(57)【要約】【課題】アルミニウム線を電機子巻線に用いて整流子電動機の軽量化、高出力化、及び低コスト化を果たし且つ異種金属の接触による標準電位差に起因する電食を回避する新規な構成の整流子電動機要素を得ること。【解決手段】整流子４０１は、回転軸の中心軸４０１ａと同心の筒状の形状を有する。整流子４０１は、摺動部４０２と、樹脂成型体４０６と、混合部４０３と、巻線締結部（フック部）４０４とを有する。外周側に位置する。円筒状の整流子４０１には、その円筒の外周面に、整流子片４０２ａと溝部４０７の凹部とを交互に列設する構造である。溝部４０７は、回転軸の長手方向と同方向に列設する溝状の凹部である。整流子片４０２ａは、回転軸の長手方向と同方向に列設する。整流子片４０２ａのうち、摺動部４０２には、銅系材料を主に含み、巻線締結部（フック部）４０４には、アルミニウム系材料を主に含む。【選択図】図５Ａ
2018082507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁部と、複数の整流子片と、前記複数の整流子片各々の非摺動面と密着する樹脂成型体とを含む整流子と、
前記整流子を軸止する回転軸と、
前記回転軸に軸止する電機子コアと、
前記電機子コアに絶縁電線の巻装体群からなる電機子巻線を含む電機子と、
前記巻装体群の各巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、
前記巻装体群の各巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線と、
前記回転軸の長手方向であり且つ前記電機子コアから前記回転軸の長手方向に沿って離間して位置する前記整流子の前記整流子片と電気的に接続する前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む電機子構成体と、
前記整流子と接触摺動するブラシと、を含む整流子電動機要素であり、
更に前記複数の整流子片の各々は、Ｃｕを主に含むＣｕ含有部と、Ａｌを主に含むＡｌ含有部と、前記Ｃｕ含有部と前記Ａｌ含有部との間に位置してＣｕとＡｌとを混合して含む混合部とを具備する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項２】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記混合部のうち前記Ｃｕ含有部と接する部分から前記Ａｌ含有部と接する部分に渡ってＣｕの含有率が減少し且つＡｌの含有率が増加する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項３】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記絶縁電線にはＡｌを主に含み、更に前記ブラシと前記Ｃｕ含有部とが接触摺動する構成を含み且つ前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線と前記Ａｌ含有部とが電気的に接続する構成を含む整流子電動機要素。
【請求項４】
請求項１記載の整流子電動機要素において、前記混合部を、ＣｕとＡｌとを混合して含む傾斜機能材料によって構成する整流子電動機要素。
【請求項５】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む整流子電動機において、界磁部には、界磁コアと、前記界磁コアに絶縁電線を巻装してなる一対の界磁巻線とを含む整流子電動機。
【請求項６】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む整流子電動機において、界磁部には永久磁石を含む整流子電動機。
【請求項７】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む電動送風機。
【請求項８】
請求項１記載の整流子電動機要素を含む掃除機。
【請求項９】
請求項１記載の整流子電動機要素を製造する整流子電動機要素の製造方法において、
銅系材料と、アルミニウム系材料と、を準備するステップと、
前記銅系材料と、前記アルミニウム系材料と、をそれぞれ充填するとともに、前記銅系材料と前記アルミニウム系材料、をそれぞれ混合して充填するステップと、
充填された前記銅系材料と、混合して充填された前記銅系材料と前記アルミニウム系材料と、充填された前記アルミニウム系材料と、に対して、圧力を加えながら、パルス状の通電を行うステップと、を備える、整流子電動機要素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用掃除機に搭載される電動送風機に含む整流子電動機要素や電装分野に用いられる整流子電動機に含む整流子電動機要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用掃除機等に用いる整流子電動機要素の回転数は、約４万ｒｐｍ〜約５万ｒｐｍであり、電動機分野においては、最も高速回転駆動が為される分野の一つである。そして、この高速回転駆動に起因して、当該整流子電動機要素における整流子の課題は、従来から多々提起されている。
【０００３】
これら課題のうち、代表的な課題は、高速回転による遠心力によって整流子の整流子片が剥離することへの対策技術である。整流子片の構成材料は、不可避不純物を含むＣｕによるもので、整流子片の自重は比較的大きく、高速回転駆動による遠心力の影響を受け易いため、整流子電動機要素の高速回転化には、限界があり、課題として恒に認識されてきた。
【０００４】
また、整流子電動機要素における電機子巻線としては、従来から塗装被覆層を有する巻線用電線（以下巻線用電線と略記する）を採用していた。この巻線用電線の導体部は不可避不純物を含むＣｕである。近年では、電動機要素の軽量化やＣｕの価格高騰への対策として、巻線用電線の導体部にＡｌを採用することが、再び試みられている。
【０００５】
従来技術を遡ると、１９４０年頃までは、電気銅が高価でかつ希少であったため、電気配線・送電線・回転電機の巻線用電線・トランスの巻線用電線などに、導体部に不可避不純物を含むＡｌを用いた電線（以下、アルミニウム線と略記する）が用いられていた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
また、電気配線・送電線・回転電機の巻線・トランスの巻線の一部には、アルミニウム電線と導体部に不可避不純物を含むＣｕを用いた電線（以下、銅線と略記する）とを併用する場合もあった（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００７】
しかし、整流子電動機などの電動機の巻線にアルミニウム線を用いて、電気的な接続を構成する場合、アルミニウム線の素線表面の酸化や、アルミニウムのクリープ特性などに起因する多くの課題があった。そのため、それらの課題を解決する方法が多く提案されてきた。ところが、電気銅が大量に生産されるようになったため、アルミニウム線よりも、低抵抗で、損失の低い銅線を用いて電気的に接続する場合が主流となり、上記アルミニウム線の課題を解決する必要性は薄れていった。
【０００８】
近年、銅資源の枯渇や、発展途上国の経済成長による銅資源の大量消費によって、銅線の供給不足・価格高騰を招いている。そのため、再び回転電機の巻線・トランスの巻線などを、銅線からアルミニウム線に置換する取り組みが活発化している。これは、銅よりもアルミニウムのコストが低く、かつ埋蔵量が多いことによるものである。一方、上述したように、銅線に換えて、アルミニウム線を用いること自体は、古くから採用されている技術であり、技術的には何ら新規性・進歩性を有しないものであった。
【０００９】
しかしながら、アルミニウム線を使用した場合、空気中に露出したアルミニウムの表面に酸化被膜が形成されることが知られている。これにより、例えば、溶融した錫を主成分
とする合金（以下では、錫を主成分とする合金を「合金」と略記する。）にアルミニウム線を浸漬する場合、アルミニウム線は、銅線などに比べると、溶融した合金に対する濡れ性が劣っている。アルミニウムの表面の酸化被膜に起因する溶融合金に対する濡れ性の劣化が著しい場合には、アルミニウム線を他部品と接合することが困難となる。つまり、アルミニウム線と他部品とを接合する場合、溶融した合金との濡れ性が良好ではないと、銅線とアルミニウム線、アルミニウム線同士またはアルミニウム線と別の金属材料からなる電気端子などの接合において大きな課題となる。
【００１０】
また、アルミニウム線を用いて接続する場合、アルミニウムの標準電位が接合に使用される銅、銅合金や錫などの他金属より低い。その結果、異種金属の接触において、標準電位差に起因する電食などの問題が発生する。そのため、標準電位差に起因する電食による腐食を抑制する技術も必要となる。
【００１１】
また、アルミニウム線に用いられるアルミニウムは、低温で大きなクリープ特性を示すとともに、線膨張係数も大きいことが広く知られている。そのため、溶融した合金に浸漬して接続する方法以外で、例えばカシメなどの工法で電気的に接続する場合、時間経過とともにカシメ部に緩みが発生する。これにより、接触抵抗の増加が発生し、電気機器に不具合が生じるという課題がある。
【００１２】
そこで、少なくとも一方の側にアルミニウム線を用い、例えば別の電気端子と接続する電気的接続構造部を形成する場合、アルミニウムのクリープ特性などに起因する強度・耐電食性などの継時的な劣化を考慮した信頼性の高い接合技術の開発が望まれている。
【００１３】
このように、アルミニウム線と、アルミニウムと異なる異金属との電気的接続を構成するに際しては、上述の幾多の課題を解決する必要があり、難度の高いものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実公昭１５−３３１６号公報
【特許文献２】実公昭１５−９６０５号公報
【特許文献３】実公昭３２−１３１５号公報
【特許文献４】実公昭３３−１２０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
整流子電動機要素の電機子における電機子巻線と整流子片との接続の方法は、従来から、整流子片の一部に接続用の端子を設け、この端子で電機子巻線の渡り線の一部を挟持し、この端子及び渡り線を電極で加圧及び通電して接合する、ヒュージング方法という接合技術を多用している。
【００１６】
このヒュージング方法という接合技術を用いて、アルミニウム線と、銅を用いた整流子片とを接続することは、可能である。しかし、上述したとおり、異種金属の接触であるため、標準電位差に起因する電食による腐食を抑制する技術も必要となる。
【００１７】
また、整流子電動機要素の電機子における電機子巻線にアルミニウム線を採用する場合には、以下の課題が、認識される。ＡｌはＣｕよりも電気抵抗が高い。したがって、同体積の電機子巻線をＡｌによって構成した電機子を具備する整流子電動機要素の効率は、Ｃｕの場合よりも劣り、その出力も低下するという課題を招く。また、効率の低下を補うためには、整流子電動機要素の回転数を増せば良いが、上述の遠心力によって整流子の整流子片が剥離するという課題によって、回転数を増すことも出来ないという矛盾を招く。
【００１８】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、アルミニウム線を電機子巻線に用いて整流子電動機の軽量化、高出力化、及び低コスト化を果たし且つ異種金属の接触による標準電位差に起因する電食を回避する新規な構成の整流子電動機要素を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述の課題を解決するために、本件出願の発明者らは、試行錯誤を重ね且つ鋭意検討を行った。そして、整流子の整流子片を、Ｃｕ部と、Ａｌ部と、ＣｕとＡｌとの混合させた傾斜機能材料と、から構成する、新規な整流子片を含む整流子電動機要素が好適であることを見出した。その詳細を下記に述べる。
【００２０】
課題を解決するための第１の発明は、
界磁部と、複数の整流子片と、前記複数の整流子片各々の非摺動面と密着する樹脂成型体とを含む整流子と、
前記整流子を軸止する回転軸と、
前記回転軸に軸止する電機子コアと、
前記電機子コアに絶縁電線の巻装体群からなる電機子巻線を含む電機子と、
前記巻装体群の各巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、
前記巻装体群の各巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線と、
前記回転軸の長手方向であり且つ前記電機子コアから前記回転軸の長手方向に沿って離間して位置する前記整流子の前記整流子片と電気的に接続する前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線とを含む電機子構成体と、
前記整流子と接触摺動するブラシと、を含む整流子電動機要素であり、
更に前記複数の整流子片の各々は、Ｃｕを主に含むＣｕ含有部と、Ａｌを主に含むＡｌ含有部と、前記Ｃｕ含有部とＡｌ含有部との間に位置して且つＣｕとＡｌとを混合して含む混合部と、を具備する構成を含む整流子電動機要素である。
【００２１】
また、第２の発明は、第１の発明の整流子電動機要素において、前記混合部のうち前記Ｃｕ含有部と接する部分から前記Ａｌ含有部と接する部分に渡って前記混合部のＣｕの含有率が減少し且つ前記混合部のＡｌの含有率が増加する構成を含む整流子電動機要素である。
【００２２】
また、第３の発明は、第１の発明の整流子電動機要素において、前記絶縁電線にはＡｌを主に含み、更に前記ブラシと前記Ｃｕ含有部とが接触摺動する構成を含み且つ前記巻き始め側渡り線及び前記巻き終わり側渡り線と前記Ａｌ含有部とを電気的に接続する構成を含む整流子電動機要素である。
【００２３】
また、第４の発明は、第１の発明の整流子電動機要素において、前記混合部は、ＣｕとＡｌとを混合して含む傾斜機能材料によって構成する整流子電動機要素である。
【００２４】
また、第５発明は、第１の発明の整流子電動機要素において、界磁部には、界磁コアと、前記界磁コアに絶縁電線を巻装してなる一対の界磁巻線とを含む整流子電動機である。
【００２５】
また、第６の発明は、第１の発明の整流子電動機要素において、界磁部には永久磁石を含む整流子電動機である。
【００２６】
また、第７の発明は、第１の発明の整流子電動機要素を含む電動送風機である。
【００２７】
また、第８の発明は、第１の発明の整流子電動機要素を含む掃除機である。
【００２８】
また、第９の発明は、第１の発明の整流子電動機要素を製造する整流子電動機要素の製造方法において、銅系材料と、アルミニウム系材料と、を準備するステップと、
前記銅系材料と、前記アルミニウム系材料と、をそれぞれ充填するとともに、前記銅系材料と前記アルミニウム系材料、をそれぞれ混合して充填するステップと、
充填された前記銅系材料と、混合して充填された前記銅系材料と前記アルミニウム系材料と、充填された前記アルミニウム系材料と、に対して、圧力を加えながら、パルス状の通電を行うステップと、を備える、整流子電動機要素の製造方法である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の整流子電動機要素によれば、アルミニウム線を電機子巻線に用いて整流子電動機の軽量化、高出力化、及び低コスト化を果たし且つ異種金属の接触による標準電位差に起因する電食を回避可能であり、産業的価値の大いなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１の整流子電動機要素を備える電動送風機の構成を示す部分断面図
【図２】本発明の実施の形態１の図１におけるＡ−Ａで示す箇所の断面図
【図３】本発明の実施の形態１の整流子電動機要素の要部を示す側面図
【図４】実施の形態２における電動機の概要を示す断面図
【図５Ａ】整流子の態様１における整流子の概要を示す断面図
【図５Ｂ】整流子の態様１における整流子の正面図
【図６】整流子の態様１における整流子の組成変化を説明する概念図
【図７】整流子の態様１における整流子と巻線との接合を示す断面図
【図８】整流子の態様２における整流子の概要を示す断面図
【図９】整流子の製造方法を示すフローチャート
【図１０】整流子の製造過程の一状態を説明する概略図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態では一例として、電気掃除機に具備する本整流子電動機要素を用いた電動送風機及び界磁部に永久磁石を具備する整流子電動機を事例に挙げて説明する。なお、以下の各実施の形態及び各実施の態様によって本発明を限定するものではない。
【００３２】
本発明に係る整流子の整流子片の詳細は、後述が簡単に概要を述べる。本発明に係る整流子の整流子片は、回転軸の長手方向と同方向において、巻線締結部（フック部）側から非巻線締結部（フック部）側に向かって、整流子片の組成が連続的、または、段階的に変化する構成を具備する。
【００３３】
つまり、各実施の形態における整流子の整流子片は、巻線締結部（フック部）であるアルミニウム系材料部と、非巻線締結部（フック部）である銅系材料部との間に位置する混合部の間に、境界面を生じさせない構成を具備する。ちなみに、整流子片において、異なる材料の接する部分に明確な境界面が生じる状態を有する場合には、その境界面にはミクロな空隙などが生じる。したがって、境界面には、外部応力又は内部応力によって、破断等の何らかの不具合が生じやすい。
【００３４】
一方、本発明に係る整流子の整流子片は、回転軸の中心軸である長手方向において、巻線締結部（フック部）側から摺動部側に向かって、熱膨張係数などの特性が、連続的、または、段階的に変化する。従って、複数の材料で形成する整流子片は、一体物として、取り扱い可能な構造体である。つまり、本発明に係る整流子は、整流子片の内部で円滑な熱
応力の分散が可能になる。
【００３５】
この結果、電機子構成体が高速で回転することにより、整流子の整流子片に遠心力が作用したとしても、整流子片にはアルミニウムを含むことで軽量化が図られているため、整流子片へ作用する遠心力も軽減され、整流子片の剥離や亀裂などの不具合を抑制可能である。
【００３６】
特に、本発明に係る整流子の整流子片は、巻線締結部（フック部）がアルミニウム系材料で構成されているため、電動機の電機子に巻回するアルミニウム線と巻線締結部（フック部）とが、ヒュージングなどの方法を用いて、容易に接合できる。
【００３７】
また、従来の整流子は、銅線と銅を用いた整流子片の巻線締結部（フック部）とをヒュージングによって溶融し接合する工程を経るため、その際に、銅の融点程度の高温になり、樹脂成型体に熱的疲労を与えることから、整流子の外周側の整流子片と内周側の樹脂成型体との接着強度を低下させるなどの課題があった。
【００３８】
しかし、本発明に係る整流子は、巻線締結部（フック部）がアルミニウム系材料であり、巻線がアルミニウム線の場合、従来の銅材料端子と銅線との組み合わせより、低い温度でヒュージング可能なため、整流子の外周側の整流子片と内周側の樹脂成型体との接着強度を低下させることがない。
【００３９】
また、従来の整流子は高速回転により、外周側の整流子片と内周側との樹脂成型体と引き剥がされる現象があった。これは、整流子片において、特に重量が大きく、強い遠心力がかかる巻線締結部（フック部）において顕著な現象である。しかし、本発明に係る整流子は、巻線締結部（フック部）がアルミニウム系材料で構成されているため、巻線締結部（フック部）に強い遠心力が発生しないため、電動機の更なる高速化を実現可能である。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における整流子電動機要素１１を備えた電動送風機１０の構成を示す部分断面図である。なお、以下の説明における、電動送風機１０の電源には、交流電源を通常用いる。
【００４１】
電動送風機１０は、一方を開口した略カップ状のブラケット１２内に、本実施の形態の整流子電動機要素１１を設けた構成である。整流子電動機要素１１は、図１に示すように、界磁であるステータ３０と、電機子であるロータ４０と、ブラシ部２０とを含み構成されている。
【００４２】
ステータ３０は、電磁鋼板の積層体などで構成された界磁コア３１に絶縁電線などを巻装して界磁巻線３２を構成している。界磁コア３１は、例えば所定形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。また、界磁コア３１は、その内側に、磁極となる磁極部３１ａを有するとともに、ロータ４０を配置するための空間部を有している。このようなステータ３０がブラケット１２の内側に固定されている。
【００４３】
一方、ロータ４０は、電機子コア４１と、この電機子コア４１に具備するスロットに絶縁電線を巻装してなる電機子巻装体群からなる電機子巻線４２と、回転軸４３と、整流子４５とを含み構成されている。上述のとおり、電機子コア４１には、電機子巻線４２が巻回されている。整流子４５には、電機子コア４１から引き出された電機子巻線４２の一部を接続する。電機子コア４１および整流子４５は円筒状を成し、電機子コア４１および整流子４５の中心を貫通するように回転軸４３が結合されている。この回転軸４３の両端が、それぞれ軸受１３によって回転自在に支承されている。このように構成されたロータ４
０は、電機子コア４１と界磁コア３１に形成された磁極部３１ａとが対面した状態で、ステータ３０の内周側に配置されている。
【００４４】
そして、ブラケット１２には、ブラシ部２０に含まれるブラシ保持器２５が固定されている。ブラシ部２０は、このブラシ保持器２５とブラシ２１とブラシバネ２７とを含む構成である。ブラシ２１は、人造黒鉛等のカーボンブラシ材へ固体潤滑剤を含む組成で構成する。このようなブラシ２１を、ブラシ保持器２５内に保持するとともに、ブラシバネ２７によって整流子４５へと押圧されている。整流子電動機要素１１は、一対のこのようなブラシ部２０を有しており、その一対のブラシ２１がそれぞれに、整流子４５に当接している。以上のようにして、整流子電動機要素１１が構成されている。
【００４５】
また、電動送風機１０において、ブラケット１２の開口した側を覆うように、ファンケース１５が取り付けられている。ロータ４０の回転軸４３は、ブラケット１２の開口からファンケース１５内へと延伸し、その回転軸４３の先端部には、遠心ファン１６が取り付けられている。さらに、遠心ファン１６とブラケット１２の開口との間には、エアガイド１７が取り付けられている。このように、ファンケース１５内には遠心ファン１６およびエアガイド１７が配置されている。
【００４６】
以上のように構成された電動送風機１０において、外部から整流子電動機要素１１に電力が供給されると、電機子電流がブラシ２１および整流子４５を介して電機子巻線４２に流れるとともに、ステータ３０の界磁巻線３２には界磁電流が流れる。そして、界磁電流によって界磁コア３１で発生した磁束と、電機子巻線４２を流れる電機子電流との間で力が発生し、ロータ４０が回転する。このロータ４０の回転に伴って、遠心ファン１６が回転する。この回転によって、吸気口１８から空気が吸入されて遠心ファン１６の中に流れ込み、ブラケット１２内を経て、電動送風機１０の外に排出する。
【００４７】
次に、整流子電動機要素１１のさらに詳細な構成について説明する。
【００４８】
図２は、図１における、Ａ−Ａで示した箇所の断面図である。すなわち、回転軸４３の延伸方向から見た整流子４５およびブラシ部２０の主要な構成を示している。
【００４９】
図２に示すように、整流子４５は、その周囲に等間隔で複数の整流子片４５ａが形成されている。各々の整流子片４５ａは、金属で形成され、ブラシ２１と接触することで電機子巻線４２の電流を供給する。
【００５０】
また、一対のブラシ部２０において、ブラシ保持器２５は、回転軸４３と直交する径方向に沿って整流子４５と対向して配設する。また、ブラシ保持器２５は、筒状を成し、整流子４５と相対する位置に開口部２９を有する。そして、ブラシ保持器２５内には、ブラシ２１とブラシバネ２７とを配設する。
【００５１】
ブラシバネ２７は、螺旋状のバネで構成する。ブラシバネ２７は、一端をブラシ２１の反接触面へと当接され、他端をブラシ保持器２５外周側の壁面へと当接する。ブラシバネ２７は、ブラシ保持器２５において、開口部２９を介してブラシ２１を整流子４５へ押圧するよう配設する。すなわち、ブラシ２１は、ブラシバネ２７の弾性力によって、その接触面が整流子４５へと押圧され、これによって、ブラシ２１と整流子４５に形成された整流子片４５ａとを電気的に接続する。
【００５２】
このようにして、ブラシ２１は、ブラシ保持器２５内でブラシバネ２７により径方向に移動して整流子４５と接触摺動する。また、ブラシ２１には、ブラシ２１に電流を供給するための接続線（ピグテール）２８が接続されている。接続線（ピグテール）２８は、ブ
ラシバネ２７の螺旋状内部を通って、一端がブラシ２１の反接触面に接合され、他端をブラシ保持器２５外周側の壁面に溶着する。
【００５３】
図３は、本実施の形態における整流子電動機要素１１の要部を示す側面図である。
【００５４】
図３に示すように、電機子コア４１と整流子４５が、回転軸４３に圧入、焼バメ等の方法で接合されている。電機子コア４１には、絶縁電線の巻装体である電機子巻線４２を具備する。巻回された電機子巻線４２は、部分的に複数の渡り線４２ａとして整流子４５側に引出されている。一方、各々の整流子片４５ａの電機子コア４１側の端部には、折曲形状の巻線締結部（フック部）４５ｂが形成されている。この巻線締結部（フック部）４５ｂに、渡り線４２ａそれぞれが接合され、これによって、ブラシ２１から整流子片４５ａを介して電機子巻線４２へと電気的に接続する。また、隣り合う整流子片４５ａの間には、スリット４７を配置し、隣り合う整流子片４５ａ同士を絶縁する。
【００５５】
なお、渡り線４２ａの詳細な構成であるが、各電機子巻装体の巻始め部分の配線である巻き始め側渡り線と、各電機子巻装体の巻き終わり部分の配線である巻き終わり側渡り線との２種類からなるものである。
【００５６】
電機子コア４１と整流子４５とには、回転軸４３を圧入する。電機子コア４１と整流子４５とは、回転軸４３に対して焼バメ等の方法で接合する。電機子巻線４２は、電機子コア４１に巻き回されている。電機子巻線４２が電機子コア４１に巻き回され、回転軸４３の軸心方向に沿って電機子コア４１からはみ出した部分が、コイルエンド３５となる。
【００５７】
電機子コア４１には、複数のティース部４４を具備し、隣り合うティース部４４との間にスロット４６を備えている。本実施の形態における電機子４１ａは、１２個の電機子コア４１を有するため、１２個のスロット４６を有する。電機子巻装体群からなる電機子巻線４２は、いわゆる分布巻で巻装する。整流子４５は２４個の整流子片４５ａを備える。それぞれの整流子片４５ａは、巻線締結部（フック部）４５ｂを備える。巻線締結部（フック部）４５ｂは、渡り線４２ａの端末を接続する。
【００５８】
電機子巻線４２をなす絶縁電線は、その巻き始め部分と巻き終わり部分とが渡り線となる。渡り線は、整流子４５の巻線締結部（フック部）４５ｂに接合する。コイルエンド３５と整流子４５との間には、電機子巻線４２と整流子４５の巻線締結部（フック部）４５ｂとの間をつなぐ渡り線の集合体が存在する。この渡り線の集合体は、過密に巻き回された電機子巻線４２を配線するものである。なお、これ以降、この渡り線の集合体を渡り線群４２ｂという。
【００５９】
（実施の形態２）
図４に示すように、本発明の実施の形態２における整流子４０１は、電動機５００の内部に用いられる。以下の説明において、電動機５００は、直流電動機を例示する。
【００６０】
電動機５００は、電機子構成体４３０と、界磁部４４０と、を備える。
【００６１】
電機子構成体４３０は、整流子４０１と、回転軸４１１と、電機子コア４１４と、を有する。整流子４０１については、後ほど詳細に説明する。なお、当然であるが、回転軸４１１は、その中心軸４１１ａと整流子４０１の回転軸の中心軸を示す直線４０１ａ上に位置する。回転軸４１１は、整流子４０１が取り付けられる。電機子コア４１４は、回転軸４１１に取り付けられる。界磁部４４０は、電機子構成体４３０と対向して位置する。この界磁部４４０には、永久磁石４１３を配置する。
【００６２】
さらに、図面を用いて、詳細に説明する。
【００６３】
図４に示すように、電動機５００は、円筒状に形成されたフレーム４１２の内周面１２ａに沿って、永久磁石４１３が取り付けられる。電動機５００は、永久磁石４１３の内周側に、電機子構成体４３０が位置する。
【００６４】
電機子構成体４３０は、回転軸４１１と、電機子４１０と、整流子４０１と、を有する。
【００６５】
電機子４１０は、電機子コア４１４と、インシュレータ４１５と、巻線４１６と、を有する。本実施の形態２において、電機子コア４１４は、鋼板を積層して構成する。電機子コア４１４は、積層された鋼板と同様の作用効果を得ることができれば、他の構成で形成できる。電機子コア４１４には、インシュレータ４１５を介して、巻線４１６が巻き回する。インシュレータ４１５は、電機子コア４１４と巻線４１６とを電気的に絶縁する。インシュレータ４１５は、樹脂の成形体である。
【００６６】
電機子４１０と、整流子４０１とは、回転軸４１１によって、共に軸止する構成である。回転軸４１１は、中心軸４１１ａを回転中心として、回転自在である。
【００６７】
図５Ａに示すように、整流子４０１には、複数の整流子片４０２ａが形成する。図４に示すように、本実施の形態２においては、整流子４０１は、複数の整流子片４０２ａで、一対のブラシ４１７と接する。一対のブラシ４１７は、中心軸４１１ａと直交する方向から複数の整流子片４０２ａと接する。中心軸４１１ａと直交する方向は、ラジアル方向ともいう。複数の整流子片４０２ａのそれぞれと、一対のブラシ４１７のそれぞれとが摺れ合う面を摺動面４１７ａともいう。一対のブラシ４１７のそれぞれは、カーボン材料を用いれば実現できる。
【００６８】
複数の整流子片４０２ａのそれぞれには、摺動面４１７ａを介して、一対のブラシ４１７のそれぞれから駆動電流が供給される。整流子片４０２ａとブラシ４１７とが接する際の位置関係により、駆動電流が流れる向きが切り替わる。駆動電流が流れる向きが切り替わるため、電機子４１０が回転する。駆動電流が流れる向きが切り替わることは、転流ともいう。
【００６９】
（整流子の態様１）
図５Ａ、図５Ｂに示すように、本発明に係る整流子４０１は、回転軸の中心軸を示す直線４０１ａと同心の筒状の形状を有する。整流子４０１は、摺動部４０２と、樹脂成型体４０６と、混合部４０３と、巻線締結部（フック部）４０４と、を有する。この摺動部４０２は、回転軸の中心軸を示す直線４０１ａと直交する方向において、外周側に位置する。
【００７０】
円筒状の整流子４０１には、その円筒の外周面に、整流子片４０２ａと溝部４０７の凹部とを交互に列設する構造である。溝部４０７は、回転軸の長手方向と同方向に列設する溝状の凹部である。整流子片４０２ａは、回転軸の長手方向と同方向に列設する。整流子片４０２ａのうち、摺動部４０２には、銅系材料を主に含み、巻線締結部（フック部）４０４には、アルミニウム系材料を主に含む。そして、摺動部４０２と巻線締結部（フック部）４０４との間に位置する混合部４０３は、銅系材料とアルミニウム系材料とを混合して含む。なお、図には、回転軸の長手方向を示す仮想線４０１ｃを示す。そして、回転軸の中心軸を示す直線４０１ａ及び回転軸の長手方向を示す仮想線４０１ｃは、一点鎖線の直線で描画するもので図示を兼用する。
【００７１】
摺動部４０２の位置は、回転軸の長手方向と同方向において、電機子構成体を配置する位置の方向に対して逆向きの方向に配置する構成である。そして、巻線締結部（フック部）４０４の位置は、回転軸の長手方向と同方向において、電機子構成体を配置する位置の方向と同じ向きの方向に配置する構成である。樹脂成型体４０６は、円筒状の整流子４０１の内周面側に配置する構成である。
【００７２】
混合部４０３は、摺動部４０２と巻線締結部（フック部）４０４との間に位置する。この混合部４０３は、銅系材料とアルミニウム系材料とを混合して含む。混合部４０３では、摺動部４０２から巻線締結部（フック部）４０４に向かって、銅系材料の含有率が減少するとともに、アルミニウム系材料の含有率が増加する。
【００７３】
混合部４０３には、傾斜機能材料を用いる。すなわち、の混合部４０３は、銅系材料とアルミニウム系材料とを混合して含む傾斜機能材料である。
【００７４】
また、図５Ｂに示すように、摺動部４０２には、さらに、複数の整流子片４０２ａのうち隣接する一組の整流子片４０２ａ間のそれぞれに、回転軸の長手方向と直交する面上において、外周表面４０１ｂから回転軸の中心軸を示す直線の方向に向かって凹となる溝部４０７を含む。また、溝部４０７は、回転軸の長手方向に沿って列設する。この溝部４０７は、隣接する一組の整流子片４０２ａを電気的に分離する。
【００７５】
次に、図５Ａ、図５Ｂに示すように、本発明に係る整流子４０１は、円筒状である。回転軸の中心軸を示す直線４０１ａと交差する方向において、整流子４０１は、外周側に位置する摺動部４０２と巻線締結部（フック部）４０４と、内周側に位置する樹脂成型体４０６と、摺動部４０２と巻線締結部（フック部）４０４との間に位置する混合部４０３と、を有する。
【００７６】
摺動部４０２は、銅系材料で形成する。銅系材料には、銅や銅合金などが使用できる。摺動部４０２には、回転軸の中心軸を示す直線４０１ａの反対側に向かって整流子片４０２ａが形成する。
【００７７】
樹脂成型体４０６は、電気絶縁性を有する樹脂材料で形成する。樹脂材料には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が使用できる。
【００７８】
巻線締結部（フック部）４０４は、アルミニウム系材料で形成する。アルミニウム系材料には、アルミニウムやアルミニウム合金などが使用できる。
【００７９】
なお、上述した各構成要素には、意図しない、微量な不可避不純物を含んでもよい。
【００８０】
さらに、整流子４０１は、摺動部４０２と巻線締結部（フック部）４０４との間に、混合部４０３を有する。混合部４０３は、銅系材料とアルミニウム系材料とが混合された組成である。
【００８１】
本発明に係る整流子４０１は、例えば、つぎの構成で実現できる。
【００８２】
すなわち、図６は混合部４０３の詳細を示しており、上側が整流子４０１の摺動面に位置する部分であり、下側が整流子４０１の非摺動面に位置する部分であり、すなわち巻線締結部（フック部）に位置する部分である。図６に示すように、整流子４０１は、摺動面に位置する部分から巻線締結部（フック部）に位置する部分に向かって、主たる組成物の割合が銅系材料４０２ｂからアルミニウム系材料４０４ａへと、連続的に変化する。より具体的には、整流子４０１の主たる組成は、銅系材料４０２ｂから銅系材料４０２ｂとア
ルミニウム系材料４０４ａとの混合状態を経て、アルミニウム系材料４０４ａへ変化する。この変化は、図中拡大して示したように、銅系材料４０２ｂとアルミニウム系材料４０４ａとが、入り混じりながら、徐々に変化する。
【００８３】
つまり、銅系材料４０２ｂとアルミニウム系材料４０４ａとの混合物である混合部４０３は、傾斜機能材料として機能する。
【００８４】
したがって、整流子４０１は、各材料間で境界面を形成することなく、その組成が連続して変化する。よって、整流子４０１では、明確な境界面を形成した場合において、境界面に生じると考えられる、ミクロな空隙などが生じない。
【００８５】
本構成とすれば、複数の材料から成る整流子４０１は、あたかも一つの材料で構成された一体物のように、熱応力を分散できる。よって、電機子構成体（３０）が高速で回転する際、整流子４０１に遠心力が作用しても、整流子片４０２ａなどに剥離や亀裂が生じることはない。したがって、整流子４０１は、信頼性が向上する。
【００８６】
整流子４０１は、例えば、後述する（整流子の製造方法）に示すように、放電プラズマ焼結法を用いて作成する。
【００８７】
また、図５Ｂに示すように、整流子４０１は、隣り合う一組の整流子片４０２ａ間のそれぞれに、回転軸の中心軸を示す直線４０１ａと直交する面上において、外周表面４０１ｂから回転軸の中心軸を示す直線４０１ａ方向に向かって凹となる溝部４０７を含む。溝部４０７は、回転軸の中心軸を示す直線４０１ａに沿って形成する。溝部４０７は、隣り合う一組の整流子片４０２ａどうしを電気的に分離する。
【００８８】
また、図７には本発明に係る整流子４０１がアルミニウム線を用いた巻線４１６と接合している様態を示す。
【００８９】
従来の整流子では、巻線締結部（フック部）及び摺動部は、銅系材料で構成されていたため、銅系材料の巻線締結部（フック部）の融点とアルミニウム系材料の巻線の融点との差異が、ヒュージング工法等による接合においては課題となる。本発明に係る整流子４０１は、図７に示すように巻線締結部（フック部）４０４はアルミニウム材料であり、巻線４１６がアルミニウム材料であることから、従来からのヒュージング工法を採用したとしても、巻線締結部（フック部）４０４と巻線４１６とは、同種の材料同士の接合のケースであり、容易に接合することが可能である。
【００９０】
このように、本整流子の態様１における整流子を用いれば、アルミニウム系材料の巻線を容易に接合できるほか、電機子構成体が高速で回転する際、巻線締結部（フック部）が軽量なアルミニウム系材料であるため、遠心力の影響を受けにくく、整流子の信頼性が向上する。
【００９１】
（整流子の態様２）
図８は、本発明に係る整流子について、第２の態様の、整流子５０１の概要を示す断面図である。図８に示すように、整流子５０１は、整流子の態様１の整流子４０１に、整流片２ａの内周に摺動部の屈曲立片部４０８ａ及び、巻線締結部の屈曲立片部４０８ｂを具備し、その他の構成は、整流子の態様１の整流子４０１と同様の構成である。
【００９２】
このようにすることにより、摺動部の屈曲立片部４０８ａと、巻線締結部の屈曲立片部４０８ｂにより、モータを高速回転しても、遠心力によって整流子片が浮き上がり難くなり、信頼性の向上が可能である。
【００９３】
また、摺動部の屈曲立片部４０８ａ及び巻線締結部の屈曲立片部４０８ｂは整流子片４０２ａの一部を切り出し、内周側に折り曲げ加工を行うことにより形成することが好ましい。
【００９４】
このようにすることにより、巻線締結部の屈曲立片部４０８ｂが巻線締結部（フック部）４０４と同様に、アルミニウム系材料で構成することにより、遠心力を受けやすい巻線締結部（フック部）４０４周辺が軽量になり、モータの更なる高速回転を実現することが出来る。また、モータの更なる高信頼性が実現可能である。
【００９５】
（整流子の製造方法）
図９は、本発明に係る整流子の製造方法を示すフローチャートである。
【００９６】
また、図１０は本発明に係る整流子の製造方法における整流子の製造過程の一状態（ステップ２と、ステップ３）を説明する概略図である。
【００９７】
なお、本整流子の態様１における整流子と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。
【００９８】
図９に示すように、本発明に係る整流子の製造方法は、つぎのステップを備える。
【００９９】
すなわち、準備するステップは、導電材料として、銅系材料と、アルミニウム系材料と、を準備する（ステップ１）。
【０１００】
充填するステップは、  図１０に示すように、銅系材料４２１とアルミニウム系材料４２３の間に、銅系材料とアルミニウム系材料を混合した混合材料（傾斜機能材料）４２２、をそれぞれ混合して充填する。（ステップ２）。
【０１０１】
通電を行うステップは、充填された銅系材料と、銅材料とアルミニウム系材料とが混合して充填された混合材料、充填されたアルミニウム系材料と、に対して、圧力を加えながら、パルス状の通電を行う（ステップ３）。
【０１０２】
曲げ加工を行うステップは、加圧、通電された図１０に示す板形状の材料を、左右を曲げることにより、筒状に加工を行う。（ステップ４）
樹脂を成型するステップは、曲げ加工をした筒状の材料の内部に、樹脂をモールドし、一体成型を行う（ステップ５）。
【０１０３】
溝を加工するステップは、成型した材料の回転軸の中心軸と直交する面上において、外周表面から回転軸の中心軸方向に向かって凹となる溝部を加工する（ステップ６）。
【０１０４】
以上のステップを経て、整流子の態様１で説明した整流子４０１や、整流子の態様２で説明した整流子５０１を製造する。
【０１０５】
本発明に係る整流子の製造方法には、放電プラズマ焼結方法を含む。本実施の形態３で示した製造方法で製造された整流子片には、順次、銅系料と、アルミニウム系材料との含有率が変化する、た混合材料（傾斜機能材料）４２２を含む。
【０１０６】
よって、本発明に係る整流子の製造方法で製造された整流子は、各材料間で境界面を形成することなく、その組成が連続して変化するため、ミクロな空隙などは生じていない。一方、明確な境界面を形成した整流子片においては、境界面にミクロな空隙などが生じる
。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明の整流子電動機要素によれば、アルミニウム線を電機子巻線に用いて整流子電動機の軽量化、高出力化、及び低コスト化を果たし且つ異種金属の接触による標準電位差に起因する電食を回避可能であり、産業的価値の大いなるものであり、整流子電動機、電動送風機及び掃除機などに有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  電動送風機
１１  整流子電動機要素
１２  ブラケット
１３  軸受
１５  ファンケース
１６  遠心ファン
１７  エアガイド
１８  吸気口
２０  ブラシ部
２１  ブラシ
２５  ブラシ保持器
２７  ブラシバネ
２８  接続線（ピグテール）
２９  開口部
３０  ステータ
３１  界磁コア
３１ａ  磁極部
３２  界磁巻線
３５  コイルエンド
４０  ロータ
４１  電機子コア
４１ａ  電機子
４２  電機子巻線
４２ａ  渡り線
４２ｂ  渡り線群
４３  回転軸
４４  ティース部
４５  整流子
４５ａ  整流子片
４５ｂ  巻線締結部（フック部）
４６  スロット
４７  スリット
４０１  整流子
４０１ａ  回転軸の中心軸を示す直線
４０１ｂ  外周表面
４０１ｃ  回転軸の長手方向を示す仮想線
４０２  摺動部
４０２ａ  整流子片
４０２ｂ  銅系材料
４０３  混合部
４０４  巻線締結部（フック部）
４０４ａ  アルミニウム系材料
４０８ａ  摺動部の屈曲立片部
４０８ｂ  巻線締結部の屈曲立片部
４０６  樹脂成型体
４０７  溝部
４１０  電機子
４１１  回転軸
４１１ａ  中心軸
４１２  フレーム
４１３  永久磁石
４１４  電機子コア
４１５  インシュレータ
４１６  巻線
４１７  ブラシ
４１７ａ  摺動面
４２１  銅系材料
４２２  混合材料（傾斜機能材料）
４２３  アルミニウム系材料
４３０  電機子構成体
４４０  界磁部
５００  電動機
５０１  整流子
【図１】
2018082507.tif 000003
【図２】
2018082507.tif 000004
【図３】
2018082507.tif 000005
【図４】
2018082507.tif 000006
【図５Ａ】
2018082507.tif 000007
【図５Ｂ】
2018082507.tif 000008
【図６】
2018082507.tif 000009
【図７】
2018082507.tif 000010
【図８】
2018082507.tif 000011
【図９】
2018082507.tif 000012
【図１０】
2018082507.tif 000013