JP3530034B2 - 回転電機の整流装置 - Google Patents
回転電機の整流装置Info
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Description
片に当接して整流を行う回転電機の整流装置に関するも
のである。
を示すもので、図において、100は回転子鉄心、10
1は整流子、102は整流子片、103はイコライザ、
104は回転子巻線、105はライザ部、106及び1
07は固定部材である。
子片102同士を電気的に接続するものであり、図33
に示すように、イコライザ103の構成部材である平角
導体状のイコライザ部110と整流子片102とは、接
続部108においてロー付けなどの手段を用いて接続さ
れている。
の整流装置では、遠心力に抗してイコライザ103を保
持するためにイコライザ103を固定する固定部材10
7を必要とし、そのため電動機は大型化してしまい、特
に自動車用電装品のように小形の電動機では、適用しに
くいという問題点があった。
ることを課題とするものであって、小形化が図られる等
の利点を有する回転電機の整流装置を得ることを目的と
するものである。
る回転電機の整流装置は、整流子片が多数周方向に配列
された整流子と、前記整流子片に当接したブラシと、同
電位にあるべき前記整流子片同士を接続したイコライザ
とを備え、前記イコライザは、絶縁基板と、この絶縁基
板上に形成された導電膜からなるとともに前記整流子片
と電気的に接続された接続板とから構成されたプリント
配線板を有する。また、整流子片の片側端面には軸線方
向に突出した接続用突起が形成されており、この接続用
突起が接続板に形成された貫通孔に電気的に接続しつつ
貫通している。
装置は、整流子片が多数周方向に配列された整流子と、
前記整流子片に当接したブラシと、同電位にあるべき前
記整流子片同士を接続したイコライザとを備え、前記イ
コライザは、絶縁基板と、この絶縁基板上に形成された
導電膜からなるとともに前記整流子片と電気的に接続さ
れた接続板とから構成されたプリント配線板を有する。
また、接続板に形成された貫通孔に整流子片の片側端面
を越えて延び接続板と整流子片とを電気的に接続するた
めの接続ピンが貫通している。
装置では、イコライザと整流子とは樹脂で一体化されて
いる。
装置では、イコライザは、複数のプリント配線板を積層
して構成されている。
装置では、接続板は、それぞれ同電位の整流子片同士を
接続した複数の同電位導電層が同一の層に形成されて構
成されている。
装置では、イコライザは、回転子巻線と反対側で整流子
に隣接して配設され、かつ前記整流子の外径よりも小さ
い外径寸法である。
装置では、イコライザは、回転子巻線側で整流子に隣接
して配設され、かつ前記整流子の外径よりも小さい外径
寸法である。
装置では、Pを極対数、Nsを回転子鉄心に形成された
スロット数とし、ブラシと整流子の当たり面におけるブ
ラシ角度をα度、整流子片角度をβ度、整流子片間の角
度をγ度としたとき、 (nβ+(n−1)γ) ≦ (360/(2P)−α) を満たす自然数nに対し、前記イコライザの本数Kを、 (Ns/(n×P))≦K≦(Ns/P) を満足する整数として定めたものである。
形態1について、図1ないし図15を用いて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による回転電機である直
流電動機の全体構成図であり、1はヨーク、2はヨーク
1の内周面に固定された永久磁石、3はヨーク1内に回
転自在に設けられた回転軸、4は回転軸3に固定された
回転子鉄心、5は回転子鉄心4のスロットにエナメル被
覆の銅製の導線が巻回されて構成された回転子巻線、6
は回転子鉄心4の片側に設けられ回転軸3に固定された
整流子、7は整流子6に隣接して設けられ回転軸3に固
定されたイコライザ、8は整流子6の表面を押圧したブ
ラシである。
整流子6は、周方向に等分間隔で複数個配設された整流
子片9と、この整流子片9の内側に設けられ整流子片9
の固定及び整流子片9間の絶縁を行う整流子モールド部1
0とから構成されている。
流子片9の根元部には、整流子片9相互の距離を保つと
共に、整流子片9と整流子モールド部10とを固定する
ための嵌合部11が形成されている。インサートモール
ド成形時に、金型内に注入された樹脂が勘合部11間に
流れ込み、樹脂が固化した後で整流子9を支持する部分
となる。また、整流子モールド部10の内径側には回転
軸3を通す軸穴12が形成されている。即ち、整流子モ
ールド部10は、整流子片9を遠心力から支持する役
割、整流子片9相互の距離を確保する役割とともに、整
流子6を回転軸3に固定する役割も果たしている。
コライザ7を示すものであり、イコライザ7は、絶縁基
板13の上に導体層をエッチング等の加工を施して形成
された接続板14を含むプリント配線板15が複数個積
層されて構成されている。絶縁基板13の周縁部には等
分間隔をおいて貫通孔16が形成されている。この貫通
孔16の数は整流子片9の数に対応しており、この実施
の形態では整流子片数22、4極、スロット数22、重
巻の直流電動機であり、22個の貫通孔16が形成され
ている。接続板14は、常に同電位にあるべき整流子片
9を結ぶようにパターンが形成されている。つまり、互
いに対向した位置に半径外側方向に突出した突出部17
が形成されており、またこの突出部17に貫通孔18が
形成されている。
数個のプリント配線板15を積層してもよいし、一枚の
絶縁板にエッチング加工により複数の接続板を設け、こ
の絶縁板を複数枚積層した後に、打ち抜き加工等により
個々のイコライザ7に分離して形成してもよい。また、
接続板14の厚みtが70μm、接続板14の突出部1
7の幅Wが5mmとすれば、突出部17の断面積は0.
35mm2となり、直径0.7mmの導線とほぼ同程度
の電流容量を確保することができる。
接続板14との接続方法について、図8、図9及び図1
0を用いて説明する。整流子片9には図8に示した如
く、予め丸棒形状の接続用突起10が一体加工により形
成されている。一方、接続板14の貫通孔18、及びこ
の貫通孔18に重なった絶縁基板13の貫通孔16の内
壁面にはそれぞれ導電膜20が形成されている。そし
て、貫通孔18及び貫通孔16が重なって形成されたス
ルーホールに接続用突起19を圧入することにより、整
流子片9と接続板14とは電気的に接続される。
い絶縁基板13の貫通穴16にも接続用突起19が貫通
しており、この接続用突起19は他の接続板14を介し
て同じ電位となるべき整流子片9同士を電気的に接続し
ている。
関係を示している。この実施の形態のイコライザ7は、
11枚の接続板14a〜14kが積層されており、それ
ぞれの接続板14a〜14kはその突出部17が対向し
た位置にある整流子片9同士と電気的に接続されてい
る。なお、接続板14a〜14kの積層順番は任意であ
る。
したように、イコライザ7は、整流子6の側面でかつラ
イザ20と反対側に配置されているので、回転子鉄心4
に回転子巻線5を施す工程において、イコライザ7が巻
線作業の邪魔にならない。また、イコライザ7の外径寸
法は整流子6のブラシ接触面の外径よりも小さいので、
固定子に回転子を組み入れる組立工程において、ブラシ
8を整流子の半径以上に半径外側方向に移動させながら
作業を行う必要が無くなり、電動機の生産性を向上させ
ることができる。
れるものではなく、図12に示したように角棒状の接続
用突起22であってもよい。この場合は、接続用突起2
2の角の部分で部分的に導電膜20と接合することにな
るので、スルーホールに接続用突起22をより簡単に圧
入することができる。
19の挿入後に、ハンダや銅等のロウ付け剤23による
ロウ付け等の手段を用いて接続用突起19をプリント配
線板15に固定してもよい。
に嵌合部11が形成されているが、図14に示す整流子
24を用いてもよい。つまり、この整流子24では、整
流子片25の両端部に鉤形状の係止部26が形成されて
いる。
ト数22の例について示したが、それ以外の極数、スロ
ット数においても適用可能である。例えば、図15に示
したものは、8極24スロットの電動機に適用されたイ
コライザ27のプリント配線板28の正面図であり、同
電位となるべき整流子片が4個ずつ、全部で6組存在す
るため、単一のプリント配線板28の接続板29で4つ
の整流子片が電気的に接続されている。
明の実施の形態2を示すもので、実施の形態1と同一、
または相当部分は同一符号を付して、説明する。
数Nsが22の電動機において、プリント配線板31が
4個積層されて構成されたイコライザ30が用いられて
いる。
31の接続板32aにより整流子片9aと整流子片9l
とが、接続板32bにより整流子片9dと整流子片9o
とが、接続板32cにより整流子片9gと整流子片9r
とが、接続板32dにより整流子片9jと整流子片9u
とがそれぞれ接続されている。
の数については、本来同電位となるべき整流子片9をす
べてと接続するのが望ましいが、必要に応じて省略する
ことができる。
求めるための概念図であり、ブラシ8と整流子片9の当
たり面における平面展開図を表している。
ット数とし、ブラシ8と整流子片9の当たり面における
ブラシ角度をα度、整流子片9の角度をβ度、整流子片
9間の角度をγ度としたとき、 (nβ+(n−1)γ)≦(360/(2P)−α) …(1) を満たす自然数nが、ブラシ8間に存在しうる最大の整
流子片9の数となる。このnに対し、接続板32の数K
を、 (Ns/(n×P))≦K≦(Ns/P) …(2) を満足する整数とすれば、ブラシ8間に存在する整流子
片9の少なくとも1つには接続板32が接続されている
ことになる。
sが22、ブラシ8の数4、4極の電動機について説明
したが、これに限られるものではなく、接続板32の数
Kを(2)式を満足する整数としておけばよい。
(Ns/P)本とするのが一般的であるが、同電位であ
るべき整流子片9間を複数の接続板で接続してもよい。
この場合は、それぞれの接続板の電流容量を小さくする
ことができる。
24側にのみイコライザ7、27、30を配置している
が、これと併せて、反整流子側の回転子巻線の近傍に別
のイコライザを併用してもよい。
形態3の電動機の整流装置の部分拡大図であり、この実
施の形態のイコライザ35では、接続用突起19、22
の代わりに、整流子片9と別体である接続ピン33を用
いている。この接続ピン33は、整流子片9に予め設け
られたピン挿入孔34に対し、ロー付けやハンダ付け、
圧入もしくはネジ止めなどの固定手段を用いて固定され
ている。この接続ピン33の断面形状および機能につい
ては、実施の形態1における接続用突起19、22と同
様であるので説明は省略する。この実施の形態では、整
流子片9と別個の接続ピン33を挿入する構成にしたの
で、接続ピン33の位置決め精度をより向上させること
ができる。また、接続ピン33の断面寸法精度の管理が
容易となり、イコライザ35との接続をより確実にする
ことができる。
明の実施の形態4の電動機の整流装置を示すものであ
り、この実施の形態のイコライザ37は、接続ピン33
と複数個のプリント配線板36とが予め一体化されてい
る。このイコライザ37は整流子6に接続ピン33を介
して連結されており、機械的強度の弱い複数個のプリン
ト配線板36を予めブロック化しており、この状態で整
流子6と結合されるので、生産性が向上する。
形態5の電動機の整流装置を示すもので、この実施の形
態のイコライザ38は、整流子6の軸線方向端部でかつ
ライザ21側に設けている。
流子6と回転子巻線5との間に配置されているが、イコ
ライザ38の外径寸法は整流子6のブラシ接触面の外径
よりも小さく、かつイコライザ38の軸線方向の長さは
短いので、予めイコライザ38と整流子片9とを連結し
た後に回転子鉄心4に導線を巻回して回転子巻線5を巻
装する巻線作業を行った場合でも、巻線作業の容易さは
イコライザを設けない場合と同様である。また、自動巻
線工程の都合上、ライザ21と回転子鉄心4との間の距
離は、回転子巻線5の端部39の長さL以上を要するた
め、整流子6と回転子巻線5の端部39との間には空間
ができてしまうのが通常である。この実施の形態では、
この空間にイコライザ38を配置しており、イコライザ
38の設置に起因して電動機の軸線方向を長くしなけれ
ばならないといったことを防ぐことができる。
形態6の電動機の整流装置を示すもので、この実施の形
態のイコライザ40は、整流子6の軸線方向端部で整流
子6と樹脂で一体化されている。
流子6とが樹脂により一体化されているので、両者は強
固に固定されており、また接続ピンを含め整流子片9間
の絶縁性が向上する上、鉄粉などの異物が混入した場合
でも、イコライザの相間短絡を防ぐことができる。
形態7の電動機の整流装置を示すもので、この実施の形
態のイコライザ41は、絶縁基板43の上に導体層をエ
ッチング等の加工を施して接続板44が形成されたプリ
ント配線板42が複数枚積層されて構成されている。絶
縁基板43の周縁部には等分間隔をおいて貫通孔45が
形成されている。この貫通孔145の数は整流子片9の
数に対応しており、この実施の形態例では整流子片数2
2、4極、スロット数22、重巻の電動機であり、22
個の貫通孔45が形成されている。接続板44は、常に
同電位にあるべき整流子片9を結ぶようにパターンが形
成されている。このパターンは、図においてハッチング
されており、接続板44の周縁部48、中心部49及び
互いに対向した一対の貫通孔46が形成された箇所でか
つ周縁部48と中心部49とを結ぶ渡り部47にそれぞ
れ形成されている。同電位となるべきでない整流子片9
に対応した箇所では導電層は形成されていない。
流子片9間は、接続板44の周縁部48、中心部49及
び渡り部47を通じて電気的に接続されており、通電面
積が増大し、電流容量を増加させることができる。
の実施の形態8の電動機の整流装置を示すもので、この
実施の形態のイコライザ50では、絶縁基板54上に導
体層をエッチング等の加工を施して接続板53が形成さ
れたプリント配線板55が複数枚積層されて構成されて
いる。絶縁基板54の周縁部には等分間隔をおいてかつ
2列に貫通孔52が形成されている。接続板53は、常
に同電位にあるべき整流子片9を結ぶようにパターンが
形成されている。接続板53には各整流子片9に対して
接続ピン51が2本ずつ接続するための貫通孔56が形
成されている。
を増やすことで、接続板53と接続ピン51との接触面
積を広くとることができ、接触部における電流容量を増
加させることができる。
明の実施の形態9の電動機の整流装置を示すもので、こ
の実施の形態のイコライザ57のプリント配線板58
は、絶縁基板59の両面に導体層をエッチング等の加工
を施して接続板61が形成されている。このプリント配
線板58は絶縁板66を介して整流子片9に接続されて
いる。この接続板61は、互いに異なる電位を持つ複数
の同電位導電層60、62、63、64から構成されて
いる。同電位導電層60は、絶縁基板59の表側に配置
された同電位導電層部60a、60bと絶縁基板59の
裏側に配置された同電位導電層部60c、60dとから
構成されている。同電位導電層62は、絶縁基板59の
表側に配置された同電位導電層部62a、62bと絶縁
基板59の裏側に配置された同電位導電層部62c、6
2dとから構成されている。同電位導電層63は、絶縁
基板59の表側に配置された同電位導電層部63a、6
3bと絶縁基板59の裏側に配置された同電位導電層部
63c、63dとから構成されている。同電位導電層6
4は、絶縁基板59の表側に配置された同電位導電層部
64a、64bと絶縁基板59の裏側に配置された同電
位導電層部64c、64dとから構成されている。上記
同電位導電層を構成する各上記同電位導線層部同士は貫
通孔65を介して電気的に接続されている。
に、互いに異なる電位を持つ複数の同電位導電層60、
62、63、64が形成されているので、互いに異なる
電位を持つ数だけのプリント配線板を積層して配置する
必要がなくなる。図27の例では、1つのプリント配線
板58で互いに異なる電位を持つ4組の整流子片9を接
続することができる。これにより、電動機の軸線方向長
さを小さくすることができ、電動機のコンパクト化が可
能である。
発明の実施の形態10の電動機の整流装置を示すもの
で、この実施の形態のイコライザ67のプリント配線板
70は、絶縁基板68に導体層をエッチング等の加工を
施した接続板69が形成されている。そして、このプリ
ント配線板70が積層されてイコライザ67が構成され
ている。この接続板69は、互いに異なる電位を持つ複
数の同電位導電層71〜78から構成されている。ま
た、同電位となるべき整流子片25同士は同電位導電層
71〜78及び貫通孔80を貫通した接続ピン79を通
じて電気的に接続されている。接続ピン79は整流子2
4の半径方向に2列に配置されている。
上に、互いに異なる電位を持つ複数の同電位導電層71
〜78を形成すると共に、同一の整流子片25に複数の
接続ピン79を配置することで、絶縁基板68上での接
続板69のパターンの自由度をより増すことができ、イ
コライザ67の設計自由度が高くなる。
の形態11の電動機の整流装置を示すもので、この実施
の形態のイコライザ82では、積層されたプリント配線
板83を貫通した接続ピン81は整流子片25をも貫通
している。
流子片25を軸線方向に沿って貫通しており、回転子の
回転時に整流子片25が遠心力により半径外側方向に飛
び出すのを抑えることができる。また、回転子の回転時
に整流子片25の中心部が整流子モールド部10から浮
き上がるのを防止することができる。
転子を内周側、固定子を外周側に配置して構成された電
動機について説明したが、この発明の整流装置は、回転
子を外周側、固定子を内周側に配置して構成された電動
機についても適用することができる。また、発電機の整
流装置にも適用することができる。
1に係る回転電機の整流装置によれば、整流子片が多数
周方向に配列された整流子と、前記整流子片に当接した
ブラシと、同電位にあるべき前記整流子片同士を接続し
たイコライザとを備え、前記イコライザは、絶縁基板
と、この絶縁基板上に形成された導電膜からなるととも
に前記整流子片と電気的に接続された接続板とから構成
されたプリント配線板を有するものであるので、小型化
が図れる。また、整流子とイコライザとは別体であるの
で、イコライザは、整流子よりも小さい、適切な電流容
量を設定することができる。また、整流子片の片側端面
には軸線方向に突出した接続用突起が形成されており、
この接続用突起が接続板に形成された貫通孔に電気的に
接続して貫通しているので、少ない部品点数で、プリン
ト配線板の位置決め、及び接続板と整流子片との接続を
簡単に行うことができる。
の整流装置によれば、整流子片が多数周方向に配列され
た整流子と、前記整流子片に当接したブラシと、同電位
にあるべき前記整流子片同士を接続したイコライザとを
備え、前記イコライザは、絶縁基板と、この絶縁基板上
に形成された導電膜からなるとともに前記整流子片と電
気的に接続された接続板とから構成されたプリント配線
板を有するものであるので、小型化が図れる。また、整
流子とイコライザとは別体であるので、イコライザは、
整流子よりも小さい、適切な電流容量を設定することが
できる。接続板に形成された貫通孔に整流子片の片側端
面を越えて延び接続板と整流子片とを電気的に接続する
ための接続ピンが貫通しているので、接続板と整流子片
とは整流子片と独立した接続ピンにより接続されてお
り、接続ピンの加工精度が向上し、またプリント配線板
の位置決め、及び接続板と整流子片との接続を簡単に行
うことができる。
の整流装置によれば、イコライザと整流子とは樹脂で一
体化されているので、機械的強度が向上するとともに、
イコライザの固定に要する工程を低減させることができ
る。
の整流装置によれば、イコライザは、複数のプリント配
線板を積層して構成されているので、接続板の配置パタ
ーンの自由度が増えると共に、それぞれの接続板におけ
る導電面積を増大させることができる。
の整流装置によれば、接続板は、それぞれ同電位の整流
子片同士を接続した複数の同電位導電層が同一の層に形
成されて構成されているので、イコライザの薄型化を図
ることができる。
の整流装置によれば、イコライザは、回転子巻線と反対
側で整流子に隣接して配設され、かつ前記整流子の外径
よりも小さい外径寸法であるので、固定子に回転子を組
み入れる組立工程において、ブラシを整流子半径以上に
半径外側方向に移動させながら作業を行う必要が無くな
り、回転電機の生産性が向上する。
の整流装置によれば、イコライザは、回転子巻線側で整
流子に隣接して配設され、かつ前記整流子の外径よりも
小さい外径寸法であるので、例えば自動巻線機による巻
線工程の妨げとなることなく、回転子鉄心に導線を巻回
することができ、かつ回転電機の軸線方向の長さが短く
てよい。
の整流装置によれば、Pを極対数、Nsを回転子鉄心に
形成されたスロット数とし、ブラシと整流子の当たり面
におけるブラシ角度をα度、整流子片角度をβ度、整流
子片間の角度をγ度としたとき、 nβ+(n−1)γ) ≦ (360/(2P)−α)
を満たす自然数nに対し、前記イコライザの本数Kを、 (Ns/(n×P))≦K≦(Ns/P) を満足する整数として定めたので、イコライザの効果を
損なわない範囲において、イコライザの接続板の個数を
低減することができ、イコライザの軸線方向の長さを短
くすることができ、かつ製造コストを低減することがで
きる。
断面図である。
である。
図である。
る。
線板との接続状態を示す断面図である。
す図である。
図である。
の別の接続状態を示す断面図である。
分断面図である。
ト配線板の正面図である。
流装置の部分拡大図である。
示す図である。
の位置関係を示す図である。
流装置の部分拡大図である。
の斜視図である。
流装置の部分拡大図である。
流装置の部分拡大図である。
線板の正面図である。
流装置の部分拡大図である。
線板の正面図である。
流装置の部分拡大図である。
面図である。
整流装置の部分拡大図である。
面図である。
整流装置の部分拡大図である。
る。
部の斜視図である。
心、5 回転子巻線、6,24 整流子、7,27,3
0,35,37,38,40,41,50,57,6
7,82 イコライザ、8 ブラシ、9,25 整流子
片、10 整流子モールド、13,43,54,59,
68 絶縁基板、14,29,32,44,53,6
1,69 接続板、15,28,31,36,42,5
5,58,70,83 プリント配線板、16,18,
45,46,52,56,65,80貫通孔、17 突
出部、19,22 接続用突起、26 係止部、33,
51,79,81 接続ピン、34 ピン挿入孔、47
渡り部、48 周縁部、49 中心部、66 絶縁
板、60,62,63,64,71〜78 同電位導電
層。
Claims (8)
- 【請求項1】 整流子片が多数周方向に配列された整流
子と、 前記整流子片に当接したブラシと、 同電位にあるべき前記整流子片同士を接続したイコライ
ザと、 を備え、前記イコライザは、絶縁基板と、この絶縁基板
に形成された導電膜からなるとともに前記整流子片と電
気的に接続された接続板とから構成されたプリント配線
板を有し、前記整流子片の片側端面には軸線方向に突出
した接続用突起が形成されており、この接続用突起が接
続板に形成された貫通孔に電気的に接続しつつ貫通して
いる回転電機の整流装置。 - 【請求項2】 整流子片が多数周方向に配列された整流
子と、 前記整流子片に当接したブラシと、 同電位にあるべき前記整流子片同士を接続したイコライ
ザと、 を備え、前記イコライザは、絶縁基板と、この絶縁基板
に形成された導電膜からなるとともに前記整流子片と電
気的に接続された接続板とから構成されたプリント配線
板を有し、前記接続板に形成された貫通孔には整流子片
の片側端面を越えて延び接続板と整流子片とを電気的に
接続するための接続ピンが貫通している 回転電機の整流
装置。 - 【請求項3】 イコライザと整流子とは樹脂で一体化さ
れている請求項1または請求項2に記載の回転電機の整
流装置。 - 【請求項4】 イコライザは、複数のプリント配線板を
積層して構成された請求項1ないし請求項3の何れかに
記載の回転電機の整流装置。 - 【請求項5】 接続板は、それぞれ同電位の整流子片同
士を接続した複数の同電位導電層が同一の層に形成され
て構成されている請求項1ないし請求項4の何れかに記
載の回転電機の整流装置。 - 【請求項6】 イコライザは、回転子巻線と反対側で整
流子に隣接して配設され、かつ前記整流子の外径よりも
小さい外径寸法である請求項1ないし請求項5の何れか
に記載の回転電機の整流装置。 - 【請求項7】 イコライザは、回転子巻線側で整流子に
隣接して配設され、かつ前記整流子の外径よりも小さい
外径寸法である請求項1ないし請求項5の何れかに記載
の回転電機の整流装置。 - 【請求項8】 Pを極対数、Nsを回転子鉄心に形成さ
れたスロット数とし、ブラシと整流子の当たり面におけ
るブラシ角度をα度、整流子片角度をβ度、整流子片間
の角度をγ度としたとき、 (nβ+(−1)γ) ≦ (360/(2P)−α) を満たす自然数nに対し、前記イコライザの本数Kを、 (Ns/(n×P))≦K≦(Ns/P) を満足する整数として定めた請求項1ないし請求項7の
何れかに記載の回転電機の整流装置。
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