(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状に形成した整流子部および該整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子片を円筒状の絶縁基体の外周面に対して、各整流子片間にスリットを設けて配置すると共に、前記ライザ部側の外周にリング状のワッシャを嵌入して、前記整流子片を前記絶縁基体に固定してなる整流子ユニットにおいて、前記絶縁基体には、上記スリットから前記絶縁基体の外周側に連通する排出通路を形成したことを特徴とする整流子ユニット。
【請求項２】
絶縁基体の基端側には、ワッシャを載置するフランジ部を設け、該フランジ部の外周側に各スリットと連通する複数の排出通路の開口を各々形成したことを特徴とする請求項１に記載の整流子ユニット。
【請求項３】
絶縁基体の円筒部外周面には、各スリットと対応する位置に整流子部の外周面より低い突堤状の凸部を膨出形成すると共に、該凸部の外周面とワッシャの内周面との間の空隙部から前記絶縁基体の外周側に通ずる排出通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の整流子ユニット。
【請求項４】
絶縁基体の円筒部外周面に膨出した凸部の軸方向寸法をワッシャの軸方向寸法よりも大きくしたことを特徴とする請求項３に記載の整流子ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型モータ等の回転電機に取り付けられる整流子ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型モータは、音響・映像機器や光学精密機器など様々な分野で広く使用されており、近年、軽量薄型化、高性能化が進んでいる。小型モータは、ケーシングの内部に永久磁石が装着され、軸受によって回転自在に支持された回転子が前記永久磁石に対向して配設されている。回転子には整流子片を有する整流子ユニットが設けられており、ケーシング内に設置された刷子が整流子ユニットと摺接することにより回転子の電機子巻線に給電している。
【０００３】
整流子ユニットには、熱硬化性樹脂により全体を一体化したモールド式と、絶縁部分に熱可塑性樹脂を用いた組立式との２種類に大別されるが、電流や発熱量が比較的少ない小型モータには、組立式整流子ユニットが多く用いられている。
【０００４】
図６は従来の組立式の整流子ユニットを示す分解斜視図で、図７はその一部分の断面を示す部分断面図である。この整流子ユニットは、円筒部１１の一端にフランジ部１２が形成された絶縁基体１０と、この絶縁基体１０に取り付けられた導電性金属からなる３個の整流子片２０と、整流子片２０の外周に嵌入されて整流子片２０を絶縁基体１０の外周面に押圧し、両者を一体的に固定する絶縁ワッシャ３０とを備えている。上記整流子片２０は、円弧状に湾曲形成され、刷子４０と摺接する整流子部２１と、この整流子部２１の一端側から放射状に連設したライザ部２２とを有している。このライザ部２２には、図示しない電機子巻線の端部が接続される。このような構造において、複数の整流子片２０を絶縁基体１０の外周面に固定する手段は、絶縁ワッシャ３０の押圧力に依存している。
【０００５】
隣接する各整流子片２０の間には、所定の幅Ｓを有するスリット２３が設けられ、電機子巻線に対する通電の切替タイミングを決定するうえで重要な役割を担っている。従って、このスリット２３の幅Ｓが不均一の場合は、モータの回転特性に悪影響を及ぼすことになる。そこで、図６に示す絶縁基体１０は、フランジ部１２に位置決め溝１３が設けられ、この位置決め溝１３にライザ部２２を係合させることにより整流子片２０を位置決めしている。
【０００６】
また、スリット２３は、モータの回転を維持するために、隣接する整流子片２０同士を絶縁状態に確保する必要がある。ところが、整流子片２０と刷子４０とが長時間にわたって摺動すると、摩耗粉がスリット２３内に蓄積され、整流子片２０同士を短絡させる虞れがある。そこで、従来の組立式整流子ユニットにおいては、絶縁基体１０の円筒部１１の外周面のスリット２３と対応する位置に凹溝１９を設け、摩耗粉をこの凹溝１９内に蓄積させて整流子片２０同士の短絡を回避する手段が採用されていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スリット２３と対応する位置に凹溝１９を設けた場合、スリット２３を直接利用して、その幅Ｓを均一に規制することができないので、整流子ユニットをモータに組み込む時やライザ部２２に電機子巻線を半田付けする際等に各整流子片２０の上端部が左右に倒れて、スリット２３の幅Ｓが不均一になる虞れがある。特に、通電の切替効率を高めてトルクを増大させるモータの場合には、整流子片２０の数を増やすことから、各整流子片２０の円弧の開角度が小さくなる。このため、絶縁基体１０との接触面積が減少し、より一層整流子片の上端部が倒れ易くなって、スリット２３の幅Ｓが不均一となる。その結果、整流子ユニットとしての真円度が悪化し、モータの回転特性に悪影響を及ぼしてしまう問題がある。
【０００８】
また、整流子片２０の外周に絶縁ワッシャ３０を嵌め込んで整流子片２０と絶縁基体１０とを密着固定した場合、図７に示すように、絶縁ワッシャ３０の内周面と円筒部１１との間に１箇所のみの開口を有する空隙部Ｇが生じてしまう。そして、整流子片２０と刷子４０とが摺動する際に生じる摩耗粉がこの空隙部Ｇ内に徐々に蓄積され、やがては摩耗粉によって整流子片２０同士が短絡してしまうという問題もある。
【０００９】
以上のような実状に鑑みて、本発明は、整流子片の倒れを防止してスリットの幅を均一にするとともに、隣接する整流子片同士の絶縁を確実に図ることができる整流子ユニットを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明における請求項１に係る発明は、円弧状に形成した整流子部および該整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子片を円筒状の絶縁基体の外周面に対して、各整流子片間にスリットを設けて配置すると共に、前記ライザ部側の外周にリング状のワッシャを嵌入して、前記整流子片を前記絶縁基体に固定してなる整流子ユニットにおいて、前記絶縁基体には、上記スリットから前記絶縁基体の外周側に連通する排出通路を形成したことを特徴としている。
【００１１】
本発明は、複数の整流子片間に各々設けたスリットから前記絶縁基体の外周側に連通する排出通路を形成したので、摩耗粉がスリット内や空隙部に蓄積されることなく、排出通路を経由して整流子ユニットの外周側に排出される。その結果、隣接する整流子片同士の絶縁を確実に図ることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１において、絶縁基体の基端側には、ワッシャを載置するフランジ部を設け、該フランジ部の外周側に各スリットと連通する複数の排出通路の開口を各々形成したことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、整流子片と刷子とが摺接する摺接点とは反対側のフランジ部の外周側から外方に摩耗粉が排出され、摺接点に摩耗粉が到達するとを防止でき、整流子片同士の絶縁を確実にすることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１において、絶縁基体の円筒部外周面には、各スリットと対応する位置に整流子部の外周面より低い突堤状の凸部を膨出形成すると共に、該凸部の外周面とワッシャの内周面との間の空隙部から前記絶縁基体の外周側に通ずる排出通路を形成したことを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、整流子片の外周面よりも低い突堤状の凸部を円筒部に膨出形成したので、上記効果に加えて、隣接する整流子片同士のスリットの幅を凸部により均一に規制できるとともに、ワッシャを嵌入した際、ワッシャの内周面が凸部に接触することなく整流子片のみを押圧し、整流子片と絶縁基体との密着性を高めることができる。さらに、凸部の外周面とワッシャの内周面との間の空隙部から前記絶縁基体の外周側に通ずる排出通路から外方に摩耗粉が排出され、摺接点に摩耗粉が到達するとを防止できる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項３において、絶縁基体の円筒部外周面に膨出した凸部の軸方向寸法を、ワッシャの軸方向寸法よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、請求項３の効果に加えて、隣接する整流子片同士のスリットの幅が軸方向の長いスパンにわたって規制されるので、整流子片の周方向への倒れを未然に防止し、スリットの幅をより一層均一に確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明を適用した整流子ユニットの実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る整流子ユニットの分解斜視図、図２は整流子ユニットを組み立てた後の平面図、図３は図２におけるＡ−Ａ’断面図、図４は図３の要部拡大図である。なお、本形態の整流子ユニットは、図６を用いて説明した従来の整流子ユニットと基本的な構成が共通するので、機能が共通する部分については同一の符号を付してある。
【００２０】
図１乃至図４に示すように、整流子ユニットは、円筒状に形成した熱可塑性樹脂などの絶縁材料からなる絶縁基体１０と、導電性金属からなり、絶縁基体１０の外周に取り付けられた複数個の整流子片２０と、これらの整流子片２０の外周に圧入的に嵌入することにより、整流子片２０を絶縁基体１０の外周面に押圧して両者を密着固定せしめる絶縁性のワッシャ３０とによって構成されている。当該実施形態の整流子ユニットは、４磁極６スロット構造のモータに適用されるものであって、６個の整流子片２０が使用されている。尚、ワッシャ３０は、合成樹脂等の電気的絶縁体からなる絶縁ワッシャ、或いは、通電切替時に発生する火花を消去するためのリング状に形成したバリスタ素子であっても良い。
【００２１】
整流子片２０は、刷子４０と摺接する円弧状に形成された整流子部２１と、この整流子部２１の一端側から半径方向外側に向けて屈曲形成されたライザ部２２とを有している。この整流子ユニットに使用される整流子片２０の素材は、銅を基材とし、刷子４０と摺接する整流子部２１にＡｇ−Ｃｕ6 などの薄い接点材料を埋め込んだクラッド材が用いられている。さらに、整流子片２０は、絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に合った曲率半径を有し、絶縁基体１０に取り付けたとき、その先端部が絶縁基体１０の端面１１ａとほぼ一致する軸方向寸法と、所定のスリット２３の幅Ｓが形成される周方向の寸法に設定されている。なお、ライザ部２２には図示しない電機子巻線が接続される。
【００２２】
絶縁基体１０は、円筒部１１とその基端側に円筒部１１よりも大径のフランジ部１２とが一体的に成形され、中央の貫通孔１５には図示しないモータ等の回転軸が嵌入される。フランジ部１２の端面には整流子片２０のライザ部２２に係合する６箇所の位置決め溝１３が放射状に等間隔で形成されている。また、位置決め溝１３よりも内側で円筒部１１との付け根の部分には整流子片２０の下端部２４を受け入れるための円弧状溝１７が各位置決め溝１３と繋がって形成されている。これらの円弧状溝１７は、円筒部１１の外周面から半径方向外側に膨出した突堤状の凸部１６によって周方向に隔てられている。
【００２３】
凸部１６は、周方向に約６０°毎の等間隔で６箇所形成されていて、それぞれの両側面に整流子部２１の側面が当接することにより、スロット２３の幅Ｓを一定に保つように機能している。
【００２４】
また、図２に示すように、円筒部１１の外周面に設けられた凸部１６は、整流子部２１の外周面よりも寸法Ｔだけ半径方向に低く形成されている。即ち、凸部１６の半径方向への膨出寸法が整流子片２０の板厚より短く設定されている。これは、６箇所の凸部１６によって形成される外接円の半径を、６個の整流子片２０が成す円の半径よりも寸法Ｔだけ小さく設定したことになる。この寸法Ｔは、整流子片２０の板厚の１／３乃至１／２程度が好ましい。因みに、本実施形態において、整流子片２０が成す円の半径を１．１ｍｍ、整流子部２１の板厚を２１０μｍとしたとき、寸法Ｔは７０μｍ程度に構成されている。
【００２５】
前述のように、整流子片２０を絶縁基体１０に密着固定する手段は、ワッシャ３０による押圧力に依存しているが、ワッシャ３０の内周面に凸部１６が接触すると、その押圧力を低下させてしまう。このため、凸部１６を整流子片２０の板厚よりも寸法Ｔだけ半径方向に低く形成することによって、絶縁ワッシャ３０と凸部１６との接触を回避できるので、整流子片２０と絶縁基体１０との密着性を高めることができる。
【００２６】
なお、凸部１６は、図３，図４に示すように、ワッシャ３０がフランジ部１２の端面に当接した際のワッシャ３０の反フランジ部側端面３１よりも軸方向に延出している。こうすることにより、スリット２３の幅Ｓが軸方向に長いスパンにわたって規制され、整流子片２０が周方向に倒れることを確実に防止している。
【００２７】
また、本発明の特徴的な構成として、図１に示すように、絶縁基体１０のフランジ部１２には、凸部１６と半径方向に対応する位置に凹状に形成された排出通路１８が６箇所設けられている。この排出通路１８は、ワッシャ３０を整流子片２０の外周に嵌入してフランジ部１２に当接させたとき、ワッシャ３０の内周面３２と凸部１６の外周面１６ａとの間の空隙部Ｇ及びスリット２３に連通して、絶縁基体１０のフランジ部１３の外周側に通じている。したがって、排出通路１８は刷子４０および整流子片２０の接点側と反接点側とを連絡することになり、摩耗粉が蓄積する閉塞スペースを開放している。このような構成を設けたことにより、接点側から摩耗粉が排出通路１８に侵入してきたとしても、摩耗粉は当該排出通路１８を通って反接点側に排出され、摩耗粉が蓄積することを防止でき、整流子片２０同士の絶縁を確実に図ることができる。
【００２８】
いま、絶縁基体１０の位置決め溝１３と円弧状溝１７にそれぞれ整流子片２０のライザ部２２と下端部２４を装着した後、ワッシャ３０を整流子部２１の外周面に沿って嵌入する。ワッシャ３０の内径寸法は、複数の円弧状の整流子部２１が成す円の外径寸法とほぼ等しく設定されているので、ワッシャ３０をフランジ部１２の端面に当接する位置まで嵌入すると、整流子片２０が中心に向けて押圧されて位置決めされるとともに、スリット２３の幅Ｓが凸部１６によって均一化される。この結果、６個の整流子片２０は絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に対して周方向に６０°の等角度で均等に配置され、整流子ユニットが完成する。
【００２９】
このとき、絶縁基体１０には、スリット２３と連通して整流子ユニット外部に摩耗粉を排出可能な排出通路１８が形成されているので、刷子４０と整流子片２０とが摺接する際に生じる摩耗粉は、スリット２３や空隙部Ｇ内に蓄積されることなく、排出通路１８を経由して整流子ユニットの外部に排出される。したがって、摩耗粉によって隣接する整流子片２０同士が短絡することがなく、各々の整流子片２０を確実に絶縁することができる。
【００３０】
図１及び図２に示した実施形態は、絶縁基体１０の外周に６個の整流子片２０を配置した整流子ユニットに本発明を適用したものである。整流子片２０の数を増やすことにより通電の切替効率が高まり、３個の整流子片を用いた回転電機と比較してトルクの増大を図ることができる。逆に、同等のトルクを得る場合は、整流子片２０の数を増やすことにより、回転電機の体格を小型化することができる。
【００３１】
次に、図５に基づいて本発明にかかる他の実施形態を説明する。なお、構造を明確にするために、図５ではワッシャ３０の一部を切り欠いて示してある。図５において、整流子ユニットは、円筒状の絶縁基体１０と、この絶縁基体１０の外周に取り付けられた整流子部２１およびライザ部２２を備えた３個の整流子片２０と、整流子片２０の外周に嵌入されたリング状のワッシャ３０とから構成されている。図１に示した実施形態では、隣接する整流子片２０間に形成されるスリット２３と対応する位置には、絶縁基体１０の外周面から膨出した凸部１６が設けられていたが、本実施形態では、絶縁基体１０の外周面に凸部１６は存在しない。すなわち、絶縁基体１０の円筒部の外周面は曲率が変化しない正円形状を成していて、整流子片２０は、絶縁基体１０のフランジ部１２に形成された位置決め溝１３にライザ部２２を係合することにより、位置決めされている。
【００３２】
本実施形態においても、前述の実施形態と同様に、絶縁基体１０にはスリット２３と連通する排出通路１８が設けられている。したがって、刷子と整流子片２０とが摺動することによって生じる摩耗粉がスリット２３内に蓄積されることなく、排出通路１８を通って整流子ユニット外部に排出される。その結果、整流子片２０同士の絶縁を確実に図ることができる。
【００３３】
なお、本発明は、３個もしくは６個の整流子片２０から構成される整流子ユニット以外の整流子ユニットにも適用できることは言うまでもない。
【００３４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、図１に示した実施形態では、絶縁基体１０の円筒部１１に膨出形成した凸部１６はワッシャ３０の厚さよりも軸方向に大きく延出していたが、凸部１６の軸方向寸法を整流子部２１と刷子との摺接点に到達する範囲まで延出してもよい。かかる構成により、隣接する整流子部２１同士のスリット２３の幅Ｓを確実に均一化でき、組立作業性も向上する。
【００３５】
また、上記構成とは逆に、凸部１６の軸方向寸法をワッシャ３０の厚さよりも軸方向に小さくしても、整流子部２１同士の絶縁を図る効果は同等である。
【００３６】
さらに、スリット２３と対応する絶縁基体１０の外周面に凹溝を設け、この凹溝と排出通路１８とを連通して形成してもよい。但し、この場合、位置決め溝１３等により整流子片２０の位置決めを正確に行う必要がある。
【００３７】
さらにまた、上記実施形態において、排出通路１８はスリット２３の幅Ｓと同幅に形成されているが、排出通路１８の幅はスリット２３の幅Ｓと異なっていても差し支えない。
【００３８】
また、排出通路１８は絶縁基体１０のフランジ部１２の外周側に開口を有する形態のほか、絶縁基体１０の反接点側の端面に開口を形成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数の整流子片間に各々設けたスリットから前記絶縁基体の外周側に連通する排出通路を形成したので、摩耗粉がスリットや空隙部内に蓄積されることなく、排出通路を経由して整流子ユニットの外周側に排出される。その結果、隣接する整流子片同士の絶縁を確実に図ることができる。
【００４０】
また、本発明によれば、排出通路がフランジ部の外周側に開口しているので、整流子片と刷子とが摺接する摺接点とは反対側のフランジ部の外周側から外方に摩耗粉が排出され、摺接点に摩耗粉が到達するとを防止でき、整流子片同士の絶縁を確実に確保できる。
【００４１】
さらに、本発明によれば、絶縁基体の円筒部には、スリットと対応する位置に整流子片の外周面よりも低い突堤状の凸部を膨出形成したので、上記効果に加えて、隣接する整流子片同士のスリットの幅を凸部によって均一に規制できる。同時に、ワッシャを嵌入した際、ワッシャの内周面が凸部に接触することなく整流子片のみを押圧するので整流子片と絶縁基体との密着性を高めることができる。さらに、凸部の外周面とワッシャの内周面との間の空隙部から前記絶縁基体の外周側に通ずる排出通路から外方に摩耗粉が排出され、摺接点に摩耗粉が到達するとを防止できる。
【００４２】
さらにまた、本発明によれば、凸部の軸方向寸法をワッシャの軸方向寸法よりも大きくしたので、隣接する整流子片同士のスリットの幅が軸方向の長いスパンにわたって規制される。その結果、整流子片の周方向への倒れを未然に防止し、スリットの幅がより一層均一に確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る整流子ユニットの分解斜視図である。
【図２】同上の整流子ユニットを組み立てた後の平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図４】図３における要部拡大図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る整流子ユニットの斜視図である。
【図６】従来の整流子ユニットの分解斜視図である。
【図７】従来の整流子ユニットの部分断面図である。
【符号の説明】
１０    絶縁基体
１１    円筒部
１２    フランジ部
１３    位置決め溝
１６    凸部
１８    排出通路
２０    整流子片
２１    整流子部
２２    ライザ部
２３    スリット
３０    ワッシャ
４０    刷子
Ｓ      スリットの幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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