WO2013031285A1 - コンミテータ、コンミテータの製造方法および電動モータ - Google Patents

コンミテータ、コンミテータの製造方法および電動モータ Download PDF

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riser
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commutator piece
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山田 雄一
拓 山岸
一馬 岡田
稔 磯田
佳一 今泉
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株式会社ミツバ
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    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies

Definitions

  • the present invention relates to a commutator, a method for manufacturing the commutator, and an electric motor using the commutator.
  • an electric motor includes a substantially cylindrical motor housing, a plurality of magnets arranged on the inner peripheral surface of the motor housing, an armature rotatably supported in the housing, and a brush device that supplies electric power to the armature And.
  • the armature is wound around the armature core, a shaft that constitutes the motor shaft, an armature core that is fitted and fixed to the outside of the shaft, a commutator that is fitted and fixed to the outside of the shaft at one end of the armature core, and An armature coil composed of a coil wire to be formed.
  • the commutator is a cylindrical commutator main body formed of resin, and a plurality of plate-shaped commutator pieces formed of a conductive material and fixed at a substantially equal pitch in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the commutator main body. And comprising. Further, a hook-shaped riser formed integrally with one end of the commutator piece on the armature core side so as to be folded back toward the other end of the commutator piece is integrally formed. As described above, the riser of the commutator piece is integrally formed so as to face (opposite) the commutator piece. A coil wire extending from the armature core is wound around the riser, and the wound coil wire is pressed against the commutator piece together with the riser and fixed.
  • the coil wire is fixed to the commutator by fusing the riser around which the coil wire is wound together with the coil wire after the coil wire is wound around the riser.
  • a pair of positive and negative electrode rods are used.
  • One electrode rod contacts the commutator piece, and the other electrode rod presses a riser around which a coil wire is wound from the outside in the radial direction.
  • the coil wire is sandwiched between the riser and the commutator piece by this pressing operation, and a high current value flows between the pair of electrode rods.
  • This current causes heat due to electric resistance between the coil wire and the commutator piece and between the coil wire and the riser. With this resistance heat, the coil wire is welded to the commutator piece and the riser.
  • the riser is set to a certain length or more so that the coil wire does not come off the riser.
  • the riser abuts against the commutator piece long in the axial direction after fusing. Therefore, the axial length of the commutator piece is greatly eroded by the riser, and the axial length in which the brush can come into sliding contact with the commutator piece is shortened. Therefore, in order to ensure the axial length that the brush can come into sliding contact with, it is necessary to increase the axial length of the commutator piece itself, and it may be difficult to reduce the size of the commutator. is there.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a small commutator.
  • the commutator includes a substantially cylindrical commutator body formed of resin, and an outer peripheral surface of the commutator body formed of a conductive material.
  • a plurality of plate-like commutator pieces arranged fixed at a substantially equal pitch in the circumferential direction of the plurality of commutator pieces, and integrally formed at one end of each of the plurality of commutator pieces, toward the other end of the commutator piece.
  • a riser that is folded back and extends and confronts the commutator piece, and is wound around the coil wire of the electric motor, and is mounted on the tip of the riser. Locking means for preventing the coiled wire from coming off during fusing is provided.
  • the locking means for preventing the winding wound around the riser from coming off from the tip of the riser is provided at the tip of the riser.
  • the locking means of the riser is formed so as to protrude in the radial direction toward the commutator piece opposed to the riser. Projecting portion.
  • the riser is formed in a substantially square cross-sectional shape, and the corner portions of the outer surface are chamfered. ing.
  • a commutator manufacturing method includes a substantially cylindrical commutator main body formed from a resin and a substantially equal circumferential direction of an outer peripheral surface of the commutator main body formed of a conductive material.
  • a plurality of plate-like commutator pieces arranged fixed to the pitch, and integrally formed at one end of each of the plurality of commutator pieces, and folded toward the other end of the commutator piece A method of manufacturing a commutator for an electric motor comprising: a riser around which a coil wire of an electric motor is wound, wherein a plurality of plates are processed and radially extended toward an outer side in a radial direction
  • a method for manufacturing a commutator according to the fourth aspect of the present invention wherein in the molding step, both corners of the outer surface of the riser are chamfered.
  • the electric motor includes the commutator according to the first aspect or the second aspect of the present invention.
  • the length of the commutator piece in the axial direction can be shortened, and a small commutator can be provided.
  • FIG. 4 is an essential part enlarged view showing a principal part of a commutator indicated by a range A in FIG. 3. It is a longitudinal cross-sectional view of the commutator in FIG. It is a figure which shows the plate member which forms the ring member which comprises a commutator piece. It is a figure which shows the plate member which forms the ring member which comprises a commutator piece.
  • FIG. 11 is an enlarged view of a main part viewed from B and C in the molding step in FIG. 10. It is a figure explaining the protrusion part formation process in the manufacturing method of the commutator in one Embodiment of this invention. It is a figure explaining a bending process in the manufacturing method of the commutator in one embodiment of the present invention. It is a figure explaining the fusing process in the manufacturing method of the commutator in one embodiment of the present invention. It is a figure explaining size reduction of the commutator in one Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the electric motor 1 in the present embodiment
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion around the commutator 8 in FIG.
  • FIG. 3 is a front view showing the commutator 8 in the present embodiment
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of the commutator 8 indicated by a range A in FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the commutator 8 in FIG.
  • the electric motor 1 includes a motor housing 2 having a substantially cylindrical shape, a plurality of magnets 4 disposed on the inner peripheral surface of the motor housing 2, and a bearing 5 disposed on the motor housing 2.
  • the armature 6 is rotatably supported in the armature 2, and the brush device 3 is configured to supply electric power to the armature 6.
  • the armature 6 includes a shaft 7 constituting a motor shaft, an armature core 9 fitted and fixed to the outside of the shaft 7, and a commutator 8 fitted and fixed to the outside of the shaft 7 at one end side of the armature core 9. And an armature coil 10 composed of a coil wire W wound around the armature core 9.
  • the commutator 8 is made of a resin and has a substantially cylindrical commutator main body 81 having a through-hole formed in the central portion, and a plurality of plate-like plates arranged on the outer peripheral surface of the commutator main body 81 at a substantially equal pitch.
  • the riser 83 formed integrally with the commutator piece 82 is formed by being folded back toward the other end of the commutator piece 82, and is integrally formed so as to face (opposite) the commutator piece 82.
  • the coil wire W extending from the armature core 9 is wound around the riser 83, and the wound coil wire W is pressed and fixed to the commutator piece 82 together with the riser 83 by fusing.
  • the brush device 3 includes a disc-shaped holder stay 3a, a brush holder 3b attached to the holder stay 3a, and a brush 3c disposed in the brush holder 3b together with a coil spring 3e and having a pigtail 3d.
  • the brush 3c is urged toward the commutator 8 by a coil spring 3e.
  • the brush 3c is brought into sliding contact with the commutator piece 82 of the commutator 8 with a predetermined pressing force.
  • the stator core 9 is formed with a plurality of teeth 9a radially outward.
  • a coil wire W is wound around the teeth 9a.
  • the wound coil wire W forms an armature coil 10.
  • the coils 10 are electrically connected integrally by a jumper formed from the coil wire W.
  • a part of the coil wire W forming the connecting wire is wound around the riser 83.
  • the coil wire W wound around the riser 83 is mechanically fixed to the commutator piece 82 by fusing the riser 83. Electrically joined.
  • the commutator piece 82 is in sliding contact with the brush 3 c provided in the brush device 3, and power is supplied from the brush 3 c to the coil wire W of the armature 6 through the commutator piece 82.
  • FIG. 3 is a front view of the commutator 8.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the commutator 8 indicated by a range A in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the commutator 8.
  • the riser 83 is integrally formed at one end of the commutator piece 82, and is formed into a substantially bar shape with a square cross section.
  • the riser 83 is formed by being folded back toward the other end of the commutator piece 82 and is integrally formed so as to face the commutator piece 82 (to face each other).
  • a protruding portion (locking means) 83a that integrally protrudes stepwise toward the commutator piece 82 is provided.
  • the protrusion 83a prevents the coil wire W wound around the riser 83 during manufacture of the electric motor 1 from being pushed out of the riser 83 during fusing.
  • the protruding portion 83a protrudes integrally at the tip of the riser 83, but is not limited thereto.
  • the protruding portion may be a bent portion that integrally protrudes with the tip of the riser 83 bent toward the commutator piece 82.
  • the protrusion may be a locking member attached to the commutator piece 82 at the tip of the riser 83.
  • the corner portions (83c, 83c) are chamfered (tapered). Since the corner portions (83c, 83c) of the outer surface 83b of the riser 83 are thus chamfered, the corner portions (83c, 83c) are turned on when the coil wire W is wound around the riser 83. The coil wire W is prevented from being caught. Therefore, the coil wire W is easily disposed at the base portion of the riser 83 that is the boundary portion between the riser 83 and the commutator piece 82. This prevents the portion of the riser 83 that joins the commutator piece 82 during fusing from being eroded by the coil wire W. Therefore, it is not necessary to form the riser 83 long, and the commutator 8 can be downsized.
  • FIGS. 6A-14 are views showing a plate member forming a ring member constituting a commutator piece and a riser.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a bending process of a plate material for forming a ring member.
  • FIG. 6A shows a front view of the plate member.
  • FIG. 6B shows a side view of the plate member.
  • FIG. 8 is a perspective view of a ring member forming a commutator piece.
  • FIG. 9 is a perspective view of the ring member in which the riser is bent outward in the radial direction.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a molding process for forming a commutator main body in the ring member.
  • FIG. 11 is an enlarged view of a main part viewed from B and C in the molding step in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a protruding portion forming step of forming a protruding portion at the tip of the riser.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a bending process of bending the riser from the base into a hook shape.
  • the ring member R is a member that forms the commutator piece 82 and the riser 83 of the commutator 8.
  • a plate material formed of a strip-shaped copper material is formed into a plate member P by punching.
  • the plate member P includes a strip-shaped commutator piece portion P1 and a plurality of risers 83 that are integrally formed on one end side of the commutator piece portion P1 and arranged at substantially equal intervals.
  • the plate member P is bent so that both end portions of the commutator piece portion P1 come into contact with each other.
  • the plate member P is formed in the ring member R shown by FIG.
  • the riser 83 is subjected to a bending process so as to extend radially outward.
  • a molding process for forming the commutator main body 81 inside the ring member R will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • a fixing jig 111 into which the ring member R is inserted and a movable jig 112 that sandwiches and fixes the ring member R together with the fixing jig 111 are used.
  • An annular recess is formed in the fixing jig 111.
  • the ring member R is inserted into the recess.
  • the riser 83 of the ring member R is disposed in contact with the opening end surface of the fixing jig 111.
  • the movable jig 112 moves in the direction indicated by the arrows in FIGS. 10 and 11 to sandwich the riser 83.
  • both corners (112b, 112b) of the bottom part are formed in R shape (curved surface shape). Therefore, when the riser 83 is sandwiched between the fixed jig 111 and the movable jig 112, the corner portions (83c, 83c) of the outer surface 83B of the riser 83 are chamfered.
  • the movable jig 112 is provided with a gate G for pouring the resin pl into the recess of the fixed jig 111. Then, the resin pl is poured into the ring member R from the gate G. And the commutator main-body part 81 is formed with this poured resin pl. Thus, the ring member R in which the commutator main body 81 is formed is taken out from the fixing jig 111.
  • the cylindrical commutator pieces P1 of the ring member R are separated into equal pitches by cutting and formed into a plurality of commutator pieces 82.
  • the riser 83 extends straight from one end of the commutator piece 82 to the outside in the radial direction at a right angle. Further, in the projecting portion forming step, the cylindrical first fixing jig 101 having the bottom, the columnar second fixing jig 102, and the outer periphery of the second fixing jig 102 are fitted so that the inner periphery thereof is freely movable.
  • the first movable jig 103 is used.
  • the opening end surface of the first fixed jig 101 is provided with a recessed relief portion 101 a on the outer peripheral portion.
  • the protruding portion forming step first, the commutator 8 is inserted into the cylinder of the first fixed jig 101 so that the riser 83 is held on the opening end surface of the first fixed jig 101. Further, the base end portion of the riser 83 is held and fixed by the opening end face and the second fixing jig 102. Next, the first movable jig 103 moves linearly in the direction of the arrow in FIG. 12 (the direction of the relief portion 101a). By this linear movement (pressing), the leading end portion of the riser 83 protrudes stepwise from the main body portion of the riser 83 in the direction of the relief portion 101a. Due to the uneven protrusion of the tip, a protrusion (locking means) 83 a is formed at the tip of the riser 83.
  • a protrusion (locking means) 83 a is formed at the tip of the riser 83.
  • the riser 83 extends straight from one end of the commutator piece 82 at a right angle outward in the radial direction.
  • a cylindrical third fixed jig 104 having a bottom portion and a cylindrical fourth fixed jig 105 having a bottom portion which is disposed in the third fixed jig 104 and into which the commutator 8 is inserted.
  • a fifth fixed jig 106 having a cylindrical shape that fixes both ends of the commutator 8 together with the fourth fixed jig 105 and a second movable jig 107 having an annular shape are used.
  • the opening end of the fourth fixing jig 105 is formed in a thin annular shape.
  • the base end of the riser 83 is supported by the annular thin portion.
  • the opening part of the internal peripheral surface of the 2nd movable jig 107 is formed in the taper shape gradually diameter-reduced from an opening surface.
  • the outer peripheral surface is guided to the inner peripheral surface of the third fixed jig 104, and the inner peripheral surface is guided to the outer peripheral surface of the fifth fixed jig 106, in the direction of the arrow in FIG. It is set to move freely.
  • the riser 83 is bent into a hook shape toward the other end of the commutator piece 82.
  • the commutator 8 of this embodiment is formed through each above process.
  • the commutator 8 includes a protrusion (locking means) 83 a that prevents the coil wire W wound around the tip of the riser 83 from coming off from the tip of the riser 83.
  • this protrusion (locking means) 83 a the coil wire W is detached from the tip of the riser 83 when the riser 83 is pressed against the commutator piece 82 by the second electrode rod 202 by the fusing process shown in FIG. 14. Is effectively prevented. Therefore, as shown in FIG. 15, the riser 83 can be formed short, and the axial length in which the riser exists on the commutator piece 82 after the fusing process can be shortened. As a result, the portion of the commutator piece 82 that is eroded by the riser 83 in the axial length is reduced.
  • the axial length of the commutator piece 82 where the brush 3c is in sliding contact is possible to sufficiently secure. Further, the axial length of the commutator piece 82 and the axial length of the commutator main body 81 to which the commutator piece 82 is fixed can be formed short. As a result, the commutator 8 can be reduced in size. Even when the wire diameter of the coil wire W is large, the coil wire W wound around the riser 83 is formed on the riser 83 without forming the riser 83 long by providing the protrusion (locking means) 83a. It is possible to effectively prevent the tip from coming off.
  • the protruding portion 83a is configured to protrude integrally from the tip of the riser 83 toward the commutator piece 82 in a stepwise manner.
  • the protruding portion 83a can be formed by processing the riser 83 itself without attaching another component to the riser 83. , Material and cost are reduced.
  • the protrusion 83a is formed only by the linear motion (press) process by the protrusion formation process. Therefore, the protruding portion 83a can be formed by a simple manufacturing method.
  • the length of the commutator piece in the axial direction can be shortened, and a small commutator can be provided.

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Abstract

 この電動モータ用のコンミテータ(8)は、樹脂より形成された略円柱形状のコンミテータ本体部(81)と、導電性材料から形成されコンミテータ本体部(81)の外周面の周方向に略等ピッチに固定されて配置されている複数の板状のコンミテータ片(82)と、複数のコンミテータ片(82)のそれぞれの一端部に一体形成され、コンミテータ片(82)の他端部に向けて折返されて延出するとともにコンミテータ片に対峙し、電動モータのコイル線Wが巻き掛けられるライザ(83)と、を備える。そして、コンミテータ(8)のライザ(83)の先端部には、巻き掛けられたコイル線(W)がヒュージング時に外れるのを妨げる係止手段(83a)が設けられている。

Description

コンミテータ、コンミテータの製造方法および電動モータ
 この発明は、コンミテータ、コンミテータの製造方法およびこのコンミテータを用いた電動モータに関する。
 本願は、2011年8月29日に、日本に出願された特願2011-185459号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 一般に、電動モータは、略円筒形状のモータハウジングと、モータハウジングの内周面に配置された複数のマグネットと、ハウジング内に回転自在に支持されているアーマチュアと、アーマチュアに電力を供給するブラシ装置と、を備えている。
 アーマチュアは、モータ軸を構成するシャフトと、シャフトの外側に嵌められて固定されるアーマチュアコアと、アーマチュアコアの一端側にてシャフトの外側に嵌められて固定されるコンミテータと、アーマチュアコアに巻装されるコイル線から構成されるアーマチュアコイルと、を備えている。
 コンミテータは、樹脂より形成された円柱形状のコンミテータ本体部と、導電性材料より形成され、コンミテータ本体部の外周面の周方向に略等ピッチに固定されて配置された板状の複数のコンミテータ片と、を備える。また、コンミテータ片のアーマチュアコア側の一端部には、コンミテータ片の他端部に向けて折り返されるように形成されたフック形状のライザが一体的に形成されている。このように、コンミテータ片のライザは、コンミテータ片に対峙する(向かい合う)ように一体的に形成されている。そして、ライザにアーマチュアコアから延出するコイル線が巻き掛けられるとともに、巻き掛けられたコイル線は、ライザとともにコンミテータ片に押し付けられて固定されている。
 ここで、コンミテータへのコイル線の固定は、コイル線がライザに巻き掛けられた後に、コイル線が巻き掛けられたライザをコイル線とともにヒュージングすることにより行われる。ヒュージングでは正負一対の電極棒が用いられ、一方の電極棒はコンミテータ片に当接するとともに、他方の電極棒は径方向の外側からコイル線が巻き掛けられたライザを押し付ける。そして、ヒュージングにおいては、この押し付け動作によりライザとコンミテータ片とによりコイル線を挟持するとともに、一対の電極棒間に高い電流値の電流が流される。そして、この電流によりコイル線とコンミテータ片との間、及びコイル線とライザとの間に電気抵抗による熱が生じる。この抵抗熱により、コイル線はコンミテータ片及びライザに溶接される。(例えば、特許文献1参照)。
特開2008-154347号公報
 しかしながら、上述の従来技術にあっては、コイル線が巻き掛けられたライザの長さが短い場合、上記のヒュージングの際にライザが電極棒によりコンミテータ片に押し付けられたときに、ライザに巻き掛けられたコイル線がライザから押し出され、コイル線がライザから外れる可能性がある。
 そこで、従来技術にあってはコイル線がライザから外れないようライザはある程度の長さ以上に設定されている。しかしながら、コンミテータ片に押し付けられるライザの長さが長い場合、ヒュージング後にライザがコンミテータ片に対し軸方向に長く当接する。そのため、ライザによりコンミテータ片の軸方向長さが多く侵食され、コンミテータ片においてブラシが摺接することが可能な軸方向の長さが短くなる。従って、ブラシが摺接することが可能な軸方向の長さを確保するためには、コンミテータ片自体の軸方向の長さを長くする必要があり、コンミテータを小型化することが困難な可能性がある。
 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型のコンミテータを提供することを目的とする。
 上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、コンミテータは、樹脂より形成された略円柱形状のコンミテータ本体部と、導電性材料から形成され前記コンミテータ本体部の外周面の周方向に略等ピッチに固定されて配置されている複数の板状のコンミテータ片と、前記複数のコンミテータ片のそれぞれの一端部に一体的に形成され、前記コンミテータ片の他端部に向けて折返されて延出するとともに前記コンミテータ片に対峙し、電動モータのコイル線が巻き掛けられたライザと、を備える電動モータ用のコンミテータであって、前記ライザの先端部には、巻き掛けられたコイル線がヒュージング時に外れるのを妨げる係止手段が設けられている。
 本発明の第一の態様によれば、ライザに巻き掛けられた巻線がライザの先端から外れるのを妨げる係止手段が、ライザの先端部に設けられている。この係止手段により、ヒュージング加工によりライザがコンミテータ片に押し付けられたときに、巻線がライザの先端から押し出されて外れることが有効に防止される。そのため、巻線が外れるのを防止するためにライザを長くする必要がない。その結果、ヒュージング加工後にコンミテータ片上にライザが存在する軸方向の長さを短くすることができ、コンミテータ片の軸方向の長さにおいてライザにより侵食される部分が少なくなる。
 これにより、コンミテータ片においてブラシが摺接する軸方向の長さをコンミテータ片自体の長さを長くすることなく十分に確保することができる。そのため、コンミテータ片の軸方向の長さ、及びコンミテータ片が固定される本体部の軸方向の長さを短くすることができる。また、巻線の線径が太い場合でも、上記の係止手段が設けられることによりライザを長くすることなく、ライザに巻き掛けられた巻線がライザの先端から外れるのを妨げることができる。
 本発明の第二の態様によれば、本発明の第一の態様に係るコンミテータにおいて、前記ライザの前記係止手段は、前記ライザが対峙する前記コンミテータ片に向けて径方向に突出するよう形成された突出部である。
 本発明の第三の態様によれば、本発明の第二の態様に係るコンミテータにおいて、前記ライザは断面形状が略方形に形成されるとともに、外表面の両角部に対し角取り加工が施されている。
 本発明の第四の態様によれば、コンミテータの製造方法は、樹脂より形成された略円柱形状のコンミテータ本体部と、導電性材料から形成され前記コンミテータ本体部の外周面の周方向に略等ピッチに固定されて配置されている複数の板状のコンミテータ片と、前記複数のコンミテータ片のそれぞれの一端部に一体的に形成されるとともに、前記コンミテータ片の他端部に向けて折返されて延出し、電動モータのコイル線が巻き掛けられたライザと、を備える電動モータ用のコンミテータの製造方法であって、板材を加工し、一端部に径方向外側に向けて放射状に延出する複数の前記ライザが形成されたリング部材を形成するリング部材成形工程と、前記リング部材の内側に前記コンミテータ本体部を形成するモールド工程と、前記リング部材を周方向に等ピッチに分割して前記コンミテータ片を形成する分割工程と、放射状に延出する前記ライザの先端部に前記コンミテータ片の他端部に向けて突出する突出部を形成する突出部形成工程と、前記ライザを前記コンミテータ片に向けて曲げる曲げ工程と、を有する。
 本発明の第五の態様によれば、本発明の第四の態様に係るコンミテータの製造方法であって、前記モールド工程において、前記ライザの外表面の両角部に角取り加工が施される。
 本発明の第六の態様によれば、電動モータは、本発明の第一の態様又は第二の態様に係るコンミテータを備える。
 上記のコンミテータによれば、コンミテータ片の軸方向の長さを短くすることができ、小型のコンミテータを提供することができる。
本発明の一実施形態における電動モータを示す一部断面図である。 図1においてコンミテータを中心とした部分の拡大図である。 本発明の一実施形態におけるコンミテータを示す正面図である。 図3において範囲Aにて示すコンミテータの要部を示す要部拡大図である。 図3におけるコンミテータの縦断面図である。 コンミテータ片を構成するリング部材を形成するプレート部材を示す図である。 コンミテータ片を構成するリング部材を形成するプレート部材を示す図である。 リング部材を形成するための、板材の曲げ加工を説明する図である。 コンミテータ片を形成するリング部材の斜視図である。 ライザが径方向外側に向けて曲げられたリング部材の斜視図である。 本発明の一実施形態におけるコンミテータの製造方法において、モールド工程を説明する図である。 図10におけるモールド工程において、BおよびCから見た要部拡大図である。 本発明の一実施形態におけるコンミテータの製造方法において、突出部形成工程を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるコンミテータの製造方法において、曲げ工程を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるコンミテータの製造方法において、ヒュージング工程を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるコンミテータの小型化を説明する図である。
(電動モータ)
 次に、本発明の一実施形態を図1から図5に基づいて説明する。図1は、本実施形態における電動モータ1の一部断面図であり、図2は、図1においてコンミテータ8を中心とした部分の拡大図である。また、図3は、本実施形態におけるコンミテータ8を示す正面図であり、図4は、図3において範囲Aにて示すコンミテータ8の要部を示す要部拡大図である。さらに、図4は、図3におけるコンミテータ8の縦断面図である。
 図1に示すように、電動モータ1は、略円筒形状のモータハウジング2と、モータハウジング2の内周面に配置された複数のマグネット4と、モータハウジング2に配置されたベアリング5によりモータハウジング2内に回転自在に支持されているアーマチュア6と、アーマチュア6に電力を供給するブラシ装置3と、を備えている。
 アーマチュア6は、モータ軸を構成するシャフト7と、シャフト7の外側に嵌められて固定されたアーマチュアコア9と、アーマチュアコア9の一端側にてシャフト7の外側に嵌められて固定されたコンミテータ8と、アーマチュアコア9に巻装されるコイル線Wから構成されるアーマチュアコイル10と、を備えている。
 コンミテータ8は、樹脂からなり中心部に貫通孔が形成されている略円柱形状のコンミテータ本体部81と、コンミテータ本体部81の外周面に略等ピッチに固定されて配置されている板状の複数の金属製のコンミテータ片82と、コンミテータ片82のアーマチュアコア9側の一端部に一体的に形成されたライザ83と、を備えている。
 コンミテータ片82に一体的に形成されているライザ83は、コンミテータ片82の他端部に向けて折り返されて形成され、コンミテータ片82に対峙する(向かい合う)ように一体的に形成されている。そして、ライザ83にアーマチュアコア9から延出するコイル線Wが巻き掛けられるとともに、巻き掛けられたコイル線Wは、ライザ83とともにコンミテータ片82にヒュージングにより押し付けられて固定されている。
 ブラシ装置3は、円盤形状のホルダーステー3aと、ホルダーステー3aに取り付けられているブラシホルダ3bと、ブラシホルダ3b内にコイルバネ3eとともに配置され、ピグテール3dを有するブラシ3cと、を備えている。ブラシ3cは、コイルバネ3eによりコンミテータ8の方向に付勢される。ブラシ3cは、コンミテータ8のコンミテータ片82に、所定の押し付け力により摺接される。なお、コンミテータ8の構造の詳細および製造方法については、後述する。
 ステータコア9には、径方向外側に向けて放射状に複数のティース9aが形成されている。ティース9aにはコイル線Wが巻装される。この巻装されたコイル線Wによりアーマチュアコイル10が形成される。また、各コイル10間はコイル線Wから形成される渡り線により電気的に一体に繋がれている。そして、この渡り線を形成するコイル線Wの一部がライザ83に巻き掛けられる。コイル線Wの一部がライザ83に巻き掛けられた後に、ライザ83をヒュージング加工することにより、ライザ83に巻き掛けられたコイル線Wがコンミテータ片82に対し、機械的に固定されるとともに電気的に接合される。そして、コンミテータ片82にはブラシ装置3に備わるブラシ3cが摺接し、ブラシ3cからコンミテータ片82を介して、アーマチュア6のコイル線Wに電力が供給される。
(コンミテータ)
 次に、図3から図5に基づき、本実施形態におけるコンミテータ8に関して説明する。特に、ライザ83の形状について説明する。なお、図3はコンミテータ8の正面図である。図4は図3に範囲Aにて示すコンミテータ8の要部拡大図である。図5はコンミテータ8の縦断面図である。
 ライザ83は、コンミテータ片82の一端において一体的に形成され、断面が方形の略棒状に成形されている。そして、ライザ83は、コンミテータ片82の他端に向けて折り返されて形成され、コンミテータ片82に対峙するように(向かい合うように)一体的に形成されている。そして、ライザ83の先端には、コンミテータ片82に向けて段違いに一体的に突出する突出部(係止手段)83aが設けられている。この突出部83aは、電動モータ1の製造時においてライザ83に巻き掛けられたコイル線Wがヒュージング時においてライザ83から押し出されて外れるのを妨げる。
 ここで、本実施形態において、突出部83aはライザ83の先端において段違いに一体的に突出するが、この形態に限られない。突出部は、ライザ83の先端をコンミテータ片82に向けて曲げた状態で一体的に突出する曲げ部であってもよい。また、突出部は、ライザ83の先端にてコンミテータ片82に向けて取り付けられた係止部材でもよい。
 また、ライザ83の外表面83bにおいて、両角部(83c,83c)には角取り加工(テーパ加工)が施されている。このようにライザ83の外表面83bの両角部(83c,83c)に角取り加工が施されていることにより、ライザ83にコイル線Wが巻き掛けられたときに両角部(83c,83c)にコイル線Wが引っ掛かることが防止される。そのため、コイル線Wは、ライザ83とコンミテータ片82の境界部分であるライザ83の付け根部分に容易に配置される。これにより、ライザ83においてヒュージング時にコンミテータ片82と接合する部分がコイル線Wにより浸食されることが防止される。そのため、ライザ83を長く形成する必要がなくコンミテータ8を小型化することができる。
(コンミテータの製造方法)
 次に、本実施形態のコンミテータ8の製造方法について、図6Aから図14に基づいて説明する。図6A及び図6Bはコンミテータ片およびライザを構成するリング部材を形成するプレート部材を示す図である。図7はリング部材を形成するための、板材の曲げ加工を説明する図である。なお、図6Aはプレート部材の正面図を示す。図6Bはプレート部材の側面図を示す。図8はコンミテータ片を形成するリング部材の斜視図である。図9はライザが径方向外側に向けて曲げられたリング部材の斜視図である。図10はリング部材内にコンミテータ本体部を形成するモールド工程を説明する図である。図11は図10におけるモールド工程において、BおよびCから見た要部拡大図である。図12はライザの先端に突出部を成形する突出部形成工程を説明する図である。図13はライザを根元からフック形状に曲げる曲げ工程を説明する図である。
(リング部材の形成工程)
 まず、図6Aから図9に基づき銅製の板材からリング部材Rを形成する工程について説明する。ここで、リング部材Rは、コンミテータ8のコンミテータ片82およびライザ83を形成する部材である。
 帯状の銅材より形成された板材は、図6A及び図6Bに示すように、打抜き加工によりプレート部材Pに成形される。ここで、プレート部材Pは、帯状のコンミテータ片部P1と、コンミテータ片部P1の一端側に一体的に形成され、略等間隔に配列された複数のライザ83と、を備える。そして、プレート部材Pには、図7に示すように、コンミテータ片部P1の両端部が当接するように曲げ加工が施される。そして、プレート部材Pは、図8に示されるリング部材Rに形成される。そして、図9に示されるようにライザ83に対し、径方向外側に向けて放射状に延出するような曲げ加工が施される。
(モールド工程)
 リング部材Rの内側にコンミテータ本体部81を形成するモールド工程について図10および図11に基づき説明する。モールド工程では、リング部材Rが挿入される固定治具111と、固定治具111とともにリング部材Rを挟持固定する可動治具112とが用いられる。
 固定治具111には、円環形状の凹部が形成されている。この凹部内にリング部材Rが挿入される。そして、リング部材Rのライザ83は固定治具111の開口端面に当接して配置される。そして、可動治具112が図10および図11の矢印で示す方向に移動しライザ83を挟持する。ここで、図11に示すように可動治具112の、ライザ83を挟持する凹部112aにおいて、底部の両隅(112b,112b)はR形状(曲面形状)に形成されている。そのため、固定治具111と可動治具112とによりライザ83を挟持するときに、ライザ83の外表面83Bの両角部(83c,83c)には角取り加工が施される。
 また、上記の可動治具112には、固定治具111の凹部内に樹脂plを流し込むゲートGが形成されている。そして、このゲートGからリング部材Rの内側に樹脂plが流し込まれる。そして、この流し込まれた樹脂plによりコンミテータ本体部81が形成される。このように、コンミテータ本体部81が形成されたリング部材Rは、固定治具111から取り出される。そして、リング部材Rの円筒形状のコンミテータ片部P1は、切削加工により等ピッチに分離され複数のコンミテータ片82に形成される。
(突出部形成工程)
 図12に示すように、突出部形成工程による加工前のコンミテータ8では、コンミテータ片82の一端からライザ83が直角に径方向外側に向けて真っ直ぐに延出している。また、突出部形成工程では、底部を有する円筒形状の第1固定冶具101と、円柱形状の第2固定冶具102と、第2固定冶具102の外周に内周が直動自在に嵌合している第1可動冶具103とが用いられる。ここで、第1固定冶具101の開口端面には、外周部に凹形状の逃げ部101aが設けられている。
 突出部形成工程では、まず、第1固定冶具101の開口端面にライザ83が保持されるように、第1固定冶具101の円筒内にコンミテータ8が挿入される。さらに、この開口端面と第2固定冶具102によりライザ83の基端部分が狭持されて固定される。次に、第1可動冶具103が図12の矢印の方向(逃げ部101aの方向)に直動する。この直動(プレス)によりライザ83の先端部分はライザ83の本体部に対し、逃げ部101aの方向に段違いに突出する。この先端部分の段違いの突出により、ライザ83の先端部に突出部(係止手段)83aが形成される。
(曲げ工程)
 図13に示すように、曲げ工程による加工前のコンミテータ8では、ライザ83の先端部には突出部(係止手段)83aが形成されている。一方、ライザ83はコンミテータ片82の一端から直角に径方向外側に向けて真っ直ぐに延出している。ここで、曲げ工程では、底部を有する円筒形状の第3固定冶具104と、第3固定冶具104内に配置されるとともに内部にコンミテータ8が挿入される底部を有する円筒形状の第4固定冶具105と、第4固定冶具105とともにコンミテータ8の両端面を狭持して固定する円柱形状の第5固定冶具106と、円環形状の第2可動冶具107とが用いられる。
 第4固定冶具105の開口端部は薄肉の円環状に形成されている。この円環状の薄肉部によりライザ83の基端が支持される。また、第2可動冶具107の内周面の開口部は開口面から徐々に縮径するテーパ形状に形成されている。さらに、第2可動冶具107では、外周面が第3固定冶具104の内周面に案内されるとともに、内周面が第5固定冶具106の外周面に案内され、図13の矢印の方向に直動自在に設定されている。そして、第2可動冶具107が図13の矢印の方向に直動することにより、ライザ83がコンミテータ片82の他端に向けてフック形状に曲げられる。そして、以上の各工程を経て本実施形態のコンミテータ8が形成される。
(本実施形態の有する効果)
 コンミテータ8は、ライザ83の先端部に巻き掛けられたコイル線Wがライザ83の先端から外れるのを妨げる突出部(係止手段)83aを備えている。この突出部(係止手段)83aにより、図14に示すヒュージング加工によりライザ83が第2電極棒202により、コンミテータ片82に押し付けられたときに、コイル線Wがライザ83の先端から外れることが有効に防止される。そのため、図15に示すように、ライザ83を短く形成することができ、ヒュージング加工後にコンミテータ片82上にライザが存在する軸方向の長さを短くすることができる。その結果、コンミテータ片82の軸方向の長さにおいてライザ83により侵食される部分が少なくなる。
 従って、コンミテータ片82においてブラシ3cが摺接する軸方向の長さを十分に確保することができる。さらに、コンミテータ片82の軸方向の長さ、及びコンミテータ片82が固定されるコンミテータ本体部81の軸方向の長さを短く形成することができる。その結果、コンミテータ8の小型化を実現することができる。また、コイル線Wの線径が太い場合でも、上記の突出部(係止手段)83aを設けることによりライザ83を長く形成することなく、ライザ83に巻き掛けられたコイル線Wがライザ83の先端から外れるのを有効に妨げることができる。
 突出部83aは、コンミテータ片82に向けてライザ83の先端から段違いに一体的に突出するように構成されている。このように、突出部83aをライザ83から一体的に突出するように構成することにより、ライザ83に別部品を取り付けることなく、ライザ83自体を加工することにより突出部83aを形成することができ、材料およびコストが低減する。
 さらに、突出部83aは、突出部形成工程による直動(プレス)工程だけで、成形される。そのため、簡易な製造方法で突出部83aを成形することができる。
 上記のコンミテータによれば、コンミテータ片の軸方向の長さを短くすることができ、小型のコンミテータを提供することができる。
1 電動モータ
2 ハウジング
3 ブラシ装置
4 マグネット
6 アーマチュア
7 シャフト
8 コンミテータ
9 アーマチュアコア
81 コンミテータ本体部
82 コンミテータ片
83 ライザ
83a 突出部(係止手段)
83b 外表面
83c 角部
101 第1固定冶具
102 第2固定冶具
103 第1可動治具
104 第3固定冶具
105 第4固定冶具
106 第5固定冶具
107 第2可動軸
201 第1電極棒
202 第2電極棒
W コイル線

Claims (6)

  1.  樹脂より形成された略円柱形状のコンミテータ本体部と、
     導電性材料から形成され前記コンミテータ本体部の外周面の周方向に略等ピッチに固定されて配置されている複数の板状のコンミテータ片と、
     前記複数のコンミテータ片のそれぞれの一端部に一体的に形成され、前記コンミテータ片の他端部に向けて折返されて延出するとともに前記コンミテータ片に対峙し、電動モータのコイル線が巻き掛けられるライザと、
     を備える電動モータ用のコンミテータであって、
     前記ライザの先端部には、巻き掛けられたコイル線がヒュージング時に外れるのを妨げる係止手段が設けられているコンミテータ。
  2.  前記ライザの係止手段は、前記ライザが対峙する前記コンミテータ片に向けて径方向に突出するよう形成された突出部である請求項1に記載のコンミテータ。
  3.  前記ライザは断面形状が略方形に形成されるとともに、外表面の両角部に対し角取り加工が施されている請求項2に記載のコンミテータ。
  4.  樹脂より形成された略円柱形状のコンミテータ本体部と、
     導電性材料から形成され前記コンミテータ本体部の外周面の周方向に略等ピッチに固定配置されている複数の板状のコンミテータ片と、
     前記複数のコンミテータ片のそれぞれの一端部に一体的に形成されるとともに、前記コンミテータ片の他端部に向けて折返されて延出し、電動モータのコイル線が巻き掛けられるライザと、
     を備える電動モータ用のコンミテータの製造方法であって、
     板材を加工し、一端部に径方向外側に向けて放射状に延出する複数の前記ライザが形成されたリング部材を形成するリング部材成形工程と、
     前記リング部材の内側に前記コンミテータ本体部を形成するモールド工程と、
     前記リング部材を周方向に等ピッチに分割して前記コンミテータ片を形成する分割工程と、
     放射状に延出する前記ライザの先端部に前記コンミテータ片の他端部に向けて突出する突出部を形成する突出部形成工程と、
     前記ライザを前記コンミテータ片に向けて曲げる曲げ工程と、を有するコンミテータの製造方法。
  5.  前記モールド工程において、前記ライザの外表面の両角部を角取り加工する請求項4に記載されたコンミテータの製造方法。
  6.  請求項1または請求項2に記載のコンミテータを備える電動モータ。
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