JP4056261B2 - 平面カーボンセグメント整流子 - Google Patents

Description

【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２２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１１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

Claims (13)

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整流子セグメント（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（２１）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）とを有し、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ことを特徴とする平面カーボンセグメント整流子。
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. 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（４２、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. 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. 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（１０）への固定を補助する請求項４に記載の整流子。
6. 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４又は５に記載の整流子。
7. 第１開口（１６）は、それぞれ凹部（１５）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４ないし６のいずれか１つに記載の整流子。
8. 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４ないし７のいずれか１つに記載の整流子。
9. 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８に記載の整流子。
10. 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。
11. 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１０のいずれか１つに記載の整流子。
12. 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。
13. 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１２に記載の整流子。

Images