JP2008125256A - 整流子の製造方法及び整流子 - Google Patents

Abstract

【課題】整流子素材端面でのバリの発生を好適に抑制することが可能な整流子の製造方法を提供すること。
【解決手段】「溶融樹脂充填工程」において、略円筒状に形成された整流子素材２０の軸方向両端側に第１及び第２の金型２１，２２を装着し整流子素材２０の内側に溶融樹脂Ｍを充填する際、整流子素材２０の内側に充填される溶融樹脂Ｍの一部を整流子素材２０の軸方向一端側の第１の端面１２ｃ上における径方向内側に導出し、第１の端面１２ｃにおける径方向内側の部分を覆う端面被覆部２３を形成する。そして、「整流子片形成工程」において、溶融樹脂Ｍの固化後に、切削加工により整流子素材２０を分割する際、整流子素材２０を端面被覆部２３とともに軸方向他端側から切削加工する。
【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂からなる略円筒状の絶縁体と、その絶縁体の外周に周方向に複数配設される整流子片とを備えた整流子の製造方法及び整流子に関する。

従来、このような整流子の製造方法としては、略円筒状に形成されその両端に型が装着された導電性の整流子素材の内側に溶融樹脂を充填し、該溶融樹脂の固化後に、切削加工により整流子素材を周方向に分割して整流子片を形成する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１７０７２号公報

ところで、上記のような製造方法では、整流子素材の内側に溶融樹脂を充填する際に整流子素材の外側に樹脂が漏れないよう、整流子素材の端面に型が密着するようになっている。そのため、切削加工時においては整流子素材の端面全部が露出しており、例えば単なる略円筒状の部材と同様に、例えば回転させた刃具を軸方向に移動させて行う切削加工により整流子素材（整流子片）の端部の径方向内側（切削終端部分）でバリが発生し易かった。このバリの発生は、切削加工における刃具や整流子に摺接するブラシの寿命を低下させたり、整流子片同士を短絡させたりする等の不具合を生じさせる原因となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、整流子素材端面でのバリの発生を好適に抑制することが可能な整流子の製造方法及び整流子を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、略円筒状に形成された導電性の整流子素材の軸方向両端側に型を装着し、前記整流子素材の内側に溶融樹脂を充填する溶融樹脂充填工程と、前記溶融樹脂の固化後に、切削加工により前記整流子素材の外周に軸方向に延びる切削溝を周方向に複数形成し前記整流子素材を分割して整流子片を形成する整流子片形成工程とを備えた整流子の製造方法であって、前記溶融樹脂充填工程では、前記整流子素材の内側に充填する前記溶融樹脂の一部を前記整流子素材の軸方向一端側の第１の端面上における径方向内側に導出し、前記整流子素材の第１の端面における径方向内側の部分を覆う端面被覆部を形成し、前記整流子片形成工程では、前記整流子素材を前記端面被覆部とともに前記整流子素材の軸方向他端側から切削加工する。

同発明によれば、溶融樹脂充填工程にて、整流子素材の内側に充填される溶融樹脂の一部が整流子素材の軸方向一端側の第１の端面上における径方向内側に導出され、整流子素材の第１の端面における径方向内側の部分を覆う端面被覆部が形成される。そして、整流子片形成工程にて、整流子素材は、端面被覆部が形成された側の反対側である軸方向他端側から切削加工されるため、切削終端部分となる第１の端面における径方向内側でのバリの発生が端面被覆部によって好適に抑制される。なお、端面被覆部は、溶融樹脂充填工程にて溶融樹脂を整流子素材の内側に充填するとともに第１の端面上における径方向内側に導出することによって形成されるため、特に工程数を増加させることはない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の整流子の製造方法において、前記整流子素材の前記第１の端面は、軸方向に直交する平面状に形成され、前記整流子素材の前記第１の端面側に装着される第１の型は、前記整流子素材に装着された状態で前記整流子素材の前記第１の端面における径方向内側の部分に対向する部分に凹設された導出凹部を備え、前記溶融樹脂充填工程では、前記第１の端面と前記導出凹部の内側面とで形成される導出凹部に、前記溶融樹脂の一部を導出する。

同発明によれば、整流子素材の第１の端面側に装着される第１の型に導出凹部が凹設されているため、整流子素材の軸方向一端側の第１の端面を軸方向に直交する平面状に形成したまま端面被覆部を形成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の整流子の製造方法において、前記導出凹部の内側面は、前記第１の型が前記整流子素材に装着された状態で径方向内側ほど前記第１の端面から離間するように設定された。

同発明によれば、導出凹部の内側面は、径方向内側ほど第１の端面から離間するよう設定されるため、第１の型の強度を極力低下させない構成としながら第１の端面において特にバリが発生しやすい径方向内側ほど端面被覆部を厚くすることが可能となり、バリの発生をより好適に抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、略円筒状に形成された絶縁体と、前記絶縁体の外周に設けられ、略円筒状に形成された導電性の整流子素材が周方向に複数設けられた軸方向に延びる切削溝により周方向に分割された形状の複数の整流子片と、を備えた整流子であって、前記絶縁体と一体成形され、前記切削溝の内側面の一部を形成する前記整流子片の周方向端面と面一な被切削面を有して前記整流子片の軸方向一端側の第１の端面における径方向内側の部分を覆う分割被覆部を備えた。

同構成によれば、この整流子は、絶縁体と一体成形され切削溝の内側面の一部を形成する整流子片の周方向端面と面一な被切削面を有して整流子片の軸方向一端側における第１の端面の径方向内側の部分を覆う分割被覆部を備えるものであり、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法によって製造されるものである。よって、バリの発生が好適に抑制され、例えば、このバリの発生に基づき切削加工に用いる刃具や整流子に摺接するブラシの寿命が低下したり、整流子片同士が短絡してしまうといった不具合の発生を低減することができる。

本発明によれば、整流子素材端面でのバリの発生を好適に抑制することが可能な整流子の製造方法及び整流子を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、モータのハウジング１には、回転軸２が回転可能に支持され、その回転軸２には整流子３と巻線４が巻装された電機子コア５とが固定されている。ハウジング１には、電機子コア５と対向するようにマグネット６が固定され、整流子３と押圧接触される給電用ブラシ７が保持されている。

図２に示すように、整流子３は、樹脂からなる略円筒状に形成された絶縁体１１と、その絶縁体１１の外周に配設される複数の整流子片１２とを備える。言い換えると、絶縁体１１は、周方向に複数配設される整流子片１２の径方向内側で該整流子片１２（その間隔）を保持すべく配設されている。なお、本実施の形態の整流子片１２は、絶縁体１１の外周に等角度間隔に８個配設されている。

整流子片１２は、後述する略円筒状に形成された整流子素材２０（図４参照）を、周方向に複数（８個）設けられた軸方向に延びる切削溝２４（図２参照）により所定角度で分割した形状に形成されている。これら整流子片１２において絶縁体１１に固定される側の面（以下、内周面１２ａ（図４参照）という）は、軸方向に平行となっており、該内周面１２ａには、絶縁体１１に埋設される係合凸部１３が凸設されている。そして、図２に示すように、この係合凸部１３が絶縁体１１と係合することで、整流子片１２が絶縁体１１に固定されている。また、各整流子片１２において、その周方向中央部分には、先端に向かうほど周方向幅が小さくなるように軸方向に延出する延出部１２ｂが形成され、その延出部１２ｂの先端には、更に延出するとともに径方向外側に折り返される整流子ライザ１４が形成されている。

ここで、前記絶縁体１１には、図２及び図３に示すように、整流子片１２の前記延出部１２ｂを除く軸方向一端側（図２及び図３中、上側）の端面である第１の端面１２ｃにおける径方向内側の部分を覆う分割被覆部１５が一体成形されている。この分割被覆部１５は、前記切削溝２４の内側面の一部を形成する整流子片１２の周方向端面１２ｄと面一な被切削面１５ａを有する。

また、本実施の形態では、分割被覆部１５は、径方向内側ほど厚く（軸方向に沿った長さが大きく）形成されており、その外側面１５ｂは、絶縁体１１の外周面１１ａと第１の端面１２ｃとに連続する略円弧凹面状に形成されている。なお、本実施の形態の第１の端面１２ｃは、軸方向に直交する平面状に形成されている。

次に、上記のように構成される整流子３の製造方法について説明する。本実施の形態では、整流子３は、「整流子素材形成工程」、「溶融樹脂充填工程」及び「整流子片形成工程」を経て形成される。

まず、「整流子素材形成工程」では、図４に示すように、予め形成した所定の整流子素材用板材（図示略）を丸めることで、略円筒状の整流子素材２０を形成する。この整流子素材２０は、前記８個の整流子片１２を繋いだ形状（切削溝２４に対応する部分を切削除去する前の形状）となっている。なお、本実施の形態では、説明の便宜上、整流子素材２０の状態でも、前記整流子片１２と同一形状のもの（整流子ライザ１４や延出部１２ｂ）を同一の符号を付してその説明を省略する。また、整流子素材２０において前記第１の端面１２ｃに対応する部分（切削除去される前の部分も含む）にも同一の符号を付す。

次に、「溶融樹脂充填工程」では、図４及び図５（ａ）に示すように、略円筒状に形成された整流子素材２０の軸方向両端側に型としての第１及び第２の金型２１，２２を装着し、整流子素材２０の内側に溶融樹脂Ｍ（図５（ａ）参照）を充填する。また、本実施の形態では、その際、整流子素材２０の内側に充填される溶融樹脂Ｍの一部を整流子素材２０の軸方向一端側の第１の端面１２ｃ上における径方向内側に導出し、第１の端面１２ｃにおける径方向内側の部分を覆う端面被覆部２３を形成する。

詳しくは、軸方向において整流子素材２０の整流子ライザ１４が形成されている側に装着される第１の金型２１は、整流子素材２０の外径と略等しい直径を有する円盤状に形成され、その外縁には、前記整流子ライザ１４の基端部１４ａと対応した溝部２１ａが所定角度間隔で複数（８個）形成されている。また、第１の金型２１の外縁において、隣り合う溝部２１ａ間には、軸方向に突出する凸部２１ｂが形成されている。凸部２１ｂは、整流子素材２０の径方向幅と略等しい径方向幅を有する断面略円弧状に形成されるとともに、前記延出部１２ｂに対応して先端に向かうほど周方向幅が小さくなるように形成されている。

また、本実施の形態では、第１の金型２１（凸部２１ｂ）は、整流子素材２０に装着された状態で整流子素材２０の第１の端面１２ｃにおける径方向内側の部分に対向する部分に（軸方向に直交する平面に対して）凹設された導出凹部２１ｃを備えている。詳述すると、導出凹部２１ｃの内側面は、第１の金型２１が整流子素材２０に装着された状態で径方向内側ほど第１の端面１２ｃから離間するように設定されており、本実施の形態では、凸部２１ｂの径方向外側における先端面２１ｄ及び内周面２１ｅに連続する略円弧凸面状に形成されている。よって、図５（ａ）に示すように、第１の金型２１が整流子素材２０に装着されると、導出凹部２１ｃの内側面と整流子素材２０の第１の端面１２ｃの径方向内側の部分とによって隙間が形成されることになる。

また、軸方向において整流子素材２０の整流子ライザ１４が形成されていない側に装着される第２の金型２２（図４参照）は、整流子素材２０の外径と略等しい外径を有する円環状に形成され、その中央に溶融樹脂Ｍを整流子素材２０の内側（整流子素材２０、第１及び第２の金型２１，２２で形成される空間内）に注入するための図示しない注入口を有する。

このように形成された第１及び第２の金型２１，２２を整流子素材２０の軸方向両端側にそれぞれ装着する。そして、第２の金型２２の注入口から溶融樹脂Ｍを注入し整流子素材２０の内側に充填する。すると、整流子素材２０の内側に充填された溶融樹脂Ｍの一部が導出凹部２１ｃの内側面と整流子素材２０の第１の端面１２ｃの径方向内側の部分とによって形成された隙間に浸入する。そして、溶融樹脂Ｍが固化すると、図５（ｂ）に示すように、前記絶縁体１１と端面被覆部２３とが一体成形される。なお、本実施の形態では、前述したように、端面被覆部２３の外側面２３ａは、第１の金型２１の導出凹部２１ｃの内側面に応じた略円弧凹面状に形成され、径方向内側ほど厚く（軸方向に沿った長さが大きく）形成される。

次に、「整流子片形成工程」では、切削加工により整流子素材２０の外周に軸方向に延びる切削溝２４を周方向に複数（本実施の形態では８個）形成し整流子素材２０を分割して整流子片１２を形成する。本実施の形態では、その際、整流子素材２０を端面被覆部２３とともに切削加工する。そして、切削加工によるバリの発生を好適に抑制している。

詳しくは、「整流子片形成工程」では、略円筒状の整流子素材２０を径方向に貫通し絶縁体１１まで達するように切削溝２４を形成する。また、「整流子片形成工程」では、軸方向において端面被覆部２３が形成されていない側（図５（ｂ）中、下側）から端面被覆部２３が形成されている側まで回転している刃具２５を軸方向（図５（ｂ）中、切削方向）に移動させて切削溝２４を形成する。即ち、整流子素材２０において端面被覆部２３が形成されている側が切削終端部分となるよう切削加工する。すると、図２に示すように、整流子素材２０の残った部分により切削溝２４により分割された複数（８個）の整流子片１２が形成されるとともに、切削溝２４の内側面の一部を形成する整流子片１２の周方向端面１２ｄと面一な被切削面１５ａを有する分割被覆部１５が形成される。これにより、整流子３の製造が完了する。

次に、上記実施の形態の作用効果を以下に記載する。
（１）「溶融樹脂充填工程」にて、整流子素材２０の内側に充填される溶融樹脂Ｍの一部が整流子素材２０の軸方向一端側の第１の端面１２ｃ上における径方向内側に導出され、整流子素材２０の第１の端面１２ｃにおける径方向内側の部分を覆う端面被覆部２３が形成される。そして、「整流子片形成工程」にて、整流子素材２０は、端面被覆部２３が形成された側の反対側である軸方向他端側から切削加工されるため、切削終端部分となる第１の端面１２ｃにおける径方向内側でのバリの発生が端面被覆部２３によって好適に抑制される。その結果、例えば、このバリの発生に基づき切削加工に用いる刃具２５や整流子３に摺接する給電用ブラシ７の寿命が低下したり、整流子片１２同士が短絡してしまうといった不具合の発生を低減することができる。なお、端面被覆部２３は、「溶融樹脂充填工程」にて溶融樹脂Ｍを整流子素材２０の内側に充填するとともに第１の端面１２ｃ上における径方向内側に導出することによって形成されるため、特に工程数を増加させることはない。

（２）整流子素材２０の第１の端面１２ｃ側に装着される第１の金型２１に導出凹部２１ｃが凹設されているため、整流子素材２０の軸方向一端側の第１の端面１２ｃを軸方向に直交する単純な平面状に形成したまま端面被覆部２３を形成することができる。これにより、例えば整流子素材用板材（図示略）における第１の端面１２ｃと対応した面は、板圧方向に沿った平面でよいため、整流子素材用板材を板材から板厚方向への単純な打ち抜きで容易に形成することができる。

（３）導出凹部２１ｃの内側面は、径方向内側ほど第１の端面１２ｃから離間するよう設定されるため、第１の金型２１の強度を極力低下させない構成としながら第１の端面１２ｃにおいて特にバリが発生しやすい径方向内側ほど端面被覆部２３を厚くすることが可能となり、バリの発生をより好適に抑制することができる。

尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、第１の金型２１の導出凹部２１ｃの内側面は略円弧凸面状に形成されているが、整流子素材２０の内側に充填する溶融樹脂Ｍの一部を整流子素材２０の軸方向一端側の第１の端面１２ｃ上における径方向内側に導出する構成であればよく、例えば、整流子素材２０の軸方向に対して傾斜する平面状の傾斜面としてもよい。また、第１の金型２１の導出凹部２１ｃの内側面は、径方向内側ほど第１の端面１２ｃから離間するように設定されているが、軸方向に平行な面と第１の端面１２ｃに平行な面とを備えた矩形状としてもよい。

・上記実施の形態では、第１の端面１２ｃを軸方向に直交する平面状に形成し、第１の金型２１（凸部２１ｂ）に導出凹部２１ｃを形成することで隙間を形成したが、これに限定されず、例えば、第１の端面１２ｃの径方向内側（切削終端部分）に導出凹部を形成し、第１の金型２１（凸部２１ｂ）の端面を軸方向に直交する平面状に形成してもよい。

・上記実施の形態における整流子素材２０（整流子片１２）の延出部１２ｂは省略してもよい。なお、この場合、第１の金型２１の形状を適宜変更する必要がある。
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）請求項４に記載の整流子において、前記第１の端面は、軸方向に直交する平面状に形成され、前記分割被覆部は、径方向内側ほど厚く形成されたことを特徴とする整流子。同構成によれば、整流子素材を単純な形状とすることができ、更に分割被覆部に対応した第１の型の強度を極力低下させない構成としながら第１の端面において特にバリが発生しやすい径方向内側ほど端面被覆部を厚くすることが可能となり、バリの発生をより好適に抑制することができる。

本実施の形態のモータの要部断面図。 本実施の形態の整流子の斜視図。 本実施の形態の整流子の断面図。 本実施の形態のモータの製造方法を説明するための説明図。 （ａ），（ｂ）本実施の形態のモータの製造方法を説明するための説明図。

符号の説明

３…整流子、１１…絶縁体、１２…整流子片、１２ｃ…第１の端面、１２ｄ…周方向端面、１５…分割被覆部、１５ａ…被切削面、２０…整流子素材、２１…第１の金型（型）、２１ｃ…導出凹部、２３…端面被覆部、２４…切削溝、Ｍ…溶融樹脂。

Claims (4)

1. 略円筒状に形成された導電性の整流子素材の軸方向両端側に型を装着し、前記整流子素材の内側に溶融樹脂を充填する溶融樹脂充填工程と、
   前記溶融樹脂の固化後に、切削加工により前記整流子素材の外周に軸方向に延びる切削溝を周方向に複数形成し前記整流子素材を分割して整流子片を形成する整流子片形成工程と
   を備えた整流子の製造方法であって、
   前記溶融樹脂充填工程では、前記整流子素材の内側に充填する前記溶融樹脂の一部を前記整流子素材の軸方向一端側の第１の端面上における径方向内側に導出し、前記整流子素材の第１の端面における径方向内側の部分を覆う端面被覆部を形成し、
   前記整流子片形成工程では、前記整流子素材を前記端面被覆部とともに前記整流子素材の軸方向他端側から切削加工することを特徴とする整流子の製造方法。
2. 請求項１に記載の整流子の製造方法において、
   前記整流子素材の前記第１の端面は、軸方向に直交する平面状に形成され、
   前記整流子素材の前記第１の端面側に装着される第１の型は、前記整流子素材に装着された状態で前記整流子素材の前記第１の端面における径方向内側の部分に対向する部分に凹設された導出凹部を備え、
   前記溶融樹脂充填工程では、前記第１の端面と前記導出凹部の内側面とで形成される導出凹部に、前記溶融樹脂の一部を導出することを特徴とする整流子の製造方法。
3. 請求項２に記載の整流子の製造方法において、
   前記導出凹部の内側面は、前記第１の型が前記整流子素材に装着された状態で径方向内側ほど前記第１の端面から離間するように設定されたことを特徴とする整流子の製造方法。
4. 略円筒状に形成された絶縁体と、
   前記絶縁体の外周に設けられ、略円筒状に形成された導電性の整流子素材が周方向に複数設けられた軸方向に延びる切削溝により周方向に分割された形状の複数の整流子片と、
   を備えた整流子であって、
   前記絶縁体と一体成形され、前記切削溝の内側面の一部を形成する前記整流子片の周方向端面と面一な被切削面を有して前記整流子片の軸方向一端側の第１の端面における径方向内側の部分を覆う分割被覆部を備えたことを特徴とする整流子。

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