ES2294080T3 - Un commutador de segmento de carbono plano. - Google Patents
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Abstract
Un conmutador de segmento de carbono plano que comprende: una base conmutadora (10) de material aislante, teniendo la base (10) un eje rotacional y superficies frontal (11) y trasera que se extienden, al menos en parte, transversalmente respecto al eje rotacional; una pluralidad de terminales conmutadores (20) cada uno de los cuales comprende una parte terminal (21) y una parte de contacto (22); y una pluralidad de segmentos de carbono (30) formados en la superficie frontal (11) de la base (10) y sobre las partes en contacto (22), respectivamente, de los terminales, caracterizado porque la parte de contacto (22) de cada terminal (20) se extiende a través de una primera abertura (16) respectiva en la base (10) y está doblada para situarse contra o en proximidad cercana a la superficie frontal (11) de la base, y la parte terminal (21) de cada terminal (20) tiene un borde de corte (28) para aislamiento de corte en una parte conectora de un bobinado y una ranura (27) que, durante el uso, hace de horquilla y sujeta dicha parte conectora.
Description
Un conmutador de segmento de carbono plano.
Esta invención se refiere a un conmutador de
segmento de carbono plano para usar con haces de luz polarizada que
cargan axialmente contra superficies de contacto planas del
conmutador, en lugar de cargar radialmente como en el caso de un
conmutador cilíndrico.
Se sabe, por ejemplo a partir del documento EP
0583892, cómo proporcionar un conmutador plano en el que una
pluralidad de terminales conmutadores están montados sobre una base
conmutadora y sobremoldeados con segmentos de carbono. Sin embargo,
cada uno de los terminales de estos conmutadores planos conocidos
tiene raberas a las que la armadura de bobinado de un motor
eléctrico tiene que conectarse.
Numerosos métodos para efectuar dichas
conexiones tienen un uso popular. Cuando el bobinado se forma de
cable de baja temperatura, es normal emplear un método de soldadura
blanda y fundente. Como alternativa, se usa un pliegue en frío
sobre el cable que se ha separado del aislamiento para efectuar una
conexión. Cuando se manejan cables de alta temperatura es necesario
aplicar calor, y también posiblemente aplicar fundente para retirar
el recubrimiento del aislamiento de los extremos del cable.
Sin embargo, hay numerosos problemas inherentes
y efectos secundarios indeseables asociados con todos los métodos
anteriores.
El calor provoca la fragilización del cable de
cobre que se usa para la mayoría de armaduras de bobinado y fomenta
la oxidación rápida. El uso de calor requiere también una estructura
fuerte para soportar el conmutador para minimizar la distorsión del
plástico. Este requisito normalmente requiere el uso de material de
moldeo de calidad para compresión a alta temperatura. Otro problema
habitual está provocado por la separación accidental del
aislamiento durante el bobinado de la armadura que a menudo está
automatizado. Según el cable pasa sobre el metal del conmutador
puede provocarse un daño al aislamiento del cable y dicho daño a
menudo se manifestará como un bobinado cortocircuitado.
Adicionalmente, siempre hay peligro de flojedad en el cable bobinado
que provoca desgaste bajo la aceleración debido a fuerzas
centrífugas y de inercia.
De acuerdo con la presente invención se
proporciona un conmutador de segmento de carbono plano que comprende
una base conmutadora de material aislante, teniendo la base un eje
rotacional, superficies frontal y trasera, que se extienden, al
menos en parte, transversalmente respecto al eje rotacional, y una
pluralidad de primeras aberturas que se extienden a través de la
base, una pluralidad de terminales conmutadores cada uno de los
cuales comprende una parte terminal y una parte de contacto,
extendiéndose la parte de contacto de cada terminal a través de una
primera abertura respectiva en la base y que está doblada para
situarse contra o en proximidad cercana a la superficie frontal de
la base y teniendo la parte terminal de cada terminal dos bordes de
corte para aislamiento de corte en una parte conectora de un
bobinado y una ranura que durante el uso hace de horquilla y sujeta
dicha parte conectora, y una pluralidad de segmentos de carbono
formados en la superficie frontal de la base y sobre las partes en
contacto, respectivamente, de los terminales.
Preferiblemente, el conmutador incluye una
carcasa que tiene una pluralidad de huecos de carcasa para recibir
las partes terminales respectivas.
Preferiblemente, cada hueco de carcasa tiene
asociado con el mismo un medio para colocar partes conectoras del
bobinado respecto a cada hueco, la base, los terminales y la carcasa
siendo tal que con un único movimiento traslacional de la base
respecto a la carcasa, las partes terminales entran en los huecos de
carcasa, los bordes de corte despojan de aislamiento a las partes
conectoras del bobinado y las ranuras establecen y mantienen
contacto eléctrico con las partes conectoras del bobinado por
desplazamiento del aislamiento.
Preferiblemente, la base tiene un faldón
cilíndrico que se extiende hacia atrás desde su superficie trasera
para recibir la carcasa.
Preferiblemente, la superficie frontal de la
base tiene una pluralidad de huecos y cada parte de contacto
recubre un hueco respectivo y tiene al menos una abertura a través
de la cual el material que forma un segmento conmutador respectivo
se extiende hacia el hueco para ayudar a anclar el segmento al
terminal.
Preferiblemente, la base tiene una pluralidad de
segundas aberturas que comunican con los huecos y a través de las
cuales el material que forma los segmentos conmutadores se extiende
para ayudar a anclar los segmentos a la base.
Preferiblemente, la base tiene una pluralidad de
terceras aberturas a través de las cuales el material que forma los
segmentos conmutadores se extiende para ayudar a anclar los
segmentos conmutadores a la base.
La invención se describirá ahora más
particularmente, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva desde la
parte frontal y lateral de una base conmutadora de una realización
de un conmutador plano de acuerdo con un primer aspecto de la
invención;
La Figura 2 es una vista en perspectiva desde la
parte trasera y un lado de la base conmutadora mostrada en la
Figura 1;
La Figura 3 es una vista en planta del
conmutador ensamblado;
La Figura 4 es una vista en planta por debajo
del conmutador ensamblado;
La Figura 5 es una sección tomada a lo largo de
la línea A - A de la Figura 3;
La Figura 6 es una sección tomada a lo largo de
la línea B - B de la Figura 4;
La Figura 7 es una vista en perspectiva de un
terminal conmutador a una escala ampliada;
La Figura 8 es una vista desarrollada del
terminal mostrado en la Figura 7;
La Figura 9 es una vista en perspectiva de una
carcasa para los terminales; y
La Figura 10 es una vista de sección fragmentada
de la parte de la carcasa de la Figura 9.
El conmutador mostrado en los dibujos está
destinado a usarse con motores eléctricos pequeños, particularmente
motores cc de imán permanente.
Haciendo referencia en primer lugar a las
Figuras 1 y 2, la base conmutadora 10 mostrada en las mismas es de
material moldeado y comprende una pared frontal circular 11 y un
faldón cilíndrico 12 que se extiende hacia atrás desde la pared
frontal 11. La base 10 tiene también una protuberancia central 13
mediante la que la base 10 puede ajustarse a un árbol de armadura
(no mostrado).
Una pluralidad de resaltes 14 separados
circunferencialmente que se extienden axialmente se proporciona en
la superficie interna del faldón 12, para un propósito que se
explicará posteriormente.
La pared frontal 11 tiene una abertura central
45 alineada con la protuberancia 13, ocho huecos 15, espaciados
equi-angularmente, alargados, que se extienden
radialmente y una abertura 16 alargada, de tipo hendidura, alineada
radialmente con cada hueco 15.
Cada hueco 15 comunica en su extremo radialmente
interno con una abertura 17.
Cada hueco 15 está asociado también con dos
aberturas 18, una en cada lado de un hueco 15 respectivo y adyacente
a su extremo radialmente externo.
La pared frontal 11 tiene también un anillo
externo de ranuras 19 separadas espaciadas angularmente.
El terminal conmutador 20 mostrado en las
Figuras 7 y 8 comprende una parte terminal 21 y una parte de
contacto 22. La parte de contacto 22 está en forma de un dedo que
tiene tres aberturas 23, 24 y 25 en su interior. La parte terminal
21 es rectangular (como se muestra en una vista desarrollada) con su
eje menor coincidente con el eje longitudinal de la parte de
contacto 22. La parte terminal 21 tiene una parte de corte central
26 que es simétrica con respecto a ambos ejes mayor y menor de la
parte terminal 21. La parte de corte 26 se reduce desde su mayor
anchura en el centro de la parte terminal 21 a dos ranuras 27. Dos
cortadoras 28 se proyectan una corta distancia hacia cada ranura
27. Estas cortadoras 28 forman bordes afilados para aislamiento de
corte en una parte conectora de una armadura de bobinado. La parte
terminal 21 tiene también dos lengüetas 29 para un propósito que se
aclarará más adelante.
Para ensamblar los terminales 20 a la base 10,
los dedos 22 se comprimen a través de las aberturas 16 respectivas
en la base 10 y los dedos 22 se doblan entonces sobre los huecos 15
respectivos para extenderse radialmente hacia dentro.
Los segmentos conmutadores de carbono 30 se
forman después sobre la pared frontal 11 de la base conmutadora 10
sobre los dedos 22. Esto puede conseguirse por compresión en
caliente de un disco de material de grafito verde sobre la pared
frontal 11 y cortando después el disco en ocho segmentos
individuales 30. El material de grafito verde es una mezcla de
grafito antes de sinterizarla o tratarla térmicamente durante lo
cual el material aglutinante fragua. Durante la compresión en
caliente, el aglutinante se ablanda (posiblemente se licua) y esto
permite que la mezcla fluya a presión a través de las aberturas 23,
24 y 25 en los dedos 22 y hacia los huecos 15, hacia las ranuras 19
y a través de las aberturas 17 y 18, como se muestra mejor en las
Figuras 5 y 6, para anclar el disco a la base 10. El aglutinante,
que es de material termoestable tal como resina fenólica, una vez
que se ha fundido y enfriado se hace resistente al calor, creando
una superficie de contacto estable para el conmutador. Como
alternativa al proceso de compresión en caliente puede usarse un
proceso de sobremoldeo. En este último proceso, los componentes, en
concreto la base conmutadora 10 y los terminales 20 se colocan en
un molde y el material de grafito se inyecta en el molde después de
cerrar este último. El proceso de compresión en caliente o de
moldeo crea una buena conexión eléctrica con los dedos 22.
Haciendo referencia ahora a las Figuras 9 y 10,
se muestra en ellas una carcasa 35 para las partes terminales 21 de
los terminales 20. Esta carcasa 35 es de forma de tipo corona, y
tiene una protuberancia central 36 para recibir el árbol de
armadura y ocho partes de la carcasa 37 que se extienden radialmente
hacia fuera espaciadas hacia fuera por igual alrededor de la
circunferencia de la protuberancia 36. Cada una de las partes de la
carcasa 37 define un hueco de carcasa 38 y se usa para efectuar la
conexión entre una parte respectiva de la armadura de bobinado y
una de las partes terminales 21 de los terminales 20. Cada parte de
la carcasa 37 tiene paredes laterales 39, una pared final 40, y una
cubierta 41. Las paredes laterales 39 son paralelas al eje
longitudinal de la protuberancia 36.
Un muñón 42 se proyecta centralmente desde la
superficie interna de la pared final 40 y se extiende dentro de la
parte de la carcasa 37 en aproximadamente la mitad de la longitud de
las paredes laterales 39. El muñón 42 se extiende paralelo al eje
longitudinal de la protuberancia 36 y sólo está conectado a la
carcasa 35 por la pared final 40. Cada pared lateral 39 tiene una
ranura 43 que se extiende paralela al eje longitudinal de la
protuberancia 36, desde el extremo conmutador de la carcasa 35
durante una longitud que termina al nivel del extremo libre del
muñón 42. Una parte de una armadura de bobinado puede hacerse pasar
a través de las ranuras 43 de manera que la parte bobinada descansa
sobre el extremo del muñón.
Durante el ensamblaje de la armadura de un motor
eléctrico, la carcasa 35 se pone en el árbol de armadura. El cable
de plomo de la armadura de bobinado se inserta en una de las partes
de la carcasa 37 extendiendo el extremo del cable en las ranuras 43
provistas en las paredes laterales 39. El cable se vuelve a extraer
hacia la parte de la carcasa 37 hasta que descansa contra el muñón
42. Desde este punto de partida, se enrolla la primera bobina de la
armadura. Al final del primer bobinado de la bobina, la armadura se
cataloga y el cable se pone de la misma manera en la siguiente
parte de la carcasa 37 sin romper la continuidad del cable. Este
proceso se repite hasta que todas las bobinas se han enrollado y el
extremo de cola del bobinado se coloca entonces en las ranuras 43
de la primera parte de la carcasa 37 y se empuja hacia atrás hasta
que queda adyacente al extremo de plomo que se puso contra el muñón
42 al comienzo de la operación de bobinado. El cable se corta
después y la armadura se retira de la máquina de bobinado.
La carcasa 35 tiene ahora una parte bobinada que
comprende un cable aislado situado en cada una de las partes de la
carcasa 37. Cada una de las partes bobinadas está bajo tensión y
tira fuertemente contra el muñón 42 respectivo. La base conmutadora
10, junto con los terminales 20 y segmentos conmutadores 30, se
desliza después a lo largo del árbol de armadura de manera que las
partes terminales 21 de los terminales entran en las partes de la
carcasa 37 respectivas y las partes de la carcasa quedan entre los
resaltes 14. Según cada parte terminal 21 se aproxima a una parte
bobinada mantenida en una parte de la carcasa 37, las ranuras 27 se
mueven sobre el cable. Las cortadoras 28 separan el aislamiento
sobre el cable que se deforma según las ranuras se mueven sobre el
cable. El contacto íntimo metal a metal se proporciona de esta
manera entre el cable y las partes terminales 20. Las lengüetas 29
sujetan la cubierta 41 de la carcasa 35 y, de esta manera, retienen
las partes terminales 21 dentro de la carcasa 35.
Esta manera de fabricación de un conmutador
lleva por sí misma a un proceso automatizado. No se requiere
aplicación de calor y, por lo tanto, se evita el riesgo asociado de
distorsión de la carcasa 35. No se provoca la fragilización del
cable bobinado y los problemas asociados con la oxidación se evitan
también. El uso del fundente se anula y no hay reacción química o
erosión consecuente resultante de la conexión. La armadura de
bobinado puede ser un único bobinado continuo y el peligro de
introducir flojedad rompiendo el bobinado para efectuar una conexión
a cada bobina puede evitarse.
La realización anterior se da a modo de ejemplo
únicamente y diversas modificaciones resultarán evidentes para las
personas especialistas en la técnica sin alejarse del alcance de la
invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (14)
1. Un conmutador de segmento de carbono plano
que comprende:
una base conmutadora (10) de material aislante,
teniendo la base (10) un eje rotacional y superficies frontal (11)
y trasera que se extienden, al menos en parte, transversalmente
respecto al eje rotacional;
una pluralidad de terminales conmutadores (20)
cada uno de los cuales comprende una parte terminal (21) y una
parte de contacto (22); y
una pluralidad de segmentos de carbono (30)
formados en la superficie frontal (11) de la base (10) y sobre las
partes en contacto (22), respectivamente, de los terminales,
caracterizado porque la parte de contacto
(22) de cada terminal (20) se extiende a través de una primera
abertura (16) respectiva en la base (10) y está doblada para
situarse contra o en proximidad cercana a la superficie frontal
(11) de la base, y la parte terminal (21) de cada terminal (20)
tiene un borde de corte (28) para aislamiento de corte en una parte
conectora de un bobinado y una ranura (27) que, durante el uso, hace
de horquilla y sujeta dicha parte conectora.
2. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado adicionalmente por una
carcasa (35) que tiene una pluralidad de huecos de carcasa (38)
para recibir las partes terminales (21), respectivamente, de los
terminales (20).
3. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que cada hueco de carcasa (38) tiene
asociado con el mismo medios (42, 43) para situar una parte
conectora respectiva del bobinado respecto a cada hueco (38),
siendo la base (10), los terminales (20) y la carcasa (35) tales que
con un único movimiento traslacional de la base (10) respecto a la
carcasa (35), las partes terminales (21) entran en los huecos de
carcasa (38), los bordes de corte (28) despojan de aislamiento a
las partes conectoras del bobinado y las ranuras (27) establecen y
mantienen contacto eléctrico con las partes conectoras del bobinado
por desplazamiento del aislamiento.
4. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 2 o la reivindicación 3, caracterizado porque
la base (10) tiene un faldón cilíndrico (12) que se extiende hacia
atrás desde su superficie trasera para recibir la carcasa (35).
5. Un conmutador de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie frontal
(11) de la base (10) tiene en su interior una pluralidad de huecos
(15) y cada parte de contacto (22) recubre un hueco (15) respectivo
y tiene al menos una abertura (23) a través de la cual el material
que forma un segmento conmutador (30) respectivo se extiende hacia
el hueco (15) para ayudar a anclar el segmento (30) al terminal
(20).
6. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 5, en el que la base (10) tiene una pluralidad de
segundas aberturas (17) que comunican con los huecos (15)
respectivos y a través de las cuales el material que forma los
segmentos conmutadores (30) se extiende para ayudar a anclar los
segmentos (30) a la base (10).
7. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el que los huecos (15)
son alargados y se extienden radialmente desde la base (10).
8. Un conmutador de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 5 a 7, en el que las primeras aberturas
(16) están alineadas radialmente con y hacia fuera de los huecos
(15), respectivamente.
9. Un conmutador de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la base (10) tiene una
pluralidad de terceras aberturas (18) espaciadas de los huecos (15)
y a través de las cuales el material que forma los segmentos
conmutadores (30) se extiende para ayudar a anclar los segmentos
conmutadores (30) a la base (10).
10. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 9, en el que hay dos terceras aberturas (18)
asociadas con cada uno de los huecos (15), uno en cada lado de un
hueco respectivo.
11. Un conmutador de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la base (10) tiene una
pluralidad de terceras aberturas (18) y a través de la cual el
material que forma los segmentos conmutadores (30) se extiende para
ayudar a anclar los segmentos conmutadores (30) a la base (10).
12. Un conmutador de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, en el que la base (10) tiene
una protuberancia central (13) con una abertura central para recibir
un árbol de armadura.
13. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que la base (10) tiene una protuberancia
central (13) para recibir un árbol de armadura.
14. Un conmutador de acuerdo con la
reivindicación 13, en el que la carcasa (35) tiene también una
protuberancia central (36) coaxial con la protuberancia central
(13) de la base (10) para recibir el árbol de armadura.
Applications Claiming Priority (2)
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