JP2010011673A - 整流子組立体、及び該組立体を有する有ブラシｄｃモータ - Google Patents

Abstract

【課題】自動で送り込む糸半田先端を、ライザ部先端の所定の位置にガイドすることにより、半田溶解初期時に半田が滑ったり、半田量が少なくなったり、溶解不十分な状態となることを防止する。
【解決手段】整流子組立体は、整流子片を整流子芯上に固定する整流子ワッシャと、各整流子片と接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とを備える。ドーナツ状に中央を切り欠いた形状を有する電気ノイズ対策部品が、整流子ワッシャの外周側において、複数のライザ部に対してシャフト軸方向に近接して配置される。ライザ部の先端側には、半田送り込み方向に対して半田先端を受け止めるための凹状のガイド部を一体に形成し、加熱されるライザ部の先端側に送り込まれた半田先端を当接させて、電気ノイズ対策部品の各電極をそれぞれ対応するライザ部に半田付けする。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転子シャフト上に固定され、かつ端部に火花消去用の電気ノイズ対策部品を備えた整流子組立体、及び該組立体を有する有ブラシＤＣモータに関する。

有ブラシＤＣモータは、直流電源からブラシ及びそれが摺動接触する整流子を介して回転子巻線に電流を供給する。このような有ブラシＤＣモータの巻線は、各回転子磁極コアに巻いた巻線の両端が、それぞれ各整流子片に接続されているライザ部に半田付けされて、電気的に接続される。また、火花消去用のバリスタ（ディスクバリスタ）を備えて、このバリスタの各電極をそれぞれ対応するライザ部に半田付けしている。

従来、このようなライザ部と電線またはバリスタの接合工法は手半田を想定しており、ライザ部の先端形状は、電線をフッキングしやすいように考慮されているが、自動半田付け装置を用いて半田を送り込むことについては特に考慮されていない。通常、ライザ部先端部形状は直線状となっており、糸半田を用いて自動で半田を送った場合、半田溶解初期時に糸半田先端が滑ってしまい、半田量が少なくなったり、溶解不十分な状態となり、電気的・機械的接合が不十分になる問題が生じる。

図８は、ライザ部の先端形状を変形させた従来技術による整流子組立体を示す図である（特許文献１）。ブラシが接触する整流子片（３個）にはそれぞれ、Ｌ字形をなすようにライザ部が一体に形成されて、基台に配置されている。このライザ部の先端部分に先割を施し、その両片を軸方向に段違いになるようにスリットを形成し、このスリットにコイル線を挿入して、コイル線を夾むようにライザ部を軽くかしめた後、コイル線が半田接続される。これによって、半田付けが不十分であっても、コイルとライザ部の電気的接合の信頼性を向上させることが可能になる。しかし、電線を挟み込むようにすると、ライザ部に電線をからげる際、断線が発生したり、巻線工程のタクトが遅くなる、巻線機の構造や制御が複雑になるなどの弊害が発生する可能性がある。また、ライザ部とバリスタ等の接合信頼性については考慮がされていない。

図９は、別の従来技術によるライザ部の先端形状の変形例を示す図である（特許文献２）。整流子片は、合成樹脂製の整流子基台に装着される。ライザ部は、整流子片の一方端に直角に折り曲げた形状で連設されている。ライザ部は、外方へ伸びるコイル巻付用ライザ部とその両側にバリスタレーザ溶接用ライザ部を有する。このように、ライザ部形状を変形することにより、バリスタのレーザ溶接を可能とするが、レーザ溶接は高い部品精度が要求されること、高額の設備機器が必要となることから、コストアップ要因となる。
実開平3-66563号公報 特開2006-311717号公報

本発明は、ライザ部と電気ノイズ対策部品(バリスタなど）又は電線を、自動半田付け装置を用いて半田付けするに際して、自動で送り込む糸半田先端を、ライザ部先端の所定の位置にガイドすることにより、半田溶解初期時に半田が滑ったり、半田量が少なくなったり、溶解不十分な状態となることを防止し、これによって、電気的・機械的接合を確実にすることを目的としている。

本発明の整流子組立体は、有ブラシＤＣモータの回転子シャフト上に固定され、かつ端部に火花消去用の電気ノイズ対策部品を備える。この整流子組立体は、回転子シャフト上に固定される整流子芯の外周上に配置されかつ外部よりブラシを通して電流が導かれる導電体の複数の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とを備える。この複数のライザ部の先端側には凹状のガイド部を設け、電気ノイズ対策部品と、ライザ部の先端側とを半田付けにより接続する。

ガイド部は、半田送り込み方向に対して半田先端を受け止めるために、半田送り込み方向に対して凹ませた凹部とし、或いはライザ部先端側面に一体に形成した板状部材により形成する。複数のライザ部のそれぞれの先端側には、段差を設けることにより電気ノイズ対策部品との間に隙間を形成し、この隙間に巻線端部の電線をフッキングし、電気ノイズ対策部品の半田付けと同時に電線をライザ部に半田付けする。ライザ部先端側の幅を広げ、かつ半田付けのためのライザ部先端部分の加熱を非接触式加熱装置によって行なう。

また、本発明の有ブラシＤＣモータは、上記の整流子組立体を回転子シャフト上に固定したものである。

本発明によれば、自動で送り込む半田の軌道を安定させて、半田付けの信頼性を向上させることにより、ライザ部と電線の電気的・機械的接合の信頼性のみならず、ライザ部と電気ノイズ対策部品の接合信頼性も向上させることができる。これによって、従来作業性の悪かったヤニ（フラックス）無し半田を用いることができるようになり、半田粒発生を撲滅し、ロータの無洗浄化が可能になる。

以下、例示に基づき本発明の整流子組立体を説明する。図１は、本発明の整流子組立体を含む有ブラシＤＣモータ全体の上半分を切断した断面図である。以下、４極界磁のマグネット及び６極の回転子磁極を有する有ブラシＤＣモータを例として説明するが、本発明の整流子組立体は、２極以上の界磁極及び３極以上の回転子磁極を有する有ブラシＤＣモータにおいて用いることができる。

モータハウジングは、モータケースと、このモータケースの開口部に嵌着されるケース蓋とから構成される。金属材料により有底中空筒状にプレス加工されたモータケースの内周面に界磁極用のマグネットが取り付けられている。例示のマグネットの磁極は径方向に着磁される４極であり、かつ周方向にＳとＮが交互に形成されている。略一定板厚を有する金属製モータケースの側面が、マグネットの磁路となるヨークを形成している。回転子のシャフトは、ケース蓋の中央部と、モータケースの底部中央にそれぞれ設けられた軸受によって支持されている。シャフト上に構成される回転子は、磁極コアと該磁極コア上に巻いた巻線とからなる回転子磁極構成を備えている。整流子組立体は、シャフト上に固定されており、その端部には火花消去用の電気ノイズ対策部品（ディスクバリスタ）を備えている。整流子片に接触するブラシ（一対）は、ケース蓋に支持される外部端子に接続されて、この外部端子を介して外部より電源が供給される。

図２は、図１に示した有ブラシＤＣモータの回転子を取り出して示す図であり、上半分を切断した断面図（Ａ）、及び整流子側から見た側面図（Ｂ）である。また、図３は、図２に示した整流子組立体を取り出して示す図であり、上半分を切断した断面図である。図示のように、シャフト上に構成される回転子は、磁極コアと該磁極コア上に巻いた巻線とからなる回転子磁極構成と、整流子組立体とを備えている。本発明の特徴とする整流子組立体は、シャフト上に固定されており、その端部には火花消去用のバリスタ（ディスクバリスタ）を備えている。整流子組立体の反対側の回転子磁極側面には、ブッシュ及びワッシャを備えて、モータケース底部に備えた軸受に当接するよう配置されている。なお、以下の説明において、整流子片、整流子芯、整流子ワッシャを別々に成形した後に組み立てる整流子組立体を例として説明するが、本発明は、整流子片と整流子芯を一体成形にて形成する整流子組立体に対しても適用することができる。

図３に示す整流子組立体は、回転子シャフト上に固定される樹脂製の整流子芯と、該整流子芯（本体）の外周上に配置されかつ外部よりブラシを通して電流が導かれる導電体の複数（６個として例示）の整流子片と、整流子片を整流子芯上に固定する整流子ワッシャと、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とから構成される。図示のライザ部は、各整流子片とはそれぞれ一体に半径方向外側に折り曲げ延長することにより形成している。そして、ライザ部先端側には、段差を設けることによりバリスタとの間に隙間を形成し、この隙間に巻線端部をフッキングして（引っ掛けて）半田付けすることにより、ライザ部と巻線端部が接続されるだけでなく、ライザ部側のバリスタ側面上に位置するバリスタ電極とも半田付けされることになる。

整流子芯は、整流子片を支持する整流子芯本体と一体に、径方向に伸びるライザ部を裏側から支える整流子芯台座部を合成樹脂により一体成形している。また、整流子芯と一体に端部に設けた位置決め用爪（３個として例示）は、磁極コアに対応して設けた穴に嵌合させることにより、磁極コアに対する整流子組立体の周方向及び軸方向の位置決めをする。ドーナツ状に中央を切り欠いた形状を有するディスクバリスタは、巻線後に、整流子ワッシャの外周側において、ライザ部に対してシャフト軸方向に近接して配置する。バリスタが配置された後、バリスタの各電極はそれぞれ対応するライザ部に半田付けされる。

図４は、ライザ部の形状、及びライザ部と巻線端部となる電線及びバリスタとの接続を説明する図であり、（Ａ）はライザ部を示し、（Ｂ）はバリスタ装着前に巻線端部となる電線をフッキングした状態を示し、（Ｃ）はバリスタを装着して、かつ（Ｂ）とは上下反転させた状態で図示している。上述したように、ライザ部先端側には段差が設けられて、バリスタとの間にシャフト軸方向に隙間を形成して、ここに電線をフッキングした後、半田付けされることになる。自動半田付け装置による半田の場合、糸半田が送り込まれると同時に、ライザ部先端部分が、加熱装置により加熱されることになるが、その際、糸半田先端を適切な位置に送り込む必要がある。加熱装置は、ライザ部先端部分を加熱することができるものであれば、半田コテとか超音波等を用いる接触式加熱装置、或いは赤外線、高周波、レーザ等を用いる非接触式加熱装置のいずれをも用いることができる。糸半田は、図４（Ｃ）に示すように、ライザ部先端側からライザ部の幅方向中心位置付近に送り込むことが望ましく、少なくとも、ライザ部幅をはずれることがあってはならない。これを達成するのが、ライザ部先端側に設けた凹状のガイド部である。半田送り込み方向に対して半田先端を受け止めるため、例示のガイド部は、ライザ部先端面の中央を円弧状に凹ませた凹部によって形成している。これによって、糸半田先端と、ライザ部との間の相対位置関係が多少ずれていても、糸半田先端を、ライザ部の先端側に当接させ、かつ送り込むことができる。加熱されたライザ部先端に当接することにより溶融した半田は、ライザ部とバリスタとの間の隙間を充填するように流れ、これによって、ライザ部と電線及びバリスタ電極とを半田付けする。

図５は、高周波電磁加熱装置を用いた加熱を説明する図である。半田付けの加熱のためには、上述したように、接触式或いは非接触式のいずれの加熱装置も用いることができるが、高周波電磁加熱装置を用いる場合、図４に示すように、ライザ部先端側の幅を広げることにより、加熱装置に対するライザ部位置のバラツキが多少あっても、安定して加熱することが可能になる。高周波電磁加熱は、高周波発振器によって発生した高周波電流を誘導コイルに流し、そこで誘起された磁場により発熱材（ライザ部）が励起されて生ずる渦電流およびヒステリシス損失に基づいて発生する熱を活用する方法であるが、ライザ部先端側の幅を広げることにより、ライザ部位置がその幅方向に多少ずれても、その幅方向の少なくとも一部は誘起磁場内にあるために、依然として加熱可能状態を維持することができる。

図６は、ライザ部先端に設けた凹状のガイド部の別の例を示す図である。図６（Ａ）は、ライザ部先端側を幅広に形成すると共に、先端面側に設けた矩形状凹部により、ガイド部を構成している。図６（Ｂ）は、一定幅のライザ部先端面側を円弧状に凹ませた凹部により、ガイド部を構成している。さらに、ガイド部形状については、横方向だけでなく縦方向にも半田の軌道を規制したもの、プレス加工が簡単な形状のものなど様々なバリエーションが考えられる。これらいずれのガイド部によっても、自動で送り込まれた糸半田を適切な位置にガイドすることができる。これによって、ライザ部正面付近に糸半田をガイドすることが可能になり、半田の軌道が安定する。

図７は、巻線端部となる電線をスポット溶接したライザ部先端に設けた凹状のガイド部の例を示す図である。ライザ部先端側をＵ字状に折り曲げて、その底部に巻線先端部をフッキングした後、スポット溶接する。ライザ部外側から電極を当ててスポット溶接した後、ライザ部とバリスタ電極を半田付けする。図７（Ａ）において、糸半田を適切に導く凹状のガイド部は、ライザ部先端側から両側に、ライザ部と一体に形成した板状部材により構成している。これによって、自動で送り込まれた半田の軌道を安定させるとともに、図中に点線円で示すようにガイド部に半田を盛ることで、半田の接合信頼性が向上する。また、半田ガイドは横方向に大きく飛び出ないため、巻線性に影響しない。

図７（Ｂ）は、凹状のガイド部をライザ部幅方向の一方のみに形成している。糸半田が、図示のように斜め方向から送られるときに適している。（Ｃ）は、図４に示したガイド部と同一形状のものであるが、巻線端部をスポット溶接したライザ部先端側にバリスタ電極を半田付けするためのガイド部としても用いることができる。

本発明の整流子組立体を含む有ブラシＤＣモータ全体の上半分を切断した断面図である。 図１に示した有ブラシＤＣモータの回転子を取り出して示す図であり、上半分を切断した断面図（Ａ）、及び整流子側から見た側面図（Ｂ）である。 図２に示した整流子組立体を取り出して示す図であり、上半分を切断した断面図である。 ライザ部の形状、及びライザ部と巻線端部及びバリスタとの接続を説明する図であり、（Ａ）はライザ部を示し、（Ｂ）はバリスタ装着前に巻線端部をフッキングした状態を示し、（Ｃ）はバリスタを装着して、かつ（Ｂ）とは上下反転させた状態で図示している。 高周波電磁加熱装置を用いた加熱を説明する図である。 ライザ部先端に設けたガイド部の別の例を示す図であり、（Ａ）は、先端面側に設けた矩形状凹部によりガイド部を構成し、（Ｂ）は、円弧状に凹ませた凹部によりガイド部を構成した例を示している。 巻線端部をスポット溶接したライザ部先端に設けたガイド部の例を示す図であり、（Ａ）は、ガイド部をライザ部と一体に形成した板状部材により構成し、（Ｂ）は、ガイド部をライザ部幅方向の一方のみに形成し、（Ｃ）は、ガイド部を円弧状凹部により形成した例を示している。 ライザ部の先端形状を変形させた従来技術による整流子組立体を示す図である。 別の従来技術によるライザ部の先端形状の変形例を示す図である。

Claims (8)

1. 有ブラシＤＣモータの回転子シャフト上に固定され、かつ端部に火花消去用の電気ノイズ対策部品を備えた整流子組立体において、
   回転子シャフト上に固定される整流子芯の外周上に配置されかつ外部よりブラシを通して電流が導かれる導電体の複数の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とを備え、
   前記複数のライザ部の先端側には凹状のガイド部を設け、
   前記電気ノイズ対策部品と、前記ライザ部の先端側とを半田付けにより接続したことから成る整流子組立体。
2. 前記ガイド部は、半田送り込み方向に対して半田先端を受け止めるために、半田送り込み方向に対して凹ませた凹部とし、或いはライザ部先端側面に一体に形成した板状部材により形成した請求項１に記載の整流子組立体。
3. 前記複数のライザ部のそれぞれの先端側には、段差を設けることにより前記電気ノイズ対策部品との間に隙間を形成し、この隙間に巻線端部の電線をフッキングし、前記電気ノイズ対策部品の半田付けと同時に前記電線を前記ライザ部に半田付けする請求項１に記載の整流子組立体。
4. 巻線端部の電線が、前記ライザ部に対してスポット溶接される請求項１に記載の整流子組立体。
5. 前記ライザ部は、各整流子片とはそれぞれ一体に半径方向外側に折り曲げ延長することにより形成した請求項１に記載の整流子組立体。
6. ライザ部先端側の幅を広げ、かつ半田付けのためのライザ部先端部分の加熱を非接触式加熱装置によって行なう請求項１に記載の整流子組立体。
7. 請求項１に記載の整流子組立体を回転子シャフト上に固定した有ブラシＤＣモータ。
8. 有ブラシＤＣモータの回転子シャフト上に固定され、かつ端部に火花消去用の電気ノイズ対策部品を備えた整流子組立体において、
   回転子シャフト上に固定される整流子芯の外周上に配置されかつ外部よりブラシを通して電流が導かれる導電体の複数の整流子片と、各整流子片とそれぞれ接続される半径方向外側に伸びる複数のライザ部とを備え、
   前記複数のライザ部の先端側には凹状のガイド部を設け、
   前記電気ノイズ対策部品と、前記ライザ部の先端側とを半田付けにより接続したことから成る整流子組立体用のライザ部を備える整流子片。
   

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