(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極構成の複数の回転子磁極及び整流子部を回転子シャフト上に備え、該回転子磁極のそれぞれが積層コアに巻いた巻線により構成され、前記整流子部は回転子シャフト上に取り付けられる樹脂製の整流子芯の上に複数個の整流子片を配置して構成し、かつ各巻線のワイヤー両端のそれぞれが、整流子部の対応する整流子片端部に結合されている整流子足部に接続される小型モータの回転子において、
前記巻線は、巻線ワイヤーの始端をいずれか１つの整流子足部に第１の所定回数巻き付けた後、それに対応する１つの突極に第２の所定回数巻線し、その後、同様にして順次、他の整流子足部に巻き付けると共に、他の突極に巻線した後、巻線ワイヤーの始端を巻き付けたのと同じ整流子足部に巻き付けた後、巻線ワイヤーを切断することにより構成され、かつ、
前記巻線は、巻線ワイヤーの送りに同期して、整流子足部に巻き付けられることになるワイヤー部分のみ、巻き付ける前に予めその絶縁性被覆膜を、刃物を当てて剥ぎ取り除去し、
前記各巻線のワイヤー両端のそれぞれと対応する整流子足部との接続部は、絶縁性被覆膜を除去したワイヤーを巻き付けて、さらに、その巻き付け部分を溶着してなる、
小型モータの回転子。
【請求項２】
前記整流子足部のそれぞれは、整流子片端部から半径方向の外方向に略垂直に伸びかつ整流子片端部に結合される基部と、巻線のワイヤー端を接続するために段差を設けて細くした先端部とから構成したことから成る請求項１に記載の小型モータの回転子。
【請求項３】
シャフト軸方向で巻線とは反対の側で前記整流子足部の基部の上に中央に穴のある円板形状のバリスタを載置して、バリスタの各電極を対応する基部に半田付けしたことから成る請求項２に記載の小型モータの回転子。
【請求項４】
前記整流子足部は形状がＵ字状であって、材料が銅より融点の低い金属で形成されていることから成る請求項１に記載の小型モータの回転子。
【請求項５】
前記整流子足部の材料は燐青銅である請求項４に記載の小型モータの回転子。
【請求項６】
突極構成の複数の回転子磁極及び整流子部を回転子シャフト上に備え、該回転子磁極のそれぞれが積層コアに巻いた巻線により構成され、前記整流子部は回転子シャフト上に取り付けられる樹脂製の整流子芯の上に複数個の整流子片を配置して構成し、かつ各巻線のワイヤー両端のそれぞれが、整流子部の対応する整流子片端部に結合されている整流子足部に接続される小型モータの回転子の製造方法において、
巻線機から送られる巻線ワイヤーの始端をいずれか１つの整流子足部に第１の所定回数巻き付けた後、それに対応する１つの突極に第２の所定回数巻線し、その後、同様にして順次、他の整流子足部に巻き付けると共に、他の突極に巻線した後、巻線ワイヤーの始端を巻き付けたのと同じ整流子足部に巻き付けた後、巻線ワイヤーを切断し、
巻線機からの巻線ワイヤーの送りに同期して、整流子足部に巻き付けられることになるワイヤー部分のみ、巻き付ける前に予めその絶縁性被覆膜を、刃物を当てて剥ぎ取り除去し、
前記整流子足部の巻き付け部分を溶着する、
ことから成る小型モータの回転子の製造方法。
【請求項７】
整流子片端部に結合される基部と、巻線のワイヤー端を接続するために段差を設けて細くした先端部とから構成される前記整流子足部のそれぞれを、リール巻き取りの平型形状の母材から、切断かつ切除すると同時に、整流子片端部から半径方向の外方向に略垂直に伸びるように、整流子片端部に固着することから成る請求項６に記載の小型モータの回転子の製造方法。
【請求項８】
シャフト軸方向で巻線とは反対の側で、前記整流子足部の基部の上に中央に穴のある円板形状のバリスタを載置して、バリスタの各電極を対応する基部に半田付けしたことから成る請求項７に記載の小型モータの回転子の製造方法。
【請求項９】
前記整流子足部は形状がＵ字状であって、材料が銅より融点の低い金属で形成されていることから成る請求項６に記載の小型モータの回転子の製造方法。
【請求項１０】
前記整流子足部の材料が燐青銅である請求項９に記載の小型モータの回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巻線コイルの端部を整流子足部と作業性良く電気的に良好に接合することのできる小型モータの回転子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の各整流子片と巻線コイル端部との接続について、図７を参照して説明する。図７は、小型モータの整流子部の概略斜視図である。図中、１１は、回転子のシャフト、２２は整流子片、２４は整流子芯、２６は整流子足部である。このように、整流子部は、樹脂製の整流子芯２４の上に配置された各整流子片２２、及び巻線コイル端部を接続するために各整流子片２２と一体にその端部に形成された整流子足部２６とから構成されている。図８は、図７に示す整流子部の側面から見た図であり、巻線コイル端部を接合した状態を示している。整流子足部２６は、図示したように整流子片の方に折り曲げることにより巻線コイル端部を押さえ付けてスポット溶接している。
【０００３】
図９は、図中右側にバリスタのみを取り出して示すと共に、左側には、そのバリスタを取り付けて接続した状態を示す図である。整流子を有する小型モータにあっては、整流子に摺接するブラシが整流子片間を通過する際に、アークが発生し、このアークによって通信機器に電波障害を与えたり、ブラシの寿命が短くなったりする。そのため、火花消去素子としてバリスタをモータの回転子に取り付けることが従来より知られている。このようなバリスタの一例は、図９の右側に示すような形状を有しており、全体的にドーナツ状円板形状にして、回転子磁極数、即ち整流子片と同数の電極を有している。このバリスタ２１の各電極は、それぞれ、各整流子足部２６と半田付けされる。この半田付けによって、バリスタ２１は、電気的に接続されるだけでなく、整流子部２０と同心に機械的にも固定される。
【０００４】
このような小型モータの巻線コイルなどの電子部品に用いられる導電材としてのワイヤーには、通常、ウレタン、ポリエステル等の絶縁材料によりコーティングされて絶縁性被覆膜が形成されている。小型モータの巻線コイルは、その端部を各整流子足部と電気的、機械的に接合する必要があるが、巻線コイルの絶縁性被覆膜として、低融点のものが用いられるときには、巻線コイル端部と各整流子足部とをアーク接合することにより、絶縁性被覆膜がアーク熱により溶融されて除去されるので、特別な作業を要することなく、電気的な接続を十分に達成することができる。
【０００５】
しかし、巻線コイルの絶縁性被覆膜として、高融点のものが用いられるときには、アーク熱による溶融が困難であり、電気的に十分な接続を達成することができないという問題がある。また、絶縁性被覆膜が焼ける際に有毒ガスが発生することがあり、環境対策の必要が生じるという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、係る問題点を解決して、巻線コイルの絶縁性被覆膜として、アーク熱による溶融が困難な高融点のものを用いても、整流子足部との接続を電気的に十分に達成することを目的としている。
【０００７】
また、本発明は、用いられる多種の絶縁性被覆膜ワイヤーに対して、絶縁性被覆膜をはがすことにより事実上その材質を銅のみの１種として、それに接続される整流子足部の材質として最適のものを選択することを可能にし、接続の信頼性を増すことを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型モータの回転子及びその製造方法は、突極構成の複数の回転子磁極及び整流子部を回転子シャフト上に備え、該回転子磁極のそれぞれが積層コアに巻いた巻線により構成され、整流子部は回転子シャフト上に取り付けられる樹脂製の整流子芯の上に複数個の整流子片を配置して構成し、かつ各巻線のワイヤー両端のそれぞれが、整流子部の対応する整流子片端部に結合されている整流子足部に接続される。巻線機から送られる巻線ワイヤーの始端をいずれか１つの整流子足部に第１の所定回数巻き付けた後、それに対応する１つの突極に第２の所定回数巻線し、その後、同様にして順次、他の整流子足部に巻き付けると共に、他の突極に巻線した後、巻線ワイヤーの始端を巻き付けたのと同じ整流子足部に巻き付けた後、巻線ワイヤーを切断する。巻線機からの巻線ワイヤーの送りに同期して、整流子足部に巻き付けられることになるワイヤー部分のみ、巻き付ける前に予めその絶縁性被覆膜を、刃物を当てて剥ぎ取り除去する。そして、整流子足部の巻き付け部分を溶着する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明を適用することのできる小型モータの回転子構成を示す図である。固定子側構成の図示は省略しているが、通常のものを用いることができる。例えば、２つのマグネットを内周面に取り付けた有底中空筒状の金属ケース内に、図示の回転子を挿入した後、金属ケースの開口部を、ケース蓋によって嵌着することにより、小型モータとして完成させることができる。その際、回転子のシャフト１１は、ケースの底部中央及びケース蓋にそれぞれ設けられた両軸受けによって両端が支持される。また通常のように、ケース蓋に支持されるブラシが備えられる。このブラシは、回転子上の整流子に摺動接触する一方、ケース蓋を貫通して突出する入力端子に結合して、外部より電源を供給することができる。
【００１０】
また、回転子シャフト１１上には、突極構成の複数の回転子磁極が通常に構成され、取り付けられる。この回転子磁極は、積層コア１４に巻いた巻線１３により通常に構成される。磁極数に等しい数の巻線のそれぞれの両端は、対応する整流子片に結合されている整流子足部に巻き付けた後、例えばアーク接合により接続される。その結果、整流子足部先端部は、図示したように、そこに巻き付けたワイヤーと共に球状に溶着される。
【００１１】
図１は、回転子シャフト上に取り付けられる整流子部の構成を示す概略斜視図である。図中、１１は回転子のシャフト、２２は整流子片、２４は整流子芯、２６は整流子足部である。このように、整流子部は、樹脂製の整流子芯２４の上に配置された各整流子片２２、及び巻線コイル端部を接続するために各整流子片２２と結合された整流子足部２６とから構成されている。この整流子足部２６は整流子片と一体に形成して、略直角に折り曲げることにより形成することができるが、好ましくは、詳細は後述するように、別個に形成した整流子足部２６を整流子片端部に固着することにより形成することができる。そして、図の右側に示したバリスタの中央の穴に、整流子部が挿入されて、整流子足部２６をバリスタの対応する電極に当接させた後、その当接部が半田付けされる。整流子部の組み立ての詳細は後述する。
【００１２】
図５は、各巻線の両端と対応する整流子足部との接続を説明するための概念図である。絶縁性被覆膜ワイヤーの始端を、いずれか１つの整流子足部に巻き付けた後、最初の巻線を積層コアに巻線し、その巻線終了後、第２の整流子足部に数回巻き付ける。そして、絶縁性被覆膜ワイヤーは、切断すること無く連続して、第２の巻線のための巻線をし、その巻線終了後、さらに第３の整流子足部に巻き付ける。以下、同様にして、絶縁性被覆膜ワイヤーを切断すること無く連続して、再び最初の整流子足部に戻ってそこに巻き付けるまで続けた後、絶縁性被覆膜ワイヤーを切断する。
【００１３】
そして、本発明は、巻線し、かつ整流子足部に巻き付けるのを連続的に行うに際して、巻線機から絶縁性被覆膜ワイヤーをワーク（回転子）に送ることと同期して、絶縁性被覆膜の除去を行う。即ち、連続的に送られる絶縁性被覆膜ワイヤーのうち、整流子足部に巻き付けられることになるワイヤー部分のみ、巻き付ける前に予めその絶縁性被覆膜を除去する。
【００１４】
図６は、絶縁性被覆膜の除去を説明するための図である。回転子の積層コアへの巻線は、巻線機、例えば、図示したようなフライヤーを使用するタイプのそれ自体周知の巻線機を用いて行うことができる。フライヤータイプの巻線機は、所定の円形軌道を旋回するフライヤーと、それに固定されて先端から巻線ワイヤーを供給するノズルと、巻線を施す対象箇所に巻線ワイヤーを誘導するフォーマー（図示せず）等から構成される。フライヤーは、対象ワークの近接位置にあって、対象突極の周りに旋回して、ノズル先端から供給される巻線ワイヤーを、フォーマーの外縁で誘導しながら突極の外周に沿って順次巻線していく。その際、対象突極の巻線回数はカウントされていて、所定回数のカウント後にその突極の巻線を終了して、次に、ワイヤーを整流子足部に所定回数巻き付けることになる。そして、その巻き付け後、同様にして、連続的に次の巻線をするのは前述した通りである。
【００１５】
そして、本発明は、このような巻線及び巻き付けをするワイヤーの送りと同期してワイヤーの所定部分の絶縁性被覆膜を剥ぎ取るための剥ぎ取り器を、巻線機と組み合わせる。この剥ぎ取り器によって、整流子足部に巻き付けられることになるワイヤー部分のみ、巻き付ける前に予めその絶縁性被覆膜を除去することが可能となる。なお、絶縁性被覆膜の剥ぎ取りは、薬品或いはレーザーを用いる等任意の手段で行うことができるが、好ましくは、機械式に行うことによりその構成を簡単化することができる。これは、対象突極に規定回数巻いたワイヤーの送りを一旦停止し、ワイヤーの外周に刃物を当て、刃物を回転させつつ巻線ワイヤーを送り方向に引っ張ることにより行うことができる。
【００１６】
このようにして、巻線され、かつ、各巻線の両端が整流子足部に接続された後に、回転子を、アーク溶接機にセットして、巻線コイル端部を巻き付けた整流子足部の先端部分をアーク溶接し、アーク熱により巻線コイル端部を整流子足部の先端部分に接合する。
【００１７】
このように、巻線コイル端部と整流子足部を、アーク溶接などを用いて溶着する前に、その溶着部分の絶縁性被覆膜を除去することにより、電気的にも十分良好に接続することが可能になる。
【００１８】
また、絶縁性被覆膜をはがすことにより事実上その材質を銅のみの１種とすることができるので、それに接続される整流子足部の材質として最適のもの、例えば燐青銅を用いることができる。燐青銅の融点は、銅材よりも１００度以上低いので、アーク溶接に限らず、熱で溶着させる全ての接合工法を用いて接合することが可能になる。以下、抵抗熱溶着工法による接合について、図１０及び図１１を参照してさらに説明する。
【００１９】
図１０は、銅線とＵ字状の銅端子（整流子足部）を抵抗熱溶着接合する従来技術を示している。銅線と銅端子の両者共に銅であり、融点が同じであるために、端子の溶け込みが見られず、溶着接合時に断線することがある。これに対して、図１１に示すように、銅線に対してＵ字状の燐青銅端子を用いると、燐青銅端子の融点が銅に比べて１００度以上低いために、端子が銅線を包むように溶け込む。このように、抵抗熱溶着工法によっても、銅線は絶縁性被覆膜をはがすことにより、燐青銅端子に確実に電気的に接続される。
【００２０】
図３は、整流子金具に整流子足部を取り付ける方法を説明するための図である。整流子金具は、整流子片の端部を称したものであり、整流子片のうち、整流子足部を取り付ける部分である。図３（ａ）に示した整流子金具の表面に、そこから直角に半径方向に外方向に伸びるように、整流子足部が取り付けられる。
【００２１】
図３（ｂ）は、１つの整流子足部を取り付けた後、２つ目の整流子足部を取り付けようとしている状態の図である。また、図２に示されるように、整流子足部は、リール巻き取りの平型形状の母材から、打ち抜き（かつ、切断）することにより形成することができる。この整流子足部は、バリスタを支持するための基部と、巻線コイル端部を巻き付けるために段差を付けて細くした先端部とから成る。細くした先端部の長さ及び幅は、巻線コイル端部を巻き付けるのに最適の寸法に決められる。整流子足部は、打ち抜き後に、整流子金具に固着することも可能であるが、好ましくは、例えば溶接により固着すると同時に打ち抜くか、或いは固着後に打ち抜くことにより、作業性良く行うことができる。
【００２２】
図３（ｃ）は、整流子足部の固着が終了した状態を示す図である（２つの整流子足部のみを図示）。整流子足部を整流子金具と一体に形成するのではなく、別個に形成した後、固着することにより、複雑な形状のものを作る必要がないことからして、材料歩留まりが良くなり、一体形成のもののように、互いに部品が絡み合うこともなく、自動化が容易となり、そして、整流子片材料として整流子足部材料とは関係なく、最適のものを選択することが可能となる等の利点を有する。
【００２３】
図３（ｄ）は、先に整流子足部を取り付けた整流子部に、図１に示したような中央に穴のあるバリスタを載置して、バリスタの各電極を、対応する整流子足部に半田付けした状態を示す図である。このように、整流子足部側面と、円板状バリスタの側面電極を半田付けするのであるから、リフロー半田技術を用いて作業性良く半田付けすることができる。しかも、この段階では未だ、整流子部単独の部品であるので、回転子上の巻線などの他の部品に半田が飛散することもなく、それ故、洗浄工程の必要もなくなる。
【００２４】
図３（ｅ）は、完成した整流子部をシャフト上にとりつけた後、巻線をし、かつ、巻線コイル端部を整流子足部に巻き付けた状態を示す図である。なお、整流子足部には複数回の巻き付けをすることができるが、図示を明瞭にするために１回のみの巻き付けをした状態を拡大して示している。この後、整流子足部の先端部がアーク接合されて、回転子として完成する（図４参照）。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、巻線機からの巻線ワイヤーの送りに同期して、整流子足部に巻き付けられることになるワイヤー部分のみ、巻き付ける前に予めその絶縁性被覆膜は除去した後に、整流子足部の巻き付け部分を溶着するものであるから、巻線コイルの絶縁性被覆膜として、アーク熱による溶融が困難な高融点のものを用いても、電気的に十分な接続を達成することができる。また、有毒ガスが発生することもなく、環境対策上有利である。
【００２６】
また、本発明は、用いられる多種の絶縁性被覆膜ワイヤーに対して、絶縁性被覆膜をはがすことにより事実上その材質を銅のみの１種とすることにより、それに接続される整流子足部の材質として最適のものを選択することができ、接続の信頼性を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転子のシャフト上に取り付けられる整流子部の構成を示す概略斜視図である。
【図２】整流子足部打ち抜き母材及び整流子足部を説明するための図である。
【図３】整流子金具に整流子足部を取り付ける方法を説明するための図である。
【図４】本発明を適用することのできる小型モータの回転子構成を示す図である。
【図５】各巻線の両端と対応する整流子足部の接続を説明するための概念図である。
【図６】絶縁性被覆膜の除去を説明するための図である。
【図７】従来技術の小型モータの整流子部の概略斜視図である。
【図８】図７に示す整流子部の側面から見た図であり、巻線コイル端部を接合した状態を示している。
【図９】図中右側にバリスタのみを取り出して示すと共に、左側には、そのバリスタを取り付けて接続した状態を示す図である。
【図１０】銅線と銅端子を抵抗熱溶着接合する従来技術を示す図である。
【図１１】銅線と燐青銅端子を抵抗熱溶着接合する場合を説明するための図である。
【符号の説明】
１１  シャフト
１３  巻線
１４  積層コア
２０  整流子部
２１  バリスタ
２２  整流子片
２４  整流子芯
２６  整流子足部
【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】
0003913998.tif 000010
【図１０】
0003913998.tif 000011
【図１１】
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