(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に沿って筒状に形成され、前記軸心と直交する方向において、
外周側に位置して導電材料を含むとともに、複数の整流子片が外周表面から前記軸心の反対側に向かって形成される導電部と、
内周側に位置して樹脂材料を含む樹脂部と、
前記導電部と前記樹脂部との間に位置して、セラミック材料を含むセラミック部と、
前記導電部と前記セラミック部との間に位置して、前記導電材料と前記セラミック材料とを混合して含み、前記導電部から前記セラミック部に向かって、前記導電材料の含有率が減少するとともに前記セラミック材料の含有率が増加する、第１の混合部と、
前記セラミック部と前記樹脂部との間に位置して、前記セラミック材料と前記樹脂材料とを混合して含み、前記セラミック部から前記樹脂部に向かって、前記セラミック材料の含有率が減少するとともに前記樹脂材料の含有率が増加する、第２の混合部と、
を有する整流子。
【請求項２】
前記第１の混合部は、前記導電材料と前記セラミック材料とを混合して含む傾斜機能材料であり、
前記第２の混合部は、前記セラミック材料と前記樹脂材料とを混合して含む傾斜機能材料である、
請求項１に記載の整流子。
【請求項３】
前記導電部は、さらに、前記複数の整流子片のうち隣接する一組の整流子片間のそれぞれに、前記軸心と直交する面上において、前記外周表面から前記軸心方向に向かって凹となる溝部を含む、請求項１に記載の整流子。
【請求項４】
前記溝部は、前記軸心に沿って形成され、前記隣接する一組の整流子片を電気的に分離する、請求項３に記載の整流子。
【請求項５】
前記溝部は、前記軸心と直交する面上において、その深さが前記外周表面から前記第１の混合部の外周面に達する、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の整流子。
【請求項６】
前記溝部は、前記軸心と直交する面上において、その深さが前記外周表面から前記第１の混合部の内周面に達する、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の整流子。
【請求項７】
前記隣接する一組の整流子片間に生じる静電容量は、０．５μＦ以上である、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の整流子。
【請求項８】
前記隣接する一組の整流子片間に生じる静電容量は、１．０μＦ以上である、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の整流子。
【請求項９】
前記溝部を形成する前記第１の混合部、あるいは、前記溝部を形成する前記第１の混合部と前記セラミック部は、比誘電率が１００以上である、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の整流子。
【請求項１０】
前記溝部を形成する前記第１の混合部、あるいは、前記溝部を形成する前記第１の混合部と前記セラミック部は、比誘電率が１０００以上である、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の整流子。
【請求項１１】
請求項１から４のいずれか一項に記載の整流子と、
前記軸心上に、その中心軸が位置して、前記整流子が取り付けられるシャフトと、
前記シャフトに取り付けられるロータコアと、
を有するロータと、
前記ロータと対向して位置するステータと、
を備える電動機。
【請求項１２】
前記導電材料と、前記セラミック材料と、前記樹脂材料と、を準備するステップと、
前記導電材料と、前記セラミック材料と、前記樹脂材料と、をそれぞれ充填するとともに、前記導電材料と前記セラミック材料、および、前記セラミック材料と前記樹脂材料、をそれぞれ混合して充填するステップと、
充填された前記導電材料と、混合して充填された前記導電材料と前記セラミック材料と、充填された前記セラミック材料と、混合して充填された前記セラミック材料と前記樹脂材料と、充填された前記樹脂材料と、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、請求項１から４のいずれか一項に記載の整流子を製造する整流子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用の電気機器や車両等に取り付けられる電動機に用いられる整流子、この整流子を有する電動機、および、整流子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子を備える電動機では、ブラシを介して、整流子を有するロータに駆動電流が供給される。以下の説明において、整流子を備える電動機は、単に、電動機ともいう。
【０００３】
電動機には、ブラシと整流子とが機械的に接する接点が存在する。整流子は、複数の整流子片で構成される。電動機は、ブラシと整流子とを用いて、ロータに供給される駆動電流を整流する。駆動電流を整流する際、機械的に接する接点では、ブラシと整流子との間で、火花放電が発生する。
【０００４】
従来、この火花放電を除去するために、特許文献１には、サージを吸収する素子として、バリアブルレジスタ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ。以下、「バリスタ」と記す。）を用いる方法と、積層チップコンデンサ（Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ。以下、「コンデンサ」と記す。）を用いる方法と、が示される。
【０００５】
図７Ａは、従来の整流子に取り付けられるバリスタの平面図である。図７Ｂは、図７Ａ中に示す７Ｂ−７Ｂ断面を示す断面図である。
【０００６】
また、図８Ａから図８Ｄは、従来の整流子の実装状態を示す要部概念図である。
【０００７】
図９Ａは、従来の整流子に取り付けられるコンデンサの実装状態を示す平面図である。図９Ｂは、従来の整流子に取り付けられるコンデンサの実装状態を示す側面図である。
【０００８】
また、図１０Ａから図１０Ｄは、従来の整流子の実装状態を示す要部概念図である。
【０００９】
すなわち、図７Ａ、図７Ｂに示すように、バリスタ２０の外形は、リング状である。図８Ａから図８Ｄに示すように、バリスタ２０は、はんだ２３によって、直接的に、整流子１００１に接続される。
【００１０】
また、図９Ａ、図９Ｂに示すように、コンデンサ２１は、はんだ２３によって、配線板２２と電気的に接続される。図１０Ａから図１０Ｄに示すように、コンデンサ２１が取り付けられた配線板２２は、はんだ２３によって、整流子１００１に接続される。
【００１１】
つまり、コンデンサ２１は、配線板２２を介して、間接的に、整流子１に接続される。コンデンサ２１は、隣接する一組の整流子片をつなぐ位置に、電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１９７７５４号公報
【発明の概要】
【００１３】
本発明が対象とする整流子は、軸心に沿って筒状に形成されて、導電部と、樹脂部と、セラミック部と、第１の混合部と、第２の混合部と、を有する。
【００１４】
導電部は、軸心と直交する方向において、外周側に位置する。導電部は、導電材料を含む。導電部は、複数の整流子片が外周表面から軸心の反対側に向かって形成される。
【００１５】
樹脂部は、軸心と直交する方向において、内周側に位置する。樹脂部は、樹脂材料を含む。
【００１６】
セラミック部は、軸心と直交する方向において、導電部と樹脂部との間に位置する。セラミック部は、セラミック材料を含む。
【００１７】
第１の混合部は、軸心と直交する方向において、導電部とセラミック部との間に位置する。第１の混合部は、導電材料とセラミック材料とを混合して含む。第１の混合部では、導電部からセラミック部に向かって、導電材料の含有率が減少するとともに、セラミック材料の含有率が増加する。
【００１８】
第２の混合部は、軸心と直交する方向において、セラミック部と樹脂部との間に位置する。第２の混合部は、セラミック材料と樹脂材料とを混合して含む。第２の混合部では、セラミック部から樹脂部に向かって、セラミック材料の含有率が減少するとともに、樹脂材料の含有率が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における電動機の概要を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１における整流子の概要を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態１における整流子の正面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ｂ中に示す２Ｃ−２Ｃ断面を示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ｂ中に示す２Ｄ−２Ｄ断面を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における整流子の組成変化を説明する概念図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における整流子の他の組成変化を説明する概念図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における整流子の他の組成変化を説明する概念図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２における整流子の製造方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、従来の整流子に取り付けられるバリスタの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａ中に示す７Ｂ−７Ｂ断面を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、従来の整流子の実装状態を示す要部概念図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、従来の整流子の他の実装状態を示す要部概念図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、従来の整流子の他の実装状態を示す要部概念図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、従来の整流子の他の実装状態を示す要部概念図である。
【図９Ａ】図９Ａは、従来の整流子に取り付けられるコンデンサの実装状態を示す平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、従来の整流子に取り付けられるコンデンサの実装状態を示す側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、従来の整流子の実装状態を示す要部概念図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、従来の整流子の他の実装状態を示す要部概念図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、従来の整流子の他の実装状態を示す要部概念図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、従来の整流子の他の実装状態を示す要部概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施の形態における整流子は、後述する構成により、軸心と直交する方向において、外周側に位置する導電部から内周側に位置する樹脂部に向かって、整流子の組成が連続的、または、段階的に変化する。
【００２１】
換言すれば、本実施の形態における整流子は、導電部と、セラミック部と、樹脂部と、それぞれの間に位置する第１の混合部と第２の混合部との間に、境界面を生じさせない。つまり、本実施の形態における整流子は、境界面が生じた場合、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。
【００２２】
よって、本実施の形態における整流子は、軸心と直交する方向において、外周側から内周側に向かって、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。
【００２３】
従って、複数の材料で形成される整流子は、一体物として、取り扱うことができる。
【００２４】
つまり、本実施の形態における整流子は、整流子の内部で円滑な熱応力の分散が可能になる。
【００２５】
この結果、ロータが高速で回転することにより、整流子に遠心力が作用したとしても、整流子片には、剥離や亀裂などの不具合が生じることがない。よって、整流子は、信頼性が向上する。
【００２６】
特に、本発明の実施の形態における整流子は、導電部に後述する溝部が形成されると、隣接する一組の整流子片間が有する、つぎの電気的特性を所望の範囲で調整できる。
【００２７】
電気的特性のひとつは、隣接する一組の整流子片間が有する静電容量の値である。電気的特性の他のひとつは、隣接する一組の整流子片間が有するバリスタ電圧の値である。
【００２８】
本実施の形態における整流子は、隣接する一組の整流子片間が有する電気的特性を、電動機が用いられる目的に応じて調整できる。
【００２９】
つまり、従来の整流子には、つぎの改善すべき点があった。
【００３０】
すなわち、電動機が停止しているとき、整流子やブラシなどの温度は、電動機が取り付けられた環境下の雰囲気温度になる。一方、電動機が駆動しているとき、整流子とブラシとが摺れ合う面の周囲の温度は、２００℃以上になることもある。
【００３１】
このように、整流子やブラシなどには、繰り返し、温度変化が生じる。整流子やブラシなどの部材は、材料の違いなどにより、熱膨張率が異なる。よって、整流子やブラシなどには、繰り返し生じる温度変化に起因して、熱応力が発生する。
【００３２】
この結果、整流子とコンデンサとを直接的に接続するはんだ付け部分、あるいは、整流子とバリスタとを間接的に接続するはんだ付け部分には、クラックが生じることがある。あるいは、整流子と接続される、コンデンサやバリスタは、本体に亀裂が生じることや、電極部分に剥離が生じることがある。
【００３３】
また、従来の整流子の構造は、製造工程が複雑であり、高い難度の製造技術が求められる。
【００３４】
さらに、上述した、はんだ付け部分のクラックや、コンデンサ本体やバリスタ本体に生じる亀裂、あるいは、電極部分の剥離は、製造工程でも発生する虞がある。
【００３５】
よって、従来の整流子の構造は、品質を確保するために、多くの工数が必要である。
【００３６】
そこで、後述する本発明の実施の形態である整流子は、簡単な製造工程で、繰り返し生じる温度変化に対する耐性を向上できる。
【００３７】
本実施の形態である整流子は、諸特性が、連続的、または、段階的に変化するため、長寿命であることが期待できる。
【００３８】
さらに、後述する溝部が導電部に形成されると、隣接する一組の整流子片間には、所望の静電容量や所望のバリスタ電圧が確保される。
【００３９】
よって、本実施の形態である整流子は、整流子とブラシとが摺れ合うことで生じる火花放電を低減できる。その結果、本実施の形態である整流子は、火花放電に起因する電気的ノイズを抑制できる。
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。
【００４１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電動機の概要を示す断面図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１における整流子の概要を示す断面図である。
【００４２】
また、図２Ｂは、本発明の実施の形態１における整流子の正面図である。図２Ｃは、図２Ｂ中に示す２Ｃ−２Ｃ断面を示す断面図である。図２Ｄは、図２Ｂ中に示す２Ｄ−２Ｄ断面を示す断面図である。
【００４３】
また、図３は、本発明の実施の形態１における整流子の組成変化を説明する概念図である。図４、図５は、本発明の実施の形態１における整流子の他の組成変化を説明する概念図である。
【００４４】
図１に示すように、本発明の実施の形態１における整流子１は、電動機１００の内部に用いられる。以下の説明において、電動機１００は、直流電動機を例示する。
【００４５】
電動機１００は、ロータ３０と、ステータ４０と、を備える。
【００４６】
ロータ３０は、整流子１と、シャフト１１と、ロータコア１４と、を有する。整流子１については、後ほど詳細に説明する。シャフト１１は、中心軸１１ａが整流子１の軸心１ａ上に位置する。シャフト１１は、整流子１が取り付けられる。ロータコア１４は、シャフト１１に取り付けられる。
【００４７】
ステータ４０は、ロータ３０と対向して位置する。
【００４８】
本構成の電動機１００は、後述する整流子１、１０１、１０１ａが発揮する効果を享受できる。
【００４９】
図２Ａ、図２Ｂに示すように、本発明の実施の形態１における整流子１は、軸心１ａに沿って筒状に形成される。整流子１は、導電部２と、樹脂部６と、セラミック部４と、第１の混合部３と、第２の混合部５と、を有する。
【００５０】
導電部２は、軸心１ａと直交する方向において、外周側に位置する。導電部２は、導電材料を含む。導電部２は、複数の整流子片２ａが外周表面１ｂから軸心１ａの反対側に向かって形成される。
【００５１】
樹脂部６は、軸心１ａと直交する方向において、内周側に位置する。樹脂部６は、樹脂材料を含む。
【００５２】
セラミック部４は、軸心１ａと直交する方向において、導電部２と樹脂部６との間に位置する。セラミック部４は、セラミック材料を含む。
【００５３】
第１の混合部３は、軸心１ａと直交する方向において、導電部２とセラミック部４との間に位置する。第１の混合部３は、導電材料とセラミック材料とを混合して含む。第１の混合部３では、導電部２からセラミック部４に向かって、導電材料の含有率が減少するとともに、セラミック材料の含有率が増加する。
【００５４】
第２の混合部５は、軸心１ａと直交する方向において、セラミック部４と樹脂部６との間に位置する。第２の混合部５は、セラミック材料と樹脂材料とを混合して含む。第２の混合部５では、セラミック部４から樹脂部６に向かって、セラミック材料の含有率が減少するとともに、樹脂材料の含有率が増加する。
【００５５】
特に、顕著な作用効果を奏する構成は、以下のとおりである。
【００５６】
すなわち、第１の混合部３は、導電材料とセラミック材料とを混合して含む傾斜機能材料である。第２の混合部５は、セラミック材料と樹脂材料とを混合して含む傾斜機能材料である。
【００５７】
また、図２Ｂに示すように、導電部２は、さらに、複数の整流子片２ａのうち隣接する一組の整流子片２ａ間のそれぞれに、軸心１ａと直交する面上において、外周表面１ｂから軸心１ａ方向に向かって凹となる溝部７を含む。
【００５８】
また、溝部７は、軸心１ａに沿って形成される。溝部７は、隣接する一組の整流子片２ａを電気的に分離する。
【００５９】
また、図２Ｃに示すように、溝部７は、軸心１ａと直交する面上において、その深さＨ１が外周表面１ｂから第１の混合部３の外周面３ａに達する。
【００６０】
あるいは、図２Ｄに示すように、溝部７は、軸心１ａと直交する面上において、その深さＨ２が外周表面１ｂから第１の混合部３の内周面３ｂに達する。
【００６１】
上述した構成の整流子１は、隣接する一組の整流子片２ａ間に生じる静電容量が、０．５μＦ以上である。
【００６２】
よりよい効果を得るために、上述した構成の整流子は、隣接する一組の整流子片２ａ間に生じる静電容量が、１．０μＦ以上である。
【００６３】
また、上述した構成の整流子１において、溝部を形成する第１の混合部、あるいは、溝部を形成する第１の混合部とセラミック部は、比誘電率が１００以上である。
【００６４】
よりよい効果を得るために、上述した構成の整流子１において、溝部を形成する第１の混合部、あるいは、溝部を形成する第１の混合部とセラミック部は、比誘電率が１０００以上である。
【００６５】
さらに、図面を用いて、詳細に説明する。
【００６６】
図１に示すように、電動機１００は、円筒状に形成されたフレーム１２の内周面１２ａに沿って、界磁石１３が取り付けられる。電動機１００は、界磁石１３の内周側に、ロータ３０が位置する。
【００６７】
ロータ３０は、シャフト１１と、電機子１０と、整流子１と、を有する。
【００６８】
電機子１０は、ロータコア１４と、インシュレータ１５と、巻線１６と、を有する。本実施の形態１において、ロータコア１４は、鋼板を積層して構成される。ロータコア１４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。ロータコア１４には、インシュレータ１５を介して、巻線１６が巻き回される。インシュレータ１５は、ロータコア１４と巻線１６とを電気的に絶縁する。インシュレータ１５は、樹脂で形成できる。
【００６９】
シャフト１１には、電機子１０と、整流子１と、が取り付けられる。シャフト１１は、中心軸１１ａを回転中心として、回転自在である。
【００７０】
図２Ａに示すように、整流子１には、複数の整流子片２ａが形成される。図１に示すように、本実施の形態１において、整流子１は、複数の整流子片（２ａ）で、一対のブラシ１７と接する。一対のブラシ１７は、中心軸１１ａと直交する方向から複数の整流子片（２ａ）と接する。中心軸１１ａ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（２ａ）のそれぞれと、一対のブラシ１７のそれぞれとが摺れ合う面を摺動面１７ａともいう。一対のブラシ１７のそれぞれは、カーボン材料を用いれば実現できる。
【００７１】
複数の整流子片（２ａ）のそれぞれには、摺動面１７ａを介して、一対のブラシ１７のそれぞれから駆動電流が供給される。整流子片（２ａ）とブラシ１７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１０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。
【００７２】
次に、図２Ａ、図２Ｂに示すように、本実施の形態１における整流子１は、円筒状である。軸心１ａと交差する方向において、整流子１は、外周側に位置する導電部２と、内周側に位置する樹脂部６と、導電部２と樹脂部６との間に位置するセラミック部４と、を有する。
【００７３】
導電部２は、導電材料で形成される。導電材料には、銅や銅合金などが使用できる。導電部２には、軸心１ａの反対側に向かって整流子片２ａが形成される。
【００７４】
樹脂部６は、電気絶縁性を有する樹脂材料で形成される。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。
【００７５】
セラミック部４は、セラミック材料で形成される。誘電特性を有するセラミック材料には、無機セラミックス成分に各種の微量な元素を添加したものが使用できる。無機セラミックス成分には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、窒化ホウ素（ＢＮ）などがある。セラミックス材料には、チタン酸バリウムも使用できる。
【００７６】
なお、上述した各構成要素には、意図しない、微量な不純物を含んでもよい。
【００７７】
さらに、整流子１は、導電部２とセラミック部４との間に、第１の混合部３を有する。第１の混合部３は、導電材料とセラミック材料とが混合された組成である。
【００７８】
また、整流子１は、セラミック部４と樹脂部６との間に、第２の混合部５を有する。第２の混合部５は、セラミック材料と樹脂材料とが混合された組成である。
【００７９】
本実施の形態１に示す整流子１は、例えば、つぎの構成で実現できる。
【００８０】
すなわち、図３において、図中、右側が整流子１の外周側、左側が整流子１の内周側を示す。図３に示すように、整流子１は、外周側から内周側に掛けて、主たる組成物の割合が導電材料２ｂからセラミック材料４ａ、樹脂材料６ａへと、連続的に変化する。より具体的には、整流子１の主たる組成は、導電材料２ｂから導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合状態を経て、セラミック材料４ａへ変化する。さらに、整流子１の主たる組成は、セラミック材料４ａからセラミック材料４ａと樹脂材料６ａとの混合状態を経て、樹脂材料６ａへと変化する。この変化は、図中拡大して示したように、導電材料２ｂとセラミック材料４ａ、セラミック材料４ａと樹脂材料６ａとが、入り混じりながら、徐々に変化する。
【００８１】
つまり、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物である第１の混合部３は、傾斜機能材料として機能する。同様に、セラミック材料４ａと樹脂材料６ａとの混合物である第２の混合部５も、傾斜機能材料として機能する。
【００８２】
したがって、整流子１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１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。
【００８３】
本構成とすれば、複数の材料から成る整流子１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、ロータ（３０）が高速で回転する際、整流子１に遠心力が作用しても、整流子片２ａ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１は、信頼性が向上する。
【００８４】
整流子１は、例えば、後述する実施の形態２に示すように、放電プラズマ焼結法を用いて作成できる。
【００８５】
なお、本実施の形態１における整流子の組成変化は、つぎの形態でも可能である。
【００８６】
すなわち、図４に示すように、整流子１０１は、単独の材料からなる領域が存在する。具体的には、整流子１０１の外周側から内周側に向かって、整流子１０１は、導電材料２ｂからなる領域２ｃと、セラミック材料４ａからなる領域４ｂと、樹脂材料６ａからなる領域６ｂと、を含む。
【００８７】
これらの領域２ｃ、４ｂ、６ｂは、積極的に単独の材料で構成することを意図している。なお、これらの領域２ｃ、４ｂ、６ｂは、意図しない他の材料が混在することを排除するものではない。
【００８８】
また、図５に示すように、第１の混合部３において、整流子１０１ａは、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの含有率が直線的に変化しない。同様に、第２の混合部５において、整流子１０１ａは、セラミック材料４ａと樹脂材料６ａとの含有率が直線的に変化しない。
【００８９】
本構成とすれば、整流子１０１、１０１ａは、求められる仕様に応じて、所望の静電容量などを得ることができる。
【００９０】
また、図２Ｂから図２Ｄに示すように、整流子１は、隣り合う一組の整流子片２ａ間のそれぞれに、軸心１ａと直交する面上において、外周表面１ｂから軸心１ａ方向に向かって凹となる溝部７を含む。溝部７は、軸心１ａに沿って形成される。溝部７は、隣り合う一組の整流子片２ａどうしを電気的に分離する。
【００９１】
図２Ｂに示すように、溝部７の深さは、整流子１の外周表面１ｂからセラミック部４に達する範囲で調整できる。
【００９２】
特に、顕著な作用効果を得ることができる形状は、つぎのとおりである。
【００９３】
すなわち、図２Ｃに示すように、溝部７の深さＨ１は、整流子１の外周表面１ｂから第１の混合部３の外周面３ａに達する寸法である。あるいは、図２Ｄに示すように、溝部７の深さＨ２は、整流子１の外周表面１ｂから第１の混合部３の内周面３ｂに達する寸法である。
【００９４】
１．コンデンサ機能：
セラミック材料は、誘電体として機能するものがある。以下、セラミック材料が、誘電体として機能することをコンデンサ機能ともいう。
【００９５】
本構成により、溝部７の深さを調整すれば、整流子１は、溝部７で生じるコンデンサ機能を調整できる。
【００９６】
具体的には、溝部７の深さが整流子１の外周表面１ｂから第１の混合部３の外周面３ａまでの場合（Ｈ１）、溝部７が有する静電容量は多くなる。
【００９７】
また、溝部７の深さが整流子１の外周表面１ｂから第１の混合部３の内周面３ｂまでの場合（Ｈ２）、溝部７が有する静電容量は少なくなる。整流子１は、本特性を利用して、溝部７の深さを調整することで、必要とする静電容量を得ることができる。
【００９８】
よって、本実施の形態１における整流子を用いれば、ロータが回転する際、整流子とブラシとの間で発生する火花放電を抑制できる。
【００９９】
本実施の形態１において、隣り合う一組の整流子片２ａ間に生じる静電容量の値が高いほど、整流子１は、スパークへの耐性が向上する。
【０１００】
例えば、隣り合う一組の整流子片２ａ間に生じる静電容量が０．５μＦ以上であれば、溝部７は、低出力の電動機に対して、効果的なコンデンサ機能を発揮する。例えば、低出力の電動機とは、入力電圧が１２Ｖ以下の電動機である。低出力の電動機には、自動車に用いられる小型の電動機や、電動工具に用いられる電動機などがある。
【０１０１】
また、隣り合う一組の整流子片２ａ間に生じる静電容量が１．０μＦ以上であれば、溝部７は、高出力の電動機に対しても、より安定したコンデンサ機能を発揮できる。例えば、高出力の電動機とは、入力電圧が４８Ｖ以上の電動機である。高出力の電動機には、自動車に用いられる大型の電動機や、掃除機に用いられる電動機などがある。
【０１０２】
換言すれば、隣り合う一組の整流子片２ａ間に、少なくとも０．５μＦの静電容量が生じていれば、整流子１は、スパークへの耐性を確保できる。
【０１０３】
また、第１の混合部３、あるいは、第１の混合部３とセラミック部４とを構成するセラミック材料を調整すれば、溝部７は、静電容量を調整できる。具体的には、第１の混合部３、あるいは、第１の混合部３とセラミック部４との比誘電率が１００以上であれば、溝部７は、効果的なコンデンサ機能を発揮する。特に、隣り合う一組の整流子片２ａ間に生じる比誘電率が１０００以上であれば、溝部７は、より安定したコンデンサ機能を発揮できる。
【０１０４】
本構成とすれば、溝部７は、０．５μＦ以上の静電容量を確保できる。
【０１０５】
よって、本実施の形態１における整流子を用いれば、ロータが回転する際、整流子とブラシとの間で発生する火花放電を抑制できる。
【０１０６】
例えば、比誘電率が１００以上のセラミック材料には、チタン酸ストロンチウムなどがある。また、比誘電率が１０００以上のセラミック材料には、チタン酸バリウムなどがある。その他、セラミック材料には、高い誘電率を有する材料と、低い誘電率を有する材料と、を所定の割合で混合し、所望の比誘電率を有する固溶体を形成することも可能である。
【０１０７】
なお、図３に示すように、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物のうち、体積比において、セラミック材料４ａの含有率が２０％から６０％の範囲は、第１の混合部３として、有効なコンデンサ機能を発揮する。
【０１０８】
このとき、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物のうち、体積比において、セラミック材料４ａの含有率が２０％より少ない範囲は、導電部２として機能する。
【０１０９】
また、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物のうち、体積比において、セラミック材料４ａの含有率が６０％より多い範囲は、セラミック部４として機能する。
【０１１０】
さらに、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物のうち、体積比において、セラミック材料４ａの含有率が３０％から５０％の範囲は、第１の混合部３として、より安定したコンデンサ機能を発揮する。
【０１１１】
この場合、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物のうち、体積比において、セラミック材料４ａの含有率が３０％より少ない範囲は、導電部２として機能する。
【０１１２】
また、導電材料２ｂとセラミック材料４ａとの混合物のうち、体積比において、セラミック材料４ａの含有率が５０％より多い範囲は、セラミック部４として機能する。
【０１１３】
上述した構成において、導電部２は、導電材料２ｂの含有率が高すぎるため、隣り合う一組の整流子片（２ａ）間で必要とされる絶縁性を確保できない。
【０１１４】
セラミック部４は、導電材料２ｂの含有率が低すぎるため、隣り合う一組の整流子片（２ａ）間で必要とされる静電容量を調整する機能を確保できない。
【０１１５】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態１における整流子は、隣り合う一組の整流子片間に生じる静電容量の値を、所望の範囲で確保できる。
【０１１６】
よって、本実施の形態１における整流子を電動機に用いれば、電動機が取り付けられる電気機器で求められる火花放電を抑制できる。
【０１１７】
２．バリアブルレジスタ機能（バリスタ機能）：
セラミック材料には、印加する電圧により抵抗値が変化する特性、すなわち、非直線性抵抗特性を有するものがある。
【０１１８】
以下の説明において、上記、１．コンデンサ機能で説明したセラミック材料との違いは、セラミック材料が非直線性抵抗特性を有する点である。
【０１１９】
その他、セラミック材料が用いられる態様については、１．コンデンサ機能の説明を援用する。
【０１２０】
非直線性抵抗特性を有するセラミック材料は、サージを吸収する素子として機能する。非直線性抵抗特性を有するセラミック材料には、酸化亜鉛を主原料として、微量の添加物を加えたものがある。添加物には、ビスマス、プラセオジム、コバルト、マンガン、クロム、アンチモンなどが使用できる。その他、非直線性抵抗特性を有するセラミック材料には、チタン酸バリウムなどがある。
【０１２１】
サージを吸収する素子には、バリスタがある。バリスタの能力は、バリスタ電圧で示される。
【０１２２】
例えば、溝部７の深さを調整すれば、整流子１は、溝部７で生じるバリスタ電圧を調整できる。
【０１２３】
具体的には、溝部７の深さが整流子１の外周表面１ｂから第１の混合部３の外周面３ａまでの場合（Ｈ１）、溝部７が有するバリスタ電圧は高くなる。
【０１２４】
また、溝部７の深さが整流子１の外周表面１ｂから第１の混合部３の内周面３ｂまでの場合（Ｈ２）、溝部７が有するバリスタ電圧は低くなる。整流子１は、本特性を利用して、溝部７の深さを調整することで、必要とするバリスタ電圧を得ることができる。
【０１２５】
このように、本実施の形態１における整流子を用いれば、ロータが回転する際、整流子とブラシとの間で発生する火花放電を抑制できる。
【０１２６】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態１における整流子は、整流子を構成する各材料を選択することにより、所望の性能を確保できる。特に、第１の混合部、あるいは、第１の混合部とセラミック部は、採用されたセラミック材料により、コンデンサ、あるいは、バリスタ、として機能する。
【０１２７】
すなわち、本実施の形態１におけるセラミック材料として、誘電体として機能する材料を用いれば、第１の混合部、あるいは、第１の混合部とセラミック部は、コンデンサとして機能する。
【０１２８】
また、本実施の形態１におけるセラミック材料として、非直線性抵抗特性を有する材料を用いれば、第１の混合部、あるいは、第１の混合部とセラミック部は、バリスタとして機能する。
【０１２９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における整流子の製造方法を示すフローチャートである。
【０１３０】
なお、本実施の形態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。
【０１３１】
図６に示すように、本発明の実施の形態２における整流子の製造方法は、つぎのステップを備える。
【０１３２】
すなわち、準備するステップは、導電材料と、セラミック材料と、樹脂材料と、を準備する（ステップ１）。
【０１３３】
充填するステップは、導電材料と、セラミック材料と、樹脂材料と、をそれぞれ充填する。充填するステップは、導電材料とセラミック材料、および、セラミック材料と樹脂材料、をそれぞれ混合して充填する（ステップ２）。
【０１３４】
通電を行うステップは、充填された導電材料と、混合して充填された導電材料とセラミック材料と、充填されたセラミック材料と、混合して充填されたセラミック材料と樹脂材と、充填された樹脂材料と、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）。
【０１３５】
以上のステップを経て、実施の形態１で説明した整流子１、１０１、１０１ａが製造される。
【０１３６】
本実施の形態２で示した整流子の製造方法には、放電プラズマ焼結方法が利用できる。本実施の形態２で示した製造方法で製造された整流子は、順次、導電材料と、セラミック材料と、樹脂材料との含有率が変化する、傾斜機能材料となる。
【０１３７】
よって、本実施の形態２で示した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。したがって、この整流子では、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。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の整流子は、直流電動機や、交流直流両用のユニバーサル電動機等にも利用できる。特に、本発明の整流子は、大電流が流れることで、整流子の周囲が高温になるような用途に用いられる電動機で、高い効果が期待できる。
【符号の説明】
【０１３９】
１，１０１，１０１ａ，１００１    整流子
１ａ    軸心
１ｂ    外周表面
２    導電部
２ａ    整流子片
２ｂ    導電材料
２ｃ，４ｂ，６ｂ    領域
３    第１の混合部
３ａ    外周面
３ｂ，１２ａ    内周面
４    セラミック部
４ａ    セラミック材料
５    第２の混合部
６    樹脂部
６ａ    樹脂材料
７    溝部
１０    電機子
１１    シャフト
１１ａ    中心軸
１２    フレーム
１３    界磁石
１４    ロータコア
１５    インシュレータ
１６    巻線
１７    ブラシ
１７ａ    摺動面
２０    バリスタ
２１    コンデンサ
２２    配線板
２３    はんだ
３０    ロータ
４０    ステータ
１００    電動機
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0006596674.tif 000004
【図２Ｃ】
0006596674.tif 000005
【図２Ｄ】
0006596674.tif 000006
【図３】
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【図４】
0006596674.tif 000008
【図５】
0006596674.tif 000009
【図６】
0006596674.tif 000010
【図７Ａ】
0006596674.tif 000011
【図７Ｂ】
0006596674.tif 000012
【図８Ａ】
0006596674.tif 000013
【図８Ｂ】
0006596674.tif 000014
【図８Ｃ】
0006596674.tif 000015
【図８Ｄ】
0006596674.tif 000016
【図９Ａ】
0006596674.tif 000017
【図９Ｂ】
0006596674.tif 000018
【図１０Ａ】
0006596674.tif 000019
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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