RU2079196C1 - Method for production of commutators for electric machines and press mold for this method - Google Patents
Method for production of commutators for electric machines and press mold for this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079196C1 RU2079196C1 RU95112853/07A RU95112853A RU2079196C1 RU 2079196 C1 RU2079196 C1 RU 2079196C1 RU 95112853/07 A RU95112853/07 A RU 95112853/07A RU 95112853 A RU95112853 A RU 95112853A RU 2079196 C1 RU2079196 C1 RU 2079196C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- matrix
- ring
- mold
- collector
- elements
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности, к коллекторам высокооборотных электрических машин и технологии изготовления коллекторов. The invention relates to electrical engineering, in particular, to collectors of high-speed electric machines and technology for the manufacture of collectors.
Известен способ изготовления коллекторов электрических машин, заключающийся в размещении токоведущих пластин в технологическом кольце с зубчатой оправкой, предварительной запрессовки пластмассой промежутков между оправкой, токоведущими пластинами и технологическим кольцом, последующей операцией удаления оправки и окончательной опрессовкой пластмассой (SU, N 658637, кл. H 01 R 43/06, 1979). Однако известный способ достаточно трудоемок, т.к. требует дважды проведения операции опрессовки пластмассой, использование, а затем удаления технологического кольца, а также дополнительной механической обработки коллектора, включающей операцию его продорожки. A known method of manufacturing collectors of electrical machines, which consists in placing current-carrying plates in a technological ring with a toothed mandrel, pre-pressing plastic spaces between the mandrel, current-carrying plates and the technological ring, the subsequent operation of removing the mandrel and final crimping plastic (SU, N 658637, class H 01 R 43/06, 1979). However, the known method is quite time-consuming, because requires twice the operation of crimping with plastic, the use and then removal of the process ring, as well as additional mechanical processing of the collector, including the operation of its walkway.
От этих недостатков в известной степени свободен способ изготовления коллектора электрических машин, включающий выполнение технологической оправки с пазами на ее внутренней стороне, причем толщина перемычки между пазами равна толщине изоляции между коллекторными пластинами, а высота перемычки равна высоте рабочей части коллекторной пластины, установку коллекторных пластин в пазах, опрессовку коллектора и удаление оправки (SU, N 1233235, кл. H 01 R 43/06, 1986). В указанном способе нет необходимости два раза проводить опрессовку, снимать кольцо и продораживать коллектор, причем нужна одна пресс-форма вместо двух, как это предусмотрено в предыдущем способе. To a certain extent, these methods make the collector of electrical machines free of these disadvantages, including the technological mandrel with grooves on its inner side, the thickness of the jumper between the grooves being equal to the insulation thickness between the collector plates, and the height of the jumper equal to the height of the working part of the collector plate, installing the collector plates in grooves, crimping the manifold and removing the mandrel (SU, N 1233235, CL H 01 R 43/06, 1986). In this method, there is no need to pressure test twice, remove the ring and empty the collector, moreover, one mold is needed instead of two, as provided in the previous method.
Однако оба известных способа не позволяют получать коллектора, которые могли бы быть использованы в конструкциях высокооборотных электрических машин, т.к. не содержат операций по обеспечению усиления корпуса коллектора, который при большой частоте вращения вала машины может быть разрушен инерционными силами. However, both known methods do not allow to obtain collectors that could be used in the construction of high-speed electric machines, because do not contain operations to ensure the strengthening of the collector body, which at a high frequency of rotation of the shaft of the machine can be destroyed by inertial forces.
Известен способ, согласно которому изготовление коллекторов электрических машин осуществляют опрессовкой пластмассой пакета токоведущих и изоляционных пластин, в которых предварительно выполняют кольцевые пазы, а затем устанавливают в пазах металлические армировочные кольца, подвергнув их нагреву (SU, N 218988, кл.H 01 R 43/06, 1969). Полученные указанным способом коллектора имеют усиленный корпус и поэтому могут использоваться в конструкциях высокооборотных электрических машин, однако сам способ трудоемок и дорог в реализации т.к. требует большого ассортимента исходного материала. Изготовленные коллектора не обладают необходимой надежностью т.к. наличие металлического бандажа в виде армировочных колец может вызвать замыкание в токоведущих пластинах и выход коллектора из строя. Кроме того, неоднородность используемых материалов может при больших оборотах рабочего вала привести к деформации пластин и разрушению коллектора. There is a method according to which the manufacture of collectors of electric machines is carried out by plastic molding a package of current-carrying and insulating plates, in which annular grooves are preliminarily performed, and then metal reinforcing rings are installed in the grooves by heating them (SU, N 218988, class H 01 R 43 / 06, 1969). The collectors obtained in this way have a reinforced housing and therefore can be used in the construction of high-speed electric machines, however, the method itself is time-consuming and expensive to implement since requires a large assortment of source material. Manufactured collectors do not have the necessary reliability since the presence of a metal band in the form of reinforcing rings can cause a short circuit in the current-carrying plates and the failure of the collector. In addition, the heterogeneity of the materials used can lead to deformation of the plates and destruction of the collector at high revolutions of the working shaft.
Известен способ изготовления коллекторов высокооборотных электрических машин простой в реализации и позволяющий получить коллектора с повышенной прочностью и стабильными геометрическими размерами за счет устранения недостатков предыдущего способа (SU, N 1808157, кл.H 01 R 43/06, 1993). Известный способ, являющийся наиболее близким аналогом изобретения, заключается в изготовлении пакета коллекторных и изоляционных пластин, закладки с торцев пакета кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, волокна которого ориентированы по окружности пакета, последующей опрессовки пакета и окончательной операции механической обработки поверхности полученного коллектора. A known method of manufacturing collectors of high-speed electric machines is simple to implement and allows to obtain a collector with increased strength and stable geometric dimensions by eliminating the disadvantages of the previous method (SU, N 1808157, class H 01 R 43/06, 1993). The known method, which is the closest analogue of the invention, is to manufacture a package of collector and insulating plates, bookmarks from the ends of the package of ring blanks from a plastic material with a long-fiber filler, the fibers of which are oriented around the circumference of the package, subsequent crimping of the package and the final operation of machining the surface of the obtained collector.
Известный способ позволил получить коллектора, не содержащие металлических элементов усиления и тем самым избежать замыкание его токоведущих пластин. Корпус такого коллектора более однороден по своему составу и поэтому менее подвержен разрушению. Однако при реализации способа необходимо использовать многоместные прессы, требующие больших энергозатрат и, кроме того, не обеспечивающие равномерность приложения усилий прессования ко всем заготовкам коллектора, что приводит к недопрессовке и перекосу пластин в пакете. The known method made it possible to obtain a collector that does not contain metal reinforcing elements and thereby avoid the closure of its current-carrying plates. The housing of such a collector is more uniform in composition and therefore less susceptible to destruction. However, when implementing the method, it is necessary to use multi-seat presses that require large energy costs and, in addition, do not ensure uniform application of pressing forces to all the workpieces of the collector, which leads to underpressing and skewing of the plates in the bag.
Еще одним недостатком способа является образование облоя на поверхности коллектора, в связи с чем коллектор после опрессовки должен быть подвергнут механической обработке. Указанные выше недостатки способа не позволяют получить равномерное распределение ориентированных волокон наполнителя по объему корпуса коллектора, что обеспечило бы ему более высокие физико-механические характеристики. Another disadvantage of this method is the formation of a flash on the surface of the collector, in connection with which the collector must be machined after crimping. The above disadvantages of the method do not allow to obtain a uniform distribution of oriented filler fibers throughout the volume of the collector body, which would provide him with higher physical and mechanical characteristics.
Известна пресс-форма, содержащая прессующие элементы в виде пуансонов и матрицу (SU, N 1319125, кл.H 01 R 43/06, 1987). Однако полученные в такой пресс-форме коллекторы не обладают необходимыми прочностными характеристиками, чтобы эти коллекторы можно было бы использовать в конструкции высокооборотных электрических машин и, кроме того, они требуют дальнейшей обработки после прессовки. A known mold containing pressing elements in the form of punches and a die (SU, N 1319125, CL H 01 R 43/06, 1987). However, the collectors obtained in such a mold do not have the necessary strength characteristics so that these collectors could be used in the construction of high-speed electric machines and, in addition, they require further processing after pressing.
Известна пресс-форма, принятая в качестве ближайшего аналога, содержащая матрицу с технологическим кольцом, зубчатой оправкой и пакетом коллекторных пластин, прессующие элементы в виде пуансонов (SU, N 1415303, кл.H 01 R 43/06, 1988). В известной пресс-форме не обеспечивается перемещение технологического кольца относительно стенок камеры пресс-формы, в результате чего возможно образование торцевого облоя, устраняемого последующей механической обработкой. A known mold, adopted as the closest analogue, containing a matrix with a process ring, a gear mandrel and a package of collector plates, pressing elements in the form of punches (SU, N 1415303, CL H 01 R 43/06, 1988). In the known mold, movement of the process ring relative to the walls of the chamber of the mold is not ensured, as a result of which the formation of an end flange that can be eliminated by subsequent machining is possible.
Известен коллектор, содержащий армирующий узел в виде многовиткового бандажа, опрессованный пластическим материалом с длинноволокнистым наполнителем (SU, N 240085, кл.H 01 R 39/04, 1969). Известный коллектор обладает повышенной прочностью и может использоваться в конструкции высокооборотных электрических машин, однако эта прочность достигается за счет применения металлических элементов усиления, что, как отмечалось при рассмотрении предыдущих аналогов, может привести к замыканию токоведущих пластин коллектора. A known collector containing a reinforcing node in the form of a multi-turn bandage, pressed with plastic material with a long-fiber filler (SU, N 240085, class H 01 R 39/04, 1969). The known collector has increased strength and can be used in the construction of high-speed electric machines, however, this strength is achieved through the use of metal reinforcement elements, which, as noted in the consideration of previous analogues, can lead to the closure of collector current-carrying plates.
Задачей изобретения является разработка такой группы технических решений, которые в совокупности обеспечивали бы изготовление коллекторов с высокими прочностными характеристиками и в то же время чтобы корпуса таких коллекторов не содержали металлических элементов усиления и не требовали бы дополнительной механической обработки. При этом должна использоваться технология производства, не требующая больших энергозатрат. The objective of the invention is to develop such a group of technical solutions that together would ensure the manufacture of collectors with high strength characteristics and at the same time that the shells of such collectors do not contain metal reinforcing elements and would not require additional machining. In this case, production technology that does not require large energy costs should be used.
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления коллекторов электрических машин, состоящем в сборке заготовки коллектора с крепежными элементами, размещении на ее торцах кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированном по окружности и последующей опрессовки в пресс-форме, согласно изобретению, сборку заготовки коллектора проводят с помощью технологического кольца, размещая в нем коллекторные пластины, а перед опрессовкой заготовку коллектора вместе с технологическим кольцом устанавливают в матрице пресс-формы таким образом, чтобы обеспечивалось равновесие кольца в матрице только за счет сил трения, устанавливают матрицу на опорной поверхности, после чего опрессовку осуществляют в два этапа, при этом на первом этапе усилием прессования воздействуют с одной стороны расположения кольцевых заготовок из пластического материала с одновременным накоплением энергии упругой деформации элементами пресс-формы, обеспечивая жесткую связь между матрицей и внешней опорной поверхностью, а на втором этапе усилием прессования воздействуют с другой стороны расположения кольцевых заготовок, одновременно обеспечивая упругую связь между матрицей и внешней опорной поверхностью, затем фиксируют упругие элементы пресс-формы в деформированном состоянии, после чего заготовку коллектора вместе с пресс-формой нагревают при заданной температуре, выполняя при этом допрессовку заготовки за счет накопленной энергии упругой деформации элементов пресс-формы. The problem is solved in that in the method of manufacturing collectors of electrical machines, which consists in assembling a collector blank with fasteners, placing ring blanks from plastic material with a long-fiber filler, oriented around the circumference and subsequent crimping in the mold, according to the invention, assembly collector blanks are carried out using a process ring, placing collector plates in it, and before crimping, the collector blank along with the process ring they are installed in the mold matrix in such a way that the ring is balanced in the matrix only due to friction forces, the matrix is installed on the supporting surface, after which the crimping is carried out in two stages, with the pressing force acting on one side of the ring blanks of plastic material with the simultaneous accumulation of elastic strain energy by mold elements, providing a rigid connection between the matrix and the external supporting surface, and in the second stage, the force rassings act on the other side of the location of the ring blanks, while simultaneously providing an elastic connection between the matrix and the external supporting surface, then the elastic elements of the mold are fixed in a deformed state, after which the collector blank along with the mold is heated at a given temperature, while performing pre-pressing of the blank due to the accumulated energy of elastic deformation of the mold elements.
Для осуществления способа изготовления коллектора пресс-форма, содержащая прессующие элементы и матрицу с технологическим кольцом, согласно изобретению, снабжена накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы с фиксатором деформированного состояния, а прессующие элементы выполнены в виде центрирующего пуансона и замыкающего пуансона, механически связанного с накопителем энергии упругой деформации элементов пресс-формы, при этом матрица, размещена между пуансонами с возможностью взаимодействия с внешней по отношению к пресс-форме опорной поверхностью, технологическое кольцо в матрице установлено по скользящей посадке, связь матрицы с внешней опорной поверхностью выполнена с возможностью как жесткого так и упругого взаимодействия между ними, а центрирующий пуансон состоит из основания и стержня, причем диаметр стержня выполнен под посадочное отверстие коллектора. To implement the method of manufacturing the collector, a mold containing pressing elements and a matrix with a process ring, according to the invention, is equipped with an energy storage device for elastic deformation of the mold elements with a clamp of the deformed state, and the pressing elements are made in the form of a centering punch and a closing punch mechanically connected with energy storage of elastic deformation of the mold elements, the matrix being placed between the punches with the possibility of interaction with the external relative to the mold by the supporting surface, the technological ring in the matrix is installed in a sliding fit, the matrix is connected to the external supporting surface with the possibility of both rigid and elastic interaction between them, and the centering punch consists of a base and a rod, and the diameter of the rod is made under the landing hole collector.
Замыкающий пуансон целесообразно выполнить из основания и втулки, при этом накопитель энергии упругой деформации элементов пресс-формы будет содержать закрепленный на втулке пуансона корпус и пружины сжатия, размещенные между корпусом накопителя энергии и основанием пуансона, причем фиксатор деформированного состояния упругих элементов может быть выполнен в виде запорного элемента и образованного на конце стержня центрирующего пуансона углубления с возможностью установки запорного элемента в углубление между корпусом накопителя энергии и стержнем центрирующего пуансона в условиях деформированного состояния пружин. It is advisable to make the closing punch from the base and the sleeve, while the energy storage device for the elastic deformation of the mold elements will contain a housing and compression springs mounted on the sleeve of the punch located between the energy storage housing and the base of the punch, and the holder of the deformed state of the elastic elements can be made in the form the locking element and the centering punch of the recess formed at the end of the rod with the possibility of installing the locking element in the recess between the drive body in energy consumption and a centering rod of the punch in a deformed state of the spring.
Возможно такое выполнение матрицы, при котором на ее внешней поверхности образована кольцевая проточка, а на внутренней кольцевой уступ, при этом больший диаметр уступа выполнен под посадочное место технологического кольца, а меньший диаметр под основание центрирующего пуансона. It is possible that the matrix is made in which an annular groove is formed on its outer surface, and on the inner annular ledge, with a larger diameter of the ledge made under the seat of the technological ring, and a smaller diameter under the base of the centering punch.
Внутреннюю поверхность технологического кольца можно выполнить как гладкой, так и с радиальными выступами. The inner surface of the technological ring can be made both smooth and with radial protrusions.
Задача изобретения решается также и тем, что в известном коллекторе высокооборотных электрических машин, содержащем корпус из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем и элементы усиления, последние, согласно изобретению, образованы ориентированными в окружном направлении посадочного отверстия коллектора волокнами наполнителя, расположенными равномерно по всему объему корпуса. The objective of the invention is also solved by the fact that in the known collector of high-speed electric machines, comprising a body made of plastic material with a long-fiber filler and reinforcing elements, the latter, according to the invention, are formed by filler fibers oriented uniformly in the circumferential direction of the manifold opening of the collector and arranged uniformly throughout the body volume.
Все приведенные выше признаки являются существенными, т.к. каждый из них влияет на достижение того или иного технического результата, что в совокупности и обеспечивает решение задачи изобретения. All of the above symptoms are significant, because each of them affects the achievement of a particular technical result, which together provides a solution to the problem of the invention.
Так, применение для опрессовки коллектора кольцевых заготовок из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированных по окружности, позволяет избежать использование элементов усиления из металла и при этом получить коллектор высокой прочности, достигаемой за счет упорядочного расположения волокон наполнителя. Использование при сборке заготовки коллектора технологического кольца, устанавливаемого в матрице пресс-формы и удерживаемого в ней за счет сил трений при условии упругой связи между матрицей и внешней опорной поверхностью обуславливает возможность взаимного перемещения матрицы и технологического кольца в процессе опрессовки пластмассой, что, в свою очередь, позволяет избежать образование торцевого облоя на корпусе коллектора и тем самым устранить дополнительную операцию по его удалению, которая имела место в известном способе. Проведение опрессовки в два этапа позволяет произвести дозированное заполнение пластическим материалом кольцевой заготовки с двух противоположных сторон заготовки коллектора, что при отсутствии условий, способствующих образованию торцевого облоя, обеспечивает равномерность расположения волокон наполнителя по объему корпуса коллектора и в конечном счете обуславливает его высокие прочностные свойства при отсутствии металлического бандажа. Двухэтапная опрессовка позволяет также на первом этапе осуществить запас энергии упругой деформации элементов пресс-формы и освободить эту энергию после выполнения второго этапа в условиях нагрева пресс-формы, когда непрерывное силовое воздействие на пластический материал с наполнителем вплоть до его отверждения обеспечивает сбаллансированный режим формования, не зависящий от состава композиционного материала и от скорости его отверждения. При этом возможность относительного смещения технологического кольца и матрицы не только препятствует образованию торцевого облоя, но и способствует формированию торцевой части коллектора с точно заданными геометрическими параметрами, что значительно повышает качество конечного продукта. Thus, the use of circular billets made of plastic material with a long-fiber filler, oriented around the circumference, for crimping the collector, avoids the use of metal reinforcing elements and, at the same time, obtains a collector of high strength, achieved due to the orderly arrangement of filler fibers. The use of a technological ring collector installed in the mold matrix and held in it by friction forces during assembly, provided elastic coupling between the matrix and the external supporting surface, makes it possible to move the matrix and the technological ring in the process of molding with plastic, which, in turn, , avoids the formation of an end flap on the body of the collector and thereby eliminate the additional operation to remove it, which took place in the known method. Crimping in two stages allows metered filling of the annular blank with plastic material on two opposite sides of the collector blank, which, in the absence of conditions conducive to the formation of an end flange, ensures uniform distribution of filler fibers throughout the collector body volume and ultimately determines its high strength properties in the absence of metal bandage. Two-stage crimping also allows at the first stage to carry out the energy reserve of elastic deformation of the mold elements and to release this energy after the second stage is performed under conditions of heating the mold, when continuous force acting on the plastic material with the filler up to its curing provides a balanced mode of molding, not depending on the composition of the composite material and the rate of cure. At the same time, the possibility of relative displacement of the process ring and matrix not only prevents the formation of an end flap, but also contributes to the formation of the end part of the collector with precisely specified geometric parameters, which significantly improves the quality of the final product.
Использование в пресс-форме накопителя энергии упругой деформации ее элементов и выполнение прессующих элементов в виде центрирующего пуансона и замыкающего пуансона, связанного с накопителем энергии, позволяет осуществить все этапы способа. При этом наличие накопителя энергии упругой деформации элементов пресс-формы позволяет осуществить сбалансированный режим формования корпуса коллектора в условиях нагрева пластического материала для каждой из пресс-форм, количество которых в печи может быть произвольным, т. е. выполнить для каждой пресс-формы полный цикл выдержки под давлением за счет упругих сил элементов пресс-формы от текучего состояния пластического материала вплоть до его отверждения. Это, в свою очередь, позволяет отказаться от использования дорогостоящего оборудования, включающего многоместные прессы и печи, требующие больших энергетических затрат. Установленное в матрице на скользящей посадке технологическое кольцо и обеспечение связи матрицы с внешней опорной поверхностью с возможностью как жесткого так и упругого взаимодействия между ними способствует выходу избытка пластического материала с наполнителем между матрицей и технологическим кольцом на втором этапе прессования и получение безоблойного торца коллектора. При этом конструкция центрирующего пуансона обеспечивает необходимую точность выполнения посадочного отверстия коллектора и тем самым исключает его последующую механическую обработку. Кроме того, применение технологического кольца позволяет обеспечить точную геометрию коллектора по шагу и продорожку с существующими допусками на толщину изоляционных и коллекторных пластин без дополнительной механической обработки коллектора. The use in the mold of the energy storage device of elastic deformation of its elements and the implementation of the pressing elements in the form of a centering punch and a closing punch associated with the energy storage device allows you to carry out all the steps of the method. In this case, the presence of an energy storage device for elastic deformation of the mold elements allows for a balanced mode of formation of the collector body under the conditions of heating of plastic material for each of the molds, the number of which in the furnace can be arbitrary, i.e., complete a complete cycle for each mold holding under pressure due to the elastic forces of the mold elements from the fluid state of the plastic material until it is cured. This, in turn, eliminates the use of expensive equipment, including multi-seat presses and furnaces, requiring high energy costs. The technological ring installed in the matrix on a sliding fit and providing the matrix with an external supporting surface with the possibility of both rigid and elastic interaction between them contributes to the release of excess plastic material with filler between the matrix and the technological ring at the second stage of pressing and obtaining a faceless collector end face. At the same time, the design of the centering punch provides the necessary accuracy of the mounting hole of the collector and thereby eliminates its subsequent machining. In addition, the use of a process ring allows for accurate step geometry and walkway with existing tolerances on the thickness of insulating and collector plates without additional mechanical processing of the collector.
В результате реализации этих технических решений получается конечный продукт безоблойный высокопрочный коллектор, в котором отсутствует армирующий узел из металлической проволоки, а элементы усиления образованы ориентированными в окружном направлении посадочного отверстия коллектора волокнами наполнителя. При этом отсутствие облоя и технология опрессовки кольцевыми заготовками из пластического материала обуславливает равномерное распределение волокон наполнителя по всему объему корпуса коллектора и тем самым обеспечивает не только его высокие прочностные характеристики но и строгие линейные размеры. As a result of the implementation of these technical solutions, a final product is obtained that is a high-strength, manifold without a shell, in which there is no reinforcing unit made of metal wire, and the reinforcing elements are formed by filler fibers oriented in the circumferential direction of the mounting bore of the collector. At the same time, the absence of flash-off and the crimping technology of ring billets made of plastic material determines the uniform distribution of filler fibers throughout the entire volume of the collector body and thereby ensures not only its high strength characteristics but also strict linear dimensions.
Сказанное выше свидетельствует о том, что предложенная группа технических решений связана с единым авторским замыслом и осуществление этих решений действительно реализует задачу изобретения. The foregoing indicates that the proposed group of technical solutions is associated with a single author’s intention and the implementation of these solutions really realizes the task of the invention.
На фиг. 1 изображен общий вид пресс-формы для изготовления коллекторов высокооборотных электрических машин; на фиг. 2 пресс-форма на первом этапе прессования; на фиг. 3 пресс-форме на втором этапе прессования; на фиг. 4 - технологическое кольцо с выступами на ее внутренней поверхности; на фиг. 5 - готовый коллектор. In FIG. 1 shows a General view of the mold for the manufacture of collectors of high-speed electric machines; in FIG. 2 mold in the first stage of pressing; in FIG. 3 mold in the second stage of pressing; in FIG. 4 - technological ring with protrusions on its inner surface; in FIG. 5 - finished collector.
Пресс-форма содержит центрирующий пуансон, состоящий из основания 1 и стержня 2, замыкающий пуансон 3, формирующий лобовую часть коллектора и размещенную между пуансонами матрицу 4 с установленным в матрице на скользящей посадке технологическим кольцом 5. Стержень 2 выполнен под посадочное отверстие коллектора, что позволяет не проводить механическую обработку этого отверстия после опрессовки заготовки коллектора пластмассой. Внутренняя поверхность технологического кольца может быть выполнена как гладкой, так и с радиальными выступами (фиг. 4), высота которых равна высоте рабочей части пластин коллектора, а ширина равна ширине шлица между пластинами. Выбор формы внутренней поверхности кольца определяется типом коллектора, что позволяет изготовлять их в широком ассортименте. Замыкающий пуансон 3 может быть выполнен в виде основания 6 и втулки 7 при этом на втулке пуансона закреплен корпус 8 накопителя энергии упругой деформации элементов пресс-формы, которые могут быть выполнены в виде пружин сжатия 9, например, тарельчатого типа, размещенных между корпусом 8 и основанием 6 замыкающего пуансона. Такое выполнение накопителя энергии обеспечивает его механическую связь с замыкающим пуансоном и позволяет деформировать упругие элементы пресс-формы при приложении усилия прессования к пуансону. The mold contains a centering punch, consisting of a base 1 and a rod 2, a closing punch 3, forming the frontal part of the collector and a matrix 4 located between the punches with a technological ring 5. The rod 2 is made under the collector’s bore hole, which allows Do not machine this hole after crimping the collector blank with plastic. The inner surface of the process ring can be made both smooth and with radial protrusions (Fig. 4), the height of which is equal to the height of the working part of the collector plates, and the width is equal to the width of the slot between the plates. The choice of the shape of the inner surface of the ring is determined by the type of collector, which allows them to be manufactured in a wide range. The closing punch 3 can be made in the form of a base 6 and a sleeve 7, while on the sleeve of the punch there is mounted a housing 8 of an energy storage device for elastic deformation of mold elements, which can be made in the form of compression springs 9, for example, disk type, placed between the housing 8 and base 6 of the closing punch. This embodiment of the energy storage device ensures its mechanical connection with the closing punch and allows the elastic elements of the mold to be deformed when the pressing force is applied to the punch.
Накопитель энергии снабжен фиксатором деформированного состояния пружин сжатия 9, который может быть выполнен в виде запорного элементы 10 и образованного на конце стержня 2 углубления, например, кольцевого, со стенками которого запорный элемент взаимодействует, когда пружины 9 сжаты. Степень сжатия пружин зависит от величины зазора 11 между корпусом 8 накопителя энергии упругой деформации и основанием 6 замыкающего пуансона. В нерабочем состоянии пресс-формы величина зазора определяется массой корпуса 8 и упругими характеристиками пружин сжатия 9. Изменяя эти параметры, можно регулировать величину накопленной пружинами энергии. The energy storage device is equipped with a clamp for the deformed state of compression springs 9, which can be made in the form of a
Посадочное отверстие 12 в матрице 4, выполненное с одного ее торца, имеет такие размеры и степень обработки под установку технологического кольца 5, чтобы в рабочем состоянии пресс-формы обеспечивалось равновесие технологического кольца в посадочном отверстии только за счет сил трения между кольцом и стенками матрицы. Это необходимо для того, чтобы при осуществлении способа изготовления коллекторов на том его этапе, когда обеспечивают упругую связь матрицы с внешней опорной поверхностью 13, было бы возможным относительное перемещение матрицы и технологического кольца. The
Указанное условие выполняется при осуществлении установки кольца 5 в матрице на скользящей посадке. Кроме того, длина отверстия 12 должна допускать некоторое превышение торца заготовки коллектора 14 над торцем матрицы. Это позволит при прессовании избежать образование облоя с этой стороны коллектора. The specified condition is satisfied when installing the ring 5 in the matrix on a sliding fit. In addition, the length of the
Отверстие 15 с другого торца матрицы выполнено под основание 1 центрирующего пуансона при этом диаметр отверстия должен быть меньше диаметра отверстия 12 на величину, обеспечивающую размещение выходных концов обмотки при присоединении их к коллектору, что приводит к образованию уступа на внутренней поверхности матрицы 4. A
Длина отверстия 15 превышает длину кольцевой заготовки 16 из пластического материала и должна быть достаточной для размещения вдоль отверстия 15 нескольких таких заготовок. На внешней стороне матрицы выполнена кольцевая проточка 17 для распрессовки пресс-формы. The length of the
Способ изготовления коллекторов осуществляется следующим образом. A method of manufacturing collectors is as follows.
Из матрицы 4 извлекают технологическое кольцо 5 и с его помощью производят сборку заготовки коллектора. Для сборки могут использоваться как только токоведующие коллекторные пластины, так одновременно и изоляционные пластины, что позволяет изготавлять коллектора различных типов. При сборке заготовки коллектора в кольце размещают элементы заготовки, при этом, в зависимости от формы внутренней поверхности кольца, между токоведущими пластинами могут образоваться зазоры, являющиеся шлицами в готовом коллекторе. The process ring 5 is removed from the matrix 4 and, with its help, the collector blank is assembled. For assembly, only current-carrying collector plates can be used, as well as insulation plates at the same time, which makes it possible to produce collectors of various types. When assembling the collector blank, the elements of the blank are placed in the ring, and, depending on the shape of the inner surface of the ring, gaps may be formed between the current-carrying plates, which are slots in the finished collector.
После сборки технологическое кольцо 5 с заготовкой коллектора 14 устанавливают в матрице 4 пресс-формы так, чтобы обеспечивалось равновесие кольца в матрице только за счет сил трения. Далее изготовляют кольцевые заготовки 16 из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем используя, например, композит АГ-4НС или АГ-4С, ориентируя при этом волокна композита по окружности заготовки. After assembly, the process ring 5 with the preform of the
В зависимости от типа коллектора требуется различное количество материала, которое подбирают экспериментально, исходя из формы и объема корпуса коллектора. Внешний диаметр кольцевой заготовки выполняют не более наружного диаметра элементов заготовки, а внутренний диаметр несколько большим диаметра посадочного отверстия коллектора. Такие ограничения по диаметру позволяют создать оптимальные условия опрессовки. Далее заготовки 16 по стержню 2 центрирующего пуансона устанавливают на формующую поверхность его основания 1. Количество заготовок может быть произвольным, но таким, чтобы они помещались на длине посадочного отверстия 15 матрицы под основание 1 центрирующего пуансона, как это уже отмечалось выше при описании конструкции пресс-формы. Depending on the type of collector, a different amount of material is required, which is selected experimentally, based on the shape and volume of the collector body. The outer diameter of the annular workpiece is performed no more than the outer diameter of the workpiece elements, and the inner diameter is somewhat larger than the diameter of the mounting bore of the collector. Such restrictions on the diameter make it possible to create optimal crimping conditions. Next, the blanks 16 along the rod 2 of the centering punch are installed on the forming surface of its base 1. The number of blanks can be arbitrary, but such that they are placed along the length of the mounting
После размещения заготовок 16 на центрирующем пуансоне матрицу 4 с установленным в ней технологическим кольцом с заготовкой коллектора устанавливают на внешнюю по отношению к пресс-форме опорную поверхность 13, обеспечивая жесткую связь между ними (фиг. 2). В качестве такой опорной поверхности можно использовать любую твердую поверхность, жесткость которой достаточна для исключения или сведения к малым значениям ее прогиба при действии усилий прессования, а также, чтобы эта поверхность не препятствовала сборке пресс-формы и ее последующей работе. Далее на торцах заготовки коллектора 14 размещают кольцевые заготовки 16 из композита. After placing the blanks 16 on the centering punch, the matrix 4 with the process ring installed in it with the collector blank is mounted on the
Для этого в посадочное отверстия 15 матрицы вводят стержень 2 центрирующего пуансона с установленными на нем кольцевыми заготовками 16, устанавливают на стержень новые кольцевые заготовки со стороны посадочного отверстия 12, после чего на верхнюю заготовку 16 основанием 6 устанавливают замыкающий пуансон с накопителем энергии упругой деформации. For this, a rod 2 of a centering punch with annular blanks 16 mounted on it is introduced into the mounting
Далее осуществляют поэтапную опрессовку корпуса коллектора. Next, stage-by-stage pressure testing of the collector body is carried out.
Для этого на первом этапе усилием прессования, приложенным к корпусу 8 накопителя энергии упругой деформации пружин 9, воздействуют на кольцевые заготовки из композита, размещенные с одного торца заготовки коллектора 14 (т. е. со стороны посадочного отверстия 12 замыкающего пуансона). При этом пружины 8 сжимаются и накапливают энергию упругой деформации, а основание 1 за счет жесткой связи матрицы 4 с внешней опорной поверхностью 13, смыкается с корпусом 8 накопителя энергии и усилие прессования передается на заготовку 16 из композита, которые деформируются и заполняют внутренний объем заготовки коллектора с одного его торца (фиг. 2). For this, at the first stage, the pressing force applied to the housing 8 of the energy storage device for the elastic deformation of the springs 9 acts on the ring blanks from the composite placed at one end of the blanks of the collector 14 (i.e., from the side of the
Избыток композита свободно выходит через зазор между основанием 6 замыкающего пуансона и торцем матрицы 4. The excess composite freely leaves through the gap between the base 6 of the closing punch and the end face of the matrix 4.
На втором этапе прессования усилие прикладывают к заготовки с другого торца коллектора, обеспечивая упругую связь между матрицей 4 и внешней опорной поверхностью 13 (например, поместив матрицу на подпружиненную поверхность, фиг. 3). Усилие к заготовкам прикладывают, воздействуя через основание 1 центрирующего пуансона до появления углубления на конце стержня 2, в которое вставляют запорный элемент 10 фиксатора деформированного состояния пружин 9. At the second stage of pressing, a force is applied to the workpiece from the other end of the collector, providing an elastic connection between the matrix 4 and the external supporting surface 13 (for example, by placing the matrix on a spring-loaded surface, Fig. 3). The force is applied to the workpieces, acting through the base 1 of the centering punch until a recess appears at the end of the rod 2, into which the
Происходит прессование корпуса коллектора с другого его торца, при этом за счет упругой связи матрицы 4 с опорной поверхностью 13 усилие прессования, передаваясь одновременно на технологическое кольцо 5 и матрицу, приводит к преодолению сил трения, удерживающих технологическое кольцо в матрице и последующему их относительному перемещению, в результате чего между матрицей и торцом кольца со стороны основания 1 центрирующего пуансона образуется, хотя и незначительный, зазор 18, в который излишки композита удаляются из пресс-формы, способствуя формированию безоблойного торца коллектора. The collector case is pressed from its other end, and due to the elastic connection of the matrix 4 with the supporting
Далее пресс-форму с фиксированным состоянием деформированных пружин 9 нагревают, помещая пресс-форму в печь, в которую загружают необходимое количество пресс-форм (температура нагрева для композита, например, АГ-4НС должна составлять примерно 180 град.). Next, the mold with the fixed state of the deformed springs 9 is heated by placing the mold in the furnace, into which the required number of molds is loaded (the heating temperature for a composite, for example, AG-4NS, should be about 180 degrees).
По мере достижения заданной температуры пресс-формы в печи происходит размягчение композиционного материала, в результате чего повышается его пластические свойства вплоть до появления текучести, и композит заполняет пустоты заготовки 14 коллектора. As the desired mold temperature is reached in the furnace, the composite material softens, as a result of which its plastic properties increase until fluidity appears, and the composite fills the voids of the
Накопленная пружинами 9 энергия упругой деформации расходуется на допрессовку корпуса коллектора. Умеренное воздействие, оказываемое в этом случае упругости пружин на композит, приводит к уплотнению волокон наполнителя, ориентированных по окружности и равномерному их распределению по всему объему корпуса коллектора, причем обеспечивается выход через зазоры между матрицей и замыкающим пуансоном, а также между технологическим кольцом и матрицей не только избытка композита, но и газов, паров влаги и т.д. сопутствующих процессу полимеризации. Уменьшающиеся по времени силовое воздействие на композит (в результате уменьшения упругой деформации пружин) продолжается вплоть до его отверждения, при котором корпус коллектора полностью сформирован. The energy of elastic deformation accumulated by the springs 9 is spent on pressing the collector body. The moderate influence exerted in this case by the spring resilience on the composite leads to compaction of the filler fibers oriented around the circumference and their uniform distribution over the entire volume of the collector body, and through the gaps between the matrix and the closing punch, as well as between the process ring and the matrix, only excess composite, but also gases, moisture vapor, etc. associated with the polymerization process. The time-decreasing force impact on the composite (as a result of a decrease in the elastic deformation of the springs) continues until it is cured, in which the collector body is fully formed.
Таким образом, процессы формообразования, отверждения и охлаждения корпуса коллектора ведут в одной пресс-форме, что помимо указанных выше положительных свойств дополнительно способствует точности изготовления коллектора. Thus, the processes of shaping, curing and cooling of the collector body are carried out in one mold, which in addition to the above positive properties further contributes to the accuracy of the manufacture of the collector.
Из изложенного ясно, для нагрева пресс-формы могут использоваться малогабаритные печи простой конструкции, например, закрытого типа, позволяющие значительно снизить затраты энергии на нагрев, поскольку заявленные способ и устройство позволяют не проводить выдержку под давлением при нагреве многоместных пресс-форм. From the foregoing, it is clear that small-sized furnaces of a simple design, for example, a closed type, can be used to heat the mold, which can significantly reduce the energy cost of heating, since the claimed method and device allow not to hold under pressure when heating multi-seat molds.
После окончания прессования пресс-форму достают из печи и, предварительно убрав запорный элемент 10, из матрицы извлекают технологическое кольцо 5 с корпусом готового коллектора. After pressing, the mold is removed from the furnace and, having previously removed the locking
При извлечении кольца 5 используют в качестве опорной поверхности кольцевую проточку 17 на внешней поверхности матрицы 4. Далее готовый коллектор, освобождают из технологического кольца. When removing the ring 5, an
Полученный коллектор показан на фиг. 5. The resulting collector is shown in FIG. 5.
Высокопрочный корпус коллектора 19 выполнен из пластического материала с длинноволокнистым наполнителем, ориентированным в окружном направлении посадочного отверстия 20 и распределенным равномерно по всему объему корпуса коллектора. The high-
Изготовление коллектора с указанными свойствами оказалось возможным в результате применения описанной выше технологии, позволяющей после опрессовки корпуса коллектора пластическим материалом получить безоблойный корпус, не требующий дальнейшей его механической обработки, как по внутреннему посадочному отверстию коллектора, так и по его наружному диаметру, а также операции продораживания. The manufacture of a collector with the indicated properties was possible as a result of applying the technology described above, which allows, after crimping the collector body with plastic material, to obtain a shell-free case that does not require further mechanical processing, both by the internal bore of the collector and by its outer diameter, as well as the defrosting operation .
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95112853/07A RU2079196C1 (en) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Method for production of commutators for electric machines and press mold for this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95112853/07A RU2079196C1 (en) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Method for production of commutators for electric machines and press mold for this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95112853A RU95112853A (en) | 1996-07-27 |
| RU2079196C1 true RU2079196C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20170460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95112853/07A RU2079196C1 (en) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | Method for production of commutators for electric machines and press mold for this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2079196C1 (en) |
-
1995
- 1995-08-08 RU RU95112853/07A patent/RU2079196C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР № 240085, кл. Н О1 R 39/04, 1969. 2. Авторское свидетельство СССР № 1415303, кл. Н О1 R 43/06, 1988. 3. Авторское свидетельство СССР № 1808157, кл. Н О1 R 43/06, 1993. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95112853A (en) | 1996-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5364253A (en) | Magnetic circuit component molding device | |
| US6168754B1 (en) | Method and apparatus for densifying powder metal preforms | |
| EP0546281A1 (en) | Screw rotor and method of manufacturing the same | |
| EP0324848A1 (en) | Composite fastener and method of manufacture | |
| JP2001518275A (en) | Modular stator core and method of manufacturing the same | |
| JPH02112683A (en) | Manufacture of elastomer stator for eccentric screw pump | |
| JP3768444B2 (en) | Molding machine and tool for producing flanges in flanged products or cylindrical intermediate products | |
| EP3603926B1 (en) | Method and apparatus for injection moulding an iron core product | |
| JP4347472B2 (en) | Apparatus and method for producing compression molded products | |
| RU2079196C1 (en) | Method for production of commutators for electric machines and press mold for this method | |
| KR20110113136A (en) | Method and apparatus for manufacturing a rotor | |
| US6643910B2 (en) | Device and method for molding motor coils | |
| US6442987B1 (en) | Method of producing a shaft from a piece of tubing, apparatus for making a shaft from a piece of tubing and camshaft produced from a piece of tubing | |
| CN115536479A (en) | Medicine pressing mold and method for composite sleeved medicine column | |
| JP2619715B2 (en) | Molding method of cylindrical resin product and male mold for molding the same | |
| US1360165A (en) | Method for making commutators | |
| CN216751457U (en) | Semi-automatic shaping equipment for stator coil of speed reduction motor | |
| RU2215188C1 (en) | Method of manufacture of stator of single-screw pump | |
| WO2019224552A1 (en) | Rotor | |
| JPH11226992A (en) | Injection molding method and mold therefor | |
| CN217061713U (en) | Electromagnet movable iron core assembly and processing device thereof | |
| RU2174731C1 (en) | Manufacturing process for electrical machine commutator unit | |
| DE102021126738B3 (en) | Tool system for plastic casting of a stator encapsulation, method for plastic casting by means of such a tool system and a traction machine provided with a stator encapsulation by means of such a tool system | |
| RU2391325C1 (en) | Method for manufacturing and assembly of explosive charges | |
| JPH0140700B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050809 |