CS274257B2 - Method of commutator's semi-product production - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby polotovaru s vnitřními podélnými žebry, která vytvářejí výztužné, případně kotvicí prvky lamel komutátoru, případně ze kterých se kotvicí prvky vytvářejí, při kterém se podélné okrajové oblasti a v závislosti na požadované délce komutátoru také střední podélný úsek pásu hladkým válcováním zeslabuje, přičemž šířka jedné krajové oblasti se vytvoří větší než šířka druhé okrajové oblasti a v širší okrajové oblasti se případně již při této pracovní operaci vyrazí rovnoměrně rozdělené jazýčky pro připojovací praporce a potom se z kusů o předem stanovené délce z takto zpracovaného pásu vytvoří válcové prstence.

Důležitou součástí kolektoru pro rotor elektromotoru . jsou z hlediska pevnosti komutátoru a s ohledem na jeho kompaktní konstrukci kotvicí elementy lamel. Tyto lamely musí být těmito kotvícími elementy ve svých původních polohách zajištěny i při vysokých rychlostech otáčení, kdy proti tomuto stavu působí jednak odstředivá síla lamel, jednak klopný moment působící na lamely při tangenciálním narážení sběrných kartáčků na podélné hraně lamel.

Aby se vyhovělo pevnostním požadavkům na lamely, případně vlastní komutátor, přičemž výrobní náklady mají zůstat přijatelné, byla již navržena různá řešení vycházející z výchozího tvaru polotovaru, tj. měděného pásu nebo trubky.

Podle britského patentového spisu Č. 1 223 677 je výchozím materiálem pás s rovnoměrnou tloušíkou, přičemž podél jednoho okraje se v rovnoměrných roztečích vyrážejí pravoúhlé výstupky, zatímco podél druhého okraje se rovněž v pravidelných roztečích vyrážejí stupňovité výstupky, které se v místě odstupňování naříznou kolmo k podélnému směru pásu, čímž vznikají prodloužené zuby, které potom slouži jako připojovací jazýčky, a kratší jazýčky, jejichž délka je rovna pravoúhlým výstupkům podél protilehlé strany pásu a ze kterých 3e vytvářejí kotvicí háčky.

Protože se používá měděný pás s rovnoměrnou tlouštkou, musí se pro výrobu komutátorů s větším průměrem a délkou a s vyššími otáčkami použít poměrně silný měděný pás, pokud má být zajištěna pevnost komutátoru. Ze skutečnosti, že podél jedné hrany pásu jsou střídavě vytvořeny připojovací a kotvicí jazýčky, vyplývá, že toto provedení je z geometrických důvodů vhodné pro nižší počet lamel, což omezuje možnosti použití takového komutátoru.

Kotvicí háčky se vytvářejí zahnutím kratších jazýčků směrem dovnitř, a proto jsou lamely zakotveny'svými konci, avšak při provozu jsou vystaveny jako celek odstředivým silám a vzniká nebezpečí, že se oddělí od lisované hmoty. Oddělovací izolační drážky jsou velmi hluboké. Pro výrobu raženého polotovaru, při které se současně provádí ražení a řezání, pro ohýbání kotvicích háčků a pro tlakové vyplňování polotovaru izolační hmotou jsou potřebné nákladné nástroje. Mimoto nelze zanedbat poměrně velký odpad materiálu při ražení. V těchto skutečnostech spočívají podstatné konstrukčně technologické nedostatky známých způsobů.

Podle zveřejněné přihlášky vynálezu NSR č. 1 955 122 se jako výchozí materiál používá rovněž pás, který se však nejdříve válcuje v podélném směru a přitom se při tvarování materiálu vytvářejí napříč orientovaná žebra a navíc hladce vyválcovaný okrajový pás se zmenšenou tloušíkou. Potom se krajový pás mezi žebry vyrazí, čímž vzniknou připojovací jazýčky. Z vhodné délky pásu se vytvoří prstenec. V další operaci ae připojovací jazýčky ohnou směrem ven a směrem dovnitř vystupující žebra se z obou konců naříznou v osovém směru a volné úseky žeber se ohnou směrem k podélné ose polotovaru. Tím se vytvoří kotvicí elementy pro jednotlivé lamely.

K uvedenému válcování výchozího pásu je nutný nákladný profilový nástroj, materiál pásu se v podélném a příčném průřezu tváří nerovnoměrně a v pásu se tak vyskytují zbytková napětí, která mají snahu deformovat vyválcovaný materiál v podélném směru.

Nerovnoměrná tvrdost mědi podél šířky lamel způsobuje nerovnoměrné opotřebování kartáčů.

Při výrobě komutátorů z polotovaru tvořeného měděnou trubkou je počáteční postup podobný postupu popsanému při použití pásu. V některých případech se vychází z hladkých trubek, v jiných případech z profilových trubek. Při tomto postupu se vyskytují podobné nedostatky jako při postupu vycházejícím z pásu.

Vynález si klade za úkol zdokonalit známé způsoby výroby polotovaru komutátoru tak, aby způsob byl výhodný jak z hlediska nákladů, tak i z hlediska konstrukčně technologického a aby nebyl nijak omezen rozsah použitelnosti komutátoru.

Vytčený úkol se řeší způsobem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že z vnitřní vrstvy hmoty mezilehlého úseku, který je tvořen středním podélným úsekem válcového prstence s vnitrním obvodem, se pěchovacím beztřískovým vzájemným odsunutím materiálu v podobě potažního pluhování příkopu přemístí materiál tečením v radiálním směru pro vytvoření dvou podélných žeber se dvěma podélnými hřebeny.

Další výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že podélné hřebeny podélných žeber budoucích lamel komutátoru se zploští tak, že se hmota podélných hřebenů ohne rozpěchováním v tangenciálním směru vlevo a vpravo od jednotlivých podélných ž.eber do oblasti podélných drážek, vzniklých při vytváření podélných žeber, přičemž lze z takto vytvořených podélných žeber naříznýtím podélných žeber v jejich podélném směru a následným ohnutím oddělených úseků ve směru k ose výrobku vytvořit kotvicí rybiny.

Konečně další výhodné provedení způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že materiál pro vytvořeni podélných žeber se vzájemně odsune pěchováním již před vytvořením válcového prstence.

Hlavní výhody řešení spočívají v tom, že způsob je ekonomicky výhodný, zajištuje dokonalý výrobek z hlediska konstrukčně technologického a neomezuje rozsah využití takto vyrobeného komutátoru.

Vynález je dále podrobněji vysvětlen na příkladech provedení ve spojení s výkresy, na nichž obr. la znázorňuje přiklad válcovaného polotovaru se dvěma proužky se zmenšenou tloušlkou, na obr. lb je příklad válcovaného polotovaru se dvěma okrajovými a s jedním středním proužkem se zmenšenou tlouštkou, obr, lc znázorňuje příklad trubkového polotovaru s hladkou stěnou, na obr. 2a je podlouhlý kus polotovaru z obr. la s naznačeným orientačním vybráním a na obr. 2b je polotovar z obr. 2a s vyraženými připojovacími jazýčky, obr. 2c představuje trubkový polotovar z obr. lc po zmenšení tloušíky stěny pěchováním a vytvořením orientačního vybrání, na obr. 3a je polotovar z obr. 2a po přetvařování na válec a na obr. 3b je polotovar z obr. 2c po odříznutí přebytečného materiálu, obr. 4a znázorňuje způsob výroby polotovaru komutátoru podle vynálezu po rozpěchování vnitřní vrstvy materiálu a na obr. 4b je polotovar z obr. 4a po zploštění hřebenů rozpěchováním vzniklých žeber se dvěma hřebeny, na obr. 5a, 5b jsou dva příklady provedení způsobu výroby kotvicích elementů neštípnutím žeber a na obr. 6 je částečný řez komutátorem vyplněným lisováním izolační lisovací hmotou.

Z obr. 1 až 3 je zřejmé, že se jedná o způsoby výroby polotovarů komutátorů s jednoduchou konstrukcí a ekonomicky nenáročných. Vzhledem k tomu, že podstata vynálezu je zřejmá až z pracovní operace znázorněné na obr. 4a, nejsou předchozí pracovní operace blíže popsány.

Výchozím polotovarem pro způsob výroby komutátoru podle vynálezu je válcový plášt v provedení podle obr. 3a nebo obr. 3b. Na tomto válcovém plášti 1 jsou vytvořeny slabší úseky la, lb a silnější úsek lc. Pro provádění dalších pracovních operací je ve slabším úseku la, který je Širší než protilehlý slabší úsek lb a slouží k vytvořeni připojovacích jazýčků znázorněných na obr. 6, vytvořen poziční zářez ld.

Na obr. 4a je znázorněn válcový pláší 1 pro rozpěchovéní vnitřní vrstvy materiálu. Původní vnitřní obvod A silnějšího úseku lc je na obr. 4a vyznačen čerchovaně. Válcový pláší_1 byl podroben pěchování a rozhánění na způsob vytváření příkopů pluhem, přičemž hmota vnitřní vrstvy silnějšího úseku lc byla přeskupena a tečením materiálu vznikla zhruba radiálně vystupující podélná žebra 2_ s dvojicemi hřebenů 2a. Po vytažení neznázorněného tvarovaciho nástroje, který je tvořen jednoduchými, věncově uspořádanými jehlovitými elementy, se mezi podélnými žebry_2 vytvoří podélné drážky 3, jejichž dna 3a jsou k vnějšímu obvodu válcového pláště _1 podstatně blíže než původní vnitřní obvod A. Tím se v těchto místech vytvořilo požadované zmenšení tloušíky válcového pláště _1_, který se pak rozřeže v podélném směru, viz obr. 6.

Z obr. 4a je zřejmý příčný průžez podélných žeber_2, který je výhodný z hlediska pevnosti. Tento průřez je v podstatě pravoúhlý a je z hlediska pevnosti výhodnější než průřez podélných žeber 2, který se vyrobí známým způsobem válcováním a při kterém se vytváří evolventní nebo podobný profil.

V následující pracovní operaci se do profilovaného válcového pláště 1 vtlačí neznázorněný protlačovák, kterým se hmota hřebenů 2a na obou stranách podélných žeber 2 tangenciálně rozlisuje do prostoru sousedních podélných drážek 3. Tvar polotovaru po této pracovní operaci je znázorněn na obr. 4b. Původní hřebeny 2a byly přetvařovány na hřebeny 2b, které svým tvarem a orientací tvoří kotvicí prvky budoucích lamel.

Polotovar se může s ohledem na dané geometrické nebo dynamické poměry dále zpracovávat buá ve stavu podle obr. 4a, nebo ve stavu po pracovní operaci podle obr. 4b. Další zpracovávání se provádí známým způsobem tak, že se podélná žebra 2 naříznou v podélném směru a pak se vytvoří kotvicí rybiny 3', viz obr. 5a, 5b.

Potom se komutátor pod tlakem vyplní izolační lisovací hmotou, načež se nevyplněný slabší úsek la válcového pláště 1 rozřeže, čímž vzniknou připojovací jazýčky 4. Také válcový pláší 1 se rozřeže v podélném směru, takže vzniknou lamely 5a mezilehlými vzduchovými, mezerami 6. Tento stav komutátoru je znázorněn na obr. 6.

Příklad

Pro výrobu polotovaru komutátoru se použije, viz obr. la, za studená válcovaný měděný pás o šířce 22 mm a tloušlce 1,8 mm, který je osazen na jednom okraji v podélném směru pásu v šířce 5,5 mm na tloušíku 1,0 mm a na druhém okraji v podélném směru pásu v šířce 2,5 mm na tutéž tloušíku. Pás se nařeže na kusy o délce 91 mm a současně se širší osazená okrajová oblast, vytvářející slabší úsek la ozubí, viz obr. 2b, takže se vytvoří budoucí připojovací jazýčky 4, a to v počtu 24 kusů o šířce 1,5 mm a délce 5 mm, které jsou rozděleny v rovnoměrných roztečích. Potom se pás stočí do prstence s vnějším průměrem 30 mm, viz obr. 3a.

Do silnějšího úseku lc střední části válcového pláště 1, který je vyměřen na míru 0,5 mm, se vytvoří 24 podélných drážek 3, viz obr. 4a, které mají šířku 1,8 mm, přičemž příslušná podélná drážka 3 je vytvořena vždy mezi dvěma sousedícími budoucími připojovacími jazýčky 4.

Pro vytváření podélných drážek 3 se používají drážkovací jehly kruhového průřezu, které mají klínový, pluhu podobný čelní úsek, jehož klínové plochy svírají úhel 30°. Při tvarování je obrobek pevně upnut na vnější ploše válcového pláště 1.

Obdobný nástroj se používá i pro zploštění, případně ohýbání hřebenů 2b, viz obr. 4b.

«

Zářezy do lamel, viz obr. 5a, se provádějí v délce 2,5 mm a zahrnutý úsek, tj. kotvicí rybina 3* lamely, svírá se svou základní plochou úhel zhruba 45°.

Claims (4)

1. PÉEDMÉT VYNÁLEZU

   1. Způaob výroby polotovaru komutátoru s vnitřními podélnými žebry, které vytvářejí výztužné, případně kotvicí prvky lamel komutátoru, případně ze kterých se kotvicí prvky vytvářejí, při kterém se podélné okrajové oblasti a v závislosti na požadované délce komutátoru také střední podélný úsek pásu hladkým válcováním zeslabuje, přičemž šířka jedné okrajové oblasti se vytvoří větší než šířka druhé okrajové oblasti a v širší okrajové oblasti se případně již při této pracovní operaci vyrazí rovnoměrně rozdělené jazýčky pro připojovací praporce a potom se z kusů o předem stanovené délce z takto zpracovaného pásu vytvoří válcové prstence, vyznačující se tím, že z vnitřní vrstvy hmoty mezilehlého úseku, který ja tvořen středním podélným úsekem válcového prstence s vnitřním obvodem, se pěchovacím beztřískovým vzájemným odsunutím materiálu v podobě potažního pluhování příkopu přemístí materiál tečením v radiálním směru pro vytvoření dvou podélných žeber se dvěma podélnými hřebeny.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že podélné hřebeny podélných žeber budoucích lamel komutátoru se zploští tak, že se hmota podélných hřebenů ohne rozpěchováním v tangeciálním směru vlevo a vpravo od jednotlivých podélných žeber do oblasti podélných drážek, vzniklých při vytváření podélných žeber.
3. 3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že z takto vytvořených podélných žeber se naříznutím podélných žeber v jejich podélném směru a následným ohnutím oddělených úseků ve směru k ose výrobku vytvoří kotvicí rybiny.
4. 4. Způsob podle jednoho z předcházejících bodů, vyznačující se tím, že pro vytvoření podélných žeber se materiál vzájemně odsune pěchováním již před vytvořením válcového prstence.