(57)【要約】【課題】微細な整流子片を確実かつ堅固に固定することが可能で、容易に絶縁基盤に取付けることの出来る整流子の製造方法の提供。【解決手段】回転軸１２０と、この回転軸１２０の端部に設けられた熱可塑性樹脂から成る絶縁基盤１３１と、この絶縁基盤１３１の略々回転中心位置に形成された突起１３４と、この突起１３４の周囲に配置した複数の導電セグメント１１０とを備え、上記各セグメント１１０の回転外周端部には少なくとも１つの折曲片１１１を設け、上記絶縁基盤１３１にはこの折曲片１１１に適合する係合溝１３３を設け、上記各セグメントの回転中心端部を突起１３４を塑性変形させた膨出部１０１で固定し、回転外周端部は折曲片１１１を係合溝１３３に嵌合して固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けられる略円盤状の絶縁基盤と、
この絶縁基盤の一方面に組付けられた複数の導電セグメントとを有する整流子の製造方法であって、
導電性金属板からなる素材プレートには、
中心孔と、所定数のセグメントと、各セグメントの一部と上記素材プレートと連結する連結部を形成した状態で所定形状に打抜き成形し、
上記中心孔を上記絶縁基盤の中心に設けられた突起に嵌合した後、この突起を上記セグメント側に遡性変形させて上記セグメントの上記中心孔を押圧する膨出部を形成し、
次いで上記連結部を素材プレートから切断して上記各セグメントを分離したことを特徴とする整流子の製造方法。
【請求項２】
前記素材プレートに形成される各導電セグメントには少なくとも１つの折曲片が設けられるとともに、
前記絶縁基盤には係合溝が形成され、
前記中心孔を前記絶縁基盤の突起に嵌合する際、上記折曲片を前記絶縁基盤に形成した係合溝に嵌合して係止することを特徴とする請求項１記載の整流子の製造方法。
【請求項３】
前記素材プレートに形成される各セグメントは、一部が上記素材プレートに連結した連結部を有し、
この連結部には前記回転軸に連なる電機子のリード線が接続される端子部が形成されることを特徴とする請求項１記載の整流子の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁基盤は合成樹脂その他の熱可塑性材料で構成され、
前記膨出部はこの絶縁基盤に形成した突起を加熱手段を備えた成形型で塑性変形させて形成することを特徴とする請求項１記載の整流子の製造方法。
【請求項５】
回転軸に設けられる熱可塑性樹脂からなる略円盤状の絶縁基盤と、
この絶縁基盤の一方面側の略々回転中心位置に形成された突起と、
この突起を中心に円環状に配置した複数の導電セグメントとを備え、
上記各導電セグメントの回転外周側には少なくとも１つの折曲片が設けられ、
上記絶縁基盤にはこの折曲片に適合する係合溝が設けられ、
上記各導電セグメントの回転中心側は上記突起を塑性変形することによって形成した膨出部により固定され、回転外周側は上記折曲片を上記係合溝に嵌合して固定されていることを特徴とする回転電機用整流子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁モータ、発電機などの回転電機に用いられる整流子の製造方法及びこれを用いた整流子に係わり、詳細には小型モータ等の回転子に取付けられる組立式整流子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば携帯電話に用いられる円筒型振動モータ等に代表されるように、モータの小型、軽量化が進んでいる。このモータの小型化に伴い、回転軸が小径になるとともに、回転子の励磁コイルに電流を供給するための整流子も必然的に小型化されている。ところが、このように整流子が小型化されとき、整流子のセグメントも小型になるとともに、高精度化が要求され、その製造及び組立が困難になっている。
【０００３】
従来このような整流子は、セグメントを熱硬化性樹脂で一体成形するモールド型整流子と、絶縁部材に複数個のセグメントを添設した組立式整流子に大別され、小型モータには組立式整流子が広く用いられている。そして、組立式整流子には、回転軸にスリーブ状の絶縁部材を設け、このスリーブの外周に所定数のセグメントを添設する構成の円筒型整流子と、回転軸と直交する平面を有する絶縁部材の一方面にセグメントを添設する構成の平面型整流子が知られている。
【０００４】
このうち、平面型整流子としては、従来例えば特許文献１（特開平０７−２３１６１９号公報）に開示されているように、回転軸の端面に合成樹脂等の絶縁基盤を取付け、この基盤の外周方向に複数の導電片を組込んでいる。そして、その製造方法は、回転軸の端面に樹脂モールドなどのフランジ（基盤）を取付け、このフランジ部に導電片を回転軸を中心にその周方向に埋設している。埋設の方法としては基盤側にスリット溝を設け導電片の折曲部をこれに圧入して固定する方法が採られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２３１６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に示す小型モータにおいて、回転軸の外径寸法が数ｍｍ以上と比較的大きい場合には、絶縁基盤に設けられるセグメントも大きくなることから、セグメントの組立が比較的容易に行うことができる。しかし、上述したように、小型モータの小型化に伴い回転軸の外径寸法が１ｍｍ以下になった場合の組立式整流子においては、軸端に取付ける絶縁基盤及びセグメントの外径寸法も数ｍｍ以下と微細なものとなり、従来のように個々のセグメントを絶縁基盤に組込む作業は煩雑であり、またセグメントを基盤に精度良く確実に取付けることも困難である。そこで本発明は、絶縁基盤に整流子片を組込む際に容易にセグメントを組み立てることができ、しかも、複数のセグメントを絶縁基盤に強固に取付けることのができる整流子の製造方法を提供することを主な課題としている。
【０００７】
また、本発明は、微細なセグメントを確実かつ堅固に固定することが可能であり、しかも耐久性を有する整流子を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、まず本発明の整流子の製造方法は、回転軸に設けた円盤状の絶縁基盤に複数の導電セグメントを次のように取付けることにある。
【０００９】
まず、銅または銅合金など導電性金属板からなる素材プレートに、中心孔とこの中心孔の周囲に所定数のセグメントを円周方向に配列した形状に
打抜き成形する。このとき、中心孔の径は後述する絶縁基盤の突起と適合する内径に打抜き、この中心孔を中心とする円周上に所定数のセグメントが配列されるようにセグメントの外形を打抜く、また各セグメントは外形側の少なくとも一部を素材プレートから切り離すことなく連結されている。一方、電機子の回転軸に取付けられた絶縁基盤には、上記中心孔と適合する突起を設ける。
【００１０】
次いで、この突起に素材プレートの中心孔を嵌合した後、この突起を塑性変形させ膨出部を形成する。この膨出部によってセグメントは中心孔に臨む端部が押圧されるように支持される。その後、素材プレートから各セグメントを切断分離する。この結果、複数のセグメントは、突起を塑性変形することにより形成された膨出部によって同時に固定され、さらに、絶縁基盤に固定された後、各セグメントを素材プレートから切断分離することにより、各セグメントは各々電気的に絶縁されて基盤に固定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、回転軸に取付けた絶縁基盤に対して、所定数の導電セグメントを連結した状態で同時に組込み、絶縁基盤に設けた突起を加熱その他の手段で塑性変形させて膨出部を形成し、この膨出部によってセグメントを絶縁基盤に固定しているので、個々のセグメントを順次基盤に組込む場合に比べ、所定数の導電セグメントを短時間で容易に組込むことが可能であり、特に微細な導電セグメントであっても確実かつ堅固に固定することできる著しい効果がある。また、絶縁基盤を熱可塑性樹脂で構成し、この基盤に設けた突起を、加熱手段を有する成形型で塑性変形することによって膨出部は所定の形状で確実に複数のセグメントを固定することが可能となり、使用過程でセグメントの離脱、浮き上がりなどの不良が発生を未然に防止することが可能となる。
【００１２】
更に、本発明による整流子は、絶縁基盤に配置された複数の導電セグメントをその回転中心側の先端部は基盤を塑性変形させた膨出部によって基盤に一体に固定され、また外周側は各セグメントの折曲片を基盤に形成した係合溝に嵌合固定させているから、微細形状のセグメントであっても確実に基盤に固定され離脱或いは反り返りによる不具合が解消される等の効果がある。
【００１３】
また、上述の製造方法によって形成される整流子は、回転軸に設けられた熱可塑性樹脂から成る絶縁基盤と、この絶縁基盤の略々回転中心位置に形成された突起と、この突起の周囲に配置した複数の導電セグメントとを備え、上記各導電セグメントの回転外周側には少なくとも１つの折曲片が設けられ、上記絶縁基盤にはこの折曲片に適合する係合溝が設けられ、上記各導電セグメントの回転中心側は、上記突起を塑性変形することによって形成された膨出部により固定され、回転外周側は上記折曲片を上記係合溝に嵌合して固定されるので、各導電セグメントが膨出部と折曲片の嵌合によって確実に固定することが可能となり、耐久性に富んだ整流子を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
小型モータ等の回転電機に組み込まれる整流子は、上記回転電機の回転軸に設けられる略円盤状の絶縁基盤と、この絶縁基盤の一方面に組付けられた複数の導電セグメントとを有している。この整流子は、導電性金属板からなる素材プレートに、中心孔と、この中心孔の周囲に所定数のセグメントを各セグメントの一部が上記素材プレートと連結部を介して連結した状態で所定形状に打抜き成形する。一方、上記絶縁基盤の中心には突起が設けられていて、上記中心孔を上記絶縁基盤の突起に嵌合するとともに、セグメントに形成した折曲片を上記絶縁基盤に形成した係合溝に嵌合して固定する。そして、上記突起を上記セグメント側に遡性変形させて膨出部を形成し、上記セグメントの上記中心孔の周囲を押圧することにより固定する。次いで、上記素材プレートから上記各セグメントを切断分離することにより整流子が製造される。
【００１５】
また、本発明による整流子は、回転軸に設けられた熱可塑性樹脂からなる略円盤状の絶縁基盤と、この絶縁基盤の一方面側の略々回転中心位置に形成された突起と、この突起を中心に円環状に配置した複数の導電セグメントとを備え、上記各導電セグメントの回転外周側には少なくとも１つの折曲片が設けられ、上記絶縁基盤にはこの折曲片に適合する係合溝が設けられ、上記各導電セグメントの回転中心側は上記突起を塑性変形することによって形成した膨出部により固定され、回転外周側は上記折曲片を上記係合溝に嵌合固定された構成としている。
【実施例１】
【００１６】
以下、図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１は、回転軸に組込んだ状態の整流子を示す断面図、図２はその側面図である。本発明に係る整流子１００は、絶縁基盤１３１と、所定数の導電セグメント１１０（以下、単にセグメントと言う）とから構成されている。絶縁基盤１３１は、一方面に図示しないブラシを摺接させるセグメント１１０を取付けるためのセグメント取付面１３１ａと、他方面に回転軸１２０を取付けるための軸嵌合部１３１ｂとを有する略円盤状に構成されている。また、絶縁基盤１３１は、熱可塑性樹脂例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド９Ｔ樹脂のような熱膨張率および経時変化の少ないエンジニアリングプラスチックからなり、図１に示す形状にモールド成形によって一体成形されている。
【００１７】
この絶縁基盤１３１は、軸嵌合部１３１ｂを回転軸１２０の先端側に嵌合し係止リング１４０によって回転軸１２０と一体に固定されている。図示の係止リング１４０は、例えば金属製のＥリングからなり、回転軸１２０の先端側に形成した溝に装着され、この状態で絶縁基盤１３１にインサートモールド成形によって一体に形成されている。このようにＥリングなどの係止リング１４０で回転軸１２０と絶縁基盤１３１とを一体化することによって、この両者を確実に結合すると同時に、接合面積が大きくモールド成形時の成形強度が得られる。更に、回転軸１２０と絶縁基盤１３１とはインサート成形で一体成形する際に軸と絶縁基盤１３１のセグメント取付面１３１ａとの直交度が確保される。つまり、回転軸１２０の回転でセグメント取付面１３１ａが軸と直交する平面内で回転するように成形される。尚、図示の実施例では、回転軸１２０と絶縁基盤１３１とをインサート成形で一体に成形しているが、絶縁基盤１３１を軸とは別個に成形し、その後、両者を結合しても良い。この場合は、例えば回転軸にＤカット状のスリ割りを設けて、絶縁基盤１３１の軸嵌合部１３１ｂに嵌合溝を設け、両者を圧入すれば良い。
【００１８】
また、絶縁基盤１３１のセグメント取付面１３１ａの中央部には、回転軸１２０と略々同心に、円柱形状の突起１３４が一体に突出形成されている。そして、突起１３４は後述する製造工程において、先端側を塑性変形することにより、突起１３４よりも外径寸法を大きくして略山形に形成された膨出部１０１が形成されている。これにより、膨出部１０１により後述するセグメント１１０をセグメント取付面１３１ａに押圧付勢され、セグメント１１０の中央部側が固定されている。このとき、上記突起１３４には、セグメント１１０の中心孔１１３が嵌合されている。尚、上記突起１３４は、絶縁基盤１３１を射出成形によってモールド成形するときにゲートを兼ねるようにしても良い。
【００１９】
次に、上記セグメント１１０は板状の銅（Ｃｕ）板によって形成され、図２に示すように、３個のセグメント１１０は各々等角度に形成されていて、絶縁基盤１３１のセグメント取付面１３１ａに取付けられている。そして、各セグメント１１０の間には、スリット１５６が形成されていて、個々のセグメント１１０は電気的に絶縁されている。更に、各セグメント１１０の中央部側には中心孔１１３が形成されていて、絶縁基盤１３１に形成した突起１３４に嵌合することにより位置決めされている。また、各セグメント１１０の外周側には、各々端子部１１２が突出形成されている。この端子部１１２は、後述する素材プレート１５０との連結部１５７を適宜の寸法で切断することにより形成される。尚、セグメント１１０のブラシが摺接する一方面には、銀（Ａｇ）等の導電材料からなるクラッド部１５０ａを形成しても良い。
【００２０】
各セグメント１１０の外周側には、他方面側に折曲げた折曲片１１１が設けてあり、この折曲片１１１がセグメント取付面１３１ａに形成した係合溝１３３に嵌合されている。折曲片１１１は、図３に示すように、基端側を略直線状に形成するとともに、先端には係合溝１３３の幅よりやや幅広な台形状の鍔部１１１ａが形成されている。そして、折曲片１１１の先端から係合溝１３３に圧入して、各セグメント１１０の他方面がセグメント取付面１３１ａに接合することによって、各セグメント１１０の外周側が固定される。折曲片１１１を係合溝１３３に圧入する際、図３に示すように、鍔部１１１ａが係合溝１３３の両壁面に喰込むことにより、堅固に固定されるようになっている。
【００２１】
次に、上述した整流子１００の製造方法について説明する。まず、セグメント１１０の製造方法を図４によって説明する。セグメント１１０フープ状の素材プレート１５０から打ち抜き成形される。素材プレート１５０は、フープ状の銅（Ｃｕ）板が用いられる。この素材プレート１５０としては、図４において点線で示す範囲内の一方面に銀（Ａｇ）等の導電材料からなるクラッド部１５０ａを皮膜した素材を用いても良い。
【００２２】
この素材プレート１５０は、図示しないプレス機の順送金型に設置され、まず、第１のステージでパイロット孔１５９が穿設される。次いで、第２のステージに移送された素材プレート１５０は、パイロット孔１５９によって位置決めされた状態で、図示しない金型により、３個の扇形形状のセグメント１１０と、これらセグメント１１０の外周部と素材プレート１５０とを連結する連結部１５７、及び、各セグメント１１０の外周端部に２個の折曲片１１１を残し、それらの周囲が打ち抜かれる。また、３個の扇形形状のセグメント１１０の中央部には、中心孔１１３が打ち抜かれる。この中心孔１１３の内径寸法は、絶縁基盤１３１のセグメント取付面１３１ａから突出形成された突起１３４に嵌合する内径寸法に形成される。このように打ち抜き形成された３個のセグメント１１０は、外周部が素材プレート１５０と連結されているが、中心孔１１３側は互いに分離されている。また、３個のセグメント１１０の間には、各々スリット１５６が打ち抜き形成されている。尚、各セグメント１１０の外周端部に形成する折曲片１１１は１個であっても良い。
【００２３】
各セグメント１１０の外周端部に一体に形成される折曲片１１１は、前述したように、基端側が略直線状に形成され、先端には略直線状部分よりも幅広な台形状の鍔部１１１ａが形成されている。この折曲片１１１は、図４（Ｂ）に示すように、第３のステージで素材プレート１５０の他方面側に折曲形成される。
【００２４】
一方、絶縁基盤１３１は、前述したように、エンジニアリングプラスチックをモールド成形することのよって略円盤状に構成されていて、一方面にはセグメント１１０を取付けるための取付面１３１ａが形成され、他方面には回転軸１２０を取付けるための軸嵌合部１３１ｂが形成されている。更に、セグメント取付面１３１ａの中心位置には、円柱形状の突起１３４が一体に突出形成されている。また、セグメント取付面１３１ａには、図６に示すように、折曲片１１１に対応した位置に複数の係合溝１３３が形成されている。更にまた、絶縁基盤１３１の他方面中央に形成された軸嵌合部１３１ｂには、回転軸１２０がインサートモールド成形によって取付けられている。このとき、回転軸１２０と絶縁基盤１３１との回転を阻止するとともに強固に結合させるために、回転軸１２０に係止リング１４０が取付けられ、インサートモールド成形するときに係止リング１４０もインサートされる。
【００２５】
次に、絶縁基盤１３１に対するセグメント１１０の取付け方法について説明する。上述したように、打抜き及び曲げ加工された素材プレート１５０は、図７に示すような組込みステージに移送される。この組込みステージには、回転軸１２０が固定治具１６２に挿入された状態の絶縁基盤１３１が準備されている。一方、素材プレート１５０には、打抜き形成された３個のセグメント１１０が外周側を連結部１５７によって連結された状態で移送され、所定位置に固定されている。この状態から、図５に示すように、絶縁基盤１３１の突起１３４を矢示の方向に移動してセグメント１１０の中心孔１１３を嵌合する。そして、絶縁基盤１３１のセグメント取付面１３１ａをセグメント１１０に対向させ、各セグメント１１０の外周端部に形成された折曲片１１１を絶縁基盤１３１の係合溝１３３にそれぞれ対応させる。その後、図７に示す押え治具１６０によって絶縁基盤１３１を台座１６１に押圧する。これによって、折曲片１１１が係合溝１３３に圧入により固定される。この結果、各セグメント１１０は、外周側が絶縁基盤１３１に固定されるが、この状態では中心孔１１３側は固定されていない。
【００２６】
上記押え治具１６０の台座１６１には、突起１３４の外径より大きい外形状の凹陥部を有するプレス型１６１ａが設けられていて、プレス型１６１ａには電熱ヒータ、超音波加熱素子などの加熱手段が内蔵され、この加熱手段は突起を形成する材料（例えば熱可塑性樹脂）を塑性変形する温度特性に設定されている。また、プレス型１６１ａには、図示しない駆動手段によって上下に移動可能に構成されている。従って、プレス型１６１ａを図７において上方に移動することにより、突起１３４を加熱するとともに、凹陥部に倣って塑性変形させることができる。このように、台座１６１を押圧しながら突起１３４を塑性変形させることによって膨出部１０１が形成され、この膨出部１０１によって、３個の各セグメント１１０の中心側が、セグメント取付面１３１ａ方向に押圧された状態で同時に固定される。
【００２７】
このように、各セグメント１１０を絶縁基盤１３１に固定した状態では、各セグメント１１０が連結部１５７によって素材プレート１５０に連結されている。そこで、次の切断ステージによって連結部１５７が切断される。このとき、連結部１５７は素材プレート１５０と各セグメント１１０の間に位置で切断され、各セグメント１１０から延出した部分が端子部１１２として形成される。そして、素材プレート１５０から各セグメント１１０を切断分離することによって整流子１００が完成する。
【００２８】
以上説明した製造方法によって製造された整流子１００は、絶縁基盤１３１に形成した突起部１３４を塑性変形して複数のセグメント１１０の中心側を同時に固定し、更に、各セグメント１１０に一体形成された折曲片１１１を絶縁基盤１３１に形成した係合溝１３３に各々圧入して固定するので、絶縁基盤１３１のセグメント取付面１３１ａにセグメント１１０が堅固に固定されるので耐久性に富んだものとなる。従って、使用過程でセグメントの離脱、浮き上がりなどの不良が発生を未然に防止することが可能となる。しかも、素材プレート１５０に連結された複数のセグメント１１０を絶縁基盤１３１に固定した後に、連結部１５７を切断して個々のセグメント１１０を分離するので、微細な導電セグメントであっても整流子１００を高精度に製造できる。
【００２９】
尚、上述した本発明による整流子の製造方法及びこれを用いた整流子は、絶縁基盤に３個のセグメントを固定した場合について説明したが、セグメントは使用される回転電機に対応させて、５個などの複数個であっても良い。また、絶縁基盤の形状やセグメントの形状、或いは、セグメントを押圧固定するための膨出部の形状は、種々変形可能である等、本発明を逸脱しない範囲において、変形可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係わる整流子の断面図である。
【図２】図１に示す整流子の側面図である。
【図３】折曲片を係合溝に圧入した状態を示す要部断面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は、セグメントのプレス工程を示す加工工程図である。
【図５】絶縁基盤とセグメントの組立形態を示す断面図である。
【図６】絶縁基盤のセグメント取付面を示す上面図である。
【図７】組込みステージを示す概念図である。
【符号の説明】
【００３１】
１００  整流子
１０１  膨出部
１１０  セグメント（導電セグメント）
１１１  折曲片
１１２  端子部
１１３  中心孔
１２０  回転軸
１３１  絶縁基盤
１３１ａ  セグメント取付面
１３１ｂ  軸嵌合部
１３３  係止溝
１３４  突起
１４０  係止リング
１５０  素材プレート
１５６  スリット
１５７  連結部
【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】
2006187156.tif 000007
【図６】
2006187156.tif 000008
【図７】
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