JP2009055707A - 回転電機およびそのブラシの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ブラシ4の軸方向の一端に整流子11の外周面に沿う凹状曲面で形成された摺接面14と、該摺接面14からブラシ4の軸方向の他端に向かって整流子11の外周面から漸次離間する軸方向に対しては凹状曲面で形成されるとともに、整流子11の回転方向側に対しては径方向に凹凸を有さない平滑面で形成された除肉部15とを備えた。 また、焼成された複数個のブラシに対して整流子11の回転方向側に向かって連続的に切削加工して除肉部15を形成する工程を備えた。
【選択図】 図1
Description
また、回転電機の組立後に整流子を回転させて、ブラシの摺接面が整流子の外周面に沿って馴染むように僅かに摩耗させ、ブラシと整流子との摺動状態が安定するようにランニング処理(慣らし)をして、組立直後の回転電機の摺接音の低騒音化を図るものがあった。
一方、傾斜させる角度が大きいブラシの場合、換言すればコンミテータの外周面から比較的大きく離間するような傾斜面の場合には、傾斜が多い分だけブラシの体積が減少して、当該ブラシが組み付けられた回転電機においてはランニング処理の追加を不要にできたり、ランニング処理を比較的短時間とすることができるものの、当該ブラシの摩耗に対する寿命においては比較的短寿命になるといった問題があり、ブラシの摩耗寿命の向上と、ランニング処理時間の短縮化又はランニング処理の不要化とを両立することができないといった問題があった。
また、従来のものは、コンミテータの外周面から軸方向に漸次離間するように軸方向に直線状に傾斜させて設けた傾斜面の、コンミテータの回転方向側には、摺接面の曲面にあわせた凹状曲面を形成する構成であり、傾斜面がコンミテータと対向する面(内径側面)には、径方向外側に向かって回転方向側の中央が窪んだ凹状曲面を有しているため、このような凹状曲面を備えた傾斜面を、重ねて設置した複数個のブラシに対して、コンミテータの回転方向側に向かって連続的に切削加工して形成することは困難で、回転電機の回転軸又は傾斜面と略平行な軸を中心に回転する砥石を、ブラシ1個毎に押し当てて該凹状曲面を切削加工することとなるなど、傾斜面の形成にあたって比較的長い加工時間を要するなど、上記従来形状のブラシを得るためには、ブラシが比較的高価なものになってしまうといった問題があった。
実施の形態1を図1〜図4に基づいて説明する。なお、各図において同一または相当部分には同一符号を付して説明する。図1は、電動パワーステアリング装置用のモータの断面図、図2は、図1のモータのブラシ形状の説明図、図3は、図2のブラシの除肉部と従来のブラシの傾斜面とを比較した説明図である。図4は、図2のブラシの除肉部形成の説明図である。
ブラシ4は、その軸方向の一端に整流子11の外周面に沿う凹状曲面で形成された摺接面14と、摺接面14からブラシ4の軸方向の他端に向かって、整流子11の外周面から漸次離間するような、軸方向に対して凹状曲面で形成された除肉部15とを備えている。
除肉部15は、整流子11の回転方向側に対しては径方向に凹凸を有さない平滑面で形成されている。即ち、除肉部15の凹状曲面は、図1及び図2(c)の除肉部15を示す曲線が、図1及び図2(c)の紙面下方向に紙面と直角に延びて形成されたもので、従来のブラシのように径方向外側に向かって中央が窪んだ凹状曲面を有しておらず、ブラシ4の回転方向側の端面に対して直角に形成された、径方向に凹凸を有さない平滑面で形成されている。
ブラシ4の軸方向の他端側(ピグテール16の側)には、軸方向に対する凹状曲面からなる除肉部15と軸方向で繋がって形成され、整流子11の外周面から軸方向について漸次離間するような、該ブラシ4の成形金型によって形成された面取部17を備えており、一端側の摺接面14から軸方向の他端側に向かって、除肉部15続いて面取部17と繋がって形成されており、これらは共に軸方向の他端側に向かって、整流子11の外周面から漸次離間するように構成されている。
なお、図2に示すように、ブラシ4の軸方向側の両端面の径方向に伸びた角部、及び摺接面14の回転方向側の両端面の軸方向に伸びた角部には、該ブラシ4の成形金型によって形成された0.5(mm)〜1(mm)程度の面取を備えており、該面取はブラシ4の角部の損傷を防止すべく設けられている。該面取は、成形金型によって安価に形成されている。
除肉部15は、軸方向の一端に形成された摺接面14の部分に繋がって形成されており、軸方向の他端の方向に向かって、整流子11の外周面との径方向の隙間寸法が次第に大きくなる(漸次離間する)ような曲面で形成されており、しかも、該曲面が軸方向に対して凹状曲面であるため、摺接面14付近では整流子11の外周面から比較的急激に離間するが、ブラシ4の軸方向の他端付近では比較的緩やかに離間させることができて、ブラシ寿命の長寿命化と、ランニング処理時間の短縮化又はランニング処理の不要化とを両立することができ、摺接面14を、ブラシ4の摩耗に伴って、軸方向の一端から他端に向かって順次摺接させることができて、摺接音を低騒音とすることができる。
なお、前記曲面が、軸方向に対して凸状曲面の場合においては、次に説明する傾斜させる角度が小さい傾斜面18aの場合のように、ランニング処理の追加が必要となったり、ランニング処理に比較的長時間を要するものになり、しかも、該凸状曲面を通常の円形の砥石で形成できないなどの問題を生じるものになってしまう。
ブラシ4は、軸方向に対して凹状曲面であるため、該凹状曲面を砥石で容易に形成することができる。
一方、傾斜させる角度が大きい傾斜面18bの場合、換言すれば傾斜面18bが整流子11の外周面から比較的大きく離間するような場合には、傾斜が多い分だけブラシ摩耗に対するブラシの体積が比較的減少するため、回転電機のランニング処理については、ランニング処理を不要とできたり、ランニング処理を比較的短時間とすることができるものの、ブラシの摩耗寿命においては比較的短寿命のものとなってしまう。
除肉部15と傾斜面18a、18bはともに、摺接面14が摩耗に伴って軸方向の一端側から他端側に向かって順次摺接していく構成のものであるが、従来の傾斜面18a、18bのものでは、ブラシ寿命の長寿命化とランニング処理時間の短縮化又は不要化とを両立することができなかった。
略円錐状の砥石20であるため、加工代を漸増できて加工性が良く、しかも複数個を連続的に加工することができる。
ブラシ4の回転方向側の端面に対して、回転方向側に直角に形成された除肉部15であるので、除肉部15は整流子11の回転方向に対して対称であり、回転方向に対する摺接音の差が生じにくく、両方向に回転する電動パワーステアリング装置用のモータ1に好適な回転電機とすることができる。
段差寸法Sが大きくなると加工代が大きくなるとともに、SとHの比率(S/H)が大きくなるとブラシ4の固定が不十分となり、除肉部15を連続的に形成することが困難となってブラシ4が高価となるとともに、ブラシ寿命も短くなる問題が生じるため、段差寸法Sは径方向寸法Hに対して20%以下に形成することが重要である。また、段差寸法Sは、2(mm)以下とすることが望ましい。
電動パワーステアリング装置は、その省エネルギー性から排気量の大きな車両にも次第に適用されており、モータ1には、ブラシの摺接音等の低騒音化や小型で安価であることなどが求められている。
実施の形態2を図5に基づいて説明する。なお、実施の形態1と同一または相当部分には同一符号を付して説明は省略する。図5は、図2(c)に相当する図面であって、整流子11の回転方向側から見たブラシ4の回転方向側の端面を示す正面図である。
ブラシ4は、整流子11の回転方向側の端面から導出されたピグテール16(図5では、ピグテール16は紙面上方に導出されている。)と、整流子11の外周面に沿う凹状曲面が切削加工によって形成された摺接面14(図5では、破線で示されている。)と、軸方向に対する凹状曲面が該ブラシ4の成形金型によって形成された除肉部15とを備えている。なお、摺接面14、除肉部15及び面取部17の形状は、実施の形態1と同様のものである。
摺接面14は、整流子11の外周面に沿う凹状曲面で形成されるため、これを成形金型で形成した場合は、ブラシ4の内部(径方向外側)に向かって窪んだ凹状曲面が、圧縮成形後の取り出し時に成形金型と干渉してブラシ4を成形金型から容易に取り出せないためであって、該凹状曲面を有さない回転方向(図5の紙面上下方向)側に平滑な面で圧縮成形して、焼成後に、成形金型によって形成された摺接面14の位置に相当する摺接面部の表皮を切削加工によって除去して、整流子11の外周面に沿う凹状曲面からなる摺接面14を形成する。
圧縮成形時に、成形金型の壁面によって材料粉末が引き伸ばされ緻密化してブラシ表面は比較的硬化するため、回転電機の運転初期の摺接音が大きくなることがあったが、摺接面部の表皮が切削加工によって除去されているために、比較的硬度が低く、材料組織も比較的均一な凹状曲面を備えた摺接面14を得ることができて、早期に摺接音を低減することができる。
摺接面14は、成形金型によって形成された摺接面部の表皮を切削加工によって除去して形成されるので、摺接面14が早期に整流子11の外周面に沿って摩耗して、早期に摺接音を低減できて、ランニング処理の不要化又はランニング処理時間を短縮することができる。
実施の形態3を図6に基づいて説明する。なお、実施の形態1又は実施の形態2と同一または相当部分には同一符号を付して説明は省略する。図6は、図2(c)及び図5に相当する図面であって、整流子11の回転方向側から見たブラシ4の回転方向側の端面を示す正面図である。
なお、摺接面14及び除肉部15の形状は、実施の形態1又は実施の形態2のものと同様のものである。
除肉部15に対して突出した摺接面14はピグテール16の側にあって、圧縮成形後に図6の紙面右から左方向(ピグテール16の側)に押圧して取り出すために、摺接面14が成形金型とは干渉せずにブラシ4を取り出せるため、成形金型によって摺接面14及び除肉部15を形成することができる。
なお、この実施の形態においては成形金型によって摺接面14を形成することができるが、摺接面14の凹状曲面に加工代を追加したような凹状の曲面の摺接面部を成形金型によって形成しておいて、焼成後に、成形金型によって形成された前記摺接面部の表皮を切削加工によって除去してブラシ4の摺接面14の凹状曲面を形成しても良い。この場合は、実施の形態2と同様に、摺接面14が早期に整流子11に沿って摩耗して、ランニング処理の不要化又はランニング処理時間を短縮することができる。
Claims (9)
- 回転軸に固定された円筒状の整流子と、該整流子の外周面に摺接するブラシとを備えた回転電機であって、前記ブラシは、前記整流子側の側面に、該ブラシの軸方向の一端に前記整流子の外周面に沿う凹状曲面で形成された摺接面と、該摺接面から前記ブラシの軸方向の他端に向かって、前記整流子の外周面から漸次離間する軸方向に対して凹状曲面で形成された除肉部とを備えており、該除肉部は、前記整流子の回転方向側に対しては径方向に凹凸を有さない平滑面で形成されたブラシであることを特徴とする回転電機。
- ブラシは、摺接面の側の軸方向端面とは反対側の軸方向端面から導出されたピグテールと、整流子の外周面に沿う凹状曲面が該ブラシの成形金型によって形成された摺接面と、軸方向に対する凹状曲面が切削加工によって形成された除肉部とを備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- ブラシは、整流子の回転方向側の端面から導出されたピグテールと、前記整流子の外周面に沿う凹状曲面が切削加工によって形成された摺接面と、軸方向に対する凹状曲面が該ブラシの成形金型によって形成された除肉部とを備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- ブラシは、摺接面の側の軸方向端面から導出されたピグテールと、整流子の外周面に沿う凹状曲面が該ブラシの成形金型によって形成された摺接面と、軸方向に対する凹状曲面が前記成形金型によって形成された除肉部とを備えていることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- ブラシの摺接面の凹状曲面は、該ブラシの成形金型によって形成された摺接面部の表皮を切削加工によって除去して形成されていることを特徴とする請求項2または請求項4記載の回転電機。
- ブラシの軸方向の他端には、軸方向に対する凹状曲面からなる除肉部と軸方向に繋がって形成され、整流子の外周面から軸方向について漸次離間し、該ブラシの成形金型によって形成された面取部を備えていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の回転電機。
- 摺接面の凹状曲面の半径は、整流子の外周面の半径よりも僅かに大きく形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の回転電機。
- 除肉部の一端側と他端側との径方向の段差寸法は、ブラシの径方向寸法に対して20%以下に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項記載の回転電機。
- 回転電機の円筒状の整流子の外周面に摺接するブラシであって、前記整流子側の側面に、該ブラシの軸方向の一端に前記整流子の外周面に沿う凹状曲面で形成された摺接面と、該摺接面から該ブラシの軸方向の他端に向かって前記整流子の外周面から漸次離間する軸方向に対して凹状曲面で形成されるとともに、前記整流子の回転方向側に対しては径方向に凹凸を有さない平滑面で形成された除肉部とを備えたブラシの製造方法であって、該ブラシの成形金型に充填された材料粉末を圧縮成形する工程と、圧縮成形されたものを焼成する工程と、焼成された複数個の前記ブラシに対して前記整流子の回転方向側に向かって連続的に切削加工して前記除肉部を形成する工程とを備えたことを特徴とする回転電機のブラシの製造方法。
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