JP2006353070A - 組立式整流子 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶縁基体の外周面に配設固定した複数個の整流子片が、振動や落下等による衝撃により整流子片が抜け出すことを防止することが可能な組立式整流子を提供する。
【解決手段】 組立式整流子は、複数の整流子片２０を円筒状に形成された絶縁基体１０の外周面に対して、各整流子片２１間にスリット２４を設けて配置固定し、ワッシャー３０を整流子片２１の外周に嵌入して絶縁基体１０の外周面に固定している。整流子片２１のライザ部２２側に絶縁基体１０方向に突出させた突起部２３を形成し、絶縁基体１０の周面の突起部２３の対応位置には突起部２３に係合する凹所１１ａを形成し、整流子片２１の突起部２３を絶縁基体の凹所１１ａに係合させて突起部２３の外周にワッシャー３０を嵌入することにより整流子片２１を絶縁基体１０の外周面に固定し、整流子片２１が軸方向に変位または離脱することを防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型モータ等の回転電機に取り付けられる組立式の整流子に関するものである。

小型モータは、音響・映像機器や光学精密機器など様々な分野で広く使用されており、近年、軽量薄型化、高性能化が進んでいる。小型モータは、ケーシングの内部に永久磁石が装着され、軸受によって回転自在に支持された回転子が前記永久磁石に対向して配設されている。回転子には整流子片を有する整流子ユニットが設けられており、ケーシング内に設置された刷子が整流子と摺接することにより回転子の電機子巻線に給電している。

整流子には、熱硬化性樹脂により全体を一体化したモールド式と、絶縁部分に熱可塑性樹脂を用いた組立式との２種類に大別されるが、電流や発熱量が比較的少ない小型モータには、組立式整流子が多く用いられている。

組立式整流子は、一般的には例えば特開２０００−９２７９３号公報（特許文献１）に開示された構成が知られている。すなわち、図８は従来の組立式の整流子を示す分解斜視図で、図９はその断面を示す断面図である。整流子は、円筒部２の一端にフランジ部３が形成された絶縁基体１と、この絶縁基体１に取り付けられた導電性金属からなる３個の整流子片４と、整流子片４の外周に嵌入されて整流子片４を絶縁基体１の外周面に押圧し、両者を一体的に固定するワッシャー５とを備えている。上記整流子片４は、円弧状に湾曲形成され、図示しない小型モータの刷子と摺接する整流子部４ａと、この整流子部４ａの一端側から放射状に連設したライザ部４ｂを有している。このライザ部４ｂには、図示しない電機子巻線の端部が接続される。このような構造において、複数の整流子片４を絶縁基体１の外周面に固定する手段は、ワッシャー５の押圧力に依存している。

上記ワッシャー５は、通常、紙などの繊維質からなる電気的絶縁機能を有する素材が使用されている。そして、上記ワッシャー５は、３個の整流子片４を絶縁基体１の外周面に装着した後に、図示上方の先端側から嵌挿して各整流子片４を絶縁基体１の外周面に押圧した状態で固定するようにしている。ところが、このようなワッシャー５の寸法が変化した場合には、各整流子片４の押圧力に変化が生じ、振動や衝撃によって絶縁基体１から整流子片４から抜け出してしまう重大な問題が発生することがあった。

上述したようなワッシャーによる固定手段の問題を回避するために、ワッシャーを使用することなく、絶縁基体への整流子片の固着強度を増大させる手段が特開平８−１４９７６０号公報（特許公報２）に開示されている。すなわち、組立式整流子は、円筒部に形成されたフランジ部の側面に外方に向けた複数の凹溝が形成され、この凹溝には、導電性の３個の整流子片から外方に向けて折曲形成された電機子巻線結線用の端子部が収納される。そして、凹溝の側壁と端子部には凸部が設けられ、端子部が凹溝内に圧入されたとき、凸部と側壁が変形した状態で端子部を係止するように構成されている。

特開２０００−９２７９３号公報 特開平８−１４９７６０号公報

このような特許文献２に開示された組立式整流子によれば、整流子片の端子部をフランジ部に形成された凹溝内に圧入するので、前述したワッシャーを省略することが可能となる。ところが、フランジ部の側面に形成した凹溝と整流子片の端子部との寸法精度にばらつきがあることから圧入強度が小さいものがあり、小型モータが回転するときに発生する振動や落下等による衝撃によって整流子片が抜け出してしまう重大な問題が発生することがある。特に、円筒部の外周に装着された整流子片の外径寸法が３mm以下の超小型整流子ユニットの場合には、凹溝と整流子片の端子部の寸法が小さいことから、必要な圧入強度が得られない問題があり、しかも、寸法のばらつきによる圧入強度のばらつきが大きくなる問題があることから、結果的に超小型の組立式整流子には使用できなかった。

そこで、本発明の課題は、簡易な構成により、複数個の整流子片を絶縁基体の外周面に強固に配設固定することにより、振動や落下等による衝撃により整流子片が抜け出すことを防止することが可能な組立式整流子を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明にかかる組立式整流子は、一端側にライザ部が連設されると共に円弧状に形成された複数の整流子片を円筒状に形成された絶縁基体の外周面に対して、各整流子片間にスリットを設けて配置固定し、ワッシャーを上記整流子片の外周に嵌入して上記絶縁基体の外周面に固定してなる組立式整流子において、上記整流子片の上記ライザ部側には上記絶縁基体方向に突出させた突起部が形成され、上記絶縁基体の周面の上記突起部の対応位置には、上記突起部に係合する凹所が形成され、上記整流子片の突起部を上記絶縁基体の凹所に係合させた状態で上記突起部の外周に上記ワッシャーを嵌入して上記整流子片を上記絶縁基体の外周面に固定したことを要旨としている。

また、請求項２に記載の発明は、上記突起部は、上記ライザ部側が上記整流子片に連結され、先端側が上記絶縁基体方向に突出させた舌片状に形成され、上記突起部に係合する上記凹所には上記突起部の先端側が当設する当設部が形成され、上記突起部の先端側が上記凹所の当設部に当設したときに上記整流子片の先端方向への変移を阻止するように構成したことを要旨としている。

さらに、請求項３に記載の発明は、上記絶縁基体に形成された凹所の周方向の幅は、上記整流子片に突出させた突起部の周方向の幅と同じかもしくはやや大きく形成され、上記突起部の先端側を上記凹所に係合させたとき、上記整流子片の周方向への変移を阻止するように構成したことを要旨としている。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、上記ワッシャーの高さ寸法は、上記整流子片の突起部の長手方向寸法よりも大きく形成され、上記整流子片の外周に嵌入したとき上記突起部の形成によって外周側に形成された凹部を上記ワッシャーによって閉塞したことを要旨としている。

また、請求項５に記載の発明は、上記突起部は、上記ライザ部側が上記整流子片に連結された舌片状に形成され、先端側には外方に突出させた凸台を形成し、上記ワッシャーを上記整流子片の外周に嵌入したとき、上記凸台を押圧して上記突起部を上記絶縁基体の上記凹所内に変位させると共に、上記突起部の先端側を上記凹所の当接部に当接させたことを要旨としている。

本発明にかかるに組立式整流子によれば、整流子片の絶縁基体方向に形成した突起部を絶縁基体の周面に形成した凹所に係合させ、この状態で突起部の外周にワッシャーを嵌入して整流子片を絶縁基体の外周面に固定するので、ワッシャーによって各整流子片が回転時の遠心力等によりラジアル方向へ離脱することを未然に防止すると共に、各整流子片の突起部と絶縁基体の凹所との係合により各整流子片の抜け止めができる。しかも、突起部を凹所に係合しているので、例え整流子片や絶縁基体の寸法にばらつきがあっても、整流子片を確実に固定することが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、整流子片の突起部を先端側が絶縁基体方向に突出させた舌片状に形成したので、整流子片が先端方向への変移しようとしても絶縁基体の凹所によって阻止されることから、整流子に衝撃を与えても確実に抜け止めができる。また、整流子片に形成する舌片状の突起部は容易に形成することができ、コストアップを最小限に止めることが可能となる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、整流子片の突起部と絶縁基体の凹所との係合によって整流子片の周方向への変移を阻止するように構成しているので、整流子に衝撃を与えた場合であっても、簡易な手段によってスリットを所定の間隔に保持することが可能となる。

さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、絶縁基体の周面に各整流子片を固定したときに、ワッシャーによって凹部を閉塞するようにしているので、整流子片とブラシとの摺動による摩耗粉や粉塵等の上記凹所への蓄積を未然に防止することが可能となる。

また、請求項４に記載の発明によれば、突起部の凸台をワッシャーによって押圧することにより突起部を弾性的に変位させるので、各整流子片が常時絶縁基体方向に押圧され、整流子部の真円度を向上することが可能となる。しかも、突起部の弾性によって各整流子片の外周方向への浮き上がりを防止することが可能となる。

組立式整流子は、一端側にライザ部が連設されると共に円弧状に形成された複数の整流子片を円筒状に形成された絶縁基体の外周面に対して、各整流子片間にスリットを設けて配置固定し、ワッシャーを上記整流子片の外周に嵌入して上記絶縁基体の外周面に固定している。この組立式整流子において、本発明は、上記整流子片の上記ライザ部側に上記絶縁基体方向に突出させた突起部を形成し、上記絶縁基体の周面の上記突起部の対応位置には、上記突起部に係合する凹所を形成し、上記整流子片の突起部を上記絶縁基体の凹所に係合させた状態で上記突起部の外周に上記ワッシャーを嵌入することにより上記整流子片を上記絶縁基体の外周面に固定している。そして、整流子片に形成した突起部と絶縁基体の周面に形成した凹所とを係合させることにより整流子片が軸方向に変位または離脱することを防止し、更に、突起部の外周にワッシャーを嵌入して整流子片を絶縁基体の外周面に固定することにより、回転時の遠心力等により各整流子片がラジアル方向へ離脱することを防止することが可能となる。

図１は本発明の実施形態にかかる組立式整流子の平面図、図２は同整流子の断面図、図３は分解斜視図である。図１乃至図３に示すように、組立式整流子は、円筒状に形成した例えば熱可塑性樹脂等の樹脂からなる絶縁材料によって形成された絶縁基体１０と、導電性金属からなり、絶縁基体１０の外周に取り付けられた複数個の整流子片２１からなる整流子部２０と、整流子片２１の外周に嵌入されて整流子片２１を絶縁基体１０の外周面に押圧固定するワッシャー３０とによって構成されている。

上記絶縁基体１０は、熱膨張率や経時変化が小さいエンジニアリングプラスチック、例えば、ポリアミド９Ｔ樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの合成樹脂が採用される。絶縁基体１０は、これらの樹脂を使用して、所定のモールド金型によって例えば射出成形等成型手段によって形成される。

そして、絶縁基体１０は、円筒部１１とその基端側に円筒部１１よりも大径のフランジ部１２とが一体的に成形され、中央の貫通孔１３には図示しないモータ等の回転軸が嵌入される。フランジ部１２の端面には円環状の突堤部１４が形成され、この突堤部１４には整流子片２１のライザ部２２を嵌合するための溝部１５が周方向に約１２０度毎の等間隔で３箇所形成されている。この溝部１５の幅はライザ部２２の嵌合を許容する寸法に設定されている。

また、図３に示すように、絶縁基体１０の円筒部１１の基端であって、上記溝部１５の対応位置には、各々凹所１１ａが形成されている。これら凹所１１ａは矩形状に形成されていて、絶縁基体１０の先端側の内端はラジアル方向の平面に形成された当接部１１ｂが形成されている。更に、凹所１１ａの円周方向の幅は、後述する整流子片に突出形成された突起部２３の係合を許容する寸法に設定されている。

さらに、突堤部１４よりも内側で円筒部１１との付け根の部分には整流子片２１の下端部を受け入れるための円弧状溝１７が各溝部１５と繋がって形成されている。これらの円弧状溝１７は、円筒部１１の外周面から半径方向外側に膨出した凸部１６によって周方向に隔てられている。凸部１６は、周方向に約１２０度毎の等間隔で３箇所形成されて、それぞれの両側面に整流子片２１の側面が当接することにより、スリット２４の幅Ｓを一定に保つように機能している。

整流子片２１は、図示しない小型モータ等の回転電機に配設された刷子と摺接する円弧状に形成された整流子部２０と、この整流子部２０の一端側から半径方向外側に向けて屈曲形成されたライザ部２２とを有している。更に、整流子片２１のライザ部２２側には、絶縁基体１０方向に突出させた突起部２３が形成されている。この突起部２３は、図２に示すように、上記ライザ部２２側が整流子片２１に連結され、先端側が絶縁基体１０方向に突出させた舌片状に形成している。更に、整流子片２１のライザ部２２側から先端側に向けて突出寸法が大きくなるように傾斜させ、突起部２３の先端は整流子片２１の絶縁基体１０側内面よりも突出させている。また、突起部２３の先端は、図４（Ａ）に示すように、矩形状に形成されている。なお、突起部２３の先端形状は、図４（Ｂ）に示すように略円弧状に形成しても良い。突起部２３の先端形状を略円弧状に形成したときは、絶縁基体１０の円筒部１１に形成する凹所１１ａの先端側を略円弧状に形成しても良い。

このような整流子片２１の素材は、銅を基材とし、刷子と摺接する個所にＡｇ−Ｃｕなどの薄い接点材料を埋め込んだクラッド材が用いられている。さらに、整流子片２１は、絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に合った曲率半径を有し、その幅は絶縁基体１０に取り付けたとき、隣接する各整流子片２１の間に所定の幅Ｓのスリット２３が形成されるすように設定されている。なお、ライザ部２２には図示しない電機子巻線が接続される。

また、突堤部１４の円筒部１１側面には、整流子片２１の外周に嵌入されたワッシャー３０が当接されている。このワッシャー３０は、紙、合成樹脂、或いは、バリスタなどの電気的絶縁機能または半導体機能を有する素材が使用されている。そして、上記ワッシャー３０の高さ寸法は、整流子片２１の突起部２３の長手方向寸法よりも大きく形成され、整流子片２１の外周に嵌入したとき突起部２３の形成によって外周側に形成された凹部１１ａをワッシャーに３０によって閉塞するように設定されている。ワッシャーに３０は、３個の整流子片２１を絶縁基体１０の外周面に装着した後に、図示上方の先端側から嵌挿して各整流子片２１を絶縁基体１０の外周面に押圧した状態で固定するようにしている。

次に、本発明からなる組立式整流子の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、３個の整流子片２１を矢示の方向に向けて各々絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に添設する。このとき、整流子片２１のライザ部２２を溝部１５に嵌合するとともに、円筒部１１の付け根部分に形成された円弧状溝１７に整流子片２１の下端部を挿入し、側面を凸部１６に当接させる。この結果、整流子片２１はスリット２４の幅Ｓを一定に保ちながら所定の位置に添設される。

このように、整流子片２１を絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に添設したときには、絶縁基体１０の円筒部１１に形成された凹所１１ａに、整流子片２１に突出形成された突起部２３の先端を挿入して係合させる。

３個の整流子片２０のライザ部２２を溝部１５に嵌合すると共に、凹所１１ａに突起部２３を係合した状態から、次に、上記ワッシャー３０を整流子片２１の図示上方の先端側から軽圧入状態で突起部１４ａに当接するまで嵌挿する。その後、ワッシャー３０の下方端面を突起部１４ａに向けて押圧し、ワッシャー３０の下方端面を突堤部１４に到達させる。この結果、図２に示すように、各整流子片２１を絶縁基体１０の外周面に押圧した状態で固定する。このとき、ワッシャー３０の押圧によって、整流子片２１の突起部２３の先端と絶縁基体１０の凹所１１ａとの係合が離脱不能の状態となる。

従って、整流子片２１が軸方向に変位しようとしても、整流子片２１に形成した突起部２３の先端が、絶縁基体１０の周面に形成した凹所１１ａの当接部１１ｂに当接して軸方向への変位を阻止するので、整流子片２１の離脱が防止される。更に、突起部２３の外周にワッシャー３０を嵌入して整流子片２１を絶縁基体１０の外周面に固定しているので、回転時の遠心力等によって各整流子片２１のラジアル方向へ離脱が防止される。

図５および図６は、本発明による組立式整流子の第２の実施例を示している。前述した第１の実施例と相違する点は、図５に示す整流子片４０の突起部４１の構成を異ならせたことである。すなわち、突起部４１の先端側には、整流子片４０の外面よりも外方に突出させた凸台４２が形成されている。また、凸台４２を除く突起部４１は整流子片４０とほぼ同一面に形成されている。上記凸台４２は、図４（Ａ）において点線で示すような略シリンドリカル状に形成するか、或いは、図４（Ｂ）において点線で示すように、略半球状に形成されている。そして、これら３個の凸台４２の先端が描く仮想円の外径寸法は、ワッシャー３０の内径寸法よりも大きく形成されている。

このように形成された３個の整流子片４０は、前述した例と同様に、各々絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に添設する。このとき、整流子片４０のライザ部４３を溝部１５に嵌合するとともに、整流子片４０の側面を凸部１６に当接させることにより、整流子片４０の凸台４２を絶縁基体１０の円筒部１１に形成された凹所１１ａに一致させることができる。

次に、ワッシャー３０を整流子片４０の図示上方の先端側から軽圧入状態で嵌挿することにより、ワッシャー３０の内面によって凸台４２が押圧され、図５における拡大図のように、各突起部４１の先端側が変位して凹所１１ａに挿入する。そして、ワッシャー３０の下方端面を突堤部１４に到達させる。この結果、各整流子片４０をワッシャー３０によって絶縁基体１０の外周面に押圧した状態で固定すると共に、整流子片４０の突起部４１の先端と絶縁基体１０の凹所１１ａとの係合が離脱不能の状態となる。

また、凸台４２をワッシャー３０によって押圧することにより、各突起部４１の先端側が弾力に抗して変位するので、各整流子片４０は、各突起部４１の弾力によって常時絶縁基体１０の外周面に押圧される。この結果、整流子片４０の浮き上がりが防止され、整流子部の真円度を向上することができる。

図７は、絶縁基体１０に対して、整流子片２１の軸方向への変位とラジアル方向へ離脱を阻止する第３の実施例を示している。すなわち、絶縁基体１０のフランジ部１２に形成された溝部１５の開口側には小さな突起が形成され、整流子片２１のライザ部２２を溝部１５内に嵌合した後に、ワッシャー３０の下方端面を押圧して上記突起を圧潰する。この押圧により、上記突起を塑性変形させて、上記突起の樹脂を溝部１５の開口側空間内に移動させる。この結果、溝部１５内に嵌合したライザ部２２の基部が、溝部１５に膨出した上記突起の樹脂によって押圧されることにより強固に固定され、整流子片２１の軸方向への変位が阻止される。

従って、絶縁基体１０の外周面に固定した整流子片２１は、前述したように、絶縁基体１０の円筒部１１に形成された凹所１１ａと整流子片２１に形成した突起部２３により整流子片２１の軸方向への変位が阻止されると共に、整流子片２１のライザ部２２の基部を溝部１５に移動させた樹脂の押圧によって強固に固定することにより軸方向への変位を阻止するので、整流子片２１の固定強度を大幅に大きくすることが可能となる。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例は、突起部を押圧する側の面が平坦なワッシャーにより突起部を塑変形させたが、突起部の樹脂が溝部内に移動し易くするために、ワッシャーの押圧面の突起部と対向する部位にやや傾斜面を形成して、この傾斜面により突起部の樹脂の移動方向を案内させても良い。また、溝部の開口側を塑性変形させてライザ部を左右一対の膨出部によって固定しているが、溝部の開口側の一方に突起部を形成し、この１個の突起部を塑性変形させて、１つの膨出部によって固定するようにしても良い。さらに、溝部の開口側の形状は、上述した実施例の形状に限らず、開口側の塑性変形により溝部内に膨出部を膨出できる樹脂の量が確保できれば、任意の形状に形成しても良い。

本発明にかかる組立式整流子の一部断面平面図である。 図１における断面図である。 本発明にかかる組立式整流子の分解斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかる組立式整流子の突起部を示す正面図である。 本発明にかかる組立式整流子の第２の実施例を示す断面図である。 図５に示す第２の実施例の分解断面図である。 本発明にかかる組立式整流子の第３の実施例を示す斜視図である。 従来の組立式整流子の構成を示した分解斜視図である。 従来の組立式整流子の構成を示した断面図である。

符号の説明

１０ 絶縁基体
１１ 円筒部
１１ａ 凹所
１２ フランジ部
１４ 突堤部
１５ 溝部
２０ 整流子部
２１ 整流子片
２２ ライザ部
２３ 突起部
２４ スリット
３０ ワッシャー
４２ 凸台

Claims (5)

1. 一端側にライザ部が連設されると共に円弧状に形成された複数の整流子片を円筒状に形成された絶縁基体の外周面に対して、各整流子片間にスリットを設けて配置固定し、ワッシャーを上記整流子片の外周に嵌入して上記絶縁基体の外周面に固定してなる組立式整流子において、
   上記整流子片の上記ライザ部側には上記絶縁基体方向に突出させた突起部が形成され、
   上記絶縁基体の周面の上記突起部の対応位置には、上記突起部に係合する凹所が形成され、
   上記整流子片の突起部を上記絶縁基体の凹所に係合させた状態で上記突起部の外周に上記ワッシャーを嵌入して上記整流子片を上記絶縁基体の外周面に固定したことを特徴とする組立式整流子。
2. 上記突起部は、上記ライザ部側が上記整流子片に連結され、先端側が上記絶縁基体方向に突出させた舌片状に形成され、上記突起部に係合する上記凹所には上記突起部の先端側が当接する当接部が形成され、上記突起部の先端側が上記凹所の当接部に当接したときに上記整流子片の先端方向への変移を阻止するように構成した請求項１に記載の組立式整流子。
3. 上記絶縁基体に形成された凹所の周方向の幅は、上記整流子片に突出させた突起部の周方向の幅と同じかもしくはやや大きく形成され、上記突起部の先端側を上記凹所に係合させたとき、上記整流子片の周方向への変移を阻止するように構成した請求項１または２に記載の組立式整流子。
4. 上記ワッシャーの高さ寸法は、上記整流子片の突起部の長手方向寸法よりも大きく形成され、上記整流子片の外周に嵌入したとき上記突起部の形成によって外周側に形成された凹部を上記ワッシャーによって閉塞した構成した請求項１乃至３に記載の組立式整流子。
5. 上記突起部は、上記ライザ部側が上記整流子片に連結された舌片状に形成され、先端側には外方に突出させた凸台を形成し、上記ワッシャーを上記整流子片の外周に嵌入したとき、上記凸台を押圧して上記突起部を上記絶縁基体の上記凹所内に変位させると共に、上記突起部の先端側を上記凹所の当接部に当接させた請求項１および３に記載の組立式整流子。
   
   

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