JP5543045B2 - スナバ回路付き整流子及び製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ブラシ付きＤＣモータに使用する整流子（コンミテータ）と、ノイズ除去用のスナバ回路とを一体に構成したスナバ回路付き整流子及び製造方法に関する。

従来、整流子とスナバ回路は別々の部品で構成されており、はんだ又はヒュージングといった工法にて二つの部品を機械的に接合及び固定していた。しかし、二つの部品を接合し機能させるということは、電気的接点部が少なくとも１点以上存在することになり、接合時の不良及び製品としての耐久劣化により十分な機能を満足することができない可能性が考えられる。

これに対し、整流子とスナバ回路を一体化した構成として、例えば特許文献１に係る電気整流子機がある。この電気整流子機は、複数の整流子片が互いに絶縁されて配置され、ノイズ除去を改善するために隣接する整流子片が抵抗素子を介して互いに電導的に接続されている。これにより、電気的接点部を除去して品質を向上できる。

特開平６−２０９５４４号公報

しかしながら、上記特許文献１に係る電気整流子機は、素子と素子が整流子片を介して全て繋がっているので、使用できる整流子巻線構造が分布巻き構造に限られ、集中巻き構造に使用できなかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、整流子とスナバ回路が一体化した、集中巻き構造に使用可能なスナバ回路付き整流子を提供することを目的とする。

この発明のスナバ回路付き整流子は、円筒状に形成された絶縁性の樹脂部と、樹脂部の周面に隙間を空けて配置された複数の整流子片と、前記樹脂部の周面に隙間を空けて配置された、整流子片と同数のパターン片と、パターン片から樹脂部の端面上にのびた形状の素子実装部と、隣接するパターン片それぞれからのびた２つの素子実装部間に実装されてスナバ回路を構成する素子と、パターン片、素子実装部及び素子から成るスナバ回路を、整流子片に接続する接続部とを備えるものである。

また、この発明のスナバ回路付き整流子の製造方法は、板状の導電部材を打ち抜いてひと続きの整流子片、ひと続きの整流子片に平行なひと続きのパターン片、パターン片から突出した形状の素子実装部、及びパターン片と整流子片を接続する接続部を形成する打ち抜き工程と、ひと続きの整流子片の端同士及びひと続きのパターン片の端同士が隣り合うよう円筒状に丸めると共に、素子実装部を当該円筒中心側に曲げる加工工程と、円筒状に丸めた導電部材の内側に絶縁性の樹脂部を一体成形し、素子実装部を当該樹脂部の端面に露出された状態にする樹脂成形工程と、円筒の軸方向に沿った切断動作によりひと続きの整流子片及びひと続きのパターン片を同時に切断して、複数の整流子片及び同数のパターン片に分割する切断工程と、隣接するパターン片それぞれからのびた２つの素子実装部間に、スナバ回路を構成する素子を実装する実装工程とを備えるものである。

この発明によれば、絶縁性の樹脂部上に整流子とスナバ回路を一体に構成することにより、別体の構造に存在した電気的接点部を除去でき、品質を向上できる。また、スナバ回路を構成する素子が接続部を介して任意の整流子片に接続することにより、素子と素子が整流子片を介し全て繋がることがなく、集中巻き構造の整流子として使用できる。

この発明の実施の形態１に係るスナバ回路付き整流子の構成を示す外観斜視図である。 実施の形態１に係るスナバ回路付き整流子の構成を示す正面図である。 実施の形態１に係るスナバ回路付き整流子を構成する銅板の展開図である。 実施の形態１の素子実装部の曲げ加工を説明する拡大図である。 実施の形態１に係るスナバ回路付き整流子の平面図である。 実施の形態１の素子実装部の曲げ加工の別の例を説明する拡大図である。 実施の形態１の素子実装部の変形例を説明する拡大図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１及び図２に示すスナバ回路付き整流子において、複数の整流子片１〜６が、略円筒状の樹脂部７の周面に一体成形されている。これら整流子片１〜６は切断部８の隙間によって互いに分離されており、整流子片１〜６それぞれに２個ずつフック９が設けられている。図３は、整流子片１〜６及び後述するパターン片１１〜１６などが形成された銅板（板状の導電部材）の展開図である。本実施の形態１では整流子巻線を集中巻きにするので、整流子片１，４、整流子片２，５、整流子片３，６が同相となるよう２個あるフック９の片側同士がコイル線にて接続（結線）し、残りのフック９はロータ巻線と接続する。この整流子片１〜６がブラシ付きＤＣモータ（不図示）のブラシ摺動面１０になる。

この構成の整流子に、ブラシ付きＤＣモータの駆動時に発生するノイズを除去するためのスナバ回路を一体化する。略円筒状の樹脂部７の周面には、スナバ回路の配線パターンを構成する複数のパターン片１１〜１６が一体成形されている。これらパターン片１１〜１６は切断部１７の隙間によって互いに分離されており、パターン片１１〜１６それぞれに２個ずつ素子実装部１８が設けられている。図示例では、抵抗素子１９とコンデンサ素子２０を直列に接続したＲＣ回路を形成してスナバ回路として機能させるために、抵抗素子１９とコンデンサ素子２０を交互に配置し、整流子片２とパターン片１２を接続部２１で接続し、整流子片４とパターン片１４を接続部２２で接続し、整流子片６とパターン片１６を接続部２３で接続している。また、１個の抵抗素子１９（又はコンデンサ素子２０）が切断部１７をまたいで２個のパターン片間を電気的に接続するよう、素子の一方の電極を一方のパターン片の２個ある素子実装部１８の片側に接続し、素子のもう一方の電極をもう一方のパターン片の２個ある素子実装部１８の片側に接続する。

次に、本実施の形態１に係るスナバ回路付き整流子の製造工程を説明する。
先ず、打ち抜き工程として、銅板など板状の導電部材を図３に示す展開図状に打ち抜き、ひと続きの整流子片１〜６と、ひと続きのパターン片１１〜１６とを形成する。図３に破線で示す切断部８，１７は後の工程において切断するため、この段階では隣接する整流子片同士又はパターン片同士がひと続きになっている。
また、スナバ回路の素子（抵抗素子１９及びコンデンサ素子２０）を実装するための素子実装部１８も打ち抜いて、予め構成しておく。その他にもフック９及び接続部２１〜２３、更に整流子片１〜６及びパターン片１１〜１６から突出した形状の複数のアンカー部２４も構成しておく。

続いて加工工程として、打ち抜いた銅板を、ひと続きの整流子片１と整流子片６が隣り合うよう、及びひと続きのパターン片１１とパターン片１６が隣り合うよう丸めて、円筒状にする。
また、図４（ａ）の拡大図に示すように、パターン片１１〜１６それぞれから突出した複数の素子実装部１８を円筒状の銅板の中心側へ曲げ加工して、スナバ回路の素子を実装するスペースを設ける。なお、図４（ａ）並びに後述する図４（ｂ）及び図６では樹脂部７の図示を省略している。
更に、アンカー部２４それぞれも銅板の円筒中心側へ曲げ加工する。

続いて樹脂成形工程として、円筒状の銅板を金型に設置して絶縁性の樹脂を流し込み、銅板の内部に円筒状の樹脂部７を一体成形する。素子実装部１８は樹脂部７の端面上に露出した状態となる。他方、複数のアンカー部２４は樹脂部７に埋め込まれた状態になり、銅板を樹脂部７に保持する。

樹脂成形後は切断部１７が未加工の状態であるため、パターン片１１〜１６はまだ繋がっている状態である。この状態で素子を実装してもスナバ回路として機能しない。スナバ回路を機能させるために、パターン片１１〜１６の間の６箇所の切断部１７を切断する必要がある。
切断部１７の切断はスナバ回路を機能させる為に施す加工であるが、整流子片１〜６も６極に分割する為、こちらも６箇所の切断が必要になる。そこで、６箇所の切断部１７と６箇所の切断部８をそれぞれ同一直線上に設けることで、スナバ回路と整流子の両方を同時に切断でき、加工工数を削減できる。
従って、切断工程では、パターン片１１，１２の間の切断部１７と整流子片１，２の間の切断部８を１度の切断により同時に形成する。このように、図５に示す平面図のように全６箇所を切断することにより、６箇所の切断部８と６箇所の切断部１７を形成する。

続く実装工程では、図４（ｂ）の拡大図に示すように、コンデンサ素子２０をパターン片１１の素子実装部１８とパターン片１２の素子実装部１８に実装する。同様に、コンデンサ素子２０をパターン片１３，１４の各素子実装部１８、及びパターン片１５，１６の各素子実装部１８に実装する。また、抵抗素子１９をパターン片１２，１３の各素子実装部１８、パターン片１４，１５の各素子実装部１８、及びパターン片１６，１１の各素子実装部１８に実装する。
また、整流子片１〜６それぞれから突出した２個のフック９を外側へ曲げ加工し、コイル線を接続する。

なお、図４（ａ）では素子実装部１８に曲げ加工を１度施したが、更に曲げ加工を加えてもよい。例えば図６（ａ）の拡大図に示すように、パターン片１１，１２から突出した素子実装部１８を円筒状の銅板の中心側に曲げ加工（１）し、更に先端側を曲げ加工（２）して爪部１８ａを形成し、樹脂成形した際に爪部１８ａが樹脂部７に埋め込まれるようにする。樹脂成形後は、図６（ｂ）の矢視Ａ拡大図に示すように爪部１８ａが樹脂部７に埋め込まれ、銅板を樹脂部７に保持する効果を持たせることができる。

更に、素子実装部１８の先端側に切欠等の形状を設けて、保持効果を向上させることも可能である。例えば図７に示す素子実装部１８の変形例のように、素子実装部１８の先端側に切欠部１８ｂを形成して爪部１８ａを２個に分岐させる。

以上より、実施の形態１によれば、スナバ回路付き整流子は、円筒状に形成された絶縁性の樹脂部７と、樹脂部７の周面に切断部８の隙間を空けて配置された整流子片１〜６と、樹脂部７の周面に切断部１７の隙間を空けて配置されたパターン片１１〜１６と、パターン片１１〜１６から樹脂部７の端面上にのびた形状の素子実装部１８と、隣接するパターン片１１〜１６それぞれからのびた２つの素子実装部１８間に実装されてスナバ回路を構成する抵抗素子１９及びコンデンサ素子２０と、パターン片１２，１４，１６と整流子片２，４，６を接続する接続部２１〜２３とを備え、周方向に繋がったひと続きの整流子片１〜６、周方向に繋がったひと続きのパターン片１１〜１６、素子実装部１８、及び接続部２１〜２３は銅板を打ち抜いてひと続きに形成され、樹脂部７を一体成形した後にひと続きの整流子片１〜６を６箇所切断し整流子片１〜６に分割して切断部８の隙間が形成されると共に、ひと続きのパターン片１１〜１６を６箇所切断しパターン片１１〜１６に分割して切断部１７の隙間が形成される構成にした。このように、整流子に使用する銅板でスナバ回路を構成して一体化したことにより、別体の構造に存在した電気的接点部を除去でき、品質を向上できる。また、スナバ回路を構成する抵抗素子１９及びコンデンサ素子２０は、接続部２１〜２３を介して整流子片２，４，６に接続しているので、素子と素子が整流子片を介して全て繋がることがなく、集中巻き構造の整流子として使用できる。

また、実施の形態１によれば、スナバ回路付き整流子は、ひと続きの整流子片１〜６の切断部８とひと続きのパターン片１１〜１６の切断部１７が、樹脂部７の軸方向において同一直線上に配置されて同時に切断されるように構成した。このため、加工工数を削減でき、加工コストを低減できる。

また、実施の形態１によれば、素子実装部１８は、抵抗素子１９又はコンデンサ素子２０が実装された部位より先端側が曲げられて爪部１８ａが形成され、当該爪部１８ａは、樹脂部７の端面から内部へ埋め込まれた状態に一体成形されるように構成した。このため、素子実装の為の素子実装部１８に、銅板を樹脂部７に保持する効果も持たせることができる。

なお、上記説明では、スナバ回路に抵抗素子とコンデンサ素子を用いたが、サージが小さい場合には抵抗素子のみを用いることも可能である。

更に上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係るスナバ回路付き整流子は、整流子を構成する銅板を使用してスナバ回路を構成するようにしたので、集中巻き構造のブラシ付きＤＣモータなどに用いるのに適している。

１〜６ 整流子片、７ 樹脂部、８ 切断部、９ フック、１０ ブラシ摺動面、１１〜１６ パターン片、１７ 切断部、１８ 素子実装部、１８ａ 爪部、１８ｂ 切欠部、１９ 抵抗素子、２０ コンデンサ素子、２１〜２３ 接続部。

Claims (4)

1. 円筒状に形成された絶縁性の樹脂部と、
   前記樹脂部の周面に隙間を空けて配置された複数の整流子片と、
   前記樹脂部の周面に隙間を空けて配置された、前記整流子片と同数のパターン片と、
   前記パターン片から前記樹脂部の端面上にのびた形状の素子実装部と、
   隣接する前記パターン片それぞれからのびた２つの前記素子実装部間に実装されてスナバ回路を構成する素子と、
   前記パターン片、前記素子実装部及び前記素子から成る前記スナバ回路を、前記整流子片に接続する接続部とを備えるスナバ回路付き整流子。
2. 前記整流子片の隙間と前記パターン片の隙間は、前記樹脂部の軸方向において同一直線上に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスナバ回路付き整流子。
3. 前記素子実装部は、前記素子が実装された部位より先端側が曲がった形状の爪部を有し、当該爪部は前記樹脂部の端面上からその内部へ埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載のスナバ回路付き整流子。
4. 板状の導電部材を打ち抜いてひと続きの整流子片、前記ひと続きの整流子片に平行なひと続きのパターン片、前記パターン片から突出した形状の素子実装部、及び前記パターン片と前記整流子片を接続する接続部を形成する打ち抜き工程と、
   前記ひと続きの整流子片の端同士及び前記ひと続きのパターン片の端同士が隣り合うよう円筒状に丸めると共に、前記素子実装部を当該円筒中心側に曲げる加工工程と、
   円筒状に丸めた前記導電部材の内側に絶縁性の樹脂部を一体成形し、前記素子実装部を当該樹脂部の端面に露出させた状態にする樹脂成形工程と、
   前記円筒の軸方向に沿った切断動作により前記ひと続きの整流子片及び前記ひと続きのパターン片を同時に切断して、複数の整流子片及び同数のパターン片に分割する切断工程と、
   隣接する前記パターン片それぞれからのびた２つの前記素子実装部間に、スナバ回路を構成する素子を実装する実装工程とを備えるスナバ回路付き整流子の製造方法。

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