JP5122914B2

JP5122914B2 - 有ブラシｄｃモータ及びその製造方法

Info

Publication number: JP5122914B2
Application number: JP2007281171A
Authority: JP
Inventors: 俊介友澤
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-10-30
Also published as: JP2009112106A; CN101425724B; CN101425724A

Description

本発明は、巻線の際のガイド機能を、整流子組立体の整流子芯に持たせた有ブラシＤＣモータ及びその製造方法に関する。

有ブラシＤＣモータは、直流電源からブラシ及びそれが摺動接触する整流子を介して回転子巻線に電流を供給する。このような有ブラシＤＣモータの巻線は、各回転子磁極コアに巻いた巻線の両端が、それぞれ各整流子片に接続されているライザ部に引っ掛けて、電気的に接続される。

図５は、特許文献１に記載の従来技術による巻線を説明する図である。図示の例において、２段構成のそれぞれ複数の整流子片Ａ、Ｂは軸方向に分離され、かつ、整流子片Ａは対応するライザ部Ａに、また、整流子片Ｂは対応するライザ部Ｂにそれぞれ接続される。

ライザ部Ｂよりも長さが長くなっているライザ部Ａの根本部を、整流子芯から一体に突設された突部によって覆うことで、ライザ部Ａに接続されているコイルＡが内側、つまりコイルＢ側へと寄ってしまうことを突部の端面が阻止するようにしたものである。このために、両コイルＡ，Ｂが互いに接触してしまうことを確実に防ぐことができる。しかし、巻線機のノズル先端からライザ部の決められた位置に電線を掛ける際、巻線機ガイドを必要とする。

図６（Ａ）は巻線機ガイドを用いた巻線を説明する図であり、（Ｂ）はシャフト先端側から整流子を見た側面図である。整流子芯本体の上に配置される各整流子片の端部に接続されるライザ部は、径方向に伸びて、その先端近くに電線接続部を設けている。整流子ワッシャは、複数の整流子片を整流子芯の上に固定する。樹脂製の整流子芯本体から径方向に伸びる整流子芯台座部は、ライザ部を背面側から支持する。

有ブラシＤＣモータの巻線は、巻線機のノズル先端から繰り出される電線の始端を、各整流子片に接続されているライザ部の一つに絡めた後に、１つの所定の磁極コアに所定回数の巻線をし、その後、隣接するライザ部に絡めて、次の磁極コアに巻線するように、連続して行われることになる。この際、巻線機のノズル先端位置は、サーボモータにより正確に制御することができる。しかし、磁極コアに巻線する際は、先に巻かれた電線の上に次々と重ねて巻線するために所定回数巻線した後の終了時の電線位置を正確に知ることは困難である。このため、その正確には知ることのできない巻線終了位置から伸びる電線を、ライザ部の決められた位置に掛けることが困難となる。

従来、図６（Ａ）に示すように、巻線機ガイドを用いて、このガイドの上を滑らせることにより、電線を、ライザ部の決められた位置に引っ掛けていた。しかし、このような巻線方法は、巻線機ガイドの位置をサーボモータ等によって細かく指定して制御することが必要であり、タクト時間（一単位の作業を終えるまでの所要時間）が長くなる。また、製造ライン上で整流子が変更になる毎に細かな機械調整が必要となる。
特開昭６３−３１４１４９号公報

本発明は、係る問題点を解決して、整流子芯にガイド機能を持たせることにより、巻線の際に、巻線機ガイドを不要にして、電線をライザ部の規定された箇所に掛けることを目的としている。また、巻線機ガイドの細かな位置決め作業を不要にして、タクト時間を短縮し、かつ、製造ライン上の整流子の変更による細かな機械調整を不要にする。

本発明の有ブラシＤＣモータは、モータハウジングの内周面に界磁極用のマグネットを取り付け、かつ、回転可能に支持されるシャフト上に、磁極コア及び該磁極コア上に巻いた巻線からなる回転子磁極構成と、整流子組立体とを備え、該整流子組立体の整流子片に接触するブラシを介して外部より電源が供給される。整流子組立体は、樹脂製の整流子芯と、その外周上に配置される複数個の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とから構成される。整流子芯は、整流子片を支持する整流子芯本体と、径方向に伸びるライザ部を裏側から支える整流子芯台座部と、隣接する２つのライザ部の間で直線形状に形成した整流子芯台座部の径方向外周部に形成したガイド部とを備える。整流子芯台座部は、その一部が巻線の下に潜り込むように、斜めに面取りした形状にする。ガイド部を、ライザ部先端側に設けた電線接続部に電線を接続する際に電線を導くためのガイドとして機能させる。

また、本発明の有ブラシＤＣモータの製造方法は、整流子組立体を、整流子芯と、その外周上に配置される複数個の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とから構成し、この整流子芯を、整流子片を支持する整流子芯本体と、径方向に伸びるライザ部を裏側から支える整流子芯台座部と、隣接する２つのライザ部の間で直線形状に形成した整流子芯台座部の径方向外周部に形成したガイド部とを備える。整流子芯台座部は、その一部が巻線の下に潜り込むように、斜めに面取りした形状にする。ガイド部を、電線を導くためのガイドとして機能させつつ、ライザ部先端側に設けた電線接続部に電線を引っ掛けて接続する。

電線接続部は、ライザ部先端側を周方向に切り欠いた凹部から構成し、かつ、整流子芯台座部の径方向の大きさを、凹部に隣接する側で、凹部下端位置よりも大きく、かつ、凹部上端位置よりも小さくする。

バリスタをライザ部に対してシャフト軸方向に近接して配置し、かつ、凹部下端位置或いはその近くの位置に一致させて、ライザ部をクランク状に折り曲げることにより段差部を形成して、ライザ部とバリスタの間に隙間を形成する。

本発明によれば、整流子芯にガイド機能が付加されたため、電線をライザ部の規定された箇所に掛ける際、巻線機ガイド及びその細かな位置決め作業が不要になり、また、この作業を省くことによるタクトの短縮が達成された。さらに、巻線機ガイドが不要になったことにより、製造ライン上の整流子の変更による細かな機械調整が不要になった。

以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を適用することのできる有ブラシＤＣモータの上半分を切断した断面図（Ａ）、ケース蓋側から見た側面図（Ｂ）、及びケース蓋を取り除いた状態で示す整流子側から見た側面図（Ｃ）である。図１には、４角形（正方形）状外形を有するモータを例示したが、本発明は円形形状外形とかフラット側面外形のモータなど、どのような形状のモータにも適用することができる。また、４極界磁のマグネット、及び６極の回転子磁極を有する有ブラシＤＣモータについて、以下説明するが、本発明は、２極以上の界磁極及び３極以上の回転子磁極を有する有ブラシＤＣモータに対して適用可能である。

モータハウジングは、モータケースと、このモータケースの開口部に嵌着されるケース蓋とから構成される。金属材料により有底中空筒状にプレス加工されたモータケースの内周面に界磁極用のマグネットが取り付けられている。略一定板厚を有する金属製モータケースの４角形状側面が、マグネットの磁路となるヨークを形成している。回転子のシャフトは、ケース蓋の中央部と、モータケースの底部中央にそれぞれ設けられた軸受によって支持されている。シャフト上に構成される回転子は、磁極コアと該磁極コア上に巻いた巻線とからなる回転子磁極構成を備えている。整流子組立体は、シャフト上に固定されており、その端部には火花消去用のバリスタ（ディスクバリスタ）を備えている。整流子片に接触するブラシ（一対）は、ケース蓋に支持される外部端子に接続されて、この外部端子を介して外部より電源が供給される。

マグネット外形形状は、モータケース内周面形状に略等しくして、その内側に圧入もしくは接着により取着される。マグネットの磁極は径方向に着磁される４極であり、かつ周方向にＳとＮが交互になっている。ここで例示するマグネットは、マグネット材により一体に全体的にはリング形状に形成されている。このリング形状マグネットは、その内径を回転子外径よりもわずかに大きくする一方、その外形は、側面部で肉薄にして、コーナー部で厚肉にした偏肉形状となっている。また、図示したように、ヨークを形成するモータケース側面は、４極の界磁極数と同数の４辺の平坦な側面部（フラット面）と、この４辺の側面部間の角部に位置する同数の４個のコーナー部とを連続的に結合した形状になっている。円弧形状のコーナー部は、その内面側でマグネットを支持して固定する部分である。各マグネットの周方向中心（各磁極の頂点）と、それに対応する各ヨークコーナー部の周方向中心は一致している。

図２は、図１に示した有ブラシＤＣモータの回転子のみを取り出して示す図であり、上半分を切断した断面図（Ａ）、及び整流子側から見た側面図（Ｂ）である。図示のように、シャフト上に構成される回転子は、磁極コアと該磁極コア上に巻いた巻線とからなる回転子磁極構成と、詳細は図３を参照して後述する整流子組立体とを備えている。整流子組立体は、シャフト上に固定されており、その端部には火花消去用のバリスタ（ディスクバリスタ）を備えている。整流子組立体の反対側の回転子磁極側面には、ブッシュ及びワッシャを備えて、モータケース底部に備えた軸受に当接するよう配置されている。

図３は、図２に示した整流子組立体の詳細を示す図であり、上半分を切断した断面図（Ａ）、及びシャフト先端側から見た側面図（Ｂ）である。シャフト上に固定される図示の整流子組立体は、火花消去用のバリスタを省いた構成として例示している。この整流子組立体は、樹脂製の整流子芯と、該整流子芯（本体）の外周上に配置されかつ外部よりブラシを通して電流が導かれる導電体の複数（６個として例示）の整流子片と、整流子片を整流子芯上に固定する整流子ワッシャと、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とから構成される。図示のライザ部は、各整流子片とはそれぞれ一体に半径方向外側に折り曲げ延長することにより形成している。

このライザ部の所定の位置（電線接続部）に巻線の端部が接続される。整流子芯は、整流子片を支持する整流子芯本体と、径方向に伸びるライザ部を裏側から支える整流子芯台座部と、詳細は後述するように、整流子芯台座部の径方向外周部に形成したガイド部とが、合成樹脂により一体成形される。整流子芯台座部の一部は巻線の下に潜り込むように、斜めに面取りすることにより、巻線の障害になることなく、台座部の強度を確保することが可能になる。また、整流子芯と一体に端部に設けた位置決め用爪（３個として例示）は、磁極コアに対応して設けた穴に嵌合させることにより、磁極コアに対する整流子組立体の周方向及び軸方向の位置決めをする。

ドーナツ状に中央を切り欠いたディスクバリスタ（図２（Ａ））を取り付ける場合は、巻線後に、整流子ワッシャの外周側において、ライザ部に対してシャフト軸方向に近接して配置する。バリスタが配置された後、バリスタの各電極はそれぞれ対応するライザ部に半田付けされる。

次に、整流子芯の台座部に付加した線ガイド機能について、さらに図４を参照して説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図３に示したＰ部及びＱ部の拡大図である。各ライザ部は、それぞれ整流子芯台座部に設けた位置決め凹所内に収容して背面より支持する。ライザ部先端側に設けた電線接続部は、周方向に切り欠いた凹部から構成される。周方向の凹部は、そこに引っ掛ける電線の位置決めのためのものである（以下、凹部のライザ部先端側を凹部上端、ライザ部根本側を凹部下端という）。凹部形状は、円弧状、矩形状など電線を引っ掛けることのできる任意の形状にすることができる。この凹部は、巻線機による巻線方向によって決まるいずれか一方の周方向側に形成すれば十分であるが、周方向の両側に凹部を形成することも可能である。

この凹部下端位置或いはその近傍位置に一致させて、ライザ部をクランク状に折り曲げることにより段差部を形成する。即ち、径方向に伸びるライザ部を段差部で、シャフト軸方向に台座部側に直角に折り曲げた後、わずかの長さで再度、径方向に折り曲げる。これによって、バリスタをライザ部に近接して配置した際に、ライザ部とバリスタの間に隙間（図２（Ａ））を作って、ライザ部に引っ掛けた巻線とバリスタが干渉することを防止することができる。バリスタとライザ部の巻線が干渉すると、バリスタのシャフト軸に対する直角度が悪くなり、結果、バリスタとライザ部の半田付け不良や、回転子の回転時にバリスタが振れてブラシと干渉するという不具合が生じることになる。

線ガイド機能は、整流子芯台座部の径方向の大きさ（ガイド部径）を、凹部に隣接する側で、凹部下端位置よりも大きく、かつ、凹部上端位置よりも小さくする。即ち、ガイド部の径方向の大きさはライザ部の線を掛けるための凹部（切り欠き）近傍に位置するような大きさとなる。

これによって、磁極コアに巻線する際は、先に巻かれた電線の上に次々と重ねて所定回数巻線した後の巻線終了位置から伸びる電線を、ガイド部の上に導き、その上を滑らせるようにして凹部内に掛けることが可能となる。このガイド部の全体形状は、図３（Ｂ）に示すように、隣接する２つのライザ部の間で、整流子芯台座部外周（ガイド部）を略直線形状に形成した例を示したが、電線を滑らかに滑らせる形状であれば、円弧状などの他の任意の形状も採用することができる。このようにして、電線は、整流子芯に付加したガイド機能により、ライザ部の規定された箇所（電線接続部）に掛けることができる。

本発明を適用することのできる有ブラシＤＣモータの上半分を切断した断面図（Ａ）、ケース蓋側から見た側面図（Ｂ）、及びケース蓋を取り除いた状態で示す整流子側から見た側面図（Ｃ）である。図１に示した有ブラシＤＣモータの回転子のみを取り出して示す図であり、上半分を切断した断面図（Ａ）、及び整流子側から見た側面図（Ｂ）である。図２に示した整流子組立体の詳細を示す図であり、上半分を切断した断面図（Ａ）、及びシャフト先端側から見た側面図（Ｂ）である。（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図３に示したＰ部及びＱ部の拡大図である。特許文献１に記載の従来技術による巻線を説明する図である。（Ａ）は巻線機ガイドを用いた巻線を説明する図であり、（Ｂ）はシャフト先端側から整流子を見た側面図である。

Claims

モータハウジングの内周面に界磁極用のマグネットを取り付け、かつ、回転可能に支持されるシャフト上に、磁極コア及び該磁極コア上に巻いた巻線からなる回転子磁極構成と、整流子組立体とを備え、該整流子組立体の整流子片に接触するブラシを介して外部より電源が供給される有ブラシＤＣモータにおいて、
前記整流子組立体は、整流子芯と、その外周上に配置される複数個の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とから構成され、
前記整流子芯は、前記整流子片を支持する整流子芯本体と、径方向に伸びるライザ部を裏側から支える整流子芯台座部と、隣接する２つのライザ部の間で直線形状に形成した前記整流子芯台座部の径方向外周部に形成したガイド部とを備え、前記整流子芯台座部は、その一部が巻線の下に潜り込むように、斜めに面取りした形状にし、
前記ライザ部先端側を周方向に切り欠いた凹部から構成した電線接続部を備え、かつ、前記ガイド部の径方向の大きさを、前記凹部に隣接する側で、凹部下端位置よりも大きく、かつ、凹部上端位置よりも小さくし、
前記ガイド部を、前記電線接続部に電線を接続する際に電線を導くためのガイドとして機能させて、
成る有ブラシＤＣモータ。
バリスタを前記ライザ部に対してシャフト軸方向に近接して配置し、かつ、前記凹部下端位置或いはその近くの位置に一致させて、ライザ部をクランク状に折り曲げることにより段差部を形成して、前記ライザ部と前記バリスタの間に隙間を形成した請求項１に記載の有ブラシＤＣモータ。
モータハウジングの内周面に界磁極用のマグネットを取り付け、かつ、回転可能に支持されるシャフト上に、磁極コア及び該磁極コア上に巻いた巻線からなる回転子磁極構成と、整流子組立体とを備え、該整流子組立体の整流子片に接触するブラシを介して外部より電源が供給される有ブラシＤＣモータの製造方法において、
前記整流子組立体を、整流子芯と、その外周上に配置される複数個の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とから構成し、
前記整流子芯は、前記整流子片を支持する整流子芯本体と、径方向に伸びるライザ部を裏側から支える整流子芯台座部と、隣接する２つのライザ部の間で直線形状に形成した前記整流子芯台座部の径方向外周部に形成したガイド部とを備え、前記整流子芯台座部は、その一部が巻線の下に潜り込むように、斜めに面取りした形状にし、
前記ライザ部先端側を周方向に切り欠いた凹部から構成した電線接続部を備え、かつ、前記ガイド部の径方向の大きさを、前記凹部に隣接する側で、凹部下端位置よりも大きく、かつ、凹部上端位置よりも小さくし、
前記ガイド部を、電線を導くためのガイドとして機能させつつ、前記電線接続部に電線を引っ掛けて接続する、
ことから成る有ブラシＤＣモータの製造方法。