BRPI0717278A2 - Comutador plano - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMUTA- DOR PLANO".

Estado atual da técnica

A presente invenção refere-se a um comutador plano segundo o preâmbulo da reivindicação 1.

Tais comutadores planos para máquinas elétricas já são conhe- cidos. A figura 5 mostra uma vista lateral de um estado atual da técnica in- terno. Esse comutador plano 1 apresenta um corpo de cubo 2 de plástico, que quando de seu emprego em uma máquina elétrica fica unido à prova de rotação com um eixo de induzido. Em um lado frontal 3 do comutador plano 1 estão dispostos vários segmentos de contato 4, distanciados entre si em direção periférica, especialmente segmentos de carvão, que formam no lado frontal uma área de rolamento de escova 5 para ao menos uma escova de carvão. Cada segmento de contato 4 está unido fixamente de modo condutor com uma seção radial de uma parte de suporte de segmento 6. Cada seção radial apresenta transição para uma seção axial 7 angulada a 90 em cuja extremidade oposta à seção radial está previsto um gancho de conexão de enrolamento 8 para fixação de arame de enrolamento, especialmente no processo "Hot-Staking". Entre respectivamente duas seções axiais 7 vizi- nhas em direção periférica está previsto um filete 9 se estendendo em dire- ção axial, que é parte do corpo de cubo 2. Cada filete 9 tem uma extensão radial de cerca de 2 mm, que apresenta transição radialmente internamente para o corpo pleno de cubo. Isso corresponde aproximadamente à espessu- ra de material das seções axiais 7 em direção radial. Os lados longitudinais 10, 11 contrapostos de cada filete 9 estão alinhados paralelamente entre si, de modo que o filete 9 na vista lateral representada apresenta um perfil peri- férico essencialmente retangular. Desvantajoso no comutador plano 1 co- nhecido é que, durante a montagem do comutador plano 1 em uma máquina elétrica, pode ocorrer uma fragmentação ou cisalhamento de parte do filete 9 e esses fragmentos se fixam em entreferros 12 entre os segmentos de con- tato 4. Durante a operação de uma máquina elétrica equipada com o comu- tador plano 1 mostrado, esses fragmentos podem se soltar dos entreferros 2 e, em seguida, danificar a máquina elétrica ou outros componentes, especi- almente quando do emprego do comutador em uma bomba de combustível. Descrição da invenção Objetivo técnico

A invenção tem, portanto, como objetivo propor um comutador

plano com um corpo de cubo mais robusto. Atingimento do objetivo técnico

Esse objetivo é atingido com as características da reivindicação 1. Outras configurações vantajosas da invenção estão indicadas nas sub reivindicações. Incluem-se ainda no âmbito da invenção todas as combina- ções de ao menos duas das características apresentadas na descrição, no desenho e/ou nas reivindicações.

A invenção se baseia na idéia de, para estabilização do lado de borda do corpo de cubo 1, executar alargada em direção periférica o filete na região extrema do lado do gancho e/ou na região extrema do lado do seg- mento de contato contraposta. Com isso se previne uma fragmentação ou cisalhamento de partes do filete no processamento ulterior do comutador plano no induzido de uma máquina elétrica. Graças ao alargamento em dire- ção periférica em ao menos uma região extrema axial do filete, é obtido, en- tre outros, um decurso de fibra mais conveniente para plásticos, o que tem um efeito positivo sobre a robustez do corpo de cubo executado de prefe- rência de plástico. Uma vez que como materiais para produção do corpo de cubo, portanto também dos filetes, são empregados de preferência duroplás- ticos com fibras de vidro ou pequenas esferas de vidro e/ou outros elemen- tos de reforço semelhantes, também sua distribuição homogênea, devido a maior massa de plástico no segmento alargado dos filetes, contribui para uma estabilização e para aumento da resistência mecânica do corpo de cu- bo nessas regiões.

Vantajosamente, a extensão dos filetes em direção radial é pe- quena. De preferência, a extensão radial dos filetes corresponde ao menos essencialmente à extensão radial (espessura de material) dos segmentos axiais planos, essencialmente em forma de placa, se estendendo em direção axial e em direção periférica, das partes de suporte de segmento executadas de preferência de cobre ou de uma liga de cobre. Os filetes têm sobretudo a função de cobrir as áreas laterais dos segmentos axiais voltadas uma para a outra, para, de um lado, isolar as mesmas entre si e, de outro lado, protegê- Ias contra o ataque de meios agressivos, por exemplo plástico. Isso é espe- cialmente importante quando o comutador é parte de uma bomba de com- bustível atravessada por combustível. A extensão radial dos filetes importa em cerca de 1 mm até 2 mm, de preferência cerca de 1,5 mm, sendo que os filetes se projetam radialmente para dentro do corpo pleno do cubo. Em outra configuração da invenção está previsto, vantajosamen-

te, que o alargamento dos filetes em direção periférica é executado simetri- camente a um plano de simetria imaginário, se estendendo pelo filete. Ob- tém-se assim uma uniforme distribuição de força.

Segundo uma configuração vantajosa da invenção está previsto que os filetes sejam executados se alargando em forma de trapézio ou em forma de V. Para tanto, a seção que se alarga apresenta, de preferência, dois lados estreitos planos, se estendendo em ângulo entre si.

É ainda viável curvar em forma de arco, especialmente para dentro, as áreas laterais na seção dos filetes que se alarga. Evitando-se can- tos, é ainda mais aumentada a estabilidade do corpo de cubo.

Vantajosamente está previsto que as seções axiais das partes de suporte de segmento encostem em filetes distanciados entre si, de modo que o contorno periférico das seções axiais e o contorno dos filetes são ajus- tados entre si. Resulta assim que as seções axiais são executadas estreita- das em direção periférica em ao menos uma região extrema axial. São as- sim reduzidas, de preferência evitadas, regiões de canto de aresta viva, co- mo ocorrem nas seções axiais de contorno essencialmente retangular no estado atual da técnica, evitando-se assim, vantajosamente, concentrações de calor nas regiões do lado de borda das seções axiais, como ocorrem re- gulamente em comutadores planos conhecidos.

Em outra configuração da invenção está vantajosamente previs- to que nas seções axiais das partes de suporte de segmento, de preferência no lado contíguo aos segmentos de contato, está previsto respectivamente um recesso, que é contornado ao menos por seções em forma de arco, para piorar o fluxo de calor do gancho de conexão de enrolamento para as se- ções de fixação, com o que é evitada uma avaria da união (especialmente união por solda) entre segmentos de contato e seções de fixação quando da fixação de arame de enrolamento no gancho de conexão de enrolamento por meio do processo "hot-staking". Simultaneamente, o recesso, que é preen- chido de preferência com material do corpo de cubo, como ancoragem adi- cional para a parte de suporte de segmento correspondente, com o que ao menos parcialmente se pode dispensar garras de ancoragem se projetando inclinadas ou perpendiculares para o corpo de cubo, o que facilita a produ- ção e a manipulação das partes de suporte de segmento. Uma outra vanta- gem de um recesso desse tipo na previsão de um recesso desse tipo é devi- da ao fato de que é minimizado o risco de formações de fissura, especial- mente em seções de corpo de cubo do lado de borda. Isso se deve, entre outros, a um fluxo de material do material de corpo de cubo melhorado pelo recesso e à espessura de material aumentada na região do recesso.

Como material para produção do corpo de cubo é apropriada, especialmente, uma massa prensada de plástico, de preferência são empre- gados duroplásticos com elementos de reforço. Com corpos de cubo assim executados, a execução alargada dos filetes tem efeito positivo particular- mente vantajoso sobre a capacidade de resistência contra forças de tração e/ou pressão.

Breve descrição dos desenhos Outras vantagens, características e detalhes da invenção se de-

preendem da descrição a seguir de exemplos de execução preferidos bem como com base no desenho, que mostram:

Figura 1 - uma vista lateral de um primeiro exemplo de execução de um comutador plano, Figura 2 - uma vista lateral de um outro exemplo de execução de

um comutador plano,

Figura 3 - uma vista do alto da área de rolamento de escova de um comutador plano,

Figura 4 - uma representação em corte do comutador plano se- gundo a figura 3 ao longo da linha de corte A-A e

Figura 5 - um comutador plano em vista lateral segundo o estado atual da técnica.

Formas de execução da invenção

Nas figuras, componentes iguais e componentes com igual fun- ção estão caracterizados com números de referência iguais.

Na figura 1 está mostrado um comutador plano 1 para uma má- quina elétrica ademais conhecida. O comutador plano 1 está atravessado, no estado montado, em direção de seu eixo longitudinal 1 por um eixo de induzido e unido com o mesmo à prova de rotação.

O comutador plano 1 apresenta um corpo de cubo de plástico 2. No lado frontal 3 representado na figura 3 em uma vista do alto está disposta em direção periférica uma pluralidade de segmentos de contato 4 distancia- dos entre si, feitos de carbono. Eles formam juntos uma área de rolamento de escova plana, do lado frontal, para ao menos uma escova da máquina elétrica não-mostrada.

Cada segmento de contato 4 é soldado com uma seção radial 13 se estendendo em direção radial, em forma de placa, indicada na figura 4, de uma peça de suporte de segmento 6 de cobre executada como peça cur- vada estampada, feita de cobre, e assim unida fixamente e de modo eletri- camente condutor. Radialmente externamente cada seção radial 13 passa para uma seção axial 7 da peça de suporte de segmento 6 se estendendo coaxialmente à direção longitudinal L. Na extremidade livre de cada seção axial 7 está previsto um gancho de conexão de enrolamento 8 para fixação de arame de enrolamento do enrolamento de induzido da máquina elétrica.

Como resulta especialmente da figura 1, entre respectivamente duas seções axiais 7 vizinhas em direção periférica está previsto um filete 9 se estendendo em direção axial, que é executado em uma só peça com o corpo de cubo 2. A extensão não-mostrada do filete 9 em direção radial cor- responde essencialmente à espessura depreendida da figura 4 (espessura de material) das seções axiais 7 em direção radial. Em direção periférica, cada filete 9 encosta nas respectivamente duas seções axiais 7 das peças de suporte de segmento 6. No exemplo de execução representado na figura 1, a largura do filete 9 aumenta. Em uma região central, os filetes 9 apresen- ta uma largura bi pequena. A largura aumenta em direção ao gancho de co- nexão de enrolamento 8 com vista voltada para a direção periférica . Nas regiões extremas axiais, os filetes 9 apresentam uma largura 02 maior, que corresponde aproximadamente ao dobro da largura bi na região central dos filetes 9. Na figura 1 se vê que os lados longitudinais 10, 11 na seção axial que se alarga do filete 9 são curvadas em forma de arco em direções perifé- ricas contrapostas. Devido ao fato de que os filetes 9, vistos em direção axi- al, se alargam em forma de arco, as seções axiais 7 se estreitam nessa re- gião em correspondência ao contorno em forma de arco, com o que são evi- tadas regiões de canto e, assim, pontos de concentração de calor. Axialmente, nas seções axiais dos filetes 9 se alargando em di-

reção periférica está disposta uma fenda 14 curta, se estendendo em dire- ção axial. Nessa fenda 14, um entreferro 12 prossegue em direção axial en- tre respectivamente dois segmentos de contato 4 vizinhos.

Além disso, na figura 1 se vê que nas seções axiais 7 das peças de suporte de segmento 6 no lado contraposto aos ganchos de conexão de enrolamento 8 está respectivamente disposto um recesso 15 perifericamente fechado. Em lugar de um recesso perifericamente fechado pode também ser previsto um recesso aberto para o lado de borda. A execução das seções axiais 7 e pelo recesso 15 reduz a transmissão de calor entre gancho de co- nexão de enrolamento 15 e seções radiais. Além disso, pelo recesso 15 se consegue que as seções de parede periférica 16 axialmente vizinhas às se- ções axiais 7, que apresentam uma espessura de material pequena, e que selam radialmente externamente os segmentos de contato 4, tendem menos acentuadamente à formação de fissuras. O exemplo de execução segundo a figura 2 corresponde essen-

cialmente ao exemplo de execução segundo a figura 1, de modo que a se- guir se tratará apenas das diferenças. Com relação aos pontos comuns, re- mete-se à descrição precedente. Os filetes 9 se alargam no exemplo de e- xecução segundo a figura 2 na região dos ganchos de conexão de enrola- mento 8 em direção periférica não-curvados ou em forma de arco, mas sim em forma de V ou de trapézio. Também nos filetes 9 segundo o exemplo de execução conforme a figura 2 a largura bi dos filetes 9, a partir de uma regi- ão axialmente central, aumenta em direção periférica até uma largura b2 em uma região extrema axial dos filetes 9. No exemplo de execução mostrado, os cantos do lado de borda das seções axiais 7 de fato não são evitadas, mas os cantos restantes são menos agudos, com o que é ao menos reduzi- da uma concentração de calor nesses pontos.

Adicionalmente ou alternativamente a um alargamento dos file- tes 9 em direção periférica na região da extremidade axial, voltada para os ganchos de conexão de enrolamento, os filetes 9 podem também ser alar- gados em direção periférica na região extrema axialmente contraposta, na qual a fenda 14 está disposta nesse exemplo de execução.

Claims (10)

1. Comutador plano com segmentos de contato (4) formando uma área de rolamento de escova (5), distanciados entre si, que estão uni- dos de modo fixo e eletricamente condutor respectivamente com uma seção radial (13) de uma peça de suporte de segmento (4) metálica, e com um corpo de cubo (2) de um material eletricamente isolante, que porta as peças de suporte de segmento (4) igualmente distanciadas entre si, que são provi- das respectivamente em uma seção axial (7) de um gancho de conexão de enrolamento (8), sendo que entre respectivamente duas seções axiais (7) vizinhas em direção periférica está previsto um filete (9) formado pelo corpo de cubo, caracterizado pelo fato de que o filete (9) é executado se alargando da área de rolamento de escova (5) axialmente observado em direção do gancho de conexão de enrolamento (8) e/ou dos ganchos de conexão de enrolamento (8) observado em direção da área de rolamento de escova (5) em direção periférica.

2. Comutador plano, de acordo com a reivindicação 1, caracteri- zado pelo fato de que a extensão dos filetes (9) em direção radial corres- ponde ao menos aproximadamente à espessura de material da seção axial (7) plana da parte de suporte de segmento (4).

3. Comutador plano, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca- racterizado pelo fato de que o filete (9) é executado se alargando simetrica- mente a um plano de simetria se estendendo em direção radial e axial.

4. Comutador plano, de acordo com uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que o filete (9) é executado se alargan- do em forma de trapézio.

5. Comutador plano, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o filete (9) é executado se alargando em forma de arco, especialmente para dentro.

6. Comutador plano, de acordo com uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que as seções axiais (7) das partes de suporte de segmento (4) são executadas se alargando da área de rolamento de escova (5) axialmente observando-se em direção do gancho de conexão de enrolamento (8) e/ou dos ganchos de conexão de enrolamento (8) obser- vando-se em direção da área de rolamento de escova (5) em direção perifé- rica.

7. Comutador plano, de acordo com uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que as seções axiais (7) das partes de suporte de segmento (4), especialmente no lado oposto aos ganchos de co- nexão de enrolamento (8), apresentam respectivamente um recesso (15) de preferência contornado ao menos parcialmente em forma de arco, fechado perifericamente ou aberto do lado da borda.

8. Plano, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ao menos uma das seções radiais (13) das partes de suporte de segmento (4), de preferência todas as seções radiais (13) são executadas isentas de garra de ancoragem.

9. Plano, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que entre respectivamente dois segmentos de contato (4) respectivamente vizinhos está previsto um entreferro (13), que em direção axial atinge um lado frontal do filete (9).

10. Plano, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o corpo de cubo (2) é executado de uma massa prensada de plástico.