JP2004304891A

JP2004304891A - 回転電機の製造方法

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Publication number: JP2004304891A
Application number: JP2003093068A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Osaki; 博志大崎; Tatsuya Murata; 達哉村田; Tetsuya Onouchi; 哲也尾内
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4344527B2

Abstract

【課題】回転電機を構成する回転電機構成部品の塗装品質を向上させることである。
【解決手段】ヨークの表面に静電塗装により塗布された粉体塗料は、高周波誘導加熱装置によりヨークが誘導加熱されることにより、溶融・乾燥される。高周波誘導加熱装置は、所定の間隔を空けて並んで配置された第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとを有しており、ヨークはこれらの加熱コイルの中を一定速度で移動することにより加熱処理される。また、ヨークは、加熱処理の間において、第１の加熱コイルと第２の加熱コイルの間を加熱されずに移動することにより、その温度がを略一定に保たれるとともに各部の温度が均一化されて温度均一化処理が行われる。これにより、ヨークは均一に加熱されて、その表面に形成される塗膜を均一に乾燥させることができる。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性材料により形成されるヨーク等の回転電機構成部材を有する回転電機の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機は磁気エネルギを介して電気エネルギと機械エネルギの相互変換を行う電磁形の電気・機械変換器機であり、このような回転電機は、例えば鋼板等の導電性材料により底付き円筒状に形成されたヨークや、鋼材等により形成されてヨーク内に回転自在に収容されるアマチュアコア等の回転電機構成部材を有している。
【０００３】
これらの回転電機構成部材は、例えば錆の発生防止や外部との電気的な絶縁等のために、その表面に塗装が施される場合があり、この場合、塗装工程によりその表面に塗料が塗布された後、乾燥工程により乾燥されて塗膜が形成されることになる。
【０００４】
従来から、塗装を乾燥させる乾燥工程としては、高周波誘導加熱コイルを用いて回転電機構成部材を誘導加熱して塗膜を乾燥させる方法が知られている。この場合、塗料が塗布された回転電機構成部材は、高周波誘導加熱コイルにより誘導加熱されて所定の時間で乾燥に適した温度にまで一気に誘導加熱されるようになっており、これにより回転電機構成部材自体が加熱して、これに塗布された塗料が乾燥されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０―１４５９８８号公報（第４―５頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような乾燥工程では、回転電機構成部材は誘導加熱により所定の温度に達するまで一気に加熱されるので、各部位に温度差が生じて塗装に乾燥むらが生じることがある。例えば、ヨークにあっては、軸受け部が形成された底壁部など肉厚が厚く複雑な形状となっている部位は十分に加熱されずに塗装の乾燥が不十分な状態となり、これに対して、内周にマグネットが固定される円筒部など肉厚が薄くて形状が単純な部位は必要以上に加熱され、場合によっては塗装が焦げ付く恐れがあった。
【０００７】
本発明の目的は、回転電機を構成する回転電機構成部品の塗装品質を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転電機の製造方法は、導電性材料により形成されるヨーク等の回転電機構成部材を有する回転電機の製造方法であって、前記回転電機構成部材の表面に塗膜を形成する塗装工程と、前記回転電機構成部材を誘導加熱する複数の加熱処理と前記加熱処理の間において前記回転電機構成部材を略一定温度に保って各部の温度を均一化させる少なくとも１回の温度均一化処理とにより、前記回転電機構成部材を所定の温度まで加熱して前記塗膜を乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の回転電機の製造方法は、前記回転電機構成部材を前記ヨークとしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の回転電機の製造方法は、前記塗装工程の前に前記ヨークの内面にマグネットを接着するマグネット接着工程を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の回転電機の製造方法は、前記塗装工程が粉体塗装により行われることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、回転電機構成部材の各部位を均一に加熱することができるので、塗膜を均一に乾燥させて、この回転電機の塗装品質を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態である製造方法により製造されたブラシ付き直流モータの概略を示す断面図であり、図２は図１に示すヨーク組立体の詳細を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、回転電機としてのブラシ付き直流モータ１１はヨーク組立体１２とアマチュア１３を有している。
【００１６】
図２に示すように、ヨーク組立体１２は導電性材料である鋼板により底付き円筒状に形成された継鉄とも呼ばれる回転電機構成部材としてのヨーク１４を有しており、ヨーク１４の内面にはそれぞれセグメント形に形成された一対のマグネット１５，１６が互いに異なる磁極を向かい合わせて固定されている。そして、これらのマグネット１５，１６とヨーク１４とで形成される磁気回路により、ヨーク１４の内部に磁界が形成されるようになっている。また、ヨーク１４の表面には塗装による塗膜１７が形成されており、錆による腐食が防止されるとともに外部と電気的に絶縁されている。そして、ヨーク１４の開口端はフロントブラケット１８により閉塞されている。
【００１７】
一方、電機子とも呼ばれるアマチュア１３は、マグネット１５，１６による磁界中に位置してヨーク１４の内部に収容されており、シャフト２１がヨーク１４の底部１４ａとフロントブラケット１８に形成された貫通孔１８ａとに設けられた自動調心形の軸受２２，２３に支持されることによりヨーク１４の内部で回転自在となっている。このシャフト２１の先端は貫通孔１８ａから外部に突出しており、この先端に図示しない被駆動部材を接続することにより、シャフト２１の出力トルクを被駆動部材に伝達することができる。
【００１８】
アマチュア１３には、それぞれアマチュアコア２４に形成された複数のティース２５に巻装された複数のアマチュアコイル２６が設けられており、これらのアマチュアコイル２６は、ぞれぞれシャフト２１に固定された整流子つまりコミュテータ２７の対応する整流子片２７ａに電気的に接続されている。また、フロントブラケット１８には一対のブラシホルダ２８が設けられており、これらのブラシホルダ２８には、それぞれスプリング３１により整流子片２７ａに付勢された状態で摺接する一対のブラシ３２が組み込まれている。これらのブラシ３２は図示しない接続端子に電気的に接続されており、接続端子に電流を供給すると、それぞれのブラシ３２とコミュテータ２７とを介して整流された電流がアマチュアコイル２６に流れるようになっている。そして、アマチュアコイル２６に電流が流れると、マグネット１５，１６の磁界とによりアマチュアコイル２６に電磁力が生じて、アマチュア１３が回転するようになっている。
【００１９】
このような構成のブラシ付き直流モータ１１は、ヨーク組立体１２を製造するヨーク製造工程と、アマチュア１３を製造するアマチュア製造工程、およびヨーク組立体１２にアマチュア１３を組み付ける組付け工程とを経て製造される。
【００２０】
図３は図２に示すヨーク製造工程を示す工程図であり、このヨーク組立体１２は、前処理工程、マグネット接着工程、塗装工程および乾燥工程を経て製造されるようになっている。以下に、ヨーク組立体１２の製造方法の一例について、図３に示す工程図に沿って詳細に説明する。
【００２１】
まず、前処理工程が行われて、ヨーク１４の表面に付着した防錆油、埃など、塗装の密着性や安定性を損なう付着物が除去される。
【００２２】
次に、前処理されたヨーク１４の内面にマグネット１５，１６を接着するマグネット接着工程が行われる。この場合、マグネット接着工程は、ヨーク１４の表面に塗膜１７を形成する塗装工程より前に行われる。
【００２３】
図４は図３に示すマグネット接着工程で用いられる接着剤塗布機の概略を示す断面図であり、図５は図３に示すマグネット接着工程におけるマグネットの接着状態を示す断面図である。
【００２４】
マグネット接着工程においては、まず、図４に示す接着剤塗布機３３によりヨーク１４の内面に接着剤３４が塗布される。この接着剤塗布機３３はヨーク１４の内面に対向して配置されるノズル３５を有しており、このノズル３５には接着剤ポンプ３６と吐出ギヤポンプ３７とを介して接着剤が供給されるようになっている。ノズル３５は揺動軸３５ａを中心としてヨーク１４の内面に接近・離反する方向に揺動自在となっており、押さえスプリング３８によりヨーク１４の内面に向けて付勢されて自動的にヨーク１４の内面に追従するようになっている。また、ノズル３５には複数の吐出孔３５ｂが設けられており、ノズル３５に供給された接着剤３４はこれらの吐出孔３５ｂからヨーク１４の内面に向けて吐出される。さらに、ノズル３５にはヒータ４１が設けられており、このヒータ４１によりノズル３５内の接着剤３４が所定の温度に加熱されて接着剤３４の粘度が所定の値に保たれるようになっている。
【００２５】
このような接着剤塗布機３３にヨーク１４をセットして各ポンプ３６，３７を作動させると、ノズル３５の吐出孔３５ｂから接着剤３４が吐出されるととともにヨーク１４がノズル３５に対してその軸心を中心として回転して、図４に便宜上ハッチングを付して示す範囲においてヨーク１４の内面に均一に接着剤３４が塗布される。
【００２６】
この接着剤塗布機３３では、接着剤３４を供給するポンプとして吐出ギヤポンプ３７が用いられ、また、ヒータ４１により接着剤３４の粘度を安定させることができるので、吐出孔３５ｂから吐出される接着剤３４の吐出量を０．１ｍｇ単位で調整することができる。また、これに加えて、ノズル３５がヨーク１４の内面に自動的に追従するので、ヨーク１４に塗布される接着剤３４の塗布厚さは均一となり、マグネット１５，１６のヨーク１４に対する接着強度を安定させることができる。
【００２７】
ヨーク１４の内面に接着剤３４が塗布されると、図５に示すようにヨーク１４の内部にマグネット１５，１６が圧入される。このとき、接着剤３４は十分に乾燥していないので、次工程までの間、マグネット１５，１６は保持スプリング４２によりヨーク１４の内面に仮固定される。
【００２８】
次に、マグネット１５，１６が接着されたヨーク１４の表面に塗膜１７を形成する塗装工程が行われる。
【００２９】
図６は図３に示す塗装工程で用いられる粉体塗装機の概略を示す正面図であり、図７は図６に示す粉体塗装機の詳細を示す一部切り欠き断面図である。
【００３０】
この塗装工程は、所謂粉体塗装により行われるようになっており、ヨークの表面には図６、図７に示す静電粉体塗装機４４により、粉体塗料が塗布されて塗膜１７が形成される。
【００３１】
静電粉体塗装機４４は、粉体塗料４３を負の電荷に帯電させるとともにヨーク１４を正の電荷に帯電させて、ヨーク１４の表面に静電気により粉体塗料４３を均一に付着させるものである。
【００３２】
ヨーク１４は、このヨーク１４に正の電荷を帯電させる帯電装置４５とともに搬送治具４６によって搬送されて、正の電荷に帯電された状態でこの静電粉体塗装機４４の架台４７に固定された粉体室４８の内部を通過するようになっている。粉体室４８の下方には、粉体塗料４３を収容する収容皿５１が設けられており、この収容皿５１に収容された粉体塗料４３は図示しない帯電装置により負の電荷に帯電されている。収容皿５１の下方には布５２により収容皿５１と隔離された空気室５３が設けられており、この空気室５３には架台４７に固定された送風装置５４から送風が行われるようになっている。そして、送風装置５４により空気室５３に対する送風が行われると、空気室５３から布５２を介して収容皿５１側に空気が流れて、粉体塗料４３が粉体室４８内に舞い上がるようになっている。また、粉体室４８には、それぞれヨーク１４の移動経路の両脇に位置する一対の吹き付けノズル５５，５６が設けられており、これらの吹き付けノズル５５，５６から吐出される空気により、粉体室４８内に舞い上がった粉体塗料４３がヨーク１４に向けて吹き付けられるようになっている。これにより、正の電荷に帯電されたヨーク１４の表面には負の電荷が帯電された粉体塗料４３が均一に塗布されてヨーク１４の表面に塗膜１７が形成されることになる。このとき、マグネット１５，１６は導電性が低いので、その表面には粉体塗料４３は塗布されない。
【００３３】
この粉体塗料４３としては有機溶剤や水等の触媒を用いずに塗膜形成成分のみが配合されてなる個体の塗料が用いられており、これは、合成樹脂や顔料を中心として必要に応じて硬化剤や添加剤を配合して均一に加熱混練された分散体を冷却後、所定の粒度に微粉砕することにより形成されている。
【００３４】
本実施の形態においては、静電粉体塗装機４４によりヨーク１４に粉体塗料４３を塗布するようにしているが、これに限らず、他の形式の装置による静電粉体塗装や、予め加熱されたヨーク１４を粉体塗料４３の中に浸漬する流動浸漬法により粉体塗料４３を塗布するようにしてもよい。また、粉体塗料４３を用いた塗装に限らず、液体状の塗料を塗布して塗装を行うようにしてもよい。
【００３５】
次に、粉体塗料４３が塗布されたヨーク１４を所定の温度まで加熱して塗膜１７を乾燥させる乾燥工程が行われる。
【００３６】
図８は図３に示す乾燥工程で用いられる高周波誘導加熱装置の詳細を示す説明図であり、図９は図８におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。さらに、図１０は図８に示す高周波誘導加熱装置により加熱されるヨークの温度変化を示す特性線図であり、図１１は図８に示す高周波誘導加熱装置により乾燥される塗膜の状態を示す断面図である。
【００３７】
図８に示すように、高周波誘導加熱装置６１は、所定の間隔を空けて並んで配置された第１の高周波誘導加熱コイル６２（以下、第１の加熱コイル６２とする）と第２の高周波誘導加熱コイル６３（以下、第２の加熱コイル６３とする）とを有している。粉体塗料４３が塗布されたヨーク１４は搬送治具４６に搬送されて、第１の加熱コイル６２の中を約４５秒かけて移動し、次いで約１５秒かけて第１の加熱コイル６２と第２の加熱コイル６３との間を移動し、さらに第２の加熱コイル６３の中を約４５秒かけて移動するようになっている。このとき、ヨーク１４は、その移動速度が常に一定とされるとともに軸心を中心として回転されるようになっている。
【００３８】
これらの加熱コイル６２，６３は、図９に示すように、それぞれ移動するヨーク１４との間隔が略一定となるように巻かれており、図示しない交流電源から所定の電圧、周波数の交流電流が供給されることにより内部に交番する磁界つまり交流磁界を生じるようになっている。したがって、これらの加熱コイル６２，６３の中を移動するヨーク１４には電磁誘導作用による渦電流が発生し、この渦電流とヨーク１４の内部抵抗とにより生じるジュール熱によりヨーク１４は自己発熱することになる。
【００３９】
これにより、ヨーク１４は、図１０に示すように、第１の加熱コイル６２と第２の加熱コイル６３とによる２回の加熱処理が行われて、乾燥に適した温度である約２６０度まで誘導加熱されるようになっている。
【００４０】
ヨーク１４が誘導加熱されると、ヨーク１４の表面に塗布された粉体塗料４３は溶融し、その後乾燥されてヨーク１４の表面に焼き付けられることになる。これにより、ヨーク１４の表面には乾燥された塗膜１７が形成される。このとき、図１１に示すように、ヨーク１４は誘導加熱によりヨーク１４自体が加熱されることになるので、溶融した粉体塗料４３はヨーク１４の表面側から外部に向けて溶融・乾燥されることになる。そのため、塗膜１７はヨーク１４の表面と強く密着することになり、また、溶融した粉体塗料４３内から発生する空気が順次外側に押し出されて、塗膜１７にピンホールなどが発生するのを防止することができる。
【００４１】
また、この乾燥工程では、ヨーク１４が誘導加熱されることにより、マグネット接着工程においてマグネット１５，１６を接着するために塗布された接着剤３４も乾燥されることになる。つまり、この製造方法では、マグネット接着工程は塗装工程の前に行われるので、マグネット接着工程において塗布された接着剤３４は、塗膜１７を乾燥させる乾燥工程において同時に乾燥されて硬化することになる。したがって、この製造方法では、マグネット接着工程の後にマグネット１５，１６を乾燥させるための別の乾燥工程は設けられていない。
【００４２】
このように、このブラシ付き直流モータ１１の製造方法では、マグネット１５，１６を接着する接着剤３４は、塗膜１７を乾燥させる乾燥工程において乾燥されることになるので、別途、接着剤３４を乾燥させる工程を設ける必要が無く、このヨーク組立体１２つまりブラシ付き直流モータ１１の製造工数を低減することができる。
【００４３】
また、この乾燥工程では、第１の加熱コイル６２による加熱処理と第２の加熱コイル６３による加熱処理との間に温度均一化処理が行われるようになっている。この温度均一化処理においては、ヨーク１４は第１の加熱コイル６２から第２の加熱コイル６３に移動する間、これらの加熱コイル６２，６３に加熱されない状態となるので、図１０に示すように、加熱処理の間におけるヨーク１４は第１の加熱コイル６２により加熱処理された後の温度で略一定に保たれる。そして、この間にヨーク１４の各部で熱伝導が進んで、ヨーク１４の各部の温度が均一化される。つまり、第１の加熱コイル６２により誘導加熱されたヨーク１４は、通常、その形状や板圧の相違等を原因として各部で温度差が生じるが、この温度均一化工程を設けたことにより、熱伝導が進んで、その温度差が均一化されるのである。
【００４４】
したがって、第２の加熱コイル６３により加熱処理される際には、ヨーク１４は各部の温度が均一化された状態となっており、第２の加熱コイル６３により加熱処理された後におけるヨーク１４の各部の温度差は減少する。つまり、ヨーク１４は各部位が均一に加熱されることになり、塗膜１７を均一に乾燥させて、このヨーク１４の塗装品質を向上させることができる。
【００４５】
このように、この乾燥工程では、第１の加熱コイル６２による加熱処理と第２の加熱コイル６３による加熱処理の間においてヨーク１４を一定温度に保って各部の温度を均一化させる温度均一化処理を行うようにしたので、ヨーク１４を均一に誘導加熱することができ、これによりヨーク１４の表面に形成された塗膜１７を均一に乾燥させて、ヨーク１４つまりこのブラシ付き直流モータ１１の塗装の品質を向上させることができる。
【００４６】
そして、ヨーク１４に塗膜１７が形成されると、その後必要に応じて冷却されてヨーク組立体１２が完成する。
【００４７】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前記実施の形態においては、ブラシ付き直流モータ１１のヨーク組立体１２の製造に本発明を適用しているが、これに限らず、例えば、アマチュアコア２４の表面にアマチュアコイル２６との絶縁のために塗装を施す場合に本発明を適用したり、直流発電器など他の回転電機のヨーク組立体やアマチュアコアに本発明の製造方法を適用するようにしてもよい。
【００４８】
また、前記実施の形態においては、乾燥工程において２回の加熱処理と１度の温度均一化処理とが行われるようになっているが、これに限らず、複数回の温度均一化処理を行うようにしてもよい。この場合、それぞれの温度均一化処理の前後に加熱処理が行われることになる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、回転電機構成部材の各部位を均一に加熱することができるので、塗膜を均一に乾燥させて、この回転電機の塗装品質を向上させることができる。
【００５０】
また、本発明によれば、マグネットを接着する接着剤は、塗膜を乾燥させる乾燥工程において乾燥されることになるので、別途、接着剤を乾燥させる工程を設ける必要が無く、この回転電機の製造工数を低減することができる。さらに、乾燥工程を２回行う必要がないので、工程間の仕掛かり品を低減させたり乾燥装置を１台として、この回転電機の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である製造方法により製造されたブラシ付き直流モータの概略を示す断面図である。
【図２】図１に示すヨーク組立体の詳細を示す斜視図である。
【図３】図２に示すヨーク製造工程を示す工程図である。
【図４】図３に示すマグネット接着工程で用いられる接着剤塗布機の概略を示す断面図である。
【図５】図３に示すマグネット接着工程におけるマグネットの接着状態を示す断面図である。
【図６】図３に示す粉体塗料塗布工程で用いられる粉体塗装機の概略を示す正面図である。
【図７】図６に示す粉体塗装機の詳細を示す一部切り欠き断面図である。
【図８】図３に示す乾燥工程で用いられる高周波誘導加熱装置の詳細を示す説明図である。
【図９】図８におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１０】図８に示す高周波誘導加熱装置により加熱されるヨークの温度変化を示す特性線図である。
【図１１】図８に示す高周波誘導加熱装置により乾燥される塗膜の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ブラシ付き直流モータ
１２ヨーク組立体
１３アマチュア
１４ヨーク
１４ａ底部
１５，１６マグネット
１７塗膜
１８フロントブラケット
１８ａ貫通孔
２１シャフト
２２，２３軸受
２４アマチュアコア
２５ティース
２６アマチュアコイル
２７コミュテータ
２７ａ整流子片
２８ブラシホルダ
３１スプリング
３２ブラシ
３３接着剤塗布機
３４接着剤
３５ノズル
３５ａ揺動軸
３５ｂ吐出孔
３６接着剤ポンプ
３７吐出ギヤポンプ
３８押さえスプリング
４１ヒータ
４２保持スプリング
４３粉体塗料
４４静電粉体塗装機
４５帯電装置
４６搬送治具
４７架台
４８粉体室
５１収容皿
５２布
５３空気室
５４送風装置
５５，５６吹き付けノズル
６１高周波誘導加熱装置
６２第１の高周波誘導加熱コイル
６３第２の高周波誘導加熱コイル

Claims

導電性材料により形成されるヨーク等の回転電機構成部材を有する回転電機の製造方法であって、
前記回転電機構成部材の表面に塗膜を形成する塗装工程と、
前記回転電機構成部材を誘導加熱する複数の加熱処理と前記加熱処理の間において前記回転電機構成部材を略一定温度に保って各部の温度を均一化させる少なくとも１回の温度均一化処理とにより、前記回転電機構成部材を所定の温度まで加熱して前記塗膜を乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする回転電機の製造方法。
請求項１記載の回転電機の製造方法において、前記回転電機構成部材を前記ヨークとしたことを特徴とする回転電機の製造方法。
請求項２記載の回転電機の製造方法において、前記塗装工程の前に前記ヨークの内面にマグネットを接着するマグネット接着工程を設けたことを特徴とする回転電機の製造方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機の製造方法において、前記塗装工程が粉体塗装により行われることを特徴とする回転電機の製造方法。