JP6647965B2 - 回転子及びそれを備えたブラシ付モータ - Google Patents

Description

本発明は、回転子及びそれを備えたブラシ付モータに関し、特に、回転軸方向に短い扁平型回転子に関する。

昨今、自動車業界にてスロットルやブレーキ、エンジンの吸排気弁など自動車の各部で電子制御化が進んでいる。この動きと共にモータが自動車の各部に使用されるようになり、生産数量は増える傾向にある。そのため、モータ及び回転子には低コスト化及び生産効率向上が必要となっている。

また、モータをエンジンへ直接取り付ける等の使用環境、特に耐振性の要求が厳しくなる一方、エンジンルーム等への搭載性の観点から回転電気の生存スペースは小さくなる傾向となっている。そのため、生産性が高く、扁平且つ高耐振性の回転子が求められている。

従来の扁平型回転子の製造方法は、シャフトにコアを圧入しておき、整流子を整流子のフック部分が巻線後のコイル高さ(以下エンドコイル高さ)よりも高くなると想定される位置で仮固定しておく。この状態で整流子のフック部にコイルを絡げながら巻線する。その後、整流子のフック部とコイルをヒュージングし整流子を正規位置へ再圧入する工程が一般的である。

この方法の問題点は通常の回転子製造方法に対し、整流子を仮固定する工程が追加になり、巻線後に再圧入する必要があることである。整流子を再圧入することにより整流子のフック部に絡げたコイルが緩むおそれがあり、その結果、耐振性が低下してしまう。この状態で耐振性を向上させるためには、ワニスや接着剤等で整流子のフック部及びフックに絡げたコイルを固定する必要がる。ワニスや接着剤の塗布を追加すると耐振性は向上するが、製造工程がさらに追加になり生産性低下、コストが増大してしまう。

これを解決するため、特許文献１には、モータヨークに固定された界磁マグネットと、この界磁マグネットの内側に回転自在に配置され、回転子軸に固定された回転子コアと、前記回転子コアに巻回されるコイルと、回転子軸に固定される整流子ベース、および、この整流子ベースの外周部に配設され、回転子コイルに電気的に接続された整流子片を有する整流子と、前記整流子の整流子片と摺接可能なブラシと、を備えたモータにおいて、整流子の整流子片は、略Ｌ字形状をなし、ブラシと摺接可能な整流子片基部と、この整流子片基部より延設され、かつ、端部に９０゜より狭角に形成されてコイルのリード線が電気的に接続されるフック爪部を有する立上がり部とからなり、整流子の整流子ベースは、整流子片基部が配設された小径円筒部と、この小径円筒部に一体的に固定され、整流子片の立上がり部が当接支持される大径円筒部とからなることを特徴とするモータが提案されている。

特開平10-4655号公報

従来の技術は整流子片をＬ字状にし、整流子ベースと大径円筒部を設けることにより、整流子を仮固定することなく正規の位置で巻線、ヒュージングが可能なものである。但し大径円筒部を整流子ベースとは別に設ける必要があり、部品点数については考慮されていなかった。

本発明が解決しようとする課題は部品点数を増やさずに、扁平型回転子の高耐振性と製造工程の削減を両立するところにある。

本発明に係る回転子は、整流子と、コアと、前記コアに巻線されかつ一端が前記整流子に接続されるコイルと、を備える回転子であって、前記整流子は、突起部と、当該突起部に形成されかつ前記コイルを係止する係止部と、を設け、前記コアは、前記コイルを保持するコイル保持機構を有し、前記コイル保持機構は、コイル保持溝と、当該コイル保持溝の幅より大きい幅となる空間を形成するとともに当該空間に前記突起部を収納する突起逃げ部と、を有する。

本発明により部品点数を増やさずに製造工程を削減し、生産性と高耐振性を両立した扁平型回転子が製造可能となる。

本実施形態に係る回転子の斜視図である。 図１に示された整流子１５の斜視図である。 整流子１５を示した図２のＡ部の拡大図である。 コア１０の正面図である。 図４のＢ−Ｂを通る平面の断面図である。 コイル保持機構４５にコイル絡げ後の斜視図である。 図６のコア１０に整流子１５を圧入後の上面図である。 図７のＣ−Ｃを通る平面の断面図である。 実施例２に係るコイル保持機構４５近傍の斜視図である。 実施例３に係るコイル絡げ後のコイル保持機構４５近傍の斜視図である。

本発明に係る実施形態を図１ないし１０を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る回転子の斜視図である。図２は、図１に示された整流子１５の斜視図である。

本実施形態に係る回転子は、鉄材で製作される中空または中実のシャフト５と、鉄材で製作されシャフト５に圧入固定したコア１０と、銅材で製作された複数の整流子片２５を円筒状に配置しこれを絶縁性の樹脂で一体成型しシャフト５に圧入固定される整流子１５と、コア１０に巻線されかつ一端が整流子１５に接続されたコイル２０と、を含んで構成される。

図２に示されるように、整流子１５は、２つ以上の整流子片２５から構成される。各整流子片２５の一方側辺には、突起部３０がそれぞれ設けられている。突起部３０は、生産性低下の抑制と強度のバランスのため、整流子片２５と同一の厚みで形成される。

図３は、整流子１５を示した図２のＡ部の拡大図である。

突起部３０にはコイル接続用溝３５が２箇所設けられる。コイル接続用溝３５の位置は突起部３０の幅方向の中心に対し対称となるようにする。

コイル接続用溝３５の幅Ｗ１は、コア１０に巻線するコイル２０の線径と同一かそれよりも細くなるように形成される。またコイル接続用溝３５の先端は、コイル２０をコイル接続用溝３５に挿入しやすくするために、テーパ形状とする。コイル接続用溝３５のテーパ形状を除いた深さＤ１は、コイル２０の抜けを防止するために、コイル２０の線径と同等以上とする。

図４は、コア１０の正面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。

絶縁部４０は、コイル２０とコア１０を絶縁するために樹脂等が用いられ、コア１０にモールド成形される。絶縁部４０には、コイル保持機構４５が絶縁部４０と一体成形されている。図５に示されるように、コイル保持機構４５の高さＨ１は、コア１０に巻線されるエンドコイルを超えないように設定する。

図４に示されるように、コイル保持機構４５の周方向位置は、コイル保持機構４５の中心軸４６とコア１０のティース部中心軸４７がそれぞれ一致する位置とする。

またはコイル保持機構４５の中心軸４６とコアスロット部中心軸４８がそれぞれ一致する位置とする。

またコイル保持機構４５には、コイル保持機構４５に対し内径側から外径方向に貫通する２本のコイル絡げ溝５０が設けられている。

コイル絡げ溝５０の幅は、コイル２０の直径と同等以上とする。またその深さはコイル２０の線径以上あり、巻線時のコイル２０が保持出来れば良い。コイル絡げ溝５０の位置は、図３に示されるコイル接続用溝３５と一致するように設けられる。

さらにコイル保持機構４５には、コイル絡げ溝５０に直行する方向に突起用逃げ溝５５が設けられている。突起用逃げ溝５５は、コイル絡げ溝５０よりも深くし、コア１０まで貫通していてもよい。また突起用逃げ溝５５の幅Ｗ３は、突起部３０の周方向の幅よりも広ければよい。突起用逃げ溝５５の紙面奥行き方向の長さは突起部３０よりも長ければよいがコイル保持機構４５を貫通しないように設定する。

突起用逃げ溝５５にはコイル絡げ溝５０と同一方向にコイル支え６０が設けられている。コイル支え６０の幅Ｗ２は、コイル接続用溝３５の幅Ｗ１よりも狭く設定する。また、コイル支え６０の上面は、コイル絡げ溝５０の底面と同一とする。

図６は、コイル保持機構４５にコイル絡げ後の斜視図である。シャフト５に圧入固定されたコア１０にコイル２０を巻線する。コイル２０の一端がコイル絡げ溝５０に絡げられ保持される。

図７は、図６のコア１０に整流子１５を圧入後の上面図である。図８は、図７のＣ−Ｃを通る平面の断面図である。

整流子１５をシャフト５の所定の位置に圧入固定することでコイル絡げ溝５０に絡げられたコイル２０がコイル支え６０に支えられながら、コイル接続用溝３５に案内される。

整流子１５の圧入高さ及び周方向の位置は任意で良いが、コイル２０がコイル接続用溝３５に、突起部３０が突起用逃げ溝５５にそれぞれ挿入可能な位置とする。これによりコイル接続用溝３５を通して、整流子片２５とコイル２０がエンドコイルよりも低い位置で仮接続が完了する。

コイル２０と整流子１５の電気的接続はレーザー溶接やハンダで接続する。あるいは整流子１５を圧入する前にコイル接続用溝３５のコイル被覆を剥しておいてもよい。

本実施形態を実施することにより、整流子の再圧入が不要となる。これにより、コイル絡げ部の緩みが無いため耐振性が高く、接着剤やワニスによるコイル絡げ部の固定が不要となる。

図９は、実施例２に係るコイル保持機構４５近傍の斜視図である。

整流子片２５の下部に設けられた突起部３０は、外径側又は内径側にクランク状に折り曲げる。クランク形状とした各々の寸法は任意とするが、突起部３０に設けられるコイル接続用溝３５とコイル保持機構４５の位置関係は実施例１に記載した通りとし、突起部３０がコイル保持機構４５の突起用逃げ溝５５に収容し且つ、コイル２０がコイル接続用溝３５に案内できる位置とする。

これにより整流子１５の外径をコイル絡げ位置に関係なくエンドコイルに干渉しない範囲で拡大可能となる。また整流子１５の強度に影響の無い範囲で整流子の外径を縮小可能となる。

図１０は、実施例３に係るコイル絡げ後のコイル保持機構４５近傍の斜視図である。

コイル保持機構４５にはコイル絡げ溝５０が設けられているが、コイル絡げ溝５０はＵ字形状としても良い。溝の幅及び位置は実施例1で記載した通りとする。

コイル絡げ溝５０をＵ字形状とすることでコイル２０がコイル保持機構４５から飛び出すことなくコイル絡げ溝５０に絡げられることになる。これにより、コイル２０とシャフト５との絶縁距離を稼ぐことが可能となる。

５…シャフト、１０…コア、１５…整流子、２０…コイル、２５…整流子片、３０…突起部、３５…コイル接続用溝、４０…絶縁部、４５…コイル保持機構、４６…コイル保持機構４５の中心軸、４７…コアティース部の中心軸、４８…コアスロット部の中心軸、５０…コイル絡げ溝、５５…突起用逃げ溝、６０…コイル支え、Ｄ１…コイル接続用溝３５の深さ、Ｈ１…コイル保持機構４５の高さ、Ｗ１…コイル接続用溝３５の幅、Ｗ２…コイル支え６０の幅、Ｗ３…突起用逃げ溝５５の幅

Claims (5)

1. 整流子と、コアと、前記コアに巻線されかつ一端が前記整流子に接続されるコイルと、を備える回転子であって、
   前記整流子は、突起部と、当該突起部に形成されかつ前記コイルを係止する係止部と、
   を設け、
   前記コアは、前記コイルを保持するコイル保持機構を有し、
   前記コイル保持機構は、コイル保持溝と、当該コイル保持溝の幅より大きい幅となる空間を形成するとともに当該空間に前記突起部を収納する突起逃げ部と、を有し、
   前記コイル保持機構の高さは、前記コアに巻線されるエンドコイルの高さよりも低く形成される回転子。
2. 請求項１に記載の回転子であって、
   前記突起部は、前記コアの外径側または内径側にクランク状に折り曲げられる回転子。
3. 請求項１または２に記載の回転子であって、
   前記コイルは、断面外周が略円形であり、
   前記コイル保持溝は、前記コイルの略円形の外周に沿うように、略Ｕ字形状をなす回転子。
4. 請求項１ないし３に記載のいずれかの回転子であって、
   前記コイル保持機構は、前記突起逃げ部に設けられ一部が前記コイルと接触するコイル支え部を有する回転子。
5. 請求項１ないし４に記載のいずれかの回転子と、シャフトと、を備えるブラシ付モータ。

Images