JP2001525160A - 整流子機械用の回転子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転子軸（１０）と、回転子巻線（１４）を収容する回転子体（１１）と、整流子（１２）とが設けられており、該整流子（１２）が、前記回転子軸（１０）の外周に相対回動不能に固着された絶縁材体（１６）と、該絶縁材体（１６）の外周に配置されていて前記回転子巻線（１４）の接続ワイヤ（１５）を接続するために屈曲された接続タグ（１８）をもった多数の整流子片（１７）とを有する形式の整流子機械用の回転子において、回転子の幾何学的形状を変化させることなく接続タグ（１８）と接続ワイヤ（１５）とを機械的に結合して電気的に接続するための有利な超音波式捩り溶接法を採用できるようにするために、絶縁材体（１６）が、該絶縁材体に対面配設された方の回転子体（１１）の端面に軸方向で支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】 整流子機械用の回転子 背景技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、整流子機械用の回転子に 関する。 国際公開第９０／０４８６４号パンフレットに基づいて公知になっている前記 形式の回転子の場合、コレクタ片又は整流子片における接続タグは、整流子片の 方へ向かって鋭角に曲げ戻されたフックとして形成されており、該フックのフッ ク基部に夫々１本の巻線ワイヤが囲繞している。巻線ワイヤと接続タグとの間の 電気的かつ機械的な結合は、フックを折り曲げることによって、かつフック端部 を整流子片に超音波溶接することによって行なわれ、このために超音波式捩り溶 接装置のソノトロード（ソノ電極）が曲げ工具として同時に併用される。 整流子片の接続タグに巻線ワイヤを固定するためにドイツ連邦共和国登録実用 新案第８９０２５６２号明細書に基づいて公知になっている超音波式捩り溶接装 置は、接続タグの周りに巻成された巻線ワイヤのワインディングに軸方向力で接 圧される、高周波数の機械的振動を発生するソノトロードと、溶接プロセス中に 前記接続タグを支持するアンビルとを備えているが、 この公知の超音波式捩り溶接装置の場合、前記アンビルと各接続タグの自由端部 とは、ソノトロード接圧力とソノトロード振動を接圧方向に対して横方向に受け る支持面を有し、該支持面は、溶接プロセスの開始前に前記のアンビルと接続タ グとの相対運動によって互いに当接させられる。ソノトロード軸線に対して半径 方向に供給されるアンビルに形成された支持面はその場合、整流子片の接続タグ の、ソノトロードから離反した方の背面側に係合するので、ソノトロードの軸方 向圧力を更に吸収する。ソノトロードは、巻線ワイヤに接圧される扁平なリング 状の溶接面を有している。 前記の両公知例の場合、超音波式捩り溶接法を使用するためには共に、巻線ワ イヤを受ける接続タグの幾何学的形状を特別に成形する必要があり、かつ回転子 巻線の特別の巻成技術も必要になる。そればかりでなく、アンビルの支持面を半 径方向で接続タグの後方に導けるようにするために、回転子体と整流子との間に 或る最小限度の間隔が必要である。 発明の利点 請求項１又は請求項７又は請求項９の特徴部に記載した構成手段を有する本発 明の回転子は、超音波式捩り溶接をその製作技術上の利点と相俟って、従来慣用 の回転子の場合にも、回転子の幾何学的形状を僅かに変更するだけで、或いは全 く変更させずに使用できるという利点を有している。 請求項１に記載したように、本発明のように回転子体に整流子を完全に支持す ることによって、溶接時に整流子が回転子軸上をシフトすることを防止できるの で、ソノトロードの大きな軸方向力を吸収するために特別のアンビルは必要なく なる。絶対に必要という訳ではないが、場合によっては必要になるところの、接 続タグに対して作用する僅かな残留軸方向力を吸収するためには、アンビルの適 当な小体積支持面を回転子軸に対して半径方向に供給すれば充分であり、また従 来慣用の回転子の場合も、回転子体における回転子巻線の巻成ヘッドと整流子に おける接続タグとの間には（もしくは回転子体の切欠部によって）回転子軸を供 給するのに充分なスペースが存在している。 択一的にかつ接続タグの幾何学的形状に関連して本発明の有利な実施形態によ れば、接続タグを、少なくとも整流子片の屈曲領域内において絶縁材体に軸方向 で支持することが可能である。 請求項７に記載したように択一的又は付加的に接続タグを約９０°外向きに屈 曲し、かつ接続タグの端部をフック状に屈曲して、接続タグに巻掛けられた接続 ワイヤが溶接工程時に滑落するのを防止する防護フックを形成することによって 、従来技術による製品に全く類似した自動的に実施可能なフック留め技術が実現 される。本発明の有利な実施形態によれば巻線巻成操作のための巻線ワイヤの付 加的な確保は、接続タグの 自由端部をＴ字形に形成することによって得られる。 請求項９及び１０に記載した本発明の、択一的に改善された実施形態のように 、ワイヤ捕捉突起が、約１３５°外向きに屈曲された接続タグの、整流子片に面 した方の内面に設けられると、慣用の回転子において、従来のフック留め技術を 維持することが可能になり、その場合、溶接工程時に接続ワイヤがアングル基底 又はフック基底内へ滑り込むのをワイヤ捕捉突起が防止する。 回転子を本発明のように構成することを実現するための超音波式捩り溶接装置 は請求項１１に記載されている。 溶接工程時の接続ワイヤワインデイングの滑落を防止するために接続タグに変 更を加えることを避けようとする場合、請求項９及び請求項１３に記載した超音 波式捩り溶接装置の択一的な実施形態に示したように、接続タグのワイヤ捕捉突 起を、溶接工程時に接続タグを支持するアンビルの支持面に変移させることが可 能である。このために請求項１３に記載した超音波式捩り溶接装置では、ソノト ロード軸線に対して４５°の角度で延びるアンビルの支持面は、ワイヤ締付けセ グメントを有しており、該ワイヤ締付けセグメントは、整流子片から離反した方 の接続タグの外面に支持面を当接させた後に、各接続タグの少なくとも一方の側 で、前記の接続タグと整流子片との間に形成されるア ングル基底又はフック基底の領域内において前記接続タグの内面を超えて突出し ている。 その他の従属請求項に記載した手段によって、請求項１、請求項７又は請求項 ９及び請求項１０に記載した回転子の有利な構成及び改善が可能になる。 図面 図１は整流子機械用の回転子の概略的な縦断面図である。 図２は回転子巻線を省いて図１の矢印ＩＩの方向で見た回転子部分の概略的な 端面図である。 図３は第２実施例による回転子部分の概略的な縦断面図である。 図４は図３の矢印ＩＶの方向で見た図３に示した回転子の整流子部分の概略的 な端面図である。 図５は第３実施例による回転子用整流子の変化形態の概略的な縦断面図である 。 図６は図５の矢印ＶＩの方向で見た整流子部分の概略的な端面図である。 図７は整流子の変化形態の図６相当の概略的な端面図である。 図８は図１に示した回転子用の整流子の変化形態並びに超音波式捩り溶接装置 部分の概略的な縦断面図である。 図９は図８に鎖線円ＩＸで囲んだ部分の概略的な拡大図である。 図１０は図８に示した整流子の整流子片の変化形態の図９相当の拡大図である 。 実施例の説明 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。 図１に縦断面図で概略的に図示した整流子機械用又はコレクタ機械用の回転子 又は電機子は、機械ケーシング内に回転支承するための回転子軸１０を有してお り、該回転子軸は、成層薄板パケットとして形成された回転子体１１と整流子１ ２とを支持している。回転子体１１は、全周にわたって均等分配して配置された 複数の軸方向溝１３（図２）を有し、該軸方向溝内には電機子巻線又は回転子巻 線１４が収容されている。回転子巻線１４は複数の巻線コイルで構成されており 、該巻線コイルは接続ワイヤ１５を介して整流子１２と電気的に接続されている 。整流子１２は、回転子軸１０の周面に相対回動不能に固着されている絶縁材体 １６と、該絶縁材体１６の外周に配置されていて該絶縁材体の周方向で見て絶縁 ギャップと共に並列的に位置して軸平行に延びる多数のコレクタ片又は整流子片 １７を有している。回転子体１１に面した方の各整流子片１７の端部から夫々、 接続タグ１８が一体に半径方向外向きに屈曲されており、該接続タグは前記接続 ワイヤ１５を保持している。その場合、整流子１２の各整流子片１７は、接続ワ イヤ１５を介して回転子巻線１４の巻線コイルに接続されている。接続ワイヤ１ ５は、回転子巻線を自動巻成する場合に、図２において１つの接続タグ１８につ いて図示したように、例えばα形懸着技術を用いて、接続タグ１８をめぐって巻 掛けられる。その場合、接続タグ１８の各自由端部に形成された横ウェブ１８１ は、接続タグ１８から接続ワイヤ１５が滑り落ちるのを防止する。 回転子巻線１４の接続ワイヤ１５と整流子片１７の接続タグ１８との機械的結 合は、それ自体公知の超音波式捩り溶接法によって行なわれ、この溶接法では、 図１に破線で略示した中空円筒形のソノトロード２０が、整流子１２の外周に遊 びをもって被せ嵌められ、かつソノトロード２０の端面に存在する扁平なリング 状の溶接面２１でもって、接続タグ１８の表面に接続ワイヤ１５が接圧される。 溶接動作時にソノトロード２０は、極めて小さな振幅を伴う高周波数の捩り振動 を行ない、しかもソノトロードの溶接面２１は、例えば約１００Ｎの軸方向力で 接続ワイヤ１５に対して加圧される。整流子１２が溶接プロセス時にソノトロー ド２０の前記軸方向力を、損傷無く、或いは回転子軸１０上をずれること無く吸 収できるようにするために、絶縁材体１６は、回転子軸１０の周面に相対回動不 能に固着している回転子体１１の、前記絶縁材体に面した端面１１１に軸方向で 支持されている。図１に示した実施例では、絶縁材体１６の支持は、この絶縁材 体１６の端面に一体的に凸設成形されたカラー１６１ によって行なわれ、該カラーの外径は、絶縁材体１６の外径に対比して減径され ている。絶縁材体１６には、なお付加的に半径方向フランジ１６２が形成されて おり、該半径方向フランジは、接続タグ１８を、整流子片１７近くの屈曲域で支 持するために役立つ。 図３に示した実施例ではカラー１６１’は、絶縁材体１６の外径よりも大きな 外径を有するように形成されているので、異なった外径を有する絶縁材体１６の 区分の移行部に半径方向肩１６３が生じ、該半径方向肩は同じく接続タグ１８を 屈曲域で支持するために使用される。 図５に示した実施例では、回転子体１１の端面１１１における整流子１２もし くは絶縁材体１６の支持は、絶縁材体１６と回転子体１１との互いに向き合った 端面間に配置されていて回転子軸１０に被せ嵌められた金属、プラスチック又は 紙等から成る支持スリーブ１９によって行なわれる。本実施例でも絶縁材体１６ は、整流子片１７の近くで接続タグ１８の屈曲域を支持するために半径方向フラ ンジ１６２を有している。或いは択一的に、回転子体１１における絶縁材体１６ の支持を、該絶縁材体１６又は回転子体１１に沿って膠着された殊にエポキシ樹 脂から成る粉末層によって行なうことも可能である。 図１に破線で図示したように、溶接操作時に、半径方向フランジ１６２を超え て張出す接続タグ１８の端 部域を、更に付加的にアンビル２３の支持面２２によって軸方向で支持すること も可能である。前記支持面２２はその場合、半径方向に供給され、そのためにア ンビル２３は、夫々１つの半割リング状の支持面２２を有する２つの半割体に分 割されている。なお前記半割リング状の支持面２２は、ソノトロード軸線に対し て半径方向に延びている。但し前記支持面２２は、接続タグ１８が半径方向に長 く突出して半径方向フランジ１６２を超えて比較的大幅に張出す場合にだけ必要 であり、かつソノトロード２０のなお僅かな軸方向力を吸収せねばならない。 図３に示した回転子の実施例では、絶縁材体１６の外周を超えて張出す接続タ グ１８の張出し域を、溶接操作中にアンビルの支持面２２を軸方向に供給するこ とによって支持することも可能である。この支持面２２は、複数の支持ピン２４ の端面によって形成され、前記支持ピンは、回転子軸１０に対して平行に、回転 子体１１内に穿設された複数の切欠部１１２を貫通して導かれ、かつ、回転子体 １１に面した接続タグ１８の背面側に当接される。 図１〜図７に図示した整流子１２の場合、接続タグ１８は整流子片１７から直 角に屈曲されている。回転子巻線１４の自動巻成時及び接続タグ１８に接続ワイ ヤ１５を留める同時的な懸着操作時に半径方向外向きの接続タグ１８からの接続 ワイヤ１５の滑落を防止す るための防護対策が、接続タグ１８の自由端部に講じられている。図１と図２並 びに図３と図４に示した両整流子１２では前記防護対策は、接続タグ１８の自由 端部に設けた横ウェブ１８１によって実現されている。慣用の方式で巻成された 回転子の場合にも超音波式捩り溶接法を使用できるようにするために、溶接プロ セス中に、接続タグ１８に巻掛けられた接続ワイヤ１８の滑落を阻止することが 必要である。このために図５に示した整流子の場合、接続タグ１８の自由端部の 終端区分１８２がフック状に、しかも該フックを回転子体１１から離反する方向 に向くように、屈曲されている。接続ワイヤ１５の懸着時にワイヤを付加的に防 護するために、フック状の終端区分１８２を、図７に示したように更にＴ字形に 形成しておくことも可能である。ソノトロード２０を接続ワイヤ１５に接圧する 際に、該接続ワイヤ１５は接続タグ１８の終端区分１８２に支持されるので、ソ ノトロード２０の溶接面２１の下へ滑り落ちることはない。 図８に示した整流子１２では、接続タグ１８は整流子片１７から約１３５°の 曲げ返し角度にわたって曲げられているので、接続タグ１８は整流子片１７と約 ４５°の鋭角を成している。このように形成された整流子１２を有する回転子の 場合に超音波式捩り溶接法を導入できるようにするために、溶接装置のソノトロ ード２０は変形され、しかも該ソノトロードのリング 状の溶接面２１’がソノトロード軸線と約１３５°の角度を成し、ひいては整流 子片１７の方に面した接続タグ１８の内面１８３に対してほぼ平行に延びるよう に、斜め面取りを施されている。従ってソノトロード２０の溶接面２１’は接続 タグ１８と整流子片１７との間のＶ字形のアングル基底又はフック基底内へ潜入 し、接続ワイヤ１８を接続タグ１８の内面１８３に沿って外向きに溶接する。 溶接動作時に接続タグ１８に対して作用するソノトロード２０の軸方向力は、 （該軸方向力がカラー１６１を介して回転子体１１に支持される絶縁材体１６に よって吸収されない限り）ここでは２つの半割体に分割され、ソノトロード軸線 に対して半径方向に供給されるアンビル２３によって吸収される。アンビル２３ は、接続タグ１８の外面に半割リング状に当接する２つの支持面２２’を有し、 両支持面は、ソノトロード軸線と４５°の角度を成し、ひいてはソノトロード２ ０の、斜め面取りの施されたリング状の溶接面２１’に対して平行に延びている 。 溶接動作中に、接続タグ１８をめぐって例えばα形懸着方式で巻がけられた接 続ワイヤ１５がフック基底内へ滑落するのを防止するために、図９及び図１０に 図示した２つの択一的な手段が講じられている。図９ではアンビル２３の支持面 ２２’は、多数のワイヤ締付けセグメント２５を有し、該ワイヤ締付けセグメン トは、支持面２２’が整流子片１７の外面１８４に当接する際に各接続タグ１８ の少なくとも一方の側でフック基底の領域内において接続タグ１８の内面１８３ を超えて突出し、従って接続タグ１８の内面１８３とソノトロード２０の溶接面 ２１’との間の自由ギャップを、フック基底の方へ向かって狭めており、これに よってフック基底への接続ワイヤ１５の滑り込みを防止する。 図１０に示した実施例では、全整流子片１７の接続タグ１８の内面１８３に沿 って夫々１つのワイヤ捕捉突起２６が形成されており、該ワイヤ捕捉突起は、接 続タグ１８と整流子片１７との間に形成されたフック基底の領域で接続タグ１８ の内面１８３を超えて直角に突出しており、かつ接続ワイヤ１５のためのストッ パを形成している。これによって同じくフック基底の方向への接続ワイヤ１５の 滑落が防止される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．整流子機械用の回転子であって、１本の回転子軸（１０）と、１つの回転子 巻線（１４）と、１つの整流子（１２）とが設けられており、前記回転子巻線（ １４）が、前記回転子軸（１０）の外周に相対回動不能に固着されている回転子 体（１１）内に収容されており、前記整流子（１２）が、前記回転子軸（１０） の外周に相対回動不能に固着されている１つの絶縁材体（１６）と、該絶縁材体 （１６）の外周に配置され該絶縁材体の周方向に絶縁ギャップをもって相互に並 置されて軸方向に延びる多数の整流子片（１７）とを有しており、前記回転子体 （１１）に面した方の前記整流子片の各端部から、前記回転子巻線（１４）の接 続ワイヤ（１５）を接続するための接続タグ（１８）を半径方向に屈曲させた形 式のものにおいて、 絶縁材体（１６）が、該絶縁材体に面した方の回転子体（１１）の端面（１ １１）に軸方向で支持されていることを特徴とする、整流子機械用の回転子。 ２．接続タグ（１８）が少なくとも整流子片（１７）の屈曲領域内において絶縁 材体（１６）に軸方向で支持されている、請求項１記載の回転子。 ３．絶縁材体（１６）が、該絶縁材体（１６）の端面 側に突出する一体成形されたカラー（１６１，１６１’）によって、回転子体（ １１）に軸方向で支持されている、請求項１又は２記載の回転子。 ４．絶縁材体（１６）が、該絶縁材体（１６）と回転子体（１１）との互いに面 した方の端面間に配置された支持スリーブ（１９）によって、前記回転子体（１ １）に軸方向で支持されている、請求項１又は２記載の回転子。 ５．支持スリーブ（１９）が金属、プラスチック又は紙から成っている、請求項 ４記載の回転子。 ６．絶縁材体（１６）が、該絶縁材体（１６）又は回転子体（１１）に沿って膠 着されたエポキシ樹脂のような粉末層によって、前記回転子体（１１）に軸方向 で支持されている、請求項１又は２記載の回転子。 ７．請求項１の上位概念部に記載した形式の整流子機械用の回転子において、接 続タグ（１８）が整流子片（１７）と約９０°の角度を成しており、各接続タグ （１８）の自由端部の終端区分（１８２）が、回転子体（１１）から離反する方 向に向くようにフック状に屈曲されていることを特徴とする、整流子機械用の回 転子。 ８．フック状に屈曲された終端区分（１８２）がＴ字形に形成されている、請求 項７記載の回転子。 ９．請求項１の上位概念部に記載した形式の整流子機 械用の回転子において、接続タグ（１８）が整流子片（１７）と約４５°の角度 を成していることを特徴とする、整流子機械用の回転子。 １０．整流子片（１７）の方に面していて傾斜した接続タグ（１８）の各内面（ １８３）に、該内面（１８３）から離反する方向に向いたワイヤ捕捉突起（２６ ）が夫々配置されている、請求項９記載の回転子。 １１．請求項９および請求項１０に記載の回転子の、接続タグ（１８）に巻掛け られた接続ワイヤ（１５）に超音波式捩り溶接を施すための超音波式捩り溶接装 置であって、高周波数の機械的な捩り振動を発生させる、回転子軸（１０）に対 して共軸のソノトロード（２０）が設けられており、該ソノトロードが、その端 面側に整流子軸線に対して同心的に形成されたリング状の溶接面（２１’）によ って巻線接続ワイヤ（１５）に接圧される形式のものにおいて、 ソノトロード軸線と約１３５°の角度を成し、ひいては整流子片（１７）に 面した方の接続タグ（１８）の内面（１８３）に対してほぼ平行に延びるように 溶接面（２１’）が斜め面取りを施されていることを特徴とする、超音波式捩り 溶接装置。 １２．ソノトロード軸線に対して半径方向に供給可能なアンビル（２３）が、整 流子片（１７）から離反 した方の接続タグ（１８）の外面（１８４）に当接するために、ソノトロード軸 線に対して約４５°の角度で延びる支持面（２２’）を有している、請求項１１ 記載の超音波式捩り溶接装置。 １３．請求項９に記載の回転子の、接続タグ（１８）に巻掛けられた接続ワイヤ （１５）に超音波式捩り溶接を施すための超音波式捩り溶接装置であって、高周 波数の機械的な捩り振動を発生させる、回転子軸（１０）に対して共軸のソノト ロード（２０）が設けられており、該ソノトロードが、その端面側に整流子軸線 に対して同心的に形成されたリング状の溶接面（２１’）によって巻線接続ワイ ヤ（１５）に接圧されており、溶接操作中に接続タグ（１８）を支持するための アンビル（２３）が設けられている形式のものにおいて、 ソノトロード軸線と約１３５°の角度を成して、整流子片（１７）に面した 方の接続タグ（１８）の内面（１８３）に対してほぼ平行に延びるようにソノト ロード（２０）の溶接面（２１’）が斜め面取りを施されており、整流子片（１ ７）から離反した方の接続タグ（１８）の外面（１８４）に当接する、前記ソノ トロード軸線に対して約４５°の角度で延びる支持面（２２’）がアンビル（２ ３）に設けられており、該支持面（２２’）に多数のワイヤ締付けセグメント（ ２５）が設けられており、該ワイ ヤ締付けセグメントが、前記支持面（２２’）を前記接続タグ（１８）の外面に 当接させた後に、各接続タグ（１８）の少なくとも一方の側で、前記の接続タグ と整流子片（１７）との間に形成されるアングル基底又はフック基底の領域内に おいて前記接続タグ（１８）の内面（１８３）を越えて突出していることを特徴 とする、超音波式捩り溶接装置。 １４．アンビル（２３）の支持面（２２’）が、ソノトロード軸線に対して半径 方向に接続タグ（１８）へガイドされて其処に当接されている、請求項１３記載 の超音波式捩り溶接装置。