DE2328698A1 - Verfahren zum herstellen von pressstoffkollektoren - Google Patents

Description

Verfahren zum Herstellen von Preßstoffkollektoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Preßstoffkollektoren aus einem hohlzylinderformigen Metallkörper, ^rdef mit einer*~der' vorgesehenen Kollektorteilung entsprechenden ^z^rahi'yön"~axi"äl"ausgerichteten~ Gruppen"von einwärts weisenden Veiränkefüngs'elementen^versehen isfc~ünd~der"in "einer Preßform mit einem Preßstoff zu einem Kollektorrohling gepreßt und dann in die einzelnen Lamellen zerteilt worden ist.

Kleine Kollektoren werden häufig nicht aus einzelnen Lamellen zusammengesetzt, sondern man geht von einem hohlzylinderfönnigen Metallkörper aus, der mit einer der vorgesehenen Kollektorteilung entsprechenden Anzahl von axial ausgerichteten Gruppen von einwärts weisenden Verankerungselementen versehen ist. Diese Metallkörper werden entweder aus Kupferprofilrohr gefertigt, das beispielsweise in einem Strangpreß- und Ziehverfahren profiliert worden ist und von dem einzelne Metallkörper in entsprechender Länge abgetrennt v/erden, oder sie werden aus einem Profilband gefertigt, das aus einem bandförmigen Vormaterial durch Walzen profiliert worden ist und von dem jeweils der ümfangslänge des Kollektors entsprechende Abschnitte abgetrennt und zu dem hohl*- zylinderförmigen Metallkörper gerollt werden. Bei der Herstellung von Kollektoren mit Wickelhaken ist das letztgenannte Verfahren wirtschaftlicher, weil der Abschnitt des Metallkörpers, der die Wickelhaken aufweist, beim Walzen durch Materialverdrängung materialsparend hergestellt werden kann, wohingegen er bei der Verwendung von Kupferprofilrohr aus einem entsprechenden Längenabschnitt dieses Rohres durch Materialzerspanung hergestellt werden müßte.

Die hohlzylinderförmigen Metallkörper werden in einer Preßform mit einem dafür üblichen Isolierstoff zu einem Kollektorroh- . ling gepreßt, der in der Regel bereits die Aufnahmebohrung enthält. Bei diesen Kollektorrohlingen wird der im Querschnitt ringförmige und innen verzahnte Metallkörper zwischen den Längs-

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rippen mit den Verankerungselementen durch, Sägen in die einzelnen Lamellen zerteilt. Danach wird der gesamte Kollektor getempert.

Der bisher geschilderte Fertigungsgang weist mehrere Verfahrensschritte auf, bei denen sich Fertigungstoleranzen, insbesondere hinsichtlich des Rundlaufes der LameIlenlauffläche gegenüber der Aufnahmebohrung des Kollektors,nicht vermeiden lassen, und zwar insbesondere der Preßvorgang selbst und das spätere Tempern. Beim Herstellen des Metallkörpers aus einem Profilband kommen noch die Fertigungstoleranzen aus diesen Verfahrensabschnitten hinzu. Aus allen diesen Gründen ist es erforderlich, die Lamellenlauffläche nach dem Tempern des Kollektors zu bearbeiten, um einen einwandfreien Rundlauf sicherzustellen. Zu diesem Zwecke Werden die Kollektoren im Bereich ihrer Lamellenlaufflächen abgedreht. Dabei entstehen unvermeidlich Drehgrate längs der Lame1lenkante,an der der Drehmeißel abläuft. Diese in aller Regel sehr ungleichmäßigen Drehgräte verringern den Luftspalt zwischen einander benachbarten Lamellen in willkürlichem Ausmaße. Für die Herstellung einwandfreier Kollektoren ist es deshalb erforderlich, die auf genaues Maß und 'genauen Rundlauf abgedrehten Kollektoren "in einem weiteren Arbeitsgang,und zwar üblicherweise von Hand,nachzuarbeiten, um die unerwünschten Drehgrate zu entfernen. Dieser zusätzlich erforderliche Arbeitsgang verteuert die Herstellung und bietet dennoch keine Gewähr, daß ein jeder Kollektor ebenso einwandfrei ist wie der andere.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Preßstoffkollektoren anzugegeben, das wirtschaftlicher ist und einwandfreie Kollektoren liefert.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den eingangs genannten Verfahrensschritten dadurch gelöst, daß die Lamellen durch

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einen in axialer Richtung ausgeführten Schälvorgang auf den gewünschten Außendurchmesser der Lauffläche gebracht werden« Dadurch, daß bei dem axialen Schälen der Lamellenlaufflächen die Werkzeugschneide parallel zu den beiden Lamellenkanten bewegt wird, können an diesen Kanten keine Grate entstehen. Damit entfällt jegliches Nacharbeiten der Kollektorlamellen. Dieser Bearbeitungsschritt hat außerdem den Vorteil, daß er die Verankerung der Lamellen weit weniger beansprucht als eine quer zur Lamellenlängsrichtung ausgeführte Schneidbewegung. Dadurch wiederum wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Gefahr erheblich verringert, daß einzelne Lamellen gelockert,wenn nicht gar aus ihrer Verankerung herausgerissen werden. Außerdem ist der Zeitaufwand für ein einmaliges Schälen erheblich geringer als für ein notgedrungen behutsames, mehrfaches Überdrehen.

Das zuvor geschilderte Verfahren gemäß der Erfindung kann dadurch noch begünstigt werden, daß der Schälvorgang mit einem kreisringförmigen Schälmesser mit geschlossener Kreisringschneide ausgeführt wird. Dadurch bedarf es keiner besonderen Ausrichtung der Lamellen eines Kollektors auf einzelne Schneiden.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Kollektor anzugeben, der für die Herstellung nach dem erfin— dungsgemäßen Verfahren besonders geeignet ist, und zwar trifft das vor allem auf einen Kollektor zu, bei dem der hohlzylinderförmige Metallkörper an einem Ende des für die Bildung der Lamellen vorgesehenen ersten zylindrischen Abschnittes einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, in dem durch Ausschnitte Zungen für die späteren Wickelhaken gebildet sind. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der zweite zylindrische Abschnitt gegenüber dem ersten abgesetzt ist und einen kleineren Außendurchmesser aufweist. Aufgrund dieses Absatzes kann die Schneide'" .des Schälmessers stets an einer ebenen

bei der Verwendung einer Ringschneide Fläche ansetzen und es besteht/nicht die Gefahr ,daß sie bei

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einseitiger ünrundheit des Lamellenkranzes nach einer Seite hin abgedrängt wird und dadurch der Rundlauf der fertig bearbeiteten Lamellenlauffläche beeinträchtigt wird. Außerdem wird dadurch erreicht, daß der Abschnitt, der die Zunge für die Wickelhaken aufweist, außerhalb der Bearbeitungszone liegt und dadurch wiederum keine Gefahr besteht, daß die Zungen verbogen werden oder bei einer größeren ünrundheit des Kollektors die Zungen und der anschließende Abschnitt in unterschiedlichem Maße mitbearbeitet werden und sie unter Umständen daher unterschiedliche Dickenabmessungen aufweisen.

Es ist sehr vorteilhaft, die Absetzung des zweiten zylindrischen Abschnittes gegenüber dem ersten um ein bestimmtes geringes Maß kleiner als der Durchmesser des in die Wickelhaken einzuhängenden Ankerdrahtes zu machen. Dadurch erreicht man nämlich, daß beim Heranbiegen der Enden der Wickelhaken an die Lamellen die eingehängten Ankerdrähte nur um ein vorher festgelegtes, ganz

einerseits

bestimmtes Maß verformt werden, so daß/zwar eine innige metallische Berührung zwischen dem Ankerdraht und seinem Wickelhaken gegeben ist, andererseits der Ankerdraht aber vom Wickelhaken nicht versehentlich. ^ - - _aj-₎g_eq_Uetscj_{lt w}ird. Dieser Vorteil kann dadurch noch verbessert werden, daß der zweite zylindrische Abschnitt zwei Absetzungen gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, von denen die erste Absetzung gegenüber der zweiten um ein bestimmtes geringes Maß kleiner als der Durchmesser des in die Wickelhaken einzuhängenden Ankerdrahtes ist. Dadurch ist einerseits stets eine ebene Stirnfläche für das Ansetzen des Schälmessers vorhanden und andererseits ist die Auflagefläche,an die die Enden der Wickelhaken nach dem Einhängen der Ankerdrähte herangebogen wird, außerhalb der Bearbeitungsζone des Schälmessers gelegen, so daß auch bei etwaigen Ünrundheiten der zu bearbeitenden Lauffläche der Lamellen die Auflagefläche für die Enden der Wickelhaken gegenüber dem Absatz, auf den die Ankerdrähte aufgelegt werden, nicht

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verändert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten* Ausführungsbeispielen von Preßstoffkollektoren im einzelnen erläutert.

Es zeigen;

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Profilbandes für die Herstellung des Metallkörpers eines ersten Ausführungsbeispieles eines Kollektors* wobei das Profilband in zwei Abschnitten mit unterschiedlicher Fertigungsstufe gezeigt ist;

Fig. 2 eine perpsektivische Ansicht eines gerollten Metallkörpers für das erste Ausführungsbeispiel eines Kollektors;

Fig. 3 einen perspektivisch dargestellten Längsschnitt durch den Metallkörper nach Fig. 2 nach einer weiteren Fertigungsstufe;

Fig. 4 einen perspektivisch dargestellten Längsschnitt eines Kollektors und eines Schälmessers während des Schälens der Lamellen des Kollektors;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen^, fertig bearbeiteten Kollektors;

Fig. 6 einen ausschnittweise' dargestellten Längsschnitt in vergrößertem Maßstab durch den Kollektor nach Fig. 5 mit einem in einen Wickelhaken eingelegten Ankerdraht;

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Fig. 7 den gleichen Ausschnitt wie Fig. 6 mit angebogenem Wickelhaken;

Fig. 8 eine der Fig. 7 ähnliche Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Kollektors.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines Profilbandes 10 aus Kupfer dargestellt» wie es für die Herstellung sogenannter Rollkollek-* toren verwendet wird. Ein solches Profilband wird durch Walzen eines geeigneten bandförmigen Vormaterials hergestellt. Nach dem Walzen weist es die auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellte Gestalt auf. An einen glatten Teil 11, der die spätere Laufbahn der Lamellen bildet, schließt sich in Querrichtung ein abgesetzter Teil 12 an. Aus einem Teil desselben sind durch eine entsprechende Materialverdrängung beim Walzen Rippen 13 gebildet, die seitlich nur noch durch dünne Stege 14 miteinander verbunden sind. Wie auf der rechten Seite der Fig. 1 andeutungsweise erkennbar ist, ist das Profilband 10 auf seiner Unter- seite mit quer zu seiner Längsrichtung verlaufenden Rippen 15 versehen, die jeweils mit den Rippen 13 fluchten und bis zu deren Ansatzstelle heranreichen. Nach dem Walzen werden die Stege 14 ausgeschnitten, so daß die Rippen 13 als Zungen 16 übrigbleiben. Diese Zungen sind im Querschnitt auf ihrer Unterseite (bezogen auf Fig. 1) eben und auf ihrer Oberseite abgerundet.

Für die Herstellung eines Kollektors wird von dem Profilband ein der vorgesehenen Kollektorteilung entsprechender Abschnitt abgetrennt und zu einem hohlzylinderförmigen Metallkörper 2O gerollt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Metallkörper weist einen für die Bildung der Lamellen vorgesehenen ersten zylindrischen Abschnitt 21 und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 22 auf, wobei an letzterem die Zungen 16 für die späteren Wickelhaken vorhanden sind. Der zweite zylindrische Ab-

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schnitt 22 ist gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt 21 abgesetzt und weist einen kleineren Außendurchmesser auf. Die beiden zylindrischen Abschnitte 21 und 22 sind durch eine ebene Stirnfläche 23 voneinander getrennt.

Die in Fig. 2 teilweise sichtbaren Rippen 15, die nunmehr als Längsrippen auf der Innenseite des Metallkörpers 20 erscheinen, werden von beiden Enden her in zwei Stufen angespalten, so daß an jeder Längsrippe zwei axial ausgerichtete Gruppen von Verankerungselementen 24 gebildet werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Nach diesem Arbeitsgang wird der Metallkörper 20 in einer Preßform mit einem dafür üblichen Isolierstoff zu einem Kollektorrohling gepreßt. Danach wird der Metallkörper 20 jeweils zwischen den Längsrippen 15 ... aufgesägt und dadurch in die einzelnen Kollektorlamellen 30 zerteilt. In dieser Gesbalt ist der Kollektor beispielsweise in Fig. 5 zu erkennen,

wo die einzelnen Lamellen 30 in dem Isolierstoffkörper 31 verankert sind, der bereits eine mittige,durchgehende Aufnahmebohrung 32 aufweist. Nach dem Zerteilen des Metallkörpers in die einzelnen Lamellen 30 wird der Kollektor getempert, um etwa vorhandene innere Spannungen in dem Isolierstoffkörper '31 abzubauen.

Bei der Herstellung des Kollektors nach den bisher geschilderten Verfahrensschritten treten unvermeidlich gewisse Fertigungstoleranzen auf, von denen insbesondere Rundheits- und Rundlauffehler der Lamellenlauffläche gegenüber der Äufnahmebohrung den Einsatz eines Kollektors in einer elektrischen Maschine beeinträchtigen würden und die deshalb beseitigt werden müssen. Deshalb wird der Kollektor zunächst mit einem geringen Übermaß der Lamellenaußenflächen gegenüber dem Sollmaß des Kollektors angefertigt und erst nach dem Tempern des Kollektors die eigentliche Lamellenlauffläche 33 hergestellt. Das geschieht dadurch, daß der Kollektor mit seiner Aufnahmebohrung 32 auf einen Führungsdorn aufgesteckt wird und die Lamellen anschließend

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durch einen in axialer Richtung ausgeführten Schälvorgang mittels eines kreisringförmigen Schälmessers mit geschlossener Kreisringschneide 35 auf den gewünschten Außendurchmesser der Lauffläche 33 gebracht werden. Bei diesem Schälvorgang entstehen an den Kanten der einzelnen Lamellen 30 keinerlei Grate, wie sie sonst beim Herstellen der endgültigen Lauffläche durch Abdrehen des Kollektors zumindest an jeweils derjenigen Längskante der Lamellen auftreten, an der der Drehmeißel abläuft. Aufgrund'-der gratfreien Fertigung der endgültigen Lauffläche 33 bedarf ein derart hergestellter Kollektor keinerlei mühsamer Nacharbeit mehr, die zudem von Hand hätte ausgeführt werden müssen.

Dem Ansetzen des Schälmessers zum Abschälen der Lamellenaußenfläche kommt es zustatten, daß infolge des Absatzes zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 21 und dem zweiten zylindrischen Abschnitt 22 des Metallkörpers 20 ebene Stirnfläche 23 auch an den daraus gebildeten Einzellamellen 30 vorhanden ist und sich so der Schälvorgang auf die eigentliche Lauffläche 33 beschränkt. Die vom zweiten zylindrischen Abschnitt 22 herrührenden zylindrischen Flächenstücke der Einzellamellen und die von dort ausgehenden Zungen 16 werden infolge dieses Absatzes bei dem Schälvorgang nicht mitbearbeitet, so daß sie ihre ursprüngliche Form und ihre ursprünglichen Abmessungen beibehalten.

Nach dem Schälen der Lauffläche 33 werden die Zungen 16 noch zu Wickelhaken 40 gebogen, wie das aus Fig. 5 ersichtlich ist. Damit ist der Kollektor gebrauchsfertig.

Beim Bewickeln des Ankers einer elektrischen Maschine mit aufmontiertem Kollektor wird der Ankerdraht 41 eines bestimmten Wicklungsteils in den noch offenen Wickelhaken 40 der zugehörigen Lamelle 30 eingehängt. Anschließend wird das freie Ende

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dieses Wickelhakens bis zur Anlage an der Lauffläche 33 an die Lamelle 30 herangebogen. Dabei wird der Ankeidraht 41 etwas plattgedrückt, wie in Fig. 7 dargestellt ist und so ein inniger Metallkontakt zwischen dem Ankerdraht 41 und der zugehörigen Lamelle 30 hergestellt. Aufgrunddessen, daß die Absetzung des zweiten zylindrischen Abschnittes 22 gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt 21 um ein bestimmtes geringes Maß kleiner als der Durchmesser des in den Xfickelhaken 40 eingehängten Ankerdrahtes 41 ist/ wird letzterer zwar in einem für einen guten ' Kontakt erwünschten Maße plattgedrückt, jedoch nicht abgequetscht. Um derartige unerwünschte Beschädigungen des Ankerdrahtes 41 sowohl beim Anbiegen der freien Enden 42 der Wickelhaken 40 wie im späteren Betrieb zu vermeiden, sind die Zungen 16,aus denen die Wickelhaken 40 gebogen werden, im Querschnitt auf derjenigen Seite abgerunden, an der der Ankerdraht 41 anliegt. Auf diese Abrundung der Zunge"~16 ist oben im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 1 und 2 bereits hingewiesen worden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Kollektors, bei dem die Bezugszahlen entsprechender Teile jeweils mit einem Strich versehen sind, ist gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel derart abgewandelt, daß man beim Heranbiegen der freien Enden der Wickelhaken 40* an die Lamellen 30* von dem Ausmaß der Durchmesserverringerung der Außenfläche der Lamellen völlig unabhängig ist. Die diesbezügliche Abwandlung besteht darin, daß der dem zweiten zylindrischen Abschnitt 22 entsprechende Abschnitt des betreffenden Metallkörpers zwei Absätze 43 und 44 gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, wie das aus Fig. ersichtlich ist, von denen der erste Absatz 43 gegenüber dem zweiten Absatz 44 um ein bestimmtes geringes Maß kleiner als der Durchmesser des jeweils in den Wickelhaken 40' einzuhängenden Ankerdrahtes 41 ist. Durch den zweifachen Absatz ist für das Ansetzen des Schälmessers zum Abschälen der Außenflächen der Lamellen nach wie vor eine ebene Stirnfläche vorhanden und

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andererseits ein Lamellenabschnitt geschaffen/- der von dem Schälvorgang unberührt bleibt/ so daß die für das Einhängen des Ankerdrahtes und das Andrücken der Wickelhaken günstigsten Abmessungen stets unverändert beibehalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zwar an Hand der Fertigung eines Preßstoffkollektors mit Wickelhaken beschrieben worden/ der aus einem Profilband hergestellt worden ist. Dieses Verfahren, d.h. insbesondere der in axialer Richtung ausgeführte Schälyorgang um die Außenfläche der Lamellen auf den gewünschten Außendurchmesser der eigentlichen Lauffläche zu bringen, kann jedoch auch bei jeder anderen Art von Kollektoren in gleicher Weise vorteilhaft angewandt werden. Ebenso ist selbstverständlich ein einfacher oder zweifacher Absatz für die Anlage der herangebogenen Wickelhaken auch bei" Kollektoren von:Vorteil,deren Lauffläche nicht durch einen Schälvorgang erzeugt wird.

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE

1) Verfahren zum Herstellen von Preßstoffkollektoren aus einem hohlzylinderförmigen Metallkörper, Seif mit girier der '1sene"nen~Kollektorteilüng ''"e^spfechenden^AnZa^VVO^^^^ "gerichteten Gr üpp~en"von" einwärts""weisenden ^erankerüngsele-~ menten versehen ist und der in einer Preßform mit einem Isolierstoff zu einem Kollektorrohling gepreßt und dann in die einzelnen Lamellen zerteilt worden ist/ dadurch gekennzeichnet* daß die Lamellen durch einen in axialer Richtung ausgeführten Schälvorgang auf den gewünschten Außendurchmesser der Lauffläche gebracht werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schälvorgang mittels eines kreisringförmiger. Schälmessers (34) mit geschlossener Kreisringschneide (35) ausgeführt wird.

3) Kollektor für die Herstellung nach dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der höhlzylinderformige Metallkörper an einem Ende des für die Bildung der Lamellen vorgesehenen ersten zylindrischen Abschnittes einen zweiten zylindrischen Abschnitt aufweist, an dem durch Ausschnitte Zungen für die späteren Wickelhaken gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite zylindrische Abschnitt (22) gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt/abgesetzt ist und einen kleineren Außendurchmesser aufweist.

4) Kollektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz des zweiten zylindrischen Abschnittes (22) gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt (21) um ein bestimmtes geringes Maß kleiner als der Durchmesser des in die Wickelhaken (40) einzuhängenden Ankerdrahtes (41) ist.

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5) Kollektor nach Anspruch 3_r dadurch gekennzeichnet, daß der zweite zylindrische Abschnitt zwei Absätze (43, 44) gegenüber dem ersten zylindrischen Abschnitt aufweist, von denen der erste Absatz (43) gegenüber dem zweiten Absatz (44) um ein bestimmtes geringes Maß kleiner als der Durchmesser des in die Wickelhaken (40) einzuhängenden Ankerdrahtes (41) ist.

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