PL176392B1

PL176392B1 - Komutator z wytłumionymi szumami oraz sposób łączenia elementu tłumiącego szumy z segmentami komutatora

Info

Publication number: PL176392B1
Application number: PL95308520A
Authority: PL
Inventors: Patrick S. Wang
Original assignee: Johnson Electric Sa
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1999-05-31
Also published as: EP0682400A1; CZ284894B6; ES2119314T3; DE69503184T2; KR950034992A; IN183224B; JPH07322569A; CZ120095A3; JP3514545B2; BR9501989A; EP0682400B1; KR100318843B1; CN1119356A; DE69503184D1; GB9409375D0; US5796203A; CN1047693C; PL308520A1

Abstract

1. Komutator z wytlumionymi szumami, za wierajacy podstawe i zbiór segmentów komuta- tora przymocowanych do podstawy, oraz zaopatrzony w warystorowe i elastomerowe elementy tlumiace szumy, znam ienny tym, ze jest zaopatrzony w pierscien laczacy (40) sprezynujaco i elektrycznie laczacy element warystorowy (30) z segmentami komutatora (20). 8. Sposób laczenia elementu tlumiacego szumy z segmentami komutatora, w którym wyposaza sie komutator w zbiór segmentów kom utatora przymocowanych do podstawy, oraz mocuje sie elementy tlumiace szumy do podstawy, znam ienny tym, ze przymocowuje sie elastomerowy pierscien z czesciami przewo- dzacymi do komutatora przylegajacego do ele- mentu tlumiacego szumy, odksztalca sie ten elastomerowy pierscien i dociska go do spre- zynujacego kontaktu z elementem tlumiacym szumy i ustanawia sie kontakt elektryczny miedzy elementem tlumiacym szumy i segmen- tami komutatora. FIG. 1 ( 5 4 ) Komutator z wytlumionymi szumami oraz sposób laczenia elementu tlumiacego szumy z segmentami komutatora PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest komutator z wytłumionymi szumami oraz sposób łączenia elementu tłumiącego szumy z segmentami komutatora, zwłaszcza dla miniaturowych silników elektrycznych, zawierających element tłumiący szumy.

176 392

Elementy tłumiące szumy są znane i stosowane w silnikach elektrycznych wyposażonych w komutator, dla zredukowania szumów elektrycznych powstałych przy komutacji. Elementy tłumiące szumy są zwykle wykonywane z materiału ceramicznego, który jest lutowany do segmentów komutatora. Jest to czynność czasochłonna i wymaga starania, aby podczas lutowania nie zniszczyć elementu pod wpływem ciepła. Dlatego badano sposoby uniknięcia lutowania elementu tłumiącego szumy.

W opisie patentowym nr GB 2202686 przedstawiono sposób mocowania elementu tłumiącego szumy w postaci ceramicznego pierścienia warystorowego, na trzpieniach segmentów albo zaciskach, przy użyciu zacisku na plastikowym członie zaciskowym, który działa także jako wentylator. Człon zaciskowy umożliwia sprężynujące utrzymywanie warystora naprzeciw zacisków komutatora przez uchwyty palcowe, które odchylają warystor od członu zaciskowego. Ponieważ jednak warystor jest wykonany z substancji ceramicznej i ma bardzo małą giętkość, zaciski muszą być idealnie osiowane w tej samej płaszczyźnie, dla zapewnienia właściwego kontaktu między wszystkimi zaciskami i warystorem.

Ponadto, w opisach patentowych nr GB 2000914orazGB 2183933 przedstawiono giętkie albo elastomerowe elementy tłumiące szumy. Są one zwykle elastomerowymi pierścieniami, które nasycono materiałem przewodzącym, dla wytworzenia elastycznego pierścienia przewodzącego.

Jednak charakterystyki tłumienia szumów takich elastycznych pierścieni nie są tak dobre, jak dla warystora ceramicznego. Zatem, istnieje zapotrzebowanie na sposób łączenia elementów tłumiących szumy, zwłaszcza sztywne, z segmentami komutatora, bez użycia ciepła.

Komutator z wytłumionymi szumami, zawierający podstawę i zbiór segmentów komutatora przymocowanych do podstawy, oraz zaopatrzony w warystorowe i elastomerowe elementy tłumiące szumy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w pierścień łączący sprężynująco i elektrycznie łączący element warystorowy z segmentami komutatora..

Korzystnym jest, że pierścień łączący jest usytuowany między podstawą a częścią koronową dwuczęściowej obudowy komutatora. Segmenty komutatora są połączone z zaciskami usuwającymi izolację, w których objęte są i zaciśnięte przewody twornika utrzymywane przez część koronową w stanie połączenia zacisków i części koronowej. Pierścień łączący stanowi korzystnie sprężynująco odkształcalny pierścień wyposażony w przewodzące części elektrycznie łączące element warystorowy z segmentami komutatora. Korzystnym jest, że pierścień łączący jest utworzony z wydrążonej elastomerowej rurki z nieciągłą powłoką powierzchniową z materiału przewodzącego. Pierścień łączący jest korzystnie utworzony z anizotropowego arkusza materiału elastomerowego.

W korzystnym rozwiązaniu, poszczególne segmenty komutatora są połączone z przewodami twornika za pomocą oddzielnych pośrednich zacisków usuwających izolację, w których objęte są i zaciśnięte części przewodów twornika utrzymywanych przez część koronową dwuczęściowej obudowy komutatora i luźno stykają się z segmentami komutatora dla ustanowienia połączenia elektrycznego między segmentami komutatora i przewodami twornika, przy czym element warystorowy stanowi ceramiczny pierścień warystorowy, apierścień łączący stanowi sprężynujący pierścień z materiału elastomerowego z przewodzącymi częściami, przy czym element warystorowy jest umieszczony między częścią koronową a podstawą dwuczęściowej obudowy komutatora, a ponadto sprężynujący pierścień łączący jest dociśnięty do zacisków i elementu warystorowego, dla elektrycznego połączenia elementu warystorowego z segmentami komutatora.

Sposób łączenia elementu tłumiącego szumy z segmentami komutatora, w którym wyposaża się komutator w zbiór segmentów komutatora przymocowanych do podstawy, oraz mocuje się elementy tłumiące szumy do podstawy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przymocowuje się elastomerowy pierścień z częściami przewodzącymi do komutatora przylegającego do elementu tłumiącego szumy, odkształca się ten elastomerowy pierścień i dociska go do sprężynującego kontaktu z elementem tłumiącym szumy i ustanawia się kontakt elektryczny między elementem tłumiącym szumy i segmentami komutatora.

Korzystnym jest, że w czasie odkształcania elastomerowego pierścienia ściska się ten pierścień między elementem tłumiącym szumy i zaciskami połączonymi z segmentami komutatora.

W rozwiązaniu według wynalazku zastosowano sprężynująco odkształcalny pierścień łączący, dla elektrycznego połączenia elementu warystorowego, stanowiącego element tłumiący

176 392 szumy, z segmentami komutatora. Pierścień łączący jest dociskany do elementu warystorowego tłumiącego szumy, dla ustanowienia z nim kontaktu elektrycznego. Oznacza to, że element łączący jest ściskany bezpośrednio między elementem tłumiącym szumy z segmentami komutatora, zwłaszcza z zastosowaniem pierścienia zaciskowego, który podtrzymuje element tłumiący szumy i dociska do elementu łączącego, dla odkształcenia i zaciśnięcia elementu łączącego między elementem tłumiącym szumy a segmentami komutatora, bezpośrednio albo z innymi elementami związanymi i elektrycznie połączonymi z tymi segmentami, takimi jak oddzielne fragmenty zacisków używane do połączenia segmentów z odpowiednimi fragmentami uzwojeń wirnika albo przewodami twornika. · .

Dwuczęściowa obudowa komutatora ma część koronową, która współpracuje z jego podstawą, co umożliwia zaciśnięcie elementów tłumiących i elementów łączących, bez stosowania oddzielnego pierścienia zaciskowego. W rozwiązaniu według wynalazku, segmenty komutatora są związane z końcówkami usuwającymi izolację przewodów twornika, które chwytają te przewody utrzymywane przez część koronową, gdy końcówka i część koronowa są połączone. Zatem, końcówki uzwojeń twornika zostają zakończone przed przymocowaniem podstawy z segmentami do części koronowej. Razem z elementami tłumiącymi szumy i elementami łączącymi umieszczonymi między podstawą i częścią koronową, elementy łączące elektrycznie łączą elementy tłumiące szumy z segmentami komutatora przez zapewnienie bezpośredniego kontaktu z końcówkami, przez dociskanie elementów łączących między elementami tłumiącymi szumy, a końcówkami. Korzystne jest stosowanie elementu łączącego w postaci sprężynująco odkształcalnego pierścienia wyposażonego w co najmniej jedną część przewodzącą, która łączy elektrycznie element tłumiący szumy z segmentami komutatora, przy czym pierścień łączący jest wykonany z wydrążonej rurki elastomerowej z powłoką powierzchniową z materiału przewodzącego, zwłaszcza miedzi albo węgla. Jeśli powłoka powierzchniowa jest wysoce przewodząca, to ważne jest, by powłoka powierzchniowa była nieciągła, dla uniknięcia zwarć segmentów komutatora podczas łączenia elementów tłumiących szumy z odpowiednimi segmentami komutatora. Jeśli pierścień łączący nie jest w całości przewodzący, wykorzystuje się pojedynczą część przewodzącą, która zapewnia dodatkowe tłumienie szumów w sposób podobny jak w przypadku znanych elastomerowych tłumików szumów. Jako elementy łączące stosowane są również pierścieniowe dyski albo pierścienie wykonane z arkusza materiału elastomerowego, który jest przewodzącym prostopadle, w poprzek arkusza, ale zasadniczo nieprzewodzącym wzdłuż arkusza. Takie arkusze, stanowiące elementy sprzęgowe są znane.

Sposób według wynalazku umożliwia połączenie sztywnego elementu tłumiącego szumy z segmentami komutatora bez wykorzystywania ciepła, na przykład pochodzącego z lutowania, co mogłoby prowadzić do zniszczenia tego elementu, w przypadku niewłaściwego postępowania.

Rozwiązanie według wynalazku zostanie bliżej objaśnione w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia komutator zjednoczęściową obudową w rzucie pionowym z boku, w przekroju, fig. 2 - komutator z dwuczęściową obudową w rzucie pionowym z boku, w przekroju, fig. 3 - drugi przykład komutatora z dwuczęściową obudową, w rzucie pionowym z boku, w przekroju, a fig. 4 przedstawia elastomerowy pierścień łączący, stanowiący część komutatorów z fig. 1 i 2, w widoku perspektywicznym. .

Komutator z fig. 1 ma podstawę 10 podtrzymującąokreślonąliczbę segmentów komutatora 20. Segmenty komutatora 20 mają szczotkową część stykową 21, promieniowe przedłużenie 22, osiowe przedłużenie 23 zakończone zaciskiem 25, dla połączenia z przewodem twornika 26. Pierścień zaciskowy 11 jest używany do utrzymywania segmentów komutatora 20 przy podstawie 10, podczas dociskania ceramicznego pierścieniowego elementu warystorowego 30, dla uzyskania kontaktu z pierścieniem łączącym 40, z siłą wystarczającą do odkształcenia pierścienia łączącego 40, jak to przedstawiono na rysunku.

Pierścień łączący 40 jest wykonany z wydrążonej rurki elastomerowej, którą jest łatwo zdeformować sprężyście. Rurka ma nieciągłą powłokę przewodzącą, jak przedstawiono na fig. 4, składającą się z kilku przewodzących części 41. W alternatywnym rozwiązaniu pierścień łączący 40 jest nasycany materiałem przewodzącym, korzystnie węglem, dla uzyskania przewodzącego pierścienia, albo pierścienia z przewodzącymi częściami 41. Na fig. 1 pierścień łączący 40 jest przedstawiony jako ściśnięty, stając się pierścieniem spłaszczonym. Sprężynowe naciskanie tego

176 392 pierścienia 40 doprowadza do elektrycznego kontaktu między częściami przewodzącymi 41 nieciągłej powłoki, a segmentami komutatora 20 i elementem warystorowym. 30.

Element warystorowy 30 jest znanym warystorem ceramicznym i nie będzie bliżej opisywany poza informacją, że ma on części zaciskowe utworzone na swojej powierzchni, dla elektrycznego połączenia z segmentami komutatora 20, w tym przypadku przez pierścień łączący 40. Pierścień zaciskowy 11 ma mały występ albo gniazdo 12, w którym znajduje się element warystorowy 30. Części przewodzące 41 pierścienia łączącego 40 utrzymywane są naprzeciw odpowiednich części stykowych elementu warystorowego 30 i promieniowych przedłużeń 22 segmentów komutatora 20, dla elektrycznego połączenia elementu warystorowego 30 z segmentami komutatora 20.

Przedstawiony na fig. 2 komutator ma obudowę dwuczęściową, która zawiera podstawę 10 i część koronową 15. Część koronowa 15 ma wgłębienia 16 do przyjmowania zacisków 25 usuwających izolację. Szczeliny 17 przechodzą przez wgłębienia 16 dla przyjęcia przewodów twornika 26. Zaciski 25 mają korzystnie postać płytek z dwiema szczelinami 51 i 52. Jedna szczelina 51 zaciska przewód twornika 26 w szczelinie 17, gdy zacisk 25 jest wciskany do wgłębienia 16 w części koronowej 15. Gdy zacisk 25 jest naciskany nad przewodem twornika 26, dowolna izolacja przewodu twornika 26 zostaje usunięta przez krawędzie szczeliny, dla ustanowienia bezpośredniego połączenia elektrycznego między przewodem twornika 26 a zaciskiem 25. Druga szczelina 52 w zacisku 25 jest przeznaczona do umieszczenia osiowego przedłużenia 23 segmentu komutatora 20, gdy podstawa 10 jest mocowana albo współpracuje z częścią koronową 15 dla ustanowienia połączenia elektrycznego między przewodem twornika 26 i segmentem komutatora 20.

W przykładzie wykonania z fig. 2, pierścieniowy element warystorowy 30jest umocowany naprzeciw tylnej powierzchni podstawy 10 komutatora, a pierścień łączący 40 jest zaciśnięty naprzeciw elementu warystorowego 30 przez promieniowo rozstawione promieniowe przedłużenia 22 segmentów komutatora 20. W korzystnym przykładzie wykonania, segmenty komutatora 20 są wsuwane do podstawy 10 przez otwory 13 z tylnego albo koronowego końca podstawy, a następnie są mocowane do podstawy 10 przez odkształcenie dalszego końca szczotki, kontaktującej część segmentów komutatora 20 z wgłębieniem 14 utworzonym na czołowym końcu podstawy 10.

W przykładzie wykonania z fig. 3 przedstawiono cylindryczny węglowy komutator segmentowy mający obudowę dwuczęściową. Segmenty komutatora 20 mają szczotkową część stykową 21 utworzoną z materiału węglowego. Pręt miedziany 24 jest osadzony w materiale węglowym i przechodzi przez szczelinę w podstawie 10 oraz współpracuje z zaciskiem 25. Krótkie przedłużenie promieniowe 22 stanowi styk dla pręta miedzianego 24, dla zapewnienia jego prawidłowego wsunięcia.

W tym przykładzie wykonania, pierścień łączący 40jest przedstawiony jako pierścieniowy dysk wykonany z arkusza anizotropowego elastomerycznego materiału przewodzącego, który jest przewodzący w poprzek arkusza, ale nie wzdłuż. Ten rodzaj pierścienia łączącego 40 stanowi alternatywę dla wydrążonego albo rurowego pierścienia przedstawionego w przykładach wykonania z fig. 1 i 2. Korzystnie stanowi on płytkę przewodzącą anizotropowo, albo elektrycznie izolującą matrycę elastomeryczną ze zorientowanymi włóknami przewodzącymi. W prostej postaci, jest to arkusz gumowy zawierający włókna węglowe prostopadłe do płaszczyzny arkusza, zapewniające dobre przewodzenie w poprzek arkusza i zasadniczo brak przewodzenia wzdłuż arkusza.

Jak przedstawiono na fig. 2, element warystorowy 30 jest umieszczony naprzeciw tylnej ścianki podstawy 10, ale w tym przypadku, pierścień łączący 40 nie pozostaje w bezpośrednim kontakcie z segmentami komutatora 20. Gdy podstawa 10 jest przymocowana do części koronowej 15, pierścień łączący 40 jest ściskany między elementem warystorowym z jednej strony i częścią koronową 15 oraz zaciskami 25 z drugiej strony, a części przewodzące 41 pierścienia łączącego 40 opierają się na odpowiednich zaciskach 25 i częściach łączących elementu warystorowego 30, dla elektrycznego połączenia elementu warystorowego 30 z zaciskami 25, a zatem z segmentami komutatora 20.

176 392

Na figurze 4 przedstawiono pierścień elastomeryczny w widoku perspektywicznym, z odciętą częścią, dla odsłonięcia wnętrza i dla schematycznego przedstawienia powierzchniowej warstwy przewodzącej stanowiącej korzystnie giętką powłokę z miedzi. Dzięki wydrążeniu, pierścień łączący 40 może być ściskany przy użyciu względnie małej siły, dając większą niezawodność kontaktu między tym pierścieniem łączącym 40 a elementem warystorowym 30 i segmentem komutatora 20 poprzez zacisk 25, nawet w niekorzystnych warunkach działania.

Element tłumiący szumy może być mocowany do komutatora bez wykorzystywania ciepła, w sposób trwały i wygodny, umożliwiając stosowanie sztywnych i/albo kruchych elementów tłumiących szumy, takich jak warystory ceramiczne, w komutatorze o połączeniu mechanicznym. Chociaż w przykładach wykonania przedstawiono tylko cylindryczne komutatory, to rozwiązanie według wynalazku można również stosować w przypadku komutatorów płaskich, albo płytowych.

40 ;7/²⁵/⁵¹26

FIG. 2

FIG. 3

40 17 51

176 392

FIG. 1

FIG. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Komutator z wytłumionymi szumami, zawierający podstawę i zbiór segmentów komutatora przymocowanych do podstawy, oraz zaopatrzony w warystorowe i elastomerowe elementy tłumiące szumy, znamienny tym, że jest zaopatrzony w pierścień łączący (40) sprężynująco i elektrycznie łączący element warystorowy (30) z segmentami komutatora (20).
2. Komutator według zastrz. 1, znamienny tym, ze pierścień łączący (40) jest usytuowany między podstawą (10), a częścią koronową (15) dwuczęściowej obudowy komutatora.
3. Komutator według zastrz. 1, znamienny tym, że segmenty komutatora (20) są połączone z zaciskami (25) usuwającymi izolację, w których objęte są i zaciśnięte przewody twornika (26) utrzymywane przez część koronową (15) w stanie połączenia zacisków (25) i części koronowej (15).
4. Komutator według zastrz. 2, znamienny tym, że pierścień łączący (40) stanowi sprężynująco odkształcalny pierścień wyposażony w przewodzące części (41) elektrycznie łączące element warystorowy (30) z segmentami komutatora (20).
5. Komutator według zastrz. 4, znamienny tym, że pierścień łączący (40) jest utworzony z wydrążonej elastomerowej rurki z nieciągłą powłoką powierzchniową z materiału przewodzącego.
6. Komutator według zastrz. 4, znamienny tym, że pierścień łączący (40) jest utworzony z anizotropowego arkusza materiału elastomerowego.
7. Komutator według zastrz. 1, znamienny tym, że poszczególne segmenty komutatora (20) są połączone z przewodami twornika (26) za pomocą oddzielnych pośrednich zacisków (25) usuwających izolację, w których objęte są i zaciśnięte części przewodów twornika (26) utrzymywanych przez część koronową (15) dwuczęściowej obudowy komutatora i luźno stykają się z segmentami komutatora (20) dla ustanowienia połączenia elektrycznego między segmentami komutatora (20) i przewodami twornika (26), przy czym element warystorowy (30) stanowi ceramiczny pierścień warystorowy, a pierścień łączący (40) stanowi sprężynujący pierścień z materiału elastomerowego z przewodzącymi częściami (41), przy czym element warystorowy (30) jest umieszczony między częścią koronową (15) a podstawą (10) dwuczęściowej obudowy komutatora (30), a ponadto sprężynujący pierścień łączący (40) jest dociśnięty do zacisków (25) i elementu warystorowego (30) dla elektrycznego połączenia elementu warystorowego (30) z segmentami komutatora (20).
8. Sposób łączenia elementu tłumiącego szumy z segmentami komutatora, w którym wyposaża się komutator w zbiór segmentów komutatora przymocowanych do podstawy, oraz mocuje się elementy tłumiące szumy do podstawy, znamienny tym, że przymocowuje się elastomerowy pierścień z częściami przewodzącymi do komutatora przylegającego do elementu tłumiącego szumy, odkształca się ten elastomerowy pierścień i dociska go do sprężynującego kontaktu z elementem tłumiącym szumy i ustanawia się kontakt elektryczny między elementem tłumiącym szumy i segmentami komutatora.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że w czasie odkształcania elastomerowego pierścienia ściska się ten pierścień między elementem tłumiącym szumy i zaciskami połączonymi z segmentami komutatora.