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技術 電動機及び電動機の回転子の整流子

出願人 株式会社日立製作所日立オートモティブシステムズエンジニアリング株式会社
発明者 弓山茂阿部光利
出願日 1992年10月29日 (28年1ヶ月経過) 出願番号 1992-291688
公開日 1994年5月31日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-153458
状態 特許登録済
技術分野 回転形集電装置 電動機、発電機の集電
主要キーワード インサート一体成形 初期破壊 トルク強度 先端円 クリープ破壊 磁気鉄心 結合軸 バランス取り
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年5月31日)のものです。
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図面 (7)

目的

製造時における整流子固定作業時の初期破壊及びその後の経時クリープ破壊を低減でき、かつ整流子の成形作業性がよく、かつ整流子とシャフトの間の同軸精度を向上できる電動機及び整流子を提供する。

構成

電動機の回転子は、界磁極5aを備えた固定子5の内側に図示しない軸受で回転可能に支持されるシャフト4と、シャフト4の中間に固定された磁気鉄心6と、磁気鉄心6の外周付近に配置され導体部1の溝1aに加熱溶着等の方法で電気的に接続された複数のコイル7と、シャフト4に圧入固定された整流子3とを有する。整流子3は、樹脂2で一体成形された複数の導体部1が外周に円筒状に配置された構造で、整流子3の樹脂2の内周面テーパ形状であり中間部2aの径φbが最小で端部に近いほど径が大きくなっている。

概要

背景

従来、電動機の回転子整流子シャフトに固定する構造に関する公知技術として、以下のものがある。

1.回転機電機子(特開昭63−95837)
この公知技術は、整流子の内径部に金属製のブッシュ一体成形し、ブッシュの内径を必要精度で加工してブッシュをシャフトに圧入することにより、回転機の性能を低下させることなく電機子のバランス取りができる構造とするものである。

2.回転電機電機子製造方法特公昭60−37696)
この公知技術は、シャフトを整流子の内径部に一体成形することにより、整流子の機械的強度の向上等を図るものである。

3.結合軸の製造方法(特公昭59−38861)
この公知技術は、シャフトに設けられた外径基礎円より外周方向に突きでた帯状爪を整流子の内周面に食い込ませることにより、結合部のトルク強度を高くするものである。

概要

製造時における整流子固定作業時の初期破壊及びその後の経時クリープ破壊を低減でき、かつ整流子の成形作業性がよく、かつ整流子とシャフトの間の同軸精度を向上できる電動機及び整流子を提供する。

電動機の回転子は、界磁極5aを備えた固定子5の内側に図示しない軸受で回転可能に支持されるシャフト4と、シャフト4の中間に固定された磁気鉄心6と、磁気鉄心6の外周付近に配置され導体部1の溝1aに加熱溶着等の方法で電気的に接続された複数のコイル7と、シャフト4に圧入固定された整流子3とを有する。整流子3は、樹脂2で一体成形された複数の導体部1が外周に円筒状に配置された構造で、整流子3の樹脂2の内周面はテーパ形状であり中間部2aの径φbが最小で端部に近いほど径が大きくなっている。

目的

本発明の目的は、製造時における整流子固定作業時の初期的破壊及びその後の経時クリープ破壊を低減でき、かつ整流子の成形作業性がよく、かつ整流子とシャフトの間の同軸精度を向上できる電動機及び整流子を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

界磁極を備えた固定子と、前記固定子の内側に回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトに固定される磁気鉄心と、前記磁気鉄心の外周に配置される複数のコイルと、前記シャフトに固定され前記コイルと電気的に接続された複数の導体部が外周に設けられた整流子とを備えた回転子を有する電動機において、前記整流子は樹脂で構成されその内周面内径が中間部において最小で両端に向かって大きくなるテーパ形状を有し、かつ前記シャフトは該整流子の内周面に圧入固定されることを特徴とする電動機。

請求項2

請求項1記載の電動機において、前記シャフトは該シャフトと整流子とを剛固に固定する固定手段を有することを特徴とする電動機。

請求項3

請求項2記載の電動機において、前記固定手段は前記シャフト外表面より外側に突き出た複数の爪であることを特徴とする電動機。

請求項4

請求項3記載の電動機において、前記複数の爪の先端を結んだ円は、前記整流子の中間部の内径よりも大きい外径を有することを特徴とする電動機。

請求項5

固定子の内側に回転可能に支持されたシャフトに固定され、磁気鉄心の外周に配置された複数のコイルと電気的に接続された複数の導体部を外周に備えた電動機の回転子の整流子において、前記整流子は樹脂で構成され、かつ前記シャフトが挿入される前記整流子の樹脂の内周面は、その内径が中間部において最小であり両端に向かって大きくなるテーパ形状を有することを特徴とする整流子。

技術分野

0001

本発明は、電動機の回転子整流子係り、特に整流子をシャフトに固定する構造に特徴を有する電動機及びその整流子に関する。

背景技術

0002

従来、電動機の回転子の整流子をシャフトに固定する構造に関する公知技術として、以下のものがある。

0003

1.回転機電機子(特開昭63−95837)
この公知技術は、整流子の内径部に金属製のブッシュ一体成形し、ブッシュの内径を必要精度で加工してブッシュをシャフトに圧入することにより、回転機の性能を低下させることなく電機子のバランス取りができる構造とするものである。

0004

2.回転電機電機子製造方法特公昭60−37696)
この公知技術は、シャフトを整流子の内径部に一体成形することにより、整流子の機械的強度の向上等を図るものである。

0005

3.結合軸の製造方法(特公昭59−38861)
この公知技術は、シャフトに設けられた外径基礎円より外周方向に突きでた帯状爪を整流子の内周面に食い込ませることにより、結合部のトルク強度を高くするものである。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら上記公知技術には以下の問題点が存在する。すなわち、公知技術1は、金属のブッシュをシャフトに圧入するために双方ともに高い精度が要求されコスト高となる。また圧入時に導体部とブッシュの間の樹脂に過大な内圧がかかり樹脂が製造時に初期的に破壊する恐れがありこれが基となって使用時に経時クリープ破壊する恐れがある。さらに樹脂がクリープ破壊すると遠心力で導体が樹脂から剥がれて整流子そのものが破壊する恐れがある。また、公知技術2は、整流子のインサート一体成形の作業が煩雑であり、非効率的である。さらに、公知技術3は、整流子挿入時に整流子が帯状爪に片よって食い込む恐れがあり整流子と該シャフトとの間の同軸精度が悪くなる。

0007

本発明の目的は、製造時における整流子固定作業時の初期的破壊及びその後の経時クリープ破壊を低減でき、かつ整流子の成形作業性がよく、かつ整流子とシャフトの間の同軸精度を向上できる電動機及び整流子を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明は、界磁極を備えた固定子と、前記固定子の内側に回転可能に支持されるシャフトと、前記シャフトに固定される磁気鉄心と、前記磁気鉄心の外周に配置される複数のコイルと、前記シャフトに固定され前記コイルと電気的に接続された複数の導体部が外周に設けられた整流子とを備えた回転子を有する電動機において、前記整流子は樹脂で構成されその内周面は内径が中間部において最小で両端に向かって大きくなるテーパ形状を有し、かつ前記シャフトは該整流子の内周面に圧入固定される。

0009

好ましくは、前記シャフトは該シャフトと整流子とを剛固に固定する固定手段を有する。

0010

また好ましくは、前記固定手段は前記シャフト外表面より外側に突き出た複数の爪であり、該複数の爪を前記整流子の樹脂の内周面に食い込ませ前記シャフトと該整流子とを固定する。

0011

さらに好ましくは、前記複数の爪の先端を結んだ円は、前記整流子の中間部の内径よりも大きい外径を有する。

0012

また、上記目的を達成するために、本発明は、固定子の内側に回転可能に支持されたシャフトに固定され、磁気鉄心の外周に配置された複数のコイルと電気的に接続された複数の導体部を外周に備えた電動機の回転子の整流子において、前記整流子は樹脂で構成され、かつ前記シャフトが挿入される前記整流子の樹脂の内周面は、その内径が中間部において最小であり両端に向かって大きくなるテーパ形状を有する。

0013

以上のように構成した本発明においては、樹脂で構成された整流子の内周面がテーパ形状を有し、これをガイドとして該内周面にシャフトが圧入固定されることにより、最小内径である中間部に内圧が集中する。また整流子の成形工程において従来のようにシャフトやブッシュをインサートする必要がない。さらに整流子とシャフトとの間の平行性が保たれる。また最小内径の中間部近傍のみで整流子が支持されることにより、加工精度が比較的低くても圧入し固定される。

0014

また、固定手段により前記シャフトと前記整流子とをさらに剛固に固定する。さらに該固定手段の例としては該シャフト外表面より外側に突き出た複数の爪とする構成があり、これを前記整流子の樹脂の内周面に食い込ませることにより剛固に固定する。また前記複数の爪の先端を結んだ円の外径が該整流子の中間部の内径よりも大きいことにより、前記中間部近傍の内周面に対してのみ該複数の爪を食い込ませる。したがって内圧がかかる点が中間部近傍の複数の爪の先端に限定される。

0015

以下、本発明の実施例を図1図6により説明する。本発明の第1の実施例を図1図3により説明する。本実施例の電動機の回転子の構造を図1に示す。図1は本実施例の回転子の断面図である。

0016

図1において、電動機の回転子は、界磁極5aを備えた固定子5の内側に図示しない軸受で回転可能に支持されるシャフト4と、シャフト4の中間に固定された磁気鉄心6と、磁気鉄心6の外周付近に配置され導体部1の溝1aに加熱溶着等の方法で電気的に接続された複数のコイル7と、シャフト4に圧入固定された整流子3とを有する。

0017

整流子3の構造を図2及び図3に示す。図2は整流子3の正面図、図3図2のA−A断面図である。図において整流子3は、例えばガラス繊維補強フェノール樹脂プレス成形した樹脂2で一体成形された複数の導体部1が外周に円筒状に配置された構造となっている。また、整流子3の樹脂2の内周面はテーパ形状であり中間部2aの径φbが最小で端部に近いほど径が大きくなっている。製造時には整流子3はP方向からシャフト4に挿入されテーパ形状にならって圧入固定されるので、樹脂2には最小内径φbである中間部2aのみに集中して内圧がかかる。

0018

寸法の一例を示すと、例えば樹脂2の外径d2=29mm、シャフト4の外径d4=12mmに対し、中間部2a突起部分の高さ△r=25/1000mm=25μm程度である。

0019

本実施例によれば、整流子3とシャフト4の固定において、中間部2aに内圧が集中し全体として樹脂2にかかる内圧を軽減することができる。したがって樹脂2の初期破壊が発生したとしても中間部2aのみにとどまり、初期破壊に由来する経時クリープ破壊を全体として軽減することができる。また整流子3の成形工程において、シャフトあるいはブッシュをインサートする必要がなく成形工程を簡素化できる。さらに整流子3挿入時にテーパ形状がガイドとなって圧入固定されるので整流子3とシャフト4との間の平行性が保たれ同軸精度が良い。

0020

本発明の第2の実施例を図4図6により説明する。第1の実施例と共通の部品については共通の番号で示す。本実施例のシャフトの断面構造図4に示す。シャフト14は、整流子3を固定するための帯状爪14aを有する。この帯状爪14aの先端を結んだ円の径φa、整流子3の内周面の中間部2aの最小内径φb、シャフト14の外径基礎円の径φcの間にはφa>φb>φcの関係がある。すなわち、中間部2aの径は外径基礎円よりは大きく帯状爪先端径よりは小さい。

0021

上記構成のシャフト14を、帯状爪14aを整流子3の樹脂2内周面の中間部2aに食い込ませて固定する。この詳細を図5及び図6に示す。図5はシャフトと整流子の固定部の拡大図、図6図5のB−B断面図である。この圧入時においては第1の実施例と同様にテーパ形状がガイドとなるので、帯状爪14aを有していてもシャフト14との間の平行性が保たれ同軸精度は低下しない。

0022

本実施例によれば、第1の実施例と同様の効果に加え、帯状爪の先端円の径φa>中間部2aの最小内径φb>シャフト14の外径基礎円の径φcであるので、内圧がかかる点は中間部2a付近の帯状爪14aの先端のみに限定され、第1の実施例よりさらに樹脂2にかかる内圧を軽減することができる。

発明の効果

0023

本発明によれば、整流子とシャフトの固定作業工程において最小内径の中間部に内圧が集中し全体として樹脂にかかる内圧を軽減するので、初期破壊したとしても最小内径部のみにとどまる。したがって樹脂が全面的に経時クリープ破壊する恐れを低減することができる。また整流子の成形工程においてシャフトもしくはブッシュをインサートする必要がないので、成形工程を簡素化できる。さらにテーパ形状にならってシャフトが圧入されるので、整流子とシャフトとの間の平行性が保たれ同軸精度が良い。また最小内径の中間部近傍のみで整流子が支持されるので加工精度が比較的低くても圧入固定が可能でありコストダウンが図れる。また、固定手段によりシャフトと整流子とをさらに剛固に固定することができる。さらにシャフト外表面より外側に突き出た複数の爪を内周面に食い込ませるので、剛固に固定することができる。また複数の爪の先端を結んだ円の外径が整流子の内径より大きいので、中間部近傍の内周面に対してのみ複数の爪を食い込ませることができる。さらに、内圧がかかる点が中間部近傍の複数の爪の先端に限定されるので、全体として樹脂にかかる内圧をさらに軽減できる。

図面の簡単な説明

0024

図1本発明の第1の実施例の電動機の回転子の断面図である。
図2本発明の第1の実施例の電動機の回転子の整流子の正面図である。
図3電動機の回転子の断面図である。
図4本発明の第2の実施例のシャフトの断面図である。
図5シャフトと整流子の固定部の拡大図である。
図6シャフトと整流子の固定部の断面図である。

--

0025

1導体部
2樹脂
2a 中間部
3整流子
4シャフト
5固定子
5a界磁極
6磁気鉄心
7コイル
14 シャフト
14a帯状爪
φa 帯状爪の先端を結んだ円の径
φb 整流子の内周面の最小内径
φc シャフトの外径基礎円の径

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