KR100382004B1 - 모터의 원반형 정류자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 원반형 정류자는 복수의 정류자편, 복수의 기판 및 수지 보스부재를 구비한다. 상기 정류자는 소결된 탄소화합물로 이루어지며, 그 일단에서 원반형 정류자면 그리고 그 타단에서 기부를 제공하도록 배치된다. 각각의 정류자편은 상기 기부로부터 연장하는 돌출부를 가지며, 수지 보스부재는 상기 기부와 접촉하게 배치된다. 각각의 기판은 결합홀을 가지며, 그에 상기 돌출부중 하나가 고정되며, 상기 기판은 또한 상기 보스부재의 외주부를 따라 연장한다. 분말수용포켓이 각 돌출부의 기부 주위에 형성되어 상기 돌출부가 코너 가장자리에 의해 깍여질 수 있다. 이에 의해 금속 기판과 정류자와의 양호한 접촉이 이루어져 충분한 제조공차를 제공할 수 있다.

Description

모터의 원반형 정류자 및 그 제조방법{PLANE COMMUTATOR OF MOTOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 디스크형 정류자면(disk-like commutator surface)을 가지는 원반형 정류자 및 이러한 정류자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

디스크형의 평평한 정류자면을 가지는 원반형 정류자는 모터 일체형 연료펌프장치 모터 등의 모터에 설치된다. 원반형 정류자는 이러한 모터의 회전축에 고정되며, 이 원반형 정류자는 서로 슬릿으로 절연된 복수의 정류자편, 복수의 금속 기판(base plate) 및 수지 보스부재를 구비하고 있다. 복수의 정류자면이 평평한 정류자면을 이루며, 정류자편 각각은 금속 기판중 하나에 결합된다.

통상 두 가지 타입의 원반형 정류자가 있는데, 그 하나는 정류자의 일단에 금속 기판이 결합되며, 정류자의 타단에 정류자면이 형성된 타입이며, 다른 하나는 정류자면이 형성된 단부와 같은 단부 주위의 부분들에 금속 기판이 결합된 타입이다.

첫째 타입에 있어서는 기판의 스프링 복원력 때문에 기판을 정류자에 기계적으로 고정하기가 어렵다. 따라서 기판을 정류자편에 납땜하면서 이 정류자편의 축방향으로 기판을 가압할 필요가 있다.

미국특허 제5,925,961호 또는 그 대응 일본 출원 제10-4653호는 이 제1타입의 정류자의 정류자편에 기판을 고정하는 방법을 개시하고 있는데, 각각의 정류자편은 정류자면과 마주보며, 이 정류자면으로부터 축방향으로 연장하는 돌출부를 구비하고 있다. 금속 기판은 홀을 구비하며, 이 홀에 상기 돌출부가 삽입된 이후 상기 홀은 그 외주에서 수축 또는 가압되어, 상기 기판을 정류자편에 기계적으로 고정하게 되어 있다.

그러나, 상기 기술한 방법에서 가압력을 제어해서 소정의 강도를 제공하는 것이 어려우며, 가압력이 바라는대로 제어되지 않으면, 상기 돌출부가 파괴되며,이는 상기 타입의 모터를 대량 생산하는데 장해가 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 제조가 용이하며, 보다 신뢰성있는 개선된 원반형 정류자를 제공하는데 있다.

본 발명의 한 특징에 따른 원반형 정류자는 다음과 같다.

복수의 정류자편이 소결된 탄소화합물로 이루어지며, 그 일단에 원반형 정류자면을 타단에 기부(base portion)를 제공하도록 배치되어 있다. 각각의 정류자 편은 상기 기부로부터 연장하는 돌출부를 가지며, 수지 보스부재가 상기 기부와 접촉배치된다. 복수의 금속 기판은 결합홀을 가지며, 이에 정류자편중 하나의 돌출부가 고정되며, 상기 기판은 또한 보스부재의 외주부를 따라 연장하는 터미널 부분을 구비하며, 각 돌출부의 기부 주위에는 분말 수용포켓이 형성된다.

복수의 정류자편과 복수의 금속 기판이 하나의 장치에 조립되는 경우, 각 돌출부가 결합홀에 삽입되고 이 결합홀에 의해 깍여지는데, 돌출부에서 떨어진 깍여진 분말이 분말 수용포켓에 수용된다.

따라서, 돌출부와 결합홀이 서로 밀접하게 접촉할 수 있어서, 정류자편과 금속 기판사이의 고정강도를 증가시킬 뿐만 아니라 전기 접촉저항을 감소시킬 수 있다.

각각의 금속 기판은 돌출부가 결합홀에 고정될 때 만들어진, 깍여진 분말을 수용하는 덴트(dent)를 구비한 가압 성형판(press-formed plate)으로 될 수 있다. 바람직하게 각각의 결합홀은 돌출부중 하나의 외주부를 깍기위한 코너 가장자리를가지며, 이 코너 가장자리는 반경이 0.2mm 이하인 곡면을 가진다. 상기 돌출부는 그 가장자리에서 테이퍼부를 구비하여 이 돌출부를 결합홀에 보다 쉽게 삽입할 수 있는 것이 바람직하다.

상기 원반형 정류자에 있어서, 각각의 정류자편은 정류자면의 일측에 배치된 정류자면 부분 및 돌출부의 일측에 배치된 정류자 기부를 구비할 수 있으며, 이 정류자 기부는 상기 정류자면 부분이하의 전기저항을 갖는다. 정류자 기부는 금속 분말을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 원반형 정류자를 제조하는 신규의 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 원반형 정류자의 제조방법은 각각의 정류자편에서 돌출부를 연장시키는 단계, 각각의 금속 기판에 결합홀을 형성하되, 상기 돌출부의 외경이 상기 결합홀의 내경 이상의 소정의 크기가 되도록 결합홀을 형성하는 단계 및 상기 돌출부의 외주부를 깍도록 상기 결합홀에 각각의 돌출부를 삽입해서 상기 돌출부가 상기 홀의 내주부에 의해 깍여질 수 있도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점 그리고 본 발명의 관련 부분의 작용은 이하의 상세한 설명, 부속 청구범위 및 도면을 숙지하면 명백해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원반형 정류자의 개략 부분 측단면도,

도 2는 정류자편(commutator segment)과 금속 기판(base plate)을 하나의 장치로 조립되는 단계를 나타내는 개략 단면도,

도 3은 상기 장치의 개략 단면도,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 원반형 정류자의 금속 기판의 개략 평면도,

도 5는 도 4에 도시한 금속 기판의 측단면도,

도 6은 제2실시예에 따른 원반형 정류자의 정류자편의 개략 평면도,

도 7은 도 6에 도시한 정류자편의 개략 측단면도,

도 8은 하나의 장치로 고정된 도 4와 도 6에 도시한 정류자편과 금속 기판의 개략 단면도,

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 원반형 정류자의 금속기판의 개략 평면도,

도 10은 도 9에 도시한 금속 기판의 측단면도,

도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 원반형 정류자의 정류자편의 개략 평면도,

도 12는 도 11에 도시한 정류자편의 개략 측단면도,

도 13은 하나의 장치로 고정된 도 11과 도 12에 도시한 정류자편과 금속 기판의 개략 단면도,

도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 정류자의 정류자편과 금속 기판의 일 부분에 대한 개략 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정류자편 2 : 금속 기판

3 : 보스부재 4 : 결합홀

5 : 덴트 6 : 코너 가장자리

11 : 정류자면 부분 12 : 기부

13 : 돌출부 21 : 결합부분

22 : 반원통형 벽 부분 23 : 터미널 부분

40 : 스플라인 형상 홀 41 : 이 부분

42 : 홈

본 발명의 일 실시예에 따른 연료 펌프모터의 원반형 정류자를 도 1-3을 참조하여 기술한다. 정류자는 복수의 정류자편(1), 복수의 금속 기판(2) 및 보스부재(3)를 구비한다.

복수의 정류자편(1)은 소결된 탄소분말로 이루어지며, 동일 원주간격으로 디스크내에 정렬된다. 전체적으로 복수의 정류자편(1)은 일단에서 링 형상 정류자면(10)을 갖는다. 각각의 정류자편(1)은 정류자면 부분(11), 기부(12) 및 돌출부(13)로 구성된다. 정류자면 부분(11)은 탄소분말로 이루어지며, 이 탄소분말은 정류자면(10)에 배치되며, 기부(12) 및 돌출부(13)는 탄소와 구리 분말로 이루어진다. 기부(12)는 정류자면 부분(11)의 뒤에 배치되며, 돌출부(13)는 상기 기부(12)의 중심으로부터 후방으로 돌출한다.

각각의 금속 기부(12)는 결합부(21), 반 원통형 벽부분(22) 및 터미널 부분(23)을 구비한다.

결합부(21)는 정류자편(1)의 기부(12)에 접속되며, 벽부분(22)은 결합부(21)로부터 반경방향 외방으로 연장하며, 보스부재(3)의 외주부를 따라 정류자의 축방향으로 연장하도록 굴곡진다. 터미널부분(23)은 정류자면(10)으로부터 이격진 벽부재의 단부로부터 연장하여 아마츄어코일(미도시)의 와이어단부에 용융 등으로 접속된다.

보스부재(3)는 그 중심에서 축구멍(30)을 갖는 수지 디스크부재이다. 보스부재(3)는 정류자편(1)과 접촉하지 않는 결합부분(21)의 면을 커버하며, 정류자면(10)과 그 측면을 제외한 복수의 정류자편(1)의 면들을 커버한다. 각 금속 기판(2)의 상기 결합부분(21)은 결합홀(4)을 가지며, 돌출부(13)는 결합홀(4)에 고정된다. 결합홀은 덴트(5)와 인접한 개구에서 예리한 코너 가장자리(6)를 가지며, 이 코너 가장자리(6)는 0.2mm이하의 반경을 갖는 굴곡면을 갖는다. 도 1에 도시한 각 결합부분(21)의 상부면은 정류자편(1)중 하나의 기부(12)와 긴밀하게 접촉하여 양호한 전기적 접촉을 제공한다. 가열에 의해 정류자편(1)과 금속 기판을 접속할 수 있다.

상기의 정류자를 제조하는 방법은 다음과 같다.

첫째로, 복수의 정류자편(1) 및 복수의 금속 기판(2)이 마련된다. 복수의 정류자편은 디스크 형상 소결 탄소부재상에 형성되며, 돌출부(13)의 외경은 결합홀(4)의 내경 이상의 사이즈 L이다. 돌출부(13)의 헤드(14)는 도 2에 도시한 바와 같이, 모서리가 깍여져서 즉 테이퍼져서 그 외경이 결합홀(4)의 내경이하로 되어 있다. 따라서 돌출부(13)는 결합홀(4)내에 용이하게 삽입될 수 있다. 기부(12)는 돌출부(13)의 기부둘레에 링 형상 홈, 즉 포켓(15)을 갖는다.

접속부분에 의해 서로 일시적으로 접속된 복수의 금속 기판(2)은 판 부재로부터 가압성형된다. 상기 결합홀(4) 둘레의 부분은 압축성형방향으로 움폭하게 들어가서 덴트(5)를 형성한다.

이어서, 상기 복수의 정류자편(1)은 상기 복수의 금속 기판(2)의 상부에 놓이며, 각 돌출부(13)는 도 3에 도시한 바와 같이, 정류자편(1)의 기부(12)와 금속 기판(2)의 결합부분(21)이 서로 긴밀하게 접촉할 때 까지 결합부분(21)의 대응 결합홀(4)에 강하게 고정된다. 각 돌출부(13)가 결합홀(4)에 강하게 고정되는 동안, 돌출부(13)의 외주부는 예리한 코너 가장자리(6)에 끼어 깍여져서 포켓(15)에 모여진다. 깍여진 분말은 또한 금속 기판(2)의 결합홀(4) 주위의 덴트에 유지된다.

이러한 프로세스는 정류자편(1)과 금속 기판(2)의 우수한 접촉을 제공한다.돌출부(13)의 외주부가 깍여지므로, 가압력이 균일하게 분산될 수 있다. 정류자편(1)과 금속 기판(2)상에는 약간의 응력 집중이 있다. 이러한 프로세스가 또한 조립을 위한 큰 치수적 공차를 제공한다.

이후, 복수의 정류자편(1)과 복수의 금속 기판(2)으로 이루어진 장치가 몰드다이(mold die)에 세팅되며, 수지물질과 함께 몰딩되어 보스부재(3)를 가지는 원통형 부재를 형성한다. 따라서, 결합홀(21)은 보스부재(3)에 매설되며, 터미널부분(23)은 상기 보스부재(3) 외측으로부터 노출된다.

마지막으로, 상기 원통형부재의 정류자면(10)은 회전커터에 의해 반경방향으로 절삭되어 정류자편을 상호 분리시키고, 금속 기판(2)의 일시적 접속을 절단하는 슬릿을 형성한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 정류자를 도 4-8을 참조하여 설명한다.

각 돌출부(13)는 그 외주상에 8개의 홈과 8개의 이(teeth) 부분을 가지며, 각 결합부분(21)은 둥근 결합홀(4)을 가진다. 상기 홈의 외경은 결합홀(4)의 내경 이하이며, 이 부분의 외경은 결합홀(4)의 내경이상이다. 돌출부(13)가 결합홀(4)에 강하게 고정되면, 이 부분의 외주부가 깍여져서 돌출부(13)와 결합부분(21)이 도 8에 도시한 바와 같이, 서로 양호하게 접촉하게 된다. 깍여진 분말은 결합홀(4)과 홈사이에 형성된 포켓에 수용된다.

본 발명의 제3실시예에 따른 정류자를 도 9-13을 참조하여 상세히 설명한다.

각 결합홀(4)은 8개의 홈을 가지는 스플라인(spline) 형상 홀(4)을 구비하며, 돌출부(13)는 평활한 원통형면을 갖는다. 상기 홈의 결합홀의 내경은돌출부(13)의 외경이상이며, 홈들사이의 부분에서의 내경은 돌출부(13)의 외경이하이다.

상기 돌출부(13)이 결합홀(4)에 강하게 고정되는 경우, 홈들사이의 돌출부의 외주부가 깍여져서 상기 돌출부(13)와 결합부분(21)이 도 13에 도시한 바와 같이 서로 양호한 접촉을 이룬다. 깍여진 분말은 결합홀(4)과 돌출부(13)사이에 형성된 포켓에 수용된다.

본 발명의 제4실시예에 따른 정류자를 도 14를 참조하여 기술한다.

돌출부(13)는 8개의 이 부분(41)을 가지며, 결합홀(21)은 상기 이 부분(41)에 각각 고정된 8개의 홈(42)을 갖는 스플라인 형상 홀(40)을 갖는다. 따라서, 각각의 정류자편(1)은 금속 기판(2)중 하나에 접속되며, 두 부재의 넓은 접촉표면적이 제공될 수 있다. 이 부분과 홈의 수는 상황에 따라 변경될 수 있다.

본 발명의 전술한 설명에 있어서, 본 발명은 그 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 부속 청구범위의 사상 및 영역을 일탈치 않는 범위내에서 당업자에 의해 여러가지로 수정 및 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술은 예시의 목적이며, 제한 목적이 아니다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면 제조가 용이하며, 보다 신뢰성 있는 개선된 정류자를 제공할 수 있다.

Claims (13)

1. 일단에서 원반형 정류자면(11)을 그리고 타단에서 기부(12)를 제공하도록 배치된, 소결된 탄소화합물로 이루어진 복수의 정류자편(1)을 구비하되, 상기 각각의 정류자편이 등 간격으로 상기 기부로부터 연장하는 돌출부(13), 상기 기부와 접촉하도록 배치된 수지 보스부재(3) 및 복수의 금속 기판(2)을 구비하며, 상기 각각의 기판이 상기 정류자편중 하나의 돌출부가 고정되는 결합홀(4)과 상기 보스부재의 외주부를 따라 연장하는 터미널부(23)을 구비하며, 상기 각각의 돌출부의 기부 주위에 분말수용포켓(15)이 형성되는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 금속 기판은 각 정류자편의 돌출부가 상기 결합홀에 고정되는 경우 형성된 깍여진 분말을 수용하는 덴트를 갖는 가압성형판을 구비하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
3. 제1항에 있어서, 각각의 결합홀은 상기 돌출부중 하나의 외주부를 깍기 위한 코너 가장자리(6)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
4. 제1항에 있어서, 상기 코너 가장자리는 반경이 0.2mm이하인 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
5. 제1항에 있어서, 상기 돌출부는 그 헤드(14)에서 테이퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
6. 제1항에 있어서, 상기 각각의 정류자편은 정류자면을 제공하는 정류자면부분(11) 및 상기 돌출부를 제공하는 정류자기부(12)를 구비하며,

   상기 정류자기부는 상기 정류자면부분 이하의 전기저항을 갖는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
7. 제6항에 있어서, 상기 정류자기부는 금속분말을 구비하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
8. 일단에서 원반형 정류자면을 그리고 타단에서 기부를 제공하도록 배치된, 소결된 탄소화합물로 이루어진 복수의 정류자편을 구비하되, 상기 각각의 정류자편이 상기 기부로부터 연장하는 돌출부를 구비하며;

   등 간격으로 상기 복수의 정류자편을 함께 지지하도록 상기 기부와 접촉하게 배치된 수지 보스부재; 및

   복수의 금속 기판을 구비하되, 상기 각각의 기판이 상기 정류자편중 하나의 돌출부가 고정되는 결합홀과 상기 보스부재의 외주부를 따라 연장하는 터미널부를 구비하며;

   상기 결합홀이 복수의 방사상 홈을 갖는 스플라인 형상 홀인 것을 특징으로하는 원반형 정류자.
9. 제8항에 있어서, 상기 각각의 홈과 상기 돌출부사이에 포켓이 형성되어 상기 각각의 정류자편의 돌출부가 상기 결합홀에 고정될 때 형성된 깍여진 분말을 수용하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
10. 제8항에 있어서, 상기 각각의 복수의 정류자편은 상기 정류자편을 제공하는 정류자면부분, 상기 돌출부를 제공하는 정류자 기부를 구비하며, 상기 정류자면부분과 상기 정류자기부는 금속 및 탄소분말을 포함하며, 상기 정류자기부는 상기 정류자면부분이하의 추가의 금속분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자.
11. 소결된 탄소화합물로 이루어진 복수의 정류자편(1) 및 돌출부(13) 및 기부(4)에 의해 상기 복수의 정류자편에 고정된 복수의 금속 기판을 구비하는 원반형 정류자를 제조하는 방법에 있어서;

    상기 각가의 정류자면으로부터 상기 돌출부를 연장시키고, 상기 각각의 금속 기판에서 상기 홀을 형성하여 상기 돌출부의 외경이 상기 홀의 내경이상의 소정의 크기가되도록 하는 단계, 및

    상기 돌출부의 외주부를 깍도록 상기 각각의 돌출부를 상기 홀중 하나에 삽입하여 상기 돌출부가 상기 각각의 홀의 내주부에 의해 깍여질 수 있도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 삽입단계는 상기 돌출부를 삽입하기 이전에,

    상기 복수의 정류자편을 하나의 장치에 배치하는 단계, 및

    상기 복수의 정류자편에 대응하게 상기 복수의 금속기판을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원반형 정류자 제조방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 소정의 크기는 상기 돌출부의 치수형성공차, 상기 홀의 치수가공공차 및 상기 복수의 정류자편과 상기 금속 기판의 치수조립공차의 합 이상인 것을 특징으로 하는 원반형 정류자 제조방법.