JP2009303408A - 整流子付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を減らしながらも構成部品の安定した固定を行うことができる整流子付きモータを提供することである。
【解決手段】細径円筒体部と大径円板部とが連続して形成された円筒状の絶縁体である基台と、整流子片部とライザ部とからなる整流子セグメントと、円環状のバリスタと、を備え、複数の整流子セグメントが基台の外周面に整列配置される整流子付きモータにおいて、整流子片部の外周面に第１の凸部を有し、バリスタの内周面と第１の凸部とが接触することで整流子セグメントの基台に対する固定が行われることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、整流子付きモータに関し、特に、部品点数を減らしながらも構成部品の安定した固定を行うことができる整流子付きモータに関する。

整流子付きモータにおいては、一般に、回転軸に鉄心を装着し、この鉄心に巻線を所定数巻回してアーマチュアコイルを形成し、回転軸に整流子を装着する。整流子は、樹脂の細径円筒体部と大径円板部とが連続して形成された基台と、整流子片部と整流子ライザ部を連続して形成した整流子セグメントとからなる。そして、基台の細径円筒体部の側面に整流子セグメントを等間隔に設け、整流子ライザ部を整流子片部よりも半径方向外向きに延びるように設ける。

従来、このような整流子付きモータにおいて、基台に整流子セグメントを固定するためにリング部材としてのワッシャが用いられている（たとえば特許文献２、特許文献３参照）。以下に、このリング部材を用いた従来の整流子付きモータの構造について図面を参照しながら説明する。

図１８は、従来の整流子付きモータのロータにおける整流子とその周辺（以下「整流子ユニット」という）を示す斜視図である。

整流子ユニット５５は、基台５６の外周面に整流子片部５７と整流子ライザ部５８とからなる複数の整流子セグメントを整列配置し、その外側に整流子セグメントを固定するためにワッシャ６０を嵌め、そのさらに外側に整流子保護のためにバリスタ５９を設けている。

図１９は、図１８に示した整流子ユニット５５を分解して示す斜視図である。

この従来例では、３個の整流子セグメントを有する３極の整流子付きモータの場合を示しており、ライザ部５８はアーマチュアコイル（図示せず）と接続され、さらにバリスタ５９の図示しない電極と接続される。

基台５６は、細径円筒体部５６ａと大径円板部５６ｂとを有し、整流子セグメントを組み合わせたときにライザ部５８が嵌まる溝５６ｄや、隣接する整流子セグメントどうしの間隔を規定する突起５６ｃを有している。

図２０は、図１８に示した整流子ユニット５５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図２０の左側は側面図であり、右側はライザ部５８の位置における断面図である。

このように、従来はバリスタ５９および整流子セグメントを固定するためのワッシャ６０を使用していた。この従来技術においては、基台５６に挿入された整流子セグメントを基台５６の外周に沿わせ、整流子セグメントの脱落防止、集合された整流子セグメントの真円度向上、および整流子セグメント間の隙間（スリット幅）の安定を目的として、樹脂類または紙類のワッシャ６０を整流子セグメントに圧入していた。また、バリスタ５９は、異常電流発生時にその電流を逃がすことを目的として用いており、ライザ部５８にバリスタ５９の電極を半田等により溶着接合していた。

なお、特許文献１には整流子ユニットに関する発明が開示され、その段落番号［００２０］にはワッシャがバリスタ素子であってもよいとの記載がある。

特開２０００−９２７９３号公報 特開２０００−２７４３９９号公報 特開２００６−３１１７１７号公報

上述のように、たとえば特許文献２や特許文献３に記載の従来技術では、整流子セグメントの外周にワッシャ６０とバリスタ５９とを別部品として設けており、部品点数が多くコストがかかるという問題があった。

また、整流子ライザ部とバリスタとの結合には主に半田付け等の溶融介在物を用いる方法や、バリスタに溶接可能な母材を設け整流子片と溶接等の溶着を行う方法や、整流子片部とバリスタ間に圧接させるための介在物等を用いる方法等が考えられるが、昨今のモータの小型化に伴い、リング状バリスタの薄型化、小径化、リング幅縮小化（リングの内径と外径との間の幅の縮小化）によるバリスタ割れや、バリスタ特性を向上させるための自由度の制約・価格高騰などの問題が考えられる。

また、現在主流であるバリスタ半田付けによる半田不良の増加、慢性課題である半田ボールによる不具合、半田使用によるフラックス除去のための洗浄等が必要であるという問題もある。

さらに、バリスタの偏心固定により、モータの振動発生の要因となる虞があるという問題もある。またさらに、半田付け作業による場合には、モータの小型化、多極化に伴って半田スペースが緊密化する中で、精度良く確実な固定を行うためには、作業者の高度な熟練を要するという問題もあった。

なお、特許文献１にはワッシャとしてバリスタ素子を用いる旨の記載があるものの、その詳細については何ら記載がなく、その固定の仕方について、また整流子セグメントとバリスタとの電気的接続について、何ら開示のないものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、部品点数を減らしながらも構成部品の安定した固定を行うことができる整流子付きモータを提供することを目的とする。

また、本発明は整流子セグメントとバリスタとの電気的接続を安定して行うことができる整流子付きモータを提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、細径円筒体部と大径円板部とが連続して形成された円筒状の絶縁体である基台と、整流子片部とライザ部とからなる整流子セグメントと、円環状のバリスタと、を備え、複数の前記整流子セグメントが前記基台の外周面に整列配置される整流子付きモータにおいて、前記整流子片部の外周面に第１の凸部を有し、前記バリスタの内周面と前記第１の凸部とが接触することで前記整流子セグメントの前記基台に対する固定が行われることを特徴とする。

また本発明は請求項１に記載の発明において、前記バリスタを前記基台と前記整流子セグメントの集合体に挿入し、前記バリスタの内周面と前記第１の凸部との圧接によって前記整流子セグメントの前記基台に対する固定が行われることを特徴とする。

また本発明は請求項１に記載の発明において、前記バリスタは、その内周面に前記整流子片部の外周面に形成された前記第１の凸部を逃がすような第１の凹部を有し、前記第１の凹部の位置を前記整流子片部の前記第１の凸部に合わせて、前記基台と前記整流子セグメントの集合体に前記バリスタを挿入し、その後、該バリスタを円周方向に回転させることにより、前記基台と前記整流子セグメントとを密着させて保持することを特徴とする。

また本発明は、細径円筒体部と大径円板部とが連続して形成された円筒状の絶縁体である基台と、整流子片部とライザ部とからなる整流子セグメントと、円環状のバリスタと、を備え、複数の前記整流子セグメントが前記基台の外周面に整列配置される整流子付きモータにおいて、前記バリスタが少なくとも内周面に弾性材料によるコーティングが施されたものであり、前記バリスタを前記整流子片部の外周面に圧入して、前記バリスタの内周面の弾性材料によるコーティングと前記整流子片部の外周面とによって複数の前記整流子セグメントの前記基台に対する固定が行われることを特徴とする。

また本発明は請求項１、２または３に記載の発明において、前記第１の凸部は、前記バリスタの厚みに相当する間隔を軸方向に空けて設けられた２つの突起からなることを特徴とする。

また本発明は請求項１ないし５のいずれか一項に記載の発明において、前記バリスタの厚みは、内周側で薄くなっていることを特徴とする。

また本発明は請求項１、２、４ないし６のいずれか一項に記載の発明において、前記整流子セグメントのライザ部または前記バリスタのいずれか一方に設けた第２の凸部と、他方に設けた第２の凹部とを有し、前記第２の凸部と前記第２の凹部とを圧入密着することを特徴とする。

また本発明は請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発明において、前記整流子セグメントのライザ部または前記バリスタのいずれか一方に設けた第３の凸部と、他方に設けた第３の凹部とを圧接することにより、前記バリスタと前記整流子セグメントとが電気的に接続されることを特徴とする。

また本発明は請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発明において、前記バリスタは、該バリスタと前記整流子セグメントのライザ部とを電気結合するための導電性接合剤を注入するための構造を有することを特徴とする。

また本発明は請求項１ないし６のいずれか一項に記載の発明において、前記バリスタと前記整流子セグメントのライザ部とを電気結合するための導電性接合剤を前記基台のライザ部保持部に充填させたことを特徴とする。

本発明によれば、部品点数を減らしながらも構成部品の安定した固定を行うことができる整流子付きモータを提供することができる。

また、本発明によれば、整流子セグメントとバリスタとの電気的接続を安定して行うことができる整流子付きモータを提供することができる。

また、本発明によれば、従来使用していたワッシャの役割をバリスタが果たすことができるので、ワッシャを不要とすることができ、コストを削減して、かつ、正確・確実な整流子セグメントの固定をすることができる。

また、本発明によれば、高度な熟練を要する半田付け作業を行わずに、整流子セグメントとバリスタとの電気的接続を安定して行うことができる整流子付きモータを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、基台に各整流子セグメントを組み合わせて配置して組み立て、この集合体にバリスタを挿入し、このバリスタによって各整流子セグメントを基台に対して固定するものである。この固定にはさまざまなバリエーションがあり、具体例の詳細は後述するが、この固定の概略として、（Ｉ）バリスタに窪みを設けずに圧入によって行うもの、（ＩＩ）整流子片部の外周面の突起にバリスタの窪みを合わせて挿入した後にバリスタを円周方向に旋回して行うものが挙げられる。

また、（Ｉ）バリスタに窪みを設けずに圧入によって行うものにあっては、（ｉ）整流子片部の外周面に突起を設け、そこへバリスタを圧入するもの、（ｉｉ）ライザ部の上面にダボを設け、そのダボに対向する孔をバリスタに設け、バリスタ圧入時にバリスタの孔にライザ部上のダボを嵌めるもの、（ｉｉｉ）バリスタの内周面に弾性材料を設け、このバリスタを圧入するもの、（ｉｖ）ライザ部の上面にダボは設けず、ライザ部上面に対向する貫通孔をバリスタに設け、バリスタ圧入時にこの貫通孔に接合剤を注入するものが挙げられる。

また、バリスタと整流子セグメントとの電気的な接続について説明すると、バリスタの少なくとも底面には電極が設けられており（上面には電極が設けられていても無くてもよい）、この電極をひとつの整流子セグメントに電気的に接続するように構成される。

本発明において、このバリスタと整流子セグメントとの電気的な接続について、具体例の詳細は後述するが、（Ｉ）バリスタの底面にライザ部が接触することによって行うもの、（ＩＩ）ライザ部の上面にダボを設け、バリスタの底面にライザ部のダボが接触することによって行うもの、（ＩＩＩ）整流子片部の外周面の突起をバリスタの旋回によって破断した際の上端部がバリスタの上面に接触することによって行うもの、（ＩＶ）整流子片部の外周面の突起をバリスタの旋回によって破断した際の下端部がバリスタの底面に接触することによって行うもの、（Ｖ）ライザ部の上面にダボは設けず、ライザ部上面に対向する貫通孔をバリスタに設け、この貫通孔に導電性接合剤を注入してライザ部上面とバリスタ底面との間の導電性接合剤を介して行うものが挙げられる。

図１は、本発明による整流子付きモータの第１の実施形態のロータ１を示す斜視図である。

このロータ１において、整流子付きモータの回転軸であるシャフト４には整流子ユニット５およびアーマチュアコア２が設けられる。アーマチュアコア２は打ち抜いた３極の磁性板を必要枚数積層して構成され、各極に対応してアーマチュアコイル３が巻回される。

なお、本発明はモータの極数に依存するものではなく、本実施形態では３極の整流子付きモータを例にしている。

シャフト４には、円筒状の絶縁体（たとえば樹脂製）である基台６が嵌挿されており、基台６の外周には３個の整流子セグメントが設けられ、そのさらに外周には保護素子である円環状のバリスタ９が設けられている。

３個の整流子セグメントのそれぞれには整流子片部７およびライザ部８が設けられており、アーマチュアコイル３に整流子片部７を介して通電するために、アーマチュアコイル３の端末部分を、極を合わせてライザ部８に電気的に接続している。

図２は、図１に示した整流子付きモータのロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。

本実施形態において、整流子ユニット５は、基台６の外周面に３個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ９を設けている。３個の整流子片部７それぞれの外周面には突起（凸部）７ａが設けられ、一方バリスタ９には、３個の整流子セグメントごとの突起７ａに対応した位置に窪み（凹部）９ａが設けられている。

図３は、図２に示した整流子ユニット５を分解して示す斜視図である。

図４（ａ）は、図２に示した整流子ユニット５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図４（ａ）の左側は側面図であり、右側はライザ部８の位置における断面図である。

基台６は、細径円筒体部６ａと大径円板部６ｂとを有し、整流子セグメントを挿入したときにライザ部８が嵌まる溝（ライザ部保持部）６ｄや、隣接する整流子セグメントどうしの間隔を規定する突起６ｃを有している。なお、溝６ｄおよび突起６ｃの両方を必須とせず、溝６ｄのみ、または突起６ｃのみを設け、それによって隣接する整流子セグメントどうしの軸回転方向（円周方向）の位置決めを行ってもよい。

本実施形態の整流子ユニット５を組み立てる手順としては、まず、基台６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して組み立て、この集合体にバリスタ９を挿入する。このとき、整流子片部７の下部の突起７ａに、バリスタ９の内側の窪み９ａを合わせて挿入する。

その後、基台６および整流子セグメントを固定した状態でバリスタ９を軸回転方向（円周方向）に回転させると、突起７ａに、バリスタ９の内側の窪み９ａがない部分が喰い込んで（突起７ａを破断させて）しっかりと固定される。この構成によれば基台に対する整流子セグメントとバリスタ９の固定が確実になされ、バリスタ９の抜けが防止される。

また、この実施形態では、各整流子セグメントとバリスタ９との電気的な接続は、バリスタ９の底面の電極とライザ部８とが接触するような整流子構造であるので、その接触面９ｂ（図４（ａ）参照）が電気的な接続箇所となる。この構成によればバリスタ９の導通が安定する。

本実施形態によれば、バリスタ９や整流子片部７に必要以上に力が加わることなく固定できるので、整流子片部７に傷がつくことが回避される。

また、従来必要であったワッシャが不要なので、各整流子セグメントを基台６に合わせて集合させたときの外径近くにまでバリスタ９の内径を小さくすることができるので、バリスタ９の環幅すなわちリング幅（リングの内径と外径との間の幅）を大きくすることができ、バリスタ割れが生じることを抑えられる。

また、バリスタ９の底面の電極部とライザ部８とで電気的な接続がなされるので、半田などの溶融介在物がなく、また、溶接等の溶着を行うことなくバリスタを整流子セグメントに接続することができる。

なお、バリスタ９の内側の窪み９ａの形状は滑らかな円弧とし、バリスタ９の内周面との境界部には面取りを施すとよい。

バリスタ９は、その内周面と整流子片部７の突起７ａとの接触によって固定されるため、整流子セグメントを整列させたときの中心からの距離よりも、バリスタ９の内周面の径を大きくしても固定することができ、バリスタ９の内周面で整流子片部７の外周を傷つけることがない。

また、整流子片部７の突起７ａの形状は、図３に示したように直方体状にしてもよいし、長丸の円柱形状などいかなる形状であってもよいし、テーパを設けてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図４（ｂ）は、本発明による整流子付きモータの第２の実施形態のロータにおける整流子ユニットの片側を断面にして示す部分縦断面図であって、バリスタの電極部とライザ部とが接触しない場合の各整流子セグメントとバリスタとの電気的な接続を確保するための構造を示す図である。図４（ｂ）の左側は側面図であり、右側はライザ部の位置における断面図である。

この実施形態において、整流子ユニット９５は、基台９６の外周面に３個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ９９を設けている。３個の整流子セグメントの整流子片部９７それぞれの外周面には突起（凸部）９７ａが設けられ、一方バリスタ９９には、３個の整流子セグメントごとの突起９７ａに対応した位置に窪み（凹部）９９ａが設けられている。

基台９６は、細径円筒体部９６ａと大径円板部９６ｂとを有し、整流子セグメントを挿入したときにライザ部８が嵌まる溝（ライザ部保持部）９６ｄを有している。

本実施形態の整流子ユニット５を組み立てる手順としては、まず、基台９６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して組み立て、この集合体にバリスタ９９を挿入する。このとき、整流子片部９７の下部の突起９７ａに、バリスタ９９の内側の窪み９９ａを合わせて挿入する。

その後、基台９６および整流子セグメントを固定した状態でバリスタ９９を軸回転方向（円周方向）に回転させると、突起９７ａに、バリスタ９９の内側の窪み９９ａがない部分が喰い込んで（突起９７ａを破断させて）しっかりと固定される。この構成によれば基台に対する整流子セグメントとバリスタ９９の固定が確実になされ、バリスタ９の抜けが防止される。

また、この実施形態ではバリスタ９９の底面とライザ部９８とが接触しない整流子構造であるので、各整流子セグメントとバリスタ９９との電気的な接続は、整流子片部９７の突起９７ａの上端部９７ｂとバリスタ９９の上面とでされる。すなわち、図４（ｂ）に示すように、整流子片部９７の突起９７ａはバリスタ９９の上面よりも上まで延伸しており、バリスタ９９を円周方向に回転させてバリスタ９９の内周面が突起９７ａを破断させたとき、上端部９７ｂとバリスタ９９の上面の電極とが接触し、これによって電気的に接続される。この構成によればバリスタ９９の導通が安定する。

さらに、図４（ｂ）の状態から上端部９７ｂをカシメることによって、このカシメた部分とバリスタ９９の電極とによって導通面積を大きくすることができるし、バリスタ９９の抜け防止を補助することができるし、整流子片部９７の外周のうち刷子と接触する面の有効長を稼ぐことができる。

本実施形態によれば、バリスタ９９や整流子片部９７に必要以上に力が加わることなく固定できるので、整流子片部９７に傷がつくことが回避される。

また、従来必要であったワッシャが不要なので、各整流子セグメントを基台９６に合わせて集合させたときの外径近くにまでバリスタ９９の内径を小さくすることができるので、バリスタ９９の環幅すなわちリング幅（リングの内径と外径との間の幅）を大きくすることができ、バリスタ割れが生じることを抑えられる。

また、各整流子片部９７の突起９７ａの上端部９７ｂとバリスタ９９の上面の電極とで電気的な接続がなされるので、半田などの溶融介在物がなく、また、溶接等の溶着を行うことなくバリスタを整流子セグメントに接続することができる。

バリスタ９９は、その内周面と整流子片部９７の突起９７ａとの接触によって固定されるため、整流子セグメントを整列させたときの中心からの距離よりも、バリスタ９９の内周面の径を大きくしても固定することができ、バリスタ９９の内周面で整流子片部９７の外周を傷つけることがない。

また、整流子片部９７の突起９７ａの形状は、直方体状にしてもよいし、長丸の円柱形状などいかなる形状であってもよいし、テーパを設けてもよい。

なお、上述の第１の実施形態や第２の実施形態では、基台６（９６）に各整流子セグメントを組み合わせて配置して組み立て、整流子片セグメントの整流子片部７（９７）の突起７ａ（９７ａ）にバリスタ９（９９）の内側の窪み９ａ（９９ａ）を合わせて挿入し、基台６（９６）および整流子セグメントを固定した状態でバリスタ９（９９）を軸回転方向（円周方向）に回転させるようにしているが、本発明では、このバリスタの軸回転方向への回転をし易くするようにバリスタの形状を工夫している。

図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はバリスタの形状のそれぞれ別の例を示す斜視図である。

図５（ａ）のバリスタ１０９では、その内周には、３個の整流子セグメントごとの突起に対応した位置に窪み（凹部）１０９ａが設けられており、その外周には、外周が円形である場合よりも外側に出っ張った凸部１０９ｂが設けられている。

この例では、治具を凸部１０９ｂに掛けて回すことによって、バリスタ１０９の軸回転方向への回転を容易に行うことができる。この例では、バリスタ１０９を回転させる力が均等になるように、凸部１０９ｂの数を３つにしているが、本発明はこれに限られるものではない。

また、図５（ｂ）のバリスタ１１９では、その内周には、３個の整流子セグメントごとの突起に対応した位置に窪み（凹部）１１９ａが設けられており、その上面には、孔１１９ｂが設けられている。孔１１９ｂは貫通、非貫通のどちらであってもよい。

この例では、治具を孔１１９ｂに差し込んで回すことによって、バリスタ１１９の軸回転方向への回転を容易に行うことができる。この例では、バリスタ１１９を回転させる力が均等になるように、孔１１９ｂの数を３つにしているが、本発明はこれに限られるものではない。

さらに図５（ｃ）のバリスタ１２９では、その内周には、３個の整流子セグメントごとの突起に対応した位置に窪み（凹部）１２９ａが設けられており、その外周には、窪み（凹部）１２９ｂが設けられている。

この例では、治具を窪み１２９ｂに掛けて回すことによって、バリスタ１２９の軸回転方向への回転を容易に行うことができる。この例では、バリスタ１２９を回転させる力が均等になるように、窪み１２９ｂの数を３つにしているが、本発明はこれに限られるものではない。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図６は、本発明による整流子付きモータの第３の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。

本実施形態において、整流子ユニット１５は、６極の整流子付きモータのものであり、基台１６の外周面に６個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ１９を設けている。バリスタ１９には、６個の整流子セグメントごとのライザ部１８の突起１８ａ（図７に示す）に嵌合する６個の貫通孔（凹部）１９ａが設けられている。

図７は、図６に示した整流子ユニット１５を分解して示す斜視図である。

図８は、図６に示した整流子ユニット１５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図８の左側は側面図であり、右側はライザ部１８の位置における断面図である。

基台１６は、細径円筒体部１６ａと大径円板部１６ｂとを有し、整流子セグメントを挿入したときにライザ部１８が嵌まる溝１６ｄや、隣接する整流子セグメントどうしの間隔を規定する突起１６ｃを有している。

６個の整流子セグメントのそれぞれには整流子片部１７とライザ部１８が設けられており、このライザ部１８の上面には、バリスタ１９の貫通孔１９ａと嵌合する突起（凸部）１８ａが設けられている。

なお、貫通孔１９ａはバリスタ１９を貫通するものに限られず、バリスタ１９の下面に設けられ、突起１８ａの高さよりも深い窪みであってもよい。

本実施形態の整流子ユニット１５を組み立てる手順としては、まず、基台１６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して集合させ、この集合体にバリスタ１９を挿入する。このとき、ライザ部１８の上面の突起１８ａとバリスタ９の下面の貫通孔１９ａとを合わせて挿入し、嵌合させる。このとき整流子セグメントは基台１６に押し付けられて固定されることになる。また、バリスタ１９の貫通孔１９ａが電極を兼ねることにより、各整流子セグメントはバリスタ１９と電気的に接続される。この構成によれば基台に対する整流子セグメントとバリスタ１９の固定が確実になされ、バリスタ１９の抜けが防止されると同時に、バリスタ１９と整流子セグメントとの導通が安定する。

なお、バリスタに突起を設け、この突起が電極を兼ね、ライザ部に貫通孔（あるいは窪み）を設けるようにしてもよい。

本実施形態によれば、バリスタ１９や整流子片部１７に必要以上に力が加わることなく固定できるので、整流子片部１７に傷がつくことが回避される。

また、本実施形態によれば、従来必要であったワッシャが不要なので、各整流子セグメントを基台１６に合わせて集合させたときの外径近くにまでバリスタ１９の内径を小さくすることができるので、バリスタ１９の環幅すなわちリング幅（リングの内径と外径との間の幅）を大きくすることができ、バリスタ割れが生じることを抑えられる。また、各整流子セグメントのライザ部１８の突起１８ａとバリスタ１９の貫通孔１９ａとで電気的な接続がなされるので、半田などの溶融介在物がなく、また、溶接等の溶着を行うことなくバリスタを整流子セグメントに接続することができる。

なお、ライザ部１８に設けられた突起（凸部）１８ａの高さをバリスタの厚さ以上に張り出し、バリスタ１９の貫通孔１９ａと組み合わせた後に、ライザ部１８に設けられた突起（凸部）１８ａをかしめ、固着、導通させてもよい。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図９は、本発明による整流子付きモータの第４の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。

本実施形態において、整流子ユニット２５は、３極の整流子付きモータのものであり、基台２６の外周面に３個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ２９を設けている。３個の整流子片部２７それぞれの外周面には突起（凸部）２７ａが設けられ、また、３個の整流子セグメントごとのライザ部２８の上面には突起（凸部）２８ａが設けられている。

図１０は、図９に示した整流子ユニット２５を分解して示す斜視図である。

図１１は、図９に示した整流子ユニット２５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図１１の左側は側面図であり、右側はライザ部２８の位置における断面図である。

基台２６は、細径円筒体部２６ａと大径円板部２６ｂとを有し、整流子セグメントを挿入したときにライザ部２８が嵌まる溝２６ｄや、隣接する整流子セグメントどうしの間隔を規定する突起２６ｃを有している。

本実施形態の整流子ユニット２５を組み立てる手順としては、まず、基台２６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して集合させ、この集合体にバリスタ２９を圧入する。このとき、バリスタ２９の電極（図示せず）がライザ部２８の突起２８ａの位置に合うように圧入する。本実施形態においては、整流子片部２７の突起２７ａにてバリスタ２９の保持を行い、ライザ部２８の突起２８ａによってバリスタ２９との通電を行う。この構成によれば基台に対する整流子セグメントとバリスタ２９の固定が確実になされ、バリスタ２９の抜けが防止されると同時に、バリスタ２９と整流子セグメントとの導通が安定する。

なお、第１の実施形態のようにバリスタ２９の内周面に凹部（窪み）を設け、突起２７ａにこの凹部を合わせてバリスタを挿入し、その後バリスタを軸回転方向（円周方向）に回転させ固着させるようにしてもよいし、また、第３の実施形態のようにバリスタ２９に凹部（貫通孔）を設け、この凹部に沿って電極を配置し、突起２８ａをこの凹部に嵌合させ、電気接続を実現してもよい。

本実施形態によれば、バリスタ２９や整流子片部２７に必要以上に力が加わることなく固定できるので、整流子片部２７に傷がつくことが回避される。

また、本実施形態によれば、従来必要であったワッシャが不要なので、各整流子セグメントを基台２７に合わせて集合させたときの外径近くにまでバリスタ２９の内径を小さくすることができるので、バリスタ２９の環幅すなわちリング幅（リングの内径と外径との間の幅）を大きくすることができ、バリスタ割れが生じることを抑えられる。また、各整流子セグメントのライザ部２８の突起２８ａとバリスタ２９の電極とで電気的な接続がなされるので、半田などの溶融介在物がなく、また、溶接等の溶着を行うことなくバリスタを整流子セグメントに接続することができる。

図１２は、本発明による整流子付きモータの第５の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。

本実施形態において、整流子ユニット３５は、３極の整流子付きモータのものであり、基台３６の外周面に３個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ３９を設けている。３個の整流子片部３７それぞれの外周面には突起（凸部）３７ａが設けられている。また、バリスタ３９には、３個の整流子セグメントごとのライザ部３８に対応する位置に３個の貫通孔（接合剤注入孔）３９ａが設けられている。

図１３は、図１２に示した整流子ユニット３５を分解して示す斜視図である。

図１４は、図１２に示した整流子ユニット３５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図１４の左側は側面図であり、右側はライザ部３８の位置における断面図である。

基台３６は、細径円筒体部３６ａと大径円板部３６ｂとを有し、整流子セグメントを挿入したときにライザ部３８が嵌まる溝３６ｄや、隣接する整流子セグメントどうしの間隔を規定する突起３６ｃを有している。

本実施形態の整流子ユニット３５を組み立てる手順としては、まず、基台３６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して集合させ、この集合体にバリスタ３９を挿入する。このとき、バリスタ３９の貫通孔３９ａがライザ部３８の位置に合うように挿入する。その後、本実施形態では、貫通孔３９ａに銀ペースト等の導電性液状物質である導電物４０をライザ部３８に達するように注入しその後導電物４０を固まらせ固着させる。本実施形態においては、整流子片部３７の突起３７ａにてバリスタ３９の保持を行い、さらに、貫通孔３９ａに注入した導電物４０によって、ライザ部３８とバリスタ３９との電気的接続を行うとともにライザ部３８とバリスタ３９とを固着させるものである。この構成によれば基台に対する整流子セグメントとバリスタ３９の固定が確実になされ、バリスタ３９の抜けが防止されると同時に、バリスタ３９と整流子セグメントとの導通が安定する。

本実施形態においては、整流子片部３７に突起３７ａを設けることによって、突起３７ａがなく整流子片部３７の外周面全体に亘って擦ってバリスタ３９を圧入する場合と比べ、整流子片部３７の外周面に傷が生じることを防止することができる。

なお、本実施形態においては、バリスタ３９の内周面に窪みを設けてはおらず、第１の実施形態のようにバリスタを円周方向に回して強固に固定していないので、整流子セグメントと基台３６との保持力は若干落ちるものの、後工程でバリスタ３９とライザ部３８とを結合するための接合剤が基台３６のライザ部保持部（溝）３６ｄにも若干流し込まれることもあり、実用的な保持力は確保することができる。

また、本実施形態によれば、他の実施形態と同様、バリスタ３９で整流子セグメントを固定するため従来必要であったワッシャが不要になり、各整流子セグメントを基台３６に合わせて集合させたときの外径近くにまでバリスタ３９の内径を小さくすることができるので、バリスタ３９の環幅すなわちリング幅（リングの内径と外径との間の幅）を大きくすることができ、バリスタ割れの問題を回避することができる。

なお、本発明は、第５の実施形態のようにバリスタに導電性液状物質を注入する孔を設けるものに限られず、整流子片部側あるいはバリスタ側の少なくとも一方において導電性接合剤の注入構造を有するものであればよい。

また、より簡単な構造として、バリスタに関しては孔・切り欠き等の細工は特に行なわないものであってもよく、この場合、たとえば、基台に整流子セグメントを組み立て集合させた後、基台のライザ部保持部（溝）に整流子セグメントとバリスタを結合させるための介在物を注入する。次に、バリスタを軽圧入し、その後、銀ペースト等の固着物であれば硬化炉により、またレーザ等による溶着接続により、整流子セグメントとバリスタを固着・導通させるという構成も考えられる。

図１５は、本発明による整流子付きモータの第６の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す図であり、この整流子ユニットの片側を断面にして示す部分縦断面図である。図１５の左側は側面図であり、右側はライザ部の位置における断面図である。

本実施形態において、整流子ユニット６５は、３極の整流子付きモータのものであり、基台６６の外周面に３個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ６９を設けてなる。

３個の整流子セグメントそれぞれは整流子片部６７およびライザ部６８を有し、このライザ部６８は、基台６６の大径円板部６６ｂ上に設置される。

ライザ部６８は切り曲げ部６８ｂを有し、この切り曲げ部６８ｂの先端がバリスタ６９と電気的に接続され、導通を確保する。この切り曲げ部６８ｂは、ライザ部６８に切り込みを入れ、その切り込みを上に曲げて形成される。また、ライザ部６８は先端に矢入れ６８ａを有する。

本実施形態においては、バリスタ６９の電極を除く部分、少なくともバリスタ６９の内周面の、整流子片部６７の外周面に接する部分を、フッ素ゴム等の弾性材料でコーティングしている。

本実施形態の整流子ユニット６５を組み立てる手順としては、まず、ライザ部６８の切り曲げ部６８ｂおよびライザ部６８の矢入れ６８ａを整流子セグメントのプレス加工時に形成してから、基台６６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して集合させ、この集合体にバリスタ６９を圧入する。その後、ライザ部６８の矢入れ６８ａよりも先端において、アーマチュアコイル７０の端末部分をレーザ等によって溶着接続する。このとき、あるいはハンドリングにより、ライザ部６８の先端に外力がかかったとしても、矢入れ６８ａによってその外力が吸収され、ライザ部６８の切り曲げ部６８ｂとバリスタ６９の電極との電気的接続に悪影響を及ぼさない。

本実施形態においては、バリスタ６９の少なくとも内周面に弾性材料でコーティングすることによって、整流子片部６７の外周面に傷を付けないで済むし、バリスタ内径精度には限界があるので、整流子セグメントのバリスタによるしっかりとした固定を行うためには弾性材料によってその精度を吸収することが有効である。

なお、バリスタの内周面に設けるのは、本実施形態では、耐熱性を考慮してフッ素ゴムとしたが、これに限らず、弾性のある樹脂スペーサを用いてもかまわない。

図１６は、本発明による整流子付きモータの第７の実施形態における整流子ユニットを示す図であり、（ａ）は整流子ユニットの片側を断面にして示す部分縦断面図であって、（ｂ）はバリスタを示す斜視図である。

本実施形態において、整流子ユニット７５は、３極の整流子付きモータのものであり、基台７６の外周面に３個の整流子セグメントを整列配置し、その外側にバリスタ７９を設けてなる。

３個の整流子セグメントそれぞれは整流子片部７７とライザ部７８を有し、このライザ部７８は、基台７６の大径円板部７６ｂ上に設置される。

本実施形態において、３個の整流子片部７７それぞれの外周面には突起（凸部）７７ａが設けられ、一方バリスタ７９には、３個の整流子片部７７ごとの突起７７ａに対応した位置に窪み（凹部）７９ａが設けられている。

このバリスタ７９は、内周側が薄くなって薄部７９ｃを形成し、外周側が厚くなって厚部７９ｂを形成し、厚みに段差のある形状になっている。

本実施形態の整流子ユニット７５を組み立てる手順としては、まず、基台７６に各整流子セグメントを組み合わせて配置して組み立て、この集合体にバリスタ７９を挿入する。このとき、整流子片部７７の下部の突起７７ａに、バリスタ７９の内側の窪み７９ａを合わせて挿入する。

その後、基台７６および整流子セグメントを固定した状態でバリスタ７９を軸回転方向（円周方向）に回転させると、突起７７ａに、バリスタ７９の内側の窪み７９ａがない部分が喰い込んで（突起７７ａを破断させて）しっかりと固定され、バリスタ７９の抜けが防止される。その後、ライザ部７８の先端において、アーマチュアコイル８０の端末部分をレーザ等によって溶着接続する。

なお、バリスタ７９は図示では段差のある形状となっているが、内周側の厚みが薄く、薄部から厚部にかけてなだらかな形状としてもよいことはいうまでもない。

本実施形態によれば、バリスタ７９の内周側が薄く薄部７９ｃを形成しているので、整流子片部７７の外周のうち刷子と接触する面の有効長を稼ぐことができる。

図１７は、本発明による整流子付きモータの第８の実施形態における整流子ユニットの整流子セグメントおよびバリスタを示す斜視図である。

この実施形態では、３個の整流子セグメントそれぞれは整流子片部８７とライザ部８８を有し、また、それぞれの外周面には突起（凸部）８７ａおよび８７ｂが設けられている。一方バリスタ８９には、３個の整流子セグメントごとの突起８７ａおよび８７ｂに対応した位置に窪み（凹部）８９ａが設けられている。

本実施形態では、突起８７ａと突起８７ｂとの軸方向の間隔は、バリスタ８９の厚みに相当するものであり、バリスタ８９の厚みよりもやや小さい程度に設定されている。

本実施形態の整流子ユニットを組み立てる際には、基台（図示せず）に各整流子セグメントを組み合わせて配置して組み立て、この集合体にバリスタ８９を挿入する。このとき、整流子片部８７の突起８７ａおよび８７ｂに、バリスタ８９の内側の窪み８９ａを合わせて挿入し、突起８７ａと突起８７ｂとの間にバリスタ８９を位置させる。

その後、基台および整流子セグメントを固定した状態でバリスタ８９を軸回転方向（円周方向）に回転させると、突起８７ａと突起８７ｂとの間にバリスタ８９の内側の窪み８９ａがない部分が嵌り込んでしっかりと固定され、バリスタ８９の抜けが防止される。

この実施形態によれば、整流子片部の外周面に１つの長い突起を設けるのではなく、その間隔がバリスタの厚みとほぼ同等の２つの突起を設けるようにしたので、バリスタを挿入して軸回転方向（円周方向）に回転させるときに、その突起を破断させるための大きな力が必要ではなく、組み立てを容易に行うことができるという効果を奏する。

なお、上述の各実施形態それぞれの特徴を相互に組み合わせて実施することは本発明の範疇である。

本発明によれば整流子付きモータを低コストで生産することができ、安価で信頼性の高い整流子付きモータを提供するのに有効な技術である。

本発明による整流子付きモータの第１の実施形態のロータを示す斜視図である。 図１に示した整流子付きモータのロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。 図２に示した整流子ユニット５を分解して示す斜視図である。 整流子ユニットの片側を断面にして示す部分縦断面図であって、（ａ）はバリスタ９の電極部とライザ部８とが接触する場合の構造を示す図であり、（ｂ）は第２の実施形態のバリスタ９９の底面とライザ部９８とが接触しない場合の各整流子セグメントとバリスタ９９との電気的な接続を確保するための構造を示す図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）はバリスタの形状のそれぞれ別の例を示す斜視図である。 本発明による整流子付きモータの第３の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。 図６に示した整流子ユニット１５を分解して示す斜視図である。 図６に示した整流子ユニット１５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。 本発明による整流子付きモータの第４の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。 図９に示した整流子ユニット２５を分解して示す斜視図である。 図９に示した整流子ユニット２５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。 本発明による整流子付きモータの第５の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す斜視図である。 図１２に示した整流子ユニット３５を分解して示す斜視図である。 図１２に示した整流子ユニット３５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。 本発明による整流子付きモータの第６の実施形態のロータにおける整流子ユニットを示す図であり、この整流子ユニットの片側を断面にして示す部分縦断面図である。図１５の左側は側面図であり、右側はライザ部の位置における断面図である。 本発明による整流子付きモータの第７の実施形態における整流子ユニットを示す図であり、（ａ）は整流子ユニットの片側を断面にして示す部分縦断面図であって、（ｂ）はバリスタを示す斜視図である。 本発明による整流子付きモータの第８の実施形態における整流子ユニットの整流子セグメントおよびバリスタを示す斜視図である。 従来の整流子付きモータのロータにおける整流子ユニット斜視図である。 図１８に示した整流子ユニット５５を分解して示す斜視図である。 図１８に示した整流子ユニット５５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。

符号の説明

１ ロータ
２ アーマチュアコア
３ アーマチュアコイル
４ シャフト
５、１５、２５、３５、６５、７５、９５ 整流子ユニット
６、１６、２６、３６、６６、７６、９６ 基台
７、１７、２７、３７、６７、７７、８７、９７ 整流子片部
８、１８、２８、３８、６８、７８、８８、９８ ライザ部
９、１９、２９、３９、６９、７９、８９、９９、１０９、１１９、１２９ バリスタ

Claims (10)

1. 細径円筒体部と大径円板部とが連続して形成された円筒状の絶縁体である基台と、
   整流子片部とライザ部とからなる整流子セグメントと、
   円環状のバリスタと、
   を備え、
   複数の前記整流子セグメントが前記基台の外周面に整列配置される整流子付きモータにおいて、
   前記整流子片部の外周面に第１の凸部を有し、前記バリスタの内周面と前記第１の凸部とが接触することで前記整流子セグメントの前記基台に対する固定が行われる
   ことを特徴とする整流子付きモータ。
2. 前記バリスタを前記基台と前記整流子セグメントの集合体に挿入し、前記バリスタの内周面と前記第１の凸部との圧接によって前記整流子セグメントの前記基台に対する固定が行われる
   ことを特徴とする請求項１に記載の整流子付きモータ。
3. 前記バリスタは、その内周面に前記整流子片部の外周面に形成された前記第１の凸部を逃がすような第１の凹部を有し、前記第１の凹部の位置を前記整流子片部の前記第１の凸部に合わせて、前記基台と前記整流子セグメントの集合体に前記バリスタを挿入し、その後、該バリスタを円周方向に回転させることにより、前記基台と前記整流子セグメントとを密着させて保持することを特徴とする請求項１に記載の整流子付きモータ。
4. 細径円筒体部と大径円板部とが連続して形成された円筒状の絶縁体である基台と、
   整流子片部とライザ部とからなる整流子セグメントと、
   円環状のバリスタと、
   を備え、
   複数の前記整流子セグメントが前記基台の外周面に整列配置される整流子付きモータにおいて、
   前記バリスタが少なくとも内周面に弾性材料によるコーティングが施されたものであり、
   前記バリスタを前記整流子片部の外周面に圧入して、前記バリスタの内周面の弾性材料によるコーティングと前記整流子片部の外周面とによって複数の前記整流子セグメントの前記基台に対する固定が行われる
   ことを特徴とする整流子付きモータ。
5. 前記第１の凸部は、前記バリスタの厚みに相当する間隔を軸方向に空けて設けられた２つの突起からなることを特徴とする請求項１、２または３に記載の整流子付きモータ。
6. 前記バリスタの厚みは、内周側で薄くなっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の整流子付きモータ。
7. 前記整流子セグメントのライザ部または前記バリスタのいずれか一方に設けた第２の凸部と、他方に設けた第２の凹部とを有し、前記第２の凸部と前記第２の凹部とを圧入密着することを特徴とする請求項１、２、４ないし６のいずれか一項に記載の整流子付きモータ。
8. 前記整流子セグメントのライザ部または前記バリスタのいずれか一方に設けた第３の凸部と、他方に設けた第３の凹部とを圧接することにより、前記バリスタと前記整流子セグメントとが電気的に接続されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の整流子付きモータ。
9. 前記バリスタは、該バリスタと前記整流子セグメントのライザ部とを電気結合するための導電性接合剤を注入するための構造を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の整流子付きモータ。
10. 前記バリスタと前記整流子セグメントのライザ部とを電気結合するための導電性接合剤を前記基台のライザ部保持部に充填させたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の整流子付きモータ。

Images