JP3543387B2

JP3543387B2 - 回転電機の整流子およびその製造方法

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Publication number: JP3543387B2
Application number: JP25371894A
Authority: JP
Inventors: 雅浩加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JPH08126257A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転電機の整流子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転電機の整流子とその製造方法としては、特開平４−５８７４２に記載されたものがある。これは、先ず図９に斜視図を示すようにフック部１２１を残して打ち抜いた板材を円筒状に曲げ加工し、その筒体１１０の内部に樹脂を注入して図１０に示すように絶縁樹脂部１０３を形成する。しかる後に、筒体１１０の外周面からアンダカット溝１０４を切削して、前記板材を電気的に互いに分離した複数の整流子片１０２に形成して整流子１０１を製作するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記の整流子とその製造方法には、アンダカット加工を必要とするという問題点がある。すなわち、整流子片の数だけ一定の深さで軸線に沿ったアンダカット溝を切って各整流子片を独立させる必要があり、多くの場合その際生じるバリを除去する仕上げ処理も必要とするので、工数が掛かり、費用にも跳ね返ってくるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アンダカット加工を全く施すことなく回転電機の整流子を製作できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転電機の整流子は、円筒状の絶縁樹脂部と該絶縁樹脂部の外周面に周方向へ間隔を隔てて一定角度毎に配設される複数の整流子片とをもつ回転電機の整流子において、各前記整流子片はそれぞれの軸方向の一端側に、前記円筒状絶縁樹脂部から軸方向にはみ出した連結部を切断して形成された切断部を有し、アンダーカット加工無しに各前記整流子片は電気的に独立して配置されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明の回転電機の整流子は、打ち抜き工程、曲げ工程、成形工程および分離工程からなることを特徴とする製造方法により製造される。ここで、打ち抜き工程では、良導体の平板を少なくとも一端又は他端の部分を除いて所定間隔でスリット状に打ち抜き、少なくとも一端又は他端に連結部を残し、一端又は他端が前記連結部で各々連接され、前記スリットを隔てて平行に配列された複数の整流子片を持つ打ち抜き板が形成される。次に、曲げ工程では、前記打ち抜き板を円筒状に曲げ前記連結部が軸方向の少なくとも一端又は他端となり各前記整流子片が間隔を隔てて周方向に配列された筒体が形成される。そして、成形工程では、前記筒体を成形型にインサートして樹脂を成形し、外周面に各前記整流子片が間隔を隔てて周方向に配列固定された円筒状の絶縁樹脂部が成形される。最後に、分離工程では、前記絶縁樹脂部から軸方向にはみ出した前記連結部を切断除去して、アンダーカット加工無しに各該整流子片が分離されて、電気的に独立した整流子片となる。
【０００７】
かような製造方法の成形工程において、円筒状キャビティを形成する内周面に各前記整流子片を収納する凹部を持ち、二つの隣合う前記整流子片を収納する凹部の間は中心方向に凸となっている成形型を使用するとなお良い。こうすれば、できあがった整流子では、隣合う二つの前記整流子片の間に表出する前記絶縁樹脂部の外周面は、前記整流子片の表出している外周面より低い位置にあり、隣合う前記整流子片の間は溝となっている。
【０００８】
また、前記整流子片は整流子片本体とフック部と内爪とからなり、曲げ工程で該フック部は遠心方向に該内爪は中心方向に曲げられて製造された整流子では、該内爪は前記絶縁樹脂部に埋設されて固定される。
【０００９】
【作用】
本発明の回転電機の整流子では、その製造の過程において各整流子片が連結部で連接されて等間隔で配設されているので、これを円筒状に曲げ加工して各整流子を円周方向に等間隔で配設したまま、その内部に絶縁樹脂部を成形して固めることができる。しかるのちに、連結部を除去することにより、各整流子を電気的に独立させることができ、アンダカット加工を全く施すこと無く回転電機の整流子を製作することができる。
【００１０】
ここで隣合う整流子片の間が溝になっている整流子では、絶縁樹脂部の外周面が整流子片の外周面より低い位置にあるので、ブラシが絶縁樹脂部の外周面を擦ることがない。
また、内爪を絶縁樹脂部に埋設すれば、より強固に各整流子片が絶縁樹脂部に固定される。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１の回転電機の整流子の軸方向から見た断面図を図１に示す。本発明の整流子１は、中空円筒状の絶縁樹脂部３と、その外周面に周方向へ間隔を隔てて一定角度毎に配設される複数の整流子片２とを有している。各整流子片２の電機子捲線側の一端からは、整流子片２の本体部分２０から連続した板材で形成されたフック部２１が、図示しない電機子巻線と結線されるため径外側に立ち上がっている。そして、絶縁樹脂部３の外周部が各整流子片２間の間隙を埋めて、各整流子片２間の絶縁を完全にしているとともに、高い遠心力に耐えうるよう強固に各整流子片２を保持している。
【００１２】
この整流子１は、図２に示すように回転電機子１００に取り付けられて機能する。
整流子１外周部に配設された整流子片２は、その本体部分２０の軸方向の両端部において内爪２２，２３を絶縁樹脂部３に埋設されている。内爪２２は整流子片２の本体部分２０から連続する板材で、上記のフック部２１付け根の両側から二本が軸心側へ立ち上がり、軸方向内側へ曲げられて絶縁樹脂部３に埋設されている。一方、内爪２３も整流子片２の本体部分２０から連続する板材で形成され、フック部２１とは反対側の一端から軸心方向へ立ち上がって、内爪２２と対向するように軸方向内側へ曲げられて絶縁樹脂部３内に埋設されている。このような内爪２２，２３によって各整流子片２は、強固に絶縁樹脂部３の外周に固定されている。
【００１３】
一方、フック部２１は整流子片本体部分２０の電機子捲線側の一端から立ち上がって電機子巻線に結線され、これに給電するようになっている。
かかる整流子１は、その軸方向の一端が連結部で連接された打ち抜き板を曲げて円筒状に丸め、その円筒状の整流子片体を成形型にインサートして絶縁樹脂部３を成形し、各整流子片２を間隔を隔てて絶縁樹脂部３の外周面に一体的に固定した後、連結部を一気に除去して各整流子片２を電気的に分離したものである。
【００１４】
前述のような本発明の回転電機の整流子１は、打ち抜き工程、曲げ工程、成形工程および分離工程からなることを特徴とする製造方法により製造される。以下、この製造方法を図３から図４を用いて説明する。
先ず第３図（ａ）に示すように、打ち抜き工程を行う。すなわち、良導体の平板としての銅製の板材を図中上方の他端から図中下方の一端方向に、図中下方の一端部分を除いて所定間隔でスリット状に打ち抜く。つまり、一端に連結部２４を残してスリット２５を打ち抜くことにより、このスリット２５によって生じた一定間隔を隔てて平行に配列された複数の整流子片２を、櫛の歯状に持つ打ち抜き板を形成する。
【００１５】
この時、整流子片２の本体部分２０は長方形のストリップを成しており、その一端は帯状の連結部２４により隣の整流子片２に一体に連結されている。そして整流子片２の他端には、その中心線に沿って後にフック部２１になる一定の幅を持つ部材が伸びており、さらにその両脇には、後に内爪になる部材が前記のフック部２１より短く伸びている。したがって、この打ち抜き板の他端側は、整流子片２の本体部分２０からフック部２１と内爪２２の根元に移行する部分で一段細くなり、さらに内爪２２の終端でもう一段細くなってフック部２１そのものの幅になるというように、２段階で細くなって終端に至っている。
【００１６】
次に第３図（ｂ）に示すように、フック部２１側の内爪２２を各フック部２１の両側からほぼ直角に切り起こす。同様に連結部２４側からも、整流子片２の本体部分２０の中心線に沿って、内爪２３をほぼ直角に切り起こす。この際、内爪２３の切り起こし深さは、スリット２５の切り込み深さと重複するだけ深く切り起こす。この切り起こしにより連結部２４はジグザグになるが、依然として各整流子片２を平行に保持している。以上のような切り起こし加工は、プレス盤を用いて一工程で処理する。
【００１７】
さて次に、曲げ工程を行う。すなわち、前述の打ち抜き板を曲げて、図３（ｃ）に示すように円筒状に丸める。つまり、連結部２４が軸方向の一端となりフック部２１が他端となって、各整流子片２が等間隔を隔てて周方向に配列された筒体（円筒状の整流子片体）１０を、打ち抜き板を丸めて形成する。このとき、各整流子片２も筒体１０の外周に沿って曲率を持つよう一様に曲げる。
【００１８】
そして図４（ａ）および（ｂ）に示すように、軸心方向に切り起こされていた内爪２２，２３を軸方向内側に曲げて、次なる絶縁樹脂部の成形に備える。
次に、絶縁樹脂部３を成形する成形工程を行う。すなわち、前述のように成形された内爪２２，２３を持った筒体１０を円筒状の成形型にインサートし、各整流子片２の本体部分２０の外周面を成形型の内周面に密着させる。しかる後、入れ子をもって回転電機子軸との接合部の空間を形成しつつ、熱可塑性の絶縁性に優れた樹脂を注入して、図４（ｃ）に示すように絶縁樹脂部３をモールド成形する。
【００１９】
そして絶縁樹脂部３が固まったのち、図４（ｃ）に示すように各フック部２１を電機子１の外周側に折り曲げて、図略の電機子捲線との結線に備える。
それとともに、連結部２４を除去する分離工程を行う。すなわち、絶縁樹脂部３から軸方向へはみ出した連結部２４を、一工程で切断して除去する。こうすれば、アンダカット加工無しに各整流子片２は電気的に独立して、整流子１としての機能を果たし得るようになる。
【００２０】
こうしてできあがった整流子１は、絶縁樹脂部３のセレーションの付いた内周面３０を回転電機子１００の軸に係合して装着され、フック部２１で電機子捲線と抵抗溶接等によって接続（フュージング）されて、回転電機の整流子となる。このようにして、整流子１はアンダカット加工を施すこと無く完成するので、加工工数を減らすことができ、その結果整流子の加工コストが下がってより価格競争力のある回転電機を提供できるようになる。また、従来はアンダカットされて樹脂粉混じりの切粉になっていた部分が、スリット状の板金材で回収されるので、材料のリサイクルにも幾分か効果が期待でき、環境とコストの両面に貢献がある。
【００２１】
さらに、整流子片の両端で内爪が絶縁樹脂部に固定されている上、隣合う各整流子片２の間にも絶縁樹脂が充填されている。このため、整流子片２をより強固に保持することができ、より大きな遠心力等の加速度にも耐えうるようになるという効果もある。
（実施例２）
実施例１では、成形工程に用いる雌型の内周面が円形断面であるので、図１に示したように絶縁樹脂部３の外周面は、整流子片２の本体部分２０の外周面と一致している。このことは、整流子１と擦れ合うブラシの磨耗を防ぐという観点からは望ましいが、絶縁樹脂部３の外周面から剥離した樹脂片または樹脂粉がブラシと整流子片２との間に介入する心配がないでは無い。
【００２２】
そこで図５に示すように、前述の絶縁樹脂部を成形する工程で用いる成形型４の円筒状キャビティを形成する内周面に、各整流子片２の本体部分２０を収納する溝状の凹部４１を設け、二つの隣合う整流子片２の本体部分２０を収納するこれら凹部４１の間には、中心方向に凸になっている凸部４２を設ける。
このようにして絶縁樹脂部３の成形工程を行うと、図６に示すように、電機子１の最外周面には整流子片２の本体部分２０の外周面が位置し、これらから一段中心側へ下がったところに絶縁樹脂部３の外周部があって凹部３１を形成する。こうすれば、ブラシが絶縁樹脂部３の外周面に接触することがないので、樹脂粉に起因する接触不良を防ぐことができる。
【００２３】
ところで、ブラシと接触しない部分では凹部３１を形成する必要はない。したがって、図７に示すように凹部３１はブラシと接触する部分のみに形成するに留め、ブラシと接触しないフック部２１側では整流子片２の表面と同一の外周面まで絶縁樹脂部３を充填して耐遠心力を高めることができる。
（実施例３）
以上の実施例では、打ち抜き板を作る際にフック部２１と反対側の一端にのみ連結部２４を設けて各整流子片２を一体に連結していたが、両端に連結部を設けることも可能である。
【００２４】
すなわち図８に示すように、先の実施例と同様に整流子片２の一端を連結部２４で連結してあるほかに、他端つまり各フック部２１の先端部も連結部２６で一体に連結されている打ち抜き板を打ち抜いて、整流子１を製作することもできる。こうすれば、これに続く工程で他端側すなわちフック部２１側で整流子片２が連結部２６に保持されているので、ぶれること無く加工を行うことができ、加工精度の向上や、治具の簡略化が可能になる。
【００２５】
なお連結部２６は、絶縁樹脂部３を先の実施例と同様に成形したのち、フック部２１の先端で一工程で切り落として除去すればよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の回転電機の整流子とその製造方法によれば、従来行われていたアンダカット加工を全く施すことなく整流子を製作できる。したがって、回転電機の整流子の生産性が大いに上がり、生産コストを下げることができるという効果がある。
【００２７】
さらに、隣合う整流子片の間が溝になっている整流子では、ブラシが絶縁樹脂部の外周面を擦ることがないので、樹脂の粉や破片がブラシと整流子の摺動面に付着して起こる不具合を未然に防止できる。
また、内爪を絶縁樹脂部に埋設して強固に各整流子片を固定すれば、各整流子片間の間隙にも樹脂が入り込んで固着性を高めていることと相まって、より高い遠心力に耐える整流子を製作することができる。
【００２８】
なお、敢えて付け加えるならばアンダカットによる切粉が出ず、金属片の形で打ち抜きのスリット部や切り落とされる結合部が回収されるので、材料のリサイクル効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の整流子の軸方向から見た断面図である。
【図２】回転電機子に取り付けられた整流子の半断面図である。
【図３】本発明の整流子の製造工程の前半を示す工程図である。
（ａ）は、整流子片と連結部の打ち抜き板を示す平面図、
（ｂ）は、内爪を切り起こした打ち抜き板を示す平面図、
（ｃ）は、打ち抜き板を丸めた筒体を軸方向から見た図である。
【図４】本発明の整流子の製造工程の後半を示す工程図である。
（ａ）は、筒体から片端の内爪を曲げる工程の断面図、
（ｂ）は、筒体からもう一方の内爪を曲げる工程の断面図、
（ｃ）は、成形工程と分離工程を説明する断面図である。
【図５】実施例２の筒体をインサートした成形型の端面図である。
【図６】本発明の実施例２の整流子の軸方向から見た断面図である。
【図７】本発明の実施例２の整流子の軸に沿った断面図である。
【図８】本発明の実施例３の打ち抜き板の平面図である。
【図９】従来の製造過程にある整流子の斜視図である。
【図１０】従来の整流子の軸方向から見た断面図である。
【符号の説明】
１整流子
１０筒体
２整流子片
２０本体部分
２１フック部
２２内爪（フック部側）
２３内爪（末端側）
２４連結部
２５スリット
２６連結部
３絶縁樹脂部
３０内周面
３１凹部
４成形型
４１凹部
４２凸部
１００回転電機子
１０１整流子
１０２整流子片
１０３絶縁樹脂部
１０４アンダカット溝
１１０筒体
１２１フック部

Claims

円筒状の絶縁樹脂部と該絶縁樹脂部の外周面に周方向へ間隔を隔てて一定角度毎に配設される複数の整流子片とをもつ回転電機の整流子において、
各前記整流子片はそれぞれの軸方向の一端側に、前記円筒状絶縁樹脂部から軸方向にはみ出した連結部を切断して形成された切断部を有し、アンダーカット加工無しに各前記整流子片は電気的に独立して配置されていることを特徴とする回転電機の整流子。
隣合う二つの前記整流子片の間に表出する前記絶縁樹脂部の外周面は前記整流子片の表出している外周面より低い位置にあり、隣合う前記整流子片の間は溝となっている請求項１記載の回転電機の整流子。
各前記整流子片は少なくとも一個の内爪を持ち、該内爪は前記絶縁樹脂部に埋設されている請求項１記載の回転電機の整流子。
良導体の平板を少なくとも一端又は他端の部分を除いて所定間隔でスリット状に打ち抜き、少なくとも一端又は他端に連結部を残し、一端又は他端が前記連結部で各々連接され、前記スリットを隔てて平行に配列された複数の整流子片を持つ打ち抜き板を形成する打ち抜き工程と、
前記打ち抜き板を円筒状に曲げ前記連結部が軸方向の少なくとも一端又は他端となり各前記整流子片が間隔を隔てて周方向に配列された筒体とする曲げ工程と、
前記筒体を成形型にインサートして樹脂を成形し、外周面に各前記整流子片が間隔を隔てて周方向に配列固定された円筒状の絶縁樹脂部を成形する成形工程と、
前記絶縁樹脂部から軸方向にはみ出した前記連結部を切断除去して、アンダーカット加工無しに各該整流子片を分離する分離工程とからなることを特徴とする回転電機の整流子の製造方法。
前記成形型は円筒状キャビティを形成する内周面に各前記整流子片を収納する凹部を持ち、二つの隣合う前記整流子片を収納する凹部の間は中心方向に凸となっている請求項４記載の回転電機の整流子の製造方法。
前記整流子片は整流子片本体とフック部と内爪とからなり、前記曲げ工程で該フック部は遠心方向に該内爪は中心方向に曲げられる請求項４記載の回転電機の整流子の製造方法。