(57)【要約】【課題】整流子のアンダーカット部へのワニスの浸透を抑制しつつ渡り線部に十分なワニスを塗布する。【解決手段】シャフト６と、シャフト６の周囲に取り付けられたロータコア７と、ロータコア７に巻回されたロータコイル８と、シャフト６の一端に取り付けられた整流子９と、整流子９の接続部２１とロータコイル８とを接続するための渡り線部２２と、ロータコイル８と接続部２１と渡り線部２２に塗布されたワニス３１を備え、更に整流子９に設けられたアンダーカット部２５における接続部２１側に位置する端部と接続部２１との間にアンダーカット部２５が存在しないスペース面２８を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、上記シャフトの周囲に取り付けられたロータコアと、上記ロータコアに巻回されたロータコイルと、上記シャフトの一端に取り付けられた整流子と、上記整流子の接続部と上記ロータコイルとを接続するための渡り線部と、上記ロータコイルと上記接続部と上記渡り線部に塗布されたワニスを備えた回転電機のロータであって、
上記整流子に設けられたアンダーカット部における上記接続部側に位置する端部と上記接続部との間に上記アンダーカット部が存在しないスペース面を設けたことを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
上記スペース面にＯリングを設置したことを特徴とする請求項１記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
上記スペース面に断面矩形状のリングを設置したことを特徴とする請求項１記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
上記スペース面に上記Ｏリング又は断面矩形状の上記リングを嵌合するための溝を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
上記スペース面に２個以上の部品に分割することのできるリング部品を設置したことを特徴とする請求項１記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機のロータの製造装置であって、
上記接続部に対応する位置に上記ワニスを滴下するためのノズルを設置したことを特徴とする回転電機のロータの製造装置。
【請求項７】
請求項１に記載の回転電機のロータの製造方法であって、
分割されたリング部品を半径方向から上記スペース面に取り付けた後ノズルから上記接続部に上記ワニスを滴下し、上記ワニスの滴下終了後に上記リング部品を取り外すことを特徴とする回転電機のロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機のロータ、その製造装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のロータは、ロータシャフトとロータシャフトの周囲に取り付けられたコアと、コアスロットに巻回されたコイルと、ロータシャフトの一端に取り付けられコイルの端部が接続された整流子で構成され、ワニスでスロット内および端部のコイルが固着されている。下記特許文献１で開示されているロータにおいては、整流子下部の渡り線部にコイル固着用ワニスよりも高粘度の塗布材を塗布することにより、整流子アンダーカット部へのワニスの浸透を抑制しつつ渡り線部に十分なワニスを塗布することができるものが記載されている。これにより信頼性を向上させた整流子電動機を提供できる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３８４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、塗布剤自体がアンダーカット部へ浸透する可能性があり、塗布量及び塗布位置に高い精度が求められるため管理が難しい。また塗布剤を硬化させるのに時間がかかるため生産性が悪いという問題点もあった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｏリングを整流子に容易に固定することによって、整流子アンダーカット部へのワニスの浸透を確実に抑制し、更には渡り線部に十分なワニスを塗布することができる回転電機のロータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明に係る回転電機のロータは、シャフトと、上記シャフトの周囲に取り付けられたロータコアと、上記ロータコアに巻回されたロータコイルと、上記シャフトの一端に取り付けられた整流子と、上記整流子の接続部と上記ロータコイルとを接続するための渡り線部と、上記ロータコイルと上記接続部と上記渡り線部に塗布されたワニスを備えたものであって、
上記整流子に設けられたアンダーカット部における上記接続部側に位置する端部と上記接続部との間に上記アンダーカット部が存在しないスペース面を設けたものである。
又本願発明に係る回転電機のロータの製造装置は、上記接続部に対応する位置に上記ワニスを滴下するためのノズルを設置したものである。
更に本願発明に係る回転電機のロータの製造方法は、分割されたリング部品を半径方向から上記スペース面に取り付けた後ノズルから上記接続部に上記ワニスを滴下し、上記ワニスの滴下終了後に上記リング部品を取り外すものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成された回転電機のロータによれば、整流子のアンダーカット部へのワニスの浸透を抑制しつつ渡り線部に十分なワニスを塗布することができる。更にはスペース面を設けることにより、Ｏリングを整流子に容易に固定でき、かつ整流子表面に溝をつけることによりＯリングを容易に位置決めできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による回転電機の構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る回転電機が有するロータの構造を示す側面図である。
【図３】実施の形態１による回転電機におけるロータを示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係るロータが有する整流子部分を示す拡大断面図である。
【図５】実施の形態１に係るロータが有する整流子部分を示す拡大断面図である。
【図６】実施の形態１に係る回転電機のロータにワニスを塗布する状態を示す断面図である。
【図７】一般的な回転電機のロータにワニスを塗布する状態を示す断面図である。
【図８】回転電機のロータとして上記特許文献１を適用した場合を示す側面図である。
【図９】回転電機のロータとして上記特許文献１を適用した場合に、ロータにワニスを塗布する状態を示す側面図である。
【図１０】実施の形態２による回転電機のロータを示す側面図である。
【図１１】実施の形態３による回転電機のロータ部分を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１による回転電機の構造を示す断面図である。回転電機１はロータ２、ステータ３、ファン４、外郭フレーム５から構成される。ロータ２はシャフト６、シャフト６の周囲に取り付けられたロータコア７、ロータコア７に巻回されるロータコイル８及び整流子９で構成されている。シャフト６の両端に軸受１０が圧入され、この軸受１０をブラケット１１に形成されているファン側ハウジング１２と外郭フレーム５に形成されている整流子側ハウジング１３が支持している。カーボンブラシ１４を内蔵した金属からなるブラシホルダー１５は、外郭フレーム５により保持されている。
【００１０】
ステータ３は外郭フレーム５に対して焼き嵌めまたは圧入により固定されたステータコア１６とステータコア１６に巻回されるステータコイル１７により構成されている。ファン４は、シャフト６における整流子９側とは反対側に位置する端部においてナット締めで固定されている。外郭フレーム５に取り付けられた金属端子からカーボンブラシ１４と整流子９を介してロータコイル８へ電流が供給されて磁界が発生し、更に外郭フレーム５に取り付けられた金属端子からステータコイル１７に電流が供給されて磁界が発生し、ロータコイル８とステータコイル１７で発生した磁界の相互作用によりロータ２が回転する。ロータ２が回転すると、シャフト６の一端に固定されたファン４が回転して空気を吸い込む。吸い込まれた空気を回転電機１の内部に案内するためのディフューザ１８がブラケット１１に取り付けられており、吸い込まれた空気により回転電機１の内部が冷却される。
【００１１】
図２は実施の形態１に係る回転電機１が有するロータ２の構造を示す側面図である。シャフト６に積層鋼板から成るロータコア７が圧入されている。ロータコア７の周面に複数の収納溝（以下、スロット１９と呼ぶ）が形成されており、スロット１９にはロータコイル８が巻回されている。更にロータコイル８の上には、ウェッジ２０が挿入されている。ウェッジ２０により、ロータコイル８がスロット１９からロータコア７の外周面にはみでないように押さえ付けられている。ロータコイル８は整流子９の接続部２１に渡り線部２２を介して接続されており、渡り線部２２と接続部２１はヒュージングによって電気的に接続されている。
【００１２】
また整流子９の表面には、Ｏリング２３が巻きつけられている。Ｏリング２３の材質は、整流子９との高い密着性を得るために、ゴムのような柔軟性の高い材料で構成することが望ましく、耐熱性に優れたシリコーンゴムや、回転電機１をガソリンなどの油の中で使用する場合には耐油性に優れたニトリルゴムを選定するとよい。また更に高い耐熱性が求められるモータの場合には、Ｏリング２３の材料をゴムではなく、スポンジや麻糸等の吸湿性の高い材料を採用し、接続部２１にワニスを滴下する際に、接続部２１と同時にＯリング２３にもワニスを浸透させることで、Ｏリング２３がワニスによりコーティングされ、ワニスと同程度の耐熱性をもったＯリング２３が構成されることとなる。ただし、吸湿できる限界を超える量のワニスが滴下されると、整流子９にワニスが浸透していくので注意することが必要である。
【００１３】
ロータコイル８を固着するために、ロータコイル８にワニスが塗布されている。ワニスを塗布する主な目的は、ロータ２が回転しているときにロータコイル８が動いてしまうと、重量の不釣り合いが発生してそれが遠心力の発生の原因となり、過大な振動が発生してしまうので、これを防止することである。更にはロータコイル８同士が擦れることにより、絶縁被膜が劣化して、絶縁性能を低下することがあるので、このことを防止するためである。そのため、ワニスを塗布することにより、スロット１９内部のロータコイル８同士、およびスロット１９とロータコイル８を十分に固着させることが重要である。
【００１４】
また、回転電機１を高速回転で駆動する場合、整流子９とロータコイル８をヒュージングで接続している接続部２１および渡り線部２２には大きな遠心力が作用する。従って接続部２１と渡り線部２２へのワニスの塗布が不十分だと渡り線部２２が接続部２１からはずれたり、渡り線部２２が破断するおそれがある。そのため接続部２１と渡り線部２２をワニスで十分に固定することが重要である。ただし、この部分にワニスを塗布する際、整流子片２４間に形成されているアンダーカット部２５にワニスが浸透すると、ワニスでアンダーカット部２５が埋められることがあり、これにより通電不良やスパークが発生するため注意が必要である。ここで整流子９が摩耗したり、旋盤削りを行って溝が浅くなった場合には整流子９間にあるマイカの切り下げを行う必要があり、このことをアンダーカットと言い、このアンダーカットでできた凹部をアンダーカット部という。
【００１５】
図３は実施の形態１による回転電機１におけるロータを示す断面図である。整流子９に形成されているアンダーカット部２５は、軸方向において接続部２１に対して反対側に位置している軸方向端面２６を始端として、接続部２１に向かって形成されており、終端２７と接続部２１の間にアンダーカット部が存在しないスペース面２８がある。このスペース面２８は整流子９とカーボンブラシ１４の摺動面ではないので、アンダーカット部がなくても通電不良やスパークが発生しない。また、スペース面２８によりロータコイル８から浸み出したワニスがアンダーカット部２５へ浸透するのを防止する効果がある。但し、渡り線部２２や接続部２１を確実に固定するためにワニスをこれら渡り線部２２や接続部２１に直接滴下する場合には、ワニスがアンダーカット部２５へ浸透するおそれがあるので、スペース面２８だけでワニスの浸透を防止するには不十分である。そこでこのスペース面２８にＯリング２３を設置することで、渡り線部２２や接続部２１にワニスを塗布している際に、ワニスがアンダーカット部２５へ浸透するのを防止できる。
【００１６】
図４は実施の形態１に係るロータが有する整流子部分を示す拡大断面図である。アンダーカット部がないスペース面２８には断面円弧形状の溝２９が設けられており、Ｏリング２３がこの溝２９に嵌合されている。この溝２９は整流子９に対してＯリング２３を位置決めすることができ、ロータ２が回転しているときに遠心力でＯリング２３が動かないように固定するためのものである。図５も実施の形態１に係るロータが有する整流子部分を示す拡大断面図であり、図５においては、アンダーカット部がないスペース面２８にＶ字形状の溝３０が設けられているものである。溝の形状は円弧状であってもＶ字形状であってもよく、加工性やＯリング２３の大きさに応じて適宜形状が選択される。
【００１７】
図６は実施の形態１に係る回転電機のロータにワニスを塗布する状態を示す断面図である。滴下用のノズル３２からワニス３１がロータコイル８に向かって滴下されている。ノズル３２は、ロータコイル８のロータコア７を挟んで整流子９側の端部３３と、整流子９とは反対側に位置する端部３４、更には接続部２１の位置にそれぞれ１本ずつ配置されており、それぞれの位置においてワニスが直接滴下されるように配置されている。ワニス３１を滴下しているとき、ロータ２はシャフト６を回転軸として一定回転数で回転しており、ワニス３１がロータコイル８の全周に塗布されるようになっている。
【００１８】
ロータ２を回転させるため、シャフト６の両端は治具３５で把持されており、モータ等による動力で歯車やベルト等を介して治具３５を回転させている。ロータコイル８における整流子９側の端部３３と、整流子９に対して反対側に位置する端部３４にワニス３１を滴下することで、ロータコア７のスロット１９内部へ毛細管現象によりワニス３１が浸透し、スロット１９内部のロータコイル８同士、およびスロット１９とロータコイル８を固着させることができる。図６においては、ロータコイル８の両端部にそれぞれ１本ずつノズル３２を配置しワニス３１を滴下しているが、いずれか一方だけのノズル３２からワニス３１を滴下した場合でも、毛細管現象により滴下している側と反対側の端部までワニス３１が浸透していく。
【００１９】
しかし、スロット１９内部や両端部のロータコイル８を十分に固着させるのに必要なワニスの量は、渡り線部２２や接続部２１を十分に固着させるのに必要な量と比べてはるかに多いため、ノズル１本だけではワニス３１を滴下し終えるまでに長い時間を要してしまうため生産性が悪い。高い生産性が求められる場合には、２本のノズル３２でロータコイル８の両端部を同時に滴下した方がよい。
【００２０】
又接続部２１にワニス３１を直接滴下すると、接続部２１よりも重力方向に低い位置にある渡り線部２２にワニス３１が流れ落ちていくため、接続部２１と渡り線部２２を同時にワニス３１で浸透させることができる。これに対して渡り線部２２にワニス３１を直接滴下すると、渡り線部２２よりも重力方向に高い位置にある接続部２１には、ワニス３１が浸透しにくい。従って接続部２１にワニス３１を直接滴下することで接続部２１と渡り線部２２を固着させるのに十分な量のワニス３１を付着させることができる。更にアンダーカット部２５と接続部２１との間に設置したＯリング２３により、ワニス３１がアンダーカット部２５へ浸透していかないため、通電不良やスパークといった不具合を防止できる。
【００２１】
図７は本発明とは別の一般的な回転電機のロータにワニスを塗布する状態を示す断面図である。図７においては、ワニス３１がアンダーカット部２５へ浸透するため、接続部２１または渡り線部２２に直接ワニス３１を滴下することは難しい。したがってロータコイル８の整流子９側の端部３３にワニス３１を滴下し、毛細管現象によって渡り線部２２に浸透させる。滴下するワニス３１の流量を多くすることで、接続部２１近傍までワニス３１を浸透させることができるが、滴下量を多くし過ぎるとアンダーカット部２５までワニス３１が浸透していくいため、ワニス３１の量を適切な値に調整する必要がある。また、季節要因によりワニス３１の温度が変わると、浸透性も変わるため、適宜、量を調整しなければならず、管理も難しい。したがって、図７の回転電機のロータにおいて、接続部２１および渡り線部２２を固着させるのに十分なワニス３１の量を滴下するのは容易ではない。
【００２２】
図８は回転電機のロータとして上記特許文献１を適用した場合を示す側面図である。渡り線部２２にワニスよりも高粘度の塗布剤３６を塗布している。しかし塗布剤３６が整流子９のアンダーカット部２５へ浸透しないように塗布剤３６を塗布する位置、塗布量を適切に管理する必要がある。従って本発明の実施の形態１によるＯリング２３を設置した場合と比べて、組立てが難しい。また塗布剤３６を硬化させるのに時間を要するため生産性が悪い。
【００２３】
図９は回転電機のロータとして上記特許文献１を適用した場合に、ロータにワニスを塗布する状態を示す側面図である。渡り線部２２にワニス３１を直接滴下しても、塗布剤３６により整流子９のアンダーカット部２５へ浸透しないため、渡り線部２２を固着させるのに十分な量のワニス３１を付着させることができる。しかし塗布剤３６に斑があり、渡り線部２２と塗布剤３６の間に空隙があると、ワニス３１が空隙を通ってアンダーカット部２５へ浸透していくおそれがあるため、塗布剤３６と渡り線部２２との間に空隙ができないように均一に塗布する必要がある。一方、本発明の実施の形態１によるＯリング２３を設置した場合、Ｏリング２３を設置している整流子表面の全周にわたってＯリング２３が密着するので、整流子９とＯリング２３との間に空隙ができにくい。
【００２４】
実施の形態２．
図１０は実施の形態２による回転電機のロータを示す側面図である。上記実施の形態１による回転電機のロータでは、Ｏリングを整流子９の表面に設置するようにしていたが、実施の形態２では、図１０に示すようにスペース面２８に矩形断面のリング３７を設置している。整流子９の表面との接触面積がＯリングと比べて矩形断面のリング３７の方が大きいため、ワニスが整流子９のアンダーカット部２５へ更に浸透しにくい。矩形断面のリング３７の材質は、整流子９との密着性を上げるため、柔軟性が高いゴムが望ましい。又矩形断面のリング３７を設置した場合でもリング３７を嵌合するための溝を設けるようにしてもよい。この場合溝の形状はリング３７の形状に合わせて矩形状となる。
【００２５】
実施の形態３．
図１１（Ａ）、（Ｂ）は実施の形態３による回転電機のロータ部分を示す斜視図である。上記実施の形態１または実施の形態２の回転電機のロータでは、整流子９の表面に設置したリング形状の部品が一体的に構成されている場合を示した。本実施形態では、図１１に示すように、リング部品３８が２個以上の部品３９に分割することができるようにしたものである。リング部品が一体的に構成されている場合、シャフト６の軸方向端面からリング部品を通過させて整流子９に設置しなければならない。ロータをベルトコンベアーで自動搬送しながら組み立てている時、シャフト６の軸方向の両端部４０が搬送用の治具で常に把持されているため、組み立て中にリング部品を軸方向から通過させることが難しい。したがって、組み立てる前に、あらかじめ整流子９にリング部品を取り付けておく必要があり、個々のロータにリング部品を取り付けてから組み立てラインに流すことになるため、生産コストが高くなる。
【００２６】
これに対して図１１に示すように、リング部品３８を２個以上の部品３９に分割できるようにすることで、例えば図１１に示すように、リング部品３８を半分に割って、整流子９のスペース面２８に半径方向から着脱させることができる。ワニスを滴下する直前にリング部品３８を整流子９に取り付けることができ、更には滴下終了後にはずすことができる。すなわちロータ２が送られてきたらリング部品３８を取り付け、ワニスの滴下が完了したらリング部品３８をはずして、次のロータ２に取り付けるという工程を採用することができ、リング部品３８を使いまわすことができ、材料コストを大きく削減できる。尚ワニス滴下終了後にリング部品３８を外さなくてもよい。
【００２７】
またリング部品３８における整流子９との接触面４１となる位置にゴムのような柔軟性の高い部品を貼り付けておくと、整流子９とリング部品３８の密着性を高めることができる。分割された部品３９の接触面４２に磁石を取り付けることにより、部品３９同士が密着するように磁気的引力が働くため、部品３９同士に挟まれた整流子９とリング部品３８の間においても密着性が向上する。またワニス滴下中にリング部品３８が分解してしまうのを防止できる。
尚本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  回転電機、２  ロータ、６  シャフト、７  ロータコア、８  ロータコイル、
９  整流子、２１  接続部、２２  渡り線部、２３  Ｏリング、
２５  アンダーカット部、２８  スペース面、２９，３０  溝、３１  ワニス、
３２  ノズル、３７  断面矩形状のリング、３８  リング部品、３９  部品。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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