CH680761A5

CH680761A5 -

Info

Publication number: CH680761A5
Application number: CH3533/89A
Authority: CH
Inventors: Arno Altpeter; Carsten Bauer
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1992-10-30
Also published as: US5019740A; JPH02219437A; DE8815711U1

Description

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CH 680 761 A5

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Beschreibung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kommutatorlamelle nach der Gattung des Patentanspruches 1. Durch die DE-OS 2 739 730 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Ankers für dynamoelektrische Maschinen bekannt geworden, bei dem Leiterpartien der Ankerwicklungen elektrisch und mechanisch mit Kommutatorlamellen durch Ultraschallver-schweissung verbunden werden. Die Leiter sind dabei entweder an die anschlussseitigen Enden der Bürstenlaufflächen oder zwecks Vergrösserung der Kontaktflächen in Ausnehmungen der Lamellen mittels Ultraschallschweissung befestigt. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung sowohl einer elektrisch leitenden als auch einer mechanischen Verbindung von Ankerwicklungsdrähten mit den Lamellen eines Kommutators ist durch die DE-OS 3 017 426 bekannt. Auch hier wird die Verbindung durch Ultraschallschweissen hergestellt, wobei die Kommutatorlamellen auf der Kontaktierungsfläche einer Sonotrode abgerollt werden. Bei einem Einsatz in Verbindung mit Hakeniamellen, werden die die Wicklungsdrahtschlaufen aufnehmenden Haken beim Abrollen durch die Sonotrode in Richtung der Lamellen umgebogen und an die Lamellen ange-schweisst. Die Hakenlamellen müssen aus einem Material bestehen, das eine gute Verformbarkeit aufweist. Um die Haken mit den Lamellen zu ver-schweissen, ist eine beträchtliche Wärmemenge notwendig, die thermische Schäden an der Isolierstoffnabe des Kommutators verursachen kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemässe Kommutatorlamelle mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass sich zwischen der Wicklungsdrahtschlaufe und der Kontaktfläche der Lamelle eine mechanisch feste, hoch belastbare Verbindung mit kleinem Übergangswiderstand schaffen lässt, die insbesondere dadurch zustande kommt, dass die Lage der Drahtschlaufe bezüglich der Sonotrode durch die Positionierungsflächen vorgegeben ist. Dadurch ist bei vorgegebener Einstellung der Schweissparameter eine gleichmässig gute Schweissqualität der einzelnen Schweissstelien und damit eine Qualitätssteigerung der Erzeugnisses sichergestellt. Die Lamellen selbst können aus spröden, gut leitenden Werkstoffen hergestellt sein, da sie keiner wesentlichen Verformung und somit auch keiner Bruchgefahr ausgesetzt sind.

Durch die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kommutatorlamellen möglich. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass Positionierungsflächen an den beiden Schmalseiten der Anschlussfahne für die Schenkel der Drahtschlaufe vorgesehen sind. Eine sehr einfache, leicht herstellbare Ausgestaltung wird darin gesehen, dass die Positionierungsflächen als einseitige Auflageflächen für die beiden Drahtschlaufenschenkel ausgebildet sind. Die Positionierungsflächen für die beiden Schenkel der Drahtschlaufe können ferner in Richtung der Längsachse des Maschinenläufers so geneigt sein, dass ihre Verlängerung die Achse des Läufers unter einem spitzen Winkel schneidet. Dadurch wird an einer, vorzugsweise parallel zur Kontaktfläche verlaufenden Aus-senfläche der Anschlussfahne ein Freiraum für einen Amboss geschaffen, an dem sich die Anschlussfahne während des Schweissvorgangs abstützt. Diese Massnahme erbringt insbesondere den Vorteil, dass die Ultraschall-Schweissenergie weitgehend von der Isolierstoffnabe des Kommutators ferngehalten wird und eine mechanische Zerrüttung der Lamellenverankerung beim Schweiss-prozess vermieden ist.

Die Positionierungsflächen können dabei sowohl an der Anschlussfahne ausgeformt sein, als auch bei der Umspritzung der Lamellen mit Isolierstoff durch den Isolierstoff selbst gebildet werden (hochgezogene Pressmasse).

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Kommutatorlamelle in Seitenansicht, Fig. 2 die Anschlussfahne der Lamelle mit einer Wicklungsdrahtschlaufe in Verbindung mit Teilen einer Ultraschall-Schweissvorrichtung zum Befestigen der Schlaufe an der Kontaktfläche der Fahne, Fig. 3 eine Frontansicht der Kommutatorlamelle vom Paket des Ankers aus betrachtet.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung dargestellte Kommutatorlamelle 1 hat einen Fuss 2, mit dem sie in der aus einem Isolierstoff bestehenden, nicht gezeigten Nabe eines Kommutators verankert ist. Die Nabe ist mit einem gleichfalls nicht dargestellten Maschinenläufer drehfest verbunden. Die Lamelle hat an ihrem einen Ende eine Anschlussfahne 3, an deren Kontaktfläche 4 die Schlaufe 5 eines Wicklungsdrahtes 6 des Maschinenläufers befestigt ist. Die radial nach aussen gerichtete Anschlussfahne 3 schliesst mit der Bürstenlauffläche 7 der Lamelle 1 einen Winkel a von 90° oder etwas mehr als 90° ein.

Die Schlaufe 5 des Wicklungsdrahts 6 wird mit der Anschlussfahne 3 im Bereich ihrer Fläche 4 durch Ultraschallschweissen mechanisch und elektrisch kontaktiert. Hierzu ist eine Ultraschallsono-trode 8 vorgesehen, deren an die Drahtschlaufe 5 anlegbare Reibfläche mit 9 bezeichnet ist. Diese Fläche steht etwa parallel zu einer an einem Amboss 10 ausgebildeten Stützfläche 11, an welcher die Anschlussfahne 3 mit einer zur Kontaktfläche 4 parallelen Aussenfläche 12 während des Schweisspro-zesses anliegt. Der Amboss verhindert, dass die die Sonotrode 8 beaufschlagende Kraft P auf die Kommutatornabe übertragen wird. Ausserdem dämpft der Amboss 10 die durch einen Doppelpfeil 20 angedeuteten Sonotrodenschwingungen, wo5

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durch die Lamellenverankerung entlastet wird. Die Schwingungsrichtung verläuft vorzugsweise in die Zeichenebene hinein.

Um eine definierte Höhenlage der Drahtschlaufe 5 unter der Sonotrode 8 zu gewährleisten, ist die Anschlussfahne 3 mit Positionierungsflächen 14, 15 versehen, welche die Lage der Drahtschlaufe 5 in Längsrichtung der Anschlussfahne 3 vorgeben. Die Positionierungsflächen 14, 15 sind im Ausführungsbeispiel an den Schmalseiten 16, 17 der Anschlussfahne 3 vorgesehen, derart, dass sie die Position der beiden Schenkel 18, 19 der Drahtschlaufe 5 und damit auch die Lage der Kontaktierstelle an der Kontaktfläche 4 der Anschlussfahne 3 bestimmen. Die Positionierungsflächen 14, 15 sind als einseitige Aufiageflächen für die beiden Drahtschlaufenschenkel 18, 19 durch entsprechende Formgebung der Anschlussfahne 3 geschaffen. Hierzu wurde die ursprüngliche Breite a der Anschlussfahne 3 beispielsweise durch beiderseitiges Stanzen auf die Breite b reduziert, wobei die Auflageflächen 14, 15 den Übergang zwischen der Breite a und der Breite b der Anschlussfahne bilden. Die Flächen sind zu der in Fig. 1 angedeuteten Längsachse der Lamelle 1 und damit des Maschinenläufers so geneigt, dass ihre Verlängerung die Achse unter einem spitzen Winkel ß schneidet. Dadurch kann sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, die Aussenflä-che 12 der Anschlussfahne 3 zu einem Grossteil ihrer Gesamtlänge am Amboss 10 abstützen. Entsprechende Positionierflächen 14, 15 können aber auch vorteilhaft durch entsprechend weites Hochziehen des Isolierstoffes beim Spritzprozess ausgeformt werden.

Wie bereits erwähnt, kann die Anschlussfahne 3 bezüglich der Längsachse der Lamelle geneigt sein, wobei der durch die Kontaktfläche 4 der Fahne 3 und der Bürstenlauffläche 7 eingeschlossene Winkel etwas grösser ist als 90°. Nach dem Einlegen des Kommutators in die Schweissvorrichtung wird jede Lamelle 1 mit einer solchen Kraft gegen den Amboss 10 gedrückt, dass der genannte Winkel auf beispielsweise genau 90° reduziert wird. Dadurch sind reproduzierbare Schweissergebnisse durch definierte Anlage der Fahne 3 am Amboss 10 gewährleistet.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel gezeigten einseitigen Auflageflächen für die beiden Schenkel 18, 19 der Drahtschlaufe 5, könnten als Positionierungsflächen auch Einsenkungen in Form von Kerben oder dergleichen an den beiden Schmalseiten der Anschlussfahne und/oder deren Kontaktfläche 4 vorgesehen sein. Wesentlich ist, dass die Wicklungsdrahtschlaufe 5 eine definierte Höhenlage an der Anschlussfahne 3 und damit bezüglich der Sonotrode 8 einnimmt. Die Flächen 14,15 erzwingen eine vorgegebene Lage der Drahtschlaufe 5, wobei sich ihre Schenkel an den Flächen und der gekrümmte Teil der Schlaufe an der Kontaktfläche 11 der Anschlussfahne 3 abstützen. Es wäre denkbar, die Verbindung zwischen Drahtschlaufe 5 und Kontaktfläche 4 auch durch andere Schweissverfah-ren herzustellen.

Die Ultraschallenergie wird im Bereich der Schlaufe 5 direkt in den Draht 6 eingebracht. Dadurch erhitzen sich Draht und Anschlussfahne nur gering, bis der Draht sich unter Aufbrechen seiner Isolation verformt und mit der Kontaktfläche 4 eine Schweissverbindung eingeht. Die Lamelle 1 und die nicht dargestellte Isolierstoffnabe des Kommutators werden dabei thermisch nicht nennenswert belastet. Die Position der Drahtschlaufe 5 ist durch die Flächen 14, 15 vorgegeben und liegt etwa in der Mitte der Sonotroden-Reibfläche 9. Dadurch kann es nicht vorkommen, dass die Drahtschlaufe 5 beim Wickelvorgang nach unten rutscht und von der Sonotrode 8 nicht mehr erfasst wird.

Claims

Patentansprüche

1. Kommutatorlamelle, deren anschlussseitiges Ende mit Kontaktflächen versehen ist, an denen eine Wicklungsdrahtschlaufe des Maschinenläufers angeschweisst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (1) eine mit Bezug auf die Drehachse des Maschinenläufers radial nach aussen gerichtete Anschlussfahne (3) hat, welcher die Lage der Drahtschlaufe (5) in Längsrichtung der Fahne vorgebende Positionierungsflächen (14, 15) zugeordnet sind.

2. Kommutatorlamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Positionierungsflächen (14, 15) an den beiden Schmalseiten (16, 17) der Anschlussfahne (3) für die Schenkel (18, 19) der Drahtschlaufe (5) angeordnet sind.

3. Kommutatorlamelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsflächen (14, 15) als einseitige Auflageflächen für die beiden Drahtschlaufensenkel (18,19) ausgebildet sind.

4. Kommutatorlamelle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsflächen (14,15) in Richtung der Längsachse des Maschinenläufers so geneigt sind, dass ihre Verlängerung die Achse des Läufers unter einem spitzen Winkel (ß) schneidet.

5. Kommutatorlamelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsflächen (14, 15) an der Anschlussfahne (3) ausgeformt sind.

6. Kommutatorlamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsflächen an einem die Anschlussfahne (3) umhüllenden Isolierstoff ausgebildet sind.

7. Kommutatorlamelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anschlussfahne (3) während des Schweiss-prozesses mit einer vorzugsweise parallel zu ihrer Kontaktfläche (4) verlaufenden Aussenfläche (12) an einem Amboss (10) abstützt.

8. Kommutatorlamelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstellung der Anschlussfahne (3) zur Längsachse der Lamelle (1) durch die vorzugsweise rechtwinklig zur Achse des Maschinenläufers gerichtete Stützfläche (11) des Ambosses (10) bestimmt und gegebenenfalls korrigiert wird.

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