CN101213708B - 用于筒形换向器的导体坯料、制造该坯料的方法以及筒形换向器 - Google Patents

用于筒形换向器的导体坯料、制造该坯料的方法以及筒形换向器 Download PDF

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Abstract

在用于筒形换向器(T)的环形封闭的导体坯料中，导体段(4)通过桥接件相互连接。其中所述导体段具有在端面设置的连接凸肩(7)和向内指向的确定地用于将导体段锚固在支承体(1)内的第一锚固接片(9a、9b)，这些第一锚固接片(9a、9b)通过将材料分离地设置在所述导体段(4)区域内的带材的径向内表面上形成并且构成K形锚固接片对。另外通过向内定向弯曲在带材边缘侧设置的锚固凸肩形成基本上在端侧的C形第二锚固接片(10a、10b)。

Description

用于筒形换向器的导体坯料、制造该坯料的方法以及筒形换向器
技术领域
本发明涉及一种用于筒形换向器(Trommelkommutator)的环形封闭的导体坯料，其具有若干通过桥接件相互连接的导体段，其中这些导体段具有设置在端面的连接凸肩和向内指向的特定地用于将导体段锚固在支承体内的锚固接片。另外，本发明还涉及一种制造用于筒形换向器的环形封闭的导体坯料的方法，该导体坯料具有若干通过桥接件相互连接的导体段，本发明还涉及一种在采用上述导体坯料条件下制造的筒形换向器。
背景技术
筒形换向器根据其制造的方式分成两组。在第一种制造方式(例如参见DE1956340、DE2140855、US4598463A、EP0247221A1、EP0243640B1、DE29609538U1、DE10244006A1)中加工单个的叠片，尤其是可由型材带冲压制成的叠片。在制造换向器过程中将各叠片置入到一个安装筐中，该安装筐在制造其中固定有叠片的支承体时精确地限定所述叠片的位置。以这种制造方式制造的筒形换向器满足极高的质量要求，但是相对而言制造成本昂贵，因此通常仅应用在特别价值高的电气产品中。在第二种制造方式中加工用金属带通过滚压制成的导体坯料，该导体坯料包括通过桥接件相互连接的导体段。将支承体喷铸在相应的环形导体段上。在支承体固化后将桥接件去除并以此方式将导体段相互隔离来。例如US4705977A、US349251A、FR2458156A3、US4872255A、GB1561460、EP0019472A2、DE1955122、US4920633A、DE4138829A1、DE3307312A1、EP0007186A1、DE10233712B3、DE10306516A1、DE2328698、EP0780029和WO 01/61796A1都涉及按照这种制造方式的筒形换向器。这样的筒形换向器与在前面第一点中所阐述的制造方式相比的突出之处在于明显降低了制造成本。但是以这种方式制造的筒形换向器迄今为止仅满足中等质量要求。
发明内容
在上面所阐述的现有技术的背景下，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种按照在第二点中所阐述的制造方法制造筒形换向器的方法，该筒形换向器尽管制造成本低，但是仍具有满足高要求的质量特征。
为了解决上述技术问题，本发明致力于设计所述导体坯料，尤其致力于对将导体段锚固在支承体内起决定作用的构造特征。按照本发明，上述技术问题这样来解决，即，在本文开头所述类型的导体坯料中，通过将材料分离地设置在带材径向内表面上在导体段区域内形成由K形锚固接片对构成的第一锚固接片，以及通过向内定向弯曲在带材边缘侧设置的锚固凸肩产生基本上在端侧的C形第二锚固接片。通过按照本发明将不同的特殊构造和布设的锚固接片独特地组合可以意外地达到如此好地将导体段锚固在支承体内，即，以成本低廉的方式在采用环形封闭的导体坯料条件下制造的筒形换向器也能满足迄今为止仅采用按照单叠片制造方法制造的费事而昂贵的筒形换向器所达到的那些质量要求。在此本发明应用了这样的认识，即，即使在高负荷情况下尽可能深地将导体段锚固在支承体内对于保持换向器的形状稳定性也是有利的。可以通过下述方式通过将K形锚固接片对的第一锚固接片相应地设计长一些来使导体段深度锚固在支承体内，即，除了那个K形锚固接片对之外，还通过向内定向弯曲在带材边缘侧设置的锚固凸肩形成基本上在端侧的C形第二锚固接片。首先通过这种借助于该C形第二锚固接片在端侧锚固导体段达到，将第一锚固接片的长度设计为，使得利用该第一锚固接片能够将导体段深度锚固在支承体内。因为随着第一锚固接片长度的逐渐增大其根部点逐渐远离导体段的端部，从而按照现有技术在应该要有效地防止导体段变形时将该第一锚固接片长度值限定为，仅达到相对浅地将导体段锚固在支承体内。为了将导体段深度且稳定地锚固在支承体内，按照本发明设置的第二锚固接片也可以相应长一些。因此如已阐述的那样，其结果是，在采用按照本发明的导体坯料制造的筒形换向器即便在高负荷情况下也满足极高的质量要求。
通常由在带材的内表面上肋状隆起制成所述第一锚固接片。带材的相应肋状成型可以以与这样的已知方式不同的方式实现。
尤其在筒形换向器相对小的情况下本发明导体坯料的一项优选扩展设计的特征为，每个K形锚固接片对至少一个第一锚固接片的自由端离轴线的径向距离最大为所述导体段的径向外表面与轴线的径向距离的65％，可能在考虑机械的后续加工的情况下该径向外表面确定了筒形换向器的电刷接触面。
相应的距离尤其优选小于50％。对于所述C形第二锚固接片，其自由端离轴线的径向距离优选最大为所述导体段的径向外表面与轴线的径向距离的65％，尤其优选小于50％。
按照本发明另一项优选的扩展设计，所述第二锚固接片的自由端与导体坯料的轴线的距离比所述第一锚固接片与该轴线的距离小。在此尤其优选，所述第二锚固接片沿径向分别基本终止于相邻的第一锚固接片内。在特殊条件下，所述第一锚固接片的自由端与导体坯料的轴线的距离比所述第二锚固接片与该轴线的距离小，也可能是有利的，在这种情况下所述第二锚固接片分别基本上沿径向终止于相邻的第一锚固接片的外侧。
对于体现本发明的筒形换向器典型应用有利的是，在导体坯料的两个端面区域设置C形第二锚固接片。在这种情况下尤其体现了上文详细阐述的优点。但是在此理想的方式是，与所述连接凸肩相邻的第一和第二锚固接片的末端比远离该连接凸肩设置的第一和第二锚固接片沿径向更靠里设置并因此在相应的筒形换向器中更深一些伸入到支承体内。其结果是在材料使用量小的情况下达到最佳地锚固导体段。但是在容忍某种程度的质量损失条件下也可以取消所述两个第二锚固接片中的一个，从而只是在导体坯料的一个端面区域内设置第二锚固接片。其中从成本角度考虑最有利的是，在导体坯料的与连接凸肩相对置的端面上取消第二锚固接片，因为在这种情况下可以将用于制造导体坯料的带材相应地设计得更狭窄。同时尤其在要实现相对小的换向器直径时，对于具有大量导体段的筒形换向器建议，取消在设有连接凸肩的那侧上的第二锚固接片。
本发明的另一项优选的扩展设计的突出特点是，在具有连接凸肩的端面上设置第二锚固接片，该第二锚固接片的根部区域相对于该连接凸肩的根部区域沿径向向内错移。这不仅有利于将导体段可靠地锚固在支承体内。而且第二锚固接片相对于连接凸肩的这种径向内移在达到尽可能理想的电刷接触面方面也是有利的，因为在滚压带材后向内定向弯曲在边缘侧的锚固凸肩以形成在端侧的C形第二锚固接片，在这种情况下不会导致导体段在限定电刷接触面的外表面上明显的变形。当在每个导体段上在具有所述连接凸肩的端面区域内设有成对地在各连接凸肩的两侧相对于该连接凸肩沿周向错开地设置的第二锚固接片。同时一项特别优选的扩展设计的突出特征在于，在每个导体段上在具有所述连接凸肩的端面区域内准确地设有一个沿径向在内部设置在各连接凸肩下方的第二锚固接片。相应的锚固凸肩可以特别通过分裂一个也是用于构成连接凸肩的共同凸肩来形成，因此首先在带材上在端棱处布设共同的凸肩，由该共同的凸肩通过分裂形成连接凸肩和与该连接凸肩相邻的锚固凸肩，可以在同一个工序中将这些锚固凸肩变形为向内弯曲的第二锚固接片。这种制造方式尤其对于具有大量导体段的尺寸相对小的换向器是有利的。
按照本发明的另一项优选的扩展设计，所述导体段在相互成对设置的第一锚固接片之间具有一个沿周向内缩的凹槽。这样的内缩凹槽可以通过导体段在每个K形锚固接片对的两个第一锚固接片之间的附加固定有助于进一步降低导体段的变形危险并进而改善在高转速情况下筒形换向器的形状稳定性。
对应于上述的说明，按照本发明还包括一种制造用于筒形换向器的环形封闭的导体坯料的方法，该导体坯料具有一些通过桥接件相互连接的导体段，该方法包括以下步骤：
-制备平面的带有设置在边缘侧的连接凸肩以及同时带有设置在边缘侧的锚固凸肩的预成型金属带；
-滚压该带材；
-通过在所述导体段区域内的带材径向内表面上分裂材料制造构成K形锚固接片对的第一锚固接片；
-通过向内定向弯曲在带材边缘侧的锚固凸肩形成基本上在端侧的C形的第二锚固接片。
这种方法的特别优点可以直接从上文的说明中导出按照本发明的导体坯料。其中优选，在形成第一锚固接片前，滚压所述带材；这对于实现尽可能低的制造成本是有利的。同时这也不是硬性的规定；确切地说，只有在采用适合于此的机器和工具时才行。也可考虑，在形成第一锚固接片后滚压所述带材。对于本发明方法的其他优选的扩展设计可以直接从对于按照本发明的导体坯料的以上说明中导出。
应用本发明制造具有由绝缘塑胶制成的支承体和一些锚固在该支承体内的导体段的筒形换向器，为此，首先在上文已详细阐述的本发明导体段上以公知的方式浇铸支承体，在浇铸所述支承体之后去除暂时将所述导体段相互连接的桥接件。特别有利的是，在与所述连接凸肩相对置的端面上设置的第二锚固接片在根部侧基本与所述支承体的端面平齐。鉴于上文已详细阐述的导体段在支承体内深度锚固的意义，本发明筒形换向器的其他不同优选的扩展设计的特征为，每个K形锚固接片对的至少一个第一锚固接片的径向延伸长度和/或所述第二锚固接片的径向延伸长度至少为相关锚固接片的根部与所述支承体的轴孔的距离的40％。
附图说明
下面借助于在附图中简略示出的优选实施例对本发明予以详细阐述。
图1以(半个)轴向剖面示出了采用按照本发明的导体坯料制造的筒形换向器。
具体实施方式
在图中示出的筒形换向器T包括一个由绝缘塑胶成型的支承体1，该支承体具有与轴线2同心地布设的轴孔3和多个锚固在该支承体内的导体段4。导体段4的圆柱形外表面5表示电刷接触面5。各导体段以已知的方式来自由用带材制成的环形导体坯料，其中各导体段通过在浇铸支承体1之后拆除的桥接件相互连接。
在制造所示筒形换向器所采用的封闭环形的导体坯料中，每个导体段4具有一个设置在端面上的连接凸肩7和向内指向轴线2的用于将导体段锚固在支承体1中的锚固接片，亦即两个第一锚固接片9a、9b和两个基本上设置在端面的第二锚固接片10a、10b，由该连接凸肩通过随后的弯曲形成一个用于转子绕组的连接钩8。构成K形锚固接片对的两个第一锚固接片9a、9b通过在导体段4区域内的带材径向内表面上的材料分裂形成；而基本上上设计成C形的两个第二锚固接片10a、10b通过向内定向弯曲在带材边缘侧设置的锚固凸肩形成。在具有连接凸肩7的端面区域内在每个导体段4上设有一个第二锚固接片10a，确切地说，构造成，使得该锚固接片10a的根部区域11与该连接凸肩7的根部区域相比沿径向向内错移。
第二锚固接片10a和10b的自由端与导体坯料的轴线2的距离分别比对应的第一锚固接片9a及9b的端部相对于该轴线2的距离小。其中，在具有连接凸肩7的端面区域内设置的第二锚固接片10a沿径向终止于对应的第一锚固接片9a内部；以及在相对置的端面13区域内设置的第二锚固接片10b沿径向终止于对应的第一锚固接片9b的内部。在导体段4的与连接凸肩7相对置的端面13上设置的第二锚固接片10b在根部侧基本与支承体1的端面14平齐。
与连接凸肩7相邻的第一锚固接片9a和第二锚固接片10a的末端比远离该沿连接凸肩7设置的第一和第二锚固接片9b和10b沿径向略微更靠里设置。所述连接侧第一锚固接片9a的自由端离轴线2的径向距离为导体段的径向外表面5与轴线2的径向距离的65％而对应的第二锚固接片10a的自由端离轴线2的径向距离为导体段的径向外表面5与轴线2的径向距离的55％。
每个导体段4在成对设置的第一锚固接片9a与9b之间具有一个沿周向内缩的凹槽15，该凹槽填充塑胶。

Claims (18)

1.一种用于筒形换向器(T)的环形封闭的导体坯料，所述导体坯料由带材制成，其具有若干通过桥接件相互连接的导体段(4)，其中所述导体段具有设置在端面的连接凸肩(7)和向内指向的用于将导体段锚固在支承体(1)内的锚固接片，其特征在于，所述锚固接片包括：通过在所述导体段(4)区域内在带材的径向内表面上的材料分裂而形成的构成K形锚固接片对的第一锚固接片(9a、9b)，和通过向内定向弯曲在带材边缘侧设置的锚固凸肩形成基本上在端侧的C形第二锚固接片(10a、10b)。
2.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，至少有一个第一锚固接片(9a、9b)的自由端离导体坯料的轴线(2)的径向距离最大为所述导体段(4)的径向外表面(5)与导体坯料的轴线(2)的径向距离的65％。
3.如权利要求1或2所述的导体坯料，其特征在于，所述第二锚固接片(10a、10b)的自由端离导体坯料的轴线(2)的径向距离最大为所述导体段(4)的径向外表面(5)与导体坯料的轴线(2)的径向距离的65％。
4.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，所述第二锚固接片(10a、10b)的自由端与导体坯料的轴线(2)的距离比所述第一锚固接片(9a、9b)与该轴线(2)的距离小。
5.如权利要求4所述的导体坯料，其特征在于，所述第二锚固接片(10a、10b)沿径向终止于相邻的第一锚固接片(9a、9b)的内部。
6.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，所述第一锚固接片(9a、9b)的自由端与导体坯料的轴线(2)的距离比所述第二锚固接片(10a、10b)与该轴线(2)的距离小。
7.如权利要求6所述的导体坯料，其特征在于，所述第二锚固接片(10a、10b)沿径向终止于相邻的第一锚固接片(9a、9b)的外部。
8.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，在两个端面区域设置第二锚固接片(10a、10b)。
9.如权利要求8所述的导体坯料，其特征在于，与所述连接凸肩(7)相邻的第一和第二锚固接片(9a、10a)的末端比远离该连接凸肩设置的第一和第二锚固接片(9b、10b)沿径向更加靠内终止。
10.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，仅在一个端面区域内设置第二锚固接片(10a、10b)。
11.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，在具有所述连接凸肩(7)的端面上设置第二锚固接片(10a)，该锚固接片的根部区域(11)相对于该连接凸肩(7)的根部区域(12)沿径向向内错移。
12.如权利要求11所述的导体坯料，其特征在于，在每个导体段(4)上在具有所述连接凸肩(7)的端面区域内沿径向在各连接凸肩下方内部恰好设置一个第二锚固接片(10a)。
13.如权利要求1所述的导体坯料，其特征在于，所述导体段(4)在相互成对设置的第一锚固接片(9a、9b)之间具有一个沿周向延伸的内缩的凹槽(15)。
14.一种制造用于筒形换向器(T)的环形封闭的导体坯料的方法，该导体坯料由带材制成，其具有若干通过桥接件相互连接的导体段(4)，该方法包括以下步骤：
-制备平面的带有设置在边缘侧的连接凸肩(7)以及同时带有设置在边缘侧的锚固凸肩的预成型金属带；
-滚压该带材；
-通过在所述导体段区域内的带材径向内表面上的材料分裂而形成构成K形锚固接片对的第一锚固接片(9a、9b)；
-通过向内定向弯曲在带材边缘侧的锚固凸肩而形成基本上在端侧的C形第二锚固接片(10a、10b)。
15.一种筒形换向器(T)，其具有由绝缘塑胶制成的支承体(1)和若干锚固在该支承体内的导体段(4)，这些导体段由一种按照权利要求1所述的导体坯料段通过在浇铸所述支承体(1)之后去除桥接件形成。
16.如权利要求15所述的筒形换向器，其特征在于，在与所述连接凸肩(7)相对置的端面(13)上设置的第二锚固接片(10b)在根部侧基本与所述支承体(1)的端面(14)平齐。
17.如权利要求15或16所述的筒形换向器，其特征在于，每个K形锚固接片对的至少一个第一锚固接片(9a、9b)的径向延伸长度至少为相关锚固接片的根部与所述支承体(1)的轴孔(3)之间距离的40％。
18.如权利要求15或16所述的筒形换向器，其特征在于，所述第二锚固接片(10a、10b)的径向延伸长度至少为相关锚固接片的根部与所述支承体(1)的轴孔(3)的距离的40％。
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