JP5666124B2 - モータの電機子 - Google Patents

Description

本発明は、モータの電機子における電機子コイルの巻き線と整流子の各整流子片との接続構造に関する。

整流子の各々の整流子片に形成されたフックを利用して電機子コイルの巻き線をそれらの整流子片に接続する構成のモータの電機子が特許文献１に記載されている。
前記モータの電機子１００は、図７（Ａ）に示すように、端部に整流子１１０を備えており、その整流子１１０を構成する各整流子片１１２に鉤形のフック１１３が形成されている。即ち、整流子１１０には、図７（Ｂ）に示すように、各整流子片１１２のフック１１３が放射状に配置されている。
各々の整流子片１１２に電機子コイルの巻き線１１５を接続する場合には、先ず、図７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、巻き線１１５をフック１１３に巻き付ける。次に、それらのフック１１３を矢印方向に曲げて前記巻き線１１５を各々の整流子片１１２に保持する。この状態で、巻き線１１５と整流子片１１２とを溶接することで、前記巻き線１１５と整流子片１１２とを接続できるようになる。

実開昭６３−１４６４５６号公報

上記した巻き線１１５と各整流子片１１２との接続構造では、図７（Ｄ）に示すように、各整流子片１１２のフック１１３に対して巻き線１１５が直接的に巻き付けられる。ここで、フック１１３は、断面略角形に形成されているため、フック１１３に巻き線１１５を巻き付ける際に巻き線１１５に傷が付き、断線のきっかけとなることがある。また、巻き線１１５をフック１１３にしっかり巻き付けた状態では、フック１１３の四隅Ａ１〜Ａ４が巻き線１１５の輪の内側に当接するようになる。このため、フック１１３を曲げる際に、そのフックの曲がり部位が幅方向外側に張り出すように変形すると（矢印参照）、そのフック１１３の張り出し部分が巻き付けられた巻き線１１５を半径方向内側から押圧する。即ち、フック１１３を曲げる際に、巻き線１１５に対して無理な力が加わるため、フック１１３の位置で巻き線１１５に傷が付き、断線のきっかけになることがある。

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り、本発明が解決しようとする課題は、整流子片のフックに巻き付けられた電機子コイルの巻き線が前記フックの位置で経時的に断線しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、各々の整流子片にフックが形成されて、それらの整流子片のフックが放射状に配置されている整流子を備え、電機子コイルの巻き線が各々の前記フックに巻き付けられた後、それらのフックが曲げられて前記巻き線が各々の前記整流子片に保持され、この状態で前記巻き線と前記整流子片とが接続される構成のモータの電機子であって、前記整流子と同軸に配置されるリング部と、そのリング部の外周に放射状に張り出すように形成されて、前記整流子の各々のフックと重なるように構成された前記被巻装部とからなる重ね部材を備えており、前記重ね部材の各々の被巻装部と各々の前記フックとの重複部分に前記巻き線が巻き付けられる構成で、前記巻き線の巻き付け位置は、前記フックの曲がり部位に設定されており、前記巻き線に巻かれる前記重ね部材の被巻装部の幅寸法は、前記フックの幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする。

本発明によると、重ね部材の各々の被巻装部と各々のフックとの重複部分に電機子コイルの巻き線が巻き付けられている。
このため、電機子コイルの巻き線をフックに直接的に巻き付ける場合と比較して前記巻き線に傷が付き難くなる。また、フックを曲げる際に、前記フックの曲げ部位が部分的に張り出す方向に変形しても、フックの張り出し部分がそのフックに巻き付けられた巻き線を内側から大きな力で押圧しなくなる。即ち、フックを曲げる際に、フックに巻き付けられた巻き線に対して無理な力が加わらないため、フックの位置で巻き線に傷が付き難くなる。
したがって、前記巻き線が経時的にフックの位置での断線するようなことがなくなる。
また、重ね部材は、整流子と同軸に配置されるリング部と、そのリング部の外周に放射状に張り出すように形成された被巻装部とから構成されるため、各々の被巻装部を各々のフックに対して容易に重ねられるようになる。
また、重ね部材とフックとに巻き付けられた巻き線の曲率半径を大きくでき、前記巻き線が断線し難くなる。

請求項２の発明によると、重ね部材のリング部と整流子間には、前記整流子に対する重ね部材の円周方向の位置ずれを禁止する位置ずれ禁止機構が設けられていることを特徴とする。
このため、整流子の各々のフックと重ね部材の各々の被巻装部との重複部分に巻き線を巻き付ける際に、前記フックと巻装部とが円周方向に位置ずれしなくなる。

請求項３の発明によると、重ね部材は繊維成形体であることを特徴とする。
このため、重ね部材を熱に対して比較的強く形成することができる。
請求項４の発明によると、重ね部材は弾性体であることを特徴とする。
このため、重ね部材が巻き線の端部の輪を半径方向外側に押圧する力が比較的小さくなる。

本発明によると、整流子のフックに巻き付けられた電機子コイルの巻き線が経時的に前記フック位置で断線するのを防止できるようになる。

本発明の実施形態１に係るモータの電機子の全体側面図である。 前記モータの電機子で使用される重ね部材の斜視図である。 整流子片のフックと重ね部材とに電機子コイルの巻き線を巻き付ける様子を表す全体斜視図である。 整流子片のフックと重ね部材とに電機子コイルの巻き線を巻き付ける様子を表す部分斜視図（Ａ図）、フックを曲げて巻き線の端部を整流子片に保持する様子を表す部分斜視図（Ｂ図）、Ｂ図をＣ方向から見た部分斜視図（Ｃ図）である。 整流子片のフックと重ね部材とに電機子コイルの巻き線を巻き付ける様子を表す平断面図（Ａ図）、フックを曲げて巻き線の端部を整流子片に保持する様子を表す平断面図（Ｂ図）である。 重ね部材と整流子との変更例を表す斜視図である。 従来のモータの電機子を表す全体側面図（Ａ図）、Ａ図のB-B矢視図（Ｂ図）、整流子片のフックに電機子コイルの巻き線を巻き付ける様子を表す側面図（Ｃ図）、平断面図（Ｄ図）である。

［実施形態１］
以下、図１から図５に基づいて、本発明の実施形態１に係るモータの電機子について説明する。ここで、図中の前後は電機子の前後に対応している。

＜モータの電機子１０の概要について＞
モータの電機子１０は、図１に示すように、回転中心となるシャフト１０ｓと、そのシャフト１０ｓの長手方向（前後方向）におけるほぼ中央位置に同軸に固定されたアーマチュアコア１３と、前記シャフト１０ｓの前端側に同軸に固定された整流子２０とを備えている。そして、アーマチュアコア１３と整流子２０間にネック部１４が設けられている。
なお、図１は、アーマチュアコア１３に巻き線Ｗを巻装した後の状態を表している。

前記モータは、例えば、12スロット／24セグメントのモータであり、図１に示すように、アーマチュアコア１３の外周面に12個のスロット１１が円周方向に等間隔で形成されている。また、整流子２０は円周方向に等間隔で24分割されて（24セグメント）、24個の整流子片２２から構成されている。アーマチュアコア１３の外周面には、各スロット１１を利用して巻き線Ｗが巻装されており、複数の電機子コイル（図示省略）が構成されている。そして、前記電機子コイルの巻き線Ｗの端部が各々の整流子片２２に接続されている。

＜巻き線Ｗと整流子片２２との接続構造について＞
整流子２０を構成する各々の整流子片２２には、後端位置に前記電機子コイルの巻き線Ｗが巻き付けられるフック２３が形成されている。フック２３は、図３、図４（Ａ）等に示すように、整流子２０の外周面を構成する整流子片２２の表面２２ｆから半径方向外側に突出し、さらに前方に湾曲した状態で鉤状に形成されている。即ち、整流子２０には、各々の整流子片２２のフック２３が放射状に配置されている。
フック２３は、図５（Ａ）に示すように、平断面形状略角形に形成されており、そのフック２３の前面２３ｆ側に巻き線Ｗが掛けられるようになっている。そして、前記フック２３が後記するように前方に曲げられる際、図５（Ｂ）に示すように、そのフック２３の曲がり部位の後面２３ｂ側が延び、前面２３ｆ側が縮むことで、前記曲がり部位の幅方向両端面２３ｙが張り出す方向に変形するようになる（クロスハッチ部分参照）。

整流子２０の後端位置で放射状に設けられた各々のフック２３の後面２３ｂには、図１、図３に示すように、重ね部材３０の被巻装部３３が重ねられている。重ね部材３０は、整流子２０と同軸に電機子１０に装着される部材であり、図２に示すように、リング部３１と、そのリング部３１の外周に放射状に張り出すように形成された被巻装部３３とから構成されている。そして、重ね部材３０が整流子２０と同軸に前記電機子１０に装着された状態で、その重ね部材３０の各々の被巻装部３３が、前述のように、整流子２０の各々のフック２３に完全に重なるようになる。さらに、重ね部材３０の被巻装部３３は、図５（Ａ）に示すように、平断面形状略角形に形成されており、その被巻装部３３の幅寸法Ｌ１がフック２３の幅寸法Ｌ２よりも大きく設定されている。
ここで、重ね部材３０は、繊維成形体により構成されている。

電機子コイルの巻き線Ｗを整流子片２２に接続する場合には、図３、図４（Ａ）に示すように、先ず、巻き線Ｗを整流子片２２のフック２３と重ね部材３０の被巻装部３３とに巻き付ける。このとき、重ね部材３０の被巻装部３３の幅寸法Ｌ１がフック２３の幅寸法Ｌ２よりも大きく設定されているため、図５（Ａ）に示すように、その被巻装部３３とフック２３とに巻き付けられた巻き線Ｗは、フック２３の前面２３ｆ側に接触し、そのフック２３の後面２３ｂ側には接触しない。さらに巻き線Ｗとフック２３の曲がり部位の幅方向両端面２３ｙとの間には空間Ｓが形成される。
次に、図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、フック２３を前方に折り曲げて、そのフック２３と整流子片２２との間に巻き線Ｗを保持する。ここで、フック２３を前方に折り曲げる際、図５（Ｂ）に示すように、そのフック２３の曲がり部位の幅方向両端面２３ｙが張り出す方向に変形するが、前記空間Ｓによりその変形が許容される。即ち、フック２３に巻き付けられた巻き線Ｗがフック２３の幅方向両端面２３ｙの張り出しを妨げることがない。
次に、フック２３と整流子片２２との間に保持された巻き線Ｗがその整流子片２２に溶接されて、前記巻き線Ｗと整流子片２２とが接続される。

＜本実施形態に係るモータの電機子１０の長所について＞
本実施形態に係るモータの電機子１０によると、重ね部材３０の被巻装部３３とフック２３とに巻き付けられた巻き線Ｗは、フック２３の前面２３ｆ側に接触し、そのフック２３の後面２３ｂ側とは非接触である。さらに、巻き線Ｗとそのフック２３の曲がり部位の幅方向両端面２３ｙとの間には空間Ｓが形成されている。そして、前記空間Ｓにより、フック２３が曲げられる際、前記曲がり部位の幅方向両端面２３ｙが張り出す方向に変形するのが許容される。
このため、巻き線Ｗをフック２３に直接的に巻き付ける場合と比較して前記巻き線Ｗに傷が付き難くなる。また、フック２３を曲げる際に、フック２３の曲げ部位の幅方向両端面２３ｙが張り出す方向に変形しても、フック２３の張り出し部分がそのフック２３に巻き付けられた巻き線Ｗを内側から大きな力で押圧することがない。即ち、フック２３を曲げる際に、フック２３に巻き付けられた巻き線Ｗに対して無理な力が加わらないため、前記巻き線Ｗに傷が付き難くなる。
したがって、前記巻き線Ｗが経時的にフック２３の位置での断線するようなことがなくなる。

また、巻き線Ｗに巻かれる重ね部材３０の被巻装部３３の幅寸法Ｌ１は、フック２３の幅寸法Ｌ２よりも大きく設定されているため、被巻装部３３とフック２３とに巻き付けられた巻き線Ｗの曲率半径を大きくでき、前記巻き線Ｗが断線し難くなる。
また、重ね部材３０は、整流子２０と同軸に配置されるリング部３１と、そのリング部３１の外周に放射状に張り出すように形成されて、整流子２０の各々のフック２３と重なるように構成された被巻装部３３とから構成されているため、各々のフック２３に対して被巻装部３３を容易に重ねることができる。
また、重ね部材３０は繊維成形体であるため、重ね部材３０を熱に対して比較的強く形成できる。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、図２に示すように重ね部材３０を形成する例を示したが、図６に示すように、重ね部材３０を形成することも可能である。即ち、図６に示す重ね部材３０は、リング部３１の中央開口部３１ｃの周縁に複数（図６では４個）の角溝３１ｍを備えており、それらの角溝３１ｍが円周方向に等間隔で配置されている。また、整流子２０の後端面２０ｂには、重ね部材３０の角溝３１ｍに対応する位置に、それらの角溝３１ｍと嵌合可能に構成された突起２０ｔが形成されている。そして、整流子２０の各々の突起２０ｔが重ね部材３０の各々の角溝３１ｍと嵌合した状態で、重ね部材３０の各々の被巻装部３３が整流子２０の各々のフック２３に完全に重ねられるようになる。これにより、整流子２０の各々のフック２３と重ね部材３０の各々の被巻装部３３との重複部分に巻き線Ｗを巻き付ける際に、フック２３と被巻装部３３とが円周方向に位置ずれしなくなる。即ち、重ね部材３０の角溝３１ｍと整流子２０の突起２０ｔとが本発明の位置ずれ禁止機構に相当する。

また、本実施形態では、重ね部材３０を繊維成形体により形成する例を示したが、例えば、耐熱性の硬質ゴム等（弾性体）により形成することも可能である。
また、重ね部材３０をリング部３１と、そのリング部３１の外周に形成された被巻装部３３とから構成する例を示したが、前記リング部３１の円周方向における一箇所を切り離してＣリング状にすることも可能である。これにより、整流子２０を組付けた後の電機子１０に対して重ね部材３０を装着することが可能になる。
また、本実施形態では、図５等に示すように、フック２３を平断形状略角形に形成する例を示したが、フック２３の曲がり部位の幅方向両端面２３ｙに溝（凹部）を形成して、フック２３を曲げたときの張り出し量を抑制することも可能である。
また、本実施形態では、12スロット／24セグメントの電機子１０を例示したがスロット数／セグメント数は適宜変更可能である。

２０・・・・整流子
２０ｔ・・・突起（位置ずれ禁止機構）
２２・・・・整流子片
２３・・・・フック
２３ｙ・・・幅方向両端面
３０・・・・重ね部材
３１・・・・リング部
３１ｍ・・・角溝（位置ずれ禁止機構）
３３・・・・被巻装部
Ｓ・・・・・空間
Ｗ・・・・・巻き線

Claims (4)

1. 各々の整流子片にフックが形成されて、それらの整流子片のフックが放射状に配置されている整流子を備え、電機子コイルの巻き線が各々の前記フックに巻き付けられた後、それらのフックが曲げられて前記巻き線が各々の前記整流子片に保持され、この状態で前記巻き線と前記整流子片とが接続される構成のモータの電機子であって、
   前記整流子と同軸に配置されるリング部と、そのリング部の外周に放射状に張り出すように形成されて、前記整流子の各々のフックと重なるように構成された前記被巻装部とからなる重ね部材を備えており、
   前記重ね部材の各々の被巻装部と各々の前記フックとの重複部分に前記巻き線が巻き付けられる構成で、前記巻き線の巻き付け位置は、前記フックの曲がり部位に設定されており、
   前記巻き線に巻かれる前記重ね部材の被巻装部の幅寸法は、前記フックの幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とするモータの電機子。
2. 請求項１に記載されたモータの電機子であって、
   前記重ね部材のリング部と前記整流子間には、前記整流子に対する重ね部材の円周方向の位置ずれを禁止する位置ずれ禁止機構が設けられていることを特徴とするモータの電機子。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたモータの電機子であって、
   前記重ね部材は、繊維成形体であることを特徴とするモータの電機子。
4. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたモータの電機子であって、
   前記重ね部材は、弾性体であることを特徴とするモータの電機子。

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