JP2013179816A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒュージングの工程によりマグネットワイヤがコンミテータ片に接続される電動モータにおいて、低コストである手法により、マグネットワイヤとコンミテータ片とがより強固に接合される電動モータを提供する。
【解決手段】電動モータは、マグネットＭＷが設けられたモータハウジングと、コイルを有するとともに、このコイルを形成するマグネットワイヤＭＷがヒュージングにより電気的かつ機械的に接続される複数のコンミテータ片２２が設けられたコンミテータ２０を有し、モータハウジング内に回転自在に配置されるアーマチュア１０と、コンミテータ片に摺接するブラシと、を備える。そして、電動モータ上記のコンミテータ片２２において、マグネットワイヤＭＷが接続される部位に凹部２２ａが形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、マグネットワイヤから形成されるコイルを備える電動モータに関するものであり、特に、マグネットワイヤとコンミテータとの接続構造に特徴を有する電動モータに関する。

一般に、電動モータは、略円筒形状のモータハウジングと、モータハウジングの内周面に配置された複数のマグネットと、ハウジング内に回転自在に支持されているアーマチュアと、アーマチュアに電力を供給するブラシ装置と、を備えている。

アーマチュアは、モータ軸となるシャフトと、シャフトに外嵌固定されたアーマチュアコアと、アーマチュアコアの一端側にてシャフトに外嵌固定されたコンミテータと、アーマチュアコアに巻装されるマグネットワイヤからなるアーマチュアコイルと、を備えている。

コンミテータは、樹脂より形成された円柱形状のコンミテータ本体部と、導電性材料より形成され、コンミテータ本体部の外周面に周方向に略等ピッチに固定配置された板状の複数のコンミテータ片とを備える。ここで、コンミテータ片はマグネットワイヤの心材と同じく銅により形成されている。

また、コンミテータ片のアーマチュアコア側の一端部には、コンミテータ片の他端部に向けて折り返し形成されたフック形状のライザが一体に形成されている。このように、コンミテータ片のライザは、コンミテータ片に対峙する（向かい合う）ように一体形成されている。そして、ライザにアーマチュアコアから延出するマグネットワイヤが巻架されるとともに、巻架されたマグネットワイヤは、ライザとともにコンミテータ片に電気的かつ機械的に接続されている。

ここで、コンミテータ片へのマグネットワイヤの接続は、マグネットワイヤがライザに巻架された後に、マグネットワイヤが巻架されたライザをマグネットワイヤとともにヒュージングすることによりなされる。ヒュージングでは正負一対の（陽極および陰極の）電極棒が用いられ、一方の電極棒（陰電極棒）はコンミテータ片に当接するとともに、他方の電極棒（陽電極棒）は径方向の外側からマグネットワイヤが巻架されたライザを押し付ける。

そして、ヒュージングにおいては、この押し付け動作によりライザとコンミテータ片によりマグネットワイヤを挟持するとともに、一対の電極棒間に高い電流値の電流が流される。そして、この電流によりマグネットワイヤとコンミテータ片間、及びマグネットワイヤとライザ間に電気抵抗による熱が生じ、この抵抗熱によりマグネットワイヤはコンミテータ片及びライザに溶接される。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１５４３４７号公報

ここで、電動モータが自動車または自動二輪車のエンジンを始動するスタータ等の高速で
回転する用途に用いられた場合、マグネットワイヤとコンミテータ片とがより強固に接合されることが求められる。このように、マグネットワイヤとコンミテータ片を強固に接合するためには、例えば、ヒュージング時においてマグネットワイヤとコンミテータ片との接合部をより高温の状態とすることが考えられる。

上記のように接合部をより高温の状態とする手法として、コンミテータ片とマグネットワイヤとの接合部の電気抵抗を大きくする手法が考えられる。そして、電気抵抗を大きくする手法として、コンミテータ片に予め銅よりも電気抵抗の大きい「錫」を「めっき」する手法（錫めっき）が用いられることがある。

しかしながら、コンミテータ片に「錫めっき」を施すためには、大型で高価な設備が必要となり、コンミテータ、およびこのコンミテータを用いた電動モータの低コスト化を図ることが困難となる。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ヒュージングの工程によりマグネットワイヤがコンミテータ片に接続される電動モータにおいて、低コストである手法により、マグネットワイヤとコンミテータ片とがより強固に接合される電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の電動モータは、マグネットが設けられたモータハウジングと、コイルを有するとともに、このコイルを形成するマグネットワイヤがヒュージングにより電気的かつ機械的に接続される複数のコンミテータ片が設けられたコンミテータを有し、モータハウジング内に回転自在に配置されるアーマチュアと、コンミテータ片に摺接するブラシと、を備える。そして、本発明の電動モータの上記コンミテータ片において、マグネットワイヤが接続される部位に凹部が形成されていることを特徴とする。

前述のように、本発明の電動モータは、ヒュージングによりマグネットワイヤが電気的かつ機械的に接続されるコンミテータ片において、マグネットワイヤが接続される部位に凹部が形成されている。そのため、ヒュージングにおいて電極棒がマグネットワイヤをコンミテータ片に押し付ける際に、ヒュージング時に高温となり軟化したワイヤの一部が凹部内に延出し、凹部内に延出したワイヤの一部は凹部内にてコンミテータ片と接合する。

このように、コンミテータ片において、マグネットワイヤが接続される部位に凹部が形成されていることにより、マグネットワイヤが通常接合されるコンミテータ片の外壁に加えて、さらに凹部においても、マグネットワイヤがコンミテータ片と接合することにより、接合する面積を増加させることができマグネットワイヤとコンミテータを強固に接続することがでる。また、ワイヤの一部が凹部内に延出することによるアンカー効果により、より強固にマグネットワイヤとコンミテータ片を接続することができる。

また、上記のコンミテータ片に形成される凹部は、プレス加工や切削加工等の簡易な機械加工により容易に形成することができる。すなわち、上述のような「めっき処理」を異なり、コンミテータ片に凹部を形成することにより、低コストにてマグネットワイヤとコンミテータ片とをより強固に接合することができる。

本発明によれば、ヒュージングの工程によりマグネットワイヤがコンミテータ片に接続される電動モータにおいて、低コストである手法により、マグネットワイヤとコンミテータ片とがより強固に接合される電動モータを提供することができる。

本発明の第１の実施形態における電動モータを示す一部断面図である。 図１においてコンミテータを中心とする部分の要部拡大図である。 図２の要部拡大図にて示される部分の縦断面図である。 図３において範囲Ａにて示す部分の要部拡大図である。 図４において断面Ｂ−Ｂにて示す断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるコンミテータの斜視図である。 図６において範囲Ｃにて示す要部拡大図である。 本発明の第１の実施形態におけるコンミテータの縦断面図である。 本発明の第１の実施形態における電動モータの製造方法においてヒュージング工程を説明する図である。 本発明の第２の実施形態におけるコンミテータの斜視図である。 図１０において範囲Ｄにて示す要部拡大図である。 本発明の第３の実施形態における電動モータにおいて、コンミテータを中心とする部分の縦断面図である。 図１２において範囲Ｃにて示す部分の要部拡大図である。 図１２において断面Ｄ−Ｄにて示す断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるコンミテータの斜視図である。 本発明の第３の実施形態におけるコンミテータの縦断面図である。 本発明の第３の実施形態における電動モータの製造方法においてヒュージング工程を説明する図である。

（第１の実施形態）次に、この発明の第１の実施形態を図１から図８に基づいて説明する。

ここで、図１は本発明の第１の実施形態における電動モータ１の一部断面図であり、図２は図１においてコンミテータ２０を中心とした部分の要部拡大図である。また、図３は図２に示す電動モータの要部の縦断面図であり、図４は図３において範囲Ａにて示す要部拡大図であり、図５は図４において断面Ｂ−Ｂにて示す断面図である。また、図６は本実施形態におけるコンミテータの斜視図であり、図７は図６において範囲Ｃにて示す要部拡大図であり、図８は本実施形態におけるコンミテータの縦断面図である。

図１に示すように、電動モータ１は、略円筒形状のモータハウジング２と、モータハウジング２におけるモータヨーク２ａの内周面に配置された複数のマグネット３と、モータハウジング２におけるブラケット２ｂに配置された軸受４によりモータハウジング２内に回転自在に支持されているアーマチュア１０と、アーマチュア１０に電力を供給するブラシ装置３０と、を備えている。

アーマチュア１０は、モータ軸となるシャフト１１と、シャフト１１に外嵌固定された複数の電磁鋼板１２ａより形成されるアーマチュアコア１２と、アーマチュアコア１２の一端側にてシャフト１１に外嵌固定されたコンミテータ２０と、芯材として銅が用いられているマグネットワイヤＭＷから形成されアーマチュアコア１２に巻装されるアーマチュアコイル１４と、を備えている。

そして、図６から図８に示すように、コンミテータ２０は、樹脂からなり中心部に貫通孔２１ａが形成されている略円柱形状のコンミテータ本体部２１と、コンミテータ本体部２１の外周面に略等ピッチに固定配置されている板状の複数の銅より形成されているコンミテータ片２２と、コンミテータ片２２のアーマチュアコア１２側に配置される一端部に棒状にて一体形成されたライザ２３と、を備えている。

コンミテータ片２２に一体形成されているライザ２３は、コンミテータ片２２の他端部に向けて折り返して形成され、コンミテータ片２２に対向する（向かい合う）ように一体形成されている。

（ヒュージング）そして、マグネットワイヤＭＷをコンミテータ片２２に電気的かつ機械的に接続する手法として、図９に示すヒュージングの工程が用いられる。このヒュージングの工程では、陽極棒ＥＰ１と陰極棒ＥＰ２が用いられる。このヒュージングの前に予めライザ２３にはアーマチュアコア１２から延出するマグネットワイヤＭＷが巻架される。

そして、陰極棒ＥＰ２はコンミテータ片２２の外壁に当接させられ、ライザ２３に巻架されたマグネットワイヤＭＷは、ライザ２３とともにコンミテータ片２２に電極棒ＥＰ１に押し付けられるとともに、双方の電極棒（ＥＰ１，ＥＰ２）間には高い電流値の電流が通電される。そして、このヒュージングによりマグネットワイヤＭＷはコンミテータ片２２に電気的かつ機械的に接続される。

ここで、図７および図８に示すように、コンミテータ２０は、コンミテータ片２２の外壁において、ライザ２３と対向する位置、すなわち、ヒュージングにおいてマグネットワイヤＭＷが接続される部位に軸方向に溝状の凹部２２ａが形成されている。

なお、ブラシ装置３は、図１に示すように円盤形状のホルダーステー３１と、ホルダーステー３１に取り付けられているブラシホルダ３２と、ブラシホルダ３２内にバネ３５とともに配置され、ピグテール３４を有するブラシ３３と、を備えている。ブラシ３３は、バネ３５によりコンミテータ２０に向けて径方向に付勢され、ブラシ３３は、コンミテータ２０のコンミテータ片２２に、所定の押し付け力により摺接される。

（第１の実施形態の効果）次に、本実施形態の電動モータ１の有する効果について、図４および図５に基づき説明する。

前述のように、電動モータ１は、ヒュージングによりマグネットワイヤＭＷが電気的かつ機械的に接続されるコンミテータ片２２において、マグネットワイヤＭＷが接続される部位に凹部２２ａが形成されている。そのため、電極棒ＥＰ１がマグネットワイヤＭＷをコンミテータ片２２に押し付け、電極棒（ＥＰ１，ＥＰ２）間に通電される電流により軟化したワイヤＭＷの一部が凹部２２ａ内に延出する。そして、凹部２２ａ内に延出したワイヤＭＷの一部は凹部２２ａ内にてコンミテータ片２２と接合する。

このように、コンミテータ片２２において、マグネットワイヤＭＷが接続される部位に凹部２２ａが形成されていることにより、コンミテータ片２２の円弧状の外周壁に加えて凹部２２ａにおいても、マグネットワイヤＭＷがコンミテータ片２２と接合する。そして、凹部２２ａにおいても接合することにより、接合面積を増加させることができる。そのため、マグネットワイヤＭＷとコンミテータ２０を強固に接続することがでる。

また、ワイヤＭＷの一部が凹部２２ａ内に延出することにより、ワイヤＭＷと凹部２２ａの間にはアンカー効果が生じ、このアンカー効果により、更により強固にマグネットワイヤＭＷとコンミテータ片２２を接続することができる。

また、上記のコンミテータ片２２に形成される凹部２２ａは、プレス加工や切削加工等の簡易な機械加工により形成することができる。すなわち、「めっき処理」等と異なり、低コストにてマグネットワイヤＭＷとコンミテータ片２２とをより強固に接合することができる。

（第２の実施形態）次に、図１０および図１１に基づき本発明の第２の実施形態における電動モータに備わるコンミテータ１２０について説明する。なお、第２の実施形態における電動モータは、第１の実施形態における電動モータ１に比して、コンミテータの構造のみ異なる。そのため、以下ではコンミテータ１２０についてのみ説明し、その他については同一の符号を付し説明を省略する。

図１０および図１１に示すように、コンミテータ１２０は、樹脂からなり中心部に貫通孔が形成されている略円柱形状のコンミテータ本体部１２１と、コンミテータ本体部１２１の外周面に略等ピッチに固定配置されている板状の複数の銅より形成されているコンミテータ片１２２と、コンミテータ片１２２のアーマチュアコア１２側に配置される一端部に一体形成されたライザ１２３と、を備えている。

ここで、図１０および図１１に示すように、コンミテータ１２０は、コンミテータ片１２２の外壁において、ライザ１２３と対向する位置、すなわち、ヒュージングにおいてマグネットワイヤＭＷが接続される部位に軸方向に穴状の凹部１２２ａが２つ形成されている。なお、凹部１２２ａの数が軸方向に２つでなくてもよく、１つであってよく、３つ以上であってよい。

（第３の実施形態）次に、この発明の第３の実施形態を図１２から図１６に基づいて説明する。なお、なお、第３の実施形態における電動モータは、第１の実施形態における電動モータ１に比して、コンミテータの構造のみ異なる。そのため、以下ではコンミテータに関する事項についてのみ説明し、その他については同一の符号を付し説明を省略する。

ここで、図１２は本実施の形態における電動モータにおいて、コンミテータを中心とする部分の縦断面図であり、図１３は図１２において範囲Ｃにて示す要部拡大図であり、図１４は図１２において断面Ｄ−Ｄにて示す断面図である。また、図１５は本実施形態におけるコンミテータの斜視図であり、図１６は本実施形態におけるコンミテータの縦断面図である。

図１２（図１も参照）に示されるように本実施形態の「アーマチュア１００」は、モータ軸となるシャフト１１と、シャフト１１に外嵌固定された複数の電磁鋼板１２ａより形成されるアーマチュアコア１２と、アーマチュアコア１２の一端側にてシャフト１１に外嵌固定された「コンミテータ２２０」と、芯材として銅が用いられているマグネットワイヤＭＷから形成されアーマチュアコア１２に巻装されるアーマチュアコイル１４と、を備えている。

そして、図１５および図１６に示すように、コンミテータ２２０は、樹脂からなり中心部に２２１ａが形成されている略円柱形状のコンミテータ本体部２２１と、コンミテータ本体部２２１の外周面に略等ピッチに固定配置されている板状の複数の銅より形成されているコンミテータ片２２２と、コンミテータ片２２２のアーマチュアコア１２側に配置される一端部に棒状にて一体形成されたライザ２２３と、を備えている。

コンミテータ片２２２に一体形成されているライザ２２３は、コンミテータ片２２２の他端部に向けて折り返して形成され、コンミテータ片２２２に対向する（向かい合う）ように一体形成されている。

（ヒュージング）そして、マグネットワイヤＭＷをコンミテータ片２２２に電気的かつ機械的に接続する手法として、図１７に示すヒュージングの工程が用いられる。このヒュージングの工程では、陽極棒ＥＰ１と陰極棒ＥＰ２が用いられる。このヒュージングの前に
予めライザ２２３にはアーマチュアコア１２から延出するマグネットワイヤＭＷが巻架される。

そして、陰極棒ＥＰ２はコンミテータ片２２２の外壁に当接させられ、ライザ２２３に巻架されたマグネットワイヤＭＷは、ライザ２２３とともにコンミテータ片２２２に電極棒ＥＰ１に押し付けられるとともに、双方の電極棒（ＥＰ１，ＥＰ２）間には高い電流値の電流が通電される。そして、このヒュージングによりマグネットワイヤＭＷはコンミテータ片２２２に電気的かつ機械的に接続される。

ここで、図１５および図１６に示すように、コンミテータ２２０は、コンミテータ片２２２の外壁において、ライザ２２３と対向する位置、すなわち、ヒュージングにおいてマグネットワイヤＭＷが接続される部位に軸方向に溝状の凹部２２２ａが形成されている。

このとき、凹部２２２ａは、ヒュージングによりライザ２２３の端部２２３ａが接合するコンミテータ片２２２の接合部２２２ｂを回避した位置に形成されている。すなわち、図１６に示されるようにコンミテータ２２０において、凹部２２２ａはライザ２２３の根本部２２３ｂに対向する位置に形成されている。

（第３の実施形態の効果）次に、本実施形態の電動モータの有する効果について、図１３および図１４に基づき説明する。

前述のように、本実施形態の電動モータは、ヒュージングによりマグネットワイヤＭＷが電気的かつ機械的に接続されるコンミテータ片２２２において、マグネットワイヤＭＷが接続される部位に凹部２２２ａが形成されている。そして、凹部２２２ａは、ヒュージングによりライザ２２３の端部２２３ａが接合するコンミテータ片２２２の接合部２２２ｂを回避した位置に形成されている。

そのため、電極棒ＥＰ１がマグネットワイヤＭＷをコンミテータ片２２２に押し付け、電極棒（ＥＰ１，ＥＰ２）間に通電される電流により軟化したワイヤＭＷの一部が凹部２２２ａ内に延出する。そして、凹部２２２ａ内に延出したワイヤＭＷの一部は凹部２２２ａ内にてコンミテータ片２２２と接合する。

また、上記のように、凹部２２２ａは、ライザ２２３の端部２２３ａが接合するコンミテータ片２２２の接合部２２２ｂを回避した位置に形成されている。そのため、ヒュージングにおいてライザ２２３の端部２２３ａは、接合部２２２ｂにおいてコンミテータ片２２２と、隙間なく略均一に当接することができる。これにより、ヒュージングにおいて、電極棒（ＥＰ１，ＥＰ２）間に通電される電流は、ライザ２２３の端部２２３ａと接合部２２２ｂと間に効率よく限定的に通電される。そのため、ライザ２２３の端部２２３ａと接合部２２２ｂと間に効果的に抵抗熱（ジュール熱）が集中し、端部２２３ａ（ライザ２２２）と接合部２２２ｂ（コンミテータ片２２２）とは、効果的な拡散結合がなされ強固に結合する。

このように、コンミテータ片２２２において、マグネットワイヤＭＷが接続される部位に凹部２２２ａが形成されていることにより、コンミテータ片２２２の円弧状の外周壁に加えて凹部２２２ａにおいても、マグネットワイヤＭＷがコンミテータ片２２２と接合する。そして、凹部２２２ａにおいても接合することにより、接合面積を増加させることができる。そのため、マグネットワイヤＭＷとコンミテータ２２０を強固に接続することがでる。

また、ワイヤＭＷの一部が凹部２２２ａ内に延出することにより、ワイヤＭＷと凹部２２
２ａの間にはアンカー効果が生じ、このアンカー効果により、更により強固にマグネットワイヤＭＷとコンミテータ片２２２を接続することができる。

さらに、コンミテータ片２２２において、ライザ２２２の端部２２２ａが接合する部分である接合部２２２ｂには凹部２２２ａを形成しないことにより、端部２２３ａ（ライザ２２２）と接合部２２２ｂ（コンミテータ片２２２）とが、強固に結合される。

また、上記のコンミテータ片２２２に形成される凹部２２２ａは、プレス加工や切削加工等の簡易な機械加工により形成することができる。すなわち、「めっき処理」等と異なり、低コストにて、「マグネットワイヤＭＷおよびライザ２２３」と「コンミテータ片２２２」とをより強固に接合することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

１ 電動モータ
２ モータハウジング
２ａ モータヨーク
２ｂ ブラケット
３ マグネット
４ 軸受
１０ アーマチュア
１１ シャフト
１２ アーマチュアコア
１２ａ 電磁鋼板
１３ インシュレータ
１４ コイル
ＭＷ マグネットワイヤ
２０，１２０，２２０ コンミテータ
２１，１２１，２２１ コンミテータ本体部
２１ａ，２２１ａ 貫通孔
２２，１２２，２２２ コンミテータ片
２２ａ，１２２ａ，２２２ａ 凹部
２２２ｂ 接合部
２３，１２３，２２３ ライザ
２２３ａ 端部
３０ ブラシ装置
３１ ホルダーステー
３２ ブラシホルダ
３３ ブラシ
３４ ピグテール
３５ バネ
ＥＰ１陽極棒
ＥＰ２ 陰極棒

Claims (4)

1. マグネットが設けられたモータハウジングと、
   コイルを有するとともに、前記コイルを形成するマグネットワイヤがヒュージングにより電気的かつ機械的に接続される複数のコンミテータ片が設けられたコンミテータを有し、前記モータハウジング内に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記コンミテータ片に摺接するブラシと、を備える電動モータにおいて、
   前記コンミテータ片において、前記マグネットワイヤが接続される部位に凹部が形成されていることを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１に記載された電動モータにおいて、
   前記凹部は溝状に形成されていることを特徴とする電動モータ。
3. 請求項１に記載された電動モータにおいて、
   前記凹部は穴状に形成されていることを特徴とする電動モータ。
4. 請求項１に記載された電動モータにおいて、
   前記コンミテータは、前記コンミテータ片の一端部に棒状にて一体形成されるとともに他端部に向けて折り返して形成され、マグネットワイヤが巻架されるライザを備え、
   前記凹部は、ヒュージングにより前記ライザの端部が接合する前記コンミテータ片の接合部を回避した位置に形成されていることを特徴とする電動モータ。

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