JP2008544732A - フラット整流子とフラット整流子生産方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、導電性材料から成る支持本体（１０２）と、少なくとも１つのそれぞれのコイル巻線末端を連結するための導電性材料から成る多数の連結セグメント（１０８）と、フラット整流子（１０１）の軸受表面（１４）を形成する多数の軸受表面セグメント（１１２）とを有し、および、上記軸受表面セグメント（１１２）は、連結セグメント（１０８）に機械的に恒久的にかつ導電的に連結されており、および、支持本体（１０２）および／または連結セグメント（１０８）は一体型に形成されているフラット整流子（１０１）に関する。支持本体（１０２）は予め製造されており、かつ、連結セグメント（１０８）が中に挿入される開口部（１１８）を有する。この整流子は、連結セグメント（１０８）が恒久的な機械的連結によって支持本体（１０２）上の軸受表面セグメント（１１２）に固着させられていることと、支持本体（１０２）内の開口部（１１８）は、軸受表面セグメント（１１２）に面する連結セグメント（１０８）の末端の付近に拡張セクション（１２４、１２８）を有し、および、開口部（１１８）の拡張セクション（１２４、１２８）は、連結セグメント（１０８）を軸受表面セグメント（１１２）に連結する連結手段のための受け入れチャンバを形成し、および、この連結手段は、硬化し終わると、支持本体（１０２）に連結セグメント（１０８）を固着させることとを特徴とする。本発明は、さらに、フラット整流子を生産する方法にも関する。

Description

本発明は、フラット整流子、特にカーボン差込み形フラット整流子と、このようなフラット整流子を生産する方法とに関する。

このフラット整流子のようなフラット整流子が、例えば燃料ポンプ用に使用されている。通常は銅から成るかまたはこの媒質中に銅を含む導電性の連結セグメントが、連続動作のために必要な耐久性を持たない。この理由から、フラット整流子を取り囲む媒質に比較してより高い耐久性を有する軸受表面セグメントが、フラット整流子の軸受表面用に使用される。

このようなフラット整流子はＷＯ ９７／０３４８６ Ａ１から公知である。これに関連して、整流子のためのハブを形成する電気絶縁性材料の支持本体が、連結セグメントの１つを形成する導体ブランク上に成形されている。この目的のために、この導体ブランクは対応する金型の中に挿入され、および、支持本体を形成する塊と共にその金型内で成形される。その次に、軸受表面セグメントを形成するカーボンの環状円板が導体ブランク上にはんだ付けされ、および、その次に、軸受表面セグメントの形に分離させられる。このようにして生産され終わったフラット整流子は高い品質要件を満たすが、これに対応して、その生産プロセスが複雑であり、したがって高コストである。

ＤＥ １９９ ２６ ９００ Ａ１が、支持本体の分割によって露出させられた金属のセグメント支持部分の表面が、例えば燃料のような環境に対して耐久性がある層によって被覆されている、フラット整流子を生産するためのプロセスを開示している。

ＥＰ １ ３６３ ３６５ Ａ１が、特許請求項第１項の前文による整流子を開示している。連結セグメントが、コイル巻線の一方の末端を連結するための連結セクションと、軸受表面セグメントとの電気的接触のための接触セクションとを有する。この連結セグメントを支持本体内に挿入した後に、この連結セクションが軸受表面の平面に対して直角および平行に曲げられる。その次に、分割切れ目によって区分されているカーボン含有円板が、その曲がった連結セクションに付着させられ、および、このようにして軸受表面セグメントを形成する。このカーボン含有円板は、冷圧によって互いに連結されている２つの層で構成されている。連結セグメントに割り当てられている第１の層がバインダを含む。このバインダは、熱の作用によって連結セグメントに付着させられる時に、柔軟化し、および、その第１の層は、圧力の同時作用によって連結セグメントの開口部と支持本体の開口部とに中に流れ込み、このようにしてカーボン含有円板を支持本体上に固着させる。

したがって、本発明の目的は、従来技術の欠点を克服し、特により経済的であり、かつ、依然として反応促進環境内で生産される整流子の十分な耐久性を確保する、フラット整流子とこれに関連した生産プロセスとを実現可能にすることである。

この目的は、特許請求項第１項に定義されているフラット整流子によって、および、独立特許請求項に定義されている生産プロセスによって実現される。本発明の特別な実施態様が従属特許請求項に定義されている。

フラット整流子の場合に、いわゆるバレル整流子（ｂａｒｒｅｌ ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）に比較して、整流子ブラシのための軸受表面が平面の末端表面によって形成されている。したがって、フラット整流子の構造は、バレル整流子の構造とは異なっている。

本発明によるフラット整流子は、例えばジュロプラスチック（ｄｕｒｏｐｌａｓｔｉｃ）のような電気絶縁性材料の支持本体を有する。この支持本体上には複数の連結セグメントが存在し、この複数の連結セグメントは、例えば１回あたりの電気モータのロータのようなコイル巻線の少なくとも１つの末端の連結のために設計されており、および、例えば銅または銅合金のような適切な導電性を有する材料から成る。整流子を取り囲む媒質に対するその整流子の軸受表面の耐久性を増大させるために、フラット整流子は、さらに、そのフラット整流子の平面の軸受表面を共同して形成する複数の軸受表面セグメントを有し、および、この軸受表面セグメントの個数は一般的に連結セグメントの個数に対応し、特に、連結セグメントの個数と同一であるか、または、その整数分の１であるか、または、整数倍である。

本発明によって、この支持本体は、連結セグメントが中に挿入される開口部を有する。１つの特徴が、別個の部分としての支持本体が、連結セグメントを収容するための開口部を有するその金型を用いて、連結セグメントの挿入の前に生産されるということにある。このようにして、支持本体が、例えば、さらに射出成形プロセスによって、高い寸法精度で単純化された形で生産されることが可能である。特に、生産技術に関して非常に複雑である連結セグメントの周囲射出（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）が、支持本体の形成において除外される。

この支持本体が一体型に形成されており、かつ、特に、連結セグメントの挿入のための開口部と、予め製造された軸受表面セグメントのための接触表面と、コイル巻線が連結されている連結セグメントのセクションのための接触表面とを一体的に形成することが好ましい。この連結セグメントが一体型に形成されており、かつ、特に、この連結セグメントが、軸受表面セグメントのための接触表面とコイル巻線のための連結表面の両方を一体型に形成することが好ましい。

連結セグメントが支持本体内に挿入可能なので、様々な利点が確保される。したがって、連結セグメントを形成する導体ブランクの生産の必要性が取り除かれる。さらに、この導体ブランクは、支持本体を射出するための射出成形機械に対して供給される必要がない。

さらに、連結セグメントが、支持本体を形成するプレス材料によって表面全体にわたって取り囲まれておらず、したがって、連結セグメントの材料の熱膨張係数と支持本体の熱膨張係数との相違が、熱的に誘発される応力の原因とならないということが有利である。

軸受表面セグメントは、連結セグメントに機械的に強固に連結されておりかつ導電的に連結されている。この連結は、例えば軟質はんだ、硬質はんだ、または、接合剤によって生じさせられることが可能である。軸受表面セグメントはそれぞれの連結セグメント上に個別的に固定されることが可能であり、または、連結セグメント上に円板または環状円板の形で組合せとして固定された後で分割切れ目によって分離させられることが可能である。この連結セグメントは、さらに、軸受表面セグメントに対する機械的に強固な連結によってフラット整流子上に機械的に固定される。

連結セグメントは、さらに、支持本体の締め付け固定作用だけの結果として固定されることが可能であり、および、この締め付け固定作用は、連結セグメントを基準とした支持本体の少なくとも部分的な過大寸法によって生じさせられることが可能である。必要に応じて、支持本体上の連結セグメントの固定が、追加の連結手段によって、例えば接合剤によって改善されることが可能である。いずれの場合も、連結セグメントに対して軸受表面セグメントを連結することによって、支持本体上のこのセグメントの固定が、いずれにしても、フラット整流子の動作中に応力の方向においてさらに改善される。

連結セグメントに対して、特に軸受表面セグメントに面する連結セグメントの末端に対して、軸受表面セグメントは、挿入方向に対して斜めにまたは横断方向に延びる突出部を有し、この突出部によって軸受表面セグメントと連結セグメントの組合せが支持本体上に固着させられる。このようにして、この組合せが、特に挿入方向の移動を防ぐ形で固定される。

この突出部は、例えばはんだのような、軸受表面セグメントを連結セグメントに連結する連結手段によっても少なくとも部分的に形成されることが可能である。この突出部上の領域内の軸受表面セグメントが少なくとも部分的に支持本体に突き当たり、この結果として支持本体自体が連結セグメントの軸方向の固定のための受面（ａｂｕｔｍｅｎｔ）を形成することが好ましい。

連結セグメントを保持するための支持本体内の開口部は、少なくとも部分的に支持本体の軸線に対して平行に延び、および、好ましくは、この開口部は、フラット整流子の回転軸線に一致することが好ましい支持本体の１つの縦方向軸線に対して平行に延びる。支持本体内の開口部は、少なくとも部分的に、特に、コイル巻線の連結のための好ましくは半径方向に突出する連結手段を連結セグメントが形成する部分内において、フラット整流子の周囲表面に向かって開いている。１つの別の実施態様では、連結セグメントを保持するための開口部が支持本体を基準として半径方向または接線方向に延びる。

軸受表面セグメントに面する連結セグメントの末端の領域内では、支持本体内の開口部は拡幅部（ｗｉｄｅｎｉｎｇ）を有する。この拡幅部が、軸受表面セグメントに対して連結セグメントを連結する例えばはんだまたは接合剤のような連結手段のための受け入れ空間を形成することが好ましい。この連結手段は、硬化後には、好ましくはそれ自体だけでさえ、特に、関連した軸受表面セグメントと協働して、支持本体上の連結セグメントの固着を形成する。

これは、特に、例えばはんだ連結または接合剤連結の場合のように、連結セグメントから関連の軸受表面セグメントまでの移行領域内の連結手段が作用表面張力の結果として漏斗状に広がる時に当てはまる。さらに、このようにして、フラット整流子を取り囲む媒質が連結セグメントの領域内に入ることが確実に防止され、および、したがって、この連結セグメントが腐食から保護される。

これに関連して、末端が軸受表面セグメントに面している挿入状態の連結セグメントが拡幅部の領域の中に突き出ることが、特に有利である。この場合には、連結手段は、連結セグメントに対して軸方向に作用することが可能であるだけでなく、さらには、周囲方向に連結セグメントを少なくとも部分的に取り囲むことも可能であり、このことによって接合作用が改善される。このようにして、連結手段自体が１つのタイプのタイロッドを形成することが可能であり、および、軸方向に移動しないように連結セグメントを固定することが可能である。

連結セグメントは、連結セクションを介して互いに連結されている頭部セクションと基部セクションとを有する。例えば、頭部セクションと基部セクションとの間に位置する支持本体の一部分が圧縮応力を加えられ、および／または、連結セグメントの寸法決定に応じて、その連結セグメントの連結セクションが引っ張られるように、支持本体内の関連の開口部が、少なくとも部分的に、過大な寸法を有する。この場合には、互いに概ね反対側に位置しておりかつ支持本体に隣接する頭部セクションの表面と基部セクションの表面とが９０°未満の角度を含むことが特に有利であるが、これは、連結セグメントの締め付け固定の結果として支持本体内に生じる応力が大きく均衡化され、特にこれらの応力がフラット整流子の縦軸線を基準として実質的に半径方向に作用し、および、したがって、フラット整流子が、大きな応力下での連続動作の場合にさえ、安定した支持本体を有するからである。

連結セグメントは、同一の部品として、特に打ち抜きまたは槌打によって作られた部品として形成されるか、または、最も単純な場合には、対応するセクションを所定の長さに切断することによって作られる。支持本体内の関連した開口部を基準とした連結セグメントの幾何学的寸法の適合に関しては、連結セグメントのこの寸法の精密適合が、打抜型を調整することによってわずかな労力だけで行われることが可能であることが、特に有利である。このようにして、支持本体の寸法精度の要件が低減させられ、および、このことが支持本体の生産プロセスを大きく単純化する。

連結セグメントは、少なくとも軸受表面セグメントに対する連結領域内において、被覆を有することが可能である。この被覆の材料が、連結手段の材料に適合させられることが好ましく、例えば、連結セグメントは、少なくとも軸受表面セグメントに対する連結の領域内において、はんだ連結の場合に、概ね表面全体にわたって、錫、または、はんだ層に対応する材料で被覆されていることが好ましい。

軸受表面セグメントは、フラット整流子を取り囲む媒質に比較して連結セグメントよりも高い耐久性を有する材料から成る。軸受表面セグメントの材料が炭素を含むことが好ましく、および、いわゆるソフトファイヤードカーボン（ｓｏｆｔ ｆｉｒｅｄ ｃａｒｂｏｎ）とハードファイヤードカーボン（ｈａｒｄ ｆｉｒｅｄ ｃａｒｂｏｎ）の両方が使用可能である。しかし、軸受表面セグメントが、連結セグメントに面するそのセクション上に被覆を有することが好ましく、この被覆によって連結がさらに改善される。

本発明は、さらに、支持本体の開口部の中に挿入される連結セグメントと同じ仕方で、支持本体が電気絶縁性材料から別個に作られる、フラット整流子を生産するプロセスにも関する。この場合には、フラット整流子の軸受表面を形成する軸受表面セグメントが固定される。この軸受表面セグメントは別個に存在していることが可能であり、および、各々が関連の連結セグメント上に個別に固定されることが可能であり、または、組合せの形で、例えば環状円板の形で、連結セグメント上に固定され、その後で分割切れ目によって分離させられることが可能である。

本発明の他の利点と特徴と詳細事項とが、従属特許請求項と、幾つかの実施形態が図面を参照しながら詳細に説明されている後続の説明とから明らかになるだろう。特許請求項と明細書とに説明されている特徴の各々が、個別的にその特徴自体において、または、その特徴の任意の組合せにおいて、本発明に関して必須であることが可能である。

図１は、従来技術から公知のフラット整流子の断面図である。このフラット整流子１は、導電性材料の支持本体２を有する。この支持本体２は、フラット整流子１の回転軸線にも一致する縦軸線４を有する。特に、このフラット整流子１は、縦軸線４に対して軸方向において対称であることが可能である。縦軸線４の領域内では、このフラット整流子、特に支持本体２は、電気モータの軸の通過のための開口部６を形成する。

支持本体２は、それぞれのコイル巻線の少なくとも一方の末端の連結のための湾曲フック１０を半径方向に外側に有する連結セグメント８上に成形されている。フラット整流子１の軸受表面１４は、連結セグメント８に対して機械的に強固にかつ導電的に連結されている軸受表面セグメント１２によって形成されている。縦軸線４の周囲に円形に好ましくは均一に分布した形で配置されている軸受表面セグメント１２の全体が、フラット整流子１の平面軸受表面１４を形成する。半径方向に外側において、連結セグメント８は周囲表面１６を形成し、この周囲表面１６からフック１０が曲げられている。フラット整流子１の他の詳細事項は、ＷＯ ９７／０３４８６ Ａ１から理解されることが可能である。

図２は、本発明によるフラット整流子の断面図を示し、この断面図は図１のＩＩ−ＩＩに対応する断面を示す。連結セグメント１０８が、連結セクション１０８ｂを介して互いに連結されている頭部セクション１０８ａと基部セクション１０８ｃとを有する。図２は、支持本体１０２の切断表面に輪郭が概ね一致している軸受表面セグメント（図示されていない）の領域を示す。支持本体１０２は、周縁上に規則正しく分布した形で配置されておりかつ連結セグメント１０８が中に挿入されることが可能である、複数の開口部１１８を有する。この挿入が、図２の平面に対して垂直に延びるフラット整流子１０１の縦軸線に対して平行な方向に行われることが好ましい。

頭部セクション１０８ａの領域内では、開口部１１８が周囲方向に過大寸法を有する。このことが、生産時の許容誤差に起因する開口部１１８の関連した過小寸法を防止する。この過小寸法は、周囲方向に生じる圧縮応力を支持本体１０１内に生じさせ、この圧縮応力は、支持本体１０２の形状の恒久的な安定性に関して問題を生じさせる可能性がある。これは、基部セクション１０８ｃの領域内の開口部１１８にも当てはまり、この場合には、開口部１１８は、特に周囲方向において、基部部分１０８ｃの寸法に比較して過大な寸法を有する。

さらに、半径方向に内側に向いている頭部セクション１０８ａの領域のための接触表面と、半径方向に外側に向いている基部セクション１０８ｃの領域のための接触表面との間のセクションにおける半径方向の長さに関して、開口部１１８は連結セクション１０８ｂの半径方向の長さに対して過大寸法を有し、この結果として、連結セグメント１０８ｂは、開口部１１８によって形成されている接触表面と接触しており、および、特に、矢印１２０によって図２に示されている力がこれらの表面上に加えられる。

開口部１１８のこの過大寸法は、連結セグメント１０８ｂの領域内で支持本体１０２に対して圧縮応力が加えられることの原因となる。この圧縮応力の原因が、頭部セクション１０８ａと基部セクション１０８ｃとの対応する長さよりも短い周囲方向の長さを伴う、連結セグメント１０８ｂ内の引張応力である。したがって、連結セクション１０８ｂは半径方向に弾性的に伸長する。連結セグメント１０８は、エネルギー蓄積機構として作用する。この伸長が、例えば５μｍから５０μｍまでの量で、連結セグメント１０８の弾性限界内で生じることが好ましい。そうでない場合には、周囲方向における連結セクション１０８ｂの領域内の開口部１１８が過大寸法を有し、その結果として周囲方向における圧縮応力がこの場所で成形本体１０２に加えられることがない。

基部セクション１０８ｃの半径方向に外側の領域と頭部セクション１０８ａの半径方向に内側の領域との互いに対向する末端側部によって囲まれている角度１２２が９０°未満であり、好ましくは３０°から６０°までであり、特に好ましくは約５０°であり、および、この実施形態では、４°から３０°までであり、特に約１５°である。この鋭角が、連結セグメント１０８からの連結セクション１０８ｂの伸長の結果として支持本体１０２に加えられる圧縮応力が実質的に互いに均衡し、特に周囲方向における非常に小さい圧力成分が残留する。

したがって、本発明によるフラット整流子１０１では、連結セグメント１０８と支持本体１０２は、実質的に応力中立（ｓｔｒｅｓｓ−ｎｅｕｔｒａｌ）な形で接合されている。有利なことに、挿入時に発生しかつ支持本体１０２内の連結セグメント１０８の有効な締め付けおよび固定を生じさせる力が、互いに打ち消される。特に、周囲方向に作用しおよび／または外側に対して半径方向に作用する結果的に生じる力が全く残らず、したがって、例えば高温度のような困難な条件の下でさえ、フラット整流子はその形状安定性を確実に維持する。

これは、さらに、１回に連結セグメント１０８の１つのセクションが引っ張られ、および、ばね弾性的に変形可能な要素として使用されることによって実現されることが好ましい。連結セグメント１０８が支持本体１０２の中に軸方向に挿入されることが好ましく、および、この挿入は基本的に支持本体１０２の両方の末端側から可能である。しかし、多くの場合には、軸受表面セグメント１１２から反対側にある支持本体１０２の側部からの挿入が好ましい。連結セグメント１０８のプロファイリング（ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ）が支持本体１０２内の連結セグメント１０８の自動心出しを可能にし、したがって連結セグメント１０８の供給と挿入とが非常に容易に自動化されることが可能である。

さらに、特に支持本体１０２に対して相対的に位置決めされることが可能な圧力パッドを挿入するために、連結セグメント１０８が止め具に突き当たるまで挿入されることが可能である。これに関連して、その止め具が例えば心棒の形に形成されており、基部セクション１０８ｃの中央領域内で接触し、および、挿入時に挿入力または圧力によってその中央領域内での基部セクション１０８の広がりを生じさせることが、支持本体１０２上の連結セグメント１０８の固着のために有利である。

図２に破線で示されている輪郭線１２４に関連付けられている領域内においては、軸受表面セグメント１１２に面する連結セグメント１０８の末端の付近の支持本体１０２は、連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結のための連結手段を収容するために使用されることが可能である拡幅部を有する。

図３は、図２と一致するまでに、特に支持本体１０２の、フラット整流子１０１の平面図を示し、この連結セグメント１０８は、３時の位置の開口部１１８の中だけに挿入されている。フラット整流子１０１の図示されている状態におけるその他の合計８つの開口部１１８は、まだ連結セグメント１０８が取り付けられていない。同様に、軸受表面セグメント１１２は所定位置に位置していないが、その輪郭線が破線１２６によって示されている。頭部領域１０８ａは、支持本体１０２の外側輪郭にしたがってその半径方向に外側の輪郭によって延び、したがって、フラット整流子１０１の比較的平らな周囲表面１１６を部分的に形成する。

図４は、図の下半分が正面図でありかつ図の上半分が部分断面図である、本発明によるフラット整流子１０１の側面図を示す。この図の上半分における正面図に示されている連結セグメント１０８は支持本体１０２の中に挿入されて締め付け固定されている。図に示されている状態では、頭部セクション１０８ａは、少なくとも１つのコイル巻線を連結するための差し込み式連結部またはプレート連結部１０８ｄを一体的に形成する。図示されている差し込み式連結部またはプレート連結部１０８ｄの代わりに、この領域内の頭部セクション１０８ａは、さらに、フック形に曲げられることも可能であり、または、コイル連結巻線の絶縁材に穿孔する絶縁穿孔連結部を有することが可能であり、または、さらに、コイル巻線上へのはんだ付けのためのはんだ連結部も有することが可能である。採用可能な曲げとコイル連結巻線の取り付けとの両方のために、支持本体１０２に比較的強固に連結されることが、図示されている挿入状態のおける連結セグメント１０８にとって有利である。

軸受表面セグメント１１２に面する連結セグメント１０８の末端の領域内では、支持本体１０２内の開口部１１８が第１の拡幅部１２４と第２の拡幅部１２８とを有する。第２の拡幅部１２８は、採用随意に軸受表面セグメント１１２の確実な保持のためにも使用され、および、軸受表面セグメント１１２が組合せの形で存在する時には、さらに環状の第２の拡幅部１２８内に、例えば環状円板の形で存在することが可能である。

これとは逆に、第１の拡幅部１２４がそれぞれの連結セグメント１０８に対して個別的に提供され、かつ、例えば円形の形状に形成可能であることが好ましい。第１の拡幅部１２４によって半径方向に囲まれている空間が、軸受表面セグメント１１２に対して連結セグメント１０８を連結する連結手段のための受け入れ空間を形成することが可能である。この点において、連結セグメント１０８が、その末端が軸受表面セグメント１１２に対向する形で、軸方向に、すなわち、縦軸線１０４に対して平行な方向に、第１の拡幅部１２４の領域内に突き出ることが特に有利である。この場合には、連結手段は、表面的に連結セグメント１０８の軸方向の末端側に隣接することが可能であるだけではなく、キャップの形でこの軸方向末端側部の上に重なることも可能であり、および、連結セグメント１０８と支持本体１０２との間の付加的なシールを実現することも可能である。連結セグメント１０８が、少なくとも軸受表面セグメントに面するその末端上において、機械的連結および／または電気的接触を改善する被覆を有することが好ましい。

連結セグメント１０８に対する軸受表面セグメント１１２の半径方向の突出によって、連結後のこの構成が、特に軸方向に作用する力に対する、固着の形で支持本体１０２に対する確実な取り付けを形成する。この取り付けは、好ましくは支持本体１０２に対して少なくとも部分的に平面接触している軸受表面セグメント１１２によって、さらに改善される。

軸受表面セグメントは幾つかの層を有することが可能であり、特に、区分前の複数の円板であることが可能である。この多層円板は、軸受表面を形成するカーボン層またはカーボン含有層と、連結セグメントに面しておりかつ例えば銅、錫、真鍮または合金のような少なくとも１つの金属成分を有する別の層とを有することが可能である。その他の層が、特に連結セグメントに対する電気的連結および／または機械的連結を改善するために使用される。この多層円板は焼結プロセスによって作られることが可能である。あるいは、この代わりに、円板が、成形プロセス後に被覆されることも可能である。

図５は、連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結の第１の実施形態の断面を示す。特に、この第１の実施形態の特徴が、連結セグメント１０８が支持本体１０２内に挿入される時に、この連結セグメント１０８が止め具、受面、心棒等に押し付けられ、この結果として、特に第１の拡幅部１２４によって形成されているアンダーカットとの連結セグメントの係合によって支持本体１０２内の連結セグメント１０８の確実な軸方向固着を実現する、第１の拡幅部１２４の中に延びる突出部、特に、半径方向の突出部が形成されるということである。

この固着は、軸受表面セグメント１１２に対する連結セグメント１０８の機械的に強固でありかつ導電性である連結によってさらに強化され、および、図示されている実施形態において、この連結は導電性接合剤層１３０によって生じさせられる。この接合剤層１３０は、連結セグメント１０８の末端表面と軸受表面セグメント１１２の対応する末端表面とに隣接するだけでなく、半径方向における第１の拡幅部１２４の領域も満たし、これによって、連結セグメント１０８のシーリングと特に完全な被覆（ｃｏｖｅｒａｇｅ）とが接合剤層１３０によって確保される。さらに、連結セグメント１０８自体を支持本体１０２に接着することも可能である。

図６は、連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結の第２の実施形態を示す。第１の実施形態との第１の相違点は、連結層のタイプにあり、この第２の実施形態ははんだ層１３２であり、このはんだ層１３２は、作用表面張力の結果として軸受表面セグメント１１２に対する方向に漏斗形の拡幅部を有し、かつ、このようにして、かつ、特に、広げられるべき連結セグメント１０８なしに、第１の拡幅部１２４の領域に対する半径方向の係合と、連結セグメント１０８の軸方向の可動性に関するタイロッドの形成とを実現する。

この第２の実施形態の別の特徴が、支持本体１０２の前側末端の成形のタイプにある。この前側末端は、例えば、半径方向に内側に向いておりかつ半径方向に外側に位置している第１の突出部１３４によって、および／または、半径方向に外側に向いておりかつ半径方向に内側に位置している第２の突出部１３６によって、その末端側で第２の拡幅部１２８を先細にする。したがって、これに関連した軸受表面セグメント１１２は、階段状に形成されており、および、連結セグメント１０８に面するその末端は第２の拡幅部１２８の第１および／または第２の突出部１３４、１３６の背後に延びる。軸受表面セグメント１１２の対応する形状が、成形プロセスにおいて得られることが可能であり、または、例えば、環状円板の形状での組合せの形で軸受表面セグメント１１２を取り付ける場合には、この環状円板を旋削することによって得られることが可能である。

支持本体１０２と軸受表面セグメント１１２との適合化された成形によって、軸受表面セグメント１１２を第２の拡幅部１２８の形に切り取ることが可能であり、すなわち、ばね固着によって支持本体１０２上に軸受表面セグメント１１２を固定することが可能である。これに対応する、第２の拡幅部１２８の領域内への連結セグメント１０８の特に軸方向の突出のために、および／または、これに対応する、第１の拡幅部１２４の領域内への軸受表面セグメント１１２の特に軸方向の突出のために、軸受表面セグメント１１２と連結セグメント１０８との間の機械的に比較的に強固でかつ電気的に比較的に伝導性である連結が、支持本体１０２上への軸受表面セグメント１１２の固着だけによって実現されることも可能である。支持本体１０２上への軸受表面セグメント１１２の固着は、いずれの場合にも、後続の接着またははんだ付けにおいて軸受表面セグメント１１２が関連の連結セグメント１０８に対して適正な相対的位置にありかつ残留することを実現する事前固定という利点を生じさせる。さらに、軸受表面セグメント１１２は、固着によって支持本体との特に平坦な接触状態に維持されることが可能である。

図６に示されているはんだ層１３２に加えて、腐食性の媒質がこれらの領域内に侵入することを防止するために、例えば接着剤層のような追加のシーリング手段が、軸受表面セグメント１１２と支持本体１０２との間に形成されている環状の間隙の中に挿入されることが可能である。

図７は、連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結の第３の実施形態を示す。その他の２つの実施形態との第１の相違点が、連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結層１３８が第１の拡幅部１２４の空間を実質的に完全に満たし、かつ、さらに、このようにして連結セグメント１０８に対する支持本体１０２の絶対的に確実なシールを形成するということである。

別の特徴が、支持本体１０２が、第２の拡幅部１２８の領域内のその軸方向末端上において、図６の第２の実施形態の寸法と寸法が同一であることさえ可能である環状または部分的に環状の（採用随意に、さらには点状にすぎない）突出部１３４、１３６の形成によって先細りを実現するということと、しかし、軸受表面セグメント１１２の寸法が、２つの突出部１３４、１３６によって決定されている第２の拡幅部１２８の内側幅よりも小さいということとにある。このようにして、軸受表面セグメント１１２が第２の拡幅部１２８の中に挿入される時に、軸受表面セグメント１１２は切り抜かれることがないが、緩く挿入されることが可能である。

この点で、軸受表面セグメント１１２と支持本体１０２との間に結果的に生じる環状間隙が例えば硬化可能な塊（特に接合剤）で満たされる場合には、このようにして好ましくは環状である固着本体１４０が形成され、この環状の固着本体１４０は、環状の間隙を満たし、および、その形状の結果として、および、図７の実施形態における支持本体１０２の輪郭との、第１および／または第２の突出部１３４、１３６との、および、軸受表面セグメント１１２の輪郭との相互作用の結果として、支持本体１０２上の軸受表面セグメント１１２の完全な固定を確実なものにする。

連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結に関する３つの実施形態のすべてにおいて、連結層１３０、１３２、１３８は、第１の拡幅部の中に延びる縁、漏斗、または、何らかの他のタイプの固着要素を形成し、および、この固着要素によって、連結セグメント１０８と、したがってさらに軸受表面セグメント１１２とが、支持本体１０２上に軸線方向に恒久的かつ確実に固定される。

図８は、支持本体２０２の第２の実施形態の斜視図を示す。第１の実施形態の支持本体１０２からの第１の相違点が、連結セグメントのための開口部２１８の実質的に台形の断面輪郭にある。これに加えて、第１の拡幅部２２４は平面図では円形であり、および、図示されている第２の実施形態では、開口部２１８全体を覆う。一方、第１の拡幅部２２４は連結手段のための配置空間を形成する。支持本体２０２は、連結セグメントのための合計８つの開口部を有する。

第２の拡幅部２２８は、支持本体２０２によって一体的に形成されている外側リング２４２によって半径方向に外側に隣接されており、かつ、支持本体２０２によって一体型に形成されている内側リング２４４によって半径方向に内側に隣接されている。外側リング２４２と内側リング２４４の両方は、それぞれの軸受表面セグメントに割り当てられているリングセグメント２４２ａ、２４２ｂによって形成されている。互いに隣接するリングセグメント２４２ａ、２４２ｂの間には、軸受表面セグメントの区分のための工具の幅よりも大きい周囲方向の長さを有するそれぞれの凹み２４２ｃが存在する。このようにして、外側および／または内側のリングブリッジ（ｒｉｎｇ ｂｒｉｄｇｅ）２４２、２４４を切断する必要なしに、分割切れ目によって、支持本体２０２またはこれに関連した連結セグメントの上に例えば環状円板として組合せの形で固定されている軸受表面セグメントを分離することが可能である。このようにして、切削工具の耐用年数が著しく延長される。さらに、外側リング２４２および／または内側リング２４４の変形が切削速度の減速によって防止される必要がないので、より高速の切断速度が実現されることが可能である。

支持本体２０２の別の特徴が、支持本体２０２の接触表面２４６内に、環状円板の区分のための凹み、特に、外側リング２４２と内側リング２４４との中の対応する凹み２４２ｃと面一である半径方向に延びる溝２４８が存在することにある。支持本体の中に切り込むことなしに環状円板の確実な分離が確実に行われるように、この溝２４８の深さが、選択される。この溝２４８が好ましくは非導電性の接合剤によって満たされたままである場合には、支持本体２０２との軸受表面セグメントの連結の増強が確保されるだけでなく、さらには、一般的にカーボンを含む軸受表面セグメントが、切断される時に破断することを確実に防止される。

特に外側リング２４２を有する支持本体２０２を使用することによって、いわゆるソフトファイヤードカーボン、すなわち、関連した整流子ブラシに適合するように選択されることが可能な的確な組成を有するプラスチック接着カーボンが、軸受表面セグメントのために使用されることも可能である。周囲表面２１６の領域内では、支持本体２０２が、特にコイル巻線を連結することが意図されている連結セグメントのセクションに関して、連結セグメントを保持するために使用される凹み２１６ａを有する。

本発明によるフラット整流子の生産においては、さらに、第１の拡幅部１２４の領域内において、または、表面全体にわたって接触表面２４６の中に、連結セグメント１０８を支持本体１０２の中に挿入した後に、好ましくは嫌気硬化性かつ導電性の接合剤、または、何らかの導電性連結手段を挿入することが可能であり、および、特に第１の拡幅部１２４は、このような連結手段のための一種の配置空間として使用されることが可能である。したがって、連結セグメント１０８と軸受表面セグメント１１２との間の連結を改善するために、軸受表面セグメント１１２は、少なくとも連結セグメント１０８に面する表面上において、採用随意にさらにその表面全体にわたって、被覆されることが可能であり、例えば、錫メッキされることが可能である。

図９は、特に事前に区分された軸受表面円板３５０の形の、軸受表面セグメントの１つの特別な実施形態の平面図を示す。図１０は図９のＸ−Ｘに沿った断面を示す。

この軸受表面円板３５０は、個別の軸受表面セグメント３１２ａ、３１２ｂの形への半径方向の分割切れ目によって区分されることが可能である。この場合には、この区分は、軸受表面円板３５０の厚さの削減に関連して、軸受表面円板３５０が成形される時にすでに成形され終わっている半径方向の溝３５２によって実現される。図１０の断面によって特に示されているように、溝３５２の深さは、軸受表面円板３５０の厚さの約半分だけしか延びない。特に、支持本体とは反対方向に向いている軸受表面円板３５０の領域内においては、個別の軸受表面セグメント３１２ａ、３１２ｂを互いに相互連結する連結リング３５４が残留する。この連結リング３５４の領域内においては、軸受表面円板３５０がそれぞれの支持本体に対して自動的に機械的に供給されることを可能にする操作または工具作用表面３５６が存在する。この工具作用表面３５６は、特に軸受表面セグメント３１２ａ、３１２ｂの領域内において、周囲方向に均一に分布させられることが可能である。

軸受表面円板３５０は、支持本体に面する側において、軸受表面セグメント３１２ａ、３１２ｂの配置に対してその個数および／または配置に関して適合化されることが可能な突出部３５８を形成する。特に、この突出部３５８は、支持本体２０２上に設けられておりかつ特にこの突出部に確実に係合することが可能である第１の拡幅部２２４に対して、その個数および配置において適合化させられることが可能である。このようにして、支持本体３０２上の軸受表面円板３５０の簡易化された位置決めが確実なものにされる。

軸受表面円板３５０を連結セグメントと支持本体２０２とに連結した後に、軸受表面円板３５０が、その露出された平らな表面上において、破線３６０によって図１０に示されている高さに旋削されることが可能である。このようにして、溝３５３の領域の中への旋削が生じ、したがって、軸受表面セグメント３１２ａ、３１２ｂがこれによって分離させられる。したがって、分割切れ目を形成することがもはや不要である。

図１１は、フラット整流子４０１の第２の実施形態を、未アセンブリ状態において、側面図の形で示す。支持本体４０２が、図の上半分において部分的に断面図の形で示されており、かつ、図の下半分において正面図の形で示されている。さらに、この図の下半分では、支持本体４０２が、挿入されている連結セグメント４０８と共に示されている。

上述の実施形態に比較した１つの特徴が、連結セグメント４０８、特にその頭部セクション４０８ａが、好ましいことに、支持本体２０２から図８の実施形態において形成されている外側リング２４２を少なくとも部分的に形成するカラー４０８ｅを一体的に形成するということにある。このようにして、軸受表面セグメント４１２の位置決めと整合とのための軸受表面セグメント４１２および／または接触表面のための半径方向に外側の保護が形成される。さらに、このようにして、コイル巻線が特に半径方向に溶接されている時に、連結セグメント４０８は補強的に固定されることが可能である。

別の特徴が、連結セグメント４０８が、軸受表面セグメント４１２に面する支持本体４０２の側から挿入されることが可能であるということにある。連結セグメント４０８は、縦軸線４０４との間に直角を含むことが好ましい支持本体４０２の関連した止め表面４６２に突き当たるまで、挿入される。この軸受表面セグメント４１２は、連結セグメント４０８に面するその表面４６４上において、例えば錫、銅、または、真鍮の被覆のような被覆を有し、この被覆によって、連結セグメント４０８に対する確実な機械的および電気的な連結が確保される。

図１２は、図１１の実施形態の平面図を示す。平面図のカラー４０８ａが、軸受表面セグメント４１２の円弧角度の概ね半分の円弧角度で縦軸線４０４に対して円弧形である。この実施形態では、カラー４０８ａの円弧角度は約２０°である。

図１３は、アセンブリ状態の図１１のフラット整流子４０１を側面図の形で示す。軸受表面セグメント４１２に面する支持本体４０２の末端側には、この実施形態（図１１）では円形でありかつ連結セグメント４０８を関連の軸受表面セグメント４１２に連結する連結手段のための配置空間を形成する凹み４６６が存在する。図示されている取り付け状態では、カラー４０８ｅが、軸受表面セグメント４１２の露出した平らな表面から突き出して、軸方向に突出部を有する。特に平らに旋削することによる後続の材料除去によって、連結セグメント４０８と軸受表面セグメント４１２と支持本体４０２とが、フラット整流子４０１の軸受表面４１４を形成するように均一の高さにされる。

これとは反対に、１つの特別な実施形態では、カラー４０８ｅは、軸受表面セグメント４１２の露出した平らな表面から突き出る軸方向の突出部を持たないが、平らな表面に対してまたは軸受表面４１４に対してさえ引っ込んでおり、特に、軸受表面４１４に対して数１０分の１ミリメートルだけ引っ込んでいる。このようにして、軸受表面セグメント４１２が均一な高さにされる時に、カラー４０８ｅの材料が取り除かれる必要はなく、このことによって例えばフラット旋削（ｆｌａｔ ｔｕｒｎｉｎｇ）のプロセスが簡易化される。典型的には、円板組合せの形の軸受表面セグメント４１２は、フラット旋削によって約２ｍｍに減少させられている約２．５ｍｍの厚さを有する。カラー４０８ｅの軸方向の長さは典型的には１．５ｍｍから１．８ｍｍまでである。

この代案の実施形態でも同様に、支持本体４０２は、内側リングを形成しかつ軸受表面セグメント４１２の露出した平らな表面から突き出る突出距離を軸方向に有するリングセグメント４４４ａを有することが可能である。特に、このリングセグメントは、その面している末端上に、軸受表面セグメント４１２の挿入を簡易化する斜面（図１５も参照されたい）を有することが可能である。特に、軸受表面セグメント４１２が円板組合せの形で挿入される時には、リングセグメント４４ａの軸方向の突出部が、カラー４０８ｅ上での円板の傾斜を防止して、その円板の損傷の危険性を回避する。

図１４は、図１３のフラット整流子４０１の関連の平面図を示す。カラー４０８ｅは、半径方向に外側に、軸受表面セグメント４１２のための支持リングを形成し、および、これとは反対に、支持本体４０２は、半径方向に内側に、一体型に形成されている内側リング４４４によって支持物を形成する。

図１５は、支持本体５０２の別の実施形態を示す。図８の実施形態とは対照的に、開口部５１８は連結セグメントを保持するようになっており、および、その基部セクションは概ね凧（ｋｉｔｅ）の形を有し、この凧の半径方向に内側の先端が平らにされており、および、この凧の半径方向に外側の先端が連結セクションのための開口部の形に移行させられている。基部セクションの半径方向に外側の領域と連結セグメントの頭部セクションの半径方向に内側の領域との互いに向かい合った表面によって囲まれた角度が３０°から６０°までの範囲内であり、特に約５０°である（図２と比較されたい）。

第１の拡幅部５２４が、連結セグメントの基部セクションの横断面形状に適合させられており、および、特に、この図示されている実施形態においては五角形である。周囲方向における開口部５１８を基準とした第１の拡幅部５２４の重複が、開口部５１８の断面形状の半径方向に延びる境界線の領域内では、比較的小さいかまたは極めてわずかである。これとは反対に、開口部５１８の断面形状のその他の境界線に対して特に半径方向に内側または半径方向に外側に、支持本体５０２内に連結セグメントを固着させる突出部が存在する。

内側リングをその面末端上に形成するリングセグメント５４４ａは、半径方向に外側に向いておりかつ軸受表面セグメントの挿入を容易にする斜面５４４ｂを有する（図１５には示されていない）。したがって、外側リングを形成するリングセグメント５４２ａは、さらに、半径方向に内側に向けられている斜面を有することも可能である。

図１は、従来技術から公知のフラット整流子の断面図を示す。 図２は、本発明によるフラット整流子の断面の正面図を示す。 図３は、フラット整流子の平面図を示す。 図４は、本発明によるフラット整流子の側面図を示す。 図５は、連結セグメントと軸受表面セグメントとの間の連結の第１の実施形態の断面を示す。 図６は、連結セグメントと軸受表面セグメントとの間の連結の第２の実施形態の断面を示す。 図７は、連結セグメントと軸受表面セグメントとの間の連結の第３の実施形態の断面を示す。 図８は、支持本体の第２の実施形態の斜視図を示す。 図９は、軸受表面セグメントの特別な実施形態の平面図を示す。 図１０は、図９のＸ−Ｘに沿った断面を示す。 図１１は、フラット整流子の第２の実施形態を側面図として示す。 図１２は、図１１のフラット整流子の平面図を示す。 図１３は、アセンブリ状態にある図１１のフラット整流子を側面図の形で示す。 図１４は、図１３のフラット整流子の平面図を示す。 図１５は、支持本体５０２の別の実施形態を示す。

Claims (10)

1. 導電性材料の支持本体（１０２）と、１回で少なくとも１つのコイル巻線末端を連結するための導電性材料の複数の連結セグメント（１０８）と、フラット整流子（１０１）の軸受表面（１４）を形成する複数の軸受表面セグメント（１１２）とを有するフラット整流子（１０１）であって、
   前記軸受表面セグメント（１１２）は、前記連結セグメント（１０８）に機械的に強固にかつ導電的に連結されており、および、前記支持本体（１０２）および／または前記連結セグメント（１０８）は一体型に形成されており、および、前記支持本体（１０２）は予め製造されており、かつ、前記連結セグメント（１０８）が中に挿入される開口部（１１８）を有するフラット整流子（１０１）において、
   前記連結セグメント（１０８）は、前記軸受表面セグメント（１１２）に対する機械的に強固な連結によって前記支持本体（１０２）上に固着させられていることと、前記軸受表面セグメント（１１２）に面する前記連結セグメント（１０８）の末端の領域内の前記支持本体（１０２）内の前記開口部（１１８）は拡幅部（１２４、１２８）を有することと、前記開口部（１１８）の前記拡幅部（１２４、１２８）は、前記連結セグメント（１０８）を前記軸受表面セグメント（１１２）に連結する連結手段のための受け入れ空間を形成し、および、前記連結手段は、硬化後に前記支持本体（１０２）上への前記連結セグメント（１０８）の固着を形成することとを特徴とするフラット整流子（１０１）。
2. 前記軸受表面セグメント（１１２）は、前記フラット整流子（１０１）の回転軸線に対して、半径方向および／または周囲方向において、前記連結セグメント（１０８）に対して突出部を有する請求項１に記載のフラット整流子（１０１）。
3. 前記突出部の領域内の前記軸受表面セグメント（１１２）は、少なくとも部分的に、前記支持本体（１０２）に突き当たる請求項２に記載のフラット整流子（１０１）。
4. 前記支持本体（１０２）は、前記挿入された連結セグメント（１０８）に対する前記開口部（１１８）の領域内の前記支持本体（１０２）は、少なくとも部分的に、過大寸法を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のフラット整流子（１０１）。
5. 前記支持本体（１０２）内の前記開口部（１１８）は、前記支持本体（１０２）の縦軸線（１０４）に対して平行な少なくとも１つの方向成分を伴って延び、および、特に、前記開口部（１１８）は前記支持本体（１０２）の前記縦軸線（１０４）に対して平行に延びる請求項１から４のいずれか一項に記載のフラット整流子（１０１）。
6. 前記軸受表面セグメント（１１２）にその末端が面している挿入状態の前記連結セグメント（１０８）は、前記拡幅部（１２４、１２８）の領域内に突き出す請求項５に記載のフラット整流子（１０１）。
7. 前記連結セグメント（１０８）は、連結セクション（１０８ｂ）を介して互いに連結されている頭部セクション（１０８ａ）と基部セクション（１０８ｃ）とを有し、および、前記連結セクション（１０８ｂ）は、前記支持本体（１０２）の過大寸法の結果として、少なくとも部分的に、前記開口部（１１８）の領域内で弾性的に変形させられており、および、こうして前記連結セグメント（１０８）は締め付け固定によって前記支持本体（１０２）上に固定されている請求項１から６のいずれか一項に記載のフラット整流子（１０１）。
8. 前記連結セグメント（１０８）は、少なくとも前記軸受セグメント（１１２）に対する連結の領域内において被覆を有する請求項１から７のいずれか一項に記載のフラット整流子（１０１）。
9. フラット整流子（１０１）を生産するプロセスであって、
   それぞれのコイル巻線の少なくとも１つの末端の連結のための導電性材料の連結セグメント（１０８）を収容する開口部（１１８）を有する、電気絶縁性材料の支持本体（１０２）を生産する段階と、
   前記支持本体（１０２）の前記開口部（１１８）の中への前記連結セグメント（１０８）の挿入の段階であって、前記軸受表面セグメント（１１２）に面する前記連結セグメント（１０８）の末端の領域内の前記支持本体（１０２）内の前記開口部（１１８）は拡幅部（１２４、１２８）を有し、かつ、前記開口部（１１８）の前記拡幅部（１２４、１２８）は、前記連結セグメント（１０８）を前記軸受表面セグメント（１１２）に連結する連結手段のための受け入れ空間を形成する段階と、
   硬化後に前記支持本体（１０２）上の前記連結セグメント（１０８）の固着を形成する連結手段を使用して、前記軸受表面セグメント（１１２）を前記連結セグメント（１０８）に対して個別的にまたは組合せの形で機械的に強固にかつ導電的に連結することによって、前記フラット整流子（１０１）上に前記フラット整流子（１０１）の前記軸受表面を形成する前記軸受表面セグメント（１１２）の固定の段階と、
   を含んでいるフラット整流子（１０１）を生産するプロセス。
10. 前記連結セグメント（１０８）は、前記軸受表面セグメント（１１２）に面するその末端の領域内における前記支持本体（１０２）内への挿入時に、前記フラット整流子（１０１）の回転軸線に対して、半径方向および／または周囲方向において拡幅を受ける請求項９に記載のプロセス。

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