JP2003501989A - フラット型整流子の製造方法ならびにこの方法によって製造されたフラット型整流子 - Google Patents

フラット型整流子の製造方法ならびにこの方法によって製造されたフラット型整流子

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クマール，ルドヴィク
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ショイツ，ヘルベルト
ヘェール，ヨハン
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コレクトール デー．オー．オー．
バッヒャウアー，ゲルハルト
ヘェール，ヨハン
ショイツ，ヘルベルト
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Abstract

(57)【要約】 絶縁成形材からなるハブ体と複数の導体セグメントとこれと同数の摺動面を形成するカーボンセグメントとからなるフラット型整流子の製造方法において、放射状の溝部を有する導体素材上にハブ体（９）を接合し、この溝部に成形材を充填する。続いて導体素材とハブ体（９）とからなる結合体（１０）のうちハブ体（９）と反対側の導体素材の端面を切削加工する。加工した結合体（１０）の端面上に導体素材あるいはこれから生成される導体セグメントに対する電気接続を形成しながらカーボンリング（１９）を接着する。このカーボンリング（１９）は溝部に充填されている成形材内にまで延在する切り込みによって複数カーボンセグメントに分割される。導体素材はその端面を加工して成形材が充填された溝部を開放するかあるいは後から設けられる分離切り込みによって複数導体セグメントに分割される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、絶縁成形材からなるハブ体と複数の導体セグメントとこれと同数
の摺動面を形成するカーボンセグメントとからなるフラット型整流子の製造方法
に係り、以下のステップを有する： 放射状の溝部を有する導体素材上にハブ体を接合し、この溝部に成形材を充填
し； 続いて導体素材とハブ体とからなる結合体のうちハブ体と反対側の導体素材の
端面を切削加工し； 整流子素材を形成するために、加工した結合体の端面上に導体素材あるいはこ
れから生成される導体セグメントに対する電気接続を形成しながらカーボンリン
グを設置し； このカーボンリングは溝部に充填されている成形材内にまで延在する切り込み
によって複数のカーボンセグメントに分割され、導体素材はその端面を加工して
成形材が充填された溝部を開放するかあるいは後から分離切り込みを設けること
によって複数導体セグメントに分割される。
【０００２】 さらに、本発明はこの方法に従って製造されたフラット型整流子に関する。
【０００３】 フラット型整流子は種々の構成で知られており実用化されている。典型的なフ
ラット型整流子は、例えばドイツ特許第ＯＳ４１４０４７５号公報に記載されて
いる。
【０００４】 フラット型整流子の典型的な適用分野は、燃料ポンプ用の電気モータである（
ドイツ特許第ＯＳ１９６５２８４０号およびドイツ特許第ＯＳ１９７５２６３２
６号）。整流子の摺動面がエタノールまたはメタノールを含有する燃料によって
侵食されることを防止するためにカーボン摺動面を有するフラット型整流子が幅
広く使用されている。この際、回転子コイルのコイル末端が問題なくカーボンセ
グメントと接触するために、カーボンセグメントは銅製の導体セグメントによっ
て支持される。
【０００５】 カーボン摺動面を有するフラット型整流子を製造するためのものとして、根本
的に異なった２つの方法が知られている。１つ目のものとして、後から分離切り
込みによって複数カーボンセグメントに分割されるカーボンリングを、導体素材
が埋め込まれた粉末状のカーボンを焼結することによって直接これに接合するこ
とができる。または、予め加工されたカーボンリングを導体素材または導体セグ
メントの一端面に設置し、そこでハンダ付けによって導電性を保持するとともに
機械的に固定し、必要に応じて導体素材を複数導体セグメントに分割することも
できる分離切り込みによって複数カーボンセグメントに分割する。両方の方法は
、例えばドイツ特許第ＯＳ１９６５２８４０号公報に記載されている。導体素材
へのハブ体の接合は、カーボンリングを導体素材上にハンダ付けする前（ＷＯ９
７／０３４８６号公報参照）または後（ドイツ特許第ＯＳ４０２８４２０号公報
参照）に実施することができる。
【０００６】 冒頭に述べた種類の方法は、前記の国際特許出願第ＷＯ９７／０３４８６号公
報から引用することができる。この文献によって知られているフラット型整流子
の製造方法は、カーボンリングを複数カーボンセグメントに分割している分離切
り込みが導体素材を分断することなくハブ体の成形材内に延在していることを特
徴とする。このことは、導体素材とハブ体とからなる結合部材にカーボンリング
を取り付ける前に導体素材の後面に配設された分離切り込みに比して幅広の成形
材が充填された放射溝部を開放することによって達成される。その結果、開放さ
れた放射溝部の領域内においてカーボンリングが直接ハブ体の成形材に接合する
。
【０００７】 これはドイツ特許第ＯＳ１９６５２８４０号公報に従って加工されるフラット
型整流子の例と異なって、国際特許出願第ＷＯ９７／０３４８６号公報によって
知られているフラット型整流子においてそれぞれ２つのカーボンセグメントを分
離する空隙の領域において導体セグメントの銅部材が露出されていない。しかし
ながら、導体セグメントおよび／またはこれを銅セグメントと結合しているハン
ダ層の長期的な劣化は除外することができない。
【０００８】 この問題点から、本発明の目的は、最高の寿命を有するフラット型整流子の製
造に適した、冒頭に述べた種類の方法を提供することである。
【０００９】 本発明によれば、前記の課題は、導体素材とハブ体とからなる結合部材の加工
された端面上にカーボンリングを接着することによって解決される。本発明の特
徴である、カーボンリングと導体素材およびハブ体からなる結合部材との接着に
よって、本発明に係るフラット型整流子は種々の方式において既存の技術に比べ
ての寿命の延長の点で優位なものとなる。達成される効果の１つは、本発明に従
って構成された接着結合が既知の技術によって使用されるハンダ付けのように導
体素材の特に端面とそれに対応するカーボンリングの領域との間に作用するだけ
でなく；さらにカーボンリングがハブ体の成形材に接合する領域にまで接着結合
が延在することである。これは、特にカーボンリングと成形材からなる中央の固
定フレームとの間の接触面に対して有効である。
【００１０】 本発明の適用による寿命の延長の他の好適な副作用は、フラット型整流子の製
造コストが既知の方法における製造コストと比べて低減することである。この点
に関して重要なことは、既知の技術において必要である、カーボンリングをハン
ダ付け可能にするための高コストな前処理を省略できることである。特に、例え
ば薄い銅層を蒸着することによってカーボンリングを金属化する必要が無くなる
。
【００１１】 さらに、本発明においては、接着剤を適宜に選択することによって、既存の技
術において発生するコイル導線を導体セグメントに溶接する際のハンダ溶融温度
の超過とそれによるカーボンセグメントのずれの危険を削減することができる点
が効果的である。
【００１２】 特に、本発明に係る方法の第１の好適な追加構成に従って結合部材の端面の加
工に際して放射溝部を既に開放することによって、本発明に従って設けられる、
導体素材と成形体とからなる結合部材の加工された端面全体にわたって延在する
接着結合がカーボンリングと開放された放射溝部に充填されている成形材との間
にも作用する。従来使用されていたハンダ付け方式においては不可能であった、
カーボンリングと溝部に充填された成形材との間の機械的な結合によって、この
本発明の追加構成は成形材との境界領域におけるカーボンリングを分割する分離
切り込みの形成に際するカーボン部材の破損を防止するよう作用する。分離切り
込みに接合しているカーボンセグメントの構造はそのまま保持される。このよう
なフラット型整流子の構成の結果、既存の技術によるものと異なって、長期の使
用においても分離切り込みの領域においてカーボンセグメントに壊食が見られな
い。
【００１３】 さらに、カーボンセグメントと放射溝部に充填されている成形材との間に（も
）存在する接着結合によって、メタノールまたはエタノールを含有する燃料等の
侵食性の媒体が分離切り込みから導体セグメントとカーボンセグメントとの間に
存在する接触面の領域に浸透する可能性が防止される。さらに、この本発明の追
加構成によって、既存の技術においては特に銀を使用しての高コストな前処理な
らびにハンダ付け方法によってのみ解決される問題を簡便な方式によって解決す
ることができる。
【００１４】 接着剤としては２９０℃超の溶融点を有する熱可塑性プラスチック粉を使用す
ることが好適であるが（下記参照）、本発明の枠内において多用な材料を接着剤
として使用することができる。熱可塑性のプラスチック材料に加えて、コールタ
ールおよび石油タールまたは樹脂、天然樹脂、重合か重付加かまたは重縮合によ
って生成され必要に応じて植物性あるいは動物性油脂または天然樹脂等の天然材
料によって改変された人工樹脂および熱硬化性プラスチック、ならびに天然樹脂
を改変（例えばエステル化、鹸化）することによって生成された全ての人工樹脂
が考えられる。
【００１５】 前記の材料の混合物も同様に適している。少なくとも１つの熱可塑性プラスチ
ックと少なくとも１つの熱硬化性プラスチックの粉末の混合物を基礎にして接着
剤を製造することが特に好適である。これは、接着剤の溶融とそれによる接続端
子の溶接に際してのカーボンセグメントのずれを防止することができるため、フ
ラット型整流子の製造において極めて好適である。
【００１６】 多くの材料において該当するように、接着剤自体は非導電性かあるいはごく僅
かに導電性であるため、この接着剤に粉末、切削片、または繊維状の導電性金属
あるいは非金属充填材が添加される。特に４０ないし９０μｍの粒子大を有する
銀または銀で被覆された銅粉末等の耐腐食性金属粉を使用することが特に好適で
ある。適用形態に応じて、接着剤に充填される充填材の割合は５ないし９５重量
％、特に２５ないし５０重量％とすることができる。
【００１７】 本発明に係る方法の好適な追加構成は、結合部材の端面加工に際して成形材か
らなるリング形状の内側固定フレームを隆起させ、その外径は加工方向に向かっ
て縮小するものとすることを特徴とする。この固定フレームの最大外径は結合部
材に取り付ける前のカーボンリングの孔部の内径よりも大きいものとすることが
好適であり、この際の超過分は平均的な寸法の整流子において約０．１ｍｍとす
る。この固定フレームの外側角部を１０°ないし４５°の角度をもって面取りす
ることが極めて好適である。前述のように構成された固定フレームは整流子の製
造とともにその寿命の観点において好適な効果をもたらす。製造工程の範囲にお
いて、固定フレームはその寸法のため結合部材上に取り付けられたカーボンリン
グを固定する。互いに向かい合ったカーボンリングの端面と結合部材の端面との
間に塗布された接着剤はその場所に保持されるとともに乾燥した粉末材料である
場合漏出が防止される。同じことが必要に応じて配設される切削片等の形態の導
電性の充填材にも該当する。固定フレームはさらにカーボンリングの心出しおよ
び調節機能を提供し、従ってカーボンリングは結合部材に接合する前に既に外形
に関して最終寸法に仕上げることができる。固定フレームがカーボンリングの孔
の直径よりも大きいことによって、カーボンリングを結合部材に圧着する際にそ
の孔部領域から接着剤が漏出することが防止される。このことに対しては固定フ
レームが軸方向に向かって先細となっていることも作用し、これによって接着剤
を収容するために適したリング形状の袋部分が形成される。この袋部分の断面形
状は特に楔形にすることができ、さらに完成した整流子のリングセグメントの接
着に対しても好適である。さらに接着剤袋部分に収集され硬化した接着剤は、カ
ーボンセグメントと導体セグメントとの間に形成された接触領域に侵食性の物質
が内側から放射方向に侵入することを防止する点において好適である。
【００１８】 本発明の別の好適な追加構成によれば、導体素材とハブ体とからなる結合部材
は導体素材を包囲する外側環状被覆を備えており、これもカーボンリングを取り
付ける前の結合部材の端面可能に際して共に加工される。この方式によって、カ
ーボンリングを結合部材に接着する際に成形材のカーボンリングの外周部に対す
る固定的な結合を形成することができる。このことは、機械的強度ならびに整流
子の寿命の観点において極めて効果的である。この際、この種のカーボンリング
の外周部とハブ体の成形材との間の結合によっても完成した整流子においてカー
ボンセグメントと導体セグメントとの間に形成された接触領域に侵食性の物質が
外側から半径方向に侵入することが防止される。特に、前述したカーボンセグメ
ントと固定フレームとの間の半径方向内側の結合との組み合わせによって接触面
を全方向について遮蔽し密閉して被覆することが可能となる。
【００１９】 本発明の枠内において使用される導体素材は、その加工する端面側に内側リン
グフレームと外側リングフレームと放射フレームとを備えることが特に好適であ
り、この際各フレームがそれ以外の端面部分より突出しており、その結果フレー
ム間に袋形状の窪み部が形成される。この際放射フレームの数は反対側に設けら
れている放射溝部の数に相当し、さらにこれはカーボンセグメントおよび導体セ
グメントの数と同一になる。放射溝部の基底部は実質的にフレーム間の端面と同
じ平面上を延在することが可能である。このように形成された導体素材は、この
組み合わせによって従来不可能であった種々の利点をもたらす。これは、導体素
材が比較的少量の原材料の使用によって極めて大きな結合強度を達成するためで
あり、同時に結合部材の端面加工に際しての材料の研削も比較的少量とすること
ができる。従ってこのように構成された導体素材は極めて低コストに製造するこ
とができ、ハブ体を極めて精密な結合部材に着合する際に成形材によって押出被
覆し、結合部材に関しては極めて経済的に端面加工することができる。放射溝部
の基底部が実質的にフレーム間の端面と同一の平面内に延在する場合、結合部材
の端面加工に際して実質的に内側リングフレーム、外側リングフレーム、ならび
に放射フレームのみを例えば切削によって除去すればよく；これは前述した構造
において前記のフレームを完全に除去することによって放射溝部が開放されるか
らである。前述した導体素材の追加構成は、カーボンリングが結合部材に接着さ
れず例えばハンダ付け等のその他方式で固定される形式のフラット型整流子にお
いても同様な利点をもって適用することができる。本出願を分割して導体素材に
ついて別途出願する権利も留保する。
【００２０】 前述したように、本発明は導体素材とハブ体とからなる結合部材の端面を成形
材が充填されている溝部が開放されるまで切削することによって加工されるフラ
ット型整流子の製造方法の枠内において極めて効果的に適用することができるが
、導体素材を複数導体セグメントに分割するためにこの方法に限定されることは
全くない。同様に本発明によってカバーされる別の製造方法においては、成形材
が充填された溝部を開放することなく結合部材の端面を加工するが；この方式に
おいては導体セグメントが結合部材の端面加工の後においても溝基底部領域内の
結合フレームを介して互いに結合されている。この結合フレームはカーボンリン
グが結合部材上に接着された後初めて分断され、これは特にカーボンリングを複
数カーボンセグメントに分割することと共に１つの作業工程内で実施することが
好適である。
【００２１】 次に、本発明の好適な実施例につき、添付図面を参照しながら詳細に説明する
。
【００２２】 図１および図２に示された導体素材１は実質的に鍋型の形状を有している。こ
れは例えば国際特許出願第ＷＯ９７／０３４８６号公報に記載されいてる従来の
技術によるものから基本構造を引用することができる。前記の公開公報によって
知られている従来の導体素材に比して、図１および図２に示された導体素材は内
側リングフレーム２と外側リングフレーム３と８個の放射フレーム４とを後にカ
ーボンリングが接着される端面上に備えることを特徴としている。互いに隣接す
る２つの放射フレーム４とこれらを互いに結合する内側リングフレーム２の断片
と外側リングフレーム４との間にはそれぞれ袋形状の窪み部５が形成されている
。袋形状の窪み部５の底部６によって形成されるフレーム間の端面は軸に垂直な
平面内に延在している。導体素材１の逆側に形成された放射溝部７は台形状の断
面を有している。これは放射フレーム４と平行に延在するとともに、その溝基底
部８が実質的に袋形状の窪み５の底部６と同じ平面上に延在している。
【００２３】 図３および図４に示されている、図１および図２の導体素材とその上に接合さ
れたハブ体９を形成する成形材とからなる結合部材１０は、端面、すなわち図１
に示された端面を加工した後のものである。先に行われる成形材からなるハブ材
の接合は、例えば国際特許出願第ＷＯ９７／０３４８６号公報に記載されている
従来の技術と同等であり、従ってここでは詳細な説明を省略する。結合部材１０
の端面側加工は、内側リングフレーム２と外側リングフレーム３と放射フレーム
４とを除去するための端面側切削を含んでいる。フレームを除去した後、導体素
材は、袋形状の窪み部５の底部６によって形成された平面内に閉鎖された環状か
つ平らな端面を有している。この環状面は、その後溝部７がその溝基底部８の領
域において完全に開放されるまでさらに切削される。この加工平面１１の位置は
図２に示されている。成形材が充填された溝部８を開放するために、閉鎖された
環状かつ平らな導体素材の端面から最小限の材料切削を行えば充分であることが
示されている。図２に示されているものよりももっと深く形成された溝部７にお
いては、内側リングフレーム２と外側リングフレーム３と放射フレーム４とを切
削している間に放射溝部を開放することも可能である。
【００２４】 結合部材１０の端面側加工によって溝部７を開放する結果、図１および図２に
示された導体素材は８個の分離された導体セグメント１２に分割される。２つの
導体セグメント１２の間には、それぞれ成形材からなるハブ体９のリブ１３が存
在している。
【００２５】 この結合部材１０の端面側加工に際しては内側のリング状部分が残されており
、その結果成形材からなるリング形状の内側固定フレーム１４が隆起して形成さ
れる。この点に関して、成形材から形成されたハブ体９が導体素材１の中央孔部
１６の半径方向内側に配設された内側スリーブ１５を含むことが重要である。こ
の方式によって導体素材１はその放射方向の延在領域全体にわたって端面加工し
、同時に導体素材１の中央孔部１６の半径方向内側に固定フレーム１４を隆起し
て形成することができる。
【００２６】 図３には、導体セグメント１２の壁断片１７上に接合されたフック要素１８が
図１に示されている放射方向に突出する状態から曲折して形成されていることが
示されている。
【００２７】 図５には、後にカーボンリングを形成するために低コストかつ少ない作業で製
造可能なカーボンリング１９を適用し得ることのみが示されている。カーボンリ
ング１９の外周部２０は端面側加工された結合部材１０の外周部２１に正確に一
致して示されており、カーボンリング１９の外径は加工面１１の領域において結
合部材１０の外径と一致する。カーボンリング１９の孔部２２の直径は固定フレ
ーム１４の外径よりも約０．１ｍｍ小さいものとなる。このことは、カーボンリ
ング１４が結合部材１０への接着を実施する前に製造工程中において既に固定的
に配置され、互いに接着する部材間に存在する接着剤の漏出を防止するために効
果的である。
【００２８】 結合部材１０とこれに接着されるカーボンリング１９とからなる整流子素材２
３を示す図６内には、固定フレーム１４の２つの典型的な詳細部が示されている
。第１に、固定フレーム１４の外面２４は最大直径の領域から加工面１１の方向
に向かって先細となっており；言い換えると固定フレーム１４の外径は最大直径
の領域から加工面１１の方向に向かって縮小している。この方式によって、固定
フレーム１４の外周部上に周回するリング形状の窪み部が形成され、ここにはカ
ーボンリング１９と結合部材１０との接着に際して接着剤が充填される。この方
式によって形成された粗楔形の断面を有する接着剤袋部２５は、カーボンリング
１９ならびにこれから形成されたカーボンセグメントと結合部材１０とを機械的
に強固かつ気密に結合する効果をもたらす。さらに固定フレーム１４の面取り部
２６が示されており、これはカーボンリング１９の孔部２２に対して固定フレー
ムが大きくなる観点において重要であり、これによって組み立てに際してのカー
ボンリングの破損が防止される。
【００２９】 前述したように、カーボンリング１９は結合部材１０に接着される。接着剤と
しては熱可塑性プラスチック粉（ＰＰＳ）および熱硬化性プラスチック粉からな
る混合物が使用される。ＰＰＳは高い耐熱性ならびに燃料内における高い耐久性
を特徴としている。接着面の片方に接着剤混合物と金属粉とが塗布される。金属
粉の目的は充分な導電性を保持することであり、腐食防止のため銀被覆された４
０ないし９０μｍの粒子大からなる銅粉が使用される。金属粉が充填された接着
剤における金属粉の割合は２５％ないし５０％となる。接着面上にはこの表面が
均一かつ完全に被覆される量のプラスチック粉が塗布される。その後結合部材１
０とカーボンリング１９とを接合し約５Ｎ／ｍｍ２の圧力で約３００℃に加熱す
る。この際接着剤が溶融してカーボンリング１９の細孔内に浸透する。約５秒の
短い放置時間の後冷却する。この際細孔内に浸透した接着剤が硬化して機械的な
インタロックを形成するよう作用する。これによって、ハンダ付けを上回る最適
な接着が達成される。金属粉は導体セグメント１２とカーボンリング１９との間
の接触ブリッジを形成し、これは極めて低い境界抵抗をもたらす。接着剤層２７
の厚さは最終状態において最大５００μｍとなり、この際、前述したように、接
着剤は一部カーボンリング１９内に浸透してそこで硬化する。
【００３０】 接着剤合成物内に導電性の粒子を添加することによって、導電作用をもたらす
粒子が接着剤内に埋め込まれ、環境媒体との間の電気および化学反応に対して保
護される。さらに、個々の導体セグメント１２に対応する接触面領域はカーボン
リング１９を接着することによって半径方向内側、固定フレーム１４の領域、な
らびにリブ１３の領域において侵食性の物質に対して成形材で密封される。結合
部材１０の周囲部の壁断片１７の領域を成形材によって形成された環状外被によ
って被覆する場合、さらに半径方向外側に向かってカーボンリングまたは後のカ
ーボンセグメントを周囲部の領域において成形材と適宜に結合させることも可能
であり、これによってこの領域における侵食性の物質の接触面領域内への侵入を
防止する。
【００３１】 整流子素材２３の外周部に漏出した接着剤２８を除去するために、図７に示さ
れているように、接着剤層２７の領域において接着剤が硬化した後周囲溝部２９
が切削形成される。これによって整流子素材２３はその後カーボンリング１９を
分離切り込み３０によってカーボンセグメント３１に分割するだけまで仕上がっ
ている。図７の左半分には、分離切り込み３０が成形材リブ１３内にまで延在す
ることが示されている。ここで、固定フレーム１４も分離切り込み３０によって
分割され、従って金属粒子が充填された接着剤を介しての個々の導体セグメント
間における電流の通流が除外される。
【００３２】 図８には、２つの導体セグメント１２とこれに対応しているカーボンセグメン
ト３１との間の領域が接線方向の断面図によって示されている。ここでも、カー
ボンリングをここに示されている両方のカーボンセグメント３１に分割している
分離切り込み３０がハブ体９の成形材リブ１３内にまで延在し、さらに接着剤層
２７をも切断していることが示されている。加えて、分離切り込み３０の幅が成
形材リブ１３の幅より小さいことが示されている。この方式によって、分離切り
込み３０に直接的に接合して両方のカーボンセグメント３１のそれぞれがハブ体
９の成形材リブ１３に強固に接着され、これによって分離切り込み３０の形成に
際してのカーボンセグメント３１の基礎部の破断が有効に防止される。
【００３３】 図９ないし図１３には、前述した製造方法に対する代替例が示されている。こ
れらは、主要な構成において図２、図３、図４、図７、および図８に対応してお
り；これらの図と一致する点に関しては前述した実施例と同様である。従って、
以下の説明は、主に図９ないし図１３に示された製造方法の図１ないし図８の製
造方法に対する相違点に限定する。
【００３４】 図９と図２との比較によって、ここに記述される変更例における放射溝部７′
が前述した実施例における放射溝部７に比べて小さな深さを有していることが理
解される。その結果、導体素材とハブ体とからなる結合部材１０′の端面側加工
は溝部７′が開放されない程度の加工面１１まで実施される。それどころか、後
の導体素材の導体セグメントは結合フレーム３２を介して相互に結合されたまま
保持される。結合フレーム３２の厚さとして好適な大きさは、一般的な寸法のフ
ラット型整流子において約０．３ｍｍとなる。
【００３５】 従って、カーボンリングは端面側加工によって形成された導体素材１′の環形
状面３３に接着される。導体素材１′の導体セグメント１２′への分割は、溝部
７′内のハブ体の成形材にまで延在している分離切り込み３０′によるカーボン
リングのカーボンセグメント３１′への分割とともに１つの作業工程で実施され
る。
【００３６】 前述した方法と異なって、図９ないし図１３に示された方法においては導体素
材の端面とカーボンリングとの間の接着剤層の領域に周囲溝部は切削形成されず
；それどころかカーボンリング全体がその放射方向外側の周囲において僅かに余
分に切削され、従ってカーボンリングは導体素材に比べて僅かに小さな直径を有
する。整流子素材のカーボンリングの周囲部加工は、後の導体セグメント１２′
間の結合フレーム３２のレベルまで延在し、従って結合面から流出する可能性の
ある接着剤残留分を除去することができる。図１２においては、整流子素材の周
囲部加工領域が周囲部上の段３４によって強調されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 導体素材を立体的に示した構成図である。
【図２】 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った導体素材の接線方向の断面図である。
【図３】 導体素材を８個の導体セグメントに分割するために端面加工された後の導体素
材とハブ体とからなる結合部材を示す構成図である。
【図４】 図３に示された結合部材の線ＩＶ−ＩＶに沿った接線方向の断面図である。
【図５】 図３に示された結合部材上に接着する前のカーボンリングを立体的に示した構
成図である。
【図６】 図５に示されたカーボンリングを図３の結合部材上に接着することによって形
成された整流子素材を立体的に示す部分切断図である。
【図７】 接着剤層の領域の外周部に周囲溝部を切削形成した後の図６に示された整流子
素材の軸方向断面図である。
【図８】 カーボンリングを複数カーボンセグメントに分割する分離切り込みを設けるこ
とによって図７の整流子素材から形成されたフラット型整流子の接線方向断面図
である。
【図９】 図１ないし図８に対する変更例を示す構成図である。
【図１０】 図１ないし図８に対する変更例を示す構成図である。
【図１１】 図１ないし図８に対する変更例を示す構成図である。
【図１２】 図１ないし図８に対する変更例を示す構成図である。
【図１３】 図１ないし図８に対する変更例を示す構成図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年７月１１日（２００１．７．１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】 この発明は、絶縁成形材からなるハブ体と複数の導体セグメントとこれと同数
の摺動面を形成するカーボンセグメントとからなるフラット型整流子の製造方法
に係り、以下のステップを有する： 放射状の溝部を有する導体素材上にハブ体を接合し、この溝部に成形材を充填
し； 続いて導体素材とハブ体とからなる結合体のうちハブ体と反対側の導体素材の
端面を切削加工し、結合体の端面側加工に際して成形材からなるリング形状の内
側固定フレームを隆起させて形成し； 整流子素材を形成するために、加工した結合体の端面上に導体素材あるいはこ
れから生成される導体セグメントに対する電気接続を形成しながらカーボンリン
グを設置し； このカーボンリングは溝部に充填されている成形材内にまで延在する切り込み
によって複数のカーボンセグメントに分割され、導体素材はその端面を加工して
成形材が充填された溝部を開放するかあるいは後から分離切り込みを設けること
によって複数導体セグメントに分割される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 カーボン摺動面を有するフラット型整流子を製造するためのものとして、根本
的に異なった２つの方法が知られている。１つ目のものとして、後から分離切り
込みによって複数カーボンセグメントに分割されるカーボンリングを、導体素材
が埋め込まれた粉末状のカーボンを焼結することによって直接これに接合するこ
とができる。または、予め加工されたカーボンリングを導体素材または導体セグ
メントの一端面に設置し、そこでハンダ付けによって導電性を保持するとともに
機械的に固定し、必要に応じて導体素材を複数導体セグメントに分割することも
できる分離切り込みによって複数カーボンセグメントに分割する。両方の方法は
、例えばドイツ特許第ＯＳ１９６５２８４０号公報に記載されている。導体素材
へのハブ体の接合は、カーボンリングを導体素材上にハンダ付けする前（ＷＯ９
７／０３４８６号公報参照）または後（ドイツ特許第ＯＳ４０２８４２０号公報
参照）に実施することができる。 ドイツ特許第４１３７８１６Ｃ１号公報には、後のカーボンセグメントの領域
に切断部を有する金属製の導体素材上に穴開きのグラファイト盤をＳＭＤ導電性
銀接着剤によって固定することによってカーボン摺動面を備えるフラット型整流
子を形成する方法が記載されている。その後、このように形成された結合体をト
ランスファ成形装置内に挿入し、ここで絶縁性の材料からなる支持部材が接合成
形される。導体素材の切断部の領域には、支持部材の材料がグラファイト材料の
表面に浸透することによって、支持部材とグラファイト盤との間の直接的で間隙
の無くまた分解不可能な結合が形成される。続いて、グラファイト盤と導体素材
とが、例えば切断研削によって個々のカーボンセグメントおよび導体セグメント
に分割される。 導電性の接着によってカーボンセグメントを導体セグメントに結合する別のカ
ーボン摺動面を有するフラット型整流子がドイツ特許第９２１１４８８Ｕ１号公
報によって知られている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 冒頭に述べた種類の方法は、先程挙げた国際特許出願第ＷＯ９７／０３４８６
号公報から引用することができる。この文献によって知られているフラット型整
流子の製造方法は、カーボンリングを複数カーボンセグメントに分割している分
離切り込みが導体素材を分断することなくハブ体の成形材内に延在していること
を特徴とする。このことは、導体素材とハブ体とからなる結合体にカーボンリン
グを取り付ける前に導体素材の後面に配設された分離切り込みに比して幅広の成
形材が充填された放射溝部を開放することによって達成される。その結果、開放
された放射溝部の領域内においてカーボンリングが直接ハブ体の成形材に接合す
る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】 本発明によれば、前記の課題は、リング形状の内側固定フレームの形成はその
外径が加工方向に向かって縮小するように実施し、導体素材とハブ体とからなる
結合体の加工された端面上にカーボンリングを接着することによって解決される
。本発明の特徴である、カーボンリングと導体素材およびハブ体からなる結合体
との接着によって、本発明に係るフラット型整流子は種々の方式において既存の
技術に比べての寿命の延長の点で優位なものとなる。達成される効果の１つは、
本発明に従って構成された接着結合が既知の技術によって使用されるハンダ付け
のように導体素材の特に端面とそれに対応するカーボンリングの領域との間に作
用するだけでなく；さらにカーボンリングがハブ体の成形材に接合する領域にま
で接着結合が延在することである。これは、特にカーボンリングと成形材からな
る中央の固定フレームとの間の接触面に対して有効である。固定フレームが軸方
向に向かって先細となっていることにより、接着剤を収容するために適したリン
グ形状の袋部分が形成される。この袋部分の断面形状は特に楔形にすることがで
き、これはさらに完成した整流子のリングセグメントの寿命を向上させるような
方式の接着に対しても好適である。また接着剤袋部分に収集され硬化した接着剤
も、カーボンセグメントと導体セグメントとの間に形成された接触領域に侵食性
の物質が内側から放射方向に侵入することを防止する点において好適である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】 さらに、本発明においては、接着剤を適宜に選択することによって、既存の技
術において発生するコイル導線を導体セグメントに溶接する際のハンダ溶融温度
の超過とそれによるカーボンセグメントのずれの危険を削減することができる点
が効果的である。 この固定フレームの最大外径は結合体に取り付ける前のカーボンリングの孔部
の内径よりも大きいものとすることが好適であり、この際の超過分は平均的な寸
法の整流子において約０．１ｍｍとする。この固定フレームの外側角部を１０°
ないし４５°の角度をもって面取りすることが極めて好適である。前述のように
構成された固定フレームは整流子の製造とともにその寿命の観点において好適な
効果をもたらす。製造工程の範囲において、固定フレームはその寸法のため結合
体上に取り付けられたカーボンリングを固定する。互いに向かい合ったカーボン
リングの端面と結合体の端面との間に塗布された接着剤はその場所に保持される
とともに乾燥した粉末材料である場合漏出が防止される。同じことが必要に応じ
て配設される切削片等の形態の導電性の充填材にも該当する。固定フレームはさ
らにカーボンリングの心出しおよび調節機能を提供し、従ってカーボンリングは
結合体に接合する前に既に外形に関して最終寸法に仕上げることができる。固定
フレームがカーボンリングの孔の直径よりも大きいことによって、カーボンリン
グを結合体に圧着する際にその孔部領域から接着剤が漏出することが防止される
。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】 特に、本発明に係る方法の好適な追加構成の一例に従って結合体の端面の加工
に際して放射溝部を既に開放することによって、本発明に従って設けられる、導
体素材と成形体とからなる結合体の加工された端面全体にわたって延在する接着
結合がカーボンリングと開放された放射溝部に充填されている成形材との間にも
作用する。従来使用されていたハンダ付け方式においては不可能であった、カー
ボンリングと溝部に充填された成形材との間の機械的な結合によって、この本発
明の追加構成は成形材との境界領域におけるカーボンリングを分割する分離切り
込みの形成に際するカーボン部材の破損を防止するよう作用する。分離切り込み
に接合しているカーボンセグメントの構造はそのまま保持される。このようなフ
ラット型整流子の構成の結果、既存の技術によるものと異なって、長期の使用に
おいても分離切り込みの領域においてカーボンセグメントに壊食が見られない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポトクニク，ヨーゼ スロヴェニア国、5280 イドリヤ、ゴルタ ノヴァ ２エイ (72)発明者 デルモタ，マルヤン スロヴェニア国、5280 イドリヤ、ドーレ 26ビー (72)発明者 クマール，ルドヴィク スロヴェニア国、5281 スポドニヤ イド リヤ、スポドニヤ クナムルヤ 64 (72)発明者 バッヒャウアー，ゲルハルト オーストリア国、アー−4820 バート イ シュル、プファントラーシュトラーセ ５ (72)発明者 ショイツ，ヘルベルト オーストリア国、アー−4822 バート ゴ イゼルン、ゴイゼルン 489 (72)発明者 ヘェール，ヨハン オーストリア国、アー−4830 ハルシュタ ット、ラーン 185 Ｆターム(参考） 5E063 EA03 EA04 EA06 EA07 XA01 5H613 AA01 BB04 BB07 BB10 GA02 GA06 GA07 GB01 GB02 GB09 KK06 PP08 5H615 AA01 BB01 BB04 BB14 PP26 SS08 SS18 SS19 SS26 TT01 TT03

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁成形材からなるハブ体（９，９′）と複数の導体セグメ
    ント（１２，１２′）とこれと同数の摺動面を形成するカーボンセグメント（３
    １，３１′）とからなるフラット型整流子を製造するためのものであり： 放射状の溝部（７，７′）を有する導体素材（１，１′）上にハブ体（９，９
    ′）を接合し、この溝部（７，７′）に成形材を充填し； 続いて導体素材（１，１′）とハブ体（９，９′）とからなる結合体（１０，
    １０′）のうちハブ体（９，９′）と反対側の導体素材（１，１′）の端面を切
    削加工し； 整流子素材（２３）を形成するために、加工した結合体（１０，１０′）の端
    面上に導体素材（１′）あるいはこれから生成される導体セグメント（１２）に
    対する導電接続を形成しながらカーボンリング（１９）を設置し； このカーボンリング（１９）は溝部（７，７′）に充填されている成形材内に
    まで延在する切り込み（３０，３０′）によって複数のカーボンセグメント（３
    １，３１′）に分割され、導体素材（１，１′）はその端面を加工して成形材が
    充填された放射溝部（７）を開放するかあるいは後から分離切り込み（３０′）
    を設けることによって複数導体セグメント（１２，１２′）に分割される、 ステップからなる方法において、 導体素材（１，１′）とハブ体（９，９′）とからなる結合体（１０，１０′
    ）の加工された端面上にカーボンリング（１９）を接着することを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項２】 結合体（１０）の端面加工に際して成形材からなるリング形
    状の内側固定フレーム（１４）を隆起させ、その外径は加工方向に向かって縮小
    するものとすることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 固定フレーム（１４）の最大外径は結合体（１０）に取り付
    ける前のカーボンリング（１９）の孔部（２２）の内径よりも大きいものとする
    ことを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 超過する大きさは約０．１ｍｍとすることを特徴とする請求
    項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 固定フレーム（１４）の外側角部を１０°ないし４５°の角
    度をもって面取りすることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 導体素材（１）はその加工する端面側に内側リングフレーム
    （２）と外側リングフレーム（３）と放射フレーム（４）とを備え、この際各フ
    レーム（２，３，４）がそれ以外の端面部分より突出しており、その結果フレー
    ム間に袋形状の窪み部（５）が形成されることを特徴とする請求項１ないし５の
    いずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 導体素材（１）において放射溝部（７）の基底部（８）は実
    質的にフレーム間の端面（６）と同じ平面上を延在する請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 カーボンリング（１９）と結合体（１０）との間の接着結合
    を形成するために両方の部材のうちの少なくとも一方に熱可塑性および／または
    熱硬化性プラスチック粉および金属粉を接合前に塗布し、両方の部材を接合した
    後加圧および加熱を同時に行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 熱可塑性および熱硬化性プラスチック粉の混合物を使用し、
    熱可塑性プラスチックの溶融点が少なくとも２９０℃であることを特徴とする請
    求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 カーボンリング（１９）と結合体（１０，１０′）との間
    の接着結合を形成するために両方の部材のうちの少なくとも一方に粉末、切削片
    、または繊維状の導電性の金属あるいは非金属充填材が添加された接着剤を接合
    前に塗布することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 充填材の含有量は充填後の接着剤の重量に対して５ないし
    ９５％、特に２５ないし５０％とすることを特徴とする請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 充填材として４０ないし９０μｍの粒子大を有する金属粉
    を使用することを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 接着工程の後に整流子素材（２３）の結合体（１０）とカ
    ーボンリング（１９）との接合領域内に周囲溝部（２９）を形成することを特徴
    とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 接着工程の後にカーボンリング（１９）とこれに接合する
    導体素材（１′）部分の周囲を切削加工することを特徴とする請求項１ないし１
    ２のいずれかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 導体素材（１，１′）は基本的に鍋型の形状を有し、後の
    導体セグメント（１２，１２′）はその放射方向の延在領域全体にわたって互い
    に結合されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 導体素材（１，１′）はその内周部分に分散して配置され
    た軸方向に突出する把持爪部材を備えることを特徴とする請求項１ないし１５の
    いずれかに記載の方法。
  17. 【請求項１７】 導体素材（１，１′）はその外周部分に分散して配置され
    軸方向に突出する、それぞれ接触突起部（１８，１８′）を有する壁断片部（１
    ７，１７′）を備えることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】 導体素材（１′）はカーボンリング（１９）を接着する前
    の結合体（１０′）の端面側加工に際しては未だ複数の導体セグメント（１２′
    ）に分割せず、カーボンリング（１９）を接着した後に初めて分離切り込み（３
    ０′）によって、特にカーボンリングをカーボンセグメント（３１′）に分割す
    る作業工程内において分割することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか
    に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 絶縁性の成形材から形成されたハブ体（９，９′）と複数
    の導体セグメント（１２，１２′）と摺動面を形成するこれと同数のカーボンセ
    グメント（３１，３１′）とからなるフラット型整流子において、 カーボンセグメント（３１，３１′）を導体セグメント（１２，１２′）に接
    着することを特徴とするフラット型整流子。
  20. 【請求項２０】 カーボンセグメント（１２）はそれぞれ２つのカーボンセ
    グメントを分離している放射方向の空隙部によって輪郭定義されている縁部の領
    域においてハブ体（９）の成形材リブ（１３）に接着されることを特徴とする請
    求項１９記載のフラット型整流子。
JP2001500375A 1999-06-02 2000-05-31 フラット型整流子の製造方法ならびにこの方法によって製造されたフラット型整流子 Pending JP2003501989A (ja)

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