(57)【要約】 【課題】  簡易な構成により、絶縁リングを使用することなく複数個の整流子片を絶縁基体の外周面に強固に配設固定することができ、しかも、寸法のばらつきがあっても整流子片を確実に固定することが可能な組立式整流子の製造方法を提供する。【解決手段】  円弧状に形成した整流子部２１および整流子部２１に連設したライザ部２２を有する複数の整流子片２０を円筒状に形成された絶縁基体１０の外周面に対して、各整流子片２０間にスリット２３を設けて配置固定される。絶縁基体１０の基端側に設けられたフランジ部１２の所定位置には複数の溝部１５が形成され、この各溝部１５にはライザ部２２が嵌合される。ライザ部２２を溝部１５内に嵌合した状態で開口側を塑性変形させ、ライザ部２２方向に膨出させた膨出部１５ａを形成する。これにより、膨出部１５ａがライザ部２２の基部を押圧することにより溝部１５内に固着される。【選択図】    図１
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【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に形成された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固定してなる整流子ユニットにおいて、
上記絶縁基体の基端側に設けられたフランジ部には、上記ライザ部の基部を嵌合する溝部が形成され、
上記溝部の開口側を上記ライザ部方向に塑性変形させて膨出部を形成し、
この膨出部により上記ライザ部の基部を上記溝部内に固定したことを特徴とする組立式整流子の製造方法。
【請求項２】
上記絶縁基体は熱可塑性を有する合成樹脂により形成され、上記フランジ部に形成された溝部は上記ライザ部の板厚よりも深く形成され、少なくとも上記溝部の開口側を加熱より塑性変形させて樹脂を上記溝部方向に移動させて上記膨出部を形成した請求項１に記載の組立式整流子の製造方法。
【請求項３】
上記溝部の開口側は、塑性変形により樹脂が上記溝部方向に移動させて固着するとともに、上記整流子部方向に移動させて、上記樹脂を上記整流子部に圧接させたて固定した請求項１および２に記載の組立式整流子の製造方法。
【請求項４】
上記溝部の開口側の樹脂は、押圧工具の押圧により上記ライザ部方向に塑性変形されて上記ライザ部の基部を上記溝部内に固定した請求項１乃至２に記載の組立式整流子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型モータ等の回転電機に取り付けられる組立式整流子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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】
組立式整流子ユニットは、一般的には例えば特開２０００−９２７９３号公報（特許文献１）に開示された構成が知られている。すなわち、図９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１０はその断面を示す断面図である。整流子ユニットは、円筒部２の一端にフランジ部３が形成された絶縁基体１と、この絶縁基体１に取り付けられた導電性金属からなる３個の整流子片４と、整流子片４の外周に嵌入されて整流子片４を絶縁基体１の外周面に押圧し、両者を一体的に固定する絶縁リング５とを備えている。上記整流子片４は、円弧状に湾曲形成され、図示しない小型モータの刷子と摺接する整流子部４ａと、この整流子部４ａの一端側から放射状に連設したライザ部４ｂを有している。このライザ部４ｂ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４を絶縁基体１の外周面に固定する手段は、絶縁リング５の押圧力に依存している。
【０００５】
上記絶縁リング５は、通常、紙などの繊維質からなる電気的絶縁機能を有する素材が使用されている。そして、上記絶縁リング５は、３個の整流子片４を絶縁基体１の外周面に装着した後に、図示上方の先端側から嵌挿して各整流子片４を絶縁基体１の外周面に押圧した状態で固定するようにしている。ところが、このような絶縁リング５は、温度や湿度による寸法変化が大きい。このため、絶縁リング５が膨張した場合には、各整流子片４の押圧力が弱くなることから、振動や衝撃によって絶縁基体１から整流子片４から抜け出してしまう重大な問題が発生することがあった。また、繊維質のために、絶縁リング５から繊維くずが発生して整流子片４に付着し、電気的に上記刷子との間に介在して導通不良を発生する原因となっていた。特に、低湿度の環境では静電気が発生することから、繊維くずの発生が顕著になり、導通不良の発生率が大幅に高まっていた。さらに、絶縁リング５を先端側から嵌挿する時に、各整流子片４外周面を押圧した状態で摺動させることから、各整流子片４外周面を損傷させることがあり、上記刷子を摩耗させる原因となって寿命を短くする問題がある。
【０００６】
上述したような絶縁リングによる問題を回避するために、絶縁リングを使用することなく、絶縁基体への整流子片の固着強度を増大させる手段が特開平８−１４９７６０号公報（特許公報２）に開示されている。すなわち、組立式整流子は、円筒部に形成されたフランジ部の側面に外方に向けた複数の凹溝が形成され、この凹溝には、導電性の３個の整流子片から外方に向けて折曲形成された電機子巻線結線用の端子部が収納される。そして、凹溝の側壁と端子部には凸部が設けられ、端子部が凹溝内に圧入されたとき、凸部と側壁が変形した状態で端子部を係止するように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−９２７９３号公報
【特許文献２】特開平８−１４９７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような特許文献２に開示された組立式整流子によれば、整流子片の端子部をフランジ部に形成された凹溝内に圧入するので、前述した絶縁リングを省略することが可能となる。ところが、フランジ部の側面に形成した凹溝と整流子片の端子部との寸法精度にばらつきがあることから圧入強度が小さいものがあり、小型モータが回転するときに発生する振動や落下等による衝撃によって整流子片が抜け出してしまう重大な問題が発生することがある。特に、円筒部の外周に装着された整流子片の外径寸法が３mm以下の超小型整流子ユニットの場合には、凹溝と整流子片の端子部の寸法が小さいことから、必要な圧入強度が得られない問題があり、しかも、寸法のばらつきによる圧入強度のばらつきが大きくなる問題があることから、結果的に超小型整流子ユニットには使用できなかった。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、簡易な構成により、絶縁リングを使用することなく複数個の整流子片を絶縁基体の外周面に強固に配設固定することができ、しかも、寸法のばらつきがあっても整流子片を確実に固定することが可能な組立式整流子の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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明にかかる組立式整流子の製造方法は、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に形成された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固定してなる整流子ユニットにおいて、上記絶縁基体の基端側に設けられたフランジ部には、上記ライザ部の基部を嵌合する溝部が形成され、上記溝部の開口側を上記ライザ部方向に塑性変形させて膨出部を形成し、この膨出部により上記ライザ部の基部を上記溝部内に固定したことを要旨としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、上記絶縁基体は熱可塑性を有する合成樹脂により形成され、上記フランジ部に形成された溝部は上記ライザ部の板厚よりも深く形成され、少なくとも上記溝部の開口側を加熱より塑性変形させて樹脂を上記溝部方向に移動させて上記膨出部を形成したことを要旨としている。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、上記溝部の開口側は、塑性変形により樹脂が上記溝部方向に移動させて固着するとともに、上記整流子部方向に移動させて、上記樹脂を上記整流子部に圧接させて固定したことを要旨としている。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、上記溝部の開口側の樹脂は、押圧工具の押圧により上記ライザ部方向に塑性変形されて上記ライザ部の基部を上記溝部内に固定したことを要旨としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかるに組立式整流子の製造方法よれば、円筒状に形成された絶縁基体の外周面に配置固定される複数の整流子片のライザ部が、絶縁基体のフランジ部に形成された溝部内に嵌合され、さらに、溝部の開口側を塑性変形させて膨出部を形成し、この膨出部によってライザ部の基部を固定したので、簡易な構成によって絶縁基体の外周面に各整流子片を強固に固定することができる。また、整流子片を固定するために絶縁リング等の他の固定部材を不要にすることができるので、部品点数を削減することができてコストの低減が可能となるとともに、従来の絶縁リングによる不具合を解消することができる。しかも、絶縁基体の塑性変形によって固定するので、例え整流子片のライザ部や絶縁基体の溝部の寸法にばらつきがあっても、整流子片を確実に固定することが可能となり、この結果、整流子ユニットをさらに小型化することができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、熱可塑性の合成樹脂により形成された絶縁基体の溝部をライザ部の板厚よりも深く形成し、ライザ部を溝部内に嵌合した状態で溝部の開口側を加熱より塑性変形させて膨出部を形成し、この膨出部によりライザ部を固定するので、ライザ部を溝部内に強固に固定することができ、しかも、溝部の開口側が塑性変形によってライザ部の離脱を阻止することから、整流子ユニットが振動や衝撃を受けても整流子片が抜け出ることが未然に防止される。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、溝部の開口側を塑性変形してライザ部を固定するときに、樹脂を整流子部方向に移動させることにより整流子片を絶縁基体に圧接させることができ、ライザ部とともに強固に固定することが可能となる。
【００１７】
さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、ライザ部を溝部内に固着するとき、溝部の開口側の樹脂を押圧工具により押圧して塑性変形させるので、複数の整流子片を容易に固定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】
【００１８】
整流子ユニットは、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に形成された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固定される。上記絶縁基体の基端側に設けられたフランジ部の所定位置には複数の溝部が形成され、この各溝部には上記ライザ部が嵌合される。そして、上記ライザ部を上記溝部内に嵌合した状態で上記溝部の開口側を塑性変形させ、上記ライザ部方向に膨出させた膨出部を形成する。これにより、膨出部が上記ライザ部の基部を押圧することにより上記溝部内に固着される。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の実施形態にかかる整流子ユニットの平面図、図２は整流子ユニットの断面図、図３は分解斜視図、図４（Ａ）（Ｂ）は整流子片のライザ部を固定する工程を示す説明図である。図１乃至図３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からなる絶縁材料によって形成された絶縁基体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とによって構成されている。
【００２０】
上記絶縁基体１０は、後述するように、加熱による塑性変形が可能であり、しかも熱膨張率や経時変化が小さいエンジニアリングプラスチック、例えば、ポリアミド９Ｔ樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの合成樹脂が採用される。絶縁基体１０は、これらの樹脂を使用して、所定のモールド金型によって例えば射出成形等成型手段によって形成される。
【００２１】
そして、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１３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の端面には円環状の突堤部１４が形成され、この突堤部１４には整流子片２０のライザ部２２を嵌合するための溝部１５が周方向に約１２０度毎の等間隔で３箇所形成されている。この溝部１５の深さは、ライザ部２２の板厚寸法よりもおよそ２倍乃至５倍程度の寸法に設定され、溝部１５の幅はライザ部２２の嵌合を許容する寸法に設定されている。
【００２２】
また、図３に示すように、突堤部１４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の下端部を受け入れるための円弧状溝１７が各溝部１５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凸部１６によって周方向に隔てられている。凸部１６は、周方向に約１２０度毎の等間隔で３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、スリット２３の幅Ｓを一定に保つように機能している。
【００２３】
整流子片２０は、図示しない小型モータ等の回転電機に配設された刷子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、刷子と摺接する整流子部２１にＡｇ−Ｃｕ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、その幅は絶縁基体１０に取り付けたとき、隣接する各整流子片２０の間に所定の幅Ｓのスリット２３が形成されるすように設定されている。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。
【００２４】
次に、本発明からなる組立式整流子の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、３個の整流子片２０を矢示の方向に向けて各々絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に添設する。このとき、整流子片２０のライザ部２２を溝部１５に嵌合するとともに、円筒部１１の付け根部分に形成された円弧状溝１７に整流子片２０の下端部を挿入し、整流子部２１の側面を凸部１６に当接させる。この結果、整流子片２０はスリット２３の幅Ｓを一定に保ちながら所定の位置に添設される。
【００２５】
このように、整流子片２０を絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に添設したときには、図４（Ａ）に示すように、整流子片２０のライザ部２２が溝部１５の底面に当接するまで嵌合する。上述したように、溝部１５の深さをライザ部２２の板厚寸法よりも大きく形成しているので、ライザ部２２の上面と溝部１５の開口端との間は離間している。
【００２６】
３個の整流子片２０のライザ部２２を溝部１５に嵌合した状態から、次に、図４（Ｂ）に示すように、押圧治具３０によって溝部１５開口側をライザ部２２方向に塑性変形させてライザ部２２の基部を溝部１５内に固着する。押圧治具３０は、円筒状に形成されていて、内孔３１は３個の整流子部２１の外径寸法よりやや大きく形成され、押圧治具３０を嵌挿するときに、整流子部２１の周面に損傷を与えない内径寸法に設定されている。また、押圧治具３０の少なくとも先端側の外径寸法は、突堤部１４の外径寸法よりも小さく設定されている。そして、押圧治具３０の少なくとも先端側は、図示しない加熱手段によって所定の温度に加熱されている。上記絶縁基体１０は熱可塑性を有する合成樹脂により形成されていることから、押圧治具３０の温度は、溝部１５の開口側を塑性変形することができる温度に設定されている。
【００２７】
そして、押圧治具３０を突堤部１４の図示上方から押圧するとともに加熱し、溝部１５の開口側に樹脂を軟化させることにより塑性変形させ、開口側の樹脂を溝部１５方向に移動させる。これにより、溝部１５内には膨出部１５ａが膨出形成され、図４（Ｂ）および図６に示すように、ライザ部２２の基部は膨出部１５ａによって押圧されることにより溝部１５内に固着される。図示のように、膨出部１５ａは互いに接近するように溝部１５内に膨出され、両者間にはギャップが形成さる。なお、両側の膨出部１５ａを接合するまで膨出させても良い。
【００２８】
このように、押圧治具３０によって突堤部１４を押圧して塑性変形するとき、図５に示すように、溝部１５の開口側の樹脂は溝部１５内に移動するとともに、整流子部２１の外周面方向に移動する。上述したように、押圧治具３０の外径寸法が突堤部１４の外径寸法よりも小さく設定されているので、整流子部２１方向への樹脂の移動量が多くなる。この結果、整流子片２１は絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に圧接されることから、３個の整流子片２０はライザ部２２とともに強固に固定される。突堤部１４は、押圧治具３０により押圧することによって、図２に示す高さｈが低くなる。この高さは、従来の絶縁リングの厚さｔ（図１０を参照）よりも小さくすることができるので、整流子ユニットとしての軸方向の有効長を大きくすることができる。
【００２９】
ところで、溝部１５の幅はライザ部２２が嵌合できるように設定されているが、溝部１５とライザ部２２の幅は寸法のばらつきを有していて、溝部１５内にライザ部２２が緩く嵌合する場合がある。しかし、上述したように、溝部１５内に嵌合したライザ部２２を、塑性変形によって形成された膨出部１５ａにより押圧して固定するので、溝部１５とライザ部２２の幅にばらつきがあったとしても所定の強度によって固定することができる。特に、整流子部の外径寸法が３mm以下の超小型整流子ユニットの場合には、溝部１５とライザ部２２の幅が０．５mm以下の寸法になることから、両者間の嵌合状態が大きくばらつくことがある。しかし、このような極小寸法の超小型整流子ユニットであっても、ライザ部２２を、塑性変形によって形成された膨出部１５ａにより固定するので、固定に関して寸法のばらつきは無視することが可能となる。
【００３０】
以上のように、円筒状に形成された絶縁基体１０の外周面に配置固定される複数の整流子片２０のライザ部２２が、絶縁基体１０のフランジ部１２に形成された溝部１５内に嵌合され、さらに、溝部１５の開口側を押圧治具３０によって塑性変形させることによりライザ部２２の基部を固着するので、簡易な構成によって絶縁基体１０の外周面に各整流子片２０を強固に配設固定することができる。また、整流子片２０を固定するために、従来のように、絶縁リング等の他の固定部材を不要にすることができるので、部品点数を削減することができてコストの低減が可能となるとともに、絶縁リングによる不具合を解消することができる。しかも、絶縁基体１０の塑性変形によって固定するので、例え整流子片のライザ部や絶縁基体の溝部の寸法にばらつきがあっても、整流子片を確実に固定することが可能となり、この結果、整流子ユニットをさらに小型化することができる。
【実施例２】
【００３１】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る整流子ユニットの工程説明図である。上述した実施例１と相違する点は、押圧治具３０の少なくとも先端側の外径寸法を突堤部１４の外径寸法よりも大きく設定していることである。なお、内孔３１の内径寸法を３個の整流子部２１の外径寸法よりやや大きく形成して押圧治具３０を嵌挿するときに整流子部２１の周面に損傷を与えない内径寸法に設定していること、および、少なくとも先端側を加熱手段によって所定の温度に加熱していることは実施例１と同様である。
【００３２】
そして、上述した実施例１と同様に、押圧治具３０を突堤部１４の図示上方から押圧して、溝部１５の開口側を塑性変形させ、開口側の樹脂を溝部１５方向に移動させる。これにより、溝部１５内には膨出部１５ａが膨出形成され、図７（Ｂ）に示すように、ライザ部２２の基部は膨出部１５ａによって押圧されることにより溝部１５内に固着される。また、突堤部１４を押圧して塑性変形するとき、樹脂が整流子部２１の外周面方向に移動して整流子片２０は絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に圧接し、３個の整流子片２０をライザ部２２とともに強固に固定することも実施例１と同様である。
【実施例３】
【００３３】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る整流子ユニットの工程説明図である。第３の実施形態において、上述した実施例１と相違する点は、３個の整流子片２０の各ライザ部２２が対応する位置に、溝部１５を形成するとともに、この溝部１５と両側に突起部１８を１２０度毎の等間隔で３箇所に突出形成したことである。溝部１５の幅、および深さは上述した実施例１と同様である。
【００３４】
一方、溝部１５の開口側を塑性変形させる押圧治具３２は、図８（Ｂ）に示すように、突起部を抱持するように矩形状の凹所３３が形成されている。そして、押圧治具３２を突起部１８の図示上方から押圧して、溝部１５の開口側を塑性変形させ、開口側の樹脂を溝部１５方向に移動させて膨出部１５ａを膨出させる。このとき、突起部１８の周方向両側が押圧治具３２の凹所３３よって樹脂の移動が規制されるので、開口側の樹脂は、溝部１５方向と整流子部２１の外周面方向に移動するので、少量の樹脂によってライザ部２２の基部を溝部１５内に固定するとともに、３個の整流子片２０を絶縁基体１０の円筒部１１の外周面に圧接して強固に固定することができる。
【００３５】
以上、本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内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例は、押圧治具を加熱させて、樹脂を軟化させることにより溝部の開口側を塑性変形させているが、例えば先端を楔状の形成した押圧治具を用い、この押圧治具の押圧力により溝部の開口側を塑性変形させて溝部内に膨出部を膨出し、３個の整流子片のライザ部を溝部内に固定するようにしても良い。また、溝部の開口側を塑性変形させてライザ部を左右一対の膨出部によって固定しているが、溝部の開口側の一方側を塑性変形させて、１つの膨出部によって固定するようにしても良い。さらに、溝部の開口側の形状は、上述した実施例１や実施例３の形状に限らず、開口側の塑性変形により溝部内に膨出部を膨出できる樹脂の量が確保できれば、任意の形状に形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明にかかる整流子ユニットの平面図である。
【図２】図１における断面図である。
【図３】本発明にかかる整流子ユニットの分解斜視図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかる整流子ユニットのライザ部を固定する工程を示す説明図である。
【図５】本発明にかかる整流子ユニットのライザ部を固定した状態を示す拡大断面図である。
【図６】本発明にかかる整流子ユニットの斜視図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかる第２の実施例による整流子ユニットのライザ部を固定する工程を示す説明図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、本発明にかかる第３の実施例による整流子ユニットのライザ部を固定する工程を示す説明図である。
【図９】従来の整流子ユニットの構成を示した分解斜視図である。
【図１０】従来の整流子ユニットの構成を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０    絶縁基体
１１    円筒部
１２    フランジ部
１４    突堤部
１５    溝部
１５ａ  膨出部
２０    整流子片
２１    整流子部
２２    ライザ部
２３    スリット
３０    押圧治具
【図１】
2006074846.tif 000003
【図２】
2006074846.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006074846.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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