BRPI0406653B1

BRPI0406653B1 - comutador plano

Info

Publication number: BRPI0406653B1
Application number: BRPI0406653A
Authority: BR
Inventors: Joze Potocnik
Original assignee: Kolektor Group Doo
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-10-24
Publication date: 2016-12-20
Also published as: MXPA05006707A; DK1568110T3; TWI263382B; EP1568110B1; JP2007515145A; ATE355640T1; DE10359473B4; CN1723593A; EP1568110A1; DE10359473A1; KR101034174B1; JP4435175B2; US7019432B1; HK1083153A1; RU2005123797A; CN100421314C; WO2005062431A1; TW200525837A; ES2282913T3; RU2343609C2

Abstract

"comutador plano". a presente invenção refere-se a um comutador plano com um corpo de suporte (1), uma multiplicidade de segmentos condutores (3) bem como um número igual de segmentos de carbono (4) ligados com os segmentos condutores com travamento devido à forma, de modo eletricamente condutor, cada segmento de carbono (4) apresenta uma saliência (13) anelar, disposta contraposta à área de curso de escova (5), cuja face frontal (15) anelar se encontra em contato com uma correspondente área de contato (16) anelar do segmento condutor (3) associado. as áreas de contato (16) anelares são envoltas respectivamente por um anel de contato (24) do segmento condutor (3) em questão, que se encontra em contato ininterrupto com a saliência (13) anelar associada. em cada segmento condutor se salienta um pino de contato (17), que engata de tal maneira ininterruptamente em uma correspondente perfuração (14) da saliência (13) anelar associada do segmento de carbono (4) em questão. assim, os segmentos de carbono estão conectados de modo eletricamente condutor aos segmentos condutores (3), respectivamente através da área periférica exterior, da área frontal (15) anelar e da área periférica interior da saliência (13) anelar.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMU-TADOR PLANO".

[001] A presente invenção refere-se a um comutador plano com um corpo de suporte feito de um material prensado isolante, uma multiplicidade de segmentos condutores dispostos uniformemente em torno do eixo do comutador e um número igual de segmentos de carbono ligados com os segmentos condutores com travamento devido à forma, de modo eletricamente condutor, consistindo em mono carvão, definindo a área de curso das escovas.

[002] Comutadores planos, cuja área de curso de escovas é definida pela face frontal de segmentos de carbono, podem ser empregado em lugar de comutadores com uma área de curso de escova metálica especialmente em um meio promotor de corrosão, como por exemplo, em motores de acionamento de bombas de combustível em automóveis. Comutadores planos se incluem então no estado atual da técnica em muitas execuções diferentes. Faz-se referência neste particular, por exemplo, a DE 8908077 U1, EP 583892 B1, EP 1001501 B1, US 5175463 A1, DE 9807045 U1, DE 19752626 A1, US 5255426 A1, DE 19652840 A1, WO 97/03486, DE 19601863 A1, DE 4028420 A1, EP 0667657 A1, US 5442849 A1, WO 92/01321, US 5637944 A1 e DE 19713936 A1. Outros estados atuais da técnica pertinentes são US 5629576 A1, DE 19903921 A1 e EP 0935331 A1. O grande número de direitos de proteção, que se ocupam com comutadores planos com área de curso de carbono, comprova a grande demanda de comutadores desse tipo de construção úteis na prática. Simultaneamente, do grande número de publicações se pode depreender que há uma multiplicidade de círculos de problemas, que até agora não foram solucionados em medida satisfatória.

[003] Isso está relacionado, entre outros, ao fato de que em comutadores planos conhecidos há atualmente a contraposição de diver- sos requisitos entre si; aí se incluem especialmente os alvos de reduzidas dimensões, baixos custos de fabricação bem como elevada confiabilidade e vida útil do comutador mesmo sob condições particularmente desfavoráveis. Assim, por exemplo, as dimensões do comutador plano se contrapõem, por exemplo, a sua vida útil, pois os fios do enrolamento do rotor em geral são soldados aos segmentos condutores, o que em comutadores planos especialmente pequenos conduz facilmente a uma avaria, provocada pelo superaquecimento, das ligações de solda eletricamente condutoras dos segmentos condutores com os segmentos de carbono. Este é o pano de fundo, por exemplo, para as propostas para o emprego de uma solda dura resistente a alta temperatura (comparar EP 0935331 A1) para a ligação dos segmentos de carbono com os segmentos condutores ou para a disposição de pontos de contato entre segmentos condutores e segmentos de carbono relativamente bem distante das conexões do enrolamento do rotor (comparar DE 19903921 A1). Todavia, a proposta mencionada em primeiro lugar conduz a mais custos, e a proposta mencionada em segundo lugar é associada à redução dos pontos de contato entre segmentos condutores e segmentos de carbono, o que por sua vez acarreta uma desfavorável distribuição de densidade de corrente dentro dos segmentos de carbono. Outras propostas para a solução desse problema visam a reduzir a transmissão de calor das aletas de conexão para os pontos de contato entre os segmentos condutores e segmentos de carbono (DE 19956844 A1) ou então ligar entre si os segmentos de carbono e os segmentos condutores associados exclusivamente ou ao menos complementarmente para uma ligação de solda por travamento devido à forma. Nesse sentido, por exemplo, a DE 19713936 A1 e a US 2001/0024074 A1, que descrevem comutadores planos, propõem respectivamente que os segmentos de carbono apresentem saliências em forma de pino em seu lado frontal disposto con- traposto à área de curso da escova, que engatem respectivamente em uma abertura do segmento condutor associado. Segundo a EP 1001501 B1 amplamente comparável, está então complementarmente previsto que os segmentos extremos daquelas saliências, projetando-se para fora dos segmentos condutores, sejam mecanicamente deformados por um recalcamento, para se obter um aperto tão firme quanto possível dos segmentos de carbono nos segmentos condutores. Para essa finalidade, os segmentos de carbono são formados de duas camadas com distinta composição de material, na medida em que as saliências e as regiões a elas respectivamente contíguas dos segmentos de carbono, à diferença das regiões contíguas à área de curso da escova, consistem em um carbono contendo metal. Isso favorece não apenas a deformabilidade das saliências, mas também a distribuição de densidade de corrente dentro dos segmentos de carbono. Todavia, a fabricação de tais elementos de carbono de duas camadas é comparativamente onerosa. Essa desvantagem não existe nos comutadores planos conhecidos com segmentos de carbono de "mono carvão". Entretanto, devido ao contato eficaz apenas em pequena área dos segmentos de carbono com os segmentos condutores há aqui uma desfavorável distribuição de densidade de corrente, que conduz a uma sobrecarga do contato.

[004] A presente invenção visa prover um comutador plano do tipo indicado no início, que evite as desvantagens anteriormente indicadas. Apesar de sua possibilidade de fabricação com dimensões relativamente reduzidas e custos comparativamente pequenos, o comutador plano correspondente deve apresentar uma propícia distribuição de densidade de corrente na transição dos segmentos condutores aos segmentos de carbono e uma longa vida útil.

[005] A tarefa colocada e anteriormente indicada é solucionada por um comutador plano do tipo indicado no início com as seguintes características: [006] a área frontal anelar (15) da saliência anelar (13) de cada segmento de carbono (4) se encontra em contato com uma correspondente área de contato anelar (16) do segmento condutor (3) associado;

[007] as áreas de contato anelares (16) são envoltas respectivamente por um anel de contato (24) do segmento condutor (3) em questão, que se encontra em contato ininterrupto com a saliência anelar (13) associada na região de sua área periférica exterior (23);

[008] em cada segmento condutor se salienta um pino de contato (17) envolto pela área de contato anelar, que engata de tal maneira ininterruptamente em uma correspondente perfuração (14) da saliência anelar (13) associada do segmento de carbono (4) em questão, de tal maneira que os segmentos de carbono estão conectados de modo eletricamente condutor aos segmentos condutores (3), respectivamente através da área periférica exterior (23), da área frontal anelar (15) e da área periférica interior (19) da saliência anelar (13);

[009] as áreas dos anéis de contato (24) usadas para a conexão aos segmentos de carbono (4), as áreas de contato anelares (16) e as áreas periféricas exteriores (18) dos pinos de contato (17) são resistentes à oxidação e à corrosão.

[0010] Uma outra proposta de solução tem por objeto um comuta-dor plano que se distingue por uma outra execução das partes dos segmentos condutores que se encontram em contato com as saliências anelares dos segmentos de carbono na região de suas áreas periféricas exteriores, na medida em que os segmentos condutores apresentam, em lugar de um anel de contato circulantemente fechado, respectivamente várias saliências de contato dispostas distanciadas entre si, sendo que na região das aberturas existentes na região das duas saliências de contato respectivamente vizinhas entre si o material prensado do corpo de suporte encosta nas áreas periféricas exteriores das saliências anelares dos segmentos de carbono. Na medida em que a seguir a presente invenção é explicada, disso não se pode depreender uma restrição da invenção a esse comutador plano. Antes pelo contrário, os critérios a seguir explicados, incluindo os dados de vantagem, podem ser aplicados a outras configurações preferidas.

[0011] Uma característica de comutadores planos segundo a invenção é o contato acima exposto de cada segmento de carbono com o segmento condutor associado na região de ao menos três áreas, a saber, a área periférica exterior, a área frontal anelar e a área periférica interior da saliência anelar bem como eventualmente adicionalmente a área de base da perfuração do segmento de carbono. Isso permite, de um lado, um contato especialmente em grande área dos segmentos de carbono com os segmentos condutores. Como consequência disso, resulta uma distribuição de densidade de corrente especialmente propícia na transição dos segmentos condutores para os segmentos de carbono e dentro dos segmentos de carbono, mesmo quando estes são convenientemente executados como assim chamados "monocarvão", isto é, especialmente carbono não em várias camadas nem total ou parcialmente misturado com partículas de metal. De outro lado, os pinos de contato dos segmentos condutores, que engatam respectivamente em uma correspondente perfuração da saliência anelar do segmento de carbono associado, eventualmente até ao encosto no lado frontal na área de base da perfuração do segmento de carbono, em conexão com as demais características para a ligação com travamento devido à forma dos segmentos de carbono com os segmentos condutores, produzem um aperto mecânico dos segmentos de carbono com os segmentos condutores especialmente eficaz, duradouro, eletricamente condutor e suportando até mesmo altas solicitações mecânicas. Para o aperto duradouro dos segmentos de carbo- no com os segmentos condutores contribui então o fato de que, quando da junção de uma peça bruta de condutor abrangendo os segmentos condutores (ainda) ligados entre si e uma placa anelar de carbono abrangendo os segmentos de carbono (ainda) ligados entre si, as saliências anelares dos segmentos de carbono são plasticamente deformadas na região de suas áreas periféricas exteriores e interiores e, ademais, no interior das saliências anelares é formada uma protensão elástica, que conduz a uma elevada força de aperto e um contato confiável. A deformação plástica das saliências anelares dos segmentos de carbono pode então incluir especialmente uma penetração das regiões de borda dos anéis de contato bem como dos pinos de contato dos segmentos condutores no contorno original das saliências anelares, sendo que uma possível metalização superficial dos segmentos de contato é aqui raspada pelos anéis de contato e pinos de contato, de modo que é possível um contato direto do material de carbono com o respectivo anel de contato e pino de contato. A protensão elástica aproveita o módulo de elasticidade do carbono temperado das saliências pré-moldadas e pré-temperadas dos segmentos de carbono. A produção da protensão depende fundamentalmente de que, quando da fabricação do comutador, as saliências dos segmentos de carbono sejam prensadas no lado frontal contra as áreas de contato associadas dos segmentos condutores; pois assim pode se estabelecer dentro das saliências anelares a descrita protensão elástica, que garanta um contato confiável dos segmentos de carbono com os segmentos condutores mesmo sob condições de temperatura variáveis (- 40Ό até 120*0). Na prática, a protensão em questão é estabelecida em dois estágios, a saber, de um lado quando da junção dos segmentos condutores e dos segmentos de carbono e, depois, quando a plena força de fechamento é aplicada sobre o molde em questão antes da injeção do corpo de suporte. A possível força de aperto graças às condições anteriormente descritas, com a qual as saliências dos segmentos de carbono são pretendidas para um encosto ininterrupto, eletricamente condutor, do material de carbono nas áreas contíguas dos anéis de contato e pinos de contato dos segmentos condutores, ultrapassa até mesmo a resistência do material de carbono, de modo que não é possível uma extração das saliências dos segmentos condutores.

[0012] Não apresentando os segmentos de carbono segundo uma outra execução preferida uma metalização superficial, então pela deformação elástica das saliências (ver acima) também na região das áreas frontais das saliências é possível um contato ininterrupto, direto, pretendido, entre o material de carbono dos segmentos de carbono e o segmento condutor respectivo. Esse contato ininterrupto, na face frontal, das saliências dos segmentos de carbono para com as áreas de contato associadas dos segmentos condutores pode ter um significado especial. Neste particular, no comutador plano de acordo com a invenção se comprova especialmente conveniente que o contato dos segmentos de carbono com os segmentos condutores na região das áreas frontais das saliências seja também especialmente bem protegido com relação a meios agressivos, que podem se difundir através do material prensado do corpo de suporte; pois o contato em questão, independentemente de possíveis canais de material prensado estreitos (ver acima), está respectivamente blindado relativamente ao corpo de suporte, por todos os lados, pelo anel de contato do segmento condutor encostando na área externa da saliência anelar do segmento de carbono ou penetrando na saliência.

[0013] Devido ao possível aperto, mecanicamente duradouro, pretendido de modo totalmente ininterrupto e eletricamente condutor, das saliências dos segmentos de carbono com os segmentos condutores de acordo com a invenção, pode ser dispensada uma ligação por solda dos segmentos de carbono com os segmentos condutores. Fica assim excluída toda avaria da ligação em questão pela posterior sol-dagem do enrolamento do rotor ao comutador. E, graças à eliminação da ligação por solda, o comutador de acordo com a invenção pode ser fabricado de modo econômico.

[0014] A execução resistente a oxidação e a corrosão daquelas áreas, em que os segmentos condutores contatam os segmentos de carbono respectivamente associadas, é relevante no que concerne a uma elevada confiabilidade do comutador mesmo sob condições de emprego especialmente problemáticas, por exemplo em contato com combustível contendo metanol e etanol. Uma outra execução de co-mutadores planos de acordo com a invenção, preferida neste aspecto, se destaca pelo fato de que as áreas dos anéis de contato dos segmentos condutores, suas áreas de contato anelares bem como as áreas periféricas exteriores e eventualmente áreas frontais dos pinos de contato servindo à conexão aos segmentos de carbono são revestidas com um metal resistente à oxidação e à corrosão, como prata, estanho ou semelhante. Pode-se recorrer aqui a processos de revestimento conhecidos e comprovados. Outras possibilidades para execução resistente à oxidação e corrosão das áreas em questão podem, todavia, ser igualmente empregadas.

[0015] Segundo uma outra configuração preferida da invenção é previsto que as áreas frontais das saliências anelares bem como as superfícies dos segmentos de carbono envolvendo as saliências anelares apresentem uma metalização ligada entre si, de preferência uma metalização galvânica. Uma tal metalização pode ser executada especialmente em duas camadas com uma camada de base de cobre (por exemplo 4 a 12 pm) e uma camada de cobertura de estanho (por exemplo 2 a 6 pm). Na medida em que a metalização se estende respectivamente sobre as superfícies do segmento de carbono envolvendo a saliência anelar, resulta uma introdução de corrente em grande área nos segmentos de carbono e, assim, uma distribuição de fluxo de corrente especialmente favorável dentro dos segmentos de carbono.

[0016] Uma outra execução novamente preferida do comutador plano de acordo com a invenção se destaca pelo fato de que cada anel de contato apresenta na região de sua área servindo à conexão ao segmento de carbono associado ao menos um canal de material prensado, que termina na região da aresta formada pela área em questão e pela área de contato anelar. Pelos canais de material prensado em questão, quando da injeção do corpo de suporte, material prensado chega à região da mencionada aresta e preenche o compartimento oco ali eventualmente existente entre o segmento condutor e a saliência do segmento de carbono. E, adicionalmente, em tais comu-tadores planos, em que as superfícies dos segmentos de carbono da placa anelar de carbono foram metalizadas na região das saliências anelares e nas regiões que as envolvem, essa metalização permanece intacta quando da junção de placa anelar de carbono e peça bruta de condutor ao longo dos canais de material prensado; dessa maneira, na região dos canais de material prensado restam tiras condutoras de corrente, provenientes da metalização, que ligam respectivamente a metalização na área frontal da saliência anelar com a metalização na superfície do segmento de carbono envolvendo a saliência. O resultado disso é um contato funcionalmente duplo, especialmente confiável, dos segmentos condutores com os segmentos de carbono. Um primeiro contato se dá através das áreas internas dos anéis de contato e das áreas externas dos pinos de contato, que quando da junção de placa anelar de carbono e peça bruta de condutor penetram na massa de carbono das saliências anelares; a metalização dos segmentos de carbono é ali cisalhada pelos anéis de contato ou pinos de contato penetrantes. Um segundo contato se dá através das áreas frontais das saliências anelares dos segmentos de carbono ligadas com as áreas de contato dos segmentos condutores através de uma camada intermediária eletricamente condutora, sendo que a partir daí a corrente é introduzida em grande área nos segmentos de carbono através das tiras condutoras de corrente, mais acima descritas, e da metalização das regiões dos segmentos de carbono envolvendo as saliências.

[0017] No âmbito da invenção, segundo a outra configuração já anteriormente indicada, está previsto que entre as áreas frontais, me-talizadas na superfície, das saliências anelares dos segmentos de carbono e as áreas de contato associadas dos segmentos condutores está disposta uma camada intermediariamente eletricamente condutora. Sua função reside especialmente em igualar a aspereza de superfície das áreas frontais das saliências dos segmentos de carbono bem como das áreas de contato dos segmentos condutores e, dessa maneira, mesmo com tolerâncias de fabricação à altura da prática para os segmentos condutores e os segmentos de carbono, favorecer um contato do lado frontal, em grande área, dos segmentos de carbono - praticamente não deformáveis na região de sua metalização de superfície -com os segmentos condutores. Além disso, através da camada intermediária pode ser produzida uma ligação de solda entre as áreas frontais metalizadas das saliências anelares dos segmentos de carbono e as áreas de contato associadas dos segmentos condutores. E, graças à equalização da aspereza de superfície em ambas as áreas mencionadas, a mencionada camada intermediária impede uma penetração do material prensado na correspondente zona de contato durante a injeção do corpo de suporte. No tocante a essa função da camada intermediária eletricamente condutora, ela consiste em preferência em um material eletricamente condutor, inicialmente pulverulento ou pas-toso, compactado durante a junção de placa anelar de carbono e peça bruta de condutor, especialmente em forma de um pó de metal dessa maneira compactado, por exemplo, de estanho, um pó de grafite com- pactado, um pó misto compactado de metal e grafite ou uma pasta de soldar endurecida. A espessura da camada intermediária pode então importar especialmente entre 0,03 e 0,1 mm em casos de aplicação usuais da invenção. Em termos de técnica de fabricação é então especialmente conveniente que o material formando a posterior camada intermediária seja aplicada sobre as áreas frontais das saliências dos segmentos de carbono, por exemplo por meio de um tampão.

[0018] Segundo uma outra nova configuração preferida da invenção está previsto que as regiões de ligação ligando de modo eletricamente condutor os segmentos de carbono com os segmentos condutores sejam respectivamente envoltas por uma camada de material prensado anelar, disposta entre os segmentos de carbono e os segmentos condutores. Aquelas camadas anelares de material prensado blindam as regiões de ligação dos segmentos de carbono com os segmentos condutores para fora, de modo que estes ficam protegidos contra contato direto com meios agressivos. Também essa outra configuração se comprova como especialmente conveniente no caso de um emprego do comutador em um meio problemático.

[0019] Uma outra configuração ainda preferida do comutador plano de acordo com a invenção se caracteriza pelo fato de que os segmentos condutores apresentam elevações anelares engatando no corpo de suporte, dispostas contrapostas às áreas de contato anelares. Isso é conveniente tanto no que concerne à fabricação do comutador, como também no que concerne a seu emprego. Quanto à fabricação, nessa outra configuração do comutador as áreas de contato anelares dos segmentos condutores podem ser fabricadas de modo especialmente barato e eficiente na medida em que material dos segmentos condutores, enquanto ainda estão ligados entre si para uma peça bruta de condutor, é de tal maneira axialmente comprimido que forma no lado contraposto as mencionadas elevações anelares. No decurso do ulterior processo de fabricação, aquelas elevações anelares são então embutidas no material prensado do corpo de suporte, o que favorece uma ancoragem mecanicamente especialmente firme dos segmentos condutores no corpo de suporte e, dessa maneira, a vida útil do comu-tador.

[0020] Segundo uma outra configuração ainda da invenção, as saliências anelares apresentam uma forma básica essencialmente trape-zoidal, sendo que nessa definição devem ser incluídas também aquelas saliências, em que a limitação radialmente exterior apresenta um decurso essencialmente em forma de arco. Resulta assim um aproveitamento especialmente favorável da área disponível para a ligação mecânica e o contato elétrico dos segmentos de carbono com os segmentos condutores, com uma resistência especialmente acentuada da ligação.

[0021] No âmbito da presente invenção, podem ser aplicadas execuções configuradas totalmente diferentes das saliências anelares e das áreas dos segmentos condutores que se encontram em contato com as mesmas, sendo que a forma construtiva pode depender especificamente por exemplo do tamanho do comutador e da exata composição do material empregado para a fabricação dos segmentos de carbono, a saber, das correspondentes saliências. Assim, por exemplo, as áreas dos anéis de contato que servem à conexão aos segmentos de carbono podem ser executadas cônicas, especialmente na medida em que se afilem na direção da área de contato anelar; de preferência, no entanto, são executadas cilíndricas. As saliências anelares dos segmentos de carbono apresentam de preferência um contorno exterior em forma de tronco de cone; mas também podem ser executadas cilíndricas. Os pinos de contato podem apresentar, de preferência, uma seção transversal essencialmente redonda; mas também vêm ao caso outras formas de seção transversal, ou seja, quando a área peri- férica exterior do recesso anelar diverge de modo especialmente acentuado de uma forma circular. Os pinos de contato são executados de preferência cilíndricos; mas isso tampouco é obrigatório.

[0022] Independentemente das modificações decorrentes das particularidades anteriormente descritas, o processo empregado para a fabricação de comutadores planos segundo a presente invenção corresponde aos processos conhecidos do estado atual da técnica (por exemplo DE 19956844 A1). As etapas de processo decisivas são então a fabricação separada de uma peça bruta de condutor, que em sua configuração definitiva abrange segmentos condutores ligados entre si com os anéis de contato, áreas de contato anelares e pinos de contato, e um disco anelar de carbono apresentando as saliências anelares anteriormente explicadas. Peça bruta de condutor e disco anelar de carbono são então axialmente juntados, sendo que as saliências anelares da placa anelar de carbono de um lado e os anéis de contato e pinos de contato dos segmentos condutores da peça bruta de condutor de outro lado engatam mecanicamente entre si, e para a produção de uma ligação duradoura são axialmente firmemente prensados entre si (ver acima). Essa unidade é em seguida envolta por injeção com uma massa de material prensado formando o corpo de suporte. Finalmente, mediante usinagem mecânica, a placa anelar de carbono é subdividida nos segmentos de carbono individuais e as ligações dos distintos segmentos condutores da peça em bruto de condutor são separadas.

[0023] Das explicações anteriores da presente invenção se vê que para o atingimento do objetivo proposto é especialmente importante o contato no lado frontal das saliências dos segmentos de carbono com áreas de contato associadas dos segmentos condutores, pois isso é significativo tanto para um bom contato elétrico, especialmente o contato funcionalmente duplo mais acima explicado, como também para o estabelecimento de tensão descrito, importante para a ancoragem me- cânica dos segmentos de carbono, dentro das saliências. Nessa medida, ao menos em casos de aplicação apropriados (por exemplo dimensões especialmente pequenas do comutador), o objetivo colocado pode ser alcançado em todo caso em uma extensão considerável também com tais modalidades de construção de comutador que destacam pela eliminação dos pinos de contato, com características de configuração ademais coincidentes. A depositante se reserva o direito de requerer proteção dirigida a tais comutadores planos especificados, especialmente por via de um pedido parcial.

[0024] A presente invenção será detalhadamente explicada a seguir com auxílio de três exemplos de execução preferidos do comutador plano de acordo com a invenção preferida, ilustrado no desenho. Abaixo mostram: [0025] Figura 1 - um corte axial por uma primeira forma de execução de um comutador plano segundo a presente invenção, [0026] Figura 2 - em vista ampliada, uma região de ligação entre um segmento de carbono e um segmento condutor do comutador segundo a Figura 1, [0027] Figura 3 - em uma seção transversal executada normal ao eixo do comutador ao longo da linha lll-lll a região de ligação de um segmento de carbono e um segmento condutor do comutador segundo as Figuras 1 e 2;

[0028] Figura 4 - em um corte axial a placa anelar de carbono empregada para a fabricação do comutador plano segundo a Figura 1;

[0029] Figura 5 - em uma seção transversal executada normal ao eixo do comutador a região de ligação de um segmento de carbono e um segmento condutor de uma segunda forma de execução do comutador plano segundo a presente invenção, [0030] Figura 6 - um corte pela região de ligação do comutador ilustrado na Figura 5 ao longo da linha VI-VI, [0031] Figura 7 - um corte pela região de ligação do comutador ilustrado nas Figuras 5 e 6 ao longo da linha VII-VII;

[0032] Figura 8 - em uma seção transversal executada normal ao eixo do comutador a região de ligação de um segmento de carbono e um segmento condutor de uma terceira forma de execução do comutador plano segundo a presente invenção.

[0033] O comutador plano reproduzido no desenho nas Figuras 1 a 4 abrange um corpo de suporte 1 fabricado de material prensado iso-lante, oito segmentos condutores 3 dispostos uniformemente distribuídos em torno do eixo 2 e oito segmentos de carbono 4, dos quais cada um está ligado de modo eletricamente condutor com respectivamente um segmento condutor 3. Os segmentos de carbono 4 definem em conjunto uma área de curso de escova 5 posicionada perpendicularmente ao eixo de comutador 2. O corpo de suporte 1 apresenta uma perfuração 6 central.

[0034] Os segmentos condutores 3 consistindo em cobre são procedentes de uma peça em bruto de condutor comum. Eles abrangem respectivamente uma região de conexão 7 e uma região de contato 8. Na região de conexão 7 está respectivamente disposta uma aleta de contato 9. Esta serve à ligação eletricamente condutora de um arame de enrolamento de um enrolamento de rotor com o segmento condutor 3 em questão. Para melhor ancoragem dos segmentos condutores 3 no corpo de suporte 1 das regiões de conexão 7 de cada segmento condutor 3 se saliente inclinadamente para dentro uma garra de retenção 10.

[0035] Os segmentos de carbono 4 estão cobertos em suas áreas periféricas radialmente exteriores respectivamente por um invólucro de material prensado 11 do corpo de suporte 1. Graças a uma execução escalonada da área periférica exterior dos segmentos de carbono 4, existe então uma ligação com travamento devido à forma para com o respectivo invólucro de material prensado 11.0 material prensado do corpo de suporte 1 recobre em forma respectivamente de um colar de material prensado 12 também as áreas periféricas radialmente interiores dos segmentos de carbono 4. Devido a uma execução escalonada das áreas periféricas radialmente interiores dos segmentos de carbono 4 existe também aqui uma ligação com travamento devido à forma. As ligações de travamento devido à forma dos segmentos de carbono 4 com o corpo de suporte 1 na região de suas áreas periféricas radialmente interiores e exteriores garante uma duradoura retenção dos segmentos de carbono no corpo de suporte 1.

[0036] Nessa medida, o comutador segundo o desenho corresponde ao estado atual da técnica (por exemplo, DE 19956844 A1), de modo que a estrutura básica não precisa ser explicada mais detalhadamente.

[0037] Disposta contraposta à área de curso de escova 5, cada segmento de carbono 4 apresenta uma saliência 13 anelar com uma perfuração 14. Cada saliência 13 encosta com sua área frontal 15 anelar em uma correspondente área de contato 16 anelar do segmento condutor 3 associado. O pino de contato 17 cilíndrico, redondo, envolto pela área de contato 16 anelar, do segmento condutor 3 engata na perfuração 14 da saliência 13 anelar do segmento de carbono 4 em questão, sendo que na região da área periférica 18 do pino de contato 17 resulta uma ligação eletricamente condutora para com a área periférica 19 interior da saliência 12 anelar e na região da área frontal 20 do pino de contato 17 uma ligação eletricamente condutora para com a área de base 21 da perfuração 14. Externamente, a área de contato 16 está respectivamente envolta por um anel de contato 24 fechado, que encosta de modo eletricamente condutor na área periférica 23 exterior da saliência 13 anelar associada ou penetra parcialmente na mesma.

[0038] As saliências 13 anelares e os anéis de contato 24 a elas correspondentes apresentam (comparar Figura 3) respectivamente uma forma básica essencialmente trapezoidal. Devido à tensão estabelecida quando da fabricação do comutador nas saliências 13 anelares, cada segmento de carbono 4 está conectado através de quatro áreas ininterruptamente, de modo eletricamente condutor, ao segmento condutor 3 associado, ou seja, através da área periférica 23 exterior, da área frontal 15 anelar e da área periférica 19 interior da saliência 13 anelar, bem como da área de base 21 da perfuração 14 que se encontra em contato com a área frontal 20 do pino de contato 17.

[0039] As quatro áreas mencionadas do segmento condutor 3, servindo ao contato com o segmento de carbono, estão respectivamente revestidas com um revestimento 25 de um metal resistente à oxidação e à corrosão, como estanho, prata ou semelhante.

[0040] As regiões de ligação 26, que ligam de modo eletricamente condutor respectivamente os segmentos de carbono 4 com os segmentos condutores 3, estão respectivamente envoltos por uma camada de material prensado 27 anelar, disposta entre os segmentos de carbono e os segmentos condutores. Igualmente cheios com material prensado estão os compartimentos ocos 28 que existem respectivamente na região da aresta 30 formada pela área interna 29 do anel de contato 24 e pela área de contato 16 anelar entre o segmento condutor 3 e a saliência 13 - aqui arredondada (comparar Figura 4) - do segmento de carbono 4. Para essa finalidade, apresentam (comparar Figura 3) as áreas internas 29 dos anéis de contato 24 dos segmentos condutores 3 em seu segmento 31 radialmente exterior respectivamente dois canais de material prensado 32, que termina, respectivamente na região das arestas 28.

[0041] Os segmentos condutores 3 apresentam, em seu lado oposto respectivamente ao segmento de carbono 4 associado, uma elevação 33 anelar, contraposta à área de contato 16 anelar e corres- pondente à mesma. Essas elevações anelares, que foram formadas respectivamente por deslocamento axial do material prensado para produção da área de contato 16 anelar associada, engatam no corpo de suporte 1.

[0042] Estão igualmente representados os cortes radiais 34, com os quais, no âmbito da fabricação do comutador plano, uma placa anelar de carbono 35 inicial mente em uma só peça {comparar Figura 4) foi subdividida nos distintos segmentos de carbono.

[0043] A Figura 4 ilustra final mente ainda que as áreas periféricas 23 exteriores das saliências 13 anelares da placa anelar de carbono 35 antes de sua junção com a peça em bruto de condutor, são de tal maneira inclinadas que as saliências se afilam ligeiramente no sentido da área frontal 15. A comparação dessa representação da placa anelar de carbono 35 antes de sua junção com a peça em bruto de carbono com as representações do comutador plano pronto, especialmente da Figura 2, ilustra a penetração parcial do anel de contato 24 na saliência 13 anelar na região de sua área periférica 23 exterior e a deformação plástica, assim provocada, da saliência em questão nessa região. Também o pino de contato 17 penetra ligeiramente no material de carbono envolvendo a perfuração 14.

[0044] A segunda forma de execução do comutador plano ilustrada nas Figuras 5 a 7 coincide com a forma de execução de acordo com as Figuras 1 a 4 quanto às características de configuração determinantes* Nessa medida, para se evitar repetições, remete-se aos esclarecimentos anteriores. As divergências restríngem-se essencialmente aos três aspectos a seguir apresentados.

[0045] Os segmentos de carbono 4 apresentam respectivamente uma metalização 37 galvânica na superfície. Antes da junção da placa anelar de carbono com a peça em bruto de condutor, a metalização se estende respectivamente pela área de base 21 da perfuração 14, por todas as superfícies da saliência 13 anelar bem como pela superfície do segmento de carbono em questão contíguo à saliência 13. A meta-lização 37 é executada em duas camadas com uma camada de base de cobre e uma camada de cobertura de estanho. Quando da junção de placa anelar de carbono e peça em bruto de condutor, todavia, o anel de contato 24 e o pino de contato 17 cisalham respectivamente a metalização 37 e penetram no material de carbono não-metalizado. Na região dos canais de material prensado 32, a metalização 37 dos segmentos de carbono 4 permanece contudo intacta, de modo que as regiões 39 da metalização 37 situadas respectivamente fora das saliências 13 estão conectadas à metalização 37 na região da área frontal 13 por meio de tiras 40 condutoras de corrente, que se estendem dentro dos canais de material prensado 32 e consistem na metalização ali restante. A interrupção da metalização 37 pela penetração parcial dos anéis de contato 24 nas saliências 13 não tem portanto efeitos nocivos no que concerne à distribuição de fluxo de corrente dentro dos segmentos de carbono.

[0046] Ademais, nas Figuras 6 e 7 está ilustrada - representada com espessura superdimensionada - uma camada intermediária 38 eletricamente condutora, que está disposta respectivamente entre a área frontal 15 das saliências 13 dos segmentos de carbono 4 e a área de contato 16 dos segmentos condutores 3, e, devido a uma equaliza-ção da aspereza de superfície das duas áreas em questão, garante um contato em grande área entre os segmentos de carbono 4 e os segmentos condutores 3 sem inclusões de ar e/ou de material prensado na zona de contato.

[0047] Finalmente, no comutador plano segundo as Figuras 5 a 7, a cada saliência 13 estão associados ao todo cinco canais de material prensado 32, que estão dispostos radialmente externamente, radialmente internamente, bem como nas duas áreas do anel de contato 24 se estendendo respectivamente paralelas aos cortes radiais 34. Isso está relacionado à função das tiras 40 (ver acima) condutoras de corrente que ali se estendem.

[0048] A terceira forma de execução do comutador plano, ilustrada na Figura 8, se distingue daquela segundo as Figuras 5 a 7 essencialmente apenas pelo fato de que os segmentos condutores 3’ apresentam respectivamente quatro saliências de contato 22 em lugar de um anel de contato. Estas envolvem as saliências 13’ anelares, engatam na região das áreas periféricas 23’ exteriores das saliências 13’ anelares de modo eletricamente condutor no material de carbono e são separadas entre si por aberturas 36. Na região das mencionadas aberturas 36 entre respectivamente duas saliências de contato 22 mutuamente vizinhas, o material prensado do corpo de suporte 1’ encontra na área periférica 23’ exterior (metalizada) da saliência 13’ anelar do segmento de carbono 4’ associado. Aí, a metalização restante forma novamente tiras 40’ condutoras de corrente, assim como na região de ambos os canais de material prensado 32’.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Comutador plano com um corpo de suporte (1) feito de um material prensado isolante, uma multiplicidade de segmentos condutores (3) dispostos uniformemente em torno do eixo de comutador (2), bem como de um número igual de segmentos de carbono (4) que são compostos de carbono monolítico ligados com os segmentos condutores com travamento devido à forma, de modo eletricamente condutor, definindo a área de curso de escova (5), cada segmento de carbono (4) apresenta uma saliência anelar (13), disposta contraposta à área de curso de escova (5), caracterizado pelas seguintes características, a área frontal anelar (15) da saliência anelar (13) de cada segmento de carbono (4) se encontra em contato com uma correspondente área de contato anelar (16) do segmento condutor (3) associado; as áreas de contato anelares (16) são envoltas respectivamente por um anel de contato (24) do segmento condutor (3) em questão, que se encontra em contato ininterrupto com a saliência anelar (13) associada na região de sua área periférica exterior (23); em cada segmento condutor se salienta um pino de contato (17) envolto pela área de contato anelar, que engata de tal maneira ininterrupta em uma correspondente perfuração (14) da saliência anelar (13) associada do segmento de carbono (4) em questão, de tal maneira que os segmentos de carbono estão conectados de modo eletricamente condutor aos segmentos condutores (3), respectivamente através da área periférica exterior (23), da área frontal anelar (15) e da área periférica interior (19) da saliência anelar (13); as áreas dos anéis de contato (24) usadas para a conexão aos segmentos de carbono (4), as áreas de contato anelares (16) e as áreas periféricas exteriores (18) dos pinos de contato (17) são resis- tentes à oxidação e à corrosão.

2. Comutador plano de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os segmentos de carbono (4) apresentam saliências anelares (13) pré-moldadas e pré-temperadas que, através da utilização do módulo de elasticidade do carbono endurecido, são submetidas a uma tensão elástica que faz com que as mesmas se apoiem contra as áreas periféricas exteriores (18) dos pinos de contato (17) e as áreas periféricas interiores dos anéis de contato (24).

3. Comutador plano de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as saliências anelares (13) dos segmentos de carbono (4) não apresentam metalização de superfície, e sendo que as áreas frontais (15) das saliências anelares (13), através da utilização do módulo de elasticidade do carbono endurecido, são submetidas a uma tensão elástica inicial para fazer com que as mesmas se apoiem contra as áreas de contato (16) dos segmentos condutores (3).

4. Comutador plano de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os segmentos de carbono também estão conectados de modo eletricamente condutor aos segmentos condutores (3) por meio da área de base (21) da perfuração (14) que se encontra em contrato com a área frontal (20) do pino de contato (17).

5. Comutador plano de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as áreas de contato (15) das saliências anelares (13) bem como as superfícies dos segmentos de carbono (4) envolvendo as saliências anelares apresentam uma metalização.

6. Comutador plano de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a metalização é executada como metalização (37) galvânica.

7. Comutador plano de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que entre as áreas frontais (15) metaliza-das das saliências anelares (13) dos segmentos de carbono (4) e as áreas de contato (16) associadas dos segmentos condutores (3) está disposta uma camada intermediária (38) eletricamente condutora.

8. Comutador plano de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a camada intermediária (38) estabelece uma ligação soldada entre as áreas frontais (15) metalizadas das saliências anelares (13) dos segmentos de carbono (4) e as áreas de contato (16) associadas dos segmentos condutores (3).

9. Comutador plano de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a camada intermediária (38) consiste em um pó de grafite compactado, um pó misto de metal e grafite compactado ou de uma pasta de solda temperada.

10. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a espessura da camada intermediária (38) se situa entre 0,03 e 0,1 mm.

11. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que cada anel de contato (24) apresenta na região de sua área servindo como conexão à saliência (13) do segmento de carbono (4) associado pelo menos um canal de material prensado (32), que termina na região da aresta (30) formada pela área em questão do anel de contato (24) e pela área de contato anelar (16).

12. Comutador plano de acordo com a reivindicação 5 ou 11, caracterizado pelo fato de que ao longo dos canais de material prensado (32) se estende respectivamente uma tira (40) condutora de corrente de metalização (37), que liga a metalização na área frontal (15) da saliência anelar (13) com a metalização (39) na superfície do segmento de carbono (4) envolvendo a saliência.

13. Comutador plano de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que as regiões de ligação (26) ligando de modo eletricamente condutor os segmentos de carbono (4) com os segmentos condutores (3) estão respectivamente envoltos por uma camada de material prensado anelar (27), disposta entre os segmentos de carbono (4) e os segmentos condutores (3).

14. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que as áreas dos anéis de contato (24) servindo como conexão aos segmentos de carbono (4), as áreas de contato anelares (16) bem como as áreas periféricas exteriores (18) dos pinos de contato (17) estão revestidas com um metal resistente à oxidação e à corrosão.

15. Comutador plano de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que também as áreas frontais (20) dos pinos de contato (17) estão revestidas com um metal resistente à oxidação e à corrosão.

16. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que as saliências anelares (13) apresentam uma forma básica essencialmente trapezoidal.

17. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que as áreas dos anéis de contato (24) servindo como conexão aos segmentos de carbono (4) são cilíndricas.

18. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que os pinos de contato (17) apresentam uma seção transversal substancialmente redonda.

19. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que os pinos de contato (17) são cilíndricos.

20. Comutador plano de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que os segmentos condutores (3) apresentam elevações anelares (33) dispostas contrapostas às áreas de contato anelares (16), engatando no corpo de suporte (1).

21.

Comutador plano de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, os segmentos condutores (3’) ao invés de de um anel de contato (24) apresentam várias saliências de contato (22), sendo que as áreas de contato anelares são envoltas respectivamente por várias saliências de contato (22) do segmento condutor em questão dispostas com distanciamento mútuo, que se encontram em contato ininterrupto direto com o material de carbono com a saliência anelar (13') associada na região de sua área periférica exterior (23'); na região das aberturas (36) existentes entre duas saliências de contato (22) mutuamente adjacentes, o material prensado do corpo de suporte (1’) encosta nas áreas periféricas exteriores (23') das saliências anelares (13') dos segmentos de carbono; as áreas das saliências de contato (22) dos segmentos condutores utilizadas para a conexão aos segmentos de carbono são resistentes à oxidação e à corrosão; as áreas frontais das saliências anelares (13') bem como as superfícies dos segmentos de carbono envolvendo as saliências anelares apresentam uma metalização; entre as áreas frontais metalizadas das saliências anelares (13') dos segmentos de carbono e as áreas de contato associadas dos segmentos condutores (3’) está disposta uma camada intermediária eletricamente condutora.