(57)【要約】【課題】整流子の同電位のセグメント同士の短絡、およびバリスタの整流子への接続を作業性よく行うことができるＤＣブラシ付モータを提供することである。【解決手段】複数の突極１２を有する電機子コア１１と、前記突極１２に巻回したコイルと、前記コイルに接続した整流子２０と、前記整流子２０に摺接して電流を供給するブラシと、前記整流子２０に接続する電極を有するバリスタ１５と、前記突極１２に対向して配置した永久磁石とを有するＤＣブラシ付モータにおいて、前記整流子２０の同電位のセグメント同士を短絡するプリントパターンおよび前記バリスタ１５の電極を前記整流子２０に接続するプリントパターンが印刷された印刷基板１６を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突極を有する電機子コアと、前記突極に巻回したコイルと、前記コイルに接続した整流子と、前記整流子に摺接して電流を供給するブラシと、前記整流子に接続する電極を有するバリスタと、前記突極に対向して配置した永久磁石とを有するＤＣブラシ付モータにおいて、
前記整流子の同電位のセグメント同士を短絡するプリントパターンおよび前記バリスタの電極を前記整流子に接続するプリントパターンが印刷された印刷基板を備えた
ことを特徴とするＤＣブラシ付モータ。
【請求項２】
前記印刷基板の一方の面に、前記整流子の同電位のセグメント同士を短絡するプリントパターンが印刷され、
前記印刷基板の他方の面に、前記バリスタの電極を前記整流子に接続するプリントパターンが印刷された
ことを特徴とする請求項１に記載のＤＣブラシ付モータ。
【請求項３】
前記印刷基板が、前記一方の面のプリントパターンと前記他方の面のプリントパターンとを電気的に導通させるスルーホールを有し、
前記整流子の端子が、前記印刷基板の他方の面のプリントパターンに接続され、該他方の面のプリントパターンが前記スルーホールを介して前記一方の面のプリントパターンと電気的に接続されることによって、前記整流子の同電位のセグメント同士の短絡が行われる
ことを特徴とする請求項２に記載のＤＣブラシ付モータ。
【請求項４】
前記印刷基板が径方向外側に突出する腕部を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のＤＣブラシ付モータ。
【請求項５】
前記印刷基板は、
前記バリスタの電極を前記整流子に接続するプリントパターンに接続され、前記印刷基板の外周よりも外側に突出する突出電極を有する
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のＤＣブラシ付モータ。
【請求項６】
前記整流子が円筒型整流子であることを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか１項に記載のＤＣブラシ付モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣブラシ付モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣブラシ付きモータでは、電機子コアに巻回したコイルを整流子に接続し、この整流子にブラシを介して電流供給して、モータを回転させている。
【０００３】
特許文献１には、３相ブラシ付モータが記載されており、同電位となる整流子のセグメント同士を接続線によって短絡した構成が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電機子コアの軸方向一方端において印刷基板で整流子のセグメント同士を接続し、電機子コアの軸方向他方端において、バリスタ（火花消去用素子）を接続する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１８３１１４号公報
【特許文献２】特開昭５８−１０８９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１に記載の発明では、整流子の同電位のセグメント同士を接続線によって短絡させているため、作業性が悪いという問題があった。また、ブラシと整流子片との断続によって発生する高圧の逆起電圧により火花放電が生じるため、バリスタにて吸収し火花放電を防止するのが望ましいが、特許文献１には、このバリスタの取付けに関しては何ら開示していない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の発明では、整流子の同電位のセグメント同士の印刷基板による短絡、およびバリスタ（火花消去用素子）の整流子への接続という、印刷基板およびバリスタの同時装着が困難であるため、印刷基板とバリスタとはそれぞれ電機子コアの反対側に配置したことが開示されている。しかしながら、このように印刷基板とバリスタとを別々の位置に配置する場合、作業性は当然悪くなる。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであって、整流子の同電位のセグメント同士の短絡、およびバリスタの整流子への接続を作業性よく行うことができるＤＣブラシ付モ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】
【０００９】
本発明は上記の目的を達成するために、複数の突極を有する電機子コアと、前記突極に巻回したコイルと、前記コイルに接続した整流子と、前記整流子に摺接して電流を供給するブラシと、前記整流子に接続する電極を有するバリスタと、前記突極に対向して配置した永久磁石とを有するＤＣブラシ付モータにおいて、前記整流子の同電位のセグメント同士を短絡するプリントパターンおよび前記バリスタの電極を前記整流子に接続するプリントパターンが印刷された印刷基板を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、整流子の同電位のセグメント同士の短絡、およびバリスタの整流子への接続を作業性よく行うことができるＤＣブラシ付モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＤＣブラシ付モータの電機子の構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示した電機子１０の側断面図である。
【図３】図１に示した電機子コア１１の平面図である。
【図４】図１に示したインシュレータ１３を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。
【図５】図１に示した印刷基板１６の平面図であり、（ａ）は図１での下面を示す図であり、（ｂ）は図１での上面を示す図である。
【図６】図１に示したリングバリスタ１５を示す図であり、（ａ）は図１での下面を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＤＣブラシ付モータの電機子の構造を示す分解斜視図である。
【図８】図７に示した印刷基板１１６の平面図であり、（ａ）は図７での下面を示す図であり、（ｂ）は図７での上面を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るＤＣブラシ付モータの電機子の構造を示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示した印刷基板２１６の平面図であり、（ａ）は図９での下面を示す図であり、（ｂ）は図９での上面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係るＤＣブラシ付モータについて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＤＣブラシ付モータの電機子の構造を示す分解斜視図である。
【００１４】
また、図２は、図１に示した電機子の側断面図である。
【００１５】
図１および図２に示すように、本実施形態の電機子１０は、電機子コア１１に対してその上方および下方からインシュレータ１３を被せ、さらに円筒状の絶縁樹脂２１およびその外周に設けた整流子片２２から成る整流子２０を有し、またリングバリスタ１５および印刷基板１６を有し、これらを回転軸であるシャフト１４で貫通して構成される。なお、電機子１０を回転子とした場合の、この回転子に対向して配置される永久磁石や外部からの電流を供給するためのブラシ、また回転子を固定するための軸受は、一般的なブラシ付きＤＣモータの構成と同じであるため、説明や図は省略する。また、電機子コア１１の突極に巻回すコイルも図１および図２において図示を省略している。
【００１６】
図３は、図１に示した電機子コア１１の平面図である。
【００１７】
図４は、図１に示したインシュレータ１３を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は平面図である。
【００１８】
電機子コア１１は、珪素鋼板を図４に示す平面形状に打ち抜き加工して積層したものである。本実施形態では、この電機子コア１１は、１２個の突極１２を有している。１２個の突極１２のそれぞれは、中心から外側に放射状に延びる腕部１２ａを有する。電機子コア１１の中心孔にシャフト１４を通し所定の位置で固定する。
【００１９】
インシュレータ１３は、図１および図２に示すように、電機子コア１１の上側および下側に１つずつ設けている。図４は、１つのインシュレータ１３を示しているが、もう１つのインシュレータ１３も同様の形状である。
【００２０】
インシュレータ１３は、絶縁体、例えば樹脂製であり、突極１２の腕部１２ａを両側および上面から覆う腕部１３ｂを有する。もう１つのインシュレータ１３の腕部１３ｂは、突極１２の腕部１２ａを両側および下面から覆う。このようにすることによって、突極１２の腕部１２ａは、上下のインシュレータ１３の腕部１３ｂによって完全に覆われる。
【００２１】
インシュレータ１３の中央には台座部１３ａを有し、この台座部１３ａの中心には貫通孔１３ｃを有する。
【００２２】
なお、本実施形態では、突極１２の数を１２個にしているが、本発明はこれに限られるものではない。
【００２３】
整流子２０は、電機子コア１１の突極１２のそれぞれに対応した１２枚の整流子片２２を有して成り、それぞれの整流子片２２は、径方向外側に突出した端子２３と軸方向下側に突出したライザ２４と径方向内側に突出した固定片２５とを有しており、中心に孔が開いたほぼ円筒形状であって樹脂モールドされた絶縁樹脂２１に対し、整流子片２２の固定片２５にて固定されている。この整流子２０の中心にシャフト１４を通し、絶縁樹脂２１下面をインシュレータ１３の台座部１３ａ上面に突き当てて固定する（図２参照）。
【００２４】
電機子１０のコイル（不図示）は、マグネットワイヤ（不図示）の端をまず整流子２０の所定のライザ２４に絡げて巻き始め、電機子コア１１のそれぞれの突極１２に対し被せられたインシュレータ１３の腕部１３ｂの上から巻回し、所定のライザ２４に絡げてコイルを形成する。
【００２５】
図５は、図１に示した印刷基板１６の平面図であり、（ａ）は図１での下面を示す図であり、（ｂ）は図１での上面を示す図である。
【００２６】
円環状に形成した印刷基板１６は、両面に配線パターン（プリントパターン）を形成しており、一方の面（図５（ｂ）に示す面）には１２個の整流子片２２のうち所定の整流子片同士が同電位になるよう（整流子の所定のセグメント同士が同電位になるよう）短絡する周方向の配線パターン２０１、２０２および２０３を形成し、他方の面（図５（ａ）に示す面）には、リングバリスタ１５の電極１５ｂ（図６参照）と整流子片２２とを接続するよう放射状に伸長した１２個の配線パターン１９１を形成している。
【００２７】
図５（ａ）に示す印刷基板１６の周方向外側には１２個のランド部１６１が設けられ、周方向内側には１２個のランド部１８１が設けられ、それぞれのランド部１６１とランド部１８１とは配線パターン１９１で電気的に接続されている。
【００２８】
また、印刷基板１６は、基板を貫通して、一方の面の配線パターン２０１、２０２および２０３うちの所定の配線パターンと、他方の面の配線パターン１９１とを電気的に接続する１２個のスルーホール１７１を有する。図５（ｂ）に示すように、スルーホールＡとスルーホールＤとスルーホールＧとスルーホールＪとは配線パターン２０３で接続され、スルーホールＢとスルーホールＥとスルーホールＨとスルーホールＫとは配線パターン２０２で接続され、スルーホールＣとスルーホールＦとスルーホールＩとスルーホールＬとは配線パターン２０１で接続される。
【００２９】
図６は、図１に示したリングバリスタ１５を示す図であり、（ａ）は図１での下面を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ断面図である。
【００３０】
リングバリスタ１５は、セラミック等のバリスタ素子１５ａをリング状に形成し、その片面にのみ電極１５ｂを有する。電極１５ｂは、バリスタ素子１５ａの周方向にほぼ均等に、整流子片２２と同じ数である１２個を設けている。
【００３１】
本実施形態では、図１に示すように、リングバリスタ１５の電極１５ｂを設けた面を下面にし、且つ印刷基板１６の他方の面（図５（ａ）に示す面）を下面にした状態で、１２個の電極１５ｂのそれぞれと１２個の外側ランド部１６１のそれぞれとを周方向で位置合わせし、それぞれどうしをバリスタ素子１５ａの厚みを乗り越えた半田付けで電気的に接続して、印刷基板１６にリングバリスタ１５を実装する。
【００３２】
また、電気子コア１１にコイルを巻回した後、リングバリスタ１５を実装した印刷基板１６をシャフト１４に通し、印刷基板１６の１２個の内側ランド部１８１のそれぞれと整流子２０の径方向外側に突出した１２個の端子２３のそれぞれとを周方向で位置合わせし、それぞれどうしを半田付けで電気的に接続して固定する。
【００３３】
以下、本発明の別の実施の形態について説明する。
【００３４】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るＤＣブラシ付モータの電機子の構造を示す分解斜視図である。
【００３５】
なお、本実施形態の電機子１００において、電機子コア１１１周辺の構造は図１に示した電機子コア１１と同様であるので、以下において、図１と同じ参照番号を用いて、詳しい説明は省略する。また、リングバリスタ１１５の構造も、図６に示したリングバリスタ１５と同様であるので、以下において、図６と同じ参照番号を用いて、詳しい説明は省略する。
【００３６】
図７に示すように、本実施形態の電機子１００は、電機子コア１１１に対してその上方および下方からインシュレータ１３を被せ、さらに円筒状の絶縁樹脂１２１およびその外周に設けた整流子片１２２から成る整流子１２０を有し、またリングバリスタ１１５および印刷基板１１６を有し、これらを回転軸であるシャフト１４で貫通して構成される。なお、電機子１００を回転子とした場合の、この回転子に対向して配置される永久磁石や外部からの電流を供給するためのブラシ、また回転子を固定するための軸受は、一般的なブラシ付きＤＣモータの構成と同じであるため、説明や図は省略する。また、電機子コア１１１の突極に巻回すコイルも図７において図示を省略している。
【００３７】
整流子１２０は、電機子コア１１１の突極１２のそれぞれに対応した１２枚の整流子片１２２を有して成り、それぞれの整流子片１２２は、径方向外側に突出した端子１２３と径方向内側に突出した固定片（図２の固定片２５と同様であるので図示省略する）とを有しており、中心に孔が開いたほぼ円筒形状であって樹脂モールドされた絶縁樹脂１２１に対し、整流子片１２２の固定片にて固定されている。
【００３８】
図８は、図７に示した印刷基板１１６の平面図であり、（ａ）は図７での下面を示す図であり、（ｂ）は図７での上面を示す図である。
【００３９】
円環状に形成した印刷基板１１６は、両面に配線パターン（プリントパターン）を形成しており、一方の面（図８（ｂ）に示す面）には１２個の整流子片１２２のうち所定の整流子片同士が同電位になるよう（整流子の所定のセグメント同士が同電位になるよう）短絡する周方向の配線パターンを形成し、他方の面（図８（ａ）に示す面）には、リングバリスタ１１５の電極１５ｂと整流子片１２２とを接続するよう放射状に伸長した１２個の配線パターン１１９１を形成している。
【００４０】
印刷基板１１６は、径方向外側に放射状に突出する１２個の腕部１１６ａを有し、配線パターン１１９１のそれぞれは、この腕部１１６ａ上に形成している。
【００４１】
また、印刷基板１１６の径方向内側には周方向に１２個のランド部１１８１が設けられ、各配線パターン１１９１は、各ランド部１１８１に接続されている。
【００４２】
なお、印刷基板１１６のスルーホール１１７１による、配線パターン１２０１、１２０２、１２０３と配線パターン１１９１との接続の構造は、図５に示した印刷基板１６のスルーホール１７１と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００４３】
本実施形態では、図７に示すように、リングバリスタ１１５の電極１５ｂを設けた面を下面にし、且つ印刷基板１１６の他方の面（図８（ａ）に示す面）を下面にした状態で、１２個の電極１５ｂのそれぞれと１２個の腕部１１６ａ上の配線パターン１１９１のそれぞれとを周方向で位置合わせし、それぞれどうしをバリスタ素子１５ａの厚みを乗り越えた半田付けで電気的に接続して、印刷基板１１６にリングバリスタ１１５を実装する。
【００４４】
また、リングバリスタ１１５を実装した印刷基板１１６の各ランド部１１８１と整流子１２０の各端子１２３とをそれぞれ半田接続する。このリングバリスタ１１５と整流子１２０と印刷基板１１６との組付け体をシャフト１４に通し、絶縁樹脂１２１下面をインシュレータ１３の台座部１３ａ上面に突き当てて固定する。
【００４５】
電機子１００のコイル（不図示）は、マグネットワイヤ（不図示）の端をまず印刷基板１１６の所定の腕部１１６ａ上の配線パターン１１９１に絡げて巻き始め、電機子コア１１１のそれぞれの突極１２に対し被せられたインシュレータ１３の腕部１３ｂの上から巻回し、所定の配線パターン１１９１に絡げてコイルを形成する。
【００４６】
以下、本発明のさらに別の実施の形態について説明する。
【００４７】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るＤＣブラシ付モータの電機子の構造を示す分解斜視図である。
【００４８】
なお、本実施形態の電機子２００において、電機子コア２１１周辺の構造は図１に示した電機子コア１１と同様であるので、以下において、図１と同じ参照番号を用いて、詳しい説明は省略する。また、リングバリスタ２１５の構造も、図６に示したリングバリスタ１５と同様であるので、以下において、図６と同じ参照番号を用いて、詳しい説明は省略する。
【００４９】
図９に示すように、本実施形態の電機子２００は、電機子コア２１１に対してその上方および下方からインシュレータ１３を被せ、さらに円筒状の絶縁樹脂２２１およびその外周に設けた整流子片２２２から成る整流子２２０を有し、またリングバリスタ２１５および印刷基板２１６を有し、これらを回転軸であるシャフト１４で貫通して構成される。なお、電機子２００を回転子とした場合の、この回転子に対向して配置される永久磁石や外部からの電流を供給するためのブラシ、また回転子を固定するための軸受は、一般的なブラシ付きＤＣモータの構成と同じであるため、説明や図は省略する。また、電機子コア２１１の突極に巻回すコイルも図９において図示を省略している。
【００５０】
整流子２２０は、電機子コア２１１の突極１２のそれぞれに対応した１２枚の整流子片２２２を有して成り、それぞれの整流子片２２２は、径方向外側に突出した端子２２３と径方向内側に突出した固定片（図２の固定片２５と同様であるので図示省略する）とを有しており、中心に孔が開いたほぼ円筒形状であって樹脂モールドされた絶縁樹脂２２１に対し、整流子片２２２の固定片にて固定されている。
【００５１】
図１０は、図９に示した印刷基板２１６の平面図であり、（ａ）は図９での下面を示す図であり、（ｂ）は図９での上面を示す図である。
【００５２】
円環状に形成した印刷基板２１６は、両面に配線パターン（プリントパターン）を形成しており、一方の面（図１０（ｂ）に示す面）には１２個の整流子片２２２のうち所定の整流子片同士が同電位になるよう（整流子の所定のセグメント同士が同電位になるよう）短絡する周方向の配線パターンを形成し、他方の面（図１０（ａ）に示す面）には、リングバリスタ２１５の電極１５ｂと整流子片２２２とを接続するよう放射状に伸長した１２個の配線パターン２１９１を形成している。
【００５３】
図１０（ａ）に示す印刷基板２１６の周方向外側には１２個の突出電極２１６１が設けられ、周方向内側には１２個のランド部２１８１が設けられ、それぞれの突出電極２１６１とランド部２１８１とは配線パターン２１９１で電気的に接続されている。突出電極２１６１は、印刷基板２１６の外周よりも外側に突出している。
【００５４】
なお、印刷基板２１６のスルーホール２１７１による、配線パターン２２０１、２２０２、２２０３と配線パターン２１９１との接続の構造は、図５に示した印刷基板１６のスルーホール１７１と同じであるので、詳しい説明は省略する。
【００５５】
本実施形態では、図９に示すように、リングバリスタ２１５の電極１５ｂを設けた面を下面にし、且つ印刷基板２１６の他方の面（図１０（ａ）に示す面）を下面にした状態で、１２個の電極１５ｂのそれぞれと１２個の突出電極２１６１のそれぞれとを周方向で位置合わせし、それぞれどうしをバリスタ素子１５ａの厚みを乗り越えた半田付けで電気的に接続して、印刷基板２１６にリングバリスタ２１５を実装する。
【００５６】
また、リングバリスタ２１５を実装した印刷基板２１６の各ランド部２１８１と整流子２２０の各端子２２３とをそれぞれ半田接続する。このリングバリスタ２１５と整流子２２０と印刷基板２１６との組付け体をシャフト１４に通し、絶縁樹脂２２１下面をインシュレータ１３の台座部１３ａ上面に突き当てて固定する。
【００５７】
電機子２００のコイル（不図示）は、マグネットワイヤ（不図示）の端をまず印刷基板２１６の所定の突出電極２１６１に絡げて巻き始め、電機子コア２１１のそれぞれの突極１２に対し被せられたインシュレータ１３の腕部１３ｂの上から巻回し、所定の突出電極２１６１に絡げてコイルを形成する。
【００５８】
本発明によれば、特許文献１に記載の発明では必要であった短絡線を不要とすることができ、印刷基板を使うことにより回転子の組立作業時間が省略できる。
【００５９】
また本発明によれば、印刷基板上に火花放電を防止するリングバリスタを容易に実装することができる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  電機子
１１  電機子コア
１２  突極
１２ａ  腕部
１３  インシュレータ
１３ａ  台座部
１３ｂ  腕部
１３ｃ  貫通孔
１４  シャフト
１５  リングバリスタ
１５ａ  バリスタ素子
１５ｂ  電極
１６  印刷基板
２０  整流子
２１  絶縁樹脂
２２  整流子片
２３  端子
２４  ライザ
２５  固定片
【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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