(57)【要約】      （修正有）【課題】コスト低減及び軽量化を図るためにアルミニウム巻線を使用するにあたり、簡易な構成で十分な腐食耐性を実現可能な電機子及び直流モータを提供する。【解決手段】絶縁被膜が外表面に形成されたアルミニウム製の巻線２と、この巻線２に接続されるアルミニウム製の整流子セグメント４０を周方向に複数配置した整流子４と、を有した電機子３に関する。整流子セグメント４０は、巻線２のうち、絶縁被膜が除去された部位と接合される。【選択図】図１
2014166007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被膜が外表面に形成されたアルミニウム製の巻線と、
該巻線に接続されるアルミニウム製の整流子セグメントを周方向に複数配置した整流子と、を有した電機子であって、
前記整流子セグメントは、前記巻線のうち、前記絶縁被膜が除去された部位と接合されることを特徴とする電機子。
【請求項２】
前記巻線と前記整流子セグメントとの接合部位は、ヒュージング、溶着、圧着のうち選択された少なくとも一つの接合法により接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電機子。
【請求項３】
回転中心となるシャフトを備えた請求項１又は請求項２に記載の電機子と、
前記シャフトに固定される前記整流子と、
前記整流子セグメントに接触するブラシ本体と、を備え、
該ブラシ本体は、黒鉛と、アルミニウム粉体若しくはアルミニウム合金と、の混合体であることを特徴とする直流モータ。
【請求項４】
前記ブラシ本体には、アルミニウム製のブラシ給電用ピグテールが固着されていることを特徴とする直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子及び直流モータに係り、特に、簡易な構成で所望の通電確保が可能な電機子及び直流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、整流子を使用した回転電機においては、この整流子に回転電機の回転中心となる回転軸が固定されており、電機子（アーマチャ）もまたこの回転軸に固定されている。
そして、整流子に摺接するよう配設されたブラシに流れる電流が、この整流子により整流されて電機子に巻回された巻線に電流が流れ、磁界が発生する。
この巻線に生じた磁界に対し、永久磁石の吸引力・反発力が働くことにより電機子が回転するよう構成されている。
【０００３】
このような回転電機に備えられる整流子においては、低コスト化若しくは軽量化のため、アルミニウム巻線を用いた回転電機（直流モータ）が考えられている。
このように、アルミニウム巻線を使用する構成とすると、異素材である銅の整流子とアルミニウム巻線の接合性を高める技術が必要となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、スタータモータの構成が開示されている。
特許文献１に記載のスタータモータのアーマチャコイルはアルミニウム線材で構成されている。
そして、コンミテータ（整流子）を構成するセグメントは、第１の環状体と第２の環状体の２部材で形成されている。
つまり、セグメントの内周部にはアルミニウム製の第１の環状体が配設されるとともに、この第１の環状体の外側面には銅製の第２の環状体が配設されて、セグメントが形成されている。
そして、このセグメントが、シャフトを貫通させるリングとともに樹脂モールドされて、コンミテータ（整流子）が構成される。
そして、内側に配設される第１の環状体（アルミニウム製）にアルミニウム巻線を接合するとともに、この結線された第１の環状体を、銅からなる第２の環状体と接触させることによって、両者の接合性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実願昭６２−１９７８０９号（実開平０１−１０１１５９号）の全文明細書及び図面
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたような技術によると、整流子のセグメント片の金属材料として、銅が使用されている部分が存在しているため、異種金属の接合を完全に排除しているとはいえず、未だ腐食対策としては確実なものであるとはいえなかった。
【０００７】
本発明の目的は、上記各問題点を解決することにあり、コスト低減及び軽量化を図るためにアルミニウム巻線を使用するにあたり、簡易な構成で十分な腐食回避が可能な電機子及び直流モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、本発明に係る電機子によれば、絶縁被膜が外表面に形成されたアルミニウム製の巻線と、該巻線に接続されるアルミニウム製の整流子セグメントを周方向に複数配置した整流子と、を有した電機子であって、前記整流子セグメントは、前記巻線のうち、前記絶縁被膜が除去された部位と接合されることにより解決される。
【０００９】
このように構成されていることにより、アルミニウム製の整流子セグメントをアルミニウム製の巻線との結合部分がアルミニウム同士となり、異種金属結合となることを確実に回避することができる。
このため、腐食を防止を実現しながら、アルミニウム巻線を有効に使用することができ、低コスト化及び軽量化に寄与することとなる。
【００１０】
また、このとき、前記巻線と前記整流子セグメントとの接合部位は、ヒュージング、溶着、圧着のうち選択された少なくとも一つの接合法により接続されていると好適である。
このようにヒュージングにより接合されていると、特別な接合材料を用いることなく、巻線（アルミニウム）と整流子セグメント（アルミニウム）の接合部分が溶融することにより接合を実現することができるため好適である。
また、溶着により接合されていると、アルミニウム金属同士が溶け合って接合するので、確実な接合を実現することができる。
更に、圧着により接合されていると、機械的に接合することが可能となるため、酸化被膜ができやすく低融点という性質を有するアルミニウムを常温にて確実に接合することが可能となる。
【００１１】
更にこのとき、直流モータが、回転中心となるシャフトを備えた請求項１又は請求項２に記載の電機子と、該シャフトに固定される前記整流子と、前記整流子セグメントに接触するブラシ本体と、を備え、該ブラシ本体は、黒鉛と、アルミニウム粉体若しくはアルミニウム合金と、の混合体であると、整流子セグメントとブラシ本体間においても、異種金属接触となることを回避することができるため、腐食を有効に回避することができる。
【００１２】
また、更にこのとき、前記ブラシ本体には、アルミニウム製のブラシ給電用ピグテールが固着されていると、ブラシ本体と給電用ピグテールとの間においても、異種金属接触となることを回避することができるため、腐食を有効に回避することができる。
このように、一連の通電経路における、各部材の接触部において、異種金属接触を防止することができ、総合的な腐食防止を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、コスト低減及び軽量化を図るためにアルミニウム巻線を使用するにあたり、簡易な構成で十分な腐食回避が可能となる。
つまり、整流子セグメント、ブラシ本体、ピグテールという一連の通電経路において、異種金属接触を防止することができ、接合部をアルミニウム−アルミニウム接触とすることができるため、十分な腐食回避を実現することができる。
よって、従来の問題を解消し、アルミニウム巻線を使用し、コスト低減及び軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータの通電経路を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する構成は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本実施形態は、コスト低減及び軽量化を図るために、巻線としてアルミニウム製の巻線を使用するにあたり、簡易な構成で十分な腐食態勢を実現可能な電機子及びこれを備えた回転電機に関するものである。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の一実施形態を示すものであり、図１はモータの概略構成を示す断面図、図２はモータの通電経路を示す説明図である。
【００１７】
図１により、本実施形態に係るモータＭ（回転電機）の構成の一例について簡単に説明する。
本実施形態に係るモータＭは、直流モータの構成を採用したものである。
本実施形態に係るモータＭは、図１に示すように、電機子３と、この電機子３を被覆するとともにその内壁面に磁石５が固定されたヨークハウジング６、このヨークハウジング６の出力側開口部を閉塞するように配置されるエンドハウジング７、とを主たる構成要素として構成されている。
【００１８】
本実施形態において、電機子３は、出力軸となる回転軸としてのシャフト１と、巻線２が巻回されるとともにシャフト１に固定されたコア部３１と、シャフト１の出力側に固定された整流子４と、シャフト１の出力側であって整流子４の外周部に取付けられるブラシホルダ８とを有して構成されている。
【００１９】
シャフト１は、軸受を介して回転自在にヨークハウジング６に支持されている。
なお、本実施形態においてはモータＭとして双方向回転モータを例示しているため、シャフト１は正転及び逆転可能な構成となる。
シャフト１にはコア部３１が固定されており、その周囲にはこのコア部３１の外周を囲むように磁石５が配置されている。
磁石５は、永久磁石であり、ヨークハウジング６の内壁面に固定される。
また、シャフト１の出力側には整流子４もまた固定されている。
【００２０】
本実施形態に係るコア部３１は、電機子コア本体３１ａと、この電機子コア本体３１ａに巻回された巻線２と、を有して構成されている。
この巻線２は、アルミニウムで構成されており、その表面には絶縁被膜が施されている。
このように、巻線２はアルミニウムを主構成としているため、銅線を使用する場合と比して、コストを低減することが可能となるとともに、軽量化も同時に図ることができる。
【００２１】
本実施形態に係るコア部３１は、複数のコアシートが軸方向に積層されて形成された積層コアである。
これらのコアシート１１３は、例えば、ケイ素鋼板等の肉薄のシート状板素材から構成され、プレス打ち抜き処理を行うことにより所定形状に加工される。
【００２２】
本実施形態に係る整流子４は、シャフト１と一体的に一方向に回転する円筒状の部材であり、その回転方向に沿って一定間隔毎に配置された複数の整流子セグメント４０を備えて構成されている。
この整流子４は、回転に伴って、ブラシ装置Ｓのブラシ本体１１と当接する整流子セグメント４０が切り替わるよう構成されており、この構成により巻線２を流れる電流の向きが切り替わる。
隣接する整流子セグメント４０，４０は、アンダーカットにより形成された間隙（軸方向に延びる溝）であるアンダーカット溝を挟んで隣り合っている。
そして、本実施形態においては、整流子セグメント４０としては、アルミニウム製のものが使用されている。
【００２３】
なお、本実施形態に係るモータＭには、ブラシホルダ８に搭載されたブラシ装置Ｓが備えられている。
このブラシ装置Ｓは、整流子４を通じて巻線２に電流を流すものである。
【００２４】
次いで、エンドハウジング７及びブラシホルダ８、これらに搭載されている各部品について説明する。
本例においては、エンドハウジング７は、ブラシホルダ８と組合わされた状態でヨークハウジング６の開口部を被覆する。
エンドハウジング７は、略カップ形状の部材であり、底面中央部にシャフト貫通孔７１ａと、底面周に沿って２個形成されたターミナル突出孔７１ｂ，７１ｂが形成されている。
【００２５】
また、外周部分には、外側へ向かって延出する固定部７１ｃが形成されている。
エンドハウジング７は、固定部７１ｃによって、所定の外部装置に固定される。
【００２６】
更に、エンドハウジング７の外側壁には、略矩形状の切欠きである嵌合部７１ｄが形成されており、ブラシホルダ８の所定位置に形成された被嵌合部８２ｇと嵌合するように構成されている。
つまり、被嵌合部８２ｇを、嵌合部７１ｄに嵌合させることにより、ブラシホルダ８とエンドハウジング７とが組付けられるように構成されている。
そして、この組付けられた状態においては、ブラシホルダ８の底面外側とエンドハウジング７の底面内側とは、一定の間隙をもって対向するように構成されている。
【００２７】
ブラシホルダ８は、略カップ形状のエンドハウジング７に内挿可能に構成されたブロック状の部材であり、その中央部には、整流子配設孔８２ａが形成されている。
このブラシホルダ８のモータ出力側には、アルミニウムで構成された２個のターミナル８２ｂ,８２ｂが並列して形成されており、このターミナル８２ｂ,８２ｂは、エンドハウジング７のターミナル突出孔７１ｂ，７１ｂからモータ出力側に突出するように構成される。
【００２８】
ブラシホルダ８のモータ出力側と反対方向側には、チョークコイル、コンデンサ等を搭載する回路搭載部Ｔが形成されている。
そして、付勢スプリングは、後述するブラシ本体１１を整流子４方向へと押圧するように構成されている。
【００２９】
ブラシ装置Ｓは、整流子４を通じて巻線２に電流を流すものであり、ブラシ本体１１と、収納ボックス１２と、給電用のリード線から給電されるピグテール１４とを主たる構成要件として構成されている。
本例においては、収納ボックス１２は、樹脂性であり、ブラシホルダ８に孔状に穿たれた所定箇所（ブラシ装置配設部８２ｃ）に嵌合固定されていてもよいし、ブラシホルダ８と一体形成されていてもよい。
また、このブラシ装置Ｓは、ブラシホルダ８に、整流子４の径方向に延びるように一対取付けられている。
【００３０】
本実施形態に係るブラシ本体１１は、アルミニウム粉を含有した黒鉛（ブラシ粉）を主成分として構成された略直方体形状の部材である。
なお、アルミニウム粉に替えて、アルミニウム合金粉が含有されていてもよい。
そして、収納ボックス１２は、その内部にブラシ本体１１が内蔵される中空略四角柱形状の部材であり、その一面には、径方向に切り欠かれたピグテール突出孔１２ａが形成されており、このピグテール突出孔１２ａよりピグテール１４が突出するように構成されている。
ピグテール１４は、ブラシ本体１１に給電するためのものであり、本実施形態においては、アルミニウムを主成分として構成されている。
【００３１】
また、収納ボックス１２の側面には、図示しないスプリング貫通孔が形成されており、付勢スプリングの押圧側端部は、このスプリング貫通孔を貫通して収納ボックス１２内部に進入しており、ブラシ本体１１の一端面（整流子４との摺接面と反対側の端面）に圧接している。
【００３２】
以上のように各部品が実装されたブラシホルダ８は、エンドハウジング７に組付けられて、ヨークハウジング６の開口部を被覆する。
そして、整流子４と電機子コア本体３１ａが実装されたシャフト１は、ブラシホルダ８に形成された整流子配設孔８２ａに整流子４を配設するとともに、エンドハウジング７に形成されたシャフト貫通孔７１ａからシャフト１の出力側を突出させた状態で、エンドハウジング７に組付けられる。
このとき、ブラシ本体１１の一端面（整流子４側端面）は、整流子４の外側面に配設された整流子セグメント４０に圧接している。
【００３３】
そして、ターミナル８２ｂ，８２ｂには、ピグテール１４が（例えば、スポット溶接により）接続されるとともに、エンドハウジング７のターミナル突出孔７１ｂ，７１ｂからモータ出力側に突出した端部側には、コネクタＫを介してハーネスＨに接続される。
このハーネスＨは外部電源装置Ｕに接続されている。
【００３４】
次いで、図２により通電経路について説明する。
モータ部と外部電源装置Ｕとは、ハーネスＨを介して連結されている。
そして、モータ部の通電経路は、ターミナル８２ｂ、ピグテール１４、ブラシ本体１１、整流子４、巻線２の順に連結されており、外部電源装置Ｕとはターミナル８２ｂを介して通電するように構成されている。
そして、モータ部の通電経路構成部品であるターミナル８２ｂ、ピグテール１４、整流子４、巻線２はアルミニウムにより構成されている。
また、ブラシ本体１１は、カーボンとアルミニウムの混合体として構成されている。
このように、モータ部の通電経路に位置する部材が全て異種金属間の接合とはならず、どの箇所においても腐食を有効に防止することができる。
【００３５】
なお、巻線２は、アルミニウム線の表面に絶縁被膜が形成された構成であるが、整流子４を構成する整流子セグメント４０との接合箇所においては、絶縁被膜が削除されている。
よって、巻線２と整流子セグメント４０とは、アルミニウム同士の接合となる。
そして、本例においては、この巻線２と整流子セグメント４０との接合箇所は、ヒュージングにより接続されている。
よって、巻線２と整流子セグメント４０との接合箇所が異種金属接合になることが回避されるとともに、ヒュージング接合を採用することにより、特別な接合材料を用いる必要なく、両者（アルミニウム−アルミニウム）が自己溶融して接合することとなる。
ただし、接合方法としては、溶着、圧着もまた好適に用いることが可能である。
溶着により接合されていると、アルミニウム金属同士が溶け合って接合するので、確実な接合を実現することができ、圧着により接合されていると、機械的に接合することが可能となるため、酸化被膜ができやすく低融点という性質を有するアルミニウムを常温にて確実に接合することが可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１・・シャフト、２・・巻線、
３・・電機子、３１・・コア部、３１ａ・・電機子コア本体、
４・・整流子、４０・・整流子セグメント、
５・・磁石、６・・ヨークハウジング、
７・・エンドハウジング、
７１ａ・・シャフト貫通孔、７１ｂ・・ターミナル突出孔、
７１ｃ・・固定部、７１ｄ・・嵌合部、７１ｅ・・カバー内底面、
８・・ブラシホルダ、８２ａ・・整流子配設孔、８２ｂ・・ターミナル、８２ｇ・・被嵌合部、
Ｓ・・ブラシ装置、１１・・ブラシ本体、１２・・収納ボックス、
１２ａ・・ピグテール突出孔、１４・・ピグテール、
Ｃ・・コンデンサ、Ｄ・・チョークコイル、Ｅ・・付勢スプリング、Ｈ・・ハーネス、
Ｋ・・コネクタ、Ｕ・・外部電源装置、
Ｍ・・モータ（ブラシ付き直流モータ）、Ｔ・・回路搭載部
【図１】
2014166007.tif 000003
【図２】
2014166007.tif 000004