WO1999010968A1 - Commutateur of improved segment joinability - Google Patents

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WO1999010968A1
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carbon
coil
segment
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Shinichi Fujii
Hirotaka Kato
Takahiro Harada
Haruyuki Ota
Seiji Onozaki
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Aisan Industry Co Ltd
Shinko Electric Industries Co Ltd
Harada Manufacturing Co Ltd
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Aisan Industry Co Ltd
Shinko Electric Industries Co Ltd
Harada Manufacturing Co Ltd
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    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49011—Commutator or slip ring assembly

Definitions

  • the present invention relates to a commutator for a rotary machine, and more particularly to a commuter which can be suitably used for an electric fuel pump.
  • an electric tank type electric fuel pump provided inside a fuel tank is known.
  • This electric fuel pump of the in-tank type uses a commute formed of copper or silver. However, if such a commute is used with a mixed fuel containing alcohol, it reacts with the fuel and corrodes, and the wear rate of the commute increases.
  • FIG. 2 is a plan view and FIG. 3 is a perspective view of an example of a flat type commute formed of carbon.
  • the flat type commutator is electrically connected to each of a plurality of segments 31 formed in a substantially fan shape and arranged radially, and each of the segments 31.
  • Each segment 31 is formed by compacting and heating carbon powder.
  • the conductive member 32 is formed with a hook 33 for connecting the armature 7 coil.
  • the resin base 30 is also formed on the rotation center side of the segment 31.
  • a shaft hole 35 into which the shaft of the motor (rotor) is fitted is formed in the resin base 30 on the rotation center side.
  • a manufacturing method such as that described in National Patent No. 5,175,463 is known.
  • a surface of a ring-shaped carbon member having a parallel surface is first treated to enable bonding, and then a metal ring formed of a conductive material such as copper is soldered.
  • the resin is filled to form a resin base for supporting the carbon member and the metal ring.
  • a radial slit 34 is formed in the carbon member and the metal ring to divide the carbon member and the metal ring to form a segment 31 and a conductive member 32.
  • an armature (rotor) coil is connected to the conductive member 32 by soldering or welding.
  • the solder melts due to the heat generated when the coil is connected to the conductive member obtained by dividing the metal ring by soldering or welding. is there.
  • the joining force between the segment obtained by dividing the carbon member and the conductive member is reduced, and the segment may be peeled off from the conductive member or the conductivity may be degraded.
  • An object of the present invention is to improve the joining property between a segment and a conductive member, thereby reducing the difference in the coefficient of thermal expansion between the conductive member and the segment even when heat is applied when connecting a coil to the conductive member. By doing so, it is possible to prevent the bonding force between the carbon member and the conductive member from decreasing, and to improve the conductivity.
  • the segment (carbon member) and the conductive member (metal ring) are brazed using a brazing material that is not melted by heat when connecting the coil to the conductive member.
  • a brazing filler metal containing nickel and chromium is used. This prevents the brazing material from being melted by the heat when the coil is connected to the conductive member.
  • the joint area between the segment and the conductive member is reduced.
  • the firing temperature of the segment is higher than the melting point of the brazing material. As a result, it is possible to prevent cracks and the like from occurring in the segments when the brazing material is cooled.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an electric fuel pump.
  • Fig. 2 is a plan view of a commute formed of carbon.
  • FIG. 3 is a perspective view of a commute formed by carbon.
  • FIG. 4 is a diagram showing a metal plate used for manufacturing the commutator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a metal ring formed by the metal plate shown in FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which a force-bonding member is joined to the metal ring shown in FIG. 5.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which a carbon member is joined to the metal ring shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram in which the metal ring and the carbon member shown in FIG. 7 are integrated with a resin base.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a commute operation according to the first embodiment of this invention.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing another example of the claws of the metal ring.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration for positioning a metal ring and a carbon member.
  • FIG. 14 is a diagram showing another example of the configuration for positioning the metal ring and the carbon member.
  • FIG. 15 is a diagram showing a metal plate used for manufacturing a commutator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view showing a metal ring formed by the metal plate shown in FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing a state where a carbon member is joined to the metal ring shown in FIG.
  • FIG. 18 is a diagram in which a carbon member is joined to the metal ring shown in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram in which the metal ring and the carbon member shown in FIG. 18 are integrated with a resin base.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a commute operation according to the second embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line XXI-XXI of FIG.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of FIG. 21.
  • FIG. 23 is a view showing a metal plate used for manufacturing the commutator according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view showing a metal ring formed by the metal plate shown in FIG.
  • FIG. 25 is a diagram showing a state where the carbon member is joined to the metal ring shown in FIG. 24.
  • FIG. 26 is a diagram in which a carbon member is joined to the metal ring shown in FIG.
  • FIG. 27 is a diagram in which the metal ring and the carbon member shown in FIG. 26 are integrated with a resin base.
  • FIG. 28 is a diagram showing an outline of a commute according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view taken along line XXIX—XXIX of FIG.
  • FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the bending strength of the carbon fiber member and the yield (non-defective product rate) of the overnight commute.
  • Fig. 1 shows an example of the electric fuel pump of the in-tank type provided inside the fuel tank.
  • the electric fuel pump shown in FIG. 1 is composed of a motor part 1 incorporated in a cylindrical housing 3 and a pump part 2 incorporated in a lower part thereof.
  • a motor cover 4 and a pump cover 5 are attached to the upper and lower ends of the housing 3.
  • the upper and lower ends of shaft 8 are bearings on motor cover 4 and pump cover 5, respectively.
  • the armature 7 is rotatably disposed in the motor chamber 6 by being supported through the support 10.
  • a magnet 11 is disposed on the inner wall surface of the housing 3.
  • the armature 7 is provided with a plurality of commutes 12 connected to the coil and insulated from each other.
  • the motor cover 4 incorporates a brush 13 that comes into sliding contact with the computer 12 of the armature 7 and a spring 14 that urges the brush 13.
  • the brush 13 is connected to an external connection terminal via a choke coil 15.
  • the discharge port 16 provided in the motor cover 4 has a check valve 17 Built-in, fuel supply pipe is connected.
  • a pump pod 18 is attached to the lower end of the housing 3 by swaging under the pump cover 5.
  • the pump body 18 is provided with a fuel inlet hole 19.
  • the pump cover 5 is provided with a fuel outlet hole 20.
  • a pump chamber formed by the pump body 18 and the pump cover 5 is provided with a disk-shaped impeller 21 having a large number of blade grooves 22 formed in a circumferential direction.
  • the impeller 21 is connected to the armature shaft 8 by fitting.
  • a divided carbon member is referred to as a segment, and a divided metal ring is referred to as a conductive member.
  • a conductive metal plate having a main body 40, claws (holding members) 41, 42 for holding a resin base, and hooks 43 for coil connection is pressed out.
  • a metal plate made of copper or a copper alloy having good conductivity is preferably used as the metal plate.
  • the main body 40 of the metal plate is cylindrically force-ringed. Then, the claws 41 and 42 are bent inside the cylinder, and the hooks 43 are bent outside to form the metal ring 45.
  • the formability when processing the main body 40 and the claws 41 and 42 is good.
  • the carbon member 46 formed into a disk shape by compacting and heating the carbon powder is joined to the metal ring 45 by brazing.
  • titanium (T i) and chromium (C r) are examples of brazing materials having good bonding properties with the carbon material forming the carbon member 46.
  • Chromium combines with carbon to form chromium carbide, which is an intermetallic compound.
  • titanium is easily oxidized and cannot be brazed unless it is in a vacuum or inert gas. , Mass production is poor.
  • chromium is preferable as a brazing material having good bonding properties with the carbon member 46.
  • silver (Ag), copper (Cu), titanium (Ti), and nickel (Ni) are examples of brazing materials having good bonding properties with copper and copper alloy forming the metal ring 45.
  • titanium is unsuitable for the same reasons as described above.
  • the bonding strength of nickel and chromium was better than that of mercury or copper and chromium.
  • the melting point of the brazing material is a temperature at which the brazing material does not melt due to the heat generated when connecting the coil to the conductive member.
  • the melting point of the brazing material is higher than the temperature at the time of soldering and welding (for example, about 100 ° C), and satisfies this condition. Therefore, a brazing material containing nickel and chromium is suitable as a brazing material for joining the power bonding member 46 and the metal ring 45.
  • thermal expansion coefficient of the carbon member 46 is different from the thermal expansion coefficient of the brazing material, cracks and cracks are likely to occur in the carbon member 46 when the brazing material is cooled.
  • thermal expansion coefficient of chromium 8. 4 X 1 0- 6 Z ° :, force one Bonn heat expansion coefficient 7 X 1 0- 6 / ° C the strain of the carbon member 4 6 due to the difference in thermal expansion coefficient of the carbon member 4 6 Toro U material during the brazing material cooling after brazing is small. For this reason, it is possible to prevent the carbon member 46 from cracking or cracking when the brazing material is cooled. From this point, there is an advantage of using a brazing material containing chromium.
  • the temperature at the time of brazing must be lower than the melting point of the metal ring 45.
  • JISZ3265BNi-7 which is a brazing material containing chromium whose main component is nickel, is used as a material that satisfies the above conditions.
  • Figure 30 shows the relationship between the bending strength of the force-bon member and the yield of the commute when brazing with brazing material containing nickel and chromium. 3 0, the bending strength of the carbon members 2 0 0 K g / cm 2 If it becomes smaller, the yield is poor. Therefore, the carbon members 4 6, preferably flexural strength to use 2 0 0 K g Z cm 2 or more carbon members.
  • the firing temperature of the carbon member 46 be higher than the temperature at the time of brazing.
  • carbon whose firing temperature is higher than the melting point of the material to be filtered is used.
  • a brazing material having a melting point lower than the firing temperature of the carbon member is used.
  • the end surface of the metal ring 45 that is, the plate thickness surface 44 is brazed, so the area of the brazing surface of the carbon member 46 is Less is. This reduces the distortion of the carbon member 46 due to the difference in the thermal expansion coefficient between the carbon member 46 and the brazing material during the brazing material cooling, thereby preventing the carbon member 46 from being cracked or cracked. Can be.
  • the inside of the metal ring 45 and the carbon member 46 is filled with resin, and a resin base 48 supporting the metal ring 45 and the carbon member 46 is formed.
  • a fitting hole 49 into which the armature shaft 8 is fitted is formed along the rotation center axis of the resin base 48.
  • the metal ring 45 is formed with claws 41 and 42 as holding members for holding the resin base 48, the metal ring 45 is firmly supported by the resin base 48.
  • a step portion 47 is formed in the carbon member 46; an anchor portion of the resin base is formed by the step portion 47. As a result, the carbon member 46 is firmly supported by the resin base 48 by the anchor portion formed in the step portion 47.
  • a radial slit 50 is formed in the carbon member 46 and the metal ring 45.
  • a plurality of substantially fan-shaped segments 51 insulated from each other and arranged radially, and a plurality of conductive members 52 joined to each of the segments 51 are formed.
  • a coil is soldered to the hook 43 of the conductive member 52 and connected by welding or the like. Since the conductive member 52 is formed of a metal plate made of copper or a copper alloy, it has good thermal conductivity and can easily connect the coil by welding.
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view taken along the line X--X of FIG. 9, and FIG. 11 shows a cross-sectional view taken along the line XI--XI.
  • the brazing material having good bondability between the force-bon member 46 and the metal ring 45 was used as a brazing material for brazing the force-bon member 46 and the metal ring 45, the carbon member 4 There is no need to form a metal film such as a plating on 6, making the production easy.
  • the melting point of the brazing material is high, there is no possibility that the brazing material will be melted by the heat generated when the coil is connected to the conductive member 52 by hooking or welding to the hook 43.
  • the joining force between the segment 51 and the conductive member 52 does not decrease.
  • the carbon member 46 and the metal ring 45 are joined before the resin base 48 is formed, it is possible to use a carbon material having a high firing temperature. Thereby, the resistance of the carbon member 46 can be reduced, and the power loss can be reduced. Furthermore, it is possible to prevent cracks or the like from being generated in the carbon member 46 due to heat generated when brazing the carbon member 46.
  • the number and installation positions of the holding members (claws 41 and 42) for holding the resin base can be changed as appropriate, and the holding members can be omitted.
  • the shape of the holding members (claws 41 and 42) can be variously changed.
  • a holding member 55 having a C-shaped cross section as shown in FIG. 12 can be used.
  • the support member that supports the segment (carbon member) and the conductive member (metal ring) is not limited to a resin base.
  • the shape, position, and the like of the step portion 47 formed on the carbon member 46 can be appropriately changed, and the step portion 47 can be omitted.
  • a configuration that facilitates positioning of the carbon member 46 and the metal ring 45 may be employed. For example, as shown in FIG.
  • a taper 56 that can engage with each other is formed at a position where the carbon member 46 and the metal ring 45 face each other. After the carbon member 46 and the metal ring 45 are positioned by the taper 56, the tapers 56 may be brazed together. Alternatively, as shown in FIG. 14, a groove 57 is formed in the carbon member 46. After the end face of the metal ring 45 is inserted into the groove 57 and the carbon member 46 and the metal ring 45 are positioned, the engaging portion may be brazed.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the shapes of the metal ring and the carbon member.
  • a ring-shaped main body 60, a claw forming portion 61, and a hook 6 The conductive metal plate having 2 is pressed out.
  • the area of the main body 60 is made as small as possible in order to prevent the carbon member from cracking or cracking due to the distortion of the carbon member during the brazing material cooling.
  • the center of the nail forming portion 61 is split.
  • a metal ring 64 having claws 63 as a holding member for holding the resin base is formed.
  • the metal ring 64 and the disk-shaped carbon member 65 are brazed using a brazing material.
  • the base member 66 and the fitting part 67 are formed in the carbon member 65.
  • a radial slit 70 is formed in the carbon member 65 and the metal ring 64.
  • a plurality of substantially fan-shaped segments 71 insulated from each other and arranged radially, and a plurality of conductive members 72 joined to each of the segments 71 are formed.
  • the hook 62 of the conductive member 71 is bent outward, and a coil is connected to the hook 62.
  • FIG. 21 shows a cross-sectional view taken along the line XXI—XXI in FIG.
  • FIG. 22 shows a cross-sectional view taken along the line X ⁇ —X ⁇ in FIG.
  • the third embodiment differs from the first and second embodiments in the shapes of the metal ring and the carbon member.
  • a conductive metal plate having a ring-shaped main body portion 80, a hole 81, and a hook 82 is pressed out.
  • the hook 82 is bent outward to form a metal ring 83.
  • the metal ring 83 and the disk-shaped force-pon member 84 are brazed using a brazing material containing chromium and nickel.
  • a projection 85 is formed on the force-bonding member 84, and the carbon member 84 and the metal are formed by inserting the projection 85 of the carbon member 84 into the hole 81 of the metal ring 83.
  • the positioning of the ring 83 becomes easy. After positioning the carbon member 84 and the metal ring 83, the holes 81 and the projections 85 are brazed.
  • the end surface of the metal ring 83 to be brazed is formed so as to be as small as possible.
  • the inside of the metal ring 83 and the carbon member 84 is filled with resin to form a resin base 86.
  • a fitting hole 87 into which the armature shaft 8 is fitted is formed along the rotation center axis of the resin base 86.
  • a step portion 47 is formed on the carbon member 84 as in the first embodiment.
  • the metal ring 83 is formed by the projections 85 of the carbon member 84 projecting from the holes 81 of the metal ring 83, so that the carbon member 65 becomes an anchor of the resin base formed on the step portion 47. The portion is firmly held by the resin base 86.
  • a radial slit 88 is formed in the carbon member 84 and the metal ring 83.
  • a plurality of substantially fan-shaped segments 89 insulated from each other and arranged radially, and a plurality of conductive members 90 connected to each of the segments 89 are formed.
  • FIG. 29 shows a cross-sectional view taken along the line XXIX—XXIX of FIG.
  • the opening material used in the present invention is not limited to a brazing material containing nickel and chromium, and may be any brazing material that is not melted by heat when a coil is connected to a conductive member. Further, the brazing material used in the present invention is not limited to a brazing material containing nickel and chromium. ⁇ ⁇ It is sufficient that the brazing material has a small difference in thermal expansion coefficient between the material and the carbon member. In addition, the shape of the metal ring to the carbon member, the structure and method of the brazing portion between the metal ring and the carbon member, and the like can be variously changed.
  • the brazing material does not melt due to the heat generated when the coil is connected to the conductive member, the joining force between the carbon member (segment) and the metal ring (conductive member) is reduced. It does not decrease. In addition, there is no need to form a metal film such as a plating on the iron-bon member, so that the production is easy and the cost is low. Further, since the difference between the thermal expansion coefficient of the brazing material and the thermal expansion coefficient of the carbon member is small, it is possible to prevent the carbon member from cracking, cracking, or the like due to distortion during cooling of the brazing material after brazing.
  • the metal ring is configured so that the brazing area of the carbon member is reduced, it is possible to prevent the carbon member from being cracked or cracked due to distortion during cooling of the brazing material.
  • the metal plate forming the metal ring can be manufactured by press blanking, the manufacturing is easy and the cost is low.
  • the resin base is formed after bonding the carbon member and the metal ring, the firing temperature of the carbon member can be increased. Thereby, the resistance of the carbon member can be reduced, and the power loss can be reduced. Further, it is possible to prevent cracks or the like from being generated in the carbon member 46 due to heat generated when brazing the carbon member 46.
  • the commute of the present invention is not limited to the electric fuel pump of the in-tank type, and can be used as a commute of a rotating machine used in various fields.

Landscapes

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Description

明 細 書 セグメントの接合性を改善したコンミュテ一夕
[技術分野]
本発明は、 回転機のコンミュテ一夕、 特に電動式燃料ポンプに好適に用いるこ とができるコンミュテ—夕に関する。
[背景技術]
燃料を供給する燃料ポンプとして、 燃料タンク内部に設けられるィンタンク式 の電動式燃料ポンプが知られている。 このィンタンク式の電動式燃料ポンプでは 、 銅や銀により形成されたコンミュテ一夕を用いている。 しかしながら、 このよ うなコンミュテ一夕は、 アルコールが混入された混合燃料で使用すると、 燃料と 反応して腐食したり、 コンミュテ一夕の摩耗速度が速くなる。
そこで、 カーボンにより形成されたコンミュテ一夕が提案されている。 力一ボ ンは、 耐食性が良く寿命が長い、 また自己潤滑性があるためブラシとの摺動性が 良い。 カーボンにより形成された偏平型コンミュテ一夕の 1例の平面図を図 2に 、 斜視図を図 3に示す。 図 2及び図 3に示すように、 偏平型コンミュテ一夕は、 略扇形形状に形成されて放射状に配設された複数のセグメント 3 1、 各セグメン ト 3 1のそれぞれに電気的に接続されている銅等の導電性材料で形成された導電 性部材 3 2、 セグメント 3 1及び導電性部材 3 2を支持する絶縁性の樹脂基盤 3
0等により構成されている。 各セグメント 3 1は、 カーボンの粉末を圧粉成形し 、 加熱処理して形成される。 また、 導電性部材 3 2には、 ァーマチュア 7のコィ ルを接続するフック 3 3が形成されている。 セグメント 3 1の回転中心側にも樹 脂基盤 3 0が形成されている。 この回転中心側の樹脂基盤 3 0には、 モー夕のァ 一マチュア （回転子） の軸が嵌合される軸孔 3 5が形成されている。 セグメント
3 1及び導電性部材 3 2は、 半径方向のスリッ ト 3 4により他のセグメント 3 1 及び導電性部材 3 2と互いに絶縁されている。
このようなカーボンにより形成されるコンミュテ一夕の製造方法としては、 米 国特許第 5 1 7 5 4 6 3号に記載されているような製造方法が知られている。 こ の製造方法は、 先ず平行な表面を備えたリング状のカーボン部材の表面に接合を 可能にするための処理を施した後、 銅等の導電性材料により形成された金属リン グをハンダ付けにより接合する。 次に、 樹脂を充填して、 カーボン部材と金属リ ングを支持する樹脂基盤を形成する。 次に、 カーボン部材及び金属リングに半径 方向のスリット 3 4を加工してカーボン部材及び金属リングを分割し、 セグメン ト 3 1及び導電性部材 3 2を形成する。 次に、 導電性部材 3 2にァーマチュア （ 回転子） のコイルをハンダ付けあるいは熔接等により接続する。
この製造方法は、 カーボン部材と金属リングをハンダ付けにより接合している ため、 金属リングを分割した導電性部材にハンダ付けあるいは熔接等によってコ ィルを接続する際の熱によってハンダが溶けることがある。 ハンダが溶けると、 カーボン部材を分割したセグメントと導電性部材との接合力が減少し、 セグメン トが導電性部材から剥がれたり、 導電性を劣化させる恐れがある。
[発明の開示]
本発明の目的は、 セグメントと導電性部材との接合性を改善することにより、 導電性部材にコイルを接続する際の熱が加わっても、 導電性部材とセグメントの 熱膨張係数の差を緩和することでカーボン部材と導電性部材との接合力が減少す るのを防止するとともに導電性を良ぐすることである。
本発明では、 セグメント （カーボン部材） と導電性部材 （金属リング） とを、 導電性部材にコイルを接続する際の熱によって溶けないろう材を用いてろう付け する。 例えば、 ろう材としてニッケルとクロムを含むろう材を用いる。 これによ り、 導電性部材にコイルを接続する際の熱によってろう材が溶けることがない。 また、 セグメントと導電性部材との接合面積を少なくしている。 また、 セグメ ントの焼成温度をろう材の融点より高くしている。 これにより、 ろう材の冷却時 にセグメントにクラック等が発生するのを防止することができる。
本発明は、 以下に記載されている実施の形態の記載を図面を参照しながら読む ことで、 あるいは請求の範囲を読むことでよりょく理解される。 [図面の簡単な説明]
図 1は、 電動式燃料ポンプの概略図である。
図 2は、 カーボンにより形成されたコンミュテ一夕の平面図である。
図 3は、 カーボンにより形成されたコンミュテ—夕の斜視図である。
図 4は、 本発明の第 1の実施の形態のコンミュテ一夕を製造するために用いる 金属板を示す図である。
図 5は、 図 4に示す金属板により形成した金属リングを示す図である。
図 6は、 図 5に示す金属リングに力一ボン部材を接合する状態を示す図である 図 7は、 図 5に示す金属リングにカーボン部材を接合した図である。
図 8は、 図 7に示す金属リング及びカーボン部材を樹脂基盤と一体化した図で ある。
図 9は、 本発明の第 1の実施の形態のコンミュテ一夕を示す図である。
図 1 0は、 図 9の X— X線断面図である。
図 1 1は、 図 9の X I— X I線断面図である。
図 1 2は、 金属リングの爪の他の例を示す図である。
図 1 3は、 金属リングとカーボン部材を位置決めする構成を示す図である。 図 1 4は、 金属リングとカーボン部材を位置決めする構成の他の例を示す図で ある。 ·
図 1 5は、 本発明の第 2の実施の形態のコンミュテ一夕を製造するために用い る金属板を示す図である。
図 1 6は、 図 1 5に示す金属板により形成した金属リングを示す図である。 図 1 7は、 図 1 5に示す金属リングにカーボン部材を接合する状態を示す図で ある。
図 1 8は、 図 1 5に示す金属リングにカーボン部材を接合した図である。 図 1 9は、 図 1 8に示す金属リング及びカーボン部材を樹脂基盤と一体化した 図である。
図 2 0は、 本発明の第 2の実施の形態のコンミュテ一夕を示す図である。 図 2 1は、 図 2 0の X X I— X X I線断面図である。 図 2 2は、 図 2 1の Χ Χ Π— Χ Χ Π線断面図である。
図 2 3は、 本発明の第 3の実施の形態のコンミュテ一夕を製造するために用い る金属板を示す図である。
図 2 4は、 図 2 3に示す金属板により形成した金属リングを示す図である。 図 2 5は、 図 2 4に示す金属リングにカーボン部材を接合する状態を示す図で ある。
図 2 6は、 図 2 3に示す金属リングにカーボン部材を接合した図である。
図 2 7は、 図 2 6に示す金属リング及びカーボン部材を樹脂基盤と一体化した 図である。
図 2 8は、 本発明の第 3の実施の形態のコンミュテ一夕を示す図である。
図 2 9は、 図 2 8の X X I X— X X I X線断面図である。
図 3 0は、 力一ボン部材の曲げ強度とコンミュテ一夕の歩留り （良品率） との 関係を示す図である。
[発明を実施するための最良の形態]
[実施形態 1 ]
燃料タンク内部に設けられるィンタンク式の電動式燃料ポンプの 1例を図 1に 示す。
図 1に示す電動式燃料ポンプは、 円筒状に形成されたハウジング 3に組み込ま れたモ一夕部 1と、 その下部に組み込まれたポンプ部 2とで構成されている。 ハ ウジング 3の上下端部には、 モータカバー 4及びポンプカバー 5が取り付けられ ている。 軸 8の上下端部をモー夕カバ— 4及びポンプカバ— 5にそれぞれ軸受 9
1 0を介して支持することによって、 ァ一マチュア 7がモータ室 6内に回転可 能に配置されている。 ハウジング 3の内壁面には、 マグネッ ト 1 1が配設されて いる。 ァーマチュア 7には、 コイルと接続された複数のコンミュテ一夕 1 2が互 いに絶縁されて配設されている。 モ—夕カバー 4には、 ァ—マチュア 7のコンミ ュテ一夕 1 2と摺接するブラシ 1 3及びブラシ 1 3を付勢するスプリング 1 4が 組み込まれている。 ブラシ 1 3は、 チョークコイル 1 5を介して外部接続端子と 接続されている。 モ—夕カバー 4に設けた吐出口 1 6は、 チェックバルブ 1 7が 組み込まれており、 燃料供給パイプが接続される。 また、 ポンプカバー 5の下側 には、 ポンプポデ— 1 8がハウジング 3の下端部にかしめつけによって取り付け られている。 ポンプポデ— 1 8には、 燃料の入口穴 1 9が設けられている。 ボン プカバー 5には、 燃料の出口穴 2 0が設けられている。 ポンプポデー 1 8とボン プカバー 5により形成されるポンプ室には、 多数の羽根溝 2 2が円周方向に形成 されている円板状のインペラ 2 1が配設されている。 このインペラ 2 1は、 ァ— マチュア軸 8に嵌合によって連結されている。
このような電動式燃料ポンプでは、 モー夕部 1に通電してァーマチュア 7の軸 8を回転させると、 インペラ 2 1が回転駆動される。 これにより、 燃料タンク内 の燃料が入口穴 1 9より汲み上げられ、 出口穴 2 0からモータ室 6に入り、 吐出 口 1 6から燃料供給パイプに吐出される。
次に、 本発明のコンミュテ一夕の第 1の実施の形態を図 4〜図 9により説明す る。 なお、 本明細書では、 カーボン部材を分割したものをセグメントと表現し、 金属リングを分割したものを導電性部材と表現する。
先ず、 図 4に示すように、 本体部 4 0、 樹脂基盤を保持する爪 （保持部材） 4 1 、 4 2、 コイル接続用のフック 4 3を有する導電性の金属板をプレス抜きする 。 金属板としては、 導電性の良い銅あるいは銅合金製の金属板を用いるのが好ま しい。
•次に、 図 5に示すように、 金属板の本体部 4 0を円筒状に力—リングする。 そ して、 爪 4 1及び 4 2を円筒の内側に折り曲げるとともに、 フック 4 3を外側に 折り曲げて金属リング 4 5を成形する。 金属板として銅あるいは銅合金製の金属 板を用いると、 本体部 4 0や爪 4 1 、 4 2を加工する時の成形性が良い。
次に、 図 6及び図 7に示すように、 カーボンの粉末を圧粉成形及び加熱処理し てディスク状に形成したカーボン部材 4 6と金属リング 4 5をろう付けにより接 合する。
ここで、 カーボン部材 4 6を形成する力一ボンとの接合性がよいろう材として は、 チタン （T i )、 クロム （C r ) がある。 なお、 クロムは、 カーボンと結合 して金属間化合物であるクロムカーバイ トを形成する。 しかしながら、 チタンは 、 酸化し易いため真空中か不活性ガス中でないとろう付けできず、 コストが大で 、 量産性が悪い。 このため、 カーボン部材 4 6との接合性がよいろう材としては クロムが好適である。 一方、 金属リング 4 5を形成する銅や銅合金との接合性が よいろう材としては、 銀 （A g )、 銅 （C u )、 チタン （T i )、 ニッケル （N i ) がある。 しかしながら、 チタンは、 前記と同様の理由によって不適当である。 そして、 水銀、 銅、 ニッケルとクロムとの結合性 （合金性） について検討したと ころ、 ニッケルとクロムとの結合性が水銀や銅とクロムとの結合性に比して良好 であった。 また、 後述するように、 導電性部材にコイルを接続する時の熱によつ てセグメント （力一ボン部材） と導電性部材 （金属リング） との接合性が低下す るのを防止するためには、 ろう材の融点が導電性部材にコイルを接続する際の熱 によつて溶けない温度であることが必要である。 ろう材の融点はハンダ付けゃ熔 接時の温度より高く （例えば、 約 1 0 0 0 °C )、 この条件を満足している。 した がって、 力一ボン部材 4 6と金属リング 4 5を接合するろう材としては、 ニッケ ルとクロムを含むろう材が好適である。
ところで、 カーボン部材 4 6の熱膨張係数とろう材の熱膨張係数が異なつてい ると、 ろう材冷却時にカーボン部材 4 6に割れやクラック等が発生し易い。 しか しながら、 ろう材に用いているクロムとカーボン部材 4 6の熱膨張係数の差が小 さいため （クロムの熱膨張係数は 8 . 4 X 1 0— 6 Z°：、 力一ボンの熱膨張係数 は 7 X 1 0— 6 /°C )、 ろう付け後のろう材冷却時におけるカーボン部材 4 6とろ ぅ材の熱膨張係数の差によるカーボン部材 4 6の歪みが小さい。 このため、 ろう 材冷却時におけるカーボン部材 4 6の割れやクラック等の発生を防止することが できる。 この点からも、 クロムを含むろう材を用いる利点がある。
また、 ろう付け時の温度は金属リング 4 5の融点未満である必要がある。 本実施の形態では、 以上の条件を満足する口一材として、 ニッケルが主成分の クロムを含むロー材である J I S Z 3 2 6 5 B N i— 7を用いた。
また、 曲げ強度が小さい力一ボン部材 4 6を金属リング 4 5にろう付けすると 、 ろう付け時にカーボン部材 4 6にクラック等が発生し易いため、 コンミュテー 夕の歩留り （良品率） が悪い。 ニッケルとクロムを含むろう材を用いてろう付け した場合の力一ボン部材の曲げ強度とコンミュテ一夕の歩留りとの関係を図 3 0 に示す。 図 3 0に示すように、 カーボン部材の曲げ強度が 2 0 0 K g / c m 2よ り小さくなると歩留まりが悪い。 したがって、 カーボン部材 4 6としては、 曲げ 強度が 2 0 0 K g Z c m2以上のカーボン部材を用いるのが好ましい。
また、 ろう付け時の温度がカーボン部材 4 6の焼成温度より高いと、 ろう付け 時に力一ボン部材 4 6にクラックが発生し易い。 このため、 カーボン部材 4 6の 焼成温度をろう付け時の温度より高くするのが好ましい。 例えば、 焼成温度がろ いう材の融点より高いカーボンを用いる。 あるいは、 カーボン部材の焼成温度よ り低い融点を有するろう材を用いる。
図 5に示す金属リング 4 5にカーボン部材 4 6をろう付けする場合、 金属リン グ 4 5の端面、 すなわち板厚面 4 4がろう付けされるため、 カーボン部材 4 6の ろう付面の面積が少ない。 これにより、 ろう材冷却時におけるカーボン部材 4 6 とろう材の熱膨張係数の差によるカーボン部材 4 6の歪みが小さくなり、 カーボ ン部材 4 6に割れゃクラック等が発生するのを防止することができる。
次に、 図 8に示すように、 金属リング 4 5及びカーボン部材 4 6の内側に樹脂 を充填し、 金属リング 4 5及びカーボン部材 4 6を支持する樹脂基盤 4 8を成形 する。 この時、 樹脂基盤 4 8の回転中心軸に沿ってァーマチュアの軸 8が嵌合さ れる嵌合孔 4 9を形成する。 ここで、 金属リング 4 5には樹脂基盤 4 8を保持す る保持部材としての爪 4 1及び 4 2が形成されているため、 金属リング 4 5は樹 脂基盤 4 8に強固に支持される。 また、 カーボン部材 4 6には段部 4 7が形成さ れており； この段部 4 7によって樹脂基盤のアンカ—部が形成される。 これによ り、 カーボン部材 4 6は段部 4 7に形成されたアンカー部により樹脂基盤 4 8に 強固に支持される。
次に、 図 9に示すように、 カーボン部材 4 6及び金属リング 4 5に半径方向の スリット 5 0を加工する。 これにより、 互いに絶縁され、 放射状に配設された略 扇形形状の複数のセグメント 5 1、 各セグメント 5 1それぞれに接合された複数 の導電性部材 5 2が形成される。
次に、 導電性部材 5 2のフック 4 3にコイルをハンダ付け、 熔接等によって接 続する。 導電性部材 5 2は銅あるいは銅合金製の金属板で形成されているため、 熱伝導性がよく、 熔接によってコイルを容易に接続することができる。
図 9の X— X線断面図を図 1 0に、 X I— X I線断面図を図 1 1に示す。 以上のように、 力—ボン部材 4 6と金属リング 4 5をろう付けするろう材とし て力一ボン部材 4 6及び金属リング 4 5との接合性がよいろう材を用いたため、 カーボン部材 4 6にメツキ等の金属皮膜を形成する必要がなく、 製造が容易とな る。 また、 ろう材の融点が高いため、 導電性部材 5 2にフック 4 3にハンダ付け や熔接等によってコイルを接続する際の熱によりろう材が溶ける恐れがない。 こ のため、 セグメント 5 1と導電性部材 5 2間の接合力が低減することがない。 ま た、 樹脂基盤 4 8を形成する前にカーボン部材 4 6と金属リング 4 5を接合する ため、 焼成温度の高い力—ボンを使うことができる。 これにより、 カーボン部材 4 6の抵抗を小さくすることができ、 電力損失を減少させることができる。 さら に、 カーボン部材 4 6をろう付けする際の熱によってカーボン部材 4 6にクラッ ク等が発生するのを防止することができる。
なお、 樹脂基盤を保持する保持部材 （爪 4 1 、 4 2 ) の数や設置位置は適宜変 更可能であり、 さらに保持部材を省略することもできる。 また、 保持部材 （爪 4 1 、 4 2 ) の形状は種々変更可能である。 例えば、 図 1 2に示すような断面 C字 形状の保持部材 5 5を用いることもできる。 また、 セグメント （カーボン部材） および導電性部材 （金属リング） を支持する支持部材としては、 樹脂基盤に限定 されない。 また、 カーボン部材 4 6に形成する段部 4 7の形状、 位置等は適宜変 更可能であり、 さらに段部 4 7を省略することもできる。 また、 カーボン部材 4 6と金属リング 4 5の位置決めを容易にする構成とすることもできる。 例えば、 図 1 3に示すように、 カーボン部材 4 6と金属リング 4 5が対向する位置に互い に係合可能なテーパ 5 6を形成する。 このテーパ 5 6によりカーボン部材 4 6と 金属リング 4 5を位置決めした後、 テーパ 5 6同志をろう付けするようにしても よい。 あるいは、 図 1 4に示すように、 カーボン部材 4 6に溝 5 7を形成する。 この溝 5 7に金属リング 4 5の端面を挿入してカーボン部材 4 6と金属リング 4 5を位置決めした後、 係合部をろう付けするようにしてもよい。
次に、 本発明の第 2の実施の形態を図 1 5〜図 2 0により説明する。 第 2の実 施の形態は、 金属リング及びカーボン部材の形状が第 1の実施の形態と異なって いる。
先ず、 図 1 5に示すように、 リング状の本体部 6 0、 爪形成部 6 1、 フック 6 2を有する導電性の金属板をプレス抜きする。 なお、 ろう材冷却時における力一 ボン部材の歪によってカーボン部材に割れやクラック等が発生するのを防止する ために、 本体部 6 0の面積はできるだけ少なくする。
次に、 図 1 6に示すように、 爪形成部 6 1の中央部を割る。 これにより、 樹脂 基盤を保持する保持部材としての爪 6 3を有する金属リング 6 4が形成される。 次に、 図 1 7及び図 1 8に示すように、 金属リング 6 4とディスク状のカーボ ン部材 6 5をろう材を用いてろう付けする。 ここで、 力—ボン部材 6 5には、 基 部 6 6及び嵌合部 6 7が形成されている。 カーボン部材 6 5の嵌合部 6 7を金属 リング 6 4の内周穴に挿入することによって、 カーボン部材 6 5と金属リング 6 4の位置決めが容易となる。 力一ボン部材 6 5と金属リング 6 4を位置決めした 後、 金属リング 6 4の本体部 6 0とカーボン部材 6 5の基部 6 6が対向する部位 をろう付けして接合する。
次に、 図 1 9に示すように、 金属リング 6 4及びカーボン部材 6 5の内側に樹 脂を充填し、 樹脂基盤 6 8を成形する。 この時、 樹脂基盤 6 8の回転中心軸に沿 つてァーマチュアの軸 8が嵌合される嵌合孔 6 9を形成する。 なお、 カーボン部 材 6 5には、 第 1の実施の形態と同様の段部 4 7が形成されている。 これにより 、 金属リング 6 4は爪 6 3によって、 カーボン部材 6 5は段部 4 7に形成された 樹脂基盤のアンカー部によって樹脂基盤 6 8に強固に保持される。
次に、 図 2 0に示すように、 カーボン部材 6 5及び金属リング ·6 4に半径方向 のスリット 7 0を加工する。 これにより、 互いに絶縁され、 放射状に配設された 略扇形形状の複数のセグメント 7 1、 各セグメント 7 1それぞれに接合された複 数の導電性部材 7 2を形成する。
次に、 導電性部材 7 1のフック 6 2を外方に折り曲げ、 フック 6 2にコイルを 接続する。
図 2 0の X X I —X X I線断面図を図 2 1に示す。 また、 図 2 1の Χ Χ Π— X Χ Π線断面図を図 2 2に示す。
次に、 本発明の第 3の実施の形態を図 2 3〜図 2 8により説明する。 第 3の実 施の形態は、 金属リング及びカーボン部材の形状が第 1の実施の形態及び第 2の 実施の形態と異なっている。 先ず、 図 2 3に示すように、 リング状の本体部 8 0、 孔 8 1、 フック 8 2を有 する導電性の金属板をプレス抜きする。
次に、 図 2 4に示すように、 フック 8 2を外方に折り曲げて金属リング 8 3を 形成する。
次に、 図 2 5及び図 2 6に示すように、 金属リング 8 3とディスク状の力—ポ ン部材 8 4をクロムとニッケルを含むろう材を用いてろう付けする。 ここで、 力 一ボン部材 8 4には突起部 8 5が形成されており、 カーボン部材 8 4の突起部 8 5を金属リング 8 3の孔 8 1に挿入することによってカーボン部材 8 4と金属リ ング 8 3の位置決めが容易となる。 カーボン部材 8 4と金属リング 8 3の位置決 めを行った後、 孔 8 1と突起部 8 5をろう付する。 ここで、 ろう材冷却時におけ る力一ボン部材 8 4の歪によってカーボン部材 8 4に割れやクラック等が発生す るのを防止するために、 ろう付けされる金属リング 8 3の端面、 すなわち孔 8 1 の周面はできるだけ少なくなるように形成されている。
次に、 図 2 7に示すように、 金属リング 8 3及びカーボン部材 8 4の内側に樹 脂を充填し、 樹脂基盤 8 6を成形する。 この時、 樹脂基盤 8 6の回転中心軸に沿 つてァ—マチュアの軸 8が嵌合される嵌合孔 8 7を形成する。 ここで、 カーボン 部材 8 4には、 第 1の実施の形態と同様に段部 4 7が形成されている。 これによ り、 金属リング 8 3は金属リング 8 3の孔 8 1から飛び出しているカーボン部材 8 4の突起部 8 5により、 カーボン部材 6 5は段部 4 7に形成された樹脂基盤の アンカー部により樹脂基盤 8 6に強固に保持される。
次に、 図 2 8に示すように、 カーボン部材 8 4及び金属リング 8 3に半径方向 のスリット 8 8を加工する。 これにより、 互いに絶縁され、 放射状に配設された 略扇形形状の複数のセグメント 8 9、 各セグメント 8 9それぞれに接続された複 数の導電性部材 9 0が形成される。
次に、 導電性部材 9 0のフック 8 2にコイルを接続する。
図 2 8の X X I X— X X I X線断面図を図 2 9に示す。
本発明で用いる口一材は、 ニッケル及びクロムを含むろう材に限定されず、 導 電性部材にコイルを接続する時の熱によって溶けないろう材であればよい。 また 、 本発明で用いるろう材は、 ニッケル及びクロムを含むろう材に限定されず、 ろ ぅ材とカーボン部材の熱膨張係数の差が小さいろう材であればよい。 また、 金属 リングゃカーボン部材の形状、 金属リングとカーボン部材のろう付け部の構造や 方法等は種々変更可能である。
以上のように、 本発明のコンミュテ一夕は、 導電性部材にコイルを接続する際 の熱によってろう材が溶けないため、 カーボン部材 （セグメント） と金属リング (導電性部材） との接合力が減少することがない。 また、 力—ボン部材にメツキ 等の金属皮膜を形成する必要がなく、 製造が容易であり、 コストが安くなる。 ま た、 ろう材とカーボン部材の熱膨張係数の差が小さいため、 ろう付け後のろう材 冷却時の歪みによってカーボン部材に割れやクラック等が発生するのを防止する ことができる。 また、 カーボン部材のろう付面積が少なくなるように金属リング を構成しているため、 ろう材冷却時の歪みによってカーボン部材に割れやクラッ ク等が発生するのを防止することができる。 また、 金属リングを形成する金属板 をプレス抜きによって製造することができるため、 製造が容易であり、 コストが 安くなる。 また、 カーボン部材と金属リングを接着した後に樹脂基盤を形成する ため、 カーボン部材の焼成温度を高くすることができる。 これにより、 カーボン 部材の抵抗を小さくすることができ、 電力損失を減少させることができる。 さら に、 力一ボン部材 4 6をろう付けする際の熱によってカーボン部材 4 6にクラッ ク等が発生するのを防止することができる。 また、 本発明のコンミュテ一夕は、 ィンタンク式の電動式燃料ポンプに限らず、 種々の分野で用いられている回転機 のコンミュテ一夕として用いることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 力一ボンにより形成されたセグメントと、 コイルが接続される導電性部材 と、 前記セグメントおよび導電性部材を支持する支持部材とを備えるコンミュテ ―夕において、 前記セグメントと導電性部材をろう材を用いてろう付けするとと もに、 前記ろう材として前記導電性部材にコイルを接続する時の温度より高い融 点を有するろう材を用いたコンミュテ一夕。
2 . 請求項 1に記載のコンミュテ一夕であって、 前記導電性部材は銅により形成 され、 前記ろぅ材はニッケルとクロムを含むろぅ材であるコンミュテ一夕。
3 . 請求項 1に記載のコンミュテ一夕であって、 前記セグメントは、 焼成温度が ろう付け時の温度より高い材料によって形成されているコンミュテ一夕
4 . 請求項 1に記載のコンミュテ一夕であって、 ろう付け時の温度を前記導電性 部材の融点未満としたコンミュテ一夕。
5 . 請求項 1に記載のコンミュテ一夕であって、 前記セグメントの曲げ強度を 2 0 0 K g / c m 2以上としたコンミュテ一夕。
6 . 請求項 1に記載のコンミュテ一夕であって、 前記導電部材にはコイルを接続 するフックが一体成形されているコンミュテ一夕。
7 . 請求項 6に記載のコンミュテ一夕であって、 前記支持部材は樹脂により形成 され、 前記導電性部材には前記支持部材を保持する保持部材がー体成形されてい るコンミユア一夕。 · -
8 . 力一ボンにより形成されたセグメントと、 コイルが接続される導電性部材と 、 前記セグメントおよび導電性部材を支持する支持部材とを備える電動式燃料ポ ンプのコンミュテ一夕において、 前記セグメントと導電性部材を、 前記導電性部 材にコイルを接続する時の温度より高い融点を有するろう材を用いてろう付けし た電動式燃料ポンプのコンミュテ一夕。
9 . 請求項 8に記載の電動式燃料ポンプのコンミュテ一夕であって、 前記セグメ ン卜の曲げ強度は 2 0 0 K g Z c m 2である電動式燃料ポンプのコンミュテ一夕
1 0 . カーボンにより形成されたセグメントと、 コイルが接続される導電性部材 と、 前記セグメントおよび導電性部材を支持する支持部材とを備えるコンミュテ 一夕の製造方法において、
銅により形成された金属リングとカーボン部材を、 前記導電性部材にコイルを 接続する時の温度より高い融点を有するろう材を用いてろう付けするステップと 前記金属リング及び力一ボン部材に樹脂基盤を形成するステップと、 前記金属リング及びカーボン部材にスリットを加工してセグメント及び導電性 部材を形成するステップと
を備えるコンミュテ一夕の製造方法。
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