JP2005102412A - 回転電機の製造方法及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 アッセンブリ組立後のランニング処理時間を短縮、あるいはランニング処理そのものを不要とし、低騒音で回転信頼性の高い回転電機の生産性を向上できると共に生産コストを低減できる回転電機の製造方法及び回転電機を提供する。
【解決手段】 ブラシ３８とスプリング４０とがエンドプレーム２８に組み付けられたサブアッセンブリ状態の際に、モータの整流子の外径と略同じ外径寸法の円柱状の砥石４４が予め複数のブラシ３８間の整流子の本来の組付位置に配置され、砥石４４の周面がブラシ３８に接触させられる。次いで、砥石４４が回転させられて、砥石４４とブラシ３８との間のがたつきがなくなるまでブラシ３８が磨耗させられる。さらに、砥石４４が取り外されると共に、整流子が、砥石４４に替えて上記の本来の組付位置に配置される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転電機の製造方法及び回転電機に係り、特に、整流子に給電するブラシを含んで構成される回転電機の製造方法及び回転電機に関する。

自動車の電動パワーステアリング装置等の駆動源として回転電機が適用されている。回転電機（直流モータ等）には、ブラシを備えたものがある。このようなブラシを備えた回転電機では、ブラシが整流子の周面と対向して圧接した状態で組み付けられており、アッセンブリ組立後に整流子を回転させてブラシの摺動面を僅かに磨耗させ、ブラシと整流子との摺動状態が安定するように調整される（いわゆるランニング処理）。

しかしながら、ランニング処理を施すには長時間要するため、回転電機の生産性の低下や生産コスト上昇の要因となる。特に、上記の電動パワーステアリング装置に適用される回転電機に対しては、上記調整後の回転騒音を抑えるためにその処理時間をより一層長く必要とし、生産性の低下や生産コストの上昇が著しかった。

このようなランニング処理を施す時間を短縮する発明として、予め整流子の周面をなじみ用ブラシで摺動して、整流子の周面をカーボン皮膜で覆う発明があり、下記特許文献１に開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、整流子の周面をなじみ用ブラシで摺動することで整流子の周面のカエリ等を除去したり、整流子の周面をカーボン皮膜で覆うことでその周面で火花が発生することを抑制するものであり、アッセンブリ組立後のブラシ（なじみ用ブラシに替えて組み付けられた装着用ブラシ）の組付け精度が悪い場合にはその影響を受けてしまう。このため、駆動時には、ブラシと整流子との摺動状態が安定せず、回転騒音を十分には抑えられないという欠点があった。
特開２００３−１３４７４６号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、アッセンブリ組立後のランニング処理時間を短縮、あるいはランニング処理そのものを不要とし、低騒音で回転信頼性の高い回転電機の生産性を向上できると共に生産コストを低減できる回転電機の製造方法及び回転電機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る回転電機の製造方法は、整流子と、前記整流子の周方向に沿ってその周面と対向し前記整流子に圧接した状態で配置された複数のブラシと、を備えた回転電機の製造方法において、円柱状とされ前記整流子の外径と略同じ外径寸法の研磨部材を、予め前記複数のブラシ間の前記整流子の本来の組付位置に配置して、前記研磨部材の周面を前記ブラシに接触させる第１工程と、前記研磨部材を回転させて前記ブラシを所定量磨耗させる第２工程と、前記研磨部材を取り外すと共に、前記研磨部材に替えて前記整流子を前記本来の組付位置に配置して、前記整流子の周面を前記ブラシに接触させる第３工程と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明に係る回転電機の製造方法によれば、第１工程では、円柱状とされ、かつ、整流子の外径と略同じ外径寸法とされた研磨部材が予め複数のブラシ間の整流子の本来の組付位置に配置され、研磨部材の周面がブラシに接触させられる。

次いで、第２工程に移り、この第２工程では、研磨部材が回転させられてブラシが所定量磨耗させられる。

第２工程が終了すると第３工程に移り、この第３工程では、研磨部材が取り外されると共に、整流子が、研磨部材に替えて上記の本来の組付位置に配置される。この場合において、整流子の周面がブラシに接触させられる。

このように、整流子の外径と略同じ外径寸法の研磨部材でブラシが磨耗されるので、ブラシは、ランニング処理が施された場合と同程度に磨耗される。従って、低騒音で回転信頼性の高い回転電機を製造できる。

このようにして回転電機を製造すると、アッセンブリ組立時点で既にブラシの摺動面がある程度磨耗されているため、アッセンブリ組立後のランニング処理時間が短縮される、あるいはランニング処理そのものが不要となる。従って、回転電機の生産性を向上できる。

また、このように、ランニング処理時間が短縮される、あるいはランニング処理が不要となるため、回転電機の生産コストを低減できる。

請求項２に記載の発明に係る回転電機の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記研磨部材は、砥石とされた、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る回転電機の製造方法によれば、ブラシは、砥石によって磨耗される。ここで、砥石の粗さがブラシの硬度に応じて適宜選択されることで、アッセンブリ組立後の回転電機駆動時の摺動抵抗（ブラシと整流子との間で生じる抵抗）が小さい最適な研磨面（ブラシの摺動面）を得ることができる。

請求項３に記載の発明に係る回転電機の製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記研磨部材は、円柱状とされたロールと、前記ロールの周面に巻き付けられたサンドペーパと、を有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る回転電機の製造方法によれば、サンドペーパが円柱状のロールの周面に巻き付けられているので、研磨部材が砥石とされた構成に替えて、ロールの周面に巻き付けられたサンドペーパによってブラシが磨耗される構成でもよい。ここで、ロールの周面に巻き付けられたサンドペーパによってブラシが磨耗される構成では、サンドペーパの粗さがブラシの硬度に応じて適宜選択されることでアッセンブリ組立後の回転電機駆動時の摺動抵抗（ブラシと整流子との間で生じる抵抗）が小さい最適な研磨面（ブラシの摺動面）を得ることができる。

請求項４に記載の発明に係る回転電機は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の回転電機の製造方法によって製造されている。

請求項４に記載の発明に係る回転電機によれば、整流子の外径と略同じ外径寸法の研磨部材でブラシが磨耗されているので、ブラシは、ランニング処理が施された場合と同程度に磨耗されている。従って、低騒音で駆動できると共に、回転信頼性を高くできる。

また、アッセンブリ組立時点で既にブラシの摺動面がある程度磨耗されているため、アッセンブリ組立後のランニング処理時間が短縮される、あるいはランニング処理そのものが不要となる。従って、回転電機を製造する際には、回転電機１つあたりの製造時間が短縮されるので、回転電機の生産性を向上できる。

また、このように、ランニング処理時間が短縮される、あるいはランニング処理が不要となるため、回転電機を製造する際には、回転電機１つあたりの生産コストを低減できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１には、本実施の形態に係る回転電機としてのモータ１０の全体構成が断面図にて示されている。

モータ１０のハウジング１８には、ヨーク１２が固定されている。ヨーク１２は、モータ１０の軸線方向一端部が絞り加工されたの円筒形に形成されており、このヨーク１２の底部１４には、軸受１６が配置されている。一方、モータ１０の軸線方向他端部には、軸受２０が設けられている。

軸受２０は、モータ１０の軸線方向と直交する方向において、ハウジング１８の中央部分に配置されている。この軸受２０とヨーク１２の軸受１６とによって電機子２２の軸２４が支持され、電機子２２がヨーク１２内に収容されている。電機子２２に対向するヨーク１２の内周壁には、マグネット２６が固着されている。

電機子２２と軸受２０との間には、エンドフレーム２８が配置されている。このエンドフレーム２８は、薄肉の合成樹脂から形成され、軸受２０の側方に位置してハウジング１８に固定されている。

エンドフレーム２８には、電機子２２の整流子２３の周面２３Ａに沿って、複数（本実施の形態では、４個）のブラシホルダ３４が一体に設けられている（図３を参照）。これらのブラシホルダ３４は、金属製とされており、電機子２２（さらに言えば、電機子２２の整流子２３）の軸方向に直交する方向を長手方向として前部（整流子２３側の端部）が開口した箱状に形成されている（図２を参照）。

各ブラシホルダ３４の内部には、このブラシホルダ３４の長手方向（すなわち、電機子２２の整流子２３の周面２３Ａに対して接近及び離間する方向であると共に、整流子２３の半径方向）に沿って摺動可能にカーボン製ブラシ３８が、スプリング４０と共に収容されている。ブラシ３８は角柱状に形成されており、その側面とブラシホルダ３４との間には、僅かなクリアランスが設定されている。また、ブラシ３８の前端面は、整流子２３の周面２３Ａを摺動する摺動面３９とされており、整流子２３の周面２３Ａに密着するように円弧面状に形成されている。

一方、スプリング４０は、ブラシ３８を常にブラシホルダ３４から突出する方向へ付勢している。これにより、ブラシ３８は、電機子２２の整流子２３（更に言えば、整流子２３の周面２３Ａ）に圧接されている。また、ブラシ３８からは、連結用ピッグテール４２が引き出されており、ピッグテール４２の先端部は、給電用の接続線に接続されている。

なお、上述のブラシ３８の摺動面３９を所定量磨耗させる場合、図２に示されるように、モータ１０のサブアッセンブリ組付状態で、円柱状とされ、かつ、整流子１２の外径と略同じ外径寸法とされた研磨部材としての砥石４４を整流子２３の本来の組付位置に配置し、この砥石４４をその軸線回りに回転させて上記のブラシ３８の摺動面３９を磨耗させることができる（図２は、ブラシ３８の摺動面３９の一部が砥石４４に接触した状態を示している。）。

以下に、本発明の実施の形態の作用について説明する。

モータ１０のアッセンブリ組立直後では、モータ１０に組み付けられた部品の単品精度によるばらつきや、これらの部品の組付精度のばらつき、またさらに、ブラシ３８とブラシホルダ３４とのがたつき等により、図３に示されるように、各ブラシ３８の摺動面３９の全てが整流子２３の軸心を中心とした真円の周上に位置することにはならず、整流子２３の周面２３Ａと各ブラシ３８の摺動面３９との接触が不安定になり、騒音や異音の悪化、特性が安定しない等の問題が生じる。

そこで、図２に示されるように、モータ１０のアッセンブリ組付前であって、ブラシ３８とスプリング４０とがエンドフレーム２８に組み付けられたサブアッセンブリ状態の際に、以下のような処理を行う。

まず、スプリング４０による付勢力に抗した外力を各ブラシ３８の摺動面３９に付加し、各ブラシ３８をスプリング４０による付勢方向とは反対側へ移動させる。すなわち、４個のブラシ３８の間（さらに言えば、4個のブラシ３８の摺動面３９の間）に設けられた整流子２３の本来の組付位置のスペースが押し広げられる。次いで、円柱状とされ、かつ、整流子１２の外径と略同じ外径寸法とされた砥石４４がこの押し広げられたスペースに配置され、この状態で上記の外力の付加が解除されると、砥石４４の周面がブラシ３８に接触させられる。なお、この状態では、砥石４４と各ブラシ３８との間に、がたつきが残っている（以上、第１工程）。

次いで、砥石４４の周面がブラシ３８に接触させられた状態で、砥石４４がその軸回りに回転手段（図２では、この回転手段のシャフト４６のみ図示）によって所定時間（ここでは、整流子２３と各ブラシ３８との間のがたつきがなくなる程度の時間）回転させられて、ブラシ３８が所定量磨耗させられる（以上、第２工程）。

次いで、ブラシ３８の摺動面３９に上記の外力が再度付加されて、整流子２３の本来の組付位置のスペースが再び押し広げられる。このスペースが押し広げられた状態で、砥石４４が取り外される。またさらに、これと共に、整流子２３が、砥石４４に替えて上記の本来の組付位置に配置される。この場合において、整流子２３の周面２３Ａがブラシ３８（ブラシ３８の摺動面３９）に接触させられる（以上、第３工程）。

以上述べたような各処理を各ブラシ３８の摺動面３９に施すと、図３のような断面では、各ブラシ３８の摺動面３９が整流子２３の軸心を中心とした真円の周上に位置することになる。このため、各ブラシ３８の摺動面３９は、整流子２３の周面２３Ａに、がたつくことなくぴたりと接触する。

このように、整流子２３の外径と略同じ外径寸法の砥石４４でブラシ３８が磨耗されるので、ブラシ３８は、ランニング処理が施された場合と同程度に磨耗される。従って、低騒音で回転信頼性の高いモータ１０を製造できる。

このようにしてモータ１０を製造すると、アッセンブリ組立時点で既にブラシ３８の摺動面３９がある程度磨耗されているため、アッセンブリ組立後のランニング処理時間が短縮される、あるいはランニング処理そのものが不要となる。従って、モータ１０の生産性を向上できる。

また、このように、ランニング処理時間が短縮される、あるいはランニング処理が不要となるため、モータ１０の生産コストを低減できる。

また、上述したように、ブラシ３８（ブラシ３８の摺動面３９）は、砥石４４によって磨耗されるが、砥石４４の粗さがブラシ３８の硬度に応じて適宜選択されることで、アッセンブリ組立後のモータ１０駆動時の摺動抵抗（ブラシ３８と整流子２３との間で生じる抵抗）が小さい最適な研磨面（ブラシ３８の摺動面３９）を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態では、研磨部材として砥石４４を使用したが、これに替えて、円柱状のロールの周面に巻き付けられたサンドペーパによってブラシ３８が磨耗される構成でもよい。ロールの周面に巻き付けられたサンドペーパによってブラシ３８が磨耗される構成の場合でも、サンドペーパの粗さがブラシ３８の硬度に応じて適宜選択されることでアッセンブリ組立後のモータ１０駆動時の摺動抵抗（ブラシ３８と整流子２３との間で生じる抵抗）が小さい最適な研磨面（ブラシ３８の摺動面３９）を得ることができる。

本発明の実施の形態に係るモータの全体構成を示す断面図である。 ブラシを砥石で研磨している状態を示す断面図である。 ブラシとモータの整流子との位置関係を、整流子の軸方向から見た断面図である。

符号の説明

１０・・モータ（回転電機）、２３・・整流子、２３Ａ・・周面（整流子の周面）、３８・・ブラシ、４４・・砥石（研磨部材、砥石）

Claims (4)

1. 整流子と、前記整流子の周方向に沿ってその周面と対向し前記整流子に圧接した状態で配置された複数のブラシと、を備えた回転電機の製造方法において、
   円柱状とされ前記整流子の外径と略同じ外径寸法の研磨部材を、予め前記複数のブラシ間の前記整流子の本来の組付位置に配置して、前記研磨部材の周面を前記ブラシに接触させる第１工程と、
   前記研磨部材を回転させて前記ブラシを所定量磨耗させる第２工程と、
   前記研磨部材を取り外すと共に、前記研磨部材に替えて前記整流子を前記本来の組付位置に配置して、前記整流子の周面を前記ブラシに接触させる第３工程と、
   を備えたことを特徴とする回転電機の製造方法。
2. 前記研磨部材は、砥石とされた、ことを特徴とする請求項１記載の回転電機の製造方法。
3. 前記研磨部材は、
   円柱状とされたロールと、
   前記ロールの周面に巻き付けられたサンドペーパと、
   を有する、ことを特徴とする請求項１記載の回転電機の製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の回転電機の製造方法によって製造された回転電機。

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