BRPI1004642A2

BRPI1004642A2 - comutador

Info

Publication number: BRPI1004642A2
Application number: BRPI1004642-9A
Authority: BR
Inventors: Ikuo Miwa; Hironori Yanaga
Original assignee: Toshiba Kk
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2012-04-17
Also published as: CN101901698B; ATE538481T1; EP2256765A3; EP2256765A2; CN101901698A; EP2256765B1; JP5248414B2; JP2010277779A; BRPI1004642B1

Abstract

COMUTADOR. A presente invenção refere-se a um comutador incluindo uma parte de contato do lado móvel e uma parte de contato do lado fixo disposta para confrontar a parte de contato do lado móvel. Um condutor móvel suportado de maneira deslizante na parte de contato do lado móvel que é para ser inserida livramente na parte de contato do lado fixo, uma primeira sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ranhura em forma de anel formada em uma circunferência interna da parte de contato do lado móvel, e uma segunda sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ranhura em forma de anel formada em uma circunferência interna da parte de contato de lado fixo. Aqui, cada uma das primeira e segunda sapatas de contato tem uma forma em anel formada pela junção de ambas as extremidades de uma mola helicoidal, cada uma das partes de junção está localizada em um ápice de uma circunferência externa de cada uma das primeira e segunda sapatas de contato em forma de anel, e cada uma das primeira e segunda sapatas de contato em forma de anel contata faces inclinadas formas de ambos os lados da ranhura em forma de anel.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMUTA- DOR".

Referência Remissiva a Pedidos Correlatos

O presente pedido é baseado sobre e reivindica o benefício de prioridade do pedido precedente de patente Japonesa n- 2009-127857, de- positado em 27 de maio de 2009, o inteiro teor do qual é aqui incorporado a título de referência.

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um comutador e mais especifi- camente de um comutador fazendo uso de uma sapata de contato em forma de bobina em uma parte de contato, tal como um comutador elétrico e um comutador de ligação a terra, e assim por diante.

Descrição dos Antecedentes

Em um comutador usado em equipamento elétrico, um eletrodo de lado móvel e um eletrodo de lado fixo são previstos para um condutor interno. E, além disso, um condutor móvel é previsto que é preso de maneira deslizante no eletrodo móvel, e uma parte em que o condutor móvel pode ser inserido livremente é prevista no eletrodo de lado fixo de modo a desem- penhar uma ação de comutação elétrica. E um lote de finas sapatas de con- tato em forma de palhetas é fixado quer a uma parte deslizante entre o ele- trodo do lado móvel e o condutor móvel quer a uma parte do eletrodo de la- do fixo na qual o condutor móvel é inserido, para assegurar condução elétri- ca.

Por outro lado, a título de exemplo um conector é conhecido no qual uma sapata de contato em forma de bobina é prevista em uma parte fixa e tem uma parte móvel para formar uma parte deslizante. Uma sapata de contato em forma de bobina é exposta na qual uma configuração de uma ranhura para carregar uma sapata de contato em forma de bobina é alterada e cargas deslizantes são alteradas em uma parte deslizante de curso alter- nativo na direção para frente e para trás, desse modo dificultando sua exclu- são da ranhura. Uma posição de soldagem da sapata de contato em forma de bobina é exposta, onde sua seção transversal assume uma forma elíptica quando comprimida, e no caso em que seu eixo geométrico longitudinal é disposto aproximadamente em paralelo com a direção de deslizamento do condutor móvel, a parte de soldagem é disposta na sua face lateral. (Consul- te-se o Documento de Patente 1).

A figura 11 é uma vista seccional mostrando um estado montado de uma sapata de contato em forma de bobina usada em um conector ex- posto no Documento de Patente 1

Uma sapata de contato em forma de bobina 106 tem uma forma anular formada pela junção de ambas as extremidades de uma mola espiral, e é carregada em uma ranhura 108 de uma parte fixa 104 e é comprimida por uma parte móvel 105. Uma parte de junção 107 é disposta em uma face lateral da sapata de contato em forma de bobina 106. Documento de Patente

Documento de Patente 1: Exposição de Patente Japonesa (Koh- yo) P006-518090

Porém, de maneira a aplicar uma sapata de contato em forma de bobina a um comutador elétrico e demais componentes requeridos a ter alta confiabilidade, uma elevada propriedade condutora de corrente suscetível de conduzir uma corrente intensa, e uma elevada durabilidade mecânica para suportar a operação cíclica de abertura e fechamento do comutador, isto é, o curso deslizante de um lote de freqüências pela sapata de contato móvel é requerido. Por esta razão, visando principalmente a capacidade condutora de corrente, uma liga de cobre é usada tal como de cobre berílio e de cobre cromo zircônia como um material da sapata de contato em forma de bobina. Além disso, de maneira a manufaturar a sapata de contato em forma de bo- bina, após um material em forma de fio ser conformado como bobina, é ne- cessário efetuar a junção de ambas as extremidades do mesmo para efetuar sua conformação em forma de anel. No caso de liga de cobre, quando a sol- dagem é efetuada, a resistência mecânica da parte soldada se deteriora s um valor aproximadamente 50% menor pelo efeito do calor. Razão pela qual, quando a resistência mecânica é determinada pela resistência da parte soldada, inexistia uma sapata de contato que pudesse suportar as opera- ções (deslizantes) de abertura e fechamento de 10 mil vezes consideradas como um critério de confiabilidade.

Além disso, no caso da junção ser efetuada por soldagem, quando a parte soldada se expande por um rebordo, quando esta parte entra em contato com a parte condutora de corrente, a sapata de contato em for- ma de bobina se deforma anormalmente somente nesta parte, que se torna uma causa para reduzir a propriedade condutora de corrente.

Sumário da Invenção

Um dos objetivos da presente invenção é munir um comutador com uma sapata de contato em forma de bobina que oferece alta confiabili- dade mecânica e longa durabilidade para operações de abertura e fecha- mento em um grande numero de vezes, enquanto mantendo uma proprieda- de estável e alta capacidade condutora de corrente.

De acordo com um aspecto da presente invenção, é apresenta- do um comutador incluindo uma parte de contato lateral móvel, uma parte de contato lateral fixa prevista para confrontar a parte de contato móvel, um condutor móvel suportado de maneira deslizante na parte de contato lateral móvel que é para ser inserida livremente na parte de contato lateral fixa; uma primeira sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ra- nhura em forma de anel formada em uma circunferência interna da parte de contato lateral móvel que sempre faz contato com e comprimida pelo condu- tor móvel, e uma segunda sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ranhura em forma de anel formada em uma circunferência interna da parte de contato lateral fixa que contata com e comprimida pelo condutor móvel quando o condutor móvel é inserido na parte de contato lateral fixa. Aqui cada uma da primeira sapata de contato em forma de bobina e da se- gunda sapata de contato em forma de bobina tem uma forma de anel forma- da pela junção de ambas as extremidades de uma mola helicoidal em uma parte de junta, cada uma das partes de junta está localizada em um ápice de uma circunferência externa de cada uma da primeira e segunda sapatas de contato em forma de anel contata faces inclinadas de contato formadas de ambos os lados de uma parte inferior da ranhura em forma de anel.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é previsto um comutador incluindo uma parle de contato lateral móvel, uma parte de contato lateral fixa disposta para confrontar a parte de contato lateral móvel, um condutor móvel suportado deslizavelmente na parte de contato lateral móvel que é para ser inserido livremente na parte de contato lateral fixa, uma primeira sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ra- nhura anular formada em uma circunferência externa do condutor móvel que sempre faz contato com e comprimida pela parte de contato lateral móvel, e uma segunda sapata de contato em forma de bobina carregada em outra ranhura em forma de anel formada em uma circunferência externa do condu- tor móvel que contata com e comprimida pela parte de contato lateral fixa quando o condutor móvel é inserido na parte de contato lateral fixa. Aqui ca- da uma da primeira sapata de contato em forma de bobina e da segunda sapata de contato em forma de bobina tem uma forma de anel formada pela junção de ambas as extremidades de uma mola helicoidal em uma parte de junta, cada uma das partes de junta está localizada em um ápice de uma circunferência interna de cada uma das primeira e segunda sapatas de con- tato em forma de anel, contata faces inclinadas formadas de ambos os lados de uma parte inferior da ranhura em forma de anel.

De acordo com a presente invenção,quando a parte de contato em forma de bobina com a parte de junção efetuando a ligação de ambas as extremidades da mola helicoidal em um ápice da circunferência externa é disposta para contar as faces inclinadas formadas de ambos os lados da parte inferior da ranhura em forma de anel, a tensão decresce quando a par- te de junção é comprimida, de modo que a durabilidade pode ser aumenta- da. Consequentemente, um comutador com uma sapata de contato em for- ma de bobina é realizado que oferece elevada confiabilidade mecânica e com uma longa vida útil para operações de abertura e fechamento em um grande número de vezes, enquanto mantendo uma estável e elevada propri- edade condutora de corrente.

Breve Descrição dos Desenhos Uma apreciação mais completa da invenção e das vantagens dela decorrentes será facilmente obtida serão facilmente obtidas à medida que a mesma se torna melhor compreendida da consulta à descrição deta- lhada que se segue quando considerada em conjunção com os desenhos apensos, de acordo com os quais:

a figura 1 é uma vista secional mostrando um comutador fazen- do uso de uma sapata de contato em forma de bobina em um estado aberto de acordo com uma primeira modalidade de realização da presente inven- ção;

a figura 2 é uma vista secional mostrando o comutador fazendo uso de uma sapata de contato em forma de bobina em um estado fechado de acordo com a primeira modalidade;

a figura 3 é uma vista secional mostrando um estado ligado da sapata de contato em forma de bobina de acordo com a primeira modalida- de;

a figura 4 é uma vista secional mostrando um estado montado da sapata de contato em forma de bobina de acordo com a primeira modali- dade;

as figuras 5A e 5B são vistas seccionais, cada uma mostrando uma parte ligada de uma sapata de contato em forma de bobina, na qual a figura 5A mostra a parte ligada das presentes modalidades; e a figura 5B é uma vista seccional a título de referência;

a figura 6 é um gráfico mostrando os resultados de teste de re- sistência à fadiga cíclica com respeito às sapatas de contato em forma de bobina das presentes modalidades e uma sapata de contato em forma de bobina convencional;

a figura 7 é uma vista seccional mostrando um comutador fa- zendo uso de uma sapata de contato em forma de bobina em um estado aberto de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção;

a figura 8 é uma vista seccional mostrando o comutador fazendo uso de uma sapata de contato em forma de bobina em um estado fechado de acordo com a segunda modalidade; a figura 9 é uma vista seccional mostrando um estado conjugado de uma sapata de contato em forma de bobina acordo com a segunda mo- dalidade;

a figura 10 é uma vista seccional mostrando um estado montado da sapata de contato em forma de bobina de acordo com a segunda modali- dade; e

a figura 11 é uma vista seccional mostrando um estado montado da sapata de contato em forma de bobina utilizada em um conector de acor- do com uma técnica convencional.

Descrição Detalhada da Invenção

Reportando-se a seguir aos desenhos, nos quais numerais de referência iguais designam partes idênticas ou correspondentes através da totalidade das várias vistas, as modalidades da presente invenção passam a ser descritas abaixo.

Primeira Modalidade

Uma primeira modalidade da presente invenção passa a ser descrita abaixo, especificamente em conjunção com os desenhos apensos.

A figura 1 é uma vista secional mostrando um comutador fazen- do uso de sapatas de contato em forma de bobina de acordo com a primeira modalidade em um estado aberto.

Hexafluoreto de enxofre (SFe) de 0,4 - 0,6 MPa é carregado em um recipiente metálico 1 do comutador de modo a assegurar isolamento elé- trico. No interior do recipiente metálico 1, uma parte de contato do lado mó- vel 3, e uma parte de contato do lado fixo 3 são dispostas em relação con- frontante com um intervalo predeterminado de modo a formar uma parte de eletrodo (parte de contato de comutador). E na parte de eletrodo de lado móvel 3, constituindo um eletrodo da parte de eletrodos, um condutor móvel cilíndrico 4 é retido de maneira deslizante. Na parte de eletrodo de lado fixo 3, constituindo o outro eletrodo da parte de eletrodos, uma cavidade cilíndri- ca é prevista de modo a inserir o condutor móvel 4. Uma primeira sapata de contato em forma de bobina 5i e uma segunda sapata de contato em forma de bobina 52, cada uma das quais tem uma forma de anel e contata uma face de circunferência externa do condutor móvel 4, são montadas na parte de contato de lado móvel 3i e na parte de contato de lado fixo 32, respecti- vamente.

A figura 2 é uma vista seccional mostrando o comutador fazendo uso das sapatas de contato em forma de bobina de acordo com a presente modalidade em um estado fechado.

O condutor móvel 4 é inserido em uma cavidade cilíndrica da parte de contato de lado fixo 32 por um mecanismo acionador (não mostra- do). Nessa ocasião, a segunda sapata em forma de bobina 52 montada na parte de contato de lado fixo 32 é comprimida para se estender do interior.

Em um estado deste tipo, uma corrente passa da parte de conta- to de lado móvel 3i para o eletrodo móvel 4 através da primeira sapata de contato em forma de bobina 5-i, e a seguir passa do condutor móvel 4 para a parte de contato de lado fixo 32 via a segunda sapata de contato em forma de bobina 52 para que o estado fechado do comutador seja assegurado.

A figura 3 é uma vista seccional mostrado um único corpo da sapata de contato em forma de bobina na presente modalidade. A figura 4 é uma vista seccional mostrando em detalhe um estado montado da sapata de contato em forma de bobina na presente modalidade.

Aqui, as figuras 3 e 4 mostram a segunda sapata de contato em forma de bobina 52 como um exemplo da sapata de contato em forma de bobina que se deforma quando o condutor móvel 4 é inserido.

Como mostrado na figura 3, a segunda sapata de contato em forma de bobina 52 forma um anel pelo efetuar a junção de ambas as extre- midades de uma mola helicoidal em forma de arame, e é objeto de junção para que uma parte de junta 62 seja localizada em um ápice de uma circun- ferência externa da segunda sapata de contato em forma de bobina 52.

Na figura 4, a segunda sapata de contato em forma de bobina 52 é encaixada em uma ranhura em forma de anel 72 formada em uma circunfe- rência interna da cavidade da parte de contato de lado fixo 32, na qual o condutor móvel 4 é inserido. A segunda sapata de contato em forma de bo- bina 52 é comprimida pelo condutor móvel 4 a partir do interior, e uma seção transversal da segunda sapata de contato em forma de bobina 52 projetada sobre uma face perpendicular na direção de circunferência assume uma forma próxima a de uma elipse a partir de uma forma circular natural como mostrado na figura 4. Todavia, como a segunda sapata de contato em forma de bobina 52 tem uma forma em espiral como descrito acima, um processo de deformação efetivo torna-se mais complicado. Isto é, com respeito à de- formação da segunda sapata de contato em forma de bobina 52 em uma di- reção perpendicular ao movimento do condutor móvel 4, pois a deformação é absorvida pelo fato da bobina declinar mais na direção da circunferência do que no estado natural, a tensão recebida pelo material de arame que compõe a sapata de contato em forma de bobina não é diferente daquela do estado natural. Porém a deformação na direção paralela com o movimento do condutor móvel 4 é absorvida pela deformação elástica do material de arame, de forma que a tensão torna-se grande. Isto é, na seção transversal acima descrita, quando a tensão recebida por uma parte lateral (em uma parte com uma pequena curvatura) torna-se máxima, e a tensão recebida pelo ápice (em uma parte com uma grande curvatura) da circunferência ex- terna torna-se mínima. De forma que a parte de junção 62 que é de uma bai- xa resistência mecânica é posicionada no ápice da circunferência externa (um lado em que o condutor móvel 4 não desliza) da segunda sapata em forma de bobina 52.

A ranhura I2 é construída de forma que a segunda sapata em forma de bobina 52 contata duas faces inclinadas 82 previstas na parte inferi- or. Um ângulo entre cada uma das faces inclinadas 82 e a direção de desli- zamento do condutor móvel 4 é definido para não ser inferior a 25° e não superior a 45°. Pelo estabelecimento do ângulo como descrito acima, a se- gunda sapata de contato em forma de bobina 52 pode ser impedida de sofrer torção (rotação) e uma força de fricção atuante sobre a segunda sapata de contato em forma de torção 5, pode ser mantida. Com isto, a torção da se- gunda sapata de contato em forma de bobina 52 pode ser reduzida, e um eixo geométrico longitudinal da elipse na seção transversal é mantido apro- ximadamente em paralelo com um centro de eixo que é a direção de desli- zamento do condutor móvel 4.

Além disso, pela formação de um entalhe 92 na parte inferior da ranhura 72l o contato da parte inferior com um intumescimento da parte de junção 62 pode ser evitado. A parte de junção 62 é mantida no ápice da cir- cunferência externa da segunda sapata de contato em forma de bobina 52.

Isto é, a parte de junção 62 está localizada em um ponto aproxi- madamente intermediário de dois pontos de contato onde a segunda sapata de contato 52 contata as faces inclinadas 82 da ranhura em forma de anel 72.

Além disso, as figuras 3 e 4 mostram a segunda sapata de con- tato em forma de bobina 52 que se deforma quando o condutor móvel 4 é inserido, porém com respeito à primeira sapata de contato em forma de bo- bina 5i que é sempre comprimida pelo condutor móvel 4 a partir do interior, o estado de junção e o seu estado de montagem são idênticos aqueles des- critos acima. Além disso, em cada parte de contato do lado móvel 3i e da parte de contato do lado fixo 32, duas ou mais ranhuras podem ser previstas em cada uma das quais a sapata de contato em forma de bobina é carrega- da.

A sapata de contato em forma de bobina é uma mola helicoidal pela conformação de um fio metálico em forma de bobina e com partes ex- tremas do fio metálico reunidas em um ápice da circunferência externa. Com respeito ao material metálico usado para o fio, é utilizada uma liga de cobre com elevada condutividade elétrica e alta resistência mecânica. Como um exemplo de liga de cobre é usada uma liga de cobre cromo zircônia, e sua condutividade elétrica não é inferior a 70% e a resistência de tensão não é inferior a 620 MPa. O diâmetro do fio metálico é de cerca de 0,5 mm a cerca de 2 mm, e a junção é efetuada por soldagem a laser ou soldagem por resis- tência.

As figuras 5A e 5B são vistas seccionais mostrando uma parte de junção de uma sapata de contato em forma de bobina. A figura 5A é uma vista seccional mostrando uma parte de junção de acordo com a presente modalidade, e a figura 5B é uma vista seccional de referência. Quando um fio metálico é objeto de junção enquanto superpondo ambas as extremida- des como mostrado na figura 5B, a propriedade de rigidez da parte de jun- ção 6 torna-se maior que aquelas das demais partes, e, além disso, um in- tervalo na parte de junção 6 torna-se maior. Razão pela qual quando uma sapata de contato em forma de bobina 5 é comprimida, a deformação torna- se irregular através da totalidade da sapata de contato em forma de bobina 5 e a pressão de contato com o condutor móvel torna-se irregular, de forma que a propriedade condutora de corrente se deteriora. Por outro lado, na sapata de contato em forma de bobina 5 de acordo com a presente invenção que é produzida pelo imprimir ao fio metálico a forma de uma bobina e na qual as partes extremas do fio metálico são objeto de junção como mostrado na figura 5A, a configuração na parte de junção 6 torna-se idêntica à das demais partes. Por conseguinte, quando a sapata de contato em forma de bobina 5 é comprimida, se deforma por igual inclusive na parte de junção 6, de modo que a propriedade condutora de corrente pode ser estabilizada.

A operação e o efeito da presente invenção passam a ser descri- tos a seguir.

Na parte de eletrodos do comutador fazendo uso das sapatas de contato em forma de bobina de acordo com a presente modalidade se apre- sentando no estado aberto mostrado na figura 1, o condutor móvel 4 é ar- mazenado na parte de contato do lado móvel 3, que é o condutor de lado móvel. O condutor móvel 4 é acionado linearmente no sentido da parte de contato de lado fixo 32que é o condutor de lado fixo por uma força acionado- ra externa, e é inserido na cavidade cilíndrica prevista no lado da circunfe- rência interna da parte de contato do lado fixo 32 para de esse modo assumir o estado mostrado na figura 2. Quando o condutor móvel 4 é inserido, é possibilitada a passagem de uma corrente elétrica entre a parte de contato de lado móvel 3i que é o condutor de lado móvel e a parte de contato de la- do fixo 32 que é o condutor de lado fixo. Isto é, a corrente passa da parte de contato de lado móvel 3i, para o condutor móvel 4 através da primeira sapa- ta de contato em forma de bobina 5i, e a seguir flui do condutor móvel 4 pa- ra a parte de contato do lado fixo 32 através da segunda sapata de contato em forma de bobina 52. Quando o condutor móvel 4 é inserido, a primeira e a segunda sapata de contato em forma de bobina 5^1 e 5^2 são comprimidas e estendidas a partir do interior, e assumem estados comprimidos em 10% e 30% em um espaço entre a parte de contato de lado móvel 3^1 e em um espaço entre as partes de contato de lado fixo 3^2, respectivamente. Com respeito ao estado comprimido da primeira sapata de contato em forma de bobina 61 montada na parte de contato de lado fixo 3^1, praticamente inexiste diferença entre o estado aberto e o estado fechado do condutor móvel 4. Porém, com respeito à segunda sapata de contato em forma de bobina 5^2, embora a taxa de compressão no estado aberto seja de 0% ou quase de um estado livre, a taxa de compressão no estado fechado torna-se de 10% - 30% devido ao condutor móvel ser inserido. Todas as vezes que o comutador é aberto e fechado, a segunda sapata de contato em forma de bobina 5^2 efetua o ciclo da taxa de compressão 0% no estado aberto e da taxa de compressão 10% ~ 30% no estado fechado, de forma que a tensão é ciclicamente gerada no interior da segunda sapata de contato em forma de bobina 5^2.

A figura 6 é um gráfico mostrando os resultados de teste de re- sistência à fadiga cíclico da sapata de contato em forma de bobina da pre- sente modalidade e de uma sapata de contato em forma de bobina convencional.

Com relação ao conteúdo de testes específicos, os resultados de teste de resistência a fadiga são mostrados no caso em que as posições de junção das sapatas de contato em forma de bobina são alteradas. Aqui, para cada caso, um teste de carga cíclica é efetuado pela realização de um ciclo em que a taxa de compressão é aumentada de 0% para 30% e então é revertido ao 0% original, e o número de vezes de teste é obtido até a parte de junção se romper. Embora apresente variação em resistência, a sapata de contato em forma de bobina com a construção convencional em que a parte de junção está localizada na face lateral mostrada na figura 11 se rom- peu em média 7500 vezes. Por outro lado, a sapata de contato em forma de bobina da presente modalidade em que a parte de junção está localizada no ápice da circunferência externa ou aquela de uma segunda modalidade des- crita posteriormente em que a parte de junção está localizada no ápice da circunferência interna se rompe em média após 85.000 vezes. Para que a vida útil possa ser prolongada em até dez vezes, e a durabilidade possa ser aumentada.

Quando a sapata de contato em forma de bobina entra em con- tato com ambas as faces inclinadas da parte inferior da ranhura, em ambos os casos em que o condutor móvel se desloca para o estado fechado e se desloca para o estado aberto, a torção da sapata de contato em forma de bobina na direção de deslizamento é pequena de forma que resistência de contato estável pode ser obtida.

E como o eixo geométrico longitudinal da forma de elipse na se- ção transversal perpendicular à direção de circunferência da sapata de con- tato em forma de bobina está aproximadamente em paralelo com a direção de deslizamento do condutor móvel 4, uma grande pressão de contato pode ser obtida. E ao mesmo tempo, no caso do deslocamento recíproco do con- dutor móvel 4, isto é, em ambos os casos em que o condutor móvel 4 se desloca para o estado fechado e se desloca para o estado aberto, as cargas de deslizamento requeridas (forças propulsoras requeridas para curso alter- nativo do condutor móvel 4) podem ser definidas para ser as mesmas.

Além disso, em um comutador onde cada uma das ranhuras da parte de contato de lado móvel 3, e da parte de contato do lado fixo 32 para carregamento da sapata de contato em forma de bobina é composta de uma forma côncava simples e é munida de uma parte inferior plana, no caso de uma parte de junção ser localizada em um ápice de uma circunferência ex- terna, a parte inferior contata a parte de junção ligeiramente saliente. Em conseqüência, a deformação do todo da sapata de contato em forma de bo- bina torna-se irregular, e a propriedade condutora de corrente pode ser re- duzida. Neste caso, o lado externo da parte de junção da sapata de contato em forma de bobina pode ser tornado plano por um esmerilhador e assim por diante. Porém isto não é suficiente para evitar que a parte de junção en- tre em contato com a parte inferior e a tensão desnecessária é carregada sobre a sapata de contato em forma de bobina pelo esmerilhador etc. para que a resistência possa ser reduzida. Para isto, no comutador de acordo com a presente modalidade onde a parte inferior da ranhura é denteada em V, a condução de corrente pode ser estabelecida pelo evitar o contato com a parte expandida da parte de junção, para que a resistência de contato possa ser reduzida e a propriedade condutora de corrente possa ser tornada mais estável.

Segunda Modalidade

Uma segunda modalidade da presente invenção passa a ser descrita especificamente com referência aos desenhos. O mesmo numerai de referência é fornecido para a mesma construção como na primeira moda- lidade, e a sua descrição em duplicata é omitida.

A figura 7 é uma vista seccional mostrando um comutador fa- zendo uso das sapatas em forma de bobina de acordo com a segunda mo- dalidade em um estado aberto.

A parte realizadora de contato 3 do lado móvel, que aloja de maneira deslizante o condutor móvel cilíndrico 4 e a parte de contato do lado fixo 32 com a cavidade na qual o condutor móvel 4 deve ser inserido são dispostas em relação mutuamente confrontante com o intervalo predetermi- nado para formar a parte de eletrodo (a parte de contato do comutador).

A figura 8 é uma vista seccional que mostra o comutador fazen- do uso das sapatas de contato em forma de bobina de acordo com a presen- te modalidade em um estado fechado, e mostra um estado em que o condu- tor móvel 4 é inserido na parte de contato de lado fixo 32. Uma primeira sa- pata de contato em forma de bobina 10, para contatar com a parte de conta- to de lado móvel 3i e uma segunda sapata de contato em forma de bobina 10"2 para contatar com a parte de contato de lado fixo 32 são montadas no condutor móvel 4. O condutor móvel 4 é inserido na cavidade cilíndrica pre- vista na circunferência interna da parte de contato do lado fixo 3, por um me- canismo acionador não mostrado, e a segunda sapata de contato em forma de bobina 10, montada na parte de contato do lado fixo 3, é comprimida.

A figura 9 é uma vista seccional mostrando um único corpo da sapata de contato em forma de bobina na presente modalidade. A figura 10 é uma vista seccional mostrando em detalhe um estado montado da sapata de contato em forma de bobina na presente modalidade.

Aqui, as figuras 9 e 10 mostram com respeito à segunda sapata de contato em forma de bobina 10^2, como um exemplo da sapata de contato em forma de bobina.

Como mostrado na figura 9, a segunda sapata de contato em forma de bobina 10^2 forma um perfil em anel pela junção de ambas as ex- tremidades de uma mola helicoidal linear, e é reunida de forma que uma par- te de junta 112 seja localizada em um ápice da circunferência interna da sa- pata de contato em forma de bobina 10^2.

Na figura 10, a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 é montada em uma ranhura em forma de anel 122 formada na circunfe- rência externa do condutor móvel 4. A segunda sapata de contato 102 em forma de bobina é comprimida pela parte de contato do lado fixo 32 a partir do exterior, e a seção transversal da segunda sapata de contato em forma de bobina 102 projetada para uma face perpendicular na direção de circunfe- rência torna-se um perfil próximo de uma elipse da forma circular natural como mostrado na figura 10. Todavia, como a sapata de contato em forma de bobina 102 tem uma forma em espiral como descrito acima, um processo de deformação efetivo torna-se mais complicado. Isto é, na deformação em uma direção perpendicular ao movimento do condutor móvel 4, como a de- formação é absorvida pelo fato da bobina sofrer maior declínio na direção da circunferência do que no estado natural, a tensão recebida pelo material de arame que compõe a sapata de contato em forma de bobina efetiva não é diferente do estado natural. Porém a deformação na direção paralela com o movimento do condutor móvel 4 é absorvida pela deformação elástica do material de aram, de forma que a tensão torna-se grande. Isto é, na seção transversal acima descrita, quando a tensão recebida por uma parte lateral (em uma parte com uma pequena curvatura) pela deformação torna-se má- xima, e a tensão recebida pelo ápice (em uma parte com uma grande curva- tura) da circunferência interna torna-se mínima, a parte de junção 112 que é de uma baixa resistência mecânica é disposta no ápice da circunferência interna (um lado sem o deslizamento do condutor móvel 4) da segunda sa- pata de contato em forma de bobina IO2.

A ranhura 122 contata a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 nas duas faces inclinadas 132 previstas em uma parte inferior.

Um ângulo entre cada uma das faces inclinadas 132 e a direção de desliza- mento do condutor móvel 4 é definido para não ser inferior a 25° e não supe- rior a 45°. Pelo definir o ângulo como descrito acima, a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 pode ser impedida de sofrer torção (rota- ção) e uma força de fricção atuando sobre a segunda sapata em forma de bobina 102 das faces inclinadas 132 pode ser mantida. Com isto, a torção da segunda sapata de contato em forma de bobina 102 pode ser reduzida, e um eixo geométrico longitudinal da elipse na seção transversal é mantida apro- ximadamente em paralelo com um centro de eixo geométrico que é a dire- ção de deslizamento do condutor móvel 4.

Além disso, a figura 9 e a figura 10 mostram a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 que é deformada quando o condutor mó- vel é inserido, porém, com respeito à primeira sapata de contato em forma de bobina 10i que é sempre comprimida pelo condutor móvel 4 a partir do exterior, o estado de junção e o seu estado montado são os mesmos como descrito acima.

O ponto em que uma reentrância 142 é formada na parte inferior da ranhura em forma de anel 122 para carregar a sapata em forma de bobina 102 prevista no condutor móvel 4 é o mesmo como na primeira modalidade. Isto é, o ponto em que a parte de junção 112 está localizada em ponto apro- ximadamente intermediário de dois pontos de contato onde a sapata de con- tato em forma de bobina 102 contata as faces inclinadas 132da ranhura em forma de anel 122 é o mesmo como na primeira modalidade.

O ponto em que a sapata de contato em forma de bobina é construída de uma mola helicoidal produzida pelo conformar arame metálico em uma forma de bobina e as partes extremas do arame são objeto de jun- ção é o mesmo como na primeira modalidade.

A operação e o efeito da presente modalidade são os mesmos como na primeira modalidade. A seguir, a durabilidade da sapata de contato em forma de bobina será descrita.

Na parte de eletrodos do comutador fazendo uso das sapatas de contato em forma de bobina da presente modalidade no estado aberto mos- trado na figura 7, o condutor móvel 4 é armazenado na parte de contato de lado móvel 3i que constitui o condutor do lado móvel 3·ι. O condutor móvel 4 é acionado linearmente no sentido da parte de contato de lado fixo 32 que é o condutor de lado fixo pela força propulsora proveniente do exterior, e é inserido na cavidade cilíndrica prevista no lado da circunferência interna da parte de contato de lado fixo 32 e assume o estado mostrado na figura 8.

Quando o condutor móvel é inserido, a primeira e a segunda sapata de con- tato em forma de bobina 10i e 102 são comprimidas a partir do exterior pela parte de contato do lado móvel 3i e a parte de contato do lado fixo 32, e as- sumem nos estados comprimidos em 10% ~30% nos espaços entre o con- dutor móvel 4, respectivamente. Com respeito ao estado comprimido da pri- meira sapata de contato em forma de bobina 10i em relação às sapatas de contato em forma de bobina 10i, 102 montadas no condutor móvel 4, prati- camente inexiste qualquer diferença entre o estado aberto e o estado fecha- do do condutor móvel 4. Porém, com respeito à segunda sapata de contato em forma de bobina 102, em um processo de transição do estado aberto pa- ra o estado fechado, a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 assume um estado aberto a partir de um tempo de se estender da parte de contato de lado móvel 3i para uma ocasião de ser inserida na parte de con- tato de lado fixo 32i e a taxa de compressão torna-se de 0 %. A seguir, quan- do a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 é inserida na parte de contato de lado fixo 32, como a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 é comprimida pela parte de contato de lado fixo 32, a taxa de compressão torna-se de 10% ~ 30%. Todas as vezes que o comutador é aberto e fechado, a segunda sapata de contato em forma de bobina 102 rea- liza o ciclo da taxa de compressão 0% do estado aberto e a taxa de com- pressão 10% ~ 30% do estado fechado, de forma que a tensão gera ciclica- mente no interior da segunda sapata de contato em forma de bobina 102. Como mostrado na figura 5, com respeito às sapatas de contato em forma de bobina de acordo com a presente modalidade, a vida para a abertura e fechamento pode ser prolongada em cerca de 11 vezes, e a du- rabilidade pode ser aumentada, da mesma maneira que as sapatas de con- tato em forma de bobina de acordo com a primeira modalidade.

Evidentemente, numerosas modificações e variações da presen- te invenção são possíveis a vista dos ensinamentos acima. Por conseguinte, deve ser compreendido que dentro do âmbito das reivindicações apensas, a invenção pode ser realizada de maneira diferente daquela conforme especi- ficamente aqui descrita.

Claims

1. Comutador, que compreende: - uma parte de contato do lado móvel; - uma parte de contato do lado fixo disposta para confrontar a parte de contato do lado móvel; - um condutor móvel suportado de maneira deslizante na parte de contato de lado móvel que é para ser livremente inserido na parte de con- tato do lado fixo; - uma primeira sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ranhura em forma de anel formada em uma circunferência interna da parte de contato do lado móvel que sempre faz contato com e comprimi- da pelo condutor móvel; e - uma segunda sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ranhura em forma de anel formada em uma circunferência interna da parte de contato de lado fixo que contata com e comprimida pelo condu- tor móvel quando o condutor móvel é inserido na parte de contato de lado fixo; caracterizado pelo fato de cada uma da primeira sapata de contato em forma de bobina e da segunda sapata de contato em forma de bobina ter uma for- ma de anel formada pela junção de ambas as extremidades de uma mola helicoidal em uma parte de junta; - cada uma das partes de junção está localizada em um ápice de uma circunferência de cada uma das primeira e segunda sapatas de contato em forma de anel; e - cada uma das primeira e segunda sapatas de contato em for- ma de anel contata faces inclinadas formadas em ambos os lados de uma parte inferior da ranhura em forma de anel.

2. Comutador que compreende: - uma parte de contato de lado móvel; - uma parte de contato do lado fixo disposta para confrontar a parte de contato do lado móvel; - um condutor móvel suportado de maneira deslizante na parte de contato do lado móvel que é para ser inserido livremente na parte de con- tato do lado fixo; - uma primeira sapata de contato em forma de bobina carregada em uma ranhura em forma de anel formada em uma circunferência externa do condutor móvel que sempre contata com e comprimida pela parte de con- tato de lado móvel; e - uma segunda sapata de contato em forma de bobina carregada em outra ranhura em forma de anel formada em uma circunferência externa do condutor móvel que contata com e comprimida pela parte de contato de lado fixo quando o condutor móvel é inserido na parte de contato de lado fixo; caracterizado pelo fato de cada uma da primeira sapata de con- tato em forma de bobina e da segunda sapata de contato em forma de bobi- na ser uma forma em anel formada pela junção de ambas as extremidades de uma mola helicoidal em uma parte de junta; - cada uma das partes de junta está localizada em um ápice de uma circunferência interna de cada uma das primeira e segunda sapatas de contato em forma de anel; e - cada uma das primeira e segunda sapatas de contato em for- ma de anel contata faces inclinadas formadas de ambos os lados de uma parte inferior da ranhura em forma de anel.

3. Comutador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato de cada uma das faces inclinadas serem dispostas a um ângulo de 25° a 45° para uma direção de deslizamento do condutor móvel.

4. Comutador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato da parte de junção não fazer contato com a parte inferior da ranhura em forma de anel por uma reentrância formada na parte inferior da ranhura em forma de anel.

5. Comutador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato da parte de junção ser formada por soldagem terminal.

6. Comutador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato da parte de junção situar-se em um ponto aproxi- madamente intermediário de dois pontos de contato das duas faces inclina- das nas quais cada uma da primeira e segunda sapatas de contato em for- ma de bobina contata a ranhura em forma de anel.

7. Comutador de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da parte de junção ser formada por soldagem a laser ou soldagem por resistência.

8. Comutador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato da mola helicoidal ser formada pela conformação de um fio metálico em forma de bobina; e do material do fio metálico incluir uma liga de cobre.

9. Comutador de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato da liga de cobre incluir zircônia, cromo e cobre.

10. Comutador de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizado pelo fato da primeira sapata de contato em forma de bobina ser composta de uma pluralidade de sapatas de contato em forma de bobi- na; e da segunda sapata de contato em forma de bobina ser composta de uma pluralidade de segundas sapatas de contato em forma de bobina.