JP3697043B2

JP3697043B2 - モータ用整流子及びその製造方法

Info

Publication number: JP3697043B2
Application number: JP34801297A
Authority: JP
Inventors: 勉夏原; 富男山田; 四郎山口; 順治清水; 誠星加
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2017-12-17
Also published as: JPH11187623A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ用整流子及びその製造方法に関し、詳しくは整流子を構成する複数のセグメントのうち、各々対向するセグメント同士を短絡させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のモータ用整流子として実公昭５８−５６５７８号公報、特公昭４９−１２５２２号公報に記載されているものが知られている。図１４は３極のロータ鉄心２２と４極のマグネット２１と整流子１′とを備えた直流モータを示し、図１５は６極のロータ鉄心２２と４極のマグネット２１と整流子１′とを備えた直流モータを示している。これら整流子１′は、６枚のセグメント３に分割されており、コイル等の渡り線９０の端部をセグメント３のライザ部４０に接続固定することによって、各々対向するセグメント３間を短絡させている。図中の８０はカーボンブラシである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のように整流子１′のセグメント３同士を渡り線９０を用いて短絡させる方法にあっては、渡り線９０同士が接触してレアショートが発生するという品質上の問題があり、また、セグメント３内部での渡り線９０の線処理及び接合に手間がかかり、作業に多くの時間がかかり、加工費用が高くつくという問題もある。さらに、渡り線９０の渡り線スペースを確保しなければならず、モータ７のサイズが大きくなるという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記従来例に鑑みてなされたもので、従来の渡り線の線処理及び接合工数を削減して、作業時間を大幅に短縮できると共に、レアショートの発生防止を図ることができ、さらに従来の渡り線スペースを無くして、セグメントが外部に大きく膨らむのを防止できるようにしたモータ用整流子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、２ｎ個（ｎは２以上の整数）のセグメント３を筒状に配置してセグメント金具２を構成し、各々対向するセグメント３同士をセグメント金具２内部で短絡させて成るモータ用整流子であって、対向する２つのセグメント３に接合される接合部６とこれら接合部６同士を連結する連結部５とが一体となった短絡部材４を形成し、セグメント金具に短絡部材４の接合部６を圧入により仮止めするための孔部２１又は凹部２３を設け、この孔部２１又は凹部２３にて仮止めされた短絡部材４をセグメント金具２に接合して成ることを特徴としており、このように構成することで、接合部６と連結部５とが一体形成された短絡部材４をセグメント金具２内部に嵌め込んで接合するだけで、セグメント３同士の短絡が簡単にでき、従来の渡り線による線処理及び接合工数を削減できると共に、短絡部材４をセグメント金具２内部に配置することで、鉄心コイル２６との接触もなく、レアショートの発生を防止でき、また従来の渡り線スペースも必要ないので、整流子１が外部に大きく膨らむのを防止できる。さらに短絡部材４を接合する前に短絡部材４の接合部６をセグメント金具２に圧入により仮止めすることによって、短絡部材４の仮止めがワンタッチででき、仮止めに時間をかけることなく溶接を開始でき、作業時間が長くなるのを防止でき、さらに接合作業が容易になると共に、接合精度を高めることができる。
【０００６】
また本発明は、２ｎ個（ｎは２以上の整数）のセグメント３を筒状に配置してセグメント金具２を構成し、各々対向するセグメント３同士をセグメント金具２内部で短絡させて成るモータ用整流子の製造方法であって、対向する２つのセグメント３に接合される接合部６とこれら接合部６同士を連結する連結部５とが一体となった短絡部材４を形成し、この短絡部材４の接合部６をセグメント金具２に設けた孔部２１又は凹部２３に圧入することにより短絡部材４をセグメント金具２に仮止めした後に、短絡部材４の接合部６を溶接して成ることを特徴としており、このように短絡部材４を溶接する前に短絡部材４の接合部６をセグメント金具２に圧入により仮止めすることによって、短絡部材４の仮止めがワンタッチででき、仮止めに時間をかけることなく溶接を開始でき、作業時間が長くなるの
を防止でき、さらに溶接作業が容易となり、溶接精度が高められる。
【０００７】
また、上記短絡部材４をセグメント金具２に仮止めした後にこの短絡部材４の接合部６を溶接する工程を、各短絡部材４ごとに繰り返して成るのが好ましく、このように構成することで、絶縁材を充填する前に各短絡部材４をセグメント金具２にそれぞれ固定でき、絶縁材を充填するときの成形圧力等で各短絡部材４が位置ずれするのを確実に防止できる。
【０００８】
上記セグメント金具２と短絡部材４とが銅を主成分とする材料で構成され、セグメント金具２と短絡部材４にめっきを施した後に、接合部６を抵抗溶接して成るのが好ましく、このように銅製のセグメント金具２と短絡部材４にめっきを施すことによりその溶接強度を増すことができる。
【０００９】
上記短絡部材４の接合部６に凸部２４を形成し、この接合部６とセグメント金具２とを抵抗溶接又は超音波溶接して成るのが好ましく、このように構成することで、短絡部材４の接合部６に凸部２４を形成するという簡単な構造で、溶接エネルギーを一点に集中させることができる。
【００１０】
上記セグメント金具２の接合部６に凸部２５を形成し、この接合部６と短絡部材４とを抵抗溶接又は超音波溶接して成るのが好ましく、このように構成することで、セグメント金具２の接合部６に凸部２５を形成するという簡単な構造で、溶接エネルギーを一点に集中させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の基本概念を説明する。
【００１２】
直流モータ７は、図２に示すように、鉄心コイル２６が巻かれたロータ鉄心２２に対向してマグネット２１が配設されている。本実施形態では、周方向に４極がＮ極とＳ極とが交互に着磁されているマグネット２１がケース２０に固定されている。マグネット２１にギャップをもって対向する位置に３極の磁極を持つロータ鉄心２２が回転自在に配設されている。このロータ鉄心２２のセンターには軸が圧入されており、軸の両端は軸受２５（又はベアリング）によって回転自在に支持されている。図中の６０は軸受台を兼ねるハウジングである。ロータ鉄心２２の鉄心コイル２６は軸に固定された整流子１に接続されている。整流子１の外周面には周方向に約９０°の間隔をあけて一対のカーボンブラシ２４（陽極ブラシと陰極ブラシ）が配置されており、各ブラシを整流子１に摺接させることによって、ブラシから整流子１への通電が行われるようになっている。なお図２の実施形態では、３極のロータ鉄心２２と４極のマグネット２１から成る直流モータ７を示しているが、もちろんこれに限定されるものではなく、例えば６極のロータ鉄心２２と４極のマグネット２１との組み合わせ、或いはそれ以外の組み合わせであってもよい。図中の２７はファン、２９はブラシホルダである。
【００１３】
整流子１は、短絡部材４が接合されたセグメント金具２に合成樹脂などの絶縁材を同時成形することによって得られるものである。セグメント金具２は、例えば図１、図３に示すように、６個のセグメント３に分割されており、セグメント金具２内部に接合された短絡部材４により各々対向するセグメント３間が短絡されている。なお、セグメント３の数は６個に限られず、２ｎ（ｎは２以上の整数）であればよい。図３中の１１はライザ部、５０はフック部である。
【００１４】
短絡部材４は、導電材から成り、図４に示すように、対向する２個のセグメント３にそれぞれ接合される２つの接合部６とこの２つの接合部６同士を連結する連結部５とが一体に形成されている。連結部５はリング状に形成されており、接合部６は連結部５の相対向する２箇所からそれぞれ立設されており、接合部６の上端部は外側に突出してセグメント３の上端部に接合されるものであり、本実施形態では３つの短絡部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）が周方向に６０°ごとに位置ずれしてセグメント金具２に各々接合されるようになっている。また図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、短絡部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）の高さＨ1 〜Ｈ3 はそれぞれ異なっており、このように高さ方向に寸法差を設けることによって、各短絡部材４同士が互いに接触しないようにしてある。
【００１５】
図６は整流子１の製造工程の一例を示しており、プレス加工によって得られたセグメン
ト金具２及び短絡部材４をメッキ加工後に短絡部材４の折り曲げ加工、溶接等を経て得られたセグメント組立品を金型内にセットして合成樹脂を同時成形し、その後外径切削加工等を施すようにしている。もちろん、この製造工程に限られるものではない。
【００１６】
しかして、図５に示すように、高さ方向に寸法差を持たせた３つの短絡部材４をセグメント金具２内部にそれぞれ嵌め込んで、各短絡部材４の接合部６をセグメント金具２に溶接することにより、短絡部材４を介して各々対向する２つのセグメント３同士を短絡させることができ、その後、セグメント金具２の内部に絶縁材９を充填することにより、図１に示す整流子１が得られる。
【００１７】
ここで、対向するセグメント３，３間を短絡させるための短絡部材４をセグメント３の内側に接合することによって、従来のような渡り線の線処理が不要となり、しかも、従来のような渡り線同士が接触するという問題もなくなり、レアショートの発生を防止できると共に、短絡部材４をセグメント金具２に接合するだけでよいので、接合工数を大きく削減でき、作業時間を大幅に短縮することができる。さらに、短絡部材４はリング状の連結部５から２つの接合部６を突出して形成されているので、短絡部材４をセグメント金具２内部に配置した場合でも、セグメント金具２が外側に大きく膨らむのを防止でき、モータのサイズを小さくすることができる。
【００１８】
本発明の実施形態を説明する。図８に示す短絡部材４の接合部６に孔部２１を設け、図７に示すセグメント金具２の上端部に凸部２２を設け、凸部２２を孔部２１に圧入するようにして短絡部材４をセグメント金具２に仮止めし、その後、カシメ又は溶接により短絡部材４を接合させるものである。また、図１０に示す短絡部材４の接合部６を図９に示すセグメント金具２の上端部に設けた凹部２３に圧入して仮止めした後に、接合部６とセグメント金具２とを溶接等により接合させるようにしてもよいものである。いずれの場合も、３つの短絡部材４を溶接する前にセグメント金具２に対して仮止めすることによって、溶接作業が容易になると共に、溶接精度を高めることができるようになる。
【００１９】
図１１は更に他の実施形態を示している。本実施形態では、セグメント金具２と短絡部材４を銅又は銅を主成分とする材料で構成し、両者を溶接により接合する場合において、セグメント金具２及び短絡部材４にそれぞれに亜鉛めっきを施し、短絡部材４の接合部６をセグメント金具２の凹部２３に圧入して仮止めした後に、溶接電極１００間にセグメント金具２と接合部６とを挟んで抵抗溶接する場合を示しており、このように抵抗溶接で接合することにより接合強度を増すことができ、接合の信頼性向上を図ることができる。
【００２０】
図１１の変形例として、図１２に示すように、高さ方向に寸法差を持った短絡部材４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）の接合部６に凸部（プロジェクション）２４を形成し、この接合部６と短絡部材４とを抵抗溶接又は超音波溶接により接合するようにしてもよい。また、短絡部材４の接合部６の下面をフラットに形成し、一方、セグメント金具２の上端部に図１３に示す凸部（プロジェクション）２５を形成して、接合部６と短絡部材４とを抵抗溶接又は超音波溶接により接合するようにしてもよいものである。ここで、銅製のセグメント金具２と短絡部材４とを抵抗溶接又は超音波溶接する際に、銅の熱伝導率が高いために、高エネルギーが必要となるが、図１２のように短絡部材４の接合部６に凸部２４を形成したり、或いはセグメント金具２の接合部６に凸部２５を形成するという簡単な構造で、エネルギーを一点に集中させることができ、接合強度を増すことができるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明は、２ｎ個（ｎは２以上の整数）のセグメントを筒状に配置してセグメント金具を構成し、各々対向するセグメント同士をセグメント金具内部で短絡させて成るモータ用整流子であって、対向する２つのセグメントに接合される接合部とこれら接合部同士を連結する連結部とが一体となった短絡部材を形成し、セグメント金具に短絡部材の接合部を圧入により仮止めするための孔部又は凹部を設け、この孔部又は凹部にて仮止めされた短絡部材をセグメント金具に接合して成るから、接合部と連結部とが一体形成された短絡部材をセグメント金具内部に嵌め込んで接合することで、セグメント同士の短絡が簡単にできると共に、レアショートの発生を防止でき、品質上の問題が生じなくなると共に、従来の渡り線の線処理及び接合工数を削減できるので、作業時間を大幅に短縮（従来比５０％）できる。さらに接合部と連結部とが一体形成された短絡部材をセグメント金具に接合することによって、従来の渡り線スペースを無くして、セグメントが外部に大きく膨らむのを防止でき、モータのサイズを小さくできるという効果を得ることができる。さらに短絡部材を接合する前に短絡部材の接合部をセグメント金具に圧入により仮止めすることによって、短絡部材の仮止めがワンタッチででき、仮止めに時間をかけることなく溶接を開始でき、作業時間が長くなるのを防止できるものであり、さらに接合作業が容易になると共に、接合精度を高めることができる。
【００２２】
また請求項２記載の発明は、２ｎ個（ｎは２以上の整数）のセグメントを筒状に配置してセグメント金具を構成し、各々対向するセグメント同士をセグメント金具内部で短絡させて成るモータ用整流子の製造方法であって、対向する２つのセグメントに接合される接合部とこれら接合部同士を連結する連結部とが一体となった短絡部材を形成し、この短絡部材の接合部をセグメント金具に設けた孔部又は凹部に圧入することにより短絡部材をセグメント金具に仮止めした後に、短絡部材の接合部を溶接して成るから、従来の渡り線の線処理及び接合工数を削減して、作業時間を大幅に短縮できると共に、レアショートの発生防止を図ることができると共に、従来の渡り線スペースを無くして、セグメントが外部に大きく膨らむのを防止でき、さらに短絡部材を溶接する前に短絡部材の接合部をセグメント金具に圧入により仮止めすることによって、短絡部材の仮止めがワンタッチででき、仮止めに時間をかけることなく溶接を開始できるので作業時間が長くなるのを防止でき、さらに溶接作業が容易になると共に、溶接精度を高めることができる。
【００２３】
また請求項３記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、短絡部材をセグメント金具に仮止めした後にこの短絡部材の接合部を溶接する工程を、各短絡部材ごとに繰り返して成るから、絶縁材を充填する前に各短絡部材をセグメント金具にそれぞれ固定でき、絶縁材を注入するときの成形圧力等で各短絡部材が位置ずれするのを確実に防止でき、整流子の品質向上を図ることができる。
【００２４】
また請求項４記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、セグメント金具と短絡部材とが銅を主成分とする材料で構成され、セグメント金具と短絡部材にめっきを施した後に、接合部を抵抗溶接して成るから、銅製のセグメント金具と短絡部材にめっきを施すことによりその溶接強度を増すことができ、接合の信頼性向上を図ることができる。
【００２５】
また請求項５記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、短絡部材の接合部に凸部を形成し、この接合部とセグメント金具とを抵抗溶接又は超音波溶接して成るから、短絡部材の接合部に凸部を形成するという簡単な構造で、溶接エネルギーを一点に集中させることができ、接合強度を容易に向上させることができる。
【００２６】
また請求項６記載の発明は、請求項２記載の効果に加えて、セグメント金具の接合部に凸部を形成し、この接合部と短絡部材とを抵抗溶接又は超音波溶接して成るから、セグメント金具の接合部に凸部を形成するという簡単な構造で、溶接エネルギーを一点に集中させることができ、接合強度を容易に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本概念を示し、（ａ）はセグメント金具と短絡部材の接合状態を説明する平面図、（ｂ）は（ｃ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は整流子の下面図である。
【図２】（ａ）は同上のモータの内部構造の説明図、（ｂ）はモータの側面断面図である。
【図３】（ａ）は同上のセグメント金具の平面図、（ｂ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は整流子の下面図、（ｄ）は（ｃ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】（ａ）は同上の短絡部材の平面図、（ｂ）〜（ｄ）は短絡部材の側面図である。
【図５】同上の短絡部材とセグメント金具の分解斜視図である。
【図６】同上の整流子の製造工程図である。
【図７】本発明の一実施形態を示し、（ａ）はセグメント金具の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図８】（ａ）は図７のセグメント金具に接合される短絡部材の平面図、（ｂ）〜（ｄ）は短絡部材の側面図である。
【図９】更に他の実施形態を示し、（ａ）はセグメント金具の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図１０】（ａ）は図９のセグメント金具に接合される短絡部材の平面図、（ｂ）〜（ｄ）は短絡部材の側面図である。
【図１１】更に他の実施形態を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は更に他の実施形態の短絡部材の平面図、（ｂ）〜（ｄ）は短絡部材の側面図である。
【図１３】更に他の実施形態を示し、（ａ）はセグメント金具の平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
【図１４】従来の渡り線の線処理を説明する図である。
【図１５】他の従来の渡り線の線処理を説明する図である。
【符号の説明】
１整流子
２セグメント金具
３セグメント
４短絡部材
５連結部
６接合部
２１孔部
２３凹部
２４，２５凸部

Claims

２ｎ個（ｎは２以上の整数）のセグメントを筒状に配置してセグメント金具を構成し、各々対向するセグメント同士をセグメント金具内部で短絡させて成るモータ用整流子であって、対向する２つのセグメントに接合される接合部とこれら接合部同士を連結する連結部とが一体となった短絡部材を形成し、セグメント金具に短絡部材の接合部を圧入により仮止めするための孔部又は凹部を設け、この孔部又は凹部にて仮止めされた短絡部材をセグメント金具に接合して成ることを特徴とするモータ用整流子。
２ｎ個（ｎは２以上の整数）のセグメントを筒状に配置してセグメント金具を構成し、各々対向するセグメント同士をセグメント金具内部で短絡させて成るモータ用整流子の製造方法であって、対向する２つのセグメントに接合される接合部とこれら接合部同士を連結する連結部とが一体となった短絡部材を形成し、この短絡部材の接合部をセグメント金具に設けた孔部又は凹部に圧入することにより短絡部材をセグメント金具に仮止めした後に、短絡部材の接合部を溶接して成ることを特徴とするモータ用整流子の製造方法。
短絡部材をセグメント金具に仮止めした後にこの短絡部材の接合部を溶接する工程を、各短絡部材ごとに繰り返して成ることを特徴とする請求項２記載のモータ用整流子の製造方法。
セグメント金具と短絡部材とが銅を主成分とする材料で構成され、セグメント金具と短絡部材にめっきを施した後に、接合部を抵抗溶接して成ることを特徴とする請求項２記載のモータ用整流子の製造方法。
短絡部材の接合部に凸部を形成し、この接合部とセグメント金具とを抵抗溶接又は超音波溶接して成ることを特徴とする請求項２記載のモータ用整流子の製造方法。
セグメント金具の接合部に凸部を形成し、この接合部と短絡部材とを抵抗溶接又は超音波溶接して成ることを特徴とする請求項２記載のモータ用整流子の製造方法。