JPH08168213A - 整流子型回転電機の電機子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高速回転及び小型軽量化が可能な整流子型回転電機の電
機子及びその容易な製造方法を提供する。 【構成】電機子軸心に対し直角方向へ延在して整流子片
をなす外側導体部１３ａと、電機子鉄心２２の端面と外
側導体部１３ａとの間を電機子軸心に対し直角方向へ延
在する内側導体部１３ｂと、これら両導体部の内端部を
接続する接続導体部１３ｃと、外側導体部１３ａ及び内
側導体部１３ｂの間に介設される絶縁樹脂部１４とによ
り円盤状のコイルエンド成形体を形成し、これに電機子
コイル１１、１２を嵌め込んで電機子を形成する。特
に、外側導体部１３ａ、内側導体部１３ｂ及び接続導体
部１３ｃを一体成形してなる一体整流子片は、鍔付円筒
をカットして一挙に形成される。このようにすれば、製
造、組立が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は整流子型回転電機の電機
子に関し、特に自動車のスタ−タモータに好適な整流子
型回転電機の電機子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スタータモータなどの直流電動機
では、電機子コイルのコイルエンドを収容するために、
モータの体格、重量が増大し、また、コイルエンドに掛
かる遠心力も問題となっている。特開昭６３ー１９４５
４１号公報は、回転軸に嵌められたモ−ルド樹脂筒（絶
縁材）の表面部に軸方向外に伸びるブラシ接触部を部分
的に埋め込み、かつモ−ルド樹脂筒の内部に周方向に傾
斜しつつ軸方向へ延伸する内側導体を埋め込み、ブラシ
接触部の一端から径方向へ外側ライザ部へ延伸させ、こ
の外側ライザ部と電機子鉄心との間にてこれら両者から
電気絶縁しつつ前記内側導体の一端から径方向に内側ラ
イザ部を延伸させてなる整流子片を開示している。この
ようにすれば、コイルエンドを省略することができる。

【０００３】また、整流子片を径方向に放射状に配列し
たサーフェイス型整流子も知られている。サーフェイス
型整流子では、整流子片を上記モ−ルド樹脂筒の外周部
に担持しなくてもよいので、高速回転において有利であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、自動車
用のスタータなどに用いられる整流子式小型直流電動機
では、特に小型軽量化が要求され、内部に減速機構を採
用し電動機を高速化する手段が採用されている。そのた
め、より高速回転に耐えるためには、回転子である電機
子の耐遠心強度が高くなければならない。

【０００５】特に、その外周部において整流子片を担持
するモ−ルド樹脂筒は整流子片をその遠心力に抗して保
持しなければならず、さらに整流子片の抵抗発熱及びブ
ラシによる摩擦熱の影響を受けるので、大きな熱的、機
械的負荷が掛かる。サーフェイス型整流子では、コイル
を必要ピッチ湾曲するために電機子鉄心の端面からコイ
ルのコイルエンド収容空間を介してこのサーフェイス型
整流子を配設し、更にその外側にブラシを横置きせねば
ならず、モータの軸方向長及び体格、重量が増大すると
いう問題がある。また、コイルエンドに掛かる延伸力に
よりモータの高速回転が制限されるという問題がある。

【０００６】一方、上記公報の整流子片は、径大なライ
ザ部を有するので、半径に比例する整流子片の遠心力が
従来より格段に増大し、それを担持するモ−ルド樹脂筒
の負担が大きく、モータを高速回転することができない
という問題を内包する。また、モ−ルド樹脂筒中に整流
子片すなわちブラシ接触部及び内側導体の両方を径方向
に二段に担持せねばならず、モ−ルド樹脂筒の負担は従
来の場合より一層過酷となっている。また、ブラシとの
摩擦によりブラシ接触部で発した摩擦熱を両ライザ部ま
で伝達する必要があるので、ブラシ接触部や内側軸方向
導体部を支持するモ−ルド樹脂筒はかなり高温となって
しまう。更に、内側導体を周方向に斜設せねばならない
ので、モ−ルド樹脂筒の軸方向長を短縮できない不具合
がある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、従来より格段に高速回転及び小型軽量化が可能
な整流子型回転電機の電機子及びその容易な製造方法を
提供することをその目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
電機子鉄心の外周部に形成された複数のスロット内に、
互いに電気絶縁されつつ径方向に重ねて配設された外径
側の上側導体部及び内径側の下側導体部と、前記電機子
鉄心の端面に近接して電機子軸心に対し直角方向へ延在
するとともに外端が前記上側導体部の端部に接続される
外側導体部と、前記電機子鉄心の端面と前記外側導体部
との間を電機子軸心に対し直角方向へ延在するとともに
外端が前記下側導体部の端部に接続される内側導体部
と、両端が互いに周方向へ所望ピッチ変位する前記外側
導体部の内端部と前記内側導体部の内端部とを接続する
接続導体部と、前記外側導体部及び内側導体部の間に介
設される絶縁樹脂部とを備え、前記外側導体部と前記内
側導体部と前記接続導体部とは、一体に形成されること
を特徴とする整流子型回転電機の電機子である。

【０００９】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて、前記外側導体部が整流子片を兼ねることを特徴
としている。本発明の第３の構成は、上記第１の構成の
整流子型回転電機の電機子の製造方法であって、円筒部
及び前記円筒部の一端から径外方向に延在する輪板状の
フランジ部を有する鍔付円筒を準備し、前記円筒部から
必要数の線状片を切り出した後、前記線状片を前記フラ
ンジ部と平行かつ周方向へ所定角度湾曲させて前記内側
導体部を形成し、前記線状片及び前記フランジ部の間に
前記絶縁樹脂部を形成し、前記フランジ部から所定数の
線状片を切り出して前記外側導体部を形成することによ
り、円盤状のコイルエンド成形体を形成することを特徴
とする整流子型回転電機の電機子の製造方法である。

【００１０】本発明の第４の構成は、上記第３の構成に
おいて、前記絶縁樹脂部をインサートモールド成形によ
り形成することを特徴としている。本発明の第５の構成
は、上記第１〜第４のいずれかの構成において、前記外
側導体部又は前記内側導体部の径方向外端部は、前記上
側導体部又は前記下側導体部の端部が嵌入する溝部を有
する請求項１〜４記載の整流子型回転電機の電機子又は
その製造方法。

【００１１】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成によれば、
電機子軸心に対し直角方向へ延在する外側導体部と、電
機子鉄心の端面と外側導体部との間を電機子軸心に対し
直角方向へ延在する内側導体部と、これら両導体部の内
端部を接続する接続導体部と、外側導体部と内側導体部
との間に介設される絶縁樹脂部とによりいわゆるコイル
エンドと同一機能を奏する。また、一端支持構造のため
に径外方向へ変位し易いという問題をもつ従来のコイル
エンドが省略できるので、高速回転が制約されることが
なく、かつモータの軸方向長及び体格、重量を縮小でき
る。

【００１２】更に、上記外側導体部と内側導体部と接続
導体部とが一体に形成されているので、接続、製造が容
易で信頼性が向上する。本発明の第２の構成では、上記
第１の構成において、外側導体部が整流子片を兼ねる構
成を採用するので、従来のようにモ−ルド樹脂筒の外周
表面部により整流子片を支持する必要はなく、モ−ルド
樹脂筒自体が不要となるので、従来のモ−ルド樹脂筒の
熱的、機械的限界により高速回転、高出力化が制約され
ることがなく、かつ、モ−ルド樹脂筒の省略分だけモー
タの軸方向長及び体格、重量を減少できる。なお、本構
成でも、ブラシによる摩擦熱が外側導体部において発生
するが、この外側導体部はその表面に沿って遠心方向に
生起される空気流により良好に冷却されることができ、
また大熱容量をもつ電機子鉄心に一時的に良好に吸収さ
れるので、整流子がモータの耐熱温度を制約するという
ことがない。

【００１３】本発明の第３の構成では、上記第１又は第
２の構成において、外側導体部又は内側導体部の径方向
外端部が、上側導体部又は下側導体部の端部が嵌入する
溝部を有するので、位置決め、導体接続が容易で、接続
信頼性を向上することができる。特に、組立、接続に際
して、回転軸に軸方向へコイルエンド成形体を嵌着する
際に連続的に、内側導体部と下側導体部とを嵌合、接続
し、外側導体部と上側導体部とを嵌合、接続することが
できる。

【００１４】本発明の第４の構成では、簡単な製造工程
で、互いに一体の内側導体部、外側導体部及び接続導体
部と、それらに固着される絶縁樹脂部とからなる円盤状
のコイルエンド成形体を形成することができる。本発明
の第５の構成では、絶縁樹脂部をインサートモールド成
形により形成するので、生産性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の整流子型回転電機の電機子を
自動車用スタ−タの直流電動機に適用した実施例を図１
及び図２を参照して説明する。この電機子は、界磁極を
備えた電動機の固定子（図示せず）内に回転可能に設け
られたシャフト２１と、シャフト２１に嵌着された電機
子コア（電機子鉄心）２２と、コア２２の外周部に形成
された各スロット（図示せず）のスロット開口側に配設
された電機子コイル（上側導体部）１１と、各スロット
内奥側に配設された電機子コイル（下側導体部）１２
と、シャフト２１に嵌着、固定された整流子１３とを有
する。

【００１６】整流子１３は、一体に形成された外側導体
部１３ａ、内側導体部１３ｂ及び接続導体部１３ｃから
なる銅板からなる一体整流子片をスロット数に等しい個
数だけ有し、各一体整流子片は、外側導体部１３ａ及び
内側導体部１３ｂの間に主に介設される絶縁樹脂部１４
とともに、本発明でいう円盤状のコイルエンド成形体を
構成している。絶縁樹脂部１４はモールド成形により形
成される。

【００１７】上記整流子１３及び電機子コイル１１、１
２の形状、構造を図１により詳細に説明する。ただし、
理解を容易にするために、整流子１３は一本の一体整流
子片のみを図示し、電機子コイル１１、１２は各一本を
図示する。サーフェイス型整流子の整流子片をなす外側
導体部１３ａは略径方向に延在しており、内側導体部１
３ｂは外側導体部１３ａに対し、１フロントピッチ分
（＝θ）だけ周方向に変角され略径方向に延在してい
る。

【００１８】外側導体部１３ａの外周端部には溝１３１
ａが凹設され、溝１３１ａに電機子コイル１１の端部が
嵌入されている。同様に、内側導体部１３ｂの外周端部
には溝１３１ｂが凹設され、溝１３１ｂに電機子コイル
１２の端部が嵌入されている。上記した各一体整流子片
は互いに周方向に所定角度づつずれた位置で配置され、
絶縁樹脂部１４により相互に電気絶縁されつつ一体化さ
れている。

【００１９】上記した円盤状のコイルエンド成形体はシ
ャフト２１に嵌着され、コア２１にあらかじめ嵌装され
た電機子コイル１１、１２の端部が溝１３１ａ、１３１
ｂに嵌入されて、組付けが行われる。なお、電機子コイ
ル１１、１２の反対端部は通常のコイルエンド方式で構
成してもよく、また、上記したコイルエンド成形体をも
う一個用いて接続してもよい。

【００２０】以上の説明から明らかなように、上記した
整流子１３によれば、電機子コイル１１、１２の整流子
側の端部をコイルエンドをフロントピッチ分だけ湾曲す
る必要がなく、極めて簡単に電機子を構成することがで
き、更に小型軽量化も実現でき、高速運転時の耐遠心力
性能も向上する。次に、上述したコイルエンド成形体の
製造方法を図３〜図７を参照して説明する。 （鍔付円筒形成工程）まず、図３に示すように、銅板又
はアルミ板を絞り加工して、一端に輪板状のフランジ部
３１を持つ円筒部３２からなる鍔付円筒３を形成する。 （円筒部分割工程）次に、図４に示すように、円筒部３
２を軸方向にカッターにより所定数（スロット数）に分
割する。分割するための除去部位は、図４ｂに示す断面
中、斜線部以外であり、フランジ部３１の内径側の一部
も含む。分割された各部分は線状片３ａとなり、最終的
に内側導体部１３ｂ及び接続導体部１３ｃを構成する。 （線状片折り曲げ工程）次に、図５（ｂ）に示すよう
に、分割されたこれら各線状片３ａは、円筒部３２の外
周側へ略Ｊ字状に折り曲げられ、これにより、各線状片
３ａは、フランジ部３１と平行に延在する内側導体部１
３ｂと、内側導体部１３ｂの内端とフランジ部３１の内
端とを接続する接続導体部１３ｃとを構成する。 （内側導体部湾曲工程）次に、図６に示すように、各内
側導体部１３ｂを、シャフト２１の径方向の面内にて略
１フロントピッチに等しい所定の角度θだけ曲げる。 （モールド工程）次に、金型内のそれぞれ所定位置に各
一体整流子片をセットしてモールド成形することによ
り、絶縁樹脂部１４を成形し、これにより各一体整流子
片を互いに絶縁分離しつつ、一体化し、円盤状のコイル
エンド成形体を形成する。 （カット工程）次に、カッターによりコイルエンド成形
体のフランジ部３１を放射状に分割して所定数（スロッ
ト数）の外側導体部（整流子片）１３ａを形成する。 （溝形成工程）次に、カッターにより溝１３１ａ、１３
１ｂを切り取って形成する。もちろん、溝１３１ａ、１
３１ｂをもっと前に形成することも可能である。

【００２１】なお、電機子コイル１１、１２をそれぞれ
半ピッチ分ずらす場合には、図７に示すようにフランジ
部３１に形成される外側導体部１３ａの外周側両端に電
機子コイル１２と内側導体部１３ｂとを接続するための
溝７１を設けることにより、溶接の作業性が向上され
る。７２は、外側導体部１３ａを分割する溝を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の整流子型回転電機の電機子の一実施例
を示す模式斜視図である。

【図２】図１の一体整流子片を用いた電機子の軸方向断
面図である。

【図３】本実施例の整流子型回転電機の電機子の製造方
法の要部を示す工程図である。

【図４】本実施例の整流子型回転電機の電機子の製造方
法の要部を示す工程図である。

【図５】本実施例の整流子型回転電機の電機子の製造方
法の要部を示す工程図である。

【図６】本実施例の整流子型回転電機の電機子の製造方
法の要部を示す工程図である。

【図７】他の実施例の電機子の製造方法の要部を示す工
程図である。

【符号の説明】

３は鍔付円筒、１１は上側導体部、１２は下側導体部、
１３は整流子、１３ａは外側導体部（整流子片）、１３
ｂは内側導体部、１３ｃは接続導体部、１４は絶縁樹脂
部、２２は電機子コア（電機子鉄心）、３１はフランジ
部、３２は円筒部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電機子鉄心の外周部に形成された複数のス
   ロット内に、互いに電気絶縁されつつ径方向に重ねて配
   設された外径側の上側導体部及び内径側の下側導体部
   と、前記電機子鉄心の端面に近接して電機子軸心に対し
   直角方向へ延在するとともに外端が前記上側導体部の端
   部に接続される外側導体部と、前記電機子鉄心の端面と
   前記外側導体部との間を電機子軸心に対し直角方向へ延
   在するとともに外端が前記下側導体部の端部に接続され
   る内側導体部と、両端が互いに周方向へ所望ピッチ変位
   する前記外側導体部の内端部と前記内側導体部の内端部
   とを接続する接続導体部と、前記外側導体部及び内側導
   体部の間に介設される絶縁樹脂部とを備え、 前記外側
   導体部と前記内側導体部と前記接続導体部とは、一体に
   形成されることを特徴とする整流子型回転電機の電機
   子。
2. 【請求項２】前記外側導体部は整流子片を兼ねる請求項
   １記載の整流子型回転電機の電機子。
3. 【請求項３】請求項１記載の整流子型回転電機の電機子
   を製造する製造方法であって、 円筒部及び前記円筒部の一端から径外方向に延在する輪
   板状のフランジ部を有する鍔付円筒を準備し、前記円筒
   部から必要数の線状片を切り出した後、前記線状片を前
   記フランジ部と平行かつ周方向へ所定角度湾曲させて前
   記内側導体部を形成し、前記線状片及び前記フランジ部
   の間に前記絶縁樹脂部を形成し、前記フランジ部から所
   定数の線状片を切り出して前記外側導体部を形成するこ
   とにより、円盤状のコイルエンド成形体を形成すること
   を特徴とする整流子型回転電機の電機子の製造方法。
4. 【請求項４】前記絶縁樹脂部は、インサートモールド成
   形により形成される請求項４記載の整流子型回転電機の
   電機子の製造方法。
5. 【請求項５】前記外側導体部又は前記内側導体部の径方
   向外端部は、前記上側導体部又は前記下側導体部の端部
   が嵌入する溝部を有する請求項１〜４記載の整流子型回
   転電機の電機子又はその製造方法。