JP4704834B2 - 整流子及び電機子 - Google Patents

Description

本発明は、所定の整流子片同士が短絡される整流子、及び電機子に関するものである。

従来、給電用ブラシを備えるモータの電機子（アーマチャ）としては、整流子に複数配設される整流子片（セグメント）同士が短絡されたものがある。このようなモータでは、所定の整流子片同士を短絡させることで、給電用ブラシが接触していない整流子片にも電流を流すことができ、給電用ブラシの個数を低減させることができる。

そして、上記のように所定の整流子片同士を短絡させる構造としては、整流子の端部に整流子片同士を短絡させる短絡線（均圧線）を配設したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１３４８７３号公報

しかしながら、上記のように整流子の端部に短絡線を配設したものでは、短絡線（短絡導体）同士が擦れ合ったり、短絡線（短絡導体）と巻線とが擦れ合ってそれらが電気的に接続（レアショート）されてしまう虞がある。尚、このことは、電機子（モータ）の歩留まりを低下させたり、誤動作を発生させる原因となる。

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、レアショートを防止することができるとともに付加価値の高い整流子及び電機子を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、周方向に複数配設される整流子片と、前記整流子片の径方向内側で前記整流子片を保持すべく配設される本体絶縁材とを有する整流子本体を備えた整流子であって、所定の前記整流子片同士を短絡させるための短絡導体と、前記短絡導体を埋設して保持すべく配設される短絡絶縁材とを有し、前記整流子本体の軸方向端部に設けられる短絡部材を備え、前記短絡絶縁材には、前記整流子本体の軸方向端部より軸方向に突出するボス部が一体成形され、前記短絡導体は、周方向に複数配置された外周側端末と、前記外周側端末の内側で周方向に複数配置された内周側端末と、前記外周側端末と前記内周側端末とをそれぞれ連結する複数の連結部とが同一層に形成されてなる短絡構成部材群が、複数積層されることで、前記外周側端末同士と、前記内周側端末同士とがそれぞれ積層方向に接触され、前記連結部同士が積層方向に非接触とされたものであって、少なくとも１つの前記短絡構成部材群における複数の前記連結部が、前記外周側端末と前記内周側端末とを周方向に所定角度ずらしてそれぞれ連結するように形成されたものであり、一方の前記短絡構成部材群が他方の前記短絡構成部材群より薄く形成されるとともに電気抵抗率の小さい材質とされ、他方の前記短絡構成部材群側に打ち出し形成される凸部が一方の前記短絡構成部材群側に形成される孔を貫通するように配置されかしめ加工された。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の整流子において、前記本体絶縁材と前記短絡絶縁材とが異なる材質とされた。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の整流子において、前記短絡絶縁材における前記ボス部の基端部には、前記整流子本体の軸方向端部より軸方向に突出し前記ボス部より外径が大きい大径部が形成された。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の整流子において、前記ボス部は電機子コアのティースに巻装される巻線を案内する案内部としての機能を有する。
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の整流子において、前記本体絶縁材は、その軸方向端部から更に軸方向の前記短絡部材側に突出して前記短絡部材の径方向内側に配設される壁部を有する。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の整流子において、前記壁部は、その径方向内側に回転軸が圧入されるものである。
請求項７に記載の発明では、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の整流子と、前記整流子の軸中心を貫通するように配設される回転軸と、前記整流子と軸方向に並んで前記回転軸に固定される電機子コアと、前記電機子コアのティースに巻装される巻線とを備えた電機子を要旨とする。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の電機子において、前記ボス部が前記電機子コアに当接された。
請求項９に記載の発明では、請求項７又は８に記載の電機子において、前記ボス部は、前記整流子片から前記電機子コアの所定のティースに取り回される巻線を支持するガイドとされた。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、所定の整流子片同士は短絡部材の短絡導体によって短絡される。この短絡導体は短絡絶縁材に埋設されるので短絡導体同士や、短絡導体と巻線とが擦れ合って電気的に接続されてしまうといったこと（レアショート）が防止される。しかも、短絡絶縁材にはボス部が一体成形されるため、部品点数の増加を抑制しながら、例えば、ボス部を電機子コアに当接させることで該電機子コア対する整流子の軸方向の位置決めを行うことができる。又、例えば、ボス部を整流子片から電機子コアの所定のティースに取り回される巻線を支持するガイドとすることができる。尚、このガイドの機能は、巻線が回転軸と直接当接してしまうことを防止するように巻線を案内したり、巻線が小さい半径で（急激に）曲げられるのを防止するように巻線を案内することである。

また、例えば、同一層に形成されてなる短絡構成部材群を２つ積層しただけの構成で、２４個の各外周側端末（各内周側端末）を１２０度間隔に電気的に接続することができる。よって、例えば、各外周側端末を整流子本体の周方向に２４個設けられる整流子片にそれぞれ接続することで、１２０度間隔の整流子片同士をそれぞれ短絡させることができる。即ち、軸方向長の増大を抑制しながら、所定の整流子片同士を短絡させることができる。又、短絡構成部材群は略平面状となるため、導電性板材から容易に成形することができる。

また、一方の短絡構成部材群は他方の短絡構成部材群より薄く形成される、即ち他方の短絡構成部材群は一方の短絡構成部材群より厚く形成されるため、打ち出し形成される凸部を（一方の短絡構成部材群に形成する場合に比べて）容易に大きく突出させることができる。又、一方の短絡構成部材群は他方の短絡構成部材群より薄く形成されるため、形成される孔を（他方の短絡構成部材群に形成する場合に比べて）容易に貫通方向に短くすることができる。よって、凸部が孔を貫通するように配置してかしめ加工を行うことが容易となる。詳しくは、かしめ加工にて潰される凸部の頂部が孔の開口部を覆う構成を容易に実現することができる。その結果、容易且つ強固に２つの短絡構成部材群を固定することができる。しかも、一方の短絡構成部材群は他方の短絡構成部材群より薄く形成されるが電気抵抗率の小さい材質とされるため、それらの各電気抵抗を略同等とすることができる。そして、他方の短絡構成部材群は、一方の短絡構成部材群に比べて電気抵抗率の大きい材質であるため、材料コストが安価なものを選択することができる。よって、コストの増大を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、整流子本体の本体絶縁材と短絡部材の短絡絶縁材とは異なる材質とされる。よって、例えば、熱に対する膨張収縮の特性や機械的な強度などが優れた材質の本体絶縁材とすることで、整流子片同士の（径方向の）段差を安定して小さくすることができる。そして、短絡絶縁材を含む短絡部材は、整流子本体の軸方向端部に設けられるため、熱に対する膨張収縮の特性や機械的な強度などが劣った材質の短絡絶縁材であっても、整流子片同士の（径方向の）段差に大きく影響を及ぼすことはない。よって、熱に対する膨張収縮の特性や機械的な強度などが劣った材質の短絡絶縁材として、短絡部材を安価としたり、高リサイクル化を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、短絡絶縁材におけるボス部の基端部には、整流子本体の軸方向端部より軸方向に突出しボス部より外径が大きい大径部が形成される。よって、例えば、ボス部を整流子片から電機子コアの所定のティースに取り回される巻線を支持するガイドとした場合、そのガイドに支持された巻線が整流子片に接触してしまうことが大径部によって防止される。又、例えば、巻線を整流子片から電機子コアの所定のティースに取り回し該ティースに巻装した後、整流子を更に軸方向の電機子コア側に移動させて製造する方法を採用した場合、特に、前記整流子を移動させる際に巻線が整流子片に接触してしまうことが大径部によって防止される。尚、巻線を整流子片から電機子コアの所定のティースに取り回し該ティースに巻装した後、整流子を更に軸方向の電機子コア側に移動させて製造する方法では、巻装工程を容易としながら、電機子の軸線方向長さを短くすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、短絡絶縁材には案内部が形成されるため、例えば、整流子片から電機子コアの所定のティースに取り回される巻線を支持することができる。言い換えると、巻線が回転軸と直接当接してしまうことを防止するように巻線を案内したり、巻線が小さい半径で（急激に）曲げられるのを防止するように巻線を案内することができる。
請求項５に記載の発明によれば、整流子本体の本体絶縁材は、その軸方向端部から更に軸方向の前記短絡部材側に突出して前記短絡部材の径方向内側に配設される壁部を有するため、例えば、短絡部材がその径方向内側に短絡導体が露出してしまう構成であっても、その露出した短絡導体が本体絶縁材の壁部によって外部に露出しなくなる。よって、短絡導体が外部の部材（例えば、回転軸）と電気的に接続されてしまうといったことが防止される。
請求項６に記載の発明によれば、壁部はその径方向内側に回転軸が圧入されるものであるため、壁部が短絡部材（短絡導体）と回転軸との径方向の間に介在されることになり、短絡導体が回転軸と電気的に接続されてしまうといったことが防止される。
請求項７に記載の発明によれば、電機子において、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。
請求項８に記載の発明によれば、ボス部が電機子コアに当接されるためボス部によって電機子コア対する整流子の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

請求項９に記載の発明によれば、ボス部は、整流子片から電機子コアの所定のティースに取り回される巻線を支持するガイドとされる。尚、このガイドの機能は、巻線が回転軸と直接当接してしまうことを防止するように巻線を案内したり、巻線が小さい半径で（急激に）曲げられるのを防止するように巻線を案内することである。よって、巻線の破損等を防止することができる。

請求項１〜６に記載の発明によれば、レアショートを防止することができるとともに付加価値の高い整流子を提供することができる。
請求項７〜９に記載の発明によれば、レアショートを防止することができるとともに付加価値の高い電機子を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図７に従って説明する。モータは、周方向に複数の図示しない永久磁石を備えた固定子と、図１に示す電機子（アーマチャ）１とを備える。尚、図１では、電機子１をその軸中心に対して片側のみ図示している。

電機子１は、金属製の回転軸２と、該回転軸２に固定された電機子コア３と、同じく回転軸２に固定された整流子４と、巻線５とを備え、その回転軸２が固定子に対して回転可能に支持されている。尚、電機子コア３は固定子の永久磁石に対向して周囲を囲まれるように配置される。

電機子コア３は、回転軸２が貫通される筒部３ａと、該筒部３ａより径方向外側で放射状に延びて前記巻線５が巻装される複数のティース３ｂ（図１中、１つのみ図示）とを有する。

整流子４は、整流子本体１１と、整流子本体１１の軸方向端部に設けられる短絡部材１２とを備える。整流子本体１１は、周方向に複数（本実施の形態では１５°間隔で２４個）配設される整流子片（セグメント）１３と、整流子片１３の径方向内側でそれら整流子片１３を（間隔を保って）保持すべく配設される略円筒形状の本体絶縁材１４とを有する。尚、前記整流子片１３は本体絶縁材１４の外周で周方向に分割された円筒状をなし、その径方向外側から陽極側及び陰極側給電用ブラシ（図示略）が摺接可能に押圧接触されることになる。

整流子片１３は、軸方向一端部（図１中、下側端部）が本体絶縁材１４の軸方向一端部より軸方向に突出し、その端部に径方向外側に突出して折曲されることで巻線５を係止する結線部１３ａが形成されている。又、本体絶縁材１４は、熱硬化樹脂（本実施の形態ではフェノール等）よりなる。又、本体絶縁材１４における軸方向一端部の中央には、内径を同じとして更に軸方向に突出する壁部としての円筒部１４ａが形成されている。又、本体絶縁材１４（円筒部１４ａ含む）の内径は、前記回転軸２が圧入可能に設定されている。

短絡部材１２は、所定（本実施の形態では、１２０°間隔）の整流子片１３同士を短絡させるための短絡導体２１と、その短絡導体２１を埋設して保持すべく配設される短絡絶縁材２２とを有する。

前記短絡導体２１は、２つ（２層）の短絡構成部材群３１，３２が積層されてなる。各短絡構成部材群３１，３２は、図２に示すように、周方向に複数配置された外周側端末３１ａ，３２ａと、外周側端末３１ａ，３２ａの内側で周方向に複数配置された内周側端末３１ｂ，３２ｂと、外周側端末３１ａ，３２ａと内周側端末３１ｂ，３２ｂとを連結する複数の連結部３１ｃ，３２ｃとがそれぞれ同一層に形成されてなる。尚、ここで言う層は、図１に示すように、軸方向に並ぶ（図２中、紙面直交方向に並ぶ）層であって、一方の短絡構成部材群３１の層と他方の短絡構成部材群３２の層とは軸方向に交わらない（入り組まないよう）別々の層とされている。又、本実施の形態では、外周側端末３１ａ，３２ａ、内周側端末３１ｂ，３２ｂ、及び連結部３１ｃ，３２ｃは各短絡構成部材群３１，３２にそれぞれ２４個ずつ形成されている。

又、短絡構成部材群３１，３２における複数の連結部３１ｃ，３２ｃは、外周側端末３１ａ，３２ａと内周側端末３１ｂ，３２ｂとを周方向に所定角度（本実施の形態では６０°であって、端末を４つ分）ずらしてそれぞれ連結するように形成されている。尚、一方の短絡構成部材群３１における連結部３１ｃは、軸方向（図１中、下方であって、図２中、紙面手前側）から見て、外周側端末３１ａと、その外周側端末３１ａに対して反時計回り方向に前記所定角度ずれた内周側端末３１ｂとを連結している。又、他方の短絡構成部材群３２における連結部３２ｃは、軸方向（図１中、下方であって、図２中、紙面手前側）から見て、外周側端末３２ａと、その外周側端末３２ａに対して時計回り方向に前記所定角度ずれた内周側端末３２ｂとを連結している。又、本実施の形態の連結部３１ｃ，３２ｃは、インボリュート曲線に沿って形成されている。

又、一方の短絡構成部材群３１は、他方の短絡構成部材群３２より薄く形成されるとともに電気抵抗率の小さい材質とされている。本実施の形態では、一方の短絡構成部材群３１は銅材よりなり、他方の短絡構成部材群３２は真鍮材よりなる。そして、各短絡構成部材群３１，３２は各部（外周側端末３１ａ，３２ａ、内周側端末３１ｂ，３２ｂ、及び連結部３１ｃ，３２ｃ）がそれぞれ一定の厚さで形成されている。

又、一方の短絡構成部材群３１における連結部３１ｃは、外周側端末３１ａ及び内周側端末３１ｂに対して軸方向（図１中、下方）に突出するように湾曲されている。尚、図１では、視覚的に分かり易くするために各連結部３１ｃ，３２ｃにそれぞれ沿った断面を示している。又、他方の短絡構成部材群３２における連結部３２ｃは、外周側端末３２ａ及び内周側端末３２ｂに対して同一平面上に形成されている。そして、短絡構成部材群３１，３２は積層されることで、外周側端末３１ａ，３２ａ同士と、内周側端末３１ｂ，３２ｂ同士とがそれぞれ積層方向に接触され、連結部３１ｃ，３２ｃ同士が積層方向に非接触とされている。

又、短絡構成部材群３１，３２は、かしめ加工によって固定されている。詳しくは、一方の短絡構成部材群３１における外周側端末３１ａ及び内周側端末３１ｂには、予め孔３１ｄ，３１ｅ（図６（ａ）参照）が形成されている。又、他方の短絡構成部材群３２における外周側端末３２ａ及び内周側端末３２ｂには、予め凸部３２ｄ，３２ｅ（図６（ａ）参照）が形成されている。そして、短絡構成部材群３１，３２は積層された状態で凸部３２ｄ，３２ｅが孔３１ｄ，３１ｅを貫通するように配置され（図６（ａ）参照）、かしめ加工される（潰される凸部３２ｄ，３２ｅの頂部が孔３１ｄ，３１ｅの開口部を覆うように変形される）ことにより固定されている（図６（ｂ）参照）。このように構成される短絡部材１２では、２４個の各外周側端末３１ａ，３２ａ（各内周側端末３１ｂ，３２ｂ）が１２０度間隔に電気的に接続されることになる。尚、本実施の形態における短絡構成部材群３１，３２は、その外周側端末３１ａ，３２ａ同士や内周側端末３１ｂ，３２ｂ同士が更に溶接（スポット溶接）されている（図示略）。詳しくは、本実施の形態における短絡構成部材群３１，３２の表面には、予めすず（Ｓｎ）メッキが施されており、上記溶接によって、外周側端末３１ａ，３２ａ同士の間や内周側端末３１ｂ，３２ｂ同士の間に介在しているすず（Ｓｎ）メッキが溶融・結合され、接触抵抗が安定して低くされている。

前記短絡絶縁材２２は、前記本体絶縁材１４（熱硬化樹脂）と異なる材質とされ、本実施の形態では熱可塑性樹脂よりなる。短絡絶縁材２２は、短絡導体２１（短絡構成部材群３１，３２）における各部（外周側端末３１ａ，３２ａ、内周側端末３１ｂ，３２ｂ、及び連結部３１ｃ，３２ｃ）の間隔を保持すべく、それぞれの間に介在される。又、短絡絶縁材２２は、外周側端末３１ａ，３２ａを除く短絡導体２１（短絡構成部材群３１，３２）が覆われる（埋設される）ように、短絡構成部材群３１，３２の積層方向両側にも配設される。又、短絡絶縁材２２には、前記整流子本体１１（整流子片１３）の軸方向端部より軸方向に突出する案内部としてのボス部２２ａが一体成形されている。又、短絡絶縁材２２におけるボス部２２ａの基端部には、整流子本体１１の軸方向端部より軸方向に突出しボス部２２ａより外径が大きい大径部２２ｂが形成されている。又、ボス部２２ａを含む短絡絶縁材２２は、その内径が本体絶縁材１４における円筒部１４ａの外径と同じ（即ち外嵌可能）に設定されている。又、短絡絶縁材２２は、大径部２２ｂからボス部２２ａに渡って外径が滑らかに変化するように、即ち角がなく断面（図１参照）がＲ形状となるように設定されている。

そして、短絡部材１２は、その外周側端末３１ａ，３２ａが前記整流子片１３に電気的に接続されるように、整流子本体１１の軸方向端部に設けられる。詳しくは、本実施の形態では、整流子片１３の軸方向一端部（図１中、下側端部）には、予め外周側端末３１ａ，３２ａに対応した凹部１３ｂ（図７（ａ）参照）が形成されている。そして、短絡部材１２は、その外周側端末３１ａ，３２ａが凹部１３ｂ内に配置された状態で、かしめ加工される（凹部１３ｂを構成する周方向の両壁が潰され、潰された両壁が外周側端末３１ａ，３２ａ（その一部）を覆うように変形される）ことにより、整流子本体１１に固定されている（図７（ｂ）参照）。尚、図７（ａ）及び図７（ｂ）では、短絡部材１２の短絡絶縁材２２の図示を省略し、短絡導体２１のみ模式的に図示している。又、図７（ｂ）では、かしめ加工を行うための治具（パンチ）４１をも図示している。又、短絡絶縁材２２は、図１に示すように、本体絶縁材１４における円筒部１４ａに外嵌されることになる。

そして、上記のように構成された電機子コア３及び整流子４は、図１に示すように、筒部３ａ及び円筒部１４ａを貫通する回転軸２に対して軸方向に並んで固定されている。又、本実施の形態では、整流子４は、そのボス部２２ａの先端面が電機子コア３の筒部３ａに当接されている。又、本実施の形態のボス部２２ａは、整流子片１３における結線部１３ａから電機子コア３の所定の（結線部１３ａに対して周方向にずれた位置の）ティース３ｂに取り回される巻線５（所謂渡り線５ａ）を支持するガイドとされている。即ち、ボス部２２ａ（ガイド）は、巻線５が回転軸２と直接当接してしまうことを防止するように巻線５を案内（支持）したり、巻線５が小さい半径で（急激に）曲げられるのを防止するように巻線５を案内（支持）する機能を有する。

次に、上記のように構成された電機子１（整流子４）の製造方法について詳述する。
まず、短絡部材１２の製造方法について説明する。短絡部材１２の製造方法は、「打ち抜き工程」、「積層工程」、「絶縁材充填工程」、及び「除去工程」を含む。

「打ち抜き工程」では、図３及び図４に示すように、各短絡構成部材群３１，３２における各連結部３１ｃ，３２ｃが周方向に離間して形成されるとともに、それら連結部３１ｃ，３２ｃを径方向内側及び外側で環状に連結する内側連結部５１，５２及び外側連結部５３，５４が形成されるように、導電性板材５５，５６を打ち抜く。尚、本実施の形態では、このとき、外周側端末３１ａ，３２ａ及び内周側端末３１ｂ，３２ｂにおいても周方向に離間するように導電性板材５５，５６を打ち抜く。又、本実施の形態では、このとき、同時に前記孔３１ｄ，３１ｅ及び凸部３２ｄ，３２ｅを形成する。又、本実施の形態では、このとき、同時に一方の短絡構成部材群３１における前記連結部３１ｃを外周側端末３１ａ及び内周側端末３１ｂに対して軸方向（図１中、下方であって、図３中、紙面手前方向）に突出するように湾曲させる。又、本実施の形態では、短絡構成部材群３１，３２同士が積層された状態で相対向する方向の反対方向に導電性板材５５，５６をそれぞれ打ち抜く。即ち、本実施の形態では、短絡構成部材群３１と対応した導電性板材５５を図１における下方向（図３における紙面手前方向）に打ち抜き、短絡構成部材群３２と対応した導電性板材５６を図１における上方向（図４における紙面奥方向）に打ち抜く。又、一方の短絡構成部材群３１に対応した導電性板材５５は、他方の短絡構成部材群３２に対応した導電性板材５６より薄く形成されるとともに電気抵抗率の小さい材質（導電性板材５５は銅材で、導電性板材５６は真鍮材）とされている。又、本実施の形態における各導電性板材５５，５６の表面には、すず（Ｓｎ）メッキが施されている。

次に、「積層工程」では、図５に示すように、打ち抜かれた２つの導電性板材５５，５６を、積層する。尚、本実施の形態では、このとき、前記凸部３２ｄ，３２ｅが前記孔３１ｄ，３１ｅを貫通するように配置し（図６（ａ）参照）、かしめ加工する（潰される凸部３２ｄ，３２ｅの頂部が孔３１ｄ，３１ｅの開口部を覆うように変形させる）ことにより２つの導電性板材５５，５６（短絡構成部材群３１，３２を含む）を固定する（図６（ｂ）参照）。又、本実施の形態では、上記かしめ加工の後、外周側端末３１ａ，３２ａ同士や内周側端末３１ｂ，３２ｂ同士を更に溶接（本実施の形態ではスポット溶接）する。詳しくは、本実施の形態では、外周側端末３１ａ，３２ａ同士の間や内周側端末３１ｂ，３２ｂ同士の間に介在しているすず（Ｓｎ）メッキを溶融・結合させる。

次に、「絶縁材充填工程」では、図５に２点鎖線で示すように、導電性板材５５，５６に対して短絡絶縁材２２を成形する。詳しくは、積層された導電性板材５５，５６を図示しない型内に収容し、前述した各部（外周側端末３１ａ，３２ａ、内周側端末３１ｂ，３２ｂ、及び連結部３１ｃ，３２ｃ）の間に介在されるように、且つボス部２２ａや大径部２２ｂ等が形成されるように、溶融した樹脂材を型内に充填して固化させることで短絡絶縁材２２を含む樹脂部を成形する。尚、このとき用いる樹脂材は、前述した熱可塑性樹脂である。又、このとき、溶融した樹脂材を先に一方の前記連結部３１ｃと他方の連結部３２ｃとの軸方向の間（図１参照）に注入させて、その後、連結部３１ｃ同士の隙間や連結部３２ｃ同士の隙間からボス部２２ａと対応した部分等に溢れ出るようにして、短絡絶縁材２２を含む樹脂部を成形する。即ち、このとき用いる型は、溶融した樹脂材が先に一方の前記連結部３１ｃと他方の連結部３２ｃとの軸方向の間（図１参照）に注入されるように注入口が設定されている。

次に、「除去工程」では、導電性板材５５，５６の前記内側連結部５１，５２及び外側連結部５３，５４を除去する（打ち抜く）。これにより、短絡部材１２（図２参照）の製造が完了する。

次に、「整流子製造工程」では、整流子本体１１となる部材（中間整流子本体）に短絡部材１２を組み付ける。詳しくは、短絡部材１２とは別の系統で、前記整流子片１３を含む環状であって略円筒状の図示しない導電筒部材に対して本体絶縁材１４を成形し、図示しない中間整流子本体を製造しておく。このとき、前記導電筒部材を図示しない型内に収容し、導電筒部材の内側に介在されるように、且つ円筒部１４ａ等が形成されるように、溶融した樹脂材を型内に充填して硬化させることで本体絶縁材１４を含む樹脂部を成形する。尚、このとき用いる樹脂材は、前述した熱硬化樹脂（本実施の形態ではフェノール等）である。又、このとき用いる型には、前記凹部１３ｂ（図７（ａ）参照）を形成するための図示しない凹部形成用凸部が形成されている。即ち、前記樹脂部を成型するための型によって（その型締めの際に）導電筒部材に凹部１３ｂを成形する。

そして、前記短絡部材１２を、その外周側端末３１ａ，３２ａが前記整流子片１３となる部分に電気的に接続されるように、整流子本体１１を含む形状の前記中間整流子本体の軸方向端部に固定する。詳しくは、本実施の形態では、短絡部材１２を、その外周側端末３１ａ，３２ａが前記凹部１３ｂ内に配置された状態として、かしめ加工を行う。即ち、外周側端末３１ａ，３２ａが凹部１３ｂ内に配置された状態で、治具（パンチ）４１によって凹部１３ｂを構成する周方向の両壁を潰し、潰した両壁によって外周側端末３１ａ，３２ａ（その一部）を覆う（図７（ｂ）参照）。そして、次に前記導電筒部材を切削によって周方向に複数（２４個）に分割して整流子片１３を形成する。これにより整流子４の製造が完了する。尚、この状態における整流子４の結線部１３ａは、巻線５が係止される前であって折曲される前の状態とされている。

次に、「仮組付工程」では、回転軸２に電機子コア３及び整流子４を、ボス部２２ａの先端面が電機子コア３の筒部３ａに当接しないように、即ち軸方向に隙間が形成されるように（圧入によって）組み付ける。

次に、「巻装工程」では、巻線５を結線部１３ａに係止させ、電機子コア３の所定のティース３ｂに取り回し該ティース３ｂに（集中巻、又は分布巻にて）巻装する。尚、このとき、結線部１３ａから所定のティース３ｂに取り回される巻線５（所謂渡り線５ａ）は、ボス部２２ａに支持される（絡められる）。即ち、巻線５（所謂渡り線５ａ）は、ボス部２２ａによって、回転軸２と直接当接してしまうことが防止されるように案内（支持）されたり、回転軸２の径に応じた小さい半径で（急激に）曲げられることが防止されるように案内（支持）される。

次に、「本組付工程」では、図１に示すように、電機子コア３及び整流子４の少なくとも一方を、ボス部２２ａの先端面が電機子コア３の筒部３ａに当接するように、即ち軸方向に隙間が形成されないように移動（再圧入）させる。尚、本実施の形態では、整流子４を、更に電機子コア３側に移動（再圧入）させる。これにより、電機子１の製造が完了する。

上記のように構成される電機子１では、陽極側及び陰極側給電用ブラシが直接接触している整流子片１３だけでなく、短絡部材１２（短絡導体２１）にて短絡された整流子片１３にも電流を流すことができる。よって、陽極側及び陰極側給電用ブラシの個数を少なくしながら、同時に多数の巻線５に電流を供給することができる。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）所定の整流子片１３同士を短絡する短絡部材１２における短絡導体２１は（外周側端末３１ａ，３２ａを除いて）短絡絶縁材２２に埋設されるので、間隔が保たれるとともに被覆され、短絡導体２１（連結部３１ｃ，３２ｃ）同士や、短絡導体２１と巻線５とが擦れ合って電気的に接続されてしまうといったこと（レアショート）が防止される。しかも、短絡絶縁材２２にはボス部２２ａが一体成形されるため、部品点数の増加を抑制しながら、本実施の形態のように、ボス部２２ａを電機子コア３に当接させることで該電機子コア３に対する整流子４の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。又、ボス部２２ａを整流子片１３における結線部１３ａから電機子コア３の所定のティース３ｂに取り回される巻線５（所謂渡り線５ａ）を支持するガイドとすることで、部品点数の増加を抑制しながら、巻線５が回転軸２と直接当接してしまうことを防止したり、巻線５が小さい半径で（急激に）曲げられるのを防止することができる。よって、巻線５の破損を低減することができる。

（２）短絡導体２１を、同一層に形成されてなる短絡構成部材群３１，３２を２つ積層しただけの構成として軸方向長の増大を抑制しながら、所定の整流子片１３同士を（本実施の形態では、２４個の整流子片１３（各外周側端末３１ａ，３２ａ）を１２０度間隔に）短絡させることができる。又、短絡構成部材群３１，３２は略平面状となるため、導電性板材５５，５６から容易に成形することができる。

（３）一方の短絡構成部材群３１は他方の短絡構成部材群３２より薄く形成される、即ち他方の短絡構成部材群３２は一方の短絡構成部材群３１より厚く形成されるため、打ち出し形成される凸部３２ｄ，３２ｅを（一方の短絡構成部材群３１に形成する場合に比べて）容易に大きく突出させることができる（図６（ａ）参照）。又、一方の短絡構成部材群３１は他方の短絡構成部材群３２より薄く形成されるため、形成される孔３１ｄ，３１ｅを（他方の短絡構成部材群３２に形成する場合に比べて）容易に貫通方向に短くすることができる。よって、凸部３２ｄ，３２ｅが孔３１ｄ，３１ｅを貫通するように配置してかしめ加工を行うことが容易となる。詳しくは、かしめ加工にて潰される凸部３２ｄ，３２ｅの頂部が孔３１ｄ，３１ｅの開口部を覆う構成を容易に実現することができる（図６（ｂ）参照）。その結果、容易且つ強固に２つの短絡構成部材群３１，３２を固定することができる。しかも、一方の短絡構成部材群３１は他方の短絡構成部材群３２より薄く形成されるが電気抵抗率の小さい材質（真鍮材に対して銅材）とされるため、それぞれの各電気抵抗を略同等とすることができる。そして、他方の短絡構成部材群３２は、一方の短絡構成部材群３１に比べて電気抵抗率の大きい材質であるため、材料コストが安価なもの（本実施の形態では、真鍮材）を選択することができる。よって、コストの増大を抑制することができる。

（４）整流子本体１１の本体絶縁材１４と短絡部材１２の短絡絶縁材２２とは異なる材質とされる。よって、例えば、熱に対する膨張収縮の特性や機械的な強度などが優れた材質（本実施の形態では、熱硬化樹脂であってフェノール等）の本体絶縁材１４とすることで、整流子片１３同士の（径方向の）段差を安定して小さくすることができる。そして、短絡絶縁材２２を含む短絡部材１２は、整流子本体１１の軸方向端部に設けられるため、熱に対する膨張収縮の特性や機械的な強度などが劣った材質（本実施の形態では熱可塑性樹脂）の短絡絶縁材２２であっても、整流子片１３同士の（径方向の）段差に大きく影響を及ぼすことはない。よって、熱に対する膨張収縮の特性や機械的な強度などが劣った材質（本実施の形態では熱可塑性樹脂）の短絡絶縁材２２として、短絡部材１２を安価としたり、高リサイクル化を図ることができる。

（５）短絡絶縁材２２におけるボス部２２ａの基端部には、整流子本体１１（整流子片１３）の軸方向端部より軸方向に突出しボス部２２ａより外径が大きい大径部２２ｂが形成されている。よって、本実施の形態のように、ボス部２２ａを、整流子片１３から電機子コア３の所定のティース３ｂに取り回される巻線５（所謂渡り線）を支持するガイドとした場合、そのガイドに支持された巻線５が整流子片１３に接触してしまうことが大径部２２ｂによって防止される。又、本実施の形態のように、巻線５が整流子片１３から電機子コア３の所定のティース３ｂに取り回され該ティース３ｂに巻装された（巻装工程）の後、整流子４を更に軸方向の電機子コア３側に移動（再圧入）させて製造する場合、特に、整流子４を移動させる際に巻線５が整流子片１３に接触してしまうことが大径部２２ｂによって防止される。

（６）短絡絶縁材２２は、大径部２２ｂからボス部２２ａに渡って外径が滑らかに変化するように、即ち角がなく断面（図１参照）がＲ形状となるように設定されるため、角によって巻線５が破損することが防止される。

（７）本体絶縁材１４における軸方向一端部の中央には、更に軸方向に突出して短絡部材１２の径方向内側に配設される（短絡部材１２（短絡絶縁材２２）が外嵌される）円筒部１４ａが形成される。よって、本実施の形態のように径方向内側に短絡導体２１（内周側端末３１ｂ，３２ｂ）が露出してしまう短絡部材１２であっても、その露出した短絡導体２１（内周側端末３１ｂ，３２ｂ）が円筒部１４ａによって外部に露出しなくなる。又、円筒部１４ａはその径方向内側に回転軸２が圧入されるものであるため、円筒部１４ａが短絡部材１２（短絡導体２１）と回転軸２との径方向の間に介在されることになり、短絡導体２１が回転軸２と電気的に接続されてしまうといったことが防止される。言い換えると、上記のような製造方法（「絶縁材充填工程」の後「除去工程」）等を採用して容易に短絡部材１２を得ることができるとともに、短絡導体２１の絶縁性を容易に確保することができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、整流子片１３の数が２４個で、それらが１２０度間隔で短絡される整流子４としたが、整流子片１３の数が異なるものや、短絡される角度間隔が異なるものにおいて具体化してもよい。例えば、セグメント数が１６個で、それらが１８０度間隔で短絡される整流子としてもよい。尚、この場合、勿論、短絡部材１２等を適宜変更する必要がある。

・上記実施の形態では、短絡部材１２の短絡導体２１を、同一層に形成されてなる短絡構成部材群３１，３２を２つ積層したものとしたが、これに限定されず、所定の整流子片１３同士を短絡させることができれば、他の構成（例えば、銅線を含むものや、多数積層されてなるもの）の短絡導体に変更してもよい。

・上記実施の形態では、一方の短絡構成部材群３１における連結部３１ｃが、外周側端末３１ａ及び内周側端末３１ｂに対して軸方向（図１中、下方）に突出するように湾曲されることで、連結部３１ｃ，３２ｃ同士が積層方向に非接触とされるとしたが、積層された状態で連結部同士が積層方向に非接触とされれば、他の構成に変更してもよい。

例えば、図８に示すように、２つの短絡構成部材群６１，６２における連結部６１ａ，６２ａを、外周側端末６１ｂ，６２ｂ及び内周側端末６１ｃ，６２ｃに対して互いに離間する方向に折曲することで、連結部６１ａ，６２ａ同士が積層方向に非接触となるようにしてもよい。

又、例えば、図９に示すように、２つの短絡構成部材群７１，７２における連結部７１ａ，７２ａを、外周側端末７１ｂ，７２ｂ及び内周側端末７１ｃ，７２ｃに対して薄く形成することで、連結部７１ａ，７２ａ同士が積層方向に非接触となるようにしてもよい。

又、例えば、２つの短絡構成部材群における連結部同士の間に絶縁紙を介在させることで、連結部同士が積層方向に非接触となるようにしてもよい。
・上記実施の形態では、短絡構成部材群３１，３２におけるそれぞれの連結部３１ｃ，３２ｃが外周側端末３１ａ，３２ａと内周側端末３１ｂ，３２ｂとを周方向に所定角度ずらしてそれぞれ連結するとしたが、少なくとも一方の短絡構成部材群における連結部が外周側端末と内周側端末とを周方向に所定角度ずらして連結していればよい。即ち、一方又は他方の短絡構成部材群における連結部を径方向に沿って延びるだけの（外周側端末と内周側端末とを周方向にずらさず連結する）形状としてもよい。

・上記実施の形態では、連結部３１ｃ，３２ｃを、インボリュート曲線に沿って形成したが、他の曲線形状に変更してもよいし、単純に直線状としてもよい。
・上記実施の形態では、一方の短絡構成部材群３１は他方の短絡構成部材群３２より薄く形成されるとしたが、これに限定されず、例えば、２つの短絡構成部材群を同じ厚さとしてもよい。

・上記実施の形態では、一方の短絡構成部材群３１は他方の短絡構成部材群３２より電気抵抗率の小さい材質（真鍮材に対して銅材）とされるとしたが、これに限定されず、例えば、上記したように２つの短絡構成部材群を同じ厚さとした場合等、２つの短絡構成部材群を同じ材質としてもよい。

・上記実施の形態では、短絡構成部材群３１，３２はかしめ加工（及び溶接）によって固定されるとしたが、これに限定されず、他の構造や方法（例えば、溶接のみ）で固定した構成としてもよい。又、上記実施の形態の溶接は行わなくてもよいし、スポット溶接以外の溶接に変更してもよい。又、上記実施の形態では、予め施したすず（Ｓｎ）メッキを溶接（溶融・結合）するとしたが、母材同士を溶融して結合させた構成としてもよい。

・上記実施の形態では、整流子本体１１の本体絶縁材１４と短絡部材１２の短絡絶縁材２２とは異なる材質とされるとしたが、これに限定されず、例えば、本体絶縁材及び短絡絶縁材を共に熱硬化樹脂（フェノール等）より構成してもよい。

・上記実施の形態では、短絡絶縁材２２におけるボス部２２ａの基端部には、整流子本体１１の軸方向端部より軸方向に突出しボス部２２ａより外径が大きい大径部２２ｂが形成されるとしたが、大径部２２ｂが形成されていない短絡絶縁材としてもよい。

・上記実施の形態では、ボス部２２ａを、電機子コア３に当接させて位置決めを行うためのものとし、且つ巻線５（所謂渡り線５ａ）を支持するガイドとしたが、２つの機能を共に有する必要はない。即ち、ボス部２２ａを、電機子コア３に当接させて位置決めを行うためのものとし、巻線５（所謂渡り線５ａ）を支持しないものとしてもよい。又、ボス部２２ａを、巻線５（所謂渡り線５ａ）を支持するガイドとし、電機子コア３に当接されないものとしてもよい。

・上記実施の形態では、本体絶縁材１４には、壁部としての円筒部１４ａが形成されるとしたが、本体絶縁材１４の軸方向端部から更に軸方向に突出して短絡部材１２の径方向内側に配設されれば、他の形状の壁部に変更してもよい。例えば、円筒部１４ａが周方向に分割された形状（軸方向から見て複数の扇状）の壁部に変更してもよい。

・上記実施の形態の短絡部材１２や整流子４や電機子１は、同様の構成を有すれば、特に上記した製造方法で製造されたものでなくてもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）一方の前記短絡構成部材群は銅材よりなり、他方の前記短絡構成部材群は真鍮材よりなることを特徴とする。このようにすると、一方の短絡構成部材群は銅材よりなり、他方の短絡構成部材群は真鍮材よりなるため、請求項１に記載の効果を得ることができる。

（ロ）前記本体絶縁材は熱硬化樹脂よりなり、前記短絡絶縁材は熱可塑性樹脂よりなることを特徴とする。このようにすると、本体絶縁材は熱硬化樹脂よりなり、短絡絶縁材は熱可塑性樹脂よりなるため、請求項２に記載の効果を得ることができる。

本実施の形態における電機子の概略構成図。 本実施の形態における短絡部材の平面図。 本実施の形態の電機子の製造方法を説明するための説明図。 本実施の形態の電機子の製造方法を説明するための説明図。 本実施の形態の電機子の製造方法を説明するための説明図。 （ａ）（ｂ）本実施の形態の電機子の製造方法を説明するための説明図。 （ａ）（ｂ）本実施の形態の電機子の製造方法を説明するための説明図。 別例における短絡部材を説明するための説明図。 別例における短絡部材を説明するための説明図。

符号の説明

２…回転軸、３…電機子コア、３ｂ…ティース、４…整流子、５…巻線、１１…整流子本体、１２…短絡部材、１３…整流子片、１４…本体絶縁材、１４ａ…円筒部（壁部）、２１…短絡導体、２２…短絡絶縁材、２２ａ…ボス部（ガイド）、２２ｂ…大径部、３１，３２，６１，６２，７１，７２…短絡構成部材群、３１ａ，３２ａ，６１ｂ，６２ｂ，７１ｂ，７２ｂ…外周側端末、３１ｂ，３２ｂ，６１ｃ，６２ｃ，７１ｃ，７２ｃ…内周側端末、３１ｃ，３２ｃ，６１ａ，６２ａ，７１ａ，７２ａ…連結部、３１ｄ，３１ｅ…孔、３２ｄ，３２ｅ…凸部。

Claims (9)

1. 周方向に複数配設される整流子片と、前記整流子片の径方向内側で前記整流子片を保持すべく配設される本体絶縁材とを有する整流子本体を備えた整流子であって、
   所定の前記整流子片同士を短絡させるための短絡導体と、前記短絡導体を埋設して保持すべく配設される短絡絶縁材とを有し、前記整流子本体の軸方向端部に設けられる短絡部材を備え、
   前記短絡絶縁材には、前記整流子本体の軸方向端部より軸方向に突出するボス部が一体成形され、
   前記短絡導体は、
   周方向に複数配置された外周側端末と、前記外周側端末の内側で周方向に複数配置された内周側端末と、前記外周側端末と前記内周側端末とをそれぞれ連結する複数の連結部とが同一層に形成されてなる短絡構成部材群が、複数積層されることで、前記外周側端末同士と、前記内周側端末同士とがそれぞれ積層方向に接触され、前記連結部同士が積層方向に非接触とされたものであって、
   少なくとも１つの前記短絡構成部材群における複数の前記連結部が、前記外周側端末と前記内周側端末とを周方向に所定角度ずらしてそれぞれ連結するように形成されたものであり、
   一方の前記短絡構成部材群が他方の前記短絡構成部材群より薄く形成されるとともに電気抵抗率の小さい材質とされ、他方の前記短絡構成部材群側に打ち出し形成される凸部が一方の前記短絡構成部材群側に形成される孔を貫通するように配置されかしめ加工されたことを特徴とする整流子。
2. 請求項１に記載の整流子において、
   前記本体絶縁材と前記短絡絶縁材とが異なる材質とされたことを特徴とする整流子。
3. 請求項１又は２に記載の整流子において、
   前記短絡絶縁材における前記ボス部の基端部には、前記整流子本体の軸方向端部より軸方向に突出し前記ボス部より外径が大きい大径部が形成されたことを特徴とする整流子。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の整流子において、
   前記ボス部は電機子コアのティースに巻装される巻線を案内する案内部としての機能を有することを特徴とする整流子。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の整流子において、
   前記本体絶縁材は、その軸方向端部から更に軸方向の前記短絡部材側に突出して前記短絡部材の径方向内側に配設される壁部を有することを特徴とする整流子。
6. 請求項５に記載の整流子において、
   前記壁部は、その径方向内側に回転軸が圧入されるものであることを特徴とする整流子。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の整流子と、
   前記整流子の軸中心を貫通するように配設される回転軸と、
   前記整流子と軸方向に並んで前記回転軸に固定される電機子コアと、
   前記電機子コアのティースに巻装される巻線と
   を備えたことを特徴とする電機子。
8. 請求項７に記載の電機子において、
   前記ボス部が前記電機子コアに当接されたことを特徴とする電機子。
9. 請求項７又は８に記載の電機子において、
   前記ボス部は、前記整流子片から前記電機子コアの所定のティースに取り回される巻線を支持するガイドとされたことを特徴とする電機子。

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