(57)【要約】【課題】モータ特性を大きく悪化させることなく、延出接続部の材料（材料費）の無駄を抑えることができる電機子を提供する。【解決手段】電機子は、放射状に延びる複数のティースを有する電機子コアと、ティース部に巻回された巻線を連続して構成する導線Ｄと、複数のセグメント及び該セグメントから延出し巻線同士の間における導線Ｄ（渡り線１１０）が電気的に接続される延出接続部１１６ａを有する整流子とを備える。延出接続部１１６ａは、その断面積Ｓ１が自身に接続される導線Ｄ（渡り線１１０）の断面積Ｓ２の２倍に設定される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に延びる複数のティース部を有する電機子コアと、
前記ティース部に巻回された巻線を連続して構成する導線と、
複数のセグメント及び該セグメントから延出し前記巻線同士の間における前記導線が電気的に接続される延出接続部を有する整流子と
を備えた電機子であって、
前記延出接続部は、その断面積が自身に接続される前記導線の断面積の２倍に設定されたことを特徴とする電機子。
【請求項２】
請求項１に記載の電機子において、
前記延出接続部は、径方向外側に延びるその先端に折り返されて軸方向の両側から前記導線を挟んでヒュージング溶接されたヒュージング溶接部を有することを特徴とする電機子。
【請求項３】
請求項１に記載の電機子において、
前記延出接続部は、その先端に前記導線の外周の少なくとも半分に沿って湾曲されその湾曲中心部にレーザ光が照射されてレーザ溶接されたレーザ溶接部を有することを特徴とする電機子。
【請求項４】
請求項３に記載の電機子において、
前記レーザ溶接部の湾曲中心部には、予め貫通孔が設けられ、その貫通孔の周囲がレーザ溶接にて溶融されて前記レーザ溶接部と前記導線とが電気的に接続されたことを特徴とする電機子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電機子と、
前記整流子に押圧接触される給電用ブラシと前記電機子コアを囲うように配置される複数のマグネットとを有する固定子と
を備えたことを特徴とする直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子及び直流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流モータの電機子としては、電機子コアと、電機子コアのティース部に巻回された巻線を連続して構成する導線と、複数のセグメント及び該セグメントから径方向外側に延出し巻線同士の間における導線が電気的に接続される延出接続部を有する整流子とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。このような電機子では、複数の巻線が１本の導線にて連続して構成されることから、例えば、巻線毎に導線が分けられたものに比べて導線の端部（自由端）が少なく、導線の端部が多いことに基づく煩雑な作業を回避することができる。
【特許文献１】特開２００７−４３８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記したような直流モータ（電機子）では、その延出接続部の形状等について深く考慮されておらず、その延出接続部が細すぎる場合、導線での電流の減衰に対して、延出接続部での電流の減衰が激しくなり、モータ特性が大きく悪化してしまうという問題がある。又、逆に延出接続部が太すぎる場合では、勿論その材料（材料費）が無駄になってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータ特性を大きく悪化させることなく、延出接続部の材料（材料費）の無駄を抑えることができる電機子及び直流モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明では、放射状に延びる複数のティース部を有する電機子コアと、前記ティース部に巻回された巻線を連続して構成する導線と、複数のセグメント及び該セグメントから延出し前記巻線同士の間における前記導線が電気的に接続される延出接続部を有する整流子とを備えた電機子であって、前記延出接続部は、その断面積が自身に接続される前記導線の断面積の２倍に設定された。
【０００６】
同構成によれば、整流子の延出接続部は、巻線同士の間における導線が接続され、それら２つの巻線に対して同時に電流を供給し導線の２倍の電流が流れることがあるが、その断面積が自身に接続される導線の断面積の２倍に設定されるため、導線での電流の減衰に対して、延出接続部での電流の減衰が同等となり急激に減衰することがない。これにより、この電機子を用いた直流モータにおけるモータ特性を大きく悪化させることなく、延出接続部の材料（材料費）の無駄を抑えることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電機子において、前記延出接続部は、径方向外側に延びるその先端に折り返されて軸方向の両側から前記導線を挟んでヒュージング溶接されたヒュージング溶接部を有する。
【０００８】
同構成によれば、延出接続部は、その先端に折り返されて軸方向の両側から導線を挟んでヒュージング溶接されたヒュージング溶接部を有するため、延出接続部と導線間での抵抗を増大させることなく、それらを容易且つ良好に電気的に接続することができる。尚、同構成によれば、ヒュージング溶接時の軸方向の両側からの圧力にてヒュージング溶接部が潰れることになるが、ヒュージング溶接部は導線の延びる方向（周方向）に沿って潰れることで、該部分での断面積が導線の断面積の２倍から大幅に小さくなってしまうことはない。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の電機子において、前記延出接続部は、その先端に前記導線の外周の少なくとも半分に沿って湾曲されその湾曲中心部にレーザ光が照射されてレーザ溶接されたレーザ溶接部を有する。
【００１０】
同構成によれば、その先端に導線の外周の少なくとも半分に沿って湾曲されその湾曲中心にレーザ光が照射されてレーザ溶接されたレーザ溶接部を有するため、延出接続部と導線間での抵抗を増大させることなく、それらを容易且つ良好に電気的に接続することができる。尚、同構成によれば、レーザ溶接時に溶融する部分が湾曲中心部となるため、それより基端側、即ち電流が供給されてくる側であるセグメント側での断面積が導線の断面積の２倍から大幅に小さくなってしまうことは防止される。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の電機子において、前記レーザ溶接部の湾曲中心部には、予め貫通孔が設けられ、その貫通孔の周囲がレーザ溶接にて溶融されて前記レーザ溶接部と前記導線とが電気的に接続された。
【００１２】
同構成によれば、例えば、レーザ光を、レーザ溶接部の湾曲中心部における貫通孔の周囲の少なくとも一部に照射させるとともに貫通孔を介して貫通孔を塞ぐ導線に照射することで、レーザ溶接部及び導線にそれぞれ直接レーザ光のエネルギーを与えることができる。又、導線に照射されたレーザ光の一部は反射してしまうが反射したレーザ光の一部は貫通孔の内面に照射され、該内面においてもレーザ光のエネルギーを受ける。これらのことから、レーザ溶接部と導線とを低エネルギーで良好に接合することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電機子と、前記整流子に押圧接触される給電用ブラシと前記電機子コアを囲うように配置される複数のマグネットとを有する固定子とを備えた。
【００１４】
同構成によれば、請求項１に記載の発明の効果と同様に、直流モータにおいて、モータ特性を大きく悪化させることなく、延出接続部の材料（材料費）の無駄を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータ特性を大きく悪化させることなく、延出接続部の材料（材料費）の無駄を抑えることができる電機子及び直流モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の直流モータ１０１は、固定子１０２と電機子（回転子）１０３とを備えている。固定子１０２は、略筒形状のヨークハウジング１０４と、該ヨークハウジング１０４の内周面に等角度間隔で配置固着された複数（本実施形態では６つ）のマグネット１０５とを備えている。本実施の形態では、マグネット１０５は６個（６極）設けられ、磁極数が６とされている。
【００１７】
電機子１０３は、図１及び図２に示すように、回転軸１０６と、該回転軸１０６に固定された電機子コア１０７と、同じく回転軸１０６に固定された整流子１０８等とを備える。電機子１０３は、図２に示すように、回転軸１０６の両端側がヨークハウジング１０４を含むハウジング（詳しくはヨークハウジング１０４及びその開口部を塞ぐエンドハウジングＥ）に保持された軸受Ｇにて回転可能に支持されている。尚、この状態で整流子１０８の外周には前記エンドハウジングＥに保持され給電を行うための給電用ブラシとしての陽極側及び陰極側ブラシ１０９ａ，１０９ｂが摺接可能に押圧接触される。又、この状態で電機子コア１０７はマグネット１０５と対向して周囲を囲まれるように配置される。
【００１８】
電機子コア１０７は回転軸１０６を中心として放射状に延びる８個のティース部としてのティースＴ１〜Ｔ８を有し、該ティースＴ１〜Ｔ８間にはそれぞれスロットＳ１〜Ｓ８が形成されている（図１及び図４（ａ）参照）。
【００１９】
詳述すると、電機子コア１０７は、図１及び図２に示すように、前記ティースＴ１〜Ｔ８の基端部を周方向に連結する周方向連結部１０７ａと、回転軸１０６が内嵌される環状の固定部１０７ｂ（図２参照）と、周方向連結部１０７ａの周方向の一部（９０°毎）から径方向内側に延出し周方向連結部１０７ａと固定部１０７ｂとを連結する径方向連結部１０７ｃとを備える。
【００２０】
電機子コア１０７における整流子１０８が配置される側である軸方向一端側（図２中、上側）にはインシュレータＸが装着され、整流子１０８が配置されない側である軸方向他端側（図２中、下側）にはインシュレータＹが装着されている。
【００２１】
そして、電機子１０３には、インシュレータＸ，Ｙが装着された電機子コア１０７のティースＴ１〜Ｔ８に（スロットＳ１〜Ｓ８内を通るように）集中巻にて巻回された巻線Ｍ１〜Ｍ８と、複数の巻線Ｍ１〜Ｍ８同士を繋ぐ渡り線１１０とを連続して構成する導線Ｄが設けられている。尚、図４（ａ）は、電機子１０３を平面状に展開した模式図である。又、巻線Ｍ１〜Ｍ８は、ティースＴ１〜Ｔ８に巻回されることで該ティースＴ１〜Ｔ８の径方向に全体的に配設されるものであって、（ティースＴ１〜Ｔ８に対して）緊縛力を有するように配設されるものである。又、渡り線１１０は、周方向に複数配置されるティースＴ１〜Ｔ８の２つを結ぶように少なくとも１つの前記ティースを跨いで（越えて）配設されるものであって、（軸直交方向に対して）緊張力を有するように配設されるものである。
【００２２】
本実施の形態の導線Ｄは、例えば、まずティースＴ１に集中巻にて巻回されて巻線Ｍ１を構成し、次にティースＴ８，Ｔ７を跨いでティースＴ６まで達する渡り線１１０を構成し、次にティースＴ６に集中巻にて巻回されて巻線Ｍ６を構成するといったパターンを繰り返して設けられる。尚、本実施の形態におけるこの導線配設工程は、整流子１０８が配置される前に行われ、前記渡り線１１０は、電機子コア１０７における軸方向一端側（整流子１０８が配置される側）に配置される。
【００２３】
整流子１０８は、図２に示すように、整流子本体１１１と短絡部材１１２とからなる。整流子本体１１１は、略円筒形状の本体絶縁材１１３と、本体絶縁材１１３の外周面に周方向に２４個配設されるセグメント１〜２４（図４（ａ）参照）とを備える。尚、このセグメント１〜２４は本体絶縁材１１３の外周で略円筒状をなし、その径方向外側から前記陽極側及び陰極側ブラシ１０９ａ，１０９ｂが当接（押圧接触）されることになる。
【００２４】
短絡部材１１２は、整流子本体１１１の軸方向端部に固定され、図４（ａ）に示すように、２４個のセグメント１〜２４を１２０度間隔に電気的に接続し、例えば、セグメント１，９，１７の組や、セグメント５，１３，２１の組を短絡された（同電位）状態とする。詳しくは、短絡部材１１２は、図３に示すように、絶縁層（絶縁紙）１１４を挟む２つの層にそれぞれ２４個ずつ配置された短絡片１１５，１１６を備える。一方（図３中、紙面手前側の層）の各短絡片１１５は、その径方向内側端部が径方向外側端部に対して周方向一方（図３中、時計回り方向）に６０°ずれるように形成されている。又、他方（図３中、紙面奥側の層であって、破線で示す）の各短絡片１１６は、その径方向内側端部が径方向外側端部に対して周方向他方（図３中、反時計回り方向）に６０°ずれるように形成されている。そして、２つの層の各短絡片１１５，１１６は、互いに径方向内側端部同士、及び径方向外側端部同士が（絶縁層１１４を挟まずに）それぞれ電気的に接続されている。これにより、短絡部材１１２における短絡片１１５，１１６の径方向外側端部は、１２０度間隔に電気的に接続されることになる。
【００２５】
そして、短絡部材１１２は、その各径方向外側端部がセグメント１〜２４にそれぞれ電気的に接続されるように整流子本体１１１に固定されている。又、本実施の形態では、他方（図３中、紙面奥側の層であって、破線で示す）の短絡片１１６における径方向外側端部に前記セグメント１〜２４から径方向外側に延出する延出接続部１１６ａ（図５（ａ）参照）が形成されている。この延出接続部１１６ａは、２４個の短絡片１１６において、周方向に３つおきに（即ち全体で８個）形成されている。そして、各延出接続部１１６ａには、前記渡り線１１０がそれぞれ電気的に接続される（図６（ａ）参照）。
【００２６】
詳しくは、延出接続部１１６ａは、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、その断面積Ｓ１が導線Ｄ（渡り線１１０）の断面積Ｓ２の２倍に設定されている。そして、延出接続部１１６ａは、図６（ａ）に示すように、径方向外側に延びるその先端に折り返されて軸方向の両側から前記渡り線１１０を挟んでヒュージング溶接されたヒュージング溶接部１１６ｂを有する。即ち、本実施の形態では、延出接続部１１６ａの先端（ヒュージング溶接部１１６ｂ）は、径方向外側に延びたまま（折り返される前）の状態、又は軸方向に屈曲されただけの状態で、前記渡り線１１０が配設された後、整流子１０８が電機子コア１０７に近づく方向に軸方向に移動されて配置される際に渡り線１１０と当接され、その後、図５（ａ）に示すように、折り返されて軸方向の両側から渡り線１１０を挟んだ状態とされる。そして、延出接続部１１６ａの先端（ヒュージング溶接部１１６ｂ）は、図６（ａ）に示すように、軸方向の両側から電極治具１２１，１２２により圧潰されながらヒュージング溶接されて渡り線１１０と電気的に接続される。尚、一方（図６（ａ）中、下方）の電極治具１２２は、電機子コア１０７の中空部（周方向連結部１０７ａと固定部１０７ｂと径方向連結部１０７ｃとで形成される空間）を通ってヒュージング溶接部１１６ｂに当接されることになる。
【００２７】
このように構成された電機子１０３においては、前記巻線Ｍ１〜Ｍ８は、全部で１つの閉ループを構成する。尚、本実施の形態の巻線Ｍ１〜Ｍ８は、Ｍ１、Ｍ４、Ｍ７、Ｍ２、Ｍ５、Ｍ８、Ｍ３、Ｍ６、Ｍ１…の順で閉ループを構成している。即ち、図４（ａ）における巻線Ｍ１〜Ｍ８によって形成される回路を視覚的に分かり易く展開すると図４（ｂ）のようになる。
【００２８】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）整流子１０８の延出接続部１１６ａは、巻線Ｍ１〜Ｍ８同士の間における渡り線１１０（導線Ｄ）が接続され、２つの巻線Ｍ１〜Ｍ８に対して同時に電流を供給し導線Ｄの２倍の電流が流れることがあるが、その断面積Ｓ１が導線Ｄの断面積Ｓ２の２倍に設定されるため、導線Ｄでの電流の減衰に対して、延出接続部１１６ａでの電流の減衰が同等となり急激に減衰することがない。これにより、直流モータ１０１におけるモータ特性を大きく悪化させることなく、延出接続部１１６ａの材料（材料費）の無駄を抑えることができる。
【００２９】
（２）延出接続部１１６ａは、その先端に折り返されて軸方向の両側から渡り線１１０（導線Ｄ）を挟んでヒュージング溶接されたヒュージング溶接部１１６ｂを有するため、延出接続部１１６ａと渡り線１１０（導線Ｄ）間での抵抗を増大させることなく、それらを容易且つ良好に電気的に接続することができる。尚、ヒュージング溶接時の軸方向の両側からの圧力にてヒュージング溶接部１１６ｂが潰れることになるが、ヒュージング溶接部１１６ｂは渡り線１１０（導線Ｄ）の延びる方向（周方向）に沿って潰れることで、該部分での断面積が導線Ｄの断面積の２倍から大幅に小さくなってしまうことはない。
【００３０】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、延出接続部１１６ａは、ヒュージング溶接部１１６ｂを有するとしたが、これに限定されず、導線Ｄに電気的に接続されれば、他の構造を有するものに変更してもよい。
【００３１】
例えば、図７及び図８に示すように変更してもよい。この例では、延出接続部１１６ａは、図８（ａ）に示すように、径方向外側に延びるその先端に導線Ｄの外周の少なくとも半分に沿って湾曲されその湾曲中心部にレーザ光ＬＢが照射されてレーザ溶接されたレーザ溶接部１１６ｃを有する。このようにしても、延出接続部１１６ａと導線Ｄ間での抵抗を増大させることなく、それらを容易且つ良好に電気的に接続することができる。尚、同構成では、レーザ溶接時に溶融する部分が湾曲中心部となるため、それより基端側、即ち電流が供給されてくる側であるセグメント側での断面積Ｓ１（図７（ｂ）及び図８（ｂ）参照）が導線Ｄの断面積Ｓ２の２倍から大幅に小さくなってしまうことは防止される。
【００３２】
又、この例では、図７（ａ）に示すように、レーザ溶接前のレーザ溶接部１１６ｃの湾曲中心部に予め貫通孔１１６ｄが設けられ、その貫通孔１１６ｄの周囲がレーザ溶接にて溶融されてレーザ溶接部１１６ｃと導線Ｄとが電気的に接続されている。詳しくは、このレーザ溶接時には、レーザ光ＬＢを、レーザ溶接部１１６ｃの湾曲中心部における貫通孔１１６ｄ（図７（ａ）参照）の周囲の少なくとも一部に照射させるとともに貫通孔１１６ｄを介して導線Ｄに照射することで、レーザ溶接部１１６ｃ及び導線Ｄにそれぞれ直接レーザ光ＬＢのエネルギーを与えることができる。又、この際、導線Ｄに照射されたレーザ光ＬＢの一部は反射してしまうが反射したレーザ光ＬＢの一部は貫通孔１１６ｄの内面に照射され、該内面においてもレーザ光ＬＢのエネルギーを受ける。これらのことから、レーザ溶接部１１６ｃと導線Ｄとを低エネルギーで良好に接合することができる。
【００３３】
・上記実施の形態では、整流子１０８の延出接続部１１６ａが短絡部材１１２（その短絡片１１６）に形成されるとしたが、整流子のセグメントから延出する構成であれば、これに限定されず、例えば、整流子本体１１１のセグメントに一体形成された延出接続部としてもよい。
【００３４】
・上記実施の形態では、マグネット１０５の数が６、スロットＳ１〜Ｓ８の数が８、セグメント１〜２４の数が２４であるとしたが、これに限定されず、それぞれの値を変更して実施してもよい。例えば、マグネットの数を８、スロットの数を９、セグメントの数を３６とした直流モータや、マグネットの数を１０、スロットの数を１２、セグメントの数を６０とした直流モータ等に具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態におけるモータの概略構成図。
【図２】本実施の形態におけるモータの要部断面図。
【図３】本実施の形態における短絡部材の平面図。
【図４】（ａ）本実施の形態の電機子を平面状に展開して説明するための説明図。（ｂ）本実施の形態の電機子の巻線によって形成される回路図。
【図５】（ａ）本実施の形態の延出接続部を説明するための模式図。（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図６】（ａ）本実施の形態の延出接続部を説明するための模式図。（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図７】（ａ）別例の延出接続部を説明するための模式図。（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図。
【図８】（ａ）本実施の形態の延出接続部を説明するための模式図。（ｂ）（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１〜２４…セグメント、１０２…固定子、１０３…電機子、１０５…マグネット、１０７…電機子コア、１０８…整流子、１０９ａ，１０９ｂ…陽極側及び陰極側ブラシ（給電用ブラシ）、１１０…巻線同士の間における導線としての渡り線、１１６ａ…延出接続部、１１６ｂ…ヒュージング溶接部、１１６ｃ…レーザ溶接部、１１６ｄ…貫通孔、Ｄ…導線、Ｍ１〜Ｍ８…巻線、Ｔ１〜Ｔ８…ティース（ティース部）、ＬＢ…レーザ光、Ｓ１…延出接続部の断面積、Ｓ２…導線の断面積。
【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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