TWI238585B - Commutator for an electric machine and method for manufacturing same - Google Patents

Description

1238585 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、、本發明係關於-種如申請專利範圍第i項前序部分所 述之電動機之整流裝置和以及如申請專利範圍第i 3項所述 之整流裝置製造方法。 【先前技術】 文六白知之整流裝置主要有兩種不同的結構，一種為鼓式 U裝置’另-種為平面式整流裝置，其中鼓式整流裝置 具有一圓柱狀、繞設於整流器軸線之刷體滑動面，而平面 弋t μ咸置之刷體滑動平面則設於一垂直於該整流器軸線 之平面上。於豉式整流裝置内、一般為外膜狀之載體的功 用在於： 1 ·固疋金屬導體部於其預定之位置； 2.隔離複數個別導體部； 3·固疋整流為於具有該整流器之電動機之轉子軸上；以及 4.避免導體部與轉子軸接觸。 、為了達到上述功能，該載體通常由具有隔絕功能、材 料以合成樹脂為基礎之成形材料製成，該成形材料於一射 、—Γ.之相對應的成形中空體内，環繞導體部的錨狀體來 進行壓迫，而讓該錨狀體穩固地植設於載體1内。 關於兩種不同結構之整流器的製造，可使用個別預先 製=的導體部或是一環繞該導體部的導體管，而後者所述 之導體管於射入載體後’藉由切割或扭旋的方式而分成個 別隔離之導體部。 1238585 習知技術中亦有整流器之載體不是或不只是由成形材 料所構成者，代表者為歐盟專利Ep 〇325353 B1以及德 專利DE 19642138 A1，其中分別描述了一鼓式整流襄置 個，導體部，其預先組裝於一由塑料組成之事先做好的組 裝監上，該組裝籃於事後的程序中係以成形材料環射形 成，故而藉此方式來形成整流器之整合結構。依據德國專 37UG98 A卜其中該載體包括了 _由金屬或隔絕材質 製成之套膜狀轂件以及-薄壁狀的絕緣套（軟管式、捲 膠膜或其它）。而導體部係繞設於該載體上，並藉由一保: 環而對載體作固定。於導體部之間所形成的空間得以：、； tr要’用成形材料來填充。與整流器有關的結構有 者夕樣化的设計，而其恰可證明對符合實際應用的整流器 =量需求。同時亦可看出其仍有著許多問題，至今仍待 戈的仙在於，f知整流11有著許多不同的要 度寻）低製&成本、尚可靠性和使用壽合辇 s 後兩個要求標準而言，則端視導體部3的設計结構而〜最 而當整流器的载體是以合成樹脂的材料為基礎而°製成：，。 = 可靠性和使用壽命卻因為其有助於漏流形 成的U象而必需犧牲了，特 且於諸導體部之間之载體暴露無遮之表面 面’该類m其龍由相對抗漏材 亦僅具有較短的使用壽命，因為該結構之成載：上成對者較 1238585 低的尺寸安定性。因此，在運作中之刷體活動平面，特別 是在溫度增高時，鼓式整流裝置會有失圓（out of round) 現象，而平面式整流器會有不平坦的現象發生。 【發明内容】 因此，本發明的目的在於研創一電動機之整流裝置， 其具有造價相對低廉，並且在高可靠性和壽命下同時具有 高效率的特性，特別是在高電流強度時者為甚。 上述的目的得依申請專利範圍第丨項和第13項中所述 之特欲來達成。於附屬申請專利範圍中陳述了本發明有利 的設計。 本發明的特色在於，載體具有由不同成形材料製成、 形狀對應抵壓之兩區域，—為載體基部，另—為漏流保護 層，以及彳工向向外呈開放狀、具有受漏流負荷之隔離面的 漏流保護層係設置於諸導體部之間，並由第—成形材料所 構成，並且比載體基部的第二成形材料更具有抗漏流性。 本發明杈特別的是，該載體係由兩種不同的成形材料，其 具有不同的材質特性，所構成的。而設於諸導體部之間、 且^、有位向向外開放、為漏流所負荷之絕緣平面之漏流 保濩層9’相對於形成載體底座之其餘成形材料區域有著較 :的f漏2性。依據本發明之整流器的一項特別優點在於 它於南可靠性下仍具有高效率的品質特性，這是因為本發 明整流器之載體具有較佳的尺寸穩定性，因此在極端的操 作條件下也不會讓刷體活動平面產生失圓性或造成不平滑 的現象此外，因為漏流而必需犧牲整流器的效率或是造 1238585 =流器的故障之風險皆得以降至最低。本發明之整流器 個；：面：在於’習知整流器易造成漏流現象的三 =面’也歧於㈣導體部之間的絕緣平面、相鄰 件的油漆阻隔區域、以及相對於諸連接元件之前側 區域，於本發明整流器中，皆具有抗燒黑的保護措施側 式整=:了主要適用於鼓式整流裝置，但應用於平面 式整;:；置者不=制。只要在下面的說明中提到有關鼓 瓜波置者，其亦適料平面式整流器上。 依據本發明第一較佳實施形態，漏 斗係以崎。―、三聚氛胺甲一lne材 〇::ldehyd)、％ 氧物(ep〇xy)、烯丙酯邮 二匕=流樹脂等原料為基礎，或是複數個上述樹脂的組 ^其= 之—述樹脂與騎脂⑽⑽1 resin)的組 ς =礎。因此，相較於由合成樹脂製成的載體ι的一般 倍ίΐ二:Γ载體受漏流危害之平面上可得到約為兩 械特 2料’本發明之載體基部具有較佳的機 i轉—Η別是具有比漏流保護層9較佳的抗熱性以及形 狀穩疋性。該該載體基部u以由—含有 礎之成形材料所構成者為佳。為了讓整曰流二有 以乂貫用的特性，漏流保護層僅需要微薄的覆層， 就—般尺寸的整流器而言，其約為〇_5-_即足。 域，ΓΓ本發明另一較佳實施形態，漏流保護層之個別區 Η所^ Γ向上利付之最Α寬度比起於兩相鄰導體部3 曰斤形成之絕緣氣隙之寬度來得大。並且，漏流保護層 !238585 之個別區域之寬度’以徑向而言，係由外向内逐漸加大， 而該漏流保護層之個別區域之總厚度係分別抵靠於兩相鄰 導體部。該設計係有助於漏流保護層的尺寸穩定性和紮實 的固定’並且有利於延長本發明整流器的使用壽命。^ 導體部具有徑向向内之缺體，其不僅固定於漏流保護層 内’並且可固定於載體基部内時，則其亦可達到上述效果。 依據本發明又-較佳實施形態，該漏流保護層且有方 2外、延伸過其部分厚度之凹孔，其分別對應於所、屬之 延續該空間而作徑向向内延伸。而該結構的 特色在於其可降低因漏流導致損壞之風險。 依據本發明再-較佳實施形態，該漏流保護層和 體基π分別抵靠於共同界面上，而界面得為—非 =有凹槽之結構’因此’漏流保護層和載體 釋 地相聽卡於該界面上。另—方面，該界㈣^為^ 狀。每部分對於本發明整流器是依據何 著密切的關係。這部分亦將於下文中再做闡述。、造上係有 於本發明之整流器中，漏流保護層 於相鄰於延伸部上得分別具有一朝外之鼻‘向朝外隔離面 關於製造本發明之整流裝置之 步驟·· 彳方法，其具有下列 工具中； 金屬導體部放入 將相對抗漏流之第_成形材料 體部所形成之★ &外咖 異充入於兩相鄰之導 版丨m 70风炙工間内，該空間係 向朝外延伸之肋體所界限； 部工具之徑 1238585 -取出第一内部工具，· :二二 工且中，而之弟一成形材料壓入於該 以結合並硬化在加屡和加熱第二成形材料下得 而^月方法較有利之處為，該成形原料 擠塵程序，因為第 十，…的 定義出的空間内。再者’相Z以在無屋力下填充入上述 時所用的掇且。楚…#的只需要一個用來擠壓載體 A社 ”、° 成形原料於填充時以具有生麵糰狀者 該第—成形原料一方面於取出第-内部工具後 二成f原料加屡擠入模具後而變形。在這方面， 内=工具之材質係以熱固型塑料為基礎，而第—内部工 二於h第二成形材料時仍未硬化，故該第一成形材料於 J入：二成形材料的同時得以改變其形狀，而特別的是，、 弟一成形材料得以聚酯、三¥ 或其它該類樹脂等原料為基礎。 衣乳、烯丙酯 導體：:二製造方法’諸導體部一開始得為-體成形之 之一邛刀，而在載體成形後再彼此分離，例如 由將個別導體部彼此連接之聯繫橋予以切割或扭旋。在這 方面’形成漏流保護層之第一成形原料填入的間隙得從外 部徑向由導體管之橋部予以界限。同樣地，前述製造方法 亦:應用於個別預先製造、並以習知方式導入-組裝籃中 的導體部上。而當諸空間18為徑向向外之隔板所界限，並 10 !238585 別有利

且諸隔板係為組裝籃的一部分時，此亦為本發明 之結構。 、 製k本發明整流器的另一方法包括下列步驟： —金屬導體部放入一工具中； —將其中之一成形材料壓入第一内部工具之所屬中 將壓入之成形材料使之硬化； -將導體部和硬化後之成形材料㈣圍繞之中間產物從 一内部工具14中取出，並將該中間產物置入一第二工 内； 一’、 —將其它成形材料壓入第二工具之所屬中空體内； -將於第二擠壓步驟中被擠壓之成形原料使之硬化。 /该製造方法的特色優點在於得以使用第一抗漏流的成 形補，其於加工時相對地稀薄輕淡，再者，於製造漏流 保濩層時亦可使用抗漏流熱塑性成形原料，而這正是於上 述第-種製造方法中所不易達到的。但是於形成載體之兩 種成形原料予以擠壓而呈彼此分離後就需要兩個別合適的 模具了。補充說明 最後再作補充說明的是，本發明亦得以同樣的方式應 用於具有保護環和沒有保護環的整流器。而下列之本發明 較佳貫施例係僅針對無保護環之整流器來作說明，但這不 應對本發明的範圍造成限制才是。 【實施方式】 依據第1 -3圖所示之鼓式整流裝置之主要構成元件包 1238585 括-由成形材料製成之載體i和複數個均㈣設於整流裝 置軸線2上之導體部3。於兩兩相鄰之導體部3之間分別設 有-絕緣氣隙。該載心另設有一與整流裝置軸線2同心 之通孔4，其可將該整流器設置於一轉子軸上。 徑向設置於導體部3上之錯狀體5係植設於載體工之 成形材料内，藉由該結構躲高轉速之充滿離心、力的作用 下仍可穩固支撐該導體部3。於導體部3末端上設有一延伸 部6,其用來將繞組絲線連接於整流器上。此外，該延伸部 6另設計成其它型式，例如凹槽或焊接環。而導體部3之一 設置於圓柱面上之徑向外緣7，其構成刷體8之滑動平面。 上述第卜3圖實施例所示之整流器係屬習知技術，故 “戰體1係由兩不同成形材料構成，其具有不同 漏流保護層9以及一容置載體1其餘部 二載，基4 1卜而漏流保護層9分別於導體部3 向向外成開放狀之絕緣面1Q。依據本發明之具有細 :1【二:護層9卻有著比載體基部u更佳的抗漏流 力月匕於圖不貫施财，其係因載體基部u :原料二成:㈣製成，而漏流保護層9則由含3有聚： 二：或環氧樹脂原料之成形材料製成所 ㈣： 置下，該載體基部U具有較佳的 棧械=，特別是具有比漏流保護層9較佳的抗孰性。 庫設之徑向朝㈣狀體5係藉由分別對 -;成形材料内而得以固設於漏流保護層9以及載體 12 I238585 基部11内。 漏流保護層9之徑向向外、面對刷體滑動面向 Γ4= 鄰Γ延伸部6分別設有—朝外之鼻部12。 =二性較佳之成形材料所構成之漏流保護 器内開始進行成形程序。另亦使用-牛式八’其包括了一外部工具13和一第—呈 = : 間距，並決定鼓式整流器之絕緣氣 “ Θ部工具14包括了徑向朝外延伸之肋體 17。該肋體17係以側邊密封面分別抵#於兩相鄰導體部3 之錨狀體5。藉由上述結構，並透過兩相鄰之導體部3、一 =此之間的間隔板16以及-同樣設於此之間的肋體丄？ 圍成-缺口 18,該缺口 18得以抗漏流第一成形材料來填充 而形成漏流保護層9之個別區域（參閱第4圖）。 一在第一内部工具14取出後，則使用一第二内部工具（未 圖不），該工具得經由—相對應之模具中空體來決定要製造 =載體1形狀。用來形成載體基部u所需之抗漏流成形材 枓係壓入該模具中空體内，而該第—成形材料於相對應壓 力和溫度下得以定形並固設於所屬之導體部3±。如於第 1 2圖所示，一非平直式、具有凹槽結構之界面i 9則形成 ;载體基。卩11和漏流保護層9之間，而兩成形材料則穩固 地相互喪卡於該界面19上。經由第二成形材料所帶來賴 13 1238585 度而，第—成形材料得以黏著硬化。 敕」5圖係為制另—製造程序來生產—本發明之鼓式 开α : ^第一個製造程序中係應用第一工具、並將一成 體美=壓射入對應之第一工具的成形中空體内來產生載 n2l，。、經由該方式製成的載體基部η硬化後，則將中 二的Λ ί入於一第二工具内，而經由抗漏流之第二成形材 別區人—對應模具巾㈣⑽讓職保護層9之個 、生-或20成形於第二工具内’因此完成載體丄的成形製 H属流保護層9之個別區域2G係以兩側嵌卡 之對應凹槽21内。於絕緣面1〇的區域内，漏流保如 之個別區域2G分別具有-凹孔22，其分別對應於所屬之曰絕 緣氣隙，並延續該空間而作徑向向内延伸。 、巴 補充說明的是，上述程序步驟得以相反順序來 。 此外，於第5圖所示之整流器亦得以應用第—種行 化形來生產。同樣地，除了界面19之特別結構:方： 一製造方法之變化形亦可適用於生產如第卜 弟 流器。 ^所示之整 14 1238585 【圖式簡單說明】 第1圖係為依據本發明之鼓式整流裝置第一實施例之 車由向剖視圖； 第2圖係為依據第丨圖π — π線之鼓式整流裝置放大剖 视圖； ° 圖係為依據第1-2圖之鼓式整流裝置部分側視 上1 幽 I /V j回J ， 々4圖係為依據第卜3圖用來製造鼓式整流裝置所使用 之圖，而圖示中顯示-對應鼓式整流裝置製造 〜 T間步驟；以及 第5圖係為依據本發明鼓 4 一 剖視圖。 I /爪政置之弟二實施例之 【符號說明】 1 载體 2 整流裝置軸線 3 導體部 4 通孔 5 錨狀體 6 延伸部 7 徑向外緣 8 刷體 9 漏流保護層 10 絕緣面 11 载體基部 12 鼻部 13 外部工具 14 第一内部工具 15 外套層 16 間隔板 17 肋體 18 缺口 19 界面 20 個別區域 21 凹槽 12 凹孔 15

Claims (1)

1238585 拾、申請專利範圍： 【申請專利範圍】 1. 一種電動機之整流裝置，至少包括—由成形材料製 成之載體1和複數個設置於該載體卜並均勻環設於整流裝 置軸線2上之導體部3其特徵在於： -該載體1具有兩由不同成形材料製成、形狀對應抵壓之 區域，一為載體基部11，另一為漏流保護層9 ;以及 -徑向向外呈開放狀、具有受漏流負荷之絕緣面10的漏流 保護層9係設置於諸導體部3之間，並由一第一成形材料 所構成’並且比載體基部U的第二成形材料更具有抗漏流 性0 2 .如申請專利範圍第丨項所述的整流裝置，其特徵在 :，漏流保護層9的成形材料係以聚醋(p〇lyester)、三聚氰 胺曱酸(me— formaldehyde)、環氧物（ep〇xy)、稀丙醋 (ally 1 ester)或其它抗漏流樹脂等原料為基礎，或是複數個上 述樹脂的組合，或是至少—上述樹脂與Mb) 的組合為基礎。 3/如申請專韻圍第丨項所述之整流裝置，其特徵在 於:亥載體基部11具有較佳的機械特性，特別是具有比漏 流保護層9較佳的抗熱性。 4·如申請㈣第3項所述之整流裝置，其特徵在 16 1238585 於忒載體基部11係由一含有合成樹脂之成形材料所構成。 5 ·如申請專利範圍第1項所述的整流裝置，其特徵在 於，漏流保護層9之個別區域，其於弧向上所測得之最大 寬度比起於兩兩相鄰導體部3之間所形成之絕緣氣隙之 度來得大。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之整流裝置，其特徵在 於’漏流保護層9之個別區域之寬度，以徑向而言，係由 /内逐漸加大，並且該漏流保護層9之個別區域之總厚 度係分別抵靠於兩相鄰導體部3。 7 ·如申請專利範圍帛6項所述的整流裝置，其特徵在 於，漏流保護層1 2之徑向朝外絕緣面1G於相鄰於延伸部6 上分別具有一朝外之鼻部。 17 1 ·如申睛專利範圍第i或7項所述的整流裝置， 徵在於，該漏流保護層9和該載體基部u分職靠於㈣ 界面19上。 、 2 ·如申晴專料圍第8項所述的整流裝置 於’該漏流保護層2具有方向朝外、延伸過其部分厂： 凹孔22 ’其分別對應於所屬之絕緣氣隙，並延續該空;t 作徑向向内延伸。 二間而 1238585 ίο ·如申請專利範圍第8項所述的整流裝置，其特徵在 二界Φ 19係為一非平直式、具有凹槽之結構，因此，漏 保屢層9和載體基部u得以穩固地相互嵌卡於該界面19 11如申清專利範圍第8項所述的整流裝置，其特徵在 於，該界面19係為平直狀。 、，U·如申請專利範圍第i項所述的整流裝置，其特徵在 ^諸導體部3分別具有錯狀體5，其得以固設於漏流保護 層9以及載體基部11内。 13 種製造如申請專利範圍第1項所述之整流裝置之 方法，其包括下列步驟： 金屬導體部3放入一工具中； 將相對抗漏流H形材料分㈣充人於兩相鄰之導 體部3所形成之空間18内，財間18係為一第一内部工 具14之徑向朝外延伸之肋體17所界限； 取出第一内部工具14; 置入一第二内部工具，其係決定即將成形之載體1的形 狀； 〜將相對具有抗熱性、抗誠性H形材料壓入於該 工具中，而兩成形材料在加壓和加熱第二成形材料下得 18 1238585 以結合並硬化； -最後從工具中取出整流器。 14·如申請專利範圍第13項所述之方法，其特徵在於， 第一内部工具14之材質係以熱固型塑料為基礎，而第一内 '工具14於Μ人第二成形材料時仍未硬化，故該第一成形 材料於壓入第一成形材料的同時得以改變其形狀。 15·如申請專·圍第13項所述之方法，其特徵在於， 第一成形材料係以聚轉Glyes㈣、三聚氰胺甲盤(㈣⑽⑹ formaldehyde)、環氧物（epoxy)、稀丙_(卿es㈣或其它 该類樹脂等原料為基礎。 …16.如申請專利範圍帛13項所述之方法，其特徵在於， 諸導體部3 —開始係為一體成形之導體管之一部分，而在 載體1成形後再彼此分離。 〇刀 Π·如申請專利範圍第16項所述之方法，其， 諸空間18隸向向外為導體管之連接部所界限，該連接 則連接複數個別導體部3。 18·如申請專利範圍第13一15項之任— .+ 項所达之方法， 其特徵在於使用個別預先製造、並置於一組裝链 部3。 孤守瓶 19 1238585

19.如申請專利範圍18所述之方法，其特徵在於，諸 空間18係為徑向向外之隔板16所界限，並且諸隔板“係 為組裝監的一部分。 20·—種製造如申請專利範圍第丨項所述之整流裝置之 方法，其包括下列步驟： 一金屬導體部3放入一工具中； 將其中之一成形材料壓入第一内部工具14之所屬中空體 内； —將壓入之成形材料使之硬化； -將導體部3和硬化後之成形材料予以圍繞之中間產物從 第一内部工具14中取出，並將該中間產物置入一第二工 具内； 一將其它成形材料壓入第二工具之所屬中空體内； -將於第二擠壓步驟中被擠壓之成形原料使之硬化；以及 -最後從工具中取出整流器。 2卜如申請專利範圍第20項所述之方法，其特徵在於， 用來生產漏流保護層9所使用之成形材料之材質係以抗漏 流之熱塑性塑膠者為基礎。 20