SI9300660A

SI9300660A - Commutator for small and midle electric machines and process for making it

Info

Publication number: SI9300660A
Application number: SI9300660A
Authority: SI
Inventors: Joze Potocnik; Boris Kogej; Boris Krzisnik; Zdenko Rupnik
Original assignee: Kolektor D O O Idrija
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-06-30
Also published as: EP0736230A1; WO1995017031A1

Description

Komutator za male in srednje električne stroje in postopek izdelave le-tega

Izum se nanaša na komutator za male in srednje električne stroje, zasnovan iz niza segmentov, ki v obročasti razporeditvi v obodni smeri obsegajo medsebojen razmik, pri čemer telo komutatorja, tvorjeno iz omenjenih segmentov obsega vsaj en, glede na notranjo plaščno ploskev koncentrično ležeč obročast utor, v katerem je razporejen z radialno napetostjo obremenjen ojačilen obroč, in na postopek za izdelavo omenjenega komutatorja.

V mednarodni razvrstitvi patentov je predmet izuma uvrščen v razrede H 01 R 39/04, H 01 R 39/14 in H 01 R 43/06IPC⁵.

Komutator gori navedene vrste in postopek za izdelavo le-tega sta na zadevnem področju splošno znana. Tako je npr. v DE 37 14 098 Al opisan komutator in postopek izdelave le-tega, pri katerem se vsak ojačilni obroč v razširjenem stanju vnese v položaj, predviden v obročastem utoru, zatem pa se iz vmesnih prostorov med segmenti odstrani za pozicioniranje segmentov uporabljene distančnike. Bistvena pomanjkljivost zadevne rešitve leži v tem, da je segmente potrebno pozicionirati neposredno na izoliranem pestu (puši) in/ali gredi. Torej je za izdelavo oz. nanos izolacijske obloge potreben dodatni material in postopkovni korak, kar se odraža tudi pri ceni tako izdelanega komutatorja.

Iz npr. DE 38 23 845 C2 pa je znan komutator in postopek za izdelavo le-tega, pri čemer se armirni obroč po nanosu na sedež razširi tako, da se segmente podpre z zunanje strani, materialne dele, ki tvorijo sedež, pa s plastično deformacijo premakne navzven. Segmentno telo tovrstnega komutatorja je tekom izdelave sestavljeno iz segmentov, ki v svojem zunanjem območju obsegajo eno- ali obojestransko prigrajene distančnike. Po zalivanju segmentnega telesa s plastiko se mora zato se2 gmentno telo postružiti do popolne odstranitve distančnikov. Le-to pa predstavlja ne tako majhen odpadek sorazmerno dragega materiala, s čimer se celoten postopek kot tudi komutator bistveno podraži.

Naloga izuma je torej ustvariti komutator gori navedne vrste in postopek za izdelavo tovrstnega komutatorja, s katerim se bomo izognili pomankljivostim znanih komutatorjev in postopkov.

Ta naloga je po izumu za komutator rešena z značilnostmi, podanimi v značilnostnem delu 1. patentnega zahtevka, za postopek pa z značilnostmi, podanimi v značilnostnem delu 6. patentnega zahtevka. Nadaljnje prednostne značilnosti komutatorja po izumu oz. postopka za izdelavo le-tega so razvidne iz vsakokratnih pripadajočih podzahtevkov.

Presenetljivo seje izkazalo, daje zastavljena naloga rešena s komutatorjem, katerega segmentno telo z vsakokratne čelne strani obsega obročast utor, ki je v bistvu linearno spremenljivega premera. Ta obročast utor je glede na vzdolžno os segmentnega telesa in s potekom od svojega prostega konca k svojemu dnu razporejen s sorazmerno majhnim nagibom proti vzdolžni osi segmentnega telesa. Nagib obročastega utora obsega pri tem naklonski kot a, ki leži med 1 in 5°. Komutatorski segmenti so z vsaj enim ojačilnim obročem silosklepno držani na stalnem radialnem odmiku.

Nadaljnja značilnost komutatorja po izumu leži v tem, daje tista ploskev obročastega utora, ki leži bliže kontaktnemu območju komutatorskih segmentov, v območju prostega konca obročastega utora, praktično pa v območju zgornjih dveh tretjin globine obročastega utora, zasnovana s spodrezanjem.

Značilnost postopka izdelave komutatorja po izumu leži v tem, da vsak ojačilni obroč stalnega premera s pestičem vstavimo v obročast utor, kije glede na vzdolžno os segmentnega telesa v bistvu linearno spremenljivega premera, tako da je ojačilni obroč v omenjenem utoru razporejen prosto, brez napetosti. Zatem vsak ojačilni obroč s pestičem sočasno potisnemo do dna obročastega utora, tako da ojačilni obroč elastično deformiramo v radialni smeri navznoter, proti vzdolžni osi segmentnega telesa. S tem v spodnje območje ojačilnega obroča vnesemo elastične radialne napetosti, ki potiskajo komutatorske segmente navzven, proč od vzdolžne osi segmentnega telesa.

Nadalje vsakokratni sedež ojačilnega obroča čelno vsaj deloma plastično deformiramo v radialni smeri navzven, proč od vzdolžne osi segmentnega telesa, s čimer v zgornje območje ojačilnega obroča vnesemo dodatne elastične radialne napetosti. Le-te vlečejo komutatorske segmente navznoter, proti vzdolžni osi segmentnega telesa. Z vnosom radialnih elastičnih napetosti v ojačilni obroč zagotovimo, da so komutatorski segmenti zanesljivo pozicionirani na svojih mestih. Prav ta tudi preprečimo premikanje komutatorskih segmentov v radialni smeri med delovanjem komutatorja.

Plastično deformacijo vsakokratnega sedeža ojačilnega obroča v radialni smeri navzven, proč od vzdolžne osi segmentnega telesa izvedemo tako, da v omenjeni vsakokratni sedež potisnemo, zadremo obročasto, v prečnem prerezu kot ostrokoti trikotnik zasnovano štrlino, kije razporejena na čelni strani vtiskovalnega pestiča. Pri tem materialni delež sedeža ojačilnega obroča, ki je v naležnem stiku s slednjim, s trikotniško zasnovano štrlino odrinemo v smeri proč od vzdolžne osi segmentnega telesa. Nasproti ležeči materialni delež sedeža ojačilnega obroča ostane pri tem v bistvu nedeformiran.

Na koncu se vmesne prostore med segmenti in/ali v območju obročastega utora razpoložljiv prostor vsaj deloma zalijemo z izolirno snovjo in sočasno izdelamo cilindrično pesto komutatorja iz iste izolirne snovi, iz vmesnih prostorov med segmenti pa odstranimo za pozicioniranje segmentov uporabljene distančnike

Izum je v nadaljevanju pobliže predstavljen na osnovi priloženih načrtov, kjer kaže sl. 1 območje sedeža ojačilnega obroča segmenta komutatorja po izumu, v delnem pogledu in povečanem merilu, sl. 2 segmentno telo komutatorja po izumu v vzdolžnem prerezu in pred vtisnjenjem ojačilnega obroča v utor, sl. 3 segmentno telo komutatorja s sl. 2 po vtisnjenju ojačilnega obroča v utor, sl. 4 segmentno telo komutatorja s sl. 3 po plastični deformaciji sedeža ojačilnega obroča, sl. 5 izdelan komutator po izumu po zalitju z izolacijsko maso; v vzdolžnem prerezu.

Na sl. 5 je prikazan komutator po izumu, ki vsebuje niz obročasto razporejenih komutatorskih segmentov 1, v obodni smeri obsegajočih vnaprej določen enak medsebojni razmik. Vsak komutatorski segment 1 obsega kontaktno območje 2 za stik z neprikazano krtačko. Komutatorski segmenti 1 so na stalnem radialnem odmiku držani z vsaj enim ojačilnim obročem 3 in zaliti z izolacijsko maso, npr. sintetično smolo ipd., ki tvori pesto 4.

Obročasto razporejeni komutatorski segmenti 1 tvorijo v bistvu segmentno telo 5, na katerega vsakokratnem čelnem koncu je zasnovan obročast utor 6, v bistvu linearno spremenljivega premera, in katerega središčnica je v bistvu istoosna s vzdolžno osjo segmentnega telesa 5. Obročasti utor 6 je glede na vzdolžno os segmentnega telesa 5 in s potekom od svojega prostega konca k svojemu dnu razporejen s sorazmerno majhnim nagibom proti vzdolžni osi segmentnega telesa 5. Nagib obročastega utora 6 obsega pri tem naklonski kot a, ki prednostno znaša 1 do 5° (sl. 1). Vsakokratni obročasti utor 6 in notranja plaščna ploskev 7 segmentnega telesa 5 tvorita sedež 8 ojačilnega obroča 3. Tista ploskev obročastega utora 6, ki leži bliže kontaktnemu območju 2 komutatorskih segmentov 1, je v območju prostega konca obročastega utora 6, praktično pa v območju zgornji dveh tretjin globine utora 6, zasnovana s spodrezanjem 9, ki olajša vstavljanje ojačilnega obroča 3.

Ojačilni obroč 3 je razporejen v obročastem utoru 6, pri čemer zavzame v bistvu enak naklonski kot ot kot obročasti utor 6 sam. Komutatorski segmenti 1 so torej na stalnem radialnem odmiku držani silosklepno.

Za izdelavo komutatorja sestavimo komutatorske segmente 1, ki so lahko npr. iz bakra, v obročasto segmentno telo 5. Komutatorski segmenti 1 so na enakomernem medsebojnem odmiku držani na po sebi znan način, npr. z neprikazano distančno kletko iz umetne mase, nakar jih vstavimo v obročasto držalno orodje 10. V prvi stopnji potisnemo s pomočjo vtiskovalnih pestičev 11, centriranih z nastavki 11’ na notranji plaščni ploskvi 7 segmentnega telesa 5, ojačilni obroč 3 v vsakokratni obročasti utor 6, dokler prosto ne nasede na steno utora 6 v območju neposredno pod spodrezanjem 9. Ojačilni obroč 3 je pred vstavitvijo v bistvu stalnega premera. V drugi stopnji vtiskavanja potisnemo ojačilni obroč 3 do konca v obročasti utor 6, s čimer ga elastično deformiramo v radialni smeri navznoter, tj. proti vzdolžni osi segmentnega telesa 5. S tem smo v ojačilni obroč 3 vnesli elastične radialne napetosti, ki potiskajo segmente 1 navzven, tj. proč od vzdolžne osi segmentnega telesa 5.

♦

Zatem brez ohlapnosti vstavimo v segmentno telo 5 vodili 12, ki v osni smeri segata nekako do območja dna obročastega utora 6. Na vodilih 12 sta vodena nadaljnja vtiskovalna pestiča 13, ki sta na vsakokratni čelni strani, tj. strani obrnjeni k sedežu 8 ojačilnega obroča 3, zasnovana s štrlino 14. Slednja poteka čelno po celotnem obodu vsakokratnega vtiskovalnega pestiča 13, pri čemer je v prerezu zasnovana kot ostrokoti trikotnik. S tema vtiskovalnima pestičema 13 sedaj pritisnemo ob čelno ploskev vsakokratnega sedeža 8 ojačilnega obroča 3, pri čemer se štrlina 14 vsakokratnega pestiča 13 zadre v čelno ploskev sedeža 8. S štrlino 14 torej plastično deformiramo sedež 8, in sicer na način, da materialni delež sedeža 8, ki je v naležnem stiku z ojačilnim obročem 3, s trikotniško zasnovano štrlino 14 odrinemo v smeri proč od vzdolžne osi segmentnega telesa 5, pri čemer dodatno elastično deformiramo ojačilni obroč 3. Na takšen način vnesemo v ojačilni obroč 3 dodatne elastične radialne napetosti, ki pripomorejo pri držanju segmentnega telesa 5 skupaj. Sočasno pa z omenjeno deformacijo tudi preprečimo, da bi ojačilni obroč nepredvidoma izpadel iz utora. Nasproti ležeči materialni delež sedeža 8 ostane pri tem v bistvu nedeformiran.

Zadnji korak pri postopku izdelave komutatorja po izumu je zapolnitev vmesnih prostorov med segmenti 1 in/ali vsaj delno zalitje v območju obročastega utora 6 razpoložljivega prostora z izolirno snovjo ter sočasna izdelava cilindričnega pesta 4 komutatorja iz iste izolirne snovi.

Zatem iz vmesnih prostorov med segmenti 1 odstranimo za pozicioniranje segmentov 1 uporabljene neprikazane distančnike.

KOLEKTOR d.o.o. Idrija

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Komutator za male in srednje električne stroje, zasnovan iz niza segmentov, ki v obročasti razporeditvi v obodni smeri obsegajo medsebojen razmik, pri čemer segmentno telo komutatorja, tvorjeno iz omenjenih segmentov obsega vsaj en, glede na notranjo plaščno ploskev koncentrično ležeč obročast utor, v katerem je razporejen z radialno napetostjo obremenjen ojačilen obroč, značilen po tem, da je obročast utor (6), ki je v bistvu linearno spremenljivega premera, glede na vzdolžno os segmentnega telesa (5) in s potekom od svojega prostega konca k svojemu dnu zasnovan s sorazmerno majhnim nagibom proti vzdolžni osi segmentnega telesa (5).
2. Komutator po zahtevku 1, značilen po tem, da nagib obročastega utora (6) obsega pri tem naklonski kot (a), ki prednostno znaša od 1 do 5°.
3. Komutator po zahtevkih 1 in 2, značilen po tem, da vsakokratni obročasti utor (6) in notranja plaščna ploskev (7) segmentnega telesa (5) tvorita sedež (8) ojačilnega obroča (3).
4. Komutator po zahtevkih 1 do 3, značilen po tem, da je v obročastem utoru (6) z enakim nagibnim kotom (a) proti vzdolžni osi segmentnega telesa (5) razporejen ojačilni obroč (3), ki silosklepno drži komutatorske segmente(l) na stalnem radialnem odmiku.
5. Komutator po zahtevkih 1 do 3, značilen po tem, da je tista ploskev obročastega utora (6), ki leži bliže kontaktnemu območju (2) komutatorskih segmentov (1), v območju prostega konca obročastega utora (6), praktično pa v območju zgornjih dveh tretjin globine utora (6), zasnovana s spodrezanjem (9)·
6. Postopek izdelave komutatorja za male in srednje električne stroje, zasnovan iz niza segmentov, ki v obročasti razporeditvi v obodni smeri obsegajo medsebojen razmik, pri čemer segmentno telo komutatorja, tvorjeno iz omenjenih segmentov obsega vsaj en, glede na notranjo plaščno ploskev koncentrično ležeč obročast utor, v katerem je razporejen z radialno napetostjo obremenjen ojačilen obroč, značilen po tem, da vsak ojačilni obroč stalnega premera s pestičem vstavimo v obročast utor, ki je glede na vzdolžno os segmentnega telesa v bistvu linearno spremenljivega premera, tako da je ojačilni obroč v omenjenem utoru razporejen prosto, brez napetosti.
7. Postopek po zahtevku 6, značilen po tem, da vsak ojačilni obroč s pestičem sočasno potisnemo do dna obročastega utora, ki je glede na vzdolžno os segmentnega telesa v bistvu linearno spremenljivega premera, tako da ojačilni obroč elastično deformiramo v radialni smeri navznoter, proti vzdolžni osi segmentnega telesa, s čimer v spodnje območje ojačilnega obroča vnesemo elastične radialne napetosti.
8. Postopek po zahtevkih 6 in 7, značilen po tem, da vsakokratni sedež ojačilnega obroča čelno vsaj deloma plastično deformiramo v radialni smeri navzven, proč od vzdolžne osi segmentnega telesa, s čimer v zgornje območje ojačilnega obroča vnesemo dodatne elastične radialne napetosti.
9. Postopek po zahtevku 8, značilen po tem, da vsakokratni sedež ojačilnega obroča čelno vsaj deloma plastično deformiramo v radialni smeri navzven, proč od vzdolžne osi segmentnega telesa tako, da v omenjeni vsakokratni sedež potisnemo obročasto, v prečnem prerezu kot ostrokoti trikotnik zasnovano štrlino.
10. Postopek po zahtevkih 6 do 9, značilen po tem, da vmesne prostore med segmenti in/ali v območju obročastega utora razpoložljiv prostor vsaj deloma zalijemo z izolirno snovjo in sočasno izdelamo cilindrično pesto komutatorja iz iste izolirne snovi.
11. Postopek po zahtevkih 6 do 9, značilen po tem, da iz vmesnih prostorov med segmenti odstranimo za pozicioniranje segmentov uporabljene distančnike.