DE69205354T2

DE69205354T2 - Läufer mit Flachscheiben-Kommutator.

Info

Publication number: DE69205354T2
Application number: DE69205354T
Authority: DE
Inventors: Junichi Takasaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-17
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: EP0523649A1; CA2073949A1; CA2073949C; DE69205354D1; US5245240A; EP0523649B1; JP2651963B2; JPH0530710A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung befaßt sich mit einem Rotor, welcher in einem klein bemessenen Motor eingesetzt wird, und insbesondere mit Weiterentwicklungen auf dem Gebiet der Schmelzverbindungsbehandlung eines fahnenförmigen anschlußelements (Kommutatorfahne) und einer Spule, um eine Spule elektrisch mit einem Kommutatorsegment zu verbinden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung des Rotors, und sie befaßt sich mit Verwendungen des Rotors.

2. Stand der Technik

Bei einem Kommutator, welcher mit Vorkehrungen bezüglich Alkoholkraftstoffen ausgerüstet ist, gibt es einen Kommutator, bei dem ein Schutzteil, welches aus einer Silber-Nickel-Legierung hergestellt ist, auf einer Oberfläche einer Kupferbasis des Segments wenigstens an jenem Teil aufplattiert ist, welches Kontakt mit den Brüsten kommt (siehe hierzu offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldungen No. 60-135053 und 62-132670 beispielsweise).
Wenn Silber bei dem Schutzteil eingesetzt wird, werden die Kosten größer, so daß nach der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 58-207840 ein Kohlenstoffkommutator vorgeschlagen wird, bei dem ein Kupfersegment fest mit einem Nabenteil verbunden ist, welches integral aus Kunstharz ausgebildet ist, und bei dem Kohlenstoff plattiert mit Kupfer auf das Segment aufgelötet ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Kommutator wird bei der Schmelzverbindungsbehandlung, bei der eine Spule eines Rotorkerns um ein fahnenförmiges Anschlußelement (Kommutatorfahne) geführt wird, welches integral mit dem Kupfersegment verbunden ist, im allgemeinen so vorgegangen, daß das fahnenförmige Anschlußelement ein Hauptelektrodenteil bildet und dab der Kohlenstoff, welcher im Verbund mit dem Segment vorliegt, ein Hilfselektrodenteil bildet, wobei ein elektrischer Strom angelegt wird, um einen Isolierfilm von der Spule abzulösen und die Spule mit dem fahnenförmigen Anschlußelement zu verschweißen (siehe gebrochene Linien in Figur 2).
Bei der Schmelzverbindungsbehandlung bei dem zuvor beschriebenen Kohlenstoffkommutator ist jedoch eine Lotschicht zum haftenden Verbinden des Kohlenstoffs mit dem Kupfersegment in dem Stromdurchgangsweg mit eingebunden, so daß dann, wenn die Stromzuführungszeit verlängert wird, die Möglichkeit besteht, daß die Lotschicht schmilzt, so daß der Kohlenstoff aus dem Kupfersegment austritt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung zielt darauf ab, einen Rotor bereitzustellen, bei dem die Schmelzverbindungsbehandlung der Spule, welche um die fahnenförmigen Anschlußelemente geführt ist, selbst dann angewandt werden kann, wenn das Kohlenstoffschutzelement außerhalb des Stromdurchgangsweges liegt.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Rotor bereitgestellt, welcher einen Plankommutator hat, bei dem eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Grundmetallen, welche voneinander isoliert sind, fest mit einem Nabenteil verbunden ist, welches integral aus Kunstharz ausgebildet ist, bei dem ferner Schutzteile haftend mit den Oberflächen der Grundmetalle unter Einsatz eines elektrisch leitenden und Schmelzklebstoff umfassenden Verbindungsmaterials verbunden sind, ferner ein fahnenförmiges Anschlußelement von jedem der Grundmetalle vorsteht und Spulenenden eines Rotorkerns um die fahnenförmigen Anschlußelemente geführt und mit diesen jeweils durch eine Schmelzverbindungsbehandlung verschweißt sind, welcher sich dadurch auszeichnet, daß die fahnenförmigen Anschlußelemente ein Hauptelektrodenteil bilden, mit dem eine Hauptelektrode in Kontakt kommt, sowie ein Hilfselektrodenteil bildet, mit dem eine Hilfselektrode während der Schmelzverbindungsbehandlung in Kontakt kommt, und daß diese Teile integral jeweils auf den Grundmetallen ausgebildet sind, wobei das Hilfselektrodenteil auf der äußeren Umfangsfläche des Nabenteils auf einer Seite des fahnenförmigen Anschlußelements angeordnet ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Rotor nach der Erfindung geht der Strom zwischen dem fahnenförmigen Anschlußelement und dem Hilfselektrodenteil des Grundmetalls zur Durchführung der Schmelzverbindungsbehandlung der Spule, welche um das fahnenförmige Anschlußelement geführt ist, durch, so daß das Schutzelement außerhalb des Stromdurchgangsweges angeordnet sein kann. Somit läßt sich verhindern, daß das Schutzelement von dem Grundmetall infolge der Joulschen Wärme beim Stromdurchgang während der Schmelzverbindungsbehandlung abgelöst werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Vorstehende und weitere Zielsetzungen und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Teile mit demselben Bezugszeichen versehen sind und in welcher gilt:
Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht zur Verdeutlichung der wesentlichen Teile einer bevorzugten Ausführungsformen eines Rotors nach der Erfindung, und
Fig. 2 ist eine Teilausschnittsansicht zur Verdeutlichung des Rotors nach Fig. 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bei dieser bevorzugten Ausführung handelt es sich bei dem Rotor nach der Erfindung um eine solchen, welcher bei einem Motor zum Antreiben einer Brennstoffpumpe eingesetzt wird, welche zur Druckförderung von Alkoholkraftstoff als ein Brennstoff eingesetzt wird. Dieser Rotor 1 weist folgendes auf: Eine Rotorwelle 2, welche im wesentlichen eine Motorwelle bildet; einen Kommutator 3, welcher fest mit der Rotorwelle 2 verbunden ist; und einen Rotor 4, welcher fest mit der Rotorwelle 2 in einer Position in der Nähe des Kommutators 3 verbunden ist.
Der Kommutator 3 ist in Form eines Flachscheiben-Kommutators bzw. eines Plankommutators ausgelegt und umfaßt folgendes: Ein Nabenteil 10, welches aus isolierendem Kunstharz hergestellt ist und eine im wesentlichen scheibenähnliche Gestalt mit einer dicken Wand hat; eine Mehrzahl von Gruppen von Segmenten 11, welche jeweils im wesentlichen mit segmentförmiger Gestalt ausgelegt sind und radial und im wesentlichen äquidistant auf der Oberfläche des Nabenteils 10 angeordnet sind; fahnenförmige Anschlußelemente bzw. Kommutatorfahnen 12, welche integral an den Segmenten 11 ausgebildet sind; und Schlitze 13, welche die aneinander grenzenden Segmente in einer solchen Weise anordnen, daß die Segmente elektrisch voneinander isoliert sind. Eine Wellenbefestigungsöffnung 14 öffnet sich in dem Nabenteil 10 und ist konzentrisch in demselben vorgesehen. Ein Endabschnitt der Rotorwelle 2 ist in die Wellenbefestigungsöffnung 14 eingeführt, und der Kommutator 3 ist fest mit der Rotorwelle 2 verbunden. In diesem Zustand befindet sich der Kommutator 3 angrenzend an den Rotorkern 4.
Jedes der Segmente 11 umfaßt folgendes: Ein Grundmetall 15, welches von Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet wird; ein Schutzteil 18, welches man durch Füllkohlenstoff erhält; und eine Lotschicht 19, welche das Schutzteil 18 fest mit dem Grundmetall 15 verbindet. Das Grundmetall 15 ist auf einer Endfläche des Nabenteils 10 auf der Seite, die dem Rotorkern 4 gegenüberliegt (nachstehend wird diese bezeichnet mit "obere Fläche") vorgesehen und in Form eines Einsatzes zusammen mit dem Nabenteil 10 ausgeformt. Eine Klaue 16 ist vorstehend vorgesehen und integral an dem Grundmetall 15 ausgebildet, sowie in das Nabenteil 10 eingebettet, wodurch das Grundmetall 15 fest mit dem Nabenteil 10 verbunden ist.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Hilfselektrodenteil 17 integral auf dem Grundmetall 15 in Verbindung mit diesem ausgebildet, und dieses Hilfselektrodenteil 17 ist auf der kreisförmigen, äußeren Umfangsfläche des Nabenteils 10 vorgesehen und fest mit dieser verbunden. Das fahnenförmige Anschlußelement (Kommutatorfahne) 12 ist integral auf einer Seite dieses Hilfselektrodenteils 17 in Verbindung mit dieser vorgesehen. Das Hilfselektrodenteil 17 und das fahnenförmige Anschlußelement 12 sind integral auf dem Grundmetall 15 ausgebildet, wodurch die beiden Teile elektrisch miteinander verbunden sind. Ferner erhält man das fahnenförmige Anschlußelement 12 und das Hilfselektrodenteil 17 dadurch, daß man das Grundmetall 15 mittels einer Preßumformung biegt, so daß die beiden Teile in vorteilhafter Weise dünn ausgelegt sind.
Das fahnenförmige Anschlußelement 12 ist vorgesehen, um einen im wesentlichen U-förmig Querschnitt zu haben, und ein Spulenende 5 des Rotorkerns 4 ist um einen zurückgebogenen Abschnitt der U- förmigen Gestalt gelegt und geführt, und anschließend wird es mittels einer Schmelzverbindungsbehandlung angeschweißt, welche nachstehend noch näher beschrieben wird. Hierdurch wird das Spulenende 5 elektrisch mit dem fahnenförmigen Anschlußelement 12 verbunden.
Ein Schutzteil 18, welches man dadurch erhält, daß man Kohlenstoff als Füllstoff fest auf der oberen Fläche des Grundmetalls 15 mit Hilfe einer Lotschicht 19 vorsieht, welche von einem Lötmittelmaterial gebildet wird, bei dem es sich um ein leitendes und ein Schmelzklebstoffverbindungsmaterial bildendes Material handelt, wodurch das Schutzteil 18 mechanisch und auch elektrisch mit dem Grundmetall 15 verbunden ist. Die obere Fläche des Schutzteils steht in gleitender Berührung mit Bürsten (nicht gezeigt), so daß Strom durch den Rotorkern 4, durch die Lotschicht 19, das Grundmetall 15, das fahnenförmige Anschlußelement 12 und das Spulenende 5 gehen kann.
Die zugeordneten Segmente 11 sind elektrisch voneinander durch die Schlitze 13 getrennt, welche in Form von Einschnitten zwischen den angrenzenden Segmenten ausgebildet sind. Jedoch kann die Auslegung auch derart getroffen sein, daß man zuvor eine Mehrzahl von Segmenten 11 hat, welche jeweils gesondert ausgebildet sind, um eine segmentförmige Gestalt mit einer kreisförmigen Anordnung zu erhalten, wobei die Schlitze dazwischen angeordnet sind und eine Einsatzausformung mit dem Nabenteil 10 vorgenommen worden ist.
Nachfolgend erfolgt die Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines Rotors, welcher die zuvor beschriebene Auslegung, in Form einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung hat sowie die hierbei auftretenden Wirkungen.
Zuerst wird der Kommutator 3, welcher die zuvor beschriebene Auslegung hat, mit der Rotorwelle 2 verbunden, und der Rotorkern 4 wird fest mit der Rotorwelle 2 an einer Position in der Nähe des Kommutators 3 verbunden.
Anschließend werden die zugeordneten Spulenenden 5 des Rotorkerns 4 um die zurückgebogenen Abschnitte der fahnenförmigen Anschluß elemente 12 geführt und gelegt.
Dann wird die Schmelzverbindungsbehandlung an den fahnenförmigen Anschlußelementen 12 angewandt. Wie in Figur 1 gezeigt ist, wird eine Elektrode 21 (nachstehend bezeichnet als "Hauptelektrode") für die Schmelzverbindungsbehandlung in Kontakt mit dem fahnenförmigen Anschlußelement gebracht, und die andere Elektrode 22 (welche nachstehend als eine "Hilfselektrode") bezeichnet wird, wird in Kontakt mit dem Hilfselektrodenteil 17 gebracht. Wenn in diesem Zustand Strom zwischen der Hauptelektrode 21 und der Hilfselektrode 22 durchgeht, geht der Strom durch einen Stromdurchgangspfad 23, welcher die Hauptelektrode 21, das fahnenförmige Anschlußelement 12, den Hilfselektrodenteil 17 und die Hilfselektrode 22 umfaßt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Hauptelektrode 21, welche in Kontakt mit dem fahnenförmigen Anschlußelement 12 ist, in Richtung auf das Nabenteil 10 gedrückt wird, legt sich das fahnenförmige Anschlußelement 12 durch die Druckkraft zusammen, und es wird eine Druckkraft auf das Spulenende 5 ausgebracht, wodurch ein Isolierüberzug (Enamelüber- Zug) des Spulenendes 5 infolge der Joulschen Wärme abgelöst wird, welche ihre Ursache in dem Stromdurchgang und der Druckkraft hat. Als Folge hiervon wird das Spulenende 5 an dem fahnenförmigen Anschlußelement 12 angeschweißt, und das Spulenende 5 wird elektrisch mit dem fahnenförmigen Anschlußelement 12 verbunden.
Wenn bei dieser bevorzugten Ausführungsform das Spulenende 5 an dem fahnenförmigen Anschlußelement 12 durch die Schmelzverbindungsbehandlung angeschweißt ist, sind das Schutzteil 18 und die Lotschicht 19 außerhalb des Stromdurchgangspfades 23. Somit kann eine Störung, bei der die Lotschicht 19 durch die Joulsche Wärme erschmolzen wird, welche durch den Stromdurchgang verursacht wird, und mit der das Schutzteil 18 von dem Grundmetall 15 sich ablöst, wirksam verhindert werden.
Wie ferner in gebrochenen Linien in Figur 2 eingetragen ist, und wenn die Hauptelektrode 21 in Kontakt mit dem fahnenförmigen Anschlußelement 12 gebracht wird und die Hilfselektrode 22 in Kontakt mit dem Schutzteil 18 gebracht wird, hat der Stromdurchgangspfad einen Verlauf von der Hauptelektrode 21 - fahnenförmiges Anschlußelement 12 - Grundmetall 15 - Lotschicht 19 - Hilfselektrode 22, wobei die Lotschicht 19 in dem Stromdurchgangsweg mit eingebunden ist, so daß es zu einem Versagen kommen kann, bei dem die Lotschicht 19 durch die Joulsche Wärme erschmolzen wird, welche durch den Stromdurchgang erzeugt wird, und daß das Schutzteil 18 sich von dem Grundmetall 15 löst.
Natürlich ist Erfindung nicht auf die wie zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es braucht nicht erwähnt zu werden, daß die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs auf die verschiedenste Weise modifiziert werden kann.
Beispielsweise braucht das Schutzteil nicht notwendigerweise aus Kohlenstoff ausgebildet zu sein, und das Material für die haftende Verbindung des Schutzteils mit dem Grundmetall braucht nicht auf ein Lotmaterial beschränkt zu sein. Die Erfindung ist allgemein bei Rotoren anwendbar, bei dem das Schutzteil haftend mit dem Grundmetall unter Einsatz eines Schmelzklebstoff- Verbindungsmaterials verbunden ist.
Wenn, wie voranstehend beschrieben, nach der Erfindung die Schmelzverbindungsbehandlung zur Anwendung auf die Spule kommt, welche um die fahnenförmigen Anschlußelemente geführt und gelegt ist, ist das fahnenförmige Anschlußelement das Hauptelektrodenteil, das Grundmetallteil ist das Hilfselektrodenteil und der Strom geht durch beide Teile, wobei die Lotschicht zur haftenden Verbindung des Schutzteils mit dem Grundmetall von dem Stromdurchgangsweg ausgenommen ist, so daß sich verhindern läßt, daß die Lotschicht durch die Joulsche Wärme erschmolzen wird, die bei der Schmelzverbindungsbehandlung erzeugt wird, und daß das Schutzelement sich von dem Grundmetall ablösen und von diesem herabfallen kann.

Claims

1. Rotor (1), welcher einen Plankommutator (3) hat, bei dem eine Mehrzahl von elektrisch leitenden Grundmetallen (15), welche voneinander isoliert sind, fest mit einem Nabenteil (10) verbunden ist, welches integral aus Kunstharz ausgebildet ist, bei dem ferner Schutzteile (18) haftend mit den Oberflächen der Grundmetalle unter Einsatz eines elektrisch leitenden und Schmelzklebstoff umfassenden Verbindungsmaterials (19) verbunden sind, ferner ein fahnenförmiges Anschlußelement (12) von jedem der Grundmetalle (15) vorsteht und Spulenenden (5) eines Rotorkerns (4) um die fahnenförmigen Anschlußelemente (12) geführt und mit diesen jeweils durch eine Schmelzverbindungsbehandlung verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die fahnenförmigen Anschlußelemente (12) ein Hauptelektrodenteil bilden, mit dem eine Hauptelektrode in Kontakt kommt, sowie ein Hilfselektrodenteil (17) bildet, mit dem eine Hilfselektrode während der Schmelzverbindungsbehandlung in Kontakt kommt, und daß diese Teile integral jeweils auf den Grundmetallen (15) ausgebildet sind, wobei das Hilfselektrodenteil (17) auf der äußeren Umfangsfläche des Nabenteils (10) auf einer Seite des fahnenförmigen Anschlußelements (12) angeordnet ist.

2. Rotor nach Anspruch 1, bei dem das fahnenförmige Anschlußelement (12) und das Hilfselektrodenteil (17) parallel und in Verbindung auf dem äußeren Umfang des Grundmetalls (15) vorgesehen sind, welches von Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet wird.

3. Rotor nach Anspruch 1, bei dem das fahnenförmige Anschluß element (12) und das Hilfselektrodenteil (17) durch Preßumformung des Grundmetalls (15) gebildet werden.

4. Rotor nach Anspruch 3, bei dem das Hilfselektrodenteil (17) fest mit der äußeren Umfangsfläche des Nabenteils verbunden ist, das fahnenförmige Anschlußelement (12) bei einer im wesentlichen U-förmigen Gestalt radial und nach außen von der Oberfläche des Hilfselektrodenteils (17) an einer Stelle in der Nähe des Hilfselektrodenteils zurückgebogen ist, und bei dem ein Spulenende (5) des Rotorkerns (4) um den zurückgebogenen Abschnitt geführt ist.

5. Rotor nach Anspruch 2, bei dem das Schutzteil (18) aus Kohlenstoff besteht und das Schutzteil und das Grundmetall (15) miteinander durch eine Lotschicht (19) verbunden sind.

6. Verfahren zur Herstellung des Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem während der Schmelzverbindungsbehandlung die Hauptelektrode in Kontakt mit dem fahnenförmigen Anschlußelement (12) gebracht wird, die Hilfselektrode in Kontakt mit dem Hilfselektrodenteil (17) gebracht wird und ein Stromdurchgangsweg von der Hauptelektrode zu der Hilfselektrode durch das fahnenförmige Anschlußelement und das Hilfselektrodenteil gebildet wird.

7. Verwendung des Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Motor zum Antreiben einer Brennstoffpumpe.

8. Verwendung nach Anspruch 7, bei der ein Brennstoff, der durch die Brennstoffpumpe gefördert wird, ein Alkoholkraftstoff ist.