MXPA03004330A

MXPA03004330A - Conmutador.

Info

Publication number: MXPA03004330A
Application number: MXPA03004330A
Authority: MX
Inventors: Wilfried Gorlt
Original assignee: Johnson Electric Sa
Priority date: 2002-05-18
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2005-02-14
Also published as: DE60300400T2; ES2236667T3; ATE291785T1; EP1363365B1; EP1363365A1; DE60300400D1; GB0211441D0; CN100372193C; JP2003339140A; US20060087195A1; BR0301160A; US7485998B2; CN1458716A

Abstract

Un conmutador comprende una base 10 de conmutador de material aislante, una pluralidad de terminales 20 de conmutador, cada una de las cuales tiene una porcion 21 terminal y una porcion 22 de contacto y una pluralidad de segmentos 30 de carbon formada en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente de la terminal. Cada segmento de carbon tiene una porcion 31 interna del material de grafito moldeado adyacente a la base y una o mas porciones 32 expuestas exteriores que contienen o se forman de grafito sinterizado.

Description

CONMUTADOR Esta invención se refiere a un conmutador, y más particularmente a un conmutador de segmento de carbón para un motor eléctrico, y a un método para fabricar el conmutador. Los conmutadores de segmento de carbón se conocen pero experimentan de la desventaja de que tienen una resistencia a la interconexión bastante elevada con escobillas de un motor. La presente invención busca reducir esta resistencia a interconexión para poder mejorar el rendimiento del motor. De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conmutador que comprende una base de conmutador de material aislante, una pluralidad de terminales de conmutador, cada una de las cuales comprende una porción de terminal y una porción de contacto y una pluralidad de segmentos de carbón formados en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de las terminales en donde cada segmento de carbón tiene una porción interior de grafito moldeado adyacente a la base y una o más porciones expuestas exteriores que contienen o se forman de grafito sinterizado. Preferiblemente, cada segmento de carbón comprende una primera capa interior de grafito moldeado que forma la porción interior y una segunda capa exterior ya sea de grafito moldeado que contiene partículas de grafito sinterizadas o de grafito sinterizado, que forma la porción exterior. Alternativamente, cada segmento de conmutador comprende una capa de grafito moldeado que forma la porción interior y uno o más elementos de grafito sinterizados embebidos en la primera porción y que forma las porciones exteriores . Preferiblemente, el conmutador está en la forma de un conmutador plano. Preferiblemente, la base tiene un eje rotacional y superficies frontal y posterior que se extienden, por lo menos en parte, transversalmente al eje rotacional y en donde la porción de contacto de cada terminal se extiende a través de una primera apertura respectiva en la base y se dobla para yacer contra o en proximidad cercana a la superficie frontal de la base y la porción terminal de cada terminal tiene un borde de corte para cortar el aislamiento en una porción conectora de un devanado y una ranura que, en uso, monta y sujeta la porción conectora. Preferiblemente, donde cada segmento de carbón comprende una primera capa interior de grafito moldeado que forma la porción interior y una segunda capa exterior de grafito sinterizado que forma la porción exterior, las segundas capas exteriores de los segmentos de carbón definen un disco dividido radialmente para formar los segmentos de conmutador individuales . Preferiblemente, donde cada segmento de conmutador comprende una capa de grafito moldeado que forma la porción interior y una pluralidad de elementos de grafito sinterizados embebidos en la primera porción y que forman las porciones exteriores, los elementos de grafito sinterizados son partes circulares y acomodados concéntricamente con respecto al eje rotacional de la base. Alternativamente, el conmutador está en la forma de un conmutador cilindrico. La presente invención, en un segundo aspecto de la misma, también proporciona un método para hacer un conmutador plano, como se describe en lo anterior, que comprende las etapas de : - (a) formar una pluralidad de diferentes elementos circulares o anulares de diámetro diferente de grafito sinterizado, o un disco de grafito sinterizado o de grafito moldeado que contiene partículas de grafito sinterizadas, entonces (b) conectar las terminales a la base, después (c) moldear los elementos de grafito sinterizados o el disco a la base con el grafito moldeable, y luego (d) dividir el grafito en una pluralidad de segmentos de conmutador. La invención ahora será descrita más particularmente, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos anexos, en donde:- la Figura 1 es una vista en corte de una primera modalidad de un conmutador de acuerdo con la presente invención; la Figura 2 es una vista en perspectiva de la parte frontal y un lado de la base del conmutador mostrado- en la Figura 1 a una escala reducida, la Figura 3 es una vista en perspectiva de la parte posterior y un lado de la base del conmutador mostrado en la Figura 2 también a una escala reducida, la Figura 4 es una vista en planta del conmutador también a una escala reducida, la Figura 5 es una vista en perspectiva de una terminal de conmutador, la Figura 6 es una vista en perspectiva de un cárter para las terminales también a una escala reducida, la Figura 7 es una vista en corte de una segunda modalidad de un conmutador de acuerdo con la presente invención, la Figura 8 es una vista en corte de una tercera modalidad de un conmutador de acuerdo con la presente invención, y la Figura 9 es una vista en corte de una cuarta modalidad de un conmutador de acuerdo con la presente invención. El conmutador mostrado en los dibujos se pretende para el uso con pequeños motores eléctricos, particularmente motores de cd de imán permanente. El conmutador mostrado en las Figuras 1 a 8 es el que comúnmente se refiere como un conmutador plano para el uso con escobillas que soportan axialmente contra superficies de contacto planas del conmutador, en lugar de soportar radialmente como en el caso de un conmutador cilindrico. La invención sin embargo se puede aplicar igualmente a conmutadores cilindricos como se muestra en la Figura 9 de los dibujos. Con referencia primeramente a las Figuras 1 a 6, la base 10 de conmutador mostrada en la presente es de material moldeado y comprende una pared 11 frontal circular y un faldón 12 cilindrico que se extiende hacia atrás de la pared 11 frontal. La base 100 también tiene un realce 13 central mediante el cual la base 10 puede ajustarse a un eje del inducido (no mostrado) . Una pluralidad de salientes 14 que se extienden axialmente separadas circunferencialmente se proporcionan en la superficie interior del faldón 12, para el propósito que se explicará posteriormente. La pared 11 frontal tiene una apertura 45 central alineada con el realce 13, ocho rebajos 15 que se extienden radialmente alargados, equiangularmente separados y una apertura 16 tipo hendidura alargada radialmente alineada con cada rebajo 15. Cada rebajo 15 se comunica en su extremo radialmente interior con una apertura 17. Cada rebajo 15 también se asocia con dos aperturas 18, una en cualquier lado de un rebajo 15 respectivo y adyacente a su extremo radialmente exterior. La pared 11 frontal tiene también un anillo exterior de ranuras 19 separadas angularmente. La terminal 20 de conmutador mostrada en la Figura 5 comprende una porción 21 terminal y una porción 22 de contacto. La porción 22 de contacto está en la forma de una punta que tiene tres aperturas 23, 24 y 25 en el mismo. La porción 21 terminal es rectangular (como se ve en la vista desarrollada) con un eje menor coincidente con el eje longitudinal de la porción 22 de contacto. La porción 21 terminal tiene una porción 26 separada central que es simétrica con respecto a ambos ejes mayor y menor de la porción 21 terminal. La porción 26 separada se reduce de su ancho más largo en el centro de la porción 21 terminal hasta dos ranuras 27. Dos cuchillas 28 proyectan una distancia corta en cada ranura 27. Estas cuchillas 28 forman bordes afilados para cortar el aislamiento en una porción conectora de un devanado del inducido. La porción 21 terminal también tiene dos lengüetas 29 para un propósito que se volverá aparente posteriormente. Para ensamblar las terminales 20 a la base 10, las puntas 22 se presionan a través de aperturas 16 respectivas en la base 10 y las puntas 22 entonces se doblan sobre rebajos 15 respectivos para extenderse radialmente hacia dentro. Los segmentos 30 de conmutador de carbón entonces se forman en la pared frontal de la base 10 del conmutador sobre las puntas 22. Esto se logra al prensar térmicamente un disco de material de grafito sobre la pared 11 frontal y después cortar el disco en ocho segmentos 30 individuales. El disco se forma de dos capas 31 y 32 que se han prensado en frió juntas. La capa 31 es de grafito moldeable que incluye un aglutinante y la capa 32 es una capa de grafito moldeable nuevamente conteniendo un aglutinante pero también conteniendo partículas 33 de grafito sinterizadas aplastadas que típicamente tienen una dimensión mínima de 0.15 mm y que también pueden tener típicamente una dimensión máxima de 0.25mm. Durante el prensado térmico, el aglutinante se suaviza (posiblemente se licúa) y esto permite que la capa 31 fluya bajo presión a través de las aperturas 23, 24 y 25 en las puntas 22 y dentro de los rebajos 15, en las ranuras 19 y a través de las aperturas 17 y 18 para anclar el disco a la base 10. Las ocho capas 32 exteriores forman una superficie de contacto con escobillas y un motor y las partículas 33 embebidas, que se exponen parcialmente, sirven para reducir la resistencia de interconexión entre las escobillas y los segmentos y proporcionan mejor flujo de corriente. Con referencia ahora a la Figura 6, se muestra en la presente un cárter 35 para las porciones 21 terminales de las terminales 20. Este cárter 35 es de forma similar a una corona y tiene una saliente 36 central para recibir el eje del inducido y ocho porciones 37 de cárter que se extienden radialmente hacia fuera igualmente separadas alrededor de la circunferencia de la saliente 36. Cada una de las porciones 37 de cárter define un rebajo 38 de cárter y se utiliza para efectuar la conexión entre una porción respectiva del devanado del inducido y una de las porciones 21 terminales de las terminales 20. Cada porción 37 de cárter tiene paredes 39 laterales y paredes 40 de extremo y una cubierta 41. Las paredes 39 laterales son paralelas a los ejes 'longitudinales de la saliente 36. Un poste 42 se proyecta centralmente desde la superficie interna de la pared 40 de extremo y se extiende dentro de la porción 37 de cárter aproximadamente a la mitad de la longitud de las paredes 39 laterales. El poste 42 se extiende en paralelo con el ej e longitudinal de la saliente 36 y solamente se conecta al cárter 35 mediante la pared 40 de extremo. Cada pared 39 lateral tiene una ranura 43 que se extiende en paralelo al eje longitudinal de la saliente 36, desde el extremo del conmutador del cárter 35 para una longitud que termina en el nivel del extremo libre del posté 42. Una porción de un devanado de inducido puede pasarse a través de las ranuras 43 de manera que la porción del devanado descansa sobre el extremo del poste. Durante el ensamblaje del inducido de un motor eléctrico, el cárter 35 se coloca en el eje del inducido. El hilo conductor del devanado de inducido se inserta en una de las porciones 37 del cárter al colocar el extremo del hilo en las ranuras 43 provistas en las paredes 39 laterales. El hilo se saca de la porción 37 del cárter hasta que descansa contra el poste 42. A partir de este inicio, la primera bobina de inducido se devana. En el extremo del primer devanado de la bobina, el inducido se indexa y el hilo se coloca en la misma forma en la siguiente porción 37 del cárter sin romper la continuidad del hilo. Este proceso se repite hasta que todas las bobinas se han devanado y el extremo de la cola del devanado entonces se coloca en las ranuras 43 de la primera porción 37 del cárter y se empuja nuevamente hasta que está adyacente al extremo conductor que se colocó contra el poste 42 al comienzo de la operación del devanado. El hilo entonces se corta y el inducido se remueve de la máquina de devanado. El cárter 35 ahora tiene una porción de devanado que comprende hilo aislado que yace en cada una de las porciones 37 de cárter. Cada una de las porciones de devanado está bajo tensión y se jala fuertemente contra el poste 42 respectivo. La base 10 del conmutador, junto con las terminales 20 y los segmentos 30 de conmutador, entonces se deslizan a lo largo del eje del inducido de manera que las porciones 21 terminales de las terminales entran a las porciones 37 del cárter respectivas y las porciones de cárter yacen entre las salientes 14. Cuando cada porción 21 terminal alcanza una porción de devanado mantenida en una porción 37 del cárter, las ranuras 27 se mueven sobre el hilo. Las cuchillas 28 cortan el aislamiento en el hilo que se forma cuando las ranuras se mueven en el hilo. El contacto intimo de metal a metal se proporciona por consiguiente entre el hilo y las porciones 20 terminales. Las lengüetas 29 sujetan la cubierta 41 del cárter 35 y por lo tanto retienen las porciones 21 terminales dentro del cárter 35. El conmutador mostrado en la Figura 7 es idéntico al mostrado en la Figura 1 aparte de los segmentos 30a. Los segmentos 30a tienen dos capas 31a y 32a. La capa 32a es una capa realizada de grafito sinterizado. Esta capa 32a se forma inicialmente como un disco que se moldea con prensa térmica a la base 10 con la capa 31a, que es grafito moldeable entre los mismos. Como se muestra, la capa 32a de preferencia tiene una pluralidad de salientes 34 concéntricas anulares en su cara posterior que se proyectan en la capa 31a. Esto ayuda a guiar la capa 32a a la capa 31a e incrementa el área de flujo de corriente de una capa a la otra. Las capas 31a y 32a entonces se cortan para formar ocho segmentos 30a de conmutador individuales . El conmutador mostrado en la Figura 8 también es idéntico al mostrado en la Figura 1 aparte de los segmentos 30b de conmutador. Los segmentos 30b comprenden una masa 31b de grafito moldeable y por lo menos aunque típicamente cinco elementos 32b circulares concéntricos embebidos en la superficie exterior de la masa 31b. Los elementos 32b circulares concéntricos se realizan de grafito sinterizado y se moldean con prensa térmica a la base mediante la masa 31b de grafito moldeable. La masa 31b, junto con los elementos 32b circulares, entonces se dividen al cortar en ocho segmentos individuales . El conmutador mostrado en la Figura 9, es un conmutador cilindrico, opuesto a un conmutador plano. El conmutador comprende una base 10c, terminales 20c y segmentos 30c de conmutador de carbón. Los segmentos 30c comprenden dos capas 31c y 32c que se han prensado en frío juntas. La capa 31c de grafito moldeado que incluye un aglutinante y la capa 32c es una capa de grafito moldeable nuevamente conteniendo un aglutinante pero también conteniendo partículas 33c de grafito sinterizadas aplastadas similares al conmutador mostrado en la Figura 1. Las partículas 33c embebidas, como las partículas 33 mostradas en la Figura 1, se exponen parcialmente y sirven para reducir la resistencia de interconexión entre las escobillas y los segmentos y proporciona mejor flujo de corriente. Los conmutadores descritos en lo anterior tienen porciones terminales que hacen una conexión mecánica con el devanado de un motor. Las terminales del conmutador pueden, alternativamente proporcionarse con espigas convencionales a las cuales puede conectar el devanado del inducido mediante métodos tradicionales tales como soldadura, pegamento en caliente o plegadora. Las modalidades descritas en lo anterior se dan a modo de ejemplo solamente y varias modificaciones serán aparentes para aquellas personas con experiencia en la técnica sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un conmutador que comprende una base de conmutador para material aislante, una pluralidad de terminales de conmutador cada una de las cuales comprende una porción terminal y una porción de contacto y una pluralidad de segmentos de carbón formados en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de las terminales en donde cada segmento de carbón tiene una porción interior de grafito moldeado adyacente a la base y por lo menos una porción exterior expuesta que contiene o se forma de grafito sinterizado .
2. El conmutador como se reclama en la reivindicación 1, en donde cada segmento de carbón comprende una primera capa interior de grafito moldeado que forma la porción interior y una segunda capa exterior de grafito moldeado que contiene partículas de grafito sinterizadas que forman la porción exterior.
3. El conmutador como se reclama en la reivindicación 1, en donde cada segmento de carbón comprende una primera capa interior de grafito moldeado que forman la porción interior y una segunda capa exterior de grafito sinterizado que forman la porción exterior.
4. El conmutador como se reclama en la reivindicación 3, en donde la segunda capa exterior incluye partes que se proyectan en la primera capa interior.
5. El conmutador como se reclama en la reivindicación 1, en donde cada segmento de conmutador comprende una capa de grafito moldeado que forma la porción interior y por lo menos uno de los elementos de grafito sinterizados embebidos en la primera porción y que forma las porciones exteriores.
6. El conmutador como se reclama en la reivindicación 1, en la forma de un conmutador plano.
7. El conmutador como se reclama en la reivindicación 6, en donde la base tiene un eje rotacional y superficies frontal y posterior que se extienden, por lo menos en parte, trans ersalmente al eje rotacional y en donde la porción de contacto de cada terminal se extiende a través de una primer apertura respectiva en la base y se dobla para yacer contra o en proximidad cercana a la superficie frontal de la base y la porción terminal de cada terminal tiene un borde de corte para cortar el aislamiento en una porción conectora de un devanado y una ranura que, en uso, monta y sujeta la porción conectora.
8. El conmutador como se reclama en la reivindicación 6, en donde cada segmento de carbón comprende una primera capa interior de grafito moldeado que forma la porción interior y una segunda capa exterior de grafito sinterizado que forma la porción exterior y en donde la segundas capas exteriores de los segmentos de carbón definen un disco dividido radialmente para formar los segmentos del conmutador individuales .
9. El conmutador como se reclama en la reivindicación 6, en donde cada segmento de conmutador comprende una capa de grafito moldeado que forma la porción interior y una pluralidad de elementos de grafito sinterizados embebidos en la primera porción y que forma las porciones exteriores y en donde los elementos de grafito sinterizados son parte circular y acomodados concéntricamente con respecto al eje rotacional de la base.
10. El conmutador como se reclama en la reivindicación , en la forma de un conmutador cilindrico.
11. Un método para hacer un conmutador plano que comprende una base de conmutador de material aislante, una pluralidad de terminales de conmutador cada una de las cuales comprende una porción terminal, una porción de contacto y una pluralidad de segmentos de carbón formados en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de las terminales en donde cada segmentos de carbón comprende una primera capa interior de grafito moldeado adyacente a la base, y una segunda capa exterior de grafito moldeado que contiene partículas de grafito sinterizadas, el método comprende las etapas de : (a) prensar en frío juntos una capa de grafito moldeable y una capa de grafito moldeable que contiene partículas de grafito sinterizadas para formar un disco, (b) conectar las terminales a la base, después (c) moldear el disco a la base, luego (d) dividir el disco en una pluralidad de segmentos de conmutador.
12. Un método para hacer un conmutador plano que comprende una base de conmutador de material aislante, una pluralidad de terminales de conmutador cada una de las cuales comprende una porción terminal y una porción de contacto y una pluralidad de segmentos de carbón formados en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de las terminales en donde cada segmento de carbón comprende una capa interior de grafito moldeado adyacente a la base y una segunda capa exterior de grafito sinterizado, el método comprende las etapas de:- (a) formar un disco de grafito sinterizado, (b) conectar las terminales a la base, y después (c) moldear el disco de grafito sinterizado a la base con una capa de grafito moldeable entre los mismos, luego (d) dividir las capas de grafito moldeadas y sinterizadas en una pluralidad de segmentos de conmutador.
13. Un método para hacer un conmutador plano que comprende una base de conmutador de material aislante, una pluralidad de terminales de conmutador cada una de las cuales comprende una porción terminal y la porción de contacto y una pluralidad de segmentos de carbón formados en la base y sobre las porciones de contacto, respectivamente, de las terminales, en donde cada segmento de carbón comprende una capa de grafito moldeado adyacente a la base y una pluralidad de elementos de grafito sinterizados embebidos en la capa de grafito moldeada, el método comprende las etapas decía) formar una pluralidad de elementos circulares de grafito sinterizado, los elementos siendo de diferentes diámetros, (b) conectar las terminales a la base, y después (c) moldear los elementos circulares en una forma concéntrica separada a la base con una capa de grafito moldeable, y después (d) dividir el grafito moldeado y los elementos de grafito sinterizados en una pluralidad de segmentos de conmutador.