专利名称：碳换向器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电马达的碳片换向器(Commutator)和它的制造方法。
背景技术：
有时，永磁直流马达用于浸没式燃料泵应用中。这些马达一般采用面型换向器或者圆柱型或者桶形换向器。面型换向器具有平的、圆形换向表面，该换向表面设置在垂直于电枢旋转轴线的平面上。桶形换向器具有弧形、圆柱形换向表面，该换向表面设置在圆柱的外表面上，并绕着电枢旋转轴线而共轴线地设置。与换向表面形状无关，用于浸没式燃料泵应用中的电马达一定得小和紧凑，一定得具有较长的使用寿命，可以在易腐蚀的环境中进行工作，制造和工作费用一定得低，并且基本上不需要维护。
有时，浸没式燃料泵马达一定工作在含有氧化合物如甲醇和乙醇的流体燃料介质中。酒精增加了燃料的导电性，因此增加了电化反应，而电化反应除镀任何露出到燃料中的铜马达元件。为此，有时用碳和碳成分形成带有马达的切断的换向表面的碳片。这是因为碳换向器不能被腐蚀或者“除镀”，如铜换向器一样。带有碳片的换向器还一般包括金属接触部分，这些接触部分与碳片处于电接触，并且提供把每个电接触物理地连接到电枢线圈金属丝上的未端。
通过首先模制和热处理可模制的碳化合物，或者机加工热处理过的碳或者碳/石墨块，从而形成碳换向器，这些是公知的。这种布置公开在德国专利公开3150505.8中。然后，换向器绝缘轮毂被形成来支撑金属基体。在碳接合到金属基体之前或者之后，轮毂可以直接模制成金属基体。然后，通过碳制品和金属基体来机加工出槽，从而把碳制品和基体分离成许多电绝缘的片。还需要机加工出换向器的内径、外径和换向表面。
在把完工的换向器装配到电枢之后，在最后的复制模制(overmolding)工序中，蛤壳型模可以设置在新近装配好的换向器电枢的上方。该蛤壳型模的开口端形成来以这样的方式绕着换向器进行密封留下露出来的换向表面。然后把绝缘体材料喷射到蛤壳型模中。一旦绝缘材料固化，那么除去蛤壳模。这种最后的过模步骤可防止铜电枢绕组和其它易腐蚀元件与周围流体如氧化燃料进行化学反应。复制模还确保金属丝减少应力故障的可能性，并且保持合适的动力平衡水平。在泵中，复制模还将减少空气阻力损失。
在制造这种换向器时，把切口加工到金属基体中或者通过金属基体来加工切口，产生了金属片。这些金属片堵塞在产生电绝缘(失效)的片之间的槽中。机加工到金属基体中还露出了基体的切口部分，从而使氧化燃料产生腐蚀效果。
在机加工换向器的碳和金属基本部分从而形成电绝缘片的地方，提供一些型式的支撑结构来加强换向器，并且机械地把碳片和导体部分结合起来。这种支撑结构有时需要换向器具有相当大的辅助轴向空间，该轴向空间增加了电枢换向器组件的总体轴向长度，和或减少了绕在电枢上的金属丝的大小和数量。
对一些种类的导电树脂接合碳成分而言，当它固化时，绝缘表面层实质上形成在该成分的外部表面上。这个表面层形成了碳成分和金属导体部分之间的电接触的阻碍。因此，使用了这种成分的碳换向器一定提供了通过绝缘表面层的电通道。
一种解决这些问题的方法公开在美国专利5386167中，该专利于1995.1.31授权给Strobi(Strobi专利)。该Strobi专利示出了由导电树脂接合的碳成分(Composition)组成的碳盘。为了避免与加工成金属基体有关的问题，碳盘复制模制成8个饼片型铜片，然后在这些片之间径向切开，从而形成8个电绝缘碳片。塑料基体使铜片安装在复制模制碳的位置上，并且在碳片之间提供机械联锁。但是，塑料基体增加了换向器的轴向厚度。此外，Strobi专利没有提供这样的结构该结构提供通过碳成分表面层的电通道，或者该结构可以减少电阻。
所需要的碳片换向器比较坚固，并产生通过增加的碳到位于碳片内的铜接触及通过任何可形成的绝缘表面层的较小电阻。还有，所需要的方法可以制造这种换向器，而这种方法只需要较少的机加工时间并提供较长的设备寿命。
本发明的概述根据本发明，提供了一种碳片换向器组件，在该组件中，在具有向上突出部的、预冲压成形的金属基体上模制出碳盘，在切出径向槽之前，在碳复制模基体上模制出绝缘轮毂。换向器组件包括至少两个圆周间隔布置的导体部分的环形布置，该导体部分绕着旋转轴线而布置；至少两个圆周间隔布置的碳片的环形布置，这些碳片由导电的碳成分形成。每个碳片至少模制成一个与一个导体部分相应的表面，该导体部分具有限制出换向器的切断的换向表面的环形布置。经复制模制的绝缘轮毂绕着碳片和在碳片之间进行布置。绝缘体轮毂机械地联锁住碳片。每个导体部分至少具有一个导体突出部，该突出部至少局部地嵌入在相应的一个经复制模制的碳片中。
根据本发明的一个方面，提供了一种形成上述碳片换向器组件的方法。该方法包括形成导体部分的环形布置，然后，通过把导电树脂接合碳成分模制到环形导体部分布置上来形成碳复制模。在碳模制期间，在与换向表面相对的碳复制模(carbon overmold)的内表面上形成内槽。接着，通过用绝缘体材料来复制模制(overmolding)碳复制模和导体部分布置，从而形成绝缘体轮毂，该绝缘体材料至少局部占住内槽并且机械地联锁住碳片。最后，从碳复制模的换向表面向内直到内槽机加工出槽，从而形成电绝缘碳片的环形布置。
与现有技术的换向器不同，本发明填充的内槽只留下了要加工的碳片的薄部分，从而电绝缘碳片。这至少产生了3个优点这些浅槽使得换向器更加坚固和/或轴向更短，切出这些槽所需要的机加工时间更短，设备磨损减少，因此延长了设备寿命。
此外，通过增加导体部分和它们的相应碳片之间的表面积接触，本发明的导体突出部减少了电阻。该突出部还提供了通过增加的碳到位于碳片内的铜接触的较小电阻，并且形成通过任何绝缘表面层的电通道，该表面层形成在由某种碳成分形成的碳片上方。
为了更好地理解和知道本发明，结合附图参照下面的详细描述图1是根据本发明构造而成的碳面型换向器组件的顶视图；图2是沿线2-2截取的、图1的换向器组件的横截面视图；图2A是图2所示的另一个换向器组件结构的横剖面视图；图3是图1的换向器组件的侧视图；图4是根据本发明从正方形铜坯料中冲压成形的铜导体部分的布置的顶视图；图5是图4的冲压成形的铜坯料的侧视图；图6是根据本发明的、把碳成分环复制模制到图5的冲压成形的铜坯料上的顶视图；图7是沿着图6的线7-7截取的、图6的经复制模制的冲压成形的坯料的横截面图；图8是图6的经复制模制的冲压成形的坯料的底视图；图9是蛤壳型模的局部横截面、局部切开透视图，该蛤壳型模环绕着装配到根据本发明构造而成的换向器组件上的电枢而设置；图10是根据本发明构造而成的另一个导体部分的透视图；及图11是根据本发明构造而成的另一个导体部分柄舌的顶视图。
优选实施例的详细描述在图1-3和9中，一般用12表示电马达的平面型碳片换向器组件。换向器组件12包括8个沿圆周方向间隔布置的导体部分的环形布置，在附图1-11中，这些导体部分一般用14来表面。每个导体部分14是一种薄的、平的、基本上呈三角形的铜片。如图1-9所示，导体部分14环绕着导体旋转轴线16而布置。每个导体部分14一般具有与所有其它导体部分14一样的扇形。换句话说，最好如图4所示一样，每个导体部分14具有饼式片的形状，该饼式片由圆形，径向切开的饼形体切割而成。
一般如图1、2、8和9所示的一样，导体组件12还包括8个沿圆周方向间隔布置的碳片18的环形布置。每个碳片18是一般具有与所有其它碳片一样的扇形。如图6中的20所示一样，这些碳片18开始形成为一个环形碳盘。在切成8个相等的碳片18之前，碳盘20由导电的、树脂粘合的、可塑的、传热的碳成分形成。碳盘20或者“复制模”(overmold)被复制模制成导体部分14布置，因此当盘20被切开时，每个碳片18留下来了，从而形成相应的一个导体部分14的的上表面。碳片18的环形布置具有切断的、圆形上表面22，这个上表面用作导体的切断的、换向表面。
在图1-3中一般用24来表示的经复制模制的绝缘体轮毂沿着圆周方向绕着碳片18和导体部分14、在它们之下和在它们之间进行布置。结合时，绝缘体轮毂24机械地联锁住碳片18。绝缘体轮毂24一般具有圆柱形，该圆柱形具有圆柱形电枢轴小孔26，而小孔26沿着换向器旋转轴线16而共轴线地设置。如图9所示一样，圆柱形电枢轴小孔26成形来安装电枢轴28。
每个导体部分14具有两个成一体的向上的导体突出部，该突出部在图4和5中用30表示。导体突出部30从导体部分14的上表面32的相对对角的边缘处延伸。当碳成分复制模制成导体部分14的布置时，向上的突出部30嵌入在复制模块20中。在碳盘20切成片18之后，每个导体部分14的每个向上突出部30保持嵌入在相应的一个经复制模制的的碳片18中。由于它们的形状和位于碳片18内，因此，通过在每个导体部分14和它的相应碳片18之间增加表面积接触，嵌入的突出部30减少了电阻，这些将在下文中将作更加详细的讨论。
在导体部分14布置中的导体部分14的每一个包括圆形导体部分小孔，在图2和4中这些小孔用34来表示。导体部分的小孔34设置在接近每个导体部分14的内顶点36和外部半圆周边缘38之间的中间部分处。如图4和6-8所示一样，矩形顶接头40处于每个导体部分14的内顶点36上。最好如图1-3所示一样，柄舌42从每个导体部分14的外半圆周边缘38整体地和径向地向外延伸。
如图4和5所示一样，导体突出部30是弯起的部分，该部分成整体地从导体部分14处向上延伸。每个导体部分14包括两个这种弯起的突出部30。每个弯起突出部30的形状是细长的并呈矩形，该弯起突出部30沿着下部细长边缘从各自导体部分14处弯起(即，轴向向外弯曲)。
每个导体部分14嵌入在绝缘体轮毂24和一个经复制模制的碳片18之间。每个导体部分14的柄舌42从绝缘轮毂24向外径向突出。
最好如图1和8所示一样，每个碳片18具有径向切开的圆饼形片的一般形状，即具有与每个导体部分14相同的一般形状。但是，每个碳片18比每个导体部分14更长、更宽和更厚。每个碳片18具有内顶壁44和外部半圆周壁46。每个碳片18的内顶壁44和外圆周壁46这两者具有阶梯外形，而这些阶梯外形各自限定出内架掣子48和外架掣子50。
碳片18由石墨粉和载体材料的注模和硬化成分制成，而石墨粉构成了总成分重量的50-80％。载体材料最好是聚苯撑硫(PPS)树脂。同时，这种成分适合于实现本发明，根据所使用电枢的应用，现有技术中公知的其它碳成分适合用于本发明。
在其它实施例中，金属微料嵌入在碳粉未和载体材料的成分中，从而通过提高碳片表面导电性来减少每个导体部分和它的相应碳片之间的电阻。在这些实施例中，成分中的总的金属含量少于25％。金属微料具有一个或者多个许多不同形状，从而包括粉未片。金属微料最好由银或者铜形成。
在图1、2、3、7和8中，一般用52来表示径向空隙，而这些空隙分开了碳片18。每个空隙52具有内槽部分54和外槽部分56。内槽部分54在复制模制(overmolding)碳的时期形成。外槽部分56通过机加工换向表面22来形成。
绝缘体轮毂24具有平的上表面和下表面，而这些上表面和下表面靠近圆周侧壁的上边缘和下边缘而设置。圆周轮毂侧壁垂直于轮毂24的上表面和下表面而设置。最好如图2所示一样，电枢轴小孔26包括上部截锥形(frusto-conical)部分58和下部截锥形部分60，这些锥形部分从较大的上部和下部外径向内逐渐变小从而形成较小的内径。电枢轴小孔26的内部62沿着轴线长度具有恒定的直径，即较小的内径。
图2A中一般用12a来表示另一个碳片换向器组件结构。图2A中，带有后缀“a”的标号表示还出现在图2实施例中的元件的另一种形状。在一部分这种描述中使用了涉及图2的标号的地方，这意味着那部分的描述同样适用于在图2A用具有后缀“a”的标号来表示的元件。如图2A所示一样，每个碳片18a嵌入一个导体部分14a。这种布置使每个碳片18a和它的相应导体部分14a之间的长度和电接触面积这最大。
空隙52的内槽部分54填充有轮毂24的绝缘体材料。轮毂绝缘体材料还环绕着碳片18布置的圆周而设置，并嵌入每个碳片18的外架掣子50中。形成电枢轴小孔26的轮毂绝缘体材料还嵌入每个碳片18的内架掣子48中。
最好如图3所示一样，绝缘体轮毂24包括圆周接合区64，该接合区64完全绕着绝缘体轮毂24的圆周侧壁而延伸。接合区64具有轴向宽度，该轴向宽度从突出的导体部分柄舌42中延伸到空隙52的未填充的外槽56中。如图9所示一样，圆周接合区64提供圆周密封表面从而与蛤壳型模67的相应表面65相配合。蛤壳型模67用在最后的绝缘复制模制工序中，而下面将详细地解释该工序。
轮毂绝缘材料包括填充玻璃的酚，而该酚可从曼彻斯特康涅狄格的Rogers公司买到，它的商业名称为“Rogers 660”。适合于用来取代Rogers660的其它材料包括高质量的工程热塑性物质，即受到温度变化时显示高度稳定性的热塑性物质。
在其它实施例中，导体部分14和碳片18的环形布置各自包括多于或者少于8个部分。还有，碳成分的载体材料包括最多达80％的碳石墨填充物的酚醛树脂、热固性树脂或者不是PPS的热塑性树脂，如液晶高聚合物(LCP)。PPS和酚型树脂这两者承受长期地暴露在燃料和酒精中。其它实施例还采用圆柱形或者“桶”型的换向器组件12，而不是图中所示的面型换向器。
在其它实施例中，导体部分突出部30具有任何一种或者多种大量可能的形状，这些形状设计来提高铜表面接触上的碳。例如，如在图4和5中用14来表示的一样，没有包括导体部分的单个弯起部分，突出部分代之以包括分离的元件，这些元件在弯起的指状物66的作用下卷进位置，而该弯起的指状物66如图10所示一样从导体部分14’处延伸。还如图10所示一样，分离元件30’可以采用若干窄的、细长的金属股。在图10中，通过弯曲金属指状物66使之远离导体部分14’和在金属丝上方卷指状物66，从而使金属股的金属丝树枝状的束被卷到导体部分14’中。
如图11所示，其它实施例包括柄舌42”，该柄舌形成有终端68，而每终端68包括一对用来安装绝缘电线的槽，即绝缘移动型终端。当绝缘电线被横向压进一个这样的槽时，限定出该槽侧边的金属边缘贯穿并分开金属丝绝缘，从而露出和形成与金属丝的电接触。
在使用绝缘移动型柄舌终端68的实施例中，在电枢绕组工序中或者在该工序之后，从电枢绕组69处延伸的金属丝被压入各自的未端42”中。这消除了把金属丝焊接到或者热立桩(heat-stake)到柄舌终端68的需要。
在实践中，上述的碳换向器通过首先形成导体部分14的环形布置来形成。如图4和5所示一样，这个通过从一个铜坯料70中冲压成形环形布置来完成。该冲压成形工序留下了每个导体部分14，而每个导体部分14通过一个薄的、径向延伸的金属带72连接到铜坯料70的没有冲压成形的外周74上。薄的铜带72使得外周74起着支撑环的作用，该支撑环使导体部分14安装就位，从而进行换向器构造工序的后面阶段的冲压成形。
然后，如图6和8所示一样，通过把碳成分模制到环形导体部分14布置的上表面32上，来形成碳的复制模20。以这种形式来复制模制(overmold)碳成分，从而完全地盖住导体部分14，并机械地联锁住导体部分14。
在碳复制模制工序中，碳成分流入每个导体部分小孔34中和流到每个导体部分的每个圆周边缘上方。但是，最好如图4、6和8所示一样，碳复制模20使每个导体部分14的顶接头40露出。顶接头40径向向内延伸到电枢小孔26内。
碳成分还包围成一体的向上的导体突出部30。这使得突出部30延伸通过绝缘表面层的厚度，而当碳成分固化时，绝缘表面层特质上形成于碳复制模20的外部表面上。通过延伸通过绝缘表面层，借助于增加碳和铜之间的表面积接触总量，突出部30的作用是减少了接触的电阻。还是在碳复制模制工序中，空隙52的径向槽部分54模制到与换向表面22相对的碳复制模20的内侧或者底表面76上及导体部分14之间。换句话说，这些槽54可以通过其它的公知方法如机加工来形成。
如图1-3所示，然后通过第二种复制模制工作过程来形成轮毂24，该轮毂24盖住碳复制模20和带有轮毂绝缘体材料的导体部分14的布置。在这种轮毂复制模制工序中，轮毂绝缘材料环绕着碳复制模20和导体部分14。轮毂绝缘材料还完全地填充径向槽54，而在碳复制模制(overmolding)工序中，这些径向槽54形成在碳复制模20的底表面76上，即空隙52的内槽部分54。在轮毂过模工作完成之后，只有碳复制模20的换向表面22的部分留下来并露出。
在过模绝缘体轮毂24时，最好如图2所示，环绕着碳片18的布置的圆周而形成的绝缘体材料还流过每个碳片18的外架掣子50。环绕电枢轴小孔26而形成的绝缘体材料流过每个碳片18的内架掣子48。在每个碳片18的内架掣子48和外架掣子50上方使轮毂绝缘体材料变硬之后，及在碳片18和导体部分14的下方使绝缘体变硬之后，该变硬的轮毂绝缘体材料起的作用是机械地使碳片18相互保持。此外，变硬的轮毂绝缘体材料辅助地把碳片18保持到它们各自的导体部分14中。
在轮毂24复制模制到碳复制模20和导体部分布置之后，整理一部分没有冲压成形的铜坯料70的外周74，使之远离过模的绝缘体轮毂24的周围。一旦外周74被切开，每个带72被弯曲来形成每个连接带72的短柄舌42，而所留下来的柄舌42从轮毂24的外圆周表面径向向外突出。因此，这些柄舌42被定位和成形，从而用于把每个导体部分14连接到从电枢绕组中延伸的电枢金属丝中。
最好如图1-3所示一样，然后通过把从碳复制模20的露出的换向表面22向中心的浅径向槽56机加工成下伏的径向槽54，从而形成电绝缘的碳片18的的环形布置。通过接触或者非接触机加工技术来形成槽56，这些机加工技术包括采用齿形锯机的这些，但局限于这些。
由于径向槽56直接与径向槽54对准叠加，因此径向槽56可以完全贯通碳复制模20，并且稍稍地切入绝缘体材料，而这些绝缘体材料占住了径向槽54。这就确保了；碳复制模20完全贯通，碳片18完全相互分离和相互电绝缘。因此，填充绝缘体的径向槽54和径向槽56在换向器内相遇，并且如上所述，在碳片18之间形成空隙52。
每个空隙52的填充绝缘体的径向槽部分54接近构成每个空隙52的深度的一半。因此，切下每个空隙52的深度的剩余的一半只需要相对较浅的槽56。
最后，如图9所示，把完工的换向器组件12装配到电枢组件80中。然后，把蛤壳型模67定位在新近装配好的换向器电枢组件中，在图9中一般用81来表示电枢组件。在把蛤壳型模67定位在换向器电枢组件81上的同时，蛤壳型模67的密封表面65环绕着圆周接合区64形成密封。然后，把绝缘材料喷射到蛤壳型模67中。一旦绝缘体材料固化，那么可拆下蛤壳型模67。这个最后的复制模制步骤用来防止铜电枢绕组69和其它易腐蚀元件与周围流体如汽油进行化学反应。
根据本发明来完成换向器制造工艺包括无铜机加工，因此不会产生堆积在碳片18之间的铜屑和片。此外，没有留下来的铜露出来与周围流体如汽油进行反应。
由于根据本发明构造而成的换向器组件12在它的换向表面22上只需要浅的槽56来电绝缘碳片18，因此完工的换向器组件12较坚固，并且更好地防止了破碎。就较坚固的换向器组件的替换实施例而言，换向器组件12的轮毂24可以设计成轴向较短，从而允许换向器电枢组件可以设计得轴向较短或者载有更多的电枢绕组69。换句话说，通过缩短总体换向器电枢组件或者包括更多的电枢绕组69，设计师利用了较短的轮毂长度。
浅槽56的一个其它优点是它们提供了柄舌42和槽56之间的周围接合区64。通过为蛤壳型模提供方便的密封表面，圆周接合区64消除了对更多复杂工作过程的需要，而这些复杂的工作过程包括罩住槽56从而防止复制模材料流出到和通过槽56。
这是本发明的示意性描述，而这些示意性描述采用了描述语言而非限制性的。显然，根据上述教导，本发明的许多变形和改进是可能的。在权利要求的范围内，人们可以采用不是如上所述的说明来实现本发明。
权利要求
1.一种电马达的碳片换向器组件，该换向器组件包括至少两个圆周间隔布置的导体部分的环形布置，该导体部分绕着旋转轴线而布置；至少两个圆周间隔布置的碳片的环形布置，这些碳片由导电的碳成分形成，每个碳片至少复制模制成一个与一个导体部分相应的表面，该环形布置限制出换向器的切断的换向表面；一过模绝缘轮毂，绕着所述碳片和在所述碳片之间进行布置，绝缘体轮毂机械地联锁住所述碳片，并且包括一个外表面；每个导体部分至少具有一个导体突出部，该突出部至少局部嵌入在相应的一个经复制模制的碳片中，从而通过增加每个导体部分和它的相应碳片之间的表面积接触来减少电阻。
2.如权利要求1所述的换向器组件，其特征在于；所述导体突出部包括多个窄的细长的金属股。
3.如权利要求1所述的换向器组件，其特征在于；所述导体部分由铜制成。
4.如权利要求1所述的换向器组件，其特征在于；所述换向器组件是平面型换向器组件。
5.如权利要求4所述的换向器组件，其特征在于；每个导体部分包括向外延伸的柄舌部分，每个导体部分嵌入在绝缘体轮毂和经复制模制的碳片之间，而每个导体部分的柄舌部分从绝缘体轮毂外表面上向外突出。
6.如权利要求5所述的换向器组件，还包括分开碳部分的径向空隙，每个空隙具有填充有轮毂绝缘体材料的内槽部分和没有填充的外槽部分，绝缘体轮毂包括圆周接合区，而该接合区设置在柄舌和空隙的没有填充的外槽部分之间。
7.如权利要求1所述的换向器组件，其特征在于；碳片包括碳粉未和载体材料的成分。
8.如权利要求7所述的换向器组件，其特征在于；碳片包括金属颗粒，而该金属颗粒嵌入在碳粉未和载体材料的成分之中。
9.如权利要求7所述的换向器组件，其特征在于；载体材料是从包括酚树脂、热固性树脂和热塑性树脂的组中选择出来。
10.如权利要求7所述的换向器组件，其特征在于；50-80％的碳成分重量由石墨形成。
11.一种电马达的碳片换向器组件，该换向器组件包括至少两个圆周间隔布置的导体部分的环形布置，该导体部分绕着旋转轴线而布置；至少两个圆周间隔布置的碳片的环形布置，所述碳片由导电的碳成分形成，每个碳片至少复制模制成一个与一个导体部分相应的表面，该环形布置限制出换向器的切断的换向表面；经复制模制的绝缘体轮毂绕着所述碳片和在所述碳片之间进行布置，绝缘体轮毂机械地联锁住碳片，并且包括一个外表面；及金属颗粒嵌入在碳成分中，从而通过提高碳片表面的导电性来减少每个导体部分和它的相应碳片之间的电阻。
12.如权利要求11所述的换向器组件，其特征在于；碳成分包括碳粉未和载体材料。
13.如权利要求11所述的换向器组件，其特征在于；每个导体部分至少具有一个导体突出部，该导体突出部至少局部地嵌入在相应的一个经复制模制的碳片中。
14.一种制造碳换向器组件的的方法，该换向器组件包括至少两个圆周间隔布置的导体部分的环形布置，该导体部分绕着旋转轴线而布置；至少两个圆周间隔布置的所述碳片的环形布置，所述碳片由导电的碳成分形成，每个碳片至少形成一个与一个导体部分相应的表面，该环形布置限制出换向器的切断的换向表面；经复制模制的绝缘轮毂绕着所述碳片和在所述碳片之间进行布置，绝缘体轮毂机械地联锁住碳片；该方法包括如下步骤形成导体部分的环形布置；把导电树脂接合碳成分复制模制到环形导体部分布置上，从而形成碳复制模；在与换向表面相对的碳复制模的内表面上形成内槽；把绝缘材料复制模制在碳复制模和导体部分布置上，从而形成绝缘体轮毂，而该绝缘体轮毂至少局部占住内槽并且机械地联锁住碳片；及从碳过模的换向表面向内直到内槽机加工出槽，从而形成电绝缘碳片的环形布置。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于形成导体部分的环形布置的步骤包括从一个铜坯料中冲压成形出导体部分的环形布置的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于冲压成形出导体部分的环形布置的步骤包括留下每个导体部分的步骤，该留下的每个导体部分通过薄的金属带连接到铜坯料的没有冲压成形的外周上。
17.如权利要求16所述的方法，还包括机加工出所述槽的步骤，所述槽足够浅从而留下圆周接合区，而该接合区设置在薄的金属带和所述槽之间的轮毂的外圆周表面上。
18.如权利要求16所述的方法，还包括在复制模制碳复制模和导体部分布置的步骤之后，从绝缘体轮毂周围至少整理掉一部分没有冲压成形的铜坯料外周的附加步骤。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于在与换向表面相对的碳复制模的内表面上形成所述内槽的步骤包括在形成碳过模的步骤中。
20.如权利要求17所述的方法，还包括如下步骤把蛤壳型模设置在换向器组件和连接好的电枢的上方；绕着圆周接合区密封蛤壳型模的一端；把绝缘体材料喷射到蛤壳型模；使喷射出来的绝缘体材料固化；及拆下蛤壳型模。
全文摘要
电马达的碳片面型换向器组件(12)包括铜导体部分(14)的环形布置,用导电树脂接合碳成分来复制模制该环形布置,通过小孔(34)该导电树脂接合碳成分机械地联锁住导体部分(14),并且限制出换向表面(22)。然后,把碳复制模切成相同的片(18),这些片(18)具有径向切开的圆饼式片的总体形状。然后通过绕着这些碳片(18)和在这些碳片(18)下方复制模制绝缘体材料来形成环形轮毂(24)。每个碳片具有带有内架掣子(48)的内顶壁(44)和带有外架掣子(50)的外顶壁(46)。碳换向器比较坚固,因为壁(44,46)和掣子(48,50)机械地联锁住这些碳片。
文档编号H01R39/00GK1277745SQ98809820
公开日2000年12月20日 申请日期1998年7月31日 优先权日1997年10月3日
发明者威廉·A·齐格勒, 威廉·A·鲍尔 申请人:麦考德·温·特克斯特恩公司