JP5748243B2 - スリップコンタクト用のばねコンタクト、スリップリングトランスミッタ、電気モータ及びダイナモ - Google Patents

Description

本発明は、ターミナル領域と、細長いばねエレメントを有しかつ貴金属を含有する少なくとも１つの接触領域とを備えたスリップコンタクト用のばねコンタクトに関する。

本発明は、スリップリングトランスミッタにも関し、このスリップリングトランスミッタは、上記ばねコンタクト並びにスリップリングトランスミッタを備えたモータ及びダイナモを包含する。

スリップコンタクト用のばねコンタクトは、先行技術において既に公知になっている。スリップコンタクトは、機器の静止部材から、機器の第２の可動部材へと電流を送るために働く。スリップコンタクト又は摺動接触部材は、特にモータ及びダイナモにおいて使用される。モータ及びダイナモにおいて電流は回動部材に送られる。この構成においては、いわゆるスリップリングトランスミッタが形成され、このスリップリングトランスミッタにおいて、ばねコンタクトはスリップリング上を滑り、かつスリップリングに対するばねコンタクトの導電接続が形成される。

接触領域は、モータを運転するか又はジェネレータによって形成された電流を送出する実際のスリップコンタクト又は摺動接触部材のための給電路又は導電路である。この構成において、接触領域は、ばねコンタクトの取付けのためにも、電気的なターミナルに対する導電接続の形成のためにも働くことができる。このような取付けは、例えばリベット、点溶接及び／又はろう接により達成することができる。

ばねコンタクトはたいてい、板ばねがスリップリング又は他の対応コンタクトを押し、電気接触を形成するように構成されている。この構成において、板ばねのばね力は、対応コンタクトに対する電気接触の持続的な押圧を形成するために用いられる。この押圧により、ばねコンタクトの板ばねに対して対応コンタクトが動く場合であっても、持続的な導電接続が保証される。上位概念部に記載の上記ばねコンタクトは、例えば米国特許出願公開第２０１０００９６１６８号明細書から公知になっている。

ばねコンタクトは通常、ばねコンタクト、特に電気コンタクトの表面の不動態化を防ぎ、上記一貫した導電接続を保証するために、貴金属又は貴金属合金から製造されている。このために、ばねコンタクトが貴金属又は貴金属合金から成る被覆部を有すると十分である。使用可能な貴金属又は貴金属合金は、ばねコンタクトのばね力を低下させないように又は少なくとも維持するために、適切な機械的特性を有していなければならない、ということにより限定されている。材料の弾性係数及び弾性変形範囲を、ばねコンタクトの機械的な要求に合わせる必要がある。したがって、所定の貴金属及び貴金属合金だけが対象となる。

さらに板ばねの組付け時に、十分に強力な接触を保証するために、板ばねを所定の位置に正確に挿入しなければならないという欠点がある。上記板ばねの組付け時の公差は、つまり厳格である。加えて貴金属を有するばねコンタクトは高価で、かつ部分的に構造において複雑である。

つまり本発明の目的は、先行技術の欠点を克服した、ばねコンタクト、スリップリングトランスミッタ、モータ及びダイナモを提供することである。このようなばねコンタクトは、一方では簡単に組付け可能であることが望ましいか、若しくは組付け時に可能な限り大きな公差を有していることが望ましく、他方では可能な限り廉価に構成されていることが望ましい。

上記本発明の目的は、ばねコンタクトが、伝導性或いは導電性のばね支持体と、少なくとも１つの接触部材とを有し、ばね支持体が、ばね支持体の引き延ばされた細長い延在部に対し垂直な平面において、所定の領域にほぼ対称的（均一）な剛性を有し、実質的に貴金属を含有しない導電性の材料から製造されており、少なくとも１つの接触部材が、ばね支持体に導電接続されていて、かつスリップコンタクトを形成するための少なくとも１つの表面を有し、接触部材の表面の材料が、貴金属又は貴金属合金を含有することにより達成される。

実質的に貴金属を含有しない材料とは、本発明の思想においては、少量の貴金属又は微量の貴金属が依然として存在しても良い材料であると理解することができる。ばねコンタクトを可能な限り廉価に構成する、という目的を達成するためには、卑金属から成るばね線材を使用することで十分に足る。貴金属を除去するために材料を、手間をかけて洗浄することは、上記目的にまさに相反することである。貴金属とは、本発明の思想においては、特にプラチナ、金、銀、ロジウム、パラジウム及びイリジウムであると理解できる。

この構成において、少なくとも１つの接触部材は、抵抗溶接、レーザ溶接、点溶接、接着、ろう接、リベット止め及び／又は焼結により、ばね支持体に接続されているようになっていてよい。

さらに、少なくとも１つの接触部材は、円筒形であるか、球形であるか、Ｕ字形であるか、溶接突起によって輪郭付けられているか又は半球形であるようになっていてよい。

本発明に係るばねコンタクトは、少なくとも１つの接触部材が中実な貴金属又は貴金属合金から成っているか、又は貴金属を含有する被覆部を備えた被覆線材又は被覆球体であることを特徴としていてもよい。

ばね支持体は、１つの接触部材に対する接続部において平坦であるか、凹状であるか若しくは輪郭付けされており、又はばね支持体は、複数の接触部材に対する少なくとも１つの接続部において平坦であり、凹状であり及び／又は輪郭付けされていてもよい。

接続部の上記形状は型打ちされていてよい。この型打部は、１つ又は複数の接触部材を締め付けるか又はクランプするために働くこともできる。型打ちにより形成される開口部は、接触接続のためだけでなく、接触部材の保持のためにも働く。

この構成において、型打部は横断面で円形のばね支持体の両側で相対するようにして設けられているようになっていてよく、特にばね支持体は、好ましくはばね支持体の真ん中に配置されている２つの平行な平面型打部を有する。

上記平面型打部は、１つには、ばね支持体のＶ字形への曲げ時に、接触部材を保持するばね支持体の腕部が、規定された位置において折り曲がりかつ所定の方向に折れ曲がるために働く。これにより２つの接触部材を備えたばね支持体においては、折れ曲がったばね支持体の２つの接触部材が、位置に関して正確に相対することを達成することもできる。もう１つには、平坦な型打部は、ばね支持体が平面状の構成部材において安定的に取付け可能であるために働く。上記ばね支持体が取り付けられる平坦な回路基板は、平坦な型打部に面接続することができる。さらに、ばね支持体は簡単に回動することはできない。上記ばね支持体の組付け時又は取付け時に、正しい位置決めに注意を払う必要がある。基板、回路基板、又は他の構成部材におけるばね支持体の面載置により、本発明によれば、接触部材を備えたばね支持体の腕部は、基板、回路基板又は他の構成部材から直角に延びているということも達成される。

平面型打部及び非平面型打部が、目標曲げ個所として設けられていてよい。

本発明によれば、少なくとも２つの接触部材が、Ｖ字形のばね支持体の２つの端部に設けられているようになっていてよい。

この構成において、ターミナル領域が、ばね支持体の真ん中に配置されているようになっていてよく、Ｖ字形のばね支持体の１つ又は複数の折曲げ部の領域に、Ｖ字形に曲げるための平坦な型打部及び／又は少なくとも１つの切込み形の型打部が、好ましくは２つの接触部材の真ん中に設けられている。

これにより、クランプコンタクトを形成することができる。このクランプコンタクトにおいて、スリップリングは、ばね支持体の２つの腕部の間に配置されている。これらの腕部は接触部材を保持する。これにより、安定的なコンタクトが形成される。つまり、スリップリングは両側から接触部材により擦過されるので、接触接続が遮断されることはほとんどない。

特に有利なばねコンタクトは、ばね支持体が６０〜２５０ｍｍ、好ましくは１００〜２００ｍｍ、特に好ましくは１５０ｍｍの長さであることを特徴とする。

さらに、１つ又は複数の接触部材は２〜１５ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍ、特に好ましくは８ｍｍの幅及び／又は長さである。

１つ又は複数の接触部材の形状が球である場合、１つ又は複数の球形の接触部材は０．３〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍ、特に好ましくは１ｍｍの直径を有しているようになっていてよい。

本発明によれば、ばね支持体は、横断平面において少なくとも所定の領域に対称的な剛性を備えた、横断面で円形のばね線材であってもよい。

ばね支持体に、例えば、ばね支持体の通常対称的な形状とは異なる型打部といった適切な成形部が設けられていることにより、ばね支持体のばね力の優先方向を形成することもできる。

本発明の択一的な構成において、ばね支持体はねじられた板ばねであるようになっている。この板ばねは、ねじり軸線に対して垂直な平面において、ねじられた板ばねの少なくとも１つの領域に関して対称的な剛性を有する。

ばね支持体が、ばね支持体の細長い延在部に対して垂直な平面において、所定の領域に対称的な剛性を有していてよい。

対称的な剛性の領域は、ばね支持体の長さの大部分を含んでいてよいか、又はそれどころかばね支持体全体を含んでいてよい。

さらに、ばね支持体及び／又は１つ若しくは複数の接触部材は、最高で２ｍｍ、好ましくは０．１〜１ｍｍ、特に好ましくは０．５ｍｍの直径を備えた線材部材である。

本発明に係るばねコンタクトは、ばね支持体が鋼及び／又は銅及び／又はベリリウムを含有し、特に貴金属又は銅及びベリリウムから成り、特に好ましくはＣｕＢｅ２から成っている、ということを特徴とすることもできる。

ばね支持体を成す材料は、つまりばね弾性的な卑金属材料である。

この構成において、ＣｕＢｅ２とは、約９８重量％の銅及び２重量％のベリリウムを有する、銅及びベリリウムから成るばね弾性的な混合物であると理解できる。この混合物は単相合金ではない。種々異なる相の混合物又は構造物は、ばね支持体の良好な弾性特性をもたらす。

少なくとも１つの接触部材は、本発明によれば貴金属、特に金、銀、パラジウム及び／又はプラチナを含む金属間化合物合金を含む。

本発明によれば、少なくとも１つの接触部材は、Ａｕ−Ａｇ−Ｐｄ合金から成っているか、又はＡｕ、Ａｇ及び／若しくはＣｕ、特にＡｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金を含有する金属被覆部を備えた被覆線材であるようになっていてもよい。

本発明は、上記ばねコンタクトを有するスリップリングトランスミッタにも関し、このスリップリングトランスミッタにおいては、１つ又は複数の接触部材が表面で、少なくとも１つのスリップリングに導電接触しているようになっている。

さらに本発明は、上記スリップリングトランスミッタを備えた電気モータに関する。

最後に、本発明は上記スリップリングトランスミッタを備えたダイナモにも関する。

本発明の根底には、単一線材又はねじられたばねを使用することにより、ばね支持体の対称的な剛性が達成され、ばねコンタクトは、コンタクトを対応コンタクトに押し付けるばね力に対して垂直な方向に運動することもできるので、比較的大きな公差がばねコンタクトの組付け時に可能になる、という意外な認識がある。

さらに、接触部材の電気コンタクトだけを、貴金属又は貴金属合金から製造するだけでよい。この構成は、少量の貴金属の使用により、コスト削減という利点を有する。他の利点は、ばねコンタクトの弾性特性を接触領域が決定するのではなく、ばね支持体が決定するので、貴金属又は貴金属合金が、特別な弾性特性を有する必要はもはやない、という点にある。つまり、不都合な弾性特性に基づきこれまで使用可能でなかった貴金属又は貴金属合金を使用することもできる。特に、とりわけ耐磨耗性の貴金属合金を使用することができるので、接触領域は、特に長く、良好に導電性を有したままである。

つまり、接触部材は、実際のスリップコンタクト又は滑りコンタクトを形成するためだけに働く。ばねコンタクトの弾性特性は、完全に又は少なくともばね支持体により実質的に決定される。ばねコンタクトにとって重要な２つの特性、すなわち、弾性特性及びコンタクト形成特性は、要するに２つの構成部材、すなわちばね支持体及び接触部材により、互いに別々に決定され、本発明に係る構成により別々に調節することができる。

複数の型打部により、横断面で円形の線材もＶ字形に簡単に曲げることが達成される。平面型打部が設けられていると、さらに位置に関して正確な組込み若しくは本発明に係るばね支持体の組付けが極めて容易になる。円形の横断面を持って構成されたばねに対して板ばねが有する利点は、つまり、平面型打部における面載置により補償される。

円筒形のばね支持体と接触部材とを備えた、本発明に係るばねコンタクトを示す図である。 円筒形のばね支持体と球形の接触部材とを備えた、本発明に係る第２のばねコンタクトを示す図である。 ２つの接触部材を備えた、本発明に係る第３のばねコンタクトを示す図である。 ２つの接触部材を備えた、本発明に係る第４のばねコンタクトを示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を本発明を限定することなく、４つの概略図に基づいて説明する。

図１は、例えば円形の横断面を有する線材により形成されている円筒形のばね支持体１を備えた、本発明に係るばねコンタクトを概略的に示す。ばね支持体１に、同様に線材部材であってよい円筒形の接触部材２が配置されている。ばね支持体１は、導電性で弾性的な材料、例えばＣｕＢｅ２又は特殊鋼といった合金から成っている。接触部材２は、貴金属合金又は貴金属を含有する中実な金属線材から構成されている。同様に、被覆線材部材を接触部材２として使用することもできる。この実施の形態において、被覆部は貴金属又は貴金属合金を含有する。接触部材２の貴金属合金には、特に金合金が適している。

ばね支持体１の両端部は、ばねコンタクトのための接触領域として適している。この接触領域は、ばねコンタクトにおいて電圧を印加可能にする導体にばねコンタクトを接続するために働く。これと同時に、ばねコンタクトは上記接触領域において取り付けられかつ位置固定することができる。

接触部材２は、半田（図示せず）を介してばね支持体１に結合されている。半田は、接触部材２とばね支持体１との間に配置されていて、両者は互いに導電接続されている。

図２は、円筒状のばね支持体１１と球形の接触部材１２とを備えるばねコンタクトを概略的に示す。球形の接触部材１２の取付けを改良するために、接続面１３が設けられている。この接続面１３において、接触部材１２が導電性の接着剤（図示せず）を介してばね支持体１１に接続されている。この接続面１３は、円筒形のばね支持体１１をプレス加工において型打ちすることにより形成される。この型打ちの際に、接続面１３の輪郭付与部を形成することもできる。この輪郭付けにより、接着剤との堅固な接続を得るために、例えば表面は接続面１３において拡大することができる。同様に、輪郭付与部は、接続面１３の輪郭付与部の尖端又はエッジが、接触部材１２に食い込むことにより、ばね支持体１１の接触部材１２への直接的な接続が形成されることを提供することができる。非導電性の接着剤が使用される場合、ばね支持体１１と接触部材１２との導電接続を形成する必要がある。このことは、例えば導電性のコーティング又は接続面１３と接触部材１２との直接的な接続により達成することができる。

接触面１３の他の輪郭付与部も可能である。したがって、接触面１３の形状は、例えば接触部材１２の形状に適合させることができる。このことは、接触部材１２とばね支持体１１との接続が、溶接法により形成されることが望ましい場合、又は単に少量の半田又は接着剤しか使用したくない場合に特に有利である。

図３は、ばね支持体２１を備えたコンタクトばねを示す。ばね支持体２１の両端部において、円筒形の接触部材２２はばね支持体２１に接続されている。接触部材２２の位置決めを改良するために、ばね支持体２１において接続面２３を備えた２つの型打部が設けられている。接続面２３は、図２に示した接続面１３のように、プレス加工により型打ちされていてよい。ばね支持体２１の真ん中には、接触領域及び取付け領域として使用可能な他の型打部２４が設けられている。

Ｖ字形の接触ばねを形成するために、型打部２４のエッジにおいて、接触ばねを屈曲させることができる。型打部２４の２つのエッジ２５において、ばね支持体２１は型打部２４に対して４５°だけ屈曲可能であるので、ばね支持体２１の２つの腕部は、約９０°の角度を形成する。他の角度を持ったＶ字形の接触ばねを形成するために、当然に他の屈曲角を形成することもできる。屈曲されたばね支持体２１の腕部の間で、２つの接触部材２２に接続されているスリップリング（Schleifring：図示せず）が配置されていてよい。さらにスリップリングは、接触部材２２の間においてクランプされ、その結果、ばね支持体２１の２つの腕部は、そのばね力でもって、接触部材２２をスリップリングに押し付けるので、ばね支持体２１の型打部２４から接触部材２２を介してスリップリングへの導電接続が形成される。永続的に導電性を有する表面を獲得するために、接触部材２２は、少なくとも接触部材２２の表面において貴金属又は貴金属合金から製造されている。

ばね支持体２１の組付け時に、平面状の型打部２４は、組付け状態において所定の面に当て付けられるので、ばね支持体２１の回動に抗して安定的な取付けが達成される。接触部材２２は、ばね支持体２１の線材の所定の面にしか配置されていないので、回動を防ぐ必要がある。さらにＶ形状の形成のために、型打部２４によりばね支持体２１に目標曲げ個所が予め付与されているということが達成される。これによりＶ形状において接触部材２２は、位置に関して正確に向かい合うことが達成される。

図４は、ばね支持体３１の両端部に配置されている２つの接触部材３２と縦長の円筒形のばね支持体３１とを備えたばねコンタクトの、択一的な実施の形態を概略的に示す。円筒形の接触部材３２は、ばね支持体３１に設けられた接続面３３を備えた２つの型打部に位置決めされている。２つの接触部材３２の間には、２つの切込み部３５が設けられている。これらの切込み部３５は、ばね支持体３１を曲げることができる弱化個所である。これにより、ばねコンタクトは、予め規定された所望の方向でのみＶ字形に成形することができる。

図示した全てのばねコンタクトは、円形の横断面を有する線材から構成する代わりに、ばね支持体（１，１１，２１，３１）としてねじられた板ばねから構成することもできる。ねじられた板ばねは、縦長で平らな形状を有する金属薄板部材から形成することができる。さらに、金属薄板部材は、方形の縦長の辺の対称軸線に沿って少なくとも１８０°だけ回動させられる、つまりねじられるので、板ばねは螺旋部を形成する。このように形成された螺旋部は全方向に曲げることができ、ねじり軸線に対して垂直な平面に関し概して対称的な剛性を有する。

ねじられた板ばね又は円筒形の線材によるばね支持体（１，１１，２１，３１）の対称的な構成は、ばね支持体（１，１１，２１，３１）の対称的で部分的な剛性をもたらす。これにより、一方ではスリップ接触を形成するために必要なばね力が形成され、他方では上記ばね力に対して垂直な運動性により、ばねコンタクトの組付け時の公差が得られる。本発明に係るばねコンタクトは、つまり簡単に構成することができる。

上記明細書、請求項、図面及び実施の形態において開示する本発明の特徴は、単独でも、また各任意の組合せにおいても、種々異なる実施の形態で本発明を実現するために重要であり得る。

１，１１，２１，３１ ばね支持体
２，１２，２２，３２ 接触部材
１３，２３，３３ 接触面
２４ 型打部
２５ 屈曲部／エッジ
３５ 切込み部

Claims (11)

1. 線材により形成されたばねエレメントを有しかつ貴金属を含有する少なくとも１つの接触領域を備えるスリップコンタクト用のばねコンタクトであって、
   前記ばねコンタクトは、前記ばねエレメントとしての導電性のばね支持体（１，１１，２１，３１）と、少なくとも１つの接触部材（２，１２，２２，３２）とを有し、
   前記ばね支持体（１，１１，２１，３１）は、該ばね支持体（１，１１，２１，３１）の線状の延在部に対して垂直な横断面においてほぼ均一な剛性を有し、かつ、導電性で貴金属をほぼ含まない材料から構成されていて、
   前記少なくとも１つの接触部材（２，１２，２２，３２）は、前記ばね支持体（１，１１，２１，３１）に導電接続されていて、かつ、前記スリップコンタクトを形成する少なくとも１つの表面を有し、前記接触部材（２，１２，２２，３２）の前記表面の材料が、貴金属又は貴金属合金を含有しており、
   少なくとも２つの接触部材（２２，３２）が、Ｖ字形のばね支持体（２１，３１）の２つの端部に設けられており、
   前記ばね支持体（２１）は、その中央に、ばね支持体（２１）の取付けのために働く平坦な型打部（２４）を有しており、
   前記ばね支持体（２１）は、平坦な型打部（２４）のエッジにおいてＶ字形に屈曲されることを特徴とする、スリップコンタクト用のばねコンタクト。
2. 前記少なくとも１つの接触部材（２，１２，２２，３２）は、円筒形であるか、球形であることを特徴とする、請求項１記載のばねコンタクト。
3. 前記少なくとも１つの接触部材（２，１２，２２，３２）は、中実な貴金属若しくは貴金属合金から成っているか、又は貴金属を含有する被覆部を備えた被覆線材（２）若しくは被覆球体（１２）であることを特徴とする、請求項１又は２記載のばねコンタクト。
4. 前記ばね支持体（１１，２１，３１）は、１つの前記接触部材（１２，２２，３２）に対する接続部（１３，２３，３３）において平坦であるか、凹状であるか若しくは輪郭付けされている、又は前記ばね支持体（１１，２１，３１）は、複数の前記接触部材（１２，２２，３２）に対する少なくとも１つの接続部（１３，２３，３３）において平坦である、凹状である及び／又は輪郭付けされていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のばねコンタクト。
5. 前記Ｖ字形のばね支持体（２１）の、２つの前記接触部材（２２）に対して真ん中の領域に、前記Ｖ字形への曲げ用の平坦な型打部（２４）が設けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のばねコンタクト。
6. 前記ばね支持体（１，１１，２１，３１）は、横断平面においてほぼ均一な剛性を備えた、横断面において円形のばね線材であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のばねコンタクト。
7. 前記ばね支持体（１，１１，２１，３１）はねじられた板ばねであり、該板ばねは、ねじり軸線に対して垂直な横断面において、ほぼ均一な剛性を有することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のばねコンタクト。
8. 前記ばね支持体（１，１１，２１，３１）及び／又は１つ若しくは複数の接触部材（２，１２，２２，３２）は、最大２ｍｍ、好ましくは０．１〜１ｍｍ、特に好ましくは０．５ｍｍの直径を有する線材部材であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のばねコンタクト。
9. １つ又は複数の前記接触部材（２，１２，２２，３２）は、表面でもって少なくとも１つのスリップリングに導電接触していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のばねコンタクトを有するスリップリングトランスミッタ。
10. 請求項９記載のスリップリングトランスミッタを備えた電気モータ。
11. 請求項９記載のスリップリングトランスミッタを備えたダイナモ。

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