JP2018085830A - 整流子、整流子の製造方法及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】セグメントの長手方向中間部に中爪が形成された構成において、ヒュージング加工時におけるセグメントの破損を防止又は効果的に抑制する。【解決手段】整流子２２では、セグメント本体部５０における絶縁体４０側の面に凹部５８が形成されている。この凹部５８は、セグメント本体部５０の一部が切起されて中爪５６が形成される際にセグメント本体部５０に形成される。この凹部５８の内側でセグメント本体部５０には、絶縁体４０側へ突出した凸部６０が設けられている。この凸部６０は、結線爪５２に対して絶縁体４０の径方向に並んでいる。このため、セグメント本体部５０は、結線爪５２との間に巻線２６を挟んだ状態でヒュージング加工が施される部位が、上記の凸部６０によって増肉された厚肉部６２とされている。【選択図】図３

Description

本発明は、整流子、整流子の製造方法、及び整流子を備えた回転電機に関する。

下記特許文献１には、直流モータの整流子が記載されている。この整流子は、略円筒形状の絶縁体と、その絶縁体の外周に複数配置された整流子片（セグメント）とを備えている。セグメントは、絶縁体の軸線方向を長手とする長尺状に形成されている。このセグメントの長手方向一端部には、結線爪が形成されている。この結線爪は、セグメントの外周面側（絶縁体とは反対側）へ折り曲げられている。この結線爪とセグメントの外周面との間には、コアから延びる巻線が挟み込まれ、ヒュージング加工によって巻線とセグメントとが導通される。

また、セグメントの内周面（絶縁体側の面）には、セグメントの長手方向両端から長手方向中央部側へと切り起こされ、同中央部側へ折り曲げられた一対の中爪が形成されている。これらの中爪は、セグメントと絶縁体とがモールド成形により一体成形されることで絶縁体の内部に埋設される。これらの中爪がセグメントの長手方向中間部に形成されることにより、セグメントが絶縁体に安定して保持される。その結果、絶縁体からのセグメントの剥落が良好に防止されると共に、隣り合うセグメント間に段差が生じることが抑制される。

特開２００３−１８００５３号公報

上記のような整流子の製造過程では、例えば図８に示されるように、銅製のリングである銅リング１００が下ダイ１０２、ワークホルダ１０４及び図示しない上ダイによって支持された状態で、当該銅リング１００の内側にパンチ１０６が挿入され、当該パンチ１０６によって複数の中爪１０８が切起される。上記の銅リング１００（円筒素材）は、例えばプレスにより打抜かれた銅板が略円筒形状に丸められて形成されたものである（図９参照）。この銅リング１００の軸線方向一端部には、上記のプレスによって形成された複数の結線爪１１０が設けられている。なお、図８、図９及び図１１では、上記複数の中爪１０８と対をなす別の複数の中爪１１２が銅リング１００の軸線方向他端部に形成された例を示している。

上記のパンチ１０６は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように円柱状に形成されている。このパンチ１０６の軸線方向一端部（下端部）の外周部には、複数の刃１０６Ａが形成されている。図１０Ｃに示されるように、複数の刃１０６Ａの刃先１０６Ａ１は、パンチ１０６の外周に位置しており、パンチ１０６の半径Ｒ１を曲率半径とする円弧状に形成されている。このパンチ１０６が銅リング１００の内側に挿入されることにより、上記複数の刃１０６Ａによって銅リング１００の内周部の一部が削られて切起される。これにより、上記複数の中爪１０８が銅リング１００の内周部に形成される。その後、図示しない別のパンチが銅リング１００の内側に挿入され、切起こされた複数の中爪１０８が銅リング１００の軸線方向中央部側へ折り曲げられる。複数の中爪１０８が形成された銅リング１００は、図１１に示されるように、モールド成形によって絶縁体１１４と一体成形される。その後、銅リング１００が機械加工によって等間隔毎にすり割りされ、複数のセグメント１１６（図１２及び図１３参照）に分割される。

上記のようにして製造された整流子１２０（図１２参照）は、絶縁体１１４の内側にモータシャフト１２２（図１４参照）が圧入され、当該モータシャフト１２２に取り付けられた図示しないコアと一体化される。その後、図１４に示されるように、コアに巻装された巻線１２４の端末部１２４Ａがセグメント１１６の外周面と結線爪１１０との間に挟み込まれ、ヒュージング加工が施される。このヒュージング加工では、ヒュージング装置の主電極１２６及び副電極１２８がセグメント１１６に押し当てられ、主電極１２６から副電極１２８へと電流Ａが流される。

ここで、上記のセグメント１１６では、前述したように銅リング１００の内周部の一部が削り取られて中爪１０８が形成されるため、上記の一部が削り取られた部位には凹部１１７（図１２〜図１４参照）が形成される。このため、このセグメント１１６では、凹部１１７に対して絶縁体１１４の径方向外側に隣接した部位が薄肉部１１８とされる。この薄肉部１１８においては、図１２に示されるように、元の銅板の板厚Ｔ１よりもセグメント１１６の肉厚Ｔ２が薄くなる。この薄肉部１１８は、結線爪１１０と共に巻線１２４の端末部１２４Ａを挟み込む部位であり、上記のヒュージング加工が施される部位である。このため、主電極１２６の押圧力によって薄肉部１１８が変形する場合（図１５参照）や、当該薄肉部１１８の断面積の減少によって電流密度が増加することにより、セグメント１１６が薄肉部１１８において破断（スパーク）する場合（図１６参照）がある。

本発明は上記事実を考慮し、セグメントの長手方向中間部に中爪が形成された構成において、ヒュージング加工時におけるセグメントの破損を防止又は効果的に抑制できる整流子、該整流子の製造方法及び該整流子を備えた回転電機を得ることを目的とする。

請求項１に記載の整流子は、略円筒形状の絶縁体の外周に複数のセグメントが配置された整流子であって、前記セグメントは、長手方向が前記絶縁体の軸線方向に沿い且つ幅方向が前記絶縁体の周方向に沿ったセグメント本体部と、前記セグメント本体部における長手方向一端部で且つ幅方向中間部から延出され、前記セグメント本体部に対して前記絶縁体の径方向外側から対向した結線爪と、前記セグメント本体部における長手方向中間部で且つ幅方向中間部において、前記セグメント本体部における前記絶縁体側の面から延出され、前記絶縁体に埋設された中爪と、前記中爪の基端部に対して前記長手方向一端部側に隣接して前記絶縁体側の面に形成され、前記絶縁体の径方向外側へ凹んだ凹部と、前記凹部の内側で前記セグメント本体部に設けられ、前記絶縁体側へ突出すると共に、前記結線爪に対して前記絶縁体の径方向に並んだ凸部と、を備えている。

上記構成の整流子では、略円筒形状の絶縁体の外周に複数のセグメントが配置されている。上記のセグメントは、長手方向が絶縁体の軸線方向に沿い且つ幅方向が絶縁体の周方向に沿ったセグメント本体部を備えている。セグメント本体部における長手方向一端部で且つ幅方向中間部からは、結線爪が延出されている。この結線爪は、セグメント本体部に対して絶縁体の径方向外側から対向している。また、セグメント本体部における長手方向中間部で且つ幅方向中間部において、セグメント本体部における絶縁体側の面からは、中爪が延出されている。この中爪は、絶縁体に埋設されている。

さらに、セグメント本体部における絶縁体側の面には、絶縁体の径方向外側へ凹んだ凹部が形成されている。この凹部は、中爪の基端部に対してセグメント本体部の長手方向一端部側に隣接している。この凹部は、例えばセグメント本体部における長手方向一端部側で且つ絶縁体側の一部が切起されて上記の中爪が形成される際にセグメント本体部に形成される。この凹部の内側においてセグメント本体部には、絶縁体側へ突出した凸部が設けられている。この凸部は、結線爪に対して絶縁体の径方向に並んでいる。このため、セグメント本体部は、結線爪に対して絶縁体の径方向に並んだ部位、すなわち結線爪との間に巻線を挟んだ状態でヒュージング加工が施される部位が、上記の凸部によって増肉されている。これにより、ヒュージング加工時におけるセグメントの破損を防止又は効果的に抑制できる。

請求項２に記載の整流子は、請求項１において、本発明に係る整流子では、前記凸部は、前記セグメント本体部の幅方向において、前記凹部の中央部に設けられている。

上記構成の整流子によれば、セグメントの凹部内に設けられた凸部が、セグメント本体部の幅方向において、上記凹部の中央部に設けられている。上記凹部は、前述したように、例えばセグメント本体部における長手方向一端部側で且つ絶縁体側の一部が切起されて中爪が形成される際にセグメント本体部に形成される。このようにして形成される中爪は、上記幅方向の両端部が上記幅方向の中央部に比して厚肉となる。これにより、中爪の強度を上記幅方向においてバランス良くすることができる。

請求項３に記載の整流子は、請求項１又は請求項２において、前記凹部は、前記セグメント本体部の長手方向一端面と前記中爪の基端部との間にわたって形成されている。

上記構成の整流子によれば、セグメント本体部の長手方向一端側で且つ絶縁体側の一部を、セグメント本体部の長手方向一端面から長手方向中央部側へ切起こすことにより、前述した中爪及び凹部を形成することができる。また、この切起しに用いる刃（例えば、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したパンチ１０６の刃１０６Ａ）に凹みを形成するだけで、前述した凸部を形成することができる。よって、この整流子は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した製造工程を変更することなく、単にパンチの刃の形状を変更するだけで製造することができる。

請求項４に記載の整流子は、請求項１〜請求項３の何れか１項において、前記凸部における前記絶縁体側の面は、前記絶縁体の軸線方向視で前記絶縁体側へ凸をなして湾曲している。

上記構成の整流子によれば、セグメントの凹部の内側に設けられた凸部は、絶縁体側の面が絶縁体の軸線方向視で絶縁体側へ凸をなして湾曲している。これにより、例えば、凸部における絶縁体側の面に応力集中が生じ難くなる。

請求項５に係る整流子の製造方法は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載された整流子の製造方法であって、円筒形状をなし、導電性を有すると共に、軸線方向一端部に周方向に並んで複数の前記結線爪が形成された円筒素材を製造する円筒製造工程と、外周部に複数の刃が形成されたパンチを前記円筒素材の軸線方向一端側から前記円筒素材の内側に挿入し、前記円筒素材の内周部の複数箇所を切起し、複数の前記中爪、複数の前記凹部及び複数の前記凸部を前記円筒素材の内周部に形成する中爪形成工程と、前記中爪形成工程後の前記円筒素材の内側に前記絶縁体を一体成形するモールド成形工程と、前記モールド成形工程後の前記円筒素材を周方向の複数箇所で軸線方向にすり割りし、複数の前記セグメントに分割するセグメント分割工程と、を有している。

上記構成の整流子の製造方法によれば、先ず円筒製造工程において円筒素材が製造される。この円筒素材は、円筒形状をなし、導電性を有すると共に、軸線方向一端部に周方向に並んで複数の結線爪が形成されたものである。次いで、中爪形成工程では、外周部に複数の刃が形成されたパンチが円筒素材の軸線方向一端側から円筒素材の内側に挿入され、円筒素材の内周部の複数箇所が切起される。これにより、前述した中爪、凹部及び凸部が円筒素材の内周部に複数形成される。次いで、モールド成形工程では、中爪形成工程後の円筒素材の内側に絶縁体が一体成形される。次いで、セグメント分割工程では、モールド成形工程後の円筒素材が周方向の複数箇所で軸線方向にすり割りされ、複数のセグメントに分割される。これにより、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の整流子を製造することができるので、前述した作用効果が得られる。

請求項６に記載の回転電機は、ヨーク及びマグネットを有する固定子と、巻線が巻装されたコア、及び、前記巻線の端末部が前記結線爪を用いて前記セグメントに結線された請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の整流子を有すると共に、前記コア及び前記整流子が固定された回転軸を有し、前記ヨーク内に収容された電機子と、を備えている。

上記構成の回転電機によれば、電機子が有する整流子が、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の整流子とされているので、前述した作用効果が得られる。

本発明の実施形態に係る回転電機の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る整流子及び回転軸の構成を示す部分断面図である。 同整流子が備えるセグメントの部分的な構成を示す斜視図である。 図３のＦ４−Ｆ４線に沿った切断面を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る中爪形成用のパンチを示す断面図であり、図５ＢのＦ５Ａ−Ｆ５Ａに沿った切断面を示す図である。 図５Ａに示されるパンチを示す下面図である。 図５Ｂに示される領域Ｅを拡大して示す拡大図である。 円筒素材としての銅リングの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るセグメントに対するヒュージング加工時の状況を示す断面図である。 従来の整流子の製造方法において、銅リングに中爪を形成する工程を説明するための断面図である。 図８に示される中爪形成工程後の銅リングを示す斜視図である。 従来の中爪形成用のパンチを示す断面図であり、図１０ＢのＦ１０Ａ−Ｆ１０Ａに沿った切断面を示す図である。 図１０Ａに示されるパンチを示す下面図である。 図１０Ｂに示される領域Ｅを拡大して示す拡大図である。 図８に示される中爪形成工程後の銅リングに対して絶縁体が一体成形された成形品の断面図である。 図１１のＦ１２−Ｆ１２線に沿った切断面を拡大して示す拡大断面図であり、結線爪がセグメントの表面側へ折り曲げられた状態の図である。 図１２に示される従来のセグメントの部分的な構成を示す斜視図である。 従来のセグメントに対するヒュージング加工時の状況を示す断面図である。 従来のセグメントの薄肉部がヒュージング加工によって変形した状態を示す図１４の一部に対応した断面図である。 従来のセグメントの薄肉部がヒュージング加工によって破断した状態を示す図１４の一部に対応した断面図である。

以下、図１〜図７を用いて、本発明の実施形態に係る整流子２２、整流子２２の製造方法及び整流子２２を備えた回転電機Ｍについて説明する。先ず、回転電機Ｍの全体構成の概略について説明し、その後に整流子２２の構成、及び整流子２２の製造方法について説明する。

（回転電機Ｍの全体構成）
図１に示されるように、本実施形態に係る回転電機Ｍは、ブラシ付き直流モータであり、電機子１０、固定子１２、フロントハウジング１４、エンドハウジング１６、及びブラシ装置１８を備えている。電機子１０は、回転軸２０、整流子２２、コア２４、及び巻線２６を有している。回転軸２０は、フロントハウジング１４及びエンドハウジング１６に設けられた一対の軸受２８により回転可能に支持されており、整流子２２及びコア２４は、回転軸２０に固定されている。巻線２６は、コア２４に巻装されており、この巻線２６の端末部２６Ａ（図７参照）は、整流子２２に接続されている。なお、図１では巻線２６を概略的に記載している。

固定子１２は、ヨーク３０及びマグネット３２を有している。ヨーク３０は、円筒状に形成されており、このヨーク３０の内側には、電機子１０が収容されている。マグネット３２は、ヨーク３０の内周面に例えば接着等により固定されており、電機子１０と径方向に対向されている。

フロントハウジング１４は、ヨーク３０の軸線方向一端部に固定されており、エンドハウジング１６は、ヨーク３０の軸線方向他端部に固定されている。フロントハウジング１４には、ブラシ装置１８が固定されており、このブラシ装置１８には、整流子２２と当接されたブラシ３４が設けられている。

上記構成の回転電機Ｍでは、ブラシ３４に電流が供給されると、当該電流が整流子２２を介して巻線２６に流れる。これにより、巻線２６に流れる電流と、マグネット３２の磁界との間に電磁力が働き、電機子１０が回転される。

（整流子２２の構成）
図２に示されるように、整流子２２は、略円筒形状に形成された絶縁体４０と、当該絶縁体４０の外周に配置された複数のセグメント（整流子片）４２とを備えている。絶縁体４０は、例えば熱硬化性樹脂からなり、絶縁性を有している。この絶縁体４０の軸心部には、回転軸（モータシャフト）２０が挿通された軸挿通孔４４が形成されている。回転軸２０の外周面には、回転軸２０の軸線方向に延びる複数の回止突起４６が突出形成されており、これらの回止突起４６によって回転軸２０に対する絶縁体４０の相対回転が規制されている。

複数のセグメント４２は、絶縁体４０の周方向に等間隔に並んで配置されている。これらセグメント４２は、絶縁体４０に対してモールド成形により一体成形されている。隣接するセグメント４２間には、機械加工によるすり割りによってスリット４８が形成されており、当該スリット４８によって隣接するセグメント４２同士が絶縁分離されている。

上記各セグメント４２は、図２〜図４に示されるように、セグメント本体部５０と、結線爪５２と、一対の中爪５４、５６とを備えている。セグメント本体部５０は、長手方向が絶縁体４０の軸線方向に沿い且つ幅方向が絶縁体４０の周方向に沿う姿勢で絶縁体４０の外周に配置されている。このセグメント本体部５０は、絶縁体４０の外周面に沿って円弧状に湾曲している。なお、図２、図３及び図７において矢印Ｌは、セグメント本体部５０の長手方向を示しており、図３及び図４において矢印Ｗは、セグメント本体部５０の幅方向を示しており、図３及び図７において矢印Ｔは、セグメント本体部５０の厚さ方向（絶縁体４０の径方向）を示している。以下、単に「幅方向」と称する場合、セグメント本体部５０の幅方向を示すものとする。

結線爪５２は、セグメント本体部５０における長手方向一端部で且つ幅方向中間部（ここでは幅方向中央部）から延出されている。この結線爪５２は、基端部（付け根部分）が折り曲げられ、セグメント本体部５０の外周面側（絶縁体４０とは反対側）へ延びており、セグメント本体部５０に対して絶縁体４０の径方向外側から対向している。この結線爪５２は、巻線２６の端末部２６Ａ（図７参照）をセグメント４２と結線するための爪である。

一対の中爪５４、５６は、セグメント４２を絶縁体４０に保持させるための爪（保持爪；係止爪）である。一方の中爪５４は、セグメント本体部５０における長手方向他端部（結線爪５２とは反対側の端部）で且つ幅方向中央部から延出されている。この中爪５４は、基端部（付け根部分）が折り曲げられ、セグメント本体部５０の内周面側（絶縁体４０側）へ延びており、絶縁体４０に埋設されている。

他方の中爪５６は、セグメント本体部５０における長手方向中間部（ここでは長手方向中央よりも長手方向一端部寄りの部位）で且つ幅方向中間部において、セグメント本体部５０の内周面（絶縁体４０側の面）から延出されており、絶縁体４０に埋設されている。この中爪５６は、本発明における「中爪」に相当する。

上記の中爪５６は、セグメント本体部５０における長手方向一端側で且つ絶縁体４０側（内周面側）の一部が、セグメント本体部５０の長手方向中央部側へ切起されて形成されたものである。このため、セグメント本体部５０における長手方向一端部側で且つ絶縁体４０側には、上記切起しの加工跡である凹部（中爪加工跡部）５８が形成されている。この凹部５８は、本発明における「凹部」に相当する。この凹部５８は、セグメント本体部５０の内周面において、セグメント本体部５０の幅方向中央部に形成されている。この凹部５８は、中爪５６の基端部（付け根部分）に対してセグメント本体部５０の長手方向一端部側に隣接しており、絶縁体４０の径方向外側へ凹んでいる。

さらに、このセグメント４２は、上記の凹部５８の内側において、セグメント本体部５０から絶縁体４０側へ突出した凸部６０を備えている。このため、上記の凹部５８は、幅方向の中央部において凹みの深さが浅くなっている。この凸部６０は、セグメント本体部５０の長手方向一端面と中爪５６の基端部との間にわたって形成されており、セグメント本体部５０の長手方向に延在している。この凸部６０における絶縁体４０側の面は、図４に示されるように、絶縁体４０の軸線方向視で絶縁体４０側へ凸をなして湾曲している。

上記の凸部６０は、セグメント本体部５０の幅方向において凹部５８の中央部に位置しており、結線爪５２に対して絶縁体４０の径方向に並んでいる。このため、セグメント本体部５０は、結線爪５２に対して絶縁体４０の径方向に並んだ部位が厚肉部６２とされており、当該厚肉部６２に対して幅方向の両側に隣接した部位がそれぞれ薄肉部６４とされている。また、このセグメント本体部５０は、各薄肉部６４に対して幅方向の両外側に位置する部位がそれぞれ厚肉部６６とされている。本実施形態では、厚肉部６２の肉厚Ｔ３は、薄肉部６４の肉厚Ｔ２よりも厚く、厚肉部６６の肉厚Ｔ１よりも若干薄く形成されている（Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ１）。

また、本実施形態では、中爪５６を切起した際の加工跡である凹部５８の幅方向中央部に上記の凸部６０が形成されているため、中爪５６の幅方向中央部には、凹部５７が形成されている。つまり、中爪５６の幅方向中央部に凹部５７を形成することで、当該凹部５７に対応する肉が上記の凸部６０とされた構成になっている。このため、中爪５６は、幅方向の中央部が薄肉部５６Ｂとされ、幅方向の両端部がそれぞれ厚肉部５６Ａとされている。なお、本実施形態に係る中爪５６は、両厚肉部５６Ａが薄肉部５６Ｂを介して繋がった構成にしているが、これに限らず、薄肉部５６Ｂが省略された構成（両厚肉部５６Ａが幅方向に分割された構成）にしてもよい。

（整流子２２の製造方法）
次に、本実施形態に係る整流子２２の製造方法について説明する。上記構成の整流子２２は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した従来の整流子の製造方法と基本的に同様の製造方法によって製造される。但し、本実施形態に係る整流子２２の製造方法では、中爪５６を形成する中爪形成工程において、図８、図１０Ａ〜図１０Ｃに示される従来のパンチ１０６の代わりに、図５Ａ〜図５Ｃに示されるパンチ７０が用いられる。以下、具体的に説明する。

本実施形態に係る整流子２２の製造方法は、円筒製造工程と、上記の中爪形成工程と、モールド成形工程と、セグメント分割工程とを有している。円筒製造工程では、図６に示される銅リング８０を製造する。この銅リング８０は、本発明における「円筒素材」に相当する。この銅リング８０は、図８及び図９に示される銅リング１００と同様に、例えばプレスにより打抜かれた銅板が略円筒形状に丸められたものであり、導電性を有している。銅リング８０の軸線方向一端部には、複数の結線爪５２が周方向に並んで形成されており、銅リング８０の軸線方向他端部には、複数の中爪５４が周方向に並んで形成されている。これらの結線爪５２及び中爪５４は、中爪形成工程の前に、図６に示されるように曲げられる。

中爪形成工程では、図５Ａ〜図５Ｃに示されるパンチ７０が銅リング８０の軸線方向一端側から銅リング８０の内側に挿入される。このパンチ７０は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したパンチ１００と基本的に同様の構成とされており、円柱状に形成されている。このパンチ７０の下端部の外周部には、複数の刃７０Ａが形成されている。図５Ｃに示されるように、複数の刃７０Ａの刃先７０Ａ１は、パンチ７０の外周に位置しており、パンチ７０の半径Ｒ１を曲率半径とする円弧状に形成されている。これらの刃７０Ａには、図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、パンチ７０の径方向外側から切り欠かれた凹部７２が形成されている。各凹部７２は、パンチ７０の周方向において、各刃７０Ａの中央部に形成されている、これらの凹部７２は、パンチ７０の軸線方向視でパンチ７０の径方向内側へ円弧状に窪んでおり、凸部６０の断面形状と同一又は略同一の断面形状を有している。なお、図５ＣにおいてＲ２は、上記円弧の半径を示している。

上記のパンチ７０が銅リング８０の内側に挿入されることにより、複数の刃７０Ａによって銅リング８０の内周部の一部が削られて切起される。これにより、複数の中爪５６、複数の凹部５８及び複数の凸部６０が銅リング８０の内周部に形成される。その後、図示しない別のパンチが銅リング８０の内側に挿入され、切起こされた複数の中爪５６が銅リング８０の軸線方向中央部側へ折り曲げられる。

次いでモールド成形工程では、中爪形成工程後の銅リング８０の内側に、モールド成形によって絶縁体４０が一体成形される。次いでセグメント分割工程では、モールド成形工程後の銅リング８０が機械加工によって等間隔毎にすり割りされ、複数のセグメント４２に分割される。

（作用及び効果）
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る回転電機Ｍの整流子２２では、略円筒形状の絶縁体４０の外周に複数のセグメント４２が配置されている。上記のセグメント４２は、長手方向が絶縁体４０の軸線方向に沿い且つ幅方向が絶縁体４２の周方向に沿ったセグメント本体部５０を備えている。セグメント本体部５０における長手方向一端部で且つ幅方向中間部からは、結線爪５２が延出されている。この結線爪５２は、セグメント本体部５０に対して絶縁体４０の径方向外側から対向している。また、セグメント本体部５０における長手方向中間部で且つ幅方向中間部において、セグメント本体部５０における絶縁体４０側の面からは、中爪５６が延出されている。この中爪５６は、絶縁体４０に埋設されている。

さらに、セグメント本体部５０における絶縁体４０側の面には、絶縁体４０の径方向外側へ凹んだ凹部５８が形成されている。この凹部５８は、中爪５６の基端部に対してセグメント本体部５０の長手方向一端部側に隣接している。この凹部５８は、セグメント本体部５０における長手方向一端部側で且つ絶縁体４０側の一部が切起されて中爪５６が形成される際にセグメント本体部５０に形成される。この凹部５８の内側においてセグメント本体部５０には、絶縁体４０側へ突出した凸部６０が設けられている。この凸部６０は、結線爪５２に対して絶縁体４０の径方向に並んでいる。このため、セグメント本体部５０は、結線爪５２に対して絶縁体４０の径方向に並んだ部位、すなわち結線爪５２との間に巻線を挟んだ状態でヒュージング加工が施される部位が、上記の凸部６０によって増肉された厚肉部６２とされている。これにより、ヒュージング加工時におけるセグメント４２の破損を防止又は効果的に抑制できる。

つまり、ヒュージング加工時には、図７に示されるようにヒュージング装置の主電極１２６及び副電極１２８がセグメント４２に押し当てられ、主電極１２６から副電極１２８へと電流が流される。この際、主電極１２６からの押圧力は、結線爪５２を介して上記の厚肉部６２に加わるが、当該厚肉部６２は、上記の凸部６０が設けられることで強度が増加している。これにより、セグメント本体部５０が厚肉部６２又はその周辺で変形することを防止又は効果的に抑制できる。また、厚肉部６２の断面積が上記の凸部６０によって増加しているので、電流密度の増加が防止又は抑制される。これにより、セグメント本体部５０が増肉部６２又はその周辺で破断（スパーク）することを防止又は効果的に抑制できる。

しかも、本実施形態では、上記の凸部６０を形成するために、中爪５６の一部（幅方向の中央部）が薄肉とされたにすぎないため、中爪５６の強度低下を最小限に留めることができる。したがって、絶縁体４０からのセグメント４２の剥落や、隣り合うセグメント４２間に段差が生じることを、従来同様に防止又は抑制できる。

また、本実施形態に係るセグメント本体部５０では、図３及び図４に示されるように、凹部５８に対する幅方向の両側にそれぞれ厚肉部６６が設けられている。これらの厚肉部６６がセグメント本体部５０の幅方向両端部に設けられることにより、当該幅方向両端部の強度が確保されている。これにより、セグメント本体部５０の幅方向両端部に薄肉部が設けられた構成と比較して、隣り合うセグメント４２間に段差が生じ難くなる。

さらに、本実施形態では、セグメント４２の凹部５８内に設けられた凸部６０が、セグメント本体部５０の幅方向において、凹部５８の中央部に位置している。この凹部５８は、前述したように、セグメント本体部５０における長手方向一端部側で且つ絶縁体４０側の一部が切起されて中爪５６が形成される際にセグメント本体部５０に形成される。このようにして形成される中爪５６は、幅方向の両端部が厚肉部５６Ａとなり、幅方向の中央部が薄肉部５６Ｂとなる。これにより、中爪５６の強度を幅方向においてバランス良くすることができる。

また、本実施形態では、凹部５８は、セグメント本体部５０の長手方向一端面と中爪５６の基端部との間にわたって形成されている。このように構成されているので、セグメント本体部５０における長手方向一端側で且つ絶縁体４０側の一部を、セグメント本体部５０の長手方向一端面から長手方向中央部側へ切起こすことにより、中爪５６及び凹部５８を形成することができる。また、この切起しに用いるパンチ７０の刃７０Ａに凹み７２を形成するだけで、凸部６０を形成することができる。よって、本実施形態に係る整流子２２は、「発明が解決しようとする課題」の欄で説明した製造工程を変更することなく、単にパンチの刃の形状を変更するだけで製造することができる。

また、本実施形態では、凸部６０における絶縁体４０側の面が、絶縁体４０の軸線方向視で絶縁体４０側へ凸をなして湾曲している。これにより、例えば凸部６０における絶縁体６０側の面に応力集中が生じ難くなる。

なお、上記実施形態では、凸部６０が、セグメント本体部５０の長手方向一端面と中爪５６の基端部との間にわたって形成された構成にしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、セグメント本体部５０の長手方向一端面側（結線爪５２の付け根側）において、凸部６０が省略された構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、凸部６０における絶縁体４０側の面が、絶縁体４０の軸線方向視で絶縁体４０側へ凸をなして湾曲した構成にしたが、本発明はこれに限らず、凸部が絶縁体４０の軸線方向視で矩形状又は台形状に形成された構成にしてもよい。

また、上記実施形態では、凸部６０が、セグメント本体部５０の幅方向において、凹部５８の中央部に設けられた構成にしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、凸部６０が、セグメント本体部５０の幅方向において、凹部５８の中央部からずれた位置に設けられた構成にしてもよい。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは勿論である。

１０・・・電機子、１２・・・固定子、２０・・・回転軸、２２・・・整流子、２４・・・コア、２６・・・巻線、２６Ａ・・・端末部、４０・・・絶縁体、４２・・・セグメント、５０・・・セグメント本体部、５２・・・結線爪、５６・・・中爪、５８・・・凹部、６０・・・凸部、７０・・・パンチ、８０・・・銅リング（円筒素材）

Claims (6)

1. 略円筒形状の絶縁体の外周に複数のセグメントが配置された整流子であって、
   前記セグメントは、
   長手方向が前記絶縁体の軸線方向に沿い且つ幅方向が前記絶縁体の周方向に沿ったセグメント本体部と、
   前記セグメント本体部における長手方向一端部で且つ幅方向中間部から延出され、前記セグメント本体部に対して前記絶縁体の径方向外側から対向した結線爪と、
   前記セグメント本体部における長手方向中間部で且つ幅方向中間部において、前記セグメント本体部における前記絶縁体側の面から延出され、前記絶縁体に埋設された中爪と、
   前記中爪の基端部に対して前記長手方向一端部側に隣接して前記絶縁体側の面に形成され、前記絶縁体の径方向外側へ凹んだ凹部と、
   前記凹部の内側で前記セグメント本体部に設けられ、前記絶縁体側へ突出すると共に、前記結線爪に対して前記絶縁体の径方向に並んだ凸部と、
   を備えた整流子。
2. 前記凸部は、前記セグメント本体部の幅方向において、前記凹部の中央部に設けられている請求項１に記載の整流子。
3. 前記凸部は、前記セグメント本体部の長手方向一端面と前記中爪の基端部との間にわたって形成されている請求項１又は請求項２に記載の整流子。
4. 前記凸部における前記絶縁体側の面は、前記絶縁体の軸線方向視で前記絶縁体側へ凸をなして湾曲している請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の整流子。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載された整流子の製造方法であって、
   円筒形状をなし、導電性を有すると共に、軸線方向一端部に周方向に並んで複数の前記結線爪が形成された円筒素材を製造する円筒製造工程と、
   外周部に複数の刃が形成されたパンチを前記円筒素材の軸線方向一端側から前記円筒素材の内側に挿入し、前記円筒素材の内周部の複数箇所を切起し、複数の前記中爪、複数の前記凹部及び複数の前記凸部を前記円筒素材の内周部に形成する中爪形成工程と、
   前記中爪形成工程後の前記円筒素材の内側に前記絶縁体を一体成形するモールド成形工程と、
   前記モールド成形工程後の前記円筒素材を周方向の複数箇所で軸線方向にすり割りし、複数の前記セグメントに分割するセグメント分割工程と、
   を有する整流子の製造方法。
6. ヨーク及びマグネットを有する固定子と、
   巻線が巻装されたコア、及び、前記巻線の端末部が前記結線爪を用いて前記セグメントに結線された請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の整流子を有すると共に、前記コア及び前記整流子が固定された回転軸を有し、前記ヨーク内に収容された電機子と、
   を備えた回転電機。