(57)【要約】【課題】均圧装置としての機能を有するインシュレータ及び整流子であって、整流子の径の大きさに制限されることがなく、整流子と短絡部材の接続が容易で取付作業性が向上されたインシュレータ，整流子及びモータを提供する。【解決手段】整流子６０を備えたモータ１０の回転シャフト５０に固定された回転子コア４１を覆うインシュレータ８０であって、回転子コア４１の回転軸方向端面を絶縁する端面絶縁部８０ｂには、整流子６０の所定の整流子片６１を短絡するターミナル８２が配設され、整流子６０には、ターミナル８２に接続するための接続部６１ｂが形成された。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子を備えたモータの回転シャフトに固定された回転子コアを覆うインシュレータであって、
前記回転子コアの整流子側の回転軸方向端面を絶縁する端面絶縁部には、前記整流子の所定の整流子片を短絡する短絡部材が配設されたことを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
前記短絡部材は、前記端面絶縁部と一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項３】
前記短絡部材には、前記整流子片と当接する接続部が形成され、
該接続部は前記端面絶縁部から前記整流子側の回転軸方向に突出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインシュレータ。
【請求項４】
前記短絡部材に形成された接続部は、前記整流子片に形成された接続部と弾性的に当接することを特徴とする請求項３に記載のインシュレータ。
【請求項５】
前記短絡部材に形成された接続部は、前記整流子片に形成された接続部と嵌合して当接することを特徴とする請求項３に記載のインシュレータ。
【請求項６】
前記短絡部材に形成された接続部は、前記整流子が前記回転シャフトに挿着されると、前記整流子片に形成された接続部と接触固定されることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載のインシュレータ。
【請求項７】
前記短絡部材は、導電性の薄板から形成されており、回転軸方向に互いに離間された状態で複数積層されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のインシュレータ。
【請求項８】
回転子コアと共に回転シャフトに固定される整流子であって、
該整流子が有する複数の整流子片には、巻線が接続されるライザ部と、前記回転子コア側に延出する接続部が形成され、
該接続部は、所定の前記整流子片同士を電気的に短絡するための前記回転子コア側の短絡部材に接続されることを特徴とする整流子。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７にいずれか一項に記載のインシュレータと、請求項８に記載の整流子と、を備えたモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインシュレータ，整流子及びモータに係り、特に整流子の所定の整流子片が互いに接続される構造を備えたインシュレータ，整流子及びモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、多極直流機の電機子において重巻や多重波巻を用いる場合、同一極性のブラシを通じて不平衡電流が流れて火花が発生する可能性があるので、この火花の発生を防止するために各巻線の等電位部を接続する均圧線（又は均圧装置）が設けられている。
【０００３】
このように巻線の等電位部を接続するために、整流子の各整流子片と該整流子片と等電位となるべき別の整流子片とが均圧線にて短絡される。その際、均圧線が回転子コアと整流子との間に通されると、均圧線同士又は均圧線と回転子コアとが接触して短絡が発生してしまう可能性があった。
【０００４】
また、均圧線によって整流子片を接続する際に、均圧線を回転子コアのスロットを通して配設すると、スロット内への巻線作業が煩雑になると共に作業工数が掛かるという問題があった。
【０００５】
このような不都合を回避するため、短絡すべき整流子片同士をあらかじめ整流子片の裏側面（回転軸側）で短絡部材によって接続し、円環状に配列したこれらの整流子片内側に絶縁材を充填して整流子を一体に形成する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このように整流子内部に短絡部材を配設することにより、均圧線同士又は均圧線と回転子コアとの接触による短絡を防止することが可能となると共に、スロット内へ均圧線を巻回するという煩雑さを回避することができる。
【０００７】
また、整流子に隣接させて回転軸に均圧装置を配設する技術がある（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、整流子とは別体又は一体に形成されたベース部材に円環状のターミナルが絶縁部材を介して複数積層され、各ターミナルから延出する均圧線部が整流子片とヒュージングにより電気的に接続されることにより、等電位であるべき整流子片同士が電気的に短絡される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１８７６２２号公報（第３−５頁、第１−７図）
【０００９】
【特許文献２】
特開２０００−６００７３号公報（第３−４頁、第１−７図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、整流子内部に短絡部材を配設して整流子と短絡部材を一体に形成する技術では、整流子の径の大きさによっては短絡部材を整流子内部へ配設することが制限される場合があるという問題があった。
【００１１】
また、整流子と同軸上に均圧装置を配設する技術では、各整流子片と均圧装置からの均圧線部とをヒュージング等により接続する必要があり、作業に手間が掛かると共に作業性が良くないという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、均圧装置としての機能を有するインシュレータ及び整流子，並びにモータであって、整流子の径の大きさに制限されることがなく、整流子と短絡部材の接続が容易で取付作業性が向上されたインシュレータ，整流子，及び該インシュレータと整流子を備えたモータ，を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載のインシュレータによれば、整流子を備えたモータの回転シャフトに固定された回転子コアを覆うインシュレータであって、前記回転子コアの回転軸方向端面を絶縁する端面絶縁部には、前記整流子の所定の整流子片を短絡する短絡部材が配設されたことにより解決される。
【００１４】
このように本発明によれば、回転子コアの回転軸方向端面を覆うインシュレータの端面絶縁部に、等電位であるべき整流子片を短絡する短絡部材が配設されることにより、従来のように均圧線を電機子のスロットに巻回する煩雑さを回避することができると共に、整流子の径の大きさによって短絡部材の配設が制限されることがなく好適である。
【００１５】
また、請求項２に記載のように、前記短絡部材は、前記端面絶縁部と一体に形成されれば、部品のハンドリングが容易となり、組み付け工数を低減することができるので好適である。この場合、短絡部材は端面絶縁部と樹脂成形によって一体に形成されてもよいし、固定部材で一体に固定される構成としてもよい。
【００１６】
また、請求項３に記載のように、前記短絡部材には、前記整流子片と当接する接続部が形成され、該接続部は前記端面絶縁部から前記整流子側の回転軸方向に突出するように形成されれば、短絡部材と整流子片とを、例えばヒュージングによって接続する手間が掛からず、組み付け工数を低減することが可能となる。
【００１７】
また、請求項４に記載のように、前記短絡部材に形成された接続部は、前記整流子片に形成された接続部と弾性的に当接するように形成することができる。このように形成すれば、短絡部材に形成された接続部と整流子片に形成された接続部との接続が容易となる。
【００１８】
また、請求項５に記載のように、前記短絡部材に形成された接続部は、前記整流子片に形成された接続部と嵌合して当接するように形成することができる。このように形成すれば、短絡部材に形成された接続部と整流子片に形成された接続部との接続が容易となると共に、確実に電気的に接続することが可能となる。
【００１９】
また、請求項６に記載のように、前記短絡部材に形成された接続部は、前記整流子が前記回転シャフトに挿着されると、前記整流子片に形成された接続部と接触固定されると好適である。このように、整流子を取り付けることにより短絡部材と整流子片との接続が行われれば、組み付け作業が容易となり、作業工数を低減することができる。
【００２０】
また、請求項７に記載のように、前記短絡部材は、導電性の薄板から形成されており、回転軸方向に互いに離間された状態で複数積層されれば好適である。このように短絡部材同士が空間的に離間された状態で複数積層されることにより、短絡部材間は絶縁され、かつ、複数組の整流子片同士を短絡することが可能となる。また、短絡部材は薄板で形成されているため積層し易く、また複数積層されても回転軸方向に厚くならず、モータ長に殆ど影響を与えることがない。
【００２１】
また、前記整流子は、請求項８に記載のように、回転子コアと共に回転シャフトに固定される整流子であって、該整流子が有する複数の整流子片には、巻線が接続されるライザ部と、前記回転子コア側に延出する接続部が形成され、該接続部は、所定の前記整流子片同士を電気的に短絡するための前記回転子コア側の短絡部材に接続されるものとすることができる。
【００２２】
また、前記課題は、請求項９に記載のモータによれば、上記インシュレータ及び整流子を備えることにより解決される。このように、インシュレータに短絡部材が配設され、整流子片に該短絡部材と接続される接続部が形成されたことにより、等電位であるべき整流子片の接続作業が容易となり、モータ製造コストの低減を図ることができる。また、構成が簡単で、かつ従来のように均圧線同士等の短絡が発生しない構成であるので、事後的に不具合が発生しにくいので好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は実施例のモータの断面図、図２は実施例の整流子，インシュレータ及び回転子コアの説明図、図３は実施例のインシュレータの部分断面図、図４は実施例のターミナルの斜視図、図５は実施例の絶縁部材の斜視図、図６及び図７は別実施例のインシュレータの部分断面図である。また、以下に説明する配置、形状等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２４】
図１に、本発明の実施例に係るモータ１０の断面図を示す。モータ１０は、ヨークハウジング２０，マグネット３０，電機子４０，回転シャフト５０に取り付けられた整流子６０，ブラシ７０等から構成されている。
【００２５】
ヨークハウジング２０は、円筒形状に形成された円筒部２０ａと、円筒部２０ａの開放側一端を塞いでいるエンド部２０ｂとから構成されている。本例では、ヨークハウジング２０の円筒部２０ａの内周面には、半円筒形状の磁気発生部材となるマグネット３０が取り付けられており、マグネット３０の内周側に電機子４０が配置されている。エンド部２０ｂの中央には軸受２１が取り付けられているため、電機子４０の回転シャフト５０の一端側が回転可能に支持されている。回転シャフト５０の他端側は軸受２２を介してヨークハウジング２０から延出し、出力軸として機能する。
【００２６】
本例のモータ１０では、２つのブラシ７０が整流子６０を挟んで対向して配設されている。また、後述するように、整流子６０は１６つの整流子片６１を有しており、等電位であるべき整流子片６１同士が短絡部材によって電気的に接続されている。なお、ブラシ７０の数は２つに限定されるものではなく、例えば４つであってもよい。
【００２７】
電機子４０は、回転子コア４１，巻線４２，インシュレータ８０及び回転シャフト５０を備える。電機子４０には、積層状の回転子コア４１がマグネット３０の軸方向位置に対応して配設され、回転シャフト５０に一体に固定されている。回転子コア４１には巻線４２との絶縁のために樹脂成形にて形成されたインシュレータ８０が装着されている。つまり、回転子コア４１と巻線４２の間にインシュレータ８０が配設される。
【００２８】
図２に示すように、回転シャフト５０に固定された回転子コア４１の軸方向両側から（下側は図示省略）インシュレータ８０が装着され、さらに回転シャフト５０の一端側に整流子６０が挿着固定された後、巻線４２が巻回されて電機子４０が形成される。なお、整流子６０側に装着されるインシュレータ８０にのみ、整流子６０の整流子片６１と電気的に接続するための接続部８２ｂが配設されている。
【００２９】
本例の回転子コア４１は２種類のコアシート４１ａ，４１ｂが複数積層されて構成されている。中央部に円形開口が形成されたコアシート４１ａは、回転シャフト５０には直接固定されず隣接するコアシート４１ａ又はコアシート４１ｂにかしめ固定されている。また、コアシート４１ｂは、隣接するコアシート４１ａ，４１ｂにかしめ固定されると共に、回転シャフト５０に固定されている。
【００３０】
コアシート４１ａは回転子コア４１の出力側及び整流子６０側にそれぞれ数枚づつ配設され、コアシート４１ｂは回転子コア４１の軸方向中央部に配設されている。コアシート４１ａが積層されることにより、回転子コア４１の軸方向両側中央部には凹部が形成されている。
【００３１】
インシュレータ８０は、絶縁性があり、熱硬化性のフェノール樹脂やアセタール樹脂等の樹脂材料を素材として、回転子コア４１のスロットの形状に合わせて形成されており、巻線４２が巻回される複数のティース部８０ａと、複数のティース部８０ａを連接すると共に回転子コア４１の軸方向端面を絶縁する端面絶縁部８０ｂと、を備えている。また端面絶縁部８０ｂの中央には回転シャフト５０が挿通される開口孔８０ｃが形成されている。開口孔８０ｃの周囲には、接続部８２ｂが整流子６０側に突出するように立設されている。
【００３２】
図３にインシュレータ８０の部分断面図を示す。インシュレータ８０は、整流子６０側に接続部８２ｂが突出し、回転子コア４１側には円環部８０ｄが開口孔８０ｃの周囲に突出するように形成されている。円環部８０ｄ内には、絶縁部材８４（図５参照）を介して短絡部材としてのターミナル８２（図４参照）が複数枚（本例の場合は、８枚）積層されており、各ターミナル８２からは、２つの接続部８２ｂが整流子６０側に延出している。
【００３３】
図４に示すように、ターミナル８２は円環部８２ａ及び２つの接続部８２ｂから構成されている。２つの接続部８２ｂは、円環部８２ａに対して略１８０度反対側に配設されている。ターミナル８２は導電性の薄板をプレス加工し、接続部８２ｂを折り曲げ加工して形成される。接続部８２ｂには、２つの接続腕部８２ｄが形成される。
【００３４】
なお、本例のターミナル８２は円環状の円環部８２ａを備えているが、接続部８２ｂを保持及び電気的に接続できれば、円環部８２ａは円環状でなくてもよい。例えば、接続部８２ｂを繋ぐ一方の径路が切断されたような形状であってもよい。このようにすれば、ターミナル８２が軽量化され、モータ１０の軽量化にも繋がる。
【００３５】
接続部８２ｂの接続腕部８２ｄ内に整流子６０の接続部６１ｂが挿入されると、接続腕部８２ｄによって接続部６１ｂが弾性的に押さえつけられることにより嵌合し、ターミナル８２と整流子片６１は電気的に接続される。ターミナル８２が接続部６１ｂに接続されると、整流子６０外周の回転シャフト５０を挟んで反対側に位置する２つの整流子片６１同士が短絡される。
【００３６】
絶縁部材８４は絶縁性の樹脂で略円形薄板状に形成されている。絶縁部材８４は平面部８４ａの中央に開口孔を有し、平面部８４ａの外縁部には接続部８２ｂが配置される溝８４ｂが形成されている。ターミナル８２間に配置された絶縁部材８４によって、ターミナル８２は積層された状態で空間的に分離されて互いに絶縁され、また位置決めがされる。
【００３７】
インシュレータ８０は、所定の金型内に交互に積層配置されたターミナル８２と絶縁部材８４とをインサート部材として、樹脂射出成形にて一体に形成されている。なお、各ターミナル８２は、各接続部８２ｂが整流子６０の整流子片６１の配置と対応するように、接続部８２ｂの位置を周方向に位相をずらして積層されている。
【００３８】
また、絶縁部材８４を介すことなくターミナル８２を軸方向に空間的に分離して金型内に配置し、これらターミナル８２をインサート部材として樹脂射出成形により一体に成形してもよい。この場合、ターミナル８２には円環部８２ａから外側に延出する固定片を設け、該固定片を金型内で支持することにより金型内でターミナル８２の位置が固定されるようにすることができる。該固定片は、成形後に切断又は他の部材と接触しないように処理すると良い。
【００３９】
また、積層された各ターミナル８２は端面絶縁部８０ｂまでの距離が異なるが、各接続部８２ｂの端面絶縁部８０ｂを基準とした高さが揃うように、接続部８２ｂの脚部８２ｃの長さを異ならせると良い。
【００４０】
また、回転子コア４１の整流子６０側には中央に円形開口部を有するコアシート４１ａが積層されているので回転子コア４１の端部面には凹部が形成されており、インシュレータ８０を回転子コア４１に装着すると、該凹部にインシュレータ８０の裏側に突出する円環部８０ｄが嵌り込むようになっている。
【００４１】
図２に示すように、整流子６０は、円形開口を有する絶縁材の周囲に１６つの整流子片６１が配設された構成となっている。隣接する整流子片６１どうしは、空間的に離間した状態で配設されているので、互いに絶縁されている。整流子片６１は、ライザ部６１ａ及び接続部６１ｂを備える。接続部６１ｂは整流子片６１のブラシ摺接部分から整流子６０の下側に延出する薄板状の係合片である。
【００４２】
回転子コア４１のスロットには所定の巻式にて巻線４２が巻回され、巻線４２はライザ部６１ａに係止されヒュージングにより接続される。本例のモータ１０では、整流子６０外周に配設された整流子片６１のうち回転シャフト５０を挟んで反対側に位置する整流子片６１同士が等電位となるべきものとしてターミナル８２によって短絡されるようになっている。
【００４３】
回転子コア４１及びインシュレータ８０が取り付けられた回転シャフト５０に整流子６０が圧入され所定位置に取り付けられると、整流子６０の接続部６１ｂが、インシュレータ８０から軸方向に突出する接続部８２ｂの接続腕部８２ｄ内に嵌入して接続腕部８２ｄと弾性接触するようになっている。これにより、整流子片６１は、ターミナル８２を介して他の整流子片６１と電気的に接続される。
【００４４】
本実施の形態によれば、上記構成により以下の効果を有する。
（１）本例のモータ１０では、インシュレータ８０内に複数のターミナル８２が積層され一体に形成されており、また、整流子６０の各整流子片６１にはインシュレータ８０側を向く接続部６１ｂが形成されている。このように構成されているので、整流子６０が回転シャフト５０の所定位置に取り付けられると、接続部６１ｂと接続部８２ｂとが係合して電気的に接続される。
【００４５】
このように、通常の組み付け作業と同様に整流子６０を回転シャフト５０に取り付けるのみで、等電位となるべき整流子片６１同士が接続されるので、短絡部材と整流子片との接続作業が容易となる。従来のように、整流子片にそれぞれ短絡部材の端部を接続する作業が不要であるので、作業工数を削減することができ、生産効率を向上させることが可能となる。
【００４６】
（２）また、本例のインシュレータ８０は、短絡部材が一体に形成された構造となっているので、部品のハンドリングが容易となると共に、組み付け作業工数が低減される。
【００４７】
（３）また、本例のモータ１０では、インシュレータ８０の厚み方向に短絡部材となるターミナル８２が積層された構成となっているので、整流子６０の径の大きさに制限されることなく、短絡部材を配設することが可能となる。
【００４８】
なお、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
○上記実施の形態では、インシュレータ８０の端面絶縁部８０ｂの回転子コア４１側にターミナル８２及び絶縁部材８４を交互に積層して形成しているが、これに限らず、図６に示すように整流子６０側に円環部８０ｄが突出するように形成しても良い。この場合、回転子コア４１の整流子６０側に、コアシート４１ｂを配置することができる。また、端面絶縁部８０ｂの軸方向の両側に突出するように形成してもよい。
【００４９】
○また、上記実施の形態では、整流子６０の接続部６１ｂがインシュレータ８０の接続部８２ｂに嵌入するように構成されているが、これに限らず、整流子６０側に被嵌入部，インシュレータ８０側に嵌入片を設け、嵌入片が被嵌入部と嵌合するように形成してもよい。
【００５０】
○また、上記実施の形態では、インシュレータ８０の接続部８２ｂはターミナル８２と一体に形成されているが、別体の接続部品をターミナル８２の円環部８２ａから延出する脚部８２ｃに取り付け、該接続部品を介して整流子片６１の接続部６１ｂとターミナル８２とを接続してもよい。
【００５１】
また、図７に示すように、ターミナル８２の脚部８２ｃを延出させて径方向外側（又は内側）に所定の曲率となるように曲げ加工して弾性を有する接続部８２ｅを形成し、整流子６０の下側に延出する係合片の先端部分を折り曲げて接続部６１ｂを形成しても良い。このようにすれば、整流子６０を回転シャフト５０の所定位置に取り付けることにより、接続部６１ｂが接続部８２ｅに弾性的に当接される。
【００５２】
○また、上記実施の形態では、回転シャフト５０を挟んで反対側に位置する整流子片６１同士がターミナル８２を介して電気的に接続されるようになっているが、整流子片６１の数及び位置に限定されず、所定の整流子片６１がターミナル８２を介して接続されるように構成することが可能である。この場合、短絡すべき整流子片６１のそれぞれの位置に対応させて、ターミナル８２の複数の接続部８２ｂを円環部８２ａの外縁に所定の角度をなすように形成すればよい。
【００５３】
○また、上記実施の形態では、ターミナル８２がインシュレータ８０と樹脂射出成形により一体に形成されているが、これに限らず、インシュレータ８０の端面絶縁部８０ｂ表面にターミナル８２及び絶縁部材８４を交互に積層して、これらを固定部材にてインシュレータ８０に固定するように形成してもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のインシュレータ，整流子及びモータによれば、均圧装置としての機能を有するインシュレータ及び整流子は、インシュレータの端面絶縁部に短絡部材が配設され、整流子の整流子片には該短絡部材と接続される接続部が延出するように形成された。
このような構成とすることにより、インシュレータには整流子の径の大きさに制限されることがなく整流子片を短絡する短絡部材を配設することができる。また、インシュレータと整流子とは、インシュレータに配設された短絡部材と整流子の整流子片との接続が容易であるため取付作業性が向上される。これにより、モータの組み付け作業に手間が掛からず、作業性及び生産性が向上されたインシュレータ，整流子及びモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のモータの断面図である。
【図２】実施例の整流子，インシュレータ及び回転子コアの説明図である。
【図３】実施例のインシュレータの部分断面図である。
【図４】実施例のターミナルの斜視図である。
【図５】実施例の絶縁部材の斜視図である。
【図６】別実施例のインシュレータの部分断面図である。
【図７】別実施例のインシュレータの部分断面図である。
【符号の説明】
１０  モータ、２０  ヨークハウジング、２０ａ  円筒部、２０ｂ  エンド部、２１，２２  軸受、３０  マグネット、４０  電機子、４１  回転子コア、４１ａ，４１ｂ  コアシート、４２  巻線、５０  回転シャフト、６０  整流子、６１  整流子片、６１ａ  ライザ部、６１ｂ  接続部、７０  ブラシ、８０  インシュレータ、８０ａ  ティース部、８０ｂ  端面絶縁部、８０ｃ  開口孔、８０ｄ  円環部、８２  ターミナル、８２ａ  円環部、８２ｂ  接続部、８２ｃ  脚部、８２ｄ  接続腕部、８２ｅ  接続部、８４  絶縁部材、８４ａ  平面部、８４ｂ  溝
【図１】
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【図２】
2004222364.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004222364.tif 000006
【図５】
2004222364.tif 000007
【図６】
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【図７】
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