JPH02241346A - 整流子付回転電機の電機子とその製造方法及び電機子コイル用導体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は整流子付回転電機の電機子とその製造方法及び
電機子コイル用導体に関するものである。

〔従来の技術〕

特開昭５４−２３９１４号公報に示される従来の整流子
付回転電機の電機子は整流子片間が樹脂によってモール
ド形成された整流子と、コイルが巻装された電機子鉄心
と、電機子軸との間の空間に絶縁材料を充填して王者を
固定している。

特公昭６０−３７６９６号公報に示される従来の整流子
付回転電機の電機子は、コイルが巻回された鉄心を装着
してなる電機子軸に環状で一体に形成され、樹脂を含ま
ない整流子の導体部を貫通させて電機子コイルの端部と
整流子のコイル接続部とを固着した後、整流子の導体部
と、電機子鉄心と電機子軸とによって構成される空間内
に絶縁体を充填し、一体モールド成形する事によって整
流子の導体部を電機子軸に固定し、その後、整流子の導
体部を外周切削して複数の導体部に分割している。

また、これら従来例では整流子片と電機子コイルとは別
部材で形成されヒユージング等によって接続されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

これら従来の整流子付回転電機の電機子は、前者では整
流子部と電機子コイル部とを別途形成し、これらを樹脂
によって電機子軸に固定する為、整流子を構成する整流
子片間の絶縁工程と整流子部及び電機子コイル部を軸に
固定する為の工程は類似の樹脂モールド工程であるにも
かかわらず別工程となって１作業性が悪い。

後者においては整流子片相互のモールド絶縁工程と整流
子を軸に固定するモールド工程とを一つの作業で行なえ
るが、電機子コイル部はコイルが巻装された鉄心を電機
子軸に圧入する従前通りの工程をとっており、整流子を
軸に固定する工程と電機子コイルを軸に固定する工程と
が別工程となって結果的に作業性が悪い。

しかして、これらの方法で製造された電機子は前者にあ
っては整流子片間を絶縁する樹脂層と整流子を軸に固定
する樹脂層との間、及び電機子鉄心とこれを軸に固定す
る樹脂層の間に組織あるいは材料の相違による継目が生
じる。

また後者においては、整流子端面と電機子鉄心端面との
間に材料の相違により継目が生じる。

この様な電機子が２００℃以上にもなる高い温度条件下
で高速回転されたり、また氷点下４０℃以下に冷やされ
たりすると、組織の差、材料の差による熱膨張の差によ
り、また回転電機の機械振動によるはく前作用も手伝っ
て、継目部分に隙間が生じ水分が侵入しやすくなる。そ
してここに水分が侵入した状態で低温下にさらされると
水分が氷ついて体積を増し、樹脂部にクラックを招起す
る。上記の様な冷熱サイクルが繰返されるとやがて樹脂
部が崩壊して回転時の遠心力や停止時の慣性力の作用で
整流子と電機子コイルとが回転軸から分離したり、整流
子と電機子コイル部とが分離したりする恐れがある。

また、整流子片と電機子コイル導体の接続部の強度が弱
く、樹脂材の充填時にその圧力で接続部がはずれる恐れ
があった。

本発明の目的は、整流子片間の絶縁と整流子及び電機子
コイルの軸への固定が従来より能率良く行なえるこの種
電機子の製造方法を提供することにある。

また本発明の別の目的は高温、低温の条件下での冷熱サ
イクルにさらされても樹脂部の崩壊する恐れのない電機
子を提供することにある。

更に、本発明の別の目的は整流子片と電機子コイルとの
接続部に強い引張り力が作用しても両者が分離する恐れ
のない導体を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の上記目的はモールド型内に筒状の電機子コイル
と、この電機子コイルを形成する複数の単位コイルの端
部に所定の関係で電気的に接続された整流子片とを同心
状にセットする工程、これら整流子片と筒状の電機子コ
イルの中心となる位置に電機子軸をセットする工程、整
流子片間及び電機子コイル、電機子軸相互の間の空間に
絶縁体を充填する工程を有するモールド作業によって整
流子、電機子コイル及び電機子軸相互を固定することに
よって達成される。

また本発明の別の目的は、複数の整流子片間。

整流子片と電機子軸と電機子コイル相互間をモールドす
る樹脂層を同一組織の絶縁樹脂層とすることによって達
成される。

更に本発明の他の目的は、電機子コイルを形成する導体
の渡り線部に電機子軸に対して平行で且つ電機子軸のま
わりに等間隔に配置されて整流子片を構成する直線部を
設けることによって達成される。

〔作用〕

本発明になる電機子の製造方法は、整流子片間の絶縁モ
ールド作業と、整流子片、電機子コイルを電機子軸へ固
定するモールド作業とが一つの工程で行なえるので作業
性が良く、生産性が向上する。

また本発明になる電機子は樹脂層が分離継目を持たない
ので、高、低温の冷熱サイクル下で使用しても水分が侵
入するような空隙が発生することがなく、水分の凍結に
よって樹脂部にクラックが生じることがない。従って可
酷な温度条件下で使用でき、且つ寿命の長い電機子が得
られる。

また本発明になる電機子コイル用導体は、整流子片が一
体に形成されているので両者の接続作業が不用で、生産
性が良いのはもちろん、樹脂材の充填時に強い引張り力
が作用しても両者が切断する恐れがなく、高圧のモール
ド成形に好適な電機子コイル用導体を得ることができる
。

〔実施例〕

以下図面に示す一実施例に基づき本発明を詳説する。

第１図（ａ）は電機子の部分透視図である。電機子は筒
状の電機子コイル部５０とその端部に電機子コイル部５
０と同心状に形成された整流子部１０とから成る６ 電機子コイル部５０は上コイル５ａと下コイル５ｂとこ
れに引き続く渡り線部１０１，１０２とから構成されて
いる。

上コイル５ａの整流子部側渡り線部１０２はその端部で
内径方向に９０度折曲げられ、次に軸線方向に９０度折
曲げられる。この軸線に沿った直線部１０２ａは後に整
流子片となる。渡り線１０２はその終端で更に内径方向
に９０度折曲げられ、ついで軸方向で反端側に折曲げら
れる。引続いてこの渡り線部１０２は捻りを加えられフ
ロントピッチｙｆだけずれた位置まで引き延ばされる。

そこで半径方向外側に９０度折曲げられ、ついで軸方向
に９０度再度折り曲げられる。渡り線部１０２はそこで
終わり、そこで下コイル５ｂとして軸に並径に反整流子
側端まで延びる。下コイル５ｂの端部は引続き渡り線１
０１としてＶ字形に折曲げられフロントピッチｙｆだけ
ずれた位置まで引き延ばされ、そこでこんどは上コイル
５ａとして軸に並行な部分が形成される。

これが繰返えされポリアミド、ポリエステルあるいはポ
リイミド等の絶縁被覆が施された唯一本の導体１００か
ら上コイル５ａ、下コイル５ｂ。

整流子側渡り線１０２、その反対側の渡り線部１０１が
形成される。

最後に導体の巻き始めと巻終りが接続される。

この上コイル５ａと下コイル５ｂはそれぞれ電機子の鉄
心コア４の各スロット内に挿入され、電機子と整流子の
骨組みが完成する。

この骨組みされた部材は第２図に示す如くモールド型の
内部にセットされる。

モールド型１４はおおむね円筒状のモールド空間を有し
、その内周壁には、鉄心コア４の軸方向の位置を決定す
る位置決め用の段部Ｃが環状に形成されている。

更に型１４の一端は内径が整流子の径に合致させて小さ
な径に形成してあり、その部分の内周壁には整流子片と
なる渡りｌ１Ａ１０２の直線部１０２　ａを係止する溝
りが全周に亘って等間隔に形成されている。その様子を
第３図に示す。

この様に型内に電機子部と整流子部とをセットした後、
型の中心にシャフト１を貫通させ、穴Ａに保持する。シ
ャフト１の周囲表面には軸方向に且つ等間隔に数条の突
条（若しくは溝）１７が形成されている。

次にシャフト１の次Ａとは反対側の型１４開口部１４ａ
に軟質のエポキシ樹脂のかたまり１１をセットする。

この樹脂は固化状態で所定の硬度を備え、且つ絶縁材で
あればどんな樹脂でも良い。例えば他にもフェノール樹
脂などが使用できる。また、ガラスやアルミナなどの無
機質材を混入したものでも良い。

型１４の開口１４ａに押型１５がセットされ樹脂１１の
かたまりをシャフト１に沿って型１４の内部空間に押し
流す。押型１５の中心には型１４の内周面に正確に位置
決めされた孔１５ａが穿設されていてこの孔１５ａにシ
ャフト１を挿通し、シャフト１と型１４の内周壁Ｂをガ
イドとして押型１５を型１４内に押込む。

押型１５には鉄心コア４の内周径ｄよりもわずかに径が
大きい筒状部１５ｂが形成されていて、その筒状部の長
さは鉄心コア４の端面と電機子コイル５０の端部との寸
法Ｑよりわずかに小さく設定されている。

かくして樹脂によりモールドされた電機子２０を型１４
から取り出し乾燥炉で乾燥硬化させる。

硬化が完了した電機子２ｏの縦断面図を第４図に示す。

整流子部１０の横断面図を第５図に、電機子部５０の横
断面図を第６図にそれぞれ示す。

整流子部１０では上コイル１０２ａの上表面が樹脂部の
外部に露出している。従って、この後電機子２０を回転
させながら露出導体部を切削し、導体部と樹脂部とが交
互に形成されたなめらかな曲面に仕上げる。

上コイル５ａの両側には鉄心コイル４に凹部１３を形成
し、樹脂が流れ易くすると共に、固化した後は、電機子
の回転に伴なう遠心力の作用で樹脂が外方へ飛び出さな
いようにするストッパの機能も奏する。

更に鉄心コア４の内周面には切込み１６がシャフトの溝
１７と対向して形成されており１回転方向に対するスト
ッパとして機能する。

尚、スロット１２の外周面は薄い樹脂層で覆われている
。上コイル導体５ａと、下コイル導体５ｂの間にすき間
が生じたところには樹脂が流れ込んでいるが、導体は絶
縁被覆されているので導体と導体が密着していてもかま
わない。これはスロット１２底面の鉄心コイル部と下コ
イル導体との間も同様である。

尚、上コイル５ａ、下コイル５ｂ及び整流子部の下側導
体１０２ｂはそれぞれ断面が円形の導体であっても良い
。これを第７図、第９図に示す。

尚、樹脂中に酸化鉄等の磁性粉を混入してモールド樹脂
そのものを磁性体として利用できれば、鉄心コア４はも
つと断面積の少ない部材で形成できる。

これの実施例を第８図乃至第１０図に示す。

鉄心コアに相当するコイル保持部材１９は環状部１９ａ
とそこから半径方向外側に延びる逆り字状の腕１９ｂと
から成る。上コイル導体５ａ。

５ｂはこの実施例では丸線を使用している。この丸線を
腕１９ｂの中に装着し、前掲の実施例の要領でモールド
成形したものである。１８は磁性粉入りエポキシ樹脂で
ある。

コイル保持部材１９は従来同様薄鋼板を積層しても良い
が、樹脂材で形成しても良い。

１６は前掲実施例同様、回り止めの為の切込みである。

尚、シャフト１は鉄系の金属棒を使用しているが、樹脂
そのものをシャフトとして使用することも可能で、この
場合、電機子２ｏの両端に樹脂性シャフト部を形成する
為の工夫が必要である。

第２図のモールド型を用いる場合、シャフト１を除去し
た状態で、孔Ａに樹脂を流し込む。一方押し型の孔１５
ａにも樹脂を流し込む。そしてこの孔Ａ、１５ａに流れ
込んだ樹脂部がシャフト部として機能する。

以上説明した実施例によれば、シャフトとコア外周とが
正確に同心状態となるのでコア外周を切削する必要がな
く作業工程が簡略になる。

〔発明の効果〕

本発明になる電機子の製造方法によれば整流子部とコイ
ル絶縁処理とを同時に作業できるため、作業が簡略にな
る。

また本発明になる電機子はコイルの渡り線部を整流子部
として兼用できるので電機子の軸長が短かくなり、小形
軽量化が可能となる。

更に本発明になる電機子コイル用導体は、整流子片を一
体に備えているので、電機子コイル部と整流子部との接
続作業かはぶける。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の電機子コイ
ルの巻線の展開図、第２図、第３図は本発明の一実施例
の電機子の成型状態を示す断面図、第４図は第２図の成
形型で成形された電機子の縦断面図、第５図、第６図は
そのｖ−Ｖ、　ＶＩ−ＶＩ断面図、第７図は第６図に相
当する他の実施例、第８図は他の実施例になる電機子の
縦断面図、第９図、第１０図はその■−■、ｘ−ｘ断面
図である。 ４・・・鉄心コア、５ａ・・・上コイル導体、５ｂ・・
・ネコイル導体、１０・・・整流子部、１１・・・絶縁
樹脂、１２・・・スロット、１３・・・凹溝、１形型、
１５・・・モールド押圧型、１ み、１８・・・磁性粉入り絶縁樹脂、 持部材、５０・・・電機子コイル部、 ・・・渡り線部。 ４・・・モールド成 ６．１７・・・切込 １９・・・コイル保 １０１．１０２ ／“ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の単位コイル部からなる筒状の電機子コイル、
   この電機子コイルの軸方向端にあつて前記電機子コイル
   と同軸に配置されると共に電機子コイルと所定の関係で
   電気的に接続された複数の整流子片からなる整流子、前
   記電機子コイルと整流子の中心に配置される電機子軸、
   前記複数の整流子片間、前記整流子片と電機子軸、前記
   電機子と電機子軸との間に介在して前記整流子片間を絶
   縁すると共に前記整流子片と電機子コイルとを電機子軸
   に固定する為の継目のなない樹脂層とからなる整流子付
   回転電機の電機子。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前記絶
   縁樹脂層中に磁性粉を混入したことを特徴とする整流子
   付回転電機の電機子。 ３、特許請求の範囲第１項若しくは第２項のいずれかに
   おいて、前記電機子コイル少なくとも一つの単位コイル
   と前記整流子片の少なくとも一つとを同一導体から一体
   成形したことを特徴とする整流子付回転電機の電機子。 ４、特許請求の範囲第３項において前記電機子コイルの
   単位コイルと整流子片とを形成する導体が唯一本の導体
   から成ることを特徴とする回転電機の電機子。 ５、特許請求の範囲第３項または第４項のいずれかに記
   載したものにおいて、前記導体が、その外周を絶縁材で
   被覆された絶縁電線を用いたことを特徴とする整流子付
   回転電機の電機子。 ６、筒状であつてその外周に等間隔で軸方向に延びる複
   数個のスロットを有する鉄心と、該鉄心の内部に上コイ
   ルと下コイルとが順次挿入された電機子コイルの単位コ
   イルとから成る電機子コイル、該電機子コイルの中心を
   貫通して軸方向に延びる電機子軸、前記各単位コイルの
   渡り線部に所定の関係で電気的に接続され且つ前記電機
   子軸のまわりに等間隔に配置された複数個の整流子片、
   前記鉄心と電機子軸間、鉄心のスロット内、前記整流子
   片間、前記整流子片と前記電機子軸間及び前記単位コイ
   ルの渡り線部間に同一材料同一組成の絶縁樹脂を充填し
   たことを特徴とする整流子付回転電機の電機子。 ７、特許請求の範囲第６項に記載したものにおいて、前
   記鉄心は実質的に前記単位コイルの上コイルと下コイル
   とを保持する保持部とこの保持部を連結固定する環状部
   とから構成され、前記絶縁樹脂中に磁性粉を混入して主
   に磁気通路はこの絶縁樹脂層を通つて形成される様にし
   たことを特徴とする整流子付回転電機の電機子。 ８、特許請求の範囲第６、７項のいずれかに記載したも
   のにおいて、前記電機子コイルの単位コイルとこれに接
   続される整流子片とを同一導体から構成したことを特徴
   とする整流子付回転電機の電機子。 ９、特許請求の範囲第８項に記載したものにおいて、前
   記電機子コイルの複数の単位コイルとこれに接続される
   複数の整流子片とを唯一本の導体から連続的に形成した
   ことを特徴とする整流子付回転電機の電機子。 １０、筒状の電機子コイルと、該コイルを形成する複数
   の単位コイルの端部に電気的に所定の関係で接続された
   複数の整流子片とをモールド型内に同軸関係でセットす
   る工程、前記モールド型内の前記整流子片及び電機子コ
   イルの中心位置に電機子軸をセットする工程、前記整流
   子片間、及び電機子コイルと整流子と電機子軸との間の
   空間内に絶縁体を充填する工程を有する整流子付回転電
   機の電機子の製造方法。 １１、特許請求の範囲第１０項に記載した方法において
   、前記絶縁体を充填する工程が半硬化樹脂のブロックを
   モールド型内に押込むことによつて充填する工程である
   ことを特徴とする整流子付回転電機の電機子の製造方法
   。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載した方法において
   、前記絶縁体を充填する工程が液状の樹脂を実質的に密
   閉されたモールド型内に注入することによつて充填する
   工程であることを特徴とする整流子付回転電機の電機子
   の製造方法。 １３、筒状の電機子コイルを形成する導体であつて上コ
   イル部、下コイル部及び両者間をつなぐ渡り線部とが交
   互に連続するものにおいて、前記渡り線部の所定の位置
   を電機子軸に平行で且つ電機子軸のまわりに等間隔に配
   置されて整流子片を構成する直線部を有することを特徴
   とする整流子付回転電機の電機子コイル用導体。 １４、特許請求の範囲第１３項に記載したものにおいて
   、前記導体の上コイル、下コイル部は断面が円型で前記
   渡り線部の直線部が実質的に断面四角型であることを特
   徴とする整流子付回転電機の電機子コイル用導体。 １５、特許請求の範囲第１３、１４項のいずれかに記載
   したものにおいて、前記電機子コイルの上コイル部の延
   長部となる渡り線部に前記整流子片となる直線部が形成
   されており、下コイル部に連なる部分の渡り線部はフロ
   ントピッチｙｆだけずれた位置のスロットに入る上コイ
   ルに連つていることを特徴とする整流子付回転電機の電
   機子コイル用導体。