JP2007181318A - 小型モータ - Google Patents

Abstract

【課題】整流子セグメント、整流子固定台、火花消去素子の機能を一体化するだけでなく、火花消去素子構成としては通常のリング形状のディスク構成をそのまま整流子として使用可能にする。
【解決手段】本発明の整流子構成は全体的にはリング形状の平板状火花消去素子を有し、かつ、複数の金属膜セグメントを、各セグメント間に溝を設けるように平板状火花消去素子表面に貼り付けて構成する。火花消去素子は、その金属膜形成面とは反対の側が磁極コア側面に対して固定され、かつ、巻線の端部が金属膜セグメントの外周側に接続される。そして、金属膜に摺接する一対のブラシがケース蓋側に設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、火花消去素子を整流子と一体化した小型モータに関する。

整流子を有する小型モータにあっては、整流子にブラシが摺接するので整流子セグメント間をブラシが通過する際アークが発生し、このアークによって通信機器に電波障害を与えたり、ブラシの寿命が短くなったりする。このため、火花消去素子としてバリスタを整流子モータのロータに取り付けることが従来より知られている。

図８は、従来技術による火花消去素子の整流子への組み込みを説明する図である。（Ａ）は整流子組立体を、（Ｂ）は整流子片固定台を、（Ｃ）は整流子片を、（Ｄ）はバリスタを、（Ｅ）は固定ワッシャをそれぞれ示している。従来、整流子は、整流子片とその固定台に別体に構成されている。また、整流子と火花消去素子（バリスタ）も別体となっている。この組み込みは、図８（Ａ）に示すように、整流子片足部が一体になっている整流子片を、樹脂製の整流子片固定台の上に組み付け、その上にリング状のバリスタを挿入して、バリスタ片面の電極部と整流子片足部を接続する。さらに、リング状の整流子片押さえ用の固定ワッシャを整流子片の上から挿入することにより整流子を一体に組み付ける。このような整流子組立体は、巻線した磁極コアを固定したモータシャフト上に取付けて、巻線の端部を整流子片足部の先端に半田等により電気的に導通させることで、整流及び火花消去の効果を得る構造になっている。

しかし、このような構成は、整流子片、整流子片固定台、及び火花消去素子がそれぞれ別体であるため、部品点数と製造工数が多く掛かるため、高コストとなる。また、それだけの部品を内蔵するため、モータの小型化が難しいという問題がある。図９は、このような通常の整流子組立体を用いた一般的モータ構成を示している。図１を参照して後述する本発明に基づき構成したモータと対比すれば、シャフト軸方向のモータの長さが長くなっていることがわかる。

このような問題を解決するために、火花消去素子電極を整流子として使用して、整流子片を不要にした構成が知られている。図１０は、このような構成を説明する図である（特許文献１参照）。火花消去素子には、円筒形状のものを用いて、その表面に電極が形成されている。この表面の電極が、整流子片として機能する。金属片を火花消去素子電極と導通させ、金属片先端部に巻線端部を接続することで電気的回路が確立する。このような構成は、火花消去素子電極を整流子として使用しているため、整流子片が不要となるが、火花消去素子を円筒形状の整流子形状に合わせて特殊な形状に仕上げたものであり、スペースの大幅な削減にはならない。また、巻線との接続に金属片を介しているため、部品点数・製造工数共に、大幅な削減にはいたらない。
実公平５−８７８９号公報

本発明は、係る問題点を解決して、整流子片、整流子片固定台、火花消去素子の機能を一体化するだけでなく、火花消去素子構成としては通常のリング形状のディスク構成をそのまま整流子として使用可能にすることを目的としている。本発明は、これによって、部品点数と製造工数を低減して、低コストにすることができ、また、モータの小型化を達成することができる。

本発明の小型モータは、ロータシャフト上に磁極コア及び該磁極コア上に巻回された巻線、及び該巻線の端部が接続される整流子セグメントを有する整流子構成を取り付けて構成したロータと、界磁極としてのマグネットとを有する。この整流子構成は全体的にはリング形状の平板状火花消去素子を有し、かつ、複数の金属膜セグメントを、各セグメント間に溝を設けるように平板状火花消去素子表面に貼り付けて構成する。火花消去素子は、その金属膜形成面とは反対の側が磁極コア側面に対して固定され、かつ、巻線の端部が金属膜セグメントの外周側に接続される。そして、金属膜に摺接する一対のブラシがケース蓋側に設けられる。

本発明によれば、整流子セグメント、整流子固定台、整流子セグメント押え、火花消去素子を１部品で機能させることが出来るため、部品点数と製造工数を削減でき、低コスト化が実現できる。また、モータ構成も薄型化できる。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明の特徴とする整流子構成を含むモータ全体構成を説明する断面図である。図示したように、金属材料により有底中空筒状に形成されたモータケースの内周面にマグネットが取り付けられている。このモータケースの開口部は、合成樹脂製のケース蓋が嵌着されている。ケース蓋の中央部には、シャフトのためのシャフト受けが形成されている。シャフトの他端は、有底中空円筒状のモータケースの底部中央に設けられた軸受によって支持されている。このシャフト上に構成されるロータは、磁極コアと該磁極コア上に巻いた巻線とからなる磁極構成を備えている。整流子構成は、樹脂製固定台を介して、このロータシャフト上に固定されている。この整流子に接触する一対のブラシは、そのブラシアームが合成樹脂製のケース蓋に支持されると共に、ブラシアームに接続されたリード線を介して外部より電源が供給される。

次に、本発明の特徴とする整流子構成及びロータへの取付けについて、詳細図を用いてさらに説明する。図２はロータの分解斜視図であり、かつ、図３は、組立を完成したロータ構成を示す斜視図である。図２の最右側に示す３極として例示した磁極構成は、シャフト上に固定された磁極コアと、該磁極コア上に巻いた巻線とから構成される。さらに、電極が整流子セグメントとしても機能するリング形状のディスクバリスタ（火花消去素子）がシャフト上に挿入されて、最後に樹脂製固定台を圧入することにより固定する。樹脂製固定台は、円筒部とその一端に備えられたフランジ部とを樹脂により一体成型したものである。円筒部の先端側は、シャフトと磁極コアの間に形成された隙間に圧入され、かつ、フランジ部はバリスタを押さえ込むように機能し、これによって、バリスタ裏面（電極形成面とは反対側の面）がシャフトの所定位置において磁極コア側面に対して固定される。

例示の火花消去素子形状は、電極突起部を有するものの全体的には略円形の板形状（ディスク形状）であり、その表面電極（整流子セグメントとしても機能）は、それぞれ同一円周角を占めるように溝によって各セグメントに分割されている。各セグメントの外周部には、巻線端を接続するための電極突起部を一体に設けた形状としている。そして、各巻線の端部をバリスタ（火花消去素子）外周に形成した電極突起部（巻線端接続部）に接続して、ロータ組立が完成する。

ディスクバリスタ（火花消去素子）は、例えばチタン酸ストロンチウムを主成分とするリング状ディスク本体部の片面に、分割した電極を貼り付けて構成したものであるが、本発明は、この火花消去素子電極として、銀或いは銅膜のような金属膜を、所定幅（例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度の幅）の溝（整流子セグメント間隔）を設けつつ、貼り付ける。この金属膜の貼り付けとしては、導電ペースト技術を用いてバリスタ表面に形成することができる。或いは、さらにこの貼り付けた金属膜の上に貴金属をめっきすることができる。貴金属材料を用いることにより、給電ブラシとの磨耗による消耗を少なくすることができ、モータ寿命延長に効果的となる。

図４は、火花消去素子（バリスタ）をシャフト上に位置決め固定する方法を説明する図である。（Ａ）は、図２を参照して説明したように、樹脂製のバリスタ固定台を圧入することによりバリスタを固定する方法を例示している。樹脂製固定台の円筒部の先端側を、シャフトと磁極コアの間に形成された隙間に圧入し、かつ、フランジ部によりバリスタを押さえ込むようにして、バリスタを磁極コア側面に対して固定する。このように、火花消去素子のための固定台を樹脂にすることで、割れやすいセラミック製の火花消去素子を傷つけることなく固定できる上、衝撃が加わったときの緩衝の役目も果たすことができる。

図４（Ｂ）は、磁極コアとバリスタ裏面（電極形成部とは反対側の面）とを、接着剤若しくは両面テープを用いて固定する方法を例示している。この固定方法は、固定に別部品を必要としないため、コスト的に有利である。

図５は、火花消去素子（バリスタ）電極と、各巻線端との電気的接続を説明する図である。（Ａ）は、半田や導電性接着剤など、硬化性導電性ペーストを使う接着方法を示している。（Ｂ）は、溶接など電線を直接、電極に固定・導通させる電線融着方法を示している。いずれも、ブラシ摺接面よりも外周側に位置する電極突起部に巻線端を接続する。

図６は、上述の例とは異なる形状の火花消去素子を例示する図であり、（Ａ）はロータ正面図を示し、（Ｂ）はロータ斜視図を示している。図示したように、突起部を設けることなく、火花消去素子を完全な円形形状にして、その外周部に巻線端を接続することができる。但し、上述の例に示すように、火花消去素子は、円形のブラシ摺接面を確保することができるように、外周部に巻線端を接続することができる限り、完全な円形形状にする必要はなく、円形ブラシ軌跡を包含するような全体的にはリング形状であれば、任意の平面形状にすることができる。

図７は、ブラシ配置の一例を説明する図である。上述したように、整流子セグメントは、バリスタ表面の電極として形成され、平面状のブラシ摺接面上のブラシ軌跡は、シャフトを中心とした円形軌道上にある。図７に例示の一対のブラシ（先端を二股状にした、いわゆるフォークブラシとして例示）は、シャフトを中心にして対向した位置に設けられている。このブラシのブラシアームが合成樹脂製のケース蓋に支持されると共に、ブラシアームに接続されたリード線がモータ外部に導出される。

本発明の特徴とする整流子構成を含むモータ全体構成を説明する断面図である。 ロータの分解斜視図である。 組立を完成したロータ構成を示す斜視図である。 火花消去素子（バリスタ）をシャフト上に位置決め固定する方法を説明する図である。 火花消去素子（バリスタ）電極と、各巻線端との電気的接続を説明する図である。 図５とは異なる形状の火花消去素子を例示する図であり、（Ａ）はロータ正面図を示し、（Ｂ）はロータ斜視図を示している。 ブラシ配置の一例を説明する図である。 従来技術による火花消去素子の整流子への組み込みを説明する図である。 従来技術による整流子組立体を用いた一般的モータ構成を示す図である。 火花消去素子電極を整流子として使用した従来技術による構成を説明する図である。

Claims (6)

1. ロータシャフト上に磁極コア及び該磁極コア上に巻回された巻線、及び該巻線の端部が接続される整流子セグメントを有する整流子構成を取り付けて構成したロータと、界磁極としてのマグネットとを有する小型モータにおいて、
   前記整流子構成は全体的にはリング形状の平板状火花消去素子を有し、かつ、複数の金属膜セグメントを、各セグメント間に溝を設けるように前記平板状火花消去素子表面に貼り付けて構成し、
   前記火花消去素子の金属膜形成面とは反対の側を前記磁極コア側面に対して固定すると共に、前記巻線の端部を前記金属膜セグメントの外周側に接続し、
   前記金属膜に摺接する一対のブラシがケース蓋側に設けた、
   ことから成る小型モータ。
2. 前記火花消去素子の前記磁極コア側面に対する固定は、円筒部とその一端に備えられたフランジ部とを樹脂により一体成型した樹脂製固定台を、前記ロータシャフトと磁極コアの間に形成された隙間に嵌合して、前記フランジ部により前記火花消去素子を前記磁極コア側面に対して押しつけるようにして行う請求項１に記載の小型モータ。
3. 前記火花消去素子の前記磁極コア側面に対する固定は、接着剤若しくは両面テープを用いて行う請求項１に記載の小型モータ。
4. 前記火花消去素子の形状は、全体的には略円形の板形状、或いはその外周部に電極突起部を一体に設けた形状である請求項１に記載の小型モータ。
5. 前記平板状火花消去素子表面に貼り付けられる金属膜は、導電ペースト技術により形成される銀膜或いは銅膜であるか、或いはさらにその銀膜或いは銅膜上に貴金属めっきをして形成される請求項１に記載の小型モータ。
6. 前記巻線の端部の前記金属膜セグメントの外周側への接続は、硬化性導電性ペーストを用いるか、或いは、巻線端を融着させることにより行う請求項１に記載の小型モータ。

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