(57)【要約】【課題】整流子セグメントとバリスタとを半田付けによることなく、安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付ＤＣモータを提供することである。【解決手段】整流子と、電極を有するバリスタと、を備え、前記整流子と前記バリスタの電極とを接合してなるブラシ付ＤＣモータであって、前記整流子と前記バリスタの電極との接合を、前記整流子と前記バリスタの電極との間に架けたワイヤで行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子と、電極を有するバリスタとを備え、前記整流子と前記バリスタの電極とを接合してなるブラシ付ＤＣモータであって、
前記整流子と前記バリスタの電極との接合を前記整流子と前記バリスタの電極との間に架けたワイヤで行う
ことを特徴とするブラシ付ＤＣモータ。
【請求項２】
前記整流子と前記バリスタの電極との接合をワイヤボンディングで行うことを特徴とする請求項１に記載のブラシ付ＤＣモータ。
【請求項３】
前記ワイヤボンディングが、１本のワイヤを、前記バリスタの電極から前記整流子に架け、さらに前記バリスタの電極に架け、３点で接合することを特徴とする請求項２に記載のブラシ付ＤＣモータ。
【請求項４】
前記整流子と、アーマチュアコイルとの接合をアーク溶接で行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブラシ付ＤＣモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ付ＤＣモータに関し、特に、整流子セグメントとバリスタとを安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付ＤＣモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ付ＤＣモータにおいては、一般に、回転軸に電機子コアを装着し、この電機子コアに巻線を所定数巻回してアーマチュアコイルを形成し、さらに回転軸に整流子を装着する。
【０００３】
この整流子を有するブラシ付ＤＣモータでは、たとえば回転時の整流子とブラシとの断続によって誘導される高電圧によって火花が発生し、ブラシの消耗やノイズ発生の原因となる。そこで、これを防止するため、整流子セグメントにバリスタを接続する技術が知られており、円環状バリスタを整流子セグメントの外周に嵌め込み、これを接合している。従来、整流子とバリスタとの接合は、半田付けで行っていた。ところが半田付けの場合、半田ボールが発生し、これを除去する手間がかかるという問題があった。
【０００４】
これに対し、特許文献１では、この半田付けの問題を解決すべく、半田付けすることなく、整流子の外周にリングバリスタの内周を嵌める構成において、リングバリスタの内径を整流子の外径よりもやや小さくすることによって、整流子の外周面とリングバリスタの内周面の電極とを密着させる発明を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４０３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、整流子とバリスタとの嵌挿がきつくなった場合、バリスタの割れの原因になりやすい。
【０００７】
また、特許文献１に記載の発明では、整流子とバリスタ電極とが接触通電のみで接合されるが、この場合、モータに振動や衝撃を受けたとき、接触不良を起こす虞がある。
【０００８】
また、従来の電機子（ロータ）を組む工程は、電機子コアに整流子を搭載し、電機子コアにコイルを巻回し、そのコイルを整流子の端子に絡げ、整流子の端子とコイルを半田で接合し、その後に、バリスタを整流子に載せ、整流子とバリスタを半田で接合していた。この従来の半田付けを行うロータを組立てる方法では、作業が一連して流れるため、時間短縮が出来なかった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、整流子セグメントとバリスタとを半田で接合することなく、安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付ＤＣ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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、整流子と、電極を有するバリスタとを備え、前記整流子と前記バリスタの電極とを接合してなるブラシ付ＤＣモータであって、前記整流子と前記バリスタの電極との接合を、前記整流子と前記バリスタの電極との間に架けたワイヤで行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、整流子セグメントとバリスタとを半田で接合することなく、安全かつ確実に導通接続させることができるブラシ付ＤＣモータを提供することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、半田を用いないので、半田ボールの除去作業が不要になる。
【００１３】
また、本発明によれば、バリスタに過大な圧力や半田による熱などの不要な負荷が加わらないため、割れが発生し難くなる。
【００１４】
また、本発明によれば、整流子とバリスタとをサブ工程（並列作業が可能な工程）で組立てることが出来るため、メインのロータ組立工程の時間短縮につながる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるブラシ付ＤＣモータのロータの一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示したブラシ付ＤＣモータのロータ１における整流子ユニット５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。
【図３】図１に示した整流子セグメントを示す図であり、（ａ）は３個の整流子セグメントを基台６の外周に組み合わせる配置で示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の片側を断面にして示す部分縦断面図である。
【図４】図２に示した整流子ユニット５のＩＶ−ＩＶ断面図であって、電極９ａが見えるようにバリスタ９を下方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明によるブラシ付ＤＣモータのロータの一実施の形態を示す斜視図である。
【００１８】
このロータ１において、ブラシ付ＤＣモータの回転軸であるシャフト４には整流子ユニット５およびアーマチュアコア２が設けられる。アーマチュアコア２は打ち抜いた３スロットの磁性板を必要枚数積層して構成され、各スロットに対応してアーマチュアコイル３が巻回される。
【００１９】
なお、本発明はモータのスロット数に依存するものではなく、本実施形態では３スロットのブラシ付ＤＣモータを例にしている。
【００２０】
シャフト４には、小径円筒体部６ａと大径円板部６ｂとが連続して形成された円筒状の絶縁体（たとえば樹脂製）である基台６が嵌挿されており、基台６の外周には整流子片部７とライザ部８とからなる３個の整流子セグメントが設けられ、その外周には保護素子である円環状のバリスタ９が設けられ、また、基台６に３個の整流子セグメントを固定するワッシャ１０が設けられている。
【００２１】
３個の整流子セグメントのそれぞれにはライザ部８が設けられており、アーマチュアコイル３に整流子片部７を介して通電するために、アーマチュアコイル３の端末部分３ａを、ライザ部８に電気的に接続する。
【００２２】
詳しくは後述するが、バリスタ９は、３個のライザ部８のそれぞれに対応する位置に、ライザ部８の数と同じ３つの電極９ａ（図４参照）を有しており、本実施形態では、電極９ａがライザ部８の位置に合うようにバリスタ９の軸回転方向（円周方向）位置を調節し、この状態で、詳しくは後述するワイヤ１２により電極９ａとライザ部８とを接合する。これによってバリスタ９と３個の整流子セグメントとの電気的接続が確保される。
【００２３】
なお、このロータ１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ＤＣモータの構成と同じであるため、説明や図は省略する。
【００２４】
図２は、図１に示したブラシ付ＤＣモータのロータ１における整流子ユニット５の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図２の左側は側面図であり、右側はライザ部８の位置における断面図である。
【００２５】
基台６は、小径円筒体部６ａと大径円板部６ｂとを有し、整流子セグメントを挿入したときにライザ部８が嵌まる溝（ライザ部保持部）６ｄを有している。
【００２６】
図３は、図１に示した整流子セグメントを示す図であり、（ａ）は３個の整流子セグメントを基台６の外周に組み合わせる配置で示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の片側を断面にして示す部分縦断面図である。図３（ｂ）の左側は側面図であり、右側はライザ部８の位置における断面図である。
【００２７】
ライザ部８の先端には、図に示す下方に屈曲する屈曲部８ａを有する。この屈曲した屈曲部８ａはバリスタ９から離間しており、例えばバリスタ９の径が大きく、ライザ部８の先端近傍まである場合であっても、この屈曲部８ａにアーマチュアコイル３の端末部分３ａを絡げる作業をしやすくすることができる。屈曲部８ａと、屈曲部８ａに絡げた端末部分３ａとは、例えばアーク溶接によって接合させ、溶融部１１を形成する。
【００２８】
図４は、図２に示した整流子ユニット５のＩＶ−ＩＶ断面図であって、電極９ａが見えるようにバリスタ９を下方から見た図である。
【００２９】
本実施の形態では、上述のように、バリスタ９は、３個のライザ部８のそれぞれに対応する位置に、ライザ部８の数と同じ３つの電極９ａを有しており、この３つの電極９ａのそれぞれと、軸回転方向の位置合わせをしたライザ部８のそれぞれとをワイヤ１２を用いたワイヤボンディングによって接合している。
【００３０】
次に、本実施形態のロータ１の製造方法について説明する。
【００３１】
（第１の工程）
まず、バリスタ９上（図２では下面）に、例えば銀（Ａｇ）を蒸着して電極９ａを形成する。電極９ａの材質は、金(Ａｕ)でもよいし、銅(Ｃｕ)でもよい。ただし、金は高価であるし、銅は酸化しやすく設備に費用が掛かるので、銀が望ましい。
【００３２】
（第２の工程）
一方、基台６に、整流子片部７とライザ部８とからなる３個の整流子セグメントを組み合わせて配置して整流子ユニット５を構成する。各整流子セグメントのライザ部８は、基台６の溝６ｄに嵌め込まれる。
【００３３】
続いて、整流子ユニット５とバリスタ９とを、例えば接着剤（エポキシ系接着剤）を用いたり、圧入したりして固定する。
【００３４】
（第３の工程）
次に、ライザ部８とバリスタ９を接続するため、ワイヤ１２を用いてワイヤボンディングを行う。
【００３５】
図４を参照すると、本実施の形態では、バリスタ９の下面に、長方形を円周に沿って湾曲させた形状の３つの電極９ａを設けており、その３つの電極９ａのそれぞれの周方向ほぼ中央に、放射状のライザ部８を配置し、ワイヤ１２を用いてワイヤボンディングを行う。ワイヤ１２は金、アルミ、銅などの金属線を用いる。また、このワイヤボンディングの所定条件としては、例えば超音波出力５００ｍＷ、出力時間３００ｍｓｅｃ、圧力５００ｍＮといった条件を設定することで電極とワイヤを結合することが出来るが、金属線の種類やバリスタ９の電極９ａを形成する材質によってそれぞれ条件が異なるため適宜最適な条件で行う。
【００３６】
すなわち、まず、ワイヤ１２の端部を電極９ａ上に載置し、所定条件で電極９ａに接合して接合部１２ａを形成し、続いて、そのワイヤ１２をライザ部８上に載置し、所定条件でライザ部８に接合して接合部１２ｂを形成し、さらに、そのワイヤ１２を電極９ａ上に載置し、所定条件で電極９ａに接合して接合部１２ｃを形成し、ワイヤ１２を切断する。この工程を３個の整流子セグメントに対して行うことによって、ワイヤ１２によって電極９ａとライザ部８とを接合し、通電することができる。
【００３７】
本実施例の形態では、ライザ部８とバリスタ９を３点接合（２本のワイヤでそれぞれの電極を接合）することにより、仮に１本のワイヤが接続不良になっても、別のワイヤが通電しているため導通不良は発生しない。
【００３８】
また、モータに高電流が加わる場合には、ライザ部８とバリスタ９を接合するワイヤの本数を２本より増やすことによって、それぞれのワイヤに流れる電流を減らすことにより、ワイヤに加わる電流負荷を減らすことができる。
【００３９】
また、ワイヤの本数を２本より増やすことによって、導通不良は発生しにくく、接続不良に対する信頼性が高くなる。
【００４０】
（第４の工程）
３個の整流子セグメントのワイヤボンディング終了後、樹脂でそれぞれのワイヤ１２を封止する。例えば、硬化応力の発生しにくい樹脂をワイヤ１２に滴下し、所定条件（例えば、温度８０℃、硬化時間1時間）で硬化させる。
【００４１】
（第５の工程）
また、上記１〜４工程とは別工程で、珪素鋼板を平面形状に打ち抜き加工し、これを複数枚積層しアーマチュアコア２を作製し、このアーマチュアコア２をシャフト４に挿通し固定する。
【００４２】
また、このアーマチュアコア２の両面にインシュレータを被せる。ただし、アーマチュアコア２に絶縁コートを施している場合には、このインシュレータは不要である。
【００４３】
（第６の工程）
第５の工程で作製した部材に、第４の工程で作製した部材を圧入や接着剤で固定し、アーマチュアコア２の複数の突極の各極にアーマチュアコイル３を巻回し、アーマチュアコイル３の端部３ａをライザ部８の先端の屈曲部８ａに絡げる。
【００４４】
（第７の工程）
続いて、屈曲部８ａと、屈曲部８ａに絡げた端末部分３ａとを、例えばアーク溶接によって接合させ、溶融部１１を形成する。
【００４５】
以上で、ロータ１が完成する。
【００４６】
以上、本発明によるブラシ付ＤＣモータを説明したが、本発明は、この説明に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で数々の変形および組み合わせが出来ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ロータ
２  アーマチュアコア
３  アーマチュアコイル
４  シャフト
５  整流子ユニット
６  基台
７  整流子片部
８  ライザ部
９  バリスタ
【図１】
2012157116.tif 000003
【図２】
2012157116.tif 000004
【図３】
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【図４】
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