JPH10507577A - 差込み式整流子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気絶縁材料からなりその周面にわたって均一に分配され配置された同一構造の溝を有するハブ本体（１）を有している差込み式整流子の場合に、整流子の経路を形成する同一構造のセグメント（５）の各々が半径方向の整列嵌合の連結を形成することにより挿入され、セグメント（５）が、セグメント（５）とセグメントの位置決めを容易にするハブ本体（１）の材料部分の少なくとも一方の過剰寸法に基づく締めつけ力により、ハブ本体（１）に対して移動しないよう保護される。セグメント（５）と溝の少なくとも一方の２つの端部部分（18，21）の領域にのみ、セグメント（５）に加えられる締めつけ力を決定する過剰寸法（Ｘ，Ｚ）が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 差込み式整流子とその製造方法 本発明は請求項１に記載の特性を有する差込み式整流子と、請求項15に記載の 特性を有する整流子の製造方法とに関する。 この型(WO95／14319)の公知の差込み式整流子において、セグメントを溝に挿 入するのに必要な力は挿入中の妨害が排除できないほど大きい。この力をセグメ ントの過剰寸法の減少及び／又は溝の過小寸法の減少によって減少しようとした ならば、セグメントのハブ本体の中の信頼性のある位置決めは保証することがで きない。 本発明が解決しようとする問題はしたがって、セグメントを溝に挿入するのに 必要な力が減少される事実にもかかわらず溝の中に安定した状態で位置決めされ る差込み式整流子を創造することである。この差込み式整流子はこの問題を請求 項１の特性により解決し、それにより過剰寸法以下で、締めつけ力を生じる過小 寸法がまた理解されるようにする。本発明による差込み式整流子の製造方法は請 求項15の主題である。本発明の差込み式整流子と本発明の製造方法の有利な構成 は従属請求項の主題である。 セグメントの溝の中の正確かつ信頼性のある位置決めとして、実証されたよう に、セグメントに加えられた締めつけ力の最大値がセグメントの２つの端部部分 の領域における締めつけ力によって決定された時に完全に満足されるものとなる 。さらに、この結果は、高い締めつけ力と続いてのセグメントを溝に挿入する時 に克服されなければならない摩擦が２つの端部部分にのみ生じ、これが全てのセ グメントを溝に同時に挿入するのに必要な力を著しく減少し、それによりこの力 の最大値がセグメントの後続する端部が溝の中に入る 時にのみ生じるようになる。 好ましい動作様式において、溝は挿入中にセグメントの先端部を捕えるその端 部部分に必要な過剰寸法を有し、セグメントがその後続端部部分にセグメントの 必要な過剰寸法を有している。セグメントはしたがって溝に、先端部が過剰寸法 を有する溝の端部部分に達しセグメントの後続端部部分が溝の中に入るまで、非 常に小さな力で挿入することができる。 過剰寸法を有する領域の軸方向の長さは変えることができる。この連結部にお いて、より大きな軸方向の長さが挿入中先導するセグメントの端部部分の領域と 後続する端部の領域とに考慮されるようにする。好適な様式では、過剰寸法を有 する領域の軸方向の長さは先端部分の領域で整流子の経路を形成するセグメント の部分の長さの約15％、後続する端部部分で前記セグメント部分の約５％である 。 ２つの端部部分の間に位置するセグメントと溝の中央部分において半径方向に 重なるセグメントの表面部分とハブ本体との間に間隙が存在し、相対的に言って 、この間隙はしかし通常は極めて小さい。 好ましい形式の様式において、セグメントは頭部から足部分にくさび形状に延 びる中央部分を整流子の経路を形成する頭部と足部分との間に有し、この中央部 分は対応の溝の側面の間に締めつけ固定される。この中央部分のくさび形状のた め、中央部分の側面に作用する締めつけ力が半径方向の位置決めのために意図さ れたセグメントの表面をこれに対応するハブ本体の表面に押しつける半径方向の 分力を有している。 セグメントの半径方向の位置決めは好ましい動作様式の場合のように整流子の 周方向で測ったセグメントの頭部の幅が中央部分の対 応の幅より大きい時に肩部を肩部に向けられている横部材の表面部分に押しつけ ることにより行うことができ、この中央部分に肩部（側面の溝に隣接するハブ本 体の隣接横部材に重なる）が、頭部に連結される端部と中央部分から頭部への変 移部分のセグメントとの各側面に設けられる。 好ましくはこれらセグメントの２つの肩部は肩部の方に向けられた直ぐ隣りの 横部材の端部表面の半分より小さい部分と重なる。２つの隣接するセグメントの 頭部の間に周方向の必要な間隔がしたがって存在する。この連結部において、隣 接するセグメントの頭部の間の間隙には好ましくはハブ本体の材料部分がない。 好ましい動作様式では、第１の部分で中央部分の幅広の端部に連結された各セ グメントの足部分が、両側の部分に肩部を形成した時減少された幅を有し両側の 部分に肩部を形成した時第１の部分に連結された第２の部分に、第１の部分に対 して大きな幅を有している。この場合足部分はＴと同様な断面形状を有している 。 好ましくは、セグメントの中央部分は表面全体がこれを捕える溝の側面に当接 する。中央部分から頭部への変移部分に存在するセグメントの肩部を横部材の端 部表面に位置決めする代わりに、頭部から離れる方向にある足部分の端部表面を 圧力下に、半径方向の位置決めの目的でセグメントを捕える溝の基部に位置決め することもできる。上記の位置決めはセグメントの後続端部の領域と、肩部を先 端部分の領域で横部材の端部表面に位置決めすることにおいて有利である。 本発明の理論の適用において、整流子の大きさと、整流子の間隔と大きさとの 間の関係とは重要ではない。小さな直径と大きな相互間の間隔とを有する差込み 式整流子の場合は、しかし個々のセグメントの間に必要な距離を保持するに際し 当接面として作用するセグ メントの側面が短かく構成される場合がある。この要求を実現するためにはした がって、係止固定するよう意図されたセグメントが少なくともに二対の当接面を 有するのが有利である。好ましくは、これらの対の間の角度は各対にとって異な っている。このようにして、全ての当接面が製造公差があるにもかかわらず横部 材に当接するのを保証することができる。 普通の整流子の製造の間セグメントはまずセグメントが溝に挿入される時に位 置決めを特定するバスケットの中に置かれる。このバスケットはついで射出成形 型又は圧縮成形型の中に置かれ圧縮され又は射出される。このプラスチックバス ケットは一回だけ用いることができる。一方においてバスケットは、締めつけ力 がセグメントの端部部分の領域及び／又はセグメントの位置決めを容易にするハ ブ本体の材料部分の領域における過剰寸法により単独に決定される本発明の方法 においては用いられない。正確な位置決めは過剰寸法が設けられていない領域を 介して生じる。挿入操作の終わりに増進する締めつけ力は位置決めに影響を及ぼ すことがない。バスケットを省略することにより、材料の節減と製造工程の短縮 とがバスケットの取付けと取外しの工程に関連している。バスケットを省略する ことにより、セグメントを電気的に接続する作用をするフックをセグメントの製 造中に工具の中で曲げることもまた可能となる。この曲げ工程は動作サイクルと は別にされる。 圧力と適用可能であれば温度とをセグメントの挿入中に選択してハブ本体とセ グメントとの間に絶縁成形接着剤を大量に有する代わりにハブ本体とセグメント が相互に再び分離できるようにするのがさらに有利である。このような方法によ り製造された差込み式整流子はしたがって再生利用可能である。 以下の記載において本発明は図面に詳細に示される２つの動作様 式を用いて例示される。 図１は第１の動作様式の前面図を示す。 図２は図１のII−II線による断面図を示す。 図３は図２からの拡大切欠図を示す。 図４はセグメントの１つの前面図を示す。 図５はセグメントの導通部分の領域における第１の動作様式の拡大した不完全 に示された断面図を示す。 図６は図５に対応するセグメントの後続部分の領域における第１の動作例の断 面図を示す。 図７はセグメントの後続端部分の領域における第２の動作様式の拡大した不完 全に示される断面図を示す。 差込み式整流子はハブ本体（１）を示し、ハブ本体（１）は電気絶縁材料から なりまたその周面にわたって均一に分配されかつ軸方向と半径方向外側に延びる ように配置された同一構造の開放溝（２）が設けられている。図２が示すように 、溝（２）はハブ本体（１）の一端部に始まり、しかし他端部からある距離で終 わり、それにより全ての溝（２）の端部が半径方向の平面上に位置するようにな っている。この動作例におけるハブ本体（１）はフェノールを主成分とする成形 材料からなっている。しかし熱可塑性プラスチック又はセラミックのような他の 絶縁材料を考えることもできる。さらに、この材料は繊維強化材を有することが できる。製造後、ハブ本体（１）は動作温度より高い温度で鍛造することができ る。 溝（２）の各々にセグメント（４）が取付けられる。同一構造のセグメント（ ４）は電気を良く伝導し整流子セグメントにとっては普通の材料からなっている 。例えば図４が示すように、セグメント（４）はその円筒形に曲げられた端部表 面（５′）が整流子経路の一部を形成する頭部（５）を有している。セグメント （４）はその 長手方向中心面に対し対称であるようになっている。頭部（５）に中央部分（８ ）が各場合に肩部（７）を形成することにより連結され、肩部（７）の丸くされ た部分を通過する端部の一周方向に測った─中央部分の幅が頭部（５）の幅より も肩部（７）の幅だけ小さくなっている。肩部は端部表面（５′）に向って開く 開放した鈍角を形成する。中央部分（８）は頭部（５）から全体が９で示される 足部分までくさび状に延びている。その平坦な両側面（８′）はこの動作例では 20°の角度を形成する。足部分（９）は肩部（10）を介して中央部分（８）に連 結された第１の部分（11）を有し、肩部（10）の部分における第１の部分の幅は 中央部分（８）よりも肩部の幅だけ小さくなっている。第１の部分（11）の幅は これに連結される第２の部分（12）に向って一様に小さくなっている。各場合に 肩部（13）を介して第２の部分（12）が連結され、その幅は端部表面（９′）に 向って一様に小さくなっている。足部分（９）はしたがってＴ字形状の断面を有 している。 特に図５が示すように、セグメント（４）が溝（２）に挿入された時、両肩部 （７）は側面上の溝に接するハブ本体（１）の横部材（14）に、頭部（５）の方 に向けられている端部表面（15）の半分より小さい部分だけに重なっている。こ の理由でこの動作例ではハブ本体（１）の材料部分が突入しない溝（16）が２つ の隣接するセグメント（４）の間に存在する。溝（16）に隣り合う頭部（５）の 側面が相互に平行に延びている。 図５がさらに示すように、各セグメント（４）の中央部分（８）の２つの側面 （８′）はその全表面にわたって横部材（14）に当接する。足部分（９）を捕え る各溝（２）の部分は足部分（９）と幾何学的に同じの断面形状を有しているが 、この部分の溝（２）の寸法は足部分（９）の寸法より少し大きくなっている。 この結果、足 部分（９）と足部分（９）を捕える溝（２）の部分の隣接側面との間に小さな間 隙（17）が存在する。 図３が示すように、セグメント（４）の先端部分が完全に挿入された状態で─ セグメント（４）が溝（２）に挿入された時に─止まる領域（18）における横部 材（14）が半径方向に横部材（14）の端部表面（15）上に過剰寸法を有し、この 過剰寸法（切断領域18を示す図５が示すように）は、肩部（７）が─全表面にわ たって─圧力により端部表面（15）に当接し、この結果中央部分（８）の側面（ ８′）に加えられる締めつけ力が増大される。上記の締めつけ力は足部分（９） に対抗して作用する分力を有する。間隙（17）が領域（18）で足部分（９）の端 部表面（９′）と溝（２）と底との間に延びている。過剰寸法（Ｘ）を持った領 域（18）の軸方向の長さはこの動作例では溝（２）の軸方向の長さの約15％に達 する。傾斜面（19）を介して、変移部分が領域（18）から横部材（14）の残り部 分に生じ、ここで横部材（14）の端部表面（15）が負の過剰寸法、すなわち過小 寸法（Ｙ）を有する。過小寸法（Ｙ）が存在する時は必らず、図６が示すように 、間隙（20）が横部材（14）の端部表面（15）と肩部（７）との間に存在する。 セグメント（４）の溝（２）への挿入の間後続する端部部分の区域に、セグメ ント（４）はその足部分（９）の端部表面（９′）の半径方向に過剰寸法（Ｚ） を持った領域（21）を有している。この過剰寸法（Ｚ）は、領域（21）を切断し て示す図６が示すように、端部表面（９′）が圧力で対応の溝（２）の基部に当 接する結果を生じ、横部材（14）が中央部分（８）の側面（８′）を押す締めつ け力が生じる。この結果、狭い溝（22）が肩部（７）と横部材（14）の端部表面 （15）との間で領域（21）の部分に存在する。 過剰寸法（ＸとＺ）はセグメント（４）に加えられた締めつけ力 がセグメント（４）のハブ本体（１）への配置と決定を保証するのに必要な値よ り小さくならないように選択される。 しかし全てのセグメント（４）を同時に溝（２）の中に挿入操作の開始からセ グメント（４）の先端部が領域（18）に達する時まで挿入するのに必要な力は非 常に小さく、それはこの場合横部材（14）が中央部分（８）に加える最初は非常 に小さい締めつけ力だけが克服されなければならないからである。セグメント（ ４）の先端部分が領域（18）に挿入される時にのみ挿入力が急激に上昇すること が必要となりそして足部分（９）の端部表面（９′）が対応の溝（２）の基部の 所定位置に入った時その最大値に達し、それによりこの進入が傾斜面を介してさ らに容易となるようにする。セグメント（４）が完全に溝（２）に挿入された時 、図３が示すように、先端部が、この動作例ではハブ本体（１）の隣接する円錐 形の前方部分（24）からある距離で位置し軸方向に溝（２）と隣接する表面（23 ）に当接する。表面（23）の全てが共通の半径の平面上に位置する。 セグメント（４）上に形成されセグメント（４）をローターのコイルの導線に 隣接するのを容易にするこの動作例におけるフック（25）が、表面（23）と円錐 形の前方部分（24）とに隣接するハブ本体（１）の端部部分の外側表面部分に位 置している。 他の動作例はそのセグメント(104)が二対の当接表面を有しているがそのほか はここに記載されていない第１の動作例の詳細と一致している差込み式整流子に 関する。各セグメント(104)の中央部分(108)は第１の動作例におけるようにハブ 本体(101)の横部材(114)上の当接表面として構成されている一対の側面(108′) を有している。半径方向内側に開放されている対の側面(108′)は角度αを形成 する。半径方向内側に位置する各セグメント(104)の足部分(1 09)はこれもまた横部材(114)の当接表面として構成された他の対の側面(113)を 有している。この付加された対の側面(113)は角度αを形成しまた半径方向内側 に開放されている。角度βは角度αよりも小さい。限定した場合ではβは０°に 等しく、すなわち側面(113)が相互に平行に延びるようにすることができる。 セグメント(104)をハブ本体(101)の溝(102)に挿入する時、セグメント(104)は 端部部分の過剰寸法を介して半径方向外側に押圧される。この作用において、足 部分(109)に設けられた側面(113)が横部材(114)に対して所定位置となる。小さ な角度αを介して、横部材(114)はほんの小さな力でセグメント(104)の挿入に対 抗して作用する。さらなる挿入により、側面(113)は中央部分(108)に設けられた 側面(108′)が横部材(114)に対し所定位置となるまでハブ本体(101)に押込まれ る。角度α及びβとセグメント(104)及び横部材(114)の他の寸法とを正しく選択 することにより、対の側面(108′と113)の全てがしたがって横部材(114)上の所 定位置となる。圧縮に耐えるハブ本体(101)の場合にはこれは足部分(109)の領域 の横部材(114)がβに比べて内側に向って若干大きな開放角度を有している時に 有利である。このようにして、側面(113)の一部分だけが抵抗力を減少させる位 置となる。 本発明による工程の場合、フック（25）は、依然として工具の中にあるセグメ ント（4，104）の製造後に曲げられる。セグメント（4，104）は次に押され、す なわち直接ハブ本体（1，101）に挿入される。挿入のためのパラメータ、特に圧 力と適用可能であれば温度とが不溶解性の成形結合が生じないように選択される 。これに代え、ハブ本体（1，101）の穴ぐりをセグメント（4，104）の挿入後に 行うことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気絶縁材料で構成されたハブ本体（1，101）を有する差込み式整流子で あって、ハブ本体の周面にわたって均一に分配され配置された同一構造の溝（2 ，102）を有し、該溝に、同一構造で半径方向に整列嵌合連結を形成した時に整 流子の経路の１つを形成するセグメント（4，104）の各々が挿入され、前記セグ メントがセグメント（4，104）とセグメント（4，104）の位置決めを容易にする ハブ本体（1，101）の材料部分との少なくとも一方の過剰寸法部分に加わる締め つけ力によりハブ本体（1，101）に対し移動しないよう保証されている差込み式 整流子において、セグメント（4，104）への締めつけ力を決定する過剰寸法部分 がセグメント（4，104）と溝（2，102）の少なくとも一方の２つの端部部分の領 域にのみ設けられていることを特徴とする差込み式整流子。 ２．ハブ本体（1，101）が、挿入中は端部部分が後続するセグメント（4，104 ）の挿入中の前端部分を捕える領域（18）に、過剰寸法を有していることを特徴 とする請求項１に記載の整流子。 ３．過剰寸法を有するハブ本体（1，101）の領域（18）の長さが過剰寸法を有 するセグメント（4，104）の領域（21）の対応の長さよりも軸方向に大きくなっ ていることを特徴とする請求項２に記載の整流子。 ４．セグメント（4，104）と溝（2，102）との２つの端部部分の間に位置する 材料部分において、間隙（17，20，22）が半径方向に重なる表面部分とハブ本体 （1，101）との間に存在していることを特徴とする請求項１から３のうちの１項 に記載の整流子。 ５．セグメント（4，104）が、頭部（５）から足部分（9，109）へと整流子の 経路を形成する頭部（５）と足部分（9，109）との間 にくさび状に延びる中央部分（8，108）を有し、中央部分が対応溝（2，102）の 側面の間に締めつけ固定されていることを特徴とする請求項１から４のうちの１ 項に記載の整流子。 ６．周方向に測ったセグメント（4，104）の頭部（５）の幅が頭部（５）に連 結された端部の中央部分（8，108）の対応する幅より大きく、また中央部分（8 ，108）から頭部（５）への変移部分のセグメント（4，104）が、両側に、直ぐ 隣りの横部材（14，114）と重なりハブ本体（1，101）の側面の溝（2，102）に 隣接する肩部（７）を有していることを特徴とする請求項５に記載の整流子。 ７．各セグメント（4，104）の２つの肩部（７）が、肩部の直ぐ隣りの横部材 （14，114）の肩部の方を向く端部表面の半分より少ない部分と重なっているこ とを特徴とする請求項６に記載の整流子。 ８．隣接するセグメント（4，104）の頭部（５）の間の間隙にはハブ本体（1 ，101）の材料部分がないことを特徴とする請求項７に記載の整流子。 ９．第１の部分（11）における中央部分（８）の幅広の端部に連結されたセグ メント（４）の足部分（９）が、２つの側面の部分に各場合に肩部を形成した時 減少された幅を有し、また２つの側面の部分に肩部（13）を形成した時第１の部 分（11）に連結された第２の部分（12）に第１の幅より広い幅を有していること を特徴とする整流子。 10．セグメント（4，104）の中央部分（8，108）が、全表面にわたって、中央 部分を捕える溝（2，102）の側面に当接していることを特徴とする請求項５から ９のうちの１項に記載の整流子。 11．過剰寸法を有するハブ本体（1，101）の領域（18）における中央部分（8 ，108）から頭部（５）への変移部分に形成されたセグメント（4，104）の肩部 （７）が、圧力により横部材（14，114）の 端部表面（15）に当接していることを特徴とする請求項５から10に記載の整流子 。 12．足部分（９）が頭部（５）から離れる方に向いている端部表面（９′）を 有し、過剰寸法を有するセグメント（4，104）の領域（21）が圧力によりセグメ ント（4，104）を捕える溝（2，102）の基部に当接していることを特徴とする請 求項５から11のうちの１項に記載の整流子。 13．セグメント（4，104）とハブ本体（1，101）とに過剰寸法のない領域から 過剰寸法を有する領域（18，21）への傾斜面形状の変移部分を有していることを 特徴とする請求項５から11のうちの１項に記載の整流子。 15．特に請求項１から14のうちの１つに記載の差込み式整流子を製造する方法 であって、整流子の経路を形成する同一構造のセグメント（4，104）の各々が、 電気絶縁材料からなるハブ本体（1，101）の周面にわたって均一に分配配置され た同一構造の溝（2，102）の中に、半径方向の整列嵌合の連結と締めつけ力を形 成することとにより挿入され、前記締めつけ力がセグメント（4，104）の位置決 めを容易にするセグメントとハブ本体（1，101）の材料部分の少なくとも一方の 過剰寸法に基づくものであり、セグメント（4，104）が溝（2，102）により位置 決めされ前記締めつけ力によって固定されることを特徴とする差込み式整流子の 製造方法。 16．セグメント（4，104）の一方の端部において電気的な接着のために設けら れるフック（25）が挿入後に曲げられることを特徴とする請求項15に記載の方法 。 17．セグメント（4，104）が、ハブ本体（1，101）とセグメント（4，104）と が相互に再び分離できるような圧力と温度のもとにハブ本体（1，101）の溝（2 ，102）に挿入されることを特徴とする請 求項15又は16に記載の方法。