DE10114848A1

DE10114848A1 - Ebener Kommutator und Herstellungsverfahren für denselben

Info

Publication number: DE10114848A1
Application number: DE10114848A
Authority: DE
Inventors: Kenzo Kiyose; Yoshio Ebihara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2001-09-27
Also published as: KR100397238B1; US20010024074A1; JP2001268855A; US6657355B2; KR20010090528A

Abstract

Ein ebener Kommutator weist eine Vielzahl von Kommutatorsegmenten (1), die aus einer Kohlenstoffverbindung hergestellt sind, ein Harznabenelement (3) und eine Vielzahl von Metallbasisplatten (2) auf. Die Vielzahl der Kommutatorsegmente (1) bildet eine scheibenförmige Kommutatorfläche an einem Ende davon und einen Basisabschnitt an dem anderen Ende. Das Harznabenelement (3) ist in Berührung mit dem Basisabschnitt angeordnet, um die Vielzahl der Kommutatorsegmente zusammen zu stützen. Ein Kommutatorsegment (1) hat einen Vorsprung (4), der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, und jede Basisplatte (2) hat eine ausdehnbare Manschette (210), die an den Vorsprung (4) angepasst ist. Metallpulver wird auf einen Abschnitt aufgebracht, der in Kontakt mit der inneren Fläche der Manschette (210) steht, um eine gute elektrische Verbindung zu schaffen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen ebenen Kommutator, der eine scheibenförmige Kommutatorfläche hat, und ein Herstellungsverfahren für einen derartigen Kommutator.

Ein ebener Kommutator, der eine scheibenförmige flache Kommutatorfläche hat, ist in einen Motor, wie z. B. einen Motor einer Kraftstoffpumpeneinheit mit integriertem Motor, eingebaut. Der ebene Kommutator ist an die Drehwelle des Motors angepasst. Der ebene Kommutator besteht aus einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten bzw. Kommutatorstegen (im Allgemeinen aus einem Brandgrafit hergestellt), die durch Schlitze voneinander isoliert sind, einer Vielzahl von Metallbasisplatten und einem Harznabenelement. Die Vielzahl der Kommutatorflächen bildet die flache bzw. flächige Kommutatorfläche. Jedes der Kommutatorsegmente ist mit einer der Metallbasisplatten verbunden.

Es gibt zwei Bauarten des ebenen Kommutators: Die erste Bauart hat die Metallbasisplatten, die mit einem Ende des Kommutators der verbunden ist, und bei der die Kommutatorfläche an dem anderen Ende des Kommutators ausgebildet ist; und die zweite Bauart hat die Metallbasisplatte, die mit Abschnitten um das selbe Ende des Kommutators wie das der Kommutatorfläche verbunden ist.

Bei der ersten Bauart ist es auf Grund der Federrückstellkraft der Basisplatte schwierig, die Basisplatten an dem Kommutator mechanisch zu fixieren. Daher ist es notwendig, die Basisplatten an die Kommutatorsegmente zu schweißen oder zu löten, während die Basisplatte in axiale Richtung davon gedrückt wird.

Das US Patent 5 925 961 oder die entsprechende Patentanmeldung JP-A-10-4653 offenbart ein Verfahren zum Fixieren der Basisplatte an den Kommutatorsegmenten des Kommutators der ersten Bauart. Jedes Kommutatorsegment hat einen Vorsprung, der sich in axiale Richtung von der Fläche des Kommutators entgegengesetzt der Kommutatorfläche erstreckt. Die Metallbasisplatte hat Löcher, in die die Vorsprünge eingesetzt werden. Die Löcher werden darauf an den Umfang davon gebördelt oder gepresst, um die Basisplatte an den Kommutatorsegmenten mechanisch zu fixieren.

Jedoch ist es schwierig, die Druckkraft zu steuern, um eine gewünschte Festigkeit gemäß dem offenbarten Verfahren zu schaffen. Wenn die Druckkraft nicht wunschgemäß gesteuert wird, kann der Vorsprung brechen. Es ist ein Hindernis für die Massenproduktion der Motoren der oben genannten Bauart.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Motor und ein Herstellungsverfahren für einen derartigen Motor zu schaffen.

Bei einem ebenen Kommutator gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine scheibenförmige Kommutatorfläche aus einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten an einem Ende davon ausgebildet und ein Basisabschnitt ist an dem anderen Ende ausgebildet, wobei jedes Kommutatorsegment einen sich verjüngenden Vorsprung hat. Eine Vielzahl von Metallbasisplatten ist jeweils mit der Vielzahl der Kommutatorsegmente an dem Basisabschnitt verbunden. Jede Basisplatte hat ein dehnbares Durchgangsloch, dass an den sich verjüngenden bzw. konischen Vorsprung pressgepasst ist, und jeder Vorsprung weist Metallpulver an einem Abschnitt in Berührung mit dem Durchgangsloch auf.

Daher ist es einfach, die elastische Bindungskraft ohne Verwendung eines besonderen Werkzeugs zu steuern bzw. einzustellen, und es kann verhindert werden, dass der Vorsprung bricht oder beschädigt wird.

Vorzugsweise hat jede Metallbasisplatte eine sich verjüngende bzw. konische Manschette, die sich von dem Durchgangsloch erstreckt, um in Kontakt mit dem Vorsprung zu sein. Die Manschette kann eine Vielzahl von Schlitzen haben, um einen verbesserten elastischen Kontakt mit dem Vorsprung zu schaffen.

Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ebenso wie die Funktionen von damit verknüpften Teilen der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der folgenden genauen Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 1 ist eine Querschnittsteilansicht in axiale Richtung eines Kommutators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Querschnittsteilansicht in einer Explosionsansicht eines Kommutators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht in axiale Richtung eines Kommutators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Teilschnittansicht in radiale Richtung eines Kommutators gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht in axiale Richtung des Kommutators gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.

Ein ebener Kommutator, der in einen Kraftstoffpumpenmotor eingebaut werden soll, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Ein ebener Kommutator setzt sich aus einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Kommutatorsegmenten 1, einer Vielzahl von Metallbasisplatten 2 und einem Nabenelement 3 zusammen. Die vielzähligen Kommutatorsegmente 1 sind aus einer gesinterten Kohlenstoffverbindung hergestellt und voneinander beabstandet, um eine scheibenförmige Kommutatorfläche an einem Ende davon auszubilden.

Jede der Basisplatten 2 hat einen Eingriffsabschnitt 21, einen Wandabschnitt 23 und einen Anschlussabschnitt 24. Der Angriffsabschnitt 21 greift mit einem entsprechenden Teil der Fläche (im Folgenden als die Rückseitenfläche bezeichnet) ein, die an dem anderen Ende der Vielzahl der Kommutatorsegmente 1 hinter der Kommutatorfläche ausgebildet ist. Der Wandabschnitt 23 erstreckt sich von dem Eingriffsabschnitt 21 in axiale Richtung von der Kommutatorfläche entlang dem äußeren Umfang des Nabenelements 3 weggerichtet. Der Anschlussabschnitt 24 erstreckt sich seitwärts radial nach Außen von dem Wandabschnitt 23, um sich mit einem Ende der Beschlagspule durch Schmelzschweißen oder dergleichen zu verbinden.

Das Nabenelement 3 ist aus einem im wesentlichen scheibenförmigen Harzelement hergestellt, das ein Wellenzentralloch 30 hat. Das Nabenelement 3 bedeckt die Eingriffsabschnitte 21 der Basisplatten 2 außer denjenigen Abschnitten dicht, die die Kommutatorsegmente 1 berühren. Das Nabenelement 3 bedeckt ebenso die Vielzahl der Kommutatorsegmente 1, außer die Kommutatorfläche und die Seitenflächen davon.

Jedes der Kommutatorsegmente 1 hat einen Vorsprung 4, der an der Rückseitenfläche ausgebildet ist, um sich nach unten gemäß Fig. 1 zu erstrecken. Jede der Basisplatten 2 hat eine Eingriffsmanschette 210, an die einer der Vorsprünge 4 pressgepasst ist. Die Eingriffsmanschette 210 kann durch ein Durchgangsloch ersetzt werden. Die Vorsprünge 4 und der innere Umfang der Manschetten 210 sind leicht konisch, so dass die Vorsprünge 4 leicht an die Manschetten 210 pressgepasst werden können und sicher unter einer einheitlichen Kompressionskraft der Manschette 210 gehalten werden. Daher werden die Vorsprünge 4 nicht beschädigt, wenn sie an die Manschette 210 angepasst werden.

Die obere Fläche des Eingriffsabschnitts 21 steht im engen Kontakt mit der Rückseitenfläche der Kommutatorsegmente 1, wodurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen der Vielzahl der Kommutatorsegmente 1 und der Vielzahl der Basisplatten 2 geschaffen wird. Falls gewünscht, werden die vielzähligen Kommutatorsegmente 1 und die vielzähligen Basisplatten 2 darauf durch Erhitzen oder Druckbeaufschlagung verschweißt, um den elektrischen Widerstand zu verringern. Beim Zusammenbau wird jeder Vorsprung der vielzähligen Kommutatorsegmente 1 an eine der Manschetten 210 der Vielzahl der Basisplatten 2 angepasst. Die Vielzahl der Basisplatten 2 kann aus einem einstückigen Zylinderelement ausgebildet werden. Die Vielzahl der Basisplatten 2 wird mit einem Schneidwerkzeug bzw. einer Schneidvorrichtung getrennt, wenn Kommutatorschlitze ausgebildet werden, nach dem alle Vorsprünge an die Manschetten 210 angepasst sind.

Die Vielzahl der Kommutatoren 1 und die Vielzahl der Basisplatten 2 in einer Einheit wird in eine Metallform gesetzt, um mit Harz geformt zu werden. Somit wird ein einstückiges Element ausgebildet, das das Nabenelement 3 zum Abdecken des Eingriffsabschnitts 21 und des Wandabschnitts 23 bildet, der sich entlang des äußeren Umfangs des Nabenelements 3 erstreckt.

Dann wird eine Vielzahl von radialen Schlitzen in der Scheibe ausgebildet, um die Vielzahl der Kommutatorsegmente 1 vorzusehen. Schließlich werden Leitungsdrähte mit dem Anschlussabschnitt 24 durch Schmelzschweißen verbunden. Der Eingriffsabschnitt 21 wird mit einer geeigneten Menge von Metallpulver bestreut, um zu verhindern, dass die Vorsprünge reißen, und um deren elektrischen Widerstand zu verringern.

Ein ebener Kommutator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Bei den folgenden Zeichnungen entsprechen die selben Bezugszeichen den selben Teilen oder Bauteilen, die in Fig. 1 gezeigt sind.

Eine Vielzahl längsgerichteter Schlitze 211 wird in den Manschetten 210 mit gleichen Abständen ausgebildet. Wenn jeder Vorsprung 4 in eine der konischen Manschetten 210 eingesetzt wird, dehnt sich die Manschette 210 elastisch, so dass der Vorsprung 4 und die Manschette 210 in engem Kontakt miteinander stehen. Das verhindert, dass die Metallbasisplatten 2 sich von den Kommutatorsegmenten 1 lösen.

Ein ebener Kommutator gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.

Jedes Kommutatorsegment 1 hat zwei oder mehr Vorsprünge 4 und jede Basisplatte 2 hat die entsprechende Anzahl flacher Manschetten 210. Diese Anordnung kann die axiale Länge des ebenen Kommutators verringern.

Ein ebener Kommutator gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 beschrieben.

Das Kommutatorsegment 1 hat einen im wesentlichen rechteckigen parallelepipedförmigen Vorsprung 6 anstelle der zylindrischen Vorsprünge 4, und die Metallbasisplatte 2 hat ein Paar paralleler Wände 7, die den Vorsprung 6 anstelle der Manschette 210 schichtweise bedecken. Der Vorsprung 6 verjüngt sich und der innere Raum des Paars Wände 7 verjüngt sich entsprechend ebenso. Daher sind der Vorsprung 6 und das Paar Wände 7 sicher ohne Spannungskonzentration an den Vorsprung 6 aneinander angepasst.

Bei der vorangegangenen Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsbeispiele davon offenbart. Es ist jedoch ersichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Veränderungen der spezifischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ohne Abweichen von dem Anwendungsbereich der Erfindung, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, möglich ist. Entsprechend ist die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur als darstellend und nicht als beschränkend zu betrachten.

Somit weist der ebene Kommutator die Vielzahl von Kommutatorsegmenten 1, die aus einer Kohlenstoffverbindung hergestellt sind, das Harznabenelement 3 und die Vielzahl von Metallbasisplatten 2 auf. Die Vielzahl der Kommutatorsegmente 1 bildet die scheibenförmige Kommutatorfläche an einem Ende davon und den Basisabschnitt an dem anderen Ende. Das Harznabenelement 3 ist in Berührung mit dem Basisabschnitt angeordnet, um die Vielzahl der Kommutatorsegmente zusammen zu stützen. Ein Kommutatorsegment 1 hat den Vorsprung 4, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt, und jede Basisplatte 2 hat die ausdehnbare Manschette 210, die an den Vorsprung 4 angepasst ist. Metallpulver wird auf den Abschnitt aufgebracht, der in Kontakt mit der inneren Fläche der Manschette 210 steht, um eine gute elektrische Verbindung zu schaffen.

Claims

1. Ebener Kommutator mit einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten (1), die aus einer Kohlenstoffverbindung hergestellt sind, die voneinander beabstandet sind, die eine scheibenförmige Kommutatorfläche an einem Ende davon bilden, und einem Basisabschnitt an dem anderen Ende, wobei jedes der Kommutatorsegmente (1) einen Vorsprung (4, 6) hat, der sich von dem Basisabschnitt erstreckt; einem Harznabenelement (3), das in Kontakt mit dem Basisabschnitt angeordnet ist, um die Vielzahl der Kommutatorsegmente (1) miteinander zu stützen; einer Vielzahl von Metallbasisplatten, die in Kontakt mit der Vielzahl der Kommutatorsegmente stehen, wobei jede der Basisplatten einen Anschlussabschnitt (24) hat, der sich entlang einem äußeren Umfang des Nabenelements (3) erstreckt;
dadurch gekennzeichnet, dass
jede Basisplatte (2) ein dehnbares Einschnittelement (210, 7) hat, das an den Vorsprung (4) von einem der Kommutatorsegmente (1) angepasst ist, und
jeder der Vorsprünge (4) Metallpulver an einem Abschnitt aufweist, der sich in Berührung mit einem der Durchgangslöcher (210) befindet.

2. Ebener Kommutator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dehnbare Einschnittelement ein Durchgangsloch (210) ist.

3. Ebener Kommutator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dehnbare Einschnittelement eine Manschette (210) ist.

4. Ebener Kommutator gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (210) eine Vielzahl von Schlitzen (211) hat.

5. Ebener Kommutator gemäß Anspruch 1, i dadurch gekennzeichnet, dass das dehnbare Einschnittelement ein Paar Wandelemente (7) ist, das den Vorsprung (4) zwischen den Wandelementen (7) schichtweise bedeckt.

6. Herstellungsverfahren für einen ebenen Kommutator mit einer Vielzahl von Kommutatorsegmenten (1), der eine scheibenförmige Kommutatorfläche an einem Ende davon, einen Basisabschnitt an dem anderen Ende und eine Vielzahl von Vorsprüngen (4, 6) hat, die sich von dem Basisabschnitt erstrecken; einem Harznabenelement (3), das die Kommutatorsegmente (1) stützt; und einer Vielzahl von Metallbasisplatten (2), die dehnbare Einschnittelemente (210, 7), die an die Vorsprünge (4) angepasst sind, und Anschlussabschnitte (24) haben,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
jeweiliges Einsetzen der Vorsprünge in die Einschnittelemente (210, 7); und
Formen bzw. Gießen des Nabenelements (3), um die Vielzahl der Kommutatorsegmente (1) und die Vielzahl der Basisplatten (2) zu verbinden, wodurch die Vielzahl der Kommutatorsegmente (1) und die Vielzahl der Basisplatten (2) in eine Einheit integriert werden.