KR20020070288A - 평면 정류자와 그의 제조 방법 및 그의 제조에 사용하기위한 도체 블랭크와 카본 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 절연 성형 재료로 이루어진 지지 본체(1), 다수의 도체 세그먼트(3) 및 정면에 배치되고 상기 도체 세그먼트(3)에 전기적으로 연결된 동수의 카본 세그먼트(4)를 포함하는 전기 기계용 평면 정류자에 관한 것이다. 상기 도체 세그먼트(3)는 각각 지지 본체(1)의 둘레에 배치된, 두터운 벽을 가진 접속 영역(6), 지지 본체(1)와 관련 카본 세그먼트(4) 사이에 배치된, 역시 두터운 벽을 가진 접촉 영역(7) 및 상기 접속 영역(6)과 접촉 영역(7) 사이에 배치된, 얇은 벽을 가진 전이 영역(8)을 포함한다.

Description

평면 정류자와 그의 제조 방법 및 그의 제조에 사용하기 위한 도체 블랭크와카본 디스크{PLANE COMMUTATOR, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND CONDUCTOR BLANK AND CARBON DISK FOR USING TO PRODUCE THE SAME}

전술한 방식의 평면 정류자는 종래 기술의 다양한 형성예에서 고려되고 있다. 이와 관련해서, 예컨대 US 5175463 A1, DE 98007045 U1, DE 19752626 A1, US 5255426 A1, DE 19652840 A1, WO 97/03486, DE 19601863 A1, DE 4028420 A1, EP 0667657 A1, US 5442849 A1, WO 92/01321, DE 19713936 A1, US 5637944 A1 및 DE 19713936 A1에 언급되어있다. US 5629576 A1, DE 19903921 A1 및 EP 0935331 A1은 또 다른 관련 종래 기술을 형성한다. 카본 지지면(bearing surface)을 가진 평면 정류자와 관련된 많은 산업재산권은 상기 방식의, 특히 자동차의 연료 펌프의 구동에 사용되는, 실제로 적합한 정류자에 대한 큰 필요성을 입증해주고 있다. 또한많은 간행물에는 지금까지 해결 정도가 만족스럽지 못했던 수많은 문제의 순환에 대해 제시되어있다.

이는 무엇보다도 공지된 범용형 평면 정류자들에서 다양한 요건들이 부분적으로 서로 필적하는 것과 관련이 있다. 여기에는 특히 정류자의 작은 크기, 적은 제조 비용 및 높은 수명이 포함된다. 앞서 언급한 경쟁 조건 중 특히 중요한 것은 평면 정류자의 크기의 축소와 수명의 증가이다. 그 이유는 회전자 권선의 전선들이 일반적으로 도체 세그먼트에 용접되며, 이는 평면 정류자의 크기가 너무 작을 경우 과열로 인한, 카본 세그먼트와 도체 세그먼트의 전기적 연결의 손상을 야기할 수 있고, 이는 또한 정류자의 수명 단축을 수반하기 때문이다. 전술한 공개 공보 문서들에 기술된 공지된 평면 정류자들은 연(軟)납땜을 통해 형성되는, 카본 세그먼트와 도체 세그먼트 사이의 전기적 연결로부터 출발하는 경우 실제로 위와 같은 현상이 나타나며, 전술한 문제들 및 그로부터 초래되는 불충분한 수명 때문에 사용되지 않고 있다. 이것이 곧, 예컨대 카본 세그먼트와 도체 세그먼트의 연결을 위해 고온에 강한 경질 땜납을 사용하거나(EP 0935331 A1) 도체 세그먼트와 카본 세그먼트 사이의 접점을 고정자 권선의 단자들로부터 비교적 멀리 배치하는(DE 19903921 A1) 것이 제안되게 된 배경이다. 물론 첫 번째 제안은 많은 비용이 들고, 두 번째 제안은 정류자의 크기가 더 크다는 단점이 있다.

본 발명은 절연 성형 재료로 제조된 지지 본체, 다수의 도체 세그먼트 및 정면에 배치되고 상기 도체 세그먼트에 전기적으로 연결되는 동수의 카본 세그먼트를 포함하는 전기 기계용 평면 정류자에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 방식의 평면 정류자를 제조하는 방법 및 상기 평면 정류자의 제조시 사용하기 위한 도체 블랭크와 카본 디스크에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 평면 정류자의 축방향 단면도이다.

도 2는 도 1에 따른 평면 정류자의 측면도이다.

도 3은 도 1 및 2에 따른 평면 정류자의 제조에 사용된 도체 블랭크의 축방향 단면도이다.

도 4는 도 3에 따른 도체 블랭크를 위에서 본 평면도이다(도 3에서 화살표 IV).

도 5는 도 3 및 4에 따른 도체 블랭크를 밑에서 본 평면도이다(도 3에서 화살표 V.)

도 6은 도 1 및 2에 따른 평면 정류자의 제조에 사용된 카본 링 디스크의 분해도이다.

도 7은 본 발명에 따른 평면 정류자의 제조에 사용된 카본 디스크 링의 바람직한 제 2 실시예이다.

도 8은 본 발명에 따라 구성된 평면 정류자의 또 다른 바람직한 실시예의 축방향 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따라 구성된 평면 정류자의 또 다른 바람직한 실시예의 축방향 단면도이다.

도 10은 도 8에 도시된 평면 정류자의 변형예의 축방향 단면도이다.

도 11은 도 8에 도시된 평면 정류자의 또 다른 변형예의 축방향 단면도이다.

도 12는 평면 정류자의 제조시 도체 블랭크의 축방향 편향을 대략 도 11에 상응하게 나타낸 것이다.

본 발명의 목적은 비교적 제조 비용이 적게 들고, 또한 상대적으로 크기가 작음에도 불구하고 높은 수명을 갖는, 도입부에 언급한 방식의 평면 정류자를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 그러한 평면 정류자를 제조하기 위한 방법 및 상기 제조 방법에 사용할 매우 바람직한 블랭크를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 상기 목적은 도입부에 언급한 방식의 평면 정류자에서 도체 세그먼트가 각각 지지 본체의 둘레에 배치된, 두터운 벽을 가진 접속 영역, 상기 지지 본체와 관련 카본 세그먼트 사이에 배치된, 역시 두터운 벽을 가진 접촉 영역 및 상기 접속 영역과 접촉 영역 사이에 배치된, 얇은 벽을 가진 전이 영역을 포함함으로써 달성된다. 따라서 다시 말해 본 발명에 따른 평면 정류자는, 회전자 권선의 접속에 사용되는 접속 영역과 접촉 영역 - 상기 접촉 영역을 통해 도체 세그먼트와 관련 카본 세그먼트의 전기적 연결이 이루어진다 - 사이에 비교적 얇은 벽을 가진 전이 영역이 존재함으로써 도체 세그먼트가 어디에서나 거의 동일한 벽 두께를 갖도록 구현되지 않고, 오히려 도체 세그먼트의 상이한 영역의 벽 두께가 서로 상당히 차이가 난다는 점에서 중요한 의미를 갖는다. 어떠한 경우에도 -열 흐름 방향에 대해 수직으로 지정되는- 전이 영역의 벽 두께는 관련 도체 세그먼트의 -방사 방향으로 측정된- 접속 영역의 벽 두께 및 -축 방향으로 측정된- 접촉 영역의 벽 두께보다 얇고, 이 때 상기 접속 영역은 축방향 및 원주 방향으로 비교적 크게 구성된다(하기 참조). 도체 세그먼트의 이러한 형태는 특히 매우 컴팩트한 초소형 평면 정류자의 경우에도 도체 세그먼트의 접속 영역에 권선의 전선이 용접됨으로써 도체 세그먼트와 카본 세그먼트의 전기 접속의 과열로 인한 손상이 야기되지 않게 해 준다. 왜냐하면 도체 세그먼트의 두터운 벽을 가진 접속 영역이 그의 높은 열용량에 따라 용접 과정에서 발생된 열을 위한 제 1 방열판을 형성하기 때문이다. 그에 비해 상기 접속 영역으로부터 접촉 영역으로 넘어가는, 얇은 벽을 가진 전이 영역은 -일반적으로 열 흐름 방향으로 정렬되는- 접속 영역으로부터 도체 세그먼트의 접촉 영역으로의 열 전달을 위한 그의 작은 횡단면(단면적)에 따라 꽤 높은 저항을 형성한다. 그리고 두터운 벽을 가진 접촉 영역은 다시 (어차피 감소되어) 전이 영역을 통해 전달된 열 에너지를 위한 돌출형 방열판을 형성한다. 결과적으로 고정자 권선의 전선들이 도체 세그먼트에 용접될 때 도체 세그먼트의 접촉 영역이 종래 기술에 공지된 정도까지는 가열되지 않는다는 것은 확실하다. 본 발명의 적용에 있어서 종래의 용접 방법이 사용되면, 도체 세그먼트와 카본 세그먼트의 결합시 발생하는 최대 온도가 50℃ 만큼 또는 공지된 범용형 방식의 평면 정류자에 비해 더 많이 감소될 수 있다. 그 결과 고정자 권선이 평면 정류자에 용접될 때 카본 세그먼트와 도체 세그먼트의 전기적 연결이 손상될 위험이 현저하게 줄어들게 된다. 본 발명의 적용에 있어서 카본 세그먼트는 연납땜을 통해서도 도체 세그먼트와 지속적으로 전기적으로 연결될 수 있다. 그 이유는 접점에서 발생하는 온도가 확실하게 연질 땜납의 연화점 이하에 놓이기 때문이다. 이 자체는 매우 컴팩트한 평면 정류자에 적용된다. 이와 관련하여 바람직하게는 본 발명을 적용하면 더 이상 카본 세그먼트와 도체 세그먼트의 전기적 연결이 상기 도체 세그먼트의 접속 영역으로부터 최대한 먼 장소에 구현되어야 할 필요가 없어지는 효과가 있다. 지금까지는 카본 세그먼트와 도체 세그먼트의 전기적 연결을 도체 세그먼트의 접속 영역으로부터 먼 곳에 구현해야하는 점 때문에 반경방향으로 안쪽에 놓이는, 카본 세그먼트와 도체 세그먼트 사이의 접촉면이 상대적으로 작아지게 되었다. 그러나본 발명의 적용시 오히려 도체 세그먼트와 카본 세그먼트 사이의 접촉면이 절대적으로 크게 구현될 수 있으며, 이는 상응하는 연결의 수명에 유리하게 작용한다.

본 발명에 따라 제공되는, 앞서 설명한 접속 영역과 각 도체 세그먼트의 접촉 영역 사이의 얇은 벽을 가진 전이 영역은 일반적으로 단지 그의 열 전도 저항(위 내용 참조)에 의해서만 바람직하게 작용하는 것은 아니다. 그밖에도 - 계속해서 하기에 설명되는 본 발명의 바람직한 개선예에 따라 제공되는 것처럼 - 카본 링 디스크가 접속 영역 및 도체 블랭크의 전이 영역으로부터 - 추후에 성형 재료로 채워질 - 임의의 간격을 유지하는 경우, 얇은 벽을 가진 전이 영역을 통해 - 정류자의 제조동안 - 공급되는 도체 세그먼트의 접촉 영역의 축방향 탄성력이 강조된다. 그 이유는, 도체 블랭크 및 카본 링 디스크로 구성된 연결부가 지지 본체의 사출성형을 위해 사출성형 다이 내로 삽입되는 경우, 상기 축방향 탄성력, 즉 상기 사출성형 다이가 닫힐 때 탄소 링 디스크 상에 가해지는 힘이 제한되기 때문이다. 사출성형 다이가 닫힐 때 전이 영역의 탄성에 의해, 그리고 상기 탄성에 의해 가능한 접촉 영역의 축방향 편향에 의해 카본 링 디스크 상에 가해지는 압력이 조절될 수 있다. 주 밀폐 압력은 접속 영역 및 경우에 따라 상기 접속 영역들을 연결하는 브리지부 및 연결 브리지 내에서 압축 응력으로 변환되며, 축방향으로 1% 내지 4% 만큼의 도체 블랭크의 변형을 일으키는 그러한 밀폐력 자체는 카본 링 디스크의 손상없이 구현될 수 있다. 정류자는 이러한 방식으로, 카본 링 디스크 및 도체 블랭크의 경제적인 제조시 불가피한 허용오차에 상관없이, 사출성형 다이 내에서 그의 공칭 치수에 정확하게 제조될 수 있다. 그에 이은 단부면의 후처리는 생략되어도 되기 때문에 비용 절약이 가능하다. 카본 링 디스크 상에 작용하는 압력을 효과적으로 제한함으로써 정류자를 제조하는 동안 카본 링 디스크가 손상될 위험이 감소되고, 이러한 방식으로 불량품의 감소에도 기여하게 된다. 또한 본 발명은 카본 링 디스크의 제조를 위해 예컨대 상대적으로 압력에 민감하고 깨지기 쉬우며 손상에 약한 플라스틱과 결합된 탄소와 같은, 비교적 가격이 저렴한 재료를 사용하는 것도 가능하게 한다.

도체 블랭크의 접속 영역에 대한, 상기 도체 블랭크에 접하는 카본 링 디스크와 도체 블랭크의 접촉 영역의 전술한 축방향 편향은, 전이 영역이 전반적으로 반경방향으로 정렬되고 제조된 평면 정류자의 반지름의 약 5%, 바람직하게는 약 8 내지 10%에 달하는 최소 범위를 갖는 경우에 특히 유리하며, 상기 최소 범위는 일반적인 크기의(직경이 약 20 mm인) 소형 정류자의 경우 최소한 1 mm인 전이 영역의 반경방향 최소 범위에 상응한다.

이미 앞서 짧게 언급했던, 본 발명의 바람직한 한 개선예에 따라 도체 세그먼트의 전이 영역이 카본 세그먼트로부터 멀리 떨어져서 도체 세그먼트의 접촉 영역에 연결되는 것이 제공된다. 이러한 방식으로 한 편으로는 도체 세그먼트의 전이 영역과 경우에 따라 접속 영역 사이에, 다른 한 편으로는 전이 영역과 카본 세그먼트 사이에 각각 성형재료 층으로 채워질 수 있는 틈이 형성된다. 상기 도체 세그먼트의 접촉 영역의 접촉면들로부터 멀리 떨어져있는 전이 영역의 단자들은 도체 세그먼트의 전이 영역으로부터 카본 세그먼트로의 열 전달을 현저하게 감소시키는 작용을 한다. 또한 상기 성형 재료층은 도체 세그먼트의 접촉 영역과 카본 세그먼트 사이의 전기적 연결이 부식성 물질로부터 더욱 탁월하게 보호될 수 있게 하는 작용을 한다.

본 발명의 범주 내에서 전이 영역의 방향 설정과 관련하여 형성폭이 존재한다. 열공학적 관점에서 전이 영역은 특히 반경방향뿐만 아니라 축방향으로도 정렬될 수 있고, 이 때 임의의 중간값도 고려될 수 있다. 평면 정류자의 제조 비용을 낮추기 위해서는, 위에서 계속 언급했듯이, 전이 영역이 전반적으로 반경방향으로 정렬되는 것이 매우 유리하다.

본 발명에 따라 제공된, 앞서 설명한 도체 세그먼트가 구역에 따라 상이한 벽 두께를 갖는다는 관점에서, 본 발명에 따른 평면 정류자의 제조를 위해 사용되는 것과 같은 도체 블랭크는 압출 및 천공이 조합된 방법을 통해 제조되는 것이 매우 유리한 것으로 밝혀졌다. 먼저 압출을 통해, 이미 두터운 벽을 가진 접속 영역, 얇은 벽을 가진 전이 영역 및 다시 두터운 벽을 가진 접촉 영역을 특색으로 하는 접시형 기본 몸체가 제조되고, 이 때 상기 접촉 영역 및 경우에 따라서는 전이 영역도 밀폐 링의 형성 하에 상하로 나란히 연결된다. 그런 다음 천공을 통해 기본 몸체의 바닥이 분할된다.

도체 세그먼트의 각 영역의 이상적인 치수, 특히 상이한 벽 두께와 그들의 서로에 대한 관계는 상이한 영향 변수에 따라 좌우된다. 그러나 도체 세그먼트의 전이 영역의 벽 두께가 접촉 영역의 벽 두께의 80% 미만인 경우에 카본 세그먼트와 도체 세그먼트 사이의 전기적 연결의 수명이 종래 기술에 비해 현저히 개선된다는 사실은 이미 입증되었다. 특히 도체 세그먼트의 전이 영역의 벽 두께가 접촉 영역의 벽 두께의 60% 미만이 됨으로써 벽 두께의 차가 더욱 큰 것이 바람직하다. 이로써, 전이 영역이 카본 세그먼트로부터 멀리 떨어진 곳에서 도체 세그먼트의 접촉 영역에 연결되는 한, 도체 세그먼트의 전이 영역에서 카본 세그먼트까지의 거리가 증가한다. 접촉 영역의 구성에 있어서, 상기 접촉 영역의 벽 두께는 통상 둘레 방향으로의 접촉 영역의 확장부의 적어도 0.4배의 값을 갖는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

접속 영역은 바람직하게는, 이중 전극이 접속 후크의 양 측면에 안착될 정도의 크기로 통상 둘레방향 및 축방향으로 구성된다. 이 점에 있어서 접속 영역이 바람직하게는 평면 정류자의 적어도 65% 이상, 더 바람직하게는 적어도 80% 이상 연장된다. 이와 같이 접속 영역이 크게 구성되면 일반적으로 접속 영역의 열용량에 유리한 영향을 미치며, 그럼으로써 본 발명에 따른 열 특성에도 도움이 된다.

앞에서도 계속 기술된 것처럼, 본 발명을 적용하게 되면 카본 세그먼트와 도체 세그먼트 사이의 전기적 연결이 반경방향으로 안쪽에 놓인 상대적으로 작은 접촉 영역의 중앙에서 이루어질 필요가 없다. 전기적 연결을 위해 사용되는 면의 최대화와 관련하여 본 발명의 바람직한 개선예는 도체 세그먼트의 접촉 영역이 카본 세그먼트의 단부면과 완전히(전체 면에 걸쳐서) 접한다는 특징을 갖는다. 이 경우 카본 세그먼트의 단부면 위에 놓이는 접촉면은, 도체 세그먼트의 접촉 영역의 외곽에 매칭되는 외곽을 가지며 평면 정류자의 제조시 카본 링 디스크와 도체 블랭크를 서로 정렬하는데 사용되는 순환 밀폐형 또는 개방형 프레임 방식의 융기부를 완전히 또는 부분적으로 감쌀 수 있다. 상기 특징도 위에서 계속 설명한, 압출 및 천공의 조합을 통해 도체 블랭크를 제조하는 방법과 연관이 있다고 볼 수 있다. 왜냐하면 상기 프레임 방식의 융기부 내에서 카본 세그먼트와 완전히 접촉되기에 적합한 두께의 벽을 가진 접촉 영역은, 기존에 종종 그래왔던 것처럼, 도체 블랭크가 박판 딥 드로잉(deep drawing) 공정을 통해 성형되는 경우에는 제조될 수 없기 때문이다.

전술한 프레임 방식의 융기부가 없으면 접촉 영역이 카본 세그먼트의 관련 단부면 전체에 걸쳐서 연장될 수 있기 때문에, 상기 카본 영역의 전체 면이 도체 세그먼트의 접촉 영역과 전기적으로 연결된다.

전술한 카본 세그먼트의 접촉면의 영역 내에서는 도체 세그먼트의 접촉 영역과 카본 세그먼트 사이에 매우 바람직하게 전도성 접촉 재료가 수용될 수 있다. 상기 접촉 재료는 예컨대 연질 땜납일 수 있다(위 설명 참조). 또는 금속 입자, 금속 분말 및/또는 금속 박편, 예컨대 은으로 이루어진 것일 수도 있다. 계속해서 하기에 더 상세히 설명되는, 본 발명에 따른 평면 정류자의 매우 바람직한 개선예에서 카본 세그먼트가 그의 반경방향 내부 및 외부 둘레 표면에서 성형 재료로 성형된 지지 본체 내에 고정되어 매립되면, 접촉 영역과 카본 세그먼트가 땜납 또는 그와 유사한 것에 의해 기계적으로 지지되도록 결합될 필요가 없다.

전술한 것과 관련하여, 특히 바람직하게는 카본 세그먼트가 그의 반경방향 외부 둘레 표면에서 각각 지지 본체로 형성된 성형 재료의 외장에 의해 덮이며, 이 때 카본 세그먼트의 외부 둘레 표면과 성형 재료 외장 사이에 매우 바람직하게 각각 확실 결합이 이루어진다. 확실 결합은 공지된 모든 방식으로, 특히 단차 형성,맞물림, 톱니 맞물림 등으로서 구현될 수 있다. 특히 골(corrugation)로서 구현되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 평면 정류자의 매우 바람직한 개선예는 도체 세그먼트의 접속 영역이 둘레방향으로 연장되는 축방향 홈을 가지며, 상기 홈 내로 성형 재료 외장의 리브가 맞물리는 것을 특징으로 한다. 그로 인해 성형 재료 외장과 관련 도체 세그먼트의 맞물림이 일어나며, 이는 정류자의 안정성에 매우 긍정적으로 작용한다. 이 때 상기 홈은 처음에는 직사각형 홈으로서 형성될 수 있고, 압출 성형을 통해 제조된, 도체 블랭크의 제 1 단의 바닥이 천공될 때 상기 도체 블랭크에 압인된다. 성형 재료로부터 지지 본체를 성형하기 위해 도체 블랭크와 카본 링 디스크의 결합에 의해 형성되는 결합 부품이 삽입되는 사출성형 다이가 밀폐되면, 홈이 적절하게 형성된 경우 밀폐력에 의해 상기 홈의 경계면이 반경방향으로 안쪽으로 변형됨에 따라 상기 홈이 언더컷팅된다. 이는 성형재료 리브가 홈 내에서 매우 단단하게 고정되게 한다.

특히 바람직하게는 도체 세그먼트의 접속 영역이 전술한 성형 재료 외장의 외부 둘레 표면 위로 돌출된다. 이러한 특징은 하기에 계속해서 설명되는 매우 바람직한 제조 방법 및 그의 실시에 사용되는 도체 블랭크와 관련된 것으로 볼 수 있다.

본 발명에 따른 평면 정류자의 또 다른 바람직한 개선예는 지지 본체의 중심이 확실 결합의 형성 하에 카본 세그먼트의 반경방향 내부 둘레 표면을 덮는 것을 특징으로 한다. 특히 카본 세그먼트의 외부 둘레 표면을 덮는 전술한 성형 재료외장과 함께 카본 세그먼트의 지지 본체의 충분히 단단한 기계적 연결이 제공됨으로써, 도체 세그먼트의 접촉 영역과 카본 세그먼트의 기계적으로 지지되는 연결이 생략될 수 있다(위 내용 참조).

역시 본 발명의 다른 바람직한 개선예는 접속 영역에 단부측이 기울어진 접촉 스트립이 설치되는 것을 특징으로 한다. 상기 방식의, 관련 접속 영역의 외부 둘레 표면을 향하는 경사면은 도체 세그먼트의 접속 영역으로 휘어진 접촉 스트립과, 카본 세그먼트로의 연결부에 가까이 위치한 도체 세그먼트의 접속 영역 사이의 접촉면을 감소시킨다. 이는 회전자 권선의 전선이 도체 세그먼트에 용접될 때 발생하는 열이 도체 세그먼트의 접속 영역과 카본 세그먼트 사이의 전기적 연결부에 가능한 한 적게 전달되게 하는데 있어서 역시 유리하다.

또한 카본 세그먼트가 도체 세그먼트 쪽을 향하는 그의 외부 둘레 에지에 단을 갖도록 형성되는 것이 유리하다. 이러한 방식으로 상기 영역에 성형 재료로 된 링형 보강재가 형성되고, 그로 인해 카본 디스크의 관련 에지의 매우 탁월한 보호 효과가 야기된다.

전술한 정류자의 제조를 위해 합목적적으로 사용된 도체 블랭크는, 각각 상기 도체 블랭크의 둘레에 배치된, 두터운 벽을 가진 접속 영역, 정면에 배치된, 역시 두터운 벽을 가진 접촉 영역 및 상기 접속 영역과 접촉 영역 사이에 배치된, 얇은 벽을 가진 전이 영역으로 구성되며, 각각 2 개가 브리지부에 의해 서로 연결되는 다수의 도체 세그먼트를 포함한다. 이 때 상기 브리지부는 인접한 2 개의 도체 세그먼트의 접속 영역들 사이에 배치되는 것이 특히 바람직하다. 더 정확히 말하면, 상기 브리지부 및 도체 블랭크의 접속 영역은 동일한 축방향 연장부를 가지며, 전체 축방향 연장부를 따라서 연결 브리지를 통해 서로 연결된다. 브리지부의 전술한 배치 및 치수 설정을 통해 관형 도체 블랭크의 양쪽 단부면 상에 각각 축에 대해 수직으로 배치된 평면에 놓이는 링형 밀폐 표면이 제공된다. 상기 밀폐 표면은 성형 재료로부터 지지 본체를 사출할 때 사용되는 사출성형 다이의 두 부분을 위한 밀폐면으로서 매우 적합하다. 따라서 접속 영역, 브리지부 및 연결 브리지에 의해 순환 밀폐되는 관형 도체 블랭크는 상기 사출성형 다이의 두 부분과 상호 협력하여 성형 재료로 채워질 공간을 밀폐시킨다.

도체 블랭크의 관형 형상은 통상 사출성형 다이의 두 부분이 도체 블랭크와의 각 밀폐면의 영역에서 정확히 마주보도록 놓이는 것을 가능하게 한다. 이는 높은 밀폐력과 관련하여 매우 유리하다. 왜냐하면 상기 밀폐력은 허용할 수 없을 정도로 크게 변형되지 않아도 도체 블랭크에 의해 흡수되기 때문이다. 밀폐력은 관형 도체 블랭크 내에서 거의 단독으로 압축 변형을 일으킨다.

위에서 계속해서 설명한, 도체 블랭크의 서로 마주놓인 링형 밀폐면에서 사출성형 다이의 두 부분의 링형 지지부는, 성형 재료 외장의 외부 둘레 표면이 정류자 축에 대해 도체 세그먼트의 접속 영역의 외부 둘레 표면보다 더 작은 간격을 가지도록 한다. 그에 상응하게 도체 세그먼트의 접속 영역은 단의 형성 하에 성형 재료 외장의 외부 둘레 표면 위로 돌출된다.

전술한 연결 브리지의 벽 두께는 매우 바람직하게는 브리지부의 벽 두께보다 훨씬 더 얇다. 이는 성형 재료로부터 지지 본체를 사출할 때의 압력을 견디기에충분하다. 연결 브리지의 얇은 벽 두께는 추후 지지 본체가 성형된 후 이루어지는 브리지부의 제거를 간편하게 해 준다. 이와 관련하여 브리지부의 반경방향 내부 둘레 표면으로부터 정류자 축까지의 간격이 도체 세그먼트의 접속 영역의 반경방향 외부 둘레 표면으로부터 정류자 축까지의 간격보다 적어도 같게, 특히 바람직하게는 약간 더 크게 제공되는 것이 매우 유리한 것으로 밝혀졌다. 왜냐하면 이는 축방향으로 작용하는 다이를 통해 지지 본체가 성형된 후, 브리지부의 전단(shearing) 내지는 충격을 가능하게 하기 때문이다. 이러한 경우에는 브리지부를 제거하기 위해 많은 비용을 들여 평면 정류자의 외부 둘레 표면을 비틀림 회전시킬 필요가 없다.

본 발명에 따른 평면 정류자의 제조 범위 내에서 매우 바람직하게는 카본 링 디스크가 사용된다. 상기 카본 링 디스크는 도체 블랭크와 결합되며, 이 때 매우 바람직하게는 도체 세그먼트의 접촉 영역이 카본 링 디스크의 단부면에서 접촉면에 접하고, 상기 접촉면들은 순환 밀폐형 또는 개방형 프레임 방식의 융기부에 의해 완전히 또는 부분적으로 둘러싸이며, 상기 융기부의 내부 윤곽은 도체 세그먼트의 접촉 영역의 외부 윤곽과 일치한다(위 내용 참조). 도체 블랭크 및 카본 링 디스크로 이루어진 단일체가 성형 재료로부터 지지 본체를 형성하기 위해 사출성형 다이 내로 삽입된다. 지지 본체가 성형된 다음, 상기 카본 링 디스크는 분리 슬릿에 의해 개별 카본 세그먼트로 분할된다.

카본 링 디스크의 전술한 프레임 방식의 융기부들은 완전히 성형 재료에 매립되거나, 상기 성형 재료에 의해 둘러싸인다. 이를 통해, 특히 프레임 방식의 융기부가 순환 밀폐식으로 형성되는 경우, 카본 세그먼트와 도체 세그먼트 사이의 접촉면이 부식성 물질로부터 탁월하게 보호될 뿐만 아니라, 카본 세그먼트가 지지 본체 내에서 독자적으로 둘레 방향 및 반경방향으로 고정될 수 있다.

카본 세그먼트와 도체 세그먼트의 접촉 영역의 전기적 연결이 납땜에 의해 이루어져야 한다면, 카본 링 디스크는 그 전에 적어도 추후의 접촉면에서 금속화된다. 이를 위해서는 공지된 전기 도금 방법이 적절하다. 이 경우 합목적적으로는 카본 링 디스크의 전체 단부면이 금속화되고, 프레임 방식의 융기부가 바람직하게는 개방되도록 형성된다. 본 발명의 바람직한 관점에 따라 금속화는 물론, 그에 이어서 소결되는 카본 링 디스크의 추후 접촉면 내에서, 금속 입자, 특히 -경우에 따라서 실버코팅된- Cu 분말 또는 Ag 분말의 고압 압착을 통해 실시된다. 카본 링 디스크의 이러한 형태의 금속화는 바람직하게는 추후 접촉면에 제한되며, 더욱 바람직하게는 순환 밀폐형 프레임 방식의 융기부에 의해 제한된다.

본 발명에 따른 평면 정류자는 한 바람직한 개선예에 따라, 지지면으로부터 축방향으로 카본 세그먼트들 사이에 제공된 분리 슬릿의 깊이 이상으로 연장되는 확대된 영역을 가지는 중심 보어를 갖추고 있다. 이 때 확대된 영역은 원추형으로 형성되는 것이 매우 바람직하다. 이는 정류자가 설치되는 샤프트 위로 카본 가루 및/또는 금속 가루에 의해 단락이 발생할 위험을 감소시킨다. 그럼에도 불구하고 원추형에 의해 정류자의 강도는 충분히 유지된다.

전술한 본 발명의 상세한 설명으로부터, 본 발명에 의해 기존에 공지되지 않은 특성들을 가진 평면 정류자가 제공된다는 것을 알 수 있다. 특히 본 발명에 따른 평면 정류자는 적은 제조 비용으로 높은 안정성에 기인하는 뛰어난 품질을 나타내며 매우 작은 치수가 가능하다는 특징을 갖는다. 또한 카본 세그먼트가 간단하게 압출될 수 있고, 사출성형 다이도 매우 간단하게 구성될 수 있다. 도체 블랭크는 내부 및 외부에 연속적인 외곽을 가짐으로써, 하나의 모울드 내에 삽입될 수 있다.

하기에는 본 발명이 도면에 도시된 바람직한 실시예에 따라 더 자세히 설명된다.

도 1 및 2에 따른 평면 정류자는 절연 성형 재료로 제조된 하나의 지지 본체(1), 축(2)을 중심으로 균일하게 분포 배치된 8 개의 도체 세그먼트(3) 및 상기 도체 세그먼트(3)와 각각 전기적으로 연결된 8 개의 카본 세그먼트(4)를 포함한다. 지지 본체(1)는 1 개의 중심 보어(5)를 가진다. 상기한 범위 내에서는 도 1 및 도 2에 따른 평면 정류자가 종래 기술과 동일하기 때문에, 기본적인 구조는 더 상세하게 설명할 필요가 없다.

구리로 된 도체 세그먼트(3)는, 계속해서 하기에 상세하게 설명되는 것처럼, 도 3 내지 도 5에 도시된 도체 블랭크로부터 만들어진다. 상기 도체 세그먼트는 3 개의 영역, 즉 접속 영역(6), 접촉 영역(7) 및 이 두 영역을 서로 연결하는 전이 영역(8)을 포함한다. 모든 접촉 영역(6)에는 접촉 스트립(9)이 설치되어있다. 이 접촉 스트립(9)은 권선 전선(10)과 관련 도체 세그먼트(3)의 전기적 연결을 위해사용된다. 상기 접촉 스트립(9)은 단부측에(도 3 참조) 경사면(11)을 가지지만, 완성된 정류자에서 반경방향으로 안쪽을 향하고 관련 도체 세그먼트(3)의 종속 접속 영역(6)에 인접하는 측면에서는 경사면을 가지지 않는다.

지지 본체(1) 내에서의 도체 세그먼트(3)의 고정 상태를 개선시키기 위해, 고정 클립(12)이 각각의 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)으로부터 안쪽으로 기울어져서 돌출되어있다. 같은 목적으로 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)의 반경방향 내부 단부에는 축에 평행하게 상기 접촉 영역으로부터 이격 배치되는 전기자 섹션(13)이 제공된다. 상기 전기자 섹션(13)은 그의 반경방향 외부 둘레 표면에 노치(notch, 14)를 갖는다.

본 발명에서는 도체 세그먼트(3)의 상이한 구역에 대한 구성이 특히 중요하다. 접속 영역(6)의 -반경방향으로 측정된- 두께 및 접촉 영역의 -축방향으로 측정된- 두께는 두꺼운 반면, 전이 영역(8)의 벽은 얇게 형성된다. 전이 영역(8)이 카본 세그먼트(4)로부터 멀리 떨어진 곳에서 접촉 영역(7)에 연결되기 때문에, 한 편으로는 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)과 전이 영역(8) 사이, 다른 한 편으로는 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)과 카본 세그먼트(4) 사이에 접촉이 일어나지 않는다.

도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)은 전체면에 걸쳐서 카본 세그먼트(4)의 단부면에 배치된 접촉면(15)에 접하고 있다. 상기 접촉면(15)의 범위 내에서 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)과 카본 세그먼트(4) 사이에 전도성 접촉 재료(16)가 수용된다. 상기 접촉면(15)은 카본 세그먼트(4)의 단부면(28)으로부터 돌출되는,순환 밀폐형 프레임 방식의 융기부(27, 도 6 참조)에 의해 둘러싸여있다. 상기 카본 세그먼트(4)의 프레임 방식 융기부(27)의 내부 윤곽은, 지지 본체(1)의 성형시 접촉면(15)에 성형 재료가 닿을 수 없도록 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)의 외곽에 매칭된다.

카본 세그먼트(4)는 그의 반경방향 외부 둘레 표면에서 지지 본체(1)의 성형 재료 외장(17)에 의해 덮인다. 이 때 카본 세그먼트(4)의 외부 둘레 표면이 단차를 갖도록 형성됨으로써 각각의 성형 재료 외장(17)으로의 확실 결합이 일어난다. 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)은 반경방향으로 상기 성형 재료 외장(17)의 외부 둘레 표면의 약간 위쪽에 위치한다. 그로 인해 평면 정류자의 외부 둘레에 하나의 단차가 형성된다.

지지 본체(1)의 중심부는 카본 세그먼트(4)의 반경방향 내부 둘레 표면도 덮는다. 여기서도 카본 세그먼트(4)의 반경방향 내부 둘레 표면이 단을 갖도록 형성됨으로써 확실 결합이 일어난다. 카본 세그먼트(4)와 지지 본체(1)가 그들의 반경방향 내부 및 외부 둘레 표면의 영역에서 확실 결합을 이룸으로써 상기 카본 세그먼트가 지지 본체(1) 내에 지속적으로 고정되는 것이 보증된다. 상기 카본 세그먼트(4)는 원주 방향으로도 지지 본체(1) 내에 확실하게 맞물리고, 더 정확히 말하면 프레임 방식의 융기부(27)를 통해서 맞물린다.

도 1에서 최종적으로 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)과 전이 영역(8)과 그에 종속된 카본 세그먼트(4) 사이에 성형재료 층(19)이 존재하는 것을 확인할 수 있다. 상기 성형재료 층(19)의 두께는 특히 도체 세그먼트(3)의 전이 영역(8)의두께와 접촉 영역(7)의 두께의 비에 따라 좌우된다.

평면 정류자의 제조 중에 처음에는 일체형인 카본 링 디스크(도 6 및 7 참조)를 개별 카본 세그먼트들(4)로 분할하는데 사용되었던 방사상 슬릿(radial slit, 20)도 도시되어있다.

도 2는 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)의 대형 외부 둘레 표면을 도시한 것이다. 접촉 스트립(9)의 양쪽에는 권선 전선(10)을 관련 도체 세그먼트와 용접하는 동안 용접 전극과의 접촉을 위해 비교적 큰 2 개의 구역이 제공된다.

도 3 내지 5는 도 1 및 2에 따른 평면 정류자의 제조에 사용된 도체 블랭크를 단면도, 위에서 본 평면도 및 밑에서 본 평면도로 나타낸 것이다. 도체 블랭크의 많은 세부사항들은 전술한 도 1 및 2의 설명에 직접 기술되어있다. 이 점에 있어서는 전술한 실시예들과 관련된다. 도체 블랭크의 중요한 특징은 둘레가 완전히 밀폐된 파이프 형태를 갖는다는 점이다. 각각 2 개의 접속 영역(6) 사이에는 브리지부(21)가 존재한다. 상기 브리지부(21) 및 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)은 동일한 축방향 연장부를 가지며, 그들의 전체 축방향 연장부를 따라 연결 브리지(22)를 통해 서로 연결된다. 그로 인해 도체 블랭크의 양쪽 단부면 상에 밀폐된 링형 표면(23 및 24)이 제공되고, 이 표면들은 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6) 및 브리지부(21)의 단부면들로 구성된다. 이는, 위에서도 계속 설명한 바와 같이, 도체 블랭크에서 성형 공구를 밀폐 격리시키는 경우에 특히 유리하며, 이 때 매우 높은 사출 압력과 관련하여 요구되는 높은 밀폐 압력은 상기 도체 블랭크의 변형을 초래하지는 않는다.

연결 브리지(22)는 -홈(23)의 적절한 구성을 통해- 매우 얇은 벽을 갖도록 형성된다. 이는 지지 본체(1)가 사출된 후 브리지부(21)가 충격에 의해 하나의 작업 공정에서 축방향으로 제거될 수 있도록 해 준다. 이를 위해 통상 브리지부(21)의 반경방향 내부 둘레 표면으로부터 정류자 축(2)까지의 거리(24)가 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)의 반경방향 외부 둘레 표면으로부터 정류자 축(2)까지의 거리(25)보다 짧지 않고 같게, 특히 바람직하게는 적어도 더 멀게 제공된다.

도 1 및 2에 따른 평면 정류자의 제조에 사용된 카본 링 디스크가 도시된 도 6에는 접촉면(15)을 둘러싸는, 전면(前面)에 제공된 프레임 방식의 융기부(27)의 형상이 잘 나타나있다. 도 5와 비교해보면, 프레임 방식의 융기부(27)의 내부 윤곽이 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)의 외부 윤곽에 매칭되는 것도 확인할 수 있다.

그밖에도 도 6에는 카본 링 디스크의 윤곽 성형된(profiled) 외부 및 내부 둘레 표면이 도시되어있으며, 상기 카본 링 디스크는 중심부 영역 또는 각각의 성형 재료 외장(17)의 영역 내에서 지지 본체(1)의 성형 재료와 추후의 카본 세그먼트(4)를 확실 결합시키는데 사용된다.

접촉 영역들(15)은 금속 분말을 표면 내로 침투시킴으로써 소결 전에 금속화되었다.

도 7에 도시된 카본 링 디스크들은 프레임 방식의 융기부(27)가 순환 밀폐식이 아니라 개방된 형태라는 점에서 도 6에 따른 카본 링 디스크와 구별된다. 따라서 도 7의 카본 링 디스크는 부분적으로만 접촉면(15)을 둘러싼다. 그에 상응하여완성된 평면 정류자 내에 있는 카본 링 디스크는 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)도 부분적으로만 둘러싼다. 평면 정류자의 제조시 도체 블랭크와 카본 링 디스크를 서로 확실하게 정렬시키기 위해서는 이것으로도 충분하다.

카본 링 디스크의 전체 단부면은 전기 도금을 통해 금속화되었다.

도 8에는 본 발명에 따라 구성된 또 다른 평면 정류자가 도시되어있으며, 상기 평면 정류자는 하기에 제시되는 특징들에 의해 도 1에 따른 평면 정류자와 구별된다.

도 1에 따른 평면 정류자에 대한 도 8에 따른 평면 정류자의 첫 번째 차이점은 지지 본체(1)의 성형 재료 외장(17)이 이 맞물림(toothing, 31)에 의해 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)과 고정되는 것과 연관된다. 이러한 이 맞물림은 도체 세그먼트의 접속 영역(6) 내에서 둘레방향으로 연장되는 축방향 홈(32) 및 상기 홈에 맞물리는 성형 재료 리브(33)에 의해 형성된다. 이 때 지지 본체(1)가 성형되었던 사출성형 다이가 밀폐될 때 홈의 외부 링형 경계면이 세게 눌림으로써 발생하는 홈(32)의 언더컷(undercut)을 볼 수 있다.

또한 도 8과 도 1을 서로 비교해보면, 도 8에 따른 평면 정류자는 상이한 형태의 중앙 보어(5)를 사용한다는 것을 알 수 있다. 왜냐하면, 여기서는 보어(5)가 하나의 단차(35)을 통해 상기 보어(5)의 실린더 섹션(36)에 연결되는 원추형 확장부(34)를 갖기 때문이다. 카본 링 디스크를 개별 카본 세그먼트들(4)로 분할하는 분리 슬릿(20)이 중앙 보어(5)의 확장 영역(34)으로 이른다.

카본 세그먼트(4)는 프레임 방식의 융기부(27)로 둘러싸인 접촉면(15)의 영역에서만 금속화된다. 더 정확히 말하면 금속 분말을 표면 내로 침투시킴으로써 소결 전에 금속화되는 것이다. 상기 카본 세그먼트는 연납땜을 통해 도체 세그먼트와 전기적으로 연결된다.

그 밖의 것에 대해서는 도 8에 도시된 평면 정류자가 도 1에 따른 정류자와 일치하기 때문에, 반복 설명을 피하기 위해 상응하는 실시예들을 참조하도록 한다.

도 9에 도시된 평면 정류자는, 중심 보어(5)의 형성과 관련하여, 도 8에 따른 평면 정류자와 일치한다. 또한 여기서도 역시 성형 재료 외장(17)과 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)의 이 맞물림(31)이 제공된다.

도 9에 따른 평면 정류자에서는 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(3)이 카본 세그먼트(4)와 전체면에 걸쳐서 납땜된다는 점이 중요하다. 앞서 설명한 실시예에서 적용된 것과 달리, 여기서는 접촉면이 프레임 방식의 융기부에 의해 제한되지 않는다. 카본 세그먼트(4)의 전체 단부면이 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)에 접한다. 상기 카본 세그먼트(4)의 근원이 되는 카본 링 디스크는 그의 단부면이 전기 도금됨으로써 금속화된 상태이다. 또한 지지 본체(1)의 성형 재료 외장(17)과 카본 세그먼트의 외부 둘레 표면이 골(corrugation, 30)에 의해 확실 결합을 이룬다는 것에 주의하여야 한다. 이러한 골은 카본 세그먼트가 도체 블랭크 상에 납땜된 후 반경방향으로 비틀림으로써 형성된 것이며, 이 때 그와 동시에 돌출된 땜납이 제거된다.

그밖에도 도 9에서는 도체 세그먼트(3)의 전이 영역(8)이, 도 1 및 도 8에 도시된 것처럼, 반드시 반경방향으로 정렬될 필요가 없고, 전적으로 축방향으로도정렬될 수 있다는 사실을 명백히 알 수 있다. 단지 중요한 것은, 상기 전이 영역의 -열흐름 방향에 대해 수직으로- 정렬된 횡단면이 각 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)과 접촉 영역(7) 사이에 유효 열흐름 저항이 생성될 정도로 작다는 사실이다.

도 10에 도시된 평면 정류자는 그의 기본적인 형상의 특징에 있어서 도 8에 따른 평면 정류자와 일치한다. 따라서 반복을 피하기 위해 도 10에 도시된 평면 정류자의 기본 구조와 관련된 것은 도 8의 실시예를 참조하도록 하며, 하기에는 차이점에 대해서만 기술하도록 한다. 첫 번째로, 접촉면(15)을 둘러싸는 프레임 방식의 융기부(27')가 반원형 횡단면을 갖는다는 차이가 있다. 이로써 평면 정류자의 제조시 도체 블랭크를 카본 리 디스크와 조립하는 것만 간편해지는 것은 아니다. 프레임 방식의 융기부(27')가 상기와 같은 형태를 갖는 경우의 또 다른 장점은 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)의 둘레 표면과 그에 인접하는 프레임 방식의 융기부(27') 사이의 쐐기형 영역(37) 내로 성형 재료가 침투된다는 것이다. 이는 카본 세그먼트(4)를 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)에 고정 연결하는 데에 도움이 된다. 또한 상기 프레임 방식의 융기부(27')가 지지 본체의 성형 재료로 완전히 덮이는 것이 유리하다.

도 8에 도시된 평면 정류자에 대한 도 10에 따른 평면 정류자의 또 다른 차이는 도체 세그먼트(3)의 전이 영역(8)의 반경방향 연장부가 더 확장되었다는 점이다. 완성된 평면 정류자의 외부 둘레가 약 20 mm이면, 전이 영역(8)의 반경방향 연장부는 약 1 mm이다. 이 때 상기 전이 영역은 반경방향을 향한다. 상기 전이영역의 -축방향으로 잰- 벽 두께는 약 0.7 mm이고, -반경방향으로 잰- 접속 영역(6)의 벽 두께는 약 1.4 mm이다. 각각의 전이 영역(8)이 관련 접촉 영역(7)에 접하고 있는 횡단면은 단(38) 때문에 약 0.5 mm의 높이를 가지며, 이는 접속 영역(6)으로부터 전이 영역(8)을 지나 접촉 영역(7)으로 가는 열흐름을 감소시키는 작용을 한다.

마지막으로, 도 8에 따른 평면 정류자의 경우에 적용된 것과 달리, 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6) 내에는 축방향 홈이 제공되지 않는다는 것을 알 수 있다. 물론 전이 영역(8)은 단(39)의 형성으로 인해 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6)의 단부면 모서리(40)에 대해 변위된다. 접속 영역의 벽 두께 및 도체 세그먼트(3)의 전이 영역(8)의 반경방향 연장부의 벽 두께에 의해 한 편으로는 카본 세그먼트(4)의 반경방향 외부면과 다른 한 편으로는 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)의 반경방향 외부면 사이에 상당한 간격(본 경우에는 약 1.8 mm)이 생긴다. 그로 인해 프레임 방식의 융기부(27')를 제외하고 반경방향으로 카본 세그먼트(4)의 비교적 큰 단부면(28')이 제공되고, 상기 단부면(28')을 통해 카본 세그먼트(4)가 지지 본체(1)와 연결된다.

도 11에 따른 평면 정류자는 그의 기본적인 형상의 특징에 있어서 도 10에 따른 정류자와 일치한다. 이는 프레임 방식의 융기부(27')의 형태, 접촉면(15)의 크기, 그리고 도체 세그먼트(3)의 접속 영역(6), 전이 영역(8) 및 접촉 영역(7)의 벽 두께에도 적용된다. 물론 도 11에서는 도체 세그먼트(3)의 전이 영역(8)이 같은 높이에서 접촉 영역(6)의 단부면(40)에 연결되기 때문에, 도 10에 도시된 단(38및 39)은 존재하지 않는다.

도 12는 도 11에 도시된 평면 정류자의 제조시, 즉 도체 블랭크 및 그와 연결된 카본 링 디스크로 형성되는 결합 부품(Verbundteil)이 사출성형 다이 내로 삽입될 때의 비율을 도시하고 있다. 사출성형 다이의 상반부(41)는 접촉 영역(6), 브리지부(21) 및 연결 브리지(22, 도 4 참조)의 상부 단부면들로 구성된 밀폐면(42)에 접한다. 사출성형 다이의 하반부(43)는 상응하는 방식으로 접속 영역(6), 브리지부(21) 및 연결 브리지(22)의 하부 단부면들로 구성된 밀폐면(44)에 접한다. 도 12는 전이 영역(8)의 변형 하에 도체 블랭크의 접촉 영역(7)의 축방향 편향(화살표 A)을 통해 카본 링 디스크의 가능한 두께 허용오차가 보정될 수 있다는 것을 보여준다. 따라서 카본 링 디스크의 두께 허용오차는 제조된 평면 정류자의 제조 치수에 아무 영향도 미치지 않는다. 따라서 제조된 평면 정류자의 치수는 카본 링 디스크와 그의 목표값의 가능 편차와는 상관없이 오로지 사출성형 다이에 의해서만 결정된다. 그 결과 완성된 평면 정류자는 고가의 단부면 후처리를 거치지 않고도 정확하게 자신의 목표 치수를 가진다.

Claims (38)

1. 절연 성형 재료로 제조된 지지 본체(1),

   다수의 도체 세그먼트(3) 및

   정면에 배치되고 상기 도체 세그먼트(3)에 전기적으로 연결된 동수의 카본 세그먼트(4)를 포함하는 전기 기계용 평면 정류자에 있어서,

   상기 도체 세그먼트(3)는,

   상기 지지 본체(1)의 둘레에 각각 배치된, 두터운 벽을 가진 접속 영역(6),

   상기 지지 본체(1)와 관련 상기 카본 세그먼트(4) 사이에 배치된, 역시 두터운 벽을 가진 접촉 영역(7), 및

   상기 접속 영역(6)과 상기 접촉 영역(7) 사이에 배치된, 얇은 벽을 가진 전이 영역(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도체 세그먼트(3)의 상기 전이 영역(8)의 벽 두께는, 상기 접촉 영역(7)의 벽 두께의 60% 미만인 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 접속 영역(6)은 평면 정류자의 둘레의 적어도 65% 이상, 매우 바람직하게는 적어도 80% 이상까지 연장되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전이 영역(8)은 정류자 축(2)에 대해 반경방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전이 영역(8)은 정류자 축(2)에 대해 축방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접속 영역(6)과 상기 전이 영역(8)사이에, 또한, 상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접속 영역(6)과 상기 카본 세그먼트(4)사이에 각각 1 개의 성형 재료 층(19)이 존재하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 성형 재료 층(19)의 축방향 두께는 적어도 0.5 mm인 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 접촉 영역(7)의 반경방향 외부 표면은 상기 카본 세그먼트(4)의 반경방향 외부 표면의 내부에서 상기 카본 세그먼트의 축방향 두께의 0.5 배 내지 1.5 배 사이의 값에 달하는 치수만큼 반경방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 접촉 영역(7)의 반경방향 내부 표면은 상기 카본 세그먼트(4)의 반경방향 내부 표면의 외부에서 상기 카본 세그먼트의 축방향 두께의 0.25 배 내지 1.0 배 사이의 값에 달하는 치수만큼 반경방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 접속 영역(6)에는 단부측이 기울어진 접촉 스트립(9)이 설치되고, 경사면(11)은 상기 접속 영역(6)의 둘레 표면을 향하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접촉 영역(7)의 벽 두께는, 상기 접촉 영역(7)의 둘레 방향으로의 연장부의 적어도 0.4 배에 달하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접촉 영역(7)은 전체 면에 걸쳐서 접촉면(15)에 전기적으로 연결되고, 상기 접촉면(15)의 정면이 상기 카본 세그먼트(4)에 배치되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 접촉면(15)은 상기 카본 세그먼트(4)의 단부면(28)으로부터 돌출된 프레임 방식의 융기부(27)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 카본 세그먼트의 지지면의 반대편을 향하는 단부면(28, 28') 및 융기부(27, 27')의 영역 내에서 상기 카본 세그먼트(4)와 상기 지지 본체(1)의 접합 면적은 상기 카본 세그먼트의 지지면의 50% 내지 70%에 달하는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 접촉면(15)은 상기 카본 세그먼트(4)의 전체 관련 단부면에 걸쳐서 연장됨에 따라, 상기 카본 세그먼트(4)가 전체 면에 걸쳐서 상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접촉 영역(7)과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
16. 제 12항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 접촉면(15)의 범위 내에서 상기 도체 세그먼트의 상기 접촉 영역(7)과 상기 카본 세그먼트(4) 사이에 전도성 접촉 재료(16)가 수용되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 카본 세그먼트(4)의 반경방향 외부 둘레 표면은 각각 상기 지지 본체(1)의 성형 재료 외장(17)에 의해 덮이는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접속 영역(6)은 적어도 부분적으로 둘레 방향으로 연장되는 축방향 홈(32)을 가지며, 상기 축방향 홈(32) 내로 상기 성형 재료 외장(17)의 리브(33)가 맞물리는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
19. 제 17항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접속 영역(6)은 상기 성형 재료 외장(17)의 외부 둘레 표면 위로 반경방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
20. 제 17항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 카본 세그먼트(4)의 외부 둘레 표면과 상기 성형 재료 외장(17)간에 각각 확실 결합이 일어나는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 확실 결합은 골(corrugation, 30)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 지지 본체(1)는 상기 확실 결합의 형성 하에 상기 카본 세그먼트(4)의 반경방향 내부 둘레 표면을 덮는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 카본 세그먼트(4)는 상기 도체 세그먼트(3)를 향하는 그의 외부 둘레 에지가 단차를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 평면 정류자.
24. 제 1 항에 따른 평면 정류자의 제조시 사용하기 위한 도체 블랭크으로서,

    상기 도체 블랭크의 둘레에 각각 배치된, 두터운 벽을 가진 접속 영역(6),

    정면에 배치된, 역시 두터운 벽을 가진 접촉 영역(7), 및

    상기 접속 영역(6)과 접촉 영역(7) 사이에 배치된, 얇은 벽을 가진 전이 영역(8)으로 구성되며,

    각각 2 개가 브리지부(21)에 의해 서로 연결되는 다수의 도체 세그먼트(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 브리지부(21)는 인접한 2 개의 상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접속 영역(6)들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 브리지부(21) 및 상기 도체 블랭크(3)의 상기 접속 영역(6)은 동일한 축방향 연장부를 가지며, 전체 축방향 연장부를 따라서 연결 브리지(22)를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 연결 브리지(22)의 벽 두께는 상기 브리지부(21)의 벽 두께보다 훨씬 더 얇은 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 브리지부(21)의 반경방향 내부 둘레 표면으로부터 정류자 축(2)까지의 간격은 상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접속 영역(6)의 반경방향 외부 둘레 표면으로부터 정류자 축(2)까지의 간격과 같거나 약간 더 큰 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
29. 제 24 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접촉 영역(7)의 반경방향 내부 단부에는 축에 평행하게 상기 접촉 영역(7)으로부터 이격 배치되는 전기자 섹션(13)이 제공되는 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 전기자 섹션(13)은 그의 반경방향 외부 둘레 표면에 노치(notch, 14)를 갖는 것을 특징으로 하는 도체 블랭크.
31. 제 1 항에 따른 평면 정류자를 제조하는데 사용하기 위한 카본 링 디스크로서, 한 단부면 상에 완전히 또는 부분적으로 밀폐된 다수의 프레임 방식의 융기부들(27)이 제공되고, 상기 융기부들(7)은 상기 카본 링 디스크의 단부면(28)으로부터 돌출되며, 접촉면(15)을 제한하는 것을 특징으로 하는 카본 링 디스크.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 프레임 방식의 융기부(27)는 순환 밀폐식이고, 상기 접촉면(15)에 국한되는 납땜 가능한 금속층이 제공되며, 상기 금속층은 카본 링 디스크 내로 주입되어 소결된 금속 입자들로 이루어진 것을 특징으로 하는 카본 링 디스크.
33. 제 31 항에 있어서,

    상기 프레임 방식의 융기부(27)는 개방되도록 형성되고, 상기 카본 링 디스크의 단부면(28)은 전체 면에 걸쳐서 전기도금에 의해 제조된 금속층을 갖는 것을 특징으로 하는 카본 링 디스크.
34. 제 1 항에 따른 평면 정류자를 제조하기 위한 방법으로서,

    - 도체 블랭크의 둘레에 각각 배치된, 두터운 벽을 가진 접속 영역(6),

    정면에 배치된, 역시 두터운 벽을 가진 접촉 영역(7), 및

    상기 접속 영역(6)과 상기 접촉 영역(7) 사이에 배치된, 얇은 벽을 가진 전이 영역(8)으로 구성되며,

    각각 2 개가 브리지부(21)에 의해 서로 연결되는 다수의 도체 세그먼트(3)를 포함하는 도체 블랭크를 제조하는 단계,

    - 상기 도체 블랭크의 상기 도체 세그먼트(3)의 개수와 동일한 개수의 프레임 방식 융기부(27)를 한 단부면(28) 상에 갖는 카본 링 디스크를 제조하는 단계,

    - 상기 도체 블랭크를 상기 카본 링 디스크와 결합하고, 이 때 상기 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)이 전기적 연결을 통해 상기 프레임 방식의 융기부(27)를 둘러싸는 접촉면(15)에 접하는 단계,

    - 절연 성형 재료로 이루어진 지지 본체(1)를 사출성형 다이 내에서 결합 부품으로 사출하는 단계,

    - 상기 브리지부(21)를 개방하는 단계,

    - 카본 세그먼트(4)의 형성을 위해 각각 2 개의 상기 도체 세그먼트(3) 사이의 카본 링 디스크를 지지 본체까지 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 접촉 영역(7)과 상기 카본 세그먼트(4)간의 전기적 연결은 납땜을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

    상기 사출성형 다이의 두 부분은, 각각 축(2) 상에 수직으로 놓인 평면에서 연장되며, 도체 블랭크의 양 단부면 상에 배치된, 링형으로 밀폐된 2 개의 밀폐면(23, 24)에 밀봉 방식으로 접하는 것을 특징으로 하는 방법.
37. 제 36 항에 있어서,

    상기 2 개의 밀폐면(23, 24)은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 방법.
38. 제 34 항에 있어서,

    상기 도체 세그먼트(3)의 상기 접촉 영역(7)의 접촉면(15)은 도체 블랭크가 카본 링 디스크와 결합되기 전에 50 내지 150㎛의 거칠기로 가공되고, 그런 다음내부식성 금속 코팅 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.