JP4044778B2 - モータ組付方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石界磁モータの組付方法に関し、特に、ネオジウム系等の希土類磁石を用いたモータに適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、フェライト磁石を界磁石として用いたモータでは、ステータ側に未着磁の磁石材料を配し、ステータとアーマチュアと組み付けた後に界磁石の着磁を行っている。図4は、フェライト磁石を用いた従来のモータの組付工程を示す説明図である。図4に示すように、従来のモータでは、まず回転軸に固着されたアーマチュアにスラスト位置決め用のエンド側ワッシャを取り付け、リアブラケットと組み付ける。アーマチュアには、回転軸に固定されコイルが巻装されたアーマチュアコアとコンミテータが設けられ、リアブラケットには、コンミテータと摺接するブラシ装置が設けられている。
【0003】
次に、これらをステータに組み込む。ステータには未着磁状態の界磁石材料が取り付けられている。その後、ステータのフロント側に、フロント側のスラスト受けであるスラストサポータやワッシャを取り付け、フロントブラケットを組み付ける。そして、全体をセットボルトにて固定し、外観上完成品となった状態で着磁機にかけ、界磁石の着磁を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一方、高付加価値の二輪車用等では、モータ小型化の要請から、界磁石にネオジウム系やサマリウム系等の希土類磁石を用い、その高出力密度化を図ったスタータモータが登場している。この場合、希土類磁石は従来のフェライト磁石に比してエネルギ積が大きいため、その着磁に必要な磁化力も大きく、フェライト磁石より高い電圧(約2倍)での着磁が必要となる。しかしながら、着磁電圧が大きくなると、図4のような手順でモータの組み付けを行うと、コンミテータ表面にスパーク痕と呼ばれる傷が発生するという問題があった。
【0005】
ここで、前述のように完成品状態で着磁を行うと、ブラシとコンミテータが接触し、ブラシを介してアーマチュアコイルの短絡経路が形成された状態で着磁が行われることになる。このため、着磁時に急激な磁束変化が生じると、短絡コイル内に起電力が発生し、ブラシとコンミテータセグメント間の接触抵抗により、両者の接触面にてスパークが発生する。スパーク痕は、このブラシ−セグメント間のスパークによって生ずると考えられ、フェライト磁石では着磁電圧が低く磁束変化もさほど大きくないため、スパーク発生も抑えられこのような問題は生じなかったと考えられる。
【0006】
この場合、希土類磁石において、スパーク痕を防止すべくフェライト磁石と同等程度に電圧を下げると、界磁石をフル着磁できず必要な磁束が得られない。また、フェライト磁石と同等程度の電圧にて複数回着磁を行うステップ着磁でもフル着磁状態とはならない。スパーク痕が存在すると、出力特性にバラツキが生じるおそれがある他、ブラシの摩耗やノイズ発生などの問題があり、希土類磁石をフル着磁でき、しかもスパーク痕が生じない方策が求められていた。
【0007】
本発明の目的は、希土類磁石を用いたモータにおいて、スパーク痕を発生させることなく界磁石をフル着磁できるモータ組付方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のモータ組付方法は、希土類永久磁石を内周面に固着した円筒状のステータと、回転軸に固着されコイルが巻装されたアーマチュアコアとコンミテータとを備え前記ステータ内に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記ステータの一端側に取り付けられるフロントブラケットと、前記ステータのフロントブラケットとは反対端側に取り付けられ前記コンミテータと摺接するブラシを備えるリアブラケットとを有してなるモータの組付方法であって、前記ステータに前記アーマチュア及び前記フロントブラケットを組み付ける一方、前記ステータの前記リアブラケット取付位置に前記アーマチュアを支持するブラケット治具を取り付け、前記コンミテータが前記ブラシに接触しない状態で前記永久磁石を着磁し、前記永久磁石の着磁後に、前記リアブラケットを前記ステータに取り付けることを特徴とする。
【0009】
本発明にあっては、ブラシ装置を備えたリアブラケットを取り付ける以前に永久磁石の着磁を行うので、着磁中にブラシを介してアーマチュアコイルの短絡経路が形成されることがない。このため、高電圧にて着磁を行い、着磁時に急激な磁束変化が生じても、コイル内の起電力によってコンミテータセグメント表面にスパークが発生することがない。従って、コンミテータにスパーク痕が残ることがなく、モータの出力特性の安定化やブラシ摩耗の抑制、ノイズ低減などが図られ、製品品質の向上を図ることが可能となる。また、スパーク痕の発生を憂慮することなく高電圧にて永久磁石の着磁を行うことができ、希土類磁石を安定的にフル着磁することが可能となる。
【0010】
前記モータ組付方法において、前記永久磁石の着磁の際に、前記ステータの前記リアブラケット取付位置に前記アーマチュアを支持するブラケット治具を取り付けるようにしても良い。このブラケット治具により、着磁中のアーマチュアが軸支されると共に、着磁中に発生するスラスト力によってアーマチュアがステータから飛び出すことを防止できる。ブラケット治具としては、例えば、リアブラケットのハウジングと同形状でブラシ装置が内蔵されていないものや、着磁設備に設けた挟み込み治具などを用いることができる。
【0011】
また、前記モータ組付方法おいて、前記モータが自動二輪車のスタータ用のモータであっても良い。
【0012】
【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。図1は、本発明による組付方法にて組み付けが行われるモータの概要を示す説明図である。図1に示すように、モータ1は、ステータ2内にアーマチュア3を回転自在に配設した永久磁石界磁の直流モータであり、自動二輪車のスタータモータとして使用される。ステータ2の両端には、フロントブラケット4とリアブラケット5が取り付けられている。ステータ2とフロントブラケット4及びリアブラケット5は、セットボルト6によって締結される。
【0013】
ステータ2は、円筒状のヨーク11と、ヨーク11の内周面に固着された複数個の界磁用永久磁石12と、永久磁石12の内周面を被覆するように取り付けられたマグネットカバー13とから構成されている。永久磁石12には、ネオジウム系の希土類磁石が使用され、高磁束密度の界磁を形成している。
【0014】
アーマチュア3は、回転軸14と、回転軸14にそれぞれ固着されたアーマチュアコア15とコンミテータ16とから構成されている。アーマチュアコア15は、軸方向に延びる複数のスロットを有しており、スロットにはコイル17が巻装されている。コンミテータ16は、アーマチュアコア15の端部に配設され、複数のセグメント18を有している。各セグメント18にはコイル17の一端が接続されている。
【0015】
フロントブラケット4は、アルミダイカスト製のハウジング19と、ハウジング19内に取り付けられたベアリング21、ガスケット22とを備えた構成となっている。ベアリング21には回転軸14が挿通され、アーマチュア3の図中左端側を回転自在に支持する。ハウジング19の内壁19aと回転軸14のフランジ部14aとの間には、スラストサポータ23とワッシャ24が挟装される。スラストサポータ23は内壁19a、ワッシャ24はフランジ部14aとそれぞれ当接し、アーマチュア3のスラスト方向の力を受けるようになっている。
【0016】
リアブラケット5は、アルミダイカスト製のハウジング25と、ハウジング25内に取り付けられたベアリング26、ブラシホルダ27及びブラシ28とを備えた構成となっている。ベアリング26には回転軸14が挿通され、アーマチュア3の図中右端側を回転自在に支持する。ハウジング25の内壁25aとコンミテータ16の端面との間には、エンドワッシャ29が挟装される。このエンドワッシャ29によりアマチュア3のスラスト方向の位置決めが為される。
【0017】
ブラシ28はブラシホルダ27内に保持され、コンミテータ16の表面に摺接している。ブラシ28は、スプリングによりコンミテータ16方向に向けて付勢されており、セグメント18の表面に接触している。ブラシホルダ27には、給電用の端子31が接続され、図示しないバッテリから適宜電力が供給される。
【0018】
このような構成からなるモータ1は次のような手順にて組み付けられる。図2は、本発明の一実施の形態であるモータの組付工程を示す説明図である。図2に示すように、ここではまず回転軸に固着されたアーマチュア3にスラストサポータ23とワッシャ24を取り付け、フロントブラケット4と組み付ける。そして、これらをステータ2に組み込み、セットボルト6をフロントブラケット4側から挿入する。
【0019】
ここで、従来のモータ組付工程では、さらにリアブラケット5を組み付け、その後、永久磁石12の着磁を行っていた。これに対し、本発明によるモータ組付方法では、ブラシ28を有さないフロントブラケット4を組み付けた段階で着磁を行う。この際、ステータ2の一端側には、ブラケット治具7が取り付けられる。ブラケット治具7は、着磁中にアーマチュア3に発生するスラスト力を受け、その飛び出しを防止する。
【0020】
図3は、着磁工程に先立って、ステータ2の一端にブラケット治具7を取り付ける様子を示す説明図である。図3に示すように、ブラケット治具7はハウジング25とほぼ同様の形状となっており、ステータ2の端部にセットボルト6にて固定されるが、ブラシ装置は内蔵されていない。すなわち、ブラケット治具7内には、ブラシホルダ27やブラシ28、端子31などは設けられていない。ブラケット治具7の端部にはベアリング32が設けられており、回転軸14を回転自在に支持できるようになっている。そして、ブラケット治具7をステータ2に取り付けると、コンミテータ16はブラケット治具7内に他の部材とは無接触の状態で回転自在に収容される。
【0021】
本発明のモータ組付方法では、ブラケット治具7を取り付けた状態で未着磁状態にある永久磁石12の着磁を行う。この際、コンミテータ16は無接触状態となっており、コンミテータ16とブラシ28は接触せず、アーマチュアコイルにブラシを介して短絡経路が形成されることがない。このため、高電圧にて着磁を行い、着磁時に急激な磁束変化が生じても、コイル内の起電力によってコンミテータセグメント表面にスパークが発生することがない。従って、コンミテータ16にスパーク痕が残ることがなく、モータの出力特性の安定化やブラシ摩耗の抑制、ノイズ低減などが図られ、スタータの品質の向上を図ることが可能となる。また、スパーク痕の発生を憂慮することなく高電圧にて永久磁石12の着磁を行うことができ、希土類磁石を安定的にフル着磁することが可能となる。
【0022】
このようにして希土類の永久磁石12を十分に着磁した後、ブラケット治具7を取り外す。そして、エンドワッシャ29をアーマチュア3の回転軸14に外挿し、リアブラケット5をステータ2に組み付ける。なお、エンドワッシャ29は、ブラケット治具7を取り付ける際に装着しておいても良い。リアブラケット5には前述のようにブラシ28等が取り付けられており、これをセットボルト6にて固定することにより、図1のようなモータ1が完成する。
【0023】
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言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態は、本発明を自動二輪車のスタータモータに適用した例を示したが、他の車載モータやロボット等の産業用機械やパソコン等のIT機器用のモータなどにも適用可能である。また、前述の実施の形態では、永久磁石12にネオジウム系の希土類磁石を用いた例を示したが、サマリウムコバルト系など他の希土類磁石を用いても良い。さらに、ブラケット治具としてハウジング25と同形状でブラシ装置が内蔵されていないものを示したが、着磁設備にブラケット治具を設けアーマチュア3を挟み込むなどして支持するようにしても良い。
【0024】
【発明の効果】
本発明のモータ組付方法によれば、ステータにアーマチュアとフロントブラケットを組み付けた状態で希土類永久磁石を着磁し、永久磁石の着磁後に、ブラシを有するリアブラケットをステータに取り付けるようにしたので、着磁中にブラシとコンミテータが接触せず、アーマチュアコイルにブラシを介した短絡経路が形成されることがない。このため、高電圧にて着磁を行い、着磁時に急激な磁束変化が生じても、コイル内の起電力によってコンミテータセグメント表面にスパークが発生することがない。従って、コンミテータにスパーク痕が残ることがなく、モータの出力特性の安定化やブラシ摩耗の抑制、ノイズ低減などが図られ、製品品質の向上を図ることが可能となる。また、スパーク痕の発生を憂慮することなく高電圧にて永久磁石の着磁を行うことができ、希土類磁石を安定的にフル着磁することが可能となる。
【0025】
また、永久磁石の着磁の際に、リアブラケット取付位置にアーマチュアを支持するブラケット治具を取り付けることにより、着磁中のアーマチュアが軸支されると共に、着磁中に発生するスラスト力によってアーマチュアがステータから飛び出すことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による組付方法にて組み付けが行われるモータの概要を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるモータの組付工程を示す説明図である。
【図3】着磁工程に先立って、ステータの一端にブラケット治具を取り付ける様子を示す説明図である。
【図4】フェライト磁石を用いた従来のモータの組付工程を示す説明図である。
【符号の説明】
1 モータ
2 ステータ
3 アーマチュア
4 フロントブラケット
5 リアブラケット
6 セットボルト
7 ブラケット治具
11 ヨーク
12 永久磁石
13 マグネットカバー
14 回転軸
14a フランジ部
15 アーマチュアコア
16 コンミテータ
17 コイル
18 セグメント
19 ハウジング
19a 内壁
21 ベアリング
22 ガスケット
23 スラストサポータ
24 ワッシャ
25 ハウジング
25a 内壁
26 ベアリング
27 ブラシホルダ
28 ブラシ
29 エンドワッシャ
31 端子
32 ベアリング

Claims (2)

  1. 希土類永久磁石を内周面に固着した円筒状のステータと、回転軸に固着されコイルが巻装されたアーマチュアコアとコンミテータとを備え前記ステータ内に回転自在に配置されるアーマチュアと、前記ステータの一端側に取り付けられるフロントブラケットと、前記ステータのフロントブラケットとは反対端側に取り付けられ前記コンミテータと摺接するブラシを備えるリアブラケットとを有してなるモータの組付方法であって、
    前記ステータに前記アーマチュア及び前記フロントブラケットを組み付ける一方、前記ステータの前記リアブラケット取付位置に前記アーマチュアを支持するブラケット治具を取り付け、前記コンミテータが前記ブラシに接触しない状態で前記永久磁石を着磁し、
    前記永久磁石の着磁後に、前記リアブラケットを前記ステータに取り付けることを特徴とするモータ組付方法。
  2. 請求項1記載のモータ組付方法において、前記モータは自動二輪車のスタータ用のモータであることを特徴とするモータ組付方法。
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