JP3468809B2 - 電気機械に用いられるドラム形コレクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気機械に用いられるド
ラム形コレクタであって、絶縁材ドラムと、該絶縁材ド
ラムの周壁に互いに隣接して固定された多数の整流子片
とが設けられており、該整流子片が、導電性の材料から
成っていて、軸方向スリットによって電気的に互いに分
離されており、各整流子片が、炭素材料から成る表面被
覆体と、電気機械の回転子巻き線に用いられる接続片と
を備えている形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなドラム形コレクタまたはドラ
ム形コンミテータは、例えば自動車の燃料フィードポン
プにおいて、腐食性の液体に用いられるフィードユニッ
ト内の湿式の電気モータに使用される。フィードしよう
とする腐食性の媒体に対して耐性の炭素材料、例えば黒
鉛から成る表面被覆体が、大抵銅から製造された整流子
片の金属製の表面を保護する。さもなければこれらの整
流子片は、著しく酸化されて、通電時には著しく腐食さ
れて、これにより、コレクタにおいて不均一で大きな電
圧降下が生ぜしめられる。

【０００３】このような形式の公知のドラム形コレクタ
（ドイツ連邦共和国実用新案登録第８９０７０４５号明
細書 第２頁）では、表面被覆体が黒鉛環状体で実現さ
れている。この黒鉛環状体は、その内面において表面処
理され、次いでドラム形コレクタにろう接される。続い
て、この黒鉛環状体はスリットが施され、つまり各セグ
メントに分割されて、個々の整流子片のための黒鉛被覆
体が形成されるようになっている。

【０００４】公知の扁平形コレクタ（ドイツ連邦共和国
実用新案登録第８９０７０４５号明細書）には、プラス
チックから製造されたコレクタ本体が、銅支持体を備え
ている。この銅支持体には、コレクタセグメントが形成
されている。このコレクタセクタの平面はそれぞれ炭素
材料被覆体を備えていて、この炭素材料被覆体は、形状
接続的な保持部材を介して、整流子片を貫通して、コレ
クタ本体に設けられた対応する切欠きに係合して、この
場所で固定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の電気機械に用いられるドラム形コレクタ
を改良して、合理的な製造のもとに、整流子片における
表面被覆体の固定が改善されるようなドラム形コレクタ
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、各整流子片が、該整流子片の、絶
縁材ドラムに接触した下面に、少なくとも１つの凹部
（横方向溝）と、該凹部に開口する少なくとも１つの半
径方向の貫通孔（孔）とを有していて、該貫通孔が凹部
に対して減じられた寸法を有しており、表面被覆体の炭
素材料が、貫通孔と凹部とを一体的に充填しており、表
面被覆体を備えた整流子片の、接続片とは反対側の端面
が、絶縁材ドラムと一体に形成された環状フランジに当
て付けられており、該環状フランジが、半径方向にドラ
ム周面を超えて突出していて、整流子片の表面被覆体の
上縁部にまで達しているようにした。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、整流子片に凹部と貫通
孔とが設けられていて、これら凹部と貫通孔とに、表面
被覆体の炭素材料が充填されていることに基づき、すべ
ての方向において、セレクタセグメントの解離に抗する
ように、表面被覆体の強力な形状接続が達成される。こ
れにより、コレクタは温度変化、歪み緊張などに基づく
緊張に対してあまり敏感ではなくなり、ドラム形コレク
タの長時間使用特性が著しく改善されるだけではなく、
コレクタ接触抵抗も低下する。

【０００８】請求項２以下に記載された手段によって、
請求項１に記載されたドラム形コレクタの有利な構成が
可能になる。

【０００９】本発明の有利な構成によれば、表面被覆体
を備えた整流子片の、接続片とは反対側の自由な端面
が、絶縁材ドラムと一体に形成された環状フランジに当
て付けられており、この環状フランジが、半径方向にド
ラム周面を超えて突出していて、整流子片の表面被覆体
の上縁部にまで延びている。絶縁材ドラムと一緒に、同
じプレス加工材料から製造されたこの環状フランジによ
って、機械的な損傷に対する表面被覆体の保護が達成さ
れる。

【００１０】本発明の別の有利な構成によれば、環状フ
ランジとは反対側の前記整流子片の表面被覆体の端面
は、整流子片に接触した、絶縁材料から成る環状カラー
に整合するように当て付けられており、この環状カラー
は、整流子片に設けられた切欠きを貫通して、絶縁材ド
ラムに一体に結合されている。この環状カラーは、絶縁
材ドラムのプレス時に、やはりプレス加工材料から一体
成形される。これにより、環状フランジと相俟って、コ
レクタの表面被覆体の炭素材料は、プレス加工材料によ
って端面を取り囲まれ、ひいては、機械的な損傷から最
適に保護される。さらに、炭素材料の前に、熱伝導力の
小さなプレス加工材料から成る環状カラーが装着されて
いることに基づき、接続片から表面被覆体への熱移動が
著しく減じられる。これにより、この炭素材料は、回転
子巻き線と接続片との溶接時において過剰に加熱されな
いように保護される。これにより、標準的な溶接法を使
用することができ、この場合、溶接時に炭素複合体が損
傷を受けることはない。これにより、低い溶接温度によ
る高価な溶接法、例えば超音波溶接法を使用しないです
む。

【００１１】本発明の別の有利な構成によれば、各整流
子片の下面に、爪が内方に向かって曲げられていて、こ
の爪は絶縁材スリーブの円筒状壁に固定されている。こ
の場合、これらの爪は、環状カラーの向う側で、整流子
片から一部を残して打ち抜かれて、内方に向かって曲げ
られていると有利である。絶縁材スリーブの圧入時に、
これらの爪はプレス加工材料に形状接続的に収容され、
ひいては半径方向力および軸方向力に抗するような、整
流子片の付加的な固定が達成される。

【００１２】本発明によるドラム形コレクタは、有利な
構成によれば、次のように製造される。すなわち、まず
例えば銅から成る金属帯材の壁下面に、打ち抜き加工に
よって、互いに平行に間隔をおいて延びる２つの溝が設
けられる。次いでこの金属帯材に、整流子片の幅に相当
する間隔をおいて孔がそれぞれ加工成形される。これら
の孔は、それぞれ両溝に開口している。さらに場合によ
っては、爪が打ち抜かれて、金属帯材から曲げられる。
次いでこの金属帯材は、必要な円筒状の形にされ、プレ
ス成形型で加工成形される。続いてこのプレス形に、炭
素材料が圧入される。この炭素材料の硬化後には、溝と
孔とが充填されることによって、アンダカット部による
強力な形状接続が形成される。次いで別のプレス成形型
で、金属帯材は、硬化した炭素材料と共に絶縁材料スリ
ーブのプレス加工材料に埋め込まれる。これにより、プ
レス成形型の適宜の形状によって、環状フランジと環状
ウェブとが、表面被覆体の両端面に接触するように加工
成形される。次いで、金属帯材に設けられた切欠きによ
って生ぜしめされた帯材ウェブが、整流子片の表面に向
かってほぼ１８０°より僅かに小さな角度の分だけフッ
ク状に曲げられて、接続片が形成される。さらに金属帯
材は表面被覆体と環状カラーと共に、軸方向に切断され
る。この場合、これらの切断線は、溝に対して横方向に
延びていて、溝に設けられた互いに隣接するそれぞれ２
つの孔に対して対称的に延びている。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。

【００１４】図１には、電気機械に用いられるドラム形
コレクタの縦断面が部分的に示されており、このドラム
形コレクタは、電気モータの出力軸に相対回動不能に装
着された絶縁材ドラム１０を有している。この絶縁材ド
ラム１０の周壁には、導電性の金属、有利には銅から成
る多数の整流子片１１が固定されている。これらの整流
子片は互いに隣接して配置されて、軸方向スリットによ
って互いに電気的に分離されている。これらの整流子片
１１は、コンミテータブラシの接触範囲に、炭素材料、
例えば黒鉛から成る表面被覆体１２を備えている。この
表面被覆体１２は端面で、環状フランジ１３と、組み立
てられて１つの環状カラー１４を成すセグメントとの間
に埋め込まれている。この環状フランジ１３は、絶縁材
ドラム１０に一体に成形されていて、半径方向にこのド
ラム周面を超えて突出して、表面被覆体１２の上縁部に
まで延びている。環状カラー１４のセグメントは、整流
子片１１に設けられた切欠き、つまりここでは孔１５と
して形成された切欠きを通って、やはり絶縁材ドラム１
０に一体に結合されている。これらのセグメントは、ド
ラム形コレクタの全周にわたって、閉じられた１つの環
状カラー１４に構成されている。この環状カラーは、各
整流子片１１の間の軸方向スリットによってのみ中断さ
れている。

【００１５】整流子片１１と、これら整流子片の、炭素
材料から成る表面被覆体１２との間の強力な形状接続を
達成するために、各整流子片１１の下面に、２つの凹部
が加工成形されている。これらの凹部は、整流子片の全
幅にわたって延びる横方向の溝１６；１７、ならびにこ
こでは孔１８，１９として形成された半径方向の２つの
貫通孔の形を有している。孔１８；１９は、横方向の溝
１６；１７の１つにそれぞれ開口している。表面被覆体
１２の炭素材料は、孔１８，１９と横方向の溝１６，１
７とを一体的に充填しているので、この表面被覆体１２
は、金属製の整流子片１１の表面に設けられたアンダカ
ット部によって固定されている。絶縁材ドラム１０の環
状フランジ１３とは反対側の端部には、各整流子片１１
は接続片２０を備えており、この接続片は、整流子片１
１から一体的に曲げられている。これらの接続片２０に
は、電気モータの回転子巻き線がろう接されるか、また
は溶接されている。

【００１６】図１に破線で示したように、それぞれの整
流子片１１の下面に、爪２１が内方に向かって突入して
いる。この爪は絶縁材ドラム１０の円筒状の壁に埋め込
まれている。これにより、絶縁材ドラム１０に整流子片
１１が付加的に形状接続される。この爪２１は整流子片
１１から、しかも、環状カラー１４と接続片２０との間
の範囲で一部を残して打ち抜かれて、内方に向かって曲
げられる。

【００１７】この実施例のドラム形コレクタは次のよう
に製造される。

【００１８】図２で部分的に示したように、銅から成る
金属帯材２２は、その下面に、長手方向に一貫して延び
る、互いに平行な２つの溝１６，１７を備えている。こ
れらの溝は完成した状態で、整流子片１１における横方
向の溝１６，１７を形成する。これらの溝は、例えば打
ち抜き加工により加工成形することができる。各溝１
６，１７にはそれぞれ孔１８，１９が加工成形される。
これらの孔１８同士の間隔および孔１９同士の間隔は、
整流子片の所望の幅に等しい。これらの孔１８，１９に
整合一致するように、溝１７とは間隔をおいて、別の孔
１５が加工成形される。これらの孔１５は、完成時に
は、環状カラー１４と絶縁材ドラム１０とを結合するた
めの、既に説明した切欠きを形成する。溝１６，１７か
ら最も隔たった前記金属帯材２２の端面に、切欠き２３
が打ち抜かれて、この場合、各切欠き２３の間に、それ
ぞれ帯材ウェブ２４が残されるようになっている。この
帯材ウェブの対称軸線は孔１８，１９，１５の整合一致
線内に位置している。これらの帯材ウェブ２４からは、
後で接続片２０が形成される。切欠き２３は、すべて同
形に成形されて、切欠きの中心軸線に対して鏡面対称的
に構成される。

【００１９】打ち抜き加工と成形とにより予め製造され
た金属帯材２２（図２に部分的な底面図を示した）は、
次いで円筒形にされて、プレス成形型に導入される。こ
のプレス成形型には、炭素材料が圧入されて、表面被覆
体１２が所望の形で形成され、しかも、孔１８，１９と
溝１６，１７とに炭素材料が充填されるようになる。炭
素材料が硬化した後に、表面被覆体１２と金属帯材２２
との形状接続が生じる。次いで、通常行なわれるよう
に、別のプレス成形型で、被覆された金属帯材２２が絶
縁材ドラム１０に埋め込まれる。場合によっては予め金
属帯材２２から爪２１を内方に向かって曲げることもで
きる。このプレス成形型においてプレス加工材料は、絶
縁材ドラム１０と環状フランジ１３とを形成し、孔１５
を貫通して環状カラー１４をも形成する。これにより、
硬化した炭素材料は端面でプレス加工材料に埋め込ま
れ、このプレス加工材料からは、絶縁材ドラムが形成さ
れる。次いで、図１に示したように、帯材ウェブ２４は
金属帯材２２の表面に向かって、１８０°よりも僅かに
小さい角度だけ曲げ戻される。続いて整流子片１１が、
表面被覆体１２と金属帯材２２と環状カラー１４とをス
リット状に切断することによって形成される。図２に破
線で示したように、分離線またはスリット２５が、溝１
６に設けられた２つの孔１８の間の真ん中と、溝１７に
設けられた２つの孔１９の間の真ん中とを正確に通って
延びていて、さらに、互いに隣接する２つの孔１５の間
の真ん中にも延びている。これにより、個々の整流子片
１１は電気的に互いに分離されて、両溝は横方向の溝１
６，１７（図１）に分割される。これらの横方向の溝
は、それぞれ整流子片の全幅にわたって延びている。こ
の場合、環状カラー１４は、冒頭で述べた個々の環状カ
ラーセグメントに分割されている。電気モータの回転子
軸にこのドラム形コレクタを装着した後で、この電気機
械の回転子巻き線を接続片２０に接続することができ
る。この場合、機械的な結合および電気的な接続は従来
の溶接により行なわれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気機械に用いられるドラム形コンミテータを
示した部分的な縦断面図である。

【図２】図１のドラム形コレクタを製造するために、予
め製造された金属帯材を示した部分的な底面図である。

【符号の説明】

１０ 絶縁材ドラム、 １１ 整流子片、 １２ 表面
被覆体、 １３ 環状フランジ、 １４ 環状カラー、
１５ 孔、 １６，１７ 溝、 １８，１９孔、 ２
０ 接続片、 ２１ 爪、 ２２ 金属帯材、 ２４
帯材ウェブ、２５ スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−127103（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−53260（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01R 39/04 H01R 43/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機械に用いられるドラム形コレクタ
   であって、絶縁材ドラム（１０）と、該絶縁材ドラムの
   周壁に互いに隣接して固定された多数の整流子片（１
   １）とが設けられており、該整流子片が、導電性の材料
   から成っていて、軸方向スリットによって電気的に互い
   に分離されており、各整流子片が、炭素材料から成る表
   面被覆体（１２）と、電気機械の回転子巻き線に用いら
   れる接続片（２０）とを備えている形式のものにおい
   て、各整流子片（１１）が、該整流子片の、絶縁材ドラ
   ム（１０）に接触した下面に、少なくとも１つの凹部
   （１６，１７）と、該凹部（１６，１７）に開口する少
   なくとも１つの半径方向の貫通孔（１８，１９）とを有
   していて、該貫通孔が凹部に対して減じられた寸法を有
   しており、表面被覆体（１２）の炭素材料が、貫通孔
   （１８，１９）と凹部（１６，１７）とを一体的に充填
   しており、表面被覆体（１２）を備えた整流子片（１
   １）の、接続片（２０）とは反対側の端面が、絶縁材ド
   ラム（１０）と一体に形成された環状フランジ（１３）
   に当て付けられており、該環状フランジが、半径方向に
   ドラム周面を超えて突出していて、整流子片（１１）の
   表面被覆体（１２）の上縁部にまで達していることを特
   徴とする、電気機械に用いられるドラム形コレクタ。
2. 【請求項２】 整流子片（１１）に設けられた表面被覆
   体（１２）の、環状フランジ（１３）とは反対側の端面
   が、整流子片（１１）に接触した、絶縁材から成る環状
   カラー（１４）に整合するように当て付けられており、
   該環状カラーが、整流子片（１１）に設けられた切欠き
   （１５）を貫通して、絶縁材ドラム（１０）に一体に結
   合されている、請求項１記載のドラム形コレクタ。
3. 【請求項３】 各整流子片（１１）の下面で、爪（２
   １）が下方に向かって突出していて、該爪が絶縁材ドラ
   ム（１０）の円筒状壁に固定されている、請求項１又は
   ２記載のドラム形コレクタ。
4. 【請求項４】 爪（２１）が環状カラー（１４）の向こ
   う側で、整流子片（１１）から一部を残して打ち抜かれ
   て、内方に向かって曲げられている、請求項３記載のド
   ラム形コレクタ。
5. 【請求項５】 下面に互いに平行な間隔をおいて延びる
   ２つの溝（１６，１７）と、該溝（１６，１７）に、互
   いに整流子片の幅に相当する間隔をおいて開口する孔
   （１８，１９）とを備えた金属帯材（２２）が、円筒形
   状にもたらされ、プレス成形型内で炭素材料を圧入する
   ことによって表面被覆体（１２）が施され、次いで絶縁
   材ドラム（１０）の環状フランジ（１３）と環状カラー
   （１４）とが圧入された後に、金属帯材（２２）と表面
   被覆体（１２）と環状カラー（１４）とに軸方向のスリ
   ットを施すことによって、整流子片（１１）が形成され
   ている、請求項１から４までのいずれか１項記載のドラ
   ム形コレクタ。
6. 【請求項６】 スリット(２５)が、溝(１６，１７)に対
   して横方向に延びていて、しかも同一の溝(１６；１７)
   で互いに隣接するそれぞれ２つの孔（１８；１９）に対
   して対称的に延びている、請求項５記載のドラム形コレ
   クタ。
7. 【請求項７】 金属帯材（２２）が多数の同形の切欠き
   （２３）を有していて、該切欠きが、溝（１６，１７）
   に対して平行に延びる一方の端面から出発しており、該
   各切欠きが、当間隔で配置されていて、スリット（２
   ５）の１つに対してそれぞれ鏡面対称的に形成されてお
   り、各切欠き（２３）の間に残っている帯材ウェブ（２
   ４）が、接続片（２０）としてフック状に１８０°より
   僅かに小さい角度だけ、整流子片（１１）の表面方向に
   曲げられている、請求項６記載のドラム形コレクタ。