DE69801192T2

DE69801192T2 - Modulare elektrische schalteranordung

Info

Publication number: DE69801192T2
Application number: DE69801192T
Authority: DE
Inventors: Gerard Bourriaux; Laurent Bouvier; Claude Grelier; Eric Pinero; Sylvain Rochon
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS; ITT Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS; C&K Components SAS
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2018-01-31
Also published as: FR2759199A1; CN1216145A; EP0891627B1; CN1117384C; DE69801192D1; JP2000509551A; WO1998034253A1; ES2161038T3; JP3935965B2; FR2759199B1; EP0891627A1; US6111208A

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Vorrichtung zur elektrischen Kommutation.
Die Erfindung betrifft im Speziellen eine modulare Vorrichtung zur elektrischen Kommutation, wie durch den Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben.
Eine derartige modulare Vorrichtung kann eingesetzt werden, für die simultane Übertragung eines elektrischen Stromes auf mehrere Einrichtungen durch Aktivierung eines einzigen Organes. Der Strom kann eine logische Information zu einer Kontrolleinrichtung transportieren oder er kann ein Leistungsstrom sein, der dazu bestimmt ist, einen elektrischen Apparat zu versorgen, wobei der Betrieb von anderen Apparaten abhängt, die mit der Kommutationsvorrichtung verbunden sind. Beispielsweise kann eine derartige Einrichtung verwendet werden für die Realisierung der Versorgung einer Reihe von Motoren, für die Realisierung eines Schaltautomaten oder für die Realisierung einer Verbindung zwischen anderen Apparaten und einer Einrichtung zur Überwachung von deren Funktion.
Die Anzahl der Kommutatoren der modularen Vorrichtung kann variieren als Funktion der Anwendung, wobei es ebenso notwendig ist, Kommutatoren zu entwerfen, die in ausreichender Zahl nebeneinander angeordnet werden können.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine modulare elektrische Kommutationsvorrichtung vorzusehen, bei der es in einfacher Art und Weise möglich ist, die Anzahl der Kommutatoren zu variieren. Die Kommutatoren müssen daher in einfacher Art und Weise nebeneinander angeordnet werden können und ihre mechanische Verbindung mit einem einzigen Steuerorgan muss zuverlässig sein und Sicherheiten bieten, was eine gute Indexierung des Rotors des Kommutators bezüglich des Zustands des Schaltautomaten angeht.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass das zur Kommutation notwendige Moment eines jeden Kommutators ausreichend reduziert ist, damit die Kommutationskraft, die an das einzige Steuerorgan angelegt werden muss, nicht zu groß ist.
Darüber hinaus muss die Konzeption eines jeden Kommutators eine gute elektrische Verbindung in jede der zwei Kontaktpositionen des Rotors sicherstellen und muss außerdem vermeiden, dass elektrische Lichtbögen einer zu großen Dauer während jeder Kommutation auftreten, unter der Gefahr die Lebensdauer des Kommutators zu verringern.
Schließlich muss die Realisierung und Montage einer derartigen modularen Kommutationsvorrichtung einfach und so wirtschaftlich wie möglich sein.
Um die Gesamtheit dieser Probleme zu befriedigen, schlägt die Erfindung eine modulare Vorrichtung derart wie vorher beschrieben vor, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse des Kommutators eine innere, zylinderbogenförmige Fläche hat, der gegenüber sich der Kontakt des Rotors bewegt, wenn er sich zwischen seinen zwei Kontaktpositionen bewegt, und die mit Rillen versehen ist, die im Wesentlichen parallel zur Achse des Rotors verlaufen.
Gemäß anderer Charakteristika der Erfindung:
ist die gemeinsame Klemme eines jeden Kommutators mit einer Reibfläche verbunden, mit der der Rotor des Kommutators zusammenwirkt, dadurch dass sich die Reibfläche über einen Kreisbogen erstreckt, der zumindest der Winkelstrecke des Rotors zwischen seinen zwei Kontaktpositionen entspricht, und dadurch, dass der Rotor in ununterbrochener Art und Weise mit der Reibfläche über die Gesamtwinkelstrecke zusammenwirkt;
die Reibfläche ist in der Form eines metallischen Blattes ausgebildet, das sich in einer Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse des Rotors erstreckt, an der Peripherie desselben, wobei der Rotor ein Reibelement umfasst, das zumindest zwei elastische gegenüberliegende Füße hat, die in axialer Richtung gegen eine der gegenüberliegenden Seiten der Reibfläche in Anlage kommen;
jede der ersten und zweiten Klemme ist mit einer Kontaktstelle verbunden, die auf einer Tangentialebene des Rotors angeordnet ist und der Rotor umfasst ein Kontaktkorn, das am peripheren Rand angeordnet ist, das elektrisch mit dem Reibelement verbunden ist und das mit dem einen oder anderen Kontaktpunkt zusammenwirkt, wenn sich der Rotor in der einen oder anderen Kontaktposition befindet;
der Rotor umfasst einen Korpus aus isolierendem Material, der während der Rotation in dem Gehäuse geführt wird und auf dem ein leitendes Verbindungsteil angeordnet ist, welches das Reibelement und das Kontaktkorn trägt und verbindet;
das Verbindungsteil kann gegenüber dem Rotor gemäß eines Strahles des Rotors gleiten, der durch das Kontaktkorn verläuft und das Verbindungsteil ist durch Einrichtungen zur elastischen Rückstellung vorgespannt, um ein Vorstehen des Kontaktkornes radial nach außen zu provozieren;
das Verbindungsteil umfasst einen zentralen ringförmigen Bereich, der mit einem radialen Spiel in einem ringförmigen Hals des Rotorkörpers aufgenommen ist und zwei radiale Arme, die jeweils das Reibelement und das Kontaktkorn tragen;
die radialen Arme des Verbindungsteiles liegen sich im Wesentlichen diametral gegenüber und sie umfassen Einrichtungen zur Führung des Verbindungsteiles in Gleitrichtung;
- wenn der Rotor winkelig von einer seiner Kontaktwinkelpositionen entfernt angeordnet ist, ist das Kontaktteil radial gegen die elastischen Rückstelleinrichtungen über Exzentereinrichtungen in eine radiale Position zur Unterbrechung des Kontaktes zwischen dem Kontaktkorn und dem korrespondierenden Kontaktfeld versetzt;
- die Exzentereinrichtungen umfassen zumindest einen Nockenvorsprung und ein Nockenprofil, wobei der eine von dem Gehäuse getragen wird und das andere von dem Verbindungsteil und die zusammenwirken, um das Verbindungsteil in seine Unterbrechungsposition zu bewegen, wenn der Rotor von einer seiner Kontaktwinkelpositionen entfernt angeordnet ist;
- der Rotor und das Gehäuse umfassen Einrichtungen, die zusammenwirken, um die Winkelstrecke des Rotors zu begrenzen;
- der Rotor eines jeden Kontaktelementes der Vorrichtung umfasst einen Axialschaft der an einem ersten axialen Ende mit einem Antriebsvorsprung versehen ist und, an seinem gegenüberliegenden axialen Ende, mit einer komplementären Ausnehmung, wobei, wenn zwei Kommutatoren nebeneinander angeordnet sind, der Vorsprung des einen in die Ausnehmung des anderen eingreift, um die Rotoren der beiden in der Drehung miteinander zu verbinden;
- der Antriebsvorsprung und die Ausnehmung des Rotors eines jeden Kommutators umfasst Winkelindexierungseinrichtungen, die eine bestimmte winkelige Relativausrichtung zweier nebeneinander angeordneter Kommutatoren sichern;
- das Gehäuse eines jeden Kommutators umfasst, auf einer ersten transversalen Außenseite, Positioniernocken, und, auf einer gegenüberliegenden transversalen Seite, Öffnungen mit komplementärer Form, so dass, wenn zwei Kommutatoren nebeneinander angeordnet werden, die Nocken des einen axial von den Öffnungen des anderen aufgenommen werden, um die Relativposition der Gehäuse der zwei Kommutatoren zu indexieren;
- das Gehäuse des Kommutators umfasst einen ersten Hauptkörper, in dem hauptsächlich der Rotor angeordnet ist, wobei der Hauptkörper durch eine transversale Abdeckung verschlossen ist, deren eine Außenseite eine transversale Außenseite des Gehäuses bildet;
- die Vorrichtung umfasst eine Reihe von axial nebeneinander angeordneten Rotationskommutatoren, die durch Stege gegeneinander gedrückt sind, welche einen Abzweig zur axialen Ausrichtung besitzen, dessen zwei Enden radial gekrümmt sind, zum elastischen Einfügen in Ausnehmungen, die in den lateralen Außenseiten des Kommutators ausgebildet sind;
das Gehäuse von zumindest einem der Kommutatoren umfasst eine Befestigungsöse, die sich transversal erstreckt und die vorgesehen ist, um an einem Sockel durch Fixiermittel befestigt zu werden.
Andere Charakteristika und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung, die sich zum Verständnis der selben auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, darin zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die eine modulare elektrische Kommutationsvorrichtung zeigt, umfassend: vier Kommutatoren entsprechend der Vorgaben der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, gemäß eines anderen Winkels, eines Kommutators der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Explosionsansicht des Kommutators nach Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische, vergrößerte Explosionsansicht des Rotors und des Hauptkörpers des Gehäuses eines Kommutators gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine Draufsicht des Kommutators gemäß der Erfindung;
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 der Fig. 5 des Kommutators gemäß der Erfindung; und
Fig. 7 bis 9 drei schematische Draufsichten, die teilweise eine Ausführungsform der Erfindung illustrieren, die eine Verbesserung des Eingriffs und des Lösen der Kontakte zwischen den Kontaktkörnern und den festen Bereichen ermöglicht.
In der Fig. 1 ist eine modulare elektrische Kommutationsvorrichtung 10 dargestellt, mit vier rotativen Kommutatoren 12, die axial gemäß der Achse A1 ihrer Rotoren nebeneinander angeordnet sind.
Jeder der Kommutatoren 12, des Typs wie in Fig. 2 dargestellt, umfasst ein Gehäuse 14 mit im Wesentlichen quadratischer Form und einer axialen Erstreckung, die relativ gering ist. Die Gehäuse 14 des Kommutators 12 sind über ihre transversalen Lateralseiten 16, 18 in einer Weise aneinander befestigt, dass die Kommutationsvorrichtung einen kompakten Block bildet.
Jeder Kommutator 12 umfasst einen Verbinder 20 mit drei Abzweigen 21a, 21b, 21c zur Verbindung mit einem elektrischen (nicht dargestellten) Apparat. Die Abzweige 21 des Verbinders erstrecken sich transversal nach außen, in die Erstreckung des Kommutators 12. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verbinder 20 um einen genormten Typ, beispielsweise "HE 14" gemäß der Norm UTE-C 93-401.
Wie insbesondere in Fig. 3 zu sehen, umfasst das Gehäuse 14 des Kommutators 12 im Wesentlichen einen Hauptkörper 22, bei dem eine transversale Wand des Bodens 24 die transversale Lateralseite 16 trägt, sowie eine Abdeckung 26, deren Außenseite die transversale Lateralseite 18 des Gehäuses 14 bildet.
Der Rotor 18 des rotativen Kommutators 12 ist in Rotation um die Achse A1 in dem Gehäuse 12 aufgenommen.
Die drei Abzweige 21a, 21b, 21c des Verbinders 20 umfassen jeweils einen Kanal 30a, 30b, 30c der zusammen mit dem Hauptkörper 22 des Gehäuses 14 aus dem Material gearbeitet ist und der mit einer Öffnung 32 an seinem transversalen freien Ende versehen ist, um das transversale Einführen eines korrespondierenden männlichen Abzweigen (nicht gezeigt) eines korrespondierenden Verbinders zu ermöglichen, der mit einer Steuereinrichtung verbunden ist.
Wenn die Abdeckung 26 entfernt ist, sind die Kanäle 30 lateral ebenfalls geöffnet, um das Einführen einer weiblichen Kontaktklemme 34a, 34b, 34c in jeden derselben zu ermöglichen, realisiert aus einem elektrisch leitenden Material, und dazu bestimmt, in Kontakt mit den männlichen Abzweigen des korrespondierenden Verbinders zu stehen. Wenn die Abdeckung 26 sich auf dem Hauptkörper 26 befindet, schließen die transversalen Zonen 36 der Abdeckung 26 lateral die Kanäle 30.
Der Verbinder 20 des Kommutators 12 umfasst darüberhinaus einen elastischen Fuß 38, der mit einem Nocken 40 versehen ist, welcher die Unterbringung des korrespondierenden Verbinders ermöglicht.
Jede Klemme 34 ist durch ein Verbindungsband 42a, 42b, 42c jeweils mit einem ersten festen Kontakt: 44a verbunden, mit einem zweiten festen Kontakt 44b und einer Reibfläche 44c, die in dem Hauptkörper 22 des Gehäuses 14 um einen zylindrischen zentralen Raum angeordnet, sind, der dazu bestimmt ist, den Rotor 2 des Kommutators 12 aufzunehmen Die Klemmen 34 können an das korrespondierende Verbindungsband angeschweißt sein oder mit dem letzteren aus dem Material gearbeitet sein.
Wie insbesondere in Fig. 4 zu sehen, sind die ersten und zweiten festen Kontakte 44a und 44b in der Form einer Kontakttaste ausgebildet und sind im Wesentlichen um 80º versetzt gegenüber der Achse Al angeordnet und erstrecken sich in einer tangentialen Axialebene zum Rotor 28, an der Peripherie desselben.
Demgegenüber ist die Reibfläche 44c in der Form eines Metallblattes ausgebildet, das sich in einem Kreisbogen in einer Transversalebene des Kommutators 12 erstreckt. Die Reibfläche 44c erstreckt sich in einem Winkel, der zumindest dem Winkelabstand zwischen den zwei festen Winkelkontakten 44a, 44b entspricht.
Der Rotor 28 ist letztendlich dazu bestimmt, zwischen zwei Kontaktpositionen um seine Achse zu schwenken, in denen Kontakt zwischen der Reibfläche 44c, die mit der gemeinsamen Klemme 34c verbunden ist, und jeweils mit dem ersten Kontakt 44a oder dem zweiten festen Kontakt 44b besteht, die jeweils mit den Klemmen 34a, 34b verbunden sind.
Entsprechend der Lehre der Erfindung ist der Rotor 28 elektrisch in ununterbrochener Weise mit der Reibfläche 44c verbunden, über die gesamte Winkelstrecke zwischen den zwei Kontaktpositionen.
Hierzu umfasst der Rotor 28 einen Rotorkörper 46, der aus einem isolierenden Material gemacht ist, und im Wesentlichen eine kreisrunde Form aufweist und der ein Verbindungsstück 48 aus einem elektrisch leitenden Material trägt, realisiert beispielsweise durch Abschneiden und Falten eines Metallbleches.
Das Verbindungsstück 48 umfasst einen zentralen ringförmigen Teil 50, der von einem Hals 52 mit komplementärer Form aufgenommen ist, ausgebildet in der transversalen Seite des Rotorkörpers 46. Zwei transversale Arme 54, 56 erstrecken sich radial nach außen von dem zentralen ringförmigen Teil 50 und tragen jeweils ein Reibelement 58, dass dazu ausersehen ist, mit der Reibfläche 54c zusammenzuwirken, und ein Kontaktkorn 60, dass dazu ausersehen ist, mit dem einen oder dem anderen der ersten oder der zweiten festen Kontakte 44a, 44b als Funktion der Winkelposition des Rotors 28 zusammenzuwirken.
Das Reibelement 58 umfasst drei elastische Füße 62, von denen zwei, wie insbesondere in Fig. 6 zu erkennen, dazu ausersehen sind, mit einer transversalen Seite der Fläche 44c zusammenzuwirken, während der andere Fuß 62 mit der gegenüberliegenden Seite der Fläche 44c zusammenwirkt. Auf diese Weise etabliert das Reibelement 58 durch Bildung einer Klammer einen elektrischen Kontakt mit der Reibfläche 44c bei Autorisierung einer gewissen Ungenauigkeit bezüglich der axialen Relativposition des Rotors 28 und der Reibfläche 44c. Die freien Enden der Füße 62 des Reibelementes 58, die axial gegen die Reibfläche 44c anliegen, sind so ausgebildet, dass sie einen elektrischen Kontakt guter Qualität sicherstellen.
Wie insbesondere in der Fig. 6 zu sehen, ist das Kontaktkorn 60 in einer axialen Tangentialebene zum Rotor 28 an der Peripherie desselben angeordnet, in einer Weise, dass es gegenüber den festen Kontakten 44a, 44b liegt.
Um einen optimalen Kontakt zwischen dem Kontaktkorn 60 und den fixen Kontakttasten 44a, 44b sicherzustellen, ist das Verbindungsteil 48 in der Lage, bezüglich des Rotorkörpers 46 in eine Richtung, diametral zu den zwei transversalen gegenüberliegenden Armen 54, 56, zu gleiten.
Hierzu ist der zentrale ringförmige Teil 50 des Verbindungsteiles 48 mit einem radialen Spiel in dem Hals 52 des Rotorkörpers 46 aufgenommen. Darüber hinaus drückt eine Kompressionsfeder 64, die in einer halbzylindrischen Aufnahme 66 zur radialen Orientierung, angeordnet unterhalb des transversalen Armes 56, geführt ist, das Korn 60, radial nach außen, Kontakt mit der fixen Kontakttaste 44a, 44b.
Es ist festzustellen, dass der Kontakt des Verbindungsteiles 48 mit der Reibfläche 44c unabhängig von der Position des Verbindungsteiles 48 in diametraler Richtung der zwei transversalen Arme 54, 56 aufrechterhalten wird. Dank der Ausbildung des Reibelementes 58, das gegen die Reibfläche 44c in axialer Richtung anliegt und nicht in radialer Richtung. Auf diese Weise bestimmt die radiale Abmessung der Fläche 44c die zulässige radiale Bahn des Verbindungsstückes 48 bezüglich des Rotorkörpers 56.
Diese Anordnung erlaubt auch das Auffangen von Koaxialitätsfehlern zwischen dem Rotor 28 und dem Gehäuse 14 des Kommutators 12.
Darüber hinaus umfasst das Verbindungsteil 48 Einrichtungen, die es ermöglichen, seine Ausfederung bezüglich des Rotorkörpers 46 auf ein simples Gleiten in diametraler Richtung der zwei transversalen Arme 54, 56 zu begrenzen.
Hierzu sind diese jeweils mit Anschlägen 70 versehen, die in einer axialen Ebene parallel zur diametralen Richtung der zwei transversalen Arme 54, 56 orientiert sind. Jedes Paar von Anschlägen 70 eines Armes 54, 56 überlappt einen parallelepipedischen Block 72 des Rotorkörpers 46. Die parallelepipedischen Blöcke 72 erstrecken sich radial unterhalb eines jeden der transversalen Arme S4, 56 und umfassend zwei parallele gegenüberliegende Seiten, mit denen die Anschläge 70 zusammenwirken.
Auf diese Weise ist die Aufnahme 66 der Führung der Feder 54 in einem parallelepipedischen Block 72 ausgebildet, der unterhalb des transversalen Armes 56 angeordnet ist, welcher das Kontaktkorn 60 trägt.
In Abwandlung kann die Führung des Verbindungsteiles 48 auch einfach dadurch realisiert werden, dass vorgesehen ist, dass die Längsränder mit einer im Wesentlichen radialen Ausrichtung eines jeden der Arme 54, 56, mit den gegenüberliegenden parallelen Seiten des Rotorkörpers 46 zusammenwirken.
Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung wurde die Möglichkeit des Auftretens von elektrischen Bögen während der Kommutierung stark begrenzt, d. h. wenn der Rotor 28 des Kommutators 12 sich von einer zur anderen seiner Kontaktpositionen bewegt.
Während der gesamten Winkelbewegung wurde zugesehen, dass das Reibelement 58 in Kontakt mit der Reibfläche 44c steht, was die Bildung eines Lichtbogens auf dieser Höhe verhindert.
Darüber hinaus, wenn der Rotor von der einen zur anderen seiner Kontaktpositionen geht, bewegt sich das Kontaktkorn 60 gegenüber einer zylindrischen Innenseite 68 des Hauptkörpers 22 des Gehäuses 14, das mit axialen Rillen versehen ist, was zumindest eine Reduzierung der Dauer der elektrischen Bögen, die auftreten können, ermöglicht.
In den Fig. 7 bis 9 wurde in schematischer Art und Weise eine Variante der Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die es ermöglicht, die Kommutation noch einmal zu verbessern, und die insbesondere die Kontrolle des Auftretens elektrischer Bögen im Moment des Eingreifens oder des Lösens des Kontaktes zwischen dem Kontaktkorn 60 und einer der Flächen 44a, 44b ermöglicht.
Das hier illustrierte Prinzip besteht in der Nutzung der Möglichkeit einer radialen Ausfederung des Verbindungsteiles 48 bezüglich des Rotorkörpers 40. Hierbei handelt es sich darum, dass im Moment, in dem der Rotor 28 sich aus einer seiner Winkelkontaktpositionen bewegt, ein Versatz des Kontaktkornes 60 radial nach innen provoziert wird, um den elektrischen Kontakt zwischen dem Korn 60 und der Fläche 44a und 44b sehr schnell zu trennen.
Auf diese Weise, während demgegenüber der Rotor 28 in einer seiner Kontaktwinkelpositionen ist, kann das Kontaktkorn 60 radial nicht in Kontakt mit der korrespondieren Fläche kommen, außer wenn es perfekt winklig mit der korrespondieren Fläche 44 ausgerichtet ist.
Hierzu umfasst der Kommutator 12 gemäß der Erfindung darüber hinaus einen Kragen 118, der sich axial im Zentrum des ringförmigen Teils 50 des Verbindungsteils 48 erstreckt und der beispielsweise an der Abdeckung 26 des Gehäuses 14 befestigt ist. Der fixe Kragen 118 umfasst zwei Höcker 120, die sich radial nach außen erstrecken, um zwei Nockenvorsprünge zu bilden, die mit dem Innenrand 122 des ringförmigen Teils 50 des Verbindungsteils 48 zusammenwirken sollen.
Der Innenrand 122 selbst zeigt demgegenüber zwei Rampenelemente 124, die ein Nockenbahn durch eine radiale Ausnehmung nach innen bezüglich der kreisförmigen allgemeinen Kontur des Innenrandes 122 bilden. Wenn der Rotor 28 von einer zur anderen seiner Kontaktpositionen bewegt wird, sind die zwei Rampenelemente 124 in der Lage, in Anlage gegen einen der Höcker 120 des Kragens 118 zu kommen, unter dem Effekt der Rückstellfeder 64.
Wie in der Fig. 7 zu sehen, wenn der Rotor 28 in Kontaktposition ist, ist keiner der Nockenbahnen 124 des Innenrandes 122 des Verbindungsteils 48 in Kontakt mit einem der Höcker 120 in einer Weise, dass die Rückstellfeder 124 das Verbindungsteil 48 radial beaufschlagen kann, so dass das Korn 60 in perfektem Kontakt mit der Fläche 44a, 44b steht, korrespondierend mit der Position des Rotors 28.
Demgegenüber, wenn der Rotor 28 aus dieser Kontaktposition entfernt ist, kann man in der Fig. 8 sehen, dass einer der Höcker 120 und eines der Rampenelemente 124 des Randes 122 zusammenwirken, um das Kontaktkorn 60, das von dem Verbindungsteil 48 getragen wird, radial nach innen zu bewegen, um den Kontakt zwischen dem Korn 60 und der Fläche 44 sehr schnell zu unterbrechen, bevor diese vollständig aus einer Ausrichtung zueinander entfernt sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 9 zu sehen, dass, wenn der Rotor 28 in einer Zwischenposition zwischen den zwei Kontaktpositionen ist, eines der Rampenelement 124 in Kontakt mit einem der Höcker 120 steht.
In umgekehrtem Sinne, wenn der Rotor 28 aus einer seiner Kontaktpositionen zu dieser Zwischenposition bewegt wird, wird das Verbindungsteil 48 progressiv radial nach innen gezogen, durch den Kontakt eines der Höcker 120 des festen Kragens 118 mit einem der Rampenelement. 124 des Randes 122, um nicht erst im letzten Moment gelöst zu werden, indem das Kontaktkorn 60 fast perfekt mit der Kontaktfläche 44 ausgerichtet ist. Man verbessert so die Kommutation durch Begrenzung des Auftretens von schädlichen elektrischen Lichtbögen.
Auf diese Weise zeigt der Kommutator 12 gemäß der Erfindung eine große Zuverlässigkeit in der Zeit gegenüber den Verschlechterungen aufgrund von elektrischen Lichtbögen, wobei die letzteren eine allgemeine Hauptquelle von Fehlfunktionen von Kommutatoren sind.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind perfektionierte Einrichtungen vorgesehen, die es ermöglichen, die Rotoren 28 von zwei nebeneinander angeordneten Kommutatoren 12 in der modularen Vorrichtung 10 in Rotation zu verbinden.
Hierzu umfasst der Rotor 28 einen zentralen Schaft 74, der an einem ersten axialen Ende ein Antriebsquadrat 76 umfasst und an seinem gegenüberliegenden axialen Ende eine Ausnehmung 78 mit komplementärer Form zu derjenigen des Quadrates 76.
Das axiale Ende des Schaftes 74, der das Antriebsquadrat. 76 trägt, dringt durch eine kreisförmige Öffnung 80 zur Außenseite des Gehäuses 14, ausgebildet in der transversalen Wand des Bodens 24 des Hauptkörpers 22 des Gehäuses 14. Darüberhinaus ist die Ausnehmung 78 durch eine zweite kreisförmige Öffnung 82 zugänglich, die in der Abdeckung 26 ausgebildet ist.
Auf diese Weise, wenn zwei Kommutatoren 12 axial nebeneinander angeordnet sind, in einer Weise, dass die transversalen Außenseiten 16, des Hauptkörpers 22 des Gehäuses 14 des einen in Kontakt mit der transversalen Außenseite 18 der Abdeckung 26 des anderen steht, greift das Antriebsquadrat 76 des ersten in die Ausnehmung 78 des zweiten ein, um eine Rotationsverbindung der zwei Rotoren 28 sicherzustellen.
Darüberhinaus ist die Ausnehmung 78 mit einem Indexierungsvorsprung 84 vorgesehen, der dazu bestimmt ist, in eine komplementäre Ausnehmung 86 aufgenommen zu werden, die an dem Antriebsquadrat 76 des nebengeordneten Kommutators 12 ausgebildet ist. Auf diese Weise stellt man sicher, dass die Rotoren 28 der zwei nebeneinander angeordneten Kommutatoren 12 dieselbe Winkelposition bezüglich ihres jeweiligen Gehäuses einnehmen.
Um das Winkelspiel zwischen zwei derart gekoppelten Rotoren zu begrenzen, kann man das Antriebsquadrat 76 mit einer Reihe von Vorsprüngen (nicht dargestellt) versehen, die in den axialen Lateralseiten des Antriebsquadrates 76 ausgebildet sind, benachbart zu den vier Winkeln. Diese Vorsprünge, die sich axial erstrecken, machen es notwendig, dass das Quadrat 76 mit einer gewissen Kraft in die Ausnehmung 78 in Eingriff kommt.
Wie in der Fig. 1 zu sehen, wenn mehrere Kommutatoren 12 axial nebeneinander angeordnet sind, um eine Kommutationsvorrichtung 10 zu bilden, ist nur das Antriebsquadrat 76 des einen Kommutators 12 zu erkennen, das an einem axialen Ende der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Das Antriebsquadrat 76 ist somit geeignet, mit einem Steuerorgan (nicht dargestellt) verbunden zu werden. Auf diese Weise ist die Gesamtheit der Rotoren 28 der Kommutatoren 12 der Vorrichtung 10 miteinander verbunden und mechanisch durch den Hauptkommutator gesteuert.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird sichergestellt, dass die Gehäuse 14 der zwei nebeneinander angeordneten Kommutatoren 12 korrespondierend zueinander angeordnet sind, dank der Positioniernocken 88, die sich axial von der transversalen Außenseite 18 der Abdeckung 26 erstrecken, um von den Öffnungen 90 mit komplementärer Form aufgenommen zu werden, die in den transversalen Außenseiten 16 des Hauptkörpers 22 des Gehäuses 14 ausgebildet sind Darüberhinaus umfasst das Ende des Schaftes 74 des Rotors 28, der das Antriebsquadrat 76 trägt, einen zylindrischen Oberflächenbereich 92 der Achse A1, der von der kreisförmigen Öffnung 82 der Abdeckung 26 aufgenommen wird, durch die die Ausnehmung 78 zugänglich ist, was zur Positionierung beiträgt.
Wie in den Fig. 4 bis 6 zu erkennen, umfasst die transversale Wand des Bodens 24 des Hauptkörpers 22 des Gehäuses 14 an einer Innenseite zwei konzentrische Kragen 94, 96, die einen kreisförmigen Hals 98 begrenzen, in dem ein korrespondierender ringförmiger Kragen 100 des Rotors 28 aufgenommen ist. Darüber hinaus erstreckt sich der Verbindungsarm 42b, der die Klemme 34b mit dem zweiten festen Kontakt 44b verbindet, teilweise bis zum Boden des ringförmigen Halses 98.
Um den kreisförmigen Weg des Rotors 28 zu begrenzen, umfasst der letztere einen Anschlag 102, der oberhalb des Kontaktkornes 60 ausgebildet ist, und der sich radial nach innen erstreckt, bezüglich des Rotorkörpers 46, in einer Weise, dass er in Anschlag gegen die Seiten des Anschlages 104, 106 kommt, ausgebildet in der Form von radialen Absätzen in der zylindrischen Innenseite 68 des Hauptkörpers 22 des Gehäuses 14.
Wie insbesondere in der Fig. 3 zu sehen, ist es vorgesehen, dass die vier Kommutatoren 12, die die modulare Vorrichtung 10 bilden, axial durch eine Reihe von drei Stegen 108 gegeneinander gehalten werden, die einen axialen Hauptorientierungsabzweig 111 umfassen, wobei die zwei Enden 111 radial gebogen sind, um von den Ausnehmungen 112, 114 aufgenommen zu werden, die jeweils in dem Hauptkörper 22 des Gehäuses 14 ausgebildet sind, sowie in der Abdeckung 26, jeweils der zwei Kommutatoren am Ende der Vorrichtung.
Darüberhinaus umfasst der Hauptkörper 22 des Gehäuses 14 eine Fixieröse 116, die sich transversal von einer lateralen Seite mit axialer Orientierung erstreckt, und die mit einem Durchgang versehen ist, beispielsweise für eine Fixierschraube, der Kommutationsvorrichtung 10 auf einem Sockel. Eventuell können gewisse Kommutatoren 12 der Vorrichtung 10 nicht mit der Fixieröse versehen sein.
In vorteilhafter Weise ist es möglich axial mehrere Kommutationsvorrichtungen 10 anzuordnen, um eine Kommutationsanordnung 8, 12 oder mehrere Kommutatoren 12 zu bilden. Zwei Kommutatoren 12 am Ende der zwei aneinandergefügten Vorrichtungen 12 sind nebeneinander angeordnet, wie vorhergehend für die zwei nebeneinander angeordneten Kommutatoren in derselben Vorrichtung 10 gesehen.
Auf diese Weise realisiert man einerseits eine perfekte Relativpositionierung der Vorrichtungen 10 dank der Nocken 88 und andererseits einen simultanen Antrieb der Rotoren 28 der nebeneinander angeordneten Vorrichtungen 10.

Claims

1. Modulare Vorrichtung zur elektrischen Kommutierung des Typs, bestehend aus einer Reihe von rotativen Kommutatoren (12), axial nebeneinander angeordnet, des Typs, bei dem jeder Kommutator (12) einen Rotor (28) umfasst, der zur Rotation um seine Achse (A1) in einem Gehäuse (14) des Kommutators (12) montiert ist, und der in der Lage ist, zwei Winkelkontaktpositionen einzunehmen, in denen er elektrisch mit einer gemeinsamen festen Klemme (34c) des Kommutators (12) verbunden ist, jeweils mit einer ersten (34a, 44a) oder einer zweiten (34b, 44b) festen Kontaktklemme des Kommutators (12), und des Typs, bei dem Einrichtungen vorgesehen sind, durch die die Rotoren (28) eines jeden Kommutators (12) simultan in Rotation versetzt werden, mit Hilfe eines einzigen Steuerorgans, in die eine oder andere der zwei Kontaktpositionen, in denen in jedem Kommutator (12) ein Kontaktkorn (60), das von dem Rotor (28) getragen wird, mit der einen oder anderen der zwei Kontaktflächen (44a, 44b) zusammenwirkt, von denen jede elektrisch mit einer der festen Kontaktklemmen (34a, 34b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Rotor (28) sich zwischen seinen zwei Kontaktpositionen bewegt, das Kontaktkorn (60) sich gegenüber einer Innenseite (68) in Kreisbogenform des Gehäuses (14) des Kommutators (12) bewegt, und dadurch, dass die Innenseite (68) mit Orientierungsrillen versehen ist, die im Wesentlichen parallel zur Achse (A1) des Rotors (28) ausgerichtet sind.

2. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (44a, 44b) in einer Tangentialebene zum Rotor (28) ausgebildet sind, und dadurch, dass das Kontaktkorn (60) an einem peripheren Rand des Rotors (28) angeordnet ist.

3. Kommutationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Klemme (34c) eines jeden Kommutators (12) mit einer Reibfläche (44c) verbunden ist, mit der der Rotor (28) des Kommutators (12) zusammenwirkt, und dadurch, dass die Reibfläche (44c) sich in einem Kreisbogen zumindest entsprechend der Winkelstrecke des Rotors (28) zwischen seinen zwei Kontaktpositionen erstreckt, und dadurch, dass der Rotor (28) in ununterbrochener Art und Weise mit der Reibfläche (44c) über die gesamte Winkelstrecke zusammenwirkt.

4. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (44c) in der Form eines metallischen Blattes ausgebildet ist, das sich in einer Ebene rechtwinklig zur Rotationsachse (A1) des Rotors (28) erstreckt, an der Peripherie desselben, und dadurch, dass der Rotor (28) ein Reibelement (58) umfasst, das zumindest zwei gegenüberliegende elastische Füße (62) umfasst, die jeweils in axialer Richtung gegen eine der gegenüberliegenden Seiten der Reibfläche (44c) drücken.

5. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) einen Körper aus isolierendem Material (46) umfasst, der in Rotation in dem Gehäuse (14) geführt ist, und an dem ein leitendes Verbindungsteil (48) angeordnet ist, dass das Reibelement (58) und das Kontaktkorn (60) trägt und verbindet.

6. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (48) geeignet ist, bezüglich des Rotors (28) auf einem Strahl des Rotors (28) zu gleiten, der durch das Kontaktkorn (60) geht, und dadurch, dass das Verbindungsteil (48) durch Einrichtungen zum elastischen Vorspannen (64) befestigt ist, um ein Hervorstehen des Kontaktkornes (60) radial nach außen zu provozieren.

7. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (48) einen zentralen kreisförmigen Teil (50) umfasst, der mit einem radialen Spiel in einem kreisförmigen Hals (52) des Rotorkörpers (46) aufgenommen ist, und zwei radiale Arme (54, 56) die jeweils das Reibelement (58) und das Kontaktkorn (60) tragen.

8. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Arme (54, 56) des Verbindungsteiles (48) im Wesentlichen diametral gegenüberliegend vorgesehen sind, und dadurch, dass sie Führungseinrichtungen (70) des Verbindungsteiles (48) in Gleitrichtung umfassen.

9. Kommutationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Rotor (28) von einem seiner Winkelkontaktpositionen winkelig entfernt ist, das Verbindungsteil (48) radial gegen die elastischen Vorspanneinrichtungen (64) durch Exzentereinrichtungen (120, 124) versetzt ist, bis in eine radiale Position zur Unterbrechung des Kontakts zwischen dem Kontaktkorn (60) und der korrespondierenden Kontaktfläche (44a, 44b).

10. Kommutationsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentereinrichtungen zumindest einen Nockenvorsprung (120) und ein Nockenprofil (124) umfassen, wobei das eine von dem Gehäuse (14) und das andere von dem Verbindungsteil (48) getragen wird, und die zum Versatz des Verbindungsteiles (48) in seine Unterbrechungsposition zusammenwirken, wenn der Rotor (28) von einer seiner Winkelkontaktposition entfernt ist.

11. Kommutationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) und das Gehäuse (14) Einrichtungen (102, 104) umfassen, die zur Begrenzung der Winkelstrecke des Rotors (28) zusammenwirken.

12. Kommutationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) eines jeden Kommutators (12) zu der Vorrichtung (10) einen axialen Schaft (74) umfasst, der an einem ersten axialen Ende mit einem Antriebsvorsprung (76) zu versehen ist, und an seinem gegenüberliegenden axialen Ende mit einer Ausnehmung (78) mit komplementärer Form, und dadurch, dass wenn zwei Kommutatoren (12) nebeneinander angeordnet sind, der Vorsprung (76) des einen axial in die Ausnehmung (78) des anderen eingreift, um die Rotoren (28) der zwei Kommutatoren (12) rotativ zu verbinden.

13. Kommtutationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsvorsprung (76) und die Ausnehmung (78) des Rotors (28) eines jeden Kommutators (12) Winkelindexierungseinrichtungen (84, 86) umfassen, die eine bestimmte relative Winkelausrichtung der Rotoren (28) der zwei nebeneinander angeordneten Kommutatoren (12) sicherstellen.

14. Kommutationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) eines jeden Kommutators (12) an einer ersten transversalen Außenseite (18) Positioniernocken (88) umfasst und auf einer transversalen gegenüberliegenden Außenseite (16), Öffnungen (90) mit komplementärer Form, so dass, wenn zwei Kommutatoren (12) nebeneinander angeordnet sind, die Nocken (88) des einen axial in den Öffnungen (90) des anderen aufgenommen sind, um die Relativposition der Gehäuse (14) der zwei Kommutatoren (12) zu bestimmen.

15. Kommutationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) des Kommutators (12) einen Hauptkörper (22) umfasst, in dem insbesondere der Rotor (28) angeordnet ist, und dadurch, dass der Hauptkörper (22) durch eine transversale Abdeckung (26) geschlossen ist, deren eine Außenseite eine transversale Außenseite (18) des Gehäuses (14) bildet.

16. Kommutationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Reihe von rotativen Kommutatoren (12) umfasst, die axial nebeneinander angeordnet sind, und die durch Stege (108) gegeneinander gedrückt sind, umfassend einen Zweig (110) zur axialen Orientierung, wobei die zwei Enden (111) radial gebogen sind, um durch elastisches Einfügen in die Ausnehmungen (112, 114) aufgenommen zu werden, die in den lateralen Außenseiten (16, 18) der Kommutatoren (12) ausgebildet sind.

17. Kommutationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) zumindest eines der Kommutatoren (12) eine Fixieröse (116) umfasst, die sich transversal erstreckt, und die vorgesehen ist, um durch eine Fixiereinrichtung an einem Sockel fixiert zu werden.