(57)【要約】【課題】同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在する場合であっても異なる電位のセグメント間が接続線によってショートしてしまうことを防止できるコンミテータ、および電動モータを提供する。【解決手段】回転軸５の周囲に固定され合成樹脂から成る本体部４０と、本体部４０の外周面に配置され一端にライザ４３が設けられた複数のセグメント４１と、複数のセグメント４１のうちの同電位となるセグメント４１同士のライザ４３間に掛け回され、同電位となるセグメント４１同士を短絡させる接続線４２とを備えたコンミテータ１３において、本体部４０の端面４０ａであってライザ４３に対応する部位に、接続線４２の引き出し方向を径方向中央側に向かって案内する凸部４６を設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周囲に固定され合成樹脂から成る本体部と、
前記本体部の外周面に配置され一端にライザが設けられた複数のセグメントと、
前記複数のセグメントのうちの同電位となるセグメント同士のライザ間に掛け回され、該同電位となるセグメント同士を短絡させる接続線とを備えたコンミテータにおいて、
前記本体部の端面であって前記ライザに対応する部位に、前記接続線の引き出し方向を径方向中央側に向かって案内する凸部を設けたことを特徴とするコンミテータ。
【請求項２】
前記同電位となるセグメント同士が少なくとも４つ存在し、該同電位となるセグメント同士が周方向に等間隔で配設されていることを特徴とする請求項１に記載のコンミテータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のコンミテータと、
前記コンミテータの前記セグメントに摺接可能に設けられたブラシと、
前記回転軸に前記コンミテータと隣接して設けられ巻線が巻装されているアーマチュアコアと、
８極以上の磁極を有するヨークとを備えた電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アーマチュアコアに巻装された巻線への整流を行うためのコンミテータ、およびこれを用いた電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ブラシ付きの電動モータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークの内側にアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている。アーマチュアは、回転軸に外嵌固定されコイルが巻装されたアーマチュアコアを有している。また、回転軸にはアーマチュアコアに隣接するようにコンミテータが外嵌固定されている。
コンミテータは、導電材で形成された複数のセグメントを有している。セグメントは板状の金属片から成るものであって、コンミテータの回転摺動面に露出配置されている。各セグメントの端部にはライザが一体形成され、ここにコイルの巻き始め端部と巻き終わり端部とが掛け回されてヒュージング等により接続される。
【０００３】
また、各セグメントはブラシと摺接しており、このブラシからセグメントに電圧を印加することによって各コイルに電流が供給される。このとき、各コイルに流れる電流の位相がずれることにより、各コイルに異なる磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が回転する。また、この回転によってブラシが摺接するセグメントが順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われ、アーマチュアが継続的に回転する。
【０００４】
ところで、コンミテータに配設されたセグメントのうち、同電位となるセグメント同士を接続線（均圧線）で短絡させる場合がある。このように構成することで、ブラシが摺接していないセグメントにも電流を供給することができるため、ブラシの設置個数を低減することが可能になる。また、各セグメントとブラシの接触タイミングのズレによる励磁バランスのバラツキを抑えることができる。
【０００５】
ここで、同電位となるセグメント同士を接続線で短絡させる場合、これらのライザ間に接続線が掛け回されるので、接続線は複数のセグメントを跨ぐようにして配索されることになる。このとき、接続線が電位の異なるセグメントのライザ、例えば、隣接するライザに接触し、接続線の皮膜剥離により隣接するセグメント同士がショートしてしまうおそれがある。このため、接続線の配索経路となるコンミテータの一端面に斜壁部を有するスペーサを設け、ライザに掛け回された接続線と、隣接するライザとの接触を防止する技術が提案されている。
【０００６】
すなわち、斜壁部はコンミテータから軸方向に離れるに従い徐々に縮径するように形成されており、この斜壁部によって接続線がコンミテータから離反する方向に案内されるようになっている。このため、ライザに掛け回された接続線と隣接するライザとの間には軸方向にクリアランスが確保され、両者の接触を防止することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、例えば、磁極数が４極の電動モータ等、同電位となるセグメントが２つずつ存在し、これらが互いに回転軸を中心に対向配置されている場合には有効な手段となり得るが、磁極数が８極の電動モータのように同電位となるセグメントが４つずつ存在し、これらが周方向に９０°間隔をあけて配置される場合にあっては、有効な手段となり難い。
【０００８】
すなわち、同電位となるセグメントが周方向に９０°間隔をあけて配置されている場合、同電位となる２つのセグメントが回転軸を中心に互いに対向配置されている場合と比較してライザに掛け回された接続線と隣接するライザとの距離が短くなる。このため、従来のようにスペーサを用いて接続線をコンミテータから離反する方向に案内するだけでは、接続線とライザとの間にクリアランスを確保することが困難で、結果的に隣接するセグメント同士がショートしてしまうおそれがあるという課題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在する場合であっても異なる電位のセグメント間が接続線によってショートしてしまうことを防止できるコンミテータ、および電動モータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、回転軸の周囲に固定され合成樹脂から成る本体部と、前記本体部の外周面に配置され一端にライザが設けられた複数のセグメントと、前記複数のセグメントのうちの同電位となるセグメント同士のライザ間に掛け回され、該同電位となるセグメント同士を短絡させる接続線とを備えたコンミテータにおいて、前記本体部の端面であって前記ライザに対応する部位に、前記接続線の引き出し方向を径方向中央側に向かって案内する凸部を設けたことを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記同電位となるセグメント同士が少なくとも４つ存在し、該同電位となるセグメント同士が周方向に等間隔で配設されていてもよい。
このように構成することで、ライザに掛け回された接続線と、隣接するライザとの間に凸部を確実に介在させることができ、従来のように接続線を軸方向へ移動させるのではなく、ライザから引き出された接続線の周方向への移動を規制することができる。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載のコンミテータと、前記コンミテータの前記セグメントに摺接可能に設けられたブラシと、前記回転軸に前記コンミテータと隣接して設けられ巻線が巻装されているアーマチュアコアと、８極以上の磁極を有するヨークとを備えた電動モータとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ライザに掛け回された接続線と、隣接するライザとの間に凸部を確実に介在させることができ、従来のように接続線を軸方向へ移動させるのではなく、ライザから引き出された接続線の周方向への移動を規制することができる。このため、例えば、８極の磁極を有する電動モータのように、同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在する場合であっても異なる電位のセグメント間が接続線によってショートしてしまうことを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、ブラシ付きの電動モータ１は、車両に搭載する電装品（例えば、ラジエータファン）の駆動源となるものであって、有底円筒形状のヨーク２内に回転自在に設けられたアーマチュア３を備え、ヨーク２の開口部２ｃをエンドブラケット１７で閉塞したものである。
【００１４】
ヨーク２の周壁２ａには、内面に周方向に沿って永久磁石４が複数個（本実施形態では８個）並設されている。また、ヨーク２のエンド部（底部）２ｂには、径方向略中央にボス部１０が形成されている。このボス部１０には、アーマチュア３の回転軸５を挿通するための挿通孔１１が形成されていると共に、回転軸５の一端側を回転自在に支持するための軸受け１２が内装されている。
【００１５】
アーマチュア３は、回転軸５に外嵌固定されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に巻装されたアーマチュアコイル７と、回転軸５の他端側に配置されたコンミテータ１３とから構成されている。アーマチュアコア６は、複数の金属板を軸方向に積層したり、軟磁性粉末を加圧成形したりすることで成るものである。アーマチュアコア６は、略円環状に形成されたコア本体８を有している。コア本体８の径方向中央には、両側面に凹部３０が形成されている。この凹部３０には、軸方向に貫通する貫通孔３１が周方向に沿って等間隔に複数個（本実施形態では５個）形成されている。
【００１６】
貫通孔３１は、軸方向平面視略扇状に形成されている。また、凹部３０の径方向中央には、挿通孔３２が形成されている。これら貫通孔３１、および挿通孔３２によって、コア本体８は軸方向平面視で同心円状に形成された２つの円環部３３，３４と、これら円環部３３，３４を互いに連結するスポーク部３５とで構成された状態になっている。ここで、挿通孔３２には、回転軸５が圧入されるようになっている。
【００１７】
コア本体８の外周部には軸方向平面視略Ｔ字状のティース３６が周方向に沿って等間隔に複数個（本実施形態では１０個）放射状に形成されている。隣接するティース３６間には、蟻溝状のスロット３７が形成されている。スロット３７は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数個（本実施形態では１０個）形成されている。そして、このスロット３７を通ってエナメル被覆の巻線３８がティース３６に巻装されている。これにより、アーマチュアコア６の外周に複数のアーマチュアコイル７が形成されるようになっている。
【００１８】
図１、図３に示すように、回転軸５の他端側に配置されたコンミテータ１３は、回転軸５に外嵌固定され合成樹脂から成る略円柱状の本体部４０を有している。本体部４０の外周面には、複数（本実施形態では２０枚）のセグメント４１が露出配設されている。
セグメント４１は軸方向に長い板状の金属片から成るものであって、周方向に沿って等間隔に並設されている。また、隣接するセグメント４１間にはスリット４５が形成されており、隣接するセグメント４１は互いに絶縁された状態になっている。
【００１９】
各セグメント４１のアーマチュアコア６と反対側端（図１における上端）には、径方向内側に折り曲げられたアンカー４４が一体成形されている。このアンカー４４はセグメント４１が本体部４０から剥離しないようにするためのものであって、径方向内側に折り曲げられることによって本体部４０に埋設された状態になっている。
一方、各セグメント４１のアーマチュアコア６側端（図１における下端）には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ４３が一体形成されている。ライザ４３はセグメント４１にアーマチュアコイル７を接続させるためのものであって、アーマチュアコイル７から引き出された巻線３８の巻き始め端と巻き終わり端とがそれぞれ掛け回わされ、ヒュージングにより固定されるようになっている。これにより、セグメント４１とこれに対応するアーマチュアコイル７とが電気的に接続される。
【００２０】
また、ライザ４３は同電位となるセグメント４１同士を短絡させるエナメル被覆の接続線（均圧線）４２を接続する役割も有している。すなわち、本実施形態では、電動モータ１は永久磁石４が８つ、スロット３７が１０個、セグメント４１が２０枚設けられた８極１０スロット２０セグメントで構成されているので、同電位となるセグメント４１が４つずつ存在することになる。そこで、これら同電位となる４つのセグメント４１のライザ４３間に接続線４２が掛け回されている（図４参照）。
【００２１】
接続線４２はそれぞれライザ４３間に掛け回されるので、本体部４０のライザ４３が配設されている側、つまり、本体部４０のアーマチュアコア６側の端面４０ａに配索されることになる。各ライザ４３に掛け回された接続線４２は、ヒュージングにより固定される。なお、複数のセグメント４１のうち、同電位となるセグメント４１同士は４つ置きに存在しているので、周方向に９０°間隔をあけながら等間隔に配置された状態になっている。
【００２２】
ここで、本体部４０の端面４０ａには、ライザ４３に対応する部位に蒲鉾状に形成された樹脂製の凸部４６が２０個一体成形されている。凸部４６は接続線４２のライザ４３からの引き出し方向を径方向中央側に向かって案内すべく規制するためのものであって、平坦面４６ａがライザ４３側に向くように、且つ円弧面４６ｂが径方向内側に向くように形成されている。
【００２３】
より詳しく、図４、図５に基づいて本体部４０に形成された凸部４６の作用について説明する。
図４に示すように、接続線４２は、同電位となるセグメント４１同士を短絡させるため、周方向に９０°間隔をあけた４つ置きのライザ４３に接続線４２が掛け回される。このとき、ライザ４３に掛け回される接続線４２は、隣接するライザ４３の凸部４６によって配索経路が規制され、径方向中央寄りに引き出された状態になる。
【００２４】
つまり、通常、周方向に９０°間隔をあけたライザ４３間に接続線４２を掛け回そうとすると、図４の２点鎖線で示すように隣接するライザ４３に接続線４２が接触してしまうおそれがある。しかしながら、本体部４０の各ライザ４３に対応する部位には、それぞれ蒲鉾状の凸部４６が形成されているので、接続線４２のライザ４３からの引き出し部分が径方向内側寄りに案内される。このため、ライザ４３に掛け回された接続線４２と隣接するライザ４３との間には周方向にクリアランスＣが形成され、両者の接触が防止される。
【００２５】
また、凸部４６は円弧面４６ｂが径方向内側に向くように形成されているので、接続線４２を緩やかに湾曲させながら各々ライザ４３間に配索させることができる。このため、接続線４２が無理に折れ曲がることなく、接続線４２の損傷やエナメル被覆の剥離を防止できる。そして、９０°間隔の４つのセグメント４１のライザ４３間に順次接続線４２を掛け回すことによって、それぞれ同電位となるセグメント４１同士を短絡させた接続線４２が重なり合うように本体部４０の端面４０ａに配索される（図５参照）。なお、凸部４６の突出高さは、軸方向に重なり合う接続線４２が全て引っ掛かる寸法に設定されている。
その他に、コンミテータ１３の本体部４０には、径方向中央に回転軸５に対する固定強度を向上させるための筒状の外嵌固定補助部４７が一体成形されている。
【００２６】
図１に示すように、エンドブラケット１７は、金属製で略円盤形状に形成されたものであって、径方向略中央にボス部１８が突出形成されている。このボス部１８には、回転軸５の他端側を回転自在に支持するための軸受け１９が圧入固定されている。
エンドブラケット１７の外周部側には、外側に向かって延出するステー９が設けられている。このステー９は、電動モータ１を固定するときに使用されるものであって、バーリング加工によって形成されヨーク２とは反対側に向かって突出するボルト孔９ａが設けられている。
【００２７】
エンドブラケット１７の内側（図１における下側）には、ホルダステー２０が取り付けられている。ホルダステー２０は、樹脂製で略円盤状に形成されたものであって、ここにブラシホルダ２１が固定されている。ブラシホルダ２１には、それぞれブラシ２２がスプリング２３を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ２２の先端部は、スプリング２３によって付勢されているためコンミテータ１３のセグメント４１に摺接した状態になっている。なお、ブラシ２２は、不図示の外部電源に接続されている。これにより、ブラシ２２が摺接されているセグメント４１を介してアーマチュアコイル７に電流を供給することができる。
【００２８】
したがって、上述の実施形態によれば、コンミテータ１３の本体部４０には、アーマチュアコア６側の端面４０ａであってライザ４３に対応する部位に凸部４６が一体成形されている。このため、ライザ４３と接続線４２との間に凸部４６を確実に介在させ、接続線４２のライザ４３からの引き出し部分が径方向内側寄りに案内される。つまり、ライザ４３と接続線４２との間に確実に周方向にクリアランスＣを確保することができる。
よって、同電位となるセグメントが回転軸を中心に互いに対向する位置以外に存在するような８極の磁極を有する電動モータ１であっても異なる電位のセグメント４１間が接続線４２によってショートしてしまうことを確実に防止できるし、接続線４２によるショートを防止するためにライザ４３と接続線４２との結線方法をαフックのような結線方法にする必要もなくなる。
【００２９】
ここで、αフックとは、ライザ４３に接続線４２を掛け回すにあたって、ライザ４３の奥側から手前側に向かって掛け回し、引き続き次のライザ４３に接続線４２を掛け回すにあたって、この次のライザ４３に対して奥側から接続線４２を引き出す結線方法のことをいう（図６参照）。すなわち、ライザ４３と接続線４２との間にクリアランスＣを確保する手段として、αフックのような方法でライザ４３に接続線４２を掛け回すことも考えられるが、接続線４２が長くなってしまい、重量や製造コストが増大してしまう。しかしながら、この実施形態によれば、ライザ４３に接続線４２をαフックで結線することなく、確実にライザ４３と接続線４２との間の周方向にクリアランスＣを確保することが可能になる。
【００３０】
また、凸部４６が蒲鉾状に形成され、この平坦面４６ａがライザ４３側に向く一方、円弧面４６ｂが径方向内側に向くように配設されている。このため、ライザ４３から引き出された接続線４２は、無理に曲折されることなく、緩やかに湾曲しながら各々ライザ４３間に配索される。よって、接続線４２の損傷やエナメル被覆の剥離を防止できる。
【００３１】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、本体部４０の端面４０ａに蒲鉾状の凸部４６が一体成形されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、接続線４２の引き出し方向を規制し、ライザ４３と接続線４２との間の周方向にクリアランスＣを確保できる形状であればよい。
【００３２】
さらに、上述の実施形態では、凸部４６が樹脂で形成されたものである場合について説明したが、これに限られるものではなく、絶縁性を有するものであればよい。この場合、本体部４０と凸部４６とを別体で成形し、その後一体化してもよいし、２色成形としてもよい。
そして、上述の実施形態では、電動モータ１は永久磁石４を８個備えた８極の磁極を有する電動モータ１である場合について説明したが、これに限られるものではなく、複数極の電動モータであればよい。とりわけ、接続線４２が隣接するライザ４３に接触するおそれのある４極を越える電動モータに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態における電動モータの構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるコンミテータの接続線配索前の平面図である。
【図４】本発明の実施形態における接続線の配索経路説明図である。
【図５】本発明の実施形態におけるコンミテータの平面図である。
【図６】αフックによるライザと接続線との結線方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電動モータ
２  ヨーク
３  アーマチュア
４  永久磁石（磁極）
５  回転軸
６  アーマチュアコア
７  アーマチュアコイル（コイル）
１３  コンミテータ
２２  ブラシ
４０  本体部
４０ａ  端面
４１  セグメント
４２  接続線
４３  ライザ
４６  凸部
４６ａ  平坦面
４６ｂ  円弧面
【図１】
2009038936.tif 000003
【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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