CN100544136C - 平面整流子的制造方法和平面整流子的导体坯件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有碳接触面的平面整流子的制造方法，其中由细长台阶状成型的带段，通过滚压处理制成一个包括导体段(3)和将导体段互相连接起来的桥接部分(4)的环形封闭的波纹状导体坯件(1)，带段在边缘侧冲裁以构成接触舌片(7)和连接钩(6)。在带段滚压处理后，导体段的接触舌片(7)向内朝轴线(2)的方向弯曲并通过沿轴向的剪切过程在其两个轴向端面上成型。导体坯件与碳环形盘组合成一个复合件，在此复合件上压铸上支承体。接着将碳环形盘分成单个碳段以及除去或切断桥接部分。

Description

平面整流子的制造方法和平面整流子的导体坯件

本发明涉及一种平面整流子的制造方法，该平面整流子有一个用电木制的支承体、多个绕轴线均匀分布地排列并锚固在支承体内的导体段以及数量同样多的与它们导电连接限定出电刷接触面的碳段，该制造方法包括下列步骤：

-制备一个环形封闭的包括一些导体段和将每两个相邻导体段互相连接在一起的桥接部分的导体坯件，其中，导体段有基本上轴向定向各带一个连接钩的连接区和基本上径向定向的接触舌片；

-制备一个碳环形盘；

-在导体段的接触舌片与碳环形盘之间建立导电连接的情况下，将碳环形盘与导体坯件组合成一个复合件；

-将此复合件置入一个打开的压铸模内；

-闭合此压铸模；

-通过在压铸模内注入塑化的电木使支承体成型；

-将整流子坯件从压铸模取出；

-将碳环形盘分成单个碳段以及除去或切断桥接部分。

这种方法例如用于制造由DE19956844A1和DE19752626A1已知的平面整流子。按正在进行之中的德国专利申请10359473.6也按此类方法制造一种有碳接触面的平面整流子。若在这里分别通过挤压成型一个用金属薄板(尤其薄钢板)冲裁出的盘制备导体坯件，则由盘的中央产生今后导体段的接触舌片，由盘的边段产生今后的连接钩以及由在它们之间的环形区产生今后导体段的连接区。

这种通过挤压成型预制的导体坯件也使用于按其他方法制造有碳接触面的平面整流子，其中，例如在事先将导体坯件与碳环形盘组合成一个复合件后，在压注支承体前便已经将桥接部分去除(参见DE4028420A1)，或在事先将支承体压注在导体坯件上并接着去除桥接部分后才将碳环形盘安装在已彼此分离的导体段上(参见WO 97/03486A1)。

尤其按DE19956844A1应用此类型的方法制成的平面整流子能满足高的要求。可是，在通常的成本压力背景中，要力求能用更低的生产费用制造一种有与这种平面整流子所具有的同样有利的特性(长寿命和可靠性)的平面整流子。

按本发明为达到此目的，在此类型用于制造平面整流子的方法中使预制导体坯件具有下列特征：

-制备一个金属的细长台阶状带，它以一个第一边缘和一个与之平行的第二边缘为界，其中，该金属带具有一个主段，该主段以一个设在带的一个第一侧上的并与第一边缘相邻的第一台阶和一个设在带的另一侧亦即第二侧上的并与第二边缘相邻的第二台阶为界，以及该金属带具有一个设在第一边缘与第一台阶之间的第一边段和一个设在第二边缘与第二台阶之间的第二边段，以及，带的材料厚度在第一和第二台阶处分别从主段朝相应的边段方向减小，以及其中，该金属带还在其第一侧第二边段所在区域内有一个第三台阶，在该第三台阶处带材厚度朝第二边缘的方向增大；

-切下金属带的一段并冲裁出带的上述两个边段以构成在第一边段内的连接钩和在第二边段内的接触舌片；

-滚压处理所述带段以构成一种封闭的环形结构并在主段内加上波纹，包括在桥接部分区域内凸出的波纹，其中，环形结构在波纹区内有与波纹之间基本上相同的壁厚；

-向内朝轴线的方向弯曲接触舌片；

-通过沿轴向的剪切过程在接触舌片的两个轴向端面上成型。

使用一种通过组合这些特征为特点的方法，可以制造具有碳接触面的平面整流子，其成本低于按先有技术制造的具有基本上相同特点的平面整流子的成本。在这方面主要基于两个影响因素。其一是，在采用按本发明的方法时原材料的利用率比先有技术高；由此减少的边角料导致相应地降低成本。以及除此之外按本发明的方法完全不需要任何挤压成型，因为使用一种细长的台阶状预成型的带的原材料制造导体坯件；因为导体段桥接部分的壁厚与其连接区的壁厚相同；以及因为接触舌片为了保证与碳段和与支承体最佳连接在其轴向端面仅通过轴向剪切成型。由于可以免去任何挤压成型，实施按本发明的方法的技术成本相应降低；因此在采用本发明时尤其可以在制造过程的框架内取消材料的任何软化退火。此外与先有技术相比桥接部分相应增大的壁厚业已证实对于其轴向承载能力是有利的，所以用于注入支承体的压铸模，即使在每两个彼此相邻的桥接部分之间存在的密封面比较窄时，仍能施加比较高的闭合力，同时不存在损坏已置入的导体坯件的危险。在这方面所起的作用是，在导体坯件接触舌片的对置侧沿轴向定向的连接钩区域内(仅仅)第一个台阶提供用于密封压铸模，从而闭合力的绝大部分必须由桥接部分承受。

有关于对本发明重要的接触舌片的成型，亦即在接触舌片弯曲为其基本上沿径向向内定向的位置后在彼此对应的上模与下模内通过单纯的轴向剪切对接触舌片进行成型加工，可参见本专利申请人的正在进行之中的德国专利申请10359473.6，特此将该德国专利申请也作为本申请公开内容的一部分。按本发明在带第一侧的第二个边段内所设的第三台阶，导致接触舌片端侧有比过渡区大的壁厚，接触舌片借助此过渡区与连接区连接。这对于在碳段与导体段接触区耐用的连接方面是有利的；以及将接触舌片在端侧的材料厚度加大，允许在那里在接触舌片中借助已说明的剪切加工出凹凸型面。

按本发明方法的第一个优选的进一步发展规定，桥接部分在唯一的一道工序内通过车削完全去除。为了能做到这一点，使整流子坯件的连接钩沿轴向定向，所以它们不妨碍车削桥接部分。相比之下，在先有技术中由于连接钩从一开始便沿径向定向，因而不可能在一道工序中完全车削掉桥接部分。

有关一方面切下金属带的区段和另一方面冲裁出带的两个边段进行的顺序，本发明允许有多种可能性。按方法的第一种方案，首先从备用料上切下金属带的一区段，接着冲裁该带的两个边段，在第一个边段内构成连接钩和在第二个边段内构成接触舌片。按方法的第二种方案规定，在事先冲裁带的两个边缘段，在第一个边段内构成连接钩和在第二个边段内构成接触舌片之后，切下金属带的一区段。按方法的第三种方案同时，亦即在同一道工序中，切下金属带的区段并冲裁带的两个边段构成连接钩和接触舌片。

至于涉及带的区段的滚压处理和加上波纹的顺序，本发明允许有多种可能性。按方法就这方面而言的第一种方案，带段首先滚压处理以构成封闭的环形结构，接着在此带段内加上波纹；在这种情况下为了在已封闭成环形的带段内加上波纹，将它尤其在桥接部分的区域内沿径向在里面支承，而导体段被相应的径向冲头沿径向向内移动，直至使它贴靠在相应地成型的内模上。按方法就这方面而言的第二种方案规定，在事先尤其在模压机内给带段加上波纹后，进行带段的滚压处理以构成封闭的环形结构。以及在这里也可以考虑按方法的第三种方案，带段在事先冲裁出轮廓形状后在唯一的一道工序中滚压处理以构成封闭的环形结构并与此同时加上波纹。在所有的方案中，加上波纹优选地也在波纹之间的一个变形不大的区域，亦即在导体段起先平的连接区内进行，从而使之略有曲拱；这样做有助于将整流子坯件所需要的最终切削加工量减少到最低程度。

按本发明的方法另一个优选的进一步发展规定，接触舌片向内朝轴线方向分两个步骤弯曲，其中第二步涉及校正工序。这对于应制成公差特别小的导体坯件以便能与碳环形盘组合构成可靠的导电连接是有利的。这尤其适用于导体段成型的接触舌片形状封闭地啮合在碳环形盘对应地成型的安装座内的情况下。

可以设在导体段沿径向的内侧上的锚固部分，为了在压铸支承体时能将其埋入电木内并在那里锚固住导体段，在按本发明的方法的框架内，优选地通过沿轴向劈开导体段连接区沿径向的内表面制成。优选地，在这里每个导体段从各自的连接区劈开两个锚固部分，更确切地说是在加上波纹之后。

按本发明再另一个优选的进一步发展，接触舌片的冲裁仅在带的第二个边段内延伸。在这种情况下，在导体坯件中的第二个台阶环形封闭地提供作为压铸模密封用的密封面。

在对置侧，亦即在连接钩的区域内，冲裁优选地从第一个边缘超出第一个台阶延伸到带的主段内。在这里连接钩相应的冲裁在主段的区域内特别优选地以锥形棱边为界，压铸模紧密地贴靠在锥形棱边上。

根据以上说明的按本发明的方法，可以推导出一种特别优选的可在一种制造平面整流子的方法中使用的环形封闭的导体坯件，它包括多个绕轴线均匀分布的导体段以及将每两个相邻导体段互相连接在一起的桥接部分，其中，导体段有基本上轴向定向各带一个连接钩的连接区和基本上径向向内定向的接触舌片，其中，导体坯件由细长台阶状成型的金属带制成，以及在其中一个桥接部分的区域内存在一个接头，以及其中，桥接部分设计为波纹的形状，它们相对于导体段向外凸出以及有与导体段基本上相同的壁厚。这样一种导体坯件显然可有利地不仅使用于上述方法中。确切地说，当它即使在工艺步骤的次序经修改的变更后的方法中使用时仍可以有一致的优点。

为了改进导体段与碳段之间的电接触，按本发明的一个优选的进一步发展，导体坯件的表面整个，但至少在接触舌片规定用于与以后源自碳环形盘的碳段接触的区域内镀银或镀锡。

可以看出，在本发明的框架内为了制造多个一致的导体坯件可以使用一种细长台阶状预成型的金属带材，它的宽度基本上等于为制造单个导体坯件所需要的金属带宽度的多倍。在这种情况下，甚至每两个彼此相靠的下料在以后连接钩的区域内交错连接，由此再次提高材料利用率。就此而言，在本申请的框架内术语“边缘”应理解为，它只是在下述情况下才定义为条状带的一个实体边缘，即，采用具有这样一种宽度的金属扁平带材作为原材料，该宽度不允许将该带材冲裁成多个并列带段。若是后面那种情况，则术语“边缘”给出了从原材料上剪裁下料以用于制造各带段的一种虚构的边界。

下面借助附图中表示的一种优选的实施例详细说明本发明。附图中：

图1用透视图表示应用本发明预制的可用于制造图4所示平面整流子的导体坯件；

图2表示用于制造图1所示导体坯件的细长台阶状带的横截面；

图3表示在冲裁出边段后从以后为径向的内侧看可用于制造图1所示导体坯件的带段的侧视图；以及

图4表示应用本发明制成的平面整流子的轴向剖面。

图1中表示的环形封闭的导体坯件1包括八个绕轴线2均匀排列的导体段3和八个桥接部分4，它们将每两个相邻的导体段3互相连接起来。每个导体段一方面有一个基本上轴向定向带有一个同样轴向定向的连接钩6的连接区5，以及另一方面有一个基本上沿径向向内定向的接触舌片7。桥接部分4波纹状沿径向从导体段3的连接区5向外凸出。它的壁厚D1与导体段3连接区5的壁厚D2一致。在这里波纹隆凸到如此程度，即，使其内壁离轴线2的最大距离大于连接区5外壁离轴线2的距离。

导体坯件由具有图2所示横截面的细长台阶状金属带8通过一系列简单成型步骤产生。带8在其意味着是今后沿径向的内表面的第一侧9上有一个第一台阶10，它形成带材厚度从与该台阶相邻的带8第一边缘11那里以来的一次增大。带8在其与第一侧对置的构成今后沿径向的外表面的第二侧12上有一个第二台阶13，它本身构成从与其相邻的带8第二边缘14那里以来的带材厚度的一次增大。第一个台阶11和第二个台阶13彼此保持一个距离A。带8处于第一个台阶10与第二个台阶13之间的区域构成其主段H。带8处于第一个边缘11与第一个台阶10之间的区域构成其第一个边段17。以及带8处于第二个边缘14与第二个台阶13之间的区域构成其第二个边段18。

除此之外带8在第二个边段18内的第一侧9上有一个第三台阶15。在第三台阶15上材料厚度朝第二个边缘14的方向增大。

为了制造导体坯件1，首先在第一道工序中从细长的台阶状成型的金属带备用料冲裁出一个区段16(图3)。在这里同时在第一个边段17内冲裁出连接钩6、在第二个边段18和部分主段H内冲裁出接触舌片7以及包括两个彼此对应的燕尾状锁21啮合段19和20的端部。然后滚压处理边段16以构成一种封闭的环形结构，在这里闭合确保插接的锁21。在第二道工序中，在环形封闭的带段16内加工出波纹，为此导体段3在相应的模具内被相应的径向冲头沿径向向内移动，而成型的内模从沿径向的内部支承桥接部分4。接着，在两道工序中向内朝轴线2的方向弯曲接触舌片7。然后作为下一道工序是在彼此对应的上模与下模内通过轴向剪切使接触区成型，最后在导体段3连接区5径向的内表面上通过一道劈开工序制成锚固部分22。

如此制成的导体坯件1，按一种基本上已知的用于制造带有碳刷接触面24的平面整流子23的方法(参见DE19956844A1)进一步加工。为此将碳环形盘与导体坯件1组合成一个复合件，以构成在导体段3的接触舌片7与碳环形盘之间可靠的导电连接。然后将此复合件置入一个打开的压铸模内。闭合此压铸模。在这种情况下第一个分模贴靠在一个由第一个台阶10、连接钩6锥形底段26的侧面25以及桥接部分4配属的端面27构成的第二密封面上。随后，通过在压铸模内注入塑化的电木使支承体28成型。在电木硬化后打开压铸模并将如此制成的整流子坯件从压铸模取出。最后将桥接部分通过车削除去，以及通过切割将碳环形盘分成各单个碳段29。考虑到在这里应用的方法由先有技术是充分已知的，所以可以免去详尽的说明。当然还应指出的是，为了易于桥接部分4的上述车削，带8在其第二侧12主段H的区域内有第四个台阶30，在该台阶处带材厚度朝第一个边缘11的方向减小。

Claims (17)

1.一种平面整流子(23)的制造方法，该平面整流子有一个用电木制的支承体(28)、多个绕轴线(2)均匀分布地排列并锚固在该支承体内的导体段(3)以及数量同样多的与多个导体段(3)导电连接并限定出电刷接触面(24)的碳段(29)，该方法包括下列步骤：

-制备一个环形封闭的包括导体段(3)和将每两个相邻导体段互相连接在一起的桥接部分(4)的导体坯件(1)，其中，导体段有基本上轴向定向各带一个连接钩(6)的连接区(5)和基本上径向定向的接触舌片(7)；

-制备一个碳环形盘；

-在导体段(3)的接触舌片(7)与碳环形盘之间建立导电连接的情况下，将碳环形盘与导体坯件(1)组合成一个复合件；

-将此复合件置入一个打开的压铸模内；

-闭合此压铸模；

-通过在压铸模内注入塑化的电木使支承体(28)成型；

-将整流子坯件从压铸模中取出；

-将碳环形盘分成各单个碳段(29)以及除去或切断桥接部分(4)，

其中，导体坯件进行如下预制：

-制备一个细长台阶状的金属带(8)，它以一个第一边缘(11)和一个与之平行的第二边缘(14)为界，其中，金属带(8)有一个主段(H)，该主段(H)以一个设在带的一个第一侧(9)上的并与第一边缘相邻的第一台阶(10)和一个设在带的另一侧亦即第二侧(12)上的并与第二边缘相邻的第二台阶(13)为界，以及金属带(8)有一个设在第一边缘与第一台阶之间的第一边段(17)和一个设在第二边缘与第二台阶之间的第二边段(18)，以及，金属带的材料厚度在第一和第二台阶处分别从主段朝相应的边段方向减小，以及，金属带还在其第一侧(9)第二边段(18)的区域内有一个第三台阶(15)，在此第三台阶(15)处带(8)的材料厚度朝第二边缘的方向增大；

-切下金属带(8)的一带段(16)并冲裁出该金属带(8)的这两个边段(17、18)以构成在第一边段(17)内的连接钩(6)和在第二边段(18)内的接触舌片(7)；

-滚压处理所述金属的带段(16)以构成一种封闭的环形结构并在主段内加上波纹，使之带有在桥接部分(4)区域内凸出的波纹，其中，环形结构在波纹区内的壁厚(D1)与各波纹区之间的壁厚基本上相同；

-向内朝轴线(2)的方向弯曲所述接触舌片(7)；

-通过沿轴向的剪切过程在接触舌片(7)两个轴向端面上成型。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，切下金属带(8)的一带段(16)以及冲裁出带的两个边段(17、18)同时进行。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征为，首先切下金属带(8)的一带段(16)，以及接着冲裁出带的两个边段(17、18)。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征为，在冲裁出带的两个边段(17、18)之后切下金属带(8)的一带段(16)。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，带段(16)首先被滚压处理，接着被加上波纹。

6.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，在给带段(16)加上波纹后对该带段(16)进行滚压处理。

7.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，带段(16)在用于构成封闭的环形结构的单一工序中被滚压处理并与此同时被加上波纹。

8.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，在带段(16)滚压处理时将一个燕尾状锁的两个设在主段(H)端侧彼此对应的啮合段(19、20)互相连接在一起。

9.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，接触舌片(7)向内朝轴线(2)方向的弯曲分成两个步骤完成。

10.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，通过在导体段连接区(5)的径向内表面上实施劈开工序制成锚固部分(22)。

11.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，接触舌片(7)的冲裁仅在第二边段(18)内延伸。

12.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，连接钩(6)的冲裁延伸到主段(H)内。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征为，连接钩(6)的冲裁在主段(H)内以锥形棱边为界。

14.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为，桥接部分(4)在唯一的一道工序内通过车削完全去除。

15.一种应用于平面整流子(23)制造方法中的环形封闭的导体坯件(1)，包括多个绕轴线(2)均匀分布的导体段(3)以及将每两个相邻导体段互相连接在一起的桥接部分(4)，其中，导体段有基本上轴向定向各带一个连接钩(6)的连接区(5)和基本上径向向内定向的接触舌片(7)，其中，导体坯件(1)由细长台阶状的金属带(8)制成，并且在其中一个桥接部分(4)的区域内存在一个接头；以及，桥接部分设计为波纹的形状，它们相对于导体段(3)向外凸出以及有与导体段基本上相同的壁厚(D2)。

16.按照权利要求15所述的导体坯件，其特征为，在接头的区域内，设一个包括两个设在金属带(8)端侧彼此对应地互相啮合的啮合段(19、20)的燕尾状锁(21)。

17.按照权利要求15或16所述的导体坯件，其特征为，它的表面至少在接触舌片(7)的规定用于与碳段(29)接触的区域内镀银或镀锡。

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