DE19639389A1 - Motor für ein Kraftstoffsystem und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor, der im Kraftstoff verwendet wird und auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Ein herkömmliches Kraftstoffversorgungssystem, das eine Pumpe zum Ansaugen und Ausstoßen von Kraftstoff und einen Motor zum Antreiben der Pumpe hat, wobei der Motor und der Kraftstoff miteinander in Kontakt kommen, war weithin bekannt.

Eine Anschlußlitze zum elektrischen Anschließen der Schleifbürste an die Anschlußklemme des Motors wird für gewöhnlich aus Kupferdraht hergestellt. Durch Gießen und Sintern des Bürstenkörpers in einer solchen Art und Weise, daß darin ein Einsatzloch mit einem etwas größeren Durchmesser als jenem der Anschlußlitze ausgebildet ist, und durch Preßpassen der Basis der Anschlußlitze in das Einsatzloch mit Kupferpuder, was als sogenannte Kupferpuderfixiermethode bezeichnet wird, wird die Anschlußlitze in der Bürste befestigt.

Der Kollektor des Motors ist im allgemeinen auch aus Kupfer hergestellt und in mehrere Segmente unterteilt. Oft werden verschiedene Arten an Verunreinigungen in den Kraftstoff vermischt, abhängig von den Regionen in der Welt. Unter einer solchen Situation, wie in der JP-A-56-66446 offenbart, wurde ein Verfahren zum Überziehen von bloßliegenden Abschnitten aus Kupfer enthaltenden Teilen vorgeschlagen, um zu verhindern, daß leitende Teile wie eine Anschlußlitze oder dergleichen durch speziellen alkoholischen Kraftstoff korrodieren.

Als Ergebnis einer Langzeitforschung durch die Erfinder hat sich herausgestellt, daß Schwefelkomponenten, die als Verunreinigungen in den Kraftstoff gemischt sind, mit Kupferkomponenten des Motors reagieren, was Kupfersulfid (I) erzeugt, das heißt Kupfer (II)-Sulfid (chemische Formel: Cu₂s).

Cu₂S mit einer schwachen Leitfähigkeit hat einen ungünstigen Einfluß auf den Betrieb des Motors, da sich Cu₂S anhäuft, während es an den Kupferkomponenten klebt. Genauer gesagt sinken die Schwefelkomponenten in das Einsetzloch für die Anschlußlitze in der Richtung, wo das Loch weiter innen gebildet ist, wobei der Kraftstoff oder der in das Innere der gesinterten Bürste sinkende Kraftstoff allmählich das Einsatzloch mit dem Kraftstoff befüllt, was bewirkt, daß Schwefelkomponenten mit Kupferpuder reagieren, um die Anschlußlitze zu tragen. Als ein Ergebnis wird Cu₂S in den Zwischenräumen zwischen dem Kupferpuder erzeugt und angehäuft. Dementsprechend nimmt das Volumen des Kupferpuders mit einer Leitfähigkeit ab, während das Volumen von Cu₂S mit einer schwachen Leitfähigkeit zunimmt, woraus sich eine Zunahme des Kontaktwiderstandes und eine Herabsetzung des Pumpenlaufes ergibt. Wenn sich die Reaktion fortsetzt, sogar nachdem Cu₂S die Zwischenräume unter dem Kupferpuder aufgefüllt hat und Cu₂S weiterhin erzeugt wird, kann das Kupferpuder zum Abstützen der Anschlußlitze durch Druck durch Cu₂S nach oben gestoßen werden, so daß die Anschlußlitze nicht mehr getragen werden kann und von der Bürste fällt.

Andererseits erzeugen die Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff, die mit den gegenüberliegenden Oberflächen von mehreren Segmenten reagieren, die zur Gewährleistung der Isolierung aufgeteilt sind, Cu₂S. Das Anwachsen von Cu₂S bewirkt, daß sich die angrenzenden Segmente miteinander berühren, was einen elektrischen Strom erhöht, der in dem Motor fließt und die Pumpenfunktion reduziert.

In der vorstehenden Beschreibung wurde das mit Schwefel reagierende Metallmaterial bisher nur auf Kupfer beschränkt, jedoch haben die Erfinder herausgefunden, daß dieselbe Reaktion geschieht, sogar mit Kupferlegierungen, Silber und Silberlegierungen in verschiedenen Abstufungen.

Es wurden keine Ideen vorgeschlagen, um ein solches Problem zu lösen, nämlich um zu verhindern, daß das in dem Einsatzloch zum Befestigen der Anschlußlitze befindliche Metallpuder mit als Verunreinigung im Kraftstoff befindlichen Schwefel reagiert, oder ein derartiges Problem, nämlich um eine elektrische Verbindung zwischen den Spielräumen der Segmente zu verhindern, die elektrisch isoliert sein sollten, aufgrund von Ablagerungen die Leitfähigkeit besitzen, die in den Spielräumen zwischen den Segmenten gebildet werden.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und hat zur Aufgabe, ein Kraftstoffsystem zu schaffen, das ermöglicht, den Motor mit einem einfachen Verfahren zur Herstellung des Kraftstoffversorgungssystems optimal laufen zu lassen, sogar wenn Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff enthalten sind.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung kann ein elektrischer Motor im Kraftstoff angeordnet sein und eine Schleifbürste umfassen, die einen Bürstenkörper hat, der durch Sintern gebildet wird, so daß er ein Einsatzloch hat, eine Anschlußklemme, die einen Endabschnitt hat, der in dem Einsatzloch eingepaßt ist, einen Metallpuder, der in dem Einsatzloch angeordnet ist, zum festen Lagern der Anschlußlitze in dem Einsatzloch. Eine Oberfläche des Metallpuders ist mit einem leitfähigen Material bedeckt, das nicht mit Schwefel reagiert.

Gemäß der vorstehend genannten Konstruktion wird kein Kupfer (I)-Sulfid (Cu₂S), das heißt eine Mischung aus Schwefel und Kupfer auf der Oberfläche des Kupferpuders durch schwefeligen Kraftstoff erzeugt, da ein nicht mit Schwefel reagierendes Material auf dem Kupferpuder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschichtet ist. Deshalb werden die Anschlußlitze und die Schleifbürste kontinuierlich stark miteinander verklebt, ohne daß die Klebefestigkeit zwischen der Anschlußlitze und dem Kupferpuder der Schleifbürste geschwächt ist und die Anschlußlitze nicht abfällt. Deshalb ist es möglich, die Pumpenfunktion günstig zu erhalten und die Kraftstoffpumpe in einem guten Zustand zu betreiben, sogar in einer Region, wo schwefeliger Kraftstoff verwendet wird.

Desweiteren kann der Metallpuder ein Kupferpuder sein, der mit einem leitfähigen Material bedeckt ist, das nicht mit Schwefel reagiert.

Darüberhinaus kann ein leitfähiges Material, das nicht mit Schwefel reagiert, aus der Gruppe bestehend aus Zinn, Gold, Nickel, Zink und deren Legierungen davon ausgewählt werden.

Darüberhinaus kann die Anschlußlitze mit einem leitfähigen Material bedeckt werden, das nicht mit Schwefel reagiert.

Ferner kann der Metallpuder und die Anschlußlitze mit demselben leitfähigen Material wie Zinn bedeckt werden.

Ferner kann die Anschlußlitze aus einem Drahtmaterial hergestellt sein, das mit Zinn beschichtet ist.

Darüberhinaus kann der Motor einen Pumpenabschnitt zum Pumpen von Kraftstoff durch den Betrieb des Motors umfassen.

Ferner kann der Metallpuder aus der Gruppe bestehend aus Zinn, Gold, Nickel, Zink und deren Legierungen davon ausgewählt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein elektrischer Motor einen Kollektor, und der Kollektor umfaßt mehrere Segmente, die elektrisch voneinander getrennt sind. Jedes der Vielzahl von Segmenten hat eine gegenüberliegende Endseite gegenüber dem angrenzenden Segment und die gegenüberliegenden Endseiten sind mit einem Material beschichtet, das nicht mit Schwefel reagiert.

Gemäß der vorstehenden Konstruktion ist das nicht reagierende Material auf den gegenüberliegenden Endseiten beschichtet, die einander in der Umfangsrichtung der angrenzenden Segmente gegenüberliegen und es ist möglich, die Reaktion von Schwefelkomponenten, die im Kraftstoff enthalten sind, mit den Kupfersegmenten und die Erzeugung von Kupfer (II)- Sulfiden mit einer Leitfähigkeit an den Endseiten zu verhindern. Auf diese Art und Weise kann eine elektrische Verbindung der angrenzenden Segmente verhindert werden, um einen normalen Betrieb des Rotors aufrechtzuerhalten.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einem Herstellverfahren eines Elektromotors ein Kollektor in mehrere Segmente unterteilt, so daß jedes von den mehreren Segmenten eine gegenüberliegende Endseite gegenüber dem angrenzenden Segment hat und die gegenüberliegende Endseite ist mit einem Material beschichtet, das nicht mit Schwefel reagiert.

Gemäß dem vorstehenden Verfahren kann die gleiche Wirkung wie oben erhalten werden.

Die anderen Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden im Laufe der nun folgenden Beschreibung offensichtlich.

Zusätzliche Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen offensichtlich, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Rotor einer Kraftstoffpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 2 ist eine Querschnittansicht, die die Kraftstoffpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 3A ist eine Draufsicht, die einen Kollektor zeigt, bevor er in mehrere Segmente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geteilt wird, wohingegen Fig. 3B eine Seitenansicht ist, die den Kollektor zeigt, bevor er in mehrere Segmente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geteilt wird;

Fig. 4A ist eine Draufsicht, die den Kollektor zeigt, nachdem er in mehrere Segmente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geteilt wurde, wohingegen die Fig. 4B eine Seitenansicht ist, die den Kollektor zeigt, nachdem er in mehrere Segmente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geteilt wurde;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die den Rotor zeigt, bevor er mit Harz vergossen wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ist eine Querschnittansicht, die eine Einbaukonstruktion einer Schleifbürste und einer Anschlußlitze gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt; und

Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die einen Rotor zeigt, bevor er mit Harz vergossen wird, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Im Nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein erstes bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffpumpe für ein Kraftstoffversorgungssystem, in dem ein Motor gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Eine Kraftstoffpumpe 10, die in Fig. 2 gezeigt ist, wird in einen Kraftstofftank eines Fahrzeuges oder dergleichen eingebaut und liefert Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an die Kraftstoffeinspritzanlage eines Verbrennungsmotors.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Kraftstoffpumpe 10 aus einer Pumpe 10a zum Ansaugen des Kraftstoffes von einem Kraftstofftank (nicht gezeigt) und zum unter Druck setzen des Kraftstoffes, einem Motor 10b zum Antreiben der Pumpe 10a und einem Kraftstoffauslaßabschnitt 10c zum Auslassen des durch die Pumpe 10a unter Druck gesetzten Kraftstoffes aus der Kraftstoffpumpe heraus, zusammengesetzt.

Die Pumpe 10a hat eine C-förmige Pumpenkammer 30 zwischen einem Pumpendeckel 12 und einem Pumpengehäuse 13. Die Pumpenkammer 30 enthält ein drehbares scheibenförmiges Flügelrad 24 zum unter Druck setzen des Kraftstoffes. Der Pumpendeckel 12 und das Pumpengehäuse 13, die aus Aluminium hergestellt sind werden verstemmt und an einem Ende eines zylindrischen Gehäuses 11 befestigt. Sowohl der Pumpendeckel 12 als auch das Pumpengehäuse 13 können mit Phenolharz vergossen werden. Der von einem in dem Pumpendeckel 12 gebildeten Einlaß 31 in die Pumpenkammer 30 eingeführte Kraftstoff wird durch die Rotation des Flügelrades 24 unter Druck gesetzt und zu einer Motorkammer 32 des Motors 10b geliefert.

Der Motor 10b hat einen Rotor 20 und einen (nicht gezeigten) Magneten. Wenn an eine Spule 20a des Rotors 20, der in dem magnetischen Feld des Magneten von einem Verbindungszapfen 51 eines Verbinders 50 angeordnet ist, Strom angelegt wird, beginnt sich der Rotor 20 zu drehen. Eine Drehwelle 21 an der Druckseite des Rotors 20 wird durch ein Axiallager 22, das in dem zentralen konkaven Abschnitt des Pumpendeckels 12 preßeingepaßt ist, gelagert. Die Last der Drehwelle 21 in der Axialrichtung wird durch das Axiallager 22 sowie durch ein Lager 25 in der Radialrichtung abgestützt. Eine Kerbe 21a ist in der Axialrichtung an der Außenumfangswand der Drehwelle 21 vorgesehen und das Flügelrad ist an der Stelle, die die Kerbe 21a bildet, befestigt.

Der Magnet ist um den Außenumfang des Rotors 20 angeordnet, um einen vorbestimmten Luftspalt mit dem Rotor 20 zu bilden. Ein Kupferkollektor 40 ist an der Seite der Drehwelle 23 des Rotors 20 angeordnet.

Der Kollektor 40 ist in acht Segmente 41 geteilt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und zwischen jedem Paar der benachbarten Segmente sind Schlitze 42 gebildet. Zinn (Sn), das eine größere Sulfidbildungsenergie als Kupfer hat, ist auf den gegenüberliegenden Endseiten der jeweiligen Segmente in der Umfangsrichtung beschichtet, zur Bildung von Schlitzen 42 und Seitenoberflächen, um einen Kontakt zwischen den Segmenten abzutrennen. Kupfer weist nach außen, um einen Kontakt mit einer Schleifbürste (nicht gezeigt) für eine elektrische Verbindung zwischen der Schleifbürste und den Segmenten 41 an den oberen Endseiten der Segmente 41 herzustellen.

Ein Auslaßgehäuse 14 ist mit der anderen Kante des Gehäuses 11 verstemmt und daran befestigt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Verbindungszapfen 51 ist in dem Auslaßgehäuse 14 angeordnet, während ein spitzes Ende des Verbindungszapfens 51 zu einem Verbinder 50 bloß liegt. Der Verbindungszapfen 51 ist über eine Anschlußlitze 111 mit der Spule 20a verbunden, die um den Rotor 20 gewickelt ist (was später beschrieben wird), sowie mit einer Schleifbürste 110 und dem Kollektor 40 und auch mit einer Drosselspule 52 zum Entfernen von wechselnden Stromkomponenten des durch die Spule 20a gelieferten elektrischen Stromes.

Der Auslaßabschnitt 10c enthält ein Absperrventil 34 in einem Ausstoßauslaß 33, der im Inneren des Auslaßgehäuses 14 gebildet ist, so daß das Absperrventil einen Rückfluß von aus dem Ausstoßauslaß 33 ausgelassenem Kraftstoff verhindert.

Ein Betrieb der Kraftstoffpumpe 10 wird beschrieben.

Wenn elektrischer Strom an die Spule 20a geliefert wird, wird die Drehwelle 21 des Rotors 20 durch das Axiallager 22 und das Lager 25 abgestützt, um mit der Drehwelle 23, die durch ein Lager 26 abgestützt ist, zu drehen. Der über einen (nicht gezeigten) Filter aus dem Kraftstofftank in die Pumpenkammer 30 eingesaugte Kraftstoff wird in der Pumpenkammer 30 durch das Flügelrad 24 unter Druck gesetzt, das sich mit der Drehwelle 21 dreht, und wird an die Motorkammer 32 geliefert. Der an die Motorkammer 32 gelieferte Kraftstoff stößt das Absperrventil 34 in dem Ausstoßauslaß 33 auf und wird über eine Kraftstoffleitung (nicht gezeigt) aus dem Ausstoßauslaß 33 aus dem Kraftstofftank ausgestoßen.

Ein Verfahren zur Herstellung der Kraftstoffpumpe 10 wird beschrieben.

Kupfer wird an der Außenseite einer Oberfläche eines Basismaterials 40a des Kollektors 40 freigelegt, bevor er in Segmente aufgeteilt wird, wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist. Acht Klauen 43 sind einstückig mit der Seitenwand des Basismaterials 40a an Positionen gebildet, die den jeweiligen Segmenten 41 entsprechen, nachdem sie geteilt wurden. Ein Trägermaterial, das aus einem Kunstharz hergestellt ist, wird unterhalb des Basismaterials 40a geformt, wie in Fig. 3B gezeigt ist.

Das Basismaterial 40a wird in acht Segmente unterteilt, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Schlitze 42, die durch die Teilung gebildet werden, erstrecken sich zu dem geformten Stützelement 45, das die jeweiligen Segmente 41 voneinander isoliert hält. Der Kollektor 40, der in acht Segmente unterteilt ist, wird mit Zinn überzogen.

Nachdem der mit Zinn überzogene Kollektor 40 und das Abstützelement 45 in die Drehwelle 23 preßgepaßt sind, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Spule 20a um die Klauen 43 herumgewickelt und eine Schmelzverklebung wird durchgeführt. Die Schmelzverklebung bedeutet eine elektrische Verbindung zwischen die jeweiligen Segmente 41 und der Spule 20a durch Anlegen von Strom an die Spule 20a und ein Schmelzen des Überzuges der Spule 20a, während die Klauen 43 an der Seitenoberfläche des Kollektors 40 unter Druck ankleben.

Der Rotor 20 wird durch Formgießen des Umfangs des Rotors 20 mit Kunstharz im Bereich von der Spule 20a des verschmolzenen Rotors 20 bis zum Kollektor geschützt. Dann wird die Oberseite 40b des Kollektors 40 abgeschliffen, um das überzogene Zinn zu entfernen. Nachdem das Kupfer durch Abschleifen der Oberseite 40b freigelegt wurde und das überzogene Zinn entfernt wurde, können die Oberseite 40b und die Bürste elektrisch verbunden werden, was dazu führen könnte, daß das freigelegte Kupfer mit Schwefelkomponenten, die in dem Kraftstoff enthalten sind, reagiert und Kupfer (I)-Sulfide können auf der Oberseite 40b abgelagert werden. Jedoch wird das Kupfer (I)-Sulfid auf der Oberseite 40b von der Oberseite 40 bei einem Stopp oder einem Betrieb der Kraftstoffpumpe 10 entfernt, weil die Bürste immer über die Oberseite 40 gleitet, während die Kraftstoffpumpe 10 arbeitet. Deshalb können die Bürste und die jeweiligen Segmente in einem guten Zustand elektrisch miteinander verbunden werden. Desweiteren kann verhindert werden, daß die Endseiten direkt mit dem Kraftstoff in Kontakt kommen, da ein Zinnüberzug auf den gegenüberliegenden Endseiten der jeweiligen Segmente 41 verbleibt. Auf diese Art und Weise kann eine elektrische Verbindung unter den jeweiligen Segmenten aufgrund des Anwachsens von Kupfer (II)-Sulfid, das heißt Cupric-Sulfid (chemische Formel: CuS), verhindert werden und der Motor 10b kann normal arbeiten.

Nachdem die Schleifbürste 110 gepreßt wurde, wird sie, wie in Fig. 6 gezeigt ist, gesintert und das Einsatzloch 110a wird gebildet, um die Anschlußlitze 111 darin zu plazieren. Das Einsatzloch 110a wird beispielsweise mit 1,8 mm Durchmesser und 3,1 mm Tiefe geformt. Im nächsten Schritt wird sie mit Zinn überzogen, ohne daß die Flexibilität herabgesetzt wird und ein Bruch beim Biegen auftritt und ein Antischwefelkraftstoff da ist. Das lange spitze Ende der Anschlußlitze 111, das etwas dünner als der Durchmesser des Einsatzloches 110a ist, wird in das Einsatzloch 110a eingesetzt. Der Raum zwischen dem Einsatzloch 110a und der Anschlußlitze 111 wird mit Kupferpuder gefüllt, der mit Zinn überzogen ist, als ein Abstütz- und Befestigungselement. Der Kupferpuder wird in das Einsatzloch 110a in einer solchen Art und Weise eingesetzt, daß er leicht aus der Schleifbürstenendseite 110b hervorsteht und gepreßt wird. Die Anschlußlitze 110 wird mit einer notwendigen Länge durch Schmelzen abgeschnitten.

Das Auslaßgehäuse 14, das den kunstharzgeformten Rotor 20, die Schleifbürste 110 und andere Teile enthält, wird in dem Gehäuse 11 montiert, um die Kraftstoffpumpe 10 zu bilden, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Da gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Zinn auf dem Kupferpuder überzogen ist, wird Kupfer (I)-Sulfid (Cu₂S), das heißt eine Mischung aus Schwefel und Kupfer, nicht durch schwefeligen Kraftstoff auf der Oberfläche des Kupferpuders erzeugt. Deshalb sind die Anschlußlitze 111 und die Schleifbürste 110 kontinuierlich stark miteinander verklebt, ohne daß die Klebefestigkeit zwischen der Anschlußlitze 111 und dem Kupferpuder der Schleifbürste 110 geschwächt ist und die Anschlußlitze fällt nicht ab. Deshalb ist es möglich, die Pumpenfunktion günstig aufrechterhalten und die Kraftstoffpumpe 10 in einem guten Zustand zu betreiben, sogar in einer Region, wo schwefeliger Kraftstoff verwendet wird.

Obwohl die gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Segmente 41 mit Zinn überzogen sind, kann anstelle von Zink zum Formen der Schlitze 42 in dem ersten Ausführungsbeispiel ein Nickel-, Zink- oder Goldüberzug verwendet werden, wenn ein Material eine größere Schwefelbildungsenergie als Kupfer hat.

Die Anschlußlitze 111 in dem ersten Ausführungsbeispiel wird mit Zinn überzogen; jedoch, wenn das Material eine größere Sulfidbildungsenergie als Kupfer hat, ohne daß die Verschlechterung der Flexibilität hervorgerufen wird und Risse beim Biegen entstehen und ein Antischwefelkraftstofftyp da ist, wird sie mit Gold überzogen als ein Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung.

Zusätzlich wird der Kupferpuder in dem ersten Ausführungsbeispiel mit Zinn überzogen; jedoch kann ein Gold-, Nickel- oder Zinküberzug erfindungsgemäß anstelle von Zinn verwendet werden, wenn das Material eine größere Sulfidbildungsenergie als Kupfer hat. Obwohl die Menge des Kupferpuders, der in das Einsatzloch 110a eingelegt werden soll, eine vorteilhafte Menge ist, so daß das Kupfer von der Schleifbürstenendseite 110b hervorsteht, kann sie geändert werden, in Abhängigkeit von einer Situation, wenn der Verklebungszustand zwischen der Anschlußlitze und der Schleifbürste geeignet ist. Es kann möglich sein, einen Kleber zu verwenden, um den Kupferpuder stärker anzukleben, um die Anklebkraft zu verbessern.

Obwohl der Kollektor 40 im ersten Ausführungsbeispiel mit der Schleifbürste in der Axialrichtung des Rotors 20 in Kontakt ist, kann der Kollektor so konstruiert werden, daß er mit der Schleifbürste in der radialen Richtung des Rotors erfindungsgemäß in Kontakt kommt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben, die einen Rotor 120 zeigt, der in einem Zustand vor dem Vergießen mit Kunstharz ist.

Ein Kollektor 121 des Rotors 120 hat einen Kontaktabschnitt 122, der elektrisch die Schleifbürste und eine Basis 124 in Kontakt bringt, die elektrisch mit der Spule 20a verbunden ist. Der Kollektor 121 wird in Segmente 124 unterteilt, die einen Abschnitt des Kontaktabschnittes 122 haben, der aus Kohlenstoffmaterial hergestellt ist, und die eine Basis 123 haben, die aus Kupfermaterial hergestellt ist.

Zinn (Sn) hat eine größere Sulfidbildungsenergie als Kupfer und ist auf den gegenüberliegenden Endseiten und Seitenflächen in der Umfangsrichtung der Basis 23 überzogen, die die jeweiligen Segmente 124 bildet. Gold, Nickel, Zink oder dergleichen haben eine größere Sulfidbildungsenergie als Kupfer und können anders als Zinn als ein Überzugsmaterial für die Basis 123 verwendet werden.

Ein Verfahren zum Herstellen des Rotors 120 wird beschrieben.

Das Abstützelement 45, das aus Kunstharz hergestellt ist, wird auf das Basiselement formgegossen, das aus einem scheibenförmigen Kupfer hergestellt ist. Acht Klauen 123a sind einstückig auf der Seitenwand des Basiselementes an Stellen gebildete die den jeweiligen Segmenten 124 entsprechen, nachdem sie aufgeteilt wurden.

Nachdem eine Endseite des Kontaktelementes mit Nickel überzogen wurde, das aus einem scheibenförmigen Kohlenstoffmaterial hergestellt ist, wird der nickelüberzogene Abschnitt mit Kupfer überzogen.

Die Endseite des Kontaktelementes, das mit Kupfer überzogen ist, und entweder eine der Endseiten des Basismateriales sind mit Zinn verzinnt, um das Basismaterial des Kollektors zu bilden.

Das Basismaterial des Kollektors wird in acht Segmente unterteilt, um die Kontaktabschnitte 122 und die Basis 123 zu bilden. Da sich die Schlitze 124a, die durch Unterteilen des Basismateriales des Kollektors gebildet werden, zum geformten Abstützungselement 45 erstrecken, halten die jeweiligen Segmente den elektrisch voneinander isolierten Zustand aufrecht.

Die gegenüberliegenden Endseiten in der Umfangsrichtung und der Außenumfangsseite der Basis 123, die die jeweiligen Segmente 124 bildet, werden mit Zinn überzogen, um einen Kontakt zwischen den benachbarten Segmenten 124 abzuschotten, womit der Kollektor 121 gebildet ist. Das Überziehen verklebt den Kontaktabschnitt 122, der aus einem Kohlenstoffmaterial hergestellt ist. Anschließend wird das Schneiden der Endseite durchgeführt, wobei die Oberflächenrauheit eingestellt wird und der Überzug entfernt wird.

Der Kollektor 121 und das Abstützungselement 45 sind in die Drehwelle 23 preßgepaßt. Die Spule 20a wird um die Klauen 123a gewickelt und ein Verschmelzen wird durchgeführt.

Der Rotor 120 wird durch Formgießen des Umfangs des Rotors 120 mit Kunstharz im Bereich der Spule 20a des verschmolzenen Rotors 120 bis zum Kollektor 121 geschützt.

Der Kontaktabschnitt 122 mit der Schleifbürste des Kollektors 121 wird mit einem antioxidierbaren Kohlenstoffmaterial gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gebildet, so daß der Kontaktabschnitt 122 nicht korrodieren wird, sogar im Kraftstoff, der Sauerstoffkomponenten enthält, und kontinuierlich einen guten elektrischen Kontakt mit der Schleifbürste haben kann, womit die Lebensdauer des Kollektors 121 verlängert wird. Desweiteren wird verhindert, daß der Kontaktabschnitt 122 korrodiert, da der Kontaktabschnitt aus einem Carbon hergestellt ist, der nicht leicht mit Schwefelkomponenten, die im Kraftstoff enthalten sind, reagiert. Dementsprechend kann ein elektrischer Kontakt des Kontaktabschnittes 122 mit der Schleifbürste in einem guten Zustand aufrechterhalten bleiben, und es kann verhindert werden, daß die Lebensdauer des Kontaktabschnittes 122 vermindert wird.

Da Zinn, das eine größere Sulfidbildungsenergie als Kupfer hat, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf den gegenüberliegenden Endseiten in der Umfangsrichtung der Basis 123 und der Außenumfangsfläche zur Bildung der jeweiligen Segmente 124 überzogen ist, kann ferner die Bildung von Kupfer (II)-Sulfid, das eine Leitfähigkeit durch Reaktion von Kupfer zur Bildung der Basis 123 mit Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff hat, verhindert werden und die Isolierung zwischen den benachbarten Segmenten wird gewährleistet.

Wie für den in der US-A-5175463 offenbarten Kollektor im Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Kontaktabschnitt, der elektrisch mit der Schleifbürste in Kontakt ist, aus Kohlenstoff hergestellt, um die Korrosion des Kontaktabschnittes durch Sauerstoffkomponenten in den Kraftstoff zu verhindern, was gleich wie im zweiten Ausführungsbeispiel ist, jedoch werden die gegenüberliegenden Oberflächen der Basis nicht überzogen, nachdem sie in mehrere Segmente unterteilt wurden. In diesem Fall, wenn die Basis aus Kupfer hergestellt ist, reagieren Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff mit der Basis, um Kupfer (II)-Sulfid zu bilden, das eine Leitfähigkeit hat, die dadurch die benachbarten Segmente elektrisch verbinden kann. Jedoch löst das zweite Ausführungsbeispiel solch ein Problem des Kollektors, wie er in der US-A-5175463 offenbart ist.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Erzeugung von Kupfer (II)-Sulfid durch Überziehen von Zinn auf die gegenüberliegenden Endseiten in der Umfangsrichtung der Kupferbasis 123 und der Außenumfangsoberfläche verhindert; jedoch kann Messing, Nickel, Aluminium, das eine Antischwefeleigenschaft und Leitfähigkeit hat, verwendet werden, um die Basis zu bilden und ein Überziehen kann weggelassen werden.

Obwohl das Kontaktelement und das Basiselement im zweiten Ausführungsbeispiel durch Löten mit Zinn miteinander verbunden werden, können das Kontaktelement und das Basiselement zusätzlich direkt durch Erhitzen des verbundenen Verbindungselementes und des Basiselementes bis in die Nähe des Schmelzpunktes von Kupfer miteinander verbunden werden.

Anstelle der Konstruktion des Kollektors 121 in dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Kontaktabschnitt mit der Außenumfangsseite der Basis verbunden werden, so daß die Schleifbürste mit dem Kontaktabschnitt in der Radialrichtung in Kontakt kommen kann.

Gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird ein Zinnüberziehen verwendet, um zu verhindern, daß die gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten Segmente, die Schlitze des Kollektors haben, in Kontakt mit Kraftstoff gelangen. Noch desweiteren kann Kunstharz auf den Schlitzen verwendet werden, so daß verhindert werden kann, daß die gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten Segmente, die die Schlitze dazwischen haben, in Kontakt mit dem Kraftstoff gelangen.

Ein aus Kupfer hergestellter und in acht Segmente 41 aufgeteilter Kollektor 40 ist an der Seite einer Drehwelle 23 eines Rotors 20 angeordnet. Gegenüberliegende Endseiten, die sich in der Umfangsrichtung der benachbarten Segmente 41 einander gegenüberliegen, sind mit Zinn (Sn) überzogen, was die Reaktion von Schwefelkomponenten, die in dem Kraftstoff enthalten sind, mit den Kupfersegmenten 41 und die Erzeugung von Kupfer (II)-Sulfid mit einer Leitfähigkeit auf den Endseiten verhindert. Auf diese Art und Weise kann eine elektrische Verbindung der benachbarten Segmente 41 verhindert werden, um einen normalen Betrieb des Rotors 20 aufrechtzuerhalten. Eine Kupferanschlußlitze Ill einer Schleifbürste 110 und Kupferpuder zum Abstützen der Anschlußlitze 111 in der Schleifbürste 110 werden mit Zinn überzogen und deshalb kann eine Loslösung der Anschlußlitze 111 von der Schleifbürste 110 oder eine Fehlfunktion der Leitfähigkeit zwischen der Schleifbürste 110 und der Anschlußlitze 111 aufgrund der Reaktion von Schwefelkomponenten in dem Kraftstoff mit der Anschlußlitze 110 oder dem Kupferpuder verhindert werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Isolierung zwischen den benachbarten Segmenten 41 des Kollektors 40 mit einer einfachen Konstruktion aufrechtzuerhalten.

Claims (18)

1. Elektromotor, der im Kraftstoff angeordnet ist, mit den folgenden Bauteilen:
einer Schleifbürste (110), die einen Bürstenkörper hat, der durch Sintern gebildet wird, so daß er ein Einsatzloch (110a) hat;
einer Anschlußklemme (111), die einen Endabschnitt hat, der in dem Einsatzloch (110a) eingepaßt ist; einem Metallpuder, das in dem Einsatzloch (110a) angeordnet ist, zum festen Lagern der Anschlußlitze (111) in dem Einsatzloch (110a); wobei
eine Oberfläche des Metallpuders mit einem leitfähigen Material bedeckt ist, das nicht mit Schwefel reagiert.

2. Elektromotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpuder ein Kupferpuder ist, das mit dem leitfähigen Material bedeckt ist, das nicht mit Schwefel reagiert.

3. Elektromotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Material, das nicht mit Schwefel reagiert, aus der Gruppe bestehend aus Zinn, Gold, Nickel, Zink und deren Legierungen davon ausgewählt ist.

4. Elektromotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußlitze (111) mit einem leitfähigen Material bedeckt ist, das nicht mit Schwefel reagiert.

5. Elektromotor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpuder und die Anschlußlitze (111) mit demselben leitfähigen Material bedeckt sind.

6. Elektromotor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpuder und die Anschlußlitze (111) mit Zinn bedeckt sind.

7. Elektromotor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußlitze (111) aus einem Drahtmaterial hergestellt ist, das mit Zinn überzogen ist.

8. Elektromotor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Pumpenabschnitt (10a) zum Pumpen von Kraftstoff durch den Betrieb des Motors aufweißt.

9. Elektromotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpuder aus der Gruppe bestehend aus Zinn, Gold, Nickel, Zink und deren Legierungen davon ausgewählt ist.

10. Elektromotor, der im Kraftstoff angeordnet ist, mit den folgenden Bauteilen:
einem Kollektor (40), der mehrere Segmente (41) enthält, die elektrisch voneinander getrennt sind, wobei jedes der Vielzahl an Segmenten (41) eine gegenüberliegende Endoberfläche, gegenüber dem benachbarten Segment (41), hat und die sich gegenüberliegenden Endflächen mit einem Material überzogen sind, das nicht mit Schwefel reagiert.

11. Elektromotor gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, welches nicht mit Schwefel reagiert, aus der Gruppe bestehend aus Zinn, Gold, Nickel, Zink und deren Legierungen davon ausgewählt ist.

12. Elektromotor gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Materiale welches nicht mit Schwefel reagiert, Zinn ist.

13. Elektromotor gemäß Anspruch 10, mit den weiteren folgenden Bauteilen:
einer Schleifbürste (110), die mit einem Kollektor (40) verbunden ist;
einem Rotor (20), der elektrisch angetrieben ist; und
einer Spule (20a), die um den Rotor (20) herum gewickelt ist.

14. Elektromotor gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kollektor (40) einen Basisabschnitt (123) aufweist, der mit der Spule (20a) elektrisch verbunden ist; und
einen Kontaktabschnitt (122), der aus Kohlenstoffmaterial hergestellt ist, der mit der Schleifbürste (110) elektrisch verbunden ist.

15. Elektromotor gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Pumpenabschnitt (10a) zum Pumpen von Kraftstoff durch einen Betrieb des Motors aufweißt.

16. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, der im Kraftstoff angeordnet ist, wobei der Elektromotor einen Kollektor (40) und eine elektrisch mit dem Kollektor (40) verbundene Spule (20a) hat, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Aufteilen des Kollektors (40) in mehrere Segmente (41), so daß jedes der Vielzahl an Segmenten eine gegenüberliegende Endoberfläche, gegenüber dem benachbarten Segment (41), hat; und
Überziehen der gegenüberliegenden Endoberfläche mit einem Material, das nicht mit Schwefel reagiert.

17. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors gemäß Anspruch 16, das ferner einen Schritt zum elektrischen Verbinden der Spule (20a) mit den Segmenten (41) aufweist.

18. Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors, der im Kraftstoff angeordnet ist, wobei der Elektromotor eine Spule (20a), eine Schleifbürste (110) und einen Kollektor (40) aufweist, der einen Basisabschnitt (123) hat, der mit der Spule (20a) elektrisch verbunden ist, und einen Kontaktabschnitt (122), der aus Kohlenstoff hergestellt ist und elektrisch mit der Schleifbürste (110) in Kontakt ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
elektrisches Verbinden des Basisabschnittes (123) mit der Spule (20a);
Formen eines Basismaterials für den Kollektor (40) durch elektrisches Verbinden mit der Schleifbürste (110) und mit dem Kontaktabschnitt (122);
Aufteilen des Basismaterials für den Kollektor (40) in mehrere Segmente (41), so daß jedes der Vielzahl an Segmenten (41) gegenüberliegende Endoberflächen hat, die gegenüber dem benachbarten Segment (41) angeordnet sind; und
Überziehen der gegenüberliegenden Endoberfläche des Basisabschnittes (123) mit einem Material, das nicht mit Schwefel reagiert.