(57)【要約】 【課題】結線作業に何ら支障を招くことなく、渡り線の実質的な遊び代を長く確保して、渡り線の断線防止をより一層図ることができる有用なモータを得ることができる製造方法を提供する。【解決手段】整流子３０の絶縁体３２には整流子片３３の端子片３５が位置する部位（電機子側端）の外周に環状の面取り部３７を形成しておき、渡り線２４と整流子片３３の端子片（結線用爪部）３５とを電気的接続した後に、この環状に形成された電気的接続部３６をシャフト１１に向けて折曲し縮径することで渡り線２４に弛みを持たせる弛緩工程を実施する。これによって、結線作業に何ら支障を招くことなく、渡り線２４に充分な長さの遊び代を確保することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸（１１）上に軸方向に離隔して装着された電機子（２０）と整流子（３０）とを備え、前記整流子（３０）には絶縁体（３２）の外周に複数の整流子片（３３）が周方向に互いに電気的絶縁して配置されており、この複数の各整流子片（３３）に前記電機子（２０）の巻線体（２２）を結線するにあたり、前記巻線体（２２）から前記整流子（３０）側に導出された渡り線（２４）を前記各整流子片（３３）の前記電機子（２０）側端に形成された結線用の爪部（３５）に電気的接続するモータ（１）の製造方法であって、
前記渡り線（２４）の端を前記各整流子片（３３）の前記爪部（３５）に所定の張力で係留固定することにより前記巻線体（２２）と前記各整流子片（３３）との複数の電気的接続部（３６）を前記回転軸（１１）の周りに環状に形成する結線工程と、
この環状に形成された前記電気的接続部（３６）を前記回転軸（１１）に向けて折曲し縮径することで前記渡り線（２４）に弛みを持たせる弛緩工程と、
を備えることを特徴とするモータの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモータの製造方法において、
前記整流子（２０）は、前記絶縁体（３２）の前記電機子（２０）側端の外周に環状の面取り部（３７）を有しており、
前記弛緩工程では、環状に形成された前記電気的接続部（３６）を前記面取り部（３７）に沿って折曲し縮径することを特徴とするモータの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のモータの製造方法において、
前記結線工程では、前記爪部（３５）をあらかじめ拡径方向に折曲しておくことで、前記絶縁体（３２）の前記電機子（２０）側端の外周面より浮かせて前記電気的接続部（３６）を形成し、
前記弛緩工程では、環状に形成された前記電気的接続部（３６）を前記絶縁体（３２）に対して前記電機子（２０）側端の外周面に当接するまで折曲することによって縮径することを特徴とするモータの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のモータの製造方法において、
前記結線工程は、前記渡り線（２４）の端を前記爪部（３５）に挟み込む第１工程と、この挟み込んだ部分をヒュージングにより加熱圧着して前記電気的接続部（３６）を形成する第２工程とを備えており、
前記第２工程におけるヒュージングの加圧力を利用して前記弛緩工程を実施することを特徴とするモータの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のモータの製造方法において、
前記各整流子片（３３）には、前記爪部（３５）の根元部分に薄肉部（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）が設けられており、
前記弛緩工程では、前記薄肉部（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）を折曲して環状に形成された前記電気的接続部（３６）を縮径することを特徴とするモータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車の電子スロットル装置等の駆動装置のごとく、振動、衝撃等の荷重が印加される過酷な環境条件下で使用されるモータに関し、さらに詳しくは、電機子と整流子との結線部分に断線が生じないようにするためのモータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
従来よりこの種のモータとしては、回転軸上に軸方向に離隔して装着された電機子と整流子とを備え、整流子には絶縁体の外周に複数の整流子片が周方向に互いに電気的絶縁して配置されており、この複数の各整流子片に電機子の巻線体を結線するにあたり、各整流子片に設けられた結線用爪部に電機子の巻線体からの渡り線を巻き付けてヒュージングにより電気的接続する構成が、基本的構造として専ら採用されている。
【０００３】
そして、とりわけ、自動車の電子スロットル装置のごとく、振動、衝撃等の荷重が印加される過酷な環境条件下で使用されるモータにあっては、振動や衝撃によって渡り線が断線するのを防ぐことが肝要とされ、種々な断線防止対策が施されて実用に供されている。
その代表的な対策例として、スペースを大きくすることなく、断線防止を図る手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載された手段は、各整流子片に設けられた結線用爪部の構造を工夫して、この爪部に渡り線の端を圧着固定する被圧着部（ヒュージング部分）と圧着固定しない被保持部とを形成することにより、振動や衝撃による渡り線への引張り応力が被保持部にて吸収されるようにし、被圧着部付近での応力集中を回避して渡り線の断線を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２９３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
〔従来技術の問題点〕
ところが、上記対策例を含め、これまでの断線防止施策では、ますます過酷となる環境条件下での使用に対し必ずしも充分な断線防止機能を発揮できていないという実用面での問題点を抱えている。
【０００６】
本発明者らは、かかる問題を究明すべく、種々の実験・研究を重ねた結果、渡り線の断線が回転軸（以下、単に「シャフト」とも呼ぶ。）に生じる予想外の撓みに大きく起因していることが判明した。つまり、模式的に示す図６に基づいて概説すると、電機子２０および整流子３０を同一軸線上に備え、モータの中心に位置するシャフト１１は、通常時には両端が一対の軸受１４、１５にて支持され回転している（図６（ａ）参照）が、モータに振動、衝撃等の荷重Ｇが印加された場合、両端側の軸受１４、１５を支点として弓なり状に撓む事象が生じる（図６（ｂ）参照）。このシャフト１１の撓み分（撓み量）Ｓに応じて、渡り線２４が電気的接続部（ヒュージング部）３６を支点として引っ張られることは勿論周知されていたが、本発明者らの探究によれば、使用される環境条件下によっては、このシャフト１１の撓み量Ｓが相当量に及ぶことがあり、かかる撓みが繰り返される結果、渡り線２４の電気的接続部３６付近に矢印Ｒのごとき過度の引張り応力が発生して、渡り線２４が断線に至ることが明らかになった。なお、渡り線２４の長さにはシャフト１１の撓み分Ｓを考慮した余裕長、所謂「遊び代（しろ）」を採用するのが慣用的な設計手法となっているものの、結線作業面から自ずと許容長さに制約があるため、上記対策例のごとき断線防止施策の追加が余儀なくされているが、かかる追加手段では渡り線２４の遊び代をさほど稼ぐことができず、上記撓み分Ｓを充分に吸収しきれないことから、必ずしも充分な断線防止機能を発揮できていないのが実状であった。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、結線作業に何ら支障を招くことなく、渡り線の実質的な遊び代を長く確保して、渡り線の断線防止をより一層図ることができる有用なモータを得ることができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明は、回転軸上に軸方向に離隔して装着された電機子と整流子とを備え、整流子には絶縁体の外周に複数の整流子片が周方向に互いに電気的絶縁して配置されており、この複数の各整流子片に電機子の巻線体を結線するにあたり、巻線体から整流子側に導出された渡り線を各整流子片の電機子側端に形成された結線用の爪部に電気的接続するモータの製造方法を基本としている。そして、渡り線の端を各整流子片の爪部に所定の張力で係留固定することにより巻線体と各整流子片との電気的接続部を回転軸の周りに環状に形成する結線工程と、この環状に形成された電気的接続部を回転軸に向けて折曲し縮径することで渡り線に弛みを持たせる弛緩工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、結線工程では渡り線を所定の張力で各整流子片の爪部に係留固定することができるため、渡り線が必要以上に弛んで結線作業がやりにくくなる、電気的接続に不良が生じる等の問題を一切招くことがなく、その後（結線後）の弛緩工程で渡り線に充分な弛みを持たせ、渡り線の遊び代を実質的に長く確保することができる。
したがって、結線作業に何ら支障を招くことなく、渡り線の実質的な遊び代を長く確保して、過酷な環境条件下で使用される場合においても渡り線の断線防止を的確に図ることができる有用なモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の製造方法を適用するモータの全体構成を簡略的に示す縦断面図である（実施例１）。
【図２】図１に示すモータの回転子の斜視図である（実施例１）。
【図３】本発明の製造方法の一実施形態における結線工程および弛緩工程の説明に供するもので、（ａ）は渡り線と整流子との結線部分（電気的接続部分）の拡大平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であって、ヒュージング前およびヒュージング後におけるそれぞれの状態を示すものである（実施例１）。
【図４】本発明の製造方法の別の実施形態における結線工程および弛緩工程の説明に供するもので、（ａ）および（ｂ）は結線部分のヒュージング前およびヒュージング後におけるそれぞれの状態を示す断面図である（実施例２）。
【図５】本発明の製造方法における３つの変形例の説明に供するもので、（ａ）は変形例１の結線部分の平面図、（ｂ）および（ｃ）は変形例２および３の結線部分のヒュージング前における状態を示す断面図である。
【図６】渡り線が断線するメカニズムの説明に供するもので、（ａ）および（ｂ）は通常時および荷重印加時における回転子の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に示す２つの実施例および３つの変形例にしたがって詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
各実施例および変形例は、本発明の製造方法を適用するモータの代表例として、自動車用電子スロットル装置等の各種駆動装置として好適に使用することができるモータへの適用例を示しており、以下の説明では、まず、モータの基本構成を概説したのち、本発明の各実施例および変形例における特徴点および作用効果について順次説明する。
なお、各実施例および変形例において、同一または均等部分には、同一符号を付し、重複説明を省略することとする。
【００１３】
［実施例１］
まず、モータの基本構成を図１および図２に基づいて説明する。
【００１４】
本実施形態に係るモータ１は、電機子側が回転子１０Ａをなし、界磁（磁石）側が固定子１０Ｂをなす直流モータである。
回転子１０Ａは、モータ１の出力軸となるシャフト（回転軸）１１上に軸方向に離隔して装着された電機子２０および整流子３０を備えており、一方、固定子１０Ｂは、電機子２０の外周を囲むように配設された磁石１２と、この磁石１２を内部に収納しかつ磁路を形成する有底円筒状のヨークハウジング１３を備えている。そして、周辺のモータ構成要素としては、シャフト１１の両端を回転可能に支承する一対の軸受１４、１５と、整流子３０に摺接するブラシ装置１６と、ヨークハウジング１３の整流子３０側の開口端を閉塞するエンドプレート１７などを備えている。
【００１５】
電機子２０は、シャフト１１上に整流子３０と隣接して固定されていて、シャフト１１の径方向に突出する複数のスロットを有する電機子コア２１に所定の巻式にて巻線体２２が巻回されている。なお、本例の電機子コア２１は、巻線体２２との絶縁を良好とするために、巻線体２２側の表面に樹脂などにより形成されたインシュレータ２３が装着されているが、インシュレータ２３を省略した構成とすることも可能である。また、巻線体２２は、整流子３０側に導出された複数の渡り線２４によって整流子３０との必要な結線がなされる。
【００１６】
整流子３０は、図３にも示すように、シャフト１１を圧入固定するための貫通孔３１を有する円筒状絶縁体３２の外周に、複数の整流子片（整流用セグメント）３３を配設して形成されている。複数の整流子片３３は、シャフト１１の軸方向に伸びる溝（スリット）３４によって、周方向に隣接する整流子片３３同士が互いに電気的に絶縁されている。
整流子３０の絶縁体３２は例えばフェノール樹脂のごとき熱硬化樹脂により形成され、整流子片３３は例えば銅のごとき導電性の金属により形成されている。
このような整流子３０は、例えば、円筒形状の金属部材（銅管）の内周側に熱硬化樹脂を注入して中心に貫通孔３１が形成された一体成型品を成形し、貫通孔３１にシャフト１１を圧入固定した後に外周側の金属部材に対して整流子片形成用の研削加工を施し、軸方向に刻設する溝３４により複数の整流子片３３を分離形成することによって製造することができる。なお、シャフト１１に一体成型品を圧入固定する前に溝３４を形成しても良い。また、一体成型品でなく、絶縁体３２と複数の整流子片３３とを組み立てて製造しても良い。
【００１７】
複数の整流子片３３は、主としてエンドプレート１７側の外周面が、ブラシ装置１６のブラシが摺接する摺接面となっている。そして、各整流子片３３の電機子２０側には、巻線体２２の渡り線２４と電気的に接続するための結線用爪部をなす端子片３５が設けられている。
この端子片３５は、整流子片３３の一端側を整流子片３３の幅よりも細くして薄板状に形成されている。しかも、この端子片３５は、整流子片３３の外周側に向けて屈曲され折り返されて略Ｕ字形のフック状に形成されている。このように端子片３５がフック状に形成されていることにより、巻線体２２の渡り線２４を容易に係止することができるようになっている。
【００１８】
巻線体２２の電機子コア２１へのワインディングは、電機子コア２１および整流子３０をシャフト１１に圧入固定した状態でなされる。そして、一回のワインディング毎に巻線体２２の渡り線２４をひねり巻き（α巻き）にて対応する整流子片３３の端子片３５に引っ掛ける。その際、渡り線２４は、シャフト１１の周りを絡み付きながら経由して端子片３５に到達するため、所定の張力で係留することができるようになっている。
すべてのワインディングが終了した後、ヒュージングにより渡り線２４と整流子片３３の端子片３５とを溶着し電気的接続部３６を形成する。かくして、結線工程が完了し、電機子２０の巻線体２２と整流子３０の整流子片３３とを結線する複数の電気的接続部３６が、シャフト１１の周りに環状に形成される。
ここで、「ヒュージング」とは、整流子片３３のフック状端子片３５に被覆線である渡り線２４を挟み込んで加圧通電することにより、渡り線２４の被膜を溶かして渡り線２４の芯線を端子片３５（整流子片３３）に溶着させる周知の電気的接続方法である。
【００１９】
なお、ヨークハウジング１３は、有底円筒形状を呈しており、底部には軸受取付部１３ａが膨出するように形成されている。軸受取付部１３ａには、シャフト１１の一端を支承する一方の軸受１４が配設されている。また、シャフト１１の他端側を支承する他方の軸受１５は、ヨークハウジング１３の整流子３０側の開口端を閉塞するエンドプレート１７の中心部に配設されている。  
ヨークハウジング１３の円筒部の内周側には、磁石１２が固定されている。磁石１２は、電機子２０と所定のギャップを介して対向するように配設されている。
ブラシ装置１６は、複数の整流子片３３の表面に接触する状態で保持されたブラシを備えており、本実施形態ではエンドプレート１７の内側に固定されている。整流子３０の回転時には、このブラシが整流子片３３の表面に摺接するようになっている。
【００２０】
以上のごとき基本構成を有するモータ１においては、使用過程で次のような事象が生じる。
つまり、図６に示すように、モータ１の中心に位置するシャフト１１は、通常時には両端が一対の軸受１４、１５にて支持され良好に回転している（図６（ａ）参照）が、モータ１に振動、衝撃等の荷重Ｇが印加された場合、両端側の軸受１４、１５を支点として弓なり状に撓む（図６（ｂ）参照）。このシャフト１１の撓み分（撓み量）Ｓに応じて、渡り線２４が電気的接続部３６を支点として引張られることは勿論よく知られている事象であるが、ますます過酷となる環境条件下においては、このシャフト１１の撓み量Ｓが相当量に及ぶことがあり、かかる撓みが繰り返される結果、渡り線２４の電気的接続部３６付近に過度の引張り応力Ｒが発生して、渡り線２４が断線に至る恐れがある。
【００２１】
〔実施例１の特徴点〕
本発明の製造方法は、この断線を未然に防ぐことができる構造とするための手段であって、環状に形成された電気的接続部３６をシャフト１１に向けて折曲し縮径することで渡り線２４に弛みを持たせる弛緩工程を採用し、もって、渡り線２４に充分な長さの遊び代を確保することを根幹としており、次のごとき具体的特徴を有している。
【００２２】
実施例１の製造方法によれば、整流子３０の絶縁体３２には、図３（ｂ）に示すように、整流子片３３の端子片３５が位置する部位（電機子側端）の外周に環状の面取り部（テーパ面）３７が形成されている。フック状の端子片３５は、巻線体２２のワインディング時には図３（ｂ）のごとく軸方向に真っ直ぐ伸びていて半開き状態にあり、まず、渡り線２４を端子片３５に挟み込む工程（第１工程）が実施される。その後のヒュージング工程（第２工程）では、ヒュージングにより渡り線２４と端子片３５との正規の電気的接続がなされ電気的接続部３６が形成されると同時に、ヒュージング時の加圧力により電気的接続部３６が絶縁体３２の面取り部３７の表面に当接するまでシャフト１１に向けて折曲される（図３（ｃ）参照）。これにより、環状に形成された複数の電気的接続部３６が絶縁体３２の面取り部３７に沿って縮径していくため、各渡り線２４にはシャフト１１に絡み付く箇所に隙間Ｐを生じさせて、渡り線２４自体に弛み（遊び代）を持たせることができる。かくして、渡り線２４の弛緩工程が実施される。
【００２３】
〔実施例１の効果〕
したがって、強烈な振動、衝撃等の荷重Ｇが印加される過酷な環境下での使用時において、回転子１０Ａのシャフト１１が弓なり状に撓んでも、渡り線２４は弛んだ部分（遊び代）で引張り力を吸収するため、電気的接続部３６付近に引張り応力が集中することがない。かくして、渡り線２４の断線を防止することができる。
しかも、本発明によれば、環状の電気的接続部３６の縮径により渡り線２４に遊び代を形成するため、各渡り線２４に対して一様に遊び代を設けることができ、どの方向にシャフト１１の撓みが生じてもこれに対処できる。
【００２４】
また、結線工程において、渡り線２４を端子片３５に挟み込む工程（第１工程）では、フック状の端子片３５は、図３（ｂ）に示すごとき位置状態にあり、巻線体２２のワインディング時には渡り線２４を確実に所定の張力で係留固定することができるため、ヒュージング工程（第２工程）を良好に実施することができる。
なお、渡り線２４にあらかじめ大きな遊び代を見込んだ場合には、上記の挟み込み工程（第１工程）において渡り線２４と端子片３５との係合（巻き付け）が張力不足で不完全となり、ヒュージング工程（第２工程）に支障が生じる。つまり、渡り線２４が必要以上に弛んでヒュージング作業がやりにくくなる、電気的接続に不良が生じる等の問題を招くが、上述の本発明よれば、このような問題を一切招くことがない。  
【００２５】
さらに、上述のごとく、ヒュージング工程（第２工程）を弛緩工程として有効活用するため、渡り線２４の弛緩工程を特別に設ける必要がなく、生産性が良い。
【００２６】
［実施例２］
次に、実施例２の製造方法を図４に基づいて説明する。
この実施例２においても、環状に形成された電気的接続部３６をシャフト１１に向けて折曲し縮径することで渡り線２４に弛みを持たせる弛緩工程を採用することによって、渡り線２４に充分な長さの遊び代を確保することを根幹としている点では、上述の実施例１と同じである。
【００２７】
〔実施例２の特徴点〕
本実施例は、整流子片３３、とりわけその端子片３５の構造を工夫したものであり、次のごとき具体的特徴を有している。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、整流子３０の絶縁体３２は円筒形状のままであるが、各整流子片３３のフック状端子片３５をあらかじめ外径方向（拡開方向）に折曲しておくことで、絶縁体３２の電機子側端の外周面より浮かせて電気的接続部３６を形成できるようにしている。
そして、フック状の端子片３５は、巻線体２２のワインディング時には半開き状態にあり、渡り線２４を端子片３５に挟み込む工程（第１工程）が実施されるが、その後のヒュージング工程（第２工程）では、ヒュージングにより渡り線２４と端子片３５との正規の電気的接続がなされ電気的接続部３６が形成されると同時に、ヒュージング時の加圧力により電気的接続部３６が絶縁体３２の電機子側端外周面に当接するまでシャフト１１に向けて折曲される（図４（ｂ）参照）。これにより、環状に形成された複数の電気的接続部３６が絶縁体３２の外周面に当接するまで縮径していくため、各渡り線２４にはシャフト１１に絡み付く箇所に隙間Ｐを生じさせて、渡り線２４自体に弛み（遊び代）を持たせることができる。
【００２９】
〔実施例２の効果〕
よって、実施例２においても、ヒュージング工程（第２工程）で渡り線２４の弛緩工程を兼務させて、上述した実施例１と実質的に同様な効果を得ることができる。
【００３０】
〔変形例〕
以上、本発明の製造方法を２つの実施例について詳述してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変形することが可能であり、その変形例のいくつかを例示する。
【００３１】
（１）各整流子片３３のフック状端子片３５を折曲して環状の電気的接続部３６を縮径させることから、各端子片３５を折曲し易い構造に工夫することは、効果的な手段であり、実施例１の整流子３０において、端子片３５の根元部分に薄肉部を設けた３種の実施形態を図５に示す。
まず、図５（ａ）に示す変形例１は、端子片３５（特にその根元部分）に幅方向の両側から破線のごとく溝３５ａを形成し、端子片３５の根元部分の幅を実質的に狭めて薄肉部としたものである。また、図５（ｂ）に示す変形例２は、端子片３５の厚み方向の絶縁体３２側に溝３５ｂを形成したもの、図５（ｃ）に示す変形例３は、端子片３５の厚み方向の反対側に溝３５ｃを形成したもので、いずれも端子片３５の根元部分の厚みが実質的に薄くなるようにして薄肉部としたものである。もっとも、厚み方向の両側にそれぞれ溝３５ｂ、３５ｃを形成して薄肉部としても良いことは勿論である。
【００３２】
（２）また、図５（ａ）に示す変形例１の類型として、端子片３５の形状を、根元部から先端部に向かって幅方向寸法が次第に大きくなる鳩尾形状にすることにより、端子片３５の根元部分に薄肉部を設けても良い。
（３）上記（１）、（２）の変形例は、実施例２にも同様に適用することができる。
（４）上述の例は、いずれも電気的接続手法としてヒュージングを採用する場合の適用例で説明しているが、電気的接続手法として例えば半田付けを採用する場合には、半田付けによる結線工程の後に、半田付け後に形成される環状の電気的接続部を縮径する弛緩工程を特別に実施して、渡り線に弛みを持たせるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上の実施形態では、本発明を自動車用電子スロットル装置等の各種駆動装置として好適に使用することができる直流モータへの適用例について説明したが、回転軸上に離隔して電機子と整流子を備え、両者を渡り線で結線する型式のモータであれば、本発明を適用し、同様の断線防止効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…モータ、１１…シャフト（回転軸）、２０…電機子、２２…巻線体、２４…渡り線、３０…整流子、３２…絶縁体、３３…整流子片、３５…端子片（結線用爪部）、３６…電気的接続部。
【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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