JP2002315265A - 平面カーボンセグメント整流子 - Google Patents

平面カーボンセグメント整流子

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JP2002315265A JP2002053536A JP2002053536A JP2002315265A JP 2002315265 A JP2002315265 A JP 2002315265A JP 2002053536 A JP2002053536 A JP 2002053536A JP 2002053536 A JP2002053536 A JP 2002053536A JP 2002315265 A JP2002315265 A JP 2002315265A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面カーボンセグメント整流子を提供する。 【解決手段】 平面カーボンセグメント整流子は絶縁材
料の整流子ベース１０を含む。ベース１０は回転軸と回
転軸に対して少なくとも一部が横方向に延びる前面と後
面を有する。複数の開口１６がベースを貫通する。整流
子は端子部分２１と接点部分２２をそれぞれ有する複数
の整流子端子２０も含む。各端子の接点部分２２はそれ
ぞれの開口１６を貫通しベース１０の前面にもたれるよ
うに又は極めて接近するように湾曲する。各端子の端子
部分は巻線のコネクタ部分上の絶縁を切断する２つのカ
ッティングエッジと使用時にコネクタ部分をまたいで把
持するスロットを有する。整流子は端子２０のそれぞれ
の接点部分２２の上方においてベースの前面上に形成さ
れた複数のカーボンセグメント３０と端子のそれぞれの
端子部分２１を受け取る複数のハウジング凹部を有する
ハウジングも含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円筒整流子の場合
のように半径方向に支持するのではなく、整流子の平面
接触面に対して軸方向に支持するブラシと共に使用する
ための平面カーボンセグメント整流子に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数の整流子端子が整流子ベースに取り
付けられてカーボンセグメントでオーバーモールドされ
た（ｏｖｅｒｍｏｕｌｄｅｄ）平面整流子を提供するこ
とは、例えば、ヨーロッパ特許公開ＥＰ０５８３８９２
号により知られている。しかしながら、これらの既知の
平面整流子の端子は、それぞれ、タング（ｔａｎｇ）を
有し、そのタングに電気モータの電機子巻線を接続する
必要がある。
【０００３】そのような接続を行う多数の既知の方法が
一般的に使用されている。巻線が低温ワイヤで形成され
る場合には、通常、はんだ及びフラックス方法を使用す
る。これとは別に、接続を行うために、絶縁が剥がされ
たワイヤ上へのコールドクランプが使用される。高温ワ
イヤを処理するときには、熱を加える必要があり、又、
可能ならば、ワイヤの両端から絶縁コーティングを除去
するようにフラックスを加える必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法の全ては、多数の固有の問題と望ましくない副作用を
伴う。熱は、たいていの電機子巻線で使用される銅ワイ
ヤの脆化を引き起こし、急速な酸化を促進する。熱の使
用は、プラスチック歪みを最小にするために整流子を支
持する強い構造を要求する。この要求は、高温圧縮級の
成形材料の使用を求める。しばしば自動化される電機子
の巻線の際の偶発的な絶縁の剥離によって更に共通の問
題が引き起こされる。ワイヤが整流子の金属上を通過す
るにつれて、ワイヤ絶縁に損傷が生じることがあり、そ
のような損傷はしばしば短絡巻線として現れる。更に、
巻線ワイヤには、遠心力及び慣性力による加速によって
腐蝕を生じるたるみの恐れが常に存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、回転軸
と該回転軸に対して少なくとも一部が横方向に延びる前
面及び後面を有する絶縁材料の整流子ベースと、整流子
ベースを貫通する複数の第１開口と、端子部分と接点部
分をそれぞれ有する複数の整流子端子と、整流子端子の
それぞれの接点部分の上方において整流子ベースの前面
上に形成された複数のカーボンセグメントとを有し、各
整流子端子の接点部分は、整流子ベースのそれぞれの第
１開口を貫通しベースの前面にもたれるように又は極め
て接近するように湾曲し、各整流子端子の端子部分は、
巻線のコネクタ部分上の絶縁を切断する２つのカッティ
ングエッジと、使用時に前記コネクタ部分をまたいで把
持するスロットとを有する平面カーボンセグメント整流
子が提供される。
【０００６】好ましくは、整流子は、端子部分をそれぞ
れ受け取る複数のハウジング凹部を有するハウジングを
備える。好ましくは、各ハウジング凹部は、該各凹部に
対して巻線の各コネクタ部分を位置決めする手段を有
し、整流子ベース、整流子端子及びハウジングは、ベー
スがハウジングに対して一回並進運動する際に、端子部
分がハウジング凹部に入り、カッティングエッジが巻線
のコネクタ部分の絶縁を剥がし、スロットが絶縁排除に
よる巻線のコネクタ部分との電気接触を確立して維持す
るように構成されている。
【０００７】好ましくは、整流子ベースは、その後面か
ら後方に延びた、ハウジングを受け取る円筒状スカート
を有する。好ましくは、整流子ベースの前面は、複数の
凹部を有し、各接点部分は、各凹部上に配置され且つ少
なくとも１つの開口を有し、該開口を貫通して各整流子
セグメントを形成する材料が凹部内へ延びてセグメント
の端子への固定を補助する。
【０００８】好ましくは、整流子ベースは、凹部と連通
する複数の第２開口を有し、該第２開口を貫通して整流
子セグメントを形成する材料が延びてセグメントの整流
子ベースへの固定を補助する。好ましくは、整流子ベー
スは、複数の第３開口を有し、該第３開口を貫通して整
流子セグメントを形成する材料が延びて整流子セグメン
トの整流子ベースへの固定を補助する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、例示として、添付図面を参
照して本発明について詳細に説明する。最初に図１及び
図２を参照すると、整流子ベース１０は成形材料で作ら
れ、円形前面壁１１と前面壁１１から後方に延びる円筒
状スカート１２を有する。ベース１０は中心ボス１３も
有し、該中心ボスによりベース１０が電機子シャフト
（図示せず）に嵌め合されるようになっている。
【００１０】円周方向に隔置されて軸方向に延びる複数
のリブ１４が、スカート１２の内面に設けられている。
その目的については後述する。前面壁１１は、ボス１３
と整列した中心開口４５と、等角度で隔置された細長い
半径方向に延びる８つの凹部１５と、各凹部１５と半径
方向に整列した細長いスリット状開口１６とを有する。
【００１１】各凹部１５は、その半径方向内端において
開口１７と連通している。各凹部１５に関連して２つの
開口１８が設けられ、その開口は、１つの凹部１５の両
側に１つづつ、その凹部１５の半径方向外端に隣接して
配置されている。前面壁１１は角度的に隔置されたスロ
ット１９の外リングも有する。
【００１２】図７及び図８に示された整流子端子２０
は、端子部分２１と接点部分２２を有する。接点部分２
２は、３つの開口２３、２４及び２５を有するフィンガ
の形状である。端子部分２１は（展開図で示すように）
長方形であり、その短軸は、接点部分２２の長軸と一致
している。端子部分２１は、中心切り抜き部分２６を有
し、該切り抜き部分は、端子部分２１の短軸及び長軸の
両方に対して対称的である。切り抜き部分２６の幅は、
端子部分２１の中心において最大で２つのスロット２７
に向かって小さくなっている。２つのカッタ２８が各ス
ロット２７内へわずかな距離だけ突出している。これら
のカッタ２８は、電機子巻線のコネクタ部分上の絶縁を
切断する鋭いエッジを形成する。端子部分２１は２つの
かかり２９も有する。その目的は後で明らかとなるであ
ろう。
【００１３】端子２０をベース１０に組み立てるため
に、フィンガ２２が各開口１６を通してベース内に押し
こまれ、フィンガ２２はその後凹部１５へ向かって半径
方向内方へ延びるように曲げられる。
【００１４】カーボン整流子セグメント３０がその後フ
ィンガ２２の上方において整流子ベース１０の前面壁１
１上に形成される。これは、生のグラファイト材料の円
板を前面壁１１上へ熱間プレスした後円板を切断して８
つのセグメント３０にすることにより達成してもよい。
生のグラファイト材料は、結合剤が固まる燒結又は熱処
理前のグラファイト混合物である。熱間プレスの間に、
結合剤が軟化（可能ならば液化）し、これにより、混合
物が圧力の下でフィンガ２２の開口２３、２４及び２５
を通して凹部１５及びスロット１９に流れ込み、図５及
び図６に最も詳しく示されているように、開口１７及び
１８を通して流れ込み、円板をベース１０に固定する。
結合剤は、フェノール樹脂等の熱硬化材料で作られてい
るが、一旦溶融されるか冷却されると熱耐性になり、整
流子のための安定した接触面を形成する。熱間プレスと
は別の例として、オーバーモールディングプロセスも使
用できる。後者のプロセスでは、構成要素、すなわち整
流子ベース１０及び端子２０が型内へ配置され、後者の
プロセスの終了後にその型にグラファイト材料が注入さ
れる。熱間プレス又は成形プロセスはフィンガ２２との
良好な電気接続を形成する。
【００１５】図９及び図１０を参照すると、端子２０の
端子部分２１のためのハウジング３５が示されている。
このハウジング３５は、冠形状であって、電機子シャフ
トを受け取るための中心ボス３６と、ボス３６の円周の
周りに等間隔に隔置された半径方向外方に延びる８つの
ハウジング部分３７とを有する。ハウジング部分３７
は、ホウジング凹部３８を形成し、電機子巻線の各部分
と端子２０の端子部分２１の１つとの間の接続を行うた
めに使用される。各ハウジング部分３７は側壁３９、端
壁４０及びカバー４１を有する。側壁３９はボス３６の
長手軸に平行である。
【００１６】支柱４２が端壁４０の内面から中心へ向か
って突出して、側壁３９の長さのおよそ半分までハウジ
ング部分３７内へ延びている。支柱４２は、ボスの長手
軸と平行に延びて端壁４０だけでハウジング３５と接続
されている。各側壁３９はスロット４３を有し、そのス
ロット４３は、ハウジング３５の整流子端から支柱４２
の自由端の高さまでの長さだけボス３６の長手軸に平行
に延びている。電機子巻線の一部は、スロット４３を通
過して、支柱の端部に着座できるようになっている。
【００１７】電気モータの電機子の組立の際に、ハウジ
ング３５は、電機子シャフト上に配置される。電機子巻
線のリードワイヤが、そのワイヤの端部を側壁３９に設
けられたスロット４３内に入れることによりハウジング
部分３７の一つに挿入される。ワイヤは、そのワイヤが
支柱４２に着座するまでハウジング部分３７内に引き込
まれる。ここから、第１の電機子コイルが巻かれる。第
１コイルの巻線の終わりにおいて、電機子がインデック
スされ、ワイヤは、ワイヤの連続性を断つことなく次の
ハウジング部分３７に同様に置かれる。このプロセス
は、すべてのコイルが巻かれるまで繰返され、巻線の最
後尾はその後第１のハウジング部分３７のスロット４３
内に挿入され、巻線作業の開始において支柱４２に置か
れた先端に隣接するまで押し込められる。その後、ワイ
ヤは、切断され電機子が巻線機から除去される。
【００１８】ハウジング３５は、各ハウジング３７に配
置された絶縁ワイヤで成る巻線部分を有する。各巻線部
分は張られた状態にあり、各支柱４２に対してきつく引
張られている。整流子ベース１０は、端子２０及び整流
子セグメント３０と共に、電機子シャフト上をスライド
し、それにより、端子の端子部分２１が各ハウジング部
分３７に入って、ハウジング部分がリブ１４の間に配置
される。各端子部分２１はハウジング部分３７に保持さ
れた巻線部分に接近し、スロット２７がワイヤに沿って
移動する。カッタ２８は、スロットがワイヤに沿って移
動するにつれて変形されるワイヤの絶縁を切断する。こ
れにより、ワイヤと端子部分２０との間に金属間の密接
な接触が与えられる。かかり２９がハウジング３５のカ
バー４１を掴み、したがって、端子部分２１をハウジン
グ３５内に保持する。
【００１９】整流子のこの製造方法は、それ自体自動化
プロセスにされる。熱の印加は必要なく、したがって、
それに伴うハウジングを歪ませるような恐れも回避され
る。巻線ワイヤの脆化も生じないし、酸化に伴う問題も
回避される。フラックスの使用は否定され、接続から生
じる化学的反応又はその結果としての腐蝕も全くない。
電機子巻線は、単一の連続巻線で形成することができ、
各コイルとの接続を行うための巻線切断によるたるみの
発生の恐れも回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の特徴による平面整流子の１実施
例の整流子ベースの前側面からの斜視図である。
【図２】図１に示された整流子ベースの後側面からの斜
視図である。
【図３】組み立てられた整流子の平面図である。
【図４】組み立てられた整流子の底面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿って取った断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿って取った断面図である。
【図７】整流子端子の拡大斜視図である。
【図８】図７に示される端子の展開図である。
【図９】端子のハウジングの斜視図である。
【図１０】図９のハウジングの一部の部分断面図であ
る。
【符号の説明】
１０ 整流子ベース １１ 前面壁 １２ スカート １３ 中心ボス １４ リブ １５ 凹部 １６ 開口 １７ 開口 １８ 開口 １９ スロット ２０ 整流子端子 ２１ 端子部分 ２２ 接点部分 ２３、２４、２５ 開口 ２６ 切り抜き部 ２７ スロット ２８ カッタ ２９ かかり ３０ 整流子セグメント ３５ ハウジング ３６ 中心ボス ３７ ハウジング部分 ３８ ハウジング凹部 ３９ 側壁 ４０ 端壁 ４１ カバー ４２ 支柱 ４３ スロット ４５ 中心開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲオルグ シュトロブル 香港 エヌティー タイ ポ タイ ポ インダストリアル エステイト ダイ シ ュン ストリート ６−22 ジョンソン エレクトリック イングランド リミテッ ド パテント デパートメント ５エフ Ｆターム(参考） 5H613 AA01 AA02 BB04 BB07 BB14 GA05 GA06 GA08 GB01 GB02 GB05 GB09 KK05 PP08

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転軸と該回転軸に対して少なくとも一
    部が横方向に延びる前面（１１）及び後面を有する絶縁
    材料の整流子ベース（１０）と、 端子部分（２１）と接点部分（２２）をそれぞれ有する
    複数の整流子端子（２０）と、 整流子端子のそれぞれの接点部分（２２）の上方におい
    て整流子ベース（１０）の前面（１１）上に形成された
    複数のカーボンセグメント（３０）とを備えた平面カー
    ボンセグメント整流子において、 各整流子端子（２０）の接点部分（２２）は、整流子ベ
    ース（１０）のそれぞれの第１開口（１６）を貫通しベ
    ースの前面（１１）にもたれるように又は極めて接近す
    るように湾曲し、各整流子端子（２０）の端子部分（２
    １）は、巻線のコネクタ部分上の絶縁を切断するカッテ
    ィングエッジ（２８）と、使用時に前記コネクタ部分を
    またいで把持するスロット（２７）とを有することを特
    徴とする平面カーボンセグメント整流子。
  2. 【請求項２】 整流子端子（２０）の端子部分（２１）
    をそれぞれ受け取る複数のハウジング凹部（３８）を有
    するハウジング（３５）を更に備えることを特徴とする
    請求項１に記載の整流子。
  3. 【請求項３】 各ハウジング凹部（３８）は、該各凹部
    に対して巻線の各コネクタ部分を位置決めする手段（４
    ２、４３）を有し、整流子ベース（１０）、整流子端子
    （２０）及びハウジング（３５）は、ベース（１０）が
    ハウジング（３５）に対して一回並進運動する際に、端
    子部分（２１）がハウジング凹部（３８）に入り、カッ
    ティングエッジ（２８）が巻線のコネクタ部分の絶縁を
    剥がし、スロット（２７）が絶縁排除による巻線のコネ
    クタ部分との電気接触を確立して維持するように構成さ
    れていることを特徴とする請求項２に記載の整流子。
  4. 【請求項４】 整流子ベース（１０）は、その後面から
    後方に延びた、ハウジング（３５）を受け取る円筒状ス
    カート（１２）を有することを特徴とする請求項２又は
    ３に記載の整流子。
  5. 【請求項５】 整流子ベース（１０）の前面（１１）
    は、複数の凹部（１５）を有し、各接点部分（２２）
    は、各凹部（１５）上に配置され且つ少なくとも１つの
    開口（２３）を有し、該開口を貫通して各整流子セグメ
    ント（３０）を形成する材料が凹部（１５）内へ延びて
    セグメント（３０）の端子（２０）への固定を補助する
    請求項１ないし４のいずれか１つに記載の整流子。
  6. 【請求項６】 整流子ベース（１０）は、凹部（１５）
    とそれぞれ連通する複数の第２開口（１７）を有し、該
    第２開口を貫通して整流子セグメント（３０）を形成す
    る材料が延びてセグメント（３０）の整流子ベース（１
    ０）への固定を補助する請求項５に記載の整流子。
  7. 【請求項７】 凹部（１５）は、細長く且つ整流子ベー
    ス（１０）の半径方向に延びている請求項５又は６に記
    載の整流子。
  8. 【請求項８】 第１開口（１６）は、それぞれ凹部（１
    ５）と半径方向に整列し且つ凹部（１５）の外方に配置
    されている請求項５ないし７のいずれか１つに記載の整
    流子。
  9. 【請求項９】 整流子ベース（１０）は、凹部（１５）
    から隔置された複数の第３開口（１８）を有し、該第３
    開口を貫通して整流子セグメント（３０）を形成する材
    料が延びて整流子セグメント（３０）の整流子ベース
    （１０）への固定を補助する請求項５ないし８のいずれ
    か１つに記載の整流子。
  10. 【請求項１０】 凹部（１５）の各々１つに関連して、
    各凹部の両側に１つづつ２つの第３開口（１８）が設け
    られている請求項９に記載の整流子。
  11. 【請求項１１】 整流子ベース（１０）は、複数の第３
    開口（１８）を有し、該第３開口を貫通して整流子セグ
    メント（３０）を形成する材料が延びて整流子セグメン
    ト（３０）の整流子ベース（１０）への固定を補助する
    請求項１ないし４のいずれか１つに記載の整流子。
  12. 【請求項１２】 整流子ベース（１０）は、電機子シャ
    フトを受け取る中心開口を備えた中心ボス（１３）を有
    する請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の整流
    子。
  13. 【請求項１３】 整流子ベースは、電機子シャフトを受
    け取る中心ボス（１３）を有する請求項２に記載の整流
    子。
  14. 【請求項１４】 ハウジング（３５）は、電機子シャフ
    トを受け取る整流子ベース（１０）の中心ボス（１３）
    と共軸の中心ボス（３６）も有する請求項１３に記載の
    整流子。
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