JP2012157116A - Dc motor with brush - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブラシ付DCモータに関し、特に、整流子セグメントとバリスタとを安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付DCモータに関する。 The present invention relates to a brushed DC motor, and more particularly to a brushed DC motor capable of safely and reliably conducting a commutator segment and a varistor.
ブラシ付DCモータにおいては、一般に、回転軸に電機子コアを装着し、この電機子コアに巻線を所定数巻回してアーマチュアコイルを形成し、さらに回転軸に整流子を装着する。 In a brushed DC motor, an armature core is generally mounted on a rotating shaft, a predetermined number of windings are wound around the armature core to form an armature coil, and a commutator is mounted on the rotating shaft.
この整流子を有するブラシ付DCモータでは、たとえば回転時の整流子とブラシとの断続によって誘導される高電圧によって火花が発生し、ブラシの消耗やノイズ発生の原因となる。そこで、これを防止するため、整流子セグメントにバリスタを接続する技術が知られており、円環状バリスタを整流子セグメントの外周に嵌め込み、これを接合している。従来、整流子とバリスタとの接合は、半田付けで行っていた。ところが半田付けの場合、半田ボールが発生し、これを除去する手間がかかるという問題があった。 In a DC motor with a brush having this commutator, for example, sparks are generated by a high voltage induced by the intermittent connection between the commutator and the brush during rotation, causing brush consumption and noise generation. In order to prevent this, a technique of connecting a varistor to the commutator segment is known, and an annular varistor is fitted on the outer periphery of the commutator segment and joined. Conventionally, the commutator and the varistor are joined by soldering. However, in the case of soldering, there is a problem that solder balls are generated and it takes time to remove them.
これに対し、特許文献1では、この半田付けの問題を解決すべく、半田付けすることなく、整流子の外周にリングバリスタの内周を嵌める構成において、リングバリスタの内径を整流子の外径よりもやや小さくすることによって、整流子の外周面とリングバリスタの内周面の電極とを密着させる発明を開示している。 On the other hand, in Patent Document 1, in order to solve this soldering problem, the inner diameter of the ring varistor is set to the outer diameter of the commutator in a configuration in which the inner periphery of the ring varistor is fitted to the outer periphery of the commutator without soldering. An invention is disclosed in which the outer peripheral surface of the commutator and the electrode on the inner peripheral surface of the ring varistor are brought into close contact with each other by making the size slightly smaller.
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、整流子とバリスタとの嵌挿がきつくなった場合、バリスタの割れの原因になりやすい。 However, in the invention described in Patent Document 1, when the commutator and the varistor are tightly inserted, it is likely to cause cracking of the varistor.
また、特許文献1に記載の発明では、整流子とバリスタ電極とが接触通電のみで接合されるが、この場合、モータに振動や衝撃を受けたとき、接触不良を起こす虞がある。 In the invention described in Patent Document 1, the commutator and the varistor electrode are joined only by contact energization. However, in this case, when the motor is subjected to vibration or impact, there is a risk of causing contact failure.
また、従来の電機子(ロータ)を組む工程は、電機子コアに整流子を搭載し、電機子コアにコイルを巻回し、そのコイルを整流子の端子に絡げ、整流子の端子とコイルを半田で接合し、その後に、バリスタを整流子に載せ、整流子とバリスタを半田で接合していた。この従来の半田付けを行うロータを組立てる方法では、作業が一連して流れるため、時間短縮が出来なかった。 Moreover, the process of assembling a conventional armature (rotor) includes mounting a commutator on the armature core, winding a coil around the armature core, tying the coil around the commutator terminals, and commutator terminals and coils. After that, the varistor was mounted on the commutator, and the commutator and the varistor were joined with the solder. With this conventional method of assembling a rotor for soldering, the work flowed in series, so the time could not be reduced.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、整流子セグメントとバリスタとを半田で接合することなく、安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付DCモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a brushed DC motor capable of safely and reliably conducting a connection without joining a commutator segment and a varistor with solder. .
上記課題を解決するために、本発明は、整流子と、電極を有するバリスタとを備え、前記整流子と前記バリスタの電極とを接合してなるブラシ付DCモータであって、前記整流子と前記バリスタの電極との接合を、前記整流子と前記バリスタの電極との間に架けたワイヤで行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is a brushed DC motor comprising a commutator and a varistor having an electrode, and joining the commutator and the electrode of the varistor, The connection with the electrode of the varistor is performed by a wire extending between the commutator and the electrode of the varistor.
本発明によれば、整流子セグメントとバリスタとを半田で接合することなく、安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付DCモータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the DC motor with a brush which can carry out the conductive connection safely and reliably without joining a commutator segment and a varistor with solder can be provided.
また、本発明によれば、半田を用いないので、半田ボールの除去作業が不要になる。 Further, according to the present invention, since solder is not used, the solder ball removing operation is not necessary.
また、本発明によれば、バリスタに過大な圧力や半田による熱などの不要な負荷が加わらないため、割れが発生し難くなる。 In addition, according to the present invention, an unnecessary load such as excessive pressure or heat from solder is not applied to the varistor, so that cracking hardly occurs.
また、本発明によれば、整流子とバリスタとをサブ工程(並列作業が可能な工程)で組立てることが出来るため、メインのロータ組立工程の時間短縮につながる。 Further, according to the present invention, the commutator and the varistor can be assembled in a sub-process (a process in which a parallel operation can be performed), which leads to a reduction in time of the main rotor assembly process.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明によるブラシ付DCモータのロータの一実施の形態を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a rotor of a brushed DC motor according to the present invention.
このロータ1において、ブラシ付DC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スロットの磁性板を必要枚数積層して構成され、各スロットに対応してアーマチュアコイル3が巻回される。
In this rotor 1, a
なお、本発明はモータのスロット数に依存するものではなく、本実施形態では3スロットのブラシ付DCモータを例にしている。 The present invention does not depend on the number of slots of the motor, and in this embodiment, a three-slot brushed DC motor is taken as an example.
シャフト4には、小径円筒体部6aと大径円板部6bとが連続して形成された円筒状の絶縁体(たとえば樹脂製)である基台6が嵌挿されており、基台6の外周には整流子片部7とライザ部8とからなる3個の整流子セグメントが設けられ、その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、また、基台6に3個の整流子セグメントを固定するワッシャ10が設けられている。
A
3個の整流子セグメントのそれぞれにはライザ部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3aを、ライザ部8に電気的に接続する。
Each of the three commutator segments is provided with a
詳しくは後述するが、バリスタ9は、3個のライザ部8のそれぞれに対応する位置に、ライザ部8の数と同じ3つの電極9a(図4参照)を有しており、本実施形態では、電極9aがライザ部8の位置に合うようにバリスタ9の軸回転方向(円周方向)位置を調節し、この状態で、詳しくは後述するワイヤ12により電極9aとライザ部8とを接合する。これによってバリスタ9と3個の整流子セグメントとの電気的接続が確保される。
As will be described in detail later, the
なお、このロータ1に対向して配置される永久磁石や外部からの電流を供給するためのブラシ、また回転子を固定するための軸受は、一般的なブラシ付DCモータの構成と同じであるため、説明や図は省略する。 The permanent magnet disposed opposite to the rotor 1, the brush for supplying an electric current from the outside, and the bearing for fixing the rotor are the same as the configuration of a general brushed DC motor. Therefore, explanation and figures are omitted.
図2は、図1に示したブラシ付DCモータのロータ1における整流子ユニット5の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図2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。
FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view showing a cross section of one side of the
基台6は、小径円筒体部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を有している。
The
図3は、図1に示した整流子セグメントを示す図であり、(a)は3個の整流子セグメントを基台6の外周に組み合わせる配置で示す斜視図であり、(b)は(a)の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図3(b)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。
3 is a diagram showing the commutator segment shown in FIG. 1, (a) is a perspective view showing an arrangement in which three commutator segments are combined on the outer periphery of the
ライザ部8の先端には、図に示す下方に屈曲する屈曲部8aを有する。この屈曲した屈曲部8aはバリスタ9から離間しており、例えばバリスタ9の径が大きく、ライザ部8の先端近傍まである場合であっても、この屈曲部8aにアーマチュアコイル3の端末部分3aを絡げる作業をしやすくすることができる。屈曲部8aと、屈曲部8aに絡げた端末部分3aとは、例えばアーク溶接によって接合させ、溶融部11を形成する。
At the tip of the
図4は、図2に示した整流子ユニット5のIV−IV断面図であって、電極9aが見えるようにバリスタ9を下方から見た図である。
4 is a cross-sectional view of the
本実施の形態では、上述のように、バリスタ9は、3個のライザ部8のそれぞれに対応する位置に、ライザ部8の数と同じ3つの電極9aを有しており、この3つの電極9aのそれぞれと、軸回転方向の位置合わせをしたライザ部8のそれぞれとをワイヤ12を用いたワイヤボンディングによって接合している。
In the present embodiment, as described above, the
次に、本実施形態のロータ1の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the rotor 1 of this embodiment is demonstrated.
(第1の工程)
まず、バリスタ9上(図2では下面)に、例えば銀(Ag)を蒸着して電極9aを形成する。電極9aの材質は、金(Au)でもよいし、銅(Cu)でもよい。ただし、金は高価であるし、銅は酸化しやすく設備に費用が掛かるので、銀が望ましい。
(First step)
First, for example, silver (Ag) is vapor-deposited on the varistor 9 (the lower surface in FIG. 2) to form the
(第2の工程)
一方、基台6に、整流子片部7とライザ部8とからなる3個の整流子セグメントを組み合わせて配置して整流子ユニット5を構成する。各整流子セグメントのライザ部8は、基台6の溝6dに嵌め込まれる。
(Second step)
On the other hand, the
続いて、整流子ユニット5とバリスタ9とを、例えば接着剤(エポキシ系接着剤)を用いたり、圧入したりして固定する。
Subsequently, the
(第3の工程)
次に、ライザ部8とバリスタ9を接続するため、ワイヤ12を用いてワイヤボンディングを行う。
(Third step)
Next, in order to connect the
図4を参照すると、本実施の形態では、バリスタ9の下面に、長方形を円周に沿って湾曲させた形状の3つの電極9aを設けており、その3つの電極9aのそれぞれの周方向ほぼ中央に、放射状のライザ部8を配置し、ワイヤ12を用いてワイヤボンディングを行う。ワイヤ12は金、アルミ、銅などの金属線を用いる。また、このワイヤボンディングの所定条件としては、例えば超音波出力500mW、出力時間300msec、圧力500mNといった条件を設定することで電極とワイヤを結合することが出来るが、金属線の種類やバリスタ9の電極9aを形成する材質によってそれぞれ条件が異なるため適宜最適な条件で行う。
Referring to FIG. 4, in the present embodiment, three
すなわち、まず、ワイヤ12の端部を電極9a上に載置し、所定条件で電極9aに接合して接合部12aを形成し、続いて、そのワイヤ12をライザ部8上に載置し、所定条件でライザ部8に接合して接合部12bを形成し、さらに、そのワイヤ12を電極9a上に載置し、所定条件で電極9aに接合して接合部12cを形成し、ワイヤ12を切断する。この工程を3個の整流子セグメントに対して行うことによって、ワイヤ12によって電極9aとライザ部8とを接合し、通電することができる。
That is, first, the end of the
本実施例の形態では、ライザ部8とバリスタ9を3点接合(2本のワイヤでそれぞれの電極を接合)することにより、仮に1本のワイヤが接続不良になっても、別のワイヤが通電しているため導通不良は発生しない。
In this embodiment, the
また、モータに高電流が加わる場合には、ライザ部8とバリスタ9を接合するワイヤの本数を2本より増やすことによって、それぞれのワイヤに流れる電流を減らすことにより、ワイヤに加わる電流負荷を減らすことができる。
When a high current is applied to the motor, the number of wires joining the
また、ワイヤの本数を2本より増やすことによって、導通不良は発生しにくく、接続不良に対する信頼性が高くなる。 Moreover, by increasing the number of wires from two, poor conduction is less likely to occur and the reliability against poor connection is increased.
(第4の工程)
3個の整流子セグメントのワイヤボンディング終了後、樹脂でそれぞれのワイヤ12を封止する。例えば、硬化応力の発生しにくい樹脂をワイヤ12に滴下し、所定条件(例えば、温度80℃、硬化時間1時間)で硬化させる。
(Fourth process)
After wire bonding of the three commutator segments, each
(第5の工程)
また、上記1〜4工程とは別工程で、珪素鋼板を平面形状に打ち抜き加工し、これを複数枚積層しアーマチュアコア2を作製し、このアーマチュアコア2をシャフト4に挿通し固定する。
(Fifth step)
Further, in a step different from the above-described steps 1 to 4, a silicon steel plate is punched into a planar shape, a plurality of these are laminated to produce an
また、このアーマチュアコア2の両面にインシュレータを被せる。ただし、アーマチュアコア2に絶縁コートを施している場合には、このインシュレータは不要である。
Further, insulators are put on both surfaces of the
(第6の工程)
第5の工程で作製した部材に、第4の工程で作製した部材を圧入や接着剤で固定し、アーマチュアコア2の複数の突極の各極にアーマチュアコイル3を巻回し、アーマチュアコイル3の端部3aをライザ部8の先端の屈曲部8aに絡げる。
(Sixth step)
The member produced in the fourth step is fixed to the member produced in the fifth step by press-fitting or an adhesive, and the armature coil 3 is wound around each of the plurality of salient poles of the
(第7の工程)
続いて、屈曲部8aと、屈曲部8aに絡げた端末部分3aとを、例えばアーク溶接によって接合させ、溶融部11を形成する。
(Seventh step)
Subsequently, the
以上で、ロータ1が完成する。 Thus, the rotor 1 is completed.
以上、本発明によるブラシ付DCモータを説明したが、本発明は、この説明に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で数々の変形および組み合わせが出来ることは勿論である。 Although the brushed DC motor according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to this description, and it goes without saying that various modifications and combinations can be made without departing from the spirit of the present invention.
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 整流子ユニット
6 基台
7 整流子片部
8 ライザ部
9 バリスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記整流子と前記バリスタの電極との接合を前記整流子と前記バリスタの電極との間に架けたワイヤで行う
ことを特徴とするブラシ付DCモータ。 A brushed DC motor comprising a commutator and a varistor having an electrode, wherein the commutator and the electrode of the varistor are joined together,
A brushed DC motor characterized in that the commutator and the electrode of the varistor are joined by a wire that extends between the commutator and the electrode of the varistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011012624A JP2012157116A (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Dc motor with brush |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019178788A1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | Johnson Electric (Shenzhen) Co., Ltd. | Rotor assembly for dc motor |
CN115592337A (en) * | 2022-12-14 | 2023-01-13 | 深圳市科美达自动化设备有限公司(Cn) | Pressure-sensitive jig for rotor welding |
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- 2011-01-25 JP JP2011012624A patent/JP2012157116A/en not_active Withdrawn
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