JP2004350374A - 整流子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属端子への絶縁樹脂材の付着を低減できる整流子の製造方法を提供する。
【解決手段】整流子のセグメントの母材２００、金属端子の母材２１０、２２０を結合した状態で型２３０と型２４０との間に設置する。母材２００、２１０、２２０を結合した状態で、母材２２０の爪７８は折り曲げられておらず、母材２００から整流子の回転軸と直交する径方向外側に延びている。爪７８は回転軸と直交する方向に平坦な板状であり、型２３０と型２４０との間で隙間なく挟持される。型２４０との接触面側に形成された型２３０の溝２３２を通し、型２３０と型２４０との境界に沿って両型内に絶縁樹脂材を充填する。このとき、型２３０と型２４０とで挟持されている爪７８の平坦面には、樹脂が殆ど付着しない。樹脂が固化したら、型２３０を型２４０から離し、爪７８を電機子側に曲げる。
【選択図】 図７
【解決手段】整流子のセグメントの母材２００、金属端子の母材２１０、２２０を結合した状態で型２３０と型２４０との間に設置する。母材２００、２１０、２２０を結合した状態で、母材２２０の爪７８は折り曲げられておらず、母材２００から整流子の回転軸と直交する径方向外側に延びている。爪７８は回転軸と直交する方向に平坦な板状であり、型２３０と型２４０との間で隙間なく挟持される。型２４０との接触面側に形成された型２３０の溝２３２を通し、型２３０と型２４０との境界に沿って両型内に絶縁樹脂材を充填する。このとき、型２３０と型２４０とで挟持されている爪７８の平坦面には、樹脂が殆ど付着しない。樹脂が固化したら、型２３０を型２４０から離し、爪７８を電機子側に曲げる。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電機子に供給する電流を整流する整流子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に記載されているように、電機子に巻回されているコイルと電気的に接続する複数のセグメントを回転方向に設置し、電機子の回転にともないブラシが順次各セグメントと接触することにより電機子に供給する駆動電流を整流する整流子が知られている。
【０００３】
このような従来の整流子の一例を図１０に示す。整流子３００は、回転方向に設置された複数のセグメント３０２と、各セグメント３０２に電気的に接続している金属端子３０６とを有している。セグメント３０２同士はスリット３０４および絶縁樹脂材３３０により電気的に絶縁されており、セグメント３０２および金属端子３０６は絶縁樹脂材３３０により支持されている。セグメント３０２の整流面３０３と反対側に位置する電機子のコイルを巻き付けるため、金属端子３０６は図１０に示す形状に曲げられている。
【０００４】
次に、図１０に示す整流子３００を製造する方法を図１１に示す。セグメント母材３１０は複数のセグメント３０２に分割されておらず、円板状である。端子母材３１２は、セグメント３０２毎に分けられており、セグメント３０２と対応する位置でセグメント母材３１０と結合している。端子母材３１２は、後工程で図１０に示す形状に先端３１３を曲げ加工することを容易にするため、予め図１１に示す形状に曲げられている。端子母材３１２の先端３１３は、後工程で電機子のコイルを巻き付ける部分であり、型３２２の凹部３２３に収容される。型３２０、３２２内にセグメント母材３１０および端子母材３２２を設置後、型３２０、３２２内に絶縁樹脂材３３０を充填する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１６２９２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すように端子母材３１２の先端３１３を一方の型３２２の凹部３２３に収容する構造では、先端３１３と凹部３２３とが密着せず先端３１３と凹部３２３と間に隙間が形成されやすい。この隙間に絶縁樹脂材３３０が進入すると、先端３１３の表面に多くの絶縁樹脂材が付着する。先端３１３は後工程で電機子側のコイルを巻き付けられコイルと電気的に接続するので、先端３１３にコイルを巻き付ける前に先端３１３の表面に付着した絶縁樹脂材を除去する必要がある。しかし、端子母材３１２の先端３１３に付着した絶縁樹脂材を除去する作業は繁雑であり、製造工数が増加するという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、金属端子への絶縁樹脂材の付着を低減できる整流子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１から６記載の発明によると、端子母材の延出部を曲げ工程で曲げ加工する前に、セグメント母材と、セグメント母材から径方向外側に延出部が延びている端子母材とを型内に設置し、整流子の回転軸方向の両側から型で延出部を挟持するので、端子母材の延出部と型とを密着させ、端子母材の延出部と型との間に隙間が極力形成されないようにすることができる。
したがって、型内に絶縁樹脂材を充填するときに端子母材の延出部と型との間に絶縁樹脂材が進入することを低減し、延出部の表面に樹脂材が付着することを低減できる。その結果として、上述したような絶縁樹脂材を除去する工数を省略できる。
また、セグメント母材と端子母材とを絶縁樹脂材で固定した状態で延出部の曲げ加工を行うので、曲げ加工が容易である。
【０００８】
請求項２記載の発明によると、セグメント母材から径方向外側に延びている端子母材の延出部は、回転軸と略直交する方向に平坦な板状に形成されているので、回転軸方向の両側から端子母材の延出部を型で挟持するするときに、端子母材の延出部を型で隙間なく挟持できる。
【０００９】
したがって、型内に絶縁樹脂材を充填するときに延出部の表面に絶縁樹脂材が付着することを低減できる。なお、請求項２記載の「回転軸と略直交する方向」については、厳密な直交方向から若干ずれたものについても、上記の作用効果を奏する程度であれば含まれるものとする。
【００１０】
請求項３記載の発明によると、曲げ工程において、端子母材の延出部を電機子側に曲げる。セグメント母材から径方向外側に延びている延出部を電機子側に曲げる作業は容易である。さらに、整流子の金属端子の一部である延出部と電機子側の端子とを嵌合し電気的に接続するので、整流子と電機子とを容易に電気的に接続できる。
請求項４記載の発明によると、回転方向に隣接している延出部同士は結合部により結合されているので、延出部同士がセグメント毎にバラバラの場合に比べ、型内に端子母材を設置するまでの端子母材の取り扱いが容易である。
【００１１】
請求項５記載の発明によると、結合部はセグメント母材の径方向外側に位置しているので、結合部を除去するときにセグメント母材が邪魔になりにくい。したがって、結合部の除去作業が容易である。
請求項６記載の発明によると、端子母材は中間母材および結線母材を有し、セグメント母材と中間母材と結線母材とを結合した構造体を型内に設置する。したがって、セグメント母材、中間母材および結線母材を型内に設置する作業が容易である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１０は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。ハウジング１２は吸入側カバー１４と吐出側カバー１９とをかしめ固定している。
【００１３】
ポンプケーシング１６は吸入側カバー１４とハウジング１２との間に挟持されている。吸入側カバー１４とポンプケーシング１６との間にＣ字状のポンプ流路１１０が形成されている。吸入側カバー１４およびポンプケーシング１６は、回転部材としてのインペラ２０を回転可能に収容しているケース部材である。吸入側カバー１４、ポンプケーシング１６およびインペラ２０はポンプ部を構成している。ポンプケーシング１６は、インペラ２０を収容するケース部材の電機子４０側の部材である。ポンプケーシング１６は、内周側で軸受部材２６を支持している。
【００１４】
円板状に形成されたインペラ２０の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。インペラ２０が電機子４０の回転によりシャフト４１とともに回転すると、インペラ２０の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路１１０の燃料が加圧される。インペラ２０の回転により吸入側カバー１４に形成された図示しない燃料吸入口からポンプ流路１１０に吸入された燃料タンク内の燃料は、ポンプケーシング１６の連通路１１２から電機子４０の一方の軸方向端部側に位置するカバー９０側に吐出される。さらに燃料は、電機子４０の外周を通って整流子７０側に向かい、吐出側カバー１９に形成された吐出口１１４を通り燃料ポンプ１０からエンジン側に吐出される。
【００１５】
４分の１の円弧状に形成されている永久磁石３０は、ハウジング１２の内周壁に円周上に４個取り付けられている。永久磁石３０は回転方向に極の異なる磁極を４個形成している。４個の永久磁石は樹脂材３８により保持されている。
電機子４０の他方の軸方向端部側に整流子７０が組み付けられ、電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部をカバー９０が覆っている。永久磁石３０、電機子４０、整流子７０および図示しないブラシは直流電動機を構成している。電機子４０の回転軸としてのシャフト４１は、ポンプケーシング１６と吐出側カバー１９とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材２６、２７により軸受けされている。
【００１６】
電機子４０は、回転中央部に中央コア４２を有している。シャフト４１は中央コア４２に圧入されている。６個の磁極コイル部５０は中央コア４２の外周に回転方向に設置され、中央コア４２と結合している。各磁極コイル部５０は、コイルコア５２、ボビン６０、およびボビン６０に巻線を集中巻きして形成されているコイル６２を有している。６個の磁極コイル部５０は同一構成である。
【００１７】
各コイル６２の整流子７０側の端部は端子６４と電気的に接続している。端子６４は電機子４０の外周面よりも僅かに内側に位置しているので、端子６４が電機子４０の外周を流れる燃料の抵抗となることを防止できる。端子６４は雌端子であり、整流子７０側の端子７６および結線端子７７の雄端子である爪７８と嵌合し電気的に接続している。コイル６２の整流子７０と反対側であるインペラ２０側の端部は端子６６と電気的に接続している。回転方向に連続して隣接している３個の端子６６は、端子６８により電気的に接続している。
【００１８】
整流子７０は一体に形成されたカセット式である。中央コア４２にシャフト４１を圧入した状態で、整流子７０の貫通孔７０ａにシャフト４１を挿入して電機子４０に整流子７０を組み付けるとき、整流子７０の電機子４０側に突出している爪７８はそれぞれ電機子４０の端子６４に嵌合し端子６４と電気的に接続する。爪７８は、電機子４０の外周面よりも僅かに内側に位置している端子６４と嵌合するため、整流子７０の外周縁よりも内側で折れ曲がっている。Ｃリング１００はシャフト４１に圧入されており、シャフト４１から整流子７０が抜けることを防止する。
【００１９】
図４の（Ｃ）に示すように、整流子７０は回転方向に設置された６個のセグメント７１を有している。セグメント７１は例えばカーボンで形成されており、セグメント７１同士は、スリット８２および絶縁樹脂材８０により電気的に絶縁されている。各セグメント７１に形成されているスリット８２よりも浅い溝８３は、セグメント７１の整流面７２側に形成される燃料膜を除去するための溝である。
【００２０】
図１の（Ａ）に示す中間端子７３はセグメント７１と直接電気的に接続している。各セグメント７１と端子７６および結線端子７７とは中間端子７３を介して電気的に接続している。中間端子７３、端子７６および結線端子７７は金属端子を構成している。結線端子７７はセグメント７１の電機子４０側の面から離れている。結線端子７７の結線プレート７７ｂは径方向反対側に位置するセグメント７１の中間端子７３同士を電気的に接続している。これにより、径方向反対側に位置するセグメント７１同士は同電位である。接続端子は接続部としての中間端子７３と結線部としての結線端子７７とによりプレート状に形成されている。結線端子７７の爪７８を除き同電位のセグメント７１同士を接続する接続端子の結線部分は、ほぼ同一平面上に設置されている。図２に示すように、絶縁樹脂材８０は、セグメント７１（ブラシとの摺動面を除く）、中間端子７３、端子７６および結線端子７７（先端部を除く）をインサート成形している。吐出側カバー１９に圧入固定されている端子８８、ブラシ、セグメント７１、中間端子７３、端子７６および結線端子７７を通り電機子４０のコイル６２に電力が供給される。整流子７０が電機子４０とともに回転することにより、各セグメント７１は順次ブラシと接触する。
【００２１】
図２に示すように、カバー９０は電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部を覆っているので、燃料中を回転する電機子４０の抵抗が低減する。カバー９０はシャフト４１周囲の中央部に凹部９２を有している。軸受部材２６およびポンプケーシング１６の一部は凹部９２内に位置している。Ｃリング１０２はシャフト４１に圧入されており、シャフト４１からカバー９０が抜けることを防止する。
【００２２】
整流子７０の中間端子７３、端子７６および結線端子７７の構成について図１および図３に基づいて詳細に説明する。図１の（Ａ）は絶縁樹脂材８０を除いた状態、図１の（Ｂ）は絶縁樹脂材８０をモールドした後の整流子７０の状態を示している。図３は、図１の（Ａ）に示す絶縁樹脂材８０を除いた状態の整流子７０を各部材ごとに分解した状態を示している。
【００２３】
図１の（Ａ）に示すように、端子７６および結線端子７７はセグメント７１との間に中間端子７３を挟持しており、中間端子７３を介してセグメント７１と電気的に接続している。中間端子７３はセグメント７１の電機子４０側に設置され、セグメント７１と直接電気的に接続している。図３に示すように、中間端子７３の内周側の肉厚は外周側よりも薄くなっており、この厚肉部７４と薄肉部７５との肉厚の差により中間端子７３の反セグメント側に段差が形成されている。端子７６および結線端子７７は中間端子７３の反セグメント側に回転方向に交互に設置され中間端子７３と電気的に接続している。
【００２４】
端子７６および結線端子７７は同一平面上に設置されており、電機子４０の端子６４に嵌合する爪７８を有している。結線端子７７は、それぞれ同じ回転方向に延びる円弧状の結線プレート７７ｂを有しており、３個の結線プレート７７ｂは渦巻き状に設置されている。結線プレート７７ｂの先端は、中間端子７３側に突出している。各結線プレート７７ｂは一端を中間端子７３の厚肉部７４と電気的に接続し、厚肉部７４側から互いに接触しないように結線プレート７７ｂの延伸側に位置する電位の異なる端子７６の内周側であり、電位の異なる中間端子７３の薄肉部７５上を薄肉部７５と接触せずに通り、径方向反対側に向き合う中間端子７３の薄肉部７５と他端で電気的に接続している。これにより、径方向反対側に向き合うセグメント７１同士は結線端子７７により電気的に接続され同電位となっている。
【００２５】
図３に示すように、セグメント７１に突部７１ａが形成されており、突部７１ａが中間端子７３に形成されている嵌合孔７３ａに嵌合することにより、セグメント７１と中間端子７３とは結合している。各中間端子７３には、嵌合孔７５ａを挟んで外周側に突部７４ａが形成されている。結線プレート７７ｂの先端と結合する中間端子７３の薄肉部７５には、嵌合孔７５ａの内周側に突部７５ｂが形成されている。端子７６および結線端子７７の爪７８側に嵌合孔７６ａ、７７ａが形成されており、結線プレート７７ｂの先端に嵌合孔７７ｃが形成されている。突部７４ａが嵌合孔７６ａ、７７ａと嵌合し、突部７５ｂが嵌合孔７７ｃと嵌合することにより、中間端子７３と端子７６および結線端子７７とは結合している。
【００２６】
次に、整流子７０の製造方法について、図４から図９に基づいて説明する。
図４および図５に示す符号２００はセグメント７１のセグメント母材を示し、符号２１０は中間端子７３の中間母材を示し、符号２２０は端子７６および結線端子７７の結線母材を示している。母材２１０および母材２２０は端子母材を構成している。母材２２０の表面には全体にめっきが施されている。母材２００、２１０、２２０はセグメント７１毎に分割される前の状態を示している。
【００２７】
図４に示すように、中間端子７３の厚肉部７４は母材２１０の状態でセグメント７１毎に分かれており、中間端子７３の薄肉部は母材２１０の状態で周方向に連続している。母材２２０の端子７６および結線端子７７は、爪７８の箇所で接続部材としての環状帯２２２により互いに結合している。
【００２８】
（結合工程）
突部７１ａを嵌合孔７５ａに嵌合し、突部７４ａを嵌合孔７６ａ、７７ａに嵌合し、突部７５ｂを嵌合孔７７ｃに嵌合することにより、図５の（Ａ）に示すように母材２００、２１０、２２０を互いに結合する。このように母材２００、２１０、２２０を結合した状態で、母材２２０の延出部である爪７８は折り曲げられておらず、母材２００から整流子の回転軸１２０と直交する径方向外側に延びている。爪７８は回転軸１２０と直交する方向に平坦な板状であり、環状帯２２２も爪７８と同じく回転軸１２０と直交する方向に平坦な板状である。
【００２９】
（挟持工程）
図６に示すように、結合工程で結合された母材２００、２１０、２２０を型２３０と型２４０との間に設置する。爪７８は型２３０と型２４０との間で隙間なく挟持される。
（充填工程）
図７に示すように、型２４０との接触面側に形成された型２３０の溝２３２を通し、型２３０と型２４０との境界に沿って両型内に絶縁樹脂材を充填する。このとき、溝２３２が形成されている箇所の環状帯２２２の内側の一部に絶縁樹脂材２４８が進入するが、型２３０と型２４０とで挟持されている爪７８の平坦面には、樹脂が殆ど付着しない。樹脂が固化したら、型２３０を型２４０から離す。充填工程により、図５の（Ｂ）に示す構造体が形成される。
複数の整流子７０を製造する場合、図５の（Ａ）に示す状態に結合した複数の構造体を環状に形成した型２３０と型２４０との間に周方向に設置すれば、内周側に形成した溝２３２を通して型内に一度に絶縁樹脂材を充填可能である。
【００３０】
（除去工程）
次に、図８の（Ａ）において斜線部分で示されている環状帯２２２および環状帯２２２の内側の一部に進入した余分な絶縁樹脂材２４８をパンチ等で除去する。溝２３２部分の絶縁樹脂材はこのとき除去される。除去工程において、図８の（Ｂ）に示すように、爪７８の部分を含んで環状帯２２２を除去することにより、爪７８に環状帯２２２の一部が残り爪７８からはみ出ることを防止できる。爪７８から環状帯２２２を確実に除去できるので、電機子４０側の端子６４と爪７８が滑らかに嵌合する。
【００３１】
（曲げ工程）
次に、図９の（Ａ）に示すように、絶縁樹脂材８０で固定された母材２００、２１０、２２０（図９では２１０、２２０を省略）を支持型２５０と基台２６０との間に挟持する。母材２００の整流面２０２側から支持する支持型２５０の外径は絶縁樹脂材８０の外径とほぼ等しく、基台２６０の外径は絶縁樹脂材８０の外径よりも小さい。そして、支持型２５０の外周面に沿って円筒状のパンチ２７０を下降させ、爪７８を基台２６０側、つまり電機子４０側に６０°程度曲げる。このとき、基台２６０の外径が絶縁樹脂材８０の外径よりも小さいので、爪７８の折れ曲がり箇所は、絶縁樹脂材８０の外周縁よりも内側である。６０°程度パンチ２７０で爪７８を曲げた後、図９の（Ｂ）に示すように横方向からパンチ２８０で爪７８をさらに電機子４０側に曲げる。その結果、爪７８は絶縁樹脂材８０の外周縁、つまり整流子７０の外周縁よりも内側に位置し、電機子４０側の端子６４と嵌合可能となる。
【００３２】
次に、母材２００の整流面２０２側から中間端子７３の薄肉部までスリット８２を形成し、セグメント７１毎に分割する。さらに、各セグメント７１に整流面７２の燃料膜切り用の溝８３を形成する。溝８３はスリット８２よりも浅い。この後、セグメント７１の整流面７２側を研磨し、図５の（Ｃ）に示す整流子７０が完成する。
【００３３】
以上説明した本発明の上記実施形態では、絶縁樹脂材を充填する充填工程の前に、セグメント７１の母材２００から整流子７０の回転軸１２０と直交する径方向外側に金属端子の母材２２０の爪７８を真っ直ぐのばした状態で型２３０と型２４０との間に爪７８を挟持する。さらに、金属端子の母材２２０の爪７８は整流子７０の回転軸１２０と直交する方向に平坦な板状である。したがって、金属端子の母材２２０の爪７８を型２３０と型２４０との間に隙間なく挟持できる。電機子側４０の端子６４と嵌合する爪７８の表面に絶縁樹脂材８０が付着することを低減できるので、爪７８の表面から絶縁樹脂材８０を除去する工程を省略できる。
【００３４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、回転方向に隣接する爪７８を環状帯２２２で一体に結合した状態で型２３０、２４０内に金属端子の母材２２０を設置し、型２３０、２４０で爪７８を挟持したが、各セグメント毎に爪７８が離れた状態で型２３０、２４０内に金属端子の母材を設置してもよい。また、セグメント７１を一体に形成した母材２００を型２３０、２４０内に設置する代わりに、各セグメント７１毎に分かれているセグメント母材を型２３０、２４０内に設置してもよい。セグメント７１はカーボン以外に銅等の金属製でもよい。
【００３５】
また、整流子と電機子との電気的接続は、整流子の金属端子に電機子のコイルを巻き付けることにより実現してもよい。
また、中間端子７３と、端子７６または結線端子７７とからなる金属端子を各セグメント毎に一部材で構成してもよい。
【００３６】
上記実施形態では、型２３０と型２４０との境界面である整流子７０の横方向から絶縁樹脂材を充填したが、整流子７０の整流面７２と反対側から絶縁樹脂材を充填してもよい。この場合、反整流面側から充填される絶縁樹脂材の圧力によりセグメント７１の母材２００の整流面２０２側が型２３０に押し付けられるので、母材２００の整流面２０２側に絶縁樹脂材８０が進入しにくい。
【００３７】
上記実施形態では、整流子７０の整流面７２は電機子４０と反対側である回転軸１２０の一方側に形成されていたが、整流子の外周側面を整流面としてもよい。
また上記実施形態では、本発明を燃料ポンプの整流子に適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の整流子の製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による整流子を電機子側からみた斜視図であり、（Ａ）は絶縁樹脂材を除いた状態、（Ｂ）は絶縁樹脂材のモールド後の状態を示している。
【図２】本実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。
【図３】図１の（Ａ）をセグメント、中間端子、結線端子に分解した斜視図である。
【図４】整流子の製造工程を示す分解斜視図である。
【図５】（Ａ）から（Ｃ）は整流子の製造工程を示す斜視図である。
【図６】樹脂の充填工程を示す断面図である。
【図７】樹脂の充填工程を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は絶縁樹脂材を充填した後の整流子を示す平面図であり、（Ｂ）は環状帯を削除した後の爪の形状を示す説明図である。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は爪の曲げ工程を示す模式的断面図である。
【図１０】（Ａ）は従来の整流子を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。
【図１１】従来の整流子の製造工程を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料ポンプ
３０ 永久磁石（電動機）
４０ 電機子（電動機）
７０ 整流子（電動機）
７１ セグメント
７２ 整流面
７３ 中間端子（金属端子）
７６ 端子（金属端子）
７７ 結線端子（金属端子）
７８ 爪（延出部）
８０ 絶縁樹脂材
１２０ 回転軸
２００ 母材（セグメント母材）
２０２ 整流面
２１０ 母材（中間母材、端子母材）
２２０ 母材（結線母材、端子母材）
２３０、２４０ 型
【発明の属する技術分野】
本発明は、電機子に供給する電流を整流する整流子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に記載されているように、電機子に巻回されているコイルと電気的に接続する複数のセグメントを回転方向に設置し、電機子の回転にともないブラシが順次各セグメントと接触することにより電機子に供給する駆動電流を整流する整流子が知られている。
【０００３】
このような従来の整流子の一例を図１０に示す。整流子３００は、回転方向に設置された複数のセグメント３０２と、各セグメント３０２に電気的に接続している金属端子３０６とを有している。セグメント３０２同士はスリット３０４および絶縁樹脂材３３０により電気的に絶縁されており、セグメント３０２および金属端子３０６は絶縁樹脂材３３０により支持されている。セグメント３０２の整流面３０３と反対側に位置する電機子のコイルを巻き付けるため、金属端子３０６は図１０に示す形状に曲げられている。
【０００４】
次に、図１０に示す整流子３００を製造する方法を図１１に示す。セグメント母材３１０は複数のセグメント３０２に分割されておらず、円板状である。端子母材３１２は、セグメント３０２毎に分けられており、セグメント３０２と対応する位置でセグメント母材３１０と結合している。端子母材３１２は、後工程で図１０に示す形状に先端３１３を曲げ加工することを容易にするため、予め図１１に示す形状に曲げられている。端子母材３１２の先端３１３は、後工程で電機子のコイルを巻き付ける部分であり、型３２２の凹部３２３に収容される。型３２０、３２２内にセグメント母材３１０および端子母材３２２を設置後、型３２０、３２２内に絶縁樹脂材３３０を充填する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１６２９２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示すように端子母材３１２の先端３１３を一方の型３２２の凹部３２３に収容する構造では、先端３１３と凹部３２３とが密着せず先端３１３と凹部３２３と間に隙間が形成されやすい。この隙間に絶縁樹脂材３３０が進入すると、先端３１３の表面に多くの絶縁樹脂材が付着する。先端３１３は後工程で電機子側のコイルを巻き付けられコイルと電気的に接続するので、先端３１３にコイルを巻き付ける前に先端３１３の表面に付着した絶縁樹脂材を除去する必要がある。しかし、端子母材３１２の先端３１３に付着した絶縁樹脂材を除去する作業は繁雑であり、製造工数が増加するという問題がある。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、金属端子への絶縁樹脂材の付着を低減できる整流子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１から６記載の発明によると、端子母材の延出部を曲げ工程で曲げ加工する前に、セグメント母材と、セグメント母材から径方向外側に延出部が延びている端子母材とを型内に設置し、整流子の回転軸方向の両側から型で延出部を挟持するので、端子母材の延出部と型とを密着させ、端子母材の延出部と型との間に隙間が極力形成されないようにすることができる。
したがって、型内に絶縁樹脂材を充填するときに端子母材の延出部と型との間に絶縁樹脂材が進入することを低減し、延出部の表面に樹脂材が付着することを低減できる。その結果として、上述したような絶縁樹脂材を除去する工数を省略できる。
また、セグメント母材と端子母材とを絶縁樹脂材で固定した状態で延出部の曲げ加工を行うので、曲げ加工が容易である。
【０００８】
請求項２記載の発明によると、セグメント母材から径方向外側に延びている端子母材の延出部は、回転軸と略直交する方向に平坦な板状に形成されているので、回転軸方向の両側から端子母材の延出部を型で挟持するするときに、端子母材の延出部を型で隙間なく挟持できる。
【０００９】
したがって、型内に絶縁樹脂材を充填するときに延出部の表面に絶縁樹脂材が付着することを低減できる。なお、請求項２記載の「回転軸と略直交する方向」については、厳密な直交方向から若干ずれたものについても、上記の作用効果を奏する程度であれば含まれるものとする。
【００１０】
請求項３記載の発明によると、曲げ工程において、端子母材の延出部を電機子側に曲げる。セグメント母材から径方向外側に延びている延出部を電機子側に曲げる作業は容易である。さらに、整流子の金属端子の一部である延出部と電機子側の端子とを嵌合し電気的に接続するので、整流子と電機子とを容易に電気的に接続できる。
請求項４記載の発明によると、回転方向に隣接している延出部同士は結合部により結合されているので、延出部同士がセグメント毎にバラバラの場合に比べ、型内に端子母材を設置するまでの端子母材の取り扱いが容易である。
【００１１】
請求項５記載の発明によると、結合部はセグメント母材の径方向外側に位置しているので、結合部を除去するときにセグメント母材が邪魔になりにくい。したがって、結合部の除去作業が容易である。
請求項６記載の発明によると、端子母材は中間母材および結線母材を有し、セグメント母材と中間母材と結線母材とを結合した構造体を型内に設置する。したがって、セグメント母材、中間母材および結線母材を型内に設置する作業が容易である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図２に示す。燃料ポンプ１０は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。ハウジング１２は吸入側カバー１４と吐出側カバー１９とをかしめ固定している。
【００１３】
ポンプケーシング１６は吸入側カバー１４とハウジング１２との間に挟持されている。吸入側カバー１４とポンプケーシング１６との間にＣ字状のポンプ流路１１０が形成されている。吸入側カバー１４およびポンプケーシング１６は、回転部材としてのインペラ２０を回転可能に収容しているケース部材である。吸入側カバー１４、ポンプケーシング１６およびインペラ２０はポンプ部を構成している。ポンプケーシング１６は、インペラ２０を収容するケース部材の電機子４０側の部材である。ポンプケーシング１６は、内周側で軸受部材２６を支持している。
【００１４】
円板状に形成されたインペラ２０の外周縁部には多数の羽根溝が形成されている。インペラ２０が電機子４０の回転によりシャフト４１とともに回転すると、インペラ２０の羽根溝の前後で流体摩擦力により圧力差が生じ、これを多数の羽根溝で繰り返すことによりポンプ流路１１０の燃料が加圧される。インペラ２０の回転により吸入側カバー１４に形成された図示しない燃料吸入口からポンプ流路１１０に吸入された燃料タンク内の燃料は、ポンプケーシング１６の連通路１１２から電機子４０の一方の軸方向端部側に位置するカバー９０側に吐出される。さらに燃料は、電機子４０の外周を通って整流子７０側に向かい、吐出側カバー１９に形成された吐出口１１４を通り燃料ポンプ１０からエンジン側に吐出される。
【００１５】
４分の１の円弧状に形成されている永久磁石３０は、ハウジング１２の内周壁に円周上に４個取り付けられている。永久磁石３０は回転方向に極の異なる磁極を４個形成している。４個の永久磁石は樹脂材３８により保持されている。
電機子４０の他方の軸方向端部側に整流子７０が組み付けられ、電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部をカバー９０が覆っている。永久磁石３０、電機子４０、整流子７０および図示しないブラシは直流電動機を構成している。電機子４０の回転軸としてのシャフト４１は、ポンプケーシング１６と吐出側カバー１９とにそれぞれ収容され支持されている軸受部材２６、２７により軸受けされている。
【００１６】
電機子４０は、回転中央部に中央コア４２を有している。シャフト４１は中央コア４２に圧入されている。６個の磁極コイル部５０は中央コア４２の外周に回転方向に設置され、中央コア４２と結合している。各磁極コイル部５０は、コイルコア５２、ボビン６０、およびボビン６０に巻線を集中巻きして形成されているコイル６２を有している。６個の磁極コイル部５０は同一構成である。
【００１７】
各コイル６２の整流子７０側の端部は端子６４と電気的に接続している。端子６４は電機子４０の外周面よりも僅かに内側に位置しているので、端子６４が電機子４０の外周を流れる燃料の抵抗となることを防止できる。端子６４は雌端子であり、整流子７０側の端子７６および結線端子７７の雄端子である爪７８と嵌合し電気的に接続している。コイル６２の整流子７０と反対側であるインペラ２０側の端部は端子６６と電気的に接続している。回転方向に連続して隣接している３個の端子６６は、端子６８により電気的に接続している。
【００１８】
整流子７０は一体に形成されたカセット式である。中央コア４２にシャフト４１を圧入した状態で、整流子７０の貫通孔７０ａにシャフト４１を挿入して電機子４０に整流子７０を組み付けるとき、整流子７０の電機子４０側に突出している爪７８はそれぞれ電機子４０の端子６４に嵌合し端子６４と電気的に接続する。爪７８は、電機子４０の外周面よりも僅かに内側に位置している端子６４と嵌合するため、整流子７０の外周縁よりも内側で折れ曲がっている。Ｃリング１００はシャフト４１に圧入されており、シャフト４１から整流子７０が抜けることを防止する。
【００１９】
図４の（Ｃ）に示すように、整流子７０は回転方向に設置された６個のセグメント７１を有している。セグメント７１は例えばカーボンで形成されており、セグメント７１同士は、スリット８２および絶縁樹脂材８０により電気的に絶縁されている。各セグメント７１に形成されているスリット８２よりも浅い溝８３は、セグメント７１の整流面７２側に形成される燃料膜を除去するための溝である。
【００２０】
図１の（Ａ）に示す中間端子７３はセグメント７１と直接電気的に接続している。各セグメント７１と端子７６および結線端子７７とは中間端子７３を介して電気的に接続している。中間端子７３、端子７６および結線端子７７は金属端子を構成している。結線端子７７はセグメント７１の電機子４０側の面から離れている。結線端子７７の結線プレート７７ｂは径方向反対側に位置するセグメント７１の中間端子７３同士を電気的に接続している。これにより、径方向反対側に位置するセグメント７１同士は同電位である。接続端子は接続部としての中間端子７３と結線部としての結線端子７７とによりプレート状に形成されている。結線端子７７の爪７８を除き同電位のセグメント７１同士を接続する接続端子の結線部分は、ほぼ同一平面上に設置されている。図２に示すように、絶縁樹脂材８０は、セグメント７１（ブラシとの摺動面を除く）、中間端子７３、端子７６および結線端子７７（先端部を除く）をインサート成形している。吐出側カバー１９に圧入固定されている端子８８、ブラシ、セグメント７１、中間端子７３、端子７６および結線端子７７を通り電機子４０のコイル６２に電力が供給される。整流子７０が電機子４０とともに回転することにより、各セグメント７１は順次ブラシと接触する。
【００２１】
図２に示すように、カバー９０は電機子４０の整流子７０と反対側の軸方向端部を覆っているので、燃料中を回転する電機子４０の抵抗が低減する。カバー９０はシャフト４１周囲の中央部に凹部９２を有している。軸受部材２６およびポンプケーシング１６の一部は凹部９２内に位置している。Ｃリング１０２はシャフト４１に圧入されており、シャフト４１からカバー９０が抜けることを防止する。
【００２２】
整流子７０の中間端子７３、端子７６および結線端子７７の構成について図１および図３に基づいて詳細に説明する。図１の（Ａ）は絶縁樹脂材８０を除いた状態、図１の（Ｂ）は絶縁樹脂材８０をモールドした後の整流子７０の状態を示している。図３は、図１の（Ａ）に示す絶縁樹脂材８０を除いた状態の整流子７０を各部材ごとに分解した状態を示している。
【００２３】
図１の（Ａ）に示すように、端子７６および結線端子７７はセグメント７１との間に中間端子７３を挟持しており、中間端子７３を介してセグメント７１と電気的に接続している。中間端子７３はセグメント７１の電機子４０側に設置され、セグメント７１と直接電気的に接続している。図３に示すように、中間端子７３の内周側の肉厚は外周側よりも薄くなっており、この厚肉部７４と薄肉部７５との肉厚の差により中間端子７３の反セグメント側に段差が形成されている。端子７６および結線端子７７は中間端子７３の反セグメント側に回転方向に交互に設置され中間端子７３と電気的に接続している。
【００２４】
端子７６および結線端子７７は同一平面上に設置されており、電機子４０の端子６４に嵌合する爪７８を有している。結線端子７７は、それぞれ同じ回転方向に延びる円弧状の結線プレート７７ｂを有しており、３個の結線プレート７７ｂは渦巻き状に設置されている。結線プレート７７ｂの先端は、中間端子７３側に突出している。各結線プレート７７ｂは一端を中間端子７３の厚肉部７４と電気的に接続し、厚肉部７４側から互いに接触しないように結線プレート７７ｂの延伸側に位置する電位の異なる端子７６の内周側であり、電位の異なる中間端子７３の薄肉部７５上を薄肉部７５と接触せずに通り、径方向反対側に向き合う中間端子７３の薄肉部７５と他端で電気的に接続している。これにより、径方向反対側に向き合うセグメント７１同士は結線端子７７により電気的に接続され同電位となっている。
【００２５】
図３に示すように、セグメント７１に突部７１ａが形成されており、突部７１ａが中間端子７３に形成されている嵌合孔７３ａに嵌合することにより、セグメント７１と中間端子７３とは結合している。各中間端子７３には、嵌合孔７５ａを挟んで外周側に突部７４ａが形成されている。結線プレート７７ｂの先端と結合する中間端子７３の薄肉部７５には、嵌合孔７５ａの内周側に突部７５ｂが形成されている。端子７６および結線端子７７の爪７８側に嵌合孔７６ａ、７７ａが形成されており、結線プレート７７ｂの先端に嵌合孔７７ｃが形成されている。突部７４ａが嵌合孔７６ａ、７７ａと嵌合し、突部７５ｂが嵌合孔７７ｃと嵌合することにより、中間端子７３と端子７６および結線端子７７とは結合している。
【００２６】
次に、整流子７０の製造方法について、図４から図９に基づいて説明する。
図４および図５に示す符号２００はセグメント７１のセグメント母材を示し、符号２１０は中間端子７３の中間母材を示し、符号２２０は端子７６および結線端子７７の結線母材を示している。母材２１０および母材２２０は端子母材を構成している。母材２２０の表面には全体にめっきが施されている。母材２００、２１０、２２０はセグメント７１毎に分割される前の状態を示している。
【００２７】
図４に示すように、中間端子７３の厚肉部７４は母材２１０の状態でセグメント７１毎に分かれており、中間端子７３の薄肉部は母材２１０の状態で周方向に連続している。母材２２０の端子７６および結線端子７７は、爪７８の箇所で接続部材としての環状帯２２２により互いに結合している。
【００２８】
（結合工程）
突部７１ａを嵌合孔７５ａに嵌合し、突部７４ａを嵌合孔７６ａ、７７ａに嵌合し、突部７５ｂを嵌合孔７７ｃに嵌合することにより、図５の（Ａ）に示すように母材２００、２１０、２２０を互いに結合する。このように母材２００、２１０、２２０を結合した状態で、母材２２０の延出部である爪７８は折り曲げられておらず、母材２００から整流子の回転軸１２０と直交する径方向外側に延びている。爪７８は回転軸１２０と直交する方向に平坦な板状であり、環状帯２２２も爪７８と同じく回転軸１２０と直交する方向に平坦な板状である。
【００２９】
（挟持工程）
図６に示すように、結合工程で結合された母材２００、２１０、２２０を型２３０と型２４０との間に設置する。爪７８は型２３０と型２４０との間で隙間なく挟持される。
（充填工程）
図７に示すように、型２４０との接触面側に形成された型２３０の溝２３２を通し、型２３０と型２４０との境界に沿って両型内に絶縁樹脂材を充填する。このとき、溝２３２が形成されている箇所の環状帯２２２の内側の一部に絶縁樹脂材２４８が進入するが、型２３０と型２４０とで挟持されている爪７８の平坦面には、樹脂が殆ど付着しない。樹脂が固化したら、型２３０を型２４０から離す。充填工程により、図５の（Ｂ）に示す構造体が形成される。
複数の整流子７０を製造する場合、図５の（Ａ）に示す状態に結合した複数の構造体を環状に形成した型２３０と型２４０との間に周方向に設置すれば、内周側に形成した溝２３２を通して型内に一度に絶縁樹脂材を充填可能である。
【００３０】
（除去工程）
次に、図８の（Ａ）において斜線部分で示されている環状帯２２２および環状帯２２２の内側の一部に進入した余分な絶縁樹脂材２４８をパンチ等で除去する。溝２３２部分の絶縁樹脂材はこのとき除去される。除去工程において、図８の（Ｂ）に示すように、爪７８の部分を含んで環状帯２２２を除去することにより、爪７８に環状帯２２２の一部が残り爪７８からはみ出ることを防止できる。爪７８から環状帯２２２を確実に除去できるので、電機子４０側の端子６４と爪７８が滑らかに嵌合する。
【００３１】
（曲げ工程）
次に、図９の（Ａ）に示すように、絶縁樹脂材８０で固定された母材２００、２１０、２２０（図９では２１０、２２０を省略）を支持型２５０と基台２６０との間に挟持する。母材２００の整流面２０２側から支持する支持型２５０の外径は絶縁樹脂材８０の外径とほぼ等しく、基台２６０の外径は絶縁樹脂材８０の外径よりも小さい。そして、支持型２５０の外周面に沿って円筒状のパンチ２７０を下降させ、爪７８を基台２６０側、つまり電機子４０側に６０°程度曲げる。このとき、基台２６０の外径が絶縁樹脂材８０の外径よりも小さいので、爪７８の折れ曲がり箇所は、絶縁樹脂材８０の外周縁よりも内側である。６０°程度パンチ２７０で爪７８を曲げた後、図９の（Ｂ）に示すように横方向からパンチ２８０で爪７８をさらに電機子４０側に曲げる。その結果、爪７８は絶縁樹脂材８０の外周縁、つまり整流子７０の外周縁よりも内側に位置し、電機子４０側の端子６４と嵌合可能となる。
【００３２】
次に、母材２００の整流面２０２側から中間端子７３の薄肉部までスリット８２を形成し、セグメント７１毎に分割する。さらに、各セグメント７１に整流面７２の燃料膜切り用の溝８３を形成する。溝８３はスリット８２よりも浅い。この後、セグメント７１の整流面７２側を研磨し、図５の（Ｃ）に示す整流子７０が完成する。
【００３３】
以上説明した本発明の上記実施形態では、絶縁樹脂材を充填する充填工程の前に、セグメント７１の母材２００から整流子７０の回転軸１２０と直交する径方向外側に金属端子の母材２２０の爪７８を真っ直ぐのばした状態で型２３０と型２４０との間に爪７８を挟持する。さらに、金属端子の母材２２０の爪７８は整流子７０の回転軸１２０と直交する方向に平坦な板状である。したがって、金属端子の母材２２０の爪７８を型２３０と型２４０との間に隙間なく挟持できる。電機子側４０の端子６４と嵌合する爪７８の表面に絶縁樹脂材８０が付着することを低減できるので、爪７８の表面から絶縁樹脂材８０を除去する工程を省略できる。
【００３４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、回転方向に隣接する爪７８を環状帯２２２で一体に結合した状態で型２３０、２４０内に金属端子の母材２２０を設置し、型２３０、２４０で爪７８を挟持したが、各セグメント毎に爪７８が離れた状態で型２３０、２４０内に金属端子の母材を設置してもよい。また、セグメント７１を一体に形成した母材２００を型２３０、２４０内に設置する代わりに、各セグメント７１毎に分かれているセグメント母材を型２３０、２４０内に設置してもよい。セグメント７１はカーボン以外に銅等の金属製でもよい。
【００３５】
また、整流子と電機子との電気的接続は、整流子の金属端子に電機子のコイルを巻き付けることにより実現してもよい。
また、中間端子７３と、端子７６または結線端子７７とからなる金属端子を各セグメント毎に一部材で構成してもよい。
【００３６】
上記実施形態では、型２３０と型２４０との境界面である整流子７０の横方向から絶縁樹脂材を充填したが、整流子７０の整流面７２と反対側から絶縁樹脂材を充填してもよい。この場合、反整流面側から充填される絶縁樹脂材の圧力によりセグメント７１の母材２００の整流面２０２側が型２３０に押し付けられるので、母材２００の整流面２０２側に絶縁樹脂材８０が進入しにくい。
【００３７】
上記実施形態では、整流子７０の整流面７２は電機子４０と反対側である回転軸１２０の一方側に形成されていたが、整流子の外周側面を整流面としてもよい。
また上記実施形態では、本発明を燃料ポンプの整流子に適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の整流子の製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による整流子を電機子側からみた斜視図であり、（Ａ）は絶縁樹脂材を除いた状態、（Ｂ）は絶縁樹脂材のモールド後の状態を示している。
【図２】本実施形態による燃料ポンプを示す断面図である。
【図３】図１の（Ａ）をセグメント、中間端子、結線端子に分解した斜視図である。
【図４】整流子の製造工程を示す分解斜視図である。
【図５】（Ａ）から（Ｃ）は整流子の製造工程を示す斜視図である。
【図６】樹脂の充填工程を示す断面図である。
【図７】樹脂の充填工程を示す断面図である。
【図８】（Ａ）は絶縁樹脂材を充填した後の整流子を示す平面図であり、（Ｂ）は環状帯を削除した後の爪の形状を示す説明図である。
【図９】（Ａ）および（Ｂ）は爪の曲げ工程を示す模式的断面図である。
【図１０】（Ａ）は従来の整流子を示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図である。
【図１１】従来の整流子の製造工程を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料ポンプ
３０ 永久磁石（電動機）
４０ 電機子（電動機）
７０ 整流子（電動機）
７１ セグメント
７２ 整流面
７３ 中間端子（金属端子）
７６ 端子（金属端子）
７７ 結線端子（金属端子）
７８ 爪（延出部）
８０ 絶縁樹脂材
１２０ 回転軸
２００ 母材（セグメント母材）
２０２ 整流面
２１０ 母材（中間母材、端子母材）
２２０ 母材（結線母材、端子母材）
２３０、２４０ 型
Claims (6)
- 回転方向に複数設置されているセグメントであって、回転方向に隣接している前記セグメント同士が互いに電気的に絶縁されているセグメントと、各セグメントと電気的に接続している金属端子と、前記セグメントおよび前記金属端子を支持する絶縁樹脂材とを備え、電機子に供給する電流を整流する整流子の製造方法において、
前記金属端子の端子母材は、前記セグメントのセグメント母材から径方向外側に延び前記電機子側と電気的に接続する延出部を有し、
前記セグメント母材および前記端子母材を絶縁樹脂材を充填する型内に設置し、前記整流子の回転軸方向の両側から前記型で前記延出部を挟持する挟持工程と、
前記型内に絶縁樹脂材を充填する充填工程と、
前記充填工程の後、前記延出部を曲げ加工する曲げ工程と、
を含むことを特徴とする整流子の製造方法。 - 前記延出部は、前記回転軸と略直交する方向に平坦な板状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の整流子の製造方法。
- 前記曲げ工程において前記電機子側に前記延出部を曲げ、曲げられた前記延出部は前記電機子側の端子と嵌合し電気的に接続することを特徴とする請求項１または２記載の整流子の製造方法。
- 前記端子母材は、回転方向に隣接している前記延出部同士を結合している結合部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の整流子の製造方法。
- 前記結合部は前記セグメント母材の径方向外側で前記延出部を結合し、前記充填工程の後、前記曲げ工程の前に前記結合部を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の整流子の製造方法。
- 前記金属端子は、前記セグメントと直接電気的に接続している中間端子と、前記中間端子の反セグメント側に設置され、同電位のセグメントと電気的に接続している前記中間端子同士を電気的に接続している結線端子とを有し、前記端子母材は、前記中間端子の中間母材と、前記中間母材の反セグメント母材側に設置される前記結線端子の結線母材とを有し、前記挟持工程において、前記セグメント母材と前記中間母材と前記結線母材とを結合した構造体を前記型内に設置することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の整流子の製造方法。
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