CN101842944A - 用于制造电机辊式换向器的换向器环的方法以及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造电机换向器(2)的换向器环(6)的方法以及电机。从导电的可变形的带材(34)中成型换向器环(6)的叠片(8)，这些叠片具有至少一个在带材(34)的纵向上分布的凹口(18；18、20)，然后封闭成换向器环(6)所要求数量的成型叠片(8)。在将叠片(8)封闭成换向器环(6)之后，将不导电抗变形材料的护圈(14；15、16)插入凹口(18；18、20)内并通过换向器环(6)叠片(8)的塑性变形固定在凹口(18；18、20)内。

Description

用于制造电机辊式换向器的换向器环的方法以及电机
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于制造电机换向器的换向器环的方法以及按权利要求8前序部分所述的电机。
背景技术
DE 195 43 998 A1和DE 197 43 086 A1公开了上述类型的用于制造所谓辊式换向器的方法。在这些方法中，事先冲压的具有所要求断面的铜或者其他导电的可变形金属制成的连续带垂直于其运动方向开口，以成型叠片，这些叠片通过窄接片与相邻的叠片连接，在DE 19543 998 A1的换向器中具有多个分布在带纵向上的燕尾形凹口。从这样变形的连续带中切割成所要求数量的叠片并通过借助卷边工具的卷取封闭成换向器环。
随后在封闭的换向器环内这样插入空心圆柱体的支架，使其与换向器环同轴定向然后采用可流动的绝缘材料浇注换向器环的内圆周与支架的外圆周之间的凹口，这些绝缘材料填充环绕换向器环内圆周的燕尾形凹口和叠片之间的轴向开口并在浇注后硬化，以便在支架与换向器环之间产生可靠的形状配合连接并使相邻的叠片在碳刷的接触面上彼此电绝缘。
因为装备换向器的电机工作中每分钟的转速可以高达30000转，所以换向器环承受很强的离心力，这种离心力在不采取相应措施的情况下会导致金属换向器环不希望的变形并因此可能会导致碳刷与换向器之间多次火花形成。为抑制这种情况，DE 103 19 460 A1公开了叠片的端面末端具有槽式凹口，它们由可预张紧的环状电枢穿过，该环状电枢将每个单个叠片径向向内预张紧保持在换向器环的支架上。由此至少换向器叠片的端面末端阻止在换向器的高工作转速下径向向外与支架或绝缘材料脱开。但为避免失衡，环状电枢应旋转对称构成，这样使抗拉的不会伸长的材料制成的预张紧环状电枢的设计变得明显困难。此外，预张紧环状电枢在换向器环内的加工和安装也相当麻烦。
发明内容
由此本发明的目的在于，对开头所述类型的方法进行如下改进，使辊式换向器的换向器环的加固变得容易并提供一种具有可以简单制造和安装的绝缘换向器环开头所述类型的电机。
该目的在方法方面依据本发明由此得以实现，即在将叠片封闭之后将不导电抗变形材料制成的护圈插入凹口内并通过封闭的换向器环的叠片的塑性变形固定在凹口内。
通过这种措施，一方面可以制造任意适用材料并具有任意适用形状的护圈。另一方面，护圈通过换向器环的变形固定在凹口内，从而防止它在其他加工过程中意外丢失。此外，按照这种方式可以提高成品换向器的耐高温和耐离心力的性能并通过换向器环的变形取消护圈复杂的预张紧。
在电机方面该目的由此得以实现，即至少限定凹口的一部分叠片为固定护圈塑性变形，从而在那里叠片被压向护圈。
叠片内的凹口最好在封闭换向器环的轴向上敞开，从而护圈可以在该方向上插入凹口内。在换向器环变形之后，凹口可以在轴向上保持敞开，但也可以通过硬透的浇注或者绝缘材料封闭，将换向器环在加工换向器时与其支架连接。在这种情况下，浇注或者绝缘材料不仅进入叠片之间的凹口内，而且也进入该凹口内，由此护圈附加固定在该凹口内。
在换向器环的叠片只有一个凹口用于护圈时，该凹口优选设置在电机的电枢轴承区域内。但叠片也可以具有两个凹口，它们这样设置在换向器环的相反端面末端上，使每个凹口内可以固定一个护圈。
护圈在换向器环叠片的塑性变形下固定在凹口内最好通过填密凹口的至少一个边缘区域进行，但护圈也可以由此固定在凹口内，即封闭换向器环时在换向器的旋转轴方向上向内弯曲其边缘并通过将顶头穿过由换向器环环绕的开口从内部压向护圈相对的内圆周面。
原则上也可以将护圈固定在叠片的凹口内，该凹口径向上通入换向器环作为碳刷的工作面使用的圆周面内。但这种解决方案不如轴向上敞开的凹口有利，因为周向上封闭的护圈只能插入轴向上敞开的凹口内，该凹口然后必须通过换向器环的变形在敞开面上封闭，这样需要叠片的更大变形。
护圈最好由纤维加强的树脂或者塑料材料制成，从而可以简单和便宜地制造。
附图说明
下面借助附图所示的几个实施例对本发明进行详细说明。其中：
图1示出电机所谓辊式换向器局部剖开的透视图；
图2示出换向器的局部剖面图；
图3示出一部分成型金属带材的透视图，该带材用于加工换向器的换向器环；
图4示出在换向器环的叠片成型后一部分带材的端面图；
图5示出在叠片封闭成换向器环后一部分带材的端面图；
图6示出与图5相应的端面图，但是在将护圈插入在叠片上开出的槽内后；
图7示出沿图5的线VII-VII剖开的换向器环的剖面图；
图8示出沿图6的线VIII-VIII剖开的在将护圈插入槽内后换向器环的剖面图；
图9示出与图8相应的视图，但是在换向器环的塑性变形下护圈固定在槽内后；
图10示出与图7相应的剖面图，但是具有两个护圈的一个换向器环；
图11示出与图8相应的图10的换向器环视图；
图12示出与图9相应的图10的换向器环视图。
具体实施方式
图1和2中所示电机的空心换向器2用于安装在电机转子的转子轴上。换向器2主要由设置在其内圆周上螺旋形的管状支架4、设置在换向器2的外圆周上包括大量轴向叠片8的金属换向器环6以及由树脂或者塑料材料制成的硬透的绝缘或者浇注材料10组成，绝缘或者浇注材料将换向器环6与支架4形状配合连接并填充换向器环6各个相邻叠片之间的空隙12。换向器2此外包括一个护圈14(图1、8和9)或者两个护圈15、16(图11和12)，它们各自设置在换向器环6的叠片8的基本上环形的容纳槽18或20和22内。护圈14、15、16防止换向器环6由于高转速范围内出现的离心力而变形或与支架4分开。
在换向器2的纵向上观察，换向器环6的叠片8具有L形断面，正如图2和7-12最清楚示出的那样。与换向器2的旋转轴线24平行的长臂26利用其外面27形成在换向器2的圆周上滑动的碳刷的静止接点，而在长臂26的端面末端上径向凸起的短臂28作为绕组终端使用，其在将换向器2安装在转子轴上后与转子绕组连接。在其内圆周上，换向器环6具有三个开出的大致燕尾形的固定槽30，它们与叠片8之间的空隙12一样在将换向器环6安装在支架4上后利用可流动的绝缘或者浇注材料10填充。
在换向器2的两个相反端面末端上，绝缘或者浇注材料10分别形成一个束带32或34，其与换向器环6的叠片8一部分相邻的端面重叠并封闭容纳槽18或容纳槽20和22。
该护圈14或两个护圈15和16由利用玻璃纤维、碳纤维或者芳族聚酯氨纤维加强的塑料或者树脂材料制成并均具有矩形横截面。
为制造换向器环6，使用铜或者其他导电的可变形金属制成的成型带材34，图3示出其中的一部分。成型带材34的横截面与叠片8的横截面基本上相当，但区别在于用于容纳护圈14的容纳槽18或由于容纳护圈15、16的容纳槽20、22在叠片8的相邻端面定向上扩径并与相应护圈14、15、16的横截面相比具有略大的槽横截面。特别是容纳槽18或20和22的两个相对边缘的至少一个在相邻端面的方向上分离。
在另一方法步骤中，多个垂直于带材34的纵向平行分布的开口38、40(图4)在带材34的相反面内成型，由此在观察图3中带材34具有容纳槽18的端面时，形成图4所示具有大量平行叠片8的横截面，它由两个相邻的叠片8各自通过上和下开口38或40分开并与该叠片8各自通过薄接片42连接。
在后面的方法步骤中，从垂直于纵向开口的带材34中，通过将带材34沿接片42之一断开分离出预定数量的叠片8。
分离的叠片8随后在另一方法步骤中借助卷边工具卷成封闭的换向器环6，如图5作为部分示出的那样，其中，长臂26之间的下开口40一直封闭到窄凹口，而短臂28之间的上开口38则保留。
在该方法步骤中，每个此前以直线通过长臂26的一个或两个端面末端分布的容纳槽18、20、22变成多边形的容纳槽18、20、22，如图5以容纳槽18为例所示。
如图6以容纳槽18为例所示，在下个方法步骤中，在这些轴向上敞开通入换向器环6相邻端面内的每个容纳槽18、20、22内轴向上插入所属的护圈14或15、16。
在后面的方法步骤中，护圈14或15、16在换向器环的塑性变形下固定在所属的容纳槽18或20、22内。为此换向器环6每个相邻的端面末端通过径向上从内部和外部施加到叠片8内和外圆周上的压力F，在塑性变形下压缩，如图9或12所示，以便将护圈14或15、16固定夹紧在所属的容纳槽18或20、22内，从而槽18、20、22相对的内和外边缘在叠片8的区域内压向护圈14；15、16的内或外圆周面。
在图1-9所示的换向器环6中，这一点例如也可以由此进行，即，具有与换向器环6内圆周面50的内径相应的外径和变细前端面末端的圆柱形顶头从换向器环6具有短臂28或绕组终端的端面末端沿图9中箭头A的方向通过由换向器环6环绕的空腔52压紧，以便将槽18此前向端面54逐渐分离的内边缘56在叠片8的区域内向外压向护圈14的内圆周面。
在两种情况下，环绕换向器环6圆周的空心圆柱体的支柱(未示出)防止叠片8的端面末端过度扩径。

Claims (11)

1.用于制造电机换向器的换向器环的方法，其中从导电的可变形的带材中成型换向器环的叠片，这些叠片具有至少一个在带材的纵向上分布的凹口，然后封闭成换向器环所要求数量的成型叠片，其特征在于，在将叠片(8)封闭成换向器环(6)之后，将不导电抗变形材料的护圈(14；15、16)插入凹口(18；18、20)内并通过换向器环(6)叠片(8)的塑性变形固定在凹口(18；18、20)内。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，叠片(8)内的凹口(18；18、20)在换向器环(6)的轴向上敞开。
3.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，换向器环(6)的相反端面末端上分别设置至少一个用于护圈(14；15、16)的凹口(18；18、20)。
4.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，护圈(14；15、16)通过填密凹口(18；18、20)的至少一个边缘区域固定。
5.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，护圈(14；15、16)通过环绕换向器环(6)的开口(52)扩径固定在凹口(18；18、20)内。
6.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，护圈(14；15、16)由纤维加强的树脂或者塑料材料制成。
7.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，护圈(14；15、16)具有矩形或者正方形的横截面。
8.具有换向器的电机，其中，换向器包括换向器环，该换向器环包括大量导电的可变形材料制成的叠片和至少一个设置在叠片连续凹口内的护圈，其特征在于，至少限定凹口(18；18、20)的一部分叠片(8)为固定护圈(14；15、16)塑性变形。
9.按权利要求8所述的电机，其特征在于，护圈(14；15、16)填密在凹口(18；18、20)内。
10.按权利要求8或9所述的电机，其特征在于，凹口(18)设置在电枢轴承的区域内。
11.按权利要求8-10之一所述的电机，其特征在于，叠片(8)通过窄接片(42)相互连接成一体。
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