CZ284894B6

CZ284894B6 - Komutátor se sníženou hlučností

Info

Publication number: CZ284894B6
Application number: CZ951200A
Authority: CZ
Inventors: Patrick Shui-Chung Wang
Original assignee: Johnson Electric S.A.
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1999-03-17
Also published as: PL308520A1; KR950034992A; DE69503184D1; CN1047693C; GB9409375D0; EP0682400B1; KR100318843B1; ES2119314T3; IN183224B; PL176392B1; EP0682400A1; JP3514545B2; CN1119356A; JPH07322569A; CZ120095A3; US5796203A; DE69503184T2; BR9501989A

Abstract

Komutátor má základnu (10), na níž je připevněno větší množství lamel a prvek snižující hlučnost. Prvek snižující hlučnost tvořený varistorem (30) je s lamelami elektricky spojen pomocí spojovacího prostředku ve tvaru elastomerního kroužku (40) s vodivými částmi (41), který je stlačen mezi tímto prvkem a lamelami nebo koncovkami spojenými s lamelami, takže není nutno prvek snižující hlučnost spojovat s lamelami letováním. ŕ

Description

Komutátor se sníženou hlučností

Oblast techniky

Tento vynález se týká miniaturních elektrických motorů a zejména komutátorů pro takové motory, obsahujících prvek, snižující jejich hlučnost.

Dosavadní stav techniky

Prvky, snižující hlučnost, jsou obvykle používány u elektrických motorů s komutátorem, aby snížily úroveň elektrického hluku, způsobovaného komutací. Prvky, snižující hlučnost, jsou obvykle vyráběny z keramického materiálu a jsou spojeny s lamelami komutátoru pájením. To je časově náročné a je nutno věnovat pozornost tomu, aby se zabránilo zničení tohoto prvku během pájení nadměrným teplem.

Dokument GB 2 202 686 popisuje způsob montáže prvku, snižujícího hlučnost, ve tvaru keramického varistorového kroužku knálitkům lamel nebo koncovkám pomocí svorek na plastovém upínacím dílu, který zároveň působí jako větrák. Upínací díl umožňuje pružné opření varistoru na koncovky komutátoru pomocí opěrek, které varistor odtlačují od upínacího dílu. Protože však varistor je z keramického materiálu a je velmi málo pružný, musí být koncovky přesně zarovnány do jedné roviny, aby všechny byly ve správném kontaktu s varistorem.

Příklady pružných nebo elastomemích prvků, snižujících hlučnost, jsou popsány v dokumentech GB 2 000 914 a GB 2 183 933. Jsou to v podstatě elastomemí prstence, impregnované vodivým materiálem, čímž jsou vytvořeny vodivé pružné prstence.

Účinnost takových elastických prstenců při snižování hlučnosti je však nižší než u keramických varistorů. Vzniká tak potřeba spojení prvků, snižujících hlučnost, zejména tuhého typu s lamelami komutátoru bez použití zvýšených teplot.

Toho je dosaženo podle vynálezu použitím pružně deformovatelných spojovacích prostředků, které zajišťují elektrické spojení prvku, snižujícího hlučnost, s lamelami komutátoru.

Podstata vynálezu

Tento vynález poskytuje komutátor, obsahující základnu, lamely komutátoru, připevněné ktéto základně, prvek, snižující hlučnost, a spojovací prostředek, který zajišťuje pružné elektrické spojení prvku, snižujícího hlučnost, s lamelami komutátoru.

S výhodou je spojovací prostředek stlačen proti prvku, snižujícímu hlučnost, čímž je mezi nimi vytvořeno elektrické spojení.

To může znamenat, že spojovací prostředek je stlačen přímo mezi prvkem, snižujícím hlučnost, a lamelami, např. pomocí upínacího kroužku, který tvoří opěru prvku, snižujícího hlučnost, a který přitlačuje prvek, snižující hlučnost, do kontaktu se spojovacím prostředkem tak, že tento spojovací prostředek deformuje a svírá jej mezi prvkem, snižujícím hlučnost, a lamelami bud’ přímo, nebo pomocí dalších prvků, elektricky spojených s lamelami, jako jsou samostatné koncovky, sloužící ke spojování lamel s příslušnými částmi vinutí motoru nebo vodiči kotvy.

S výhodou je součástí komutátoru korunka, která je slícována se základnou a prvkem, snižujícím hlučnost, a spojovací prostředek je umístěn mezi korunkou a základnou. To umožňuje takové

-1 CZ 284894 B6 slícování korunky a základny, aby sevřely prvek, snižující hlučnost, a spojovací prostředek k sobě bez použití samostatného upínacího kroužku.

S výhodou jsou lamely spojeny s odpovídajícími izolaci odstraňujícími koncovkami, které obepnou a sevřou vodiče kotvy, přidržované korunkou, když koncovka a korunky jsou navzájem sestaveny. To umožňuje zhotovení vývodů vinutí kotvy před sestavením základny s lamelami s korunkou. Protože prvek, snižující hlučnost, a spojovací prostředek jsou uloženy mezi základnou a korunkou, může být pomocí spojovacího prostředku uskutečněno elektrické spojení prvku, snižujícího hlučnost, s lamelami komutátoru, když je spojovací prostředek stlačen mezi prvkem, snižujícím hlučnost, a koncovkami.

Spojovací prostředek je s výhodou pružně deformovatelný kroužek s jednou nebo více vodivými částmi, které elektricky spojují prvek, snižující hlučnost, s lamelami, přičemž nejvýhodněji je spojovací prvek tvořen kroužkem z duté elastomemí hadičky s povrchovým povlakem vodivého materiálu, např. na bázi mědi nebo uhlíku. Je-li tento povrchový povlak vysoce vodivý, je důležité, aby byl přerušovaný, aby se tak zabránilo zkratování lamel komutátoru při spojení prvku, snižujícího hlučnost, s příslušnými lamelami. Není-li tento kroužek vysoce vodivý, může mít souvislou vodivou část, která může vyvolávat dostatečné tlumení hluku podobným způsobem, jako dříve známé elastomemí prostředky pro snižování hlučnosti.

Spojovacím prostředkem může být prstencový disk nebo kroužek, zhotovený z fólie elastomerního materiálu, která je vodivá napříč, avšak je v podstatě nevodivá v podélném směru. Taková fólie, známá také pod označením AF-interkonektor, je podrobněji popsána v patentu USA č.

199 537.

Přednostně je prvkem, snižujícím hlučnost, anuloidní keramický varistorový kroužek, protože poskytuje vyšší snížení hluku.

Předmětem tohoto vynálezu je rovněž způsob připojování prvků, snižujících hlučnost, včetně tuhých prvků, jako jsou keramické varistorové kroužky, k lamelám komutátoru elektrického motoru. Tento způsob obsahuje kroky, kterými jsou zhotovení komutátoru s lamelami, připevněnými na základně, montáž prvku, snižujícího hlučnost, na základnu, montáž elastomemího kroužku s vodivými částmi povrchu na komutátor vedle prvku, snižujícího hlučnost, a deformace tohoto kroužku pro jeho přitlačení do pružného kontaktu s prvkem, snižujícím hlučnost, pro vytvoření elektrického kontaktu mezi prvkem, snižujícím hlučnost, a lamelami komutátoru.

výhodou krok deformace kroužku zahrnuje stlačení kroužku mezi prvkem, snižujícím hlučnost, a koncovkami, spojenými a lamelami komutátoru.

Tento způsob umožňuje připojení tuhého prvku, snižujícího hlučnost, k lamelám komutátoru bez použití zvýšených teplot, které jsou např. nutné při letování a které mohou být při nesprávném postupu příčinou zničení prvku pro snížení hlučnosti.

Seznam obrázků na výkresech

Tento vynález bude nyní podrobněji popsán na základě příkladů ve spojení s následujícími obrázky:

Obr. 1 je bokorysný řez komutátoru podle vynálezu, který je opatřen jednodílným pouzdrem.

Obr. 2 a 3 jsou podobné řezy jako na obr. 1., avšak pro komutátory s dvoudílným pouzdrem.

-2CZ 284894 B6

Obr. 4 je trojrozměrný pohled na elastomemí spojovací kroužek, který je součástí komutátorů, znázorněných na obr. 1 a 2.

Příklad provedení vynálezu

Komutátor na obr. 1 má základnu JO, nesoucí lamely 20 komutátoru. Lamely 20 komutátoru mají oblast 21 styku s kartáčky, radiální výběžky 22 a axiální výběžky 23, ukončené koncovkou 25, sloužící ke spojení s vodiči 26 vinutí kotvy. Svěmý kroužek 11 slouží k přidržování lamel 20 komutátoru na základě 10 a zároveň přitlačuje keramický kroužkový varistorový prvek 30, snižující hlučnost, do styku se spojovacím kroužkem 40 silou, dostatečnou k znázorněné deformaci spojovacího kroužku 40.

Spojovací kroužek 40 je vytvořen z duté elastomemí hadičky, která je snadno pružně deformovatelná. Jak je zřejmé z obr. 4, hadička má přerušovaný vodivý povlak, vytvářející vodivé oblasti 44. Alternativně může být spojovací kroužek 40 impregnován vodivým materiálem, např. uhlíkem, čímž se vytvoří vodivý kroužek, nebo kroužek s vodivými oblastmi. Na obr. 1 je znázorněn spojovací kroužek 40, stlačený do zploštělého tvaru. Pružné síly v kroužku přivádějí vodivé oblasti 41 do elektrického kontaktu s odpovídajícími lamelami 20 komutátoru a s varistorem.

Varistor je keramický varistor běžně známého typu a nebude zde dále popisován s výjimkou zmínky, že má na povrchu vytvořené připojovací části, umožňující jeho elektrické spojení s lamelami 20 komutátoru, v tomto případě prostřednictvím spojovacího kroužku 40. Svěmý kroužek 11 má malý výstupek či sedlo 12, na které je varistor usazen. Vodivé oblasti 41 spojovacího kroužku 40 dosedají na odpovídající připojovací části varistoru a na radiální výběžky 22 lamel 20 komutátoru pro elektrické spojení varistoru s lamelami 20 komutátoru.

Komutátor, znázorněný na obr. 2, má dvoudílné pouzdro, obsahující základnu 10 a korunku 15. Korunka 15 má více vybrání 16 pro koncovky 25, odstraňující izolaci. Napříč vybrání 16 jsou umístěny štěrbiny 17 pro vodiče 26 vinutí kotvy. Koncovky 25 jsou ploché, se dvěma zářezy 51 a 52. Přitlačováním koncovky 25 do vybrání 16 korunky 15 zářez 51 obkročuje a svírá vodič 26 vinutí kotvy, přidržovaný ve štěrbině 17. Stlačením koncovky 25 před vodič 26 vinutí kotvy je hranami zářezu 51 odstraněna jakákoliv izolace na vodiči 26 vinutí kotvy, čímž dojde k přímému elektrickému spojení mezi vodičem 26 vinutí kotvy a koncovkou 25. Do zářezu 52 v koncovce zapadá axiální výběžek 23 lamely 20 komutátoru, když je základna 10 sestavena s korunkou 15, a vytváří elektrický kontakt mezi vodičem 26 vinutí kotvy a lamelou 20 komutátoru.

V provedení na obr. 2 je varistorový kroužek umístěn proti zadnímu povrchu základny 10 komutátoru se spojovacím kroužkem 40, přitlačeným proti varistoru radiálními výběžky 22 lamel 20 komutátoru. V tomto uspořádání jsou lamely 20 komutátoru vloženy do základny 10 otvory 13 ze zadního či korunkového konce komutátoru a pak zajištěny v základně 10 zahnutím předního konce části, která přichází do styku s kartáčky, do zářezu 14 v čelním konci základny 10.

V provedení na obr. 3, je znázorněn válcový komutátor s uhlíkovými lamelami 20 komutátoru s dvojdílným pouzdrem. Lamely 20 komutátoru mají část 21 styku s kartáčky, zhotovenou z materiálu s uhlíkovým základem. Do tohoto uhlíkového materiálu je vložena měděná tyčinka 24, procházející štěrbinou v základně 10 a zapadající do koncovky 25. Krátký radiální výběžek 22 vytváří na měděné tyčince 24 doraz, zajišťující správnou polohu po jejím vložení.

V tomto provedení je spojovacím kroužkem 40 prstencový disk, zhotovený z anizotropně vodivé elastomemí fólie, která je vodivá napříč fólie, ale nikoli podél její délky. Tento typ spojovacího kroužkuje předveden jako alternativa k dutému kroužku, předvedenému v ostatních provedeních.

-3 CZ 284894 B6

Jedním z takových materiálů, který je vyráběn japonskou společností Shin-Etsu Polymer Company pro použití v elektronických hodinkách a kalkulačkách, je popsán jako anizotropně vodivý kotouč, tvořený elektricky izolační elastomerovou matricí, ve které jsou uložena vodivá vlákna, orientovaná jedním směrem. V jednoduché formě je to pryžová fólie, ve které jsou uložena uhlíková vlákna, probíhající kolmo křovině fólie a způsobující tak dobrou vodivost napříč fólie, přičemž tato destička je v podstatě nevodivá podél fólie.

Podobné jako v provedení, znázorněném na obr. 2, je varistor umístěn proti zadní stěně základny 10, avšak v tomto případě spojovací kroužek 40 není vložen mezi lamely 20 komutátoru a varistor a není rovněž v přímém kontaktu s lamelami 20 komutátoru. Když základna 10 je sestavena s korunkou 15. je spojovací kroužek 40 stlačen mezi varistorem na jedné straně a korunkou 15 a koncovkami 25 na straně druhé, přičemž vodivé části spojovacího kroužku 40 přiléhají k příslušným koncovkám 25 a spojovacím částem varistoru a tak dochází k elektrickému spojení varistoru s koncovkami 25 a tím s lamelami 20 komutátoru.

Obr. 4 znázorňuje přednostní provedení elastomemího kroužku 40 v perspektivním zobrazení s odříznutou částí k odhalení dutého vnitřku spojovacího kroužku 40 a k schematickému znázornění vodivé povrchové vrstvy ve vodivé oblasti 41. jako je pružný povlak na bázi mědi. Protože spojovací kroužek 40 je dutý, může být použitím relativně malé síly deformován, čímž je zajištěna větší spolehlivost spojení mezi spojovacím kroužkem 40, varistorem a lamelou 20 komutátoru či koncovkou 25 i za nepříznivých provozních podmínek.

Z toho, co bylo uvedeno, je zřejmé, že komutátor může být pohodlným a zároveň spolehlivým způsobem opatřen prvkem, snižujícím hlučnost, aniž by bylo třeba používat zvýšené teploty a že mohou být použity tuhé a/nebo křehké prvky, snižující hlučnost, jako keramické variátory u komutátorů s mechanickým spojením. Ačkoliv byly v příkladech provedení zmíněny pouze komutátory válcovitého tvaru, odborníkům v této oblasti je zřejmé, že tento vynález je možno použít rovněž u rovinných nebo plochých typů komutátorů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Komutátor se sníženou hlučností, obsahující základnu (10) a lamely (20) komutátoru, připevněné na základnu (10), a prvek (30) snižující hlučnost, vyznačující se tím, že prvek (30), snižující hlučnost, je s lamelami (20) komutátoru pružně elektricky spojen pomocí spojovacího prostředku.
2. Komutátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeho součástí je korunka (15), jejíž konstrukce odpovídá příslušné základně (10) a prvku (30), snižujícímu hlučnost, a spojovací prostředek je umístěn mezi korunkou (15) a základnou (10).
3. Komutátor podle nároku 2, vyznačující se tím, že lamely (20) komutátoru jsou spojeny s koncovkami (25), odstraňujícími izolaci, které obkročují a svírají odpovídající vodiče (26) vinutí kotvy, přidržované korunkou (15) při sestavení koncovek (25) a korunky (15) k sobě.
4. Komutátor podle kteréhokoliv z předchozích nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že spojovacím prostředkem je pružně deformovatelný spojovací kroužek (40) s vodivými oblastmi (41), které elektricky spojují prvek (30), snižující hlučnost, s lamelami (20) komutátoru.

-4CZ 284894 B6
5. Komutátor podle nároku 4, vyznačující se tím, že pružně deformovatelný spojovací kroužek (40) je zhotoven z duté elastomemí hadičky, opatřené přerušovaným povlakem z vodivého materiálu.
6. Komutátor podle nároku 4, vyznačující se tím, že pružně deformovatelný spojovací kroužek (40) je zhotoven z anizotropně vodivé elastomemí fólie.
7. Komutátor podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že prvek (30), snižující hlučnost, je keramický varistor ve tvaru kruhového prstence.
8. Komutátor podle nároku 2, vyznačující se tím, že lamely (20) komutátoru jsou spojeny s vodiči (26) vinutí kotvy pomocí jednotlivých navzájem oddělených koncovek (25), odstraňujících izolaci, které oddělují a svírají příslušné části vodičů (26) vinutí kotvy, přidržované korunkou (15), a rozebíratelně je spojují s lamelami (20) komutátoru k vytvoření elektrického spojení mezi lamelami (20) komutátoru a vodiči (26) vinutí kotvy, prvek (30), snižující hlučnost, je keramický varistor tvaru kruhového prstence a spojovací prostředek je pružný spojovací kroužek (40), zhotovený z elastomemího materiálu, jehož části jsou vodivé, přičemž varistorový kroužek a pružný spojovací kroužek (40) jsou vloženy mezi korunku (15) a základnu (10) s pružným spojovacím kroužkem (40) přitlačovaným proti koncovkám (25) a varistoru pro elektrické spojení varistoru s lamelami (20) komutátoru.
9. Způsob výroby komutátoru podle některého z nároků 1 až 8, obsahující kroky vytvořeni komutátoru s lamelami (20) komutátoru, připevněnými k základně (10), a montáže prvku (30), snižujícího hlučnost, na komutátor, vyznačující se tím, že se elastomemí spojovací kroužek (40) s vodivými částmi povrchu nasadí na komutátor vedle prvku (30), snižujícího hlučnost, a spojovací kroužek (40) se deformuje pro přitlačení do pružného kontaktu s prvkem (30), snižujícím hlučnost, a tím vytvoření elektrického kontaktu mezi prvkem (30), snižujícím hlučnost, a lamelami (20) komutátoru.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že krok, při kterém nastává deformace spojovacího kroužku (40), zahrnuje stlačení spojovacího kroužku (40) mezi prvek (30), snižující hlučnost, a koncovky (25), spojené s lamelami (20) komutátoru.