CN1046598C - 一种平面碳换向片型换向器及制造方法 - Google Patents

一种平面碳换向片型换向器及制造方法 Download PDF

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Abstract

一种平面型换向器的碳换向片(7)被模制到接点构件(5)上。跟每个碳换向片(7)一体成形的锚固装置(8)具有跟接点构件(5)的后表面(6)接合的互锁部分(11)并装入一个具有均匀横截面的、从模制的塑料基底构件(1)的前端(3)的向后伸展的凹陷的形式的第一包容窝(4)内。每个接点构件(5)通过伸入第二包容窝(14)的锁定部分(15)固定到基底构件(1)上，该第二包容窝(14)具有抓住该锁定部分(15)的内表面。

Description

一种平面碳换向片型换向器及制造方法
本发明涉及一种平面型或面板型换向器，这种换向器跟轴向地压靠着换向器的平面接触表面而不是像在圆柱形换向器情况下径向地压靠着换向器表面的接触电刷一道使用，并且其中的接触表面是由具有与接触电刷接合的碳外层的多个换向片(通常排列成圆环状)来提供的。
以Deutsche Carbone A.G.和Robert Bosch GmbH联合名义提出的德国实用新型G8907045.3公开了一种平面型碳换向器，它包含：一个绝缘基底构件，该绝缘基底构件具有一旋转轴线、一个至少部份地横向于旋转轴线来伸展的前端和多个从前端向后伸展的第一包容窝(envelope)；多个固定到基底构件上并具有与基底构件前端接合的相应后表面的在圆周上分隔开设置的接点构件；多个相应形成在接点构件上并各具有向后伸入所述第一包容窝内的一体构成的锚固装置的、在圆周上分隔开设置的包覆模制(overmoulded)碳换向片。
虽然锚固装置给装在接点构件上的碳换向片提供一些在径向上抗衡离心力的支持并且提供一些防止其从接点构件上轴向脱离的支持，但这种支持取决于在锚固装置中的碳的剪切强度并取决于在锚固装置与锚固装置在其中伸展的第一包容窝之间的摩擦接合。因此，为保证接点构件和碳换向片在径向上和轴向上有足够的支持，接点构件须设有模制嵌入基底构件前端的后延伸部，和用于容纳包覆模制碳换向片的一体形成的后部的根切凹陷。这就包含比较复杂并且成形和预组装都费时的操作。此外，最终产品并不特别牢固。
本发明的目的在于提供一种至少在一定程度上能克服公知平面碳换向片型换向器的缺陷的平面碳换向片型换向器和提供一种使碳换向片更简单和更牢靠地固定到基底构件上的平面换向片型换向器。
这目的通过以下的技术方案来实现，在这种换向器中，基底构件的前端限定了多个第一区域，每个第一区域与至少一个第一包容窝叠置对准，并限定多个向第一区域前面突出的、并相应地设置在所有在圆周上相邻的第一区域对之间的径向伸展的第二区域；接点构件分别邻接第一区域安装，以使每个相邻对的接点构件由径向伸展的、向前突起的第二区域在圆周上分隔开设置；包覆模制的碳换向片的一体构成的锚固装置具有与接点构件的后表面相接合以防止锚固构件从第一包容窝沿轴向脱开的互锁部份。
这样，根据本发明提供了一种用于电动机的平面碳换向片型换向器，它包含：一基底构件，该基底构件具有一旋转轴线、一个至少部份地横向于旋转轴线来伸展的前端、多个其每个与至少一个第一包容窝成叠置对准的第一区域，和多个向第一区域的前面突起并分别设置在所有相邻第一区域对之间的径向伸展的第二区域；多个固定到基底构件上在圆周上分隔开设置的接点构件，这些接点构件分别邻接第一区域来安装以使每个相邻对的接点构件被径向伸展的并向前突起的第二区域在圆周上分隔开，并具有相应的后表面；多个在圆周上分隔开设置的包覆模制碳换向片，这些碳换向片分别形成在各接点构件上并具有一体成形的锚固装置，这些锚固装置向后伸进所述第一包容窝且具有与接点构件的后表面相接合的互锁部份，以阻止锚固装置从第一包容窝沿轴向脱开。
本发明还提供一种制造用于电动机的平面碳换向片型换向器的方法，它包含如下步骤：提供一个具有一旋转轴线、一个至少部份地横向于旋转轴线伸展的前端和多个从前端向后伸展的第一包容窝的基底构件；通过将碳模制到多个在圆周上分隔开设置的接点构件上来提供多个碳换向片，以使接点构件通过以其后表面邻接基底构件的前端以及与碳换向片一体形成的锚固装置向后伸进第一包容窝内来固定到基底构件上；其中，基底构件的前端形成有多个第一区域，每个第一区域与至少一个第一包容窝叠置对准，多个径向伸展的第二区域向第一区域的前面突起并分别设在所有相邻的第一区域对之间；接点构件相应地邻接着第一区域来设置，以使每相邻对的接点构件由径向伸展的并向前突起的第二区域沿圆周分隔开；包覆模制碳换向片的一体形成的锚固装置设有与接点构件的后表面相接合的互锁部份，由此防止锚固装置从第一包容窝沿轴向的脱离。
接点构件最好通过注射模制将一种由碳粉与诸如酚醛树脂的载体材料组成的混合物模制成一个单层的碳覆盖在其上，但载体材料的选择及任何后继热处理取决于不同换向器的工作要求，所根据的是公知技术而不是本发明的发明部份，以这种方式形成单层碳再通过切出径向沟槽而被分成分立的换向片，这些沟槽最好伸进基底构件中。
每个接点构件最好形成有至少一个通孔，形成在各接点构件上的碳换向片具有伸展通过各孔的第一部份，与接点构件的后表面接合的碳换向片的互锁部份跟伸展通过孔和接点构件的第一部份一体成形。这就简化了包覆模制工艺过程。
在本发明的优选实施例中，基底构件具有多个从前向后伸展的第二包容窝，每个接点构件设有至少一个向后伸展的锁定部份，该锁定部份伸入第二包容窝内与之形成互锁，由此将接点构件装到基底构件上。
基底构件可由如模制塑料这样的绝缘材料制成，或由具有例如氧化铝的绝缘外表面的诸如铝的导体材料制成。
根据本发明的一个优选实施例，基底构件是一种预模制的塑料构件，第一和第二包容窝包含轴向伸展的盲孔，每个锁定部份成形有与该锁定部份成份放置其内的盲孔的内表面接合的倒钩，以防止锁定部份从盲孔脱开。
虽然第一包容窝最好是具有均匀一致横截面的盲孔或凹陷以有利于预成形基底构件和碳的型模的制造，由于碳换向片的锚固装置被接点构件卡持在第一包容窝内而不是通过锚固装置与基底构件间的直接连接，所以包容窝可采用容纳锚固装置的任何合适形状。
在另一优选实施例中，基底构件是一包覆模制塑料构件，其中第一包容窝包住碳换向片的锚固定装置，接点构件设有向后伸展的锁定部份，第二包容窝包住这些锁定部份并由此而抓牢这些锁定部份以将接点构件固定到基底构件上。作为将碳换向片和接点构件锁定到基底构件上的另外的或替代的方法，基底构件可形成有放置在接点构件前面的卡持部份。
在制造根据本发明的换向器中，接点构件最好成形成一个金属薄板的一整体构成部份，在接点构件上包覆模制上碳后将互联部份从薄板上去掉以分开各接点构件。
在基底构件是由塑料材料预模制成的情况下，接点构件可以在碳换向片模制到其上之前固定到基底构件上。或者，接点构件可在其固定到基底构件上之前在其上包覆模制上碳。在这种情况下，如接点构件是由铜制的，铜接点构件和包覆模制的碳可在接点构件固定到基底构件上之前一起进行热处理。
虽然带着碳换向片的接点构件可固定到最好是由模制塑料材料制成的预成型的基底构件上，但最好是将组合起来的接点构件和碳换向片与构成基底构件的塑料材料包覆模制在一起。塑料材料包住与包覆模制的碳换向片一体构成的锚固装置的互锁部份和接点构件的锁定部份，以提供第一和第二包容窝。
本发明的平面碳换向片型换向器在下面仅以示例的方式结合附图进行描述。在附图中：
图1是本发明的第一实施例的示意俯视图，示出在不同的生产阶段带不同部份的平面碳换向片型换向器；
图2是图1所示的换向器在完成后沿图1的Ⅱ-Ⅱ线剖开的剖视侧视图；
图3是构成图1和图2所示的换向器的组成部份的接点构件的透视图；
图4本发明的第二实施例的示意俯视图，示出在不同的生产阶段带不同部份的平面碳换向片型换向器；
图5是图4所示的换向器在完成后沿图4的Ⅴ-Ⅴ线剖开的剖视侧视图；
图6是冲出的铜薄板的俯视图，其中换向器的所有接点构件一体地互联在一起；
图7是带有环形包覆模制碳环的图6所示的冲出的铜薄板的俯视图；
图8是图7所示的子组件沿图7的Ⅷ-Ⅷ线剖开的剖视侧视图。
图1和图2所示的平面碳换向片型换向器，具有一条旋转轴线2和一个预模制的塑料基底构件1，该基底构件1具有一个横向于旋转轴线2来伸展的前端3。基底构件1的前端3成形成带有十个在圆周上分隔开设置的浅盲孔形式的第一包容窝4、分别与第一包容窝4对准并叠置在其上的十个第一区域9、和多个径向伸展的第二区域10，该第二区域10从第一区域9往前突出以配置在第一区域9的相邻对之间。基底构件1的前端3还成形有盲孔形式的、环绕着每个第一包容窝的三个第二包容窝14。
如图3所示，十个接点构件5由冲出的铜薄板形成，并具有三个向后弯曲以插入第二包容窝14中以将接点构件5定位在第一包容窝4的前面的锁定部份15。因此，接点构件5安装在与第一区域9相邻处并在圆周上由沿径向伸展的、向前突出的第二区域10分隔开。在每个锁定部份15上的倒钩16与形成第二包容窝14的、锁定部份15设置在其内的盲孔的内表面接合，以防止锁定部份15从盲孔中脱出。每个接点构件5还成形有一接点舌24，该接点舌如图3所示弯曲形成钩25，以在接点构件5被固定到基底构件1上后用以将电枢绕组连接到换向器上，如图1的右侧所示。
如图3所示，每个接点构件5具有两通孔12和两个侧面缺口26，在接点构件5固定到基件1上时与第一包容窝4对准。
基底构件1和安装在其上的接点构件5放置于适当的型模(未示出)中，该型模限定了环绕基底构件1的中心环形部份17的环形腔。然后将可模压的碳粉和诸如酚醛树脂的载体材料的混合物注入该环形膜腔中。这种注入材料流过形成在接点构件5上的孔12和缺口26并填充了第一包容窝4以形成一个环形包覆模制环。
该环形包覆模制环通过切出径向沟槽23分割成十个分别形成在十个接点构件5上的碳换向片7，沟槽23一直伸展穿过碳到达基底构件1的前端3的径向伸展向前突出的第二区域10上。
如图2所示，在每个接点构件5上面形成的碳换向片7具有一体形成的锚固装置8，该锚固装置带有伸展通过每个孔12和每个缺口26的第一部份13以及与接点构件5的后表面6接合的互锁部份11，由此来防止锚固装置8从第一包容窝4中脱出并以其使接点构件5对准。
图4和图5所示的平面碳换向片型换向器与图1和图2所示的换向器不同之处在于，基底构件5首先固定到形成换向片7的碳上而不是固定到基底构件1上。基底构件1在随后的包覆模制工序中成形，在该工序中，基底构件1连接到接点构件5上以保持住形成换向片7的碳。
为形成图4和图5所示的换向器，铜薄板19进行如图6所示的冲压以形成十个接点构件5，这些接点构件5在圆周上通过径向伸展的槽27分隔开，并在外周缘上通过薄板19上的外连接部份20相互连接，而在薄板中心则通过一个圆形内连接部份21相互连接。
如图6所示，每个接点构件5成形有三通孔12、一个与中心连接部份21相连的杆28、一个中接点舌24和两个侧舌29。
然后将冲出的薄板19置入一个型模中，该型膜限定一个围绕着冲出的薄板19的中心部份的环形模腔和填充在相邻接点构件5之间的槽27内的径向肋以防止这些槽27被碳填充。然后将碳粉和载体材料的可模制的混合物注入到模腔中以形成一个包含冲出的薄板19和一个环形碳环22的子组件，如图7和图8所示，然后可进行热处理以消除注塑前与碳粉混合的载体材料中的无用成份，并消除在铜薄板19中的应力。通过在分隔线30处切割薄板19，将围绕在薄板19周缘上的外连接部份20去掉。然后去掉内连接部份21以将接点构件5的中心杆28分开并将这些中心杆向后弯曲来形成锁定部份15。
弯曲接点舌24以形成用于电枢绕组的钩25，并且将侧舌29向后弯曲，如图5所示。
然后将该子组件置入另一个限定一个环绕着该子组件的模腔的型模(未示出)中。再将塑料材料注射入此型模中以形成绝缘基底构件1，如图5所示。塑料材料围绕形成在接点构件5上的碳换向片7的一体成形的锚固装置8流动以形成环绕着锚固装置8的第一包容窝4，并围绕着锁定部份15流动使之被第二包容窝14包住，该第二包容窝14抓牢该锁定部份15并防止锁定部份从基底构件1上脱出。
塑料材料也流进在接点构件5之间的余下的槽27中以将基底构件1的前端3分成与第一包容窝4叠置对准的第一区域9和从第一区域9向前突出的径向伸展的第二区域10以分开每个相邻对的接点构件5。将环形碳环分开成换向片7和径向沟槽23伸展通过形成换向片的碳至少直到形成在基底构件1的前端3上的、径向伸展的、向前突出的第二区域10。
该包覆模制的基底构件1还设有以一个中心环形部份17和一个外环形部份18的形式设置在接点构件5前面的卡持部份以复盖住接点构件5，从而使接点构件5相对于基底构件1保持固定的关系。这些卡持部份17和18随着被径向沟槽23分开成多个部份。
虽然形成接点构件5的铜薄板19可以是平面形的，但薄板19也可以成形成带有例如如图8所示的一个向前成盘形的部份31。接点构件5因此成形带有向后偏移的外部份32。这就可以形成一个体积更大的因而是更坚固的外卡持环形部份18。因此，第一包容窝4不仅环绕着与碳换向片7一体成形的锚固装置8，而且也环绕着设置在接点构件5前面的换向片7的部份33。在此情况下，分开换向片7的径向沟槽23也必须伸展到将换向片7的向前设置的部份33分开。

Claims (15)

1．一种用于电动机的平面碳换向片型换向器，它包含：
基底构件(1)，它具有旋转轴线(2)、至少部份地横向于该旋转轴线(2)来伸展的前端(3)、和多个从该前端(3)向后伸展的第一包容窝(4)；
多个在圆周上分隔开设置的接点构件(5)，这些接点构件固定到基底构件(1)上并具有跟该基底构件(1)的前端(3)接合的相应的后表面；和
多个在圆周上分隔开设置的包覆模制的碳换向片(7)，这些碳换向片分别形成在接点构件(5)上并且有向后伸入所述第一包容窝(4)内的一体形成的锚固装置(8)；
其特征在于：
基底构件(1)的前端(3)具有多个第一区域(9)，每个第一区域跟至少一个第一包容窝(4)成叠置对准，还具有多个从第一区域(9)向前突起并分别设置在所有相邻的第一区域之间的、径向伸展的第二区域(10)；
接点构件(5)分别邻接第一区域(9)来安装，以使每个相邻对的接点构件(5)由径向伸展的、向前突起的第二区域(10)在圆周上分隔开设置；并且
包覆模制的碳换向片(7)的一体成形的锚固装置(8)具有与接点构件(5)的后表面接合以防止锚固装置(8)从第一包容窝(4)沿轴向脱开的互锁部份(11)。
2．按权利要求1所述的换向器，其特征在于：
每个接点构件(5)成形有至少一个通孔(12)；
形成在每个接点构件(5)上的碳换向片(7)的一体形成的锚固装置(8)具有伸展穿过每个通孔(12)的第一部份(13)；并且
跟接点构件(5)的后表面接合的互锁部份(11)跟伸展穿过在接点构件(5)内的通孔(12)的第一部份(13)一体形成。
3．按权利要求1或2所述的换向器，其特征在于：
基底构件(1)具有多个从其前端(3)向后伸展的第二包容窝(14)；
每个接点构件(5)设有至少一个锁定部份(15)；并且
所述锁定部份(15)伸入第二包容窝(14)内并与其互锁住以将接点构件(5)固定到基底构件(1)上。
4．按权利要求3所述的换向器，其特征在于：
基底构件(1)是一个预模制的塑料构件，并且第一与第二包容窝(4与14)是轴向伸展的盲孔；并且
每个锁定部份(15)成形有跟锁定部分(15)放置在其内的盲孔(14)的内表面接合的倒钩(16)以防止锁定部份(15)脱出。
5．按权利要求3所述的换向器，其特征在于：
基底构件(1)是一个包覆模制的塑料构件，其中的第一与第二包容窝(4与14)分别包住碳换向片(7)的锚固装置(8)与接点构件(5)的锁定部份(15)。
6．按权利要求1或2所述的换向器，其特征在于：
基底构件(1)成形有设置在接点构件(5)前面的卡持部份(17与18)。
7．按权利要求1或2所述的换向器，其特征在于：
基底构件(1)是一个包覆模制的塑料构件，其中的第一包容窝(4)包住碳换向片(7)的锚固装置(8)。
8．按权利要求7所述的换向器，其特征在于：
基底构件(1)成形有设置在接点构件(5)前面的卡持部份(17与18)。
9．一种制造用于电动机的平面碳换向片型换向器的方法，包含以下步骤：
提供一个具有旋转轴线(2)、至少部份地横向于该旋转轴线(2)来伸展的前端(3)和多个从该前端(3)向后伸展的第一包容窝(4)的基底构件(1)；
提供多个通过将碳模制到多个在圆周上分隔开设置的接点构件(5)上、使接点构件(5)以其后表面(6)跟基底构件(1)的前端(3)接合来固定到基底构件(1)上的碳换向片(7)；以及
提供跟向后伸入每包容窝(4)内的碳换向片(7)一体形成的锚固装置(8)；
其特征在于：
基底构件(1)的前端(3)成形有多个第一区域(9)，每个第一区域(9)跟至少一个第一包容窝(4)成叠置对准，还成形有多个从第一区域(9)向前突起并分别设置在所有相邻的第一区域(9)之间的、径向伸展的第二区域(10)；
接点构件(5)分别邻接着第一区域(9)来设置以使每对相邻对的接点构件(5)由径向伸展的、向前突起的第二区域(10)在圆周上分隔开设置；以及
包覆模制的碳换向片(7)的一体成形的锚固装置(8)设有与接点构件(5)的后表面(6)接合的互锁部份(11)以防止锚固装置(8)从第一包容窝(4)沿轴向脱开。
10．按权利要求9所述的方法，其特征在于接点构件(5)成形成一片金属薄板(19)的一体成形的部份，连接部份(20与21)在接点构件(5)用碳进行包覆模制以后从薄板(19)上去掉来将接点构件(5)分开。
11．按权利要求9所述的方法，其特征在于基底构件(1)由塑料材料进行预模制，碳换向片(7)在接点构件(5)被固定到基底构件(1)上以后模制到接点构件(5)上。
12．按权利要求10或11所述的方法，其特征在于接点构件(5)在其固定到基底构件(1)上以前用碳进行包覆模制。
13．按权利要求12所述的方法，其特征在于接点构件(5)是铜制的，铜接点构件(5)与包覆模制在其上的碳在接点构件(5)被固定到基底构件(1)上之前一起进行热处理。
14．按权利要求12所述的方法，其特征在于基底构件(1)通过将塑料材料模制在接点构件(5)与包覆模制的碳上来成形。
15．按权利要求9所述的方法，其特征在于所有的接点构件(5)包覆模制有一个环状碳环(22)，该环状碳环随后通过切出径向沟槽(23)来分成所述的碳换向片(7)。
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