JP3766129B2

JP3766129B2 - 電動機用の回転子

Info

Publication number: JP3766129B2
Application number: JP30263995A
Authority: JP
Inventors: チンシクラウジェームズ; プンホーセウン
Original assignee: ジョンソンエレクトリックソシエテアノニム
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2015-11-21
Also published as: CZ286964B6; CN1134058A; EP0714159A3; EP0714159B1; KR960019913A; ES2128670T3; JPH08228458A; PL178956B1; BR9505510A; EP0714159A2; US5717270A; CN1055800C; DE69508040T2; PL311469A1; DE69527993D1; EP0863602A1; CZ305795A3; IN185776B; GB9423689D0; DE69527993T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機用の回転子に係り、より詳細には、電気的ノイズを抑制するためにキャパシタを組み込んだ小型永久磁石直流（ＰＭＤＣ）電動機用の回転子に係る。
【０００２】
【従来の技術】
小型のＰＭＤＣ電動機において主たる電気的ノイズ源は整流子である。ブラシがあるセグメントから別のセグメントへ移動するときに、スパークが生じて電気的ノイズを発生すると共に、整流子及びブラシの摩耗を増加させる。これらスパークを抑制することにより、ノイズレベルを減少し、電動機の使用寿命を延ばすことができる。これらスパークを抑制するために、回転子の巻線を整流子に接続するのに使用されるタングに通常は半田付けすることによってバリスタ又は抵抗リングが整流子に取り付けられる。これについては、例えば、ＧＢ２２０２６８８を参照されたい。或いは又、ノイズが電動機の電源に伝達されるのを抑制するために、通常は電動機のエンドキャップの内側又はブラシ取付プレートにおいて電動機の端子にキャパシタ及び／又はチョークが接続されてもよい。
【０００３】
しかしながら、回転子の巻線にキャパシタを直接的に接続することにより良好なノイズ抑制が達成されている。キャパシタは、一方のリードが一緒に接続されてスター点を形成し、そして他方のリードが各整流子タングに接続され、キャパシタの数と回転子の極数は等しい。既知の構成がＧＢ２２４６９１３に開示されており、この場合、キャパシタは、回転子の巻線トンネル内に配置された電解型キャパシタであり、そのスター点は、回転子の反対端において整流子に接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これは、一応満足に機能するが、幾つかの欠点がある。これは、自動組立に特に適しておらず、そしてキャパシタのサイズは大きいので、巻線トンネルが巻線で比較的いっぱいになる場合はこの技術を使用することができない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スター点接続リングと整流子の端子部分との間にチップキャパシタが接続された巻線型回転子を提供することによりこれらの問題を解消する。
【０００６】
従って、本発明は、シャフトと、該シャフトに取り付けられた整流子と、多数の極を形成する電機子コアと、上記極の周りに巻かれそして整流子に接続された巻線と、ノイズ抑制手段とを備えた電動機用の回転子であって、上記整流子は、整流子ベースに取り付けられた複数の整流子セグメントを有し、これらセグメントは、ブラシにスライド接触する接触部分と、巻線に接続するための端子部分とを有し、更に、上記ノイズ抑制手段は、第１及び第２の端子面を各々有する複数のチップ型キャパシタを備え、各々の第１端子面は各整流子セグメントに接続されそして各々の第２端子面は電気的に一緒に接続されてスター点接続を形成するような回転子を提供する。
【０００７】
チップ型キャパシタを使用することにより、巻線トンネルが回転子の巻線によって実質的に完全に占有されたときでも、回転子に取り付けられたキャパシタを用いることにより優れたノイズ抑制性能を実現することができる。
【０００８】
第２の端子面は、導電性リングによって一緒に接続されるのが好ましい。このリングは、例えば、黄銅のようなシート材料、ＰＣ基板、導電性ゴムリング又はストリップ、或いはある長さの弾力性ワイヤから形成される。リングを弾力性ワイヤで形成することにより、ワイヤの弾力性を利用してキャパシタの位置保持を助成しながらキャパシタを整流子セグメントに半田付けすることができる。実際に、ある構成においては、リングの弾力性の押しつけは、キャパシタと整流子セグメント及び／又はリングとの間に良好な電気的接触を維持するに充分であって半田付けの必要性を回避するが、キャパシタをリングに半田付けすることは、ある実施形態では組立の助けとなる。
【０００９】
キャパシタを整流子セグメントの端子部分に接続することにより、整流子／回転子の長さを最小に維持することができる。
【００１０】
好ましくは、端子部分は、回転子巻線に接続するために絶縁被覆に食い込んで機械的に接続する形式の端子で形成され、そして整流子ベースの冠部分に受け入れられる。これは、回転子の構造を半田不要にすることができる。キャパシタを整流子ベースに形成されたくぼみ又は開口に配置することによりチップキャパシタを確実に配置することができ、これらくぼみ又は開口は、リングのための配置手段も構成する。これらのキャパシタは、端子の半径方向外方に配置されるのが理想的である。
【００１１】
キャパシタは、軸方向又は半径方向に向けられ、そして端子部分にフィンガが形成されて、軸方向又は半径方向のいずれかにおいてキャパシタの第１端子面に接触するように配置される。整流子ベースにセグメントを保持するのに保持リングが使用される場合には、この保持リングは、キャパシタを整流子セグメントに接触するようにも保持する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。図１及び２には、回転子２０の上半分が示されている。回転子２０は、シャフト２１を備え、複数の積層された電機子積層体より成る電機子コア２２がシャフトに取り付けられる。電機子コアの周りには回転子巻線２３が巻き付けられ、巻線型電機子極を形成する。
【００１３】
電機子コア２２に隣接してシャフト２１には整流子３０が固定される。整流子は、整流子ベース３１と、多数の整流子セグメント３２と、保持リング３３とを備えている。整流子ベースは、フェノール又はナイロンのような適当なプラスチック材料で成形されたもので、セグメント支持部分３４、カラー３５及びスペーサ部分３６を有する。スペーサ部分３６は、電機子コア２２に当接し、整流子セグメント３２を電機子コアから軸方向に離間させる。整流子セグメント３２は、保持リング３３によって整流子ベースに保持される。
【００１４】
整流子セグメントは、電動機のカーボンブラシとスライド接触するためのスライド部分３７と、電機子巻線２３の接続部分２４が接続される端子部分３８とを有している。図１ないし６において、整流子の端子部分は、溶接可能な形式のもので、電機子コアから離れる方に向いたＵ字型のタング３９を有し、図１に示すように、電機子コア２２の巻き付け中に巻線２３の接続部分２４がタングの周りでループにされる。
【００１５】
回転子が巻かれると、タング３９に熱及び圧力を加えてタング３９を接続部分２４上でつぶしそしてタングに接触する巻線ワイヤの部分から絶縁被覆を除去するという熱間鍛造プロセスにより巻線が整流子に電気的に接続される。この鍛造中にタング３９はカラー上に置かれて支持される。従って、タング３９は、図２及び３に示されたものと同様の形態になる。
【００１６】
整流子は、回転子の極数に対応するセグメントの数を有するが、明瞭化のために１つしか示してない。以上に述べた回転子の構造は、公知である。
【００１７】
図２において、ノイズ抑制装置が整流子のタングの周りに取り付けられて示されている。ノイズ抑制装置４０は、図３及び４に更に明確に示されている。
【００１８】
ノイズ抑制装置４０は、導電層４２を支持する非導電性材料の環状基板４１を備え、導電層４２は、基板４１上に形成された例えば銅の膜である。導電層は、基板に対して９０°で延びてチップ型キャパシタ４４に半田付けされる多数のフィンガ４３を有している。各キャパシタ４４は、２つの端子面４５及び４６を有し、そしてその端子面４５において１つのフィンガ４３に半田付けされることにより基板に支持される。キャパシタの他方の端子面４６は、各整流子タングに半田付けされる。図３及び４の実施形態において、回転子の極数に対応するように各整流子セグメントごとに１つづつ３つのキャパシタが存在する。各キャパシタが導電層４２に接続されると、この層は、各キャパシタの一方の端子４５を一緒に接続するスター点接続リングを形成すると共に、整流子を経て電機子巻線とスター接続を形成する。図３において、整流子のベース３１は、スペーサ部分の端に形成された小さな突起３６’を有し、これは電機子コアのくぼみ（図示せず）と共働して、整流子をシャフト上で電機子コアに対して正しく方向付けし、所望の整流角を確保する。
【００１９】
図５及び６は、ノイズ抑制装置４０の基板４１及び導電層４２が弾力性のワイヤリング４７に置き換えられた若干の変形を示している。キャパシタ４４は、その外側の端子面４５においてワイヤリングに直接半田付けされると共に、その内側の端子面４６において整流子タング３９に直接半田付けされる。キャパシタをワイヤリング４７に最初に半田付けすることにより、リングの弾力性を利用してキャパシタをタングに接触するよう押しつけ、半田付けの助けとすることもできるし又はある構成においては半田付けの必要性を回避することもできる。キャパシタがタングに半田付けされない用途においては、迅速な速度変化のもとでキャパシタの保持を強化するために少量の柔軟な接着剤を使用してもよい。
【００２０】
図７ないし１２は、米国特許第４，５８４，４９８号に開示されたような機械的接続又は無半田型の整流子を示す。この形式の整流子においては、整流子のベースが、前記のようにセグメント支持部分３４及びスペーサ部分３６を有する。しかしながら、カラー３５が冠５０に代えられている。この冠は、整流子セグメント３２の端子部分３８を受け入れるためのくぼみ５１と、整流子セグメント３２に接続するために巻線２３の接続部分２４を受け入れるスロット５２とを有している。
【００２１】
更に、冠は、チップ型キャパシタ４４を受け入れるために端子くぼみ５１の半径方向外方に更に別のくぼみ５３を有している。キャパシタくぼみ５３の上部には、ワイヤリング４７を受け入れるためのスロット５４がある。キャパシタ４４は、キャパシタくぼみ５３に軸方向に入れられ、そしてワイヤリングがキャパシタの端子面４５に弾力でのせられる。図示されたように、ワイヤリング４７は、端子面４５の半径方向外縁に弾力でのせられるが、もちろん、ワイヤリングは、図５及び６の実施形態と同様に端子面４５に半田付けすることもできる。但し、キャパシタは軸方向に延びそしてワイヤリング４７を受け入れるようにキャパシタくぼみ５３に適当な変更がなされる。キャパシタ４４は、保持リング３３がもし取り付けられれば、これによって助成されて整流子セグメントによりキャパシタくぼみ５３に保持される。
【００２２】
整流子セグメント３２は、図９に明確に示すように、前記と同様にスライド部分３７を有するが、端子部分３８は、機械的な接続即ち絶縁被覆に食い込む接続形式の端子５５が形成されている。この端子５５は、冠の端子くぼみ５１の１つに受け入れられる。端子は、上部が開いたボックス状のもので、２つの側面に沿って前面を貫通して切られたスロット５６を有している。このスロット５６は、端子の前面の方が側面よりも巾が広くなっていて、端子５５が冠５０に挿入されるときに巻線２３の接続部２４を支持するために端子くぼみ５１内に形成されたアンビル５７を受け入れる。スロット５６は、端子５５が挿入されるときに接続部２４にまたがってこれを把持すると同時に、ワイヤの絶縁被覆に切り込んで、ワイヤと電気的接触する。
【００２３】
フィンガ５８は、端子５５の後壁から半径方向に延びて、各キャパシタ４４に接触する。図７に示されたように、保持リング３３は、セグメントを整流子のベースに保持すると同時に、フィンガ５８を支持する。端子に形成されたとげ５９は、くぼみ５１の壁に係合し、いったん取り付けられた端子が冠から引き抜かれるのを防止する。整流子セグメント３２は、図７に示すように、これらセグメントをベース３１に取り付けることによってベースに固定され、次いで、矢印Ａで示された方向に移動されて、端子５５を冠５０のくぼみ５１に挿入する。
【００２４】
保持リング３３は、明瞭化のために図８から削除されており、従って、フィンガ５８はキャパシタ４４の端子面４６に接触するように半径方向に延びることが明らかである。
【００２５】
図１０は、図９の端子セグメント３２を形成するためのブランクを示す。このブランク６０は、ベリリウム銅のような適当な材料のシートから切断され、５つの折れ目線６１に沿って折り返されて、図９の整流子セグメントを形成する。スライド部分３７は、組み立てられた整流子のスライド部分が樽状の円筒状スライド接触面を形成するように成形中にカーブされる。
【００２６】
図１１及び１２の実施形態は、キャパシタ４４が半径方向に延びる以外は図７及び８と同様である。この構成においては、フィンガ５８は、軸方向に延びてキャパシタくぼみ５３に入るように曲げられる。キャパシタくぼみは前面及び半径方向外面が開いているか、又は単に半径方向外面がワイヤリング４７を受け入れるスロットを有している。前記したように、ワイヤリングは端子外面４５に半田付けされてもよいし、又は冠によって適当に案内される場合には、直接電気的接触するようにバネ付勢されると同時に、キャパシタをその端子内面４６を介して整流子セグメントのフィンガ５８と半径方向に接触するよう弾力で押しやり、これにより、完全に半田不要なノイズ抑制整流子組立体を形成できる。
【００２７】
上記した実施形態には種々の変更をなすことができ、これには、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲内に入る全ての変更が含まれる。例えば、ワイヤリングはキャパシタに半田付けされてもされなくてもよく、そしてキャパシタは、整流子セグメントに半田付けされてもされなくてもよい。上記実施形態では、キャパシタは、整流子セグメントの端子部分の上に半径方向に配置されて示されたが、もしスペースが許せば、キャパシタは、整流子セグメントのスライド部分又はその上に取り付けることもできるし、或いは冠の端子くぼみ内に収容することもできる。説明を明瞭化するために、３スロットの回転子及び整流子を説明したが、他の構成の回転子を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転子の上半分の側面図で、回転子巻線を固定する前の溶接可能な整流子を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態により回転子巻線を固定しそしてノイズ抑制手段を取り付けた後の図１の整流子を示す概略側面図である。
【図３】図２の整流子の拡大断面図で、ノイズ抑制手段の接続を示す図である。
【図４】図３の整流子組立体の端面図である。
【図５】別の実施形態のノイズ抑制手段を有する図３と同様の断面図である。
【図６】図５の整流子組立体の端面図である。
【図７】別の実施形態による半田不要の端子部分を有する部分的に組み立てられた整流子の概略断面図である。
【図８】組み立てられた図７の整流子を、明瞭化のために保持ワッシャを省略した状態で示す端面図である。
【図９】図７及び８の整流子のセグメントの斜視図である。
【図１０】図９のセグメントを形成するためのブランクを示す図である。
【図１１】図７の構成に対する変更を示す整流子組立体の断面図である。
【図１２】図１１の整流子組立体の端面図である。
【符号の説明】
２０回転子
２１シャフト
２２電機子コア
２３回転子巻線
３０整流子
３１整流子のベース
３２整流子セグメント
３３保持リング
３４セグメント支持部分
３５カラー
３６スペーサ部分
３７スライド部分
３８端子部分
３９Ｕ字型タング
４０ノイズ抑制装置
４１環状基板
４２導電層
４３、５８フィンガ
４４チップ型キャパシタ
４５、４６端子面
４７ワイヤリング
５０冠
５１くぼみ
５２、５４、５６スロット
５３更に別のくぼみ
５５端子
５７アンビル
５９とげ
６０ブランク

Claims

電動機用の回転子において、
シャフト(21)と、
該シャフト(21)に取り付けられた、複数の整流子セグメント (32) を支持するベース (31) を有する整流子 (30) であって、各整流子セグメント (32) がブラシにスライド接触する接触部分 (37) と端子部分 (38) とを有するような整流子 (30) と、
整流子 (30) に隣接してシャフト (21) に取り付けられた、多数の極を有する電機子コア (22) と、
該電機子コアの極の周りに巻かれた、端子部分 (38) によって整流子セグメント (32) と電気的に接続されている回転子巻線と、
第１及び第２の端子面 (45,46) を各々有する複数のチップ型キャパシタ (44) を備えた容量性ノイズ抑制手段 (40) であって、該複数のチップ型キャパシタ (44) が整流子 (30) のまわりの円周方向に隔置されているような容量性ノイズ抑制手段 (40) と、
チップ型キャパシタ (44) の第１端子面 (45) を電気的に一緒に接続するスプリットリング (47) 形状の弾性の導電性部材であって、上記第１端子面 (45) が電気的に一緒に接続されて共通の接続を形成し、第２端子面 (46) が各整流子セグメント (32) に電気的に接続され、上記リング (47) がチップ型キャパシタ (44) をそれぞれの整流子セグメント (32) に向けて半径方向へ押しやるような弾性の導電性部材と、
を備えることを特徴とする回転子。
上記チップ型キャパシタ (44) は、シャフト (21) に対して半径方向に延びており、上記スプリットリング (47) は、チップ型キャパシタ (44) の第２端子面 (46) をそれぞれの整流子セグメントに電気的に接触させるよう半径方向に押しやる請求項１に記載の回転子。
上記リング(47) は、上記キャパシタ(44)上に弾力で固定されてこれらキャパシタを整流子(30)に接触させるよう押しやる請求項１又は２に記載の回転子。
上記キャパシタ(44)は、上記リング(47) に半田付けされる請求項１又は２に記載の回転子。
上記キャパシタ(44)は、整流子セグメント(32)の端子部分(38)に半田付けされる請求項１ないし４のいずれかに記載の回転子。
上記整流子(30)は、回転子巻線(23)を熱間くい止めするために端子部分(38)に形成されたタング(39)を有し、上記キャパシタ(44)は、上記タング(39)が熱間くい止めされた後にそのタングに半田付けされる請求項１ないし５のいずれかに記載の回転子。
上記端子部分(38)は、回転子巻線(23)に接続するために絶縁被覆に食い込む機械的接続型の端子(55)を備え、そして上記整流子ベース(31)の冠部(50)に受け入れられ、上記キャパシタ (44) は、上記端子部分 (38) の半径方向外方に上記冠部 (50) のくぼみ (53) に配置され且つ上記リングによってくぼみ (53) 内に半径方向に保持される請求項１ないし５のいずれかに記載の回転子。
上記キャパシタ(44)は、軸方向に向けられ、そして上記端子部分(38)に形成されたフィンガ(58)により上記くぼみ(53)に保持される請求項７に記載の回転子。
上記キャパシタ(44)は、半径方向に向けられ、そして上記リング(47)の弾力作用のもとで上記端子部分(38)に形成された各フィンガ(58)に半径方向に直接支持される請求項７に記載の回転子。
上記キャパシタ(44)は、上記整流子セグメント(32)の接触部分(37)に直接接続される請求項１に記載の回転子。
柔軟な接着剤が、上記整流子セグメント(32)に接触するキャパシタ(44)の保持を助ける請求項１に記載の回転子。