JPS6130438Y2 - - Google Patents

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JPS6130438Y2
JPS6130438Y2 JP16960484U JP16960484U JPS6130438Y2 JP S6130438 Y2 JPS6130438 Y2 JP S6130438Y2 JP 16960484 U JP16960484 U JP 16960484U JP 16960484 U JP16960484 U JP 16960484U JP S6130438 Y2 JPS6130438 Y2 JP S6130438Y2
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commutator
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Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、始動電動機等の回転電機に用いら
れるアマチユアコイルの口出部とコンミテータの
セグメントとを超音波溶接法により接続して成る
アマチユアの改良に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to an improvement in an armature used in a rotating electric machine such as a starting motor, which is formed by connecting the outlet of an armature coil and a segment of a commutator by ultrasonic welding.

以下、図に基づいて説明する。第1図は従来の
アマチユア示し、図において、1はコンミテー
タ、2はこのコンミテータ1における外周部に形
成されたライザレス型のセグメント、3はこのセ
グメントの内周部に装着されたVマイカ、4は図
示しないアマチユアシヤフトに圧入されたスリー
ブ、5はこのスリーブと上記Vマイカ3との間に
嵌入されたVリング、6はこのVリング、上記V
マイカ3を介して上記セグメント2を上記スリー
ブ4に固着する止めナツト、7はワツシヤ、8は
上記セグメント2を各々円周方向に分離し各々絶
縁するためのセグメントマイカ、9は耐熱性を有
するフエノール系の樹脂あるいはナイロンなどの
樹脂成形材料で成形される環状のコイルインシユ
レータで、平角銅線からなるアマチユアコイルの
一対の口出部10をその外周から楔状突起部9a
にて、圧入により嵌着し内周方向に緊縛してい
る。なお上記アマチユアコイル口出部10とセグ
メント2とは予めロー付又は圧接等によつて電気
的機械的接続がなされており、コイルインシユレ
ータ9は手としてアマチユアの過回転時の耐遠心
力性を向上させるものである。ところで、上記の
従来のコイルインシユレータ9は平角線のアマチ
ユアコイルの口出部10の主に上側口出部に圧入
させて装着するようにしているが、たとえばアマ
チユアコイル口出部とセグメントとを超音波溶接
法によつて接続し、その接続されたコイル口出部
にコイルインシユレータ9を圧入する場合、アマ
チユアコイル口出部分が超音波溶接の際の押圧力
で変形するので上記従来のインシユレータ9をコ
イル口出部に圧入することが困難となつていた。
上記状況を第2図乃至第4図によつて説明する。
図において11はアマチユアシヤフト、12はこ
のシヤフト上に嵌着されたアマチユア、13はこ
のアマチユアコアに設けられたスロツト(図示せ
ず)内に巻線された丸線からなるアマチユアコイ
ル、13aは上記コア12の各スロツトから軸方
向に突設された一対の口出部、14はこのコイル
口出部13aが電気的機械的に接続されるコンミ
テータで、このコンミテータ14は上記シヤフト
11に嵌着されるブツシユ15と複数個よりなる
セグメント17とを一体成形するモード材16に
より構成されている。18は超音波溶接装置、1
9はこの超音波溶接装置18の電源装置、20は
ランジバン形振動子、21はPZT(ジルコンチタ
ン酸鉛)電歪振動子、22はフランジであり端部
に螺子部22aを配設し、螺合ボルト23、ワツ
シヤ24、スプリングワツシヤ25によつて上記
電歪振動子21が電極26を挟持する如く一体的
に螺着されている。なお上記電極26はリード線
19a,19bがそれぞれ接続され他端部が図示
の如く電源装置19に接続される。また、フラン
ジ22の他端部にはスタツドボルト27を介して
振動を増幅するホーン28が螺着されており、上
記ホーン28によつて増幅された振動振幅はホー
ン28の他端部に固着されたチツプ29に伝達さ
れる。上記構成の超音波溶接装置18にあつて
は、電源19の超音エネルギーを受けてランジバ
ン形振動子20が超音振動し、その振動はホーン
28によつて振動振幅が増幅され、チツプ29に
よつて被溶接物であるアマチユアコイル口出部1
3aを所定の加圧力Pで加圧し、Fなる超音波振
動で加振し、それによつて、アマチユアコイル1
3の口出部13aとセグメント17とが摩擦エネ
ルギーによつて固相溶接される。以上の如く超音
波溶接されたアマチユアコイル13の口出部13
aとセグメント17とを第3図に示す。図に於
て、13b(図示斜線部)はアマチユアコイル口
出部13aの超音波溶接部であり横方向の変形が
生じた状況を示している。なお上記溶接法の特徴
によりコンミテータ14の変形は殆んどない。従
つて従来装置の如くコイルインシユレータ9を溶
接後の変形したアマチユアコイル口出部13aに
圧入固着する事は困難であり例え、圧入固着して
も第4図に示す如くコイル口出部13aとコイル
インシユレータ9との間の間隙が大きくなり、互
いの接合面積が小さくなるので、アマチユアの回
転に伴い、互いの間にずれが生じ、その結果相対
回転が生じることにより、耐遠心力性の機械的強
度を維持できなくなる欠点があつた。
The explanation will be given below based on the figures. FIG. 1 shows a conventional armature. In the figure, 1 is a commutator, 2 is a riserless type segment formed on the outer periphery of this commutator 1, 3 is a V mica attached to the inner periphery of this segment, and 4 is a A sleeve press-fitted into an amateur shaft (not shown), 5 a V ring fitted between this sleeve and the above V mica 3, 6 this V ring, the above V
A locking nut for fixing the segment 2 to the sleeve 4 through the mica 3, 7 a washer, 8 a segment mica for separating the segments 2 in the circumferential direction and insulating each segment, and 9 a heat-resistant phenol. The coil insulator is an annular coil insulator molded from a resin molding material such as a resin or nylon, and a pair of armature coil openings 10 made of rectangular copper wire are connected to a wedge-shaped protrusion 9a from its outer periphery.
It is fitted by press-fitting and tightened in the inner circumferential direction. The armature coil outlet 10 and the segment 2 are electrically and mechanically connected in advance by brazing or pressure welding. It is intended to improve By the way, the above-mentioned conventional coil insulator 9 is installed by being press-fitted mainly into the upper outlet part of the outlet part 10 of the amateur coil made of flat wire. When the coil insulator 9 is connected by ultrasonic welding and the coil insulator 9 is press-fitted into the connected coil outlet, the armature coil outlet is deformed by the pressing force during ultrasonic welding. It has been difficult to press-fit the insulator 9 into the coil outlet.
The above situation will be explained with reference to FIGS. 2 to 4.
In the figure, 11 is an armature shaft, 12 is an armature fitted on this shaft, 13 is an armature coil made of a round wire wound in a slot (not shown) provided in this armature core, and 13a is the above-mentioned armature coil. A pair of outlet portions 14 projecting in the axial direction from each slot of the core 12 is a commutator to which the coil outlet portion 13a is electrically and mechanically connected, and the commutator 14 is fitted onto the shaft 11. It is constructed of a mode material 16 that integrally molds a bush 15 and a plurality of segments 17. 18 is an ultrasonic welding device, 1
9 is a power supply device for this ultrasonic welding device 18, 20 is a Langivin type vibrator, 21 is a PZT (lead zirconium titanate) electrostrictive vibrator, and 22 is a flange with a threaded portion 22a disposed at the end. The electrostrictive vibrator 21 is integrally screwed with a dowel bolt 23, a washer 24, and a spring washer 25 so as to sandwich an electrode 26 therebetween. The electrodes 26 are connected to lead wires 19a and 19b, respectively, and the other end is connected to the power supply device 19 as shown. Further, a horn 28 for amplifying vibration is screwed onto the other end of the flange 22 via a stud bolt 27, and the vibration amplitude amplified by the horn 28 is fixed to the other end of the horn 28. The signal is transmitted to the chip 29. In the ultrasonic welding device 18 having the above configuration, the Langevin-type vibrator 20 ultrasonically vibrates in response to the ultrasonic energy from the power source 19, and the vibration amplitude of the vibration is amplified by the horn 28, and the vibration is transmitted to the chip 29. Therefore, the armature coil outlet part 1 which is the object to be welded
3a is pressurized with a predetermined pressure P and vibrated with ultrasonic vibration F, whereby the armature coil 1
The outlet portion 13a of No. 3 and the segment 17 are solid state welded by frictional energy. Exit portion 13 of amateur coil 13 ultrasonically welded as described above
a and segment 17 are shown in FIG. In the figure, 13b (shaded area in the figure) is an ultrasonic welded part of the armature coil outlet part 13a, and shows a situation in which lateral deformation has occurred. Note that due to the characteristics of the welding method described above, there is almost no deformation of the commutator 14. Therefore, it is difficult to press-fit and fix the coil insulator 9 into the armature coil outlet 13a that has been deformed after welding as in the conventional device. The gap between the coil insulator 9 and the coil insulator 9 becomes larger, and the joint area between them becomes smaller.As the armature rotates, a shift occurs between them, resulting in relative rotation, which increases the resistance to centrifugal force. The disadvantage was that the mechanical strength could not be maintained.

この考案は上記の欠点を解消することを目的と
し以下に述べる優れたアマチユアを提供するもの
である。
This invention aims to eliminate the above-mentioned drawbacks and provides an excellent amateur as described below.

以下、この考案の一実施例を第5図乃至第7図
について説明する。
An embodiment of this invention will be described below with reference to FIGS. 5 to 7.

図において、16a,17aは複数のセグメン
ト17間における樹脂モールド材16およびセグ
メント17の側端部を切削加工して形成された複
数の凹溝で、この凹溝は第7図に示す如く軸方向
寸法l以上の範囲に亘つて形成されている。30
は外周部に鋼板製金属リング31を固着したベー
クライト等の合成樹脂よりなる絶縁環でその内周
部には上記凹溝16a,17aに圧入固着される
突起部32が各々形成されており、上記コンミテ
ータ14、上記コイル口出部13aを包囲してい
る。33は粉末熱硬化性高分子樹脂であり、上記
絶縁環30と上記アマチユアコイル口出部13
a、セグメント17とで構成される間隙部分に充
填固着されており、電気絶縁性、機械(耐オーバ
ーラン)強度及び熱放散特性のよい構造としてい
る。
In the figure, 16a and 17a are a plurality of grooves formed by cutting the side ends of the resin molding material 16 and the segments 17 between the plurality of segments 17, and these grooves are oriented in the axial direction as shown in FIG. It is formed over a range of dimension l or more. 30
1 is an insulating ring made of synthetic resin such as Bakelite with a steel plate metal ring 31 fixed to its outer circumference, and protrusions 32 are formed on its inner circumference to be press-fitted into the grooves 16a and 17a. The commutator 14 surrounds the coil outlet portion 13a. 33 is a powdered thermosetting polymer resin, which connects the insulating ring 30 and the armature coil outlet 13.
A and the segment 17 are filled and fixed, and the structure has good electrical insulation, mechanical (overrun resistance) strength, and heat dissipation characteristics.

このように構成されたアマチユアの製作にあつ
ては、予め、コンミテータ14の外周部即ち、樹
脂モールド16とセグメント17の側端部とを切
削して各々凹溝16a,17aを形成するととも
に絶縁環30の突起部32をその先端部により形
成される径が凹溝16a,17aの底面により形
成される径よりも小となるように形成しておく。
In manufacturing the armature constructed in this way, the outer peripheral part of the commutator 14, that is, the resin mold 16 and the side ends of the segments 17 are cut in advance to form grooves 16a and 17a, respectively, and an insulating ring is cut. 30 protrusions 32 are formed so that the diameter formed by their tips is smaller than the diameter formed by the bottom surfaces of the grooves 16a and 17a.

その後、第2図に示す如く、アマチユアコイル
13の各口出部13aをセグメント17上に位置
保持した状態にて、チツプ29に加圧力P及びF
なる方向の超音波振動を印加して、アマチユアコ
イル13の口出部13aとセグメント17とを超
音波溶接にて接続させる。この後、絶縁環30に
おける複数の突起部32をコンミテータ14の複
数の凹溝16a,17aに対応させて絶縁環30
をコンミテータ14の右端から軸方向に圧入し、
口出部13aとセグメント17との接続部分を包
囲するように配置する。しかる後、絶縁環30と
コンミテータ14、コイル口出部13aとの間の
間隙に粉末熱硬化性高分子樹脂33を充填固着さ
せる。
Thereafter, as shown in FIG.
By applying ultrasonic vibration in the direction shown in FIG. After that, the plurality of protrusions 32 on the insulating ring 30 are made to correspond to the plurality of grooves 16a, 17a of the commutator 14, and the insulating ring 30 is
Press fit into the commutator 14 from the right end in the axial direction,
It is arranged so as to surround the connecting portion between the outlet portion 13a and the segment 17. Thereafter, a powder thermosetting polymer resin 33 is filled and fixed in the gap between the insulating ring 30, the commutator 14, and the coil outlet 13a.

すなわち、この実施例のものにあつては、絶縁
環30の突起部32をコンミテータ14の凹溝1
6a,17aに圧入固着しているので、コンミテ
ータ14が回転したり、あるいは、外部から振動
が加わつても、絶縁環30とコンミテータ14と
が互いに緩んだりしなくなる。しかも、絶縁環3
0とコンミテータ14、コイル口出部13aとの
間隙に粉末熱硬化性高分子樹脂33を充填固着さ
せているので、コイル口出部13aが超音波溶接
の際に変形していても、コンミテータ14とコイ
ル口出部13aと絶縁環30は完全に一体化され
ているので、機械的強度が大きくなると共に、コ
イル口出部13aがコンミテータ14からはずれ
にくくなるため電機的特性も向上する。
That is, in this embodiment, the protrusion 32 of the insulating ring 30 is inserted into the groove 1 of the commutator 14.
6a and 17a, the insulating ring 30 and the commutator 14 will not loosen from each other even if the commutator 14 rotates or vibrations are applied from the outside. Moreover, the insulation ring 3
0, the commutator 14, and the coil outlet 13a are filled and fixed with powdered thermosetting polymer resin 33, so even if the coil outlet 13a is deformed during ultrasonic welding, the commutator 14 Since the coil outlet part 13a and the insulating ring 30 are completely integrated, the mechanical strength is increased, and since the coil outlet part 13a is difficult to separate from the commutator 14, the electrical characteristics are also improved.

しかも、その絶縁環30の外周には鋼板製の金
属リング31が固着されているので、絶縁環30
は外力並びにアマチユアのオーバーラン時に生じ
る遠心力が作用しても容易には変形、割れ等に到
ることがなく、一層、アマチユアの機械的強度を
高めている。
Moreover, since a metal ring 31 made of a steel plate is fixed to the outer periphery of the insulating ring 30, the insulating ring 30
Even when external forces and centrifugal force generated when the armature overruns, it does not easily deform or crack, further increasing the mechanical strength of the armature.

なお、上述では絶縁環30の外周部に鋼板製の
金属リング31を固着するものを例示したが、こ
のリング31は他の材質のもの、例えばグラスフ
アイバー等高張力部材でもよく、又、余り機械的
強度を必要としない場合には、金属リング31を
使用しなくてもよい。
In the above description, a metal ring 31 made of a steel plate is fixed to the outer periphery of the insulating ring 30, but the ring 31 may be made of other materials, such as a high tensile strength member such as glass fiber. If physical strength is not required, the metal ring 31 may not be used.

以上の様にこの考案では、アマチユアコイルの
口出部とコンミテータのセグメントとを超音波溶
接にて接続するものにおいて、コイル口出部との
接続部分を除くコンミテータの外周部に軸方向に
切削加工により複数の凹溝を形成し、コイル口出
部とコンミテータを包囲し得る絶縁還を上記凹溝
に圧入固着するようにしているので、絶縁環とコ
ンミテータは互いに緩んだりしなくなる。しか
も、絶縁環と接続部分との間の間隙内に熱硬化性
樹脂を充填するので、コイル口出部が超音波溶接
の際に変形してもコンミテータと口出部と絶縁環
は上記熱硬化性樹脂により一体化されるためアマ
チユアの耐遠心力性における機械的強度が高くな
り、アマチユアの損傷等が生じることのなく、信
頼性の高いものが得られる効果がある。
As described above, in this invention, in a device that connects the armature coil outlet and the commutator segment by ultrasonic welding, cutting is performed in the axial direction on the outer periphery of the commutator excluding the connection part with the coil outlet. Since a plurality of concave grooves are formed and the insulating ring that can surround the coil outlet and the commutator is press-fitted and fixed into the concave groove, the insulating ring and the commutator will not loosen from each other. Moreover, since the gap between the insulating ring and the connection part is filled with thermosetting resin, even if the coil exit part deforms during ultrasonic welding, the commutator, the exit part, and the insulating ring will remain thermoset. Since the armature is integrated with a synthetic resin, the mechanical strength in terms of centrifugal force resistance of the armature is increased, and there is an effect that a highly reliable product can be obtained without damage to the armature.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図aは従来のアマチユアの要部を示す断面
図、第1図bは従来のアマチユアの要部を示す側
面図、第2図は従来のアマチユアにおける超音波
溶接工程を示す断面図、第3図は第2図における
溶接工程後のアマチユアの要部を示す平面図、第
4図は別の従来のアマチユアの要部を示す断面
図、第5図はこの考案の一実施例を示す断面図、
第6図は第5図の−線断面図、第7図は第5
図に示す実施例の要部を示す断面図である。 図中、11はアマチユアシヤフト、12はアマ
チユア、13はアマチユアコイル、13aは口出
部、14はコンミテータ、16はモールド材、1
7はセグメント、16a,17aは凹溝、18は
超音波溶接装置、30は絶縁環、31は金属リン
グ、32は突起部、33は粉末熱硬化性高分子樹
脂である。なお、各図中同一符号は同一又は相当
部分を示す。
Figure 1a is a sectional view showing the main parts of a conventional armature, Figure 1b is a side view showing the main parts of a conventional armature, Figure 2 is a sectional view showing the ultrasonic welding process in a conventional armature, Fig. 3 is a plan view showing the main parts of the armature after the welding process in Fig. 2, Fig. 4 is a cross-sectional view showing the main parts of another conventional armature, and Fig. 5 is a cross-section showing an embodiment of this invention. figure,
Figure 6 is a sectional view taken along the - line in Figure 5, and Figure 7 is a cross-sectional view of Figure 5.
FIG. 3 is a sectional view showing the main parts of the embodiment shown in the figure. In the figure, 11 is an armature shaft, 12 is an armature, 13 is an armature coil, 13a is an outlet, 14 is a commutator, 16 is a molding material, 1
7 is a segment, 16a and 17a are grooves, 18 is an ultrasonic welding device, 30 is an insulating ring, 31 is a metal ring, 32 is a protrusion, and 33 is a powder thermosetting polymer resin. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 円周方向に分割された複数のセグメントを有
し、これらのセグメント間でかつ軸方向に凹溝
が形成されたコンミテータ、上記複数のセグメ
ントに超音波溶接にて口出部が電気的に接続さ
れたアマチユアコイル、内方に突出するととも
に周方向に分割して形成された複数の突起部を
有し、これらの突起部がそれぞれ複数の上記凹
溝に圧入され、上記セグメントと上記口出部と
の接続部分を包囲して装着された絶縁環、およ
びこの絶縁環と上記接続部分との間の間隙に充
填して硬化された熱硬化性樹脂を備えたアマチ
ユア。 (2) 熱硬化性樹脂は粉末の高分子樹脂であること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記
載のアマチユア。 (3) 絶縁環の外周部には高張力リングが装着され
ていることを特徴とする実用新案登録請求の範
囲第1項記載のアマチユア。 (4) 高張力リングは鋼板から形成されていること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第3項記
載のアマチユア。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A commutator that has a plurality of segments divided in the circumferential direction and grooves are formed between these segments in the axial direction, and the plurality of segments are ultrasonically welded. The amateur coil has a plurality of protrusions which protrude inward and are divided in the circumferential direction, and each of these protrusions is connected to the plurality of grooves. An insulating ring press-fitted and attached to surround a connecting part between the segment and the outlet part, and a thermosetting resin filled in a gap between the insulating ring and the connecting part and hardened. Amachiyua. (2) The amateur according to claim 1, wherein the thermosetting resin is a powdered polymer resin. (3) The amateur according to claim 1 of the utility model registration claim, characterized in that a high tension ring is attached to the outer periphery of the insulating ring. (4) The amateur according to claim 3, wherein the high tensile strength ring is made of a steel plate.
JP16960484U 1984-11-08 1984-11-08 Amachiyua Granted JPS60192670U (en)

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