KR100973924B1

KR100973924B1 - 회전 전기기계 및 해당 브러시의 제조 방법

Info

Publication number: KR100973924B1
Application number: KR1020080024809A
Authority: KR
Inventors: 오사무 와쿠; 마사후미 오카자키; 마사요시 야마모토; 쿄헤이 야마모토
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2010-08-03
Also published as: KR20090023020A; CN101378211A; JP4496415B2; CN101378211B; JP2009055707A

Abstract

본 발명은 브러시 수명의 장수명화와, 러닝 처리시간의 단축화 또는 불필요화를 양립할 수 있음과 함께, 염가의 브러시를 제공하는 것으로, 이를 해결하기 위한 수단은, 브러시(4)의 축방향의 일단에 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면(14)과, 해당 활주접촉면(14)으로부터 브러시(4)의 축방향의 타단을 향하여 정류자(11)의 외주면으로부터 점차 이간하는 축방향에 대해서는 오목형상 곡면으로 형성됨과 함께, 정류자(11)의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성된 제육부(thinkness reduction portion;15)를 구비하였다.

또한, 소성된 복수개의 브러시에 대해 정류자(11)의 회전 방향측을 향하여 연속적으로 절삭가공하여 제육부(15)를 형성하는 공정을 구비하였다.

모터, 브러시, 정류자, 활주접촉면, 제육부

Description

회전 전기기계 및 해당 브러시의 제조 방법{DYNAMOELECTRIC MACHINE AND METHOD OF MANUFACTURING A BRUSH THEREOF}

본 발명은, 브러시를 구비한 회전 전기기계(dynamoelectric machine) 및 해당 브러시의 제조 방법에 관한 것이다.

브러시와 커뮤테이터(commutator)의 활주접촉음의 저소음화에 관한 종래의 회전 전기기계 및 해당 브러시의 제조 방법에 관한 것으로서, 브러시의 내경측면에, 커뮤테이터의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면과, 해당 활주접촉면이 커뮤테이터의 외주면으로부터 이간하도록 경사한 경사면을 구비한 브러시에 있어서, 해당 경사면을, 활주접촉면의 곡면에 맞춘 오목형상 곡면으로 형성하고, 활주접촉면의 모터축 방향의 활주접촉폭이 개략 일정하게 유지되도록 한 것이 있다. 그리고, 상기 경사면의 오목형상 곡면과 상기 활주접촉면의 오목형상 곡면은, 동일한 곡률로 형성된 것이 있다.

또한, 회전 전기기계의 조립 후에 정류자를 회전시켜서, 브러시의 활주접촉 면이 정류자의 외주면에 따라 어울리도록 약간 마모시켜서, 브러시와 정류자의 활주 상태가 안정되도록 러닝 처리(길들임)를 하여, 조립 직후의 회전 전기기계의 활주접촉음의 저소음화를 도모하는 것이 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2003-259607호 공보(단락 [0004], 도 4)

특허 문헌 2 : 일본 특개2005-102412호 공보(단락 [0002])

종래의 것은, 브러시의 축방향의 일단에 활주접촉면을 마련하여 활주접촉음의 저소음화를 도모한 것이지만, 해당 브러시의 축방향에 대해 마련한 경사면은, 활주접촉면이 커뮤테이터의 외주면으로부터 축방향으로 점차 이간하도록, 축방향에 대해 직선형상으로 경사시켜서 형성하고 있기 때문에, 경사시키는 각도가 작은 브러시인 경우, 환언하면 경사면이 커뮤테이터의 외주면과 평행에 가까운 경우에는, 경사가 적은 분만큼 브러시의 체적이 증가하여, 해당 브러시의 마모에 대한 수명에 관해서는 비교적 장수명으로 할 수 있지만, 해당 브러시가 조립된 회전 전기기계에서는 러닝 처리의 추가가 필요하게 되거나, 러닝 처리에 비교적 장시간을 필요로 하게 된다는 문제가 있다.

한편, 경사시키는 각도가 큰 브러시인 경우, 환언하면 커뮤테이터의 외주면으로부터 비교적 크게 이간하는 경사면인 경우에는, 경사가 많은 분만큼 브러시의 체적이 감소하여, 해당 브러시가 조립된 회전 전기기계에서는 러닝 처리의 추가를 불필요하게 할 수 있거나, 러닝 처리를 비교적 단시간으로 할 수 있는 것이지만, 해당 브러시의 마모에 대한 수명에서는 비교적 단수명이 된다는 문제가 있어, 브러시의 마모 수명의 향상과, 러닝 처리시간의 단축화 또는 러닝 처리의 불필요화를 양립할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 종래의 것은, 커뮤테이터의 외주면으로부터 축방향으로 점차 이간하도록 축방향으로 직선형상으로 경사시켜서 마련한 경사면의, 커뮤테이터의 회전 방향측에는, 활주접촉면의 곡면에 맞춘 오목형상 곡면을 형성한 구성이고, 경사면이 커뮤테이터와 대향하는 면(내경 선면)에는, 지름 방향 외측을 향하여 회전 방향측의 중앙이 오목한 오목형상 곡면을 갖고 있기 때문에, 이와 같은 오목형상 곡면을 구비한 경사면을, 겹쳐서 설치한 복수개의 브러시에 대해, 커뮤테이터의 회전 방향측을 향하여 연속적으로 절삭가공하여 형성하는 것은 곤란하고, 회전 전기기계의 회전축 또는 경사면과 개략 평행한 축을 중심으로 회전하는 지석(grind stone)을, 브러시 1개마다 꽉 눌러서 해당 오목형상 곡면을 절삭가공하는 것으로 되는 등, 경사면의 형성에 있어서 비교적 긴 가공시간을 필요로 하는 등, 상기 종래 형상의 브러시를 얻기 위해서는, 브러시가 비교적 고가의 것으로 된다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 브러시 수명의 장수명화와, 러닝 처리시간의 단축화 또는 러닝 처리의 불필요화를 양립할 수 있음과 함께, 염가의 브러시를 구비한 회전 전기기계 및 해당 브러시의 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 회전 전기기계에서는, 브러시의 축방향의 일단에 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면과, 해당 활주접촉면으로부터 해당 브러시의 축방향의 타단을 향하여 상기 정류자의 외주면으로부터 점차 이간하는 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성됨과 함께, 상기 정류자의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성된 제육부(thickness reduction portion)를 갖는 브러시를 구비한 것이다.

본 발명에 관한 회전 전기기계의 브러시의 제조 방법에서는, 브러시의 축방향의 일단에 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면과, 해당 활주접촉면으로부터 해당 브러시의 축방향의 타단을 향하여 상기 정류자의 외주면으로부터 점차 이간하는 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성됨과 함께, 상기 정류자의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성된 제육부를 구비한 브러시의 제조 방법으로서, 해당 브러시의 성형금형에 충전된 재료 분말을 압축 성형하는 공정과, 압축 성형된 것을 소성하는 공정과, 소성된 복수개의 상기 브러시에 대해 상기 정류자의 회전 방향측을 향하여 연속적으로 절삭가공하여 상기 제육부를 형성하는 공정을 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 브러시 수명의 장수명화와, 러닝 처리시간의 단축화 또는 러닝 처리의 불필요화를 양립할 수 있음과 함께, 염가의 브러시를 구비한 회전 전 기기계 및 그 브러시의 제조 방법을 얻을 수 있다.

(실시의 형태 1)

실시의 형태 1을 도 1 내지 도 4에 의거하여 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명한다. 도 1은 전동 파워 스티어링 장치용의 모터의 단면도, 도 2는 도 1의 모터의 브러시 형상의 설명도, 도 3은 도 2의 브러시의 제육부와 종래의 브러시의 경사면을 비교한 설명도이다. 도 4는 도 2의 브러시의 제육부 형성의 설명도이다.

도 1에서, 회전 전기기계를 이루는 전동 파워 스티어링 장치용의 모터(1)는, 고정자를 이루는 유저 원통형상의 요크(2)와, 요크(2)의 내측에 배설된 회전자를 이루는 아마추어(3)와, 아마추어(3)에 급전하는 브러시(4)와, 요크(2)의 개구부와 감합하고 요크(2)와 고정되는 브래킷(5)과, 아마추어(3)의 회전축(6)의 일단에 고정되고 차량의 스티어링측과 연결하는 보스(7)를 구비하고 있다. 요크(2)의 내주면에는, 영구자석으로 이루어지는 자극(8)이 NS 각 2개 고정되어 있고, 자극(8)의 내측에 공극을 두고 아마추어(3)가 배설되어 있다. 회전축(6)은, 베어링(9 및 10)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 회전축(6)에 고정된 원통형상의 정류자(11)의 외주면에 브러시(4)가 활주접촉하고, 정류자(11)에 접속된 아마추어 코일(12)에 급전된다.

브러시(4)는, 정류자(11)의 주위에 방사형상으로 정부(正負) 각 2개가 마련 되어 있고, 각각의 브러시(4)는, 회전축(6)의 축심 방향을 향하여 각각 스프링(13)으로 정류자(11)의 외주면에 가압되어 있다. 브러시(4)는, 개략 직육면체의 형상이고, 그 정류자측의 측면(내경측면)에, 브러시(4)의 축방향의 일단(도 1에서는, 아마추어(3)와는 반대측)에 활주접촉면(14)을 갖고 있고, 활주접촉면(14)으로부터 브러시(4)의 축방향의 타단(도 1에서는, 아마추어(3)의 방향)을 향하여 정류자(11)의 외주면으로부터 점차 이간하는, 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성된 제육부(15)를 구비하고 있다. 개략 직육면체의 브러시(4)는, 활주접촉면(14)측의 축방향 단면과는 반대측의 축방향 단면(도 1에서는, 아마추어(3)측의 단면)으로부터 도출된 피그테일(16)을 구비하고 있고, 피그테일(16)은, 전동 파워 스티어링 장치용의 제어 장치에 연결되는 리드선(27)과 전기적으로 접속되어 있다.

도 2는, 브러시(4)의 형상의 설명도로서, 도 2(a)는, 정류자측에서 본 측면도, 도 2(b)는, 활주접촉면(14)측의 축방향 단면과는 반대측의 축방향 단면에서 본, 즉, 도 2(a)를 아마추어측에서 본 측면도, 도 2(c)는, 도 1에 도시하는 브러시(4)와 같은 도면으로서, 정류자(11)의 회전 방향측에서 본 브러시(4)의 회전 방향측의 단면을 도시하는 정면도이다. 또한, 도 1 및 도 2(c)의 브러시의 지면(紙面)의 상하 방향에 대해, 정류자의 회전 방향측이라고 칭하고 있다. 또한, 개략 직육면체의 브러시의 활주접촉면측에서, 그것과 대향하는 측의 단면의 방향에 대해, 지름 방향이라고 칭하고 있다.

브러시(4)는, 해당 축방향의 일단에 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면(14)과, 활주접촉면(14)으로부터 브러시(4)의 축방향의 타단을 향하여, 정류자(11)의 외주면으로부터 점차 이간하는, 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성된 제육부(15)를 구비하고 있다. 제육부(15)는, 정류자(11)의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성되어 있다. 즉, 제육부(15)의 오목형상 곡면은, 도 1 및 도 2(c)의 제육부(15)를 도시하는 곡선이, 도 1 및 도 2(c)의 지면 상하방향으로 지면과 직각으로 늘어나 형성된 것으로, 종래의 브러시와 같이 지름 방향 외측을 향하여 중앙이 오목한 오목형상 곡면을 갖고 있지 않고, 브러시(4)의 회전 방향측의 단면에 대해 직각으로 형성된, 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성되어 있다.

브러시(4)는, 활주접촉면(14)측의 축방향 단면과는 반대측의 축방향 단면으로부터 도출된 피그테일(16)을 구비하고 있다.

브러시(4)의 축방향의 타단측(피그테일(16)의 측)에는, 축방향에 대한 오목형상 곡면으로 이루어지는 제육부(15)와 축방향으로 이어져서 형성되고, 정류자(11)의 외주면으로부터 축방향에 대해 점차 이간하는, 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 모따기부(17)를 구비하고 있고, 일단측의 활주접촉면(14)으로부터 축방향의 타단측을 향하여, 제육부(15)가 계속해서 모따기부(17)와 이어져서 형성되어 있고, 이들은 모두 축방향의 타단측을 향하여, 정류자(11)의 외주면으로부터 점차 이간하도록 구성되어 있다.

또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 브러시(4)의 축방향측의 양단면의 지름 방향으로 신장한 모서리부, 및 활주접촉면(14)의 회전 방향측의 양단면의 축방향으로 신장한 모서리부에는, 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 5(㎜) 내지 1(㎜) 정도의 모따기를 구비하고 있고, 해당 모따기는 브러시(4)의 모서리부의 손상을 방지하기 위해 마련되어 있다. 해당 모따기는, 성형금형에 의해 염가로 형성되어 있다.

활주접촉면(14)의 오목형상 곡면의 반경은, 정류자(11)의 외주면의 반경보다도 약간 크게 형성되어 있다. 예를 들면, 활주접촉면(14)의 오목형상 곡면의 반경이 12.5(㎜), 정류자(11)의 외주면의 반경이 12.3(㎜)로 형성되어 있기 때문에, 모터(1)의 조립 초기에는, 활주접촉면(14)의 회전 방향측의 중앙 부근이 최초에 정류자(11)의 외주면과 활주접촉하고, 해당 중앙 부근이 정류자(11)의 외주면에 따라 조기에 마모하여, 조기에 활주접촉음을 저감할 수 있고, 러닝 처리의 불필요화 또는 러닝 처리시간을 단축할 수 있다. 또한, 모터(1)의 조립 초기에, 정류자(11)의 외주면의 인접하는 정류자편의 사이에 마련된 언더컷과, 활주접촉면(14)의 회전 방향측의 양단면 부근의 모서리부 등이 간섭하지 않기 때문에, 활주접촉음을 저감할 수 있다. 또한, 활주접촉면(14)의 오목형상 곡면의 반경이, 정류자(11)의 외주면의 반경보다도 커지면 커질수록, 상기 중앙 부근에서 가는 선형상으로 되어 활주접촉하게 되기 때문에 활주접촉하는 면적이 감소하여, 통전되는 전류에 의한 브러시(4)의 발열이 증가하기 때문에, 활주접촉면(14)의 오목형상 곡면의 반경은, 정류자(11)의 외주면의 반경보다도 약 10% 이하, 바람직하게는 약 5% 정도, 크게 형성하는 것이 바람직하다.

도 3은, 도 2의 브러시(4)의, 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성된 제육부(15)와, 종래의 브러시의 축방향에 대해 직선형상으로 형성된 경사면을 비교하여 설명하기 위한 설명도이다.

제육부(15)는, 축방향의 일단에 형성된 활주접촉면(14)의 부분에 이어져서 형성되어 있고, 축방향의 타단의 방향을 향하여, 정류자(11)의 외주면과의 지름 방향의 간극 치수가 점차로 커지는(점차 이간하는) 곡면으로 형성되어 있고, 게다가, 해당 곡면이 축방향에 대해 오목형상 곡면이기 때문에, 활주접촉면(14) 부근에서는 정류자(11)의 외주면으로부터 비교적 급격하게 이간하지만, 브러시(4)의 축방향의 타단 부근에서는 비교적 완만하게 이간시킬 수 있어, 브러시 수명의 장수명화와, 러닝 처리시간의 단축화 또는 러닝 처리의 불필요화를 양립할 수 있고, 활주접촉면(14)을, 브러시(4)의 마모에 수반하여, 축방향의 일단부터 타단을 향하여 순차로 활주접촉시킬 수 있어, 활주접촉음을 저소음으로 할 수 있다.

또한, 상기 곡면이, 축방향에 대해 볼록형상 곡면인 경우에는, 다음에 설명하는 경사시키는 각도가 작은 경사면(18a)인 경우와 같이, 러닝 처리의 추가가 필요하게 되거나, 러닝 처리에 비교적 장시간을 필요로 하는 것이 되고, 게다가, 해당 볼록형상 곡면을 통상의 원형의 지석으로 형성할 수 없는 등의 문제가 생긴다.

브러시(4)는, 축방향에 대해 오목형상 곡면이기 때문에, 해당 오목형상 곡면을 지석으로 용이하게 형성할 수 있다.

이것에 대해 종래의 브러시의 경사면(18a, 18b)은 축방향에 대해 직선형상으로 되어 있다. 경사시키는 각도가 작은 경사면(18a)인 경우, 환언하면 경사면(18a)이 정류자(11)의 외주면과 평행에 가까운 경우에는, 경사가 적은 분만큼 브러시 마모에 대한 브러시의 체적을 비교적 증가할 수 있기 때문에, 브러시의 마모 수명에 관해서는 비교적 장수명으로 할 수 있지만, 해당 브러시가 조립된 회전 전기기계의 러닝 처리에서는, 체적의 증가에 의해 러닝 처리의 추가가 필요하게 되거나, 러닝 처리에 비교적 장시간을 요하게 된다.

한편, 경사시키는 각도가 큰 경사면(18b)인 경우, 환언하면 경사면(18b)이 정류자(11)의 외주면으로부터 비교적 크게 이간하는 경우에는, 경사가 많은 분만큼 브러시 마모에 대한 브러시의 체적이 비교적 감소하기 때문에, 회전 전기기계의 러닝 처리에 관해서는, 러닝 처리를 불필요하다고 할 수 있거나, 러닝 처리를 비교적 단시간으로 할 수 있는 것이지만, 브러시의 마모 수명에서는 비교적 단수명의 것으로 된다.

제육부(15)와 경사면(18a, 18b)은 모두, 활주접촉면(14)의 마모에 수반하여 축방향의 일단측부터 타단측을 향하여 순차로 활주접촉하여 가는 구성의 것이지만, 종래의 경사면(18a, 18b)의 것에서는, 브러시 수명의 장수명화와 러닝 처리시간의 단축화 또는 불필요화를 양립할 수 없었다.

브러시(4)는, 금속 흑연질 브러시로서, 해당 브러시(4)의 성형금형의 속에 흑연이나 구리분(동분) 등의 재료 분말을 충전하여 압축 성형하고, 이것을 고온에서 소성함으로써 브러시 본체가 만들어진다. 성형금형 내에 충전된 재료 분말 및 해당 재료 분말 내에 그 단부가 매입된 피그테일(16)은, 도 2(c)의 A방향과 B방향에서 가압되어 일체로 압축 성형된다. 압축 성형의 후에, 도 2(c)의 A방향으로 가압되고 성형금형으로부터 취출되고, 이것을 소성하여 브러시 본체가 형성된다. 성형금형에 의해 활주접촉면(14)의 오목형상 곡면이 형성되는 등, 도 2의 브러시(4) 의 형상중, 제육부(15)를 제외한 각각 형상은 상기 성형금형에 의해 형성된다. 모따기부(17)도 성형금형에 의해 형성되어 있다. 피그테일(16)도, 브러시 본체에 매입되어 일체로 형성되어 있다.

도 4는, 도 2의 브러시(4)의 제육부(15)의 형성에 관해 설명하는 설명도이다. 소성된 브러시 본체는, 도 4의 1점쇄선으로 도시하는 바와 같은 여육부(余肉部)(19)를 갖는 형상으로 되어 있다. 이것은, 여육부(19)를 갖지 않는 형상으로 압축 성형한 경우에는, 도 2(c)의 A방향(피그테일(16)의 방향)으로 가압하여 브러시(4)를 성형금형으로부터 취출할 때에, 돌출한 활주접촉면(14)이 성형금형과 간섭하여 브러시(4)를 성형금형으로부터 용이하게 취출할 수 없기 때문에, A방향으로 가압하여 브러시(4)를 성형금형으로부터 취출시키는 여육부(19)를 마련한 형상으로 압축 성형하여 브러시 본체를 형성하는 것이다. 이와 같이, 활주접촉면(14)과는 반대측의 축방향 단면으로부터 도출되는 피그테일(16)을 브러시 본체와 일체로 압축 성형한 것이라도, 여육부(19)를 마련함과 함께, 축방향에 대한 오목형상 곡면을 절삭가공에 의해 형성하도록 하였기 때문에, 브러시 본체를 성형금형에 의해 형성할 수 있다.

소성된 브러시 본체와, 절삭가공(연마가공)에 의해 제육부(15)를 형성하기 위한 지석(20)을 도 4와 같이 배치하여, 여육부(19)를 제거하고, 제육부(15)를 형성하여 브러시(4)를 얻을 수 있다. 지석(20)은, 모터(1)의 회전축(6)의 축심과 직교하는 축을 중심으로 하여 도 4의 C방향으로 회전하고 있고, 상기 축은, 브러시의 축방향의 중앙 위치에 대해 타단측(피그테일(16)의 측)으로 치우쳐서 배설되어 있 다. 지석(20)은, 도 4의 지면 하방향으로 뾰족한 개략 원추형상의 형상으로서, 도 4의 지면 하방항으로 복수개를 겹쳐서 배치한 브러시 본체를, 도 4의 지면 하방항으로부터 윗방향을 향하여, 지석(20)에 대해 상대적으로 이동(슬라이드)시켜서, 해당 복수개의 브러시 본체를 정류자(11)의 회전 방향측(도 4의 지면 상하방항)으로 연속적으로 절삭가공함으로써, 축방향에 대해서는 지석(20)의 직경의 최대 부분에 대응한 오목형상 곡면이 형성되고, 회전 방향측에 대해서는 도 4의 지면 상하방항으로 직각으로 형성된 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면이 형성된 제육부(15)를 구비한 브러시(4)를, 연속적으로 형성할 수 있다.

개략 원추형상의 지석(20)이기 때문에, 가공여유를 점증할 수 있어서 가공성이 좋고, 게다가 복수개를 연속적으로 가공할 수 있다.

브러시(4)의 회전 방향측의 단면에 대해, 회전 방향측으로 직각으로 형성된 제육부(15)이므로, 제육부(15)는 정류자(11)의 회전 방향에 대해 대칭이고, 회전 방향에 대한 활주접촉음의 차가 생기기 어렵고, 양방향으로 회전한 전동 파워 스티어링 장치용의 모터(1)에 알맞은 회전 전기기계로 할 수 있다.

도 4에서, 제육부(15)의 일단측(활주접촉면(14)의 측)과 타단측(피그테일(16)의 측)의 지름 방향에 대한 단차 치수(S)는, 브러시(4)의 지름 방향 치수(H)에 대해, 20% 이하로. 형성되어 있다. 예를 들면, 활주접촉면(14)부터, 그것과 대향하는 지름 방향의 단면과의 사이의 지름 방향 치수(H)는 10(㎜)이고, 활주접촉면(14)과 제육부(15)의 타단측과의 지름 방향의 단차 치수(S)는 1.7(㎜)로 형성되어 있고, 단차 치수(S)는 지름 방향 치수(H)에 대해 17%로 되어 있다.

단차 치수(S)가 커지면 가공 여유가 커짐과 함께, S와 H의 비율(S/H)이 커지면 브러시(4)의 고정이 불충분하게 되고, 제육부(15)를 연속적으로 형성하는 것이 곤란해져서 브러시(4)가 고가로 됨과 함께, 브러시 수명도 짧아지는 문제가 생기기 때문에, 단차 치수(S)는 지름 방향 치수(H)에 대해 20% 이하로 형성하는 것이 중요하다. 또한, 단차 치수(S)는, 2(㎜) 이하로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 이와 같이 구성된 실시의 형태 1의 동작에 관해 설명한다. 차량의 스티어링측에 마련된 조타 토오크 센서의 신호나 차속 차속의 신호에 의거하여, 전동 파워 스티어링 장치용의 모터(1)를 제어하는 제어 장치를 가지며, 이 제어 장치에 연결되는 리드선(27)과 접속된 피그테일(16)을 통하여 브러시(4)에 급전되고, 브러시(4)가 활주접촉하는 정류자(11)로부터 아마추어 코일(12)에 통전된다. 통전된 아마추어(3)와 자극(8)과는 전자 작용에 의해 회전축(6)이 회전하고, 그 회전력이 보스(7)를 통하여 스티어링측에 전달되어, 차량의 핸들의 조타력을 보조하여, 드라이버의 조타력을 경감할 수 있는 것이다.

전동 파워 스티어링 장치는, 그 에너지 절약성 때문에 배기량이 큰 차량에도 점차로 적용되고 있고, 모터(1)에는, 브러시의 활주접촉음 차속의 저소음화나 소형으로 저가인 것 등이 요구된다.

이상과 같이, 실시의 형태 1의 것에서는, 브러시(4)는, 그 정류자측의 측면에, 브러시(4)의 축방향의 일단에 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면(14)과, 활주접촉면(14)으로부터 브러시(4)의 축방향의 타단을 향하여, 정류자(11)의 외주면으로부터 점차 이간하는 축방향에 대해 오목형상 곡면 으로 형성된 제육부(15)를 구비하고 있기 때문에, 브러시 수명의 장수명화와, 러닝 처리시간의 단축화 또는 러닝 처리의 불필요화를 양립할 수 있는 회전 전기기계를 얻을 수 있음과 함께, 제육부(15)는, 정류자(11)의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성된 브러시(4)이기 때문에 제육부를 염가로 형성할 수 있고, 염가의 브러시를 구비한 회전 전기기계를 얻을 수 있다.

브러시(4)는, 활주접촉면(14)측의 축방향 단면과는 반대측의 축방향 단면으로부터 도출된 피그테일(16)과, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면(14)과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 절삭가공에 의해 형성된 제육부(15)를 구비하고 있기 때문에, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면 등은 성형금형에 의해 염가로 형성할 수 있고, 축방향에 대한 오목형상 곡면은 절삭가공에 의해 염가로 형성할 수 있는 등, 염가의 브러시(4)를 구비한 회전 전기기계를 얻을 수 있다.

브러시(4)의 축방향의 타단에는, 축방향에 대한 오목형상 곡면으로 이루어지는 제육부(15)와 축방향으로 이어져서 형성되고, 정류자(11)의 외주면으로부터 축방향에 대해 점차 이간하고, 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 모따기부(17)를 구비하고 있기 때문에, 모따기부(17)를 성형금형에 의해 염가로 형성할 수 있다. 축방향에 대해 점차 이간하는 모따기부(17)이기 때문에, 활주접촉면(14)을, 브러시(4)의 마모에 수반하여, 축방향의 일단부터 타단을 향하여 순차로 활주접촉시킬 수 있고, 활주접촉음이 안정되게 저소음으로 할 수 있다. 제육부(15)를 연마가공하는 지석(20)의 직경 치수의 상한 등에 제약이 있는 경우에도, 모따기 부(17)를 마련함으로써, 제육부(15)를 상기 지석(20)에서 형성할 수 있어서, 제육부(15)의 가공 장치의 유용을 도모할 수 있는 등, 염가의 브러시(4)를 얻을 수 있다.

활주접촉면(14)의 오목형상 곡면의 반경은, 정류자(11)의 외주면의 반경보다도 약간 크게 형성되어 있기 때문에, 조기에 활주접촉음을 저감할 수 있고, 러닝 처리의 불필요화 또는 러닝 처리시간을 단축할 수 있다.

제육부(15)의 일단측과 타단측의 지름 방향의 단차 치수(S)는, 브러시의 지름 방향 치수(H)에 대해 20% 이하로 형성되어 있기 때문에, 염가의 브러시(4)를 얻을 수 있음과 함께, 브러시 수명에 관해서도 비교적 장수명으로 할 수 있다.

실시의 형태 1의 브러시(4)의 제조 방법으로서, 브러시(4)의 성형금형에 충전된 재료 분말을 압축 성형하는 공정과, 압축 성형된 것을 소성하는 공정과, 소성된 복수개의 브러시(4)에 대해 정류자(11)의 회전 방향측을 향하여 연속적으로 절삭가공하여 제육부(15)를 형성하는 공정을 구비하였기 때문에, 염가의 브러시의 제조 방법을 얻을 수 있다.

(실시의 형태 2)

실시의 형태 2를 도 5에 의거하여 설명한다. 또한, 실시의 형태 1과 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 도 5는, 도 2(c)에 상당하는 도면으로서, 정류자(11)의 회전 방향측에서 본 브러시(4)의 회전 방향측의 단면을 도시하는 정면도이다.

브러시(4)는, 정류자(11)의 회전 방향측의 단면으로부터 도출된 피그테 일(16)(도 5에서는, 피그테일(16)은 지면 상방으로 도출되어 있다)과, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 절삭가공에 의해 형성된 활주접촉면(14)(도 5에서는, 파선으로 도시하고 있다)과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 제육부(15)를 구비하고 있다. 또한, 활주접촉면(14), 제육부(15) 및 모따기부(17)의 형상은, 실시의 형태 1과 마찬가지의 것이다.

성형금형 내에 충전된 재료 분말 및 해당 재료 분말 내에 해당 단부가 매입된 피그테일(16)은, 도 5의 지면 상하방항으로 가압되어 일체로 압축 성형된다. 압축 성형의 후에, 도 5의 지면 아래로부터 윗방향으로 가압되어 브러시 본체가 성형금형으로부터 취출되고, 이것을 소성하여 브러시 본체가 형성된다. 이 실시의 형태에서는, 성형금형에 의해 제육부(15)는 형성되지만, 활주접촉면부의 오목형상 곡면은 절삭가공에 의해 형성된다. 모따기부(17)는, 성형금형에 의해 형성되어 있다.

활주접촉면(14)은, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성되기 때문에, 이것을 성형금형으로 형성한 경우는, 브러시(4)의 내부(지름 방향 외측)를 향하여 오목한 오목형상 곡면이, 압축 성형후의 취출시에 성형금형과 간섭하여 브러시(4)를 성형금형으로부터 용이하게 취출할 수 없기 때문이고, 해당 오목형상 곡면을 갖지 않는 회전 방향(도 5의 지면 상하방항)측으로 평활한 면으로 압축 성형하여, 소성 후에, 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면(14)의 위치에 상당하는 활주접촉면부의 표피를 절삭가공에 의해 제거하여, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 이루어지는 활주접촉면(14)을 형성한다.

압축 성형시에, 성형금형의 벽면에 의해 재료 분말이 길게 늘어나 치밀화하 여 브러시 표면은 비교적 경화되기 때문에, 회전 전기기계의 운전 초기의 활주접촉음이 커지는 일이 있지만, 활주접촉면부의 표피가 절삭가공에 의해 제거되어 있기 때문에, 비교적 경도가 낮고, 재료 조직도 비교적 균일한 오목형상 곡면을 구비한 활주접촉면(14)을 얻을 수 있고, 조기에 활주접촉음을 저감할 수 있다.

이상과 같이, 실시의 형태 2의 것에서는, 브러시(4)는, 정류자(11)의 회전 방향측의 단면으로부터 도출된 피그테일(16)과, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 절삭가공에 의해 형성된 활주접촉면(14)과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 제육부(15)를 구비하고 있기 때문에, 조기에 활주접촉음을 저감할 수 있음과 함께, 축방향에 대한 오목형상 곡면은 성형금형에 의해 염가로 형성할 수 있는 등, 염가의 회전 전기기계를 얻을 수 있다.

활주접촉면(14)은, 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면부의 표피를 절삭가공에 의해 제거하여 형성되기 때문에, 활주접촉면(14)이 조기에 정류자(11)의 외주면에 따라 마모하여, 조기에 활주접촉음을 저감할 수 있어, 러닝 처리의 불필요화 또는 러닝 처리시간을 단축할 수 있다.

(실시의 형태 3)

실시의 형태 3을 도 6에 의거하여 설명한다. 또한, 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2와 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다. 도 6은, 도 2(c) 및 도 5에 상당하는 도면으로, 정류자(11)의 회전 방향측에서 본 브러시(4)의 회전 방향측의 단면을 도시하는 정면도이다.

브러시(4)는, 활주접촉면(14)측의 축방향 단면으로부터 도출된 피그테일(16)과, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면(14)과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 상기 성형금형에 의해 형성된 제육부(15)를 구비하고 있다.

또한, 활주접촉면(14) 및 제육부(15)의 형상은, 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2의 것과 마찬가지의 것이다.

성형금형 내에 충전된 재료 분말 및 해당 재료 분말 내에 해당 단부가 매입된 피그테일(16)은, 실시의 형태 1의 A방향 B방향과 마찬가지로 도 6의 지면 좌우 방향으로 가압되어, 일체로 압축 성형된다. 압축 성형의 후에, 도 6의 지면 오른쪽으로부터 왼쪽 방향으로 가압되어 성형금형으로부터 취출되고, 이것을 소성하여 브러시(4)가 형성된다. 이 실시의 형태에서는, 활주접촉면(14) 및 제육부(15)가 모두 성형금형에 의해 형성된다.

제육부(15)에 대해 돌출한 활주접촉면(14)은 피그테일(16)의 측에 있어서, 압축 성형 후에 도 6의 지면 오른쪽으로부터 왼쪽 방향(피그테일(16)의 측)으로 가압하여 취출하기 때문에, 활주접촉면(14)이 성형금형과는 간섭하지 않고 브러시(4)를 취출할 수 있기 때문에, 성형금형에 의해 활주접촉면(14) 및 제육부(15)를 형성할 수 있다.

또한, 이 실시의 형태에서는 성형금형에 의해 활주접촉면(14)을 형성할 수 있지만, 활주접촉면(14)의 오목형상 곡면에 가공여유를 추가하는 오목형상의 곡면의 활주접촉면부를 성형금형에 의해 형성하여 두고, 소성 후에, 성형금형에 의해 형성된 상기 활주접촉면부의 표피를 절삭가공에 의해 제거하여 브러시(4)의 활주접촉면(14)의 오목형상 곡면을 형성하여도 좋다. 이 경우는, 실시의 형태 2와 마찬가지로, 활주접촉면(14)이 조기에 정류자(11)에 따라 마모하여, 러닝 처리의 불필요화 또는 러닝 처리시간을 단축할 수 있다.

이상과 같이, 실시의 형태 3의 것에서는, 브러시(4)는, 활주접촉면(14)측의 축방향 단면으로부터 도출된 피그테일(16)과, 정류자(11)의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 해당 브러시(4)의 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면(14)과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 상기 성형금형에 의해 형성된 제육부(15)를 구비하고 있기 때문에, 활주접촉면(14) 및 제육부(15)가 함께 성형금형에 의해 형성되어 염가의 브러시(4)를 얻을 수 있다.

또한, 이상의 실시의 형태에서는, 회전 전기기계로서 전동 파워 스티어링 장치용의 모터(1)로 설명하였지만, 회전 전기기계는 이것으로 한정되는 것이 아님은 말할 필요도 없다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 모터의 단면도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1의 브러시의 형상의 설명도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1의 브러시의 제육부와 종래의 브러시의 경사면을 비교한 설명도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1의 브러시의 제육부 형성의 설명도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 2의 브러시의 정면도.

도 6은 본 발명의 실시의 형태 3의 브러시의 정면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 모터 4 : 브러시

11 : 정류자 14 : 활주접촉면

15 : 제육부 16 : 피그테일

17 : 모따기부

Claims

회전축에 고정된 원통형상의 정류자와, 해당 정류자의 외주면에 활주접촉하는 브러시를 구비한 회전 전기기계로서,

상기 브러시는, 상기 정류자측의 측면에, 해당 브러시의 축방향의 일단에 상기 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면과,

해당 활주접촉면으로부터 상기 브러시의 축방향의 타단을 향하여, 상기 정류자의 외주면으로부터 점차 이간하는 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성된 제육부(thickness reduction portion)를 구비하고 있고,

해당 제육부는, 상기 정류자의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성되어 있고,

상기 활주접촉면의 오목형상 곡면의 반경은, 상기 정류자의 외주면의 반경보다도 10% 이하로 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
제 1항에 있어서,

브러시는, 활주접촉면측의 축방향 단면과는 반대측의 축방향 단면으로부터 도출된 피그테일과, 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 해당 브러시의 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 절삭가공에 의해 형성된 제육부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
제 1항에 있어서,

브러시는, 정류자의 회전 방향측의 단면으로부터 도출된 피그테일과, 상기 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 절삭가공에 의해 형성된 활주접촉면과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 해당 브러시의 성형금형에 의해 형성된 제육부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
제 1항에 있어서,

브러시는, 활주접촉면측의 축방향 단면으로부터 도출된 피그테일과, 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면이 해당 브러시의 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면과, 축방향에 대한 오목형상 곡면이 상기 성형금형에 의해 형성된 제육부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
제 2항 또는 제 4항에 있어서,

브러시의 활주접촉면의 오목형상 곡면은, 해당 브러시의 성형금형에 의해 형성된 활주접촉면부의 표피를 절삭가공에 의해 제거하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

브러시의 축방향의 타단에는, 축방향에 대한 오목형상 곡면으로 이루어지는 제육부와 축방향으로 이어져서 형성되고, 정류자의 외주면으로부터 축방향에 대해 점차 이간하고, 해당 브러시의 성형금형에 의해 형성된 모따기부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
삭제
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

제육부의 일단측과 타단측과의 지름 방향의 단차 치수는, 브러시의 지름 방향 치수에 대해 20% 이하로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 회전 전기기계.
회전 전기기계의 원통형상의 정류자의 외주면에 활주접촉하는 브러시로서, 상기 정류자측의 측면에, 해당 브러시의 축방향의 일단에 상기 정류자의 외주면에 따른 오목형상 곡면으로 형성된 활주접촉면과, 해당 활주접촉면으로부터 해당 브러시의 축방향의 타단을 향하여 상기 정류자의 외주면으로부터 점차 이간하는 축방향에 대해 오목형상 곡면으로 형성됨과 함께, 상기 정류자의 회전 방향측에 대해서는 지름 방향으로 요철을 갖지 않는 평활면으로 형성된 제육부를 구비하고, 상기 활주접촉면의 오목형상 곡면의 반경은, 상기 정류자의 외주면의 반경보다도 10% 이하로 크게 형성된 브러시의 제조 방법으로서,

해당 브러시의 성형금형에 충전된 재료 분말을 압축 성형하는 공정과,

압축 성형된 것을 소성하는 공정과,

소성된 복수개의 상기 브러시에 대해 상기 정류자의 회전 방향측을 향하여 연속적으로 절삭가공하여 상기 제육부를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 회전 전기기계의 브러시의 제조방법.