專利名稱：旋轉(zhuǎn)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到旋轉(zhuǎn)開關(guān)，例如是用作電動(dòng)機(jī)和其他電氣設(shè)備的轉(zhuǎn)換開關(guān)的旋轉(zhuǎn)開關(guān)。
背景技術(shù)：
許多現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換開關(guān)，例如在電動(dòng)機(jī)中使用的高速旋轉(zhuǎn)開關(guān)都包括多個(gè)排列成圓筒的銅片，并且固定在絕緣的(通常是酚醛的)模壓化合物中。各個(gè)片與其相鄰的片在物理上是分離的，并且在電氣上是絕緣的，因此，沿著圓筒的外徑掃過(guò)的電刷在與銅片接觸的任一給定時(shí)刻僅僅與一個(gè)片(或多個(gè)片)形成導(dǎo)電路徑。因此，圓筒形轉(zhuǎn)換開關(guān)每轉(zhuǎn)過(guò)一圈，利用一個(gè)電刷能獲得的狀態(tài)變化數(shù)量就等于其銅片數(shù)量的二倍。
這些現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換開關(guān)是按照各種方式構(gòu)成的。其方法之一是制作一種＂組裝＂產(chǎn)品，需要獨(dú)立地制作各個(gè)導(dǎo)電片。然后在一個(gè)框架中把各個(gè)片排列成圓形。在導(dǎo)電片被正確地定位之后，把一種模壓化合物插入框架的中心區(qū)域，使其與各個(gè)片的內(nèi)表面相接觸。
另一種制作方法是把扁平的銅條卷曲成圓筒形殼體。象＂組裝＂的方法一樣，然后把模壓化合物插入圓筒結(jié)構(gòu)的中心，產(chǎn)生最終成品的芯體。然后，通過(guò)間歇地對(duì)銅制圓筒進(jìn)行切削或開槽而形成獨(dú)立的導(dǎo)電片。這些槽的寬度把各個(gè)片與其相鄰的片隔開，為轉(zhuǎn)換開關(guān)的正確操作提供了必要的電絕緣。盡管這種方法的造價(jià)低廉，但是現(xiàn)有的鎧裝轉(zhuǎn)換開關(guān)不如其同類的＂組裝＂式產(chǎn)品耐用。
鎧裝和＂組裝＂的轉(zhuǎn)換開關(guān)都是在高速條件下工作的，在某些情況下會(huì)達(dá)到每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。因此，導(dǎo)電片要承受明顯的離心力和熱力，最終會(huì)使銅片脫離中央芯體，這樣就會(huì)使轉(zhuǎn)換開關(guān)出故障。因此，目前現(xiàn)有的制造方法能夠在銅片上形成內(nèi)部零件，其作用是把銅片固定在模壓芯體中。目前在各種類似的制品中都使用這種零件，例如燕尾槽，銳角突起，以及鉤狀物。通常是用對(duì)銅片內(nèi)表面進(jìn)行自由形式的切削來(lái)產(chǎn)生成對(duì)的鉤狀物和銳角突起。
模壓化合物在操作期間同樣也會(huì)承受離心力和熱力，在某些情況下可能會(huì)由于模壓化合物本身整體結(jié)構(gòu)的破壞而縮短轉(zhuǎn)換開關(guān)的使用壽命。如果在某個(gè)特定銅片的固定器附近的化合物整體性受到破壞，這一潛在的問題就會(huì)變得很嚴(yán)重。因此，有必要加固化合物和轉(zhuǎn)換開關(guān)的其他部分，并且保護(hù)這些部分免受上述因素的損傷。
U.S.5124609(Nagasaka)公開了一種組裝式轉(zhuǎn)換開關(guān)，在其中獨(dú)立構(gòu)成的各個(gè)片的加固部件與芯體內(nèi)部布置成圓形的隔離金屬臺(tái)和陶瓷球相互嚙合。對(duì)于鎧裝式的轉(zhuǎn)換開關(guān)，在開槽之前具有的整體銅片結(jié)構(gòu)妨礙了加固元件的插入，使其無(wú)法與銅片的加固部件嚙合。
本發(fā)明克服了這種問題，并且提供了一種轉(zhuǎn)換開關(guān)，它包括一個(gè)不導(dǎo)電的芯體；嵌入芯體中用于加固開關(guān)的不導(dǎo)電的裝置；以及多個(gè)圍繞芯體分布的導(dǎo)電片，每個(gè)導(dǎo)電片都具有一個(gè)嵌入芯體的固定系統(tǒng)，其特征是上述固定系統(tǒng)被設(shè)在加固裝置周圍，使導(dǎo)電片固定在加固裝置上。
這樣，本發(fā)明的最佳實(shí)施方式就可以提供一種改進(jìn)的鎧裝轉(zhuǎn)換開關(guān)固定系統(tǒng)，它包括嵌入轉(zhuǎn)換開關(guān)的模壓芯體的內(nèi)部加固環(huán)，導(dǎo)電片被固定在加固環(huán)上，以便抵抗離心力。在某些實(shí)施例中，固定系統(tǒng)的環(huán)被置于轉(zhuǎn)換開關(guān)質(zhì)量中心的位置或是其附近。加固環(huán)還可以起到在其周圍(例如在其上部)形成由各個(gè)導(dǎo)電片構(gòu)成的鉤狀物或是固定器，以便在承受離心力和熱力時(shí)保持其位置，同時(shí)使這種固定器的結(jié)構(gòu)更加均勻，另外還允許把環(huán)和加固部件的裝配與外殼的整體性外殼分開考慮。
此外，繞制的玻璃纖維繩或是用于構(gòu)成環(huán)的其他合適材料與其相應(yīng)的模壓芯體相比具有更好的結(jié)構(gòu)整體性，從而(至少)減少了固定系統(tǒng)中與其上部鄰接的芯體發(fā)生破壞的可能性。本發(fā)明特別有助于提高鎧裝式轉(zhuǎn)換開關(guān)的壽命，性能以及熱穩(wěn)定性，同時(shí)盡量減少由此給這種產(chǎn)品帶來(lái)的成本增加。然而，在其他轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)中也可以采用本發(fā)明。
本發(fā)明相應(yīng)地提供了一種制造轉(zhuǎn)換開關(guān)的方法，該方法包括以下步驟用導(dǎo)電材料形成一個(gè)管，在管的內(nèi)部裝填不導(dǎo)電的可凝固材料，構(gòu)成一個(gè)芯體，使芯體材料凝固并且在管上開槽，形成電氣絕緣的片，其特征是在裝填步驟之前把一個(gè)不導(dǎo)電的加固裝置插入管中，并且在加固裝置周圍形成一個(gè)片的固定系統(tǒng)，從而把形成的片固定在加固裝置上。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為了制成鎧裝轉(zhuǎn)換開關(guān)，用一種沿著其內(nèi)部長(zhǎng)度具有臺(tái)階或凸緣的導(dǎo)體代替現(xiàn)有技術(shù)中的平板導(dǎo)體。進(jìn)入圓筒的凝固材料使得凸緣沿著圓筒內(nèi)部的圓周大致構(gòu)成一個(gè)圓形，形成一個(gè)支撐，在其上放置加固環(huán)。接著對(duì)帶狀物進(jìn)行切削，圍繞著環(huán)大致形成上部加固鉤。在此后的制造過(guò)程中，用這些上部的鉤和凸緣一起把環(huán)保持在原位。通過(guò)進(jìn)一步的切削大致上形成下部的鉤和其他固定器。然后把一種酚醛或其他模壓化合物插入圓筒內(nèi)部和固定器周圍的填充區(qū)域并且使其凝固，就固定了成品器件的機(jī)械特性。然后間歇地對(duì)圓筒進(jìn)行切削，形成各個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)電片。
在必要時(shí)，通常是在其凝固之前，可以使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備從導(dǎo)電的帶狀物上除去導(dǎo)電材料，從而在器件的上部形成柄舌(tang)，并且把柄舌制成外部鉤狀物。鋼絲刷或其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以除去轉(zhuǎn)換開關(guān)片上的氧化物，并且在必要時(shí)從槽中排出殘?jiān)⑶矣矛F(xiàn)有的測(cè)試技術(shù)計(jì)算出轉(zhuǎn)換開關(guān)的電氣性能。在利用本發(fā)明制造＂組裝式＂轉(zhuǎn)換開關(guān)時(shí)，盡管如上所述需要在裝配成圓筒形之前預(yù)先連續(xù)地制成單獨(dú)的導(dǎo)電片，但是其制造方式也是類似的。
本發(fā)明進(jìn)一步的特征被記載在從屬權(quán)利要求中。通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例的說(shuō)明可以看到本發(fā)明的其他要點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)以及最佳特征，在附圖中

圖1是一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)的截面圖；圖2是圖1中轉(zhuǎn)換開關(guān)的頂視圖；圖3是用于制作圖1的轉(zhuǎn)換開關(guān)的一件坯料的平面圖；圖4是圖3中坯料的側(cè)視圖；圖5-7是圖1的轉(zhuǎn)換開關(guān)在其各個(gè)制作階段中的側(cè)視圖。
詳細(xì)說(shuō)明圖1-2表示一個(gè)鎧裝的轉(zhuǎn)換開關(guān)10。轉(zhuǎn)換開關(guān)10包括多個(gè)通常是銅制的導(dǎo)電棒14，它們被固定在酚醛(或其他適用的)芯體中18。另外在芯體18中嵌入一個(gè)環(huán)22，其作用是加固芯體18并且提高轉(zhuǎn)換開關(guān)10的熱和機(jī)械穩(wěn)定性。盡管在需要或是必要時(shí)也可以使用其他不導(dǎo)電的材料，環(huán)22最好還是用玻璃纖維繩和環(huán)氧樹脂制成。
在相鄰的棒14之間具有間隙或是槽26，它在相鄰的棒14之間形成電氣絕緣，并且允許把轉(zhuǎn)換開關(guān)10作為高速旋轉(zhuǎn)開關(guān)來(lái)使用。如圖2中所示，有些實(shí)施例的轉(zhuǎn)換開關(guān)10預(yù)期要使用二十二個(gè)棒14，轉(zhuǎn)換開關(guān)10每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可以有多達(dá)四十四種狀態(tài)變化。芯體18進(jìn)一步限定了用于接收主軸的中心孔30。棒14和環(huán)22共同構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)10，使其在高速和高溫時(shí)比現(xiàn)存的鎧裝式產(chǎn)品具有更強(qiáng)的熱穩(wěn)定性，并且比慣用的＂組裝式＂器件便宜而且簡(jiǎn)單。
圖3-4中所示的細(xì)節(jié)是一個(gè)用于制造轉(zhuǎn)換開關(guān)10的坯料。與＂組裝式＂轉(zhuǎn)換開關(guān)不同，轉(zhuǎn)換開關(guān)10不是使用獨(dú)立的導(dǎo)電片制造的，而是采用連續(xù)的金屬帶狀物，例如圖3中所示的坯料34。大致將其分別分成上部，中部和下部38，42和46，把坯料34卷曲成轉(zhuǎn)換開關(guān)10的圓筒形外殼50。然而，事先要對(duì)坯料34進(jìn)行沖切或是加工，從分開分離的上部(柄舌)38的區(qū)域54除去材料，并且形成肩部58(圖2)，最終形成相鄰的棒14。
圖4表示坯料34的厚度變化。例如下部46包括增加厚度的區(qū)域62，在其與中部42的邊界上形成臺(tái)階或是凸緣66。凸緣66構(gòu)成了轉(zhuǎn)換開關(guān)10的一個(gè)特殊的選擇特征，在卷曲坯料34時(shí)提供用于放置環(huán)22的內(nèi)部支撐。與此相反，由于所采用的加固結(jié)構(gòu)或是制作固定器的工序的限制，現(xiàn)有的大多數(shù)鎧裝轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)都不具備這種凸緣66和環(huán)22的特征。
轉(zhuǎn)換開關(guān)10的制作過(guò)程如下。在適當(dāng)?shù)闹谱髟O(shè)備的空腔中定位之后，可以使卷曲的坯料34的上部38向外彎曲或是散開，以便防止其與任何切削工具纏繞在一起。然后可以根據(jù)需要對(duì)卷曲的坯料34的內(nèi)表面擴(kuò)孔，形成軸向的內(nèi)槽，以便形成固定器并且隨后對(duì)坯料開槽，形成獨(dú)立的片。然后除去擴(kuò)孔加工中的殘余物。
圖5-7表示產(chǎn)生轉(zhuǎn)換開關(guān)10的內(nèi)部固定系統(tǒng)100的細(xì)節(jié)。最初，如圖5所示，卷曲的坯料34是筆直的，用其把環(huán)22定位在凸緣66上。環(huán)22的直徑DR稍微小于在中部42測(cè)得的卷曲坯料34的內(nèi)徑DIM，從而確保把環(huán)22相對(duì)固定地安裝在坯料34內(nèi)部。當(dāng)然，直徑DR大于在區(qū)域62處測(cè)得的卷曲坯料34的內(nèi)徑DIS，然而，允許它停留在凸緣66上。
切削中部42，產(chǎn)生上部固定器104(圖6)，然后可以順著環(huán)22的上表面108與管的軸線彎曲成大約90°的角A。同時(shí)切削下部46，開始形成下部固定器110。然后圍繞著環(huán)22按照稍微小于(或是大約等于)90°的角B彎曲上部固定器104的尖112，使其重新與管的軸線大致平行。這樣就能把環(huán)22夾在凸緣66與上部固定器104之間，把卷曲的坯料34機(jī)械地固定在環(huán)22上，并且在后續(xù)的加工工序和轉(zhuǎn)換開關(guān)10的使用過(guò)程中保持環(huán)22的位置。另外，利用環(huán)22在其周圍形成彎曲的上部固定器104，與目前的自由形式的結(jié)構(gòu)相比，可以使制成的一個(gè)一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)和一個(gè)一個(gè)片具有更加均勻的上部固定器形狀。
如圖6所示，在此時(shí)也可以卷曲下部固定器110。除了通過(guò)切削下部和中部46和42(如圖7所示)分別產(chǎn)生上下冠114和118之外，還可以制成轉(zhuǎn)換開關(guān)10的內(nèi)部固定系統(tǒng)100。然后可以從卷曲的坯料34上方向其限定的內(nèi)部空間122中注入材料，形成芯體18，并且使材料凝固，使其有效地嵌入內(nèi)部固定系統(tǒng)100。然而，由于環(huán)22的整體結(jié)構(gòu)大于芯體18的材料體積，通過(guò)預(yù)防(至少是盡量減少)系統(tǒng)材料18被注入上部固定器104與環(huán)22之間，二者的閉合裝配可以加強(qiáng)和穩(wěn)定制成的轉(zhuǎn)換開關(guān)10。在轉(zhuǎn)換開關(guān)10的某些實(shí)施例中，環(huán)22的位置和內(nèi)部固定系統(tǒng)100的幾何形狀還可以設(shè)計(jì)成把環(huán)22定位在轉(zhuǎn)換開關(guān)10的質(zhì)量中心上或是其附近。
然后通常是加工槽26，同時(shí)形成轉(zhuǎn)換開關(guān)10上的棒14以及相鄰棒之間的電氣絕緣。盡管在圖5-7中沒有表示，在必要時(shí)還要清洗和清掃棒14，并且把坯料34上分離的柄舌或上部38彎折成鉤狀物126。也可以把芯體18的中心孔30加工成適當(dāng)?shù)闹睆健?br> 處理環(huán)22周圍的上部固定器104的進(jìn)一步細(xì)節(jié)如下。在經(jīng)過(guò)切削之后，用直徑大約等于DR的第一模型處理上部固定器104。使第一模型繼續(xù)向下行進(jìn)，接觸到上部固定器104并且彎曲上部固定器104，形成圖6所示的角度A。然后取出第一模型，使第二模型接近并且接觸到上部固定器104。接著使第二模型繼續(xù)向下行進(jìn)，壓迫環(huán)22周圍的尖112，形成圖6中所示的角度B。
上述內(nèi)容是為了說(shuō)明，解釋和描述本發(fā)明的實(shí)施例而提出的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行修改和變更，這些修改和變更并不會(huì)脫離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)開關(guān)，包括a.一個(gè)電絕緣的芯體；b.嵌入芯體內(nèi)部用于加固開關(guān)的電絕緣裝置；以及c.分布在芯體周圍的多個(gè)導(dǎo)電片，每個(gè)片具有一個(gè)嵌入芯體的固定系統(tǒng)，其特征是，固定系統(tǒng)被設(shè)在加固裝置的周圍，把片固定在加固裝置上。
2.按照權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是上述固定系統(tǒng)包括a.用于支撐加固裝置的裝置；以及b.在加工和使用期間用于保持加固裝置位置的裝置。
3.按照權(quán)利要求2的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是上述支撐裝置包括一個(gè)其上放置加固裝置的凸緣，并且上述位置保持裝置包括設(shè)在加固裝置周圍的鉤狀物。
4.按照以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是加固裝置是一個(gè)繞制的玻璃纖維環(huán)。
5.按照以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是上述片是通過(guò)對(duì)導(dǎo)電材料的管開槽而形成的。
6.按照以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是上述固定系統(tǒng)還包括嵌入芯體的第一和第二冠。
7.按照以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是加固裝置被大體上定位在上述片的質(zhì)量中心。
8.一種制作旋轉(zhuǎn)開關(guān)的方法包括以下步驟a.形成一個(gè)導(dǎo)電材料的管；b.在管的內(nèi)部裝填可凝固的絕緣材料，形成一個(gè)芯體；c.使芯體材料凝固，并且在管上開槽，形成電絕緣的片，其特征是，在裝填步驟之前把一個(gè)絕緣的加固裝置插入管中，并且在加固裝置周圍形成片的固定系統(tǒng)，從而使形成的片固定在加固裝置上。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其特征是形成固定系統(tǒng)的步驟包括a.切削管的內(nèi)部；b.把切削的區(qū)域彎曲到加固裝置上面，使其大致垂直于管的軸線，并且c.彎曲切削區(qū)域的尖，使其大致平行于管的軸線。
10.按照權(quán)利要求8或9的方法，其特征是形成固定系統(tǒng)的步驟進(jìn)一步包括形成第一和第二冠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)換開關(guān)固定系統(tǒng)(100)以及這種系統(tǒng)的制造方法。該系統(tǒng)包括嵌入轉(zhuǎn)換開關(guān)內(nèi)芯(18)的一種繞制的玻璃纖維或其他的環(huán)(22)，用于加固產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并且提高其熱和機(jī)械的穩(wěn)定性。加強(qiáng)環(huán)(22)還能起到在其周圍構(gòu)成各種固定器的作用，和自由形式的結(jié)構(gòu)相比增加其均勻性。
文檔編號(hào)H02K13/00GK1158670SQ9519496
公開日1997年9月3日 申請(qǐng)日期1995年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月7日
發(fā)明者D·L·古帕, R·C·杜尼根, J·M·格蘭尼爾, E·G·李 申請(qǐng)人:摩根坩堝有限公司