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)，例如是用作電動機和其他電氣設(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)，例如在電動機中使用的高速旋轉(zhuǎn)開關(guān)都包括多個排列成圓筒的銅片，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的電刷在與銅片接觸的任一給定時刻僅僅與一個片(或多個片)形成導(dǎo)電路徑。因此，圓筒形轉(zhuǎn)換開關(guān)每轉(zhuǎn)過一圈，利用一個電刷能獲得的狀態(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，需要獨立地制作各個導(dǎo)電片。然后在一個框架中把各個片排列成圓形。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，通過間歇地對銅制圓筒進行切削或開槽而形成獨立的導(dǎo)電片。這些槽的寬度把各個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，在某些情況下會達到每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)。因此，導(dǎo)電片要承受明顯的離心力和熱力，最終會使銅片脫離中央芯體，這樣就會使轉(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。通常是用對銅片內(nèi)表面進行自由形式的切削來產(chǎn)生成對的鉤狀物和銳角突起。
模壓化合物在操作期間同樣也會承受離心力和熱力，在某些情況下可能會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變得很嚴重。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)，在其中獨立構(gòu)成的各個片的加固部件與芯體內(nèi)部布置成圓形的隔離金屬臺和陶瓷球相互嚙合。對于鎧裝式的轉(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；以及多個圍繞芯體分布的導(dǎo)電片，每個導(dǎo)電片都具有一個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)明的最佳實施方式就可以提供一種改進的鎧裝轉(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保持其位置，同時使這種固定器的結(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，同時盡量減少由此給這種產(chǎn)品帶來的成本增加。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)電材料形成一個管，在管的內(nèi)部裝填不導(dǎo)電的可凝固材料，構(gòu)成一個芯體，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)明的一個實施例，為了制成鎧裝轉(zhuǎn)換開關(guān)，用一種沿著其內(nèi)部長度具有臺階或凸緣的導(dǎo)體代替現(xiàn)有技術(shù)中的平板導(dǎo)體。進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)成一個圓形，形成一個支撐，在其上放置加固環(huán)。接著對帶狀物進行切削，圍繞著環(huán)大致形成上部加固鉤。在此后的制造過程中，用這些上部的鉤和凸緣一起把環(huán)保持在原位。通過進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械特性。然后間歇地對圓筒進行切削，形成各個獨立的導(dǎo)電片。
在必要時，通常是在其凝固之前，可以使用適當?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?shù)募夹g(shù)可以除去轉(zhuǎn)換開關(guān)片上的氧化物，并且在必要時從槽中排出殘渣，并且用現(xiàn)有的測試技術(shù)計算出轉(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，盡管如上所述需要在裝配成圓筒形之前預(yù)先連續(xù)地制成單獨的導(dǎo)電片，但是其制造方式也是類似的。
本發(fā)明進一步的特征被記載在從屬權(quán)利要求中。通過以下結(jié)合附圖對最佳實施例的說明可以看到本發(fā)明的其他要點，優(yōu)點以及最佳特征，在附圖中

圖1是一個轉(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)在其各個制作階段中的側(cè)視圖。
詳細說明圖1-2表示一個鎧裝的轉(zhuǎn)換開關(guān)10。轉(zhuǎn)換開關(guān)10包括多個通常是銅制的導(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的熱和機械穩(wěn)定性。盡管在需要或是必要時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)來使用。如圖2中所示，有些實施例的轉(zhuǎn)換開關(guān)10預(yù)期要使用二十二個棒14，轉(zhuǎn)換開關(guān)10每轉(zhuǎn)動一圈可以有多達四十四種狀態(tài)變化。芯體18進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)成一個轉(zhuǎn)換開關(guān)10，使其在高速和高溫時比現(xiàn)存的鎧裝式產(chǎn)品具有更強的熱穩(wěn)定性，并且比慣用的＂組裝式＂器件便宜而且簡單。
圖3-4中所示的細節(jié)是一個用于制造轉(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，事先要對坯料34進行沖切或是加工，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的邊界上形成臺階或是凸緣66。凸緣66構(gòu)成了轉(zhuǎn)換開關(guān)10的一個特殊的選擇特征，在卷曲坯料34時提供用于放置環(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的制作過程如下。在適當?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)需要對卷曲的坯料34的內(nèi)表面擴孔，形成軸向的內(nèi)槽，以便形成固定器并且隨后對坯料開槽，形成獨立的片。然后除去擴孔加工中的殘余物。
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測得的卷曲坯料34的內(nèi)徑DIM，從而確保把環(huán)22相對固定地安裝在坯料34內(nèi)部。當然，直徑DR大于在區(qū)域62處測得的卷曲坯料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，可以使制成的一個一個轉(zhuǎn)換開關(guān)和一個一個片具有更加均勻的上部固定器形狀。
如圖6所示，在此時也可以卷曲下部固定器110。除了通過切削下部和中部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?shù)闹睆健?br> 處理環(huán)22周圍的上部固定器104的進一步細節(jié)如下。在經(jīng)過切削之后，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，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，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)容是為了說明，解釋和描述本發(fā)明的實施例而提出的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以對這些實施例進行修改和變更，這些修改和變更并不會脫離權(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導(dǎo)電片，每個片具有一個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.按照以上任意一項權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是加固裝置是一個繞制的玻璃纖維環(huán)。
5.按照以上任意一項權(quán)利要求的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，其特征是上述片是通過對導(dǎo)電材料的管開槽而形成的。
6.按照以上任意一項權(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)，并且提高其熱和機械的穩(wěn)定性。加強環(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H02K13/00GK1158670SQ9519496
公開日1997年9月3日 申請日期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 申請人:摩根坩堝有限公司