WO2020250600A1 - 整流子と巻線との接続構造及びそれを有するロータ、モータ、並びに整流子と巻線との接続方法 - Google Patents

整流子と巻線との接続構造及びそれを有するロータ、モータ、並びに整流子と巻線との接続方法 Download PDF

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winding
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armature winding
joint
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崇 進藤
裕規 坂口
洋量 細貝
慎一 堤
圭策 中野
尾崎　行雄
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a connection structure between a commutator and a winding, a rotor and a motor having the connection structure, and a connection method between the commutator and the winding.
  • fusing is used to connect a metal conductor provided on the commutator (hereinafter referred to as a commutator piece) and an armature winding.
  • a metal conductor provided on the commutator hereinafter referred to as a commutator piece
  • an armature winding is engaged with the hook portion provided at the end of each commutator piece, and the commutator piece is energized and generated by using a resistance welding device, and the armature winding is generated by this heat generation.
  • the armature winding and the hook portion of the commutator piece are solid-phase bonded by eliminating the insulating coating of the wire.
  • the commutator has a through hole for inserting the shaft in the axis, and a plurality of commutator pieces are attached to the outer peripheral surface of a substrate made of resin.
  • the heating temperature due to fusing is about 800 degrees, but when such a high temperature is applied to the commutator piece, the substrate is thermally damaged. As a result, the reliability of the motor may decrease.
  • An object of the present disclosure is to provide a reliable connection structure between a commutator and a winding, a rotor and a motor having the same, and a method for connecting the commutator and the winding.
  • the commutator-winding connection structure is a connection structure of a commutator including a plurality of conductive commutator pieces and a winding including a wound wire.
  • the commutator piece has at least a straight portion and a hook portion in which the tip of the straight portion is folded back, and the winding is sandwiched between the hook portions to join the hook portion and the lead wire.
  • the thickness of the winding at the joint between the winding and the hook is 60% or less of the diameter of the winding located outside the joint, and voids are formed on both sides of the winding at the joint.
  • the cross-sectional area of the void is 70% or less of the cross-sectional area of the winding at the joint.
  • the rotor according to the present disclosure is a rotor of a motor, in which a plurality of windings including a shaft provided so as to be rotatable around a predetermined axis and an insulating coating for covering the metal conductor and the metal conductor are respectively wound.
  • An armature having a salient pole and attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft, and a commutator attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft at a predetermined distance from the armature along the longitudinal direction of the shaft.
  • the commutator has at least a plurality of commutator pieces made of a metal conductor having a hook portion formed at the tip thereof, and the plurality of commutator pieces are provided at predetermined intervals in the outer peripheral direction of the commutator.
  • the rotor has the above-mentioned connection structure in which the winding and at least one commutator piece are connected to each other.
  • the commutator and the winding can be reliably connected, and the reliability of the joint can be ensured. Therefore, the reliability of the rotor can be improved.
  • the motor according to the present disclosure includes the rotor, a stator provided at a predetermined interval on the outer side in the radial direction of the rotor, and a brush provided so as to periodically repeat contact and separation with the commutator. At least prepare.
  • the commutator and the winding can be reliably connected, and the reliability of the joint can be ensured. Therefore, the reliability of the motor can be improved and the rotational torque can be increased.
  • the method of connecting the commutator and the winding is a method of connecting a commutator having a commutator piece and a winding including a metal conductor and an insulating film covering the metal conductor, and the commutator piece.
  • the horn is brought into contact with the outer surface of the hook part, and the hook part is pressed by the horn while applying ultrasonic waves of a predetermined power to the horn to remove the insulating film inside the hook part.
  • an ultrasonic joining step of solid-phase joining the commutator piece and the metal conducting wire is provided, and in the winding arrangement step, the radius of curvature of the folded portion of the hook portion is smaller than the radius of the winding.
  • connection structure between the commutator and the winding of the present disclosure the commutator and the winding can be reliably connected and the reliability of the joint can be ensured.
  • a highly reliable rotor can be realized.
  • the motor of the present disclosure a highly reliable motor can be realized and the rotational torque of the motor can be increased.
  • the method of connecting the commutator and the winding of the present disclosure the commutator and the winding can be reliably connected and the reliability of the joint can be ensured.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the motor according to the embodiment.
  • the motor 200 includes a frame 10, an end plate (base 21, through hole 22, brush holding portion 23, bearing holding portion 24), bearings 111 and 112, a rotor 30, a stator 100, and a brush 90. And have.
  • the radial direction of the motor 200 or the rotor 30 is referred to as a "diameter direction”
  • the outer peripheral direction is referred to as a “circumferential direction”
  • the extending direction of the shaft 40 is referred to as an "axial direction”.
  • the central side of the motor 200 may be referred to as a radial inner side, and the outer peripheral side may be referred to as a radial outer side.
  • the side to which the end plate is attached may be referred to as an upper side or an upper side, and the opposite side may be referred to as a lower side or a lower side, respectively.
  • the frame 10 is a bottomed semi-cylindrical metal member having an opening at the top.
  • the end plate is a plate-shaped member formed by molding a resin material.
  • the end plate is formed on a substantially disc-shaped base 21, a through hole 22 provided in the center of the base 21, a brush holding portion 23 formed on the inner side surface of the base 21, and an outer surface of the base 21. It has a bearing holding portion 24.
  • the end plate is arranged on the frame 10 so as to cover the opening.
  • the rotor 30 is housed in a space partitioned by the frame 10 and the end plate.
  • the shaft 40 is inserted through a through hole 22 of the end plate 20 and projects from the end plate to the outside of the frame 10, and is rotatably supported by bearings 111 and 112.
  • the rotor 30 has a shaft 40, an armature 50, a commutator 60, and an insulator 80.
  • the armature 50 has an armature core 51, a plurality of salient poles 52, and an armature winding 53.
  • the armature 50 is attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft 40 by press-fitting the shaft 40 into a through hole (not shown) provided in the axial center of the armature core 51.
  • the armature core 51 is provided with a plurality of salient poles 52 projecting outward in the radial direction at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • An armature winding 53 is wound around the armature core 51 via an insulator 80 made of an insulating resin around each of the plurality of salient poles 52.
  • An armature winding 53 drawn from the armature core 51 is connected to the commutator 60.
  • the armature core 51 and the salient pole 52 are formed by punching a plurality of laminated electromagnetic steel sheets, and form a magnetic path through which the magnetic flux generated in the armature winding 53 passes.
  • the shaft 40 is provided at the axial center of the rotor 30 and is connected to the armature core 51 and the commutator 60 through the centers thereof. In FIG. 1, for convenience of explanation, the connection portion between the commutator 60 and the armature winding 53 is not shown.
  • the commutator 60 is attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft 40 at a predetermined distance from the armature 50 along the axial direction. The structure of the commutator 60 will be described later.
  • the stator 100 is composed of a frame 10 and a plurality of permanent magnets 101 arranged on the inner peripheral surface of the frame 10 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the permanent magnets 101 adjacent to each other in the circumferential direction are arranged so as to have different polarities from each other.
  • the frame 10 also functions as a yoke that constitutes a magnetic circuit with the permanent magnet 101.
  • the brush 90 is configured by impregnating a carbon brush material such as graphite with a solid lubricant.
  • the brush 90 is held in the brush holding portion 23 provided on the inner side surface of the end plate 20.
  • the brush 90 is pressed against the commutator 60 by a brush spring (not shown).
  • Power is supplied to the motor 200 from the outside via an electric wire (not shown) drawn from an electric wire outlet (not shown) provided on the end plate.
  • the armature current flows through the armature winding 53 via the brush 90 and the commutator 60.
  • a rotational torque is generated in the rotor 30 due to an interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet 101 of the stator 100 and the magnetic field generated by the armature current flowing through the armature winding 53.
  • the shaft 40 is supported by bearings 111 and 112. The rotational torque passes through the axis of the shaft 40.
  • the shaft 40 rotates about an axis extending in the axial direction.
  • the brush 90 and the commutator 60 periodically repeat contact and separation.
  • the direction of the armature current flowing through the armature winding 53 is changed in response to this periodic cycle.
  • the shaft 40 continuously rotates in the clockwise direction or the counterclockwise direction.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the commutator 60 of the motor 200 according to the embodiment.
  • the commutator 60 has a base 61, a plurality of commutator pieces 70, and a metal tube 62.
  • the base 61 has a through hole 61a for inserting the shaft 40 into the axis.
  • the substrate 61 is made of resin.
  • the metal tube 62 is a cylindrical member attached along the inner peripheral surface of the through hole 61a. By press-fitting the shaft 40 into the metal tube 62, the commutator 60 is attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft 40.
  • the plurality of commutator pieces 70 are provided on the outer peripheral surface of the substrate 61 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the commutator piece 70 is made of a metal conductor such as copper.
  • the commutator piece 70 has a straight line portion 71, a hook portion 72, and an anchor portion 73.
  • the longitudinal direction of the straight portion 71 is the axial direction.
  • the inner surface of the straight portion 71 is embedded in the substrate 61.
  • the hook portion 72 is formed by folding back the tip of the straight portion 71.
  • the armature winding 53 is housed inside the hook portion 72, and the armature winding 53 and the commutator piece 70 are connected to each other.
  • the anchor portion 73 extends radially inward from the straight portion 71.
  • the tips of the anchor portions 73 extend vertically in the axial direction.
  • the metal member may be integrally molded to form the straight portion 71, the hook portion 72, and the anchor portion 73. After the tip of the metal plate is folded back to form the straight portion 71 and the hook portion 72, the anchor portion 73 may be joined to the straight portion 71.
  • the commutator 60 is formed by arranging the plurality of commutator pieces 70 and the metal tube 62 at predetermined positions and then molding them with resin. At this time, the commutator piece 70 is held and fixed to the base 61 by engaging the anchor portion 73 with the base 61.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the armature winding 53 of the motor 200 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a connection structure between the commutator piece 70 of the motor 200 and the armature winding 53 according to the embodiment.
  • the armature winding 53 is provided with an insulating coating 53b on the surface of a metal lead wire 53a having a circular cross section.
  • the armature winding 53 is a wire rod having a diameter D.
  • the insulating coating 53b for example, enamel or the like is used.
  • the insulating coating 53b is not particularly limited to this, and other insulating resin materials may be used.
  • the material of the metal lead wire 53a is preferably a material having a low resistivity such as copper, a copper-based alloy, aluminum, or an aluminum-based alloy.
  • the armature winding 53 is sandwiched between the hook portions 72.
  • the hook portion 72 is folded back at the folded-back portion 72a, and the tip portion is in contact with the outer surface of the straight portion 71.
  • the hook portion 72 is bent so that the angle ⁇ formed by the straight portion 71 and the tip portion of the hook portion 72 is 10 degrees or less.
  • the hook portion 72 With the armature winding 53 housed inside the hook portion 72, the hook portion 72 is pressed toward the straight portion 71. Therefore, the armature winding 53 is deformed at the joint portion 74 between the armature winding 53 and the hook portion 72.
  • the thickness E of the joint portion 74 is 60% or less of the diameter D of the armature winding 53 shown in FIG.
  • gaps 75 are formed on both sides of the armature winding 53.
  • the cross-sectional area of the gaps 75 on both sides of the joint 74 is 70% or less of the cross-sectional area of the armature winding 53 at the joint 74.
  • the gap 75 is provided so as to accommodate the insulating coating 53b removed from the armature winding 53 after the ultrasonic bonding step described later is completed.
  • the insulating coating 53b of the armature winding 53 is removed, and the metal lead wire 53a and the hook portion 72 are solid-phase bonded to each other.
  • a plurality of irregularities 72c are formed on the outer surface 72b of the hook portion 72 along the circumferential direction, which will be described later.
  • FIG. 5A is an explanatory diagram of a winding arrangement process in the connection process between the commutator piece and the armature winding.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram of an ultrasonic bonding step following the step shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a schematic view of the commutator piece and armature winding after ultrasonic bonding as viewed from the radial direction.
  • the anchor portion 73 is not shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the armature winding 53 is arranged inside the hook portion 72 so as to intersect the longitudinal direction of the commutator piece 70 (winding arrangement step). At this point, the tip portion of the hook portion 72 is not in contact with the straight portion 71.
  • the hook portion 72 is folded so that the radius of curvature R of the folded portion 72a is smaller than the radius D / 2 of the armature winding 53. Therefore, the armature winding 53 does not abut on the inner surface of the folded portion 72a, and the armature winding 53 is arranged at a predetermined distance from the folded portion 72a. It is preferable that the radius of curvature R of the folded portion 72a is 60% or less of the radius D / 2 of the armature winding 53.
  • the horn 300 is brought into contact with the outer surface 72b of the hook portion 72. Further, ultrasonic waves having a predetermined power are applied to the horn 300. At the same time as or prior to the application of ultrasonic waves, the hook portion 72 is pressed toward the straight portion 71 by the horn 300. When ultrasonic waves are applied to the horn 300, friction is generated between the hook portion 72 and the armature winding 53 in the longitudinal direction of the commutator piece 70, that is, in the direction intersecting the armature winding 53. .. As shown in FIG. 5, the horn 300 hits the hook portion 72, ultrasonic vibration is transmitted from the horn 300 to the hook portion 72, and the hook portion 72 vibrates, so that friction is generated between the armature winding 53 and the hook portion 72. Occurs.
  • the insulating coating 53b on the surface is removed and the metal lead wire 53a is exposed. Further, the metal lead wire 53a and the hook portion 72 are solid-phase bonded to each other (ultrasonic bonding step). In this way, the commutator piece 70 and the armature winding 53 are connected.
  • a plurality of irregularities 72c extending along the lateral direction of the commutator piece 70 are formed on the outer surface 72b of the hook portion 72.
  • the plurality of irregularities 72c are formed at predetermined intervals in the longitudinal direction of the commutator piece 70.
  • the unevenness 72c is a transfer of the shape of the tip surface of the horn 300.
  • the unevenness 72c is a transfer of the shape of the tip surface of the horn 300.
  • friction is generated between the hook portion 72 and the armature winding 53 in the longitudinal direction of the commutator piece 70 rather than in the lateral direction of the commutator piece 70. It was found that the insulating coating 53b was removed more reliably at the joint portion 74. The contact surface between the hook portion 72 and the armature winding 53 extends along the lateral direction of the commutator piece 70. It is considered that the friction at the contact surface becomes stronger by causing friction in the direction intersecting with this, that is, in the longitudinal direction of the commutator piece 70.
  • the shape of the horn 300 is not limited to the shape shown in FIG. 5B, and may be another shape.
  • the commutator piece 70 has a shape that prevents the commutator piece 70 from bending inward in the radial direction and deforming.
  • the shape of the horn 300 is preferably such that the hook portion 72 does not bend more than necessary so that the armature winding 53 is not crushed and broken.
  • the armature winding 53 is connected to the commutator 60 at a plurality of locations, and the number of connections thereof is appropriately determined according to the specifications of the motor 200 and the like.
  • connection structure is a connection structure between a commutator 60 including a plurality of conductive commutator pieces 70 and an armature winding 53 including a wound conductor wire.
  • the plurality of commutator pieces 70 have at least a straight portion 71 and a hook portion 72 in which the tip of the straight portion 71 is folded back.
  • the armature winding 53 is sandwiched between the hook portions 72 to join the hook portion 72 and the metal lead wire 53a, and the thickness of the armature winding 53 at the joint portion 74 between the armature winding 53 and the hook portion 72. Is 60% or less of the diameter D of the armature winding 53 located outside the joint portion 74.
  • gaps 75 are formed on both sides of the armature winding 53, and in cross-sectional view, the cross-sectional area of the gaps 75 on both sides of the joint portion 74 is the cross-sectional area of the armature winding 53 in the joint portion 74. It is 70% or less.
  • the insulating coating 53b of the armature winding 53 is removed at the joint portion 74, and the metal lead wire 53a and the hook portion 72 are solid-phase bonded to each other.
  • gaps 75 are formed on both sides of the armature winding 53 so that the commutator piece 70 is removed at the time of ultrasonic bonding.
  • the insulating coating 53b is extruded into the gap 75. This makes it possible to prevent the insulating coating 53b from interposing at the junction interface between the commutator piece 70 and the metal lead wire 53a. It is possible to secure a bonding area at the bonding interface and suppress an increase in resistance at the bonding portion 74. Therefore, the reliability of the joint portion 74 can be ensured.
  • the insulating coating 53b can be reliably extruded into the gap 75. Therefore, the reliability of the joint portion 74 can be ensured.
  • the heat load applied to the commutator 60 or the armature winding 53 can be reduced as compared with bonding by fusing. As a result, it is possible to prevent the base 61 of the commutator 60 from being thermally damaged and the reliability of the rotor 30 and the motor 200 from being lowered. Even if the wire diameter of the armature winding 53 becomes long, it can be reliably connected to the commutator 60.
  • the angle ⁇ formed by the straight portion 71 and the tip portion of the hook portion 72 is preferably 10 degrees or less.
  • the commutator piece 70 and the armature winding 53 can be reliably connected, and the reliability of these joints 74 can be ensured.
  • a plurality of irregularities 72c extending along the lateral direction of the commutator piece 70 and in the longitudinal direction of the commutator piece 70 at predetermined intervals are formed. ing.
  • the insulating coating 53b removed from the armature winding 53 is surely placed in the gap 75 due to the friction generated in the longitudinal direction of the commutator piece 70, that is, the direction intersecting the armature winding 53. Extruded. Therefore, it is possible to prevent the insulating coating 53b from interposing at the bonding interface between the commutator piece 70 and the metal lead wire 53a. Therefore, the reliability of the joint portion 74 can be further improved.
  • metal lead wire 53a and the commutator piece 70 may be made of different materials.
  • the metal lead wire 53a of the armature winding 53 may be formed of an aluminum alloy instead of copper or a copper alloy.
  • the commutator piece 70 since the commutator piece 70 repeatedly contacts and separates from the brush 90, it is necessary to improve heat resistance, and copper or a copper-based alloy having a higher melting point than aluminum is often used. In such a case, since the melting point of aluminum and the melting point of copper differ by 400 degrees or more, it is impossible to join the commutator piece 70 and the armature winding 53 by fusing.
  • the commutator piece 70 and the armature winding 53 are connected by ultrasonic bonding. Therefore, even when the melting points of the metal lead wire 53a and the commutator piece 70 are significantly different, they can be reliably joined and the reliability of the joining portion 74 can be improved.
  • an armature winding 53 including a shaft 40 rotatably provided around a predetermined axis and an insulating coating 53b covering the metal lead wire 53a and the metal lead wire 53a is wound around each of them.
  • An armature 50 having a plurality of salient poles 52 and attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft 40, and attached to the outer peripheral surface of the shaft 40 at a predetermined distance from the armature 50 along the longitudinal direction of the shaft 40. It includes at least a fixed commutator 60.
  • the commutator 60 has at least a plurality of commutator pieces 70 made of a metal conductor having a hook portion 72 formed at the tip thereof, and the plurality of commutator pieces 70 are provided at predetermined intervals in the outer peripheral direction of the commutator 60.
  • the rotor 30 has the above-mentioned connection structure in which the armature winding 53 and at least one commutator piece 70 are connected to each other.
  • the armature winding 53 and the commutator 60 can be connected with high reliability and reliability. As a result, the reliability of the rotor 30 can be improved.
  • the motor 200 according to the present embodiment is provided so as to periodically repeat contact and separation between the rotor 30, the stator 100 provided on the outer side in the radial direction of the rotor 30 at a predetermined interval, and the commutator 60. It has at least a brush 90.
  • the armature winding 53 and the commutator 60 can be connected with high reliability and reliability, and the reliability of the motor 200 can be improved.
  • the armature current can be increased by lengthening the diameter D of the armature winding 53 as compared with joining by fusing. As a result, the magnetic field generated in the armature winding 53 can be increased, so that the rotational torque of the motor 200 can be increased.
  • the method of connecting the commutator 60 and the armature winding 53 according to the present disclosure is a winding arrangement in which the armature winding 53 is arranged inside the hook portion 72 at a predetermined distance from the folded portion 72a of the hook portion 72.
  • the horn 300 is brought into contact with the outer surface 72b of the hook portion 72, and the hook portion 72 is pressed by the horn 300 while applying ultrasonic waves of a predetermined power to the horn 300, thereby forming the inside of the hook portion 72.
  • It includes at least an ultrasonic bonding step of removing the insulating coating 53b and solid-phase bonding the commutator piece 70 and the metal lead wire 53a.
  • the commutator piece 70 is made of a metal conductor, and has at least a straight portion 71 and a hook portion 72 in which the tip of the straight portion 71 is folded back.
  • gaps 75 can be formed on both sides of the armature winding 53 inside the hook portion 72.
  • the insulating coating 53b can be extruded into the gap 75 at the time of ultrasonic bonding. Therefore, it is possible to prevent the insulating coating 53b from interposing at the bonding interface between the commutator piece 70 and the metal lead wire 53a, and to improve the reliability of the bonding portion 74.
  • the radius of curvature R of the folded portion 72a of the hook portion 72 is preferably smaller than the radius D / 2 of the armature winding 53. It is more preferable that the radius of curvature R of the folded portion 72a is 60% or less of the radius D / 2 of the armature winding 53.
  • the gap 75 is surely formed between the folded-back portion 72a of the hook portion 72 and the armature winding 53 without specially positioning the armature winding 53 inside the hook portion 72. be able to. Further, as disclosed in Patent Document 1, it is not necessary to complicate the structure of the hook portion 72, and it is possible to suppress an increase in the manufacturing cost of the commutator 60 and thus the motor 200.
  • the armature winding 53 can be automatically positioned inside the hook portion 72 without using a jig or a measuring instrument, the armature winding 53 can be easily and reliably connected to the horn 300 in the ultrasonic bonding process. Can be pressed against the contact portion between the armature and the commutator piece 70. As a result, the armature winding 53 and the commutator piece 70 can be reliably connected. In addition, it is possible to suppress an increase in the manufacturing cost of the motor 200.
  • the cross section of the metal lead wire 53a is not limited to a circle, and may be an ellipse, a quadrangle, or a polygon larger than that.
  • the insulating coating 53b provided on the armature winding 53 is not limited to a one-layer structure, and may have a structure of two or more layers.
  • each component constituting the motor 200 in the frame 10 is not particularly limited to the position shown in FIG.
  • the bearing 111 may be housed inside the frame 10.
  • connection structure between the commutator and the winding of the present disclosure can prevent the insulating coating provided on the winding from intervening at the joint between the commutator and the winding, and securely connects the commutator and the winding. In addition to being able to ensure the reliability of the joint, it is useful for application to motors used in in-vehicle applications or industrial applications.

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Abstract

導電性の複数の整流子片を有する整流子と金属導線の表面に絶縁被膜が設けられてなる電機子巻線との接続構造である。整流子片は、直線部と直線部の先端が折り返されたフック部とを有している。電機子巻線は、フック部に挟み込まれてフック部と金属導線とが接合されている。電機子巻線とフック部との接合部における電機子巻線の厚さは、電機子巻線の直径の６０％以下である。接合部において電機子巻線の両側には空隙が形成されており、断面視で、空隙の断面積は電機子巻線の断面積の７０％以下である。

Description

整流子と巻線との接続構造及びそれを有するロータ、モータ、並びに整流子と巻線との接続方法
　本開示は、整流子と巻線との接続構造及びそれを有するロータ、モータ、並びに整流子と巻線との接続方法に関する。
　従来、整流子を有するブラシ付きモータにおいて、整流子に設けられた金属導体（以下、整流子片という）と電機子巻線とを接続するのにヒュージングが用いられている。具体的には、各整流子片の端部に設けられたフック部に電機子巻線を係合し、抵抗溶接装置を用いて整流子片に通電して発熱させ、この発熱によって電機子巻線の絶縁被膜を消失させて、電機子巻線と整流子片のフック部とを固相接合している。
　ヒュージングにおける加熱時間を抑制し、電機子巻線を整流子片に確実に接合するために、フック部の内周面に凸部を設け、この凸部に電機子巻線を当接させて圧接する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
　ところで、近年、モータの回転トルクを高めることが要求されている。このような場合、電機子巻線で発生させる磁界を強めるために、電機子巻線に流れる電機子電流を大きくする必要がある。その際、電機子巻線の信頼性を維持するために、電機子巻線の直径を長くして、電機子巻線に流れる電流密度を低めている。
　しかし、電機子巻線の直径が長くなると、ヒュージングの際に電機子巻線を介して熱が逃げやすくなり、接合部を所望の温度に加熱することが難しくなっていた。
　通常、整流子は、軸心にシャフトを挿通するための貫通孔を有し、樹脂で形成された基体の外周面に、複数の整流子片が取り付けられて構成される。電機子巻線が銅線で、整流子片が銅からなる場合、ヒュージングによる加熱温度は８００度程度となるが、このように高い温度が整流子片に加えられると、基体が熱的ダメージを受け、モータの信頼性が低下するおそれがあった。
　そこで、超音波接合により電機子巻線と整流子片とを接続する方法が検討されている。しかし、特許文献１に開示される従来の構成では、電機子巻線と整流子片との接触面積が小さくなってしまう。このため、絶縁被膜を十分に除去して電機子巻線と整流子片とを確実に接続させることが難しかった。
日本国特許第４９７５３０７号公報
　本開示はかかる点に鑑みてなされたものである。本開示の目的は、信頼性が担保された整流子と巻線との接続構造及びそれを有するロータ、モータ、並びに整流子と巻線との接続方法を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本開示に係る整流子と巻線との接続構造は、導電性の複数の整流子片を含む整流子と、巻き回された導線を含む巻線との接続構造であって、整流子片は、直線部と、直線部の先端が折り返されてなるフック部と、を少なくとも有しており、巻線は、フック部に挟み込まれてフック部と導線とが接合されており、巻線とフック部との接合部における巻線の厚さは、接合部以外に位置する巻線の直径の６０％以下であり、接合部において巻線の両側には空隙が形成されており、空隙の断面積は接合部における巻線の断面積の７０％以下である。
　この構成によれば、巻線に設けられた絶縁被膜が整流子と巻線との接合部に介在するのを防止でき、整流子と巻線とを確実に接続できる。したがって、接合部の信頼性を担保できる。
　本開示に係るロータは、モータのロータであって、所定の軸線回りに回転可能に設けられたシャフトと、金属導線と金属導線を被覆する絶縁被膜とを含む巻線がそれぞれ巻回された複数の突極を有し、シャフトの外周面に取り付け固定された電機子と、シャフトの長手方向に沿って電機子と所定の間隔をあけてシャフトの外周面に取り付け固定された整流子と、を少なくとも備え、整流子は、先端にフック部が形成された金属導体からなる複数の整流子片を少なくとも有し、複数の整流子片は整流子の外周方向に所定の間隔をあけて設けられており、ロータは、巻線と少なくとも１つの整流子片とが互いに接続されて、上記の接続構造を有している。
　この構成によれば、整流子と巻線とを確実に接続できるとともに、接合部の信頼性を担保できる。このため、ロータの信頼性を高められる。
　本開示に係るモータは、上記ロータと、ロータの半径方向外側に所定の間隔をあけて設けられたステータと、整流子と接触と離間とを周期的に繰り返すように設けられたブラシと、を少なくとも備える。
　この構成によれば、整流子と巻線とを確実に接続できるとともに、接合部の信頼性を担保できる。このため、モータの信頼性を高められるとともに、回転トルクが高められる。
　本開示に係る整流子と巻線との接続方法は、整流子片を有する整流子と、金属導線と金属導線を被覆する絶縁被膜とを含む巻線との接続方法であって、整流子片は金属導体からなり、直線部と直線部の先端が折り返されてなるフック部とを少なくとも有しており、フック部の折り返し部分と所定の間隔をあけてフック部の内側に巻線を配置する巻線配置工程と、フック部の外側面にホーンを当接させるとともに、ホーンに所定のパワーの超音波を印加しながらホーンによりフック部を押圧することで、フック部の内側で絶縁被膜を除去するとともに整流子片と金属導線とを固相接合する超音波接合工程と、を少なくとも備え、巻線配置工程において、フック部の折り返し部分の曲率半径は巻線の半径よりも小さい。
　この方法によれば、巻線に設けられた絶縁被膜が整流子と巻線との接合部に介在するのを防止でき、整流子と巻線とを高信頼性かつ確実に接続できる。
　本開示の整流子と巻線との接続構造によれば、整流子と巻線とを確実に接続できるとともに、接合部の信頼性を担保できる。本開示のロータによれば、高信頼性のロータを実現できる。本開示のモータによれば、高信頼性のモータを実現できるとともに、モータの回転トルクを高められる。本開示の整流子と巻線との接続方法によれば、整流子と巻線とを確実に接続できるとともに、接合部の信頼性を担保できる。
実施形態に係るモータの断面模式図である。 実施形態に係るモータの整流子の断面模式図である。 実施形態に係るモータの電機子巻線の断面模式図である。 実施形態に係るモータの整流子片と電機子巻線との接続構造を示す断面模式図である。 整流子片と電機子巻線との接続工程における巻線配置工程の説明図である。 図５Ａに示す工程に続く超音波接合工程の説明図である。 超音波接合後の整流子片及び電機子巻線を径方向から見た模式図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態）
　［モータの構成］
　図１は、実施形態に係るモータの断面模式図である。図１において、モータ２００は、フレーム１０と、エンドプレート（基部２１、貫通孔２２、ブラシ保持部２３、軸受保持部２４）と、軸受１１１，１１２と、ロータ３０と、ステータ１００と、ブラシ９０とを備えている。なお、以降の説明において、モータ２００またはロータ３０の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、シャフト４０の延びる方向を「軸方向」とそれぞれ呼ぶ。また、径方向において、モータ２００の中心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶことがある。また、軸方向において、エンドプレートが取り付けられた側を上側または上と、その反対側を下側または下とそれぞれ呼ぶことがある。
　フレーム１０は、上部に開口を有する有底半筒状の金属部材である。エンドプレートは、樹脂材料を成形してなる板状部材である。エンドプレートは、実質的に円板状の基部２１と、基部２１の中心に設けられた貫通孔２２と、基部２１の内側面に形成されたブラシ保持部２３と、基部２１の外側面に形成された軸受保持部２４とを有している。
　エンドプレートは、開口を覆うようにフレーム１０に配設されている。フレーム１０とエンドプレートとで区画される空間にロータ３０が収容されている。シャフト４０はエンドプレート２０の貫通孔２２に挿通されてエンドプレートからフレーム１０の外側に突出しており、軸受１１１，１１２によって回転自在に支持されている。
　ロータ３０は、シャフト４０と、電機子５０と、整流子６０と、インシュレータ８０とを有している。電機子５０は、電機子コア５１と複数の突極５２と電機子巻線５３とを有している。電機子コア５１の軸心に設けられた貫通孔（図示せず）にシャフト４０が圧入されることで、電機子５０がシャフト４０の外周面に取り付け固定されている。
　電機子コア５１には、径方向外側に突出する複数の突極５２が周方向に所定の間隔をあけて配設されている。電機子コア５１には、複数の突極５２のそれぞれに絶縁性樹脂からなるインシュレータ８０を介して電機子巻線５３が巻回されている。整流子６０には、電機子コア５１から引き出された電機子巻線５３が接続されている。電機子コア５１及び突極５２は、積層された複数の電磁鋼板を打ち抜き加工して形成され、電機子巻線５３で発生した磁束が通過する磁路を構成している。シャフト４０はロータ３０の軸心に設けられ、電機子コア５１及び整流子６０の中心を貫通してこれらに連結されている。なお、図１において、説明の便宜上、整流子６０と電機子巻線５３の接続部分については、図示を省略している。
　整流子６０は、軸方向に沿って電機子５０と所定の間隔をあけてシャフト４０の外周面に取り付け固定されている。整流子６０の構造については後で述べる。
　ステータ１００は、フレーム１０と、周方向に所定の間隔でフレーム１０の内周面に配設された複数の永久磁石１０１とで構成されている。周方向に隣り合う永久磁石１０１は互いに極性が異なるように配設されている。フレーム１０は、永久磁石１０１と磁気回路を構成するヨークとしても機能する。
　ブラシ９０は、黒鉛等のカーボンブラシ材に固体潤滑剤を含ませて構成されている。ブラシ９０は、エンドプレート２０の内側面に設けられたブラシ保持部２３内に保持される。ブラシ９０は、ブラシバネ（図示せず）によって整流子６０へと押圧されている。
　以上のように構成されたモータ２００の動作について説明する。
　エンドプレートに設けられた電線引出口（図示せず）から引き出された電線（図示せず）を介して外部からモータ２００に電力を供給する。これにより、電機子電流がブラシ９０及び整流子６０を介して電機子巻線５３に流れる。ステータ１００の永久磁石１０１で発生した磁界と、電機子巻線５３を流れる電機子電流により発生する磁界との間で相互作用が生じてロータ３０に回転トルクが発生する。シャフト４０が軸受１１１，１１２に支持されている。回転トルクがシャフト４０の軸心を通る。シャフト４０が軸方向に延びる軸線回りに回転する。シャフト４０の回転に応じて、ブラシ９０と整流子６０とは接触と離間とを周期的に繰り返す。この周期的な周期に対応して電機子巻線５３を流れる電機子電流の向きが変更される。このことにより、シャフト４０は時計回り方向または反時計回り方向に連続して回転する。
　［整流子の構成］
　図２は、実施形態に係るモータ２００の整流子６０の断面模式図である。整流子６０は、基体６１と、複数の整流子片７０と、金属管６２とを有している。
　基体６１は、軸心にシャフト４０を挿通するための貫通孔６１ａを有している。基体６１は、樹脂で形成されている。金属管６２は貫通孔６１ａの内周面に沿って取り付けられた円筒状の部材である。金属管６２にシャフト４０が圧入されることで、整流子６０がシャフト４０の外周面に取り付け固定される。
　複数の整流子片７０は、周方向に所定の間隔をあけて基体６１の外周面に設けられている。整流子片７０は、銅等の金属導体からなる。整流子片７０は、直線部７１と、フック部７２と、アンカー部７３とを有している。
　直線部７１は、長手方向が軸方向である。直線部７１の内側面が基体６１に埋設されている。フック部７２は、直線部７１の先端が折り返されてなる。後述するように電機子巻線５３がフック部７２の内側に収容されて電機子巻線５３と整流子片７０とが接続される。アンカー部７３は、直線部７１から径方向内側に延びる。アンカー部７３の先端が軸方向の上下にそれぞれ延びている。金属部材を一体成形して直線部７１及びフック部７２とアンカー部７３とを形成するようにしてもよい。金属の板材の先端を折り返して直線部７１とフック部７２とを形成した後に、アンカー部７３を直線部７１に接合するようにしてもよい。
　複数の整流子片７０と金属管６２を所定の位置に配置した後に樹脂でモールドすることで、整流子６０が形成される。この際、アンカー部７３が基体６１に係合することで、整流子片７０が基体６１に保持固定される。
　［整流子と電機子巻線との接続構造］
　図３は、実施形態に係るモータ２００の電機子巻線５３の断面模式図である。図４は、実施形態に係るモータ２００の整流子片７０と電機子巻線５３との接続構造を示す断面模式図である。
　図３に示すように、電機子巻線５３は、断面が円形状の金属導線５３ａの表面に絶縁被膜５３ｂが設けられてなる。電機子巻線５３は、直径Ｄの線材である。絶縁被膜５３ｂは、例えば、エナメル等が用いられる。しかし、絶縁被膜５３ｂは、特にこれに限定されず、他の絶縁性樹脂材料を用いてもよい。金属導線５３ａの材質は、銅、銅系合金、アルミ、またはアルミ系合金等の低抵抗率の材料であるのが好ましい。
　図４に示すように、電機子巻線５３はフック部７２に挟み込まれている。フック部７２は折り返し部分７２ａで折り返されて、先端部分が直線部７１の外側面に当接している。断面視で、直線部７１とフック部７２の先端部分とがなす角度θが１０度以下となるようにフック部７２が折り曲げられている。
　フック部７２の内側に電機子巻線５３が収容された状態で、フック部７２が直線部７１に向かって押圧される。このため、電機子巻線５３とフック部７２との接合部７４において、電機子巻線５３は変形している。接合部７４の厚さＥが図３に示す電機子巻線５３の直径Ｄの６０％以下となっている。
　接合部７４において電機子巻線５３の両側に空隙７５が形成されている。断面視で、接合部７４の両側の空隙７５の断面積が、接合部７４における電機子巻線５３の断面積の７０％以下となっている。
　空隙７５は、後で述べる超音波接合工程の終了後に、電機子巻線５３から除去された絶縁被膜５３ｂを収容可能に設けられている。
　整流子片７０との接触部分において、電機子巻線５３の絶縁被膜５３ｂが除去されており、金属導線５３ａとフック部７２とが互いに固相接合されている。
　フック部７２の外側面７２ｂには、周方向に沿って複数の凹凸７２ｃが形成されているが、これについては後で述べる。
　［整流子と電機子巻線との接続方法］
　図５Ａは、整流子片と電機子巻線との接続工程における巻線配置工程の説明図である。図５Ｂは、図５Ａに示す工程に続く超音波接合工程の説明図である。図６は、超音波接合後の整流子片及び電機子巻線を径方向から見た模式図である。なお、説明の便宜上、図５Ａ，５Ｂにおいてアンカー部７３の図示を省略している。
　図５Ａに示すように、整流子片７０の長手方向と交差するように、フック部７２の内側に電機子巻線５３を配置する（巻線配置工程）。なお、この時点で、フック部７２の先端部分は直線部７１に当接していない。フック部７２は、その折り返し部分７２ａの曲率半径Ｒが電機子巻線５３の半径Ｄ／２よりも小さくなるように折り返されている。このため、電機子巻線５３は折り返し部分７２ａの内側面には当接せず、電機子巻線５３は折り返し部分７２ａと所定の間隔をあけて配置される。なお、折り返し部分７２ａの曲率半径Ｒが電機子巻線５３の半径Ｄ／２の６０％以下となるようにするのが好ましい。
　次に、図５Ｂに示すように、ホーン３００をフック部７２の外側面７２ｂに当接させる。さらにホーン３００に所定のパワーの超音波を印加する。超音波の印加と同時に、あるいはそれに先だって、ホーン３００によりフック部７２を直線部７１に向けて押圧する。ホーン３００に超音波が印加されることで、フック部７２と電機子巻線５３との間には、整流子片７０の長手方向、つまり、電機子巻線５３と交差する方向に摩擦が生じる。図５のように、ホーン３００がフック部７２に当たり、ホーン３００からフック部７２へ超音波振動を伝え、フック部７２が振動することで、電機子巻線５３とフック部７２の間で摩擦が生じる。
　これにより、電機子巻線５３のうち、フック部７２に当接した部分では、表面の絶縁被膜５３ｂが除去されて金属導線５３ａが露出する。さらに、金属導線５３ａとフック部７２とが互いに固相接合される（超音波接合工程）。このようにして、整流子片７０と電機子巻線５３とが接続される。
　図６に示すように、超音波接合工程終了後に、フック部７２の外側面７２ｂには、整流子片７０の短手方向に沿って延びる複数の凹凸７２ｃが形成されている。複数の凹凸７２ｃは、整流子片７０の長手方向に所定の間隔をあけて形成されている。
　凹凸７２ｃは、ホーン３００の先端面の形状が転写されたものである。言い換えると、ホーンの先端面３００をこのような凹凸形状とすることで、フック部７２と電機子巻線５３との間で電機子巻線５３と交差する方向に摩擦を生じさせることができる。
　本願発明者等の検討によれば、フック部７２と電機子巻線５３との間では、整流子片７０の短手方向に摩擦を生じさせるよりも整流子片７０の長手方向に摩擦を生じさせるほうが、接合部７４において絶縁被膜５３ｂがより確実に除去されることがわかった。フック部７２と電機子巻線５３との当接面が整流子片７０の短手方向に沿って延びている。これと交差する方向、つまり、整流子片７０の長手方向に摩擦を生じさせることで、当該当接面での摩擦がより強くなるためと考えられる。
　ホーン３００の形状は図５Ｂに示す形状に限られず、他の形状であってもよい。ホーン３００でフック部７２を押圧する際に、整流子片７０が径方向内側に折れ曲がって変形するのを防止するような形状であることが好ましい。電機子巻線５３が押し潰されて断線しないように、ホーン３００の形状はフック部７２が必要以上に折れ曲がらないような形状とするのが好ましい。
　電機子巻線５３は、整流子６０と複数箇所で接続され、その接続個数は、モータ２００の仕様等により適宜決定される。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係る接続構造は、導電性の複数の整流子片７０を含む整流子６０と、巻き回された導線を含む電機子巻線５３との接続構造であって、複数の整流子片７０は、直線部７１と直線部７１の先端が折り返されてなるフック部７２とを少なくとも有している。
　電機子巻線５３はフック部７２に挟み込まれてフック部７２と金属導線５３ａとが接合されており、電機子巻線５３とフック部７２との接合部７４における電機子巻線５３の厚さは、接合部７４以外に位置する電機子巻線５３の直径Ｄの６０％以下である。
　接合部７４において電機子巻線５３の両側には空隙７５が形成されており、断面視で、接合部７４の両側の空隙７５の断面積は接合部７４における電機子巻線５３の断面積の７０％以下である。
　また、導線は、接合部７４において、電機子巻線５３の絶縁被膜５３ｂが除去され、金属導線５３ａとフック部７２とが互いに固相接合されている。
　本実施形態によれば、整流子片７０と電機子巻線５３との接合部７４において、電機子巻線５３の両側に空隙７５が形成されるようにすることで、超音波接合時に除去される絶縁被膜５３ｂが空隙７５に押し出される。このことにより、整流子片７０と金属導線５３ａとの接合界面に絶縁被膜５３ｂが介在するのを防止できる。接合界面での接合面積を確保して、接合部７４での抵抗上昇を抑制できる。したがって、接合部７４の信頼性を担保することができる。空隙７５の断面積を上記のように規定することで、絶縁被膜５３ｂを確実に空隙７５に押し出すことができる。したがって、接合部７４の信頼性を担保することができる。
　接合部７４における電機子巻線５３の厚さを上記のように規定することで、整流子片７０と電機子巻線５３との接合面積を十分に確保できる。
　整流子片７０と電機子巻線５３とが超音波接合されるため、ヒュージングによる接合と比べて、整流子６０または電機子巻線５３に加わる熱負荷を低減できる。このことにより、整流子６０の基体６１が熱的ダメージを受け、ロータ３０及びモータ２００の信頼性が低下するのを抑制できる。電機子巻線５３の線径が長くなっても、整流子６０と確実に接続することができる。
　また、断面視で、直線部７１とフック部７２の先端部分とがなす角度θは１０度以下であることが好ましい。
　このようにすることで、整流子片７０と電機子巻線５３とを確実に接続できるとともに、これらの接合部７４の信頼性を担保することができる。
　また、接合部７４におけるフック部７２の外側面７２ｂには、整流子片７０の短手方向に沿ってかつ整流子片７０の長手方向に所定の間隔をあけて延びる複数の凹凸７２ｃが形成されている。
　このようにすることで、整流子片７０の長手方向、つまり、電機子巻線５３と交差する方向に生じた摩擦により、電機子巻線５３から除去された絶縁被膜５３ｂが確実に空隙７５に押し出される。このため、整流子片７０と金属導線５３ａとの接合界面に絶縁被膜５３ｂが介在するのを防止できる。したがって、接合部７４の信頼性をより高めることができる。
　また、金属導線５３ａと整流子片７０とは互いに材質が異なっていてもよい。
　例えば、モータ２００の製造コストを下げるために、電機子巻線５３の金属導線５３ａを銅または銅系合金ではなく、アルミ系合金で形成する場合がある。一方、整流子片７０はブラシ９０と接触と離間を繰り返すため耐熱性を高める必要があり、アルミに比べて融点の高い銅または銅系合金を用いることが多い。このような場合、アルミの融点と銅の融点とが４００度以上異なるため、整流子片７０と電機子巻線５３とをヒュージングにより接合するのは不可能であった。
　一方、本実施形態によれば、整流子片７０と電機子巻線５３とを超音波接合により接続させる。このため、金属導線５３ａと整流子片７０との融点が大きく異なる場合にも、これらを確実に接合でき、接合部７４の信頼性を高めることができる。
　本実施形態に係るロータ３０は、所定の軸線回りに回転可能に設けられたシャフト４０と、金属導線５３ａと金属導線５３ａを被覆する絶縁被膜５３ｂとを含む電機子巻線５３がそれぞれ巻回された複数の突極５２を有し、シャフト４０の外周面に取り付け固定された電機子５０と、シャフト４０の長手方向に沿って電機子５０と所定の間隔をあけてシャフト４０の外周面に取り付け固定された整流子６０と、を少なくとも備えている。
　整流子６０は、先端にフック部７２が形成された金属導体からなる複数の整流子片７０を少なくとも有し、複数の整流子片７０は整流子６０の外周方向に所定の間隔をあけて設けられており、ロータ３０は電機子巻線５３と少なくとも１つの整流子片７０とが互いに接続されて、前述の接続構造を有している。
　ロータ３０をこのように構成することで、電機子巻線５３と整流子６０とを高信頼性かつ確実に接続できる。このことにより、ロータ３０の信頼性を高めることができる。
　本実施形態に係るモータ２００は、ロータ３０と、ロータ３０の半径方向外側に所定の間隔をあけて設けられたステータ１００と、整流子６０と接触と離間とを周期的に繰り返すように設けられたブラシ９０と、を少なくとも備えている。
　モータ２００をこのように構成することで、電機子巻線５３と整流子６０とを高信頼性かつ確実に接続でき、モータ２００の信頼性を高めることができる。ヒュージングによる接合に比べて、電機子巻線５３の直径Ｄを長くして、電機子電流を大きくできる。このことにより、電機子巻線５３で発生する磁界を高められるため、モータ２００の回転トルクを高められる。
　本開示に係る整流子６０と電機子巻線５３との接続方法は、フック部７２の折り返し部分７２ａと所定の間隔をあけてフック部７２の内側に電機子巻線５３を配置する巻線配置工程と、フック部７２の外側面７２ｂにホーン３００を当接させるとともに、ホーン３００に所定のパワーの超音波を印加しながらホーン３００によりフック部７２を押圧することで、フック部７２の内側で絶縁被膜５３ｂを除去するとともに整流子片７０と金属導線５３ａとを固相接合する超音波接合工程と、を少なくとも備えている。ここで、整流子片７０は金属導体からなり、直線部７１と直線部７１の先端が折り返されてなるフック部７２とを少なくとも有している。
　このようにすることで、フック部７２の内側で電機子巻線５３の両側に空隙７５を形成することができる。このことにより、超音波接合時に絶縁被膜５３ｂを空隙７５に押し出すことができる。よって、整流子片７０と金属導線５３ａとの接合界面に絶縁被膜５３ｂが介在するのを防止して、接合部７４の信頼性を高めることができる。
　巻線配置工程において、フック部７２の折り返し部分７２ａの曲率半径Ｒは電機子巻線５３の半径Ｄ／２よりも小さいことが好ましい。折り返し部分７２ａの曲率半径Ｒが電機子巻線５３の半径Ｄ／２の６０％以下となるようにするのがより好ましい。
　このようにすることで、フック部７２の内側で電機子巻線５３の位置決めを特段行うことなく、フック部７２の折り返し部分７２ａと電機子巻線５３との間に確実に空隙７５を形成することができる。また、特許文献１に開示されるように、フック部７２の構造を複雑にする必要がなく、整流子６０，ひいてはモータ２００の製造コストが増加するのを抑制できる。
　また、治具や計測器等を用いることなく、フック部７２の内側で電機子巻線５３を自動的に位置決めできるため、超音波接合工程において、ホーン３００を簡便かつ確実に電機子巻線５３と整流子片７０との当接部分に押し当てることができる。このことにより、電機子巻線５３と整流子片７０とを確実に接続することができる。また、モータ２００の製造コストが上昇するのを抑制できる。
　（その他の実施形態）
　金属導線５３ａの断面は円形に限定されず、楕円形、四角形あるいはそれ以上の多角形であってもよい。
　電機子巻線５３に設けられた絶縁被膜５３ｂは１層構造に限られず、２層以上の構造であってもよい。
　モータ２００を構成する各部品のフレーム１０内の配置は図１に示す位置に特に限定されない。例えば、軸受１１１がフレーム１０の内部に収容されていてもよい。
　本開示の整流子と巻線との接続構造は、巻線に設けられた絶縁被膜が整流子と巻線との接合部に介在するのを防止でき、整流子と巻線とを確実に接続できるとともに、接合部の信頼性を担保できるため、車載用途または産業用途で用いられるモータに適用する上で有用である。
１０　　フレーム
２１　　基部
２２　　貫通孔
２３　　ブラシ保持部
２４　　軸受保持部
３０　　ロータ
４０　　シャフト
５０　　電機子
５１　　電機子コア
５２　　突極
５３　　電機子巻線
５３ａ　　金属導線
５３ｂ　　絶縁被膜
６０　　整流子
６１　　基体
６２　　金属管
７０　　整流子片
７１　　直線部
７２　　フック部
７２ａ　　折り返し部分
７２ｂ　　外側面
７２ｃ　　凹凸
７３　　アンカー部
７４　　接合部
７５　　空隙
８０　　インシュレータ
９０　　ブラシ
１００　　ステータ
１０１　　永久磁石
１１１，１１２　　軸受
２００　　モータ
３００　　ホーン

Claims (9)

  1. 導電性の複数の整流子片を含む整流子と、巻き回された導線を含む巻線との接続構造であって、
    前記整流子片は、
    　　直線部と、
    　　前記直線部の先端が折り返されてなるフック部と、
    を少なくとも有しており、
    前記巻線は、前記フック部に挟み込まれて前記フック部と前記導線とが接合されており、
    前記巻線と前記フック部との接合部における前記巻線の厚さは、前記接合部以外に位置する前記巻線の直径の６０％以下であり、
    前記接合部において前記巻線の両側には空隙が形成されており、
    前記接合部の両側の前記空隙の断面積は前記接合部における前記巻線の断面積の７０％以下である整流子と巻線との接続構造。
  2. 前記接合部における前記フック部の外側面には、前記整流子片の短手方向に沿ってかつ前記整流子片の長手方向に所定の間隔をあけて延びる複数の凹凸が形成されている請求項１に記載の整流子と巻線との接続構造。
  3. 前記直線部と前記フック部の先端部分とがなす角度は、断面視で１０度以下である請求項１または２に記載の整流子と巻線との接続構造。
  4. 前記導線は、巻き回された金属導線と、前記金属導線を被覆する絶縁被膜とを含み、
    前記導線は、前記接合部において、前記絶縁被膜が除去され、前記金属導線と前記フック部とが互いに固相接合されている請求項１～３のいずれか１項に記載の整流子と巻線との接続構造。
  5. 前記導線は、巻き回された金属導線を含み、
    前記金属導線の材質は、前記整流子片の材質と異なる請求項１～３のいずれか１項に記載の整流子と巻線との接続構造。
  6. モータのロータであって、
    所定の軸線回りに回転可能に設けられたシャフトと、
    金属導線と前記金属導線を被覆する絶縁被膜とを含む前記巻線がそれぞれ巻回された複数の突極を有し、前記シャフトの外周面に取り付け固定された電機子と、
    前記シャフトの長手方向に沿って前記電機子と所定の間隔をあけて前記シャフトの外周面に取り付け固定された整流子と、を少なくとも備え、
    前記整流子は、先端に前記フック部が形成された金属導体からなる複数の整流子片を少なくとも有し、前記複数の整流子片は前記整流子の外周方向に所定の間隔をあけて設けられており、
    前記ロータは、前記巻線と少なくとも１つの前記整流子片とが互いに接続されて、請求項１～５のいずれか１項に記載の接続構造を有しているロータ。
  7. 請求項６に記載のロータと、
    前記ロータの半径方向外側に所定の間隔をあけて設けられたステータと、
    前記整流子と接触と離間とを周期的に繰り返すように設けられたブラシと、を少なくとも備えたモータ。
  8. 整流子片を有する整流子と、金属導線と前記金属導線を被覆する絶縁被膜とを含む巻線との接続方法であって、
    前記整流子片は金属導体からなり、直線部と前記直線部の先端が折り返されてなるフック部とを少なくとも有しており、
    前記フック部の折り返し部分と所定の間隔をあけて前記フック部の内側に前記巻線を配置する巻線配置工程と、
    前記フック部の外側面にホーンを当接させるとともに、前記ホーンに所定のパワーの超音波を印加しながら前記ホーンにより前記フック部を押圧することで、前記フック部の内側で前記絶縁被膜を除去するとともに前記整流子片と前記金属導線とを固相接合する超音波接合工程と、を少なくとも備え、
    前記巻線配置工程において、前記フック部の前記折り返し部分の曲率半径は前記巻線の半径よりも小さい整流子と巻線との接続方法。
  9. 前記フック部の前記折り返し部分の前記曲率半径は前記巻線の前記半径の６０％以下である請求項８に記載の整流子と巻線との接続方法。
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