kann auf seiner Stirnseite am Rand eine axial vorstehende und vorzugsweise
umfänglich ringförmig durchgehende Auskragung aufweisen, die eine Zentrierung der
an der Stirnseite festzulegenden Segmentscheibe gewährleistet, die anschließend in
einzelne, gegeneinander elektrisch isolierte Kommutator-Segmente teilbar ist.
[0016] Soweit das Verbindungsmittel eine Klebstoffschicht ist, kann diese entsprechend den
elektrischen und/oder thermischen Anforderungen mit entsprechenden Zusatzstoffen gefüllt
sein. Durch einen keramischen Füllstoff kann beispielsweise der thermische Längenausdehnungskoeffizient
der Klebstoffschicht reduziert werden. Durch einen elektrisch leitfähigen, insbesondere
metallischen Füllstoff, beispielsweise auf Ag-, Cu- oder Ni-Basis, kann bei Bedarf
eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Segment und dem Tragkörper hergestellt
werden, beispielsweise wenn bei einem Plankommutator der Tragkörper elektrisch leitfähige,
segmentförmige Anschlußbahnen umfaßt. Die Füllstoffe können insbesondere einen Abstand
zwischen den Kommutator-Segmenten und dem Tragkörper und damit die Dicke der Klebstoffschicht
definieren, vorzugsweise durch kugelförmige Füllstoffe, insbesondere Glas- oder Keramikkugeln.
Die Schichtdicke beträgt beispielsweise zwischen 20 und 250 µm, vorzugsweise zwischen
50 und 100 µm. Die Schichtdicke kann auch durch vorzugsweise einstückig von dem Tragkörper
oder den Kommutator-Segmenten ausgebildeten Abstandhaltern vorgebbar sein, beispielsweise
durch entsprechend punkt-, linien- oder flächenförmige Vorsprünge. Der Klebstoff ist
insbesondere so zu auszuwählen bzw. zu behandeln, daß er nach dem Aushärten möglichst
wenig Feuchtigkeit aufnimmt, insbesondere mit Kupfer eine dauerhaft feste Verbindung
eingeht und auch bei mechanischer und/oder thermischer Beanspruchung formstabil ist.
[0017] Soweit das Verbindungsmittel eine Lot- oder Schweißschicht ist, weist der Kommutator
eine besonders hohe Temperaturstabilität und chemische Resistenz auf. Es kommen dabei
vorzugsweise niedrig schmelzende Weich-, Hart- oder Glaslote in Betracht, beispielsweise
niedrigschmelzende Blei/Zinn-Lote oder Glaslote mit einem hohen Bleioxidanteil. Durch
Ultraschall- oder Reibschweißen wird eine besonders geringe Verbindungstemperatur
erreicht.
[0018] Soweit die Segmente und der Tragkörper kraftschlüssig zusammenwirkende Anker- und
Aufnahmemittel aufweisen, können die Segmente in den Tragkörper eingesteckt werden
und durch die federnd gegeneinander wirkenden Anker- und Aufnahmemittel wird eine
ausreichend stabile Klemmverbindung gewährleistet. Zusätzlich können die Segmente
an dem Tragkörper noch durch das Verbindungsmittel festlegbar sein. Es ist jedoch
auch möglich, auf ein zusätzliches Verbindungsmittel zu verzichten und die Segmente
ausschließlich mit den eine Klemmverbindung bildenden Anker- und Aufnahmemitteln festzulegen.
Sowohl die Segmente als auch der Tragkörper können nur Ankermittel oder nur Aufnahmemittel
oder eine Kombination aus Anker- und Aufnahmemittel aufweisen. Wesentlich ist lediglich,
daß ein Anker- bzw. Aufnahmemittel des Segments mit einem Aufnahme- bzw. Ankermittel
des Tragkörpers zusammenwirkt.
[0019] Besonders vorteilhaft ist, wenn die Segmente beispielsweise bei einem Trommelkommutator
in radialer Richtung in den Tragkörper einsetzbar bzw. einclipbar sind oder beispielsweise
bei einem Plankommutator axial in eine Stirnfläche des Tragkörpers einsetzbar sind.
[0020] Weiterhin ist vorteilhaft, wenn beim Einsetzen der Segmente in den Tragkörper mittels
der Anker- bzw. Aufnahmemittel gleichzeitig ein Positionieren und Ausrichten der Segmente
erfolgt. Vorzugsweise erstrecken sich die Mittel zum Positionieren und Ausrichten
parallel zur Rotationsachse entlang einer Umfangsfläche oder radial zur Rotationsachse
entlang einer Stirnfläche des Tragkörpers. Für die Mittel zum Positionieren und Ausrichten
kommen alle geeigneten Formgestaltungen in Betracht, insbesondere Stege mit dreieckigem,
viereckigem, halbrundem oder schwalbenschwanzförmigem Querschnitt. Zum Verankern eignen
sich insbesondere Querschnittformen, die in der Tiefe eine Aufweitung erfahren und
insbesondere mit einer Spitze zum leichten Einführen versehen sind.
[0021] Bei einem zugehörigen Herstellverfahren erfolgt das Festlegen der Segmente an dem
Tragkörper mittels einem im wesentlichen zwischen dem Tragkörper und den Segmenten
angeordneten Verbindungsmittel. Beispielsweise kann der Tragkörper als Ganzes vor
dem Festlegen der Segmente in ein Verbindungsmittel-Tauchbad gebracht werden. Alternativ
oder ergänzend können auch die Segmente zumindest an ihrer, dem Tragkörper zugewandten
Fläche mit dem Verbindungsmittel versehen werden. Gegebenenfalls sind vor dem Anbringen
des Verbindungsmittels die Oberflächen des Tragkörpers und/oder der Segmente zu reinigen
und/oder mit einem Haftvermittler zu versehen. Die Konditionierung der Oberflächen
kann vorzugsweise in einem Vakuumverfahren erfolgen, beispielsweise in einem lonen-
oder Plasma-Vakuumverfahren. Durch die Oberflächenbehandlung ist weiterhin eine ausreichende
Alterungs- und Korrosionsbeständigkeit der Verbindungsschicht gegenüber den Beanspruchungen
beim späteren Einsatz und/oder eine gleichmäßige Benetzung mit dem Verbindungsmittel
erreichbar. Insbesondere bei einem Verkleben ist auch eine Nachbehandlung der Klebefuge
vorteilhaft, um eine Korrosion und/oder Unterwanderung und damit eine Herabsetzung
der Festigkeit der Verbindung zu vermeiden.
[0022] Es sind Mittel zum Positionieren und Ausrichten der Segmente vorgesehen, deren Form
so gestaltet ist, daß beim Zuführen der Segmente automatisch ein Positionieren und
Ausrichten erfolgt, beispielsweise durch im Querschnitt dreieckförmige Nuten im Tragkörper,
in die entsprechende im Querschnitt dreieckförmige Stege der Segmente eingesetzt werden.
In diesem Fall kann das Verbindungsmittel beispielsweise vor dem Zuführen als Klebstoffstrang
in die Nut eingelegt werden. Beim anschließenden Zuführen der Segmente wird das Verbindungsmittel
verdrängt und bildet eine flächige Verbindungsschicht zwischen Tragkörper und Segment.
[0023] Soweit beim Festlegen eine Klemmverbindung zwischen Anker- und Aufnahmemitteln erfolgt,
kann das zwischen dem Tragkörper und den Segmenten angeordnete Verbindungsmittel entfallen.
In diesem Fall erfolgt das Festlegen lediglich durch die eine Klemmverbindung eingehenden
Anker- und Aufnahmemittel.
[0024] Soweit ein Verbindungsmittel vorgesehen ist, kommt hierfür insbesondere eine Kleb-,
Löt- oder Schweißschicht in Betracht. Die maximale Temperatur bei der Weiterbearbeitung
kann kurzzeitig bis etwa 300°C betragen. Die Aushärtung einer Klebstoffschicht sollte
grundsätzlich bei einer möglichst geringen Temperatur erfolgen, beispielsweise im
Temperaturbereich zwischen 50 und 250°C, vorzugsweise zwischen 170 und 200°C.
[0025] Soweit die Segmente nacheinander dem Tragkörper zugeführt werden, kann dies durch
schrittweises Drehen des Tragkörpers um seine Rotationsachse und stückweises Anlegen
der Segmente oder durch Abrollen des Tragkörpers auf den beispielsweise in einem Streifenverbund
vorliegenden Segmenten erfolgen. Beim stückweisen Zuführen kann die Verbindung zwischen
dem Tragkörper und dem jeweiligen Segment entweder unmittelbar im Anschluß an das
Zuführen erfolgen oder abschließend für alle zugeführten Segmente gemeinsam, beispielsweise
durch Umschließen des mit Segmenten bestückten Tragkörpers mit einer Preß- und/oder
Heizzange.
[0026] Soweit alle Segmente gleichzeitig an den Tragkörper zugeführt werden, kann dies mit
einem geeigneten Preß- und/oder Heizwerkzeug geschehen, welches anschließend an das
Zuführen für das mechanisch sichere Festlegen der Segmente an dem Tragkörper sorgt.
Es kann beispielsweise durch ein Eindrücken der Segmente in den Tragkörper, insbesondere
durch ein Ineinanderschieben der Anker- und Aufnahmemittel, erfolgen und/oder durch
ein Aufheizen der Segmente zum Aufschmelzen des Verbindungsmittels und Herstellen
einer Verbindungsschicht.
[0027] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. 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 Seitenansicht eines aufgeschnittenen Kommutators,
- Fig. 2
- zeigt entsprechend dem Schnitt II-II der Fig. 1 verschiedene Ausführungsarten der
Positionierungsmittel,
- Fig. 3
- zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Plankommutator parallel zur Rotationsachse,
- Fig. 4
- zeigt einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsart eines Plankommutators,
- Fig. 5
- zeigt eine Ansicht der Stirnfläche des Plankommutators der Fig. 3,
- Fig. 6
- zeigt ein ausgestanztes ebenes Kommutator-Segment,
- Fig. 7
- zeigt eine mögliche Montageart des Segments der Fig. 6, und
- Fig. 8
- zeigt das Herstellverfahren in Form eines Flußdiagramms.
[0028] Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines aufgeschnittenen Kommutators 1, bei dem
die Segmente 4 unmittelbar an dem Tragkörper 3 festgelegt sind. Der im wesentlichen
zylindrische und eine Rotationsachse 2 aufweisende Tragkörper 3 besteht vorzugsweise
aus einem Thermo- oder Duroplast, beispielsweise aus einem durch Spritzgießen hergestellten
Hohlzylinder aus Phenolharz. An dessen zylindrischer Außenwand sind in Umfangsrichtung
elektrisch isoliert voneinander und vorzugsweise Kupfer oder eine Kupferverbindung
enthaltende Segmente 4 festgelegt, deren eines Ende hakenförmig abgebogen ist für
den Anschluß der zugehörigen (nicht dargestellten) Spulenwicklung. Die Segmente 4
sind mittels einer im wesentlichen zwischen ihnen und dem Tragkörper 3 angeordneten
Verbindungsschicht 5 festgelegt, im vorliegenden Fall mittels einer Klebstoffschicht
aus Epoxidharz-, Polyurethanharz- oder Phenolharz-Klebstoffschicht. In der unteren
Bildhälfte der Fig. 1 ist ein zweites Segment 4' dargestellt, welches einstückig zwei
in radialer Richtung ausgerichtete Ankermittel 4" aufweist, die nicht nur die Festigkeit
der Festlegung des zweiten Segments 4' am Tragkörper 3 erhöhen, sondern gleichzeitig
einer Positionierung und Ausrichtung des zweiten Segments 4' dienen. Die Ankermittel
4" greifen in entsprechende Aufnahmen im Tragkörper 3 ein, die beispielsweise durch
umlaufende Ringnuten 3' oder umlaufende Ringschultern 3" gebildet sein können. An
den Tragkörper 3 ist ein Konus 15 angeformt, um ein Aufschieben des Tragkörpers 3
auf eine (nicht dargestellte) Motorachse zu vereinfachen.
[0029] Die Fig. 2 zeigt entsprechend dem Schnitt II-II der Fig. 1 verschiedene Ausführungsarten
der Mittel zum Positionieren, Ausrichten und Verankern der Segmente 4 auf dem Tragkörper
3. Im Teilbild 2A weist das Segment 4a zwei parallel zur Rotationsachse 2 (senkrecht
zur Zeichenebene) verlaufende, im Querschnitt dreieckförmige Stege 4a' auf, die entweder
unter Kraft- und/oder Temperatureinwirkung in den Tragkörper 3 eingedrückt werden
oder die in entsprechend ausgeformte Nuten in den Tragkörper 3 eingelegt werden. Das
Teilbild 2B zeigt ein Segment 4b mit einem einzigen zentrischen, im Schnitt ebenfalls
dreieckförmigen und parallel zur Rotationsachse 2 verlaufenden Steg 4b'. Das Teilbild
2C zeigt ein Segment 4c mit einem Ankermittel 4c', das im Schnitt zunächst stegförmig
verläuft und an seinem auf die Rotationsachse 2 gerichteten Ende eine im Schnitt ungefähr
kreisförmige Verdickung aufweist. Das Ankermittel 4c' kann sich parallel zur Rotationsachse
2 stegförmig über einen Teil oder über die gesamte axiale Länge des Tragkörpers 3
erstrecken oder es kann punktförmig beispielsweise in Form eines Pilzes ausgebildet
sein. In jedem Fall hintergreift das Ankermittel 4c' eine entsprechende Ausnehmung
in dem Tragkörper 3, die sich in diesem Bereich elastisch verformt und eine Klemmkraft
zum sicheren Festlegen des Segments 4c aufbringt. Das Teilbild 2D mit dem Segment
4d und dem Ankermittel 4d' sowie das Teilbild 2E mit dem Segment 4e und dem im Querschnitt
schwalbenschwanzförmigen Ankermittel 4e' zeigen zwei weitere der nahezu beliebig möglichen
Ausgestaltungen der Ankermittel. Das vorzugsweise einstückig mit dem Segment 4f ausgebildete
Ankermittel 4f' des Teilbildes 2F ist in Abstimmung von Geometrie und Werkstoff so
ausgebildet, daß es sich anfänglich beim Eindrücken des Segments 4f in den Tragkörper
3 verformt und beim vollständigen Eindrücken eine im wesentlichen T-förmige Ausnehmung
des Tragkörpers 3 hintergreift. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kommt es zu einer
elastischen Verformung des Tragkörpers 3 in dem hintergriffenen Bereich, die die erforderliche
Klemmkraft für das Segment 4f aufbringt. Das Teilbild 2G zeigt ein an seinen Längsseiten
in radialer Richtung umgebogenes oder entsprechend ausgeformtes Segment 4g, wobei
die beiden Schenkel 4g' entweder in entsprechende Ausnehmungen im Tragkörper 3 eingreifen
oder in diesen unter Krafteinwirkung einschneiden. Das Teilbild 2H zeigt ein Segment
4h mit einem kreisringsegmentförmigen Querschnitt, das in eine entsprechende Ausnehmung
des Tragkörpers 3 eingelegt wird. Die Teilbilder 2A bis 2H zeigen nur eine Auswahl
der Vielzahl der möglichen Positionierungs-, Ausrichtungs- und Verankerungsmöglichkeiten
für die Segmente 4 an dem Tragkörper 3. Selbstverständlich können in analoger Weise
die Ankermittel am Tragkörper 3 und entsprechende Ausnehmungen bzw. Aufnahmemittel
an den Segmenten 4 ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ankermittein
4c' bis 4f' kann das Festlegen auch durch eine Verbindungsschicht 5, beispielsweise
eine Klebstoff-, Lot- oder Schweißschicht erfolgen.
[0030] Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Plankommutator 101 mit
einem eine Rotationsachse 102 aufweisenden Tragkörper 103, der auch elektrische Anschlußmittel
103' umfaßt, die für eine Verbindung der zu kontaktierenden Spulenwicklungen mit den
auf der Stirnfläche des Tragkörpers 103 festgelegten Segmenten 104 vorgesehen sind.
Sofern der Tragkörper 103 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht oder
zumindest eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweist, kann die Verbindung zwischen
dem Tragkörper 103 und den elektrischen Anschlußmitteln 103' sowohl durch eine elektrisch
isolierende als auch durch eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 103" erfolgen,
beispielsweise durch eine Klebstoff-, Lot- oder Schweißschicht. Demgegenüber hat die
Verbindung zwischen den elektrischen Anschlußmitteln 103' und den Segmenten 104 in
jedem Fall mittels einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht als Verbindungsmittel
105 zu erfolgen, beispielsweise durch eine metallpartikelgefüllte Klebstoffschicht.
Die elektrischen Anschlußmittel 103' können dabei zunächst als Kupfertopf ausgeführt
sein, der vorzugsweise mit einem Duroplast unter Bildung des Tragkörpers 103 ausgespritzt
wird. An den so vorgeformten Tragkörper 103 wird die vorzugsweise aus Kohlenstoff
bestehende oder kohlenstoffhaltige kreisringförmige Segmentscheibe mittels der Verbindungsschicht
festgelegt. Anschließend erfolgt durch in Bezug auf die Rotationsachse 102 radiale
Schnitte durch die Segmentscheibe und die stirnseitige Bodenfläche des Kupfertopfes
der Anschlußmittel 103' die elektrische Vereinzelung der Segmente 104.
[0031] Die Fig. 4 zeigt einen weiteren Plankommutator 201 mit einer Rotationsachse 202 und
einem platinenförmigen Anschlußmittel 203', das Bestandteil des Tragkörpers 203 ist.
Die das Verbindungsmittel 205 bildende Verbindungsschicht zwischen dem Anschlußmittel
203' und der die Segmente 204 bildenden Kohlenstoffscheibe ist elektrisch leitfähig.
Die Verbindungsschicht 203" zwischen dem Anschlußmittel 203' und dem Tragkörper 203
kann entweder elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig sein. In der unteren
Bildhälfte der Fig. 4 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kupfer-Plankommutators
dargestellt, bei dem die Kupfer-Plansegmente 403' mittels einer elektrisch isolierenden
oder leitfähigen Klebstoffschicht 403" unmittelbar am Tragkörper 403 festgelegt sind.
[0032] Die Fig. 5 zeigt eine Ansicht der Stirnfläche des Plankommutators der Fig. 3 aus
der Sicht V-V im Zustand der noch nicht festgelegten Kohlenstoffscheibe. In einem
Segmentbereich 103a ist dabei in der stirnseitigen Bodenfläche der topfförmigen Anschlußmittel
103' eine schlüssellochförmige Ausnehmung 106 vorgesehen, in die ein entsprechender
stift- oder stegförmiger Vorsprung 107 eines vorgeformten Tragkörperkerns eingreifen
kann. Auf diese Weise kann die Anschlußmittel 103' ergänzend oder alternativ zur Verbindungsschicht
103" klemmend an dem vorgeformten Tragkörperkern festgelegt werden.
[0033] Die Fig. 6 zeigt ein ausgestanztes ebenes Segment 304 aus Kupfer für einen Trommelkommutator,
welches im wesentlichen aus der eigentlichen rechteckförmigen Segmentfläche 308 besteht,
von dessen einer Schmalseite zwei außenliegende Positionierungsmittel 309 und ein
zentrischer Steg 310 abstehen, wobei letzterer für den Anschluß der Spulenwicklung
vorgesehen ist. Auf der gegenüberliegenden Schmalseite ist ebenfalls ein Positionierungsmittel
311 ausgeformt. Die Positionierungsmittel 309, 311 weisen an ihrem Ende jeweils rechtwinklig
abstehende Nasen auf. Nachdem das Segment 304 mit einer dem Tragkörper angepaßten
Krümmung versehen worden sind, werden die Positionierungsmittel 309, 311 um etwa 90°
gegenüber der Segmentfläche 308 in Richtung des Pfeils 312 abgebogen, wie in der Fig.
7 dargestellt. Die abgebogenen Positionierungsmittel 309, 311 greifen in entsprechende
Aufnahmemittel des Tragkörpers 303 ein und werden dadurch positioniert und ausgerichtet.
Die Festlegung des Segments 304 am Tragkörper 303 kann dabei ausschließlich aufgrund
einer Klemmung zwischen den Positionierungsmitteln 309, 311 und dem Tragkörper 303
oder alternativ oder ergänzend durch eine Verbindungsschicht 305 erfolgen. Der Tragkörper
303 besteht zu diesem Zweck vorzugsweise aus einem elastischen Kern 314, der die für
die Klemmwirkung auf die Segmente 304 bzw. der Positionierungsmittel 309, 311 und
für die Preßpassung auf die (nicht dargestellte) Motorachse elastische Verformung
bereitstellt. In Bezug auf die Rotationsachse 302 radial außerhalb weist der Tragkörper
304 eine form- und temperaturbeständige Außenhülle 315 auf. In der rechten Bildhälfte
der Fig. 7 ist eine alternative Möglichkeit des Abbiegens des Positionierungsmittels
309 dargestellt, bei dem durch nochmaliges Abbiegen ein Haken 309' ausgebildet wird,
der in eine entsprechende Ausnehmung im Kern 314 eingreift. In entsprechender (nicht
dargestellter) Weise kann auch das gegenüberliegende Positionierungsmittel 311 eingehakt
werden.
[0034] Die Fig. 8 zeigt ein das Herstellverfahren repräsentierendes Flußdiagramm. Das Formen
des Tragkörpers 3 und der zugehörenden Segmente 4 erfolgt dabei parallel, vorzugsweise
werden sowohl der Tragkörper 3 als auch die Segmente 4 vor dem Zuführen durch entsprechende
Lösungs- oder Reinigungsmittel gereinigt und im Bedarfsfall ein Haftvermittler aufgetragen.
Das Zuführen der Segmente 4 an den Tragkörper 3 kann nacheinander oder gleichzeitig
geschehen, in jedem Fall erfolgt bei dem Zuführen ein Ausrichten und Positionieren
der Segmente 4 in Bezug auf den Tragkörper 3. Abschließend werden die Segmente 3 durch
Klemmen, Kleben, Löten oder Schweißen an den Tragkörper 4 festgelegt. Das Kleben,
Löten oder Schweißen kann alternativ oder ergänzend zum Klemmen vorgesehen werden.
1. Vorrichtung zum Stromwenden, insbesondere Kommutator (101; 201), mit einem vorgeformten,
im wesentlichen zylindrischen und eine Rotationsachse (102; 202) aufweisenden Tragkörper
(103; 203) und elektrisch leitfähigen Stromwende- bzw. Kommutator-Segmenten (104;
204), die an einem zwischen den Segmenten (104; 204) und dem Tragkörper (103; 203)
angeordneten Anschlußmittel (103'; 203') mittels einem Verbindungsmittel (105; 205)
festgelegt sind, wobei der Tragkörper (103; 203) und die Anschlußmittel (103') an
der Stirnseite des Tragkörpers (103, 203) zusammenwirkende Mittel zum Positionieren
und Ausrichten der Segmente (104; 204) in Bezug auf den Tragkörper (103; 203) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß in der stirnseitigen Bodenfläche der topfförmigen Anschlußmittel (103') eine schlüssellochförmige
Ausnehmung (106) angeordnet ist, in die ein entsprechender stift- oder stegförmiger
Vorsprung (107) eines vorgeformten Tragkörperkerns eingreift und dadurch die Anschlußmittel (103') klemmend an dem vorgeformten Tragkörperkern festgelegt
sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußmittel (103') durch eine elektrisch isolierende oder eine
elektrisch leitfähige Verbindungsschicht (103"), beispielsweise durch eine Klebstoff-,
Lot- oder Schweißschicht, an dem Tragkörper (103) festgelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Tragkörper (103) wegweisenden Stirnfläche der Anschlußmittel (103') eine
aus Kohlenstoff bestehende oder kohlenstoffhaltige kreisringförmige Segmentscheibe
durch ein Verbindungsmittel (105) festgelegt ist, und die Segmentscheibe (104) durch
in Bezug auf die Rotationsachse (102) radiale Schnitte in die Segmente (104; 204)
vereinzelt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (105; 205) eine Lot-oder Schweißschicht ist, insbesondere eine
Weich-, Hart- oder Glaslotschicht oder eine Ultraschall-, Reib- oder Elektrodenschweißschicht.