CN1399808A - 平面整流子,其制造方法以及在其制造时使用的导体毛坯和碳盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机的平面整流子，它包括用绝缘塑胶制的支座(1)、多个导体段(3)以及设在端面并与导体段(3)导电连接的同样多个碳段(4)，各导体段(3)分别有一设在支座(1)圆周上的厚壁连接区(6)、一个设在支座(1)与配属的碳段(4)之间同样厚壁的接触区、以及一个设在连接区(6)与接触区(7)之间的薄壁过渡区(8)。

Description

平面整流子，其制造方法以及在其 制造时使用的导体毛坯和碳盘

本发明涉及一种电机的平面整流子，包括用绝缘塑胶(Preβstoff)制的支座、多个导体段以及设在端面并与导体段导电连接的同样多个碳段。此外，本发明还涉及一种制造方法以及在制造此类平面整流子时使用的导体毛坯和碳盘。

上述类型的平面整流子在先有技术中有许多不同的设计结构。在这方面可例如列举US 5175463 A1、DE 98007045 U1、DE 19752626 A1、US5255426 A1、DE 19652840 A1、WO 97/03486、DE 19601863 A1、DE4028420 A1、EP 0667657 A1、US 5442849 A1、WO 92/01321、DE19713936 A1、US 5637944 A1和DE 19713936 A1。其它相关现有技术还有US 5629576 A1，DE 19903921 A1和EP 0935331 A1。如此大量的专利权从事于对带有碳滑动面的平面整流子的研究，本身就证实了对这种结构类型的实用型整流子的大量需求，这些整流子尤其可应用在汽车中驱动燃油泵。但同时，由大量出版物可知存在许多问题，这些问题迄今没有令人满意地得到解决。

存在这种情况主要是由于在这些已知的此类型的平面整流子中不同的要求部分互相矛盾；在这方面尤其包括其目的在于要获得尺寸小、生产成本低和使用寿命长的整流子的要求。前面论及的矛盾状况中特别严重的是在减小平面整流子的尺寸与延长平面整流子使用寿命之间；因为转子绕组线通常焊在导体段上，在平面整流子尺寸太小时，运容易导致因过热引起导体段与碳段之间的导电连接被损坏，从而导致平面整流子的寿命缩短。事实上，上面列举的公开文件中说明的那些已知的平面整流子，如果它们基于一种借助软焊料制成的在碳段与导体段之间的导电连接，则在实践中会由于上面提到的问题和由此造成的不令人满意的使用寿命，而不能采用。这便例如是提出下列建议的背景：为了连接碳段与导体段使用耐高温的硬钎焊料(参见EP0935331 A1)，或将导体段与碳段之间的接触点安排在高转子绕组的接头比较远的地方(参见DE 19903921 A1)。然而，首先提到的第一个建议导致成本增加，而第二个建议导致整流子的尺寸增大。

本发明的目的是创造一种前言所述类型的平面整流子，它能比较经济地制成，以及尽管有比较小的尺寸与此同时却仍有长的使用寿命。此外，本发明的另一目的在于创造一种用于制造这种平面整流子的方法，以及特别适合在这种制造方法中使用的中间产品。

按本发明为达到上述目的所采取的措施是，在前言所述类型的平面整流子中，令所述导体段分别有一设在支座圆周上的厚壁连接区、一设在支座与配属的碳段之间同样厚壁的接触区、以及一设在连接区与接触区之间的薄壁过渡区。因此，换句话说，对于按本发明的平面整流子有重要意义的是，没有将导体段设计为到处有或多或少相同的壁厚，而是使导体段不同区域的壁厚彼此有明显的差异，即，在用于连接转子绕组的连接区和用于使导体段与配属的碳段建立导电连接的接触区之间，存在一个壁比较薄的过渡区。无论如何使过渡区垂直于热流方向的壁厚小于连接区沿径向的壁厚和有关导体段接触区沿轴向的壁厚，此外，连接区沿轴向和沿周向还设计为有较大的尺寸(见下面)。导体段的这种结构尤其导致，即使在有最小尺寸的极为紧凑的平面整流子中，绕组线在导体段连接区上的焊接也不会造成导体段与碳段的导电连接因过热被破坏。因为导体段的厚壁连接区，基于其高的热容量形成了对于焊接过程所产生热量的第一个冷却源。从连接区到接触区的薄壁过渡区，相比之下由于其用于从导体段连接区向接触区传热的(垂直于热流定向的)横截面小，所以形成大的热阻。而厚壁的接触区又为经由过渡区导出的(反正已减少了的)热能形成了一个良好的冷却源。其结果是，转子绕组线在导体段上焊接时导体段接触区被加热的程度，远不如由先有技术已知的那样。在采用本发明时，在使用传统焊接工艺的情况下，与已知的此类型的平面整流子相比，可以使在导体段与碳段连接处产生的最大温度降低约50℃或甚至更多。其结果是，决定性地减小了当转子绕组在平面整流子上焊接时碳段与导体段之间导电连接被损坏的危险性。在采用本发明时，碳段甚至可借助软焊料与导体段持久地电连接，因为在接触部位出现的温度可靠地处于软焊料软化点以下。这甚至也适用于极紧凑的平面整流子。在这方面还带来的有利效果有：在使用本发明时不必将碳段与导体段的导电连接置于离导体段连接区尽可能远的地方，迄今为止为了这样做往往导致在碳段与导体段之间只有沿径向靠里的比较小的接触面。而在采用本发明时可以在导体段与碳段之间实现绝对是大尺寸的接触面，这对于相关连接的使用寿命起有利的作用。

此外，按本发明规定的在每一个导体段的连接区与接触区之间上面已说明的薄壁过渡区，不仅仅由于其热阻(见上面)起有利的作用。还应强调指出的是，在制造平面整流子期间通过薄壁过渡区提供了导体段接触区弹性的轴向柔韧性，只要如稍后还要说明的本发明优选的进一步发展所规定的那样，环形碳盘离导体毛坯的连接区和过渡区保持一个以后用塑胶充填的距离。因为这种轴向弹性的柔韧性，在由导体毛坯和环形碳盘构成的复合件置入压铸模具内以压铸出支座时，限制了在压注模具闭合时作用在环形碳盘上的力。在压注模具闭合时，由于过渡区有弹性和接触区由此可能的轴向缓冲(Einfedern)，可以控制施加在环形碳盘上的压力。主闭合力在连接区内以及在必要时与之相连的桥接部分和连接片(见下面)内转变为压应力；即使这种闭合力导致导体毛坯沿轴向变形约1至4％，也仍能无损于环形碳盘地实现。以此方式整流子可与为了经济地制造环形碳盘和导体毛坯不可避免的公差无关地，在压注模具内精确地按其额定尺寸制成。随后的端面修整是多余的，由此可以降低成本。有效地限制作用在环形碳盘上的压力，减小了在制造平面整流子期间损坏环形碳盘的危险，并由此有助于减少废品。本发明还允许用比较便宜的材料制造环形碳盘，例如对压力比较敏感的、脆的和对损伤敏感的塑料复合的碳。

若过渡区基本上沿径向定向以及最小长度为成品平面整流子半径的约5％，优选地约8至10％，在传统结构尺寸的小型整流子(直径约20mm)中这相当于过渡区的最小径向长度为至少1mm，则对于上面所说明的导体毛坯接触区连同贴靠在导体毛坯上的环形碳盘相对于导体毛坯连接区的轴向缓冲(Einfedern)是特别有利的。

按一项上面已简单论及的本发明优选的进一步发展规定，导体段的过渡区远离碳段地连接在导体段的接触区上。以此方式在导体段的过渡区和必要时连接区为一方与碳段为另一方之间总是形成一个间隙，它可用一塑胶层来填充。过渡区的这种离开导体段接触区接触面的连接，有助于显著减少从导体段过渡区向碳段的传热。此外，塑胶层的作用在于更好地保护导体段接触区与碳段之间的导电连接，以防腐蚀性介质的作用。

在本发明的范围内，在过渡区的定向方面存在许多设计可能性。从传热技术的观点出发，过渡区可沿径向也可沿轴向定向，其中还可设想任意的中间值。为了经济地生产平面整流子，则如上面早已说明的那样，基本上沿径向定向的过渡区是特别有利的。

鉴于按本发明规定的上面已说明的导体段在其不同区域内有不同的壁厚，业已证实采用组合的挤压成形和冲压工艺制造用于按本发明的平面整流子的导体毛坯是特别有利的。首先通过挤压成形制成一个杯形基体，它已有厚壁连接区、薄壁过渡区以及又是厚壁接触区的特征，其中接触区和必要时还有过渡区为了构成一个闭合的环仍互相连接着。然后通过冲压将基体的底部分成段。

导体段各区域理想的尺寸，尤其不同的壁厚及其相互关系，取决于不同的影响参数。然而已经证明，假如导体段过渡区的壁厚小于接触区壁厚的80％，那么与先有技术相比，显著处长了在碳段与导体段之间导电连接的使用寿命。特别优选的是，通过导体段过渡区的壁厚小于接触区壁厚的60％，使壁厚差进一步增大。如果过渡区是远离碳段连接在导体段的接触区上的，上述设计就增大了导体段过渡区离碳段的距离。此外，对于接触区的尺寸而言已证明有利的是，接触区的壁厚至少是接触区沿周向长度值的0.4倍。

此外，连接区沿周向和沿轴向的尺寸优选地设计为，在连接钩两侧的双电极能找到合适的位置。就此意义而言，连接区优选地沿平面整流子圆周的至少65％延伸，特别优选地沿此圆周的至少80％延伸。连接区如此大的尺寸还对于连接区的热容量起有利的作用，并因而有利于按本发明的热特性。

上面早己说明，在采用本发明时没有必要将碳段与导体段之间的导电连接集中在沿径向内部比较小的接触区上。为了使提供用于导电连接的面积最大化，按本发明的一项优选的进一步发展，导体段的接触区与碳段的端面全面接触。在这里，在碳段端面上的接触面可被环形闭合的或敞口的框状隆凸全部或部分围绕，此隆凸的外形与导体段接触区的轮廓形状相匹配，以及在制造平面整流子期间隆凸用于环形碳盘与导体毛坯的相互对准。这一特征还应认为与上面早已提及的通过组合式挤压成形和冲压的导体毛坯制造法有关。因为若导体毛坯如其迄今往往在实际应用中那样是用薄板通过深冲成形的，便不可能制成适用于在每个框状隆凸内部与碳段全面接触的厚壁接触区。

若取消上述框状隆凸，则接触面可沿碳段配属的整个端面延伸，所以碳段与导体段接触区全面导电连接。

在上面提及的碳段接触面区域内，特别优选地可以在导体段接触区与碳段之间容纳一种导电的接触材料。这例如可以是一种软焊料(见上面)。但它例如也可以由金属，例如由银的颗粒、粉末和/或小片组成。因为按本发明的平面整流子特别优选的进一步发展中(对此稍后还要详细说明)，当将碳段在其沿径向的内、外圆周面牢固地嵌入由塑胶成形的支座内时，接触区与碳段通过钎焊或类似工艺实现的机械承力连接是不需要的。

在上述方案中，碳段特别优选地在其沿径向的外圆周面处总是被一个由支座构成的塑胶套覆盖，在这种情况下，在碳段外圆柱面与塑胶套之间特别优选地分别存在形状闭合的(formschluessige)连接。这种形状闭合的连接可按任何已知的方式尤其设计为台阶、齿、锯齿等。在这里特别优选的是波纹。

按本发明的平面整流子一项特别优选的进一步发展，导体段的连接区有一个沿周向延伸的轴向槽，槽中插入塑胶套的肋。由此形成塑胶套与配属的导体段的一种嵌接，这对于整流子的机械稳定性起特别有利的作用。在这里，槽尤其可首先设计为矩形槽，它们在冲压通过挤压成形制成的第一阶段导体毛坯的底部时在导体毛坯内冲出。在压注模具闭合时，在此模具内为了成型塑胶的支座已置入通过组合导体毛坯与环形碳盘形成的(见下面)复合件，在恰当设计槽的情况下它的外边界在闭合力作用下沿径向向内变形，所以槽是倒扣的；这导致塑胶肋特别牢固地固定在槽内。

导体段的连接区特别优选地沿径向从上述塑胶套的外圆周面突出。这一特征可认为与在下面还要说明的特别优选的制造方法以及实施此方法时使用的导体毛坯有关。

按本发明的平面整流子另一项优选的进一步发展，支座的芯子覆盖碳段沿径向在里面的圆周面，以构成形状封闭的连接。尤其与上面已说明的覆盖碳段外圆周面的塑胶套相结合，造成了碳段与支座的一种足够牢固的机械连接，从而可以取消导体段接触区与碳段机械承力的连接(见上面)。

本发明还有另一项优选的进一步发展其特征在于，在连接区上设接触片，它们的端部成斜面。这样一种面朝配属的连接区外圆周面的斜面，导致在导体段连接区上弯曲的接触片与导体段在其和碳段连接处附近的连接区之间的接触面减小。这再次对于在转子绕组线在导体段上焊接时产生的热量应尽可能少地传给导体段连接区与碳段之间的导电连接方面是有利的。

此外有利的是，碳段在其面朝导体段的外圆周边设计为台阶状。以此方式，在此区域形成塑胶材料的环形增强部，从而起特别好地保护所涉及的碳盘边的作用。

为制造上述整流子适用的导体毛坯包括多个导体段，它们中每两个通过桥接部分互相连接，其中，这些导体段分别有一个设在导体毛坯外圆周上的厚壁连接区、一个设在端面同样厚壁的接触区、以及一个设在连接区与接触区之间的薄壁过渡区。在这种情况下特别优选的是，桥接部分安排在两个相邻导体段的连接区之间，而且以这样的方式，即，使桥接部分与导体段的连接区有相同的轴向尺寸，并沿着它们的整个轴向尺寸借助连接片互相连接。通过桥接部分的上述结构和尺寸，在管状导体毛坯的两个端侧上，分别提供了处于一个垂直于轴线的平面内的环形闭合面。它们以杰出的方式适用于作为压注模具两半的密封面，该模具在压注塑胶支座时使用。因此，通过连接区、桥接部分和连接片环形闭合的管状导体毛坯，与压注模具的两半配合作用，密封地封闭了要充填塑胶的空腔。

导体毛坯的管状结构还允许压注模具的两半在其各自的密封面区域内与导体毛坯精确地对置。这对于大的闭合力是特别有利的。因为这些大的闭合力可以在不产生不允许的大变形的情况下由导体毛坯承受。这些闭合力在管状导体毛坯内基本上只造成压应力。

上面早已说明的压注模具两半在导体毛坯的两个彼此相对的环形密封面上的环形支承，导致塑胶套的外圆周面(如果设置了这种塑胶套的话)离整流子轴线的距离小于导体段连接区的外圆周面离该轴线的距离。因此，导体段连接区沿径向从塑胶套的外圆周面突出形成了一个台阶。

上面早已说明的连接片的壁厚特别优选的是明显小于桥接部分的壁厚。这足以承受在压注塑胶支座时产生的压力。连接片的这种小的壁厚使晚些时候在支座成型后进行的去除桥接部分的工作变得更加容易。在这方面业已证明特别有利的是，桥接部分沿径向在内部的圆周面离整流子轴线的距离，与导体段连接区沿径向在外部的圆周面离整流子轴线的距离至少相同，特别优选地甚至比它略大。因为，这样一来在支座成型后可以借助沿轴向作用的冲头剪切或冲掉桥接部分。在这种情况下为了去除桥接部分不需要麻烦地车削平面整流子的外圆周面。

在制造按本发明的平面整流子时，特别优选地使用一种环形碳盘。它与导体毛坯组合，在这种情况下特别优选地将导体段的接触区贴靠在碳盘端面的接触面上，接触面被环形闭合或框状敞口的隆凸全部或部分围绕，隆凸的内轮廓与导体段接触区的外轮廓一致(见上面)。然后，由导体毛坯和环形碳盘组成的单元被置入一压注模具内，以制成塑胶支座。在支座成型后，环形碳盘通过切割分成一个个碳段。

环形碳盘的上述框状隆凸完全嵌入塑胶内或被塑胶围绕。尤其在框状隆凸设计为环形闭合的情况下，这保证不仅最佳地保护碳段与导体段之间的接触面以防止腐蚀性介质的作用，而且还导致将碳段沿周向自动固定在支座内，并有助于碳段沿径向固定在支座内。

若碳段与导体段的接触区的导电连接通过钎焊构成，则环形碳盘事先应至少在以后的接触面上金属化。为此适用已知的电镀法。在这种情况下恰当的是环形碳盘在其整个端面上金属化；以及框状隆凸优选地设计为敞口的。按本发明的一个特别设计，金属化当然优选地通过在环形碳盘以后的接触面上用高压挤压金属粒子，尤其必要时镀银的铜粉或银粉，以及紧接着烧结来实现。环形碳盘这种形式的金属化，优选地仅限于以后的接触面上，在这种情况下该接触面再优选地被围以环形闭合的框状隆凸。

按一种优选的进一步发展，本发明的平面整流子有一中心孔，它有一扩展区，扩展区从滑动面起顺轴向沿设在碳段之间的切口深度延伸。在这种情况下特别优选的是，此扩展区设计为锥形。这就减少了通过碳和/或金属粉末经由整流子套在其上的轴形成短路的危险。尽管有此锥度，仍在最大程度上保持了整流子的刚度。

由上面所说明的本发明可以看出，它提供了一种具有迄今未见到的特性的平面整流子。尤其是，按本发明的平面整流子的特征在于，在低生产成本的同时有主要以高稳定性为基础的出人意外的质量，与此同时允许特别小的尺寸。此外，在碳段外部的压注可以简化；以及压注模具可设计得特别简单。除此之外，导体毛坯的内部和外部可有连续的轮廓，所以它可以置入压模内。

下面借助在附图中表示的优选的实施例进一步说明本发明，附图中：

图1是按本发明设计的平面整流子的轴向剖面图；

图2是图1所示平面整流子的侧视图；

图3是用于制造图1和图2所示平面整流子的导体毛坯的轴向剖面图；

图4是图3所示导体毛坯的上方俯视图(沿图3中的箭头IV)；

图5是图3和图4所示导体毛坯的下方底视图(沿图3中的箭头V)；

图6是用于制造图1和图2所示平面整流子的环形碳盘的透视图；

图7示出用于制造按本发明的平面整流子的环形碳盘第二种优选的实施形式；

图8是按本发明设计的平面整流子第二种优选实施形式的轴向剖面图；

图9是按本发明设计的平面整流子另一种优选实施形式的轴向剖面图；

图10是图8所示平面整流子的一种改型的轴向剖面图；

图11是图8所示平面整流子的另一种改型的轴向剖面图；以及

图12示出在制造图11所示平面整流子期间导体毛坯的轴向缓冲弹垫作用(Einfedern)。

按图1和2的平面整流子包括一个用绝缘塑胶制的支座1、八个绕轴线2均匀分布地排列的导体段3、以及八个碳段4，其中每一个碳段4分别与一个导体段3导电连接。支座1有一中心孔5。在这些方面图1和图2所示平面整流子与广泛采用的先有技术一致，所以其基本结构不需要详细说明。

如下面还要详细说明的那样，铜制的导体段3由图3至5中表示的导体毛坯制成。它包括三个区，即连接区6、接触区7以及将上述两个区互相连接起来的过渡区8。在每一个连接区6上设接触片9，它们用于绕组线10与所涉及的导体段3的导电连接。接触片9在端侧有斜面11(见图3)，该斜面11在成品平面整流子的情况下是沿径向面朝里的那个面，它与所涉及的导体段3配属的连接区6相邻。

为改善导体段3在支座1内的固定，从每个导体段3的连接区6出发斜向里伸出一固定爪12。出于同样的目的，在导体段3接触区7沿径向的内端处设锚固部分13，它们基本上平行于轴线地从接触区伸出。锚固部分13在其沿径向的外圆周面上有凹口14。

对于本发明有特别重要意义的是导体段3在其不同区段中的尺寸设计。连接区6沿径向的厚度以及接触区7沿轴向的厚度设计得较大，而过渡区8设计为壁特别薄。过渡区8远离碳段4地连接在接触区7上，所以在导体段3的连接区6和过渡区8为一方与碳段4为另一方之间不存在任何接触。

导体段3的接触区7全面贴靠在接触面15上，接触面15设在碳段4端面。在接触面15的范围内，在导体段3的接触区7与碳段4之间容纳一种导电的接触材料16。接触面15被环形闭合的框状隆凸27(见图6)围绕，隆凸从碳段4的端面28伸出。碳段4的框状隆凸27的内轮廓按这样的方式与导体段3接触区7的轮廓形状紧密地匹配，即在支座1成型时不会有塑胶会到达接触面15上。

碳段4在其沿径向的外圆周面上分别被支座1的塑胶套17覆盖。在这里，通过碳段4外圆周面台阶状的设计，形成一种与各自的塑胶套17形状封闭的连接。导体段3的连接区6沿径向略从塑胶套17的外圆周面突出，由此在平面整流子的外圆周上形成一个台阶18。

支座1的芯子也覆盖住碳段4沿径向的内圆周面。在这里由于碳段4沿径向的内圆周面上台阶状的设计，因而也存在形状封闭的连接。碳段4与支座1在它们沿径向的内和外圆周面区域内的这些形状封闭连接，保证了碳段4在支座1内持久地固定。碳段4沿周向也形状封闭地插入支座1内，亦即借助于框状隆凸27插入支座1内。

最后，在图1中可以看到塑胶层19，它处于导体段3的连接区6和过渡区8与配属的碳段4之间。每个塑胶层19的厚度主要取决于导体段3的过渡区8厚度与接触区7厚度之间的比例关系。

图中同样表示了径向切口20，通过它们在制造平面整流子的过程中将一个起先整体式的环形碳盘(见图6和7)分割成一个个碳段4。

图2表示导体段3连接区6尺寸特别大的外圆周面。接触片9的两侧提供了两个比较大的区域，用于在绕组线10与涉及的导体段焊接时与焊极电极接触。

图3至5分别表示用于制造图1和图2所示平面整流子的导体毛坯的剖面图、上方俯视图和下方仰视图。导体毛坯的许多细节可直接由上面对图1和2的说明中得出；就这方面而言涉及上面的那些实施例。导体毛坯的一个重要特征是其沿圆周完全闭合的管状结构。在每两个连接区6之间存在一个桥接部分21。桥接部分21与导体段3的连接区6有相同的轴向尺寸，并沿其整个轴向尺寸借助连接片22互相连接。因此在导体毛坯的两个端面上造成封闭的环形面23和24，它们交替地由导体段3连接区6和桥接部分21的端面组成。如上面早已说明的那样，这对于压注模具在导体毛坯上密封地闭合是特别有利的，在这种情况下，鉴于在极高的压注压力下所要求的大的闭合力，不会导致导体毛坯有害的变形。

通过使槽23有适当的尺寸，将连接片22设计为有极薄的壁。这就允许在压注支座1后，通过沿轴向的冲击，可在唯一的一道工序中除去桥接部分21。此外还规定，桥接部分21沿径向的内圆周面离整流子轴线2的距离24，不小于，而是等于，特别优选地略大于导体段3连接区6沿径向的外圆周面离整流子轴线2的距离25。

图6表示用于制造图1和2所示平面整流子的环形碳盘，其中可清楚看出设在端面围绕着接触面15的框状隆凸27的形状。与图5比较还可看出，框状隆凸27的内轮廓与导体段3接触区7的外轮廓形状相一致。

此外在图6中还可看出环形碳盘成型的外圆周面和内圆周面，它们用于晚些时候碳段4与支座1的塑胶在芯子或在各自的塑胶套17区域内形状封闭地连接。

接触面15在烧结前通过在表面内压入金属粉末金属化。

在图7中表示的环形碳盘与图6所示的环形碳盘的差别在于，框状隆凸27没有环形闭合，而是敞口的。因此它们只是部分围绕接触面15；相应地，在成品平面整流子中它们也只是部分围绕导体段3的接触区7。但这对于在制造平面整流子期间导体毛坯与环形碳盘互相可靠地对准是足够的。

环形碳盘的整个端面通过电镀金属化。

图8表示另一种按本发明设计的平面整流子，它与图1所示平面整流子的区别在于下面说明的特征：

与图1的平面整流子相比，图8所示平面整流子的第一个差别是支座1塑胶套17与导体段3连接区6通过啮合锚固。这种啮合由在导体段3连接区6内沿周向延伸的轴向槽32和插入此槽内的塑胶肋33构成。在这里可以看出槽32的倒扣，这是在支座1在其中成型的压注模具闭合时，由于槽外部环形界边受压缩(Stauchen)形成的。

此外，将图8和图1相互比较后表明，图8所示平面整流子有另一种结构的中心孔5。因为在这里孔5有一锥形扩张段34，它通过台阶35与孔的圆柱段36连接。用于将环形碳盘分成一个个碳段4的切口20汇入中心孔5的扩张段34内。

碳段4只在被框状隆凸27围绕的接触面15的区域内金属化，具体而言就是在烧结前通过在环形碳盘表面内压入金属粉末实现。碳段与导体段通过软焊料导电连接。

除此以外在图8中表示的平面整流子与图1所示平面整流子一致，所以为了避免重复叙述可参见图1中相应的结构设计。

图9中表示的平面整流子在中心孔5的设计方面与图8所示的平面整流子一致。此外在这里塑胶套17与导体段3连接区6也啮合嵌接31。

对于图9所示平面整流子而言，重要的是导体段3的接触区7与碳段4全面钎焊。在这里，与前面所说明的那些实施形式不同的是，接触面不以框状隆凸为界边。碳段4以其整个端面贴靠在导体段3的接触区7上。制成碳段4的环形碳盘通过在其端面电镀完全金属化。此外应指出，支座1的塑胶套17与碳段4的外圆周面通过波纹30形状封闭地连接。这是在将环形碳盘钎焊在导体毛坯上后通过径向车削制成，在这种情况下同时除去溢出的焊料。

此外，由图9可清楚看出，导体段3的过渡区8完全不必一定要如其在图1和8中所表示的那样沿径向定向，而是也完全可以沿轴向定向。其重要意义在于，它垂直于热流方向定向的横截面积如此小，以致在各自的导体段3的连接区65接触区7之间形成有效的热阻。

图10中表示的平面整流子在其基本设计特征方面与图8所示平面整流子一致。因此为了避免重复叙述，有关图10所示平面整流子的基本结构可参见图8的设计，下面仅说明其不同点。首先，围绕接触面15的框状隆凸27′有半圆形横截面。这不仅是为了在制造平面整流子时使导体毛坯与环形碳盘的组合更加容易。框状隆凸27′这种形状的另一个优点在于，塑胶料可侵入导体段3接触区7的圆周面与相邻的框状隆凸27′之间的楔形区37内。这有利于碳段4在导体段3接触区7上的牢固连接。此外，有利的是框状隆凸27′完全用支座的塑胶料覆盖。

与图8中所示的平面整流子相比，图10所示平面整流子的另一个差别是，导体段3过渡区8增大了的径向长度。当成品平面整流子的外径约为20mm时，过渡区8的径向长度约为1mm。在这里过渡区沿径向定向；它沿轴向的壁厚约为0.7mm，以及，连接区6沿径向的壁厚约1.2mm，而接触区7沿轴向的壁厚约为1.4mm。每个过渡区8连接配属的接触区7的横截面，由于有台阶38，所以只有约0.5mm高，这导致从连接区6经过渡区8到接触区7的热量减少。

最后，可以看出，与图8所示平面整流子不同的是，在导体段3的连接区6中没有加工出轴向槽。不过，过渡区8相对于导体段3连接区6的端边40错移而形成台阶39。通过导体段3连接区6的壁厚和过渡区8的径向长度，在碳段4沿径向的外表面与导体段3接触区7沿径向的外表面之间，形成了一个明显的间距(在本例中约1.8mm)。因此，沿径向在框状隆凸27′之外造成一个比较大的碳段4端面28′，碳段通过它与支座1连接。通过端面28′以及隆凸27′，总共有相当于碳段4滑动面积的约50至70％的表面与支座1的塑胶连接。

图11所示平面整流子在其重要的设计特征方面与图10所示的平面整流子一致。这也包括框状隆凸27′的形状、接触面15的尺寸、以及导体段3连接区6的壁厚、过渡区8的壁厚和接触区7的壁厚。不过，在这里导体段3的过渡区8齐平地连接在连接区6的端面40上，所以不存在图10中所示的台阶38和39。

图12表示在制造图11所示的平面整流子时的状况，亦即在压注模具内已置入由导体毛坯和与此导体毛坯连接的环形碳盘组成的复合件时的状况。压注模具的上半部41贴靠在密封面42上，该密封面42由接触区6、桥接部分21以及连接片22的上端面构成(见图4)。压注模具的下半部43按相应的方式贴靠在密封面44上，该密封面44由连接区6、桥接部分21和连接片22的下端面构成。图12表示，环形碳盘可能的厚度公差可在过渡区8变形的情况下通过导体毛坯的接触区7相对于连接区6的轴向缓冲弹垫作用(箭头A)补偿。因此，环形碳盘的厚度公差对于成品平面整流子的最后尺寸不起作用。成品平面整流子的尺寸不取决于环形碳盘尺寸与其额定尺寸之间可能的偏差，而仅取决于压注模具。因此，成品平面整流子即使没作昂贵的端面修整，也能获得准确的额定尺寸。

Claims (38)

1.一种电机的平面整流子，它包括一个用绝缘塑胶制的支座(1)、多个导体段(3)以及设在端面并与导体段(3)导电连接的同样多个碳段(4)，其特征在于：导体段(3)分别有一设在支座(1)圆周上的厚壁连接区(6)、一设在支座(1)与配属的碳段(4)之间同样厚壁的接触区(7)、以及一设在连接区(6)与接触区(7)之间的薄壁过渡区(8)。

2.按照权利要求1所述的平面整流子，其特征在于：导体段(3)过渡区(8)的壁厚小于接触区(7)壁厚的60％。

3.按照权利要求1或2所述的平面整流子，其特征在于：连接区(6)沿平面整流子圆周的至少65％延伸，特别优选地沿平面整流子圆周的至少80％延伸。

4.按照权利要求1至3之一所述的平面整流子，其特征在于：过渡区(8)基本上相对于整流子轴线(2)沿径向定向。

5.按照权利要求1至3之一所述的平面整流子，其特征在于：过渡区(8)相对于整流子轴线(2)沿轴向定向。

6.按照权利要求1至5之一所述的平面整流子，其特征在于：在导体段(3)的连接区(6)和过渡区(8)为一方与碳段(4)为另一方之间总是存在一个塑胶层(19)。

7.按照权利要求1至6之一所述的平面整流子，其特征在于：塑胶层(19)的轴向厚度至少为0.5mm。

8.按照权利要求1至7之一所述的平面整流子，其特征在于：接触区(7)沿径向的外表面，沿径向位于碳段(4)沿径向的外表面以内一定距离处，这一定距离在碳段轴向厚度值的0.5倍和1.5倍之间。

9.按照权利要求1至8之一所述的平面整流子，其特征在于：接触区(7)沿径向的内表面，沿径向位于碳段(4)沿径向的内表面以外一定距离处，这一定距离在碳段轴向厚度值的0.25倍和1.0倍之间。

10.按照权利要求1至9之一所述的平面整流子，其特征在于：在连接区(6)上设接触片(9)，它们的端部成斜面，其中，斜面(11)面朝连接区(6)的圆周面。

11.按照权利要求1至10之一所述的平面整流子，其特征在于：导体段(3)接触区(7)的壁厚是接触区(7)沿周向长度值的至少0.4倍。

12.按照权利要求1至11之一所述的平面整流子，其特征在于：导体段(3)的接触区(7)导电地全面贴靠在设在碳段(4)端面的接触面(15)上。

13.按照权利要求12所述的平面整流子，其特征在于：接触面(15)至少部分被框状隆凸(27)围绕，该隆凸从碳段(4)的端面(28)伸出。

14.按照权利要求13所述的平面整流子，其特征在于：在碳段和隆凸(27，27’)背对滑动面的端面(28，28’)区域内碳段(4)与支座(1)的连接面，是碳段滑动面的50至70％。

15.按照权利要求12所述的平面整流子，其特征在于：接触面(15)沿碳段(4)整个配属的端面延伸，所以碳段(4)与导体段(3)的接触区(7)导电地全面连接。

16.按照权利要求12至15之一所述的平面整流子，其特征在于：在导体段(3)接触区(7)与碳段(4)之间的接触面(15)区域内，容纳了一种导电的接触材料(16)。

17.按照权利要求1至16之一所述的平面整流子，其特征在于：碳段(4)在它们沿径向的外圆周面处总是被支座(1)的塑胶套(17)覆盖。

18.按照权利要求17所述的平面整流子，其特征在于：导体段(3)的连接区(6)有一个至少部分沿周向延伸的轴向槽(32)，槽中插入塑胶套(17)的肋(33)。

19.按照权利要求17或18所述的平面整流子，其特征在于：导体段(3)的连接区(6)沿径向从塑胶套(17)外圆周面突出。

20.按照权利要求17至19之一所述的平面整流子，其特征在于：在碳段(4)的外圆周面与塑胶套(17)之间总是存在形状封闭的连接。

21.按照权利要求20所述的平面整流子，其特征在于：这种形状封闭的连接设计为波纹形。

22.按照权利要求1至21之一所述的平面整流子，其特征在于：支座(1)覆盖碳段(4)沿径向的内圆周面，并构成形状封闭的连接。

23.按照权利要求1至22之一所述的平面整流子，其特征在于：碳段(4)在其外部面朝导体段(3)的圆周边设计为台阶状、

24.一种在制造按照权利要求1所述平面整流子时使用的导体毛坯，它包括多个导体段(3)，它们中每两个通过桥接部分(21)互相连接，其中，各导体段(3)分别有一个设在导体毛坯圆周上的厚壁连接区(6)、一个设在端面同样厚壁的接触区(7)、以及一个设在连接区(6)与接触区(7)之间的薄壁过渡区(8)。

25.按照权利要求24所述的导体毛坯，其特征在于：桥接部分(21)设置在两个相邻导体段(3)的连接区(6)之间。

26.按照权利要求25所述的导体毛坯，其特征在于：导体段(3)的桥接部分(21)和连接区(6)有相同的轴向尺寸，它们沿其整个轴向尺寸通过连接片(22)互相连接。

27.按照权利要求26所述的导体毛坯，其特征在于：连接片(22)的壁厚比桥接部分(21)的壁厚小得多。

28.按照权利要求25至27之一所述的导体毛坯，其特征在于：桥接部分(21)沿径向的内圆周面离整流子轴线(2)的距离，等于或略大于导体段(3)连接区(6)沿径向的外圆周面离整流子轴线(2)的距离。

29.按照权利要求24至28之一所述的导体毛坯，其特征在于：导体段(3)接触区(7)沿径向的内端设锚固部分(13)，它们基本上与轴线平行地从接触区(7)伸出。

30.按照权利要求29所述的导体毛坯，其特征在于：锚固部分(13)在其沿径向的外圆周面上有凹口(14)。

31.一种在制造按照权利要求1所述的平面整流子时使用的环形碳盘，其中，在一个端面设多个完全或部分闭合的框状隆凸(27)，它们从环形碳盘的端面(28)伸出并围绕着接触面(15)。

32.按照权利要求31所述的环形碳盘，其特征在于：框状隆凸(27)是环形闭合的，在这种情况下设有一个限制在接触面(15)上可钎焊的金属层，它由压入并烧结在环形碳盘内的金属粒子构成。

33.按照权利要求31所述的环形碳盘，其特征在于：框状隆凸(27)设计为敞口的，其中，环形碳盘的端面(28)全体有一个通过电镀制成的金属化层。

34.一种制造按照权利要求1所述的平面整流子的方法，包括下列步骤：

-制造一个导体毛坯，它包括多个导体段(3)，它们中每两个通过一桥接部分(21)互相连接，其中，各导体段(3)分别有一个设在导体毛坯圆周上的厚壁连接区(6)、一个设在端面同样厚壁的接触区(7)、以及一个设在连接区(6)与接触区(7)之间的薄壁过渡区(8)；

-制造一个环形碳盘，它在一个端面(28)上有一些其数量与导体毛坯的导体段(3)的数量一致的框状隆凸(27)；

-将导体毛坯与环形碳盘组合在一起，其中，导体段(3)的接触区(7)为构成导电的连接贴靠在被框状隆凸(27)围绕的接触面(15)上；

-在压注模具内，在此复合件上压注出绝缘塑胶制支座(1)；

-断开桥接部分(21)；

-在每两个导体段(3)之间切开环形碳盘一直到支座以构成碳段(4)。

35.按照权利要求34所述的方法，其特征在于：在导体段(3)的接触区(7)与碳段(4)之间的导电连接通过钎焊形成。

36.按照权利要求34或35所述的方法，其特征在于：压注模具的两半密封地贴靠在两个设在导体毛坯两个端面上环形闭合的、分别在一个垂直于轴线(2)的平面内延伸的密封面(23、24)上。

37.按照权利要求36所述的方法，其特征在于：两个密封面(23、24)彼此相对。

38.按照权利要求34所述的方法，其特征在于：导体段(3)接触区(7)的接触面(15)，在导体毛坯与环形碳盘组合前加工为具有50至150μm的粗糙度，并接着加耐腐蚀的金属镀层。

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