专利名称：马达及马达制造方法
技术领域：
本发明涉及一种带直流电刷的马达，特别涉及一种整流子和电刷之间的滑动性优秀的马达。
背景技术：
在使电刷与整流子滑接并给线圈供电的直流马达中，如果电刷和整流子之间的接触状态不良，就有从两者的滑动部分产生噪音和振动的可能。而且，当电刷和整流子的铜直接接触时，如图5(a)所示，由于接触电阻小，在整流子51端部与电刷52之间产生电弧，在整流子片之间的间隙53周边附着石墨。当石墨附着在整流子51表面上时，如图5(b)所示，由于石墨54与铜的摩擦系数不同，所以整流子51和电刷52之间的摩擦系数μ变得不稳定。为此，整流子和电刷之间不能圆滑地滑接，出现了容易产生机械的和电气的噪音和振动的问题。
因此，在要避免噪音和振动的马达中，两者接触状态必须良好，在产品出厂前要进行称为老化的磨合运转，降低起因于滑接部的噪音和振动。例如，在噪音和振动对驾驶员的操作感觉有影响的电动力转向用马达中，在出厂前要在过负荷状态下进行老化处理。
但是，在出厂前进行磨合运转时，需要为此的设备和处理时间，存在着所谓妨碍削减工时的问题。特别在电动力转向用马达中，为了把方向盘的返回保持在良好的状态下，需要使电刷的压接力较弱，与通常的马达相比需要长时间的老化处理，迫切要求改善它。
发明内容
本发明的目的在于，缩短带直流电刷的马达的老化处理时间并削减工时，同时改善整流子和电刷之间的滑动性，降低机械的和电气的噪音和振动。
本发明的马达，具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、设置在上述转子的单侧且固定在上述输出轴上的整流子、与上述整流子滑接的电刷，其特征在于，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上设置由石墨构成的覆盖层。
在本发明中，由于在马达完成时在整流子上已经形成覆盖层，所以可以缩短用于电刷和整流子之间磨合的老化处理时间。可以削减它的份额和工时。另外，由于可以预先在整流子22上形成均匀的石墨层1，所以可以减少由石墨附着不匀引起的机械的和电气的噪音和振动。特别是在该马达11那样的电动力转向用马达中，使长时间的老化处理时间缩短，可以大幅度地削减工时，可以降低转向时的噪音和振动，可以提高转向感觉。
在上述马达中，也可以在把上述转子、上述整流子及上述电刷组装在上述轭铁内之后，在上述场磁铁充磁前，通过对上述电刷通电的同时使上述转子旋转来形成上述覆盖层。另外，也可以通过使石墨构件接触上述整流子的同时使上述转子旋转来形成上述覆盖层。再有，也可以通过把局部的发热熔解产生的石墨蒸镀在上述整流子的滑接面上来形成上述覆盖层，上述局部的发热熔解是通过向石墨电极间供给过电流生成的。
另一方面，本发明的马达制造方法，是具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、固定在上述输出轴上且设置在上述转子的单侧上的整流子、与上述整流子滑接的电刷的马达的制造方法，其特征在于，把上述转子、上述整流子、上述电刷组装在上述轭铁内之后，在上述场磁铁充磁前，通过对上述电刷通电同时旋转上述转子，在上述整流子的与上述电刷的滑接面上形成由石墨构成的覆盖层。这时也可以在加热上述整流子的滑接面的同时形成上述覆盖层。
另外，本发明的马达制造方法，是具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、固定在上述输出轴上且设置在上述转子的单侧上的整流子、与上述整流子滑接的电刷的马达的制造方法，其特征在于，通过使石墨构件接触上述整流子的同时使上述转子旋转，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上形成由石墨构成的覆盖层。这时，也可以在加热上述石墨构件的同时使之与上述整流子滑接。
再有，本发明的马达制造方法，是具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、固定在上述输出轴上且设置在上述转子的单侧上的整流子、与上述整流子滑接的电刷的马达的制造方法，其特征在于，通过把由局部的发热熔解产生的石墨蒸镀在上述整流子的滑接面上，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上形成由石墨构成的覆盖层，上述局部的发热熔解是由于在石墨电极间供给过电流产生的。
在这些马达制造方法中，由于可以提供在整流子上形成石墨覆盖层的马达，所以可以用于缩短和整流子之间磨合的老化处理时间，可以削减其份额和工时。另外，由于可以预先在整流子上均匀地形成石墨层，所以可以降低由石墨附着不匀引起的机械的和电气的噪音和振动。特别由于把上述马达用作电动力转向装置用马达，可以缩短长时间的老化处理时间并大幅度地削减工时，同时，可以降低操作时的噪音和振动，可以提高操作感。
图1是表示作为本发明的实施例1的电动力转向用马达的构成的剖面图。
图2是表示马达完成时的电刷和整流子的状态的说明图。
图3是表示作为本发明的实施例2的石墨层形成方式的说明图。
图4是表示作为本发明的实施例3的石墨层形成方式的说明图。
图5是表示原有的马达的电刷和整流子的状态的说明图。
具体实施例方式
(实施例1)下面根据附图详细地说明本发明的实施例。图1表示作为本发明的实施例1的电动力转向用马达的构成的剖面图。马达11被用在所谓柱式助推(column assist)型的电动力转向装置中，与安装在机动车的立柱的端部上的齿轮箱连接。马达11的构成如下在圆筒状的轭铁15内配置多块磁场永磁铁(场磁铁)16，在其内侧旋转自由地配置转子17。转子17备有具有多个向轴向延伸的槽18的铁心19、卷绕在槽18内的卷线20，转子17固定在输出轴12上，旋转自由地支承在轴承21a、21b上。
在转子17的单侧(图1中的左侧)上设置整流子22。该整流子22固定在输出轴12上，在其表面上滑接着电刷23。电刷23用石墨形成，在与整流子22相对的面上形成滑接面23a和斜面23b，滑接面23a与整流子22接触。电刷23保持在电刷保持架24上，电刷保持架24由收容在托架25内的螺钉26固定在托架25上。另外，托架25由螺栓27与轭铁15结合。
在输出轴12的左端部上安装接头10。在输出轴12上形成花键部28，输出轴12的花键部28边与接头10啮合边压入其中并固定。在接头10的相反端上，在卡定花键部14的同时插入并固定被动轴13。由此使被动轴13与输出轴12连结，伴随着转子17的旋转被动轴13也进行旋转。
当驾驶员操作方向盘时，这样的马达11根据其操作角度和车辆行驶速度等供给操作辅助力。即，被动轴13的旋转在齿轮箱内被适当减速后传递到立柱上，操作力由马达11的旋转力进行辅助。立柱的旋转动作被变换成齿条和齿轮型的转向齿轮部中的拉杆的往复动作，进行转向车轮的转向。由此，驾驶员用很小的力量就可以操作方向盘进行转向动作。
另一方面，在本发明的马达11中，如图1所示，在整流子22的表面上形成石墨层(覆盖层)1。图2是表示马达完成时电刷23和整流子22的状态的说明图。在马达11中，从最初开始就在整流子22上设置石墨层1，石墨层1是在马达11的各零件组装之后，永磁铁16充磁之前形成的，即，通常，在把转子17等装入轭铁15内之后，由充磁装置使永磁铁16充磁，从而完成马达11，在此，在充磁工序之前，在马达装配状态下实施石墨层形成工序。
因此，依据石墨层1的形成方法，对该马达11的制造方法进行说明。在此，首先把转子17、整流子22、电刷23、电刷保持架24、托架25等组装在轭铁15内来形成马达11的基本构造。之后，在对电刷23通电的同时从外部旋转转子17。由此，电刷23和整流子22在通电状态下进行滑接。
这时，由于电刷23带负电的部位和整流子22带正电的部位之间存在微小的间隙，所以产生微小的电弧放电现象，电子从负电侧向正电侧即向整流子22移动。当从电刷23出来的电子冲击整流子22的表面时，作为整流子22的材料的铜进行蒸发。蒸发的铜的原子与移动中的电子冲击时放出电子成为Cu2+。当该阳离子冲击作为阴极的电刷23的表面时，放出碳原子，在整流子22的滑动面上形成石墨层1。另外，这时，在整流子22上由电流产生焦尔热并成为被加热状态，从电刷23放出的石墨比较容易附着在滑动面上。
另外，在电刷23带正电的部位和整流子22带负电的部位上，电子从整流子22向电刷23移动。由于该电子的冲击，电刷23表面的石墨粒子游离出来，附着在整流子22的滑动面上。由于这些现象，当电刷23通电同时又在整流子22上滑动时，在整流子22的滑动面上形成大致均匀的石墨层1。
另一方面，在此，电刷23和整流子22是在没有永磁铁16的状态下通电，不受场磁铁影响地滑接。从而，可以不受场磁铁的磁场引起的感应电力和转矩波动的影响地滑接电刷23和整流子22，可以形成均匀的石墨层1。另外，电刷23由滑接面23a与整流子22接触，由于两者的接触面积被抑制成很小，所以，与电刷全面与整流子接触的情况相比，电流密度高，容易形成石墨层1。再有，石墨层1，如图1所示，形成在与电刷23的滑接面23a接触的部位上。
这样形成石墨层1之后，把马达组件架在充磁装置上，进行永磁铁16的充磁并完成马达11。如上所述，在原有的马达中，在此后，为了使电刷23和整流子22之间进行磨合，要进行老化处理，对此需要相当长的时间。与此相反，在本马达11中，在整流子22上已经形成石墨层1，两者之间的磨合运转用必需的最小限度即可完成。从而可以缩短老化处理所需的时间，可以削减它的份额和工时。另外，由于可以预先在整流子22上形成均匀的石墨层1，所以可以减少由石墨附着不匀引起的机械的和电气的噪音和振动。特别是在该马达11那样的电动力转向用马达中，使长时间的老化处理时间缩短，可以大幅度地削减工时，可以降低转向时的噪音和振动，可以提高转向感觉。
再有，在马达11中，由于石墨层1均匀的覆盖整流子22，所以通常在电刷23和整流子22之间存在石墨层1，可以降低两者之间的接触电压，可以抑制电弧的产生。加之，由于石墨层1的存在，电刷23和整流子22之间的摩擦系数μ下降，所以可以使马达的旋转变得圆滑并可以降低噪音和振动。
(实施例2)下面，作为实施例2对在马达组装前形成石墨层1的方式进行说明。图3是表示作为本发明的实施例2的石墨层形成方式的说明图。再有，在下面的实施例中，对于与实施例1相同的构件、部分使用相同的符号，省略其说明。
在该实施例中，石墨层1是在转子组装的状态下形成的。在此，首先在输出轴12上安装转子17和整流子22形成转子组件，旋转自由地保持输出轴12。接下来，如图3所示，使加热到例如100度左右的棒状的处理石墨棒(石墨构件)2接触整流子22的表面，在该状态下旋转输出轴12。由此，处理石墨棒2与整流子22滑接，在整流子22的表面上形成均匀的石墨层1。而且，在石墨层1形成后，把转子17等组装在轭铁15内做成马达组件，用充磁装置对永磁铁16进行充磁，从而完成马达11。
这时，由于在马达完成时在整流子22上形成了石墨层1，所以电刷23和整流子22之间进行磨合的老化处理在必需的最小限度内即可完成。另外，由于石墨层1被均匀地形成，所以可以降低起因于石墨附着不匀的噪音和振动。再有，也可以使用不加热的处理石墨棒2。
(实施例3)
再有，作为实施例，下面对用石墨蒸镀法形成石墨层1的方式进行说明。图4表示作为本发明的实施例3的石墨层形成方式的说明图。在该实施例中，石墨层1是在整流子22为单体的状态下形成的。在此，首先把整流子22设置在真空环境中，如图4所示，在整流子22的正上方8cm左右的位置上配置石墨电极3、4。石墨电极4的顶端磨尖，由图未示的弹簧的推压力使其顶端与石墨电极3的端面接触。把石墨电极3作为正极，把石墨电极4作为负极，在两电极之间施加例如25v，40A左右的电压。
在石墨电极3，4之间慢慢地通上电流，当两者的接触点成为白热状态时急剧增加电流地供给过电流。由此，由于局部的发热熔解，石墨白热蒸发，石墨蒸镀在整流子22的滑接面上。而且，在该状态下通过适当旋转整流子22，在其滑动面上蒸镀形成石墨层1。
在这样形成石墨层1之后，把整流子22从上述那样构成的石墨蒸镀机中取出，安装在旋转轴12上。在旋转轴12上再安装铁心19，卷绕卷线20之后成为转子组件。再将其安装在轭铁15内做成马达组件，由充磁装置进行永磁铁16的充磁后完成马达11。这时可以缩短老化处理时间，另外，可以抑制由石墨附着不匀产生的噪音和振动。
本发明不局限于上述实施例，在不脱离其要点的范围内可以进行各种变更。
例如，上述实施例表示把马达11用作电动力转向用马达的例子，也可以把它用做其他用途的马达。例如，在雨刷或动力风等上使用的其他的机动车用马达中，或在家电制品、IT设备上使用的马达中，本发明也是有效的。
根据本发明的马达，由于在整流子的与电刷滑接的滑接面上设置由石墨构成的覆盖层，所以在马达完成时在整流子上石墨覆盖层已经存在，可以缩短用于电刷和整流子之间进行磨合的老化处理时间，可以削减份额和工时。另外，由于能够预先在整流子上均匀地形成石墨层，所以可以降低因石墨附着不匀引起的机械和电气的噪音和振动。
权利要求
1.一种马达，具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、设置在上述转子的单侧且固定在上述输出轴上的整流子、与上述整流子滑接的电刷，其特征在于，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上设置由石墨构成的覆盖层。
2.如权利要求1所述的马达，其特征在于，在把上述转子、上述整流子及上述电刷组装在上述轭铁内之后，在上述场磁铁充电前，通过对上述电刷通电的同时使上述转子旋转来形成上述覆盖层。
3.如权利要求1所述的马达，其特征在于，上述覆盖层通过使石墨构件接触上述整流子的同时使上述转子旋转来形成。
4.如权利要求1所述的马达，其特征在于，上述覆盖层通过把由局部的发热熔解产生的石墨蒸镀在上述整流子的滑接面上来形成，其中，上述局部的蒸发熔解是通过在石墨电极间供给过电流产生的。
5.如权利要求1～4任一项所述的马达，其特征在于，上述马达是电动力转向装置用的马达。
6.一种马达的制造方法，是具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、固定在上述输出轴上且设置在上述转子的单侧上的整流子、与上述整流子滑接的电刷的马达的制造方法，其特征在于，把上述转子、上述整流子、上述电刷组装在上述轭铁内之后，在上述场磁铁充磁前，通过对上述电刷通电同时旋转上述转子，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上形成由石墨构成的覆盖层。
7.如权利要求6所述的马达的制造方法，其特征在于，在加热上述整流子的滑接面的同时形成上述覆盖层。
8.一种马达的制造方法，是具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、固定在上述输出轴上且设置在上述转子的单侧上的整流子、与上述整流子滑接的电刷的马达的制造方法，其特征在于，通过使石墨构件接触上述整流子的同时使上述转子旋转，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上形成由石墨构成的覆盖层。
9.如权利要求8所述的马达制造方法，其特征在于，在加热上述石墨构件的同时使之与上述整流子滑接。
10.一种马达的制造方法，是具有备有场磁铁的轭铁、固定在输出轴上且旋转自由地配置在上述轭铁内的转子、固定在上述输出轴上且设置在上述转子的单侧上的整流子、与上述整流子滑接的电刷的马达的制造方法，其特征在于，通过把由局部的发热熔解产生的石墨蒸镀在上述整流子的滑接面上，在上述整流子的与上述电刷滑接的滑接面上形成由石墨构成的覆盖层，其中，上述局部的发热熔解是由于在石墨电极间供给过电流产生的。
11.如权利要求6～10任一项所述的马达的制造方法，其特征在于，上述马达是电动力转向装置用马达。
全文摘要
在具有备有永磁铁16的轭铁15、固定在输出轴12上且旋转自由地配置在轭铁15内的转子17、固定在输出轴12上的整流子22、与整流子22滑接的电刷23的马达11中，在把转子17、整流子22、电刷23等组装在轭铁15内之后，在永磁铁16充磁前，在对电刷23通电的同时使转子17旋转，在整流子22的与电刷23滑接的滑接面上形成石墨层1。在马达11完成时，在整流子22上已经形成石墨层1，可以缩短用于电刷23和整流子22之间磨合的老化处理时间。
文档编号H02K13/00GK1440093SQ03104300
公开日2003年9月3日 申请日期2003年2月11日 优先权日2002年2月22日
发明者泉澄育, 土田正彦, 冈安要祐, 工藤富雄, 远藤匡将 申请人:株式会社美姿把