JPH11187620A

JPH11187620A - 小型モータ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11187620A
Application number: JP34891497A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Oyama; 和幸大山; Minako Kinoshita; 美奈子木下
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、電機子コイル等の絶縁距離を確保
すると共に、モールド時の成形圧により電機子コイル断
線等を生じることがなく、さらに、モータライフ中後期
の整流子の真円度が悪化せず、しかも、スラスト方向ガ
タを一定に保つと共に、部品点数を削減した小型モータ
及び該モータの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の小型モータは、内周面に永久磁
石を固定してなるケース７と、該ケース７の開口部に接
合されるケースキャップ１０と、シャフト２上に取り付
けられた電機子及び整流子１から構成される回転子２０
と、前記ケースキャップ１０に設けられ、前記整流子１
と摺動係合されるブラシ９及び該ブラシ９に電気的に接
続される入力端子１３とから構成される。そして、本発
明の小型モータは、整流子セグメント３０間と、電機子
コイルを同一樹脂材にて一体成形したことを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い絶縁性を必要
とするモールド回転子を備えた小型モータに関し、特に
家庭用電化製品等に使用するのに適した小型モータ及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型モータは、ＵＬ規格等に定め
られている絶縁距離を確保するために、電機子コアスロ
ット内にコイルを巻き、コイルのほぐれ防止用のワニス
をコイルに含浸させた後に、エポキシ樹脂を電機子外周
に塗布していた。

【０００３】ＵＬ規格等に定められている絶縁距離は、
絶縁性能の評価基準の一つであり、小型モータに関して
はコイル等の導電部と、永久磁石、ケース、軸受け等の
非導電部との間の距離である。従来、図５に示されるよ
うに、絶縁性確保のために、この距離を大きくとる必要
があった。図５は、従来技術の小型モータの断面図であ
り、同図において、３は回転子の積層コア、４は該積層
コア３に巻かれたコイル、７はケース、８は永久磁石で
ある。積層コア３とそこに巻かれているコイル４との間
の絶縁は、積層コア３外表面に塗布されているエポキシ
コーティング絶縁塗膜により問題なく達成されている。
図示したように、コイル４と永久磁石８の間の距離を、
ＵＬ規格で定められている絶縁距離以上に離す必要があ
る。例えば、ＵＬ規格においては、２３０Ｖ用では、2.
4mm 、１００Ｖ用では1.6mm の空間絶縁距離が必要であ
る。この絶縁距離の、1.6mm 、さらには2.4mm を空間的
に間隔をあけることにより満たすとすれば、コイルのタ
ーン数を大幅に減らす必要があった。

【０００４】従来、空間絶縁距離に代えて、絶縁物であ
るエポキシ樹脂を、電機子外周面、さらには、コイルの
両端部に塗布することにより絶縁距離を確保することも
行われていたが、このエポキシ樹脂は、コアスロット及
びコアスロット近傍に隙間なく塗布する必要があるため
に、工数及びコストがかかっていた。

【０００５】また、従来、コイル保護のために、電機子
コイル外周部をモールド樹脂により覆うことも行われて
いた。特開平７−１２３６１８号公報に開示されている
ように、このような直流モータの電機子は、コアにコイ
ルを巻いた部分と、その両側のコイルエンドが、モール
ド樹脂によって覆われている。このように、モールド樹
脂によって覆うことにより絶縁距離を確保することがで
きる。しかし、比較的に高電圧（３０Ｖ以上）で使用さ
れる小型モータのコイルは、φ0.10前後と細いため、そ
の成形時の成形圧により、コイル断線等の不具合が生じ
ることがあるので、電機子上にエポキシ樹脂を塗布した
後にコイルをモールド樹脂により覆う構造とする必要が
あった。

【０００６】さらに、従来のこのようなモールドは、モ
ールド時に整流子セグメント間に樹脂が侵入するのを防
ぐ金型が必要である。整流子セグメントよりも磨耗速度
の遅い樹脂が整流子セグメント間に侵入すると、モータ
ライフ中後期に整流子セグメントとその間に侵入した樹
脂との間で磨耗が不均一となり、整流子の真円度が悪化
することになる。これによって、ブラシの摺動音が大き
くなったり、セグメント間の樹脂材がデッドポイントと
なり、ブラシの追従性が下がり高回転時でのトルクが下
がり、最悪の場合はモータが停止してしまうことにな
る。

【０００７】従来、モータの機械ノイズを低減するため
の一般的方法は、整流子の真円度を良くし、整流子セグ
メント間の段差をなくすことであり、そのため、整流子
セグメント外周を切削加工して真円度を向上させてい
た。この場合、切削直後は機械ノイズの低減効果がある
が、使用していくにつれて、整流子セグメントが摩耗し
てセグメント間の空間幅が広がり、機械ノイズは悪化す
る傾向にある。

【０００８】また、従来、回転子のスラスト方向の位置
決めは、ロータブッシュ５により行われていた。図４
は、このような従来の回転子を示している。図におい
て、シャフト２の上には、整流子セグメント３０を含む
整流子１、及び積層コア３と、コアスロット３１内に巻
かれたコイル４とから成る電機子が取り付けられてい
る。そして、その位置決めが、ロータブッシュ５を、治
工具によりシャフトに圧入することにより行われてい
た。このように、治工具により位置決めを行うために、
回転子のスラスト方向ガタの管理が困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、電
機子コイル等の導電部と、永久磁石、ケース、軸受け等
の非導電部との間の絶縁距離を確保すると共に、モール
ド時の金型構成を簡単化し、成形を容易にした小型モー
タ及び該モータの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】また、本発明は、比較的に細い電機子コイ
ルを用いても、その成形時の成形圧によりコイル断線等
を生じることのない小型モータ及び該モータの製造方法
を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、モータライフ中後期の整
流子の真円度が悪化し、ブラシの摺動音が大きくなった
り、ブラシの追従性が下がり高回転時でのトルクが下が
り、最悪の場合はモータが停止してしまうことのない小
型モータ及び該モータの製造方法を提供することを目的
とする。

【００１２】さらに、本発明はスラスト方向ガタを一定
に保つと共に、部品点数を削減し、より安価な小型モー
タ及び該モータの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の小型モータは、
金属材料により有底中空筒状に形成され、かつ内周面に
永久磁石を固定してなるケース７と、該ケース７の開口
部に接合されるケースキャップ１０と、シャフト２上に
取り付けられた電機子及び整流子１から構成されて前記
ケース７とケースキャップ１０に設けた軸受け１２、１
１を介して回転自在に支持される回転子２０と、前記ケ
ースキャップ１０に設けられ、前記整流子１と摺動係合
されるブラシ９及び該ブラシ９に電気的に接続される入
力端子１３とから構成される。

【００１４】そして、本発明の小型モータは、整流子セ
グメント３０間と、電機子コイルを同一樹脂材にて一体
成形したことを特徴としている（請求項１）。これによ
って、電機子コイル等の導電部と、永久磁石、ケース、
軸受け等の非導電部との間の絶縁距離を確保すると共
に、モールド時の金型を簡素化して、成形が容易にな
る。

【００１５】また、本発明の小型モータは、シャフト２
上において電機子の整流子１とは反対側に、スラスト方
向位置決め用のロータブッシュ５を前記同一樹脂材によ
る一体成形により形成したことを特徴としている（請求
項２）。これによって、スラスト方向ガタを一定に保つ
と共に、部品点数を削減し、より安価にすることができ
る。

【００１６】また、本発明の小型モータは、前記同一樹
脂材として、不飽和ポリエステルを選択したことを特徴
としている（請求項３）。これによって、比較的に細い
電機子コイルを用いても、その成形時の成形圧によりコ
イル断線等を生じることがない。

【００１７】さらに、本発明の小型モータは、整流子セ
グメント３０間に不飽和ポリエステルを充填したことを
特徴としている（請求項４）。これによって、モータラ
イフ中後期の整流子の真円度が悪化してブラシの摺動音
が大きくなったり、ブラシの追従性が下がり高回転時で
のトルクが下がり、最悪の場合はモータが停止してしま
うということがなくなる。

【００１８】そして、本発明の小型モータの製造方法
は、シャフト２上に取り付けられた電機子及び整流子１
からなる回転子２０を金型にいれて、樹脂を注入して、
一体成形し、樹脂が固化した後、整流子外周面を切削し
たことを特徴としている（請求項５）。これによって、
上記した優れた効果を有する小型モータを製造すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用する小型モ
ータの断面図である。図２は、図１の電機子部分で切断
した断面図である。これら図において、１は整流子、２
０は該整流子１と電機子とからなる回転子であり、その
電機子部分は詳細は後述する樹脂６で覆われている。回
転子２０は、シャフト２と、該シャフトに圧入され、エ
ポキシコーティング絶縁膜が塗布された積層コア３と、
該コア３に巻かれたコイル４と、整流子１と、整流子１
の軸方向反対側に位置するロータブッシュ５とから構成
されている。７は金属材料により有底中空筒状に形成さ
れ、かつ内周面に永久磁石８を固定してなるケース、９
は前記整流子１と摺動係合するブラシ、１０は前記ブラ
シ９及びこのブラシに電気的に接続されてなる入力端子
１３を設けてなるケースキャップ、１１、１２は前記ケ
ースキャップ１０及び前記ケース７の底部に設けられた
軸受けであり、回転子２０を回転可能に支持している。

【００２０】電流が、外部より入力端子１３を通り、ブ
ラシ９から整流子１を経て、電機子コイルに流れる時、
固定子磁極として作用する永久磁石８との相互作用によ
り、小型モータとして、回転子２０は通常に回転する。

【００２１】図３は、図１に例示した小型モータより、
回転子２０のみを取り出して図示したものである。回転
子２０は、シャフト２と、その上に圧入された整流子１
と電機子とから構成され、その電機子部は、樹脂６によ
って覆われている。図３に例示したように、回転子２０
はその電機子部上を全体的に樹脂６によって覆うことが
できるが、また、モールドが固化した後、電機子のコア
外表面の絶縁塗膜が露出する程度に、電機子外周面を切
削加工することができる。或いは、金型構成により、コ
ア外周面にモールドが薄く（約0.2mm)付く程度にモール
ドを充填し切削加工を省略することが可能となる。

【００２２】上記いずれの場合も、モールド時には、整
流子１上から、ロータブッシュ５まで、例えば、不飽和
ポリエステルにより一体成形される。即ち、このロータ
ブッシュ５は、従来技術のような個別部品として構成さ
れるのではなく、樹脂、この場合、不飽和ポリエステル
により金型を用いて一体成形されることになる。

【００２３】電機子部に充填されたモールドは、コアス
ロット内及びコイルエンド部に注入されて、電機子コイ
ルを一体成形する。図２に見られるように、コアスロッ
ト内に充填されたモールドは、コイルの巻かれていない
外周側の空間だけでなく、そこに巻かれているコイルの
個々の線の間にも充填されることになる。同様に、コア
のスラスト方向両側のコイルエンド部において、コイル
外表面と共に、コイルの隙間及びコイルの線と線の間の
隙間に充填される。

【００２４】整流子上に注入されたモールドは、整流子
セグメント外周面だけでなく、整流子セグメント間の隙
間にも充填される。その後、充填モールドが固化した
後、図３に図示されているように、整流子外周は、その
上に固化したモールドと共に、切削されることになる。

【００２５】従来の電機子のみをモールドする構造では
整流子の樹脂の付着や整流子セグメント間の樹脂の侵入
を避ける構造にしなければならず、例えば整流子溝に対
応する突起付きのキャップを被せて成形するなど、金型
構造が複雑化していた。本発明の構成によれば、整流子
セグメント間に樹脂が侵入することを防ぐ必要もなく、
金型構造を簡素化することができる。また、金型成形に
より一体成型したために、回転子の整流子からの位置精
度が向上し、スラスト方向ガタの管理が容易となる。

【００２６】本発明は、図３に例示したように、コイル
全体を例えば不飽和ポリエステル等の成型圧を低くする
ことができ、言い換えると流れの良い樹脂にてモールド
する構成のためコイルの断線もなく、しかも導電部と非
導電部との間に絶縁物が介在することにより絶縁距離は
確保され、かつコイルのターン数も増やすことができ、
トルクアップ、消費電力の低減等の性能向上を見込むこ
とができる。

【００２７】コイル抵抗を高くし、電流を下げるために
細いコイルを使用し、モータの保護機能を高めることは
通常行われていることであるが、本発明によるとこれが
容易に達成できる。例えば、１２スロット、コアφ23.
0、積厚26mm、５極巻きの小型モータの回転子におい
て、従来１極当たりφ0.07のコイルを２００ターン程度
しか巻くことができなかったが、３００ターン程度まで
巻くことが可能になる。

【００２８】本発明は、整流子セグメント間にモールド
樹脂材が充填されている。従来のモータでは、ブラシと
整流子の摺動により整流子の表面が磨耗し、ライフ中期
や末期には摺動音が大きくなるが、整流子セグメント間
に、該セグメントと磨耗が同程度のモールド樹脂材を充
填することにより、ライフ中期の真円度の悪化が小さ
く、そのノイズレベルもライフ初期のレベルを維持して
いる。

【００２９】本発明において、一体成型のために用いら
れるモールド樹脂材は、前述のように、整流子セグメン
トと同程度、或いはそれ以上の磨耗度を有していると共
に、コイル断線をしないように成形圧が低いことが必要
である。このような樹脂材として、前述の不飽和ポリエ
ステルは優れた性能を有している。不飽和ポリエステル
の中でも、成形圧縮率0.01％以下のＢＭＣ（BULK MOLDI
NG COMPOUND ：粘稠液体として販売され、使用時に開始
剤などを投入してプラスチック板とするもの）を、成形
圧力６０kg／cm²、金型温度１２０℃（コイルの耐熱温
度よりも低くすることが必要）の条件で、好適に用いる
ことができる。不飽和ポリエステル以外にも、本発明の
一体成型樹脂材として、ＰＰＳ（ポリ・フェニレン・サ
ルファイド）、フェノール樹脂、液晶ポリマーを用いる
ことができる。

【００３０】整流子セグメント間を樹脂材で充填するこ
とにより、整流子の真円度が向上する第一の理由は、回
転子を同一樹脂材にて一体成形するので、整流子がシャ
フトにより強固に固定され、整流子セグメントを切削バ
イトで切削する際に精度が向上するためである。その第
二の理由は、整流子セグメント間の空間が無くなり、切
削バイトがブレなくなり、切削精度がより向上するため
である。

【００３１】図６及び図７は、それぞれ従来技術及び本
発明のモータライフ中期における整流子の状態を説明す
る図である。これら図において、左側の図が、切削直後
であり、かつ右側の図がモータライフ中期における整流
子を示している。図６に示す従来技術は、整流子セグメ
ント３０間が空間であるが切削直後はより真円に近い形
状を維持している。しかし、モータライフ中期となり、
その右側の図に示したように、整流子セグメント３０の
端縁部が摩耗すると、スリット幅が広がり、カーボンブ
ラシが引っかかり易くなり、ブラシの振動が発生し、ノ
イズが大きくなる。これに対して、本発明は、図７に示
すように、整流子セグメント３０間には、その磨耗速度
が整流子セグメント３０と同程度の樹脂が充填されてい
るために、モータライフ中期に至り、整流子セグメント
３０の端縁部が摩耗しても、その空間幅は狭い。このよ
うに、本発明は、充填された樹脂材のために整流子セグ
メント間に大きな空間が発生し難く、モータライフ中期
及び後期においても、ブラシの振動が小さく、それ故、
ノイズが小さい。

【００３２】

【発明の効果】本発明の小型モータ及び該モータの製造
方法は、整流子セグメント間と、電機子コア内コイル及
びコイルエンド部コイル上を同一樹脂材にて一体成形し
たことにより、電機子コイル等の導電部と、永久磁石、
ケース、軸受け等の非導電部との間の絶縁距離を確保す
ると共に、モールド時に整流子セグメント間に樹脂が侵
入するのを防ぐ金型を必要とすることなく、成形が容易
になるという効果がある。

【００３３】また、本発明は、スラスト方向位置決め用
のロータブッシュを前記同一樹脂材による一体成形によ
り形成したことにより、スラスト方向ガタを一定に保つ
と共に、部品点数を削減し、より安価な小型モータ及び
該モータの製造方法を提供することができる。

【００３４】さらに、本発明は、樹脂材として不飽和ポ
リエステルのような成形圧の低い樹脂材を選択すること
により、比較的に細い電機子コイルを用いても、その成
形時の成形圧によりコイル断線等を生じることがない。

【００３５】さらに、本発明は、整流子セグメント間
に、該セグメントと磨耗度が同程度の不飽和ポリエステ
ルを充填したことにより、モータライフ中後期の整流子
の真円度が悪化してブラシの摺動音が大きくなったり、
ブラシの追従性が下がり高回転時でのトルクが下がり、
最悪の場合はモータが停止してしまうということがなく
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する小型モータの断面図である。

【図２】図１の電機子部分で切断した断面図である。

【図３】図１に例示した小型モータより、回転子２０の
みを取り出して図示したものである。

【図４】従来技術の回転子を示す図である。

【図５】従来技術の小型モータの断面図である。

【図６】従来技術のモータライフ中期における整流子の
状態を説明する図である。

【図７】本発明のモータライフ中期における整流子の状
態を説明する図である。

【符号の説明】

１整流子２シャフト３積層コア４コイル５ロータブッシュ６樹脂７ケース８永久磁石１０ケースキャップ１１、１２軸受け２０回転子２１整流子キャップ３０整流子セグメント３１コアスロット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料により有底中空筒状に形成され、
かつ内周面に永久磁石を固定してなるケースと、該ケー
スの開口部に接合されるケースキャップと、シャフト上
に取り付けられた電機子及び整流子から構成されて前記
ケースとケースキャップに設けた軸受けを介して回転自
在に支持される回転子と、前記ケースキャップに設けら
れ、前記整流子と摺動係合されるブラシ及び該ブラシに
電気的に接続される入力端子とから成る小型モータにお
いて、整流子セグメント間と、電機子コイルを同一樹脂材にて
一体成形したことを特徴とする小型モータ。
【請求項２】前記シャフト上において前記電機子の前記
整流子とは反対側に、スラスト方向位置決め用のロータ
ブッシュを前記同一樹脂材による一体成形により形成し
たことを特徴とする請求項１に記載の小型モータ。
【請求項３】前記同一樹脂材は、不飽和ポリエステルで
ある請求項１又は２に記載の小型モータ。
【請求項４】金属材料により有底中空筒状に形成され、
かつ内周面に永久磁石を固定してなるケースと、前記ケ
ースの開口部に接合されるケースキャップと、シャフト
上に取り付けられた電機子及び整流子から構成されて前
記ケースとケースキャップに設けた軸受けを介して回転
自在に支持される回転子と、前記ケースキャップに設け
られ、前記整流子と摺動係合されるブラシ及び該ブラシ
に電気的に接続される入力端子とから成る小型モータに
おいて、整流子セグメント間に不飽和ポリエステルを充填したこ
とを特徴とする小型モータ。
【請求項５】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の小
型モータを製造する方法において、シャフト上に取り付けられた電機子及び整流子からなる
回転子を金型にいれて、樹脂を注入して、一体成形し、樹脂が固化した後、整流子外周面を切削したことを特徴
とする小型モータの製造方法。