JP2021058087A - モータ及び事務機器 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単に巻線リード線の脆弱化を防止して高寿命化を図る。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明のモータは、回転軸上に固定された積層コア５と、積層コア５に巻回された巻線３と、巻線３のリード部３ａを接続する整流子端子２ａと、を備え、回転軸の径方向における整流子端子２ａの表面を覆わずに、整流子端子２ａの側面と巻線３のリード部３ａを覆う樹脂部材１を有することを特徴とする。モータとモータを制御する制御部を備えた事務機器としてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、事務機器等に使用されるモータ及び事務機器に関する。

事務機器等に使用されるモータ、特にブラシモータでは、巻線と整流子端子の接続部分の断線が問題になる場合がある。特許文献１には、巻線と整流子端子の接続部分に撓みを及ぼさないようにして、断線を防止すると共に、回転子シャフト上の整流子の位置決めを容易にするために金属スリーブを用いることが記載されている。

また、特許文献１には、従来技術として巻線と整流子端子の接続部全体を接着剤で覆った構成も示されている。

特開２００３−３１９６２９号公報

特許文献１に示されるように、巻線リード線の脆弱化はモータの寿命に大きな影響を与える。本発明は、より簡単に巻線リード線の脆弱化を防止して高寿命化を図る。

上記課題を解決するために、本発明のモータは、回転軸上に固定された積層コアと、前記積層コアに巻回された巻線と、前記巻線のリード部を接続する整流子端子と、を備え、前記回転軸の軸方向に直交する方向における前記整流子端子の表面を覆わずに、前記整流子端子の側面と前記巻線のリード部を覆う樹脂部材を有することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明のモータは、回転軸上に固定された積層コアと、前記積層コアに巻回された巻線と、前記巻線のリード部を接続する整流子端子と、を備え、前記巻線と前記整流子とは、はんだによって接続され、前記回転軸の径方向における前記整流子端子の表面を覆わずに、前記はんだの側面と前記巻線のリード部を覆う樹脂部材を有することを特徴とする。

本発明は、より簡単に巻線リード線の脆弱化を防止して高寿命化を図ることができる。

モータ回転子の構成を説明するための図。 整流子端子部の拡大図であり、巻線リード線接続部を詳細に説明する図。 図２の端子部のＡ−Ａ断面図。 接着剤を塗布する前の整流子端子部を示す図。 整流子端子部の拡大図であり、他の実施例を示す図。 整流子端子部を曲げない組立方式の、整流子端子部の拡大図。 図６に、はんだ、接着剤を設けた図。 本発明のモータとしてブラシ付きモータの例を示す分解斜視図。 本発明のモータを備えたプリンタの図。

図１は、モータ回転子を示す図であり、回転軸４に固定される積層コア５、積層コア５に巻回される巻線３との間には、モータの出力側の電気的絶縁を目的とする出力側絶縁材６が設けられている。また、モータの反出力側の電気的絶縁を目的とする反出力側絶縁材６ａが回転軸４の反出力側から積層コア５と巻線３との間に設けられている。出力側絶縁材６と反出力側絶縁材６ａを設けない場合には、積層コア５と回転軸４に絶縁塗装などのコーティングを施しても良い。

整流子２は回転軸４に固定され、巻線リード線３ａは、整流子端子２ａに電気抵抗溶接により、電気的接続および機械的に結合される。電気抵抗溶接を行うと巻線リード線３ａの絶縁被膜は溶解され、巻線リード線３ａと整流子端子２ａとを電気的に接続する。図２は、整流子端子２ａの周囲を拡大した図である。図３は、整流子端子２ａを軸方向から見たＡ−Ａ断面である。整流子端子２ａはモータの各相に電流を流すために、円周方向６か所に設けられ、それぞれを絶縁するための溝を隔てて区切られている。

図４は、接着剤１を塗布する前の整流子端子２ａの周囲を拡大した図である。整流子端子２ａが回転軸４の軸方向に対して放射状に広がった状態で巻線３を配置し、整流子端子２ａを回転軸４に向かって折り曲げて巻き線３を挟んだ状態で電気抵抗溶接を行うと図４のように巻線リード線３ａの絶縁被覆が溶解して絶縁被膜溶解部３ｂが表れる。確実な電気的接続すなわち整流子端子２ａ範囲内の巻線リード線３ａの絶縁被膜を溶解するために、図３で示すように、整流子端子２ａから巻線リード線の絶縁被膜溶解部３ｂが略０.５ｍｍ長の余裕度をもつように電気抵抗溶接されている。

巻線３は主として絶縁被膜付き銅線が使用される。モータ自身の回転や外的要因により回転子に、すなわち巻線３に振動が生じる。振動は銅線の結晶粒界からの破壊を連続させ、最終的に破断つまり断線に至らせる。巻線リード線３ａは、弦状になっているので振動しやすく、振動による応力は機械的結合点である巻線リード線の整流子端子境界部３ｃに集中する。

巻線リード線の整流子端子境界部３ｃは、前述の電気抵抗溶接による機械的変形点、同時に電気抵抗溶接による加熱点であり、初期よりも靭性が劣化している。

また、巻線リード線の整流子端子境界部３ｃを含む巻線リード線の絶縁被膜溶解部３ｂは、大気中にさらされているので酸化の進行箇所である。

さらに、整流子端子２ａは、モータ駆動のための印加電流による発熱点なので、直隣の巻線リード線の整流子端子境界部３ｃは加熱および繰返しの熱変動の影響を受けやすく、酸化と熱による靭性劣化が促進される箇所である。整流子端子境界部３ｃは、絶縁被膜が無い分、機械的強度も劣る箇所である。

ここで、加熱温度が高い程、加熱時間が長い程、加熱繰返し回数が多い程、銅線の酸化や劣化が促進されることは知られている。

つまり、巻線３の中で、巻線リード線の整流子端子境界部３ｃが最弱箇所であり、最終的に破断すなわち断線に至りやすい箇所である。

したがって、図２に示すように、接着剤１（樹脂部材）を巻線リード線の絶縁被膜溶解部３ｂと巻線リード線の整流子端子境界部３ｃを絶縁被膜が残されている部分に渡って覆い、整流子端子２ａの側面を含む整流子２に塗布することで、機械的強度の回復、振動の応力集中点を変え、酸化を防止することができる。つまり、断線に至る複数要素が集中した最弱箇所をなくすることで高寿命化を達成することができる。このとき、接着剤のガラス転移点は、リード線の絶縁被膜のガラス転移点よりも高いと、加熱に対してより耐久性を持たせることができる。このとき、接着剤１は、整流子端子２ａの周方向の両側の側面を部分的に覆い、整流子端子２ａに接続されたリード部の絶縁被膜溶解部３ｂから絶縁被膜に渡って覆っている。接着剤１が、整流子端子２ａの側面よりも少ない面積とすることで、後述するバリスタを取り付け易く、樹脂部材の量も少なくすることができる。接着剤１は、整流子端子２ａの一方側の側面よりも広く塗布してもよく、回転軸４の軸方向に直交する方向（径方向）における整流子端子２ａの表面に部分的に達していてもよく、整流子端子２ａの表面を覆っていなければよい。

接着剤１は、塗布部が前述のように電気的接続かつ発熱部なので、例えば、静電破壊などの電気的障害の可能性を増加させないよう導電面積増を防止するために電気絶縁体であること、熱的障害においては、巻線３の絶縁被膜の溶解温度より耐熱性を有していることに加えて、熱的強度に優れる熱硬化性である接着剤が望ましい。また、部分的に塗布した際に速やかに硬化させるためには、ＵＶ硬化樹脂であることが好ましく、未硬化部分が残らないようにするためには、整流子端子の径方向の厚さよりも薄くすることが好ましい。また、重量増加を抑えるためには、整流子端子の軸方向の長さよりも狭い範囲に設けると良い。また、本実施例では、ＵＶ硬化樹脂の接着剤を用いたが、回転軸の径方向における整流子端子の表面を覆わずに、整流子端子の側面と巻き線のリード部を覆う樹脂部材であれば、接着剤でなくともよい。また接着剤１は、熱硬化性樹脂であっても、ＵＶ硬化、かつ、熱硬化性樹脂であってもよい。

また、各端子に塗布された接着剤１は互いに回転軸４の近傍かつ同心円上、回転軸４の長さ方向においては同一高さ、回転方向においては等分に位置することに加えて、接着剤１は少量なので大きな重量増になりにくく、慣性モーメントによるモータ特性への影響は微小である。すなわち、整流子の回転方向の円筒面に対して交差する方向に傾斜した表面を有し、整流子端子の両側面それぞれに分割して設けられていると接着剤１の重量を抑え、モータ特性への影響を少なくすることができる。

さらに、接着剤を利用する場合には、モータ製造工程においても、既存工程を変更することなく、容易に接着工程を追加することができ、接着剤１が少量であることは、生産タクト増を抑えることを可能にする。

図５は、他の実施例であり、接着剤１を隣極とつなげた例を示す図であり、図２と同等の効果を得ることができる。

図６は、他の実施例として、整流子３２の整流子端子３２ａを曲げることなく、巻線リード線３を“はんだ”などで整流子端子３２ａに機械的結合かつ電気的接続をする組立方式の整流子端子部、ただし、接着剤塗布前を示す図である。前述の実施例で説明したように、接着剤３１は巻線リード線の絶縁被膜溶解部と、ここでは整流子端子境界部に相当する“はんだ”などの境界部を絶縁被膜に覆うことにより、図２と同等の効果を得ることができる。つまり、整流子２の様式にかかわらず図２と同等の効果を得ることができる。このとき、整流子端子の側面とは、リード線３と接触している部分を示す。

図７は、図６の整流子端子３２ａに、はんだ３０によって巻線リード線３を固定した後に、はんだ３０の両側面の絶縁被膜溶解部を接着剤３１で覆って、接着剤３１を硬化させた後の図である。巻線リード線の絶縁被覆は、はんだ３０の溶融温度よりも低い樹脂とする。このように構成すると、電気抵抗溶接を行わなくとも巻線３に電流を流すことができる。はんだは、整流子端子３２ａの回転軸方向の表面を覆うように構成したが、部分的に、はんだづけし、接着剤３１を整流子端子３２ａの回転軸方向の表面に塗布することもできる。

図８は、本発明を使用したブラシ付きモータの例である。図１に示す回転子に追加して、回転軸出力側にスラストワッシャ９、回転軸反出力側にバリスタ１４、潤滑油止めワッシャ１５、潤滑油溜まりワッシャ１６が取付けられ、回転子となる。

バリスタ１４は、直線性のない抵抗、回路を守るために用いられる。接着剤１を硬化させた後に、バリスタ１４を回転軸の軸方向に直交する方向（径方向）における整流子端子２ａの表面に電気的に接触させるように、はんだ付けされる。このはんだづけは、各整流子端子２ａの表面ごとにバリスタ１４に対して設けられ、それぞれのはんだは互いに隣接するはんだと接触しないように設けられる。バリスタ１４は、電気的な接点を取り易い位置に簡単に取り付けるために回転軸の径方向における整流子端子の表面に電気的に接触させている。そのため、上述したように、接着剤１で回転軸の径方向における整流子端子の表面を覆わないようにすることによって、バリスタ１４を径方向に大きくしたり、複雑な形状にすることなく整流子端子に簡単に取り付けることができる。

ケース１１には出力軸側軸受１０、マグネット７、マグネット７と対をなすマグネット７ａ、マグネット７と７ａをケース１１内で固定するためのマグネット固定部材８が取付けられる。ケース１１、マグネット７、７ａ、マグネット固定部材８がケースユニットを形成している。また、ケース１１の外側には補助ヨーク１２が取付けられる。ブラシホルダ１８には、反出力軸側軸受１７、ブラシ１９とブラシ１９と対をなすブラシ１９ａ、ブラシアーム２０とブラシアーム２０と対をなすブラシアーム２０ａ、防振材２１と防振材２１と対をなす防振材２１ａ、外部接続端子２２と外部接続端子２２と対をなす外部接続端子２２ａが取り付けられる。反出力軸側軸受１７、ブラシ１９、１９ａ、ブラシアーム２０、２０ａ、防振材２１、外部接続端子２２、２２ａで構成する一対のブラシアームユニットが、ブラシホルダ１８、に取り付けられブラシホルダユニットを形成している。前述の回転子は出力軸側軸受１０と反出力側軸受１７を通り、前述のブラシホルダユニットはケース１１に嵌合しケース１１の外周端部を複数箇所曲げて固定される。回転軸４の出力軸側先端にはプーリー１３が取付けられる。

図９に、本発明の実施例に記載したブラシモータを組み込んだインクジェット記録装置の一例を示す。図９において、ワイピング部材としてのブレード６１であり、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド６５による記録領域に隣接した位置に配設され、本例の場合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。キャップ６２は、ブレード６１に隣接するホームポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。更に吸収体６３はブレード６１に隣接して設けられ、ブレード６１と同様、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブレード６１、キャップ６２、吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及び吸収体６３によってインク吐出口面に対し水分、塵埃等の除去が行われる。

記録ヘッド６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐出して記録を行う。キャリッジ６６は記録ヘッド６５を搭載して記録ヘッド６５の移動を行う。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部はモータ６８によって駆動されるベルト６９と接続（不図示）している。これによりキャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能となり、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領域の移動が可能となる。被記録材を挿入するための給紙部５１が設けられ、紙送りローラ５２は不図示のモータにより駆動される。これらの構成によって記録ヘッド６５の吐出口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラ５３を配した排紙部へ排紙される。

上記構成において記録ヘッド６５が記録終了等でホームポジションに戻る際、吐出回復部６４のキャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路中に突出している。この結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッドの移動経路中に突出する様に移動する。記録ヘッド６５がホームポジションから記録開始位置へ移動する場合、キャップ６２及びブレード６１は上述したワイピング時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴って上記ワイピングが行われる。

以上説明したインクジェット記録装置のモータ６８として、本発明に係るブラシモータを用い、ＰＷＭ制御のように電圧を変動させて、記録ヘッド６５の位置制御を行うように構成すると、耐久性良く、精度の高い印字を行える。また、他の駆動源である紙送りのモータに本発明に係るブラシモータを用いてもよい。このとき、モータは不図示の制御部によってその駆動を制御される。なお、ＰＷＭ駆動されるモータにおいては、ＰＷＭ制御による電圧の立上りと立下りの加速度による振動の回数が非常に多く、その耐久性が問題となることが多いため、本発明を適用すると特に有効である。

また、不図示のインクヘッドの吐出回復部６４のポンプユニットに用いてもよく、読取ヘッドが主走査方向に移動するスキャナの駆動部に用いてもよく、スキャナとプリンタが一体となった複合機のモータに用いてもよい。また、搬送された原稿を読み取るスキャナの紙送りモータに用いてもよい。本発明のモータは、スキャナ、プリンタ以外の事務機器の駆動源に用いてもよい。

１ 接着剤（樹脂部材）
２、３２ 整流子
２ａ、３２ａ 整流子端子
３ 巻線
３ａ 巻線リード線
３ｂ 巻線リード線の絶縁被膜溶解部
３ｃ 巻線リード線の整流子端子境界部
４ 回転軸
５ 積層コア
１１ ケース
１２ 補助ヨーク
１３ プーリー
１４ バリスタ

Claims (7)

1. 回転軸上に固定された積層コアと、
   前記積層コアに巻回された巻線と、
   前記巻線のリード部を接続する整流子端子と、を備え、
   前記回転軸の径方向における前記整流子端子の表面を覆わずに、前記整流子端子の側面と前記巻線のリード部を覆う樹脂部材を有することを特徴とするモータ。
2. 前記樹脂部材は、前記整流子端子の一方側の側面と前記一方側の側面に接続された前記リード部の絶縁被膜溶解部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記樹脂部材は、電気絶縁体、かつ、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記樹脂部材は、前記整流子の回転方向の円筒面に対して交差する方向に傾斜した表面を有し、前記整流子端子の両側面それぞれに分割して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のモータ。
5. 前記整流子端子の表面にバリスタが電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のモータ。
6. 回転軸上に固定された積層コアと、
   前記積層コアに巻回された巻線と、
   前記巻線のリード部を接続する整流子端子と、を備え、
   前記巻線と前記整流子とは、はんだによって接続され、
   前記回転軸の径方向における前記整流子端子の表面を覆わずに、前記はんだの側面と前記巻線のリード部を覆う樹脂部材を有することを特徴とするモータ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のモータと、前記モータを制御する制御部と、を備えることを特徴とする事務機器。

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