KR20020022685A - 평탄 정류자의 제조 방법 및 상기 방법에 따라 제조되는평탄 정류자 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 절연 몰드 재료로 형성된 허브 바디, 다수의 도체 세그먼트 및 베어링면을 형성하고 상기 도체 세그먼트와 동일한 개수의 탄소 세그먼트를 포함하는 평탄 정류자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 허브 바디(9)는 방사 그루브가 제공된 도체 블랭크상에 형성되며, 상기 그루브는 몰드 재료로 채워진다. 이어서 도체 블랭크 및 허브 바디(9)로 이루어진 연결부가 허브 바디(9) 반대편에 있는 도체 블랭크의 정면에서 기계로 가공된다. 그 다음에 상기 연결부(10)의 가공된 정면상에 탄소 링 디스크(19)가 접착되고, 도체 블랭크 또는 상기 도체 블랭크로부터 돌출된 도체 세그먼트에 대한 도전성 연결이 형성된다. 마지막으로 상기 탄소 링 디스크(19)는, 상기 그루브를 채우는 몰드 재료 내부로 뻗는 커팅부에 의해 복수의 탄소 세그먼트로 세분된다. 상기 도체 블랭크는, 정면을 기계로 가공하는 동안 몰드 재료로 채워진 방사 그루브를 개방함으로써 또는 나중에 제공된 분리 커팅부에 의해서 복수의 도체 세그먼트로 세분된다.

Description

평탄 정류자의 제조 방법 및 상기 방법에 따라 제조되는 평탄 정류자 {METHOD OF PRODUCING A FLAT COMMUTATOR AND A FLAT COMMUTATOR PRODUCED ACCORDING TO SAID METHOD}

평탄 정류자는 다양한 형태 및 사용 분야로 공지되어 있다. 한가지 전형적인 평탄 정류자는 예를 들어 독일 특허 공개 공보 4140475호에 개시되어 있다.

평탄 정류자에 대한 전형적인 적용 분야는 연료 펌프의 전동기이다(참조: 예를 들어 독일 공개 공보 19652840호 및 독일 공개 공보 197526326호). 정류자의 작동면이 에탄올 함유 연료 또는 메탄올 함유 연료에 의해 침식되는 것을 방지하기 위해서, 이 분야에서는 탄소 작동면을 갖는 평탄 정류자가 광범위하게 사용된다. 이 경우 상기 탄소 세그먼트는, 회전자 권선의 권선 단부를 별 어려움 없이 탄소 세그먼트와 접촉시킬 수 있기 위하여, 구리로 이루어진 도체 세그먼트에 의해 지지된다.

탄소 작동면을 갖는 평탄 정류자를 제조하기 위해서는, 기본적으로 상이한 2가지 방법이 공지되어 있다. 한편으로는, 나중에 분리용 커팅부에 의해 복수의 탄소 세그먼트로 세분되는 하나의 탄소 링이, 도체 블랭크가 매립되어 있는 분말 형태의 탄소의 소결에 의해서 직접 도체 블랭크에 형성될 수 있다. 또는 미리 제조된 탄소 링 디스크가 도체 블랭크 또는 도체 세그먼트의 정면에 올려지고, 그곳에서 납땜에 의해 도전성으로 및 기계적으로 견고하게 결합된 후에, 경우에 따라서는 또한 도체 블랭크를 복수의 도체 세그먼트로 세분할 수 있는 분리용 커팅부에의해서 복수의 탄소 세그먼트로 세분된다. 상기 2가지 방법은 예를 들어 독일 공개 공보 19652840호에 개시되어 있다. 이 경우 허브 바디를 도체 블랭크에 형성하는 것은 상기 도체 블랭크상에 탄소 링 디스크를 납땜하기 전에(참조: WO97/03486호) 또는 납땜한 후에(독일 공개 공보 4028420호) 이루어질 수 있다.

서문에 언급한 종류의 방법은 전술한 WO97/03486호에서 알 수 있다. 상기 문헌에 공지된 평탄 정류자의 제조 방법은, 탄소 링 디스크를 복수의 탄소 링 세그먼트로 세분하는 분리용 커팅부가 도체 블랭크를 관통하지 않으면서 허브 바디의 몰드 재료 내부로 뻗는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 특징은, 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부상에 탄소 링 디스크가 제공되기 전에, 도체 블랭크 후면에 제공되고 분리용 커팅부에 비해 폭이 더 넓으며 몰드 재료로 채워진 방사 그루브가 개방됨으로써 달성된다. 결과적으로, 개방된 방사 그루브 영역내에서는 탄소 링 디스크가 허브 바디의 몰드 재료에 직접 인접하게 된다.

예를 들어 독일 공개 공보 19652840호에 따라 제조된 평탄 정류자에 적용되는 것과 달리 WO97/03486호에 공지된 평탄 정류자에서는 각각 2개의 탄소 세그먼트를 분리시키는 공기갭 영역에서 도체 세그먼트의 구리가 노출되지 않는다. 마찬가지로, 도체 세그먼트 및/또는 상기 세그먼트를 구리 세그먼트와 연결시키는 땜납층의 장시간 손상이 저지되지 않는다.

본 발명은,

- 방사 그루브(groove)를 포함하는 도체 블랭크(conductor blank)에 허브 바디(hub body)를 형성하고, 상기 그루브를 몰드 재료(molded material)로 채우는 단계;

- 그 다음에 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부를, 상기 허브 바디 반대편에 있는 도체 블랭크의 정면에서 가공하는 단계;

- 정류자 블랭크를 형성하기 위해서, 도체 블랭크 또는 상기 도체 블랭크로부터 돌출된 도체 세그먼트에 대한 도전성 연결부를 형성하여 상기 연결부의 가공된 정면상에 탄소 링 디스크를 제공하는 단계; 및

- 그루브를 채우는 몰드 재료 내부로 뻗는 커팅부에 의해서 상기 탄소 링 디스크를 복수의 탄소 링 세그먼트로 세분하는 단계로서, 이 때 상기 도체 블랭크는 정면 가공시에 몰드 재료로 채워진 방사 그루브의 개방에 의해서 또는 나중에 제공되는 분리용 커팅부에 의해서 복수의 도체 세그먼트로 세분되는 단계를 포함하는,

절연 몰드 재료로 형성된 허브 바디, 다수의 도체 세그먼트 및 베어링면을형성하고 상기 도체 세그먼트와 동일한 개수의 탄소 세그먼트를 포함하는 평탄 정류자를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 방법에 따라 제조되는 평탄 정류자에 관한 것이다.

도 1 은 도체 블랭크의 투시도이고,

도 2 는 도 1 에 따른 도체 블랭크를 선 II-II 를 따라 절단한 단면도이며,

도 3 은 도체 블랭크를 8개의 도체 세그먼트로 세분하기 위해 가공된 정면을 갖는, 도체 블랭크 및 허브 바디로 형성된 연결부의 개략도이고,

도 4 는 도 3 에 도시된 연결부를 선 IV-IV 를 따라 절단한 단면도이며,

도 5 는 도 3 에 따른 연결부상에 탄소 링 디스크를 접착하기 전에 상기 탄소 링 디스크를 도시한 투시도이고,

도 6 은 도 3 에 따른 연결부상에 도 5 에 따른 탄소 링 디스크를 접착하여 제조된, 절단된 정류자 블랭크의 투시도이며,

도 7 은 접착층 영역에 있는 외부 둘레에 둘레 그루브가 삽입된 후에, 도 6 에 따른 정류자 블랭크를 축을 따라 절단한 단면도이고,

도 8 은 탄소 링 디스크를 복수의 탄소 세그먼트로 세분하는 분리용 커팅부를 제공하여, 도 7 에 따른 정류자 블랭크로부터 형성된 평탄 정류자의 단면도이며,

도 9 내지 도 13 은 도 1 내지 도 8 에 도시되고 상기 도면들을 참조하여 하기에서 설명되는 제조 방법의 일 변형예를 설명한다.

상기와 같은 단점으로부터 도출된 본 발명의 목적은, 최고의 수명을 갖는 평탄 정류자를 제조하기에 적합한 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부의 가공된 정면에 탄소 링 디스크가 접착 됨으로써 달성된다. 본 발명을 특징 짓는, 탄소 링 디스크와 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부의 상호간의 접착 결합은, 본 발명에 따른 평탄 정류자의 수명이 상승된 상태에서 다양한 방식으로, 선행 기술에 따른 정류자와 비교해 집중된다. 이 경우에 두드러진 효과는, 본 발명에 따라 제공된 접착 결합이 선행 기술에서 사용된 납땜 결합으로부터 공지된 바와 같이 도체 블랭크, 특히 도체 블랭크의 정면과 그에 대응되는 탄소 링 디스크의 영역 사이에서만 작용하는 것이 아니라는 사실이다; 오히려 접착 결합은 탄소 링 디스크가 허브 바디의 몰드 재료에 인접하는 바로 그 영역까지도 연장된다. 이와 같은 내용은 말하자면 탄소 링 디스크와 몰드 재료로 이루어진 중앙 고정 웨브 사이에 있는 접촉면에 대해서 적용된다.

본 발명의 적용시에는 상승된 수명 외에도, 평탄 정류자의 제조와 연관된 비용이 공지된 방법을 적용하는 경우보다 더 작다는 바람직한 부수 효과가 나타난다. 이와 같은 효과에 결정적인 것은, 궁극적으로 탄소 링 디스크를 납땜 가능하게 만들기 위해 선행 기술에서 요구되던 탄소 링 디스크의 복잡한 예비 처리 공정이 제외된다는 사실이다. 특별히, 예를 들어 얇은 구리층을 증발시켜 탄소 링 디스크를 금속 증착할 필요가 없다.

마지막으로 본 발명은, 도체 세그먼트에 와인딩 와이어를 용접할 때 상기 도체 세그먼트의 온도가 땜납의 연화점을 초과함으로써 탄소 세그먼트가 중심에서 벗어날 수 있는, 선행 기술에 존재하는 위험이 접착제의 적절한 선택에 의해서 감소될 수 있다는 점에서 또한 바람직한 것으로 증명되었다.

특히 본 발명에 따른 방법의 바람직한 제 1 개선예에 따라, 연결부의 정면을 가공할 때 이미 방사 그루브가 개방되는 경우에는, 본 발명에 따라 제공된, 도체 블랭크 및 몰드 바디로 이루어진 연결부의 가공된 전체 정면에 걸쳐 연장되는 접착 결합부가 또한 탄소 링 디스크와 상기 개방된 방사 그루브를 채우는 몰드 재료 사이에서도 작용한다. 본 발명의 상기 개선예에서는, 지금까지 사용된 납땜 방법을 적용할 때에는 불가능 했던 탄소 링 디스크와 그루브를 채우는 몰드 재료 사이의 견고한 기계적 결합에 의해, 탄소 링 디스크를 세분하는 분리용 커팅부를 몰드 재료로 변형되는 영역에 구현할 때 탄소의 파괴가 특히 효과적으로 저지된다. 분리용 커팅부에 인접하는 탄소 세그먼트의 구조는 그대로 유지된다. 그 결과, 선행 기술에 적용되는 것과 달리, 상기와 같은 형태로 제조된 평탄 정류자의 경우에는 오랜 작동 시간 후에도 분리용 커팅부 영역에 있는 탄소 세그먼트에서 부식을 전혀 확인할 수 없다.

그 밖에 탄소 세그먼트와 방사 그루브를 채우는 몰드 재료 사이에(도) 존재하는 접착 결합은, 메탄올 함유 연료 또는 에탄올 함유 연료와 같은 공격적인 매질이 상기 분리용 커팅부로부터 도체 세그먼트와 탄소 세그먼트 사이에 존재하는 접촉면 영역 내부로 유입되는 것을 저지한다. 이 점에 있어서도, 선행 기술에서는 다만 복잡한 예비 처리 방법 및 납땜 방법을 적용할 때에만, 특히 은을 사용할 때에만 해결될 수 있었던 문제가 본 발명의 개선예에 따른 간단한 수단에 의해서 해결된다.

290℃ 이상의 용융점을 갖는 열가소성 플라스틱 분말이 접착제로서 특히 바람직하게 사용되기는 하지만, 본 발명의 범주에서는 다양한 물질들이 접착제로서 사용될 수 있다. 열가소성 플라스틱 외에 특히 중합, 폴리 첨가 혹은 폴리 응축에 의해 제조되고 경우에 따라서는, 예컨대 식물성 혹은 동물성 기름 또는 천연 수지와 같은 천연 재료에 의해 변형된 석탄 타르 및 석유 타르 및 석유 역청, 천연 수지, 합성 수지 및 열가소성 플라스틱, 그리고 천연 수지의 변형(예컨대 에스테르화, 감화(saponify))에 의해 제조된 모든 합성 수지가 고려된다.

전술한 물질들의 폐물도 마찬가지로 적합하다. 이 경우에는 접착제가 적어도 하나의 열가소성 플라스틱 및 적어도 하나의 열경화성 플라스틱의 분말 혼합물을 기재로 하여 제조되는 것이 특히 유리하다. 이것은 평탄 정류자를 제조할 때 매우 바람직한 것으로 나타나는데, 그 이유는 접착제의 용융 및 그와 더불어 연결부의 용접시 탄소 세그먼트가 솟아 나오는 것이 효과적으로 저지되기 때문이다.

고려되는 다수의 물질에 적용되는 것과 같이, 접착제 자체가 전혀 전도성이 없거나 또는 단지 약간만 전도성인 경우에는, 접착제가 분말, 톱밥 혹은 섬유의 형태로 된 전도성 금속 충진제 혹은 비금속 충진제로 채워진다. 부식에 잘 견디는 금속 분말, 특히 은 또는 입자 크기가 40 내지 90 ㎛이고 은도금된 구리 분말이 특히 바람직하게 사용된다. 적용예에 따라서는, 채워진 접착제에서 차지하는 충진제의 함량이 5 내지 95, 바람직하게는 25 내지 50 중량%에 달할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 개선예는, 연결부의 정면을 가공할 때 링형의 내부 고정 웨브가 그대로 세워져 있고, 상기 고정 웨브의 외경이 가공 방향으로 감소되는 것을 특징으로 한다. 이 경우 고정 웨브의 최대 외경은 바람직하게 탄소 링 디스크를 연결부상에 제공하기 전에 상기 탄소 링 디스크의 보어의 내경 보다 더 크며, 이 경우 초과 부분은 대략 0.1 ㎜이다. 이 경우 특히 바람직한 것은 고정 웨브의 외부 정면 에지를 10° 내지 45°의 각도로 챔퍼링하는 것이다. 전술한 독특한 고정 웨브는 평탄 정류자를 제조할 때 뿐만 아니라 상기 정류자의 수명 면에서도 바람직하게 작용한다. 제조 방법의 범주에서 고정 웨브는 상기 웨브의 치수 때문에 연결부상에 올려진 탄소 링 디스크를 고정시킨다. 한편으로는 탄소 링 디스크와, 다른 한편으로는 연결부의 서로 마주보고 있는 정면 사이에 제공된 접착제는, 심지어 건조한 분말 형태의 재료가 사용되는 경우에도 정해진 장소에 유지되어 유출이 저지된다. 이와 같은 특성은 톱밥 등의 형태로 된, 경우에 따라 제공되는 전도성 충진제에 적용된다. 상기 고정 웨브가 또한 탄소 링 디스크를 위한 센터링 기능 또는 조절 기능을 담당함으로써, 연결부와 결합되기 전에 이미 탄소 링 디스크의 외부 치수는 최종 치수로 제조될 수 있다. 더욱이 탄소 링 디스크의 보어 직경에 비해 초과된 고정 웨브의 치수는, 탄소 링 디스크가 연결부상에 압착될 때 상기 탄소 링 디스크의 보어 영역에 있는 접착제가 외부로 배출되는 것을 막아준다. 이와 같은 특성을 위해서는 고정 웨브가 축방향으로 좁아진다는 사실도 또한 기여를 하는데, 이와 같은 형상에 의해서 접착제를 수용하기에 적합한 링형 주머니가 형성된다. 특히 쐐기 형태로 구현될 수 있는 상기 주머니의 횡단면 형태는 또한 완성된 정류자의 탄소 세그먼트의 접착을 유리하게 한다. 마지막으로 접착제 주머니내에 수집된 경화 접착제는, 탄소 세그먼트와 도체 세그먼트 사이에 형성된 접촉 영역 내부로의 공격적인 재료의 유입을 상기 접착제가 방사 방향 내부로부터 저지한다는 면에서 긍정적으로 작용한다.

본 발명의 바람직한 다른 일 개선예에서는, 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부가 상기 도체 블랭크를 둘러싸는, 몰드 재료로 이루어진 외부 링형 커버를 가지며, 상기 링형 커버를 마찬가지로 연결부의 정면을 가공할 때 탄소 링 디스크를 제공하기 전에 함께 가공하는 것이 제안된다. 이와 같은 방식에 의해, 탄소 링 디스크를 연결부상에 접착할 때 탄소 링 디스크의 외부 둘레에서 상기 디스크와 몰드 재료의 견고한 결합이 이루어질 수 있다. 이와 같은 특성은 기계적인 강도 및 그와 더불어 정류자의 수명 면에서 특히 바람직하다. 이 경우에는, 정류자가 완성된 상태에서 탄소 링 디스크를 그의 외부 둘레에서 허브 바디의 몰드 재료와 상기 방식으로 결합시킴으로써, 공격적인 재료가 탄소 세그먼트와 도체 세그먼트 사이에 있는 접촉면 영역 내부로 방사 방향 외부로부터 유입되는 것이 저지된다는 사실도 또한 영향을 미친다. 특히 고정 웨브와 탄소 세그먼트의 전술한 방사형 내부 결합과 관련해서는, 접촉면의 모든 면이 폐쇄된 밀봉식 캡슐화가 이루어진다.

본 발명의 범주내에서 사용되는 도체 블랭크는 특히 바람직하게 가공된 상기 블랭크의 정면에 내부 링 웨브, 외부 링 웨브 및 방사 웨브를 포함하며, 이 경우에는 상기 웨브들이 다른 정면에 비해 돌출되어 웨브 사이에 주머니 형태의 홈이 형성된다. 이 때 방사 웨브의 개수는 마주 놓인 면에 배치된 방사 그루브의 개수와 일치하며, 상기 그루브의 개수는 재차 탄소 세그먼트 및 도체 세그먼트의 개수와 동일하다. 이 경우 상기 방사 그루브의 그루브 바닥은 실제로 웨브 사이에 있는 정면과 동일한 평면에서 진행한다. 상기와 같이 형성된 도체 블랭크는, 상기 조합을 통해 지금까지 달성되지 않았던 다양한 장점들을 특징으로 한다. 그 이유는, 비교적 적은 량의 재료를 사용하는 경우에도 도체 블랭크가 매우 큰 결합 강도를 가지기 때문인데, 이 경우에는 또한 연결부의 정면 가공시에 필요한 재료의 제거가 비교적 적다. 따라서 상기와 같이 형성된 도체 블랭크는 특히 저렴하게 제조될 수 있으며, 특히 정확한 연결부로 허브 바디를 형성할 때 몰드 재료를 둘레에 사출할 수 있고, 연결부의 가장자리에서 특히 경제적으로 정면을 가공할 수 있다. 방사 그루브의 바닥이 웨브 사이에 있는 정면과 동일한 평면에서 진행하는 경우에는, 연결부의 정면 가공시에 실제로 다만 내부 링 웨브, 외부 링 웨브 및 방사 웨브만이 제거되면 된다. 예를 들어 상기 웨브들을 비틀어 빼내기만 하면 된다; 그 이유는 방사 그루브가 기술된 설계시에 전술한 외부의 완전한 제거에 의해서 개방되기 때문이다. 도체 블랭크의 전술한 개선예는, 탄소 링 디스크가 연결부상에 접착되지 않고 오히려 다른 방식으로 고정되는, 예컨대 납땜되는 방식의 정류자에서도 명백하게 동일한 장점과 더불어 적용될 수 있다. 계속해서 도체 블랭크를 절연 방식으로 형성할 목적으로, 본 특허 출원의 분할을 유보하고 있다.

앞에서 기술 및 설명된 바와 같이, 도체 블랭크를 복수의 도체 세그먼트로 세분할 목적으로 몰드 재료로 채워진 그루브가 개방될 때까지 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부의 정면을 가공하는, 평탄 정류자를 제조하기 위한 방법의 틀내에서 본 발명이 특별한 방식으로 사용될 수는 있지만, 본 발명은 절대로 상기방법의 구현에만 제한되지 않는다. 마찬가지로 본 발명에 속하는 대안적인 한 제조 방법에서도 연결부의 정면이 가공되기는 하지만, 이 때 몰드 재료로 채워진 그루브는 개방되지 않는다; 오히려 상기 방법 실시예에서는 연결부의 정면을 가공한 후에도 도체 세그먼트들이 여전히 서로 결합되어 있고, 더욱이 얇은 연결 웨브를 통해 그루브 바닥 영역에서 서로 결합되어 있다. 상기 연결 웨브는 탄소 링 디스크가 연결부상에 접착된 후에 비로소 분리되며, 특히 바람직하게는 탄소 링 디스크가 복수의 탄소 세그먼트로 세분되는 것과 공통으로 하나의 작업 단계에서 이루어진다.

본 발명의 바람직한 2가지 실시예는 도면을 참조하여 하기에서 자세히 설명된다.

도 1 및 도 2 에 도시된 도체 블랭크(1)는 실제로 포트 형태로 형성된다. 따라서 상기 도체 블랭크는, WO97/03486 에서 알 수 있는 것과 같이, 기본적인 구성 면에서 선행 기술에 상응한다. 예를 들어 상기 공개문헌에 공지된 바와 같은 공지의 도체 블랭크와 달리, 도 1 및 도 2 에 따른 도체 블랭크는 내부 링 웨브(2), 외부 링 웨브(3) 및 나중에 탄소 링 디스크가 그 위에 접착될 연결부의 정면에 있는 8 개의 방사 웨브(4)를 특징으로 한다. 서로 이웃하는 각각 2 개의 방사 웨브(4)와 상기 방사 웨브를 서로 연결시키는 내부 링 웨브(2)의 및 외부 링 웨브(3)의 섹션 사이에는 주머니 형태의 홈(5)이 형성된다. 주머니 형태의 상기 홈(5)의 바닥(6)에 의해 형성되는, 상기 웨브들 사이의 정면은 축법선 평면 내에 놓인다. 도체 블랭크(1)의 서로 마주 놓인 면에 형성된 방사 그루브(7)는 사다리꼴 형태의 횡단면을 갖는다. 상기 방사 그루브는 방사 웨브(4)에 평행하게 연장되며, 그루브 바닥(8)이 실제로 주머니 형태 홈(5)의 바닥(6)과 동일한 평면에있을 정도의 깊이를 갖는다.

도 3 및 도 4 는, 도 1 및 도 2 에 따른 도체 블랭크 및 상기 도체 블랭크에 형성된, 허브 바디(9)를 형성하는 몰드부로 이루어진 연결부(10)를 도시하고 있으며, 나중에 상기 연결부의 정면, 즉 도 1에 도시된 정면이 기계로 가공된다. 그 전에 이루어지는, 몰드부로 이루어진 허브 바디의 형성은 예를 들어 WO97/03486 에서 알 수 있는 바와 같이 선행 기술에 상응하기 때문에, 본 명세서에서는 설명을 생략하겠다. 연결부(10)의 정면을 가공하는 것은, 내부 링 웨브(2), 외부 링 웨브(3) 및 방사 웨브(4)를 분리하기 위해 상기 연결부의 정면을 돌려서 빼내는 것을 포함한다. 상기 웨브들을 분리한 후에 도체 블랭크는, 주머니 형태 홈(5)의 바닥(6)에 의해 형성된 평면에 폐쇄된 링형의 평탄한 정면을 갖게 된다. 상기 링면은 하기에서 계속 돌려서 빼내지며, 더욱이 그루브(7)가 그루브 바닥(8) 영역에서 완전히 개방될 정도로 돌려서 빼내진다. 상기 가공 평면의 상태는 도 2 에 도시되어 있다. 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 도체 블랭크의 폐쇄된 링형의 평탄한 정면으로부터 재료를 최소로 제거하더라도, 몰드 재료로 채워진 그루브(8)를 개방시키기에는 충분하다. 그루브(7)를 도 2 에 도시된 것보다 더 깊게 형성하면, 심지어 방사 그루브가 개방될 수 있는 한편, 내부 링 웨브(2), 외부 링 웨브(3) 및 방사 웨브(4)가 더욱 제거될 수 있다.

연결부(10)의 정면 가공에 의해 그루브(7)를 개방함으로써, 도 1 및 도 2 에 도시된 도체 블랭크는 8 개의 별도의 도체 세그먼트(12)로 세분된다. 각각 2 개의 도체 세그먼트(12) 사이에는 허브 바디(9)의 몰드 재료로 형성된 리브(13)가 각각 하나씩 존재한다.

연결부(10)의 정면을 가공하는 경우에는 내부 링형 영역이 개방된 상태를 유지함으로써, 몰드 재료로 형성된 링형 내부 고정 웨브(14)가 그대로 유지된다. 이와 같은 관계에서 중요한 것은, 몰드 재료로 형성된 허브 바디(9)가 내부 부시(15)를 포함하고, 상기 부시가 도체 블랭크(1)의 중앙 보어(16) 내부에서 방사형으로 배치되는 것이다. 이와 같은 방식에 의해, 도체 블랭크(1)의 정면은 전체 방사형 연장부에 걸쳐 가공될 수 있는 동시에, 고정 웨브(14)의 도체 블랭크(1)는 중앙 보어(16) 내부에서 방사형으로 세워질 수 있다.

도 3 에서는 또한, 도체 세그먼트(12)의 벽 섹션(17)에 형성된 후크 부재(18)가 도 1 에 도시된, 방사 방향으로 떨어져 있는 위치로부터 나와서 구부러져 있음을 볼 수 있다.

도 5 는 다만, 나중에 탄소 세그먼트를 형성하기 위해서 경제적이고도 저렴한 비용으로 제조될 수 있는 탄소 링 디스크(19)가 존재함을 도시하기 위해서만 이용된다. 상기 탄소 링 디스크(19)의 외부 둘레(20)는, 탄소 링 디스크(19)의 외경이 가공 영역(11)에서 연결부(10)의 외경과 일치하는 방식으로, 정면이 가공된 연결부(10)의 외부 둘레(21)에 정확하게 일치된다. 탄소 링 디스크(19)의 보어(22)의 직경은 연결부(10)의 고정 웨브(14)의 외경보다 약 0.1 mm 더 작다. 이와 같은 치수는, 탄소 링(14)이 이미 연결부(10)와의 접착을 실행하기 전 제조 공정 동안에 안전한 위치에 배치되고, 서로 결합될 부분들 사이에 존재하는 접착제가 누설될 수 없도록 해준다.

연결부(10) 및 접착된 탄소 링 디스크(19)로 형성된 정류자 블랭크(23)를 보여주는 고정 웨브(14)의 2 가지 매우 상세한 실시예는 도 6 에서 잘 알 수 있다. 한편으로 고정 웨브(14)의 외부면(24)은 직경이 최대인 영역으로부터 가공 평면(11)의 방향으로 가면서 좁아진다; 달리 말해서, 고정 웨브(14)의 외경은 직경이 최대인 영역으로부터 가공 평면(11)의 방향으로 가면서 감소된다. 이와 같은 방식에 의해, 고정 웨브(14)의 외부 둘레에서는 링 그루브 형태의 홈이 둘레에 형성되며, 상기 홈은 연결부(10)와 탄소 링 디스크(19)의 접착시 접착제로 채워진다. 이와 같은 방식으로 형성된, 대략 쐐기 형태의 횡단면을 갖는 접착제 주머니(25)는 연결부(10)와 탄소 링 디스크(19) 및 상기 디스크로부터 돌출하는 탄소 세그먼트의 기계적으로 강하고도 밀접한 결합을 가능하게 한다. 또한, 조립 동안 탄소 링 디스크의 손상을 제거하기 위해서 탄소 링 디스크(19)의 보어(22)에 비해 고정 웨브의 치수가 초과한다는 면에서 의미가 있는, 고정 웨브(14)의 챔퍼부(26)를 볼 수 있다.

위에서 포괄적으로 설명된 바와 같이 탄소 링 디스크(19)는 연결부(10)와 접착된다. 접착제로서는, 열가소성 플라스틱 분말(PPS)과 열경화성 플라스틱 분말의 혼합물이 사용된다. PPS 는 온도에 대한 높은 안정성 및 추진제 내에서의 높은 안정성을 특징으로 한다. 양쪽 접착면 중 한 면은 접착제 분말 커팅부 및 금속 분말에 의해 먼지가 쌓인다. 충분한 전도성을 보장하는 과제를 갖는 금속 분말로서는, 입자 크기가 40 내지 90 ㎛ 이고 부식의 이유에서 은도금된 구리 분말이 사용된다. 금속 분말로 채워진 접착제에서의 금속 분말의 함량은 25% 내지 50%이다. 표면이 균일하고도 조밀하게 커버될 만큼의 플라스틱 분말이 접착면상에 뿌려진다. 그리고 나서 연결부(10) 및 탄소 링 디스크(19)가 결합되고, 대략 5 N/㎟ 의 압력하에서 대략 300℃ 까지 가열된다. 이 때 접착제가 용융되어 플라스틱 링 디스크(19)의 구멍 내부로 유입된다. 대략 5 초 동안의 짧은 유지 시간 후에 냉각된다. 이 때 구멍 내부로 유입된 접착제가 응고되어 기계적인 포지티브 결합을 야기한다. 그럼으로써, 납땜 접착을 능가하는 최상의 접착이 얻어진다. 금속 분말은 도체 세그먼트(12)와 탄소 링 디스크(19) 사이에 접촉 브리지를 형성하며, 이것은 매우 낮은 전이 저항을 야기한다. 접착제층(27)의 강도는 최종 상태에서 최대 500 ㎛ 에 달하며, 이 경우에는 전술한 바와 같이 접착제는 부분적으로 플라스틱 링 디스크(19)의 구멍 내부로 유입되어 그곳에서 경화된다.

전도성 입자가 접착제 재료 내부로 뿌려짐으로써, 전도성에 책임이 있는 입자들은 접착제 내부에 매립되고 이와 같은 방식으로 주변 매질과의 전기적이고 화학적인 반응에 대해 보호된다. 또한 각각의 개별 도체 세그먼트(12)에 할당된 접촉면 영역은, 몰드 재료와 플라스틱 링 디스크(19)의 접착에 의해 방사 방향 내부로 고정 웨브(14)의 영역에서 및 둘레 방향으로 리브(13)의 영역에서 공격적인 매질의 유입에 대해 밀봉된다. 몰드 재료로 형성된 링형 커버를 이용하여 벽 섹션(17) 영역에서 연결부(10)의 외부 둘레를 둘러싸는 경우에는, 방사 방향 외부에서도 외부 둘레 영역에서 몰드 재료와 플라스틱 링 디스크 또는 나중의 탄소 세그먼트의 상응하는 결합이 가능해지고, 그럼으로써 상기 영역에서도 또한 공격적인 물질이 접촉면 영역 내부로 유입되는 것을 저지할 수 있다.

정류자 블랭크(23)의 외부 둘레에서 솟아나오는 접착제 잔류물(28)을 제거하기 위해서, 도 7 에 도시된 바와 같이, 접착제의 경화 후에 접착층(27) 영역에서 가장자리 그루브(29)가 형성된다. 상기 그루브에 의해서, 다만 플라스틱 링 디스크(19)만이 분리용 커팅부(30)에 의해 복수의 탄소 세그먼트(31)로 세분될 수 있도록 정류자 블랭크(23)가 준비된다. 도 7 의 좌측 절반에는, 분리용 커팅부(30)가 몰드 재료 리브(13) 내부로 연장된 상태가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 또한 고정 웨브(14)가 분리용 커팅부(30)에 의해 세분됨으로써, 특히 금속 입자로 채워진 접착제를 통해 개별 도체 세그먼트 사이에서의 전류 흐름이 피해진다.

도 8 은 접선 단부 영역에서 2 개의 도체 세그먼트(12)와 상기 세그먼트에 할당된 탄소 세그먼트(31) 사이에 있는 영역을 도시한다. 탄소 링 디스크를 도 8 에 도시된 2 개의 탄소 세그먼트(31)로 세분하는 분리용 커팅부(30)가 허브 바디(9)의 몰드 재료 리브(13) 내부로 연장되는 동시에 또한 접착제층(27)을 양단하는 것을 재차 알 수 있다. 그 밖에, 분리용 커팅부(30)의 폭이 몰드 재료 리브(13)의 폭보다 더 작다는 것을 알 수 있다. 이와 같은 방식으로, 2 개 탄소 세그먼트(31)의 각각은 분리층(30)에 직접 접하면서 허브 바디(9)의 몰드 재료 리브(13)와 견고하게 접착되며, 이것은 분리용 커팅부(30)가 유입될 때 탄소 세그먼트(31)의 베이스가 파괴되는 것을 효과적으로 저지한다.

도 9 내지 도 13 은 전술한 제조 방법의 대안적인 실시예를 도시하고 있다. 상기 실시예는 상당한 정도로 도 2, 도 3, 도 4, 도 7 및 도 8 과 일치한다; 상기도면들과 일치되는 부분은 전술한 설명에서 언급되었다. 따라서 하기의 설명 부분은 도 1 내지 도 8 에 따른 제조 방법과 비교한 도 9 내지 도 13 에 도시된 제조 방법의 주요한 차이점에 한정되지 않는다.

도 9 및 도 2 의 비교를 통해, 여기에 기술된 변형예의 경우에는 방사 그루브(7')의 깊이가 전술한 제조 방법의 방사 그루브(7)의 깊이보다 더 작다는 것을 알 수 있다. 그 결과, 도체 블랭크 및 허브 바디로 이루어진 연결부(10')의 정면을 가공하는 경우에는 가공 평면(11)까지 상기 그루브(7')가 개방되지 않게 된다. 오히려 도체 블랭크의 나중의 도체 세그먼트는 연결 웨브(32)를 통해 서로 결합된다. 상기 연결 웨브(32)의 두께에 대한 바람직한 치수는, 통상적인 치수 설정의 평탄 정류자에서 대략 0.3 mm 에 달한다.

따라서 탄소 링 디스크는 정면 가공에 의해 제조된 도체 블랭크(1')의 링형 면(33) 상에 접착된다. 도체 블랭크(1')를 도체 세그먼트(12')로 세분하는 것은, 탄소 링 디스크를 탄소 세그먼트(31')로 분할하는 공정과 동시에 하나의 공정에서, 허브 바디의 몰드 재료 내부까지 그루브(7') 내부로 뻗는 분리용 커팅부(30')에 의해서 이루어진다.

전술한 조치와 달리 도 9 내지 도 13 에 도시된 하기의 방법에서는, 도체 블랭크의 정면과 탄소 링 디스크 사이의 접착층 영역에 둘레 그루브가 제공되지 않는다; 오히려 전체 탄소 링 디스크가 방사 방향 외부 둘레에서 약간 과회전 됨으로써, 결과적으로 탄소 링 디스크는 그 다음에 도체 블랭크 보다 약간 더 작은 직경을 갖게 된다. 이 경우에는 정류자 블랭크의 탄소 링 디스크의 둘레 가공부가나중 도체 세그먼트(12') 사이에 있는 연결 웨브(32)의 레벨까지 연장됨으로써, 연결 평면으로부터 솟아나올 수 있는 접착제 잔류물이 제거된다. 도 12 에는 정류자 블랭크의 둘레 가공 영역이 외부 둘레에 있는 하나의 계단(34)으로 지시되어 있다.

Claims (20)

1. - 방사 그루브(7, 7')를 포함하는 도체 블랭크(1, 1')에 허브 바디(9, 9')를 형성하고, 상기 그루브(7. 7')를 몰드 재료로 채우는 단계;

   - 그 다음에 도체 블랭크(1, 1') 및 허브 바디(9, 9')로 이루어진 연결부(10, 10')를, 상기 허브 바디(9, 9') 반대편에 있는 도체 블랭크의 정면에서 가공하는 단계;

   - 정류자 블랭크(23)를 형성하기 위해서, 도체 블랭크(1') 또는 상기 도체 블랭크로부터 돌출된 도체 세그먼트(12)에 대한 도전성 연결부를 형성하여 상기 연결부(10, 10')의 가공된 정면상에 탄소 링 디스크(19)를 제공하는 단계; 및

   - 그루브(7, 7')를 채우는 몰드 재료 내부로 뻗는 커팅부(30, 30')에 의해서 상기 탄소 링 디스크(19)를 복수의 탄소 링 세그먼트(31, 31')로 세분하는 단계로서, 이 때 상기 도체 블랭크(1, 1')는 정면 가공시에 몰드 재료로 채워진 방사 그루브(7)의 개방에 의해서 또는 나중에 제공되는 분리용 커팅부(30')에 의해서 복수의 도체 세그먼트(12, 12')로 세분되는 단계를 포함하는,

   절연 몰드 재료로 형성된 허브 바디(9, 9'), 다수의 도체 세그먼트(12, 12') 및 베어링면을 형성하고 상기 도체 세그먼트와 동일한 개수의 탄소 세그먼트(31, 31')를 포함하는 평탄 정류자를 제조하기 위한 방법에 있어서,

   상기 탄소 링 디스크(19)를 도체 블랭크(1, 1') 및 허브 바디(9, 9')로 이루어진 연결부(10, 10')의 가공된 정면에 접착시키는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연결부(10)의 정면을 가공할 때에는 몰드 재료로 이루어진 링형의 내부 고정 웨브(14)를 그대로 세워두며, 상기 고정 웨브의 외경을 가공 방향으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연결부(10) 상에 탄소 링 디스크(19)를 제공하기 전에는, 상기 고정 웨브(14)의 최대 외경이 상기 탄소 링 디스크(19)의 보어(22)의 내경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 초과 부분은 대략 0.1 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정 웨브(14)의 외부 정면 에지를 10°내지 45°의 각도로 챔퍼링하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 블랭크(1)가 가공될 정면에 내부 링 웨브(2), 외부 링 웨브(3) 및 방사 웨브(4)를 포함하고, 상기 웨브들(2, 3, 4)이 나머지 정면에 비해 돌출함으로써, 상기 웨브들 사이에 주머니 형태의 홈(5)이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 도체 블랭크(1)의 경우에는, 방사 그루브(7)의 그루브 바닥(8)이 실제로 웨브 사이에 있는 정면(6)과 동일한 평면에서 진행하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소 링 디스크(19)와 연결부(10) 사이에 접착 결합을 만들기 위해서, 결합 전에 상기 2 개 부분 중에서 적어도 한 부분에 열가소성 및/또는 열경화성 플라스틱 분말 및 금속 분말을 뿌리며, 결합 후에는 상기 2 개 부분을 동시에 압축 및 가열하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 열가소성 및 열경화성 플라스틱 분말로 이루어진 혼합물을 사용하고, 상기 열가소성 플라스틱의 용융 온도는 적어도 290℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄소 링 디스크(19)와 연결부(10, 10') 사이에 접착 결합을 만들기 위해서, 결합 전에 상기 2 개 부분 중에서 적어도 한 부분상에 접착제를 제공하며, 상기 접착제는 분말, 톱밥 혹은 섬유의 형태로 된 전도성 금속 혹은 비금속 충진제로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 채워진 접착제의 질량과 관련한 충진제의 함량은 5% 내지 95%, 바람직하게는 25% 내지 50% 인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 충진제로서 입자 크기가 40 내지 90 ㎛ 인 금속 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 정류자 블랭크(23) 내부로의 접착 공정 후에 연결부(10) 및 탄소 링 디스크(19)의 접합 평면 영역에 둘레 홈(29)이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 접착 공정 후에는 탄소 링 디스크(19) 및 도체 블랭크(1')의 외부 둘레에 인접하는 부분을 돌려서 빼내는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 블랭크(1, 1')는 기본적으로 포트 형태의 형상을 가지며, 나중의 도체 세그먼트(12, 12')는 전체 방사 방향 연장부에 걸쳐 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 블랭크(1, 1')가 내부의 둘레 가장자리에 분배 배치된, 축방향으로 돌출하는 지지용 캣치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 블랭크(1, 1')가 각각 하나의 접촉 러그(18, 18')를 갖는, 외부의 둘레 가장자리에 분배 배치된, 축방향으로 돌출하는 벽 섹션(17, 17')을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도체 블랭크(1')는 탄소 링 디스크(19)가 연결부(10') 상에 접착되기 전, 상기 연결부(10')의 정면을 가공하기 전에 미리 복수의 도체 세그먼트(12')로 세분되지 않고, 오히려 특히 탄소 링 디스크가 복수의 탄소 세그먼트(31')로 세분되는 작업 단계에서 상기 탄소 링 디스크(19)가 접착된 후에 비로서 분리용 커팅부(30')에 의해서 세분되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 절연 몰드 재료로 형성된 허브 바디(9, 9'), 다수의 도체 세그먼트(12, 12') 및 베어링면을 형성하고 상기 도체 세그먼트와 동일한 개수의 탄소 세그먼트(31, 31')를 포함하는 평탄 정류자에 있어서,

    상기 탄소 세그먼트(31, 31')가 도체 세그먼트(12, 12')와 접착되는 것을 특징으로 하는 평탄 정류자.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 탄소 세그먼트(12)는, 각각 2 개의 탄소 세그먼트를 분리시키는 방사형 공기갭에 의해 규정되는 가장자리 영역에서, 허브 바디(9)의 몰드 재료 리브(13)와 접착되는 것을 특징으로 하는 평탄 정류자.