CN1269292C - 旋转电机用整流子装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转电机用整流子装置，包括：多个整流子片、圆筒状的整流子本体及电枢线圈导体，所述多个整流子片具有整流子面；所述圆筒状的整流子本体在所述整流子面上具有无台阶的外周面，且在外周部埋设有所述整流子片；所述电枢线圈导体的引出部与所述整流子片连接，其特征在于，所述整流子片与所述引出部之间的相互连接面的外缘含有与所述引出部的端面分离并与所述端面平行的边。

Description

旋转电机用整流子装置
技术领域
本发明涉及用于直流电动机的旋转电机用整流子，尤其是涉及整流子片和电枢线圈导体通过超声波焊接而连接的旋转电机用整流子装置。
背景技术
本发明中，旋转电机用整流子装置是指旋转电机的电枢线圈导体的引出部被连接的整流子。
传统的旋转电机用整流子装置，其整流子片与电枢线圈导体，用超声波焊接法进行连接，转子，其电枢和整流子被同轴状压入固定于轴上。电枢包括：外缘部附近的圆周方向具有多个狭槽的层叠铁心；与层叠铁心相同位置具有狭槽的端板；压入固定有层叠铁心及端板的轴；贯通层叠铁心及端板的狭槽、形成U字形的电枢线圈导体。
整流子，由圆筒状排列的多个鞍状的整流子片、将整流子片嵌入而固定的圆筒状整流子本体构成，整流子本体被压入固定于轴上。为了吸收鞍状的整流子片的长度方向尺寸的不均匀，整流子本体的轴向尺寸比整流子片的长度方向的尺寸大，在整流子本体的上下端部处，树脂从整流子片的整流子面朝外侧突出。
电枢线圈导体是，由绝缘保护膜包覆圆形截面形状的銅线，并形成U字形以使其插入电枢的狭槽内。由从电枢线圈向整流子的引出方向引出的电枢线圈导体的两端所构成的引出部，通过切削加工等仅除去绝缘保护膜。利用超声波焊接机，将超声波喇叭按住，将引出部焊接在整流子片的端部上(比如参照日本专利文献1：特开平11-299154号公报(段落0005，图11))。
但是，所述旋转电机用整流子装置存在以下问题。
因为将整流子片作为嵌入物以插入铸模形式与整流子本体一体成形，故整流子片的整流子面呈比整流子本体的端部稍向内凹的形状。另外，一旦插入铸模的模具与整流子片的间隙稍大，则树脂的毛刺有时向整流子片的外面突出。将引出部与这样的整流子片进行超声波焊接时，则导体的一部分与突出的树脂抵接，整流子片与引出部的接触面的接触面积减少。另外，一旦树脂的毛刺夹在连接面内，会使强度急剧下降。
另外，相对于引出方向位于前方的连接面的前缘部分在引出部的端面处进行修边，以将从电枢线圈导体的引出方向即从电枢线圈向整流子引出的圆形截面的引出部焊接在平面的整流子片上，但相对于引出方向位于后方的后缘部分是尖的形状。向这样的连接面的电枢线圈导体通电，电枢线圈导体发热，电枢线圈导体热膨胀引起的应力以及电枢旋转、电枢线圈导体的端板和连接面的后缘间的自重所引起的应力作用于连接面。尤其是，尖的后缘部分应力集中，连接面的结合强度有可能因机械疲劳而下降。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在电枢线圈导体与整流子片之间的连接面受到力的作用时可防止力的集中的旋转电机用整流子装置。
本发明的旋转电机用整流子装置，包括：多个整流子片、圆筒状的整流子本体及电枢线圈导体，所述多个整流子片具有整流子面；所述圆筒状的整流子本体在所述整流子面上具有无台阶的外周面，且在外周部埋设有所述整流子片；所述电枢线圈导体的引出部与所述整流子片连接，其特征在于，所述整流子片与所述引出部之间的相互连接面的外缘含有与所述引出部的端面分离并与所述端面平行的边。
在上述旋转电机用整流子装置上，所述边与设在所述整流子片上的台阶部和所述整流子面之间的边界线重叠。
在上述旋转电机用整流子装置上，所述外周面的端部设有从所述整流子面凹陷的环状的台阶部，所述连接面的边与所述整流子面和设在所述外周面上的台阶部之间的边界线重叠。
在上述旋转电机用整流子装置上，设置在所述整流子片端部上的矩形突起部的焊接部的1个边与所述连接面的所述边重叠。
在上述旋转电机用整流子装置上，在所述引出部设有：具有圆柱状侧面的部分和圆柱状侧面的一部分截成平面后形成的部分，在所述具有圆柱状侧面的部分与圆柱状侧面的一部分截成平面后形成的部分之间的边界线与所述连接面的所述边重叠。
附图说明
图1是使用本发明第1实施例的旋转电机用整流子装置的旋转体的剖视图。
图2是表示图1的整流子片与电枢线圈导体连接状态的立体图。
图3是使用本发明第2实施例的旋转电机用整流子装置的旋转体的剖视图。
图4是表示图3使用的整流子片的立体图。
图5是使用本发明第3实施例的旋转电机用整流子装置的旋转体的剖视图。
图6是图5的电枢线圈导体的引出部的立体图。
具体实施例
第1实施例
图1是使用了本发明第1实施例的旋转电机用整流子装置的转子的剖视图。图2是表示图1的整流子片与导体连接状态的俯视图。
电枢1包括：在外缘部附近的圆周方向具有多个狭槽的层叠铁心2、在与层叠铁心2相同位置设有狭槽的端板3、压入固定有层叠铁心2及端板3的轴4、以及贯通层叠铁心2及端板3的狭槽并形成U字形的电枢线圈导体5。
整流子6，具有銅制的圆筒状排列的多个鞍状的整流子片7、将整流子片7作为嵌入物并固定的圆筒状的整流子本体8，整流子本体8被压入固定在轴4上，整流子6整体呈圆筒体。整流子本体8的外周部9具有被整流子片7覆盖的部分和整流子本体8的树脂处于表面的外周面10。
整流子6由插入铸模法制造，嵌入物使用将1个整流子6的多个整流子片7进行局部连接的圆筒状的构件。该圆筒状的构件是利用冷锻法对銅板进行加工制作而成。在圆筒状构件的内周面设有凸状的突起，以确保整流子片7与整流子本体8的结合力。将该圆筒状构件放置在插入铸模模具内，用酚醛树脂成形后，对其外周进行切削，将连接处切掉，整流子片7的个片被分开，形成整流子面11的与外周面10无台阶地排列的整流子片7被埋设在外周部9内的圆筒状整流子6。以圆筒状的轴为中心，设有圆柱状的孔12。整流子6还设有环状的圆周方向的台阶部15，该台阶部15是被插入轴4上、将与电枢1相对的底面13接触的外周面10和整流子面11进行切削加工、比以边界线14为界的整流子面11凹陷大约0.5mm。因为整流子片7的长度的不均匀和安装在模具内时位置的偏差等，整流子片7的端部的位置不均匀，故设有包括整流子片7的端部的一部分的台阶部15。
电枢线圈导体5是由将具有圆形截面形状的直径约为2mm的銅线16的外周部用绝缘保护膜17包覆的导体形成U字形而成，将从电枢1向整流子6的引出方向引出的电枢线圈导体5的两端加工成引出部18。引出部18是用切削加工等方向仅去除绝缘保护膜17而成。1个整流子片7因接线的关系，其2根引出部18上下重叠连接。整流子片7与引出部18用超声波焊接法连接，在銅线16与整流子片7之间进行焊接。边用超声波喇叭按住引出部18边使超声波振动、施加于整流子片7和銅线16及銅线16之间的界面进行焊接。超声波喇叭对应于包括边界线14在内的引出部18的位置而进行施加振动。这样，引出部18与整流子片7之间形成连接面19，朝引出部18的引出方向看，该连接面19的后方位置上具有由边界线14形成的后缘部分，即边20。该后缘部分即边20是朝圆周方向延伸的直线状。该边20与引出部18的端面21平行，连接面19为矩形。
对如此焊接的整流子片7与2根銅线16的剥离强度进行测试，发现提高了10％，不均匀约减少了约60％。尤其是边界线14上的边20不是传统的细长椭圆的长度方向的圆弧状的狭窄连接面，将电枢线圈导体5从电枢1侧向整流子6侧剥下的剥离强度增大。
此外，在对该发明的使用了旋转电机用整流子装置的旋转电机予以重复驱动后，对连接处进行了观察，发现传统的产品的细长椭圆的长度方向的圆弧前端部分有裂缝，但在实施例1中得到改善。
如此的整流子片7与电枢线圈导体5连接的旋转电机用整流子装置中，在整流子片7的端部设有台阶部15，并包含整流子面11与台阶部15的边界线14进行焊接，结果焊接面19的形状呈矩形，剥离强度增大。
此外，导体5与外周面10a抵接，故超声波喇叭对导体5施加的力不会逃逸，可进行均匀的焊接。
此外，在用切削加工形成台阶部15时，可同时除去台阶部15处突出的酚醛树脂的毛刺，连接面19不会夹入毛刺等，剥离强度的不均匀变小。
第2实施例
图3是本发明第2实施例的旋转电机用整流子装置的部分剖视图，图4是图3所用的整流子片的立体图。
与第1实施例不同的是，在整流子片22的端部22a设置具有从整流子面23向外侧突出的焊接部24的矩形突起部25。
整流子26可与第1实施例同样制作。整流子26还由插入铸模法制造，嵌入物使用将1个整流子26的多个整流子片22进行局部连接的圆筒状的构件。该圆筒状的构件是利用冷锻法对铜板进行加工制作而成。在圆筒状构件的内周面设有凸状的突起，以确保整流子片22与整流子本体27的结合力。将该圆筒状构件放置在插入铸模模具内，用酚醛树脂成形后，对其外周进行切削，将连接处切削，整流子片22的个片被分开，形成整流子面23的与外周面28无台阶地排列的整流子片22被埋设在外周部29内的圆筒状整流子26。进行该切削时，半径方向的切削量减少0.3mm，以制作焊接部24。
用与第1实施例相同的超声波焊接法，将引出部18的绝缘保护膜17剥离后的銅线16焊接到由此得到的整流子26的整流子片22的突起部25上。将超声波喇叭做成完全罩住整流子片22的突起部25的形状进行焊接。
如此焊接连接的整流子片22与銅线和銅线16之间的连接面30，是与整流子片22的突起部25的焊接部24形状大致相同的矩形，相对于连接面30的引出部18的引出方向而处于后方位置的后缘部分、即边31，是与引出部18的端面21平行的线。
另外，对初期和组装到旋转电机内进行驱动后的剥离强度进行了测试，其结果与第1实施例大致相同。
本发明第2实施例的旋转电机用整流子装置与第1实施例相同，可提高剥离强度。
此外，由于突起部25的焊接部24突出，故通过调节超声波喇叭使其与突起部25的焊接部24平行抵接来进行焊接，可使连接面30内的剥离强度均匀。
第3实施例
图5是本发明第3实施例的旋转电机用整流子装置的部分剖视图，图6是图5所使用的电枢线圈导体的引出部的立体图。
从电枢线圈导体5引出部32端面33到所需长度设置圆柱部34。通过冲模加工设有与圆柱部34相连、在其圆截面上包括切边的凹坑35。该加工作业，与剥离銅线16的绝缘保护膜17同时进行。
如此加工的引出部32与第1实施例相同，利用超声波焊接而与整流子片36连接。此时，设法使引出部32的凹坑35不与整流子本体37的外周面端部38抵接，进行对位而使圆柱部34和凹坑35的边界线39位于整流子片36上。
在相对于如此进行焊接连接的整流子片36及銅线16之间的连接面40引出部32引出方向而位于后方位置的后缘部分、即外缘出现边界线39上的边41，边41与引出部32的端面33平行。
为此，对初期和组装到旋转电机内进行驱动后的剥离强度进行了测试，其结果与第1实施例大致相同。
本发明的第3实施例的旋转电机用整流子装置与第1实施例相同，可提高剥离强度。
而且，在进行銅线的绝缘保护膜剥离作业的同时进行凹坑的加工，故不需要新的工序。
而且，由于整流子本体侧的加工与传统相同，故不需要准备新的注射模具等。
如上所述，本发明的旋转电机用整流子装置具有如下效果：
(1)旋转电机用整流子装置，具有：安装在电枢转轴上的绝缘性的整流子本体；支承在整流子本体上的多个整流子片；从电枢线圈向引出方向引出并与整流子片连接的引出部，引出部与整流子片之间的连接面具有相对于引出方向而位于后方的后缘部分，其特征在于，连接面的后缘部分是与引出方向大致成直角延伸的直线状，由此使施加于引出部的、要脱离连接的力沿着后缘部分分散，故将电枢线圈导体从电枢侧朝整流子侧拉伸，在产生作用于引出部与整流子片之间的相互连接面的应力的场合，在相对于应力而垂直的边受到该应力，故连接面的边的单位长度的应力较小，电枢线圈导体从整流子片上剥离的危险减少。
(2)旋转电机用整流子装置，具有：具有整流子面的多个整流子片；在整流子面上设有无台阶的外周面、且整流子片被埋设在外周部的圆筒状的整流子本体；引出部与整流子片连接的电枢线圈导体，其特征在于，整流子片与引出部之间的相互连接面的外缘含有与引出部的端面分离并与端面平行的边，故整流子片与电枢线圈导体的焊接面成为矩形，可避免电枢线圈导体的形状和对整流子片的抵接方法等对焊接强度的影响。

Claims (5)

1.一种旋转电机用整流子装置，包括：多个整流子片、圆筒状的整流子本体及电枢线圈导体，所述多个整流子片具有整流子面；所述圆筒状的整流子本体在所述整流子面上具有无台阶的外周面，且在外周部埋设有所述整流子片；所述电枢线圈导体的引出部与所述整流子片连接，其特征在于，所述整流子片与所述引出部之间的相互连接面的外缘含有与所述引出部的端面分离并与所述端面平行的边。
2.根据权利要求1所述的旋转电机用整流子装置，其特征在于，所述边与设在所述整流子片上的台阶部和所述整流子面之间的边界线重叠。
3.根据权利要求2所述的旋转电机用整流子装置，其特征在于，所述外周面的端部设有从所述整流子面凹陷的环状的台阶部，所述连接面的边与所述整流子面和设在所述外周面上的台阶部之间的边界线重叠。
4.根据权利要求2或3所述的旋转电机用整流子装置，其特征在于，设置在所述整流子片端部上的矩形突起部的焊接部的1个边与所述连接面的所述边重叠。
5.根据权利要求2或3所述的旋转电机用整流子装置，其特征在于，在所述引出部设有：具有圆柱状侧面的部分和圆柱状侧面的一部分截成平面后形成的部分，在所述具有圆柱状侧面的部分与圆柱状侧面的一部分截成平面后形成的部分之间的边界线与所述连接面的所述边重叠。
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