JP3645426B2 - 整流子の成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、整流子の成形方法に関するものであり、より詳しくは、補強繊維の配向方向を調整することにより、耐久性を向上させた整流子の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用電化製品などには、各種のモータが使用されている。上記モータのうち、整流子モータは例えば図６に示すものがある。
【０００３】
上記整流子モータ１は、図示しないフレームに固定されたステータ２と、このステータ２内に回転自在に配置されたロータ３とから構成されている。
【０００４】
そして、ステータ２は、ステータコア４と、ステータコア４の一方の端面に装着された端子台５と、ステータコア４の他方の端面に装着された固定台６と、端子台５及び固定台６の間に跨がって巻回された一対のステータコイル７とを備えている。
【０００５】
ロータ３は、ロータ軸８と、ロータ軸８に固定されロータコイル９を巻回したロータ鉄芯１０と、ロータ軸８の一端に固定された整流子１１とを備えている。
【０００６】
上記整流子１１は、図７に示すように、筒状の整流子本体１２の外周面に、軸方向へ延びる複数の銅製の整流子片１３を、筒状の整流子本体１２の円周方向に沿って等間隔に植設した構成を備えている。そして、整流子１１の表面には、ステータ２側に設けたカーボンブラシ１４が弾接されていて、整流子片１３を介してロータコイル９へ電流を流すようになっている。
【０００７】
上記整流子片１３は、図８に示すように、その表面を含む摺接部１５と、筒状の整流子本体１２を構成する樹脂内に埋め込まれる係止部１６とからなり、この係止部１６はくびれ部１７を有するとともに両側に膨出した頭部１８を有しており、このくびれ部１７および頭部１８によって整流子片１３が整流子本体１２から抜けてしまうことが防止されている。
【０００８】
また、筒状の整流子本体１２の外周面の各整流子片１３間の位置には、軸方向へ延びる分離溝１９がそれぞれ形成されている。
【０００９】
さらに、必要に応じて、筒状の整流子本体１２を構成する樹脂の内周部には、ロータ軸８に圧入させる際の変形を阻止し整流子１１を真円に保持させるための金属製のスリーブ２０が設けられる。
【００１０】
上記整流子１１は、従来、以下のようにして製造されている。
【００１１】
即ち、図９に示す金属製のスリーブ２０と、図１０に示すように、摺接部１５を形成する筒部２１とこの筒部２１の内周面に形成した係止部１６とを設けた整流子シェル２２とを下型２３の内部に同心状に配置し、樹脂を注入するゲート２４を有する上型２５を図９に示すように取付ける。そして、金型２６内に形成された成形空間２７へゲート２４から樹脂２８を射出して、整流子本体１２を成形する。樹脂２８の硬化後、成形用型２６から成形品を取り出す。
この射出成形により、整流子シェル２２の係止部１６が筒状の整流子本体１２に埋設され、整流子シェル２２が整流子本体１２に強固に固定される。
【００１２】
そして、成形品における環状部２１の摺接部１５と摺接部１５との間の連結部２１Ａ（図１０参照）をアンダーカットするとともに分離溝１９を形成することにより各整流子片１３が形成され、成形品が整流子１１となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の整流子には、以下のような問題があった。
【００１４】
即ち、上記整流子１１は、図１１に示すように、各整流子片１３の係止部１６の頭部１８間における整流子本体１２の部分１２Ａがくびれた状態となっている。このため、ロータ３の回転によってカーボンブラシ１４が整流子片１３の摺接部１５を摺動していくと、この摺接部１５に周方向の力が加わり、この力によって上記のくびれた部分１２Ａに応力集中が生じて、クラック３１が発生してしまう虞があった。
【００１５】
そこで、整流子１１の耐久性を向上するために、樹脂２８に、ガラス繊維などの補強繊維３２を混入させるなどの対策が取られているが、上記の整流子１１の成形方法だと、各整流子片１３の係止部１６の頭部１８間が狭くなっていることにより、図１１の矢印Ｐで示す方向から係止部１６間へ注入されていかずに、図９に示すように、係止部１６間の上端１６ａや下端１６ｂから樹脂が注入されていく状態となる。
【００１６】
このため、ガラス繊維などの補強繊維３２は、整流子１１の軸方向（図１１において紙面と垂直する方向）へ向けて配向されてしまうため、上記の部分については、補強繊維３２による補強効果が十分に得られないという問題があった。
【００１７】
本発明は、上述の実情に鑑み、補強繊維の配向方向を調整することにより、耐久性を向上させた整流子の成形方法を提供することを目的とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ブラシが摺接する複数の摺接部を形成する筒部と、この筒部内に設けられ内方に突出して整流子本体に埋設されるとともにくびれが形成された係止部とを有する整流子シェルを射出成形用の成形金型内にセットし、あるいは、前記摺接部と係止部とを有する複数の整流子片を、前記整流子シェルと同様な形状となるように射出成形用の成形金型内に環状にセットし、
前記筒部の一方の開口を臨む位置に樹脂を注入するゲートを配置し、このゲートから補強繊維を混入した樹脂を前記筒部内や環状内へ注入して前記整流子本体を成形することにより前記係止部を整流子本体に埋設させる整流子の成形方法において、
少なくとも、前記ゲート側に対向する係止部と係止部との間を塞いで、この間から軸方向に沿って樹脂が注入されるのを防止したことを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明は、ブラシが摺接する複数の摺接部を形成する筒部と、この筒部内に設けられ内方に突出して整流子本体に埋設されるとともにくびれが形成された係止部とを有する整流子シェルを射出成形用の成形金型内にセットし、あるいは、前記摺接部と係止部とを有する複数の整流子片を、前記整流子シェルと同様な形状となるように射出成形用の成形金型内に環状にセットし、
成形金型内に配置したゲートから補強繊維を混入した樹脂を前記筒部内や環状内へ注入して前記整流子本体を成形することにより前記係止部を整流子本体に埋設させる整流子の成形方法において、
前記ゲートを、前記整流子片体の中に配置したことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明は、前記成形金型内の筒体または整流子シェルの中に、整流子片の長さより短いスリーブを配置し、このスリーブの外側に樹脂を注入することを特徴とする。
【００２２】
請求項４の発明は、ブラシが摺接する複数の摺接部を形成する筒部と、この筒部内に設けられ内方に突出して整流子本体に埋設されるとともにくびれが形成された係止部とを有する整流子シェルを射出成形用の成形金型内にセットし、あるいは、前記摺接部と係止部とを有する複数の整流子片を、前記整流子シェルと同様な形状となるように射出成形用の成形金型内に環状にセットし、
成形金型に配置したゲートから補強繊維を混入した樹脂を前記筒部内や環状内へ注入して前記整流子本体を成形することにより前記係止部を整流子本体に埋設させる整流子の成形方法において、
前記成形金型内の筒体または整流子シェルの中に、ゲート側から反ゲート側へ進むに従い外周面の径寸法が大きくなる円錐台状をしたスリーブを配置し、このスリーブの外側に樹脂を注入することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る整流子の成形方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１において、４０は下金型４１と上金型５１とを有する射出成形用金型である。この下金型４１には、整流子シェル２２を配置する円形状の凹部４２が形成され、この凹部４２の底部の周端部には、各整流子片１３の係止部１６間の下端１６ｂを閉塞する閉塞部４３が環状に形成されている。
【００２４】
また、下金型４１の凹部４２の中央部には、整流子シェル２２と同心状にスリーブ２０を取り付ける柱状突起４４が形成されている。この柱状突起４４の下部の周囲には環状溝４５が形成されている。なお、整流子シェル２２およびスリーブ２０は従来のものと全く同一なのでその説明は省略する。
【００２５】
上金型５１には、下金型４１に配置した整流子シェル２２やスリーブ２０の上半分が入る円形状の凹部５２が形成され、この凹部５２の上面の周端部には、各整流子片１３の係止部１６間の上端１６ａを閉塞する閉塞部５３が環状に形成されている。
【００２６】
また、上金型５１の凹部５２の上面の中央部には樹脂２８を射出するゲート５４が形成され、このゲート５４を囲む凹部５２の上面には樹脂２８を流し込み易くするための環状溝５５が形成されている。
【００２７】
いま、ゲート５４からガラス繊維などの補強繊維３２を混入させた樹脂２８を射出すると、この樹脂２８は、整流子片１３の係止部１６間の上端１６ａが閉塞部５３によって閉塞されていることにより、図８に示すスリーブ２０の外周面と整流子片１３の頭部１８との間に形成される空間Ｓの上端から下方へ流入していく。この空間Ｓに流入した樹脂２８は、係止部１６の頭部１８間から図２に示すように矢印Ｑ方向へ流入していき、係止部１６のくびれ部１７間に充填されていく。
【００２８】
また、上記空間Ｓから環状溝５４まで達した樹脂２８は、整流子片１３の係止部１６間の下端１６ｂが閉塞部４３によって閉塞されていることにより、その下端１６ｂから係止部１６のくびれ部１７間へ流入することができず、このため、そのくびれ部１７間へ充填する樹脂２８は矢印Ｑ方向から充填が行われることになる。
【００２９】
この矢印Ｑ方向への樹脂２８の流入により、整流子本体１２のくびれ部分６０に、ガラス繊維などの補強繊維３２が整流子本体１２の半径方向に沿って延びた状態に配向される。
【００３０】
そして、樹脂２８の硬化後、成形用金型４０から成形品を取り出し、従来と同様にして、筒部２１の摺接部１５と摺接部１５との間の連結部２１Ａをアンダーカットすることにより整流子１１が形成される。
【００３１】
この第１実施形態では、整流子片１３の係止部１６間の上下端１６ａ，１６ｂを閉塞部５３，４３によって閉塞しているが、係止部１６間の上端１６ａを閉塞するだけでも補強繊維３２を整流子本体１２の半径方向に沿って延びた状態に配向させることができる。
【００３２】
このように、補強繊維３２の配向方向が整流子本体１２の半径方向に向いていると、補強繊維３２は、ロータ３の回転によって整流子片１３に加わる周方向の力に対して補強効果を有効に発揮し得るようになり、整流子本体１２のくびれ部６０の強度が向上する。これにより、くびれ部６０のクラック３１の発生を防止することができ、耐久性が向上した整流子１１を成形することができる。
［第２実施形態］
図３は、第２実施形態を示したものである。この第２実施形態では、上金型５１のゲート６１を整流子シェル２２内の上下方向の中間位置に設け、スリーブ６２の長さを整流子シェル２２の長さの１／２以下にするとともに、下金型４１の柱状突起６３の高さをその上端やスリーブ６２がゲート６１に干渉しないように低くしたものである。
【００３３】
このように、ゲート６１を整流子シェル２２内の上下方向の中間位置に設けたので、整流子片１３の係止部１６間の上下端１６ａ，１６ｂを閉塞部５３，４３によって閉塞しなくとも、樹脂２８を係止部１６間へ半径方向（矢印Ｑ方向）から充填していくことができ、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３４】
第１，第２実施形態では、いずれも整流子シェル２２を金型４０内に配置して射出成形を行っているが、予め作成した複数の整流子片１３を金型４０内に、図８に示すように、等間隔毎に配置して射出成形してもよいことは勿論である。
［第３実施形態］
図４は、第３実施形態を示したものである。この第３実施形態では、第１実施形態のスリーブ２０の外周面に、ゲート５４側から反ゲート５４側へ進むに従い径寸法が大きくなるテーパ６５を形成して、スリーブ２０の全体形状を円錐台状としている。
【００３５】
このように、スリーブ２０の外周面にテーパ６５を形成することにより、スリーブ２０の外周面に沿って流れる樹脂２８に半径方向の流動成分が生じることとなり、樹脂２８は半径方向から係止部１６のくびれ部１７へ向かうようになることから、図２に示すように、補強繊維３２の配向方向を半径方向とすることができるようになる。
【００３６】
このように、くびれ部１７において補強繊維３２が半径方向に配向されると、補強繊維３２の向きが遠心力の向きと平行になるので、遠心力などに対して高い強度向上効果が得られ、例えば、高速・高入力のような大きな遠心力が働く時や、高温時などに整流子片１３が浮き上がるのが防止され、よって整流子１１の寿命が低下するのが防止される。
【００３７】
なお、スリーブ２０のテーパ６５をゲート５４側から反ゲート５４側へ進むに従い径寸法が大きくなるようにすることにより、スリーブ２２と整流子シェル２２との間の間隔はゲート５４側が広く反ゲート５４側が狭くなって、ゲート５４から離れるほど樹脂２８の流動抵抗が大きくなるので、この流動抵抗によって係止部１６の上下端１６ａ，１６ｂを閉塞部４３，５３によって閉塞しなくとも、係止部１６のくびれ部１７へ半径方向から樹脂２８を流動させることができるようになる。
［第４実施形態］
図５は、第４実施形態を示したものである。この第４実施形態では、第２実施形態のスリーブ６２の外周面に、ゲート５４側から反ゲート５４側へ進むに従い径寸法が大きくなるテーパ６６を形成して、スリーブ６２の全体形状を円錐台状としている。
【００３８】
このように、スリーブ６２の外周面にテーパ６６を形成することにより、スリーブ６２の外周面に沿って流れる樹脂２８に半径方向の流動成分が生じることとなり、樹脂２８は半径方向から係止部１６のくびれ部１７へ向うようになることから、図２に示すように、補強繊維３２の配向方向を半径方向とすることができるようになる。
【００３９】
このように、くびれ部１７において補強繊維３２が半径方向に配向されると、補強繊維３２の向きが遠心力の向きと平行になるので、遠心力などに対して高い強度向上効果が得られ、例えば、高速・高入力のような大きな遠心力が働く時や、高温時などに整流子片１３が浮き上がるのが防止され、よって整流子１１の寿命が低下するのが防止される。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および２の発明によれば、補強繊維の配向方向が整流子の半径方向に向くので、耐久性を向上させた整流子を成形することができる。
【００４２】
請求項３の発明によれば、スリーブがゲートに干渉することなく、整流子を成形することができる。
【００４３】
請求項４の発明によれば、補強繊維の配向方向が整流子の半径方向に向くので、耐久性を向上させた整流子を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の概略側方断面図である。
【図２】整流子の各整流子片間部分の拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態の概略側方断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態の概略側方断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態の概略側方断面図である。
【図６】整流子モータの概略側方断面図である。
【図７】整流子の一部破断した側面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。
【図９】従来の整流子を製造する方法を示す概略側方断面図である。
【図１０】図９の整流子形成部材の平面図である。
【図１１】図９の方法により製造された整流子の各整流子片間部分の拡大図である。
【符号の説明】
１６ 係止部
１６ａ 上端
１６ｂ 下端
２０ スリーブ
２２ 整流子シェル
２４ ゲート
２８ 樹脂
４０ 射出用成形金型
４３ 閉塞部
５３ 閉塞部
６２ スリーブ
６５ テーパ
６６ テーパ

Claims (4)

1. ブラシが摺接する複数の摺接部を形成する筒部と、この筒部内に設けられ内方に突出して整流子本体に埋設されるとともにくびれが形成された係止部とを有する整流子シェルを射出成形用の成形金型内にセットし、あるいは、前記摺接部と係止部とを有する複数の整流子片を、前記整流子シェルと同様な形状となるように射出成形用の成形金型内に環状にセットし、
   前記筒部の一方の開口を臨む位置に樹脂を注入するゲートを配置し、このゲートから補強繊維を混入した樹脂を前記筒部内や環状内へ注入して前記整流子本体を成形することにより前記係止部を整流子本体に埋設させる整流子の成形方法において、
   少なくとも、前記ゲート側に対向する係止部と係止部との間を塞いで、この間から軸方向に沿って樹脂が注入されるのを防止したことを特徴とする整流子の成形方法。
2. ブラシが摺接する複数の摺接部を形成する筒部と、この筒部内に設けられ内方に突出して整流子本体に埋設されるとともにくびれが形成された係止部とを有する整流子シェルを射出成形用の成形金型内にセットし、あるいは、前記摺接部と係止部とを有する複数の整流子片を、前記整流子シェルと同様な形状となるように射出成形用の成形金型内に環状にセットし、
   成形金型内に配置したゲートから補強繊維を混入した樹脂を前記筒部内や環状内へ注入して前記整流子本体を成形することにより前記係止部を整流子本体に埋設させる整流子の成形方法において、
   前記ゲートを、前記整流子片体の中に配置したことを特徴とする整流子の成形方法。
3. 前記成形金型内の筒体または整流子シェルの中に、整流子片の長さより短いスリーブを配置し、このスリーブの外側に樹脂を注入することを特徴とする請求項２の整流子の成形方法。
4. ブラシが摺接する複数の摺接部を形成する筒部と、この筒部内に設けられ内方に突出して整流子本体に埋設されるとともにくびれが形成された係止部とを有する整流子シェルを射出成形用の成形金型内にセットし、あるいは、前記摺接部と係止部とを有する複数の整流子片を、前記整流子シェルと同様な形状となるように射出成形用の成形金型内に環状にセットし、
   成形金型に配置したゲートから補強繊維を混入した樹脂を前記筒部内や環状内へ注入して前記整流子本体を成形することにより前記係止部を整流子本体に埋設させる整流子の成形方法において、
   前記成形金型内の筒体または整流子シェルの中に、ゲート側から反ゲート側へ進むに従い外周面の径寸法が大きくなる円錐台状をしたスリーブを配置し、このスリーブの外側に樹脂を注入することを特徴とする整流子の成形方法。

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