(57)【要約】モールド整流子は、整流子片（１）と、隣り合う整流子片の間に圧入された円筒状のバリスタピン（２０）と、整流子片（１）とバリスタピン（２０）とを一体成形してモールド整流子を形成するモールド材（３）とを有する。バリスタピン（２０）は、整流子片間のスパーク電圧を吸収してブラシ寿命を改善する。
2008047696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向における両側面部に回転方向と垂直な溝部が形成される複数の整流子片と、
前記整流子片の溝部と隣接する前記整流子片の溝部との間を係合する複数のバリスタと、
前記複数の整流子片と前記複数のバリスタとを係合させた状態で一体成形するモールド材と、
により構成することを特徴とするモールド整流子。
【請求項２】
１ｍＡの電流が流れた場合の前記隣接する整流子片間のバリスタに印加されるバリスタ電圧Ａｖが、バリスタ電圧Ａｖ＞モータ印加電圧／（整流子片数／２）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項３】
前記バリスタは酸化亜鉛系組成物により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項４】
前記バリスタは、前記バリスタを構成する酸化亜鉛系組成物の粉末を真空混練しながら押出成形することにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載のモールド整流子。
【請求項５】
前記整流子片は、錫、ニッケル、金、または、銀で被覆されることを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項６】
前記バリスタは、整流子片と接触する側面に、錫、ニッケル、金、または、銀が焼き付けられることを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項７】
回転方向における両側面部に回転方向と垂直な溝部が形成され円周上に並列する複数の整流子片と、前記整流子片の溝部と隣接する前記整流子片の溝部との間に係合する複数のバリスタと、前記複数の整流子片と前記複数のバリスタとを係合させた状態で一体成形するモールド材と、により構成されるモールド整流子の製造方法であって、
円周上に並列した前記整流子片の間に、前記バリスタを２ｋＮ以上で５ｋＮ以下の圧入荷重で圧入するバリスタ圧入ステップと、
前記整流子片と前記バリスタとを係合させた状態でモールド材で樹脂モールドするモールドステップと、
を含むことを特徴とするモールド整流子の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載のモールド整流子を用いたことを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項７に記載のモールド整流子の製造方法により製造されたモールド整流子を用いたことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃除機や電動工具などに使用されるモータのモールド整流子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電用の掃除機などに用いられる高速で回転するモータでは、個々の整流子片に働く遠心力によりモールド整流子の表面に段差を発生する。そして、段差が大きい場合には、ブラシの機械的な磨耗の増加やブラシとの間で大きな火花放電（以下、「スパーク」と記す）を生じるため、段差を小さくすることが重要となっている。そこで、整流子片間に円柱状のセラミックを圧入し、段差を数ミクロン程度に抑制したモールド整流子の例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
一方、情報機器などに使用される低電圧ＤＣモータでは、一般に整流子片間にバリスタが外付けされている。このバリスタは、ある電圧以上になると抵抗値が急減して電流を流し始める特性を有する素子であり、これにより整流子片間のスパーク電圧を吸収して、ブラシ寿命の長寿命化やモータノイズの低減が図られる。そこで、低電圧駆動に適した酸化亜鉛バリスタを製造する方法の一例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】
しかし、上記モータの場合、整流子片の数が多いので、バリスタの外付けに長い作業時間を要する。さらに、モータの回転に伴う遠心力から、バリスタを保護する対策も必要となる。また、掃除機などのモータでは整流子片間に高電圧が印加されるため、バリスタ電圧の低いバリスタを使用できないという課題がある。
【特許文献１】特公平５−３８５４４号公報
【特許文献２】特開平６−２０４００６号公報
【発明の開示】
【０００５】
本発明のモールド整流子は、両側面部に溝部を有する複数の整流子片と、隣接する整流子片の溝部の間に係合する複数の円筒状のバリスタと、複数の整流子片と複数のバリスタとを係合させた状態で一体成形するモールド材とを有する。
【０００６】
これにより、モールド整流子の段差の発生を抑制するとともに、バリスタにより整流子片間のスパーク電圧を吸収してブラシ寿命の改善やモールド整流子の強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の回転軸に対して垂直方向の断面図である。
【図２】図２は、図１の２−２線断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係るバリスタの斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図である。
【図６】図６は、同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図である。
【図７】図７は、同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態におけるモールド整流子を用いたモータを説明する縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態におけるモールド整流子を用いたモータを説明する側断面図である。
【符号の説明】
【０００８】
１    整流子片
３    モールド材
７    モールド成形用リング
８    回転軸用の穴
１１    溝部
２０    バリスタ（バリスタピン）
３０    モータ
３１    固定子
３２    回転子
３３，３４    ブラケット
３５    出力軸
３６    吸込用回転ファン
３７    エアガイド
３８    ファンケース
３９    軸受け
４０    スロット
４１    ティース
４２    モールド整流子
４３    ブラシ
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係るモールド整流子について図面を参照しながら説明する。【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の回転軸に対して垂直方向の断面図である。図２は、図１の２−２線断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るバリスタの斜視図である。【００１１】
図１と図２に示すように、モールド整流子は、複数の整流子片１と、複数の円筒状のバリスタ（以下、「バリスタピン」と記す）２０と、複数の整流子片１と複数のバリスタピン２０とを一体成形するモールド材３と、で構成される。そして、モールド材３の中央には、回転軸（図示せず）を固定するための回転軸用の穴８が設けられ、この回転軸用の穴８に回転軸を係合して回転対象物を回転させる。【００１２】
また、整流子片１は、例えば導電性が良好な電気銅に対し、約０．０５ｗｔ％の銀を添加した銅合金で構成され、図面中の矢印で示す回転方向の両側面部で回転軸方向（紙面に対して垂直方向）に溝部１１を有している。ここで、整流子片１は、例えば銅合金のフープ材を異形ダイスを用いて連続的に溝部１１を形成し、プレス加工により最終形状に加工される。このとき、必要に応じて整流子片１の表面には、例えば錫、ニッケル、金や銀などの柔軟性を有する金属が、例えばめっき処理により設けられる。これにより、バリスタピンと係合する際に、金属が容易に変形して安定した接触が得られる。【００１３】
また、バリスタピン２０は、図１から図３に示すように、整流子片１の溝部１１の形状と合致する、例えば円筒形状で形成され、溝部１１に圧入される。そして、バリスタピン２０は、以下で詳細に説明するように、酸化亜鉛粉末に、例えば酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物を添加し混合した粉末を用いて、所定のバリスタ電圧を有して作製されている。このとき、必要に応じて、バリスタピン２０の少なくとも整流子片１と接触する側面には、例えば錫、ニッケル、金や銀などの柔軟性を有する金属が、例えば焼き付け処理により設けられる。これにより、整流子片と安定した接触が得られる。【００１４】
また、モールド材３は、例えばガラス繊維や無機充填剤が添加されたフェノール樹脂などで成形される。【００１５】
なお、本発明のモールド整流子は、酸化亜鉛系組成物で押出成形により成形され焼成されたバリスタピンを整流子片間に備え、整流子片間のバリスタ電圧を、整流子片間電圧よりも高くしたことを特徴としている。そのため、隣接する整流子片間のバリスタ電圧Ａｖは、１ｍＡの電流を流すときに、整流子片間のバリスタ電圧Ａｖ＞モータ印加電圧／（整流子片数／２）の条件を満たすように設定する。つまり、モータ印加電圧は、整流子の一点と接触する第１のブラシと、第１のブラシと接触する点と対向する点で接触する第２のブラシとの間に印加されるので、各整流子片間にかかる電圧は、モータ印加電圧／（整流子片数／２）となる。【００１６】
また、バリスタピンのバリスタ特性は（数１）により表される。【００１７】
【数１】
2008047696.tif 000003
【００１８】
ここで、Ｉはバリスタピンに印加される電流、Ｋはバリスタ定数、Ｖはバリスタ電圧、αは非直線抵抗指数を表している。【００１９】
そのため、本発明のモールド整流子のバリスタピンには、バリスタ特性として、以下に示すような、所定のバリスタ電圧と高い非直線抵抗指数を持つことが要求される。【００２０】
まず、所定のバリスタ電圧は、１ｍＡの電流がバリスタピンに流れるときの電圧として求められ、整流子片間に印加される電圧と整流子片間の距離により決定される。例えば、整流子片間にかかる電圧が３０Ｖで整流子片間距離が０．５ｍｍの場合、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧は６０Ｖ／ｍｍ以上が必要となる。また、実用上においては、整流子片間に発生するスパーク電圧は整流子片間電圧の２倍以上で、さらに電圧変動や製造時の整流子片間の距離の変動などの安全率を考慮して決める必要がある。具体的には、例えば整流子２４極、交流２４０Ｖ仕様の場合、５６Ｖ／０．８ｍｍ（実際の整流子片間距離）となる。そのため、実際には、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧としては、７０Ｖ／ｍｍから８０Ｖ／ｍｍ程度を有するバリスタピンを用いることが好ましい。【００２１】
つぎに、非直線抵抗指数αは、α値が高いほど安定してバリスタピンに電流（スパーク電流）を流すことが可能となるので、α値の高い材料でバリスタピンを形成することが好ましい。例えば、チタン酸ストロンチウム系バリスタのα値は２から１０程度に対して、酸化亜鉛系バリスタは２０から６０程度のα値を有しているため、スパーク電圧の吸収に対して非常に有用な材料である。【００２２】
そこで、本実施の形態では、以下で説明する方法で作製した酸化亜鉛組成物からなるバリスタピンを用いた。なお、酸化亜鉛組成物とは、酸化亜鉛粉末に酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化チタン、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物を添加したものである。【００２３】
以下に、本発明の実施の形態に係るバリスタピンの製造方法について説明する。まず、上記に示した酸化亜鉛を主体とした平均粒径が０．６μｍ以上で３μｍ以下の粉末に、バインダとしてポリビニルアルコールを添加し、成形可能な状態の混合物を作製する。【００２４】
つぎに、この混合物を真空混練しながら押出成形を行い、所定の長さに切断して焼成する。このとき、混合物は、例えば焼成温度９００℃以上で１３００℃以下、焼成時間１０時間以上で３０時間以下、昇温速度２５℃／時間以上で５０℃／時間以下の条件で焼成される。【００２５】
なお、一般に、整流子片の回転方向の両側面部に合致する円筒状のバリスタピンの径は１ｍｍから２ｍｍ程度で、長さは５ｍｍから１５ｍｍ程度である。そのため、上記混合物を金型内に充填して、プレス成形により円筒状の成形品のバリスタピンを作製するには、成形性や生産性の観点から非常に困難である。【００２６】
そこで、上述したように、酸化亜鉛組成物とバインダを真空混錬して得た混合物を高圧で押出成形することにより、連続して、しかも寸法精度の良好な円筒状のバリスタピンを生産性よく形成することができる。このとき、予め酸化亜鉛組成物の粉末とバインダとの混合物の密度を高くし、押出成形の圧力を調整することにより、焼成後のバリスタピンの密度が５ｇ／ｃｍ３以上５．５ｇ／ｃｍ３以下となるように作製する。これにより、不純物の混入やボイドの発生を未然に防止した信頼性に優れたバリスタピンを作製できる。【００２７】
また、バリスタピンのバリスタ電圧は、結晶粒界の数により左右される。そのため、所定のバリスタ電圧を有するバリスタピンを作製するときに、結晶粒界の数を制御することが重要となる。【００２８】
つまり、低電圧領域では、結晶粒界が抵抗となるため電子は結晶粒界を移動できず、電流が流れない。一方、高電圧領域では、トンネル効果により、電子が結晶粒界の壁を飛び越えることが可能で、電流が流れる。一般に、酸化亜鉛系バリスタでは、二つの結晶粒界間のバリスタ電圧は約２Ｖと言われている。【００２９】
したがって、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧を５０Ｖ／ｍｍとすれば、１ｍｍ間の結晶粒界の数は約２５個である。また、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧を３５０Ｖ／ｍｍとすれば、１ｍｍ間の結晶粒界の数は約１７５個である。【００３０】
そこで、バリスタピンの所定のバリスタ電圧は、焼成温度や焼成時間を調整することで制御する。例えば、焼成温度を高く、焼成時間を長くして酸化亜鉛の結晶粒径を成長させることにより、結晶粒界の数を減らして低電圧のバリスタ電圧を有するバリスタピンを製造することができる。なお、真空混錬時に粒径の大きい酸化亜鉛粉末を予め選定し、焼成して低電圧のバリスタ電圧を有するバリスタピンを作製してもよい。【００３１】
また、酸化亜鉛組成物の粉末とバインダとの混合物の密度が低い場合、粒子同士が焼結しにくいため、単位長さ辺りの粒子数が多くなる。その結果、高電圧のバリスタ電圧を備えたバリスタピンを作製できる。【００３２】
一方、酸化亜鉛組成物の粉末とバインダとの混合物の密度が高い場合、粒子同士が焼結しやすいため、単位長さ辺りの粒子数が少なくなる。その結果、低電圧のバリスタ電圧を備えたバリスタピンを作製できる。【００３３】
なお、一般に、掃除機や電動工具などに使用される整流子モータの使用電圧は、１００Ｖから２４０Ｖの交流で使用される。そのため、整流子モータの整流子片間に加わる電圧は１０Ｖから５０Ｖ程度、整流子片間の距離は０．２ｍｍから１．０ｍｍ程度となる。その結果、バリスタピンに必要な厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧は、１０Ｖ／ｍｍ以上で２５０Ｖ／ｍｍ以下となる。【００３４】
しかし、実用上、整流子片間に発生するスパーク電圧は整流子片間の電圧の２倍以上であり、さらには電圧変動、製造時の整流子片間の距離の変動など安全率を考慮すると、厚さ１ｍｍ当たりの所定のバリスタ電圧として、２０Ｖ／ｍｍ以上で５００Ｖ／ｍｍ以下に設定することが好ましい。【００３５】
上記で説明したように、酸化亜鉛の結晶粒径や所定のバリスタ電圧になるように調整することにより、モールド整流子に適したバリスタピン２０を任意に作製できる。【００３６】
以上、本実施の形態によれば、隣接する整流子片の間に保持されたバリスタピンにより、スパークを低減してブラシ寿命を改善するとともに、機械的な強度が向上したモールド整流子を実現できる。【００３７】
また、本実施の形態によれば、所定のバリスタ電圧を有するバリスタピンにより、バリスタピンの特性低下や破壊を防止するとともに、スパークを効率よく吸収できる。【００３８】
以下、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を図４から図７を参照しながら説明する。【００３９】
図４は、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明するフローチャートである。図５から図７は、同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図である。【００４０】
まず、図４と図５に示すように、例えば２４個の整流子片１を円筒状のモールド成形用リング７内の円周上に沿って、並列して配設する（ステップＳ１）。【００４１】
つぎに、図４と図６に示すように、バリスタピン２０を円周上に並列した各整流子片１の間の溝部１１に沿って、２ｋＮから５ｋＮの圧入荷重で圧入する（ステップＳ２）。このとき、圧入荷重が２ｋＮ未満の場合、整流子片とバリスタピンとの間にモールド材が介在し、高いバリスタ電圧を発生する箇所ができるため好ましくない。また、圧入荷重が５ｋＮを超える場合、バリスタピンの破損などが発生しやすく好ましくない。【００４２】
つぎに、図４と図７に示すように、各整流子片１間にバリスタピン２０を圧入し整流子片１とバリスタピン２０とを係合させた状態で、モールド材３を注入し樹脂モールドする（ステップＳ３）。このとき、回転軸用の穴８を形成するリング（図示せず）を、モールド成形用リング７と同心で設ける。そして、モールド材３は、回転軸用の穴８から外周に向かって、少なくとも整流子片１の円周方向の最外周表面は被覆しないように注入して樹脂モールドする。なお、回転軸用の穴８は、モールド材３で全体を樹脂モールドした後に、打ち抜き加工や切削加工で形成してもよい。【００４３】
そして、モールド材３を硬化した後、モールド成形用リング７やリング（図示せず）を取り外して、図１に示すモールド整流子が作製される。【００４４】
本実施の形態の製造方法によれば、整流子片１とバリスタピン２０の表面とが圧接状態で接続できるため、整流子片１とバリスタピン２０との間の接触抵抗を低くできる。その結果、整流子片１とバリスタピン２０との間の電気的な接続工程が不要となるため、生産性が向上する。【００４５】
上記実施の形態のモールド整流子を用いたモータについて、図８を参照しながら簡単に説明する。図８は本発明の実施の形態におけるモールド整流子を用いたモータを説明する縦断面図であり、図９はその側断面図である。【００４６】
図８と図９に示すように、モータ３０は、固定子（界磁）３１および回転子３２が環状空隙を介して対向している。回転子３２には出力軸３５の軸線と平行な、例えば２２個のスロット４０が設けられ、互いのスロット４０間には２２個のティース４１が形成されている。各ティース４１間には巻き線が施されており、回転子３２の一端部には、例えば２２セグメントからなる本実施の形態のモールド整流子４２が固定されている。回転子３２が回転することにより、一対のブラシ４３に対して、モールド整流子４２が摺動するように互いに当接しながら回転する。【００４７】
固定子（界磁）３１および回転子３２が取り付けられた一対のブラケット３３、３４を備える。回転子３２の出力軸３５は、上下２点を軸受け３９によって回転可能に支持されている。ブラケット３３の方からモータ３０の外側に延長され、その先端に吸込用回転ファン３６を取り付けられている。そして、吸込用回転ファン３６と固定子３１および回転子３２との間を仕切るようにして、エアガイド３７が取り付けられ、吸込用回転ファン３６を覆うように外周部に複数個の穴を設けたファンケース３８が取り付けられている。【００４８】
以上のような構成により、長寿命で信頼性に優れたモータ３０を実現できる。【００４９】
以下に、本発明の実施の形態における具体的な実施例について説明する。【００５０】
（実施例１）
実施例１においては、整流子片およびバリスタピンの構成材料（表面状態）とブラシ寿命との関係を検討した。【００５１】
まず、整流子片の表面状態として、銅合金からなる整流子片の表面に錫メッキ処理したものと未処理の整流子片を準備した。また、バリスタピンの表面状態として、酸化亜鉛系酸化物からなるバリスタピンで整流子片と接合する側面に銀電極を焼き付けたものと未処理のバリスタピンを準備した。また、バリスタピン径を選定して、整流子片の溝部間に圧入荷重は２ｋＮに調整して圧入した。【００５２】
そして、上記整流子片とバリスタピンとをそれぞれ組み合わせてモールド整流子を作製した。【００５３】
このとき、各バリスタピンのバリスタ電圧は、酸化亜鉛粉末の平均粒径、焼成温度や焼成時間を検討して、厚さ１ｍｍ当たり１００Ｖ／ｍｍに調整した。【００５４】
また、評価試料として、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が、バリスタピンの厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧と整流子片間距離との積の電圧に近い状態のもののみを合格品として用いて、サンプル１からサンプル４のモータを作製した。【００５５】
そして、比較例１として、バリスタピンに代えて、酸化アルミニウムからなるセラミックピンを圧入したモールド整流子を用いて、サンプルＣ１のモータを準備した。【００５６】
上記条件により作製したモータを用いて、無負荷の状態で１００Ｖの交流電圧を印加し、回転数４４０００ｒ／ｍｉｎの条件で、ブラシ寿命を測定し評価した。【００５７】
以下に、サンプル１からサンプル４とサンプルＣ１の諸元と評価結果を（表１）に示す。【００５８】
【表１】
2008047696.tif 000004
【００５９】
（表１）に示すように、サンプルＣ１のセラミックピンを使用したモールド整流子を用いたモータと比較して、サンプル１からサンプル４の各バリスタピンを使用したモータは、ブラシ寿命の長寿命化に対して大きな効果があることがわかった。【００６０】
すなわち、サンプルＣ１の場合のブラシ寿命が６００ｈであるのに対し、サンプル１の場合のブラシ寿命が８００ｈであり、サンプル２からサンプル４の場合のブラシ寿命が９００ｈであった。【００６１】
また、サンプル１の場合のブラシ寿命が８００ｈであるのに対し、サンプル３の場合のブラシ寿命が９００ｈであった。このことから、バリスタピンの整流子片と接触する側面に銀を焼き付けることにより、ブラシ寿命の長寿命化に対して効果があることがわかった。【００６２】
さらに、サンプル１の場合のブラシ寿命が８００ｈであるのに対し、サンプル２の場合のブラシ寿命が９００ｈであることから、整流子片に錫メッキ処理を行うことによっても、ブラシ寿命の長寿命化に対する効果があることがわかった。【００６３】
（実施例２）
実施例２においては、バリスタピンの圧入荷重とブラシ寿命との関係を検討した。【００６４】
まず、整流子片として、銅合金からなる整流子片の表面を錫めっき処理した整流子片と、バリスタピンとして、酸化亜鉛系酸化物からなり表面が未処理（焼き付け電極なし）のバリスタピンを準備した。【００６５】
また、バリスタピン径を選定して、整流子片の溝部間に圧入荷重を０．５ｋＮ以上で１０ｋＮ以下になるように調整して圧入した。このとき、バリスタピン径は、それぞれ１．２８ｍｍ、１．３０ｍｍ、１．３２ｍｍ、１．３４ｍｍで、対応する圧入荷重は０．５ｋＮ、２ｋＮ、５ｋＮ、１０ｋＮであった。【００６６】
そして、上記以外の条件は実施例１と同様にしてモールド整流子を作製し、これを用いて、サンプル５からサンプル８のモータを作製した。【００６７】
上記条件により作製したモータを用いて、無負荷の状態で１００Ｖの交流電圧を印加し、回転数４４０００ｒ／ｍｉｎの実施例１と同じ条件で、ブラシ寿命を測定し評価した。【００６８】
以下に、サンプル５からサンプル８の諸元と評価結果を（表２）に示す。【００６９】
【表２】
2008047696.tif 000005
【００７０】
（表２）に示すように、圧入荷重が２ｋＮ未満で０．５ｋＮのサンプル５では、整流子片とバリスタピン間に樹脂が介在し、モールド成形後整流子片間のバリスタ電圧が異常に高くなる箇所が発生した。そのため、圧入荷重が０．５ｋＮのサンプル５の場合、ブラシ寿命を計測できなかった。【００７１】
また、圧入荷重が５ｋＮを超える１０ｋＮのサンプル８では、圧入時にバリスタピンが割れてしまい、モールド成形後整流子片間のバリスタ電圧が異常に高くなる箇所が発生した。そのため、圧入荷重が１０ｋＮのサンプル８の場合、ブラシ寿命を計測できなかった。【００７２】
一方、圧入荷重は２ｋＮから５ｋＮの範囲のサンプル６とサンプル７では、整流子片とバリスタピン間に安定した導通が得られた。この結果、圧入荷重を２ｋＮから５ｋＮの範囲で調整することにより、ブラシ寿命を長寿命化できることがわかった。【００７３】
（実施例３）
実施例３においては、バリスタピンのバリスタ電圧とブラシ寿命との関係を検討した。【００７４】
まず、整流子片として銅合金からなる整流子片の表面を錫めっき処理した整流子片と、バリスタピンとして酸化亜鉛系酸化物からなり表面が未処理（焼き付け電極なし）のバリスタピンを準備した。【００７５】
また、バリスタピン径が１．３ｍｍのバリスタピンを選定して、整流子片の溝部間に圧入荷重を２ｋＮに調整して圧入した。【００７６】
このとき、バリスタピンのバリスタ電圧は、酸化亜鉛粉末の平均粒径の選定および焼成温度、焼成時間を調整して、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧が５０Ｖ／ｍｍ、１００Ｖ／ｍｍ、１２０Ｖ／ｍｍ、２４０Ｖ／ｍｍのバリスタピンを用いた。【００７７】
そして、整流子片間の電圧が１２Ｖと２８Ｖに対して、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が約２倍と約４倍になる組み合わせでモールド整流子を作製した。具体的には、整流子片間の電圧が１２Ｖの場合、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が２５Ｖ（約２倍）のモールド整流子とモールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が５０Ｖ（約４倍）のモールド整流子との組み合わせとした。また、整流子片間の電圧が２８Ｖの場合、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が６０Ｖ（約２倍）のモールド整流子とモールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が１２０Ｖ（約４倍）のモールド整流子との組み合わせとした。【００７８】
そして、上記以外の条件は実施例１と同様にして、サンプル９からサンプル１２のモータを作製した。【００７９】
上記条件により作製したモータを用いて、無負荷の状態で１００Ｖおよび２４０Ｖの交流電圧をそれぞれ印加し、４４０００ｒ／ｍｉｎ．および３８０００ｒ／ｍｉｎ．の回転数の条件で、ブラシ寿命を測定し評価した。【００８０】
以下に、サンプル９からサンプル１２の諸元と評価結果を（表３）に示す。【００８１】
【表３】
2008047696.tif 000006
【００８２】
（表３）に示すように、整流子片間の電圧に対してモールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が約２倍のサンプル９とサンプル１１の方が、約４倍のサンプル１０とサンプル１２よりもブラシ寿命が若干長い結果となった。これは、モールド成形後整流子片間のバリスタ電圧が整流子片間の電圧に近い程、バリスタピンによるスパーク電圧やスパーク電流の吸収効果がより高く、モールド整流子のブラシ寿命の長寿命化につながったと考えられる。【００８３】
以上の検討から、本発明のモールド整流子は、従来のモールド整流子に比べて、ブラシ寿命の長寿命化に極めて優れた効果を持つことが明らかになった。その結果、モータの寿命を大幅に改善できる。【００８４】
なお、上記実施の形態では、２４個の整流子片１および２４個のバリスタピン２０とを備えるモールド整流子を例に説明したが、これに限られない。例えば、整流子片１およびバリスタピン２０の数を、それ以外の数にしてもよく、同様の効果が得られる。【００８５】
また、上記実施の形態では、整流子片を、導電性が良好な電気銅に対し約０．０５ｗｔ％の銀を添加した銅合金により構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、導電性が良好な１００％の銅により構成してもよく、添加する金属の材料および量を変化させてもよい。【００８６】
また、上記実施の形態では、整流子片のバリスタピンとの接触面に錫メッキした例で説明したが、これに限られない。例えば、ニッケル、銀や金などのメッキ処理で整流子片を被覆してもよい。さらに、バリスタピンの整流子片１との接触面に銀を焼き付けた例で説明したが、錫、ニッケルや金などの焼き付け処理やメッキ処理で被覆してもよい。これらにより、整流子片とバリスタピンとの間の接触抵抗をさらに低くすることが可能となる。【００８７】
また、上記実施の形態では、バリスタピンの形状を円筒形状を例に説明したが、これに限られない。例えば、整流子片の溝部の形状に合致する形状であれば任意である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明のモールド整流子は、掃除機や電動工具などに使用されるモータのモールド整流子として有用である。
【図１】
2008047696.tif 000007
【図２】
2008047696.tif 000008
【図３】
2008047696.tif 000009
【図４】
2008047696.tif 000010
【図５】
2008047696.tif 000011
【図６】
2008047696.tif 000012
【図７】
2008047696.tif 000013
【図８】
2008047696.tif 000014
【図９】
2008047696.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向における両側面部に回転方向と垂直な溝部が形成される複数の整流子片と、
前記整流子片の溝部と隣接する前記整流子片の溝部との間を係合する複数のバリスタと、
前記複数の整流子片と前記複数のバリスタとを係合させた状態で一体成形するモールド材と、
により構成することを特徴とするモールド整流子。
【請求項２】
１ｍＡの電流が流れた場合の前記隣接する整流子片間のバリスタに印加されるバリスタ電圧Ａｖが、バリスタ電圧Ａｖ＞モータ印加電圧／（整流子片数／２）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項３】
前記バリスタは酸化亜鉛系組成物により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項４】
前記バリスタは、前記バリスタを構成する酸化亜鉛系組成物の粉末を真空混練しながら押出成形することにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載のモールド整流子。
【請求項５】
前記整流子片は、錫、ニッケル、金、または、銀で被覆されることを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項６】
前記バリスタは、整流子片と接触する側面に、錫、ニッケル、金、または、銀が焼き付けられることを特徴とする請求項１に記載のモールド整流子。
【請求項７】
回転方向における両側面部に回転方向と垂直な溝部が形成され円周上に並列する複数の整流子片と、前記整流子片の溝部と隣接する前記整流子片の溝部との間に係合する複数のバリスタと、前記複数の整流子片と前記複数のバリスタとを係合させた状態で一体成形するモールド材と、により構成されるモールド整流子の製造方法であって、
円周上に並列した前記整流子片の間に、前記バリスタを２ｋＮ以上で５ｋＮ以下の圧入荷重で圧入するバリスタ圧入ステップと、
前記整流子片と前記バリスタとを係合させた状態でモールド材で樹脂モールドするモールドステップと、
を含むことを特徴とするモールド整流子の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載のモールド整流子を用いたことを特徴とするモータ。
【請求項９】
請求項７に記載のモールド整流子の製造方法により製造されたモールド整流子を用いたことを特徴とするモータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃除機や電動工具などに使用されるモータのモールド整流子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電用の掃除機などに用いられる高速で回転するモータでは、個々の整流子片に働く遠心力によりモールド整流子の表面に段差を発生する。そして、段差が大きい場合には、ブラシの機械的な磨耗の増加やブラシとの間で大きな火花放電（以下、「スパーク」と記す）を生じるため、段差を小さくすることが重要となっている。そこで、整流子片間に円柱状のセラミックを圧入し、段差を数ミクロン程度に抑制したモールド整流子の例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、情報機器などに使用される低電圧ＤＣモータでは、一般に整流子片間にバリスタが外付けされている。このバリスタは、ある電圧以上になると抵抗値が急減して電流を流し始める特性を有する素子であり、これにより整流子片間のスパーク電圧を吸収して、ブラシ寿命の長寿命化やモータノイズの低減が図られる。そこで、低電圧駆動に適した酸化亜鉛バリスタを製造する方法の一例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、上記モータの場合、整流子片の数が多いので、バリスタの外付けに長い作業時間を要する。さらに、モータの回転に伴う遠心力から、バリスタを保護する対策も必要となる。また、掃除機などのモータでは整流子片間に高電圧が印加されるため、バリスタ電圧の低いバリスタを使用できないという課題がある。
【特許文献１】特公平５−３８５４４号公報
【特許文献２】特開平６−２０４００６号公報
【発明の開示】
【０００５】
本発明のモールド整流子は、両側面部に溝部を有する複数の整流子片と、隣接する整流子片の溝部の間に係合する複数の円筒状のバリスタと、複数の整流子片と複数のバリスタとを係合させた状態で一体成形するモールド材とを有する。
【０００６】
これにより、モールド整流子の段差の発生を抑制するとともに、バリスタにより整流子片間のスパーク電圧を吸収してブラシ寿命の改善やモールド整流子の強度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態に係るモールド整流子について図面を参照しながら説明する。
【０００８】
図１は、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の回転軸に対して垂直方向の断面図である。図２は、図１の２−２線断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るバリスタの斜視図である。
【０００９】
図１と図２に示すように、モールド整流子は、複数の整流子片１と、複数の円筒状のバリスタ（以下、「バリスタピン」と記す）２０と、複数の整流子片１と複数のバリスタピン２０とを一体成形するモールド材３と、で構成される。そして、モールド材３の中央には、回転軸（図示せず）を固定するための回転軸用の穴８が設けられ、この回転軸用の穴８に回転軸を係合して回転対象物を回転させる。
【００１０】
また、整流子片１は、例えば導電性が良好な電気銅に対し、約０．０５ｗｔ％の銀を添加した銅合金で構成され、図面中の矢印で示す回転方向の両側面部で回転軸方向（紙面に対して垂直方向）に溝部１１を有している。ここで、整流子片１は、例えば銅合金のフープ材を異形ダイスを用いて連続的に溝部１１を形成し、プレス加工により最終形状に加工される。このとき、必要に応じて整流子片１の表面には、例えば錫、ニッケル、金や銀などの柔軟性を有する金属が、例えばめっき処理により設けられる。これにより、バリスタピンと係合する際に、金属が容易に変形して安定した接触が得られる。
【００１１】
また、バリスタピン２０は、図１から図３に示すように、整流子片１の溝部１１の形状と合致する、例えば円筒形状で形成され、溝部１１に圧入される。そして、バリスタピン２０は、以下で詳細に説明するように、酸化亜鉛粉末に、例えば酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物を添加し混合した粉末を用いて、所定のバリスタ電圧を有して作製されている。このとき、必要に応じて、バリスタピン２０の少なくとも整流子片１と接触する側面には、例えば錫、ニッケル、金や銀などの柔軟性を有する金属が、例えば焼き付け処理により設けられる。これにより、整流子片と安定した接触が得られる。
【００１２】
また、モールド材３は、例えばガラス繊維や無機充填剤が添加されたフェノール樹脂などで成形される。
【００１３】
なお、本発明のモールド整流子は、酸化亜鉛系組成物で押出成形により成形され焼成されたバリスタピンを整流子片間に備え、整流子片間のバリスタ電圧を、整流子片間電圧よりも高くしたことを特徴としている。そのため、隣接する整流子片間のバリスタ電圧Ａｖは、１ｍＡの電流を流すときに、整流子片間のバリスタ電圧Ａｖ＞モータ印加電圧／（整流子片数／２）の条件を満たすように設定する。つまり、モータ印加電圧は、整流子の一点と接触する第１のブラシと、第１のブラシと接触する点と対向する点で接触する第２のブラシとの間に印加されるので、各整流子片間にかかる電圧は、モータ印加電圧／（整流子片数／２）となる。
【００１４】
また、バリスタピンのバリスタ特性は（数１）により表される。
【００１５】
【数１】
2008047696.tif 000016
【００１６】
ここで、Ｉはバリスタピンに印加される電流、Ｋはバリスタ定数、Ｖはバリスタ電圧、αは非直線抵抗指数を表している。
【００１７】
そのため、本発明のモールド整流子のバリスタピンには、バリスタ特性として、以下に示すような、所定のバリスタ電圧と高い非直線抵抗指数を持つことが要求される。
【００１８】
まず、所定のバリスタ電圧は、１ｍＡの電流がバリスタピンに流れるときの電圧として求められ、整流子片間に印加される電圧と整流子片間の距離により決定される。例えば、整流子片間にかかる電圧が３０Ｖで整流子片間距離が０．５ｍｍの場合、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧は６０Ｖ／ｍｍ以上が必要となる。また、実用上においては、整流子片間に発生するスパーク電圧は整流子片間電圧の２倍以上で、さらに電圧変動や製造時の整流子片間の距離の変動などの安全率を考慮して決める必要がある。具体的には、例えば整流子２４極、交流２４０Ｖ仕様の場合、５６Ｖ／０．８ｍｍ（実際の整流子片間距離）となる。そのため、実際には、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧としては、７０Ｖ／ｍｍから８０Ｖ／ｍｍ程度を有するバリスタピンを用いることが好ましい。
【００１９】
つぎに、非直線抵抗指数αは、α値が高いほど安定してバリスタピンに電流（スパーク電流）を流すことが可能となるので、α値の高い材料でバリスタピンを形成することが好ましい。例えば、チタン酸ストロンチウム系バリスタのα値は２から１０程度に対して、酸化亜鉛系バリスタは２０から６０程度のα値を有しているため、スパーク電圧の吸収に対して非常に有用な材料である。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、以下で説明する方法で作製した酸化亜鉛組成物からなるバリスタピンを用いた。なお、酸化亜鉛組成物とは、酸化亜鉛粉末に酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化チタン、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化アンチモンなどの酸化物を添加したものである。
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態に係るバリスタピンの製造方法について説明する。まず、上記に示した酸化亜鉛を主体とした平均粒径が０．６μｍ以上で３μｍ以下の粉末に、バインダとしてポリビニルアルコールを添加し、成形可能な状態の混合物を作製する。
【００２２】
つぎに、この混合物を真空混練しながら押出成形を行い、所定の長さに切断して焼成する。このとき、混合物は、例えば焼成温度９００℃以上で１３００℃以下、焼成時間１０時間以上で３０時間以下、昇温速度２５℃／時間以上で５０℃／時間以下の条件で焼成される。
【００２３】
なお、一般に、整流子片の回転方向の両側面部に合致する円筒状のバリスタピンの径は１ｍｍから２ｍｍ程度で、長さは５ｍｍから１５ｍｍ程度である。そのため、上記混合物を金型内に充填して、プレス成形により円筒状の成形品のバリスタピンを作製するには、成形性や生産性の観点から非常に困難である。
【００２４】
そこで、上述したように、酸化亜鉛組成物とバインダを真空混錬して得た混合物を高圧で押出成形することにより、連続して、しかも寸法精度の良好な円筒状のバリスタピンを生産性よく形成することができる。このとき、予め酸化亜鉛組成物の粉末とバインダとの混合物の密度を高くし、押出成形の圧力を調整することにより、焼成後のバリスタピンの密度が５ｇ／ｃｍ３以上５．５ｇ／ｃｍ３以下となるように作製する。これにより、不純物の混入やボイドの発生を未然に防止した信頼性に優れたバリスタピンを作製できる。
【００２５】
また、バリスタピンのバリスタ電圧は、結晶粒界の数により左右される。そのため、所定のバリスタ電圧を有するバリスタピンを作製するときに、結晶粒界の数を制御することが重要となる。
【００２６】
つまり、低電圧領域では、結晶粒界が抵抗となるため電子は結晶粒界を移動できず、電流が流れない。一方、高電圧領域では、トンネル効果により、電子が結晶粒界の壁を飛び越えることが可能で、電流が流れる。一般に、酸化亜鉛系バリスタでは、二つの結晶粒界間のバリスタ電圧は約２Ｖと言われている。
【００２７】
したがって、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧を５０Ｖ／ｍｍとすれば、１ｍｍ間の結晶粒界の数は約２５個である。また、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧を３５０Ｖ／ｍｍとすれば、１ｍｍ間の結晶粒界の数は約１７５個である。
【００２８】
そこで、バリスタピンの所定のバリスタ電圧は、焼成温度や焼成時間を調整することで制御する。例えば、焼成温度を高く、焼成時間を長くして酸化亜鉛の結晶粒径を成長させることにより、結晶粒界の数を減らして低電圧のバリスタ電圧を有するバリスタピンを製造することができる。なお、真空混錬時に粒径の大きい酸化亜鉛粉末を予め選定し、焼成して低電圧のバリスタ電圧を有するバリスタピンを作製してもよい。
【００２９】
また、酸化亜鉛組成物の粉末とバインダとの混合物の密度が低い場合、粒子同士が焼結しにくいため、単位長さ辺りの粒子数が多くなる。その結果、高電圧のバリスタ電圧を備えたバリスタピンを作製できる。
【００３０】
一方、酸化亜鉛組成物の粉末とバインダとの混合物の密度が高い場合、粒子同士が焼結しやすいため、単位長さ辺りの粒子数が少なくなる。その結果、低電圧のバリスタ電圧を備えたバリスタピンを作製できる。
【００３１】
なお、一般に、掃除機や電動工具などに使用される整流子モータの使用電圧は、１００Ｖから２４０Ｖの交流で使用される。そのため、整流子モータの整流子片間に加わる電圧は１０Ｖから５０Ｖ程度、整流子片間の距離は０．２ｍｍから１．０ｍｍ程度となる。その結果、バリスタピンに必要な厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧は、１０Ｖ／ｍｍ以上で２５０Ｖ／ｍｍ以下となる。
【００３２】
しかし、実用上、整流子片間に発生するスパーク電圧は整流子片間の電圧の２倍以上であり、さらには電圧変動、製造時の整流子片間の距離の変動など安全率を考慮すると、厚さ１ｍｍ当たりの所定のバリスタ電圧として、２０Ｖ／ｍｍ以上で５００Ｖ／ｍｍ以下に設定することが好ましい。
【００３３】
上記で説明したように、酸化亜鉛の結晶粒径や所定のバリスタ電圧になるように調整することにより、モールド整流子に適したバリスタピン２０を任意に作製できる。
【００３４】
以上、本実施の形態によれば、隣接する整流子片の間に保持されたバリスタピンにより、スパークを低減してブラシ寿命を改善するとともに、機械的な強度が向上したモールド整流子を実現できる。
【００３５】
また、本実施の形態によれば、所定のバリスタ電圧を有するバリスタピンにより、バリスタピンの特性低下や破壊を防止するとともに、スパークを効率よく吸収できる。
【００３６】
以下、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を図４から図７を参照しながら説明する。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明するフローチャートである。図５から図７は、同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図である。
【００３８】
まず、図４と図５に示すように、例えば２４個の整流子片１を円筒状のモールド成形用リング７内の円周上に沿って、並列して配設する（ステップＳ１）。
【００３９】
つぎに、図４と図６に示すように、バリスタピン２０を円周上に並列した各整流子片１の間の溝部１１に沿って、２ｋＮから５ｋＮの圧入荷重で圧入する（ステップＳ２）。このとき、圧入荷重が２ｋＮ未満の場合、整流子片とバリスタピンとの間にモールド材が介在し、高いバリスタ電圧を発生する箇所ができるため好ましくない。また、圧入荷重が５ｋＮを超える場合、バリスタピンの破損などが発生しやすく好ましくない。
【００４０】
つぎに、図４と図７に示すように、各整流子片１間にバリスタピン２０を圧入し整流子片１とバリスタピン２０とを係合させた状態で、モールド材３を注入し樹脂モールドする（ステップＳ３）。このとき、回転軸用の穴８を形成するリング（図示せず）を、モールド成形用リング７と同心で設ける。そして、モールド材３は、回転軸用の穴８から外周に向かって、少なくとも整流子片１の円周方向の最外周表面は被覆しないように注入して樹脂モールドする。なお、回転軸用の穴８は、モールド材３で全体を樹脂モールドした後に、打ち抜き加工や切削加工で形成してもよい。
【００４１】
そして、モールド材３を硬化した後、モールド成形用リング７やリング（図示せず）を取り外して、図１に示すモールド整流子が作製される。
【００４２】
本実施の形態の製造方法によれば、整流子片１とバリスタピン２０の表面とが圧接状態で接続できるため、整流子片１とバリスタピン２０との間の接触抵抗を低くできる。その結果、整流子片１とバリスタピン２０との間の電気的な接続工程が不要となるため、生産性が向上する。
【００４３】
上記実施の形態のモールド整流子を用いたモータについて、図８を参照しながら簡単に説明する。図８は本発明の実施の形態におけるモールド整流子を用いたモータを説明する縦断面図であり、図９はその側断面図である。
【００４４】
図８と図９に示すように、モータ３０は、固定子（界磁）３１および回転子３２が環状空隙を介して対向している。回転子３２には出力軸３５の軸線と平行な、例えば２２個のスロット４０が設けられ、互いのスロット４０間には２２個のティース４１が形成されている。各ティース４１間には巻き線が施されており、回転子３２の一端部には、例えば２２セグメントからなる本実施の形態のモールド整流子４２が固定されている。回転子３２が回転することにより、一対のブラシ４３に対して、モールド整流子４２が摺動するように互いに当接しながら回転する。
【００４５】
固定子（界磁）３１および回転子３２が取り付けられた一対のブラケット３３、３４を備える。回転子３２の出力軸３５は、上下２点を軸受け３９によって回転可能に支持されている。ブラケット３３の方からモータ３０の外側に延長され、その先端に吸込用回転ファン３６を取り付けられている。そして、吸込用回転ファン３６と固定子３１および回転子３２との間を仕切るようにして、エアガイド３７が取り付けられ、吸込用回転ファン３６を覆うように外周部に複数個の穴を設けたファンケース３８が取り付けられている。
【００４６】
以上のような構成により、長寿命で信頼性に優れたモータ３０を実現できる。
【００４７】
以下に、本発明の実施の形態における具体的な実施例について説明する。
【００４８】
（実施例１）
実施例１においては、整流子片およびバリスタピンの構成材料（表面状態）とブラシ寿命との関係を検討した。
【００４９】
まず、整流子片の表面状態として、銅合金からなる整流子片の表面に錫メッキ処理したものと未処理の整流子片を準備した。また、バリスタピンの表面状態として、酸化亜鉛系酸化物からなるバリスタピンで整流子片と接合する側面に銀電極を焼き付けたものと未処理のバリスタピンを準備した。また、バリスタピン径を選定して、整流子片の溝部間に圧入荷重は２ｋＮに調整して圧入した。
【００５０】
そして、上記整流子片とバリスタピンとをそれぞれ組み合わせてモールド整流子を作製した。
【００５１】
このとき、各バリスタピンのバリスタ電圧は、酸化亜鉛粉末の平均粒径、焼成温度や焼成時間を検討して、厚さ１ｍｍ当たり１００Ｖ／ｍｍに調整した。
【００５２】
また、評価試料として、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が、バリスタピンの厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧と整流子片間距離との積の電圧に近い状態のもののみを合格品として用いて、サンプル１からサンプル４のモータを作製した。
【００５３】
そして、比較例１として、バリスタピンに代えて、酸化アルミニウムからなるセラミックピンを圧入したモールド整流子を用いて、サンプルＣ１のモータを準備した。
【００５４】
上記条件により作製したモータを用いて、無負荷の状態で１００Ｖの交流電圧を印加し、回転数４４０００ｒ／ｍｉｎの条件で、ブラシ寿命を測定し評価した。
【００５５】
以下に、サンプル１からサンプル４とサンプルＣ１の諸元と評価結果を（表１）に示す。
【００５６】
【表１】
2008047696.tif 000017
【００５７】
（表１）に示すように、サンプルＣ１のセラミックピンを使用したモールド整流子を用いたモータと比較して、サンプル１からサンプル４の各バリスタピンを使用したモータは、ブラシ寿命の長寿命化に対して大きな効果があることがわかった。
【００５８】
すなわち、サンプルＣ１の場合のブラシ寿命が６００ｈであるのに対し、サンプル１の場合のブラシ寿命が８００ｈであり、サンプル２からサンプル４の場合のブラシ寿命が９００ｈであった。
【００５９】
また、サンプル１の場合のブラシ寿命が８００ｈであるのに対し、サンプル３の場合のブラシ寿命が９００ｈであった。このことから、バリスタピンの整流子片と接触する側面に銀を焼き付けることにより、ブラシ寿命の長寿命化に対して効果があることがわかった。
【００６０】
さらに、サンプル１の場合のブラシ寿命が８００ｈであるのに対し、サンプル２の場合のブラシ寿命が９００ｈであることから、整流子片に錫メッキ処理を行うことによっても、ブラシ寿命の長寿命化に対する効果があることがわかった。
【００６１】
（実施例２）
実施例２においては、バリスタピンの圧入荷重とブラシ寿命との関係を検討した。
【００６２】
まず、整流子片として、銅合金からなる整流子片の表面を錫めっき処理した整流子片と、バリスタピンとして、酸化亜鉛系酸化物からなり表面が未処理（焼き付け電極なし）のバリスタピンを準備した。
【００６３】
また、バリスタピン径を選定して、整流子片の溝部間に圧入荷重を０．５ｋＮ以上で１０ｋＮ以下になるように調整して圧入した。このとき、バリスタピン径は、それぞれ１．２８ｍｍ、１．３０ｍｍ、１．３２ｍｍ、１．３４ｍｍで、対応する圧入荷重は０．５ｋＮ、２ｋＮ、５ｋＮ、１０ｋＮであった。
【００６４】
そして、上記以外の条件は実施例１と同様にしてモールド整流子を作製し、これを用いて、サンプル５からサンプル８のモータを作製した。
【００６５】
上記条件により作製したモータを用いて、無負荷の状態で１００Ｖの交流電圧を印加し、回転数４４０００ｒ／ｍｉｎの実施例１と同じ条件で、ブラシ寿命を測定し評価した。
【００６６】
以下に、サンプル５からサンプル８の諸元と評価結果を（表２）に示す。
【００６７】
【表２】
2008047696.tif 000018
【００６８】
（表２）に示すように、圧入荷重が２ｋＮ未満で０．５ｋＮのサンプル５では、整流子片とバリスタピン間に樹脂が介在し、モールド成形後整流子片間のバリスタ電圧が異常に高くなる箇所が発生した。そのため、圧入荷重が０．５ｋＮのサンプル５の場合、ブラシ寿命を計測できなかった。
【００６９】
また、圧入荷重が５ｋＮを超える１０ｋＮのサンプル８では、圧入時にバリスタピンが割れてしまい、モールド成形後整流子片間のバリスタ電圧が異常に高くなる箇所が発生した。そのため、圧入荷重が１０ｋＮのサンプル８の場合、ブラシ寿命を計測できなかった。
【００７０】
一方、圧入荷重は２ｋＮから５ｋＮの範囲のサンプル６とサンプル７では、整流子片とバリスタピン間に安定した導通が得られた。この結果、圧入荷重を２ｋＮから５ｋＮの範囲で調整することにより、ブラシ寿命を長寿命化できることがわかった。
【００７１】
（実施例３）
実施例３においては、バリスタピンのバリスタ電圧とブラシ寿命との関係を検討した。
【００７２】
まず、整流子片として銅合金からなる整流子片の表面を錫めっき処理した整流子片と、バリスタピンとして酸化亜鉛系酸化物からなり表面が未処理（焼き付け電極なし）のバリスタピンを準備した。
【００７３】
また、バリスタピン径が１．３ｍｍのバリスタピンを選定して、整流子片の溝部間に圧入荷重を２ｋＮに調整して圧入した。
【００７４】
このとき、バリスタピンのバリスタ電圧は、酸化亜鉛粉末の平均粒径の選定および焼成温度、焼成時間を調整して、厚さ１ｍｍ当たりのバリスタ電圧が５０Ｖ／ｍｍ、１００Ｖ／ｍｍ、１２０Ｖ／ｍｍ、２４０Ｖ／ｍｍのバリスタピンを用いた。
【００７５】
そして、整流子片間の電圧が１２Ｖと２８Ｖに対して、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が約２倍と約４倍になる組み合わせでモールド整流子を作製した。具体的には、整流子片間の電圧が１２Ｖの場合、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が２５Ｖ（約２倍）のモールド整流子とモールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が５０Ｖ（約４倍）のモールド整流子との組み合わせとした。また、整流子片間の電圧が２８Ｖの場合、モールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が６０Ｖ（約２倍）のモールド整流子とモールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が１２０Ｖ（約４倍）のモールド整流子との組み合わせとした。
【００７６】
そして、上記以外の条件は実施例１と同様にして、サンプル９からサンプル１２のモータを作製した。
【００７７】
上記条件により作製したモータを用いて、無負荷の状態で１００Ｖおよび２４０Ｖの交流電圧をそれぞれ印加し、４４０００ｒ／ｍｉｎ．および３８０００ｒ／ｍｉｎ．の回転数の条件で、ブラシ寿命を測定し評価した。
【００７８】
以下に、サンプル９からサンプル１２の諸元と評価結果を（表３）に示す。
【００７９】
【表３】
2008047696.tif 000019
【００８０】
（表３）に示すように、整流子片間の電圧に対してモールド成形後の整流子片間のバリスタ電圧が約２倍のサンプル９とサンプル１１の方が、約４倍のサンプル１０とサンプル１２よりもブラシ寿命が若干長い結果となった。これは、モールド成形後整流子片間のバリスタ電圧が整流子片間の電圧に近い程、バリスタピンによるスパーク電圧やスパーク電流の吸収効果がより高く、モールド整流子のブラシ寿命の長寿命化につながったと考えられる。
【００８１】
以上の検討から、本発明のモールド整流子は、従来のモールド整流子に比べて、ブラシ寿命の長寿命化に極めて優れた効果を持つことが明らかになった。その結果、モータの寿命を大幅に改善できる。
【００８２】
なお、上記実施の形態では、２４個の整流子片１および２４個のバリスタピン２０とを備えるモールド整流子を例に説明したが、これに限られない。例えば、整流子片１およびバリスタピン２０の数を、それ以外の数にしてもよく、同様の効果が得られる。
【００８３】
また、上記実施の形態では、整流子片を、導電性が良好な電気銅に対し約０．０５ｗｔ％の銀を添加した銅合金により構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、導電性が良好な１００％の銅により構成してもよく、添加する金属の材料および量を変化させてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、整流子片のバリスタピンとの接触面に錫メッキした例で説明したが、これに限られない。例えば、ニッケル、銀や金などのメッキ処理で整流子片を被覆してもよい。さらに、バリスタピンの整流子片１との接触面に銀を焼き付けた例で説明したが、錫、ニッケルや金などの焼き付け処理やメッキ処理で被覆してもよい。これらにより、整流子片とバリスタピンとの間の接触抵抗をさらに低くすることが可能となる。
【００８５】
また、上記実施の形態では、バリスタピンの形状を円筒形状を例に説明したが、これに限られない。例えば、整流子片の溝部の形状に合致する形状であれば任意である。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のモールド整流子は、掃除機や電動工具などに使用されるモータのモールド整流子として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に係るモールド整流子の回転軸に対して垂直方向の断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】本発明の実施の形態に係るバリスタの斜視図
【図４】本発明の実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を示すフローチャート
【図５】同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図
【図６】同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図
【図７】同実施の形態に係るモールド整流子の製造方法を説明する平面図
【図８】本発明の実施の形態におけるモールド整流子を用いたモータを説明する縦断面図
【図９】本発明の実施の形態におけるモールド整流子を用いたモータを説明する側断面図
【符号の説明】
【００８８】
１    整流子片
３    モールド材
７    モールド成形用リング
８    回転軸用の穴
１１    溝部
２０    バリスタ（バリスタピン）
３０    モータ
３１    固定子
３２    回転子
３３，３４    ブラケット
３５    出力軸
３６    吸込用回転ファン
３７    エアガイド
３８    ファンケース
３９    軸受け
４０    スロット
４１    ティース
４２    モールド整流子
４３    ブラシ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008047696.tif 000020
【図２】
2008047696.tif 000021
【図３】
2008047696.tif 000022
【図４】
2008047696.tif 000023
【図５】
2008047696.tif 000024
【図６】
2008047696.tif 000025
【図７】
2008047696.tif 000026
【図８】
2008047696.tif 000027
【図９】
2008047696.tif 000028
【国際調査報告】
2008047696.tif 000029
2008047696.tif 000030