(57)【要約】【課題】電気モータの改良された整流子を提供する。【解決手段】電気モータ用の整流子１０は、ベースによって支持された複数の整流子セグメントを備えている。これらセグメントは、導電性本体部分１４と、電気モータの巻線リードワイヤ４４に係合するために本体部分１４に設けられた少なくとも１つの導電性の折り返し可能なタング１６とを有する。この折り返し可能なタング１６は、本体部分１４上又はその付近にある近方端１８と、この近方端１８から離れた遠方端２２とを有する。折り返し可能なタング１６上又はその付近にはワイヤ受け入れ部分３０が設けられ、タング１６が折り返されたときに、このワイヤ受け入れ部分は、巻線のリードワイヤ４４のための所定のギャップ５６を与える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性ベースにより支持された複数の整流子セグメント(12)を備えた電気モータ用の整流子(10)であって、前記整流子セグメントは、導電性本体部分(14;314;414;614;714)と、電気モータの巻線リードワイヤ(44)に係合するために前記本体部分(14;314;414;614;714)に設けられた少なくとも１つのタング(16;116;216;316;416;516;616;716)とを含み、このタング(16;116;216;316;416;516;616;716)は、導電性で、折り返し可能であり、そして前記本体部分(14;314;414;614;714)上又はその付近にある近方端(18;218;318;418;518;618)と、この近方端(18;218;318;418;518;618)から離れた遠方端(22;722)とを有し、更に、前記タング上又はその付近に予め成形されたワイヤ受け入れ部分(30;130;230;330;730)も含み、前記タング(16;116;216;316;416;516;616;716)が折り返されたときに、前記ワイヤ受け入れ部分(30;130;230;330;730)が前記巻線リードワイヤ(44)のための所定の内部ギャップ(56;756)を与えるような整流子において、前記タング(16)の表面に形成された導電性の延性材料(46)の層が前記巻線リードワイヤ(44)に接触するようにしたことを特徴とする整流子。
【請求項２】
前記導電性の延性材料(46)はスズである、請求項１に記載の整流子。
【請求項３】
前記導電性の延性材料(46)は半田である、請求項１に記載の整流子。
【請求項４】
前記半田は、取り付け中に前記巻線リードワイヤ(44)の接触部分上に流れてそれを覆うように構成された、請求項３に記載の整流子。
【請求項５】
前記ワイヤ受け入れ部分は、段及び傾斜(30;130;230;330;730)の一方である、請求項１から４のいずれかに記載の整流子。
【請求項６】
前記段又は傾斜(730)は、前記本体部分(714)から離間されたタング(716)及び前記本体部分(714)の少なくとも一方に設けられる、請求項１から５のいずれかに記載の整流子。
【請求項７】
前記タング(16;116;216;316;416;516;616;716)は、フック形状である、請求項１から６のいずれかに記載の整流子。
【請求項８】
前記タング(716)が折り返されてブラシ接触面(724)に接触するときに、前記タング(716)の内面(754)が前記ブラシ接触面から離間されて所定の内部ギャップ(756)を画成する、請求項１から７のいずれかに記載の整流子。
【請求項９】
前記タング(116)は、前記近方端から遠方端へ延びる長手方向内部縁(158)を含み、この長手方向内部縁は、面取り又は丸み付けされた部分を含む、請求項１から８のいずれかに記載の整流子。
【請求項１０】
固定子(36)と、シャフト(40)及びシャフト(40)に取り付けられた回転子コア(42)を有する回転子(38)と、回転子コア(42)に巻き付けられた導電性巻線(43)と、請求項１から９のいずれかに記載の整流子(10)と、タング(16;116;216;316;416;516;616;716)が折り返された状態にあるようにして本体部分(14;314;414;614;714)に接触するブラシギア(48)とを備え、リードワイヤ(44)又は巻線(43)の少なくとも１つが、ワイヤ受け入れ部分(30;130;230;330;730)により形成された所定のギャップ(56;756)を通過するようにした、電気モータ(32)。
【請求項１１】
前記巻線リードワイヤ(44)は、アルミニウムであるか又はそれを含む、請求項１０に記載の電気モータ(32)。
【請求項１２】
延性材料が前記リードワイヤ(44)の一部分を覆い、所定の内部ギャップ(56;756)を埋める、請求項１０又は１１に記載の電気モータ(32)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータの整流子に係る。
【背景技術】
【０００２】
整流子は、モータの静止している固定子と、回転する回転子との間に電力を伝達するために、ユニバーサルモータやブラシ型永久磁石直流（ＰＭＤＣ）モータのような電気モータに広く使用されている回転する電気コネクタである。
【０００３】
整流子の形式は、円筒型又は平坦型である。円筒状（又は丸い）整流子は、絶縁された軸方向に向けられた導電性セグメントで作られる。平坦な（又はフラットな）整流子は、絶縁された半径方向に向けられた導電性セグメントで作られる。典型的に、ブラシの形態の電気的コンタクトは、回転する整流子セグメント上を擦り又はスライドして、電気的接続をなす。これらセグメントは、モータの回転子コアに巻かれた巻線に接続され、従って、ロータリースイッチとして働いて、電流を逆転する。ＤＣ電気モータでは、そのスイッチングにより、発生される磁界が逆転し、モータが回転を保持できるようにする。
【０００４】
回転子コアにおける巻線のワイヤは、慣習的に、銅である。というのは、銅は、良電気導体であり、適度に丈夫だからである。しかしながら、コストの増加のために、代替え品が調査されている。
【０００５】
このような代替え品の１つは、アルミニウムである。アルミニウムは、銅に代わる安価なものであるが、適度なもろさがある。ワイヤは、完全にアルミニウムで形成することもできるし、又はアルミニウムのコアに銅をコーティングしたもの、例えば、銅クラッドアルミニウム（ＣＣＡ）ワイヤとすることもできる。アルミニウム巻線のリードワイヤを整流子セグメントのタングに接続するときには、タングをワイヤに圧着又は折り返して溶融するときにアルミニウムワイヤがダメージを受けて切れることが通常起きる。これは、モータの製造中に遥かに高い廃物率を招き、コスト効率を悪くする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
廃物率を下げるための試みは、折り返し時に所定の最小間隔をもち、アルミニウムワイヤのクラッシュや切断を防止するように設計されたタングを有する整流子を使用することである。これは、ワイヤの切断を防止する上で比較的良好に働くが、ＣＣＡワイヤの場合は、銅クラッドがしばしば裂けたりクラックしたりし、アルミニウムを露出させて、腐食や、最終的には故障を招くことになる。又、銅タングに接続されたアルミニウムワイヤの銅／アルミニウム界面も、高レベルの腐食を受ける。
【０００７】
本発明は、この問題に対する解決策を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、非導電性ベースにより支持された複数の整流子セグメントを備えた電気モータ用の整流子であって、整流子セグメントは、導電性本体部分と、電気モータの巻線リードワイヤに係合するために本体部分に設けられた少なくとも１つのタングとを含み、このタングは、導電性で、折り返し可能であり、そして本体部分上又はその付近にある近方端と、この近方端から離れた遠方端とを有し、更に、タング上又はその付近に予め成形されたワイヤ受け入れ部分も含み、タングが折り返されたときに、ワイヤ受け入れ部分が巻線のリードワイヤのための所定の内部ギャップを与えるような整流子において、タングの表面に形成された導電性の延性材料の層が巻線リードワイヤに接触するようにしたことを特徴とする整流子が提供される。
【０００９】
好ましくは、導電性の延性材料はスズである。
好ましくは、導電性の延性材料は半田である。
好ましくは、半田は、取り付け中に巻線リードワイヤの接触部分上に流れてそれを覆うように構成される。
好ましくは、ワイヤ受け入れ部分は、段及び傾斜の一方である。
好ましくは、前記段又は傾斜は、本体部分から離間されたタング及び本体部分の少なくとも一方に設けられる。
好ましくは、タングは、フック形状である。
好ましくは、タングが折り返されてブラシ接触面に接触するときに、折り返し可能なタングの内面がブラシ接触面から離間されて、所定の内部ギャップを画成する。
好ましくは、タングは、近方端から遠方端へ延びる長手方向内部縁を含み、この長手方向内部縁は、面取り又は丸み付けされた部分を含む。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、固定子と、シャフト及びシャフトに取り付けられた回転子コアを有する回転子と、回転子コアに巻き付けられた導電性巻線と、請求項１から９のいずれかに記載の整流子と、折り返し可能なタングが折り返された状態にあるようにして本体部分に接触するブラシギアとを備え、リードワイヤ又は巻線の少なくとも１つが、ワイヤ受け入れ部分により形成された所定のギャップを通過するようにした、電気モータが提供される。
【００１１】
好ましくは、巻線リードワイヤは、アルミニウムであるか又はそれを含む。
好ましくは、延性材料、特に半田が、巻線のリードワイヤの一部分を覆い、所定の内部ギャップを埋める。
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を一例として詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
先ず、添付図面の図１から３を参照すれば、整流子セグメント１２の形態の整流子１０の一部分が示されている。セグメント１２は、細長い本体部分１４と、この本体部分１４の一端に設けられた折り返し可能なフック状のタング１６とを備えている。本体部分１４及びタング１６は、通常、導電性の、打ち延ばし可能な材料、例えば、銅で形成される。
【００１４】
折り返し可能なタング１６は、本体部分１４の一方の軸方向端２０に形成された近方端１８と、この近方端１８から離れた遠方自由端２２とを含む。
【００１５】
折り返し可能なタング１６の近方端１８は、本体部分１４のブラシ接触面２４から整流子１０の半径方向内方にずれるように、本体部分１４の前記軸方向端２０に形成される。折り返し可能なタング１６の近方端１８の付近で本体部分１４の縁２８に面取り部分２６が形成され、ブラシ接触面２４と境を接する。従って、面取り部分２６は、本体部分１４のブラシ接触面２４から折り返し可能なタング１６へ至る段又は傾斜部３０をなす。
【００１６】
図４を参照すれば、上述した整流子セグメント１２が使用された整流子１０を有するＤＣ電気モータ３２は、ハウジング３４と、このハウジング３４内に設けられた固定子３６を形成する永久磁石と、ハウジング３４により回転可能に支持されたシャフト４０及びこのシャフト４０に取り付けられた回転子コア４２を有する回転子３８とを備えている。セグメント化された整流子１０は、シャフト４０と共に回転するようにシャフト４０に設けられる。アルミニウムで形成されるか又はアルミニウムを含む導電性ワイヤ、例えば、アルミニウムコアを有する銅クラッドワイヤが、回転子コア４２の極の周りに巻かれて、回転子巻線４３を形成する。巻線のリードワイヤ４４が整流子１０のタング１６に接続される。典型的に、ハウジング３４を閉じるエンドキャップ５０に取り付けられたブラシギア４８は、整流子１０とスライド式に電気的接触し、電力を伝達する。
【００１７】
セグメント化された整流子１０は、電気絶縁材料５２のベース上で軸方向に配向されて互いに平行に周囲方向に配列された前記複数の整流子セグメント１２を備えている。これらセグメント１２は、折り返し可能なタング１６が回転子コア４２に最も接近するように配列される。
【００１８】
丸い又は円筒状の整流子が上述されたが、整流子セグメントは、フラットな又は平坦な形式の整流子の一部分でもよい。
【００１９】
製造中に、巻線のリードワイヤ４４が各折り返し可能なタング１６の周りを通過し、次いで、タング１６が折り返されて、図３に示すように、遠方端部分２２が本体部分１４のブラシ接触面２４に接触する。折り返し可能なタング１６には、導電性の延性材料４６、例えば、スズ、好ましくは、メッキプロセスによって典型的に付着される半田層の形式のスズがコーティングされ、リードワイヤ４４とタング１６との間の電気的及び機械的接続の助けとなる。従って、延性材料４６、例えば、半田は、使用中にリードワイヤ４４に接触するタング１６の内面に付着するだけでよい。最終的に溶融プロセスを使用して、タング１６と巻線のリードワイヤ４４との間に半田接続を形成し、タング１６が再び開くのを防止する。半田は、巻線のリードワイヤ４４とタング１６との間の小さな空所を埋めて、接続の強度を高めると共に、接合の電気的抵抗を下げる。溶融プロセスは、電気を使用して、タング１６を加熱し、巻線のリードワイヤ４４上の絶縁被覆を焼き切り、リードワイヤがタング１６に接触して、ワイヤを軟化させ、タング１６と密接に接触するようにさせる。又、熱は、半田４６も溶融し、タング１６に接触しているリードワイヤ４４の一部分を覆うようにする。従って、延性材料、例えば、半田は、タング１６の銅とリードワイヤ４４のアルミニウムとの間の保護層を与える。これは、ガルバニック腐食を減少する。リードワイヤがＣＣＡワイヤである場合には、材料が銅層のクラック又は裂け目を覆い又はそれを埋めて、ワイヤのアルミニウムコアを保護する。
【００２０】
従って、溶融プロセスは、巻線のリードワイヤ４４を変形させ、このリードワイヤは、折り返されたタング１６の内面５４により整流子セグメント１２に効果的に捕えられ且つクランプされる。しかしながら、ブラシ接触面２４に対するタング１６の内面５４のずれによって形成された段又は傾斜部３０のために、タング１６が折り返された状態にあるときには所定の内部ギャップ５６が残される。このギャップ５６は、激しいダメージや切断を伴わずにリードワイヤ４４を変形させたりしっかり位置固定させたりするに充分な大きさである。延性材料が半田である場合には、溶融又は取り付けプロセス中に、上述したように、半田が軟化してワイヤを覆うように流れ、リードワイヤを受け入れるために所定の内部ギャップ５６内でワイヤ４４とタング１６との間の空所又はスペースを埋める。
【００２１】
図５を参照すれば、整流子セグメントのタングの変更が示されている。この第２の実施形態では、整流子セグメント１１２の折り返し可能なタング１１６は、段又は傾斜部１３０に加えて、長手方向の範囲に沿って面取りされ又は丸み付けされた片方又は両方の内縁１５８を有する。これは、折り返し及び溶融プロセス中に巻線のリードワイヤ４４の柔軟な材料に切り込み得る尖鋭なエッジを除去するという効果がある。
【００２２】
他の全ての観点では、整流子セグメント１１２は、第１の実施形態を参照して説明した通りである。
【００２３】
又、それに加えて又はそれとは別に、タング１１６は、面取りされるか又は丸み付けされた内縁（１つ又は複数）１５８に対向して、１つ以上の長手方向外縁を有してもよいことが明らかである。これは、巻き付け中又はモータの使用中にこすったり又は摩滅したりすることで折れるのを防止する上で効果的である。
【００２４】
第１の実施形態は、本体部分１４の縁に面取り部２６が設けられることについて説明されたが、図６に示すように、整流子セグメント２１２の第３の実施形態では、タング２１６の近方端２１８に、段又は傾斜部２３０、例えば、面取り部２２６を設けることができる。これは、タングそれ自体の中に、リードワイヤを受け入れるくぼみを形成するという効果を有する。
【００２５】
面取り部２６、２２６ではなく、タング３１６の近方端３１８から、本体部分３１４に沿った途中に、より目立つ傾斜部３３０又は平縁を設けることもできる。整流子セグメント３１２のこの第４の実施形態が図７に示されている。
【００２６】
セグメントの長手方向にまっすぐな面取り部２６と同様に、セグメント４１２の長手方向に弓形である丸み付けされた縁４２６は、タング４１６の近方端４１８付近で本体部分４１４の軸方向面上の横方向範囲にわたり形成することができる。しかしながら、タング４１６の近方端４１８は、本体部分４１４のブラシ接触面４２４からずれたままである。整流子セグメント４１２のこの第５の実施形態が図８に示されている。
【００２７】
丸み付けされた縁４２６は、セグメント４１２の横方向にも弓形とすることができる。
【００２８】
上述したように、折り返し可能なタング２１６の近方端２１８に面取り部２２６が形成されるのではなく、タング５１６の近方端５１８は、第５の実施形態の構成と同様に、丸み付けされた縁５２６を含むことができる。この場合も、これは、巻線のリードワイヤを少なくとも部分的に受け入れるためのくぼみをタング５１６の近方端５１８付近に効果的に与える。整流子セグメント５１２のこの第６の実施形態が図９に示されている。
【００２９】
図１０は、整流子６１０のセグメント６１２の第７実施形態を示す。この場合も、この実施形態は、上述したものと同様であるが、本体部分６１４のブラシ接触面６２４と折り返し可能なタング６１６の近方端６１８の内面６５４との間のずれは、はっきり画成された段である。
【００３０】
図１１は、整流子セグメント７１２の第８の実施形態を示す。この実施形態では、リードワイヤ４４のための必要な内部ギャップ７５６を得るために、折り返し可能なタング７１６の遠方自由端部分７２２が、タング７１６の内面７５４に形成された突出ストッパー７３０を含む。このストッパー７３０は、タング７１６の長手方向範囲に対して横方向に突出し、タング７１６が折り返された状態にあるときに、ストッパー７３０がブラシ接触面７２４に当接し、これにより、内面７５４は、リードワイヤ４４のための内部ギャップ７５６を画成する。
【００３１】
この第８の実施形態では、ストッパー７３０は、予め成形されたワイヤ受け入れ部分にある。タング７１６が、折り返されない直線状態にあると、ストッパー７３０は、ブラシ接触面７２４からタング７１６の長手方向にずれる。更に、タング７１６が、折り返されない直線状態にあると、ストッパー７３０は、上に突出し、従って、ブラシ接触面７２４の平面からずれる。ストッパー７３０は、タング７１６の内面７５４に設けられた段であると考えることができる。この場合、段は、本体部分７１４から離間され又はそれから離れている。段を画成するが、ストッパー７３０は、傾斜部を画成することを含むいかなるプロフィールでもよい。
【００３２】
突出ストッパーは、タングの遠方端部ではなく、本体部分に設けることもできる。
【００３３】
アルミニウム又はアルミニウムメッキの巻線が示唆されたが、銅以外の他の導電性材料、例えば、銀や金のような貴金属も考えられる。
【００３４】
上述した段又は傾斜部は、折り返し可能なタング内に部分的に又は完全に形成することのできるくぼみ又はスロットの一部分を形成してもよい。くぼみ又はスロットは、巻線のリードワイヤの直径の一部分を受け入れる寸法にされる。
【００３５】
段又は傾斜部の意図は、折り返し可能なタングに又はその付近に予め成形されたワイヤ受け入れ部分を設けて、タングを折り返したときに巻線のリードワイヤを少なくとも部分的に受け入れるためのスペース又は内部ギャップを与えることである。
【００３６】
ワイヤ受け入れ部分を形成するのに段又は傾斜部が適当であると示唆されたが、適当なプロフィール又は形態を使用することができる。
【００３７】
第２の実施形態の折り返し可能なタングの、面取りされ又は丸み付けされた長手方向の縁（１つ又は複数）は、ここに述べたどの実施形態の折り返し可能なタングにも適用できる。
【００３８】
従って、巻線のリードワイヤを過度に変形して切断を招くことなくそれを固定又はクランプする折り返し可能なタングを整流子に設けることが可能となる。従って、製造中の廃物率が実質的に減少されると共に、より経済的で、おそらく、弱い材料で作られた巻線リードワイヤを使用することができる。タングの半田コーティングは、アルミニウムを空気への露出から分離することによりアルミニウムワイヤ又はコアに対する保護を与え、そしてアルミニウムワイヤの場合には、ワイヤのアルミニウムとタングの銅との間のガルバニック腐食を防止する。
【００３９】
上述した実施形態は、一例に過ぎず、当業者であれば、特許請求の範囲により限定される本発明の範囲から逸脱せずに、種々の他の変更が明らかであろう。
【００４０】
従って、本発明は、アルミニウムワイヤや銅クラッドアルミニウムワイヤのような柔軟な巻線ワイヤと共に使用できる電気モータ、特に、小サイズの小型分数馬力又はサブ分数馬力ＤＣモータのための整流子を提供することが明らかであろう。
【００４１】
半田を、タング、好ましくは少なくともワイヤに接触するタングの表面に、好ましくはメッキ又は被覆するものとして説明したが、溶融プロセス中にタングの下に半田の断片を配置する等の他の手段によって半田を適用することもできる。
【００４２】
又、保護バリアを与えるための材料の選択肢として半田が示唆されたが、スズやニッケルメッキのような他の導電性の延性材料を使用してもよい。むしろ、比較的柔軟な材料は、リードワイヤ及び／又はＣＣＡワイヤの銅コーティングのダメージ変形を防止する上で助けとなる。
【００４３】
前記説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える」、「含む」、「収容する」及び「有する」並びにその変形の各々は、ここに述べるアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用されるが、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す整流子セグメントの拡大図で、本体部分の端及び折り返し可能なタングを示す図である。
【図３】折り返し可能なタングを折り返し状態で示す。
【図４】複数の整流子セグメントをもつ整流子を有する電気モータの断面図である。
【図５】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第２の実施形態を示す。
【図６】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第３の実施形態を示す。
【図７】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第４の実施形態を示す。
【図８】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第５の実施形態を示す。
【図９】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第６の実施形態を示す。
【図１０】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第７の実施形態を示す。
【図１１】本発明の第１の態様による整流子セグメントの第８の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００４５】
１０：整流子
１２：整流子セグメント
１４：細長い本体部分
１６：折り返し可能なフック状のタング
１８：タングの近方端
２０：本体部分の軸方向端
２２：タングの遠方自由端
２４：ブラシ接触面
２６：面取り部分
３０：段又は傾斜部
３４：ハウジング
３６：固定子
３８：回転子
４０：シャフト
４２：回転子コア
４３：回転子巻線
４４：リードワイヤ
４６：導電性の延性材料
４８：ブラシギア
５０：エンドキャップ
５２：電気絶縁材料
５４：タングの内面
５６：内部ギャップ
【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】
2009112193.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009112193.tif 000011
【図１０】
2009112193.tif 000012
【図１１】
2009112193.tif 000013
【外国語明細書】
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2009112193.tif 000015
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