(57)【要約】【課題】バリスタ特性を有するセラミック素子と銅合金からなる整流子片の接触安定性を向上させた整流子を提供する。【解決手段】円周状に配列した複数の整流子片を有し、前記整流子片のアンカー部の溝部にバリスタ素子を埋設し、前記整流子片とバリスタ素子を合成樹脂で一体成形して形成した整流子であり、前記整流子片とバリスタ素子との接触抵抗を安定化させるために、各整流子片の表面に軟質金属メッキを施したことを特徴とする整流子である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周状に配列した整流子片間のアンカー部の溝部にリング状のバリスタ素子を埋設し、前記整流子片とバリスタ素子を合成樹脂で一体にモールドして形成した整流子において、前記整流子片の表面に軟質金属メッキを施した整流子。
【請求項２】
円周状に配列した個々の整流子片の両端に設けた溝部に円柱形状または棒状のバリスタ素子を埋設し、前記整流子片とバリスタ素子を合成樹脂で一体にモールドして形成した整流子において、前記整流子片の表面に軟質金属メッキを施した整流子。
【請求項３】
整流子片の表面のメッキ厚さを３μ以上、１０μ以下とした請求項１または２のいずれかに記載の整流子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の整流子を用いたモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子モータの整流子の構造に関し、特に、ブラシと整流子の間に発生する火花およびノイズを抑制した整流子に関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子を用いた整流子モータにあっては、近年の小型化・高出力化・高速化に伴って、整流子片（整流子セグメント）間における火花の発生が著しくなり、電気的雑音の発生やブラシ寿命の低下の原因となっている。このような整流子片間における火花の発生を抑制するためには、各整流子片間を抵抗素子、バリスタ素子、またはコンデンサ素子によって電気的に接続した構造とすることが有効である。
【０００３】
かかる構造を有する整流子の具体例としては、例えば、実公昭５１−４４０８２号公報に記載されたマイクロモータの整流子構造がある。上記公報に記載された技術においては、複数の整流子片が配置される回転軸の周囲に、抵抗皮膜を設けたリングが装着されている。これによって、各整流子片が電気抵抗によって接続されることになり、整流子片間の火花発生の抑制が図られている。
【０００４】
また、特開平８−２３７９１３号公報では、回転子の高速回転時において、各整流子片間の抵抗素子等による接続を確保できないという問題点から、整流子片のアンカー部の溝部において各整流子片相互間に補強球を埋設して各整流子片を相互に結合してなり、前記補強球は電気抵抗を有する材料、バリスタ特性を有する材料、またはコンデンサ特性を有する材料からなる整流子が提案されている。
【特許文献１】実公昭５１−４４０８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５１２４３号公報
【特許文献３】特開平８−２３７９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バリスタ特性を有するセラミックと銅合金からなる整流子片との接合方法として補強球を埋設したり圧入したりする前記従来技術においては、高速回転時に安定して、低い接触抵抗を得ることが出来ない。なぜなら、単に埋設や圧入を行っただけでは、整流子片とバリスタ特性を有するセラミックとの接触点が小さいため、高電圧、高電流モータでは電流が整流子片とバリスタ表面の接点部に集中するため、接触抵抗による発熱やバリスタの破壊が発生するという課題があった。このように整流子片とバリスタ特性を有するセラミックとの接触抵抗が安定しなければ、整流火花発生時にバリスタによる整流火花の吸収特性にばらつきが生じ、ブラシ磨耗を促進させる恐れがあった。整流子片とバリスタ特性を有するセラミックとの接触安定性を向上させるためには、接触面積を大きくすることによって、接触抵抗を得ることが重要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、円周状に配列した整流子片のアンカー部の溝部にリング状のバリスタ素子を埋設、または、円周状に配列した個々の整流子片の両端に設けた溝部に円柱形状または棒状（断面が多角形等でも良い）のバリスタ素子を埋設し、前記整流子片とバリスタ素子を合成樹脂で一体にモールドして形成した整流子であり、前記整流子片とバリスタ素子との接触抵抗の安定化を図るために、各整流子片の表面に軟質金属メッキを施したことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記リング状のバリスタ素子は、断面が四角形状等で整流子片との接触面積を多くできる形状が望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の整流子は、整流子片表面に軟質金属メッキを施すことによって、整流子片のアンカー部の溝部、もしくは円周上に配列した個々の整流子片の両端に設けたの溝部にバリスタ素子を圧入する際に、メッキ表面の酸化層がとれ、整流子片とバリスタ素子との表面の微細な凹凸がつぶれ、接触点が増大することにより、両者の間の接触面積を大きくとることができる。これによって、隣接する整流子片間の電気的な接続を確実に維持することができ、整流子片間の火花の発生を確実に抑制することが可能である。
【０００９】
さらに、円周状に配した整流子片を接続する半導体素子等として、整流子片の溝部にセラミックからなるリング状または円柱形状の成形体（バリスタ素子）を圧入、圧接することによって、アンカー部のみで支持されるよりも回転子の高速回転時にかかる遠心力による破損や位置ずれをより強固に防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の整流子は、表面に軟質金属メッキを施した複数の整流子片を円周上に配列し、前記整流子片アンカー部の溝部にリング状のバリスタ素子を埋設または圧入し、合成樹脂で前記整流子片とバリスタ素子を一体に成形し、ブラシとの接触面を切削して表面のメッキを除去して形成した整流子である。
【００１１】
または、表面に軟質金属メッキを施した複数の整流子片を円周上に配列し、前記個々の整流子片の両端に設けられた溝部に円柱形状のバリスタ素子を埋設または圧入し、合成樹脂で前記整流子片とバリスタ素子を一体に成形し、ブラシとの接触面を切削し表面のメッキを除去して形成した整流子である。
【００１２】
上記整流子片表面のメッキ材料としては、錫メッキ、または、はんだメッキ（ＳｎＰｂ系、ＳｎＡｇ系、ＳｎＡｇＣｕ系、ＳｎＣｕ系）、金メッキ、銀メッキなど軟性金属材料及び酸化し難い貴金属メッキを用いることが良い。これらを用いることにより、セラミックからなるバリスタとの接触面積を得ることができ、さらに接触抵抗を低減することができる。
【００１３】
さらに、メッキの厚さは接触抵抗が安定する３μｍ以上７μ以下であることが望ましく、かつ、製造のばらつきを考慮すると、１０μ以下であることが望ましい。メッキの厚みが３μｍ以下の場合、接触抵抗が高くなり、十分な効果が得られない。また、軟質金属であるため、周囲の金属との硬度差から、１０μ以上では整流子片の保持強度が低下し、高速回転時に隣接する整流子片間の段差が大きくなり、ブラシの整流ノイズや磨耗の原因となる。
【００１４】
以下、本発明の一実施例の整流子について図面を参照しながら説明する。図１、図２は本発明の一実施例におけるモールド整流子の構成を示すもので、図１はモールド整流子を回転軸に対し直角に切断した断面図であり、図２は回転軸に対し平行に切断した断面図である。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本願発明の整流子を回転軸に対し直角に切断した断面図である。銅合金よりなる個々の整流子片１の両端には、溝部６が形成され、この溝部６にセラミック製の円柱状のバリスタ４を埋設した構造を示している。
【００１６】
また、図２は、本願第一の発明の整流子の軸方向断面を表している。
【００１７】
整流子片１の表面には５μｍの厚みの錫メッキ２を施し、個々の整流子片の両端に設けられた溝部６に円柱形状のバリスタ素子４を圧入する。圧入後、ガラス繊維入りフェノール樹脂５にてモールドを行う。ボス５は、モータシャフトとの固定に使用されるものである。次に、隣接する整流子片同士が互いに接触している部分をカットし、整流子間に適切な間隔のスリットを設ける。その後、ブラシとの接触面である整流子の外周を切削、研磨することにより、メッキ層を取り除くことによってバリスタ内蔵型モールド整流子を得た。
【実施例２】
【００１８】
図３は、本願第二の発明の整流子の軸方向断面を表している。
【００１９】
銅合金よりなる整流子片１の表面に５μｍの厚みの錫メッキを施し、この整流子片１を円周状に配置する。その後、円周状に配列された複数の整流子片のアンカー脚部３の溝部８にバリスタ特性を有するリング状バリスタ素子９を圧入する。圧入後、ガラス繊維入りフェノール樹脂にてモールドを行う。次に、隣接する整流子片同士が互いに接触している部分をカットし、整流子間に適切な間隔のスリットを設ける。その後、ブラシとの接触面である整流子の外周を切削、研磨することにより、メッキ層を取り除くことによってバリスタ内蔵型モールド整流子を得た。
【実施例３】
【００２０】
次にメッキの厚みの最適化の検討を行った。
【００２１】
銅合金よりなる整流子片１の表面に１〜１０μｍの厚みの錫メッキを行った。円周状に配した整流子片１の脚部３、および隣接する個々の整流子片の両端に溝部６が形成されており、この溝部６に円柱形状のバリスタ素子４を圧入する。圧入後、ガラス繊維入りフェノール樹脂にてモールドを行う。次に、隣接する整流子片同士が互いに接触している部分をカットし、整流子間に適切な間隔のスリット１０を設ける。その後、整流子の外周を切削、研磨することにより、メッキ層を取り除くことによってモールド整流子を得た。
【００２２】
図４は、整流子片１に施したメッキ厚と子片間抵抗の関係を測定した結果を示すグラフである。このグラフで明らかなように、整流子片に施すメッキ厚は３μｍ〜１０μで接触抵抗が安定することがわかる。
【００２３】
また、６０００ｒｐｍ回転２２０℃での高速スピン試験において、１０μ以上のメッキ厚では、隣接する整流子片間の段差が大きくなり、ブラシの整流ノイズや磨耗を促進してしまう。従って、メッキの厚みとしては、３μｍ〜１０μが最適といえる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の整流子は、整流火花発生を抑制することができ、また隣接する整流子片間の段差を抑制することができることから、ブラシの整流ノイズおよび磨耗が低減される。従って、高入力および高速回転を行う電動機などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１におけるモールド整流子の軸方向垂直断面図
【図２】本発明の実施例１におけるモールド整流子の軸方向平行断面図
【図３】本発明の実施例２におけるモールド整流子の軸方向平行断面図
【図４】メッキ厚と整流子片間抵抗の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００２６】
１  整流子片
２  整流子片メッキ部
３  整流子アンカー脚部
４  円柱形状バリスタ素子
５  ガラス繊維入りフェノール樹脂
６  整流子片の両端に設けた溝部
７  ボス
８  整流子アンカー溝部
９  リング状バリスタ素子
１０  スリット
１１  切削面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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