DE19903921A1 - Kollektor und dazugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kollektor, der aus Kohlenstabsegmenten zusammengesetzt ist, insbesondere auf einen Kollektor eines Kraftstoffeinspritzpumpenmotors, und auf ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Kollektors.

Ein Kollektor, der aus einer Vielzahl von Kohlenstabsegmenten zusammengesetzt ist, ist in dem US-Patent Nr. 5175463 offenbart. Die Kohlenstabsegmenten des Kollektors sind durch Nuten voneinander isoliert. Der Kollektor hat eine Vielzahl von Anschlußelementen, die parallel zur Rückseite der Kohlenstabsegmente angeordnet sind, um mit den Kohlenstabsegmenten durch ein Hartlot oder ein anderes Lötmittel verbunden zu sein. Die Oberflächen der Kohlenstabsegmente, die mit den Anschlußelementen verbunden werden sollen, sind mit Metall beschichtet, um die Verbindung zu gewährleisten.

Wenn die Anschlußelemente jedoch Schmelzen oder dergleichen mit Anschlüssen verbunden werden, die sich von Läuferwicklungen erstrecken, wird die Schmelzwärme durch vergleichsweise kurze Wärmekanäle der Anschlußelemente zum Hartlot geleitet. Diese Wärme kann das Hartlot schmelzen, wodurch die Kohlenstabsegmente kurz geschlossen werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kollektorsegment zu schaffen, das frei vom Nachteil des Kurzschließens der Kollektorsegmente ist, wenn es in einen Motor eingebaut wird.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Kollektor zu schaffen, der vergleichsweise lange Wärmekanäle von den Anschlußverbindungsabschnitten der Anschlußelemente zu Abschnitten davon hat, die mit Kontaktelementen der Kollektorsegmente verlötet sind.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Elektromotor zu schaffen, der unter korrodierenden Bedingungen wie dem Einsatz in einem Kraftstoff verwendet werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur leichten und kostengünstigen Herstellung solcher Kollektorsegmente zu schaffen.

Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist ein Kollektor, der eine Kontakteinheit umfaßt, die eine flache Bürstenkontaktoberfläche und eine Verbindungsoberfläche, ein Basisbauteil, das aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist, und eine Anschlußeinheit umfaßt. Die Kontakteinheit hat eine Vielzahl von Kollektorsegmenten und die Anschlußeinheit hat eine Vielzahl von leitenden Anschlußelementen. Das Basisbauteil trägt die Kollektorsegmente und isoliert dieselben voneinander. Der Kollektor hat ferner eine elektrische Verbindungsstruktur, die einen Satz aus einem konvexen Bauteil und einem konkaven Bauteil hat, und eine Vielzahl von Verbindungselementen, die zwischen dem konvexen Bauteil und dem konkaven Bauteil angeordnet sind.

Vorzugsweise hat das konvexe Bauteil eine Vielzahl von Vorsprüngen, die sich axial von der Kontakteinheit erstrecken, und das konkave Bauteil hat einen Abschnitt der Anschlußeinheit, der mit den Vorsprüngen in Eingriff steht. Die Kontakteinheit und die Anschlußeinheit sind mit Ausnahme der Verbindungsstruktur voneinander beabstandet.

Ein Isolationsabstandhalter kann zwischen der Kontakteinheit und der Anschlußeinheit angeordnet werden. Diese Konstruktion kann einen Formprozeß des Basisbauteiles vereinfachen. Die elektrische Verbindungsstruktur kann ein Steigbauteil umfassen, das zwischen der Kontakteinheit und der Anschlußeinheit angeordnet ist, um das Verbindungsbauteil zu halten, wenn die Verbindungsbauteile geschmolzen sind.

Ein weiteres Hauptmerkmal der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kollektors, der eine Kontakteinheit umfaßt, die eine flache Bürstenkontaktoberfläche und eine Verbindungsoberfläche, ein Basisbauteil, das aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist, und eine Anschlußeinheit hat.

Das Verfahren ist aus den folgenden Schritten zusammengesetzt: Formen einer massiven Kohlenscheibe, die eine Vielzahl von sich axial erstreckenden bogenförmigen Vorsprüngen hat, Beschichten der peripheren Oberflächen der bogenförmigen Vorsprünge mit leitfähigem Material, Erzeugen eines Messingringbauteiles, das eine Vielzahl an Durchgangslöchern hat, Zusammenbauen der massiven Kohlenscheibe und des Messingringbauteils, so daß die bogenförmigen Vorsprünge jeweils in den Durchgangslöchern angeordnet sind, um geeignete Formräume zwischen der massiven Kohlescheibe und dem Messingringbauteil zu haben, Einsetzen von festen Lötmitteln in Verbindungsräume, die die Durchgangslöcher und die innere Oberfläche der bogenförmigen Vorsprünge bilden, Erwärmen der Lötmittel, um in den Verbindungsräumen zu schmelzen, Einfüllen von Kunstharzisolationsmaterial in die Formräume und Schneiden der massiven Kohlenscheibe und des Ringbauteiles, um die Vielzahl an Kollektorsegmenten und die Vielzahl an Anschlußbauteilen zu schaffen.

Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung, ebenso wie die Funktionen der dazugehörigen Teile der vorliegenden Erfindung werden anhand des Studiums der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen deutlich.

Fig. 1 ist eine Draufsicht des Kollektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Kollektors im Querschnitt entlang einer Linie 1-1 in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine Kraftstoffpumpe darstellt, die mit dem Kollektor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestattet ist.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine Variation des Kollektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Fig. 5 ist eine Draufsicht im Querschnitt, die eine Variation des Kollektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Kollektors im Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5.

Fig. 7 ist eine Draufsicht des Kollektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.

Fig. 8 ist eine Seitenansicht, die den Kollektor im Querschnitt entlang einer Linie 8-8 in Fig. 7 darstellt.

Fig. 9 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die einen Kollektor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 10 ist eine fragmentarische Seitenansicht eines Hauptabschnittes einer Variation des Kollektors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel im Querschnitt.

Fig. 11 ist eine fragmentarische Seitenansicht eines Hauptabschnittes eines Kollektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.

Fig. 12 ist ein Graph, der eine Temperaturänderung verschiedener Abschnitte eines Anschlußbauteiles in Bezug zur Zeit zeigt.

Fig. 13 ist ein Graph, der ein Verhältnis zwischen einem Abstand der Drehachse und der Temperatur verschiedener Abschnitte eines Anschlußbauteiles zeigt.

Fig. 14 ist eine fragmentarische Seitenansicht, die einen Hauptabschnitt einer Variation des Kollektors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im Querschnitt zeigt.

Fig. 15 ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine Variation des Kollektors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 16A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine Variation des Kollektors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt und Fig. 16B ist ein Abschnitt des Kollektors, der in Fig. 16A entlang einer Linie 16B-16B geschnitten dargestellt ist.

Fig. 17A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine Variation des Kollektors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt, und Fig. 17B ist ein Abschnitt des Kollektors, der in Fig. 17A entlang einer Linie 17B-17B dargestellt ist.

Fig. 18 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen Abschnitt einer Variation des Kollektors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel darstellt.

Fig. 19 ist eine Draufsicht eines Kollektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.

Fig. 20 ist eine Draufsicht einer Variation des Kollektors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel im Querschnitt.

Fig. 21 ist eine Draufsicht eines Kollektors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt.

Fig. 22 ist eine Seitenansicht, die eine Variation eines Kollektors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel im Querschnitt zeigt.

Fig. 23 ist eine vergrößerte fragmentarische Querschnittansicht einer Variation des Kollektors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.

Fig. 24 ist eine vergrößerte fragmentarische Querschnittansicht einer Variation des Kollektors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Ein Kollektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. Der Kollektor, der durch das Bezugszeichen 50 bezeichnet wird, wird in einer Kraftstoffpumpe 10 verwendet, die in Fig. 3 gezeigt ist. Die Kraftstoffpumpe 10 ist aus einem Pumpenabschnitt 20 und einem Gleichstrommotorabschnitt 30 zusammengesetzt. Der Motorabschnitt 30 hat ringförmige Dauermagneten auf dem inneren Umfang eines zylindrischen Gehäuses 11 und einen Läuferrotor 32 im Inneren der Dauermagneten. Der Pumpenabschnitt 20 hat ein Aluminiumgehäuse 21, eine Aluminiumgehäuseabdeckung 22 und ein Laufrad 23. Die Gehäuseabdeckung 22 ist an ein Ende des Gehäuses 21 geklemmt. Der Läuferrotor 32 hat eine Welle 35, die durch ein Radiallager 25 und ein Axiallager 26 an einem ihrer Enden und durch ein Radiallager 27 am anderen Ende gelagert ist. Die Gehäuseabdeckung 22 hat einen Kraftstoffeinlaß 40, von dem Kraftstoff in einen C-förmigen Pumpenkanal 41, der um das Laufrad 23 herum ausgebildet ist, gepumpt wird. Der Kraftstoff in dem Pumpenkanal 41 wird durch das Laufrad 23 des Motorabschnittes 30 in die Kraftstoffkammer 31 geliefert. Der Läuferrotor 32 hat einen Läuferkern 32a, auf den eine Läuferwicklung aufgewickelt ist. Ein scheibenförmiger Kollektor 50 ist an einem oberen Abschnitt des Läuferrotors 32 befestigt, um die Läuferwicklung mit elektrischem Strom zu versorgen. Wenn die Läuferwicklung durch eine Batterie mittels des Anschlusses 46 mit Energie versorgt wird, dreht sich der Läuferrotor 32, um das Laufrad 23 zu drehen, so daß Kraftstoff von dem Kraftstoffeinlaß 40 in den Kraftstoffkanal 41 gepumpt wird, um zur Kraftstoffkammer 31 geliefert zu werden. Anschließend strömt der Kraftstoff um den Läuferrotor 32 herum und strömt aus einem Kraftstoffauslaß 43 heraus. Der Kraftstoffauslaß 43 hat ein Rückschlagventil 44, um Kraftstoff daran zu hindern, zurück zu fließen.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Kollektor 50 aus einer Kontakteinheit 510, einem Basisbauteil 520, das aus einem Thermoplast hergestellt ist, und einer Anschlußeinheit 530 zusammengesetzt. Die Kontakteinheit 510 hat eine flache Bürstenkontaktoberfläche 510a an ihrem einen Ende und acht sich axial erstreckende bogenförmige Vorsprünge oder konvexe Abschnitte 510b am anderen Ende.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Kontakteinheit 510 aus acht bogenförmigen Kohlensegmenten 511 zusammengesetzt, die durch ein Kunstharzbasisbauteil 520 abgestützt werden, um im Umfang durch Isolationsnuten voneinander beabstandet zu sein.

Die Anschlußeinheit 530 ist aus acht aus Messing hergestellten Anschlußbauteilen 531 zusammengesetzt, die durch das Basisbauteil 520 gelagert werden, um durch sich radial erstreckende Isolationsnuten 510c im Umfang voneinander beabstandet zu sein. Jedes der Anschlußbauteile 531 hat einen Haken 531a und ein rechtwinkliges Durchgangsloch oder einen konkaven Abschnitt 531b, mit dem einer der bogenförmigen Vorsprünge 510b in Kontakt ist. Ein Anschluß, der sich von der Läuferwicklung erstreckt, muß mit jedem der Haken 531a durch Verschmelzen oder dergleichen verbunden sein. Die rechtwinkligen Durchgangslöcher 531b bilden ferner Verbindungsräume im Inneren der bogenförmigen Vorsprünge 510b. Die Verbindungsbauteile oder die Hartlotelemente 512, die aus einem Lötmittel hergestellt sind, werden jeweils in die Verbindungsräume eingefüllt, um jedes der Segmente 511 mit einem entsprechenden Anschlußelement 531 zu verbinden.

Der Kollektor 50 wird wie folgt hergestellt.

• (1) Es wird eine massive Kohlenscheibe gebildet, die acht sich axial erstreckende bogenförmige Vorsprünge hat und die Umfangsoberflächen der bogenförmigen Vorsprünge werden mit einem leitfähigen Metall beschichtet.
• (2) Ein Messingringbauteil wird ausgebildet, so daß es acht rechtwinklige Durchgangslöcher 531b hat.
• (3) Die massive Kohlenscheibe und der Messingring werden so zusammengebaut, daß die bogenförmigen Vorsprünge jeweils in die rechtwinkligen Durchgangslöcher eingesetzt werden und durch ein Werkzeug gehalten werden, um geeignete Formräume zwischen der festen Kohlenscheibe und dem Messingring zu haben.
• (4) Feste Lötmittel werden in die Verbindungsräume, die durch das rechtwinklige Durchgangsloch und die innere Oberfläche der bogenförmigen Vorsprünge gebildet werden, eingesetzt und erwärmt, um darin zu schmelzen, wodurch die Verbindungsbauteile 512 erzeugt werden.
• (5) Das Haltewerkzeug wird entfernt und das Kunstharzisolationsmaterial wird in die Formräume eingefüllt, um ein Basisbauteil 520 und danach einen ungeschnittenen Kollektor zu erzeugen.
• (6) Acht längliche Nuten 510c werden ausgebildet, um die Kohlenscheibe und den Ring in acht Segmente 511 und acht Anschlußbauteile 531 zu teilen. Somit wird der Kollektor 50 geschaffen.

Anschlüsse von Läuferwicklungen werden durch eine Schmelzvorrichtung mit den Haken 531a verbunden, wobei die Hauptelektrode davon auf dem radial äußeren Abschnitt des Hakens plaziert wird, und eine andere Elektrode auf einem Abschnitt des Anschlußbauteiles 531 plaziert wird, der von der Hauptelektrode entfernt ist. Isolationsbeschichtungen der Anschlüsse werden durch Joul'sche Wärme geschmolzen, bevor die Anschlüsse mit den Haken 531a verschweißt werden.

Obwohl Joul'sche Wärme von den Haken 531a zu dem Verbindungsbauteil 512 geleitet wird, wird die Wärme aufgrund eines vergleichsweise langen Leitweges zerstreut, so daß die Verbindungsbauteile 512 in einem festen Zustand gehalten werden können. Sogar wenn ein Abschnitt der Verbindungsbauteile 512 zufällig geschmolzen wird, wird das geschmolzene Lötmittel durch das Basisbauteil 520 daran gehindert, irgendeine der Nuten 510c zu erreichen. Somit wird verhindert, daß die Segmente 511 kurz geschlossen werden.

Als eine Variation des Kollektors 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Isolationsabstandhalter 521, der acht rechtwinklige Durchgangslöcher hat, die den Durchgangslöchern 531b entsprechen, eingesetzt werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, bevor das Basisbauteil ausgebildet wird. Diese Konstruktion kann das Werkzeug zum Festlegen von geeigneten Formräumen einsparen und den Druck zum Einfüllen des Isolationsmaterials in die Formräume reduzieren.

Als eine andere Variation des Kollektors 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat die Anschlußeinheit 530 eine Zentralöffnung 530a anstelle der rechtwinkligen Durchgangslöcher 531b, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Der Durchmesser der Zentralöffnung 530a ist größer als der Außendurchmesser der acht bogenförmigen Vorsprünge, um die Verbindungsbauteile 512 dazwischen unterzubringen. Es ist nicht notwendig, die Kontakteinheit 510 von der Anschlußeinheit 530 entfernt anzuordnen, weil die Verbindungsbauteile 512 von den Haken 531a entfernt angeordnet sind.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 wird ein Kollektor 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Der Kollektor 50 ist aus einer Kontakteinheit 510, einem Basisbauteil 520 und einer Anschlußeinheit 530 zusammengesetzt. Die Kontakteinheit 510 hat eine flache Bürstenkontaktoberfläche 510a an ihrem einen Ende und einen sich axial erstreckenden zylindrischen Vorsprung 510b am anderen Ende. Die Kontakteinheit 510 ist aus acht Kohlesegmenten 511 zusammengesetzt, die durch ein Kunstharzbasisbauteil 520 abgestützt werden. Die Kohlesegmente 511 sind durch Isolationsnuten 510c voneinander beabstandet. Die Anschlußeinheit 530 ist aus acht aus Messing hergestellten Anschlußbauteilen 531 zusammengesetzt, die durch das Basisbauteil 520 abgestützt werden. Die Anschlußbauteile 531 sind auch durch die Isolationsnuten 510c voneinander beabstandet. Somit ist jedes der Segmente 511 zwischen den zwei Nuten 510c an einem der Anschlußbauteile 531 ausgerichtet. Jedes der Anschlußbauteile 531 hat einen Haken 531a und eine Kontaktoberfläche 531b, die mit dem Kontaktbauteil 512 in Kontakt steht. Ein Anschluß, der sich von der Läuferwicklung erstreckt, wird durch einen der Haken 531a geklemmt und durch Verschmelzen oder dergleichen damit verbunden. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, hat eine Anschlußeinheit 530 eine im allgemeinen achteckige Zentralöffnung 530a, die durch den Außenumfang 510d des zylindrischen Vorsprunges einbeschrieben wird. An den jeweiligen Ecken oder Scheitelabschnitten der achteckigen Öffnung 530a sind acht halbzylindrische Konkavhohlräume 530b ausgebildet, wodurch Verbindungsräume zwischen dem Außenumfang 510d und dem inneren Umfang der Zentralöffnung 530a ausgebildet werden. Verbindungsbauteile 512, die aus einem Lötmittel hergestellt sind, werden jeweils in die Verbindungsräume eingefüllt, um jedes der Segmente mit dem entsprechenden Anschlußbauteil elektrisch zu verbinden.

Der Kollektor 50 wird wie folgt hergestellt.

• (1) Es wird eine massive Kohlenscheibe, die einen sich axial erstreckenden massiven zylindrischen Vorsprung hat, der dem zylindrischen Vorsprung 510b entspricht, ausgebildet.
• (2) Ein Messingringbauteil wird derart gebildet, daß es eine gleichmäßige achteckige Zentralöffnung hat, die der Zentralöffnung 530a entspricht. Die Zentralöffnung wird so ausgebildet, daß sie durch den äußeren Umfang des zylindrischen Vorsprunges so einbeschrieben wird, daß der zylindrische Vorsprung in einer richtigen Position gehalten werden kann. D.h., daß die Verbindungsräume um den zylindrischen Vorsprung gleichmäßig ausgebildet sind.
• (3) In die Verbindungsräume werden jeweils massive Lötmittel eingesetzt und erwärmt, um darin zu schmelzen, so daß das geschmolzene Lötmittel von den Verbindungsräumen in kleine Spalte zwischen dem zylindrischen Vorsprung und dem Ringbauteil fließt, wodurch Verbindungsbauteile 512 gebildet werden, die den zylindrischen Vorsprung und das Ringbauteil verbinden.
• (4) Kunstharzisolationsmaterial wird mit der Kohlenscheibe und dem Ringbauteil geformt, um einen ungeschnittenen Kollektor zu bilden. Danach werden acht Längsnuten 510c ausgebildet, um die Kohlenscheibe und den Ring in acht Segmente 511 und acht Anschlußbauteile 531 zu unterteilen. Auf diese Weise wird ein Kollektor 50 geschaffen.

Wenn die Anschlüsse einer Läuferwicklung durch Schmelzen mit Haken 531a verbunden werden, wird die Schmelzwärme von den Haken 531a zu dem Verbindungsbauteil 512 weitergeleitet. Jedoch wird die Wärme aufgrund eines vergleichsweise langen Leitungsweges zerstreut, so daß das Verbindungsbauteil 512 in einem massiven Zustand gehalten werden kann, wodurch die elektrische Verbindung gewährleistet wird.

Eine Variation des zweiten Ausführungsbeispieles ist in Fig. 10 auf dem Kopf stehend gezeigt. Ein zylindrischer Abschnitt 510b hat eine kegelige oder abgeschrägte Oberfläche und eine ringförmige Erhöhung 510e. Die kegelige Oberfläche sorgt für einen weiten Öffnungseinlaß für das geschmolzene Lötmittel und die ringförmige Erhöhung 510e staut das geschmolzene Lötmittel.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird ein Kollektor 50 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Eine Kontakteinheit 510 hat eine ringförmige Nut 510f auf der der Anschlußeinheit 530 gegenüberliegenden Oberfläche, um die Verbindungsbauteile 512 unterzubringen. Die Oberfläche der ringförmigen Nut 510f ist mit einem leitfähigen Metall beschichtet und die Oberfläche der zu verbindenden Anschlußeinheit, die der ringförmigen Nut 510f gegenüberliegt, wird mit einem Flußmittel versorgt, um die Benetzbarkeit des Lötmittels zu verbessern. Andere Oberflächen, die nicht verbunden werden sollen, können mit Polytetrafluorethylene oder dergleichen beschichtet werden.

Fig. 12 ist ein Testergebnis, das das Verhältnis zwischen der Temperatur von drei unterschiedlichen Punkten P1, P2, P3 des Anschlußbauteiles 531 und der Zeit, bei der die Schmelzung begonnen hat, beendet wurde und ein Testexemplar unter Raumtemperatur abgekühlt wurde, zeigt. Der Punkt P1 befindet sich in einem Abschnitt des Anschlußbauteiles 531, der zum Haken 531a angrenzt, der Punkt P2 befindet sich in der Mitte desgleichen und der Punkt P3 befeindet sich in einem Abschnitt davon, der an das Verbindungsbauteil 512 angrenzt. Obwohl die Temperatur am Punkt P3 ansteigt, nachdem das Schmelzen beendet ist, liegt seine Temperatur unter 200°C und der Schmelztemperatur 232°C von Zinn, sogar wenn der Schmelzstrom auf einen Maximalwert davon schwankt.

Die ringförmige Nut 530c, die auf der Anschlußeinheit 530 ausgebildet ist, kann, wie in Fig. 14 gezeigt ist, durch eine ringförmige Nut 510f ersetzt werden, die auf der Kontakteinheit 510 ausgebildet ist.

Eine ringförmige Erhöhung 510e kann auf der Oberfläche der der Kontakteinheit 510 gegenüberliegenden Anschlußeinheit 530 ausgebildet werden, wie in Fig. 15 gezeigt ist, so daß die Verbindungsbauteile 512 in Räumen zwischen der Kontakteinheit 510 und der Anschlußeinheit 530 im Inneren der ringförmigen Erhöhung 510e gehalten werden können. Wenn die Verbindungsbauteile 512 aus dem geschmolzenen Lotmaterial gebildet werden, ist die ringförmige Erhöhung 510e wirksam, um das geschmolzene Lötmittel in den Räumen zu halten.

Statt der ringförmigen Erhöhung 510e, die vorstehend beschrieben wurde, kann auf jedem der Anschlußbauteile 531 eine C-förmige Erhebung 531c ausgebildet werden, wie in den Fig. 16A und 16B gezeigt ist. Demgemäß sind die C-förmigen Erhebungen 531c wirksam, um das geschmolzenen Lötmittel zu halten, wenn die Verbindungsbauteile 512 ausgebildet werden. Die Erhöhungen, die den C-förmigen Erhöhungen 531c entsprechen, können auf den jeweiligen Segmenten 511 der Kontakteinheit 530 ausgebildet werden.

Auf den gegenüberliegenden Seiten eines jeden der Anschlußbauteile 531 kann ein Paar Radialerhebungen 531d ausgebildet sein, wie in den Fig. 17A und 17B gezeigt ist. Das Paar Erhebungen ist wirksam, um das geschmolzene Lot am Herausfließen zu hindern. D.h., daß die Verbindungsbauteile 512 daran gehindert werden können, Segmente 511 kurz zu schließen, sogar wenn ein Abschnitt davon geschmolzen ist. Ein Paar Radialerhebungen kann auf den Segmenten 511 statt der Anschlußbauteile 531 ausgebildet werden.

Ein Paar Erhebungen 520e kann auf dem Basisbauteil 520 ausgebildet werden, um mit einem Paar konkaver Hohlräume, die entlang gegenüberliegender Seiten eines jeden Anschlußbauteiles 531 ausgebildet sind, verbunden zu werden, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Das Paar Erhebungen 520e ist ferner wirksam, um das geschmolzene Lötmittel am Herausfließen zu hindern.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

In Fig. 19 ist ein Kollektor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel gezeigt.

Die Kontakteinheit 510 hat einen sternenförmigen Vorsprung 510b, der acht vorspringende Ecken hat. Die Anschlußeinheit 530 hat eine achteckige Zentralöffnung 530a, die durch die acht vorspringenden Ecken einbeschrieben wird. Die Verbindungsbauteile 512 sind in den Räumen zwischen dem inneren Umfang der Zentralöffnung 530a und einem äußeren Umfang des sternenförmigen Vorsprunges 510b angeordnet.

Konkave Hohlräume 530b können ausgebildet werden, um das Volumen der Verbindungsbauteile 512 auf Abschnitten des inneren Umfanges der Zentralöffnung 530a zwischen den vorspringenden Ecken zu erhöhen, wie in Fig. 20 gezeigt ist.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)

In Fig. 21 ist ein Kollektor 50 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Dieser Kollektor ist aus einer ungeschnittenen Zentralöffnung hergestellt, die acht Vorsprünge hat, die mit dem äußeren Umfang eines ungeschnittenen zylindrischen Vorsprunges zwischen acht Hohlräumen 530b in Kontakt ist.

Deshalb kann das Volumen der Verbindungsbauteile 512 erhöht werden, um eine stabile Verbindung zu gewährleisten, sogar wenn die Größen der Komponenten variieren.

Der zylindrische Vorsprung 510b kann eine kegelförmige oder abgeschrägte Oberfläche haben, wie in den Fig. 22 und 23 gezeigt ist. Wenn der Kollektor zusammengebaut und erwärmt wird, werden die Abschnitte des Lötmittels, die mit dem zylindrischen Vorsprung in Kontakt stehen, früher geschmolzen als die Abschnitte des Lötmittels, das mit dem Ringbauteil in Kontakt ist, weil die kegelige Oberfläche des zylindrischen Kohlenvorsprunges 510 weiter ist als die Oberfläche des Anschlußbauteiles 531, das mit den Kontaktbauteilen 512 in Kontakt steht. Das geschmolzene Lötmittel fließt zu dem Ringbauteil, das den Anschlußbauteilen 531 entspricht, wodurch eine Schwächung stattfindet, um dieselben zu verlöten. Somit kann der zylindrische Kohlenvorsprung 510 und das Messingringbauteil mit Sicherheit miteinander verlötet werden.

Das Anschlußbauteil 531 kann anstelle der kegeligen Oberfläche des zylindrischen Vorsprunges 512 eine geneigte Oberfläche haben, wie in Fig. 24 gezeigt ist. Deshalb kann das Volumen der Verbindungsbauteile 530b erhöht werden, um eine stabile Verbindung sicherzustellen, sogar wenn die Größen der Komponenten variieren.

In der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde die Erfindung mit Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele offenbart.

Ein Kollektor 50 ist aus einer Kontakteinheit 510, einem Basisbauteil 520, das aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist, und einer Anschlußeinheit 530 zusammengesetzt. Die Kontakteinheit 510 hat eine flache Bürstenkontaktoberfläche 510a und eine Verbindungsoberfläche, die der Bürstenkontaktoberfläche 510a gegenüberliegt. Die Kontakteinheit 510 hat ferner eine Vielzahl von Kollektorsegmenten 511. Die Anschlußeinheit 530 hat eine Vielzahl von leitfähigen Anschlußbauteilen 531. Das Basisbauteil 520 trägt die Kollektorsegmente 511. Der Kollektor 50 hat eine elektrische Verbindungsstruktur, die einen Satz aus einem konvexen Bauteil 510b und einem konkaven Bauteil 531b, 530b hat, und eine Vielzahl von Verbindungsbauteilen 512, die zwischen dem konvexen Bauteil 510b und dem konkaven Bauteil 531b, 530b angeordnet sind, um die Vielzahl von Kollektorsegmenten 511 und Anschlußbauteilen 531 jeweils zu verbinden.

Claims (13)

1. Ein Kollektor (50) enthält eine Kontakteinheit (510), die eine flache Bürstenkontaktoberfläche (510a) und eine Verbindungsoberfläche, die der Bürstenkontaktoberfläche (510a) gegenüberliegt, hat, sowie ein Basisbauteil (520), das aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist, und eine Anschlußeinheit (530), wobei die Kontakteinheit (510) eine Vielzahl von Kollektorsegmenten (511) hat, wobei die Anschlußeinheit (530) eine Vielzahl von leitfähigen Anschlußbauteilen (531) hat, und wobei das Basisbauteil (520) die Kollektorsegmente (511) abstützt, wobei der Kollektor (50) dadurch gekennzeichnet ist, daß er folgende Bauteile aufweist:
eine elektrische Verbindungsstruktur, die einen Satz aus einem konvexen Bauteil (510b) und einem konkaven Bauteil (531b, 530a) und eine Vielzahl von Verbindungsbauteilen (512), die zwischen dem konvexen Bauteil (510b) und dem konkaven Bauteil (531b, 530b) zur Verbindung der Vielzahl von Kollektorsegmenten (511) und den jeweiligen Anschlußbauteilen (531) angeordnet sind, hat.

2. Kollektor (50) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das konvexe Bauteil (510b) eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die sich axial von der Kontakteinheit (510) erstrecken, und daß das konkave Bauteil (531b, 530b) einen Abschnitt der Anschlußeinheit (530) aufweist, der mit den Vorsprüngen in Eingriff steht.

3. Kollektor (50) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinheit (510) und die Anschlußeinheit (530) durch das Basisbauteil (520) mit Ausnahme der Verbindungsstruktur voneinander beabstandet sind.

4. Kollektor (50) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren einen Isolationsabstandhalter (521) aufweist, der zwischen der Kontakteinheit (510) und der Anschlußeinheit (530) angeordnet ist.

5. Kollektor (50) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindungsstruktur ein Erhebungsbauteil (510e, 531c, 531d) aufweist, das zwischen der Kontakteinheit (510) und der Anschlußeinheit (530) zum Halten des Verbindungsbauteiles angeordnet ist, wenn das Verbindungsbauteil geschmolzen wird.

6. Kollektor (50) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhebungsbauteil (520e) eine Vielzahl von Bauteilen aufweist, die sich von dem Basisbauteil (520) erstrecken, um die gegenüberliegenden Umfangsseiten eines jeden der Anschlußbauteile (531) zu umgeben.

7. Kollektor (50) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Vorsprüngen einen im allgemeinen zylindrischen Außenumfang hat,
daß die Anschlußeinheit (530) eine im allgemeinen gleichmäßige polygonale Oberfläche (530a) hat, die durch den zylindrischen Außenumfang und Scheitelabschnitten eingeschrieben wird,
daß jedes der Verbindungsbauteile in einem Verbindungsraum angeordnet ist, der durch einen der Scheitelabschnitte, die polygonale Oberfläche, den zylindrischen Außenumfang zwischen einem der Segmente (511) und dem entsprechenden Anschlußbauteil der Anschlußbauteile (531) gebildet wird.

8. Kollektor (50) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Scheitelabschnitte eine Konkavität (530b) hat, die ein offenes Ende hat, das allmählich in die polygonale Oberfläche übergeht.

9. Kollektor (50) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische äußere Umfang einen abgeschrägten Abschnitt hat, wodurch der Verbindungsraum in einer sich axial ausdehnenden Form erzeugt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors (50), der eine Kontakteinheit (510) umfaßt, die eine flache Bürstenkontaktoberfläche (510a) und eine Verbindungsoberfläche, die der Bürstenkontaktoberfläche (510a) gegenüberliegt, hat, ein Basisbauteil (520) das aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist, und eine Anschlußeinheit (530) wobei die Kontakteinheit (510) eine Vielzahl von Kollektorsegmenten (511) hat, wobei die Anschlußeinheit (530) eine Vielzahl von leitfähigen Anschlußbauteilen (531) hat und das Basisbauteil (520) die Kollektorsegmente (511) abstützt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

• (1) Erzeugen einer massiven Kohlenscheibe, die eine Vielzahl von sich axial erstreckenden bogenförmigen Vorsprüngen hat;
• (2) Beschichten der Umfangsoberflächen der bogenförmigen Vorsprünge mit einem leitfähigen Metall;
• (3) Erzeugen eines Messingringbauteiles, das eine Vielzahl an Durchgangslöchern hat;
• (4) Zusammenbauen der massiven Kohlenscheibe und des Messingringes, so daß die bogenförmigen Vorsprünge jeweils in den Durchgangslöchern angeordnet sind, um geeignete Formräume zwischen der massiven Kohlenscheibe und dem Messingring zu haben;
• (5) Einsetzen von massiven Lötmitteln in die Verbindungsräume, die durch die Durchgangslöcher und die innere Oberfläche der bogenförmigen Vorsprünge gebildet werden;
• (6) Erwärmen des Lötmittels, um in den Verbindungsräumen zu schmelzen, wodurch Verbindungsbauteile erzeugt werden;
• (7) Einfüllen von Kunstharzisolationsmaterial in die Formräume, um das Basisbauteil (520) zu erzeugen; und
• (8) Schneiden der massiven Kohlenscheibe und des Ringbauteiles, um die Vielzahl von Kollektorsegmenten (511) und die Vielzahl von Anschlußbauteilen (531) zu schaffen.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Erzeugung der massiven Kohlenscheibe einen Schritt zur Erzeugung einer Konkavität zum Unterbringen des massiven Lötmittels aufweist.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Erzeugung eines Messingringbauteiles einen Schritt zur Erzeugung einer Konkavität zum Unterbringen des massiven Lötmittels aufweist.

13. Verfahren zur Herstellung eines Kollektors (50), der eine Kontakteinheit (510) umfaßt, die eine flache Bürstenkontaktoberfläche (510a) und eine Verbindungsoberfläche, die der Bürstenkontaktoberfläche (510a) gegenüberliegt, hat, ein Basisbauteil (520), das aus einem Isolationsmaterial hergestellt ist, und eine Anschlußeinheit (530), wobei die Kontakteinheit (510) eine Vielzahl von Kollektorsegmenten (511) hat, wobei die Anschlußeinheit (530) eine Vielzahl von leitfähigen Anschlußbauteilen (531) hat, und wobei das Basisbauteil (520) die Kollektorsegmente (511) abstützt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

• (1) Erzeugen einer massiven Kohlenscheibe, die einen sich axial erstreckenden massiven zylindrischen Vorsprung hat;
• (2) Erzeugen eines Messingringbauteiles, so daß es eine gleichmäßige polygonale Zentralöffnung hat, die durch den äußeren Umfang des zylindrischen Vorsprunges einbeschrieben wird;
• (3) Einsetzen von massivem Lötmittel in Räume zwischen der Zentralöffnung und dem äußeren Umfang des zylindrischen Vorsprunges;
• (4) Erwärmen des Lötmittels, um in den Räumen zu schmelzen, so daß das geschmolzene Lötmittel in kleine Räume zwischen dem zylindrischen Vorsprung und dein Ringbauteil fließt;
• (5) Formen der Kohlescheibe und des Ringbauteiles mit einem Kunstharzmaterial, um das Basisbauteil (520) zu erzeugen; und
• (6) Erzeugen von Längsnuten, um die Kohlenscheibe und das Ringbauteil in die Vielzahl von Segmenten (511) und die Vielzahl von Anschlußbauteilen (531) zu unterteilen.