DE102006033432A1

DE102006033432A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kurzschlussteils und ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators

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Publication number: DE102006033432A1
Application number: DE102006033432A
Authority: DE
Inventors: Ryohei Kosai Kageyama; Nobuo Kosai Kasao; Toshiyuki Kosai Osawa; Yuichi Kosai Terada
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-02-08
Also published as: US20070028443A1; US7856703B2

Abstract

Ein Kurzschlussteil umfasst einen Kurzschlussleiter und einen Kurzschlussisolator. Der Kurzschlussleiter umfasst eine erste und eine zweite Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche übereinander liegen. Jede der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils weist äußere Anschlüsse, innere Anschlüsse und Verbindungsabschnitte auf. Die äußeren Anschlüsse berühren einander und die inneren Anschlüsse berühren einander zwischen den Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils. Die Verbindungsabschnitte werden nicht in einem Kontakt zwischen den Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils gehalten. Bei einem Verfahren zur Herstellung des Kurzschlussteils wird der Kurzschlussisolator geformt, indem geschmolzenes Harzmaterial zwischen Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte bei der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einer Form übereinander liegen, entlang einer Längsrichtung der Verbindungsabschnitte eingefüllt wird, so dass das eingefüllte Harzmaterial Zwischenräume zwischen Benachbarten der Verbindungsabschnitte in einer Dickenrichtung der Verbindungsabschnitte auffüllt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils, um vorbestimmte Kommutatorteile kurzzuschließen, ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kurzschlussteils.
Nach dem Stand der Technik kann ein Anker für einen Motor mit Strom führenden Bürsten einen Kommutator umfassen, bei welchem eine Mehrzahl von Kommutatorteilen kurzgeschlossen sind. Solch ein Motor ermöglicht, dass ein elektrischer Strom auch zu Kommutatorteilen fließt, welche sich nicht in Kontakt mit den Strom führenden Bürsten befinden, indem vorbestimmte Kommutatorteile kurzgeschlossen sind. Dies ermöglicht eine Verringerung der Anzahl der Bürsten, welche in dem Motor erforderlich sind.

Bei einem Beispiel werden bei einer Rotationsmaschine, welche in der japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung Nr. 2000-134873 beschrieben ist, Kurzschlussdrähte auf einem Endabschnitt eines Kommutators angeordnet, um Kommutatorteile kurzzuschließen.

Wenn die Kurzschlussdrähte jedoch auf dem Endabschnitt des Kommutators angeordnet sind, können die Kurzschlussdrähte gegeneinander reiben oder die Kurzschlussdrähte können gegen Wicklungen reiben und eine elektrische Verbindung (Schichtschluss) herstellen. Dies würde eine Ausbeute während der Herstellung des Ankers verringern oder zu einem Fehler im Betrieb führen.

Daher können zum Beispiel Kurzschlussleiter ausgebildet werden, indem eine leitende Platte gestanzt wird, und die Kurzschlussleiter können in einem Harzmaterial eingebettet sein, um ein Kurzschlussteil auszubilden. Jedoch verformt auch in solch einem Fall, wenn eine Form, welche die Kurzschlussleiter aufnimmt, mit geschmolzenem Harzmaterial gefüllt wird, der erzeugte Druck den Kurzschlussleiter. Dies kann zu einem Schichtkurzschluss führen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die vorab aufgeführten Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils, um vorbestimmte Kommutatorteile kurzzuschließen, ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kurzschlussteils, welches einen Schichtkurzschluss einfach verhindert, bereitzustellen.

Um die vorab genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils bereitgestellt, welches einen Kurzschlussleiter, welcher eine Mehrzahl von Kommutatorteilen kurzschließt, die um eine Rotationsachse eines Motors herum angeordnet sind, und einen Kurzschlussisolator für den Kurzschlussleiter aufweist. Der Kurzschlussleiter umfasst eine erste und eine zweite Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einem übereinander liegenden Zustand angeordnet sind. Jede der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils weist eine Mehrzahl von äußeren Anschlüssen, welche in der Nähe der Kommutatorteile um die Rotationsachse herum angeordnet sind, eine Mehrzahl von inneren Anschlüssen, welche von den äußeren Anschlüssen her innen um die Rotationsachse herum angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten, welche die äußeren Anschlüsse mit den inneren Anschlüssen verbinden, auf. Die äußeren Anschlüsse berühren einander und die inneren Anschlüsse berühren einander zwischen den Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils. Die Verbindungsabschnitte werden ohne Kontakt zwischen den Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils gehalten. Die Verbindungsabschnitte bei der ersten und/oder zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils verbinden die äußeren Anschlüsse und die inneren Anschlüsse, welche voneinander durch einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung getrennt sind. Der Kurzschlussleiter ist in den Kurzschlussisolator eingebettet. Das Verfahren umfasst einen Isolatorfüllschritt zum Ausbilden des Kurzschlussisolators, indem geschmolzenes Harzmaterial zwischen Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte bei der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einer Form übereinander liegen, entlang einer Längsrichtung der Verbindungsabschnitte gefüllt wird, so dass das eingefüllte Harzmaterial Zwischenräume zwischen Benachbarten der Verbindungsabschnitte in einer Dickenrichtung der Verbindungsabschnitte auffüllt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kommutators bereitgestellt, welcher das gemäß dem ersten Aspekt hergestellte Kurzschlussteil umfasst. Das Verfahren umfasst ein Befestigen des Kurzschlussteils an einem Kommutatorhauptkörper, welcher einen Hauptkörperisolator zum Halten der Kommutatorteile aufweist, oder an einem Zwischenteil, welches bei dem Vorgang einer Herstellung des Kommutatorhauptkörpers erhalten wird.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kurzschlussteils bereitgestellt, welches einen Kurzschlussleiter, welcher eine Mehrzahl von Kommutatorteilen, die um eine Rotationsachse eines Motors herum angeordnet sind, und einen Kurzschlussisolator für den Kurzschlussleiter aufweist. Der Kurzschlussleiter umfasst eine erste und eine zweite Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einem übereinander liegenden Zustand angeordnet sind. Jede der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils weist eine Mehrzahl von äußeren Anschlüssen, welche in der Nähe der Kommutatorteile um die Rotationsachse herum angeordnet sind, eine Mehrzahl von inneren Anschlüssen, welche von den äußeren Anschlüssen her innen um die Rotations achse herum angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten, welche die äußeren Anschlüsse mit den inneren Anschlüssen verbinden, auf. Die äußeren Anschlüsse berühren einander und die inneren Anschlüsse berühren einander zwischen den Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils. Die Verbindungsabschnitte werden jeweils ohne Kontakt zwischen den Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils gehalten. Die Verbindungsabschnitte bei der ersten und/oder zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils verbinden die äußeren Anschlüsse und die inneren Anschlüsse, welche voneinander um einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung getrennt sind. Der Kurzschlussleiter ist in den Kurzschlussisolator eingebettet. Die Vorrichtung umfasst einen Durchgang zum Einfüllen von geschmolzenem Harzmaterial entlang einer Längsrichtung der Verbindungsabschnitte zwischen Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte bei der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einer Form übereinander liegen. Das eingefüllte Harzmaterial füllt Zwischenräume zwischen Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte in einer Dickenrichtung der Verbindungsabschnitte auf, um den Kurzschlussisolator zu formen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische strukturelle Darstellung eines Ankers gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine Draufsicht, welche ein Kurzschlussteil darstellt;
3 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zur Fertigung des Ankers darstellt;
4 ist eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zum Fertigen des Ankers darstellt;
5 ist eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zum Fertigen des Ankers darstellt;
6(a) und 6(b) sind schematische Darstellungen, welche das Verfahren zum Fertigen des Ankers darstellen;
7 ist eine schematische Darstellung, welche das Verfahren zum Fertigen des Ankers darstellt;
8(a) und 8(b) sind schematische Darstellungen, welche ein weiteres Beispiel eines Kurzschlussteils darstellen;
9 ist eine schematische Darstellung, welche ein weiteres Beispiel eines Kurzschlussteils darstellt; und
10 ist eine schematische Darstellung, welche ein anderes Beispiel eines Kurzschlussteils darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine vorliegende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. Ein Motor umfasst einen Stator (nicht dargestellt) und einen Anker 1, welcher in 1 dargestellt ist. Der Stator besitzt eine Mehrzahl von Permanentmagneten, welche in der Umfangsrichtung um eine Rotationsachse L des Motors herum angeordnet sind. 1 stellt nur eine Seite des Ankers 1 bezüglich seiner Achse oder bezüglich der Rotationsachse L des Motors dar.
Der Anker 1 umfasst eine Rotationswelle 2 aus Metall, einen Ankerkern 3, welcher an der Rotationswelle 2 befestigt ist, einen Kommutator 4, welcher an der Rotati onswelle 2 befestigt ist, und Wicklungen 5. Die Rotationswelle 2 ist durch den Stator drehbar gelagert. Der Ankerkern 3 ist von den Permanentmagneten des Stators umgeben.
Der Ankerkern 3 weist einen röhrenförmigen Abschnitt 3a, durch welchen die Rotationswelle 2 eingeführt wird, und eine Mehrzahl von Zähnen 3b (von denen nur einer in 1 dargestellt ist), welche sich von dem röhrenförmigen Abschnitt 3a radial nach außen erstrecken, auf. Die Wicklungen 5 sind um die Zähne 3b herum gewickelt.
Der Kommutator 4 umfasst einen Kommutatorhauptkörper 11 und ein Kurzschlussteil 12, welches an einem axialen Endabschnitt des Kommutatorhauptkörpers 11 angeordnet ist. Der Kommutatorhauptkörper 11 umfasst eine Mehrzahl von (bei der vorliegenden Ausführungsform vierundzwanzig in Abständen von 15 Grad) Kommutatorteilen 13, welche in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Kommutatorhauptkörper 11 umfasst weiter einen im Allgemeinen zylindrischen Hauptkörperisolator 14, welcher die radial innere Seite der Kommutatorteile 13 hält. Die Kommutatorteile 13 werden ausgebildet, indem ein Zylinder in der Umfangsrichtung entlang des äußeren Umfangs des Hauptkörperisolators 14 geteilt wird. Anoden- und Katodenstrom führende Bürsten (nicht dargestellt) werden von der radial äußeren Seite gegen die Kommutatorteile 13 in einer gleitenden Weise gepresst.
Das untere Ende jedes Kommutatorteils 13 ragt von dem Hauptkörperisolator 14 nach unten hervor und ist radial nach außen gebogen, um einen Drahtverbindungsabschnitt 13a auszubilden, um eine Wicklung 5 einhaken zu können. Der Hauptkörperisolator 14 ist aus einem wärmehärtbaren Kunststoff (einem Phenolharz bei der vorliegenden Ausführungsform) hergestellt. Ein zylindrischer Abschnitt 14a, welcher als Wand fungiert, erstreckt sich bei der Mitte des unteren Abschnitts des Hauptkörperisolators 14 axial nach unten. Der Innendurchmesser des Hauptkörperisolators 14 einschließlich des zylindrischen Abschnitts 14a wird derart festgesetzt, dass die Rotationswelle 2 darin mittels Presspassung eingepasst werden kann.
Das Kurzschlussteil 12 umfasst einen Kurzschlussleiter 21 und einen Kurzschlussisolator 22. Der Kurzschlussleiter 21 schließt Kommutatorteile 13 kurz, welche voneinander um einen vorbestimmten Winkelabstand (120 Grad bei der vorliegenden Ausführungsform) getrennt sind. Der Kurzschlussisolator 22 hält den Kurzschlussleiter 21 in einem eingebetteten Zustand in dem Kurzschlussisolator 22.
Der Kurzschlussleiter 21 umfasst zwei übereinander liegende Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils. In 1 ist die erste Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils unter der zweiten Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils angeordnet. Wie in 2 dargestellt ist, umfassen die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils eine Mehrzahl von äußeren Anschlüssen 31a und 32a, eine Mehrzahl von inneren Anschlüssen 31b und 32b und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 31c und 32c. Die äußeren Anschlüsse 31a und 32a sind in der Umfangsrichtung der Rotationswelle 2 angeordnet. Die inneren Anschlüsse 31b und 32b sind in der Umfangsrichtung der Rotationswelle 2 von den äußeren Anschlüssen 31a und 32a her gesehen innen angeordnet. Die Verbindungsabschnitte 31c und 32c verbinden die äußeren Anschlüsse 31a und 32a und die inneren Anschlüsse 31b und 32b. Die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils sind als Schichten ausgebildet, welche jeweils entlang von zwei im Wesentlichen parallelen flachen Ebenen angeordnet sind. Daher schneidet die Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils niemals die andere Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils vierundzwanzig äußere Anschlüsse 31a, vierundzwanzig innere Anschlüsse 31b und vierundzwanzig Verbindungsabschnitte 31c, und die Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils umfasst vierundzwanzig äußere Anschlüsse 32a, vierundzwanzig innere Anschlüsse 32b und vierundzwanzig Verbindungsabschnitte 32c.
Die Verbindungsabschnitte 31c und 32c verbinden bei den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils die entsprechenden äußeren Anschlüsse 31a und 32a und die entsprechenden inneren Anschlüsse 31b und 32b an Positionen, welche voneinander um einen vorbestimmten Winkel (60 Grad, was bei der vorliegenden Ausführungsform vier Anschlüssen entspricht) getrennt sind. Wie in 3 dargestellt ist, verbindet jeder Verbindungsabschnitt 31c bei der unteren ersten Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils einen der äußeren Anschlüsse 31a mit einem der inneren Anschlüsse 31b, welcher sich an einer Position befindet, welche von derjenigen des äußeren Anschlusses 31a um den vorbestimmten Winkel entgegen der Richtung des Uhrzeigersinns getrennt ist. Wie in 4 dargestellt ist, verbindet jeder Verbindungsabschnitt 32c bei der oberen zweiten Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils einen der äußeren Anschlüsse 32a mit einem der inneren Anschlüsse 32b, welcher sich an einer Position befindet, welche von derjenigen des äußeren Anschlusses 32a um den vorbestimmten Winkel in der Richtung im Uhrzeigersinn getrennt ist. Darüber hinaus erstrecken sich die Verbindungsabschnitte 31c und 32c bei der vorliegenden Ausführungsform entlang einer Evolvente.
Die untere Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils ist dünner als die obere Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils und ist aus einem Material ausgebildet, welches einen geringen elektrischen spezifischen Widerstand aufweist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die untere Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils aus einem Kupfermaterial ausgebildet, und die obere Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils ist aus einem Messingmaterial ausgebildet. Bei den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils haben die unterschiedlichen Teile (die äußeren Anschlüsse 31a und 32a, die inneren Anschlüsse 31b und 32b und die Verbindungsabschnitte 31c und 32c) jeweils eine konstante Dicke.
Die Verbindungsabschnitte 31c bei der unteren Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils sind gebogen, um bezüglich der äußeren Anschlüsse 31a und der inneren Anschlüsse 31b axial nach unten hervorzuragen. Um ein visuelles Verständnis zu erleichtern, stellt 1 Querschnitte entlang der Verbindungsabschnitte 31c und 32c dar. Darüber hinaus liegen die Verbindungsabschnitte 32c bei der oberen Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils in derselben Ebene wie die äußeren Anschlüsse 32a und die inneren Anschlüsse 32b. Wenn die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils übereinander liegen, kommen die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in Kontakt miteinander und die inneren Anschlüsse 31b und 32b kommen in Kontakt miteinander, und zwar in der Richtung, in welcher sie übereinander liegen. Die Verbindungsabschnitte 31c und 32c kommen nicht miteinander in Kontakt.
Die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils sind aneinander gecrimpt und befestigt. Im Detail weisen die äußeren Anschlüsse 31a und die inneren Anschlüsse 31b bei der unteren Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils Löcher 31d und 31e (siehe 6(a)) auf, welche vorher ausgebildet worden sind. Die äußeren Anschlüsse 32a und die inneren Anschlüsse 32b bei der oberen Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils weisen Vorsprünge 32d und 32e (siehe 6(a)), welche vorher ausgebildet worden sind, auf. Die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils sind derart angeordnet, dass sich, wenn sie übereinander liegen, die Vorsprünge 32d und 32e durch die Löcher 31d und 31e (siehe 6(b)) erstrecken, um gecrimpt werden zu können. Das Crimpen verformt die Spitzen der Vorsprünge 32d und 32e und überdeckt die Öffnungen der Löcher 31d und 31e, so dass die Vorsprünge 32d und 32e an den entsprechenden Löchern 31d und 31e (siehe 6(b)) befestigt sind. Das Kurzschlussteil 12 mit dieser Struktur verbindet die vierundzwanzig äußeren Anschlüsse 31a und 32a, welche mit Abständen von 120 Grad angeordnet sind, und die vierundzwanzig inneren Anschlüsse 31b und 32b, welche mit Abständen von 120 Grad angeordnet sind, elektrisch.
Bei den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils der vorliegenden Erfindung sind die äußeren Anschlüsse 31a und 32a mittels Punktschweißen zusammengeschweißt und die inneren Anschlüsse 31b und 32b sind mittels Punktschweißen zusammengeschweißt (nicht dargestellt). Im Detail werden die Oberflächen der Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils bei der vorliegenden Erfindung vorab mit Zinn beschichtet. Das vorab ausgeführte Schweißen schmelzt die Zinnbeschichtung zwischen den äußeren Anschlüssen 31a und 32a oder zwischen den inneren Anschlüssen 31b und 32b und verbindet diese. Dies verringert den Kontaktwiderstand und hält ihn konstant.
Der Kurzschlussisolator 22 ist aus einem warm verformbaren Kunststoff hergestellt und unterscheidet sich beim Material von dem Hauptkörperisolator 14, welcher aus einem wärmehärtbaren Kunststoff hergestellt ist. Der Kurzschlussisolator 22 hält Teile des Kurzschlussleiters 21 oder die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils (die äußeren Anschlüsse 31a und 32a, die inneren Anschlüsse 31b und 32b und die Verbindungsabschnitte 31c und 32c) voneinander beabstandet. Der Kurzschlussisolator 22 ist auch in der Richtung angeordnet, in welcher die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils übereinander liegen, oder er ist auf beiden Seiten in der axialen Richtung angeordnet, um den Kurzschlussleiter 21 (die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils) außer die äußeren Anschlüsse 31a und 32a zu überdecken und einzubetten.
Ein Vorsprung 22a, welcher sich von dem axialen Endabschnitt des Kommutatorhauptkörpers 11 erstreckt, ist ganzheitlich mit dem Kurzschlussisolator 22 ausgebildet. Darüber hinaus weist der Kurzschlussisolator 22 einen Abschnitt 22b mit einem großen Durchmesser an einem Basisendabschnitt des Vorsprungs 22a auf. Der Abschnitt 22b mit dem großen Durchmesser ragt in der axialen Richtung von dem axialen Endabschnitt des Kommutatorhauptkörpers 11 nach unten hervor und besitzt einen Außendurchmesser, welcher größer als der Außendurchmesser des Vorsprungs 22a ist. Der Innendurchmesser des röhrenförmigen Kurzschlussisolators 22 ist gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 14a des Hauptkörperisolators 14. Der Kurzschlussisolator 22 ermöglicht, dass der zylindrische Abschnitt 14a dort hinein eingepasst werden kann. Der Kurzschlussisolator 22 weist einen kreisförmigen Querschnitt (siehe 1) in einer Weise auf, dass sich sein Außendurchmesser stetig von dem Abschnitt 22b mit dem großen Durchmesser zu dem Vorsprung 22a ändert.
Der Außendurchmesser des Kurzschlussteils 22, das heißt, der Außendurchmesser des Abschnitts 22b mit dem großen Durchmesser, welcher dem Außendurchmesser in der Nähe des Kurzschlussleiters 21 entspricht, ist etwas kleiner als die zylindrische Oberfläche, entlang welcher die Kommutatorteile 13 entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Das Kurzschlussteil 12 ist auf dem axialen Endabschnitt des Kommutatorhauptkörpers 11 angeordnet, damit seine äußeren Anschlüsse 31a und 32a mit den Kommutatorteilen 13 elektrisch verbunden sind. Im Detail sind die unteren Enden der Kommutatorteile 13 derart ausgebildet, dass sie Vertiefungen 13b (siehe 8(a)) aufweisen, welche den äußeren Anschlüssen 31a und 32a entsprechen. In einem Zustand, in welchem die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in den Vertiefungen 13b angeordnet sind, werden die zwei Seitenwände der Vertiefungen 13b gecrimpt. Die gecrimpten Wände sind verformt, um die äußeren Anschlüsse 31a und 32a teilweise zu überdecken. Als Ergebnis ist das Kurzschlussteil 12 an dem Kommutatorhauptkörper 11 (siehe 8(b)) befestigt.
8(a) und 8(b) stellen den Kurzschlussisolator 22 des Kurzschlussteils 12 nicht dar und stellen schematisch nur den Kurzschlussleiter 21 des Kurzschlussteils 12 dar. 8(b) stellt darüber hinaus eine Stanzvorrichtung 41 dar, welche zum Crimpen eingesetzt wird. Wie in 1 dargestellt ist, wird der zylindrische Abschnitt 14a des Hauptkörperisolators 14 in den Kurzschlussisolator 22 eingepasst. Darüber hinaus wird die Umgebung des Kurzschlussleiters 21 in dem Kurzschlussisolator 22 in einem Zwischenraum aufgenommen, welcher sich innerhalb des axialen Endabschnitts des Kommutatorhauptkörpers 11 befindet.
Wie in 1 dargestellt ist, sind der Ankerkern 3 und der Kommutator 4 der vorab beschriebenen Struktur in der axialen Richtung bezüglich der Rotationswelle 2 ausgerichtet, welche durch den röhrenförmigen Abschnitt 3a und den zylindrischen Abschnitt 14a eingeführt ist. Darüber hinaus kommt der Kommutator 4 an der distalen Oberfläche des Vorsprungs 22a in Kontakt mit dem röhrenförmigen Abschnitt 3a des Ankerkerns 3. Der Vorsprung 22a fungiert als eine Führung, welche die Wicklung 5 oder den so genannten überkreuzenden (crossover) Draht 5a hält, welcher sich von einem Drahtverbindungsabschnitt 13a eines Kommutatorteils 13 zu einem vorbestimmten Zahn 3b erstreckt, der sich an einer Position befindet, welche von derjenigen des Drahtverbindungsabschnitts 13a in der Umfangsrichtung getrennt ist. Genauer führt der Vorsprung 22a die Wicklung 5, um zu verhindern, dass die Wicklung 5 in einen direkten Kontakt mit der Rotationswelle 2 kommt oder um zu verhindern, dass jede Wicklung 5 scharf mit einer scharfen Krümmung gebogen wird.
Nun wird das Verfahren zur Herstellung des Kommutators 4 für den Anker 1 mit der vorab beschriebenen Struktur beschrieben. Zuerst wird ein Verfahren zur Herstellung des Kurzschlussteils 12 beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Kurzschlussteils 12 umfasst einen Stanzvorgang, einen Vorgang eines Übereinanderlegens, einen Isolatorfüllvorgang und einen Vorgang eines Entfernens.
Bei dem Stanzvorgang, wie er in 3 und 4 dargestellt ist, werden leitende Platten 55 und 56 in einer Weise ausgestanzt, dass die Verbindungsabschnitte 31c und 32c in den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils beabstandet voneinander ausgebildet werden, und innere Verbindungsabschnitte 51 und 52 und äußere Verbindungsabschnitte 53 und 54 zum ringförmigen Verbinden der Verbindungsabschnitte 31c und 32c werden an der inneren Seite bzw. der äußeren Seite in der radialen Richtung ausgebildet. In diesem Zustand werden die leitenden Platten 55 und 56 in einer Weise ausgestanzt, dass die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet aus gebildet sind, und dass die inneren Anschlüsse 31b und 32b in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet ausgebildet sind. Gleichzeitig werden die Löcher 31d und 31e und die Vorsprünge 32d und 32e ausgebildet. Darüber hinaus werden gleichzeitig die Verbindungsabschnitte 31c bei der ersten Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils derart gebogen, dass sie zu einer Seite in der axialen Richtung von den äußeren Anschlüssen 31a und den inneren Anschlüssen 31b hervorragen.
Die leitenden Platten 55 und 56 werden in einer Richtung ausgestanzt, welche entgegengesetzt zu der Richtung liegt, in welcher sich die Oberflächen der zwei Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils einander gegenüberliegen. Genauer gesagt wird die leitende Platte 55, welche der ersten Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils entspricht, in 1 nach unten ausgestanzt. Die leitende Platte 56, welche der zweiten Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils entspricht, wird in 1 nach oben ausgestanzt. Darüber hinaus ist die leitende Platte 55, welche der ersten Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils entspricht, dünner als die leitende Platte 56, welche der zweiten Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils entspricht, und sie ist aus einem Material ausgebildet, welches einen kleineren elektrischen spezifischen Widerstand als die leitende Platte 56 aufweist. Die leitende Platte 55 ist aus einem Kupfermaterial ausgebildet, und die leitende Platte 56 ist aus einem Messingmaterial ausgebildet. Eine Zinnbeschichtung wird auf die Oberflächen der leitenden Platten 55 und 56 aufgebracht.
Bei dem Vorgang des Übereinanderlegens werden die zwei leitenden Platten 55 und 56, welche ausgestanzt worden sind, übereinander gelegt, wie es in 5 dargestellt ist. Dabei werde die Vorsprünge 32d und 32e durch die Löcher 31d und 31e (siehe 6(a)) eingeführt und in diesem Zustand gecrimpt. Als Ergebnis werden die Spitzen der Vorsprünge 32d und 32e derart verformt, dass sie die Öffnungen der Löcher 31d und 31e überdecken und dass die zwei leitenden Platten 55 und 56 (einschließlich der Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils) miteinander befestigt sind (siehe 6(b)).
Nach dem Crimpen werden die äußeren Anschlüsse 31a und 32a und die inneren Anschlüsse 31b und 32b darüber hinaus punktgeschweißt. Im Detail wird die Zinnbeschichtung zwischen den äußeren Anschlüssen 31a und 32a und zwischen den inneren Anschlüssen 31b und 32b geschmolzen, um die Anschlüsse miteinander zu verbinden.
Bei dem Isolatorfüllvorgang wird der Kurzschlussisolator 22 in den leitenden Platten 55 und 56 ausgebildet, wie es in 5 durch doppelt gestrichelte Linien dargestellt ist. Im Detail werden die übereinander liegenden leitenden Platten 55 und 56 in einer Form (nicht dargestellt) angeordnet, und geschmolzenes Harzmaterial wird in den Zwischenraum zwischen verschiedenen Teilen (den äußeren Anschlüssen 31a und 32a und den inneren Anschlüssen 31b und 32b) gefüllt und verfestigt, um so den Vorsprung 22a und so weiter auszubilden. Dadurch wird ein Harzabschnitt einschließlich des Kurzschlussisolators 22 ausgebildet.
Das dabei verwendete Harzmaterial ist ein wärmehärtbares Harzmaterial. Das geschmolzene Harzmaterial wird zuerst in Zwischenräume zwischen den Verbindungsabschnitten 31c und den Verbindungsabschnitten 32c entlang der Längsrichtung der beiden Verbindungsabschnitte 31c und 32c injiziert, wie es durch einen Pfeil J1 in 7 dargestellt ist. Dann fließt das Harzmaterial durch Zwischenräume zwischen den Verbindungsabschnitten 31c und Zwischenräume zwischen den Verbindungsabschnitten 32c in der Dickenrichtung der Verbindungsabschnitte 31c und 32c zu anderen Teilen einschließlich eines Teils, welches dem Vorsprung 22a entspricht, wie es durch einen Pfeil J2 in 7 dargestellt ist. Dabei wird der Harzabschnitt einschließlich des Kurzschlussisolators 22 ausgebildet. Die Formen Ka und Kb umfassen einen Durchgang Kc, um in den Zwischenraum zwischen den Verbindungsabschnitten 31c und den Verbindungsabschnitten 32c zuerst das geschmolzene Harzmaterial zu injizieren. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie es durch den Pfeil J1 in 5 dargestellt ist, das geschmolzene Harzmaterial von dem Zwischenraum zwischen Benachbarten der inneren Anschlüsse 31b und 32b injiziert. Dementsprechend ist der Durchgang Kc in den Formen Ka und Kb in Übereinstimmung mit den inneren Anschlüssen 31b und 32b ausgebildet. Ein Zulauf Kd um Harzmaterial zu dem Durchgang Kc zu schicken, wie es durch einen Pfeil J3 dargestellt ist, ist an einer Stelle ausgebildet, welche der Mitte der Rotationswelle 2 entspricht.
Als Nächstes werden bei dem Vorgang des Entfernens die inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52 und die äußeren Verbindungsabschnitte 53 und 54 der leitenden Platten 55 und 56 entfernt. Dies schließt die Fertigung des Kurzschlussteils 12, welches in 2 dargestellt ist, ab.
Als Nächstes wird bei einem Kommutatorherstellungsvorgang das Kurzschlussteil 12 an einem Zwischenteil angebracht, welches der Kommutatorhauptkörper 11 wird. Im Detail wird bei einem Vorgang, welcher getrennt von den Herstellungsvorgängen des Kurzschlussteils 12 ausgeführt wird, das Zwischenteil (nicht dargestellt) gefertigt, indem der Hauptkörperisolator 14 in einem leitenden röhrenförmigen Teil (nicht dargestellt) ausgebildet wird, welches die Kommutatorteile 13 umfasst. Das leitende röhrenförmige Teil wird in einer Form (nicht dargestellt) angeordnet und geschmolzenes Harzmaterial wird in die Form gefüllt und verfestigt, um den zylindrischen Abschnitt 14a bei dem leitenden röhrenförmigen Teil auszubilden (Vorgang eines Ausbildens des Hauptkörperisolators). Das Harzmaterial, welches für die Ausbildung verwendet wird, ist ein wärmehärtbares Harz (Phenolharz usw.), welches vorab beschrieben ist. Die Form, welche für die Ausbildung verwendet wird, weist Vorsprünge (nicht dargestellt) auf, um die Vertiefung 13b auszubilden (siehe 8(a)). Daher werden die Vertiefungen 13b in dem leitenden röhrenförmigen Teil mit der Form ausgebildet, welche den Harzabschnitt (Hauptkörperisolator 14) formt, wenn die Form eingespannt wird (Vorgang eines Ausbildens einer Vertiefung).
Das Kurzschlussteil 12 wird an dem axialen Endabschnitt des Zwischenteils befestigt, welches den Kommutatorhauptkörper 11 umfasst, so dass seine äußeren Anschlüsse 31a und 32a elektrisch mit den Kommutatorteilen 13 verbunden sind. Im Detail wird das Kurzschlussteil 12 in einem Zustand, in welchem die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in den Vertiefungen 13b angeordnet sind, einem Crimpen unterzogen. Genauer gesagt werden in einem Zustand, in welchem die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in den Vertiefungen 13b angeordnet sind, zwei Wände der Vertiefungen 13b durch die Stanzvorrichtung 41 gecrimpt, so dass die gecrimpten Wände teilweise die äußeren Anschlüsse 31a und 32a überdecken (siehe 8(b)). Der gecrimpte Abschnitt der äußeren Anschlüsse 31a und 32a und die Vertiefungen 13b werden durch Laserschweißen geschweißt und stabil befestigt.
Als Nächstes wird das leitende röhrenförmige Teil in der Umfangsrichtung ausgeschnitten, um eine Mehrzahl (vierundzwanzig) der Kommutatorteile 13 auszubilden. Dies schließt die Herstellung des Kommutators 4 ab. In diesem Zustand sind die Drahtverbindungsabschnitte 13a des Kommutators 4 noch nicht gebogen und die Wicklungen 5 werden noch nicht bei den Drahtverbindungsabschnitten 13a eingehakt.
Als Nächstes werden in einem vorläufigen Montagevorgang der Ankerkern 3 und der Kommutator 4 mit der Rotationswelle 2 zusammengebaut, indem die Rotationswelle 2 in den Ankerkern 3 und den Kommutator 4 gedrückt wird. In diesem Zustand wird, um zu verhindern, dass die distale Oberfläche des Vorsprungs 22a in einen Kontakt mit dem röhrenförmigen Abschnitt 3a des Ankerkerns 3 kommt, ein Zwischenraum zwischen dem Vorsprung 22a und dem röhrenförmigen Abschnitt 3a des Ankerkerns 3 in der axialen Richtung ausgebildet.
Als Nächstes werden bei einem Wicklungsvorgang in einem Zustand, in welchem die Wicklungen 5 bei den Drahtverbindungsabschnitten 13a eingehakt sind, die Wicklungen 5 um vorbestimmte Zähne 3b des Ankerkerns 3 durch gebündeltes bzw. konzentriertes Wickeln oder verteiltes Wickeln gewickelt. In diesem Zustand wird der Abschnitt jeder Wicklung 5, welcher sich von dem entsprechenden Draht verbindungsabschnitt 13a zu dem entsprechenden vorbestimmten Zahn 3b erstreckt, das heißt der überkreuzende Draht 5a, mit dem Vorsprung 22a verflochten (er umgibt den Vorsprung) und durch diesen gehalten. Genauer gesagt wird der überkreuzende Draht 5a ohne einen direkten Kontakt mit der Rotationswelle 2 geführt, so dass er nicht scharf mit einer scharfen Krümmung gemäß dem Durchmesser der Rotationswelle 2 gebogen wird.
Bei einem Hauptmontagevorgang wird/werden der Ankerkern 3 oder/und der Kommutator 4 in einer Weise entlang der Rotationswelle 2 gedrückt und bewegt, dass die distale Oberfläche des Vorsprungs 22a gegen den röhrenförmigen Abschnitt 3a des Ankerkerns 3 gedrückt wird, wie es in 1 dargestellt ist. Dies schließt die Herstellung des Ankerkerns 1 ab.
Der Ankerkern 1 mit der vorab beschriebenen Struktur ermöglicht, dass ein elektrischer Strom nicht nur durch die Kommutatorteile 13, welche sich in einem direkten Kontakt mit den Anoden- und Katodenstrom führenden Bürsten befinden, sondern auch durch die Kommutatorteile 13, welche sich durch den Kurzschlussleiter 21 des Kurzschlussteils 12 in Kontakt mit den Brüsten befinden, fließt. Diese Struktur verringert die Anzahl der benötigten Anoden- und Katodenstrom führenden Bürsten und ermöglicht, dass der elektrische Strom gleichzeitig einer größeren Anzahl von Wicklungen 5 zugeführt wird.
Die Vorteile der vorliegenden Ausführungsform werden im Folgenden beschrieben.

(1) Indem das vorab ausgeführte Herstellungsverfahren eingesetzt wird, wird der Kurzschlussleiter 21 ausschließlich der äußeren Anschlüsse 31a und 32a in dem Kurzschlussteil 12 in dem Kurzschlussisolator 22 eingebettet. Dies verhindert ein Reiben bei dem Kurzschlussleiter 21 (Verbindungsabschnitte 31c und 32c) und verhindert, dass der Kurzschlussleiter 21 und die Wicklungen 5 gegeneinander reiben. Daher wird ein Schichtkurzschluss verhindert.

Darüber hinaus wird bei dem Isolatorfüllvorgang geschmolzenes Harzmaterial zuerst in den Zwischenraum zwischen die Verbindungsabschnitte 31c und die Verbindungsabschnitte 32c injiziert, so dass das injizierte Harzmaterial die Zwischenräume zwischen den Verbindungsabschnitten 31c und 32c ausfüllt und den Kurzschlussisolator 22 formt. Dies bewirkt den Druck, welcher erzeugt wird, wenn das Harzmaterial eingefüllt wird, um die Verbindungsabschnitte 31c und 32c der verschiedenen Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils voneinander in der Richtung, in welcher sie übereinander liegen, zu trennen. Daher wird verhindert, dass sich die Verbindungsabschnitte 31c und 32c zueinander verformen und in einen Kontakt kommen, und der Isolierungszustand der Verbindungsabschnitte 31c und 32c wird in einem befriedigenden Zustand gehalten. Demzufolge verhindert das Kurzschlussteil 12 und folglich der Kommutator 4 einfach einen Schichtkurzschluss.

(2) Bei dem Isolatorfüllvorgang wird geschmolzenes Harz von dem Zwischenraum zwischen benachbarten der inneren Anschlüsse 31b und 32b injiziert. Dadurch wird ermöglicht, dass mittels des Zulaufs Kd, welcher derart entlang der Achse der Formen Ka und Kb ausgebildet ist, dass er sich zu dem Durchgang Kc erstreckt (siehe 5 und 7) Material gleichmäßig und leicht radial zu injizieren ist. Wenn das geschmolzene Harzmaterial von dem Zwischenraum zwischen den Benachbarten der äußeren Anschlüsse 31a und 32a von der radial äußeren Seite der äußeren Anschlüsse 31a und 32a injiziert werden würde, wäre ein Zulauf mit einer komplizierten Struktur notwendig, um das geschmolzene Harz gleichmäßig zu injizieren und ein Formen wäre daher schwierig. Die vorliegende Ausführungsform vermeidet solch ein Problem.
(3) Bei dem Stanzvorgang, welcher vor dem Isolatorfüllschritt ausgeführt wird, werden leitende Platten 55 und 56 ausgestanzt, so dass die Verbindungsabschnitte 31c und 32c in den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils in der Umfangsrichtung getrennt voneinander ausgebildet werden. Während des Stanz vorgangs, wobei sich die verschiedenen Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils in einem übereinander liegenden Zustand befinden, werden die leitenden Platten 55 und 56 in Richtungen ausgestanzt, welche entgegengesetzt zueinander sind. Daher erstrecken sich, sogar wenn Grate während des Stanzvorgangs erzeugt werden, die Grate in Richtungen, welche in dem Zustand, in welchem die Platten übereinander liegen, entgegengesetzt zueinander sind. Dies verhindert, dass solche Grate der Verbindungsabschnitte 31c und 32c bei den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils fehlerhaft einander berühren und somit wird ein befriedigender Isolierungszustand beibehalten.
(4) Bei dem Stanzvorgang, welcher vor dem Isolatorfüllschritt ausgeführt wird, werden die leitenden Platten 55 und 56 gestanzt, so dass die Verbindungsabschnitte 31c und 32c, die äußeren Anschlüsse 31a und 32a und die inneren Anschlüsse 31b und 32b in den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils in der Umfangsrichtung getrennt voneinander ausgebildet werden. Gleichzeitig werden die leitenden Platten 55 und 56 gestanzt, um die äußeren Verbindungsabschnitte 53 und 54, welche ringförmig die radial äußere Seite der äußeren Anschlüsse 31a und 32a verbinden, und die inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52, welche ringförmig die radial innere Seite der inneren Anschlüsse 31b und 32b verbinden, auszubilden. Bei dem Vorgang des Entfernens, welcher nach dem Isolatorfüllvorgang ausgeführt wird, werden die äußeren Verbindungsabschnitte 53 und 54 und die inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52 entfernt. Dadurch werden die Abstände der Verbindungsabschnitte 31c und 32c in der Umfangsrichtung der äußeren Verbindungsabschnitte 53 und 54 und der inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52 bei dem Isolatorfüllvorgang beibehalten und aufrecht erhalten. Daher sind andere Abstandvorrichtungen nicht notwendig, um die Abstände der Verbindungsabschnitte 31c und 32c aufrecht zu erhalten, und daher wird ein befriedigender Isolierungszustand beibehalten.
(5) Bei dem Kommutatorherstellungsvorgang wird das Kurzschlussteil 12 an dem Zwischenteil befestigt, in welchem der Hauptkörperisolator 14 zu dem im Allge meinen zylindrischen leitenden röhrenförmigen Teil einschließlich der Kommutatorteile 13 geformt wird. Demzufolge werden der Hauptkörperisolator 14 und der Kurzschlussisolator 22 getrennt ausgebildet. Dies steht im Gegensatz zu einem Vorgang, bei welchem der Hauptkörperisolator 14 des Kommutatorhauptkörpers 11 und der Kurzschlussisolator 22 des Kurzschlussteils 12 gleichzeitig aus demselben Material geformt werden.

Daher kann bei der vorliegenden Erfindung zum Beispiel auch wenn der Kommutator 4 von einem Typ ist, welcher das Kurzschlussteil 12 umfasst, oder wenn ein Kommutator eines anderen Typs, welcher kein Kurzschlussteil 12 aufweist, verwendet wird, der Kommutatorhauptkörper 11 der vorliegenden Erfindung allgemein verwendet werden. Dies ermöglicht ein Standardisieren des Kommutatorhauptkörpers 11 und ermöglicht somit eine Verringerung der Kosten.
Bei der vorliegenden Erfindung sind der Hauptkörperisolator 14 des Kommutatorhauptkörpers 11 und der Kurzschlussisolator 22 des Kurzschlussteils 12 aus verschiedenen Materialien ausgebildet. Daher wird zum Beispiel, indem der Hauptkörperisolator 14 aus einem Material mit herausragenden Wärmeexpansions- und Kontraktionseigenschaften und einer hohen mechanischen Festigkeit (bei der vorliegenden Erfindung einem wärmehärtbaren Harz, nämlich einem Phenolharz) ausgebildet ist, eine Verschiebung der Kommutatorteile 13 in der radialen Richtung verringert. Darüber hinaus ist das Kurzschlussteil 12 einschließlich des Kurzschlussisolators 22 auf dem axialen Endabschnitt des Kommutatorhauptkörpers 11 angeordnet. Daher bewirkt, auch wenn der Kurzschlussisolator 22 aus einem Material mit relativ schlechten Wärmeexpansions- und Kontraktionseigenschaften und einer relativ schlechten mechanischen Festigkeit (einem warm verformbaren Harz bei der vorliegenden Ausführungsform) ausgebildet ist, der Kurzschlussisolator 22 keine Verschiebung der Kommutatorteile 13 in der radialen Richtung. Daher kann der Kurzschlussisolator 22 aus einem Material mit relativ schlechten Wärmeexpansions- und Kontraktionseigenschaften und einer relativ geringen mechanischen Festigkeit (bei der vorliegenden Erfindung aus ei nem warm verformbaren Harz) ausgebildet werden, um das Kurzschlussteil 12 mit geringen Kosten herzustellen und eine Recyclingfähigkeit zu ermöglichen.

(6) Bei dem Ausbildungsvorgang der Vertiefung, welcher vor dem Kommutatorherstellungsvorgang durchgeführt wird, werden die Vertiefungen 13b in dem axialen Endabschnitt des leitenden röhrenförmigen Teils ausgebildet, welches das Zwischenteil (mit den Kommutatorteilen 13) ist. Bei dem Kommutatorherstellungsvorgang wird ein Crimpen mit der Stanzvorrichtung 41, welche breiter als die Vertiefungen 13b ist, in einem Zustand, bei welchem die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in den Vertiefungen 13b angeordnet sind, durchgeführt. Dabei werden die zwei Wände jeder Vertiefung 13b gecrimpt und die äußeren Anschlüsse 31a und 32a werden mit den zwei gecrimpten Wänden überdeckt. Daher ist das Kurzschlussteil 12 stabil befestigt und der Widerstand der Kommutatorteile 13 und des Kurzschlussleiters 21 wird abgesenkt.
(7) Die Vertiefungen 13b werden durch die Form ausgebildet, welche bei dem Ausbildungsvorgang des Hauptkörperisolators verwendet wird, welcher den Harzabschnitt einschließlich des Hauptkörperisolators 14 formt, indem das leitende röhrenförmige Teil mit den Kommutatorteilen 13 in der Form aufgenommen wird. Dabei werden der Ausbildungsvorgang des Hauptkörperisolators und der Ausbildungsvorgang der Vertiefungen gleichzeitig durchgeführt. Daher kann die Anzahl der Vorgänge und die Menge der Stanzvorrichtungen im Vergleich zu einem Verfahren, wobei der Ausbildungsvorgang der Vertiefungen getrennt durchgeführt wird, verringert werden.

Das Herstellungsverfahren und das Kurzschlussteil und der Kommutator, welche durch dieses Verfahren hergestellt werden, können folgendermaßen abgeändert werden.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform umfasst der Kommutator die vierundzwanzig Kommutatorteile 13, welche in Abständen von 120 Grad kurzge schlossen sind. Jedoch kann die Anzahl der Kommutatorteile 13, welche der Kommutator 4 aufweist, davon verschieden sein, und der Kurzschlusswinkelabstand der kurzgeschlossenen Kommutatorteile 13 kann unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann ein Kommutator sechzehn Segmente umfassen, welche in Abständen von 180 Grad kurzgeschlossen sind. In diesem Fall wird die Struktur des Kurzschlussteils 12 entsprechend geändert.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform sind die Verbindungsabschnitte 31c bei der unteren Anordnungsgruppe 31 des Kurzschlussteils bezüglich der äußeren Anschlüsse 31a und der inneren Anschlüsse 31b axial nach unten gebogen. Daher stehen die Verbindungsabschnitte 31c und 32c in der Richtung, in welcher sie übereinander liegen, nicht miteinander in Kontakt. Dies kann jedoch geändert werden, indem andere Strukturen verwendet werden, solange verhindert wird, dass die Verbindungsabschnitte miteinander in Kontakt stehen.
Zum Beispiel können, wie es in 9 dargestellt ist, die Verbindungsabschnitte 61a und 62a bei den zwei Anordnungsgruppen 61 und 62 des Kurzschlussteils bezüglich der äußeren Anschlüsse 61b und 62b und der inneren Anschlüsse 61c und 62c in eine Richtung gebogen werden, in welcher die Verbindungsabschnitte 61a und 62a voneinander beabstandet sind, so dass die Verbindungsabschnitte 61a und 62a nicht in der Richtung, in welcher sie übereinander liegen, in Kontakt kommen. Bei solch einer Änderung kann der Zwischenraum in der Richtung, in welcher die Verbindungsabschnitte übereinander liegen, zwischen den Verbindungsabschnitten 61a und den Verbindungsabschnitten 62a leicht erweitert werden. Somit wird geschmolzenes Harzmaterial einfach zuerst in den Zwischenraum in der Richtung, in welcher die Verbindungsabschnitte übereinander liegen, zwischen die Verbindungsabschnitte 61a und die Verbindungsabschnitte 62a injiziert. Das heißt, der Isolatorfüllvorgang wird vereinfacht durchgeführt.
Darüber hinaus können, wie es in 10 dargestellt ist, die Verbindungsabschnitte 71a und 72a bei den zwei Anordnungsgruppen 71 und 72 des Kurzschlussteils derart ausgebildet werden, dass sie dünner als die äußeren Anschlüsse 71b und 72b und die inneren Anschlüsse 71c und 72c sind. In diesem Fall kommen die Verbindungsabschnitte 71a und 72a in der Richtung, in welcher sie übereinander liegen, nicht miteinander in Kontakt.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform verbinden die Verbindungsabschnitte 31c und 32c bei den Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils die äußeren Anschlüsse 31a und 32a und die inneren Anschlüsse 31b und 32b entsprechend, welche an Positionen angeordnet sind, die voneinander durch den vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung getrennt sind. Es ist jedoch nur erforderlich, dass die Verbindungsabschnitte bei mindestens einer der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils die äußeren Anschlüsse und die inneren Anschlüsse verbinden, welche an Positionen angeordnet sind, die voneinander durch den vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung getrennt sind.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform erstreckt sich jeder der Verbindungsabschnitte 31c und 32c entlang einer Evolvente. Die Verbindungsabschnitte 31c und 32c können jedoch entlang anderer Kuren oder einfach entlang einer geraden Linie ausgebildet sein.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform ist eine der Anordnungsgruppen 31 des Kurzschlussteils derart ausgebildet, dass sie dünner als die andere Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Weise eingeschränkt, und die zwei Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils können zum Beispiel dieselbe Dicke aufweisen.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform ist eine der Anordnungsgruppen 31 des Kurzschlussteils aus einem Material ausgebildet, welches einen kleineren elektrischen spezifischen Widerstand als das Material besitzt, welches für die andere Anordnungsgruppe 32 des Kurzschlussteils verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt. Die zwei Anordnungs gruppen des Kurzschlussteils können zum Beispiel aus demselben Material ausgebildet sein oder dieselbe Dicke aufweisen.
Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform sind der Hauptkörperisolator 14 des Kommutatorhauptkörpers 11 und der Kurzschlussisolator 22 des Kurzschlussteils 12 aus verschiedenen Materialien ausgebildet. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht auf diese Struktur beschränkt sein. Der Hauptkörperisolator und der Kurzschlussisolator können zum Beispiel beide aus einem wärmehärtbaren Harz (einem Phenolharz usw.) ausgebildet sein.
Bei dem Isolatorfüllvorgang wird geschmolzenes Harzmaterial in den Zwischenraum zwischen den inneren Anschlüssen 31b und 32b injiziert, welche in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Wenn jedoch das geschmolzene Harzmaterial zuerst in den Zwischenraum zwischen einem der Verbindungsabschnitte 31c und der Verbindungsabschnitte 32c injiziert wird, kann das geschmolzene Harzmaterial auch von anderen Stellen injiziert werden, wie z.B. zwischen den äußeren Anschlüssen 31a und 32a.
Bei dem Stanzvorgang werden die leitenden Platten 55 und 56 in Richtungen gestanzt, in welchem sich die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils in einem Zustand, in welchem sie aufeinander liegen, voneinander abwenden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die leitenden Platten 55 und 56 können in andere Richtungen gestanzt werden.
Bei dem Stanzvorgang werden die leitenden Platten 55 und 56 gestanzt, um die äußeren Verbindungsabschnitte 53 und 54 und die inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52 auszubilden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die leitenden Platten 55 und 56 können derart gestanzt werden, dass entweder die äußeren Verbindungsabschnitte 53 und 54 oder die inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52 ausgebildet werden. Darüber hinaus können die leitenden Platten 55 und 56 derart gestanzt werden, dass weder die äußeren Ver bindungsabschnitte 53 und 54 noch die inneren Verbindungsabschnitte 51 und 52 ausgebildet werden. In solch einem Fall muss der Isolatorfüllvorgang ausgeführt werden während der Abstand zwischen den Verbindungsabschnitten 31c und 32c durch Verfahren, welche sich von der vorab ausgeführten Ausführungsform unterscheiden, beibehalten wird.
Bei dem Kommutatorherstellungsvorgang wird das Kurzschlussteil 12 befestigt, indem ein Crimpen mit der Stanzvorrichtung in einem Zustand durchgeführt wird, in welchem die äußeren Anschlüsse 31a und 32a in den Vertiefungen angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Kurzschlussteil 12 kann durch andere Verfahren, wie z.B. Schweißen, befestigt werden.
Die Anordnungsgruppen 31 und 32 des Kurzschlussteils sind miteinander durch Crimpen und Schweißen befestigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Befestigen kann durch andere Verfahren, wie z.B. nur durch Schweißen, durchgeführt werden. Darüber hinaus muss das Schweißen der vorab ausgeführten Ausführungsform nicht durchgeführt werden. Alternativ kann eine andere Art des Schweißens als das Punktschweißen durchgeführt werden. Bei der vorab ausgeführten Ausführungsform wird die Zinnbeschichtung, welche vorab aufgetragen wird, geschmolzen und verbunden. Basismaterialien können jedoch vor dem Verbinden geschmolzen werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils, welches einen Kurzschlussleiter, welcher eine Mehrzahl von Kommutatorteilen, welche um eine Rotationsachse eines Motors herum angeordnet sind, kurzschließt, und einen Kurzschlussisolator für den Kurzschlussleiter aufweist, wobei der Kurzschlussleiter eine erste und eine zweite Anordnungsgruppe (31, 32), welche in einem übereinander liegenden Zustand angeordnet sind, aufweist, wobei jede der Anordnungsgruppen (31, 32) des Kurzschlussteils eine Mehrzahl von äußeren Anschlüssen (31a, 32a), welche in der Nähe der Kommutatorteile (13) um die Rotationsachse herum angeordnet sind, eine Mehrzahl von inneren Anschlüssen (31b, 32b), welche von den äußeren Anschlüssen her innen um die Rotationsachse herum angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten (31c, 32c), welche die äußeren Anschlüsse mit den inneren Anschlüssen verbinden, aufweist, wobei die äußeren Anschlüsse einander und die inneren Anschlüsse einander zwischen jeder der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils berühren, wobei die Verbindungsabschnitte nicht in einem Kontakt zwischen jeder der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils gehalten werden, wobei die Verbindungsabschnitte bei der ersten und/oder der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils die äußeren Anschlüsse und die inneren Anschlüsse, welche voneinander um einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung getrennt sind, verbinden, und wobei der Kurzschlussleiter in dem Kurzschlussisolator eingebettet ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: einen Isolatorfüllschritt zum Formen des Kurzschlussisolators, indem geschmolzenes Harzmaterial zwischen Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte in der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einer Form übereinander liegen, entlang einer Längsrichtung der Verbindungsabschnitte eingefüllt wird, so dass eingefülltes Harzmaterial Zwischenräume zwischen Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte in einer Dickenrichtung der Verbindungsabschnitte auffüllt.
Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anordnungsgruppe (31) des Kurzschlussteils dünner als die zweite Anordnungsgruppe (32) des Kurzschlussteils ausgebildet wird, und dass vor dem Isolatorfüllschritt ein Vorsprung (32d), welcher auf der zweiten Anordnungsgruppe (32) des Kurzschlussteils ausgebildet wird, angeordnet wird, um sich durch ein Loch (31d), welches in der ersten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils ausgebildet wird, zu erstrecken, wobei der Vorsprung gecrimpt wird, um die erste und die zweite Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils zu verbinden.
Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Harzmaterial zwischen Benachbarten der inneren Anschlüsse injiziert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: einen Stanzschritt um die erste und die zweite Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils von einer leitenden Platte vor dem Isolatorfüllschritt auszustanzen, wobei der Stanzschritt ein Ausstanzen der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils in einer Richtung umfasst, in welcher die erste und die zweite Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils voneinander abgewendet sind, wenn sie sich in einem übereinander liegenden Zustand befinden.
Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: einen Stanzschritt zum Ausstanzen der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils von einer leitenden Platte vor dem Isolatorfüllschritt, um so die Verbindungsabschnitte, die äußeren Anschlüsse und die inneren Anschlüsse, welche in der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils entsprechend voneinander beabstandet sind, auszubilden, und um so einen äußeren Verbindungsabschnitt zum Verbinden der äußeren Anschlüsse an einer radial äußeren Seite und/oder einen inneren Verbindungsabschnitt zum Verbinden der inneren Anschlüsse an einer radial inneren Seite auszubilden; und einen Entfernungsschritt, um nach dem Isolatorfüllschritt den äußeren Verbindungsabschnitt und/oder den inneren Verbindungsabschnitt zu entfernen.
Verfahren zur Herstellung eines Kommutators, umfassend: einen Befestigungsschritt zum Befestigen des Kurzschlussteils, welches durch das Verfahren zur Herstellung eines Kurzschlussteils nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt wird, an einem Kommutatorhauptkörper, welcher einen Hauptkörperisolator zum Halten der Kommutatorteile aufweist, oder an einem Zwischenteil, welches bei dem Vorgang einer Herstellung des Kommutatorhauptkörpers erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung eines Kommutators nach Anspruch 6, die Schritte umfassend: Ausbilden von Vertiefungen in einem axialen Endabschnitt des Kommutatorhauptkörpers oder des Zwischenteils vor dem Befestigungsschritt des Kurzschlussteils; und Befestigen des Kurzschlussteils an dem Kommutatorhauptkörper oder dem Zwischenteil, indem die äußeren Anschlüsse in den Vertiefungen angeordnet werden und die äußeren Anschlüsse mit einer Stanzvorrichtung in den Vertiefungen gecrimpt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Kommutators nach Anspruch 7, den Schritt umfassend: nach dem Anordnen der äußeren Anschlüsse in den Vertiefungen und dem Crimpen der äußeren Anschlüsse in den Vertiefungen mit einer Stanzvorrichtung, Schweißen des gecrimpten Abschnitts.
Vorrichtung zur Herstellung eines Kurzschlussteils, welches einen Kurzschlussleiter, welcher eine Mehrzahl von Kommutatorteilen, welche um eine Rotations achse eines Motors herum angeordnet sind, kurzschließt, und einen Kurzschlussisolator für den Kurzschlussleiter aufweist, wobei der Kurzschlussleiter eine erste und eine zweite Anordnungsgruppe (31, 32) des Kurzschlussteils, welche in einem übereinander liegenden Zustand angeordnet sind, aufweist, wobei jede der Anordnungsgruppen (31, 32) des Kurzschlussteils eine Mehrzahl von äußeren Anschlüssen (31a, 32a), welche in der Nähe der Kommutatorteile (13) um die Rotationsachse herum angeordnet sind, eine Mehrzahl von inneren Anschlüssen (31b, 32b), welche von den äußeren Anschlüssen her innen um die Rotationsachse herum angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten (31c, 32c), welche die äußeren Anschlüsse mit den inneren Anschlüssen verbinden, aufweist, wobei die äußeren Anschlüsse einander und die inneren Anschlüsse einander zwischen jeder der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils berühren, wobei die Verbindungsabschnitte nicht in einem Kontakt zwischen jeder der Anordnungsgruppen des Kurzschlussteils gehalten werden, wobei die Verbindungsabschnitte bei der ersten und/oder der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils die äußeren Anschlüsse und die inneren Anschlüsse, welche voneinander um einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung getrennt sind, verbinden, und wobei der Kurzschlussleiter in dem Kurzschlussisolator eingebettet ist, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: einen Durchgang zum Einfüllen von geschmolzenem Harzmaterial zwischen den Gegenüberliegenden der Verbindungsabschnitte bei der ersten und der zweiten Anordnungsgruppe des Kurzschlussteils, welche in einer Form übereinander liegen, entlang einer Längsrichtung der Verbindungsabschnitte, wobei das eingefüllte Harzmaterial Zwischenräume zwischen Benachbarten der Verbindungsabschnitte in einer Dickenrichtung der Verbindungsabschnitte auffüllt, um den Kurzschlussisolator zu formen.