Verfahren zum Herstellen von Kommutatoren und nach dem Verfahren hergestellter Kommutator Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kommutato- ren, bei dem eine Mehrzahl von metallischen Segmenten in einen Montagekorb eingesetzt wird, um einen Segmentverband zu bilden, bei dem die Segmente in voneinander isolierter und eine Kommutierungs-Schleifbahn bildender Lagean- ordnung angeordnet sind, und der Segmentverband zur Bildung eines Isolier- körpers mit darin eingebetteten Segmenten mit einer preßformbaren, isolieren- den Formmasse verpreßt wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen nach einem solchen Verfahren hergestellten Kommutator.

Bei den bekannten Verfahren der erwähnten Art wird so vorgegangen, daß nach dem Einsetzen der aus einem metallischen Werkstoff ausgestanzten Seg- mente in den als Kunststoffkorb ausgebildeten Montagekorb und nach dem Hinzufügen gegebenenfalls vorgesehener weiterer Komponenten, beispielsweise von Armierungsringen, das Verpressen durchgeführt wird, wobei die Hoh ! räu- me im Segmentverband mit Formmasse ausgefüllt werden. Sodann wird der Kunststoffkorb entfernt, um als Sondermüll entsorgt zu werden. Zwar trägt bei den bekannten Verfahren die Verwendung eines Montagekorbes zur Verein- fachung des Herstellungsvorganges bei, die Kosten für die Herstellung und Entsorgung der Körbe führen jedoch zu nachteilig hohen Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das trotz Verwendung von den Herstellungsvorgang erleichternden Montagekörben eine besonders kostengünstige und umweltfreundliche Herstellung der Kommutato- ren ermöglicht.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungs- gemäß dadurch gelöst, daß der Montagekorb zusammen mit dem Segmentver- band mit der Formmasse so verpreßt wird, daß der Montagekorb als bleiben- der, integraler Bestandteil in den Isolierkörper eingeformt wird.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der Korb als integraler Bestandteil in den Kommutator einbezogen wird, entfallen beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur die Kosten für das Entfernen und Entsorgen der Körbe, sondern es entstehen auch keine zusätzlichen Materialkosten für Isolationsmaterial, weil der Korb einen Teil des Isolierkörpers des Kommutators bildet.

Vorteilhafterweise wird zur Herstellung der Körbe der gleiche duroplastische Werkstoff verwendet, der beim Verpressen auch die Formmasse bildet. Es ergibt sich eine besonders homogene Struktur des so gebildeten Isolierkörpers.

Der nach dem aufgezeigten Verfahren hergestellte, erfindungsgemäße Kommu- tator ist dadurch gekennzeichnet, daß sein Isolierkörper einen in die Form- masse eingeformten, als isolierender Tragkörper für den Segmentverband dienenden Montagekorb enthält.

Ein stufenweiser Ausbau des erfindungsgemäßen Kommutators zu einem Hochleistungskommutator ergibt sich durch Einsatz von Armierungsringen und Stiften zu deren Abstützung als weitere integrale Bestandteile.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestell- ten Kommutators im einzelnen erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kunststoffkorbes zur Verwendung bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kommutators, gesehen mit Blick auf die Stirn-oder Hakenseite des Kommutators ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Korbes von Fig. 1, gesehen mit Blickrichtung auf die hintere Bordseite des Kommutators ; Fig. 3 einen Längsschnitt des Korbes, wobei in der oberen und der unteren Zeichnungshälfte der Schnitt in unterschiedlichen Schnittebenen geführt ist ; Fig. 4 und 5 Teilquerschnitte des Korbes entsprechend den Schnittli- nien IV-IV bzw. V-V von Fig. 3 ; Fig. 6 eine Seitenansicht eines im Korb aufnehmbaren Kupfersegmen- tes ; Fig. 7 eine Vorderansicht des Segmentes von Fig. 6 ; Fig. 8 eine auseinander gezogen gezeichnete Teildarstellung des Korbes mit in diesen einsetzbarem Kupfersegment, zwei in den Korb einzusetzenden Armierungsringen sowie zwei zur Ver- vohständigung der Armierung einsetzbaren Keramikstiften und Fig. 9 einen Teillängsschnitt des den Korb als eingeformtes Bauteil enthaltenden, fertiggestellten Kommutators.

Ein in Fig. 1 und 2 perspektivisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines aus duroplastischem Kunststoff preßgeformten Korbes 1 dient zur Herstellung eines Kommutators, der vierundzwanzig Kupfersegemente 3 (s. insbesondere Fig. 6 und 7) aufweist. Der Korb 1 ist ein zur Drehachse 7 (Fig. 3) des Kommutators rotationssymmetrischer Verbund aus vierundzwanzig Stegen 5, die in zur Achse 7 parallelen und sich radial erstreckenden Ebenen in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind. Die Stege 5 sind an ihrem radial innen liegenden Fußbereich durch einen Innenring 9 verbunden, der den Innendurchmesser des Korbes 1 definiert. An der Stirnseite, d. h. der Hakenseite des fertigen Kommuta- tors, sind die Stege 5 durch einen Außenring 11 verbunden.

Fig. 6 und 7 zeigen die Formgebung der Segemente 3 aus silberlegiertem Kupfer, die am Umfangsbereich des Korbes 1 zwischen den Stegen 5 aufnehm- bar sind. Die Segmente 3 sind als langgestreckter Profilkörper gestaltet, dessen leicht gewölbte Oberseite 13 einen Teil der Kommutierungs-Schleifbahn am Kollektorumfang bildet. Am einen Ende, dem stirn-oder hakenseitigen Ende, ist das Segment an der Oberseite 13 durch einen schmalen Fortsatz 15 verlängert, der nach Umbiegen den Anschlußhaken des betreffenden Segmentes 3 bildet.

An ihrem Fußteil 17 weisen die Segmente 3 eine Profilform auf, die zum lich- ten Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Stegen 5 des Korbes 1 im wesentlichen komplementär ist (Fig. 4), so daß die Segmente 3 mit axialer Einsetzbewegung zwischen jeweils benachbarte Stege 5 eingesetzt werden können. Für diesen Einsetzvorgang wird der Korb 1 mit Hilfe von an seinem Innenring 9 angeformten, radial nach innen vorspringenden Nocken 27 positio- niert. Der Außenring 11 des Korbes 1 weist zwischen jedem Stegpaar eine Ausnehmung 14 auf, durch die hindurch sich der den Haken bildende Fortsatz 15 des betreffenden Segementes 3 nach vorn erstreckt. Dabei bildet der Außen- ring 11 eine Anschlagfläche 12, an der die Stirnseite der Segmente 3 an der Wurzel des Fortsatzes 15 anliegt, um die Axialstellung der Segmente 3 im Korb 1 zu definieren.

Wie aus Fig. 6 und 8 ersichtlich ist, weisen die Segmente 3 in ihrem Fußteil 17 an beiden Enden je eine Ausnehmung 19 auf, die die Form eines sich in Axialrichtung erstreckenden Schlitzes aufweist, der am jeweiligen Ende des Fußteiles 17 offen ist. Die Ausnehmungen 19 definieren nach dem Einsetzen der Segmente 3 in den Korb 1 einen hakenseitigen und einen bordseitigen Ringraum, innerhalb dessen je ein Armierungsring 21 aufnehmbar ist, s. Fig. 8 und 9.

Als Armierungsringe können Stahlringe oder Ringe aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial vorgesehen sein. Beim vorliegenden Beispiel handelt es sich bei den Armierungsringen 21 um Stahlringe. Zur Aufnahme der Armierungs- ringe 21 im Korb 1 sind die Stege 5 so abgestuft, daß im Bereich der hinteren Bordseite des Korbes 1 Absätze entstehen, die Sitzflächen 23 für die äußere Umfangsfläche des einen Armierungsringes 21 bilden. Im Bereich der vorderen Hakenseite des Korbes 1 sind die Stege 5 in entsprechender Weise abgestuft, so daß Absätze mit Sitzflächen 25 entstehen, an denen der zweite, vordere Armie- rungsring 21 mit seiner äußeren Umfangsfläche anliegt. Nach Einsetzen der Armierungsringe 21 in den Korb 1 liegen die Ringe unter leichter Pressung an ihren Sitzflächen 23 bzw. 25 an. Die radiale Position der Sitzflächen 23 und 25, die in Radialrichtung gesehene lichte Weite der Ausnehmungen 19 der Segmente 3 und die Wandstärke der Armierungsringe 21 sind so bemessen, daß äußere Umfangsfläche und innere Umfangsfläche der Armierungsringe 21 jeweils Radialabstände zu den die Ausnehmungen 19 begrenzenden Rändern der Segmente 3 aufweisen, wobei die in Axialrichtung gemessene Breite der Armierungsringe 21 und die entsprechende Tiefe der Ausnehmungen 19 so bemessen sind, daß die Armierungsringe auch einen axialen Abstand vom Grund der Ausnehmungen 19 aufweisen. Bei dieser Anordnung der Segmente 3 und der Armierungsringe 21 im Korb 1 ist eine einwandfreie elektrische Isola- tion zwischen Segmenten 3 und Armierungsringen 21 gewährleistet, weil die radialen und axialen Abstände zwischen Armierungsringen 21 und Segmenten 3 so groß gewäh ! t sind, daß nach dem anschließenden Verpressen, bei dem sämtliche Hohiräume im Korb 1 zur Bildung des kompletten Isolierkörpers des Kommutators mit Formmasse ausgefüllt werden, durch die Stärke der Schicht der Formmasse zwischen Armierungsringen 21 und Segmenten 3 ein Durch- schlagen bei den im Betrieb auftretenden Potentialdifferenzen vermieden ist.

Wie erwähnt, erfolgt nach dem Einsetzen der Segmente 3 in den Korb 1 und dem Einlegen der Armierungsringe 21, die an den Sitzflächen 23 und 25 gehal- ten sind, das Verpressen des so gebildeten Verbundes mit Formmasse. Der Verbund aus Korb 1, Segmenten 3 und Armierungsringen 21 wird zu diesem Zweck, nachdem gegebenenfalls zuvor ein Schrumpfen des Segmentverbandes durchgeführt wurde, in ein Spritz-oder Preßwerkzeug eingesetzt. Vor dem Verpressen mit der Formmasse wird beim Ausführungsbeispiel in das Spritz- oder Preßwerkzeug eine Stahlbüchse 29 eingelegt, die die axiale Bohrung des Kommutators definiert. Sämtliche Hohiräume des Verbundes außerhalb der Büchse 29 werden nun mit der Formmasse ausgefüllt, so daß ein den Korb 1 als bleibenden, integralen Bestandteil enthaltender Isolierkörper gebildet wird, s. Fig. 9.

Wie aus Fig. 7 entnehmbar ist, weist das Profil der Segmente 3 an seinem Fußteil 17 beidseits je eine abgerundete Einkerbung 31 auf. In der in Fig. 8 und 9 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform bilden diese Einkerbungen 31 Halteflächen für Keramikstifte 33, welche als Sicherungsstifte so zwischen die Stege 5 des Korbes 1 einsetzbar sind, daß sie an der Innenfläche des betreffen- den Armierungsringes 21 anliegen, um in Zusammenwirkung mit den Halteflä- chen an den Einkerbungen 31 die Segmente 3 gegen Radialkräfte zu sichern.

Fig. 9 zeigt den Isolierkörper mit den eingesetzten, in die Formmasse eingebet- teten Keramikstiften 33. Durch die Abstützung der Segmente 3 an den Armie- rungsringen 21 über die Stifte 33 ergibt sich ein Hochleistungskommutator, der erhöhten Anforderungen gerecht wird, insbesondere der Belastung durch höhere Drehzahlen des Elektromotors, der den erfindungsgemäßen Kommutator aufweist.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind Keramikstifte 33 sowohl an der Hakenseite als auch an der Bordseite vorgesehen. Es vesteht sich, daß je nach Art der auftretenden Belastung die Stifte nur auf einer Seite vorgesehen sein könnten. Für die Montage der Stifte 33 wird zwischen diesen und den zugeord- neten Segmenten 3 eine eine leichte Pressung ergebende Passung vorgesehen, so daß eine leichte Verformung der Kupfersegmente 3 erzeugt wird. Um eine verhältnismäßig weite Tolerierung beim Durchmesser der Stifte 33 zu ermögli- chen, kann an den Segmenten 3 eine Rändelung der Kontaktbereiche an den Einkerbungen 31 vorgesehen werden.

Während beim beschriebenen Ausführungsbeispiel der Korb 1 aus der gleichen Formmasse besteht wie sie beim Verpressen zur Bildung des Isolierkörpers verwendet wird, könnten unterschiedliche, speziell auf die Anforderungen der einzelnen Bauteile (Korb und Isolierkörper) abgestimmte Isolationsmaterialien verwendet werden, beispielsweise könnte der Korb 1 ein Keramikteil sein und/oder ein Thermoplast als Formmasse verwendet werden. Auch kann der Kommutator ohne innere Stahlbüchse 29 gefertigt werden.