TW200417110A - Commutator for an electric machine and method for manufacturing same - Google Patents

Description

200417110 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、、本發明係關於一種如申請專利範圍第〗項前序部分所 述之電動機之整流裝置和以及如t請專利範圍第13項所述 之整流裝置製造方法。 【先前技術】 敕驾知之整流I置主要有兩種不同的結構，一種為鼓式 整流裝置，另-種為平面式整流裝置，其中鼓式整流裝置 .具有一圓柱狀、繞設於整流器轴線之刷體滑動面，而平面 式整流I置之刷體滑動平面則設於—垂直於該整流器柏線 之平面上。於鼓式整流裝置内、一般為外膜狀之載體的功 用在於： 1 ·固疋金屬導體部於其預定之位置； 2. 隔離複數個別導體部； 3. 固疋整流器於具有該整流器之電動機之 4. 避免導體部與轉子軸接觸。 及 為了達到上述功能，該載體通常由具有隔絕功能、材 料以合成樹脂為基礎之成形材料製成’該成形材料於一射 入工具之相對應的成形中空體内，環繞導體部的錨狀體來 進行壓迫，而讓該錨狀體穩固地植設於載體丨内.。 關於兩種不同結構之整流器的製造，可使用褊別預先 製好的，體部或是一環繞該導體部的導體管，而後者所述 之導體g於射入載體後，藉由切割或扭旋的方式而分成個 別隔離之導體部。 料所整流器之載體不是或不只是由成形材 專利此19642138 η盟中專利即0325353 61以及德國 個別導體部，’分別描述了—鼓式整流裝置的 穿钐 /、、先組裝於一由塑料組成之事先做好的組 成組褒藍於事後的程序中係以成形材料環射形 製成之套膜狀〃中"載包了 一由金屬或隔絕材質 環而對載體作固2 於該載體上’並藉由一保護 不一〜+ _ 疋。於導體部之間所形成的空間得以，但 之大曰^ ^恰可證明對符合實際應用的整流哭 ^求。同時亦可看出其仍有著許多問題，至今仍待 求，m的仙在於，f知整流器有著許多不同的要 後兩個要求標準而命…而針對最 而當整流器的载體是以合成樹脂的材料為基礎而隻 ί::。 整流器之效率、可靠性和使用壽命卻==二， :==需犧牲了，特別是在絕緣氣隙範圍Γ 於料體敎間之载體暴露無遮之表面者為甚。 二::整流器，其載體由相對抗漏流之成 另-方 亦僅具有㈣的使料命，㈣雜構之制料相對t 200417110 因此，在運作中之刷體活動平面，特別 現象’二：—’鼓式整流裝置會有失圓(〇ut 〇f r_d) 平面式整流器會有不平坦的現象發生。 【發明内容】 x 盆呈：二本發明的目的在於研創-電動機之整流裝置， 目對低廉，並且在高可靠性和壽命下同時具有 同> ^的知·性，特別是在高電流強度時者為甚。 之特徵來的侍依申凊專利範圍第1項和第13項中所述 的設二。。於附屬申請專利範圍中陳述了本發明有利 本《月的特色在於’載體具有由不同成形材料製成、 :對應抵壓之兩區域，-為载體基部，另-為漏流保護 =:=向向外呈開放狀、具有受漏流負荷之隔離面的 ::保4層係設置於諸導體部之間，並由第一成形材料所 =’並且比載體基部的第二成形材料更具有抗漏流性。 本發明較特別的是，該載體係由兩種不同的成形材料，盆 具有不同的材質特性，所構成的。而設於諸導體部之間、 且具有⑮向向外開放、為漏流所負荷之絕緣平面之漏流 ㈣層9，、相對於形成賴底座之其餘成形㈣區域有著較 南的^漏流性。依據本發明之整流器的一項特別優點在於 它於南^靠性下仍具有高效率的品質特性，這是因.為本發 明整流器之載體具有較佳的尺寸穩定性，因此在極端的操 作條件下也不會讓刷體活動平面產生失圓性或造成不平滑 的現象。此外’因為漏流而必需犧牲整流器的效率或是造 200417110 成整流器的故障之風險皆得以降至最低。本發明之整流哭 在這方面上的優點在於，習知整流器易造成漏流現象的三 個平面’也就是於兩兩導體部之間的絕緣平面、相鄰於諸 連接兀件的油漆阻隔區域、以及相對於諸連接元件之前側 區域於本發明整流器中，皆具有抗燒黑的保護措施。 明除了主要適用於鼓式整流裝置，但應用於平面 二= #不m只要在下面的說明中提到有關鼓 工正飢、置者，其亦適用於平面式整流器上。 依據本發明第一較佳實施形態，漏流保護層的成形材 厂係以來酉日（polyester)、三聚氰胺甲醛 forma^ldehyd) > ^^^(epoxy) > ester)^ 2匕級树脂等原料為基礎，或是複數個上述樹脂的組 人、〆 〉、上之述樹脂與盼樹脂（phenol resin)的組 :為基礎。因Λ，相較於由合成樹脂製成的載體1的一般 拉生產’本發明⑨载體受漏流危害之平面上可得到約為兩 ^漏流保,。此外，本發明之載體基部具有較佳的機 "特別疋具有比漏流保護層9較佳的抗熱性以及形 為L該該載體基部11以由一含有合成樹脂或是以其 二"之成形材料所構成者為佳。為了讓整流器具有 二乂果用的特性，漏流保護層僅需要微薄的覆層厚度， y 寸的整流器而言’其約為0.5-3_即足。 域，Γ據本發明另—較佳實施形態，漏流保護層之個別區 二於弧向上所測得之最大寬度比起於兩相鄰導體部3 之間所形成之絕緣氣隙之寬度來得大。並且，漏流保護層 200417110 之個別區域之寬度，以徑向而言，係由外向内逐漸加大， =該漏流保護層之個別區域之總厚度係分別抵靠於兩相鄰 導體部。該設計係有助於漏流保護層的尺寸穩定性和紮實 的固定，並且有利於延長本發明整流器的使用壽命。若二 導體部具有徑向向内之錨狀體，其不僅固定於漏流保護層 内，並且可固定於載體基部内時，則其亦可達到上述效果。 依據本發明又一較佳實施形態，該漏流保護層具有方 向朝外、延伸過其部分厚度之凹孔，其分別對應於所屬之 絕緣氣隙，並延續魅_作徑向向岐伸。而該結構的 特色在於其可降低因漏流導致損壞之風險。 抵课尽發明再一較佳實施形態，該漏流保護層和該载 體基部分別抵靠於共同界面上，而界面得為一非平直式、 ^有凹槽之結構’因此，漏流保護層和載體基部得以穩固 ^相互丧卡於該界面上。另―方面，該界面19亦得為平直 .二部分對於本發明整流器是依據何種方法製 者费切的關係。這部分亦將於下文中再做閣述。 於相：ί發明之整流器中，漏流保護層之徑向朝外隔離面 於相鄰於延伸部上得分別具有一朝外之鼻部。 關於製造本發明之整流裝置之較佳方法，其具有下列 工具中 金屬導體部放入 流之第一成形材料分別填充入於兩相鄰之導 =㈣成之μ内，該空間係為—第—内部工 向朝外延伸之肋體所界限； 9 200417110 -取出第一内部工具； 料在 而^發明方法較有利之處為，該成 擠屋程序，因為第—成形原料可 ·^而早-人的 定義出的空間内。再者，相魏口=”、、[力下填充入上述 時所用的模I當^ 寺的/、尚要一個用來擠壓載體 為m::原料於填充時以具有生麵糰狀者 Γ、土 , μ弟成形原料一方面於取出第一内部工具後 就不會從工具流出來，另一方面，第一成形原料藉由將第 -成形原料加㈣人模具後而變形。在這方面，本發 -内部工具之材質係以熱固型塑料為基礎，而第；部工 ，於塵入第二成形材料時仍未硬化，故該第一成形材料於 堊入第二成形材料的同時得以改變其形狀，而特別的是，' 第成形材料得以聚醋、三聚氣胺甲經、環氧物、稀丙^ 或其它該類樹脂等原料為基礎。曰 諸導體部一開始得為一體成形之 體成形後再彼此分離，例如是經 之聯繫橋予以切割或扭旋。在e 第一成形原料填入的間隙得從外 以界限。同樣地，前述製造方法 、並以習知方式導入一組裝籃中 18為徑向向外之隔板所界限，並 關於上述製造方法， 導體管之一部分，而在載 由將個別導體部彼此連接 方面，形成漏流保護層之 部徑向由導體管之橋部予 亦可應用於個別預先製造 的導體部上。而當諸空間 10 200417110 此亦為本發明特別有利 且諸隔板係為組裝籃的_部分時 之結構。 製仏本發明整流器的另一方法包括下列步驟： -金屬導體部放入 一工具中； 將/、中之一成形材料壓入第一内部工具之所屬中空體 一將壓入之成形材料使之硬化； -將導體部和硬化後之成形材料予以圍繞之中間產物從第 -内部工具14中取出’並將該中間產物置人—第二工具 内，. —將其它成形材料壓入第二工具之所屬中空體内； -將於第二擠壓步驟中被擠塵之成形原料使之硬化。 該製造方法的特色優點在於得以使用第一抗漏流的成 形，料，其於加工時相對地稀薄輕淡，再者，於製造漏流 保護層時亦可使用抗漏流熱塑性成形原料，而這正是於上 返第-種製造方法巾所不易達到的。但是於形成載體之兩 種成形原料以擠壓而呈彼此分離後就需要兩個別合適的 模具了。補充說明 最後再作補充說明的是，本發明亦得以同樣的方式應 用於具有保護環和沒有保護環的整流器。而下列之本發明 較佳實施例係僅針對無保護環之整流器來作說明，但這不 應對本發明的範圍造成限制才是。 【實施方式】 依據第1-3圖所示之鼓式整流裝置之主要構成元件包 200417110 括—由成形材料製成之載體1和複數個均勻環設於整流裝 置轴線2上之導體部3。於兩兩相鄰之導體部3之間分別設 有一絕緣氣隙。該載體丨另設有一與整流裝置軸線2同心 之通孔4，其可將該整流器設置於一轉子軸上。 經向設置於導體部3上之錨狀體5係植設於載體1之 成幵v材料内’藉由該結構得於高轉速之充滿離心力的作用 了仍可％固支撐該導體部3。於導體部3末端上設有一延伸 # 6，其用來將繞組絲線連接於整流器上。此外，該延伸部 ^另叹计成其它型式，例如凹槽或焊接環。而導體部3之一 叹置於圓柱面上之控向外緣7，其構成刷體8之滑動平面。 上述第1-3圖實施例所示之整流器係屬習知技術，故 不作贅述。 片 ^取取苻科構成，其具有不同的材 二漏流保護層9以及一容置載體1其餘部 有一π = σ 1，而漏流保護層9分別於導體部3之間具 薄Λ _夕、昆土位 狀之、名緣面1〇0依據本發明之具有細 功9卻有著比載體基部11更佳綱 於圖不只施例中，其係因載體基部u 曰原料之成形材料製成，m s， 致。在本發料般材質讀料製成所 機械特性，特別是且右m "載體基部11具有較佳的 $ ^ 具有比漏流保護層9較佳的#勃^ 再者，導體部3之徑向㈣之^^的抗熱性。 應設置於成形材料内而得以固設===藉由分別對 7、/属机保蠖層9以及載體 12 200417110 基部11内。 顺流保護層q $似a1 t 之絕緣面!。係相鄰：:::外、面對刷體滑動面向内偏移 第4圖係:第 ^ 4丄 ^ 3圖所不之鼓式整流器之製诰簌庠 :a ，由抗漏流性較佳之成形材料所構成之漏泣佯護 層9係於該鼓式整户哭 属/瓜保5蔓 多件式工具，心；内二始進行成形程序。另亦使用-，、g括了一外部工具13和一第— 14。該外部工具13包括 - 板16係抵靠於外套声15之丄二而—組裝籃之間隔 =體:!之間的間距，並決定鼓式整流= 緣氣 "。該肋體；;二:= L封面为別抵罪於兩相鄰導體部3 之！田狀體5。精由上述結構，並透過兩相鄰之導體部3、一 設於此之間的間隔板16以及—同樣設於此之間的肋體^ 圍成-缺口 18’該缺口 18得以抗漏流第一成形材料來填充 而形成漏流保護層g之個別區域（參閱第4圖）。 、 在第一内部工具14取出後，則使用一第二内部工具（未 圖示）’該工具得經由一相對應之模具中空體來決定姜製造 的載體1形狀。用來形成載體基部u所需之抗漏流成形材 料係壓入該模具中空體内，而該第__成形材料於相對應壓 力和溫度下得以定形並固設於所屬之導體部3上。如於第 卜2圖所示，一非平直式、具有凹槽結構之界面19則形成 於載體基部11和漏流保護層9之間，而兩成形材料則穩固 地相互嵌卡於該界面19上。經由第二成形材料所帶來的熱 13 200417110 度而讓第—成形材料得以黏著硬化。 效、=5圖係、為應用另—製造程序來生產-本發明之鼓式 ::;力7第—個製造程序中係應用第-工具、並將-成 :=展射入對應之第-工具的成形中空體内來產生； 由該方式製成的載體基部11硬化後，則將中 祖沾^& 、 具内，而經由抗漏流之第二成形材 心口轉入—對應模具中空體内得讓漏流保護層9之個 別區域2 0成形於楚-丁 θ七 ^ 、 、第一工具内，因此完成載體1的成形製 =而漏*保遵層9之個別區域2〇係以兩側嵌卡入導體部 對應凹槽21内。於絕緣面1〇 #區域内，漏流保護層9 之個別區域20分別具有—凹孔22，其分別對應於所属之絕 緣氣隙，並延續該空間而作徑向向内延伸。 補充說明的是，上述程序步驟得以相反順序來進行。 此外’於第5圖所不之整流器亦得以應用第一種製造方法 之k化形來生產。同樣地，除了界面19之特別結構外，第 二製造方法之變化形亦可適用於生產如第丨—3圖所示之整 流器。 14 200417110 【圖式簡單說明】 第1圖係為依據 車由向剖視圖； 第.2圖係為依據 視圖； 本發明之鼓式整流裝置第一實施例之 第1圖II-II線之鼓式整流裝置放大剖 $ 3圖係為依據第卜2圖之鼓式整流裝置部分側視圖； 第4圖係為依據第卜3圖用來製造鼓式整流裝置所使用 之工具之剖視圖，而圖示中顯示-對應鼓式整流裝置製造 之一中間步驟；以及 、弟5圖係為依據本發明鼓式整流裝置之第二實施例之 符號說明】 1 載體 2 整流裝置軸線 3 導體部 4 通孔 5 錨狀體 6 延伸部 7 徑向外緣 8 刷體 9 漏流保護層 10 絕緣面 11 載體基部 12 鼻部 13 γ外部工具 14 第一内部工具 15 外套層 16 間隔板 17 肋體 18 缺口 19 界面 20 個別區域 21 凹槽 22 凹孔 15

Claims (1)

1. 200417110 拾、申請專利範圍： 【申請專利範圍】 ί · 一種電動機之整流裝置，5 ^ * JEA 1 … 至^包括一由成形材料製 成之载體1和複數個設置於該載f 罟虹&。 執篮1、亚均勻環設於整流裝 置軸線2上之導體部3其特徵在於： 〜該載體1具有兩由不同成形絲袓制 ^ 取心材枓製成、形狀對應抵壓之 ^域，一為載體基部11，另_么 ^ ^為漏流保護層9 ;以及 從向向外呈開放狀、具有受、、ώ μ 杈喝& 句又/扁机負何之絕緣面10的漏流 保達層9係設置於諸導體部3 、， 守版I 0之間，亚由一第一成形材料 所構成，並且比載體基部i 1的箆— 十生。 幻弟一成形材料更具有抗漏流 2.如申請專利範圍第1項所述的整流裝置，其特徵在 於’漏流保護層9的成形材料係以聚_(pQlyester)、三聚 乱胺甲醛(melamine forraaldehyd)、環氧物(ep〇xy)、烯丙 酷（allyl este⑽其它抗漏流樹脂等原料為基礎，或是複 數個上述樹脂的組合，或是至少一上述樹脂與合成樹脂 (phenol resin)的組合為基礎。 3如申明專利範圍第1項或第2項所述之整流裝置， 其特徵在於’㈣體基部u具有較㈣機械特性，特別是 具有比漏流保護層9較佳的抗熱性。 4.如申請專利範圍第i_3項之任一項所述之整流裝 16 200417110 由一含有合成樹脂之成 置，其特徵在於，該載體基部11 形材料所構成。 5如申清專利範圍帛η項之任—項所述的整流結 :特，在於，漏流保護層9之個別區域，其於弧向上 絕緣氣隙之寬度來得大。 β办成之 6 =巾5#專利範圍第5項所述之整流裝置，其特徵在 「漏:“呆護層9之個別區域之寬度，以徑向而言，係由 二軒加大’並且該漏流保護層9之個別區域之總厚 度係刀別抵靠於兩相鄰導體部3 〇 7士如申請專利範圍第Η項之任一項所述的整流裝 二延::ΐ於’漏流保護層9之徑向朝外絕緣面1。於相 郇於I伸邛6上分別具有—朝外之鼻部Μ。 晉申請專利範圍第卜7項之任一項所述的整流裝. 靠於在於，制流保護層9和該載體基部11.分別抵 罪於共同界面19上。 / 置Λ特如 =專利範圍第卜8項之任一項所述的整流裝 ΐ部:二Γ於，該漏流保護層9具有方向朝外、延伸過 刀予又之凹孔22 ’其分別對應於所屬之絕緣氣隙，並 17 200417110 延續該空間而作徑向向内延伸。 於，申專利耗圍第8項所述的整流裝置，其特徵在 流保係為料直式、具有凹槽之結構’因此，漏 ::”曰口載體基㈣得以穩固地相互嵌卡於該界面以 於，^如面申^專利範圍第8項所述的整流裝置，其特徵在 於，忒界面1 g係為平直狀。 毅於漏導體部3分別具有錯狀體5,其得以固 /属机保蠖層9以及載體基部u内。 t製造如申請專利範圍第卜 法，其包括下列步驟： τα之正仙·衣置之方 -金屬導體部3放入一工具中； -將相對抗漏流之第一成形材 體部3所形成之空間18内，該空㈣ 具14之徑向朝外延伸之肋體17所界限；、’’’、第—内部工 取出第一内部工具14 ; 第二内部工具’其係決定即將成形之載體丨的形 '將相對具有抗熱性、抗漏流性之第二成形材料壓入於該 18 ^ 200417110 下得 工具中，而兩成形材料在加壓和加熱第二 以結合並硬化；. ^材料 最後從工具中取出整流器。 —14.如申請專利範圍第13項所述之方法，其 第一内部工具14之材質係以熱固型塑料為基礎’ ^第」， 部工具14㈣入第二成形材料時仍未硬化 内 材料於壓入第二成形材料的同時得以改變其开^弟|门成形i 15.如中請專利範圍第所述之 在於，第-成形材料係以聚醋（p〇iye : ς特徵 C-Wne ^aldehyd).„^(ep〇xy)^；-^^ 如打）或其它該類樹脂等原料為基礎。 ㈤日⑷W 16 ·如申請專利範圍第13或15項所述之方 在於，諸導體部3—開始係為 之、广徵 而在載體！成形後再彼此分離。 心之-部分， 17如申凊專利範圍第16項所述之方、本甘 =間18係徑向向外為導體管之連所’：特C ’ 則連接複數個別導體部3。 * 1所界限，#連接部 18如申睛專利範圍第—丨5 其特徵在錢則_縣製造、並£ —=方法， 上·且々、組裝監内之導體 19 200417110 19 ·如申請專利範圍18所述之 空間18係為徑向Λ 方法，其特徵在於，諸 為組裝籃的-部^隔板16所界限，並且諸隔板16係 法：包=:專利範圍第1項所述之整流裝置之方 -金屬導體部3放入一工具中； -將其中之一成形材料壓入第一 内； 内#工具14之所屬中空體 一將壓入之成形材料使之硬化； - ==3和硬化後之成形材料予以圍繞之中間產物從 工 内。Ρ工具14中取出’並將該中間產物置入 具内； -將其它成形材料壓入第二工具之所屬中空體内； -將於第二擦壓步驟中被漏之成形原料使之硬化；以及 -取後從工具中取出整流器。 21·如申請專利範圍第18項所述之方法，其特徵在於， 用來生產漏流保護層9所使用之成形材料之材質係以抗漏 流之熱塑性塑膠者為基礎。 20