ES2236667T3 - Perfeccionamientos en/o relativos a los colectores. - Google Patents

Abstract

Colector que comprende una base de colector (10) de material aislante, una pluralidad de terminales de colector (20) cada uno de los cuales comprende una porción de terminal (21) y una porción de contacto (22) y una pluralidad de delgas de carbón (30) formadas en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de los terminales, caracterizado porque cada delga de carbón tiene una porción interior (31, 31a, 31b, 31c) de grafito moldeado adyacente a la base y una o más porciones expuestas exteriores (32, 32a, 32b, 32c) que contienen o están formadas en grafito sinterizado (33, 33c).

Description

Perfeccionamientos en/o relativos a los colectores.

Esta invención se refiere a un colector, y más particularmente a un colector de delgas de carbón para un motor eléctrico, y a un método de fabricación de tal colector.

Los colectores de delgas de carbón son conocidos pero presentan la desventaja de que tienen una resistencia de interfaz muy alta con las escobillas de un motor. Tal colector es descrito en el documento EP-A-1.003.269. La presente invención pretende reducir esta resistencia de interfaz con el fin de mejorar el rendimiento del motor.

De acuerdo con la presente invención se proporciona un colector que comprende una base de colector de material aislante, una pluralidad de terminales de colector cada uno de los cuales comprende una porción de terminal y una porción de contacto y una pluralidad de delgas de carbón formadas en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de los terminales teniendo cada delga de carbón una porción interior de grafito moldeado adyacente a la base y una o más porciones exteriores expuestas que contienen grafito sinterizado o están formadas con este mismo material.

Rasgos preferidos y/u opcionales de la invención, junto con métodos de producción de realizaciones preferidas del colector, son expuestos en las reivindicaciones 1 a 9 y 11 a 13, respectivamente.

Se va a describir ahora la invención más particularmente, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompaña, en los que:

la figura 1 es una vista seccional de una primera realización de un colector, de acuerdo con la presente invención,

la figura 2 es una vista en perspectiva desde el frente y un lado de la base del colector mostrado en la figura 1 a escala reducida,

la figura 3 es una vista en perspectiva desde la parte posterior y un lado de la base del colector mostrado en la figura 2 igualmente a escala reducida,

la figura 4 es una vista en planta del colector también a escala reducida,

la figura 5 es una vista en perspectiva de un terminal de colector,

la figura 6 es una vista en perspectiva de una carcasa para los terminales también a escala reducida,

la figura 7 es una vista en sección de una segunda realización de un colector de acuerdo con la presente invención,

la figura 8 es una vista en sección de una tercera realización de un colector de acuerdo con la presente invención, y

la figura 9 es una vista en sección de una cuarta realización de un colector de acuerdo con la presente invención.

El colector mostrado en los dibujos está destinado a ser usado con pequeños motores eléctricos, particularmente con motores cc de imán permanente. El colector mostrado en las figuras 1 a 8 es lo que se conoce habitualmente por un colector planar para usar con escobillas que reposan axialmente contra las superficies de contacto planares del colector, en vez de apoyarse radialmente como en el caso de un colector cilíndrico. No obstante, la invención es igualmente aplicable a los colectores cilíndricos como se muestra en la figura 9 de los dibujos.

Haciendo referencia primeramente a las figuras 1 a 6, la base del colector 10 aquí mostrado es de material moldeado y comprende una pared frontal circular 11 y una falda cilíndrica 12 que se extiende hacia atrás de la pared frontal 11. La base 10 tiene también una protuberancia central 13 por la que se puede instalar la base 10 en un árbol de inducido (no mostrado).

Una pluralidad de nervios circunferencialmente espaciados que se extienden axialmente 14 están previstos en la superficie interior de la falda 12, para un fin que será explicado más adelante.

La pared frontal 11 tiene una abertura central 45 alineada con la protuberancia 13, ocho vaciados equiangularmente espaciados, alargados y extendidos radialmente 15 y una abertura alargada, a modo de rendija 16 radialmente alineada con cada vaciado 15.

Cada vaciado 15 se comunica en su extremo radialmente interior con una abertura 17.

Cada vaciado 15 está también asociado con dos aberturas 18, una a cada lado de un respectivo vaciado 15 y adyacentes a su extremo radialmente exterior.

La pared frontal 11 tiene también un anillo exterior de hendiduras angularmente espaciadas 19.

El terminal del colector 20 mostrado en la figura 5 comprende una porción terminal 21 y una porción de contacto 22. La porción de contacto 22 presenta la forma de un dedo que incorpora tres aberturas 23, 24 y 25. La porción terminal 21 es rectangular (como puede verse en vista desarrollada) con su eje menor coincidente con el eje longitudinal de la porción de contacto 22. La porción terminal 21 tiene una porción central recortada 26 que es simétrica con respecto a los ejes tanto mayor como menor de la porción terminal 21. La porción recortada 26 se reduce desde su anchura mayor en el centro de la porción terminal 21 a dos hendiduras 27. Dos cuchillas 28 se proyectan a corta distancia dentro de cada hendidura 27. Estas cuchillas 28 forman bordes afilados para cortar el aislamiento en una porción de conector de un devanado de inducido. La porción terminal 21 tiene también dos barbas 29 para un fin que se verá más adelante.

Para ensamblar los dedos 20 con la base 10, se empuja los dedos 22 a través de las respectivas aberturas 16 de la base 10 y después se curva los dedos 22 sobre los respectivos vaciados 15 para que se extiendan radialmente hacia dentro.

Luego se forma delgas de colector de carbón 30 en la pared frontal de la base del colector 10 encima de los dedos 22. Esto se consigue por prensado en caliente de un disco de material de grafito sobre la pared frontal 11 y cortando después el disco en ocho delgas individuales 30. El disco está formado por dos capas 31 y 32 que han sido prensadas juntas en frío. La capa 31 es de grafito moldeable que incluye un ligante y la capa 32 es una capa de grafito moldeable que contiene nuevamente un ligante pero que contiene también partículas machacadas de grafito sinterizado 33 que tienen típicamente una dimensión mínima de 0,15 mm y que pueden tener típicamente una dimensión máxima de 0,25 mm. Durante el prensado en caliente, el ligante es reblandecido (posiblemente licuado) y esto permite a la capa 31 fluir bajo presión a través de las aberturas 23, 24 y 25 en los dedos 22 y dentro de los vaciados 15, dentro de las hendiduras 19 y a través de las aberturas 17 y 18 para anclar el disco a la base 10. Las ocho capas exteriores 32 forman una superficie de contacto con las escobillas de un motor y las partículas embebidas 33, que están parcialmente descubiertas, sirven para reducir la resistencia de interfaz entre escobillas y delgas y proporcionan un mejor flujo de corriente.

Haciendo ahora referencia a la figura 6, se muestra aquí una carcasa 35 para las porciones terminales 21 de los terminales 20. Esta carcasa 35 es de forma parecida a una corona y tiene una protuberancia central 36 para recibir el árbol de inducido y ocho porciones de carcasa que se extienden radialmente hacia fuera 37 igualmente espaciadas alrededor de la circunferencia de la protuberancia 36. Cada una de las porciones de la carcasa 37 define un vaciado de carcasa 38 y se usa para efectuar la conexión entre una porción respectiva del devanado de inducido y una de las porciones terminales 21 de los terminales 20. Cada porción de carcasa 37 tiene paredes laterales 39, una pared de extremo 40, y una tapa 41. Las paredes laterales 39 son paralelas al eje longitudinal de la protuberancia 36.

Un talón 42 se proyecta centralmente desde la superficie interna de la pared de extremo 40 y se extiende dentro de la porción de carcasa 37 aproximadamente a lo largo de la mitad de la longitud de las paredes laterales 39. El talón 42 se extiende paralelo con el eje longitudinal de la protuberancia 36 y sólo está conectado a la carcasa 35 por la pared de extremo 40. Cada pared lateral 39 tiene una hendidura 43 que se extiende paralela al eje longitudinal de la protuberancia 36, desde el extremo de colector de la carcasa 35 en una longitud que termina al nivel del extremo libre del talón 42. Una porción de un devanado de inducido puede pasar a través de las hendiduras 43 de forma que la porción de devanado descanse en el extremo del talón.

Durante la ensambladura del inducido de un motor eléctrico, se coloca la carcasa 35 sobre el árbol de inducido. El hilo conductor del devanado de inducido se introduce dentro de una de las porciones de carcasa 37 tendiendo el extremo del hilo en las hendiduras 43 previstas en las paredes laterales 39. El hilo es pasado nuevamente por la porción de carcasa 37 hasta que se apoye contra el talón 42. A partir de este comienzo se arrolla la primera bobina de inducido. Al final del arrollamiento de la bobina, se indiza el inducido y se tiende el hilo del mismo modo en la siguiente porción de carcasa 37 sin romper la continuidad del hilo. Este proceso se repite hasta que se han arrollado todas la bobinas y se tiende entonces el extremo de cola del arrollamiento en las hendiduras 43 de la primera porción de carcasa 37 y se empuja nuevamente hasta que sea adyacente al extremo del conductor que se coloca contra el talón 42 al comienzo de la operación de arrollamiento. Entonces se corta el hilo y se retira el inducido de la máquina de bobinar.

La carcasa 35 tiene ahora una porción de devanado comprendiendo colchado del hilo aislado en cada una de las porciones de carcasa 37. Cada una de las porciones de devanado está bajo tensión y es apretada contra el respectivo talón 42. La base del colector 10, junto con los terminales 20 y delgas de colector 30, se desliza entonces a lo largo del árbol de inducido de manera que las porciones de terminal 21 de los terminales entren en las respectivas porciones de carcasa 37 y las porciones de carcasa se sitúen entre los nervios 14. Cuando se aproxima cada porción de terminal 21 a una porción de devanado mantenida en una porción de carcasa 37, las hendiduras 27 se desplazan sobre el hilo. Las cuchillas 28 seccionan el aislamiento de hilo que se deforma cuando las hendiduras se desplazan sobre el hilo. Se proporciona así un contacto íntimo metal con metal entre el hilo y las porciones terminales 20. Las barbas 29 agarran la tapa 41 de la carcasa 35 y por consiguiente retienen las porciones terminales 21 dentro de la carcasa 35.

El colector mostrado en la figura 7 es idéntico al mostrado en la figura 1 si se exceptúa las delgas 30a. Las delgas 30a tienen dos capas 31a y 32a. La capa 32a es una capa preformada de grafito sinterizado. Esta capa 32a es formada inicialmente como un disco que es moldeado por prensado en caliente en la base 10 con la capa 31a, que es de grafito moldeable entre ellas. Como se muestra, la capa 32a tiene preferiblemente una pluralidad de nervios anulares concéntricos 34 en su cara posterior que se proyectan dentro de la capa 31a. Esto ayuda a enclavar la capa 32a con la capa 31a e incrementa el área de flujo de la corriente desde una capa a la otra. Las capas 31a y 32a se cortan entonces para formar ocho delgas de colector individuales 30a.

El colector de la figura 8 es también idéntico al mostrado en la figura 1 si se exceptúa las delgas del colector 30b. Las delgas 30b comprenden una masa 31b de grafito moldeable y al menos un elemento circular concéntrico, pero con preferencia cinco elementos 32b embebidos en la superficie exterior de la masa 31b. Los elementos circulares concéntricos 32b son preformados en grafito sinterizado y moldeados por prensado en caliente con la base por la masa de grafito moldeable 31b. La masa 31b, junto con los elementos circulares 32b, se divide entonces por corte en ocho delgas individuales.

El colector mostrado en la figura 9 es un colector cilíndrico contrariamente a un colector planar. El colector comprende una base 10c, terminales 20c y delgas de colector de carbón 30c. Las delgas 30c comprenden dos capas 31c y 32c que han sido prensadas en frío entre sí. La capa 31c es de grafito moldeado que incluye un ligante y la capa 32c es una capa de grafito moldeable que contiene nuevamente un ligante pero conteniendo también partículas machacadas de grafito sinterizado 33c similares al colector mostrado en la figura 1. Las partículas embebidas 33c, como las partículas 33 mostradas en la figura 1 son parcialmente expuestas y sirven para reducir la resistencia de interfaz entre escobillas y delgas y proporcionan un mejor flujo de la corriente.

Los colectores descritos más arriba tienen porciones terminales que forman una conexión mecánica con el devanado de un motor. Los terminales de colector podrían estar provistos alternativamente de colas convencionales a las que se puede conectar el devanado de inducido por métodos tradicionales tales como por soldadura, estaquillado en caliente o engarzado.

Las realizaciones descritas más arriba son facilitadas a título de ejemplo solamente y varias modificaciones resultarán evidentes para las personas expertas en la materia sin apartarse del ámbito de la invención tal como queda definido en las reivindicaciones anexas.

Claims (13)

1. Colector que comprende una base de colector (10) de material aislante, una pluralidad de terminales de colector (20) cada uno de los cuales comprende una porción de terminal (21) y una porción de contacto (22) y una pluralidad de delgas de carbón (30) formadas en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de los terminales, caracterizado porque cada delga de carbón tiene una porción interior (31, 31a, 31b, 31c) de grafito moldeado adyacente a la base y una o más porciones expuestas exteriores (32, 32a, 32b, 32c) que contienen o están formadas en grafito sinterizado (33, 33c).

2. Colector según la reivindicación 1, en el que cada delga de carbón comprende una primera capa interior (31) de grafito moldeado formando dicha porción interior y una segunda capa exterior (32, 32c) de grafito moldeado que contiene partículas de grafito sinterizado (33, 33c) que forman dicha porción exterior.

3. Colector según la reivindicación 1, en el que cada delga de carbón comprende una primera capa interior (31a) de grafito moldeado formando la citada porción interior y una segunda capa exterior (32a) de grafito sinterizado que forma la citada porción exterior.

4. Colector según la reivindicación 3, en el que la segunda capa exterior (32a) incluye partes (34) que se proyectan dentro de la primera capa interior (31a).

5. Colector según la reivindicación 1, en el que cada delga de colector comprende una capa de grafito moldeado formando la citada porción interior (31b) y uno o más elementos de grafito sinterizado (32b) embebidos en la citada primera porción y formando las mencionadas porciones exteriores.

6. Colector según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en forma de colector planar.

7. Colector según la reivindicación 6, en el que la base (10) tiene un eje rotacional y superficies anterior y posterior que se extienden, al menos en parte, transversalmente al eje de rotación y en el que la porción de contacto (22) de cada terminal (20) se extiende a través de una respectiva primera abertura (16) en la base y está curvada para situarse contra/o en la proximidad inmediata de la superficie frontal de la base y la porción terminal (21) de cada terminal (20) tiene un borde afilado (28) para cortar el aislamiento en una porción de conector de un devanado y una hendidura (27), que durante el uso, acaballa y atrapa la citada porción de conector.

8. Colector según la reivindicación 6 o la reivindicación 7 en dependencia de la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que las segundas capas exteriores (32a) de las delgas de carbón definen una rendija de disco radialmente para formar las delgas de colector individuales.

9. Colector según la reivindicación 6 o la reivindicación 7 en dependencia de la reivindicación 5, en el que hay una pluralidad de elementos de grafito sinterizado parcialmente circulares (32b) dispuestos concéntricamente con respecto al eje rotacional de la base.

10. Colector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en forma de colector cilíndrico.

11. Método de fabricación de un colector según la reivindicación 6 en dependencia de la reivindicación 2, comprendiendo los pasos consistentes en:

(a)

prensar juntas en frío una capa de grafito moldeable (31) y una capa de grafito moldeable (32) que contienen partículas de grafito sinterizado (33) para formar un disco,

(b)

conectar los terminales (20) a la base (10), y después

(c)

moldear el disco con la base (10), y

(d)

dividir el disco en una pluralidad de delgas del colector (30).

12. Método de fabricación de un colector según la reivindicación 6 en dependencia de la reivindicación 3 o la reivindicación 4, comprendiendo los pasos consistentes en:

(a)

formar un disco (32a) de grafito sinterizado,

(b)

conectar los terminales (20) a la base (10), y después

(c)

moldear el disco (32a) de grafito sinterizado en la base con una capa (31a) de grafito moldeable entre ellos, y

(d)

dividir las capas de grafito moldeadas y sinterizadas en una pluralidad de delgas de colector (30).

13. Método de fabricación de un colector según la reivindicación 6 en dependencia de la reivindicación 5, comprendiendo los pasos consistentes en:

(a)

formar una pluralidad de elementos circulares (32b) de grafito sinterizado, siendo los elementos de diámetros diferentes,

(b)

conectar los terminales (20) a la base (10), y después

(c)

moldear los elementos circulares (32b) de manera concéntrica espaciada en la base (10) con una capa de grafito moldeable (31b), y después

(d)

dividir los elemento de grafito moldeado y de grafito sinterizado en una pluralidad de delgas de colector (30).