旋轉電機用整流子裝置的製作方法
2023-12-11 02:23:42 1
專利名稱：旋轉電機用整流子裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於直流電動機的旋轉電機用整流子，尤其是涉及整流子片和電樞線圈導體通過超聲波焊接而連接的旋轉電機用整流子裝置。
背景技術：
本發明中，旋轉電機用整流子裝置是指旋轉電機的電樞線圈導體的引出部被連接的整流子。
傳統的旋轉電機用整流子裝置，其整流子片與電樞線圈導體，用超聲波焊接法進行連接，轉子，其電樞和整流子被同軸狀壓入固定於軸上。電樞包括外緣部附近的圓周方向具有多個狹槽的層疊鐵心；與層疊鐵心相同位置具有狹槽的端板；壓入固定有層疊鐵心及端板的軸；貫通層疊鐵心及端板的狹槽、形成U字形的電樞線圈導體。
整流子，由圓筒狀排列的多個鞍狀的整流子片、將整流子片嵌入而固定的圓筒狀整流子本體構成，整流子本體被壓入固定於軸上。為了吸收鞍狀的整流子片的長度方向尺寸的不均勻，整流子本體的軸向尺寸比整流子片的長度方向的尺寸大，在整流子本體的上下端部處，樹脂從整流子片的整流子面朝外側突出。
電樞線圈導體是，由絕緣保護膜包覆圓形截面形狀的銅線，並形成U字形以使其插入電樞的狹槽內。由從電樞線圈向整流子的引出方向引出的電樞線圈導體的兩端所構成的引出部，通過切削加工等僅除去絕緣保護膜。利用超聲波焊接機，將超聲波喇叭按住，將引出部焊接在整流子片的端部上(比如參照日本專利文獻1特開平11-299154號公報(段落0005，
圖11))。
但是，所述旋轉電機用整流子裝置存在以下問題。
因為將整流子片作為嵌入物以插入鑄模形式與整流子本體一體成形，故整流子片的整流子面呈比整流子本體的端部稍向內凹的形狀。另外，一旦插入鑄模的模具與整流子片的間隙稍大，則樹脂的毛刺有時向整流子片的外面突出。將引出部與這樣的整流子片進行超聲波焊接時，則導體的一部分與突出的樹脂抵接，整流子片與引出部的接觸面的接觸面積減少。另外，一旦樹脂的毛刺夾在連接面內，會使強度急劇下降。
另外，相對於引出方向位於前方的連接面的前緣部分在引出部的端面處進行修邊，以將從電樞線圈導體的引出方向即從電樞線圈向整流子引出的圓形截面的引出部焊接在平面的整流子片上，但相對於引出方向位於後方的後緣部分是尖的形狀。向這樣的連接面的電樞線圈導體通電，電樞線圈導體發熱，電樞線圈導體熱膨脹引起的應力以及電樞旋轉、電樞線圈導體的端板和連接面的後緣間的自重所引起的應力作用於連接面。尤其是，尖的後緣部分應力集中，連接面的結合強度有可能因機械疲勞而下降。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種在電樞線圈導體與整流子片之間的連接面受到力的作用時可防止力的集中的旋轉電機用整流子裝置。
本發明的旋轉電機用整流子裝置，包括安裝在電樞轉軸上的電氣絕緣性的整流子本體；支承在整流子本體上的多個整流子片；從電樞線圈向引出方向引出、並與整流子片連接的引出部，引出部與整流子片之間的連接面具有相對於引出方向位於後方的後緣部分，其特徵在於，連接面的後緣部分是與引出方向大致成直角延伸的直線狀，於是，使欲撕下施加於引出部的連接的力沿著後緣部分分散。
另外，旋轉電機用整流子裝置，包括具有整流子面的多個整流子片；在所述整流子面上設有無臺階的外周面、且所述整流子片被埋設在外周部的圓筒狀的整流子本體；引出部與所述整流子片連接的電樞線圈導體，其特徵在於，所述整流子片與所述引出部之間的相互連接面的外緣含有與所述引出部的端面分離並與端面平行的邊。
附圖的簡單說明圖1是使用了本發明第1實施例的旋轉電機用整流子裝置的旋轉體的剖視圖。
圖2是表示圖1的整流子片與電樞線圈導體連接狀態的立體圖。
圖3是使用了本發明第2實施例的旋轉電機用整流子裝置的旋轉體的剖視圖。
圖4是表示圖3使用的整流子片的立體圖。
圖5是使用了本發明第3實施例的旋轉電機用整流子裝置的旋轉體的剖視圖。
圖6是圖5的電樞線圈導體的引出部的立體圖。
具體實施例第1實施例圖1是使用了本發明第1實施例的旋轉電機用整流子裝置的轉子的剖視圖。圖2是表示圖1的整流子片與導體連接狀態的俯視圖。
電樞1包括在外緣部附近的圓周方向具有多個狹槽的層疊鐵心2、在與層疊鐵心2相同位置設有狹槽的端板3、壓入固定有層疊鐵心2及端板3的軸4、以及貫通層疊鐵心2及端板3的狹槽並形成U字形的電樞線圈導體5。
整流子6，具有銅制的圓筒狀排列的多個鞍狀的整流子片7、將整流子片7作為嵌入物並固定的圓筒狀的整流子本體8，整流子本體8被壓入固定在軸4上，整流子6整體呈圓筒體。整流子本體8的外周部9具有被整流子片7覆蓋的部分和整流子本體8的樹脂處於表面的外周面10。
整流子6由插入鑄模法製造，嵌入物使用將1個整流子6的多個整流子片7進行局部連接的圓筒狀的構件。該圓筒狀的構件是利用冷鍛法對銅板進行加工製作而成。在圓筒狀構件的內周面設有凸狀的突起，以確保整流子片7與整流子本體8的結合力。將該圓筒狀構件放置在插入鑄模模具內，用酚醛樹脂成形後，對其外周進行切削，將連接處切掉，整流子片7的個片被分開，形成整流子面11的與外周面10無臺階地排列的整流子片7被埋設在外周部9內的圓筒狀整流子6。以圓筒狀的軸為中心，設有圓柱狀的孔12。整流子6還設有環狀的圓周方向的臺階部15，該臺階部15是被插入軸4上、將與電樞1相對的底面13接觸的外周面10和整流子面11進行切削加工、比以邊界線14為界的整流子面11凹陷大約0.5mm。因為整流子片7的長度的不均勻和安裝在模具內時位置的偏差等，整流子片7的端部的位置不均勻，故設有包括整流子片7的端部的一部分的臺階部15。
電樞線圈導體5是由將具有圓形截面形狀的直徑約為2mm的銅線16的外周部用絕緣保護膜17包覆的導體形成U字形而成，將從電樞1向整流子6的引出方向引出的電樞線圈導體5的兩端加工成引出部18。引出部18是用切削加工等方向僅去除絕緣保護膜17而成。1個整流子片7因接線的關係，其2根引出部18上下重疊連接。整流子片7與引出部18用超聲波焊接法連接，在銅線16與整流子片7之間進行焊接。邊用超聲波喇叭按住引出部18邊使超聲波振動、施加於整流子片7和銅線16及銅線16之間的界面進行焊接。超聲波喇叭對應於包括邊界線14在內的引出部18的位置而進行施加振動。這樣，引出部18與整流子片7之間形成連接面19，朝引出部18的引出方向看，該連接面19的後方位置上具有由邊界線14形成的後緣部分，即邊20。該後緣部分即邊20是朝圓周方向延伸的直線狀。該邊20與引出部18的端面21平行，連接面19為矩形。
對如此焊接的整流子片7與2根銅線16的剝離強度進行測試，發現提高了10％，不均勻約減少了約60％。尤其是邊界線14上的邊20不是傳統的細長橢圓的長度方向的圓弧狀的狹窄連接面，將電樞線圈導體5從電樞1側向整流子6側撕下的剝離強度增大。
此外，在對該發明的使用了旋轉電機用整流子裝置的旋轉電機予以重複驅動後，對連接處進行了觀察，發現傳統的產品的細長橢圓的長度方向的圓弧前端部分有裂縫，但在實施例1中得到改善。
如此的整流子片7與電樞線圈導體5連接的旋轉電機用整流子裝置中，在整流子片7的端部設有臺階部15，並包含整流子面11與臺階部15的邊界線14進行焊接，結果焊接面19的形狀呈矩形，剝離強度增大。
此外，導體5與外周面10a抵接，故超聲波喇叭對導體5施加的力不會逃逸，可進行均勻的焊接。
此外，在用切削加工形成臺階部15時，可同時除去臺階部15處突出的酚醛樹脂的毛刺，連接面19不會夾入毛刺等，剝離強度的不均勻變小。
第2實施例圖3是本發明第2實施例的旋轉電機用整流子裝置的部分剖視圖，圖4是圖3所用的整流子片的立體圖。
與第1實施例不同的是，在整流子片22的端部22a設置具有從整流子面23向外側突出的焊接部24的矩形突起部25。
整流子26可與第1實施例同樣製作。整流子26還由插入鑄模法製造，嵌入物使用將1個整流子26的多個整流子片22進行局部連接的圓筒狀的構件。該圓筒狀的構件是利用冷鍛法對銅板進行加工製作而成。在圓筒狀構件的內周面設有凸狀的突起，以確保整流子片22與整流子本體27的結合力。將該圓筒狀構件放置在插入鑄模模具內，用酚醛樹脂成形後，對其外周進行切削，將連接處切削，整流子片22的個片被分開，形成整流子面23的與外周面28無臺階地排列的整流子片22被埋設在外周部29內的圓筒狀整流子26。進行該切削時，半徑方向的切削量減少0.3mm，以製作焊接部24。
用與第1實施例相同的超聲波焊接法，將引出部18的絕緣保護膜17剝離後的銅線16焊接到由此得到的整流子26的整流子片22的突起部25上。將超聲波喇叭做成完全罩住整流子片22的突起部25的形狀進行焊接。
如此焊接連接的整流子片22與銅線和銅線16之間的連接面30，是與整流子片22的突起部25的焊接部24形狀大致相同的矩形，相對於連接面30的引出部18的引出方向而處於後方位置的後緣部分、即邊31，是與引出部18的端面21平行的線。
另外，對初期和組裝到旋轉電機內進行驅動後的剝離強度進行了測試，其結果與第1實施例大致相同。
本發明第2實施例的旋轉電機用整流子裝置與第1實施例相同，可提高剝離強度。
此外，由於突起部25的焊接部24突出，故通過調節超聲波喇叭使其與突起部25的焊接部24平行抵接來進行焊接，可使連接面30內的剝離強度均勻。
第3實施例圖5是本發明第3實施例的旋轉電機用整流子裝置的部分剖視圖，圖6是圖5所使用的電樞線圈導體的引出部的立體圖。
從電樞線圈導體5引出部32端面33到所需長度設置圓柱部34。設有與圓柱部34相連、通過衝模加工在其圓截面上形成包括切邊的凹坑35。該加工作業，與剝離銅線16的絕緣保護膜17同時進行。
如此加工的引出部32與第1實施例相同，利用超聲波焊接而與整流子片36連接。此時，設法使引出部32的凹坑35不與整流子本體37的外周面端部38抵接，進行對位而使圓柱部34和凹坑35的邊界線39位於整流子片36上。
在相對於如此進行焊接連接的整流子片36及銅線16之間的連接面40引出部32引出方向而位於後方位置的後緣部分、即外緣出現邊界線39上的邊41，邊41與引出部32的端面33平行。
為此，對初期和組裝到旋轉電機內進行驅動後的剝離強度進行了測試，其結果與第1實施例大致相同。
本發明的第3實施例的旋轉電機用整流子裝置與第1實施例相同，可提高剝離強度。
而且，在進行銅線的絕緣保護膜剝離作業的同時進行凹坑的加工，故不需要新的工序。
而且，由於整流子本體側的加工與傳統相同，故不需要準備新的注射模具等。
如上所述，本發明的旋轉電機用整流子裝置具有如下效果(1)旋轉電機用整流子裝置，具有安裝在電樞轉軸上的絕緣性的整流子本體；支承在整流子本體上的多個整流子片；從電樞線圈向引出方向引出並與整流子片連接的引出部，引出部與整流子片之間的連接面具有相對於引出方向而位於後方的後緣部分，其特徵在於，連接面的後緣部分是與引出方向大致成直角延伸的直線狀，因此使欲撕下施加於引出部的連接的力沿著後緣部分分散，故將電樞線圈導體從電樞側朝整流子側拉伸，在產生作用於引出部與整流子片之間的相互連接面的應力的場合，在相對於應力而垂直的邊受到該應力，故連接面的邊的單位長度的應力較小，電樞線圈導體從整流子片上剝離的危險減少。
(2)旋轉電機用整流子裝置，具有具有整流子面的多個整流子片；在整流子面上設有無臺階的外周面、且整流子片被埋設在外周部的圓筒狀的整流子本體；引出部與整流子片連接的電樞線圈導體，其特徵在於，整流子片與引出部之間的相互連接面的外緣含有與引出部的端面分離並與端面平行的邊，故整流子片與電樞線圈導體的焊接面成為矩形，可避免電樞線圈導體的形狀和對整流子片的抵接方法等對焊接強度的影響。
權利要求
1.一種旋轉電機用整流子裝置，包括安裝在電樞轉軸上的電氣絕緣性的整流子本體；支承在所述整流子本體上的多個整流子片；從電樞線圈向引出方向引出並與所述整流子片連接的引出部，所述引出部與所述整流子片之間的連接面具有相對於引出方向而位於後方的後緣部分，其特徵在於，所述連接面的所述後緣部分是與所述引出方向大致成直角延伸的直線狀，於是使欲撕下施加於所述引出部的所述連接的力沿著所述後緣部分分散。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機用整流子裝置，其特徵在於，所述整流子本體及所述整流子片的整體為圓筒體，所述連接面的所述後緣部分，由設置在所述圓筒體的外周面端部的圓周方向的臺階部形成。
3.一種旋轉電機用整流子裝置，包括具有整流子面的多個整流子片；在所述整流子面上具有無臺階的外周面、且所述整流子片被埋設在外周部的圓筒狀的整流子本體；引出部與所述整流子片連接的電樞線圈導體，其特徵在於，所述整流子片與所述引出部之間的相互連接面的外緣含有與所述引出部的端面分離並與所述端面平行的邊。
4.根據權利要求3所述的旋轉電機用整流子裝置，其特徵在於，所述邊在設置於所述整流子片的臺階部與所述整流子面的邊界線上重疊，所述整流子片與所述引出部連接。
5.根據權利要求3或4所述的旋轉電機用整流子裝置，其特徵在於，所述外周面的端部設有從所述整流子面凹陷的環狀的臺階部，所述連接面的邊在所述整流子面與所述臺階部的邊界線上重疊，所述整流子片與所述引出部連接。
6.根據權利要求3或4所述的旋轉電機用整流子裝置，其特徵在於，設置在所述整流子片端部上的矩形突起部的焊接部的1個邊與所述連接面的所述邊重疊，所述整流子片與所述引出部連接。
7.根據權利要求3或4所述的旋轉電機用整流子裝置，其特徵在於，在所述引出部設有圓柱部和在截面的邊界含有線條的凹坑，所述圓柱部與所述凹坑的邊界線與所述連接面的所述邊重疊，所述整流子片與所述引出部連接。
全文摘要
一種旋轉電機用整流子裝置，包括安裝在電樞轉軸上的電氣絕緣性的整流子本體；支承在整流子本體上的多個整流子片；從電樞線圈向引出方向引出並與整流子片連接的引出部，引出部與整流子片之間的連接面具有相對於引出方向而位於後方的後緣部分，其特徵在於，連接面的後緣部分是與引出方向大致成直角延伸的直線狀，於是使欲撕下施加於引出部的連接的力沿著後緣部分分散。本發明可提供在電樞線圈導體與整流子片之間的連接面受到力的作用時可防止力的集中的旋轉電機用整流子裝置。
文檔編號H02K13/00GK1482723SQ03142388
公開日2004年3月17日 申請日期2003年6月4日 優先權日2002年9月11日
發明者龜井光一郎, 城山繁, 井上晴美, 天野修二, 二, 美 申請人:三菱電機株式會社