(57)【要約】【課題】  本発明は、整流子のカーボンセグメントと端子間の電気的導通の良好な平板整流子の製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、扇形であって厚みのある板体で、下面にピグテール、及び突状嵌合部を有する構造のカーボンセグメントを導電性カーボン素子で一体的に圧縮成形、焼結製造するカーボンセグメント製造工程Ａと、前記カーボンセグメントの突状嵌合部をコンミテータメタルの各嵌合孔に圧入するカーボンセグメント圧入工程Ｂと、各カーボンセグメントのピグテールをコンミテータメタルのピグテール接続部に溶接等に接続するピグテール接合工程Ｃと、これらの周りを合成樹脂で封入固定する樹脂成形工程Ｄと、カーボンセグメント端部及びコンミテータメタルにスリットを形成する製品仕上加工工程Ｅよりなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーナツ形状を複数対に点対称に分割した形状の扇形であって厚みのある板体で、下面にピグテール及び突状嵌合部を有する構造のカーボンセグメントを、導電性カーボン素子で一体的に圧縮成形、焼結し製造するカーボンセグメント製造工程と、
取り付けるカーボンセグメント片の数のピグテール接続部と、周端から放射状に延設するライザ部を有する金属板であって、該各ピグテール接続部及びライザ部と異なる位置に嵌合孔を設けてなるコンミテータメタルに、前記カーボンセグメント片の突状嵌合部をコンミテータメタルの各嵌合孔に圧入するカーボンセグメント片圧入工程と、
各カーボンセグメント片のピグテールをコンミテータメタルのピグテール接続部に溶接或いは半田付け、導電性接着剤等の適宜手段で接続するピグテール接合工程と、
各カーボンセグメント片及びコンミテータメタルを合成樹脂で封入固定する樹脂成形工程と、
カーボンセグメント端部及びコンミテータメタルにスリットを形成する製品仕上加工工程よりなることを特徴とする平板整流子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の整流子の製造方法において、少なくともピグテールを設ける位置のカーボンセグメント部位に金属粉を添加した導電性カーボン素子を用いてカーボンセグメント製造工程とすることを特徴とする平板整流子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性カーボン素子よりなる平板状の整流子に関するものであり、特に自動車等の燃料タンク内で使用する燃料ポンプ用モータに使用する平板整流子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車において燃料を燃料タンクから燃料ポンプでエンジンに供給しているが、この燃料ポンプは燃料タンク内に配置している。ところが近年、化石燃料の高騰、環境に対する関心の高まりに伴い、含酸素燃料、特にメチルアルコール、エチルアルコール等に一部が置換された燃料となってきている。このため燃料タンク内で使用する燃料ポンプに使用するモータの整流子が添加したアルコールなどの含酸素燃料により、従来の金属製整流子では腐食が起こりモータの寿命の短縮化の原因ともなっていた。そこで考えられたのが導電性カーボン素子よりなる整流子である。
【０００３】
この導電性カーボン素子を用いた整流子の技術としては、特許文献１（米国特許第５１５７２９９号公報）、特許文献２（米国特許第５１７５４６３号公報）、特許文献３（実開平２−５３２６０号公報）に開示のものがある。これらの公報では、カーボンセグメントと、コンミテータメタル支持部との間をハンダ接着層で接続しているもの（特許文献１に記載の技術）、或いはニッケル、銅等の第１の導電層と金、銀、導電性合金よりなる第２の導電層を介し、セグメントをベースに取り付けているもの（特許文献２に記載の技術）、及びカーボンセグメントの固定と導電をカーボンセグメントの一部を特殊形状としてハブ本体と結合しているもの（特許文献３に記載の技術）の技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１、特許文献２に記載の技術では、適切な導電性等は得られるが、整流子の回転時に発生する応力に対する強度は、この技術のみではあまり考慮にはいれておらず、他方特許文献３に記載の技術では、形状が必ずしも簡易ではなく製作上容易に行えない。そこで、これらの課題を解決するものとして、特許文献４（特許第２７９７２４２号公報）に記載の技術が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５１５７２９９号公報
【特許文献２】米国特許第５１７５４６３号公報
【特許文献３】実開平２−５３２６０号公報
【特許文献４】特許第２７９７２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献４に記載の技術は、簡易な構成で含酸素燃料を用いても、寿命の短縮化につながらない整流子を提供ではあるが、カーボンセグメントとコンミテータメタルの電気的導通は、カーボンセグメントの下面とコンミテータメタルの接触、及びコンミテータメタルに設けている固定部材をカーボンセグメントの内外周端面にくい込み固定することにより電気的導通を図っているため、電気的導通には限界があった。
そこで本発明は、整流子のカーボンセグメントと端子間の電気的導通の良好な平板整流子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の発明は、ドーナツ形状を複数対に点対称に分割した形状の扇形であって厚みのある板体で、下面にピグテール及び突状嵌合部を有する構造のカーボンセグメントを、導電性カーボン素子で一体的に圧縮成形、焼結し製造するカーボンセグメント製造工程と、取り付けるカーボンセグメント片の数のピグテール接続部と、周端から放射状に延設するライザ部を有する金属板であって、該各ピグテール接続部及びライザ部と異なる位置に嵌合孔を設けてなるコンミテータメタルに、前記カーボンセグメント片の突状嵌合部をコンミテータメタルの各嵌合孔に圧入するカーボンセグメント片圧入工程と、各カーボンセグメント片のピグテールをコンミテータメタルのピグテール接続部に溶接或いは半田付け、導電性接着剤等の適宜手段で接続するピグテール接合工程と、各カーボンセグメント片及びコンミテータメタルを合成樹脂で封入固定する樹脂成形工程と、カーボンセグメント端部及びコンミテータメタルにスリットを形成する製品仕上加工工程よりなることを特徴とする
また請求項２に記載の発明は、請求項１記載の整流子の製造方法において、少なくともピグテールを設ける位置のカーボンセグメント部位に金属粉を添加した導電性カーボン素子を用いてカーボンセグメント製造工程とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の平板整流子の製造方法によれば、各カーボンセグメントの下面に有する突状嵌合部、及びピグテールが設けられており、このピグテールはコンミテータメタルのピグテール接続部に溶接或いは半田付け等に適宜手段で接続する構成となっている。このため電気的導通が完全な構成とすることが出来、長期的に渡って安定して使用することが出来る。
また、カーボンセグメントの突状嵌合部を、コンミテータメタルの嵌合孔に圧入した後、合成樹脂等で成型し平板整流子を製造するものであり、強固な平板整流子を簡易な構成で、安価に製作できる。
更に、少なくともピグテールを設ける位置のカーボンセグメント部位に金属粉を添加した導電性カーボン素子を用いてカーボンセグメントを製造することにより、更に電気的導通を高めることが出来ることより高性能な平板整流子を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜１０は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は、本発明に係る平板整流子の製造方法の工程図、図２はカーボンセグメント製造工程図、図３はカーボンセグメントを表した斜視図、図４はカーボンセグメントとコンミテータメタルの分解斜視図、図５は、ピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントを圧入工程とピグテール接合工程を示す工程図、図６は、ピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントとコンミテータメタルを上方から見たときの斜視図、図７はピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントとコンミテータメタルを下方から見たときの斜視図、図８は樹脂成形工程、及び製品仕上加工工程を示す工程図、図９は樹脂成形工程を経た平板整流子の斜視図、図１０は、完成品の平板整流子の斜視図である。
本発明は図１に示すように、カーボンセグメント製造工程Ａと、カーボンセグメント圧入工程Ｂと、ピグテール接合工程Ｃと、樹脂成形工程Ｄと、製品仕上加工工程Ｅよりなる。
以下これらを順を追って説明する。
【００１０】
＜カーボンセグメント製造工程Ａ＞
カーボンセグメント製造工程Ａは、図２に示すように、黒鉛粉末等の導電性カーボンに、フェノール樹脂等バインダーを、１００重量％の黒鉛に対しフェノール樹脂を１０〜５０重量％で添加し、造粒機で造粒を行う。そしてこれを５０〜９０℃程度で乾燥させた後、篩にかけ、粒を５０〜３００μｍ程度にそろえ、成形型に装入する。このときピグテールとなる例えばニッケルメッキ、スズメッキを施したもの、無酸素銅線、銀線、金線等を併せて成形型に装入する。
次いで、例えば２〜４ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で圧縮成形を行いこの後、６００〜８００℃の還元性雰囲気で焼結を行う。焼成を行ったカーボンセグメントを、テーパー加工等、所定の形状、大きさに機械加工を行いカーボンセグメント１を製造する。
ここで、カーボンセグメントの形状は、図３に示すように、平板整流子を完成したときの１つの整流子の形状である。即ち、平板整流子を１つのドーナツ形状とすると、これを複数対の点対称に分割した形状の扇形となる。また厚みは平板整流子の厚みの１／３程度の厚みに形成する本体部１０と、本体部１０の下面にピグテール１１の後端を内装した突状嵌合部１２を有する構造となっている。
【００１１】
＜カーボンセグメント圧入工程Ｂ＞
カーボンセグメント圧入工程Ｂは、図４，５に示すように、カーボンセグメント製造工程Ａで製造したカーボンセグメント１をコンミテータメタル２に圧入する工程である。
ここでカーボンセグメント１は、前述した構成となっており、カーボンセグメントを圧入するコンミテータメタル２の形状は、図４、図６，７に示すように取り付けるカーボンセグメント１の数のピグテール接続部２０とライザ部２１を周端から放射状に延設する金属板であって、該各ピグテール接続部２０の内側に嵌合孔２２を設けている。この嵌合穴２２の下面側に係止突起２３を設けており、前記したカーボンセグメントの突状嵌合部１２を嵌合穴２２に圧入したとき突状嵌合部１２の側面を狭持係止することで嵌合状態を維持している。
【００１２】
＜ピグテール接合工程Ｃ＞
ピグテール接合工程Ｃは、コンミテータメタル２に圧入したカーボンセグメントのピグテール１１をコンミテータメタル２に接合する工程である。
図７に示すように、ピグテール１１は、コンミテータメタル２のピグテール接続部２０に、例えばスポット溶接、或いは半田付け並びに導電性接着剤等の適宜手段で溶接部１３で溶接接続する。この後、溶接部より先の不要なピグテールを切断する。
【００１３】
＜樹脂成形工程Ｄ＞
樹脂成形工程Ｄは、図８に示すようにカーボンセグメント１及びコンミテータメタル２を合成樹脂で封入固定する工程である。
樹脂成形の具体的方法は、ピグテール接合工程Ｃを経たカーボンセグメント１及びコンミテータメタル２を、図示しない所定の型に装着し、例えばフェノール樹脂を１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で樹脂成形を行い、図９に示すごとく非導電性のハブ本体３を得る。
なお、ハブ本体３の外径は前記ピグテール１１を溶接した部分を覆う大きさとすることが好ましい。
このように樹脂成形を行うのは、カーボンセグメント１及びコンミテータメタル２を合成樹脂等適宜材料よりなる非導電性のハブ本体３として一体的に成形し、全体的な強度を維持するため、及びピグテール１１を樹脂内に封入することで、使用部位によっては腐食等を防止し、ピグテール接続部２０とピグテール１１の接続状態の維持を図ることができる。
【００１４】
＜製品仕上加工工程Ｅ＞
製品仕上加工工程Ｅは、図８に示すように樹脂成形工程Ｄで得たハブ本体３に仕上げ加工をして製品である板状整流子を得る行程である。
樹脂成形工程で得たハブ本体３より周面から突き出て端子となるライザ部２１を曲げ、次いで、整流子の中心となる部分にリーマを通しを行い中心孔３０を形成する。そして、カーボンセグメント１及びコンミテータメタル２を合成樹脂で封入固定したハブ本体３に各カーボンセグメント１及びコンミテータメタルにスリット３１を形成し、電気的に独立したセグメントとする。最後にカーボンセグメント１の上表面で摺動面となる表面の研磨等を行い図１０に示すごとく製品が完成する。
【００１５】
図１１〜１４は、カーボンセグメントの製造に際しての第２の実施の形態である。
この第１の実施形態では、ピグテール１１の後端を内装した突状嵌合部１２を有する構造としているが、第２の実施の形態では、図１１，図１２に示す如くピグテール１１の後端を内装する部分を、カーボンセグメントの内側となる部分に、突状嵌合部１２とは別にピグテール取付部１４を設ける構成としている。このような構成とすることにより、ピグテール１１を突状嵌合部１２に内装する場合には、構造上突状嵌合部１２を大きくする必要があること、及びコンミテータメタル２の嵌合孔２２内に挿入する作業が必要である。従って、第２の実施形態では、突状嵌合部１１を小型化し、装入作業がより簡便になる利点がある。
【００１６】
図１５は、カーボンセグメントの製造に際しての第３の実施の形態である。
この実施の形態は、少なくともピグテール１１を設ける位置のカーボンセグメント部位、例えば第１の実施の形態では突状嵌合部１２、または第２の実施形態では、ピグテール取付部１４に金属粉を添加した導電性カーボン素子を用いることで、より電気的導通を良好ならしめるためである。
具体的には、前述した通常の導電性カーボン素子を用いる工程とは別に、黒鉛粉末等の導電性カーボンに、フェノール樹脂等バインダーを添加して造粒し、次いで乾燥後、篩にかけ粒をそろえた原料に金属粉を添加し混合を行う。
このとき使用する金属粉は、例えば銅粉末等導電性の良好なものを用いる。そして、前記乾燥後の粉末に１０〜８０μｍの銅粉末を１０〜６０重量％を添加し、これにピグテール１１を設けるカーボンセグメント１の突状嵌合部１２、またはピグテール取付部１４にの位置となる部分の成形型に優先的に装入する。以下前述のカーボンセグメント製造工程Ａと同様に成形を行いカーボンセグメントを製造する。
なお、カーボンセグメント全体に金属粉を添加した場合には、２種類の材料混合物の製品となり、成分の相違部分の強度等が落ちることが予想されるが、金属粉を添加している突状嵌合部１２、またはピグテール取付部１４も含めてカーボンセグメントの上面を除いて、合成樹脂等の内部に封入されることとなり強度、並びに腐食等の問題は生じない。
【実施例】
【００１７】
表１は、本発明及び従来例の電気的導通を示すものである。
ここで、発明１は、第１の実施形態例のカーボンセグメント１に導電性カーボン素子を用いた例、発明２は、第２の実施形態例のカーボンセグメント１に導電性カーボン素子を用いた例、発明３は、第２の実施形態例のピグテール取付部１４に、５０μｍの銅粉末を６０重量％を添加した導電性カーボン素子を用いた例を示す。
更に、比較例は、カーボンセグメントとコンミテータメタルの接続をカシメのみで行った製品を示す。
なお、測定は、カーボンセグメントの上面とコンミテータメタル間に１Ａの電流を流し両者間の電圧を測定して行った。なお接触抵抗を考慮して、カーボンセグメント上面の電流供給端子に１ｋｇの押圧を加え抵抗値の測定を行った。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
上述実施例からも判るように、本発明品のカーボンセグメントとコンミテータメタル間の抵抗値を大幅に改善することが出来ことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る平板整流子の製造方法の工程図である。
【図２】第１の実施の形態に係るカーボンセグメント製造工程図である。
【図３】第１の実施の形態に係るカーボンセグメントを表した斜視図である。
【図４】第１の実施の形態に係るカーボンセグメントとコンミテータメタルの分解斜視図である。
【図５】第１の実施の形態に係るピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントを圧入工程とピグテール接合工程を示す工程図である。
【図６】第１の実施の形態に係るピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントとコンミテータメタルを上方から見たときの斜視図である。
【図７】第１の実施の形態に係るピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントとコンミテータメタルを下方から見たときの斜視図である。
【図８】第１の実施の形態に係る樹脂成形工程、及び製品仕上加工工程を示す工程図である。
【図９】樹脂成形工程を経た平板整流子の斜視図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る完成品の平板整流子の斜視図である。
【図１１】第２の実施の形態に係るカーボンセグメントを表した斜視図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る転倒させた状態のカーボンセグメントを表した斜視図である。
【図１３】第２の実施の形態に係るカーボンセグメントとコンミテータメタルの分解斜視図である。
【図１４】第２の実施の形態に係るピグテール接合工程を終えたカーボンセグメントとコンミテータメタルを下方から見たときの底面図である。
【図１５】第３の実施の形態のカーボンセグメント製造工程図である。
【符号の説明】
【００２１】
１      カーボンセグメント
１０    本体部
１１    ピグテール
１２    突状嵌合部
１３    溶接部
１４    ピグテール取付部
２      コンミテータメタル
２０    ピグテール接続部
２１    ライザ部
２２    嵌合孔
２３    係止突起
３      ハブ本体
３０    中心孔
３１    スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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