JP4545352B2

JP4545352B2 - 整流子形成用板材の製造方法

Info

Publication number: JP4545352B2
Application number: JP2001189563A
Authority: JP
Inventors: 良平影山; 裕一寺田; 信男笠尾
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003009472A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流子形成用板材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０には、小型モータの整流子（コンミテータ）３１を示す。このコンミテータ３１は、樹脂からなる略円筒形状の絶縁体３２と、その絶縁体３２の外周に複数配設される整流子片（セグメント）３３とから構成されている。セグメント３３は、絶縁体３２の外周面に対応して円弧状に形成された本体部３３ａと、その一端に配設される結線爪３３ｂとを有している。図１１に示すように、セグメント３３における結線爪３３ｂは、巻線３４を電気的に接合するための部位であり、結線爪３３ｂの根元部分を折り曲げた後、巻線３４をフックし固定するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す結線爪３３ｂの曲げ加工時において、塑性変形する部位（結線爪３３ｂの付け根部分）３３ｃは、その肉厚ｔが薄くなり、亀裂や、ショックラインが生じるなど、著しい強度劣化が発生してしまう。この場合、巻線３４を結線爪３３ｂにフックし巻線３４に所定の引張り力（テンション）を加えたとき、巻線３４のテンションに結線爪３３ｂの強度が負けて、結線爪３３ｂが浮き上がったり、折れたり、引きちぎれたりするといった問題が生じてしまう。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、結線爪の強度を向上させ、結線爪への巻線の結線を確実に実施することができる整流子形成用板材の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、整流子における略円筒形状の絶縁体の外周に複数配設される整流子片を形成するための板材であって、板厚方向に突出し、それぞれ平行に所定の間隔をおいて複数本形成される突出部と、巻線を結線するための結線爪とを有する整流子形成用板材の製造方法において、前記突出部の上方から第１パンチにより加圧して、該突出部の先端面にその辺に対して傾斜した溝を形成することにより突出部の突出方向と略直角方向に延びる爪部を形成するとともに、前記突出部の上方から第２パンチにより加圧して、前記結線爪の付け根部分にその厚さが先端側にいくに従い漸次薄くなるようテーパ面を形成するようにした。
【００１７】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、突出部の上方から第１パンチにより加圧され、該突出部の先端面にてその辺に対して傾斜した溝が形成される。これにより、突出部の突出方向と略直角方向に延びる爪部（絶縁体を保持するための爪部）が形成される。また、突出部の上方から第２パンチにより加圧され、結線爪の付け根部分にてその厚さが先端側にいくに従い漸次薄くなるようテーパ面が形成される。この場合、整流子形成用板材を形成するためのプレスにおいて、第１のパンチ及び第２のパンチが同一方向（突出部の上方）に配置されるので、整流子形成用板材を同一の金型内に配置した状態で加工することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を小型の直流モータに具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、回転電機としての直流モータ１の要部断面図である。直流モータ１において、ハウジング２の内周面には、複数のマグネット３が固着されている。このマグネット３の内側には、電機子４が回転可能に支持されている。すなわち、電機子４には回転軸５が備えられ、その回転軸５が軸受６を介して回転可能に支持されている。また、電機子４は、積層コア７、整流子（コンミテータ）８、巻線等を有する。積層コア７は、回転軸５の中間部（マグネット３に対向する部位）に配置固定されており、同積層コア７に形成されたティース部７ａに巻線が巻回されている。さらに、回転軸５の一端側（図１の右側）にコンミテータ８が回転軸５と一体回転可能に固定されており、同コンミテータ８には、ハウジング２に保持されたブラシ９が押圧接触される。具体的には、ブラシ９はその後端面がコイルスプリング１０によって付勢された状態で保持されており、同ブラシ９の先端面がコンミテータ８に摺接されるようになっている。このブラシ９及びコンミテータ８を介して積層コア７の巻線に電流を供給することにより、電機子４が回転する。
【００２０】
図２に示すように、コンミテータ８は、樹脂からなる略円筒形状の絶縁体１２と、その絶縁体１２の外周に複数配置される整流子片（セグメント）１３とを備えている。なお、コンミテータ８におけるセグメント１３は等角度間隔に８個配設されている。
【００２１】
コンミテータ８のセグメント１３は、絶縁体１２の外周面に対応して円弧状に形成され、ブラシ９が摺接するブラシ摺接部（本体部）１４と、その一端に配設される幅狭部１５とを有している。また、この幅狭部１５の先端から結線爪１６が延設されている。結線爪１６は、その基端部分（付け根部分）が折り曲げられセグメント１３の外側（ブラシ９の摺接面側）に配設されている。そして、セグメント１３において、幅狭部１５と結線爪１６との間には、積層コア７からのびる巻線１７が固着され、同巻線１７がコンミテータ８（セグメント１３）に電気的に接続されている。
【００２２】
また、セグメント１３の内面（絶縁体１２との接触面）には、絶縁体１２に埋設されるべく絶縁体１２の径方向に突出する突出部１８が形成されている。この突出部１８は、セグメント１３の周方向中央に位置し、セグメント１３の軸線方向に延設されている。また、突出部１８の先端には、突出部１８の突出方向と略直角方向に延びる爪部１９が形成されており、この爪部１９によって突出部１８が絶縁体１２の樹脂に確実に係止するようになっている。つまり、突出部１８は、絶縁体１２を保持するための保持爪（係止爪）に相当する部位であって、セグメント１３が絶縁体１２から剥落するのを防止する役割を果たしている。
【００２３】
ここで、図３には、セグメント１３における結線爪１６の拡大図を示し、図４には、図３におけるＸ−Ｘ線での断面図を示す。なお、図３及び図４では、説明の便宜上、軸線方向に伸ばした状態（折り曲げる前の状態）の結線爪１６を示している。
【００２４】
本実施の形態の結線爪１６には、その付け根となる部位にテーパ部２１が形成されている。より詳しくは、図３に示すように、結線爪１６の付け根部分は、先端側にいくに従い周方向の幅が漸次幅狭になるようテーパ状に形成されている。
つまり、結線爪１６のテーパ部２１は、その基端側の幅ａ１に対して先端側の幅ｂ１が短くなるよう形成されている。さらに、図４に示すように、結線爪１６の付け根部分は、先端側にいくに従いその厚さが漸次薄くなるようテーパ状に形成されている。つまり、結線爪１６のテーパ部２１は、その基端側の厚さａ２に対して先端側の厚さｂ２が薄くなるよう形成されている。また、結線爪１６は、図４の右側に折り曲げられて巻線１７が結線されるため、図４の右側の面が結線面１６ａとなる。本実施の形態において、この結線面１６ａはセグメント１３本体側と連続して平ら状に形成され、この結線面１６ａに対して傾斜したテーパ面２１ａが結線面１６ａの反対側に形成されている。
【００２５】
次に、本実施の形態におけるコンミテータ８の製造方法を説明する。
先ず、図５に示すように、一平面上に複数の突出部１８を有する導電性の板材２２を用意する。なお、突出部１８は、塑性加工によりそれぞれ平行に８本形成されている。次に、図６に示すように、板材２２において、前記結線爪１６を形成するための部位の周囲を切り欠くことにより、肉逃がし用の孔２２ａを形成する。その後、図７（ａ）に示すように、プレスのパンチ２４を突出部１８の上方より下降させ、肉逃がし用の孔２２ａに位置する突出部１８を加圧して押し潰す。ここで、パンチ２４における押圧面は、その一部が傾斜したテーパ状をなし、このパンチ２４により前記結線爪１６におけるテーパ面２１ａが形成される。また、この加工の際には、図８に示すように、突出部１８の肉（余肉）が横方向に広がり肉逃がし用の孔２２ａに逃げることとなる。
【００２６】
そして、図７（ｂ）に示すように、プレスのパンチ２５を突出部１８の上方より下降させ加圧する。この加工により、図８に示すように、突出部１８の先端面（頂面）に溝１８ａが形成される。溝１８ａは、その断面がＶ字状の溝であり、突出部１８の辺に対して傾斜して形成されている。この溝１８ａの形成時には、突出部１８における先端側の部位が短手方向の外側に移動され、前記爪部１９が形成される。この製造方法において、図７（ａ）のパンチ２４による加工（結線爪１６を形成するためのプレス加工）と図７（ｂ）のパンチ２５による加工（突出部１８における爪部１９を形成するためのプレス加工）の順序は、図７（ｂ）のパンチ２５による加工を先に行うようにしてもよい。なお、本実施の形態では、パンチ２５が第１パンチに相当し、パンチ２４が第２パンチに相当する。
【００２７】
次に、図７（ａ），（ｂ）の加工と同一方向より板材２２を打ち抜き、結線爪１６の外側に広がる余肉等を削除する。これにより、図９に示すように、テーパ部２１を有する結線爪１６や爪部１９を有する突出部１８が形成され、整流子形成用板材２６が製造される。なおここで、結線爪１６及び突出部１８は、１枚の整流子形成用板材２６につき８個形成される。
【００２８】
その後、この整流子形成用板材２６を丸め円筒体とし、その内側に溶融、軟化した樹脂材料（具体的には、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂）を充填する。そして、樹脂の硬化後、円筒体（板材）を等角度間隔に８分割することにより、図２のコンミテータ８（絶縁体１２及びセグメント１３）が形成される。なおこのとき、セグメント１３における突出部１８が硬化した樹脂と係合するため、同セグメント１３が絶縁体１２の外周に保持される。
【００２９】
また、コンミテータ８への巻線１７の結線時には、結線爪１６の基端部分（付け根部分）がセグメント１３の外側（ブラシ９の摺接面側）に折り曲げられた後、その結線爪１６により巻線１７が挟み込まれる。この曲げ加工時においては、結線爪１６の付け根部分における中立軸外側の引張り荷重により、その部位の肉が引き伸ばされ薄くなる。本実施の形態では、結線爪１６の付け根部分において、テーパ部２１を形成し、予め厚肉化するとともに周方向の幅を幅広としており、結線爪１６の曲げ加工後においても、その強度が確保されるようになっている。
【００３０】
また、巻線１７を結線爪１６に挟み込んだ後、同巻線１７に所定の引張り力（テンション）が働いている状態で、ヒュージング（抵抗溶接）が実施され、巻線１７とコンミテータ８とが電気的に接続される。つまり、結線爪１６には巻線１７の引張り力が加わることとなるが、結線爪１６は強度が確保されているため、引張り力による結線爪１６の浮き上がり等が回避され、巻線１７の接続が確実に行われる。
【００３１】
以上詳述したように本実施の形態は、以下の特徴を有する。
（１）結線爪１６の付け根部分には、先端側にいくに従い周方向の幅が漸次幅狭になるとともに厚さが漸次薄くなるテーパ部２１が形成されている。従って、結線爪１６の曲げ加工後においても、結線爪１６の強度が十分に確保されるため、巻線１７の結線時において、巻線１７の引張り力（テンション）に対して結線爪１６の強度が負けることがない。その結果、巻線１７の結線時において、結線爪１６が浮き上がったり、折れたり、引きちぎれたりすることを回避でき、巻線１７の結線を確実に実施することができる。
【００３２】
（２）巻線１７の結線を確実に実施できるので、電機子４の製造時の不良を抑制することができ、製造コストの低減を図ることができる。
（３）結線爪１６における結線面１６ａをセグメント本体側に対して平坦（平ら状）に形成し、その結線面１６ａに対して傾斜したテーパ面２１ａを結線面１６ａの反対側に形成した。このようにすると、平らな面である結線面１６ａに巻線１７を確実に挟み込める。また、結線爪１６の曲げ加工時には、テーパ面２１ａ側に引張り力が加わり、そのテーパ面２１ａ側が塑性変形することとなるため、引張り作用に耐え得る強度を的確に確保することができる。
【００３３】
（４）整流子形成用板材２６の製造時において、結線爪１６を形成するためのパンチ２４と、突出部１８における爪部１９を形成するためのパンチ２５とが同一方向（突出部１８の上方）に配置されている。よって、整流子形成用板材２６を同一の金型内に配置した状態で加工することができ、その製造工程の簡素化を図ることができる。
【００３４】
なお、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施形態では、結線爪１６におけるテーパ部２１は、先端側にいくに従い周方向の幅が漸次幅狭になるとともに厚さが漸次薄くなるように形成されていたが、これに限定されるものではない。つまり、結線爪１６の付け根部分において、その幅と厚さのいずれか一方によってテーパ状にするものであればよく、先端側にいくに従い周方向の幅が漸次幅狭になるように形成するものや、或いは先端側にいくに従い厚さが漸次薄くなるように形成するものであればよい。
【００３５】
上記実施の形態では、直流モータ１に本発明を具体化したが、直流発電機に具体化してもよい。要は、回転電機の整流子に具体化するものであればよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、整流子における結線爪の強度を向上でき、同結線爪により巻線を確実に結線することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における直流モータの要部断面図。
【図２】本実施の形態におけるコンミテータの斜視図。
【図３】結線爪を説明するための拡大図。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ線での断面図。
【図５】板材の斜視図。
【図６】肉逃がし用の孔を形成した板材の斜視図。
【図７】プレスのパンチによる加工を説明するための図。
【図８】プレス加工後の板材の平面図。
【図９】整流子形成用板材の斜視図。
【図１０】従来のコンミテータの斜視図。
【図１１】結線爪の折り曲げ加工後におけるコンミテータの斜視図。
【図１２】折り曲げ加工時の塑性変形を説明するための結線爪の拡大図。
【符号の説明】
１…回転電機としての直流モータ、４…電機子、７…積層コア、７ａ…ティース部、８…コンミテータ（整流子）、１２…絶縁体、１３…セグメント（整流子片）、１６…結線爪、１６ａ…結線面、１７…巻線、１８…突出部、１８ａ…溝、１９…爪部、２１…テーパ部、２１ａ…テーパ面、２４…パンチ、２５…パンチ、２６…整流子形成用板材。

Claims

整流子における略円筒形状の絶縁体の外周に複数配設される整流子片を形成するための板材であって、板厚方向に突出し、それぞれ平行に所定の間隔をおいて複数本形成される突出部と、巻線を結線するための結線爪とを有する整流子形成用板材の製造方法において、
前記突出部の上方から第１パンチにより加圧して、該突出部の先端面にその辺に対して傾斜した溝を形成することにより突出部の突出方向と略直角方向に延びる爪部を形成するとともに、前記突出部の上方から第２パンチにより加圧して、前記結線爪の付け根部分にその厚さが先端側にいくに従い漸次薄くなるようテーパ面を形成することを特徴とする整流子形成用板材の製造方法。