平面换向器制造技术

本发明专利技术公开了一种平面换向器。该平面换向器包括一个支承体（１）、多个导体部件（３）和同样数量的与这些导体部件成形状配合啮合、且导电连接的碳部件（４）。在此平面换向器中，每个碳部件（４）具有一个与该电刷接触面（５）背对布置的环状凸块（１３），该环状凸块的环状端面（１５）与相配的导体部件（３）的相应环状接触面（１６）相接触。该环状接触面（１６）分别被该相关导体部件（３）的一个接触环（２４）包围，该接触环与该环状凸块（１３）无间隙地接触。在每个导体部件上伸出一个无间隙地压入到该相关碳部件（４）的相配环状凸块（１３）的相应孔（１４）中的接触销（１７）。于是这些碳部件分别经该环状凸块（１３）的外周边表面、环状端面（１５）和内周边表面导电地连接在导体部件（３）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种平面换向器，包括一个由绝缘胶木制成的支承体、多个均匀地环绕换向器轴布置的导体部件和同样数量的与所述导体部件成形状配合啮合、导电连接、且由单碳制成并形成电刷接触面的碳部件。由碳部件端面形成其电刷接触面的平面换向器代替带有金属电刷接触面的换向器、尤其在强腐蚀环境中投入了使用。在这方面，本文开始部分所提到的这一类平面换向器在现有技术中可列举出许多不同的结构方式。与此有关的例如参见德国技术说明书DE 8908077 U1、欧洲专利说明书EP 583892 B1、EP 1001501 B1、美国专利申请公开说明书US 5175463 A1、德国技术说明书DE 9807045 U10、德国专利申请公开说明书DE19752626 A1、美国专利申请公开说明书US 5255426 A1、德国专利申请公开说明书DE 19652840 A1、国际专利申请97/03486、德国专利申请公开说明书DE 19601863 A1、德国专利申请公开说明书DE 4028420 A1、欧洲专利申请公开说明书EP 0667657 A1、美国专利申请公开说明书US 5442849 A1、国际专利申请92/01321、美国专利申请公开说明书US 5637944 A1和德国专利申请公开说明书DE 19713936 A1。其他有关的现有技术有美国专利申请公开说明书US 5629576 A1、德国专利申请公开说明书DE 19903921 A1和欧洲专利申请公开说明书EP 0935331 A1。这些大量致力于带有碳接触面的平面换向器研究的专利权利证明了对这类实践中适用的换向器的需求。同时由大量的出版物中可以得知，还存在着大量迄今尚未有满意的措施来加以解决的共同问题。此外，这关系到在公知的上述平面换向器中不同的要求部分彼此冲突；对此尤其要考虑小尺寸、低制造成本以及在特别不利操作条件下换向器的高可靠性和长寿命。例如平面换向器的尺寸与其寿命就是这样相冲突，因为转子绕阻的导线通常焊接在导体部件上，这在特别小的平面换向器中很容易导致因过热而引起的导体部件的导电焊接连接的损坏。这就是例如作出下述建议的背景利用耐高温硬焊料来连接碳部件与导体部件(参见欧洲专利申请公开说明书EP 0935331 A1)或者使碳部件与导体部件的接触点设置在与转子绕阻连接处相当远的地方(参见德国专利申请公开说明书DE19903921 A1)；然而，前一个所提到的建议导致较大的成本，后一个所提到的建议使导体部件和碳部件之间的接触点减小，这再次导致在碳部件内部出现不利的电流密度分布。其他的解决这些问题的建议为减小从接线片到导体部件和碳部件之间接触点的热传递(德国专利申请公开说明书DE19956844 A1)，或者碳部件和相配的导体部件仅仅通过形状配合啮合或者作为对焊接连接的补充通过形状配合啮合而彼此连接。就此意义下，例如公开了本说明书开始部分所述结构类型平面换向器的德国专利申请公开说明书DE 19713936 A和美国专利申请公开说明书2001/0024074 A1分别建议碳部件在其与电刷接触面背对设置的端侧上具有栓形凸块，该凸块分别嵌入到相配导体部件上的缺口中。按照在很大程度上可比较的欧洲专利说明书EP 1001501 B1在此还补充规定每个凸块从导体部件上突出的端段通过镦锻使其机械变形，以达到将碳部件尽可能牢固地夹紧在导体部件上。为此，通过将凸块和碳部件中分别与该凸块相邻的区域(不同于与电刷接触面相邻的区域)由含金属的碳构成，使碳部件由两层具有不同材料组成的层构成。此不仅有助于凸块的可变形性，也有助于碳部件内部的电流密度分布。然而制造这样的双层碳部件相当昂贵。在公知的本说明书开始部分的提到的具有由“单碳”制成的碳部件的平面换向器中，不存在此缺点。然而，在此由于碳部件和导体部件仅仅小面积有效接触存在着不利的电流密度分布，这导致接触过载。本专利技术要解决的技术问题是提供一种本说明书开始部分提到类型的平面换向器，其能避免前面所提到的缺点。此相应的平面换向器尽管就其可制造性而言具有相当小的尺寸和相当低的费用，且应当在从导体部件转换到碳部件时具有有利的电流密度分布，并具有长的寿命。按照权利要求1，上述技术问题针对本说明书开始部分的所提到类型的平面换向器借助下述技术特征加以解决每个碳部件具有一个与该电刷接触面背对布置的环状凸块，该环状凸块的环状端面与相配的导体部件的相应环状接触面相接触；该环状接触面分别被该相关导体部件的一个接触环包围，该接触环在与其相配的环状凸块的外周边表面区域与该环状凸块无间隙地接触；在每个导体部件上伸出一个被所述环状接触面包围的接触销，该接触销这样无间隙地压入到该相关碳部件的相配环状凸块的相应孔中，以致碳部件分别经该环状凸块的外周边表面、环状端面和内周边表面导电地连接在导体部件上；该接触环用于连接所述碳部件的表面、该环状接触面和该接触销的外周边表面设计成抗氧化和抗腐蚀的。权利要求19示出了另一种技术方案，其基于与权利要求1相同的基础以一个平面换向器作为要求保护的客体，其与权利要求1技术方案的区别在于导体部件上与碳部件环状凸块外周边区域相接触的部分具有不同的结构该导体部件分别具有多个彼此间隔设置的接触凸起来代替一个环形封闭的接触环，其中支承体的胶木在每两个彼此相邻的接触凸起之间的缺口区域贴靠在环状凸块的外周边表面上。就下面结合权利要求1所给出的技术方案对本专利技术所作的说明而言，本专利技术不限于这种平面换向器；下面所说明的观点连同优选结构的优点也适用于权利要求19的技术方案。本专利技术平面换向器的一个技术特征是前面所说明的、每个碳部件在至少三个表面区域(即环状凸块的外周边表面、环状端面和内周边表面，以及必要时包括碳部件的孔的底面)与相配导体部件相互接触。这一方面允许碳部件与导体部件有一个特别大的表面接触；尽管这作为所谓的“单碳”(即尤其不是多层的，即不是全部也不是部分由一种带有金属颗粒的碳构成)是低成本的，作为结果得到了一个特别有利的从导体部件到碳部件过渡的电流密度分布和在碳部件内部的电流密度分布。另一方面，导体部件上分别嵌入到相配碳部件环状凸块相应孔中的接触销与其余的表征碳部件和导体部件形状配合啮合连接的特征一起共同起到了一种特别有效的、持久的、导电的、以及承受机械负载的机械夹紧作用。对持久地使碳部件和导体部件相夹紧作贡献的是在将一个包括那些(仍)彼此连接导体部件的导体坯件和一个包括那些(仍)彼此连接碳部件的碳环盘进行组装时，该碳部件的环状凸块在其外周边表面和内周边表面区域塑性变形，此外在该环状凸块内部形成弹性的预应力，这导致产生大的夹紧力和可靠的接触。此时，该碳部件环状凸块的塑性变形尤其会使该导体部件的接触环及接触销的边缘区域侵入到环状凸块的固有外形中，此时该碳部件可能被金属化的表面层被接触环和接触刮除掉，从而碳材料和各自的接触环和接触销可直接接触。该弹性预加应力利用了该碳部件的预变形和预硬化环状凸块的已变硬碳的弹性模量。为产生预紧，起决定性作用的是在制造换向器时将碳部件的凸块以端侧对着该导体部件的相配接触面压入；因为由此可以在该环状凸块内部形成所描述的弹性预应力，该弹性预应力即使在温度变化情况(-40℃至120℃)还能起到使碳部件和导体部件可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面换向器，它包括一个由绝缘胶木制成的支承体（１）、多个均匀地环绕换向器轴（２）布置的导体部件（３）和同样数量的与所述导体部件成形状配合啮合、导电连接、且由单碳制成并形成电刷接触面（５）的碳部件（４），其特征在于：每个碳部件（４ ）具有一个与该电刷接触面（５）背对布置的环状凸块（１３），该环状凸块的环状端面（１５）与相配的导体部件（３）的相应环状接触面（１６）相接触；所述环状接触面（１６）分别被该相关导体部件（３）的一个接触环（２４）包围，该接触环在与其相配 的环状凸块（１３）的外周边表面（２３）区域与该环状凸块（１３）无间隙地接触；在每个导体部件上伸出一个被所述环状接触面包围的接触销（１７），该接触销这样无间隙地压入到该相关碳部件（４）的相配环状凸块（１３）的相应孔（１４）中，以致碳部 件分别经该环状凸块（１３）的外周边表面（２３）、环状端面（１５）和内周边表面（１９）导电地连接在所述导体部件（３）上；该接触环用于连接所述碳部件（４）的表面、该环状接触面（１６）和该接触销（１７）的外周边表面（１８）设计成抗氧化和抗 腐蚀的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔泽波托克尼克，
申请(专利权)人：科莱克特集团公司，
类型：发明
国别省市：SI[斯洛文尼亚]