JPH0524740B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は整流子付小系電動機の電機子に係り、
特に内燃機関開始動用スタータに用いられるに好
適の整流子付小形電動機の電機子に関する。

〔従来の技術〕

従来、スタータ等の直流電動機では、電機子コ
イルがコアのスロツトを出て次のスロツトに入る
には、必要なピツチ分だけコイルを湾曲するため
のコイルエンド部が必要となり、このコイルエン
ド部の寸法は、特にスタータ用モータの場合、電
機子コア積厚の半分程度にも達し、このためモー
タ全体が長く大形となる。スタータ等の電装部品
は、その車載環境から、小形化が特に要求されて
おり、このコイルエンド部をいかにして短くする
かがこの課題を解決する重要な鍵となる。

一方、実開昭57−154284号公報によれば、電車
等を駆動する大形の車両用直流機の電機子ではあ
るが、整流子片のライザを２分割し円周方向にＶ
字形に開いて長いライザと短いライザとを形成
し、電機子コイルをこのライザにろう付けするも
のが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の従来技術は長ライザと短
ライザを開く角度をスロツトピツチ分だけ開かな
ければならず、電気車用電動機の様に比較的大形
でかつ極数の大きな直流機には利用できるもの
の、本発明の係るスタータ用小形直流機等には採
用できない。

すなわち、小形直流機ではその径も小さく、上
記の長ライザと短ライザを所定ピツチ分だけの十
分な角度をもつて曲げることはむずかしく、その
開き角が比較的大きい場合には隣接するライザ間
の絶縁が十分に確保されなくなる。また、スター
タ等の小形電動機は比較的その極数も小さく（例
えば４〜６極）、その場合スロツトピツチは60°〜
90°となり、長短ライザをＶ字状に開いて次のス
ロツトまで拡げる場合、この開き角は180°近くに
もなり実質的に製作が不可能である。また、上記
長短ライザを形成した整流子片は、上記従来技術
によれば、くさび形状により整流子胴の外周に配
設されるが、このような構造ではその加工が複雑
となり量産に適さず、また上記電気車両用電動機
等に比較して非常に高速で回転するスタータ用電
動機にあつては、その遠心力により整流子片が抜
け落ちる可能性を生じ、小型電動機には不適であ
る。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑
み、整流子と電機子鉄心間を短くし、もつて小形
化に適し、かつ量産性に優れた特に小形電動機に
好適な整流子付小形直流電動機の電機子を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複数の整流子片から構成され、その
各々は回転機シヤフトの径方向に分離されて略コ
の字状をなし、かつその一方の下段が回転子と同
心に旋回して電機子コイルの略スロツトピツチ分
だけ隔でられた上段及び下段導体部を有する整流
子片から成る整流子とすることにより達成され
る。

〔作用〕

整流子の各整流子片は、その上段及び下段導体
部において所定のスロツトピツチ分だけ隔てられ
てその先端部にライザを形成していることから電
機子コイルをそのままライザに接続することを可
能とする。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。こ
の実施例は、本発明を自動車用スタータの直流電
動機に適用した例である。

第２図において、シヤフト１の略中央部には円
盤状の鋼板を複数積層して形成した電機子コア２
が固設されており、その右端には、図示されてい
ない減速機構等が取り付けられ、スタートピニオ
ンに始動トルクを伝達する。上記電機子コア２の
外周面には複数のスロツト２ａが形成され、その
内部には電機子コイル３ａ，３ｂが上下二段に巻
装されている。また、上記電機子コア２の両端面
には絶縁板２ｂが積層されており、さらにその左
端面には以下に詳述される整流子部４が形成され
ていて電動機の回転子を構成している。そして、
上記整流子部４は、上記電機子コイル３ａ，３ｂ
を整流子片４ａに電気的に接続するためのライザ
部を有し、その外側の一方を外ライザ５ａ、内側
を内ライザ５ｂと称する。また、同図中におい
て、参照番号４ｂは複数の整流子片４ａを一体に
整流子として形成するためのモールド材であり、
絶縁物である。

以上述べた回転子では、そのシヤフト１の両端
を、電動機のエンドブラケツト６ａ，６ｂに取り
付けた軸受７ａ，７ｂを介して支持され、界磁磁
石８と円筒状の鋼板により形成されるヨーク部９
とから構成される固定子内に回転可能に収納され
ている。そして、左側エンドブラケツトにはブラ
シホルダ１０が固設され、その内部にはブラシ１
１がそう入されており、もつて上記ブラシ１１が
整流子部４の整流子片４ａの外周面に押圧接触す
るようにされている。また、上述の実施例におい
ては、永久磁石界磁式の直流電動機について説明
しているが、本発明にはこれに限らず、巻線によ
り界磁磁界を発生する巻線界磁式の直流電動機、
さらには、例えば同期機等の整流子を有する他の
電動機にも適用し得ることは明らかである。

次に、第２図に示す直流電動機の整流子部４及
び電機子コイル３ａ，３ｂの構造を、第１図によ
り詳細に説明する。図において、理解を容易にす
べく、整流子部４の整流子片４ａの一片のみを示
しており、この整流子片４ａは例えば銅片等によ
り略コの字状に形成されている。この整流子片４
ａは、上下二段の銅片から成つており、上段整流
子片は電機子の回転軸に対して平行に配置されて
おり、その下段整流子片は上記上段整流子片の下
で所定の略スロツトピツチ分（＝yf）だけ円周上
に旋回され、図に示すように略Ｖ字状の形状とな
つている。また、この整流子片４ａの上段片の先
端部は円周方向に折り曲げられて外ライザ５ａ
を、そして下段整流子片の先端部も同様に円周方
向に折り曲げられて内ライザ５ｂを形成してい
る。そして、この外・内ライザ５ａ，５ｂの先端
部には凹部５１ａ，５１ｂが設けられており、電
機子コイル３ａ，３ｂがそう入接合されている。
図において、３ａは電機子ルロツトの上段にそう
入される上コイルであり、３ｂはスロツトの下段
にそう入される下コイルである。この様な整流子
片４ａは、所定の個数だけ整流子部４の円周上に
配置され、後に詳細にその製造方法を説明する
が、モールド材等の絶縁部材（第１図において参
照番号４ｂにより示す）により一体に形成され
る。そして、上記の整流子部４はあらかじめ巻線
を施した電機子に同軸上にそう入した後、所定の
コイル端を上記の上・下ライザ５ａ，５ｂに結線
するのは従来のものと同様である。

以上の説明から明らかなように、本発明による
電動機電機子の整流子部４によれば、電機子コイ
ルの整流子側エンドコイルをスロツトピツチ分だ
け湾曲する必要がなく、電機子コイル端を直接上
記ライザ５ａ，５ｂに接続することにより電動機
の回転子を構成することが可能となる。これは、
上記整流子片４ａの下片がすでに所定のスロツト
ピツチ分だけ円周上に回転旋回されて配置されて
いることによる。このように、電機子コイルの整
流子側エンドコイルを湾曲する必要がないことか
ら、このエンドコイルを湾曲部が不要となり、も
つて電動機回転子の軸方向長を短くすることが可
能となることは明らかである。

さらに、上記の整流子片４ａの構造によれば、
ブラシと摺動接触する際、上側電機子コイル３ａ
に流れる電流は、整流子片４ａのライザ側（第１
図中、左側）に流れ、一方下側電機子コイル３ｂ
に流れる電流は反対側、すなわち反ライザ（第１
図中、右側）に流れることとなる。このようなこ
とから、ブラシ１１からの電流は左右に振り分け
られることとなり、電流集中による加熱が抑えら
れる。これは、上記整流子片４ａの軸端の一方は
外ライザ５ａに、他端は下段整流子片を介して内
ライザ５ｂに接続されているからである。

第３図は、第１図を示す電動機の電機子を整流
子側から見た図を示している。この実施例では、
図からも明らかなように、整流子片４ａの下片を
スロツトピツチ分とさらに半スロツト分だけ湾曲
させ、電機子コイルの下側コイル３ｂは真直遅長
して内ライザ５ｂに接続し、一方、上側コイル３
ａは半ピツチ分だけ曲げ外ライザ５ａに接続して
いる。

しかしながら、本発明によれば、整流子片４ａ
の下片の湾曲はスロツトピツチ分だけとしてもよ
く、この場合、上下電機子コイル３ａ，３ｂをそ
のまま上記外内ライザ５ａ，５ｂの凹部５１ａ，
５１ｂにそう入できるが、これを円周方向から溶
接作業により接続することがむずかしくなる。一
方、上コイル３ａを半スロツト分だけ湾曲した場
合、この溶接作業によるコイルとライザの接続作
業が行い易くなる。この場合、上コイル３ａを多
少湾曲する必要が生じるが、これは半スロツト分
だけのわずかな角度であり、これにより電機子全
体の軸長を著しく延長することはない。また、図
において、２は電機子コアであり、４ｂは上記整
流子片４ａを所定の個数だけ一体モールドしてい
る絶縁材である。そして、５２は後に詳述する
が、内ライザ５ｂにかぶせた絶縁材を示す。

第４図には、上記の電動機の電機子の電気的接
続を示す展開図である。一般に、自動車スタータ
に用いる直流電動機は、４極、６極のものが多く
採用されている。上記の実施例では、特に６極の
直流電動機について説明しているが、本発明はこ
れに限らず、４極、８極等の電動機にも適用可能
なことは明らかである。図において、６極の直流
電動機の電機子は31個（図にはその一部のみを示
す）のスロツトを有し、各スロツト内には上下に
２本の電機子コイル（図中、実線は上コイル３ａ
を、点線は下コイル３ｂを示す）がそう入され、
その下部には31個の整流子片４ａが示されてい
る。また、図中、電機子コイル３ａ，３ｂと整流
子片４ａとの間には、内外ライザ５ａ，５ｂが設
けられ、上下電機子コイル３ａ，３ｂはそれぞれ
内外ライザ５ａ，５ｂに接続されている。そし
て、上記整流子片４ａの一部（図中では３個の整
流子片）については、その下片が５スロツト分
（＝スロツトピツチ＝yf）だけ離れた内ライザ５
ｂに接続する様子を点線に示している。

次に、以上に説明した電動機電機子の、特にそ
の整流子部４の製造方法について説明する。

第５図には、例えば19個の整流子片４ａを形成
するための断面Ｕ字状の銅製の二重円環部材が示
されている。図にも示される様に、この部材は、
その内側の環状部を軸方向のスリツト４１により
19本の等間隔の導体片に分割されている。また、
外側環状部の上側略半分もスリツト４２によりや
はり16本の等間隔導体片に分割されている。そし
て、上記外側環状部の下側略半分はその内周側に
リブ部４３を残して上記スリツト４２が下端まで
延長しており、これら19本の導体片は上記リブ４
３により環状に保持されている。また、図中、参
照番号５１ａ，５１ｂは電機子コイルそう入のた
めの凹部を示す。

上記の如く加工された導体部材は、第５図に矢
印により示すように、その外側導体（第１図では
上段導体片となる）の略上側半分が円周方向に折
り曲げられ、その結果第６図に示す形状に加工さ
れ、その折曲部は外ライザ５ａとなる。その後、
第７図のように内側の19本の導体片にはそれぞれ
に絶縁材から成るチユーブ状の絶縁材５２をその
外側に被せる。この絶縁材５２は、あるいは、絶
縁フイルムを巻いて形成することも可能である。
この絶縁材５２は、以下に説明する内側導体片の
旋回湾曲工程においてこれらが相互に電気的に接
触しないようにするためである。

上記の絶縁材５２を内側導体片（第１図では下
段導体片となる）に被せた状態を第７図に示す。
以後第９図までは、理解の容易のため19本の導体
片のうちただ一本についてのみ説明する。また、
各図中ａは上記銅製二重円環部材の上面図を、そ
してｂはａの中矢印で示す方向の断面図を示して
いる。第７図に示す部材の内側導体片は、絶縁材
そう入後、適当な治具等を用いて、上面図ａにお
いて矢印により示すように、反時計回りの方向に
略60度、すなわち略スロツトピツチ分だけ旋回湾
曲される。

上記の工程により加工された導体片は、第８図
に示すようになる。すなわち、後の加工により整
流子片４ａとなる外側導体片は軸方向に延びてい
るが、内側の導体片は上記外側導体下略スロツト
ピツチ分（＝yf）だけ円周面上に旋回湾曲され、
さらにその内側導体片は、第９図に示すように、
その先端部を円周方向に折り曲げ、これを内ライ
ザ５ｂとする。そして、この様な状態で全体に絶
縁材からなるモールド材によりモールドし、一体
固定する。その後、上記外側導体片の上記リブ部
４３を切削して独立した整流子片４ａのブラシ接
触部を形成し、もつて各導体片の電気的絶縁を確
保することにより上記の整流子部が得られる。

さらに、第１０図には、第５図乃至第９図に示
す工程で用いられた整流子部形成部材とは異なる
部材を示す。図から明らかなように、この部材は
既に外ライザ５ａを形成する扇状導体から成るつ
ば部が設けられている。この実施例では、その外
側導体はその内周面上に形成されたスリツト４２
によつて等間隔に分割されるとともにその外周面
上はリブ部４３により環状に保持されているた
め、モールド成形の後に整流子片４ａのブラシ接
触面及び外ライザ５ａの表面を切削して導体片を
電気的に絶縁するため分離する必要があるが、そ
の内側導体片の旋回湾曲加工の際の導体部材の固
定には好都合である。すなわち、上記リブ部４３
は外側導体外周面全面に設けられ、全体としての
機械的強度が増大するためである。

以上の説明では、説明を容易にするため、例え
ば19個のスリツトを有する直流電動機の整流子に
ついて説明している。しかしながら、本発明はこ
れに限らず、例えば６極の直流電動機で整流子導
体数が25個のもの、あるいは４極のもの等にも適
用し得ることは明らかである。ただし、６極の直
流電動機においては上記のスロツトピツチ＝yfは
略60度となるが、４極の場合には略90度になる。
さらに、本発明は、８極以上の電動機においても
適用可能ではあるが、上記の様な構造から大きな
スロツトピツチについても確実に整流子を構成で
きるため、比較的極数の小さな、例えば４〜６極
程度の小形電機に好適である。

〔発明の効果〕

上記より明らかなように、本発明によれば、比
較的極数の少ない小形電動機においても確実に採
用できかつ電機子の軸方向長を短縮することの可
能な整流子片付小形電動機の電機子を提供できる
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる小形電動機の電機子の整
流子片の構造を説明する図、第２図は第１図の整
流子片から成る整流子を備えた直流電動機の断面
図、第３図は第２図の電動機の電機子正面図、第
４図は第２図及び第３図に示す電動機電機子の電
気的接続を示す展開図、第５図乃至第９図は第２
図及び第３図に示す整流子の製造方法を説明する
ための図、そして第１０図は第５図に示す整流子
形成部材の他の実施例を示す図である。 １……シヤフト、２……電機子コア、３ａ，３
ｂ……電機子コイル、４……整流子部、４ａ……
整流子片、５ａ，５ｂ……内・外ライザ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 界磁極を備えた電動機固定子内に回転可能に
   設けられたシヤフトと、該シヤフトに固設された
   電機子コアと、該コア外周付近に配設された複数
   の電機子コイルと、上記シヤフト上に固設され、
   かつ外部電源に接続されて上記電機子コイルに電
   流を供給する整流子とを有する整流子付小形電動
   機の電機子において、上記整流子を構成し、環状
   に配列される複数の整流子片の各々は略コの字状
   で上記シヤフトの径方向に分離された上段及び下
   段導体部を有し、該下段導体部は上記電機子コイ
   ルの略スロツトピツチ分だけ上記シヤフトと同心
   に旋回されてなり、かつ屈曲したそれぞれの先端
   部を上記電機子コア側に向けて配置しライザ部と
   していることを特徴とする整流子付電動機の電機
   子。