JP4975307B2 - 電機子の製造方法、巻線と端子部との接合方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、モータの小型化、高出力化を達成し、かつ、絶縁皮膜の除去を行わなくても、ヒュージング時に端子部の溶断が発生しない整流子と、ヒュージング時に端子部の溶断が発生しない巻線と端子部との接合方法と、該接合方法を適用した電機子の製造方法と、を提供することにある。
また、本発明の電機子の製造方法では、前記溶着工程において、前記端子部を溶着電極間に挟んで押圧することにより、前記凸部が前記巻線に圧接されるように構成すると好適である。
なお、本発明の接合工程において行われる凸部の巻線への圧接は、巻線に通電するための溶着電極間に端子部を挟んで加圧することにより、行うことができる。このように、加圧と通電をいずれも溶着電極を介して行うことができるようにすれば、接合工程に使用する装置の構成が簡易化され、好適である。
このように、本発明は整流用セグメントに導通された端子部と電機子コアに巻回された巻線との接合に限定されず、絶縁皮膜を有する巻線とモータに設けられた端子部との接合方法として広く用いることができる。そして、これにより、巻線の絶縁皮膜を予め除去せずにヒュージングを行っても、端子部の溶断が発生する前に巻線と端子部との溶着接合を完了することができる。よって、端子部と巻線との接合の不具合が発生せず、好適である。
また、本発明の整流子は、より具体的には、前記端子部は、前記整流用セグメントの電機子コア側の端部から延出形成された薄板状の端子片を略U字状に屈曲して形成され、前記対向面は、前記端子片の自由端側の板面と、前記端子片の基端部側の板面または前記整流用セグメントの外周面とによって形成された構成とすることができる。
このように、本発明では、接合部位における巻線の絶縁皮膜を予め除去しなくても、端子部の屈曲部位が過電流によって溶断する前に絶縁皮膜を除去することができる。従って、端子部が溶断する前に、巻線と端子部との溶着接合を完了することができる。
図1〜図7は本発明の一実施形態に係るものであり、図1はモータの断面図、図2は電機子の斜視図、図3は整流子の断面斜視図、図4、図5は端子部の斜視図および断面図、図6、図7は端子部と巻線の接合方法を示す説明図である。また、図8〜図9は改変例に係る端子部の説明図であり、図10、図11は他の実施形態に係る整流子の端子部の斜視図および断面図である。
図1は、モータMの断面図である。本例のモータMは、一端側がモータMの出力軸となるシャフト11に巻線12が巻回された電機子コア13及び整流子20を固定してなる電機子10と、電機子コア13の外周を囲むように配設された磁石14と、電機子10および磁石14を内部に収納するヨークハウジング15と、シャフト11を回転可能に支承する軸受16A,16Bと、整流子20に摺接するブラシを備えたブラシ装置17と、ヨークハウジング15の整流子20側の開口を閉塞するエンドプレート18等を主要構成要素とする。
整流子20の固定部22は例えば樹脂により形成され、整流用セグメント23は導電性の金属により形成されている。整流子20は、例えば、円筒形状の金属部材の内周側に樹脂を注入して中心に貫通孔21が形成された一体成型品を成形し、貫通孔21にシャフト11を圧入固定した後に外周側の金属部材を切削加工し、軸方向に整流子溝24を形成して複数の整流用セグメント23を分離形成することによって製造することができる。なお、シャフト11に一体成型品を圧入固定する前に整流子溝24を形成してもよい。また、一体成型でなく固定部22と整流用セグメント23とを組み立てて製造してもよい。
ヨークハウジング15の円筒部の内周側には、モータMの固定子としての磁石14が固定されている。磁石14は、電機子コア13に巻回された巻線12と所定のギャップを介して対向するように配設されている。
ブラシ装置17は、複数の整流用セグメント23の表面に接触する状態で保持されたブラシを備えており、本例ではエンドプレート18の内側に固定されている。整流子20の回転時には、このブラシが整流用セグメント23の表面に摺接するようになっている。
本実施形態では、図3に示すように、各整流用セグメント23に設けられた端子片25が、整流子20の外周側に略U字形に屈曲され折り返されてフック状に形成されている。より詳しく述べると、端子片25は、図4、図5に示すように、自由端側の板面と基端部側の板面とが対向するようになっており、所定寸法離間された略平行な対向面25a,25bを有して形成されている。そして、この対向面25a,25bには、図4、図5に示すように、対応する位置にそれぞれ凸部26が形成されている。図4、図5は図3の点線で囲んだ領域Aの拡大図(斜視図および断面図)であるが、図4は巻線12が係合されていない状態を示し、図5は端子片25に巻線12が係合された状態を示している。
凸部26は、図5(b)に示すように、対向面25a,25bの間に巻線12を係合したときに巻線12に両側から当接させることができる位置に形成されている。また、凸部26の形状は、対向面25a,25bの裏面側から打ち出し等によって略半球状に突起させた形状とされている。
(溶着工程−1) 次に、図6に示すように、抵抗溶接装置の溶着電極P1,P2によって凸部26の裏側の位置で端子片25を挟持し、溶着電極P1,P2を矢印B1,B2の方向にそれぞれ押圧することにより、挟持された端子片25を加圧する。これにより、巻線12に凸部26が両側から圧接される。これにより、加圧力が凸部26に集中して加えられる。
(溶着工程−2) そして、加圧力が所定の値に達すると、図7(a)に示すように、凸部26が巻線12の絶縁皮膜12aに圧入される。つまり、凸部26が巻線12の絶縁皮膜12aに両側から喰い込んだ状態となり、喰い込んだ部位では、絶縁皮膜12aが薄くなった状態となる。
(溶着工程−4) さらに通電を継続すると、凸部26と芯線12bとが溶着される。すなわち、図7(c)に示すように、凸部26が抵抗熱によって変形し、芯線12bと一体化される。このようにして、端子片25と芯線12bとが接合されてヒュージングによる接合が完了し、巻線12と整流用セグメント23とが導通される。
また、本実施形態によれば、凸部26は、絶縁皮膜12aの外側部分に圧入されるが、凸部26の圧入によって絶縁皮膜12aを全て除去するわけではなく、絶縁皮膜12aの内側部分は通電発熱によって除去される。従って、凸部26が芯線12bに喰い込んでしまって芯線12bが押しつぶされ、断線することがない。
また、上記溶着工程は、最初に所定の加圧力で加圧して凸部26が圧入された後に通電を開始しているが、通電開始のタイミングを上記の方法と異ならせても良い。例えば、加圧と同時に通電を開始すれば、絶縁皮膜12aを熱によって軟化させながら凸部26を容易に圧入することができる。
○ 上記実施形態では、対向面25a,25bにそれぞれ1カ所ずつ凸部26を設けていたが、図8(a)に示すように、対向面25a,25bのいずれかに凸部26を設けた構成であってもよい。巻線12の芯線12bと端子片25とは、少なくとも1カ所溶着されていれば電気的に導通されるので、少なくとも1カ所、絶縁皮膜12aに喰い込むような凸部26が設けられていれば良い。
○ また、図8(b)に示すように、対向面25a,25bにそれぞれ複数カ所ずつ凸部26を設けた構成であってもよい。このようにすれば、巻線12の係合位置が多少ずれても複数の凸部26のどれかに当接させることができ、より確実に凸部26を絶縁皮膜12aに喰い込ませることができる。
例えば、図10に示すように、端子片125を、整流用セグメント23から電機子コア13方向に延出せずシャフト11の径方向に延出し、自由端側がブラシ摺接部分の方向を向くように略L字形に屈曲させる。このようにすると、端子片125の自由端側と、整流用セグメント23の外周面とによって、対向面125a,125bが形成される。つまり、このようにすると、本発明の対向面を有する端子部が、整流用セグメント23の外周面と、端子片25とによって形成される。
このような構成であっても、上記実施形態と同様に対向面125a,125b間に巻線12を係合し、凸部26を絶縁皮膜12aに圧入させることができる。但し、この場合には、溶着電極P1,P2の一方を整流用セグメント23のブラシ摺接面に接触させておき、他方をシャフト11の径方向外側から端子片25の自由端に当接させ、径方向内側に向かって押圧する。これにより、巻線12がシャフト11に固定された固定部22によって反対側から支持されているために凸部26に加圧力が集中し、絶縁皮膜12aに圧入される。
本例は、端子部を構成する薄板状の部材を複数枚重ねて板厚を大きくすることにより、ヒュージングの際における端子部の溶断の発生を防止したものである。以下、上記実施形態と異なる部分のみ説明する。
図11(a)に示すように、本例の端子片35は、上記実施形態の端子片25と同様にして整流用セグメント23の一端に切削形成された薄板片35Aに、同一形状で同一素材の薄板片35Bを重ねて溶接等により接合した後、端子片25と同様に略U字形に屈曲されてフック状に形成されたものである。このようにすると、薄板片35Bを重ねたことにより、端子片35は上記実施形態の倍の厚さとなり、板厚が確保される。
また、図11(a)の構成では、整流用セグメント23から延出形成された薄板片35Aとは別体の薄板片35Bを準備して薄板片35Aに重ねて板厚を確保していたが、図11(b)に示すように、薄板片35Aを倍の長さに形成し、2つに折り曲げ重ねて接合して板厚を確保するように構成してもよい。
13‥電機子コア、13a‥インシュレータ
14‥磁石、15‥ヨークハウジング、15a‥軸受取付部
16A,16B‥軸受、17‥ブラシ装置、18‥エンドプレート
20‥整流子、21‥貫通孔、22‥固定部、23‥整流用セグメント、24‥整流子溝
25‥端子片、25a,25b‥対向面、26‥凸部
35‥端子片、35A,35B‥薄板片
125‥端子片、125a,125b‥対向面、126‥凸部、226‥突条部
A‥領域、B1,B2,C‥矢印、M‥モータ、P1,P2‥溶着電極
Claims (3)
- 巻線が巻回された電機子コアと、該電機子コアが固定されるシャフトと、互いに電気的に絶縁された複数の整流用セグメントを有し前記シャフトに固定される整流子と、を備えた電機子の製造方法であって、
前記シャフトに前記電機子コア及び前記整流子を固定する固定工程と、前記電機子コアに巻回した巻線を前記整流用セグメントと電気的に導通可能な端子部に溶着接合する接合工程とを行い、
該接合工程において、
前記端子部に形成された対向面間に前記電機子コア側から延出された巻線を係合して該対向面に形成された凸部に当接させる係合工程と、
前記凸部を前記巻線に圧接することにより前記巻線の絶縁皮膜の外側部分に圧入させて、前記絶縁被膜に両側より喰い込んだ状態として前記絶縁被膜を薄くし、その後、前記端子部に通電して発熱させることにより前記巻線の絶縁皮膜の内側部分を消失させて前記巻線の芯線を露出させ、該芯線と前記凸部とを溶着接合する溶着工程と、を行うことを特徴とする電機子の製造方法。 - 前記溶着工程において、前記端子部を溶着電極間に挟んで押圧することにより、前記凸部が前記巻線に圧接されることを特徴とする請求項1に記載の電機子の製造方法。
- 絶縁皮膜を有する巻線とモータに設けられた端子部とを溶着接合する接合方法であって、
前記端子部に形成された対向面間に前記巻線を係合して該対向面に形成された凸部に当接させる係合工程と、
前記凸部を前記巻線に圧接することにより前記巻線の絶縁皮膜の外側部分に圧入させて、前記絶縁被膜に両側より喰い込んだ状態として前記絶縁被膜を薄くし、その後、前記端子部に通電して発熱させることにより前記巻線の絶縁皮膜の内側部分を消失させて前記巻線の芯線を露出させ、該芯線と前記凸部とを溶着接合する溶着工程と、を行うことを特徴とする巻線と端子部との接合方法。
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