JP5237767B2 - 整流子及び該整流子を備える電機子及びモータ並びに該電機子の製造方法及びモータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は整流子及び該整流子を備える電機子並びに該電機子の製造方法及びモータの製造方法に係り、特に、巻線と整流用セグメントの接合方法としてヒュージング（抵抗溶接）を用いて製造された整流子及び該整流子を備える電機子及び該電機子の製造方法、及び、モータの製造方法に関する。

従来、モータの電機子コアに巻回される絶縁皮膜付き巻線を、整流子を構成する複数の整流用セグメントに接合するための接合方法として、ヒュージング（抵抗溶接）が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。ヒュージングは、各整流用セグメントの外周側にフック状に形成されたヒュージング用の端子片に巻線を係止し、抵抗溶接装置を用いて端子片に通電して発熱させ、この発熱によって巻線の絶縁皮膜を消失させて巻線と端子片とを接合している。

特開２０００−８４６７７号公報

このように、整流子にはヒュージング用の端子片が設けられるが、モータの小型化、高出力化を達成するためには、端子片を小型化したり、端子片に接合する巻線を大径化したり、あるいは１つの端子片に複数本の巻線を接合することなどが行われるようになっている。ところが、端子片の小型化、若しくは巻線の大径化や本数の増加を行うと、通電により端子片に発生した熱で巻線の絶縁皮膜が熱劣化して消失するよりも前に、端子片の屈曲部位が過電流によって溶断を起こしてしまうことがあり、接合に不具合が発生するという問題があった。そこで、従来では、このような問題を解決するために、巻線の絶縁皮膜をあらかじめ除去してから端子片に通電して接合することにより対応している。

また、端子片の屈曲部位が過電流による溶断を防止するために、端子片の屈曲部とは逆側の自由端部を内周側に折り曲げて、ヒュージングの際に自由端部を整流用セグメント側に接触させることで自由端部側でも通電させて発熱箇所を分散させる技術が用いられることがある。

しかしながら、接合部における絶縁皮膜をあらかじめ除去するには手間がかかり、接合工程が複雑化されるという問題があった。また、端子片の自由端部を内周側に折り曲げた場合には、フック状の端子片が変形しづらくなり、端子片と巻線との接触面積が低下するため巻線の接合強度が低下する問題があった。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、巻線の絶縁皮膜をあらかじめ除去する必要がなく、ヒュージング時に巻線が強固に固定されるとともに端子部の溶断が発生しない整流子及び該整流子を備える電機子及びモータを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ヒュージング時に巻線が強固に固定されるととも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を適用した電機子の製造方法及びモータの製造方法を提供することにある。

前記課題は、請求項１に係る整流子によれば、回転電機のシャフトに固定される固定部と、該固定部の外周面に周方向に配列され互いに電気的に絶縁された複数の整流用セグメントと、を備え、前記整流用セグメントには巻線に接合するための端子部が設けられた整流子であって、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、略Ｕ字状に屈曲した薄板状の端子片を備え、前記端子片は所定寸法離間された対向面を有し、該対向面の少なくとも一方には他方の前記対向面に向かって伸びる凸部が形成され、該凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に前記巻線を配設可能に構成され、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、前記凸部は、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こして形成され、前記一方の前記板面の一部に開口部が形成され、前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分は、前記端子片に対して非接触であって、前記対向面に所定の加圧力を加えることにより、前記凸部は、他方の前記対向面に圧接させながら変形可能に形成されていることにより解決される。

上記構成によって、凸部は他方の対向面に圧接しながら変形可能に形成されているため、対向面の間に巻線が配設された状態で対向面間の距離を狭める方向に加圧することで、凸部と他方の対向面との間の導通を確保したまま巻線を端子部に狭持することができる。すなわち、凸部からの通電によっても端子部を発熱させることができるため発熱位置を分散させることができ、これにより絶縁皮膜を除去していない巻線を使用して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結線を完了することができる。
また、上記構成によって、対向面の一部に開口部が形成されるように、凸部は端子片のいずれか一方の板面の一部を切り起こして形成されていることで、凸部が形成された対向面は幅の狭い部分が形成される。このため、凸部からの電流により対向面においても発熱させることができるため発熱位置をさらに効果的に分散させることができ、これにより絶縁皮膜を除去していない巻線を使用して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結線を完了することができる。また、巻線と接触する端子片の面積が減少し、端子片を巻線の絶縁皮膜に容易に圧入させることができるため、端子片が圧入された部分の絶縁皮膜の除去が容易となり、従って、巻線と端子片との結線を容易に行うことができる。
また、このように、端子片のいずれか一方の板面の一部に開口部が形成されていることで、開口部が形成された対向面の幅が狭くなる部分が生じるため巻線の絶縁皮膜に対向面を容易に圧入させることができ、通電加熱の際に対向面が圧入された部分の絶縁皮膜の除去が容易となる。また、開口部が形成された対向面の通電する面積が減少するため、対向面は発熱しやすくなる。
また、このように、巻線のうち、開口部に対向する部分は、端子片に対して非接触であることで、巻線と接触する端子片の面積が減少し、端子片のうち、開口部が形成された対向面を巻線の絶縁皮膜に容易に容易に圧入させることができる。
また、このように、凸部と対向面を連結する連結部との間の位置に巻線を配設可能に構成されていることで巻線を一層確実に保持することができる。

前記課題は、請求項２に係る電機子によれば、請求項１に記載の整流子を備えることにより解決される。
このように、本発明の電機子は、請求項１の特徴を備えたものを得ることが可能となる。

前記課題は、請求項３に係る電機子の製造方法によれば、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て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、前記整流用セグメントの前記巻線が係止される端子部に、前記整流用セグメントの前記電機子コア側の端部から延出形成され、略Ｕ字状に屈曲した、所定寸法離間された対向面を有する薄板状の端子片を形成するとともに前記対向面の一方から他方に向かって伸びる凸部を形成する凸部形成工程と、前記端子片のうち、前記凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に仮止めされた前記巻線を前記対向面の間で所定の加圧力で押圧するとともに、前記端子片に通電して発熱させることにより前記巻線の絶縁皮膜を消失させて前記巻線の芯線を露出させ、該芯線と前記端子片とを導通させる結線工程と、前記結線工程において、前記凸部を他方の前記対向面に所定の加圧力で圧接させて、前記凸部と他方の前記対向面との間を通電させながら前記凸部を変形させる凸部変形工程と、を行い、前記凸部形成工程は、前記端子片の前記対向面を、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して形成し、前記凸部を、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こすことにより形成すると共に、前記一方の前記板面の一部に開口部を形成し、前記結線工程は、前記巻線を前記対向面間に挟んで押圧することにより、前記端子片の一部を前記巻線の絶縁皮膜に圧入させ、前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分を、前記端子片に対して非接触とすることにより解決される。

上記構成によれば、整流用セグメントと電気的に導通可能な端子部が対向面を有する形状とされており、この対向面間に巻線を係止した状態で対向面間の距離を狭める方向に押圧して端子部を変形させたときに、対向面に形成された凸部が逆側の対向面に圧接されつつ変形させることができるようになっている。すなわち、凸部と他方の対向面との間の導通を確保したまま巻線を端子部に狭持することができるため、凸部からの通電によっても端子部を発熱させることで発熱位置を分散させることができ、これにより絶縁皮膜を除去していない巻線を使用して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結線を完了することができる。
また、上記構成によれば、対向面の一部に開口部が形成されるように、凸部を端子片のいずれか一方の板面の一部を切り起こすことにより形成することで、凸部が形成された対向面は幅の狭い部分が形成される。このため、凸部からの電流により対向面においても発熱させることができるため発熱位置をさらに効果的に分散させることができ、これにより絶縁皮膜を除去していない巻線を使用して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結線を完了することができる。また、巻線と接触する端子片の面積が減少し、端子片を巻線の絶縁皮膜に容易に圧入させることができるため、端子片が圧入された部分の絶縁皮膜の除去が容易となり、従って、巻線と端子片との結線を容易に行うことができる。
また、このように、端子片のいずれか一方の板面の一部に開口部を形成することで、開口部が形成された対向面の幅が狭くなる部分が生じるため巻線の絶縁皮膜に対向面を容易に圧入させることができ、通電加熱の際に対向面が圧入された部分の絶縁皮膜の除去が容易となる。また、開口部が形成された対向面の通電する面積が減少するため、対向面は発熱しやすくなる。
また、このように、巻線のうち、開口部に対向する部分を、端子片に対して非接触とすることで、巻線と接触する端子片の面積が減少し、端子片のうち、開口部が形成された対向面を巻線の絶縁皮膜に容易に容易に圧入させることができる。
また、このように、端子片のうち、凸部と対向面を連結する連結部との間の位置に仮止めされた巻線であることで、巻線を一層確実に保持することができる。

また、請求項４のように、前記結線工程において、前記巻線を前記対向面間に挟んで押圧することにより、前記端子部の一部を前記巻線の絶縁皮膜に圧入させるように構成すると好適である。
このように、結線工程において、端子部の一部を巻線の絶縁皮膜に圧入させるように構成することで、圧入部分における絶縁皮膜の厚みを薄くすることができる。よって、端子部が通電されて発熱し、その熱が、凸部やその周辺の部位を介して絶縁皮膜の薄くなった部位に入熱されると、薄くなった部位の絶縁皮膜が熱劣化によって従来よりも短時間で消失して芯線が露出され、芯線と端子部とが導通可能な状態となる。

このように、加圧による凸部の絶縁皮膜への圧入と、通電発熱による絶縁皮膜の熱劣化による消失とを組み合わせて行うことにより、従来の熱劣化のみで絶縁皮膜の除去を行う方法に比べて、より早く絶縁皮膜を除去することができる。従って、従来のように過電流によって端子部の連結部が溶断するよりも前に、芯線を露出させて端子部との溶着接合を完了させることができる。つまり、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、整流用セグメントと巻線との接合の不具合が発生せず好適である。

また、前記課題は、請求項５に係るモータによれば、絶縁皮膜を有する巻線と前記巻線に結線される端子部とを備えるモータであって、前記端子部は、所定寸法離間された対向面を有し、該対向面の少なくとも一方には他方の前記対向面に伸びる凸部が形成され、該凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に前記巻線を配設可能に構成され、前記対向面は、前記端子部の自由端側の板面と、前記端子部の基端部側の板面とによって形成され、前記凸部は、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こして形成され、前記一方の前記板面の一部に開口部が形成され、前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分は、前記端子部に対して非接触であって、前記対向面に所定の加圧力を加えることにより、前記凸部は、他方の前記対向面に圧接させながら変形可能に形成されていることにより解決される。
さらに、前記課題は、請求項６に記載のモータの製造方法によれば、絶縁皮膜を有する巻線と前記巻線に結線される端子部とを備えるモータの製造方法であって、前記巻線が係止される端子部に、所定寸法離間された対向面を形成するとともに前記対向面の一方から他方に向かって伸びる凸部を形成する凸部形成工程と、前記端子部のうち、前記凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に仮止めされた前記巻線を前記対向面の間で所定の加圧力で押圧するとともに、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を消失させて前記巻線の芯線を露出させ、該芯線と前記端子部とを導通させる結線工程と、前記結線工程において、前記凸部を他方の前記対向面に所定の加圧力で圧接させて、前記凸部と他方の前記対向面との間を通電させながら前記凸部を変形させる凸部変形工程と、を行い、前記凸部形成工程は、前記端子部の前記対向面を、前記端子片の自由端側の板面と、前記端子部の基端部側の板面として形成し、前記凸部を、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こすことにより形成すると共に、前記一方の前記板面の一部に開口部を形成し、前記結線工程は、前記巻線を前記対向面間に挟んで押圧することにより、前記端子片の一部を前記巻線の絶縁皮膜に圧入させ、前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分を、前記端子部に対して非接触とすることにより解決される。

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、巻線とブラシレスモータの端子部の接合など、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接合するモータ、及び、このようなモータの製造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結線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。

本発明の請求項１と２によれば、凸部からの電流により対向面においても発熱させることができるため発熱位置を効果的に分散させることができ、これにより絶縁皮膜を除去していない巻線を使用して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結線を完了することができるとともに、巻線と接触する端子片の面積が減少し、端子片を巻線の絶縁皮膜に容易に圧入させることができるため、端子片が圧入された部分の絶縁皮膜の除去が容易となる。従って、巻線と端子片との結線を容易に行うことができ、ヒュージング時に巻線が強固に固定されるとともに端子部の溶断が発生しない整流子及び該整流子を備える電機子を提供することができる。

本発明の請求項３と４によれば、凸部からの電流により対向面においても発熱させることができるため発熱位置を効果的に分散させることができ、これにより絶縁皮膜を除去していない巻線を使用して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結線を完了することができるとともに、巻線と接触する端子片の面積が減少し、端子片を巻線の絶縁皮膜に容易に圧入させることができるため、端子片が圧入された部分の絶縁皮膜の除去が容易となり、従って、巻線と端子片との結線を容易に行うことができ、ヒュージング時に巻線が強固に固定されるととも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を適用した電機子の製造方法を提供することができる。
また、本発明の請求項５と６によれば、端子片から切り起こされた凸部を備える構成は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接合するモータの製造方法として広く用いることができる。

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、巻線と端子部との接合を完了することができる。

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。

（第１の実施形態）
図１〜図８は本発明の第１の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８は端子部と巻線の接合方法を示す説明図である。また、図９は改変例に係る端子部の説明図である。

本発明の整流子２０を備えた電機子１０を、図１に示すモータＭに適用した一実施形態について説明する。このモータＭは、自動車用電装機器などの各種駆動装置として好適に用いることができるものである。
図１は、モータＭの断面図である。本実施形態に係るモータ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。

電機子１０は、図２に示すようにシャフト１１に電機子コア１３と整流子２０とが隣接して固定されている。電機子コア１３は、シャフト１１の径方向に突出する複数のスロットを有するコア部材であり、所定の巻式にて巻線１２が巻回されている。なお、本例の電機子コア１３は、巻線１２との絶縁を良好とするために、巻線１２側の表面に樹脂などにより形成されたインシュレータ１３ａが装着されているが、インシュレータ１３ａを省略した構成とすることも可能である。

整流子２０は、図３に示すように、シャフト１１を圧入固定するための貫通孔２１を有する固定部２２の外周に、複数の整流用セグメント２３を配設して形成されている。整流用セグメント２３は、シャフト１１の軸方向に伸びる整流子溝２４によって、隣接するセグメント同士が互いに電気的に絶縁されている。
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（整流子形成板材）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。

整流用セグメント２３の外周面は、エンドプレート１８側の部位が、ブラシが摺接される摺接面となっている。一方、各整流用セグメント２３の電機子コア１３側には、巻線１２と電気的に接続するための端子部としての端子片２５がそれぞれ設けられている。端子片２５は、整流用セグメント２３の一端側を整流用セグメント２３の幅よりも細く切削して薄板状に形成されている。この端子片２５は、整流用セグメント２３の外周側に向けて屈曲され折り返されて略Ｕ字形のフック状に形成されている。このようにフック状に形成されていることにより巻線１２を容易に係止することができるようになっている。

ヨークハウジング１５は有底円筒形状とされ、底部には軸受取付部１５ａが膨出するように形成されている。軸受取付部１５ａには、シャフト１１の一端を支承する軸受１６Ａが配設されている。また、シャフト１１の他端側を支承する軸受１６Ｂは、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の中心部に配設されている。
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、本実施形態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。

次に、本発明の特徴的な構成について説明する。
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に端子部として設けられた端子片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と、これらの対向面２５ａ，２５ｂを連結する略Ｕ字状の連結部２５ｃとを有して形成されている。そして、対向面２５ａには、図４、図５に示すように凸部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が係止されていない状態を示し、図５は端子片２５に巻線１２が係止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を係止したときに、巻線１２を、対向面２５ａ，２５ｂの間、且つ、連結部２５ｃと凸部２６との間に保持できる位置に形成されている。
凸部２６は、対向面２５ａの一部を切り起こして対向面２５ｂ側に向けて折り曲げられて形成されている。より詳細には、凸部２６は、対向面２５ａの自由端側（連結部２５ｃの逆側）で連結を保つように、対向面２５ａの中心部分を略矩形状に三方を切断され、連結が保たれた部分に沿って切断された略矩形領域を整流用セグメント２３側にほぼ直角に折り曲げられて形成されている。また、凸部２６の先端と対向面２５ｂとの間の隙間は任意であり、巻線１２を係止する際の工程や巻線１２の線径によって適宜選択される。

なお、凸部２６は、対向面２５ｂの一部を切り起こして対向面２５ａ側に向けて折り曲げられて形成されてもよく、また、対向面２５ａ，２５ｂのそれぞれに設けられる構成であってもよい。ただし、凸部２６は後述する結線工程において変形可能な強度を有して構成されるものとする。さらに付け加えると、本実施形態においては、自由端側の板面（対向面２５ａ）と基端部側の板面（対向面２５ｂ）とが対向するように構成されているが、自由端側の板面（対向面２５ａ）と整流用セグメントの外周面が対向するように構成することもできる。

ここで、本実施形態における電機子１０の製造方法を説明する。
（凸部形成工程）
まず、シャフト１１に圧入固定された固定部２２の外周側に配設された整流子形成板材の軸方向に整流子溝２４を形成することで分離形成された複数の整流用セグメント２３のそれぞれに巻線１２が係止される端子部を形成する。端子部は、各整流用セグメント２３に設けられた端子片２５を整流子２０の外周側に略Ｕ字形に折り返して所定寸法離間された対向面２５ａ，２５ｂとして形成され、対向面２５ａには対向面２５ｂに向かって伸びる凸部２６が形成される。この凸部２６は対向面２５ａの一部を切り起こすことにより形成される。形成方法は公知の任意のものを適宜使用することができる。
なお、端子片２５に凸部２６を形成した後に整流用セグメント２３をシャフト１１に固定して整流子を形成する手順であってもよい。

（結線工程）
電機子コア１３側から延出された巻線１２をフック状の端子片２５の対向面２５ａ，２５ｂ間に係止して仮止めする。そして、端子片２５に仮止めされた巻線１２を対向面２５ａ，２５ｂの間で所定の加圧力で押圧することにより端子片２５の一部を巻線１２の絶縁皮膜１２ａに圧入させるとともに、端子片２５に通電して発熱させることにより巻線１２の絶縁皮膜１２ａを消失させて巻線１２の芯線１２ｂを露出させ、芯線１２ｂと端子片２５とを導通可能に結合する結線工程を行う。

（凸部変形工程）
結線工程において、対向面２５ａ，２５ｂの間に加圧力を付加して押圧する際に、凸部２６は対向面２５ｂに圧接するため凸部２６からも通電させることができる。このとき、凸部２６を対向面２５ｂに圧接させつつ変形させる凸部変形工程を行うことで、対向面２５ａの対向面２５ａ側への移動が妨げられることがなくなる。従って、対向面２５ａ，２５ｂによって巻線１２を潰し、より強固に端子片２５に巻線１２を固定することができる。

図６〜図８に示した結線工程の説明図により、上述の結線工程についてさらに詳細に説明する。ここで、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）は整流子２０の回転方向の断面模式図であり、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）は整流子２０の軸方向の断面模式図である。
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、抵抗溶接装置の溶着電極Ｐ１を端子片２５の対向面２５ａ側に当接させ、溶着電極Ｐ２を端子面２５ｂ側に当接させるとともに、固定部２２の裏面側が不図示の治具で支持された状態で、溶着電極Ｐ１を矢印Ｂ１の方向に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、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、巻線１２に端子片２５が圧接されるとともに、凸部２６が対向面２５ｂに圧接されて凸部２６からも通電が可能な状態になる。加圧力が所定の値に達すると、凸部２６が変形して対向面２５ａが対向面２５ｂ側に移動するため、対向面２５ａ，２５ｂに挟まれた巻線１２が潰れるとともに、対向面２５ａが巻線１２の絶縁皮膜１２ａに圧入される。なお、対向面２５ａは、凸部２６の切り起こしにより形成された開口部２５ｄのために中心部が開口しており、巻線１２と接触する面積が減少している。このため、対向面２５ａを巻線１２の絶縁皮膜１２ａに容易に圧入させることができる。

この状態で、溶着電極Ｐ１，Ｐ２に電気が供給されると端子片２５が過電流により発熱する。端子片２５（対向面２５ａ）が喰い込んだ巻線１２の部位は絶縁皮膜１２ａが薄くなっているために、発熱した端子片２５からの入熱によって容易に熱劣化して消失する。これにより、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、端子片２５と、巻線１２の中心部にある芯線１２ｂとが接触して導通可能な状態となる。この段階でも、溶着電極Ｐ１により押圧され続けているため巻線１２は対向面２５ｂ，２５ｂに狭持された状態で固定されている。

さらに通電を継続すると、端子片２５と芯線１２ｂとが溶着される。すなわち、端子片２５が抵抗熱によって変形して芯線１２ｂと接合される。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、巻線１２は端子片２５に強固に固定される。
なお、図６〜図８においては結線する巻線１２を２本としているが、結線される巻線１２は１本若しくは３本以上であってもよく、端子片２５の材質は特に限定されるものではないが従来から使用されている材質によっても構成することができる。また、巻線１２は、対向面２５ａ，２５ｂの間、且つ、連結部２５ｃと凸部２６との間に保持した状態でしっかりと保持されているため、凸部２６や連結部２５ｃと接する部分の絶縁皮膜１２ａを除去することもできる。

上記の結線工程において、凸部２６の形成によって対向面２５ａの中心部に開口部２５ｄが形成されているため、対向面２５ａの通電する面積が減少するため、対向面２５ａは発熱しやすくなる。すなわち、切り起こされた凸部２６を備えない従来の端子部では、端子片２５に通電すると発熱位置が連結部２５ｃに集中していたのに対し、本実施形態では凸部２６を対向面２５ｂに圧接させつつ通電することで、対向面２５ａでも発熱させて、連結部２５ｃでの発熱を相対的に緩和することができる。このため、発熱位置が分散し、連結部２５ｃでの溶断を防止することができる。溶断が起こりにくいため、端子部をより小さなサイズで形成したり、端子片２５を構成する整流子形成板材をより薄い板厚で構成したりすることができる。

本実施形態によれば、端子片２５は絶縁皮膜１２ａの外側部分に圧入されるが、端子片２５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の内側部分は通電加熱によって除去される。従って、端子片２５が芯線１２ｂに深く喰い込んで芯線１２ｂが押しつぶされて断線することがない。なお、端子片２５が絶縁皮膜１２ａの外側部分に圧入されない状態で通電加熱を行っても加熱により絶縁皮膜１２ａを除去することができるため、溶着電極Ｐ１による加圧力をある程度弱めてもほぼ同様の効果が期待できる。

上記接合工程に用いられる抵抗溶接装置は、ヒュージングに一般的に用いられる装置であればよく、電源の制御方式や加圧方式には公知の方式を用いることができる。なお、結線工程において行われる巻線１２への端子片２５の圧接は、巻線１２に通電するための溶着電極Ｐ１で端子片２５の対向面２５ａを加圧することにより行われる。加圧と通電を溶着電極Ｐ１，Ｐ２を介して行うことで接合工程に使用する装置の構成が簡易化される。

また、上記結線工程は、最初に所定の加圧力で加圧して端子片２５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端子片２５を容易に圧入することができる。

上記実施形態では、端子片２５は、対向面２５ａ，２５ｂが略平行となるように、端子片２５の自由端側を基端部側に折り返して略Ｕ字形に屈曲させて形成されているが、このような形状に限定されず、巻線１２を挟持可能な２つの面を形成できる形状であればよい。
また、上記実施形態では、端子片２５が整流子用セグメント２３の一端に一体的に形成されていたが、このような構成に限定されず、整流子用セグメントと端子部とが電気的に導通可能に構成されていればよい。

本実施形態においては、固定部２２を裏側から治具で支持しつつ、端子片２５を溶着電極Ｐ１で押圧する工程とされているが、端子片２５を変形容易に構成することで、固定部２２を裏側から支持する治具を用いない工程とすることができる。また、固定部２２をシャフト１１に固定した後に結線工程を行うことで、固定部２２を裏側から支持する治具を用いる必要がなくなる。さらに、対向面２５ａ，２５ｂを固定部２２よりも電機子１０側に張り出して形成し、端子片２５を溶着電極Ｐ１，Ｐ２の間で挟み込んで加圧する工程とすることもできる。

（改変例）
図９（ｃ）〜図９（ｆ）に、上記実施形態を改変した例を説明する。
上述した実施形態では、対向面２５ａの中心部を切り起こして凸部２６を設けていた（図７（ａ），（ｂ）参照）が、図９（ｃ）〜図９（ｆ）に示すように、対向面２５ａの自由端部側を対向面２５ｂ側に向けて屈曲して凸部２６を構成してもよい。なお、図９（ａ），（ｃ），（ｅ）は端子部の上面図、図９（ｂ），（ｄ），（ｆ）はそれぞれI−I断面図，II−II断面図，III−III断面図である。

図９（ｃ），（ｄ）は、対向面３５ａの自由端部側に開口部３５ｄを形成し、自由端部側を対向面３５ｂ側に向けて屈曲して凸部３６を構成したものである。図９（ｅ），（ｆ）は、対向面４５ａの側面側に開口部４５ｄを形成し、自由端部側を対向面４５ｂ側に向けて屈曲して凸部４６を構成したものである。いずれも、開口部３５ｄ，４５ｄ近傍を効率的に加熱させることができる。

これらの変形例においても、上述した実施形態と同様に、発熱位置が分散するため連結部３５ｃ，４５ｃでの溶断を防止することができ、また、開口部３５ｄ，４５ｄによって対向面３５ａ，４５ａの幅が狭くなる部分では巻線１２の絶縁皮膜１２ａに対向面３５ａ，４５ａを容易に圧入させることができる。凸部３６，４６はいずれも、溶着電極Ｐ１，Ｐ２による押圧で変形できるように幅や厚さが調整されている。
なお、開口部２５ｄ，３５ｄ，４５ｄの形状は矩形状や半円状に限定されず、任意の形状とすることができる。

上述した第１の実施形態に示した電機子の製造方法において用いられる結線工程は、上述したブラシ付きのモータＭにおける整流子２０と巻線１２とを接合する結線工程に限らず、絶縁皮膜１２ａを有する巻線１２と、対向する面を有し、この対向する面に凸部が形成された端子部との結線に広く用いることができる。
例えば、ブラシレスモータの結線端子部に本発明を適用した例を第２の実施形態として以下に説明する。

（第２実施形態）
図１０〜図１２は本発明の第２の実施形態に係るものであり、図１０と図１１はモータの断面図、図１２は給電用ターミナルと各Ｖ相コイル端との接合方法を示す説明図である。
なお、以下の各実施の形態において、第１の実施形態と同様部材、配置等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１０と図１１に示すように、本実施形態に係るモータＭ２（ブラシレスモータ）は、不図示の励磁回路から駆動電流を給電するための給電端子を保持するための部材として、ヨークハウジング１５側に取り付けられたホルダ部材５１と、３相の駆動電流にそれぞれ対応する給電端子としての給電用ターミナル５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、を有して構成されている。ホルダ部５１は、径方向に伸びるように形成された３つの切り欠き部５１ｅ，５１ｅ，５１ｅを備えており、この３つの切り欠き部５１ｅ，５１ｅ，５１ｅのそれぞれに給電用ターミナル５２ａ，５２ｂ，５２ｃが保持されている。

給電用ターミナル５２ａ，５２ｂ，５２ｃにはそれぞれ、Ｖ相コイル，Ｕ相コイル，Ｗ相コイル（巻線６２）から導出されたコイルの端部が結線されている。
具体的には、Ｖ相コイルから導出された第１Ｖ相コイル端５３ａは、Ｖ相コイルから導出された第２Ｖ相コイル端５３ｂまでステータ６０の環状に沿って延び、各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂは給電用ターミナル５２ａに本発明を適用したヒュージングにより電気的に接続されている。

同様に、Ｕ相コイルから導出された第１Ｕ相コイル端５４ａ及び第２Ｕ相コイル端５４ｂと、を給電用ターミナル５２ｂに本発明を適用したヒュージングにより電気的に接続されている。
同じく、Ｗ相コイルから導出された第１Ｗ相コイル端５５ａ及び第２Ｗ相コイル端５５ｂと、を給電用ターミナル５２ｃに本発明を適用したヒュージングにより電気的に接続されている。
このように、各相のコイル端５３ａ〜５５ｂを電気的に接続することにより、各給電用ターミナル５２ａ，５２ｂ，５２ｃを介して、対応する相の駆動電流が供給されるようになっている。

次に、結線方法について説明する。
図１２に給電用ターミナル５２ａと各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂとの接合方法を示した。
図１２（ａ）はロータの回転方向の断面模式図であり、図１２（ｂ）はロータの径方向の断面模式図である。
図１２に示すように、抵抗溶接装置の溶着電極Ｐ１，Ｐ２によって給電用ターミナル５２ａ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、挟持された給電用ターミナル５２ａを加圧する。

図１２に示した状態から、溶着電極Ｐ１，Ｐ２を矢印Ｂ１，Ｂ２の方向に加圧することにより、給電用ターミナル５２ａに仮止めされた各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂが、給電用ターミナル５２ａの対向面５６ａ，５６ｂに圧接されるとともに、凸部５７が対向面５６ｂに圧接されて凸部５７からも通電が可能な状態になる。加圧力が所定の値に達すると、連結部５６ｃが変形して対向面５６ａが対向面５６ｂ側に移動するため、対向面５６ａ，５６ｂに挟まれた各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂが潰れるとともに、対向面５６ａが各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂの絶縁皮膜に圧入される。このとき、開口部５６ｄによって、対向面５６ａと各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂとの接触面積が減少し、絶縁皮膜に圧入されやすくなる。

この状態で、溶着電極Ｐ１，Ｐ２に電気が供給されると給電用ターミナル５２ａが過電流により発熱する。各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂの絶縁皮膜は、発熱した給電用ターミナル５２ａからの入熱によって容易に熱劣化して消失する。これにより、給電用ターミナル５２ａと各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂの中心部にある芯線とが接触して導通可能な状態となる。この段階でも、溶着電極Ｐ１，Ｐ２により押圧され続けているため各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂは対向面５６ａ，５６ｂに狭持された状態で固定されている。
さらに通電を継続すると、給電用ターミナル５２ａと各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂの芯線とが溶着される。このようにして、給電用ターミナル５２ａと各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂの芯線とが接合されてヒュージングによる接合が完了する。

なお、給電用ターミナル５２ｂと各Ｕ相コイル端５４ａ，５４ｂとの結線、及び、給電用ターミナル５２ｃと各Ｗ相コイル端５５ａ，５５ｂとの結線、については、上述した給電用ターミナル５２ａと各Ｖ相コイル端５３ａ，５３ｂとの結線工程は同様であるため説明は省略する。

上述のように、ブラシレスモータの励磁回路に給電するための給電端子に巻線を接合する場合に、励磁回路に導通された給電端子を、端子片２５と同様に対向する面を有してこの対向する面に凸部が形成された形状とする。これにより、上述の電機子の製造方法で用いた結線工程によって、巻線とブラシレスモータの端子部とを接合することができる。

本発明の第１の実施形態に係るモータの断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電機子の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る整流子の断面斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る端子部の斜視図および断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る端子部の斜視図および断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る端子部と巻線の接合方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る端子部と巻線の接合方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る端子部と巻線の接合方法を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る端子部の改変例に係る端子部の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るモータの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るモータの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る給電用ターミナルと各Ｖ相コイル端との接合方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 電機子、１１ シャフト、１２ 巻線、１２ａ 絶縁皮膜、１２ｂ 芯線、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，５６ａ，５６ｂ 対向面、２５ｃ，５６ｃ 連結部、２５ｄ，５６ｄ 開口部、２６，５７ 凸部、３５ａ，４５ａ，３５ｂ，４５ｂ 対向面、３５ｃ，４５ｃ 連結部、３５ｄ，４５ｄ 開口部、３６，４６，５７ 凸部、Ａ 領域、Ｂ１，Ｂ２ 矢印、Ｍ，Ｍ２ モータ、Ｐ１，Ｐ２ 溶着電極、５１ ホルダ部材、５１ｅ 切り欠き部、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 給電用ターミナル、５３ａ，５３ｂ Ｖ相コイル端、５４ａ，５４ｂ Ｕ相コイル端、５５ａ，５５ｂ Ｗ相コイル端、５９ ロータ、６０ ステータ、６２ 巻線

Claims (6)

1. 回転電機のシャフトに固定される固定部と、該固定部の外周面に周方向に配列され互いに電気的に絶縁された複数の整流用セグメントと、を備え、前記整流用セグメントには巻線に接合するための端子部が設けられた整流子であって、
   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、略Ｕ字状に屈曲した薄板状の端子片を備え、
   該端子片は所定寸法離間された対向面を有し、該対向面の少なくとも一方には他方の前記対向面に向かって伸びる凸部が形成され、該凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に前記巻線を配設可能に構成され、
   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、
   前記凸部は、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こして形成され、
   前記一方の前記板面の一部に開口部が形成され、
   前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分は、前記端子片に対して非接触であって、
   前記対向面に所定の加圧力を加えることにより、前記凸部は、他方の前記対向面に圧接させながら変形可能に形成されていることを特徴とする整流子。
2. 請求項１に記載の整流子を備えることを特徴とする電機子。
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て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、
   前記整流用セグメントの前記巻線が係止される端子部に、前記整流用セグメントの前記電機子コア側の端部から延出形成され、略Ｕ字状に屈曲した、所定寸法離間された対向面を有する薄板状の端子片を形成するとともに前記対向面の一方から他方に向かって伸びる凸部を形成する凸部形成工程と、
   前記端子片のうち、前記凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に仮止めされた前記巻線を前記対向面の間で所定の加圧力で押圧するとともに、前記端子片に通電して発熱させることにより前記巻線の絶縁皮膜を消失させて前記巻線の芯線を露出させ、該芯線と前記端子片とを導通させる結線工程と、
   該結線工程において、前記凸部を他方の前記対向面に所定の加圧力で圧接させて、前記凸部と他方の前記対向面との間を通電させながら前記凸部を変形させる凸部変形工程と、を行い、
   前記凸部形成工程において、
   前記端子片の前記対向面を、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して形成し、
   前記凸部を、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こすことにより形成すると共に、前記一方の前記板面の一部に開口部を形成し、
   前記結線工程において、前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分を、前記端子片に対して非接触とすることを特徴とする電機子の製造方法。
4. 前記結線工程において、前記巻線を前記対向面間に挟んで押圧することにより、前記端子片の一部を前記巻線の絶縁皮膜に圧入させることを特徴とする請求項３に記載の電機子の製造方法。
5. 絶縁皮膜を有する巻線と前記巻線に結線される端子部とを備えるモータであって、
   前記端子部は、所定寸法離間された対向面を有し、該対向面の少なくとも一方には他方の前記対向面に伸びる凸部が形成され、該凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に前記巻線を配設可能に構成され、
   前記対向面は、前記端子部の自由端側の板面と、前記端子部の基端部側の板面とによって形成され、
   前記凸部は、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こして形成され、
   前記一方の前記板面の一部に開口部が形成され、
   前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分は、前記端子部に対して非接触であって、
   前記対向面に所定の加圧力を加えることにより、前記凸部は、他方の前記対向面に圧接させながら変形可能に形成されていることを特徴とするモータ。
6. 絶縁皮膜を有する巻線と前記巻線に結線される端子部とを備えるモータの製造方法であって、前記巻線が係止される端子部に、所定寸法離間された対向面を形成するとともに前記対向面の一方から他方に向かって伸びる凸部を形成する凸部形成工程と、
   前記端子部のうち、前記凸部と前記対向面を連結する連結部との間の位置に仮止めされた前記巻線を前記対向面の間で所定の加圧力で押圧するとともに、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を消失させて前記巻線の芯線を露出させ、該芯線と前記端子部とを導通させる結線工程と、
   該結線工程において、前記凸部を他方の前記対向面に所定の加圧力で圧接させて、前記凸部と他方の前記対向面との間を通電させながら前記凸部を変形させる凸部変形工程と、を行い、
   前記凸部形成工程において、
   前記端子部の前記対向面を、前記端子片の自由端側の板面と、前記端子部の基端部側の板面として形成し、
   前記凸部を、前記端子片のいずれか一方の前記板面の一部を切り起こすことにより形成すると共に、前記一方の前記板面の一部に開口部を形成し、
   前記結線工程において、
   前記巻線を前記対向面間に挟んで押圧することにより、前記端子片の一部を前記巻線の絶縁皮膜に圧入させ、
   前記巻線のうち、前記開口部に対向する部分を、前記端子部に対して非接触とすることを特徴とするモータの製造方法。

Images