JPH11308814A - 回転電機用整流子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高回転下での使用でも整流子片の巻線接続部と
反対側端部が突出することを極めて簡単な構造で防止で
きる回転電機用整流子を得ることにある。 【解決手段】絶縁材料製の整流子ベース３１と、このベ
ースの外周部に周方向に並べて配置された複数の整流子
片３２と、互いに隣合う整流子片間に切り込んで設けら
れてこれら整流子片間の境界をなす境界間隙３３とを具
備した整流子２１を前提とする。ベース３１に切り残し
部３４を一体に設ける。切り残し部３４は、整流子片の
巻線接続端部３９とは反対の他端部側に設けられて、隣
合う整流子片の側面３８ａに密着して境界間隙３３の前
記他端部側を閉じている。切り残し部３４により、整流
子ベース３１と整流子片３２の側面との接触面積を増や
して、整流子２１の高回転に拘らず整流子片３２の前記
他端部側が径方向外側に僅かでも突出する恐れを防止し
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、直流電動機や直流
発電機等の回転電機において回転子軸に取付けられる整
流子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の整流子が取付けられた回転
子の構成を一部断面して示す正面図であって、この図中
１は回転子、２は回転子軸、３は軸受、４は回転子軸２
に取付けられた整流子、５はブラシを示している。そし
て、図６から図８に示されるように整流子４は、絶縁材
料製の整流子ベース６と、複数の整流子片７と、複数の
境界間隙８とを備えている。

【０００３】すなわち、略円筒形状をなす整流子ベース
６は、その外周部に軸方向に延びる複数の溝条９及び突
条１０が周方向に交互に並べて形成されている。整流子
ベース６の外周部に周方向に並べて配置された各整流子
片７は、その裏側に溝条９に埋め込まれる埋め込み突条
１１を有するとともに、表側に前記外周部表面に露出さ
れるブラシ摺接部１２及びこの摺接部１２の長手方向一
端部に設けられた巻線接続部１３を有している。巻線接
続部１３には整流子４が有する巻線１ａの端部が接続さ
れている。そして、各境界間隙８は前記各突条１０に軸
方向に切り込んで設けられて互いに隣合う整流子片７を
切り離して相互間の絶縁境界をなしている。

【０００４】これらの境界間隙８は、図８中２点鎖線で
示すカッター１４を用いて、同図中や矢印方向に移動さ
せることにより設けられる。なお、この切り離し以前に
おいて各整流子片７の母材である円筒形状をなした円筒
体の巻線接続部１３側の端部には、図示されないが予め
切欠溝が設けられていて、この切欠溝に連続する切欠溝
が前記カッター１４により実施され、前記切り離しと境
界間隙８の形成とが同時になされる。そのため、従来に
おいて各境界間隙８は、隣合う整流子片７の間だけでは
なく、図６及び図８に示されるように整流子片７の巻線
接続分１３とは反対側の端面７ａを覆っている整流子ベ
ース６の整流子片カバー端部６ａの外周部にも連続して
設けられていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の構成によれば、
各整流子片７の巻線接続部１３と反対側端部は、埋め込
み突条１１が整流子ベース６に埋め込まれていると言え
ども、整流子ベース６の外周部に露出しているブラシ摺
接部１２の前記反対側端部の両側面は、境界間隙８の存
在により整流子ベース６には支持されていない。

【０００６】そのため、回転電機の高出力化に伴い整流
子１の回転が高められる程、その高回転にしたがって増
大する遠心力の作用により、前記反対側端部が整流子４
の径方向外側に突出する恐れが高められる。なお、各整
流子片７の巻線接続部１３も同様な条件にあるが、この
接続部１３はそこに接続された巻線１ａにより前記遠心
力に抗して押えられるように保持される。

【０００７】そして、前記のように各整流子片７の前記
反対側端部が僅かでも突出した場合には、ブラシ５の先
端を異常に削ったり、異常なスパークを発生したりし
て、整流子４の整流作用に悪影響を及ぼし、それに伴っ
て回転電機の性能及び寿命の低下をもたらすという問題
がある。

【０００８】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、高回転下での使用においても整流子片の巻線接続
部と反対側端部が突出することを極めて簡単な構造で防
止できる回転電機用整流子を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、外周部に軸方
向に延びる複数の溝条及び突条が円周方向に交互に並べ
て形成された絶縁材料製の整流子ベースと、裏側に前記
溝条に埋め込まれる埋め込み突条を有するとともに表側
に前記外周部表面に露出するブラシ摺接部及びこの摺接
部の長手方向一端部に形成され巻線接続部を有して前記
外周部に周方向に並べて配置された複数の整流子片と、
前記各突条に前記軸方向に切り込んで設けられ互いに隣
合う前記整流子片間の境界をなす境界間隙と、を具備し
た回転電機用整流子片を前提とする。

【００１０】そして、前記課題を解決するために、請求
項１の発明は、前記巻線接続端部とは反対の他端部側に
おいて互いに隣合う前記整流子片の側面に密着して前記
境界間隙を閉じる切り残し部を前記整流子ベースに一体
に設けたことを特徴とするものである。

【００１１】この請求項１の発明においては、整流子ベ
ースに一体に設けた切り残し部が、整流子片の巻線接続
部とは反対側において互いに隣合う整流子片間の境界間
隙を閉じて整流子片の側面に密着しているから、その密
着面積に応じて整流子ベースと整流子片の側面との接触
面積を増やすことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して本発
明の第１の実施の形態を説明する。

【００１３】図１は第１の実施の形態に係る直流電動機
用整流子２１が取付けられた回転子２２の構成を一部断
面して示す側面図であり、この回転子２２は、回転子軸
２３に電機子鉄心２４を嵌着するとともに、この鉄心２
４に複数本の電機子巻線２５を巻き付けて形成されてい
る。回転子軸２３は図示しない直流電動機の電動機フレ
ームに取付けられる一対の軸受２６に回転自在に支持さ
れる。前記整流子２１は回転子軸２２に嵌着され、この
整流子２１には各電機子巻線２５の巻線端末２５ａ（代
表して１本のみ図示）が接続されている。なお、図１中
２７は整流子２１の外周面に、この整流子２１をその径
方向両側から挟むように図示しないばねで押付けられる
カーボンブラシである。

【００１４】整流子２１は、整流子ベース３１と、複数
の整流子片３２と、複数の境界間隙３３と、複数の切り
残し部３４とを具備している。

【００１５】整流子ベース３１は、合成樹脂等の絶縁材
料製の成形品であって、図２に示されるように外周部に
は軸方向に延びる複数の溝条３５及び突条３６が、円周
方向に交互に一定間隔に並べて形成されている。溝条３
５及び突条３６はいずれも断面略Ω形状のほぞ構造をな
している。整流子ベース３１は後述の巻線接続部とは反
対側に位置する整流子片カバー端部３１ａを有してい
る。

【００１６】銅合金等からなる各整流子片３２は、その
裏側に埋め込み突条３７を有するとともに、表側にブラ
シ摺接部３８及び巻線接続部３９を有している。埋め込
み突条３７は溝条３５の断面形状に合致する断面形状を
なしており、この突条３７を溝条３５に埋め込んで各整
流子片３２は整流子ベース３１の外周部に周方向に並べ
て配置されている。この取付けにより、図３等に示され
るように各整流子片３２の巻線接続部３９とは反対側の
端面３２ａはこれに密着した前記整流子片カバー端部３
１ａで覆われ、かつ、ブラシ摺接部３８は整流子ベース
３１の外周部表面に露出されている。又、同様に露出さ
れる巻線接続部３９はブラシ摺接部３８の長手方向一端
部に一段高くなって設けられていて、これらの接続部３
９には夫々電機子巻線２５の巻線端末２５ａ（図１に代
表して１本のみ示す。）が接続されている。ブラシ摺接
部３８には前記カーボンブラシ２７の先端が押付けられ
るようになっている。

【００１７】各境界間隙３３は前記各突条３６に切り込
んで設けられ、図２及び図４等に示されるように互いに
隣合う整流子片３２相互を独立させてこれらの間の絶縁
をなしている。これらの間隙３３は前記整流子片カバー
端部３１ａを除いて整流子ベース３１の軸方向に延びて
形成されている。

【００１８】図２及び図４に示されるように各切り残し
部３４は、整流子片カバー端部３１ａから連続して境界
間隙３３に入り込んで整流子ベース３１に一体に設けら
れており、前記カバー端部３１ａ側において互いに隣合
う整流子片３２の側面に密着して境界間隙３３を閉じて
いる。

【００１９】前記構成の整流子２１は図５（Ａ）〜
（Ｅ）に示す各工程を経て製造される。

【００２０】第１に、例えば押し出し成形によって内周
面に複数の埋め込み突条３７及びこれら突条３７間に突
条間溝条（図示しない）が交互に形成された銅合金の丸
パイプを所定長さに切断して得た短い円筒体４２を用意
し、切欠溝工程、つまり、図５（Ａ）に示すように円筒
体４２に対してその両側から図示しないカッターを用い
て夫々切欠溝４３、４４を入れる加工を行なう。切欠溝
４３、４４は前記各突条間溝条に個別に連通して夫々設
けられ、したがって、切欠溝４３と切欠溝４４とは前記
円筒体４２の軸方向に対応して夫々設けられる。なお、
４１は円筒体４２の軸方向において切欠溝４３、４４間
に残された切り離し予定部である。

【００２１】第２に、インサート成形工程を行なう。つ
まり、前記のように切欠溝４３、４４が設けられた円筒
体４２を樹脂成形用金型にセットして、前記整流子ベー
ス３１に相当する合成樹脂材料を用いてモールドを行な
う。こうして成形されたものの一部が図５（Ｂ）に示さ
れている。このインサート成形により、合成樹脂材料の
一部が、前記各突条間溝条に充填されて突条３６（図２
参照）が形成されるとともに、これら各突条３６間に埋
め込み突条３７が埋め込まれた溝条３５（図２参照）が
形成される。しかも、前記合成樹脂材料は各突条３６に
個別に連続した切欠溝４３と切欠溝４４にも入り込む。
なお、合成樹脂材料は、切欠溝４３、４４の全体に充填
しても、又は、図５（Ｂ）に示されるように前記円筒体
４１の外周面に達することなく一部に入り込むようにし
ても良い。

【００２２】第３に、整流子片３２の切り離し工程を行
なう。つまり、図５（Ｃ）中２点鎖線に示す円形のカッ
ター４６を用いて、前記円筒体４２の軸方向に対応する
切欠溝４３、４４にわたってこれらを連続させる切り離
し加工を行う。この場合に、カッター４６が図５（Ｃ）
中矢印ａ、ｂ、ｃ、ｄの順に移動されて１回の切欠溝作
業が行われる。矢印ａで示すカッター４６の下降動作に
より最終的に与えられる切欠溝は、前記突条３６の頂部
に切欠溝跡、すなわち、前記境界間隙３３（図２参照）
ができる程度に深く、かつ、前記切り離し予定部４１の
長さよりも長い範囲にわたって行われ、切欠溝４３、４
４のある範囲を外れて行われることはない。

【００２３】したがって、以上の加工に伴い前記整流子
片カバー端部３１ａの部分にカッター４６の切欠溝跡が
形成されることがないとともに、前記切り離し予定部４
１が切削されて、整流子片３２が夫々切り離されて独立
される。この状態は図５（Ｄ）に示されている。この図
から明らかなように前記円形カッター４６によって切り
離された各整流子片３２間には、前記境界間隙３３が夫
々形成されるとともに、表面が前記カッター４６の径に
倣う円弧面をなして前記整流子片カバー端部３１ａ側を
閉じる前記切り残し部３４が設けられる。これら切り残
し部３４は、前記モールドによって切欠溝４３に入り込
んだ合成樹脂材料の一部であるから、互いに隣合ってい
る整流子片３２の側面３８ａ（図２参照）に密着してい
る。

【００２４】第４に、図示しないが前記の手順で互いに
分離独立された各整流子片３２の前記整流子片カバー部
３１ａとは反対側の端部、つまり、巻線接続部３９に相
当する端部に対して長手方向に延びる巻線連結用スリッ
ト（図示しない）を切り込んでから、この整流子半製品
を前記回転子軸２３に嵌着するとともに、前記巻線連結
用スリットの夫々に前記巻線端末２５ａを圧入して接続
する。なお、この後に、巻線端末２５ａを半田付けして
もよい。

【００２５】第５に、前記のように巻線端末２５ａが接
続された端部を残して、各整流子片３２の外周面に対し
て回転子軸２３と整流子２１との同芯度を出すための芯
出し用の研削加工を施す。この加工により、ブラシ摺接
部３８とこの長手方向一端部の巻線接続部３９とが形成
されて、動各整流子片３２は図５（Ｅ）に示されるよう
に段付き状をなす。なお、図５（Ｅ）は、前記図５
（Ａ）〜（Ｄ）のように境界間隙３３及びこの間隙相当
部を通る部分の断面図ではなく、整流子片３２を通る部
分の断面図である。

【００２６】前記各工程を経て図１〜図４に示される整
流子２１が製造される。そして、この整流子２１の外周
面にはカーボンブラシ２７が押付けられるが、このブラ
シ２７は、図５（Ｅ）中寸法Ｆで示すブラシ押付け範
囲、つまり、前記円形のカッター４６によって形成され
た切り離し跡、つまり、境界間隙３３のうち、整流子２
１の軸線と平行な部分に押付けられるようになってい
る。

【００２７】前記のように製造された整流子２１は、各
整流子片３２の巻線接続部３９とは反対側の整流子片カ
バー端部３１ａ側から境界間隙３３を閉じる切り残し部
３４を整流子ベース３１と一体に有している。そして、
これら切り残し部３４は互いに隣合う整流子片３２の側
面３８ａに密着していて、その密着面積に応じて整流子
ベース３１と整流子片３２の側面３８ａとの接触面積を
増やすことができる。

【００２８】それにより、ブラシ摺接部３８の整流子片
カバー端部３１ａ側の端部、言い換えれば、巻線接続部
３９とは反対側の端部を、その端面３２ａに密着した整
流子片カバー端部３１ａ及び埋め込み突条１１を埋め込
んだ溝条３５だけではなく、これらに加えて整流子片３
２の側面３８ａに密着した切り残し部３４でも支持でき
る。

【００２９】したがって、この整流子２１を備えた回転
子２２を高速回転させた場合でも、それに伴って増大す
る遠心力に拘らず、整流子片３２の整流子片カバー端部
３１ａ側の端部（巻線接続部３９と反対側端部）が径方
向外側に突出することを防止できる。そのため、前記端
部が突出した場合のようにカーボンブラシ２７の先端が
異常に削られたり、異常なスパークを発生することがな
いので、直流電動機の性能及び寿命を向上を図ることが
できる。しかも、前記のように整流子ベース３１と一体
の切り残し部３４を設けるだけで実現でき、前記遠心力
に耐えるために整流子片３２の形状に特別な工夫を要し
ないから、その構造が極めて簡単であり、したがって、
容易に実施できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００３１】請求項１に記載の発明によれば、整流子ベ
ースに一体に設けられた切り残し部を整流子片の側面に
密着させて、その密着面積に応じて整流子ベースと整流
子片の側面との接触面積を増やしたから、極めて簡単な
構造でありながら、高回転下での使用でも整流子片の巻
線接続部と反対側端部が突出することを防止できるもの
であり、したがって、回転電機の性能及び寿命をの向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る直流電動機用
整流子が取付けられた回転子の構成を一部断面して示す
側面図。

【図２】図１中Ｚ−Ｚ線に沿って示す整流子の断面図。

【図３】図２中Ｙ−Ｙ線に沿って示す整流子の断面図。

【図４】第１の実施の形態に係る整流子の巻線接続部と
反対側の端部の一部の構成を拡大して示す側面図。

【図５】（Ａ）〜（Ｅ）は第１の実施の形態に係る整流
子の製法を製造工程順に示す部分断面図。

【図６】従来例に係る整流子が取付けられた回転子の構
成を一部断面して示す側面図。

【図７】図６中Ｘ−Ｘ線に沿って示す整流子の断面図。

【図８】図７中Ｗ−Ｗ線に沿って示す整流子の断面図。

【符号の説明】

２１…整流子、 ３１…整流子ベース、 ３１ａ…整流子片カバー端部、 ３２…整流子片、 ３３…境界間隙、 ３４…切り残し部、 ３５…溝条、 ３６…突条、 ３７…埋め込み突条、 ３８…ブラシ摺接部、 ３８ａ…整流子片の側面、 ３９…巻線接続部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周部に軸方向に延びる複数の溝条及び突
   条が円周方向に交互に並べて形成された絶縁材料製の整
   流子ベースと、 裏側に前記溝条に埋め込まれる埋め込み突条を有すると
   ともに、表側に前記外周部表面に露出するブラシ摺接部
   及びこの摺接部の長手方向一端部に設けられた巻線接続
   部を有して、前記外周部に周方向に並べて配置された複
   数の整流子片と、 前記各突条に前記軸方向に切り込んで設けられ互いに隣
   合う前記整流子片間の境界をなす境界間隙と、 前記整流子ベースに一体に設けられ、前記巻線接続部と
   は反対側に位置された前記整流子片の他端部において互
   いに隣合う前記整流子片の側面に密着して前記境界間隙
   を閉じる切り残し部と、を具備した回転電機用整流子。