(57)【要約】【課題】  製造コストが安価でブラシ寿命が長い整流子装置を提供する。【解決手段】  ブラシが回転軸方向から当接し、ブラシ摺動面に整流部片とスリップリングを備えた平型の整流子装置において、ブラシ摺動面に同心環状に配設される外側スリップリング１及び内側スリップリング２から成るスリップリングと、その両スリップリング１，２に挟まれた領域に所定の角度ごとに分割されて外側スリップリング１又は内側スリップリング２のいずれか一方に電気的につながった導体からなる整流部片３，４と、各スリップリング２，１に摺動して給電する（＋）及び（−）の電位の給電用ブラシ１０，１１と、整流部片３，４に摺動して各相リード端子に電気的に接続されたブラシ７，８，９より構成されていることを特徴とする。【選択図】        図１
2006074906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシが回転軸方向から当接し、ブラシ摺動面に整流部片とスリップリングを備えた平型の整流子装置において、
ブラシ摺動面に同心環状に配設される外側スリップリング及び内側スリップリングから成るスリップリングと、この２本のスリップリングに挟まれた領域に所定の角度ごとに分割されて外側スリップリング又は内側スリップリングのいずれか一方に電気的につながった導体からなる整流部片と、前記各スリップリングに摺動して給電する（＋）及び（−）の電位の給電用ブラシと、前記整流部片に摺動して各相リード端子に電気的に接続されたブラシより構成したことを特徴とする整流子装置。
【請求項２】
外側スリップリングに電気的につながった整流部片と内側スリップリングに電気的につながった整流部片との間の領域に、両スリップリングに電気的につながっていない孤立部材を配設し、各整流部片及び各孤立部材のブラシ摺動面の軸方向位置をほぼ同じにしたことを特徴とする請求項１に記載の整流子装置。
【請求項３】
前記孤立部材の材料を前記整流部片の材料と同じ材料としたことを特徴とする請求項２に記載の整流子装置。
【請求項４】
前記整流部片同士の隙間を前記整流部片より磨耗しやすい絶縁材料で充填したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の整流子装置。
【請求項５】
ブラシ摺動面に同心環状に配設される外側スリップリング及び内側スリップリングから成るスリップリングと、それら両スリップリングに挟まれた領域に所定の角度ごとに分割されて外側スリップリング又は内側スリップリングのいずれか一方に電気的につながった導体からなる複数の整流部片とから構成される整流子の製造方法であって、
所定のスリップリングと所定の整流部片がつながった状態、および整流部片同士がブリッジ部分でつながった状態で導電板材から打抜く工程と、
整流部片とスリップリングの各ブラシ摺動面の軸方向位置を導電板材の板厚以上ずれるように成型する工程と、
整流部片同士をつなげるブリッジ部分を取り除く工程とを備えたことを特徴とする整流子の製造方法。
【請求項６】
前記整流部片同士の隙間を前記整流部片より磨耗しやすい絶縁材料で充填した工程を備えたことを特徴とする請求項５に記載の整流子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラシが回転軸方向から当接し、ブラシ摺動面に整流部片とスリップリングを備えた平型の整流子装置、およびその整流子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、環状の整流部片と、それぞれ径の異なるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスリップリングを組み付けるにあたって、整流部片の各連結辺部上にスリップリングを重ね合わせた後、整流部片及びスリップリングの裏側から各連結片部と各相のスリップリングとの重ね合わせ部を溶接するものがあった（例えば、特許文献１の段落［０００５］参照）。
【０００３】
また、環状の整流部片と、この整流部片とは分離形成されて該整流部片に対し同心環状に配置されて電気的に接続される複数の径が異なったスリップリングとを備えた整流子において、各スリップリングの外周に一体形成されてラジアル方向に延出する複数の連結片部と、これらの連結片部の先端に跨って各スリップリングと同心環状に一体形成された整流子片リングとを備え、整流部片と整流子片リングとを略同一形状に形成し、その整流部片と整流子片リングとを重ね合わせて一体結合すると共に、整流部片と各スリップリングが同一面状となるように構成したものがあった（例えば、特許文献１の請求項１、図４、図５参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８４２９１号公報（段落［０００５］、請求項１、図４、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来、整流部片とスリップリングを別部材として分割して所定位置に配置した後に溶接などで接合する構造があった。また、各相の整流部片とそれに対応する相のスリップリングとの電気的接続を図るため他相のスリップリングと交叉する部位でブラシ摺動面に垂直な方向に所定距離以上離して跨ぐ構造があった。
【０００６】
前者の構造では、複数個所において溶接等の接合作業が必要であり、後者の構造では、スリップリングを跨ぐＵ字状に曲がった部分を持つ複雑な形状の部材を必要とする。その結果、いずれの場合も製造コストが高くなるという問題点があった。
【０００７】
さらに、スリップリングがモータの相数だけ必要なため、整流部片のブラシ摺動面の面積が小さくブラシ寿命が短いという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、製造コストが安価でブラシ寿命が長い整流子装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による整流子装置は、ブラシが回転軸方向から当接し、ブラシ摺動面に整流部片とスリップリングを備えた平型の整流子装置において、ブラシ摺動面に同心環状に配設される外側スリップリング及び内側スリップリングから成るスリップリングと、この２本のスリップリングに挟まれた領域に所定の角度ごとに分割されて外側スリップリング又は内側スリップリングのいずれか一方に電気的につながった導体からなる整流部片と、各スリップリングに摺動して給電する（＋）及び（−）の電位の給電用ブラシと、各整流部片に摺動して各相リード端子に電気的に接続されたブラシより構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明による整流子の製造方法は、ブラシ摺動面に同心環状に配設される外側スリップリング及び内側スリップリングから成るスリップリングと、その両スリップリングに挟まれた領域に所定の角度ごとに分割されて外側スリップリング又は内側スリップリングのいずれか一方に電気的につながった導体からなる複数の整流部片とから構成される整流子の製造方法であって、所定のスリップリングと所定の整流部片がつながった状態、および整流部片同士がブリッジ部分でつながった状態で導電板材から打抜く工程と、整流部片とスリップリングの各ブラシ摺動面の軸方向位置を導電板材の板厚以上ずれるように成型する工程と、整流部片同士をつなげるブリッジ部分を取り除く工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の整流子装置によれば、いずれの整流部片も外側スリップリング及び内側スリップリングに隣り合って配置される。したがって、整流部片とスリップリングとの電気的接続は他相の導体を跨ぐ必要が無くなり、従来のような導体同士の接合などの必要が無い簡単な形状にすることができる。その結果、製造コストを安価にすることができる。また、従来、例えばＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の複数本のスリップリングが必要であったが、本発明では、（−）給電用及び（＋）給電用のスリップリングの２本で良いので、転流を行う整流部片のブラシ摺動面が大きくとれてブラシ寿命を長くすることができる。
【００１２】
この発明による整流子の製造方法によれば、整流部片同士がブリッジでつながった状態で打抜き工程から成形工程まで１つの部品として取扱うことができる。また、ブリッジは両スリップリングから板厚以上軸方向に離れているので、両スリップリングを傷付けること無くブリッジを取り除くことができる。さらに、打抜き工程において部材同士の相対位置が決まるので、各部材間（２本のスリップリング、各整流部片）の位置決め精度を打抜き精度と同等まで向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１による整流部片及びスリップリングを有する整流子の正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図１（ｅ）は図１（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。また、図６はこの発明の実施の形態１による整流子装置を適用した直流モータを示す断面図である。
【００１５】
本実施の形態においては、回転子が機械角で３６０度回転する間に８回転流する３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とする）の直流モータの場合を例にとって説明する。
【００１６】
図６において、直流モータ１３は、例えばＥＧＲバルブ開閉用のモータであり、その内径側に回転子１４、外径側に固定子１５を備えている。回転子１４には固定子１５と対向する面に永久磁石１６が取り付けられており、固定子１５には絶縁部材１９を介して電機子巻線１７が巻回されている。回転子１４の片側軸方向端面には整流子１８が固定されており、回転子１４と共に回転する。
【００１７】
そして、図１及び図６に示すように、整流子１８は、そのブラシ摺動面に回転子１４の軸心を中心とする同心環状に配置される（−）電位用スリップリング１と（＋）電位用スリップリング２を備えている。これら２本のスリップリング１及び２に挟まれた環状の領域に、（−）電位用スリップリング１とつながった扇形状の（−）電位用整流部片３と、（＋）電位用スリップリング２とつながった扇形状の（＋）電位用整流部片４とが周方向に等ピッチで交互に配置されている。（−）電位用スリップリング１には（−）電位の給電ブラシ１１が、（＋）電位用スリップリング２には（＋）電位の給電ブラシ１０が当接され、整流部片３及び４にはＵ相、Ｖ相、Ｗ相のブラシ７，８，９がそれぞれ当接している。スリップリング１及び２と整流部片３及び４の材料は導体であり、例えばカーボンブラシとの摺動を考慮して銀をわずかに含ませた銅合金などで構成される。
【００１８】
また、整流部片３及び４の間にはスリップリング１及び２と電気的につながっていない孤立部材５が配置されている。孤立部材５のブラシ摺動面の軸方向位置は、各整流部片３，４の軸方向位置とほぼ同じである。また、孤立部材５の材料は導体、絶縁体のいずれでも良いが、ブラシの摺動による磨耗量が整流部片３及び４の磨耗量とおよそ同等であることが段差を生じずスムーズなブラシ摺動のために望ましいので、整流部片３及び４と同じ材料が良い。スリップリング１と整流部片４との間、スリップリング２と整流部片３との間、孤立部材５と整流部片３及び４との間、そして孤立部材５とスリップリング１及び２との間は必要な絶縁距離を隔てて配置されている。これら間隙部分及び外周は絶縁性のモールド材６で充填されており、モールド材６は部材同士の相対位置を固定する役目も兼ねている。
【００１９】
図２はスリップリング１及び２と整流部片３及び４がモールド材６で隠された部分でどのようにつながっているかがわかるように図１（ａ）からモールド材６を取り除いて描いた図である。斜線部分は導体であることを示す。
【００２０】
図３は図２の或る瞬間のブラシ当接部を加えて描いた図である。電機子巻線１７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のリード端子（図示せず）と電気的に接続されたＵ相ブラシの当接部７ａ、Ｖ相ブラシの当接部８ａ、Ｗ相ブラシの当接部９ａは、互いに電気角で１２０度のピッチで整流部片３及び４あるいは孤立部片５の存在する環状の領域上にある。環状の領域内に整流部片３及び４の１個ずつが占める角度は約３０度で、各相のブラシ当接部７ａ、８ａ、９ａの１個ずつが占める角度は整流部片３及び４の１個ずつが占める角度の１／２よりわずかに小さい角度である。わずかに小さくするのは整流部片３と整流部片４の間で短絡するのを防ぐためである。（−）電位の給電ブラシの当接部１１ａはスリップリング１上にあり、（＋）電位の給電ブラシの当接部１０ａはスリップリング２上にある。給電ブラシの当接部１１ａ及び１０ａの回転方向位置は互いに任意の位置で良い。ブラシの当接部７ａ、８ａ、９ａ、１１ａ、１０ａは互いの相対位置を保ったまま回転子１４の回転と共に周方向に移動する。整流部片３及び４が各４個ずつの計８個であり孤立部材５が８個であるのは転流回数の８回による。転流回数が２Ｎ回（Ｎは自然数）の場合は整流部片３及び４は各Ｎ個であり孤立部材５は２Ｎ個となる。
【００２１】
上記のような整流子装置の構造において、給電用のブラシ１１及び１０により２本のスリップリング１及び２にそれぞれ給電し、電機子巻線１７のＵ，Ｖ，Ｗ相のリード端子に電気的に接続されたＵ相ブラシ７、Ｖ相ブラシ８、Ｗ相ブラシ９が２本のスリップリング１及び２の間の領域にあって外側スリップリング１及び内側スリップリング２のいずれか一方に電気的につながった整流部片３及び４を摺動することにより転流を行う。図８は本実施の形態による整流子装置の転流タイミングを示す図である。なお、図７は従来の整流子装置の転流タイミングを示す図である。
【００２２】
以上のように、本実施の形態の整流子装置の構成によれば、いずれの整流部片３及び４もスリップリング１及び２に隣り合って配置される。したがって、整流部片３及び４とスリップリング１及び２との電気的接続用導体は他相の導体を跨ぐ必要が無くなり、導体同士の接合などの必要が無い簡単な形状にすることができる。その結果、製造コストを安価にすることができる。
【００２３】
また、従来はＵ相用、Ｖ相用、Ｗ相用の３本のスリップリングが必要であったが、本実施の形態では（−）給電用及び（＋）給電用のスリップリング１及び２の２本で良いので、転流を行う整流部片３及び４のブラシ摺動面が大きくとれてブラシ寿命を長くすることができる。
【００２４】
さらに、外側スリップリング１に電気的につながった整流部片３と内側スリップリング２に電気的につながった整流部片４との間の領域に、両スリップリング１及び２に電気的につながっていない孤立部材を配設し、各整流部片３，４及び各孤立部材５のブラシ摺動面の軸方向位置をほぼ同じにしたことにより、各整流部片３，４に摺動して各相リード端子に電気的に接続されたブラシ７，８，９が整流部片と整流部片との隙間に落ちて回転できなくなるなどの動作不良を防ぐことができる。
【００２５】
また、孤立部材５の材料を整流部片３，４の材料と同じ材料としたことにより、ブラシの摺動による孤立部材５の磨耗量が整流部片３及び４の磨耗量とおよそ同等となるので、両者間に段差を生じずスムーズなブラシ摺動が実現できる。
【００２６】
次に、この発明の実施の形態１による整流子装置の製造方法について説明する。図４及び図５はこの発明の実施の形態１による整流子装置の製造方法を説明するための平面図であり、図４は導電板材の打抜き後の状態を示す図、図５は成型後の導電板材の形状を示す図である。
【００２７】
まず、図４に示すように、１枚の導電板材（銀をわずかに含ませた銅合金等から構成される）から、所定のスリップリング１，２と所定の整流部片３，４がつながった状態で、かつ整流部片３及び４同士がブリッジ１２でつながった状態で打抜く。次に、図５に示すように、整流部片３及び４と孤立部材５のある環状領域のブラシ摺動面がスリップリング１及び２のブラシ摺動面から軸方向すなわちブラシ摺動面に垂直な方向に板厚以上ずれるように塑性成型する。その後、モールド材６を充填して各構成部材を固定した後、ブリッジ１２をスリット加工により取り除く。
【００２８】
このような製造方法によれば、整流部片３及び４同士がブリッジ１２でつながった状態で打抜き工程から塑性成形工程まで１つの部品として取扱うことができる。また、ブリッジ１２はスリップリング１及び２から板厚以上軸方向に離れているので、スリップリング１及び２を傷付けること無くブリッジ１２を取り除くことができる。さらに、打抜き工程において部材同士の相対位置が決まるので、各部材間（スリップリング１及び２、整流部片３及び４）の位置決め精度を打抜き精度と同等まで向上させることができる。
【００２９】
また、モールド材６は、整流部片３及び４より磨耗しやすい材料とすることにより、整流部片３及び４がブラシ７、８、９の摺動時に発生する火花などで磨耗しても整流部片同士の隙間のモールド材６のほうが磨耗量が大きいので、ブラシ摺動面から出っ張ることがなく、ブラシ７，８，９，１０，１１が引っ掛かることによる動作不良を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明は、例えばＥＧＲバルブに用いられている直流モータの給電部に組み付けられる整流子及びその製造方法に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の実施の形態１による整流子装置を示す正面図及び側面断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による整流子装置からモールド材を取り除いて示した平面図である。
【図３】図２の整流子装置の或る瞬間のブラシ当接部を加えて示した平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による整流子装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による整流子装置の製造方法を説明するための平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による整流子装置を適用した直流モータを示す断面図である。
【図７】従来の整流子装置の転流タイミングを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による整流子装置の転流タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  （−）電位用スリップリング、２  （＋）電位用スリップリング、
３  （−）電位用整流部片、４  （＋）電位用整流部片、５  孤立部材、
６  モールド材、７  Ｕ相ブラシ、８  Ｖ相ブラシ、９  Ｗ相ブラシ、
１０  （＋）電位の給電ブラシ、１１  （−）電位の給電ブラシ、１８  整流子。
【図１】
2006074906.tif 000003
【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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【図８】
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