JP2007318884A - 組立式整流子および組立式整流子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成により、超小型整流子であっても複数個の整流子部を容易に所定位置に配設固定することができ、しかも、整流子の組立が容易な組立式整流子およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 中央に透孔３１が形成された略リング状のリテーナーリング３０には、一方面に複数の突起３２及びこの突起３２の間に溝部３３が形成され、突起３１の間に整流子部２０に連接したライザ部２１の基部を各々係合させ、整流子部２０の基端部をリテーナーリング３０の透孔３１の内面に各々当接させる。ホルダー１０は基端側にフランジ部１２が形成され、リテーナーリング３０の透孔３１には、複数の整流子部２０を介在させてホルダーの１０円筒部１１を挿通させてフランジ部１２をリテーナーリング３０に押圧させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型モータ等の回転電機に取り付けられる組立式整流子および組立式整流子の製造方法に関するものである。

小型モータや振動モータは、音響・映像機器や光学精密機器、或いは、携帯電話機など様々な分野で広く使用されており、近年、軽量薄型化、高性能化が進んでいる。小型モータは、ケーシングの内部に永久磁石が装着され、軸受によって回転自在に支持された回転子が前記永久磁石に対向して配設されている。回転子には整流子部を有する整流子ユニットが設けられており、ケーシング内に設置された刷子が整流子と摺接することにより回転子の電機子巻線に給電している。

整流子には、熱硬化性樹脂により全体を一体化したモールド式と、絶縁部分に熱可塑性樹脂を用いた組立式との２種類に大別されるが、電流や発熱量が比較的少ない小型モータには、組立式整流子が多く用いられている。

組立式整流子は、一般的には例えば特開２０００−９２７９３号公報（特許文献１）に開示された構成が知られている。すなわち、図５は従来の組立式整流子を示す分解斜視図で、図６はその断面を示す断面図である。整流子は、円筒部２の一端にフランジ部３が形成された絶縁基体１と、この絶縁基体１に取り付けられた導電性金属からなる３個の整流子部４と、整流子部４の外周に嵌入されて整流子部４を絶縁基体１の外周面に押圧し、両者を一体的に固定するリング部材５とを備えている。上記整流子部４は、円弧状に湾曲形成され、図示しない小型モータの刷子に摺接される。この整流子部４の一端側から放射状に連設したライザ部４ａを有している。このライザ部４ａには、図示しない電機子巻線の端部が接続される。このような構造において、複数の整流子部４を絶縁基体１の外周面に固定する手段は、リング部材５の押圧力に依存している。

また、上記組立式整流子を製造するときは、まず、絶縁基体１のフランジ部３に形成された周溝３ａに整流子部４の基端を挿入すると共にライザ部４aを放射状の溝３ｂに嵌合する。その後、上記リング部材５を整流子部４の先端側から基端側まで挿入して組み立てる。

上述したように、近年の小型モータや振動モータが益々小型化されるに従って、整流子自体も極小化していることから、極小の３個の整流子部４を絶縁基体１に嵌合しようとしても位置が定まらず、リング部材５の挿入が困難になり、また、整流子部４の位置にズレが生ずることから、整流子としての機能が果たせない問題が生ずる。一方、リング部材５は、通常、紙などの繊維質からなる電気的絶縁機能を有する素材が使用されている。そして、上記リング部材５は、３個の整流子部４を絶縁基体１の外周面に装着した後に、図示上方の先端側から嵌挿して各整流子部４を絶縁基体１の外周面に押圧した状態で固定するようにしている。ところが、このようなリング部材５の寸法が変化した場合には、各整流子部４の押圧力に変化が生じ、振動や衝撃によって絶縁基体１から整流子部４から抜け出してしまう重大な問題が発生することがあった。

上述したような固定手段の問題を回避するために、リング部材を使用することなく、絶縁基体への整流子部の固着強度を増大させる手段が特開平８−１４９７６０号公報（特許公報２）に開示されている。すなわち、組立式整流子は、円筒部に形成されたフランジ部の側面に外方に向けた複数の凹溝が形成され、この凹溝には、導電性の３個の整流子部から外方に向けて折曲形成された電機子巻線結線用の端子部が収納される。そして、凹溝の側壁と端子部には凸部が設けられ、端子部が凹溝内に圧入されたとき、凸部と側壁が変形した状態で端子部を係止するように構成されている。

特開２０００−９２７９３号公報 特開平８−１４９７６０号公報

このような特許文献２に開示された組立式整流子によれば、整流子部の端子部をフランジ部に形成された凹溝内に圧入するので、前述したリング部材を省略することが可能となる。ところが、フランジ部の側面に形成した凹溝と整流子部の端子部との寸法精度にばらつきがあることから圧入強度が小さいものがあり、小型モータが回転するときに発生する振動や落下等による衝撃によって整流子部が抜け出してしまう重大な問題が発生することがある。また、円筒部の外周に装着された整流子部の外径寸法が３mm以下の超小型整流子の場合には、凹溝と整流子部の端子部の寸法が小さいことから、必要な圧入強度が得られない問題があり、しかも、寸法のばらつきによる圧入強度のばらつきが大きくなる問題があることから、結果的に超小型の組立式整流子には使用できなかった。さらに、上記超小型整流子を製造する場合には、組み立てられる整流子部自体が極小となるために、所定の位置に整流子部の取り付けることが困難であり、多くの不良品を発生させる問題がある。

そこで、本発明の課題は、簡易な構成により、超小型整流子であっても複数個の整流子部を容易に所定位置に配設固定することができ、しかも、整流子の組立が容易な組立式整流子およびその製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明にかかる組立式整流子は、円弧状に形成した整流子部およびこの整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子部を円筒状に形成されたホルダーの外周面にスリットを設けて配置固定した組立式整流子において、中央に透孔が形成された略リング状に形成されたリテーナーリングは、一方面に複数の突起及びこの突起の間に溝部が形成され、上記突起の間に上記ライザ部の基部を各々係合させると共に、上記整流子部の基端部を上記リテーナーリングの透孔の内面に各々当接させ、上記ホルダーは基端側にフランジ部が形成され、上記リテーナーリングの透孔には、複数の上記整流子部を介在させて上記ホルダーの円筒部を挿通させると共に、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧させたことを要旨としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、上記リテーナーリングの突起は上記整流子部に連設したライザ部の板厚以下の高さに設定されたことを要旨としている。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、上記リテーナーリングの透孔の内周には上記整流子部の板厚以下の複数の突条が突出形成され、各々の間隔が個々の整流子部の幅にほぼ等しく形成されたことを要旨としている。

さらにまた、請求項４に記載の発明は、円弧状に形成した整流子部および該整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子部を円筒状に形成されたホルダーに各整流子部間にスリットを設けて配置固定し、リテーナーリングを上記整流子部の外周に嵌入して上記ホルダーの外周面に固定してなる組立式整流子において、略円盤状に形成された上記リテーナーリングには一方面に複数の突起及びこの突起の間に溝部が形成され、上記リテーナーリングの透孔内に各々上記整流子部を嵌合すると共に上記整流子部のライザ部を突起の間の溝部に係合した後、上記リテーナーリングの透孔の内面に配設した複数の上記整流子部の内面によって形成された挿通孔に上記ホルダーの円筒部を挿通すると共に、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧させて、複数の上記整流子部を固定した組立式整流子の製造方法を要旨としている。

本発明にかかるに組立式整流子によれば、中央に透孔が形成された略リング状に形成されたリテーナーリングは、一方面に複数の突起及びこの突起の間に溝部が形成されているので、上記突起の間に上記ライザ部の基部を各々係合させることにより、リテーナーリングによって各整流子部の位置を決めることが可能となる。また、上記整流子部の基端部を上記リテーナーリングの透孔の内面に各々当接させ、基端側にフランジ部が形成された上記ホルダーの円筒部を上記リテーナーリングの透孔に挿通させることによって、リテーナーリングの内面とホルダーの円筒部との間に各整流子部が固定されるので、ラジアル方向への離脱が確実に阻止され、さらに、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧させることによって、各整流子部の軸方向への離脱が阻止されるので、例え極小の整流子であっても、位置ずれが抑制された高精度の整流子を提供することができる。

また、上記リテーナーリングの突起の高さを、上記整流子部に連設したライザ部の板厚以下に設定しているので、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧したときにライザ部が押圧されるので、整流子部の軸方向への変位を防止することが可能となる。

さらに、上記リテーナーリングの透孔の内周に、高さが上記整流子部の板厚以下であって、内面間の間隔を上記整流子部の幅にほぼ等しく形成した複数の突起を突出形成することによって、整流子を振動させても各整流子部の間に形成されるスリットの間隔を正確に維持することが可能となる。

本発明にかかるに組立式整流子の製造方法によれば、リテーナーリングの透孔内面に整流子部を挿入すると共に、一方面に形成された突起の間の溝部に整流子部のライザ部を嵌合することによって、各整流子部間に所定間隔のスリットを容易に形成することが可能となる。この状態から、上記リテーナーリングの透孔の内面に配設した複数の上記整流子部の内面によって形成された挿通孔に上記ホルダーの円筒部を挿通し、さらに、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧することによって複数の上記整流子部が所定位置となるように固定でき、整流子を容易に組み立てることが可能となる。

組立式整流子は、円弧状に形成した整流子部および該整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子部を円筒状に形成された絶縁基体の外周面に対して、各整流子部間にスリットを設けて配置固定され、さらに、上記整流子部の外周にリング部材を嵌入して上記絶縁基体の外周面に押圧固定されている。この組立式整流子において、リテーナーリングは、中央に透孔が形成された略リング状に形成されていて、一方面には複数の突起及びこの突起の間に溝部が形成されている。突起の間には整流子部に連設したライザ部の基部を各々係合させ、整流子部の基端部はリテーナーリングの透孔の内面に各々当接させる。上記ホルダーは基端側にフランジ部が形成されている。そして、リテーナーリングの透孔にホルダーの円筒部を挿通して複数の整流子部を介在させ、さらに、ホルダーのフランジ部をリテーナーリングに押圧する。従って、複数の整流子部は、基端部がリテーナーリングの透孔も内面とホルダーの円筒部の外周面に押圧固定され、これら整流子部に連設したライザ部は、リテーナーリングの突起の間に係合した状態でホルダーのフランジ部によって固定される。

図１は本発明の実施形態にかかる組立式整流子の断面図、図２は同整流子の図１における左側面図、図３はリテーナーリングの斜視図である。図１に示すように、組立式整流子は、円筒状に形成した合成樹脂からなる絶縁材料によって形成されたホルダー１０と、導電性金属からなり、ホルダー１０の外周に取り付けられた複数個の整流子部２０と、整流子部２０の外周に嵌入されて整流子部２０を位置決め固定するリテーナーリング３０とによって構成されている。

上記ホルダー１０は、熱膨張率や経時変化が小さいエンジニアリングプラスチック、例えば、ポリアミド９Ｔ樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの合成樹脂が採用される。ホルダー１０は、これらの樹脂を使用して所定のモールド金型によって例えば射出成形等成型手段によって形成される。

そして、ホルダー１０は、円筒部１１とその基端側に円筒部１１よりも大径のフランジ部１２とが一体的に成形され、中央の軸孔１３には図示しない回転軸が嵌入される。

リテーナーリング３０は、熱膨張率や経時変化が小さいエンジニアリングプラスチックからなり、所定のモールド金型によって例えば射出成形等成型手段によって形成される。このリテーナーリング３０は、図３に示すように、平板な略リング状に形成され、中央には透孔３１が形成されている。そして、リテーナーリング３０の一方面には、周方向に約１２０度毎の等間隔で突起３２が形成され、これら突起３２の間には溝部３３が形成されている。突起３２の高さは、整流子部２０に連設されたライザ部２１の板厚以下の寸法、すなわち、ライザ部２１の板厚と同じ寸法もしくは板厚よりも小さい寸法に設定されている。また、上記透孔３１の内周には、１２０度毎の等間隔で３個の突条３４が一体に突出形成されている。この突条３４の周方向側面の間隔は、上記整流子部２０の幅にほぼ等しくなるように設定され、突条３４の周方向の幅は、各整流子部２０の間に形成されるスリット２３の幅Ｓ（図４（Ｄ）を参照）に設定されている。

整流子部２０は、図示しない小型モータ等の回転電機に配設された刷子と摺接するように円弧状に形成されている。この整流子部２０の一端側からは、半径方向外側に向けて屈曲形成されたライザ部２１が連設されている。整流子部２０の素材は、銅を基材とし、刷子と摺接する個所にＡｇ−Ｃｕなどの薄い接点材料を埋め込んだクラッド材が用いられている。さらに、整流子部２０は、ホルダー１０の円筒部１１の外周面に合った曲率半径を有し、その幅はホルダー１０に取り付けたとき、隣接する各整流子部２０の間に所定の幅Ｓのスリット２３が形成されるすように設定されている。なお、ライザ部２１には図示しない電機子巻線が接続される。

そして、リテーナーリング３０の透孔３１の内周に突出形成された３個の突条３４の間には、各々の整流子部２１の側面が当接するように係合されると共に、一方面に形成した複数の突起３２の間に形成された溝部３３に、各々の整流子部２０のライザ部２１を嵌合することによって相対的な位置が決められる。さらに、リテーナーリング３０の透孔３１にホルダー１０の円筒部１１を挿通することにより、複数の整流子部２０はリテーナーリング３０の透孔３１の内面とホルダー１０の円筒部１１の外面との間に挟まれた状態で介在する。また、ホルダー１０のフランジ部１１をリテーナーリング３０に押圧することによって、複数の整流子部２０のライザ部２１が挟まれた状態で固定される。

このとき、突起３２の高さを、整流子部２０に連設されたライザ部２１の板厚以下の寸法、すなわち、ライザ部２１の板厚と同じ寸法もしくは板厚よりも小さい寸法に設定することによって、ライザ部２１が突起３２よりも突出することから、ホルダー１０のフランジ部１１を押圧したときに整流子部２０が挟持固定されるので、スラスト方向の変位が阻止される。このように、３個の整流子部２０は、ホルダー１０とリテーナーリング３０によって、基端部とライザ部２１が位置決めされた状態で固定される。なお、リテーナーリング３０の透孔３１の内周に突条３４を突出形成されたが、この突条３４は省略することができる。

次に、本発明からなる組立式整流子の製造方法を図４に基づいて説明する。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、リテーナーリング３０の溝部３３に、３個の整流子部２０を各々嵌合する。これにより、各々の整流子部２０は、ライザ部２１がリテーナーリング３０の溝部３３によって位置決めされ、整流子部２０がリテーナーリング３０の内面に突出形成された３個の突条３４により位置決めされることにより、相対的な位置が決められた状態で仮固定される。

次に、図４（Ｃ）に示すように、３個の整流子部２０の内面によって形成された挿通孔５０にホルダー１０の円筒部１１を挿通すると共に、ホルダーのフランジ部１１をリテーナーリング３０に押圧する。

これにより、３個の整流子部２０は、ホルダー１０とリテーナーリング３０により基端部とライザ部２１が位置決めされた状態で固定され、整流子が製造される。なお、上述した製造方法においては、超小型の組立式整流子を製造する際には、リテーナーリング３０や整流子部２０が極小のために、組立治具（図示せず）を使用することが好ましい。

因みに、上述した組立式整流子において、３個の整流子部２０を円筒状に配設した状態の外径寸法は０．７ｍｍ乃至２．０ｍｍ程度であり、０．３ｍｍ乃至１．５ｍｍ程度の極小径の回転軸に嵌挿固定される。このような超小型の組立式整流子であっても、容易に製造することが可能となる。また、リテーナーリング３０の一方面に複数の突起３２を形成すると共に、これら突起３２の間に溝部３３を形成し、複数の整流子部２０を一方面側から挿入してライザ部２１を溝部３３に係合させ、その後、ホルダー１０の円筒部１１をリテーナーリング３０の一方面側から挿通するといったように、複数の整流子部２０とホルダー１０をリテーナーリング３０の一方面側から行えるので、組立工程を簡略化させることができる特徴がある。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上述した実施例は、３個の整流子部を有する３極の組立式整流子としたが、４個以上の整流子部を有する複数極の組立式整流子としても良い。また、リテーナーリングの形状は、適宜に変形させても良い。さらに、ホルダーのフランジ部とリテーナーリングとの強度が不足する場合には、例えば接着や溶着等の他の固定手段を併用しても良い。

本発明にかかる組立式整流子の断面図である。 図１における左側面図である。 本発明にかかるリテーナーリングの斜視図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は本発明にかかる組立式整流子の製造工程を示し、（Ａ）は組立治具にリテーナーリングを配設する工程を示す斜視図、（Ｂ）はリテーナーリングに複数の整流子部を固定する工程を示す斜視図、（Ｃ）は複数の整流子部を固定された状態を示す斜視図、（Ｄ）はホルダーを挿通する工程を示す斜視図である。 従来の組立式整流子の構成を示した分解斜視図である。 従来の組立式整流子の構成を示した断面図である。

符号の説明

１０ ホルダー
１１ 円筒部
１２ フランジ部
２０ 整流子部
２１ ライザ部
２３ スリット
３０ リテーナーリング
３１ 透孔
３２ 突起
３３ 溝部
３４ 突条
５０ 挿通孔

Claims (4)

1. 円弧状に形成した整流子部およびこの整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子部を円筒状に形成されたホルダーの外周面にスリットを設けて配置固定してなる組立式整流子において、
   中央に透孔が形成された略リング状に形成されたリテーナーリングには、一方面に複数の突起及びこの突起の間に溝部が形成され、
   上記突起の間に上記ライザ部の基部を各々係合させると共に、上記整流子部の基端部を上記リテーナーリングの透孔の内面に各々当接させ、
   上記ホルダーには基端側にフランジ部が形成され、
   上記リテーナーリングの透孔には、複数の上記整流子部を介在させて上記ホルダーの円筒部を挿通させると共に、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧させたことを特徴とする組立式整流子。
2. 上記リテーナーリングの突起は上記整流子部に連設したライザ部の板厚以下の高さに設定された請求項１に記載の組立式整流子。
3. 上記リテーナーリングの透孔の内周には上記整流子部の板厚以下の複数の突条が突出形成され、各々の間隔が個々の上記整流子部の幅にほぼ等しく形成された請求項１に記載の組立式整流子。
4. 円弧状に形成した整流子部および該整流子部に連設したライザ部を有する複数の整流子部を円筒状に形成されたホルダーに各整流子部間にスリットを設けて配置固定し、リテーナーリングを上記整流子部の外周に嵌入して上記ホルダーの外周面に固定してなる組立式整流子において、
   略円盤状に形成された上記リテーナーリングには一方面に複数の突起及びこの突起の間に溝部が形成され、
   上記リテーナーリングの透孔内に各々上記整流子部を嵌合すると共に上記整流子部のライザ部を突起の間の溝部に係合した後、
   上記リテーナーリングの透孔の内面に配設した複数の上記整流子部の内面によって形成された挿通孔に上記ホルダーの円筒部を挿通すると共に、上記ホルダーのフランジ部を上記リテーナーリングに押圧させて、複数の上記整流子部を固定した組立式整流子の製造方法。
   
   

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