JPS63194541A - 整流子付小形電動機の電機子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転電機の電機子に係り、特に自動車のスター
タなどに用いられる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
アのスロットを出て次のスロットに入るには、必要なピ
ッ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、その車載を理由に、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は−するものが知ら
れている。このような整流子の構造により、上記従来技
術によれば、電機子コイルの整流子側エンドコイルを湾
曲する必要もなく、整流子を電機子鉄心に近づけること
が可能となり、もって電機子鉄心を長くしてその容量を
増大することができる。

〔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
開く角度をフロントピッ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ッチ分だけの十分な角度をもっ
て曲げることはむずかしく、その開き角が比較的小さい
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）、その場合フロットピッチ
は６０＠〜９０°となり、長短ライザをＶ字状に開いて
次のスロットまで拡げる場合、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っては、その遠心力により
整流子片が抜は落ちる可能性を生じ、小型電動機には不
適である。

そこで、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シ、もって小形化に適し
、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〕 本発明によれば、上記の目的は、複数の整流子片から構
成され、その各々は回転機シャフトの径方向に分離され
かつ少なくともその一方が回転子と同軸上に旋回湾曲し
て電機子コイルの略フロントピッチ分だけ隔てられ、そ
の先端部をライザ部とする上段及び下段導体部を有する
整流子片から成る整流子を備えた整流子付小形電動機の
電機子により達成される。

〔作用〕

上記の本発明によれば、上記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フロントピッチ分だ
け隔てられてその先端部にライザ部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接続することが可能
となり、もって上記湾曲コイル端による電機子の軸長の
増加を解消することかできるとともに小形電動機にも容
易に採用し得る。

〔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、シャフト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、図示されていない歯車等が取り付け
られ、スタータ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ット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が形成されて電動機の回転子
を連成している。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、そのシャフト１の両端を、電動
機のエンドブラケット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
ットにはブラシホルダ１０が固定され、その内部にはブ
ラシ１１がそう入されており、もって上記ブラシ１１が
整流子部４の整流子片４ａの外周面に抑圧接触するよう
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
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成っている。この整流子片４ａは
、上下二段の銅片から成っており、上段整流子片は電機
子の回転軸に対し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フロントピッチ
分（−ｙｆ）　　だけ円周上に旋回湾曲され、図に示す
ように略Ｖ字状の形状となっている。また、この整流子
片４ａの上段片の先端部は円周方向に折の曲げられて外
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
子スロットの上段にそう人される上コイルであり、３ｂ
はスロットの下段にそう入される下コイルである。この
様な電流子片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５
ａ、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
ンドコイルをフロントピッ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上下ライザ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
のフロントピッ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
エンドコイル湾曲部が不要となり、もって電動機回転子
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
、たとえ電流集中を生じたとしても、整流子片４ａのラ
イザ側（第１図中、左側）に集中し、−右下側電機子コ
イル３ｂに流れる電流は反対側、すなわち反ライザ側（
第１図中、右側）に集中することとなる。このようなこ
とから、電流集中が生じたとしても、順次その集中方向
あるいは位置が振り分けられることとなり、整流全体と
しての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図に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の下片をフロントピッチ分とさ
らに半スロット分だけ湾曲させ、電機子コイルの下側コ
イル３ｂは真直遅炎して内ライザ５ｂに接続し、一方、
上側コイル３ａは半ピッチ分だけ曲げて外ライザ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
湾曲はフロントピッ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にそう人できるが、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を半スロット分だ゛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
れは半スロッ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
１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、自動車用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。図においては、
６極の直流電動機の電機子は３１図（図にはその一部の
みを示す）スロットを有し、各スロット内には上下に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）がそう人され、その下部には３
１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、３
ｂ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スロット分（＝フロン
トピッチ＝ｙｆ）だけ離れた内ライザ５ｂ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ット４１により１９本
の等間隔の導体片に分割されている。また。

外側環状部の上側路半分もスリット４２によりやはり１
９本の等間隔導体片に分割されている。そして、上記外
側環状部の下側路半分にはその内周側にリブ部４３を残
して上記スリット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部４３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
コイルそう人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）の路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５
ａとなる。その後、内側の１９本の導体片にはそれぞれ
に絶縁材から成るチューブ状の絶縁材５２をその外側に
被せる。

この絶縁材５２は、あるいは、絶縁フィルムを巻いて形
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）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
人後、適当な治具等を用いて、上面図（、）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
なわち略フロントピッ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
上記外側導体下略フロントピッチ分Ｃ＝ｙｆ）　　だけ
円周面上に旋回湾曲され。

さらにこの内側導体片は、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を切削して整流子片４ａのブ
ラシ接触部を形成し、もって各半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９図に示す工程で用
いられた整流子形成部材とは異なる部材を示す１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
ット４２によっ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の電気的絶縁を分離す
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
のスリッ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フロントピ
ッチ＝ｙｆは略６０度となるが、４極の場合には略９゜
度になる。さらに１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フ
ロントピッ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・・・シャフト、２・・・電機子コア、３ａ、３ｂ・
・・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)

1. 【特許請求の範囲】 １、界磁極を備えた電動機固定子内に回転可能に設けら
   れたシャフトと、上記シャフトに固設された電機子コア
   と、上記コア外周付近に配設された複数の電機子コイル
   と、上記シャフト上に固設されかつ上記電機子コイルに
   電気的に接続されて外部電源に接続される整流子とを有
   する整流子付小形電動機の電機子において、上記整流子
   の構成する複数の整流子片の各々は上記シャフトの径方
   向に分離された上段及び下段導体部を有し、上記上段及
   び下段導体部の少なくとも一方を上記電機子コイルの略
   フロントピッチ分だけ上記シャフトと同軸上に旋回湾曲
   させ、それぞれの先端部をライザ部とすることを特徴と
   する電流子付小形電動機の電機子 ２、特許請求の範囲第１項において、上記整流子の上段
   及び下段導体部はそれぞれ上記整流子片の上記シャフト
   の軸方向の両端から延びていることを特徴とする整流子
   付小形電動機の電機子。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記整流子の上段
   及び下段導体は、上記電機子コイルのフロントピッチ分
   とさらに半スロット分だけ隔つていることを特徴とする
   整流子付小形電動機の電機子。