CN1055578C - 用于交流发电机尤其是汽车交流发电机上的集电器 - Google Patents

用于交流发电机尤其是汽车交流发电机上的集电器 Download PDF

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Abstract

本集电器是在导电元件上铸塑而成的，它的第一部分包括柱体和集电环；第二部分包括一个环和与线圈的引出线相联的连接头；第一和第二部分之间的中间部分包括两个集电器的分枝，连接件的一部分埋在该绝缘分支里面。根据权利要求，集电器的第二部分包括一个用绝缘材料浇铸而成的环，它的直径略比柱体直径大一点。集电器的两个分枝各自包括处于柱体延伸部分上的第一段和径向扩口到环之间的第二段。

Description

用于交流发电机尤其是汽车交流发电机上的集电器
本发明一般涉及的是交流发电机，尤其是汽车上的交流发电机。
本发明特别涉及到一种交流发电机的激磁绕组上的一种新的集电环装置。
传统上，在制造交流发电机时，集电环在交流发电机轴的伸出部分上直接制成。
还有另一种大家熟悉的方法，就是把集电器当成一个与主体分开的部件单独生产，例如：浇铸而成，再把它装到交流发电机的轴上，如：压装上。
本集电器是在导电元件上用绝缘材料浇铸而成的，共有三个部分。第一部分包括：柱体和在柱体外面的两个环。第二部分包括：两个与线圈的引出线相联的连接头。第三部分是第一部分和第二部分之间的中间部分，它包括：两个绝缘分支，连接件的一部分被埋在分枝里面。
本发明的目的在于向大家推荐一种只需少量绝缘材料，进行了改善的集电器。这种集电器完全保证连接头的最好的定位，并利于机器人安装时对零件的攫取和定向。
本发明向大家推荐一种上面描述的集电器；该集电器的特征在于：集电器的第二部分包括一个用绝缘材料制成的环，其直径比该处的柱体直径稍稍大一点；至于集电器的两个分枝，各自包括处于柱体延伸部分上的第一段和径向扩口直到环之间的第二段。
根据本发明，对集电器的其它情况描述如下，当然不仅限于此。
——连接头在集电器的两个分枝的延长部分上，且径向向外。
——环呈机器人易于攫取的形状。
——环的形状包括两个径向对称的凹陷部分。
——凹陷部分是在环的两个加厚部分上且与连接头成90°岔开。
——在连接头和连接件之间，有锁定侧爪在环的加厚部分上。
——在连接头和连接件之间，有一个孔，该孔是在铸塑连接件之前，为了定位用的。
——每个分枝在它的外面有一个凸缘，该凸缘形成了交流发电机轴上轴承的止动块。
——连接件至少有局部截面呈“U”型。
——在柱体中包括一个中心内腔，在这个内腔中有浇铸成的两个径向对称的凸棱。集电器两个分枝的侧面和里面就在这两个凸棱的内侧面之延伸部分上。
——集电器分枝的第二段外部一般呈圆弧状。本发明同样还推荐装配有上述集电器的交流发电机。
对本发明的详情，目的和优点，在您详细阅读给出的实例及参看图示时，会进一步明了。图示如下：
图1是图4的I-I剖面图。该图是根据本发明组装成的集电器组件之轴向剖面图。
图2是根据图1中方向II所示的视图。
图2a是图2中的局部放大图。
图3是图1的III-III阶梯剖面图。
图4是根据图1中的方向IV所示的视图。
图5是根据图4的V-V轴向剖面图。
图6是根据图4中方向VI所示的视图。
图7是图1至图6所示组件的轴侧透视图。
图8是图1至图7所示组件的轴侧图。
图9是安装在交流发电机上的图1至图8所示组件的轴侧图。
图10是安装上图1至图8所示组件的交流发电机的第一个型号的部分垂直剖面图。
图11是安装上图1至图8所示组件的交流发电机的第二个型号的部分垂直剖面图。
首先参阅图1至图8，描绘的是一个交流发电机上的组件即集电器。
图1中指出的组件是在导电元件上，例如铜制的，由塑料铸塑而成的，最好是热固性的。这样，首先组成两个与电刷接触的柱形环，再组成两个与交流发电机转子线圈两端相连的连接头，最后是在两个环与两个连接头之间的两个电连接件。
习惯上，柱形环最初是由铜制成圆柱10，然后，在中间位置上四周切断形成两个单独的环10a，10b(图9)。
连接头14a，14b，各自有两个相向的爪15，15。这两个爪由决定中心通道深度的截锥形底部15′连着，形成喇叭状的中心通道17。该通道是用来容放线圈一端的。连接件12a，12b，从爪15最窄的一端向里径向伸展着。
每个爪15在中心通道的里面和爪的边上向里径向翻转处，都呈现出一个半圆槽16。
另外，正像大家在图2a中所见到的那样在每个爪的里面都有一个圆形凸缘151，该部分最好冲压成形，以后我们再详述。
图9展示出放在连接头14a里的线圈引出线端FB。该情况下，组件1占据一个角位置，两个连接头14a，14b被垂直放在一条直线上。线圈引入线180°弯曲，当线圈引出线的拐弯处放到其中一个半圆槽16里后，线圈引出端自然地下落到中心通道里。
然后，把线嵌入或夹紧，用工具使两爪15更靠近，使两爪夹住引出线的自由端，接着焊接，例如电焊。我们看到，圆形凸缘151可以很容易地感到夹住引出线的程度，以便后来焊接工作的满意完成。更确切地说，圆形凸缘可以避免在夹紧过程中，锐利的爪15的边切断引出线
像14a那样的连接头的构造有很多优点。
首先，由爪15和底部15′所组成的喇叭口通道的形状，在引入引出线的自由端时，起一个导向作用。另外，这种喇叭口状的通道，由于通道的宽度足以使连接头14a或14b与其它金属件相连，在折叠爪15进行夹紧时，可以限制断面收缩。
再有，用爪15夹紧之前，保证半圆槽16放置的引出线的拐弯线稳定在图9所示的位置上，尤其不会从开口处脱落出来。
最后，爪15保证牢固地夹紧，但没有切断引出线，保证了焊接前的良好机械性能。
在这里，大家看到了一种夹紧引出线的元件，就是上面描述的，这种元件完全可以用于其它领域，而不仅仅是交流发电机线圈与集电器的电连接件。
还有，连接件12a，12b各自有一部分是圆柱状。中间最头上的部分121a，121b一般是直的，分别焊在柱体10的里面。122a，122b截面分别呈U型，至少在它长度的主要部分中(见图3右侧和图7)。相对121a和121b而言，122a和122b相对的向里并岔开排放。中间第二部分123a和123b的截面分别呈现约90°左右的平面弯曲。它们的导向端在连接头14a，14b处。121a-123a和121b-123b这些部分的外形变化是逐渐完成的。
在这里大家看到，121a，121b部分是焊在柱体10上的。分别在12a比较近的地方和12b比较远的地方。这样，经过上述的分配，连接头14a就连在了环10a上，而连接头14b就连在了环10b上。
同样要指出，直的中间部分呈U型截面可以增加该部分的刚度，以便最大限度地缩小，在浇铸过程中，不适当位置上造成的随机偏差的危险，尤其作为靠内的环10a的圆柱体10和相邻的中间部分122b之间产生任何短路的危险。
另外，大家还看到，弯曲的每个中间部分123a，123b都包含一个很宽的区域。分别地124a，124b与14a和14b相邻。124a和124b限定了锁定侧爪1241，在爪中形成横穿的圆孔1242。该孔是用来配合布置铸模的，以便在浇铸过程中准确给连接头14a和14b定位。
上面我们对导电部分的浇铸阶段进行了描述，下面我们将描述塑料部分。
首先，我们找到柱形部分20，它处在铜制的柱体里，整个覆盖住它的里面，以及处在柱体内的中间段122a和1222b，该柱体20沿着连接头14a和14b的方向，通过另一个柱体22延伸。柱体22的外表面与铜制柱体10的外面在同一表面上。
部分柱体20，22决定中心柱体的内腔24，该内腔24占有长方形截面的两个凸棱26，26′的整个长度，两个柱体20，20′对应着与连接头14a，14b占有同样的角位置。带有凸棱的这个内腔24是用来装入交流发电机的轴的，组件1即集电器就压装在这个轴上。
与柱体22相对的那端，柱体20通过一个伸出部分28延伸到内外斜边28a和28b。在外斜边28a和铜制柱体10之间，伸出部分28呈一个圆锥面，比柱体10的外表面稍稍缩进一些。
在伸出部分28上，有3个槽30，30′和30″，它们的深度等于伸出部分28的轴向长度，即这些槽的深度使铜柱体的边显露出来。
在三个槽中，有一个槽30和下面的凸棱26成一条直线，至于其它两个和槽30一样的槽30′和30″间隔120°。
大家知道，铜制柱体10被塑料制的柱体22和28在轴向上坚固地包覆着。
槽30，30′，30″有双重作用。首先是组件1即集电器通过它们被压装在交流发电机的轴上。例如：在柱体28这边的组件1上，自动地施加轴向力。槽30，30′和30″是用来接受自动装置的三个压杆，把力施加在组件上但不是在塑料部分上，而是在金属柱体10的边上。这个力没有使组件的塑料部分损坏的危险，其机械强度当然明显地比铜低。
另外，槽30，30′，30″能够保证找出在集电器压装到交流发电机之前的角位置误差。
在此，大家要注意，交流发电机转子线圈的两端分别是线圈的内端(电流输入)和线圈外端(电流输出)。
在以前的技术中，人们把导线端不加区别地接到集电环10a，10b的一个环上，另一端接到另一个集电环上。
然而人们发现，目前这种交流发电机的性能，在幅射电磁干扰方面，例如，无线电波发射，尤其是调频段，特别受下述方法的影响。这种方法是：激磁线圈的两端连到由交流发电机的调节电路提供的电势上。更确切地说：使线圈的内端(离交流发电机轴最近，当绕制时是线圈的始端)连到能提供稳定电势的交流发电机调节器的接头上，再与所决定了的集电环10a或10b相连；当发电机调节器提供变化的电势时，发电机调节器的接头与集电器连到线圈外端(线圈末端)的另一个环相配合。
槽30，30′，30″可以实现成对的连接，在相隔180°可能的两个角位置中确定集电器1的正确位置。例如：在像机器人那样的设备上安装可进行触摸来确定；或是人工安装，用视觉分辩。
塑料浇铸后的集电器1还有两个分枝32a和32b。导体连接件122a，123a和122b，123b分别埋在分枝里，与柱体10，20，22同轴的环34的一部分与两个分枝的一部分相连，位置处于连接头14a和14b处。
更确切地说，每个分枝32a，32b各自包括一直段321a，321b和一个90°弯曲段，还各自包括322a，322b，它们与形状弯曲的导体部分123a，123b贴合在一起。
分枝32a，32b径向对称连接在环34上。
大家观察到，在直段和弯段之间的过渡区的每个分枝32a，32b呈现出向外的凹壁状，见323a和323b。
直段321a，321b的里面的轴向地位于内腔24的凸棱26，26′的里面的延伸部分上，而直段的外面轴向地位于呈园弧状的柱体22里面的延伸部分上。
环34包括两个向外的加厚部分341和两个凹陷的加强部分342。两个加厚部分341是径向对称的，与连接头14a，14b成90°岔开。
在环34上，两个其它的加厚部分343，同样方向朝外，和接头14a，14b在同一平面上，这是为了把锁定爪1241的一部分固定住。在加厚部分343相应处有两个加强部分344。允许留出圆孔1242。
通过浇铸制造环34使得组件1(集电器)在连接头14a，14b处坚硬，还保证了它们之间的距离。实事上，在压装上集电器以后，离连接头14a，14b不远的交流发电机风扇的存在，严格要求连接头准确地径向定位。另外，环34可以很好地保证在连接头14a，14b和交流发电机轴AR的扩大部分AR1之间没有任何接触(见图9)，尤其由于受热或在交流发电机的这个位置积了灰尘，引起膨胀现象时，也不会发生接触。围绕着轴，环被定位。
另外，浇铸用的注塑口最好在这个环上且在加厚部分341处。
另外，径向对称的凹陷面342是用来让机器卡住组件以便压装到交流发电机轴上。因此组件1(集电器)可以在相隔180°的两个可能方向上被机器人抓住。在上面我们已经指出了槽30，30′，30怎样能保证选择适当的方向，用正确的极性供给线圈。
同样还指出了阶梯有径向凸棱323a，323b朝向由柱体10和它的绝缘延伸部分所限定的圆柱面的外面。当有些交流发电机安装集电器后，凸棱323a，323b可以作为交流发电机轴和壳盖间的滚珠轴承的轴向止动块。壳盖是用来装交流发电机后轴承的。
图10和图11表示的是一个组件，就像上面所描述的，只是分别安装在型号不同的两个交流发电机A上。交流发电机的轴用AR表示，这个轴的轴承用R表示。
我们知道了环34的作用是避免连接头14a，14b任何的“摆动”和与交流发电机较近部分的任何短路的危险。
同样我们还观察到，轴承R的侧面P靠着组件1上的凸棱323a和323b。
当然，本发明决不仅限于上述已完成的式样，本领域的技术人员可以根据本发明的精神进行任何的改型和修改。

Claims (12)

1.安装在尤其是汽车的交流发电机上的集电器，所述交流发电机的轴具有一个小直径部分和一个大直径部分，集电器是在导电元件上面用绝缘材料浇铸而成的，它有一般呈柱体的第一部分(10a，10b，20，22)，在柱体外面有两个集电环(10a，10b)，第二部分(34，14a，14b)包括两个与线圈的引出线(FB)相联的连接头(14a，14b)，在第一部分和第二部分之间的连接电与机械的中间部分(12a，12b，32a，32b)包括两个由埋在绝缘材料(32a，32b)里面、联接环和连接头的连接件(12a，12b)构成的分枝；本集电器的特征在于：集电器的第二部分包括一个用绝缘材料浇铸的环(34)，它的直径比这部分柱体的直径大，以便安置在所述轴的大直径部分上，集电器的两个分枝各自包括处于柱体延伸部分上的第一段(321a，321b)和径向扩口直到所述环的第二段(322a，322b)。
2.根据权利要求1的集电器，其特征在于：连接头(14a，14b)在集电器的两个分枝的延长部分上，且径向向外。
3.根据权利要求1或2的集电器，其特征在于：环(34)呈机器人易于攫握的形状(341，342)。
4.根据权利要求3的集电器，其特征在于：环(34)的两个凹陷部分是径向对称的。
5.根据权利要求4的集电器，其特征在于：环(34)上的凹陷部分在加厚部分(341)处形成，加厚部分与连接头(14a，14b)成90°岔开。
6.根据权利要求1至5其中一项的集电器，其特征在于：在连接头(14a，14b)和连接件(12a，12b)之间有锁定爪(1241)在环的加厚部分(343)上。
7.根据权利要求6的集电器，其特征在于：在连接头(14a，14b)和连接件(12a，12b)之间有一个孔，该孔用于浇铸前的定位。
8.根据权利要求1的集电器，其特征在于：集电器的每个分支(32a，32b)的外面有一个凸缘(323a，323b)，这个凸缘形成了交流发电机轴上的轴承(R)的止动块。
9.根据权利要求1的集电器，其特征在于：连接件(12a，12b)至少局部截面呈“U”型。
10.根据权利要求1的集电器，其特征在于：在柱体(10a，10b，20，22)中包括一个中心内腔(24)，浇铸的两个径向对称的凸棱(26，26′)在这个中心内腔中，所述分枝(32a，32b)的内表面和侧表面位于所述凸棱的内表面和侧表面的延伸部分上。
11.根据权利要求1的集电器，其特征在于：集电器分枝的第二段(322a，322b)外形一般呈圆弧状。
12.特别用于汽车上的交流发电机，其特征在于：在交流发电机阶梯轴(AR)上有一个根据上述权利要求之一所制造的集电器(1)。
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