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DE2723893A1 - Vorrichtung zum verbinden von ankerspulen mit kommutatorsegmenten - Google Patents

Vorrichtung zum verbinden von ankerspulen mit kommutatorsegmenten

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DE2723893A1
DE2723893A1 DE19772723893 DE2723893A DE2723893A1 DE 2723893 A1 DE2723893 A1 DE 2723893A1 DE 19772723893 DE19772723893 DE 19772723893 DE 2723893 A DE2723893 A DE 2723893A DE 2723893 A1 DE2723893 A1 DE 2723893A1
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DE
Germany
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commutator
current
main electrode
commutator segment
electrode
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DE19772723893
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DE2723893C3 (de
DE2723893B2 (de
Inventor
Keiji Nishizawa
Yasushi Ohuchi
Ryozo Tomozaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Miyachi Electronic Co
Original Assignee
Hitachi Ltd
Miyachi Electronic Co
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/32Connections of conductor to commutator segment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/24Electric supply or control circuits therefor
    • B23K11/25Monitoring devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Verbinden von Ankerspulen mit
  • Kommutatorsegmenten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Ankerspulen mit Kommutatorsegmenten, insbesondere zum Verbinden von Ankerspulen mit relativ großer Querschnittsfläche, wie z. B. von Ankerspulen eines Starters (Starter-Motors) für eine Brennkraftmaschine, mit Kommutatorsegmenten.
  • Insbesondere beim Löten und WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Schweißen) werden der elektrische Widerstand für thermische Metallbindung (Thermokompression) und der elektrische Widerstand itlr Leiten allgemein verwendet, um Ankerspulen mit Kommutatörsegmenten zu verbinden. Diese Maßnahmen sind jedoch insbesondere rtr die Verbindung einer Ankerspule mit relativ großer Querschnittsfläche ungeeignet, was auf deren unzureichenden oder unzuverlässigen mechanischen Verbindungsfestigkeit beruht. Um Ankerspulen mit Kommutatorsegmenten zu verbinden, muß erstens eine Beschädigung oder Zerstörung eines Isolierstoffes zwischen benachbarten Kommutatorsegmenten durch Wärmeeinwirkung verhindert werden, muß zweitens die Haftfestigkeit ausreichend groß sein, so daß das Ende der Ankerspule aus dem Kommutatorsegment im Betrieb des Motors nicht herausbrechen kann, und muß drittens der elektrische Kontaktwiderstand des Verbindungsteiles gering sein.
  • Die Verbindung durch das oben erläuterte Löten ist einerseits wegen ihrer relativ zuverlässigen hohen Haftfestigkeit üblich, jedoch andererseits leicht unzuverlässig, da die Lötwärme den Isolierstoff zerstört, und weiterhin ist die Festigkeit des Lotes bei hohen Temperaturen verringert, was zu der Schwierigkeit führt, daß das Lot ausläuft, wenn der Motor bei hohen Temperaturen betrieben wird.
  • Das WIG-Schweißen, das ein Hochtemperatur-Schweißen ist, führt nicht nur zu einer Zerstörung von Isoliereigenschaften von Glimmer zwischen benachbarten Kommutatorsegmenten, sondern auch zu einer Verkohlung oder Karbonisation von Formmaterial bei einem Form-Kommutator, was eine Verschlechterung in der Zuverlässigkeit des Kommutators bewirkt.
  • Der elektrische Widerstand der thermischen Metallbindung ist zum Verbinden von dünnen Ankerspulen mit Kommutatorsegmenten geeignet. Dabei erfolgt die Verbindung der Ankerspule mit dem Ansatz des Kommutatorsegments mit thermischer Metallbindung durch die Wärme, die durch Leiten eines relativ großen Stromes, d. h. in der Größenordnung von 7000 A - 8000 A, für eine vorbestimmte Zeitdauer zum Kontaktteil zwischen der Ankerspule und der Stufe erzeugt wird. Da der relativ große Strom lediglich während einer bestimmten Zeitdauer fließt, ist es unmöglich, Schmelzen und Deformation eines dicken Drahtes mit großer Querschnittsfläche von ungefähr 2 mm2 oder mehr zu erzielen, was aber zum Verbinden erforderlich ist, selbst wenn die Stromstärke des Stromes anwächst, was zu einer unzureichenden Haftfestigkeit führt. Dies beruht darauf, daß der in den dicken Draht für kurze Zeitdauer gespeiste große Strom lediglich eine rasche lokale Erwärmung und Deformation des Drahtes bewirkt.
  • Auch bei einem Formstoff-Kommutator verkohlt der Formstoff aufgrund der lokal hohen Temperatur, was zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Isolierstoffes führt.
  • Andererseits wird das elektrische Widerstands löten allgemein zum Verbinden flacher Drähte verwendet. Hierzu werden jedoch Lote und wie bei der oben beschriebenen thermischen Metallbindung durch elektrischen Widerstand ein großer Strom benötigt, um die Lote zu schmelzen, wodurch der Glimmer wie beim WIG-Schweißen und der thermischen Metallbindung durch elektrischen Widerstand zerstört wird.
  • Weiterhin führt das elektrische Widerstands löten beim Form-Kommutator zur Verkohlung des Formmaterials und einer Verschlechterung der mechanischen Festigkeit in der Verbindung zwischen dem Kommutatorsegment und dem Formmaterial.
  • Daher ist dieses Verfahren insbesondere für den Form-Kommutator ungeeignet.
  • Wie oben erläutert wurde, ist die Verbindung zwischen Ankerspulen und Kommutatorsegmenten schwierig, da der Isolierstoff zwischen benachbarten Kommutatorsegmenten zerstört wird. Wenn insbesondere die Ankerspule mit dem Kommutatorsegment des Form-Kommutators verbunden wird, tritt eine Verkohlung des Formmaterials auf, so daß der Form-Kommutator für einen Motor mit Ankerspulen großer Querschnittsfläche nicht verwendbar ist Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Verbinden von Ankerspulen mit Kommutatorsegmenten ohne die oben beschriebenen Nachteile anzugeben, die eine geeignete Verbindung von Ankerspulen relativ großer Querschnittsfläche mit Kommutatorsegmenten zuverlässig ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird ein relativ kleiner gepulster Strom an das Kommutatorsegment abgegeben, um die Ankerspule und das Kommutatorsegment schrittweise und ansteigend so zu erwärmen, daß thermische Metallbindung zwischen der Ankerspule und dem Kommutatorsegment schrittweise eintritt; wenn die thermische Metallbindung ein vorbestimmtes Ausmaß erreicht, wird die Einspeisung des gepulsten Stromes unmittelbar unterbrochen, wodurch unerwünschte lokale Überhitzung im Kommutatorsegment vermieden wird.
  • Die Erfindung sieht also eine Vorrichtung zum Verb in den von Ankerspulen mit mehreren Kommutatorsegmenten vor, deren jedes einen Ansatz mit einer Nut hat, in die das Ende der entsprechenden Ankerspule einführbar ist. Gepulster Strom wird zum Kommutatorsegment über eine Hauptelektrode, die im Betrieb gegen den Ansatz über die Nut angepreßt ist, und eine Hilfselektrode gespeist, die in Berührung mit dem Kommutatorsegment in einer vorbestimmten Stellung ist, so daß der Kommutator schrittweise erwärmt werden kann. Mit fortschreitender Erwärmung des Kommutatorsegments wird die Hauptelektrode zur Achse des Kommutators verschoben, um die Ankerspule mit dem Ansatz des Kommutatorsegments mit thermischer Metallbindung zu verbinden. Die Verschiebung der Hauptelektrode von ihrer Ausgangsstellung wird erfaßt, und die Einspeisung des gepulsten Stromes wird unterbrochen, wenn die Verschiebung einen vorbestimmten Wert erreicht.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht eines Form-Kommutators, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitensicht des Kommutators der Fig. 1, Fig. 3 eine Teildarstellung des Kommutators der Fig. 1 in Perspektive mit der Anordnung der Elektroden, wenn die Verbindung der Ankerspule mit dem Kommutatorsegment bewirkt ist, Fig. 4 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden von Ankerspulen mit Kommutatorsegmenten, Fig. 5 Signale zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung, Fig. 6 eine Teilansicht in Perspektive des Kommutators der Fig. 1 nach Abschluß der Verbindung zwischen der Ankerspule und dem Kommutatorsegment, Fig. 7 einen Schnitt Vil-Vil in Fig. 6 von einem einzigen Kommutatorsegment, Fig. 8 Diagramme zur Erläuterung der Abmessungsver-und 9 hältnisse von Kommutatorsegment und Elektrode, und Fig. 10 den Temperaturanstieg im Kommutatorsegment in Abhängigkeit von der Verschiebung einer Hauptelektrode, wenn die Verbindung der Ankerspule und des Kommutatorsegments mit der Vorrichtung der Fig. 4 erfolgt.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Form-Kommutator, der aufweist eine Metallbuchse 1, in die eine Motorwelle eingepaßt ist, Kommutatorsegmente 2, die radial in gleichem Winkelabstand angeordnet sind, und Formmaterial oder Füllstoff 3, der die Spalten zwischen der Metallbuchse 1 und den Kommutatorsegmenten 2 sowie zwischen benachbarten Kommutatorsegmenten 2 ausfüllt. Das Kommutatorsegment 2 ist im wesentlichen L-förmig und hat einen Ansatz 2a mit einer Nut 4, in die das Ende einer Ankerspule eingefügt ist. Die Nut 4 hat solche Abmessungen, daß sie vollständig an die Spitze der einzusetzenden Spule angepaßt ist. In die Nut 4 in der Stufe 2a des Kommutators sind die obere und die untere Ankerspule 51 bzw. 52 des Motors so eingefügt, daß sie in radialer Richtung des Kommutators gestapelt sind, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorzugsweise eine Verbindungsvorrichtung vorgesehen, die zur Verbindung der Ankerspulen 51 und 52 mit dem Ansatz 2a geeignet ist, selbst wenn jede Ankerspule 51 und 52 große Querschnittsfläche von z. B.
  • ca 2,5 mm2 oder mehr aufweist. Um die Verbindung der Ankerspule mit dem Ansatz zu bewirken, wird zunächst eine Hilfselektrode oder Sekundärelektrode 6 in die Mitte des Kosutatorcegments 2 gebracht, und eine Hauptelektrode oder Primärelektrode 7 liegt in der Mitte der Nut 4 mit einem bestimsten Druck. Durch Leiten von elektrischem Strom zu Sosmutatorsogm nt 2 über die Hilfselektrode 6 und die Hauptelektrode 7 wird das Konutatorsegment 2 erwärmt, damit sich die Hauptelektrode 7 zur Achse des Kommutator so verschiebt, daß die Hauptelektrode 7 gegen den Ansatz 2a drückt, um dadurch die Nut 4 zu deforlieren. Auf diese Weise faltet ein Teil der deformierten Nut 4 die Spitzen der Ankerspulen 51 und 52 in der Nut 4 und verbindet diese mit der Inn#nwand der Nut 4 mit thermischer Metallbindung. Die Hauptelektrode 7 besteht vorzugsweise au. Wolfram.
  • Eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ist schematisch in Fig. 4 dargestellt und wird im folgenden anhand der Fig. 5 näher erläutert. Die Sekundärwicklung 9 eines Schweißtransformators 8 liegt zwischen den Elektroden 6 und 7, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Primärwicklung des Transformators 8 wird von einer Wechselstromquelle herkömmlicher Frequenz über ein Strom-Stellglied 11 versorgt.
  • Das Strom-Stellglied 11 besteht aus einer Thyristorschaltung, und durch Steuern eines zur Thyristorschaltung von einem Schweiß-Steller 12 eingespeisten Stell- oder Gattersignales wird ein durch die Primärwicklung 10 fließender Wechselstrom gepulst. Die Hauptelektrode 7 wird gegen die Mantelfläche des Ansatzes 2a unter einer Belastung von 50 kg bis 200 kg durch einen Luft- oder Druckluftzylinder 22 gepreßt. Um die Stellung der Hauptelektrode 7 zu erfassen, ist ein Fühler 13 vorgesehen, der z. B. ein Potentiometer mit einem Anschluß 14 aufweist, der mit einer Verschiebung der Hauptelektrode 7 beweglich ist, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, dessen Größe proportional zur Stellung der Hauptelektrode 7 ist. Die Hilfselektrode 6 kontaktiert die Mantelfläche des Kommutatorsegments 2 mit sehr kleiner Last.
  • Wenn die Hauptelektrode 7 gegen die Mantelfläche der Stufe mit der oben erwähnten Last angepreßt wird und wenn ein gepulster Wechselstrom zum Schweißtransformator 8 über das Strom-Stellglied 11 gespeist wird, fließt ein Strom I (vgl. Fig. 5A) kontinuierlich durch eine geschlossene Schleife aus der Sekundärwicklung 9, der Hauptelektrode 7, dem Kommutatorsegment 2 und der Hilfselektrode 6, um das Kommutatorsegment 2 zu erwärmen. Die Puls-Periode und das Leitungs-Intervall t oder das Intervall to ohne Leitung des Stromes I wird vorzugsweise durch Steuern des Thyristor-Gattersignales bestimmt, das vom Schweiß-Steller 12 eingespeist wird. Der Strom I ist relativ klein und beträgt ca.
  • 4500 A oder weniger, obwohl er von der Kapazität des Ankers und dem Durchmesser der Ankerspulen abhängt. Demgemäß wird n n o I o 1 1 e n das Kommutatorsegment 2 schrittweise erwärmt.
  • Am Beginn des elektrischen Stromflusses wird ein Spannungssignal Eo entsprechend der Anfangsstellung der Hauptelektrode 7 durch den Fühler 13 erzeugt und an die folgende Schaltungsstufe über einen Pegeleinstell-Verstärker 15 abgegeben. Der durch die geschlossene Schleife fließende Strom I wird mittels einer Ringspule 16 erfaßt Ein Haltesignal-Generator 17 erzeugt ein in Fig. 5B dargestelltes Haltesignal bei Empfang eines Fühlersignales von der Ringspule 16 und gibt das Haltesignal an ein Halteglied 18 ab.
  • Der Haltesignal-Generator 17 hat einen Zeitgeber, der das zu erzeugende Haltesignal hält, wenn nicht das Fühlersignal von der Ringspule 16 für ein vorbestimmtes Zeitintervall verschwindet, das länger als das Intervall t ohne Stromleitung ist. Das Halteglied 18 dient zur Speicherung des Signales E0, das die Anfangsstellung der Hauptelektrode während Empfang des Haltesignales anzeigt.
  • Da die Hauptelektrode 7 gegen die Stufe 2a unter der oben erläuterten Last angepreßt ist, wird sie zur Achse des Kommutators verschoben, während das Kommutatorsegment 2 aufgrund des schrittweisen Temperaturanstiegs zur Deformation der Nut 4 des Ansatzes 2a weich wird. Als Ergebnis werden die Ankerspulen 51 und 52 in die deformierte Nut eingebracht und gleichzeitig erwärmt, um mit der Innenfläche der Nut 4 mittels thermischer Metallbindung verbunden zu werden. Wenn angenommen wird, daß die Hauptelektrode 7 einer Verschiebung d unterliegt, erzeugt der Fühler 13 eine Spannung, die um dE höher ist als die Spannung Eo, d. h. eine Spannung Eo + dE, die ihrerseits an einen Eingang eines Differenzverstärkers 19 über den Pegeleinstell-Verstärker 15 abgegeben wird. Die Hauptelektrode 7 verschiebt sich im wesentlichen während der Erwärmung des Kommutatorsegments 2 aufgrund der Leitung des elektrischen Stromes, und die Verschiebung d wird zunehmend und stufenweise geändert, wie dies in Fig. 5C dargestellt ist. Der andere Eingang des Differenzverstärkers 19 empfängt die im Halteglied 18 gespeicherte Spannung Eo, so daß das Spannungssignal dE vom Differenzverstärker 19 abgegeben wird. Dieses Spannungssignal dE ist proportional zur Verschiebung d und ändert sich so entlang einer in Fig. 5D dargestellten Kurve, die im wesentlichen dem Verlauf der Verschiebung d folgt. Das so erhaltene Signal dE wird an einen Eingang eines Vergleicher-Verstärkers 20 abgegeben.
  • Der andere Eingang des Vergleicher-Verstärkers 20 ist mit einen Bezugasignal-Generator 21 verbunden. Der Bezugssignal-Generator 21 ist so eingestellt, daß er ein Spannungssignal Er entsprechend einer gewünschten vorbestimmten Verschiebung do der Hauptelektrode 7 abgibt. Der Vergleicher-Verstärker 20 gibt ein Haltsignal mit dem in Fig. SE gezeigten Verlauf an den Schweiß-Steller 12 ab, wenn die Größe des Signales dE mit der Größe des Bezugssignales Er übereinstimmt. Nach Empfang des Haltsignales unterbricht der Schweiß-Steher 12 die Erzeugung des an den Thyristor des Strom-Stellgliedes 11 abzugebenden Gatter- oder Ansteuersignales, um so zu verhindern, daß der Schweißtransformator 8 versorgt wird. Gleichzeitig wird die Preßkraft des Druckluttsylinderg ausgelöst. Dadurch wird das Verbinden der Ankerwicklungen mit dem einzigen Kommutatorsegment abgeschlossen. Xhnlich wird für die übrigen jeweiligen Kommutatorsegmente vorgegangen.
  • Du Erwärmen des Kommutatorsegments 2 durch den elektrischen Stromfluß erfolgt schrittweise kontinuierlich, wie dies in Fig. 5A dargestellt ist, und die Hauptelektrode 7 wird stufenweise und fortschreitend verschoben, wie dies in Fig.
  • 5C gezeigt ist. Sobald demgemäß das Gatter- oder Ansteuersignal des Thyristors verschwindet, um zu verhindern, daß der Schweißtranaformator 8 versorgt wird, unterbricht die Hauptelektrode 7 das Verschieben, und daher kann die Größe. der Verschiebung der Hauptelektrode 7 auf den gewAnscht-n vorbestimmten Wert eingestellt werden. Auch ermaglicht das Erwärmen mittels eines geringen pulsierenden Stromes eine glatte Wärmediffusion, so daß lokale Erwärmung des Kommutatorsegments 2 verhindert wird, und folgendes Erwärmen tritt niemals unmittelbar ein> nachdem die Versorgung des Schweißtransformators 8 unterbrochen wurde. Damit ist es möglich, Überhitzen des#Kommutatorsegments und Zerstören der Füllstoffe oder des Formmaterials zu verhindern. Bei zahlreichen Anwendungen beträgt die Strom-Leitungs-Erwärmungszeit t ca 4 Perioden oder Zyklen der Wechselstromversorgung, die Zeit t ohne Strom beträgt ca 0>3 bis 0,4 8, und die Größe des Wechselstromes beträgt ca. 4500 A oder weniger. Diese Werte können jedoch in gewünschter Weise abhängig von der Kapazität des Ankers, der Querschnittsfläche der Ankerspule und anderen Faktoren bestimmt werden.
  • Im Kommutator mit den erfindungsgemäß mit den Ankerspulen verbundenen Kommutatorsegmenten ist ein Teil auf der Mantelfläche des Ansatzes, gegen den die Hauptelektrode 7 angepreßt ist, zuruckgesetzt, wie dies in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, um die Nut 4 zu deformieren. Die Spulen 51 und 52 sind in die Aussparung eingebracht und mit der Innenfläche der Nut 4 durch thermische Metallbindung verbunden.
  • Die Tiefe D der Aussparung entspricht dem oben beschriebenen Wert, der durch das Bezugssignal Er dargestellt wird, das im wesentlichen gleich Do ist.
  • Anhand der Fig. 8 und 9 werden die Beziehungen der Abmessungen zwischen der Hauptelektrode 7 und dem Ansatz 2a des Kommutatorsegments 2 näher erläutert. Die Hilirelektrode 6 dient lediglich als elektrischer Kontakt und es genügt für sie, ein elektrischer Leiter mit einer Form zu sein, die für Kontakt mit der Außenfläche des Kommutatorsegments 2 geeignet ist, während die Hauptelektrode 7 eine bedeutende Rolle bei der Verbindung der Ankerspulen 51 und 52 mit dem Ansatz 2a spielt und deren Spitzenteil mit einer Länge entsprechend der oben beschriebenen Verschiebung do (die im wesentlichen gleich D in Fig. 7 ist) so ausgelegt ist, daß ein Außendurchmesser a vorliegt, der kleiner als wenigstens eine Breite b des Ansatzes, größer als eine Breite oder ein Durchmesser c der Ankerspule und kleiner als eine Länge e des Ansatzes ist. Die Hauptelektrode 7 kann an allen Stellen vorgesehen sein, an denen die Ankerspulen 51 und 52 gesichert sind, jedoch ist theoretisch der Mittelteil des Ansatzes am geeignetsten.
  • Im folgenden wird ein Kommutator eines Starters erläutert, für den die Erfindung vorzugsweise vorgesehen ist, insbesondere eines Starters kleiner Kapazität mit 1,2 kW Ausgangsleistung und gewöhnlichen Ankerspulen von 1,8 mm Durchmesser. Folgende optimale Bedingungen für die Verbindung der Ankerspulen mit den Kommutatorsegmenten liegen in einem derartigen Starter vor: Wechselstrom ... 3000 bis 4000 A, Strom-Leitungs-Erwärmungszeit t ... 4 Zyklen oder Perioden der eingespeisten Wechselstromleistung, Zeit to otne Strom ... 0,4 s, Hauptelektroden-Spitzendurchmesser a ... 3,3 mm, Ansatzbreite b ... 5,2 mm, Ansatzlänge e ... 4 mm, Ansatz-Nut-Breite ... 1,8 mm, Hauptelektroden-Verschiebung do ... 1 mm, Nut-Tiefen-Abstand f ... 0,6 mm, und Hauptelektroden-Preß-Belastung ... 100 kg.
  • Unter diesen Bedingungen ist es möglich, die Hauptelektrode 7 um den oben beschriebenen Betrag do durch vier Wiederholungen der Strom-Leitungs-Erwärmung zu verschieben, um vollständig die Ankerspule mit dem Kommutatorsegment zu verbinden.
  • Da, wie oben erläutert wurde, ein relativ geringer Betrag des Stromes zur Erwärmung des Kommutatorsegments eingespeist und dessen Leitung einige Male kontinuierlich wiederholt wird, kann glatte thermische Diffusion gewährleistet werden, um lokal zu große Erwärmung des Kommutatorsegments zu verhindern. Fig. 10 zeigt einen Vergleich des Temperaturanstiegs beim Verbinden der Ankerspule mit dem Kommutatorsegment nach der Lehre der Erfindung und auf herkömmliche Weise. Beim herkömmlichen Verbinden wird mit einem vom Formtyp abweichenden üblichen Kommutator die Verbindung durch Leiten eines relativ großen Stromes für lediglich eine vorbestimmte Zeitdauer erzielt, z. B. 7000 bis 8000 A für Ankerspulen mit einem Durchmesser von 1,8 mm wie beim obigen Ausführungsbeispiel. In Fig. 10 ist der lokale Temperaturanstieg im Kommutatorsegment insbesondere in einem Teil desselben in Berührung mit der Hauptelektrode abhängig von der Verschiebung der Hauptelektrode dargestellt. Eine Kurve I zeigt die Verschiebung der Hauptelektrode, d. h. den lokalen Temperaturanstieg beim erfindungsgemäßen Verbinden, und eine Kurve II die Verschiebung der Hauptelektrode beim herkömmlichen Verbinden. Die vom Wert des Leitungsstromes und der Art und Weise der Stromleitung abweichenden Parameter sind für beide Fälle gleich. Aus Fig. 10 folgt, daß der Temperaturanstieg bei der Erfindung sehr schrittweise verläuft. Daher können Überhitzen des Kommutatorsegments und Zerstören des rsolierstoffes, wie z. B. des Formmaterials, Glimmer od.
  • dgl., verhindert werden. Weiterhin werden das Kommutatorsegment sowie die in die Ansatz-Nut eingeführten Ankerspulen insgesamt gleichmäßig erwärmt, und die schrittweise Verschiebung der Hauptelektrode erfolgt so, daß die Ankerspulen unabhängig von deren oberen und unteren Stellungen in der Ansatz-Nut mit dem Ansatz gleichmäßig mit thermischer Metallbindung verbunden werden können.
  • Da zusätzlich die Zerstörung des Formmaterials vermieden wird, wird die mechanische Stabilität in der Verbindung zwischen den Kommutatorsegmenten und dem Formmaterial auf keinen Fall verringert, so daß ein hochzuverlässiger Form-Kommutator erhalten werden kann. Weiterhin kann der kleine Betrag des Stromes zum Erwärmen die Lebensdauer der Elektroden verlängern, insbesondere die Lebensdauer der Hauptelektrode.
  • Obwohl die Erfindung vorzugsweise bei einem Anker mit Ankerspulen großer Querschnittsfläche anwendbar ist, der einen Form-Kommutator verwendet, ist selbstverständlich, daß die Erfindung ebenfalls vorteilhaft für alle Anker einschließlich Ankerspulen mit großer Querschnittsfläche ist, die einen gewöhnlichen Kommutator mit Oh-er od. dgl. als Isolierstoff haben, da eine Zerstörung des Isoliergtoffes, wie z. B. Glimmer, vermieden werden kann.

Claims (5)

  1. Ansprüche 1. Vorrichtung zum Verbinden von Ankerspulen mit zugerdneten Kommutatorsegmenten eines Kommutators, deren jedes einen Ansatz mit einer Nut aufweist, in die das Ende der zugeordneten Ankerspule einführbar ist, gekennzeichnet durch eine Hauptelektrode (7), die betriebsmäßig gegen die Manteifläche der Ansätze (2a) Ansatz für Ansatz entlang der Nut (4) jedes Ansatzes (2a) anpreßbar ist, eine Hilfselektrode (6), die an die Kommutatorsegmente (2) Kommutatorsegment für Kommutatorsegment in bestimmter Stellung anlegbar ist, um zusammen mit der Hauptelektrode (7) elektrischen Strom zum Erwärmen des Kommutatorsegments (2) zu leiten, einen Stromgenerator (8) zum Einspeisen gepulsten elektrischen Stromes in jedes Kommutatorsegment (2) silber beide Elektroden (6, 7), einen Fehler (13) zum Erfassen einer Verschiebung der Hauptelektrode (7) zur Achse des Kommutators hin bei Erwärmung des Kommutatorsegments (2) aufgrund der Leitung des elektrischen Stromes, einen Vergleicher (20) einerseits zum Vergleichen eines Bezugssignales entsprechend einer vorbestimmten Verschiebung der Hauptelektrode (7) mit einem Fühler-Signal entsprechend einer Ist-Verschiebung der Hauptelektrode (7) und andererseits zum Erzeugen eines Ausgangssignales, wenn beide Signale übereinstimmen, und einen Steller (12) Wr den Stromgenerator (8), um den gepulsten Strom einzustellen und die Stromabgabe des Stromgenerators (8) bei Empfang des Ausgangssignales des Vergleichers (20) zu unterbrechen (Fig. 4).
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (13) ein Potentiometer mit einem Anschluß aufweist, der entsprechend der Verschiebung der Hauptelektrode (7) beweglich ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (13) ein Speicherglied für ein eine Anfangsstellung der Hauptelektrode (7) darstellendes Signal hat, das vom Potentiometer erzeugbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der FUhler (13) eine Einrichtung aufweist, die die Leitung des gepulsten Stromes erfaßt und ein Ausgangssignal abgibt, damit das Speicherglied das die Anfangsstellung der Hauptelektrode (7) darstellende Signal speichert.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgenerator (8) ein Strom-Stellglied (11) aus einer Thyristorschaltung hat, die mit einem Gatter-oder Ansteuersignal vom Steller (12) beaufschlagbar ist.
DE19772723893 1976-05-28 1977-05-26 Vorrichtung zum automatischen Verbinden von Ankerspulen mit zugeordneten Kommutatorsegmenten Expired DE2723893C3 (de)

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CH-Firmendruckschrift der H.A.Schlatter AG, Schlieren ZH, B-20/1 bis B-5010, 24.11.67 *

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