(57)【要約】【課題】ライザ５１を介してヒュージングにより整流子片５０に接続される電機子コイル４の断線寿命を向上する。【解決手段】整流子片５０の一方の端部には、ヒュージングによって電機子コイル４を整流子片５０に接続するためのライザ５１が設けられている。このライザ５１は、整流子片５０との間に電機子コイル４を挟み込む根元部５１ａから先端５１ｂに向かって、幅方向の両側辺５１ｃが次第に近接する、つまり、ライザ５１の幅方向寸法が根元部５１ａから先端５１ｂに向かって次第に小さくなるテーパ状に形成されている。これにより、整流子片５０との間に電機子コイル４を挟み込んでいるライザ５１の根元部５１ａでは、ライザ５１の側辺５１ｃと交差して剪断力が掛かる電機子コイル４の断面が楕円形状となり、剪断面積が大きくなるので、ヒュージング根元部５１ａで断線しにくくなり、電機子コイル４の断線寿命を延ばすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子軸の外周に絶縁体を介して複数の整流子片を円筒状に配置し、前記回転子軸に固定される鉄心より引き出されたコイルが前記整流子片に電気的に接続される回転電機の整流子であって、
前記整流子片は、軸方向の鉄心側である一方の端部にライザが一体に設けられ、このライザを前記整流子片側へ折り返して前記整流子片との間に前記コイルを挟み込み、ヒュージングによって前記コイルと電気的に接続され、
前記ライザは、前記整流子片との間に前記コイルを挟み込む根元部の幅方向寸法が前記ライザの先端方向に向かって次第に小さく形成されていることを特徴とする回転電機の整流子。
【請求項２】
請求項１に記載した回転電機の整流子において、
前記ライザは、前記根元部から連続して前記ライザの先端まで幅方向寸法が次第に小さく形成されていることを特徴とする回転電機の整流子。
【請求項３】
請求項２に記載した回転電機の整流子において、
前記ライザは、幅方向の両側辺が前記根元部から前記先端に向かって次第に近接するテーパ状に形成されていることを特徴とする回転電機の整流子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の整流子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流モータ等の電機子に用いられる整流子では、樹脂等の絶縁体に保持された複数の整流子片を円筒状に配置し、各整流子片に設けられたライザに電機子コイルを巻き付けてヒュージングにより接続する構成が知られている（特許文献１、２参照）。
特許文献１には、図７に示す様に、整流子片１００に繋がる根元部から先端部まで幅方向寸法が同一に形成された矩形状のライザ１１０が示されており、このライザ１１０の根元部にコイル１２０を巻き付けた後、ライザ１１０を整流子片１００側へ折り返してヒュージングする技術が開示されている。
また、特許文献２では、図８に示す様に、根元部から先端部に向かって幅方向寸法が次第に大きくなる鳩尾形状のライザ１１０が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６９４５３号公報
【特許文献２】実公平４−１６６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、自動車等に搭載される整流子モータは、エンジンの振動等により、図９（ａ）の（１）、（３）に示す様に、電機子軸１３０に撓みが生じる。なお、同図（ａ）の（２）は、電機子軸１３０に撓みが生じていない状態を示している。電機子軸１３０が撓むと、同図（ｂ）に示すＡ点、すなわち、ライザ１１０の側辺と交差するコイル１２０のヒュージング根元部（コイル１２０に剪断力が掛かる部分）に曲げが発生し、この曲げが（１）〜（３）の間で繰り返されることにより、コイル１２０が疲労断線する。
ここで、特許文献１に示される従来構造を見ると、ライザ１１０の幅方向寸法が根元部から先端部まで同一である。つまり、ライザ１１０の幅方向の両側辺が平行に形成されている。このライザ１１０の形状では、図１０に示す様に、ライザ１１０の側辺と交差するコイル１２０の断面、つまり、剪断力が掛かるコイル１２０の断面が円形となり、剪断面積が小さいため、ヒュージング根元部でコイル１２０が断線しやすくなる。
【０００５】
また、特許文献２に示されるライザ１１０は、根元部から先端部に向かって幅方向寸法が次第に大きく形成されるため、図１１に示す様に、ライザ１１０の側辺に対しコイル１２０のＲ部分が交差している。つまり、ライザ１１０の側辺とコイル１２０のＲ部分とが略直交しているため、剪断力が掛かるコイル１２０の断面が円形に近く、剪断面積が小さくなる。その結果、特許文献１と同様、ヒュージング根元部での曲げの繰り返しによりコイル１２０が断線しやすくなる。
【０００６】
さらに、特許文献２のライザ１１０は、その平面形状が鳩尾形状（根元部から先端部に向かって幅方向寸法が次第に大きくなる形状）であるため、ライザ１１０にコイル１２０を巻き付ける際に、ライザ１１０の先端角部にコイル１２０が引っ掛かり易くなり、ヒュージングの不良率が上がる要因となっている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ライザを介してヒュージングにより整流子片に接続されるコイルの断線寿命を向上できる回転電機の整流子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１に係る発明）
本発明は、回転子軸の外周に絶縁体を介して複数の整流子片を円筒状に配置し、回転子軸に固定される鉄心より引き出されたコイルが整流子片に電気的に接続される回転電機の整流子であって、整流子片は、軸方向の鉄心側である一方の端部にライザが一体に設けられ、このライザを整流子片側へ折り返して整流子片との間にコイルを挟み込み、ヒュージングによってコイルと電気的に接続される。また、ライザは、整流子片との間にコイルを挟み込む根元部の幅方向寸法がライザの先端方向に向かって次第に小さく形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、少なくともライザの根元部では、ライザの先端方向に向かって幅方向寸法が次第に小さくなっている。つまり、ライザの根元部では、幅方向の両側辺がライザの幅方向の中心側へ傾斜しているので、その根元部の側辺と交差するコイルの断面が楕円形状となる。この場合、剪断力が掛かるコイルの断面が円形状の場合と比較して剪断面積が大きくなるので、ヒュージング根元部において断線しにくくなる。その結果、例えば、本発明の回転電機を自動車等の振動が発生する場所で使用する場合でも、コイルのヒュージング根元部で曲げが繰り返されることによる疲労断線の発生を抑制できるので、コイルの断線寿命を延ばすことが可能である。
【０００９】
（請求項２に係る発明）
請求項１に記載した回転電機の整流子において、ライザは、根元部から連続してライザの先端まで幅方向寸法が次第に小さく形成されていることを特徴とする。
この発明では、コイルの断線寿命を向上できる効果に加えて、ライザの根元部から先端に向かって幅方向寸法が次第に小さく形成されるので、ライザにコイルを巻き付ける際に、ライザの先端角部にコイルが引っ掛かることを少なくできる。言い換えると、ライザにコイルを巻き付けやすく出来るので、ヒュージングの不良率を低減できる。
【００１０】
（請求項３に係る発明）
請求項２に記載した回転電機の整流子において、ライザは、幅方向の両側辺が根元部から先端に向かって次第に近接するテーパ状に形成されていることを特徴とする。
この場合、ライザの両側辺がテーパ状に傾斜しているので、ヒュージング根元部でのコイルの剪断面積が大きくなって断線寿命を延ばすことができ、且つ、ライザにコイルを巻き付けやすくなるので、ヒュージングの不良率を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】整流子片側へ折り返されたライザの斜視図である。
【図２】ライザの形状を示す平面図である。
【図３】電機子の側面図である。
【図４】剪断力が掛かる電機子コイルの断面形状を示す図面である。
【図５】ライザの形状を示す平面図である（実施例２）。
【図６】ライザの形状を示す平面図である（実施例２）。
【図７】ライザの形状に係わる特許文献１の従来技術を示す斜視図である。
【図８】ライザの形状に係わる特許文献２の従来技術を示す斜視図である。
【図９】コイルが疲労断線するメカニズムを説明する図面である。
【図１０】剪断力が掛かるコイルの断面形状を示す図面である（特許文献１）。
【図１１】剪断力が掛かるコイルの断面形状を示す図面である（特許文献２）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
（実施例１）
実施例１では、本発明の回転電機を直流モータに適用した一例を説明する。
本実施例の直流モータは、固定子である界磁磁極（図示せず）と、回転子である電機子１（図３参照）とを備え、一例として、自動車用の小型モータに適用できる。
界磁磁極は、例えば、永久磁石あるいは電磁石によって構成され、モータハウジングを兼ねるヨークの内周に固定される。
電機子１は、図３に示す様に、回転力を出力する電機子軸２と、この電機子軸２に固定される電機子鉄心３と、この電機子鉄心３に巻装される電機子コイル４と、電機子軸２の一端側に取り付けられる整流子５とを備え、整流子５の外周上にブラシ（図示せず）が配置される。
【００１４】
以下、本発明に係る整流子５について説明する。
整流子５は、例えば、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁体（図示せず）と、この絶縁体に保持される複数の整流子片５０とで構成される。
絶縁体は、径方向の中央部に丸孔が貫通する円筒形状にモールド成形され、電機子軸２の外周に圧入等によって固定される。
複数の整流子片５０は、絶縁体の外周に所定の間隔を有して円筒状に配置され、ブラシとの接触面である外周面が露出した状態で内径側が絶縁体に埋設されている。個々の整流子片５０は、例えば、銅材料によって形成され、軸方向の鉄心側である一方の端部に電機子コイル４を接続するためのライザ５１が一体に設けられている。
【００１５】
ライザ５１は、図１に示す様に、電機子鉄心３から引き出された電機子コイル４が巻き付けられ、整流子片５０の一方の端部から整流子片５０の外径側へ折り返されて、整流子片５０との間に電機子コイル４を挟み込み、ヒュージングによって電機子コイル４と整流子片５０とを導通させる。ヒュージングは、整流子片５０とライザ５１との間に被膜線である電機子コイル４を挟み込んで加圧通電することにより、電機子コイル４の被膜を溶かして電機子コイル４の芯線を整流子片５０に溶着させる周知の方法である。
本実施例のライザ５１は、図２に示す様に、整流子片５０との間に電機子コイル４を挟み込む根元部５１ａからライザ５１の先端５１ｂに向かって、幅方向（図示左右方向）の両側辺５１ｃが次第に近接する、つまり、ライザ５１の幅方向寸法が根元部５１ａから先端５１ｂに向かって次第に小さくなるテーパ状に形成されている。
【００１６】
（実施例１の作用及び効果）
上述した直流モータの整流子５は、電機子コイル４を巻き付けて整流子片５０に導通させるためのライザ５１を有し、このライザ５１の形状がテーパ状に形成されている。つまり、ライザ５１の幅方向の両側辺５１ｃが根元部５１ａから先端５１ｂに向かって次第に近接するように傾斜している。これにより、整流子片５０との間に電機子コイル４を挟み込んでいるライザ５１の根元部５１ａでは、図４に示す様に、ライザ５１の側辺５１ｃと交差する電機子コイル４の断面、つまり、剪断力が掛かる電機子コイル４の断面が楕円形状となる。この場合、ライザ５１の側辺５１ｃと交差する断面が円形状である特許文献１、２と比較して、電機子コイル４の剪断面積が大きくなるので、電機子コイル４のヒュージング根元部５１ａで断線しにくくなり、電機子コイル４の断線寿命を延ばすことができる。特に、自動車に搭載して使用する場合を含めて、振動が発生する場所で直流モータを使用する場合は、ヒュージング根元部５１ａでの曲げの繰り返しによる電機子コイル４の疲労断線を低減できるので、製品（直流モータ）の信頼性向上に寄与する。
【００１７】
また、実施例１に記載したライザ５１は、幅方向寸法が根元部５１ａから先端５１ｂに向かって次第に小さくなるテーパ状に形成されているので、電機子コイル４をライザ５１に巻き付ける際に、ライザ５１の先端角部に電機子コイル４が引っ掛かり難くなる。その結果、例えば、ライザ５１への電機子コイル４の巻き付けを自動化した場合に、電機子コイル４をライザ５１に巻き付けやすくできるので、ヒュージングの不良率を低減できる効果がある。さらに、電機子コイル４の引っ掛かりを低減するために、ライザ５１の先端角部に面取り（Ｒ面取り、Ｃ面取り等）を形成しても良い。
【００１８】
（実施例２）
この実施例２は、ライザ５１の形状に関する他の例を示すものである。
実施例１では、ライザ５１の両側辺５１ｃがテーパ状に傾斜する形状を例示したが、電機子コイル４の断線寿命を延ばすためには、ヒュージング根元部５１ａの剪断面積を大きくできれば良いので、例えば、図５に示す様に、ライザ５１の根元部５１ａ側だけをテーパ状に傾斜させた形状でも良い。あるいは、図６に示す様に、ライザ５１の根元部５１ａから先端５１ｂにかけて両側辺５１ｃが幅方向の内側へ湾曲する形状でも良い。
【００１９】
（変形例）
本発明の回転電機は、実施例１に記載した直流モータに限らず、例えば、整流子５を用いた直流発電機にも適用可能である。
また、実施例１では、直流モータを「自動車用の小型モータに適用できる」と記載したが、その例として、エンジン吸気系に使用されるバルブの駆動用モータ、可倒式ドアミラー用のアクチュエータ、クルーズコントロール装置でスロットルを調整するためのアクチュエータ、パワーウインドウ用のモータ、ワイパー用のモータ、カーアンテナ用モータ、あるいは、スタータモータ等に適用できる。
さらに、自動車用以外の用途では、例えば、プリンタ内蔵モータ、電動ドリルの駆動用モータ等、多くの用途が考えられる。
【符号の説明】
【００２０】
１    電機子
２    電機子軸（回転子軸）
３    電機子鉄心
４    電機子コイル
５    整流子
５０    整流子片
５１    ライザ
５１ａ  ライザの根元部
５１ｂ  ライザの先端
５１ｃ  ライザの側辺
【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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