(57)【要約】【課題】直流電動機の製造コストの削減を実現すること。【解決手段】直流電動機は、固定子と回転子１とを備える。固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備える。回転子１は、電流により磁力を生じさせる巻線としてのアーマチュアコイル３と、ブラシの接触により電流をアーマチュアコイル３に流す整流子５と、整流子５を保護する保護素子６１とを備える。整流子５は、複数の整流子片６と、複数の整流子片６の夫々に対応付けられた、アーマチュアコイル３と接続する複数の整流子ライザ７とを有する。保護素子６１は、熱硬化性樹脂を含み、硬化物が電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す樹脂組成物から成形され、複数の整流子ライザ７の夫々と電気的に接続される。【選択図】図８
2017028757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とを備える直流電動機であって、
前記固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備え、
前記回転子は、
回転軸と、
円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、
電流により磁力を生じさせる巻線と、
前記ブラシの接触により前記電流を前記巻線に流す整流子と、
を備え、
前記整流子は、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される、複数の整流子片を有し、
前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部材から形成されている、
直流電動機。
【請求項２】
前記保護部材は、円環状に形成され、前記整流子片の内側に配置されると共に外周面において夫々の前記整流子片の内側面に接触する部材である、
請求項１に記載の直流電動機。
【請求項３】
前記保護部材は、前記電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示すバリスタ部と、導電性の電極部とが積層して構成される部材である、
請求項２に記載の直流電動機。
【請求項４】
前記胴部は、
不導体で成形され、前記回転軸を覆う円筒状の第１部位と、
前記保護部材で成形され、前記第１部位を覆うと共に外周面において夫々の前記整流子片の内側面に接触する円筒状の第２部位と、
を有する請求項１に記載の直流電動機。
【請求項５】
樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記樹脂組成物の硬化物は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機における、前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部に形成されるために用いられる樹脂組成物。
【請求項６】
樹脂組成物から成形され、保護対象回路に対する過渡電圧を保護する保護部材であって、
前記樹脂組成物は、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記保護部材は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流
子とを備える直流電動機に対する部材であって、
前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部として用いられる
保護部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電動機、樹脂組成物及び保護部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種装置の駆動源として直流電動機が用いられている。例えば、直流電動機は、プリンタや複写機等の事務機器、電動シェーバー等の家電製品、自動車の各種電装部品等の駆動源として用いられている。
【０００３】
直流電動機の多くは、ブラシを備えており、回転する整流子に当該ブラシを摺動接触させてロータの巻線に電流を流しつつその方向を切り替えている。
このようなブラシ付き直流電動機では、回転時の整流子の断続によって誘導される高電圧によって火花が発生する。この火花の発生により、ブラシや整流子が消耗したり、ノイズが発生したりする。
そこで、この火花を抑制するためのリングバリスタを備えた直流電動機が普及している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７―３００７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、直流電動機の駆動対象の小型化に伴い直流電動機の小型化も要求されているところ、リングバリスタの存在は直流電動機の小型化を妨げる要因となっていた。
【０００６】
また、このようなリングバリスタを用いる従来の直流電動機では、リングバリスタを回転子に固定する作業、及び、各整流子片とリングバリスタとを半田等を用いて電気的に接続する作業が必要となる。その結果、直流電動機の組み付け工数が多かった。
さらに、極数が多い直流電動機では、整流子に設けられる整流子片の数も多くなり、また、リングバリスタの取り付けスペースも制限されることになるので、各整流子片とリングバリスタとを接続する作業は困難となる。
このような組み付け工数の多さや作業の困難性は、直流電動機の製造コストが高くなる要因となっていた。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、直流電動機の小型化を実現すると共に製造コストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の直流電動機は、
固定子と回転子とを備える直流電動機であって、
前記固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備え、
前記回転子は、
回転軸と、
円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、
電流により磁力を生じさせる巻線と、
前記ブラシの接触により前記電流を前記巻線に流す整流子と、
を備え、
前記整流子は、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される、複数の整流子片を有し、
前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部材から成形されている、
ことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記保護部材は、円環状に形成され、前記整流子片の内側に配置されると共に外周面において夫々の前記整流子片の内側面に接触する部材であるようにすることができる。
さらに、前記電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示すバリスタ部と、導電性の電極部とが積層して構成される部材であるようにすることができる。
【００１０】
或いはまた、
前記胴部は、
不導体で成形され、前記回転軸を覆う円筒状の第１部位と、
前記保護部材で成形され、前記絶縁部を覆うと共に外周面において夫々の前記整流子片の内側面に接触する円筒状の第２部位と、
を有するようにすることができる。
【００１１】
本発明の一態様は、樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記樹脂組成物の硬化物は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機における、前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部に形成されるために用いられる樹脂組成物である。
【００１２】
本発明の一態様は、樹脂組成物から成形され、保護対象回路に対する過渡電圧を保護する保護部材であって、
前記樹脂組成物は、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記保護部材は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機に対する保護部材であって、
前記胴部の前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部として用いられる保護部材である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、直流電動機の小型化を実現すると共に製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る直流電動機の一例を示す一部破断面図である。
【図２】第１実施形態に係る直流電動機のうち整流子の詳細を示す斜視図である。
【図３】図２に示す整流子の断面図である。
【図４】図３に示す整流子のうちＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図２乃至図４に示す第１実施形態の直流電動機の整流子内に配置される保護部を示す斜視図である。
【図６】図２乃至図４に示す第１実施形態の直流電動機の整流子及び保護部を有する胴部の製造方法のうち、整流子片素材を形成する工程を説明する図である。
【図７】図２乃至図４に示す第１実施形態の直流電動機の整流子及び保護部を有する胴部の製造方法のうち、整流子片素材に保護部８１を配置する工程を説明する図である。
【図８】図２乃至図４に示す第１実施形態の直流電動機の整流子及び保護部を有する胴部の製造方法のうち、整流子片素材に胴部をモールド成形する工程を説明する図である。
【図９】図２乃至図４に示す第１実施形態の直流電動機の整流子及び保護部を有する胴部の製造方法のうち、整流子片素材を成形する工程を説明する図である。
【図１０】第２実施形態に係る直流電動機のうち整流子の断面図である。
【図１１】図１０に示す整流子のうちＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１２】本実施形態に係る半導体セラミックス粒子の拡大断面図である。
【図１３】本実施形態に係る構造体の一例を示す模式図である。
【図１４】本実施形態に係る構造体の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る直流電動機の一例を示す一部破断面図である。
本実施形態では、直流電動機３０は、例えば  ０．４Ｗ〜１５Ｗ出力が対応可能な仕様であり、直径２４ｍｍ、長さ３８ｍｍのサイズを有している。なお、当該サイズは例示であり、仕様等に応じて各種各様のサイズの半導体素子を提供することができる。
直流電動機３０は、筒状のハウジング４１の内壁にマグネット４２が１個または複数個配置されている。マグネット４２は、内側に磁極（Ｎ極及びＳ極）が位置するように配置されており、ハウジング４１の内壁の周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に並んでいる。
即ち、ハウジング４１とマグネット４２は、直流電動機３０の固定子の一構成要素である。
【００１７】
ハウジング４１の中央部には、回転子４３が配置されている。
回転子４３は、シャフト４４と、コア４５と、巻線４６と、整流子４７と、を備える。
【００１８】
シャフト４４は、軸受４９ａ，４９ｂを介して、回転子４３を支持する回転軸として機能すると共に、出力軸としても機能する。
コア４５は、複数の鋼板を積層して構成されている。コア４５の中心には、シャフト４４が貫通した状態で固定されている。
巻線４６は、コア４５の溝４５ａに巻き回されており、電流が流れることで磁力を生じさせる。
【００１９】
整流子４７は、コア４５と共にシャフト４４に固定されており、接触するブラシ４８を介して電流を巻線４６に適切なタイミングで流す接点として機能する。整流子４７のうちブラシ４８との摺動部（後述の図２の整流子片７１）は、例えば銀含有金属で構成される。
【００２０】
ブラシ４８は、端子となるブラシベース５１と接続された状態で、ブラシホルダ５２に
固定されている。ブラシホルダ５２は、ハウジング４１内に装着される。そして、エンドベル５０でハウジング４１の開口部が蓋をされる。
即ち、ブラシ４８、ブラシベース５１、及びブラシホルダ５２は、直流電動機３０の固定子の一構成要素である。
本実施形態では、ブラシ４８として、貴金属等を主成分とするフォーク状の金属ブラシが採用されている。なお、ブラシ４８は、カーボンブラシが採用される場合もあり得る。
【００２１】
ここで、従来においてはコア４５と整流子４７との間にリングバリスタが配置されていたが、本実施形態ではこのようなリングバリスタの配置は不要である。
ただし、整流子４７とブラシ４８との間での火花の発生を抑制する必要はあるため、本実施形態では、従来のリングバリスタと同機能を有する保護部が、整流子４７の内部（後述する図２の胴部７２の一部位）に設けられている。
即ち、本実施形態の直流電動機３０は、整流子４７の外部にリングバリスタを配置することは不要であるため、従来の直流電動機と比較して小型化することができる。
【００２２】
以下さらに、保護部を内部に有する整流子４７について、図２乃至図９を参照して説明する。
【００２３】
図２は、図１の直流電動機のうち整流子４７の詳細を示す斜視図である。
図３は、図２に示す整流子４７の断面図である。
図４は、図３に示す整流子４７のうちＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００２４】
整流子４７の内部には、第１実施形態では不導体である樹脂材料により円筒状に形成される胴部７２が設けられている。ここで、不導体とは非導電性の部材、つまり電気的な絶縁性を有する部材のことである。
胴部７２の軸心には取付孔７５が形成されており、この取付孔７５にシャフト４４を圧入することにより、胴部７２を介して整流子４７はシャフト４４に固定される。
【００２５】
整流子４７は、本実施形態では８個の整流子片７１を有している。
これらの整流子片７１は、夫々導体である銅板により形成され、図４に示すように、夫々の整流子片７１の内側面には２つのアンカー９６が形成されている。
１つの整流子片７１に形成される２つのアンカー９６は互いに周方向の逆向きに傾斜しながら胴部７２に向けて突出している。これにより、これらのアンカー９６が胴部７２に係合して、各整流子片７１は胴部７２の外周面に固定される。その結果、直流電動機３０（図１）が回転しても、各整流子片７１は胴部７２から外れにくくなっている。
また、各整流子片７１の間にはスリット７３が設けられている。これらのスリット７３により、各整流子片７１は、胴部７２の外周面に周方向に所定の間隔を空けて並べて配置される。これにより、各整流子片７１は互いに電気的に絶縁状態となる。
さらに、各整流子片７１には夫々フック部７４が設けられている。これらのフック部７４には、対応する巻線４６（図１）が電気的に接続されている。
【００２６】
各整流子片７１の外周面には、上述のブラシ４８（図１）が摺接するようになっている。
外部電源から直流電圧がブラシ４８に印加されると、ブラシ４８から整流子片７１を介して各巻線４６に電流が流れる。
また、シャフト４４と共に回転子４３（図１）が回転すると、ブラシ４８に接する整流子片７１が切り替えられる。これにより、電流が流れる巻線４６や、巻線４６に対する通電方向が順次切り替えられる。
つまり、各巻線４６には、マグネット４２（図１）による磁界に対応したタイミングで転流された電流が流れる。これにより、磁界内に位置する各巻線４６に所定の回転方向の
電磁力が生じて、回転子４３が回転する。
【００２７】
ここで、整流子４７とブラシ４８との間での火花の発生を抑制すべく、本実施形態では、従来のリングバリスタの代わりに、図３に示す保護部８１が採用されている。
【００２８】
図５は、図３の保護部８１を示す斜視図である。
図５の保護部８１は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部材により、薄い円環状に形成されているバリスタ部８１ａと、その外周を覆うように、薄い円環状に形成されている導電性の電極部８１ｂとが一体成型されて構成されている。つまり、保護部８１は、内周側にバリスタ部８１ａが配置され、外周側に電極部８１ｂが配置される、という径の異なる二重環構造を有している。
【００２９】
なお、本明細書において、「電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部材」を「バリスタ機能付絶縁材料」ともいう。
バリスタ機能付絶縁材料は、所定電圧以下の電圧が印加されるまでは絶縁材料として機能するが、当該所定電圧を超えた電圧が印加されると導電材料として機能する。バリスタ機能付絶縁材料の詳細については、図１２乃至図１４を参照して後述する。
ここで「接続される」とは、当該所定電圧を超えた電圧が印加された場合に電気的に接続されることを意味する。
【００３０】
保護部８１は、図３に示すように胴部７２の一部位として、即ち、整流子４７の内部に設けられている。これにより、本実施形態の直流電動機３０は、整流子４７の外部にリングバリスタを配置することが不要となるため、従来の直流電動機と比較して小型化することができる。
【００３１】
より具体的には、図３に示すように、各整流子片７１の内側面の軸方向の一端側には、切り欠き部９３が形成されている。
保護部８１が切り欠き部９３に配置された状態では、保護部８１の側面が、切り欠き部９３を構成する軸方向に垂直な当接面９４に当接すると共に、保護部８１の外周面が、各整流子片７１の内側面に接触する。
この状態で、各整流子片７１の軸方向の一端部がかしめられることにより、保護部８１は、各整流子片７１の軸方向端部に形成されるかしめ部９５と当接面９４との間に挟み込まれて固定される。
また、保護部８１は、各整流子片７１の内側面に接触することにより、各整流子片７１と電気的に接続される。これにより、各整流子片７１を介してブラシ４８で生じる高電圧が保護部８１に印加されるため、整流子４７とブラシ４８との間での火花の発生を抑制することができる。
さらに、保護部８１には、導電性の電極部８１ｂが予め取り付けられている。これにより、かしめ部９５によりかしめられた場合の各整流子片７１との電気的接触性を向上でき、かつ、かしめる際のバリスタ部８１ａの割れを防止できる。
【００３２】
胴部７２の保護部８１の内側における内周面には、取付孔９１に並べて逃げ孔９２が形成されている。
この逃げ孔９２は、取付孔９１の内径、つまりシャフト４４の外径よりも大径に形成されている。整流子４７をシャフト４４に固定するために、胴部７２の取付孔９１にシャフト４４を圧入した場合、逃げ孔９２とシャフト４４との間に隙間が生じる。これにより、整流子４７をシャフト４４に圧入により固定する際において、保護部８１に大きな荷重が加わることがなく、保護部８１の破損を防止することができる。
【００３３】
なお、かしめによる荷重が保護部８１に加わって保護部８１が破損してしまうことを防
止すべく、当接面９４と保護部８１との間に、半田や導電性接着剤等の荷重緩和部材を挟み込むようにしてもよい。
即ち、当接面９４と保護部８１との間に荷重緩和部材を挟み込むようにすると、かしめ時に保護部８１に荷重が加わっても、その荷重により荷重緩和部材が変形する。これにより保護部８１に加わる荷重が低減して、かしめ時の保護部８１の破損を防止することができる。
また、荷重緩和部材として、半田や導電性接着剤等の導電性を有する部材を採用することで、保護部８１と各整流子片７１とを確実に電気的に接続することができる。
なお、荷重緩和部材の配置場所は、当接面９４と保護部８１との間に特に限定されず、各整流子片７１の内側面と保護部８１との間等、保護部８１に加わる荷重を受ける部分であれば任意でよい。
【００３４】
（整流子及び保護部を有する胴部の製造方法）
次に、整流子４７及び保護部８１を有する胴部７２の製造方法について、図６乃至図９を参照して説明する。
図６は、整流子片素材を形成する工程（以下、「整流子片素材成形工程」と呼ぶ）を説明する図である。
図７は、整流子片素材に保護部８１を配置する工程（以下、「保護部配置工程」と呼ぶ）を説明する図である。
図８は、整流子片素材に胴部７２をモールド成形する工程（以下、「胴部成形工程」と呼ぶ）を説明する図である。
図９は、整流子片素材を成形する工程（以下、「整流子片素材成形工程」と呼ぶ）を説明する図である。
【００３５】
先ず、図６に示す整流子片素材成形工程が行われる。
具体的には、導電性を有する板材（銅板）がプレスにより打ち抜き加工され、整流子片素材の基となるブランク材１０１が形成される。
図６（ａ）に示すように、このブランク材１０１は、略長方形状に形成されており、その一辺には８個のフック部７４が等間隔に並べて形成されている。
【００３６】
次いで、整流子片素材成形工程において、長手方向の両辺が対向するようにブランク材１０１が丸められ、図６（ｂ）に示すように、円筒状の整流子片素材１０２が形成される。また、各フック部７４がフック形状に曲げ加工される。
【００３７】
次いで、整流子片素材成形工程において、整流子片素材１０２の内周面に、削ぎ加工によりアンカー９６が形成される。
削ぎ加工は、所定の外形を有する金型を整流子片素材１０２の内側に挿通させて整流子片素材１０２の内周面を削ることにより行われる。この削ぎ加工により、夫々のフック部７４に対応した数のアンカー９６が形成される。
また、整流子片素材１０２の内周面の軸方向の一端側には、環状の切り欠き部９３が形成される。この切り欠き部９３は、軸方向に垂直な当接面９４を備えると共に、軸方向の一端側に開放されるように形成される。
【００３８】
このようにして図６に示す整流子片素材成形工程が行われた後、図７に示す保護部配置工程が行われる。
具体的には、バリスタ機能付絶縁材料により、円筒状に形成された保護部８１が生成される。なお、保護部８１の生成タイミングは、保護部配置工程が開始される前であれば足り、上述の整流子片素材成形工程の前でも後でもよい。
保護部８１は、図５に示すように、バリスタ部８１ａと電極部８１ｂとが予め一体成型されており、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、整流子片素材１０２の切り欠き部９３に
挿入される。このとき、保護部８１は、その側面が当接面９４に当接すると共に、外周面が整流子片素材１０２の内周面に接触するように、切り欠き部９３（整流子片素材１０２の内側）に配置される。
なお、上述したように、当接面９４と保護部８１の側面との間に、半田等の荷重緩和部材を挿入するようにしてもよい。
【００３９】
このように、本実施形態の直流電動機３０では、整流子片素材１０２の内周面の軸方向の一端側に、切り欠き部９３が形成される。そして、この切り欠き部９３に保護部８１が配置される。
その結果、保護部８１の位置決めが容易となり、整流子片素材１０２への保護部８１の取り付け作業が容易になる。
【００４０】
次いで、保護部配置工程において、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、保護部８１が配置された整流子片素材１０２の軸方向の一端部が、パンチ型１０３によりかしめられる。
即ち、パンチ型１０３により、整流子片素材１０２の軸方向端部に形成されるかしめ部９５と、当接面９４との間に、保護部８１は挟み込まれる。その結果、保護部８１は整流子片素材１０２に固定される。
ここで、上述したように、当接面９４と保護部８１との間に荷重緩和部材を挟み込むようにしてもよい。この場合、かしめ時に保護部８１に荷重が加わっても、その荷重により荷重緩和部材が変形する。その結果、保護部８１に加わる荷重が低減するので、保護部８１の破損を防止することができる。
【００４１】
このように、本実施形態の直流電動機３０の製造に際し、保護部８１の整流子片素材１０２への固定作業として、整流子片素材１０２の軸方向の一端部をかしめて、保護部８１が整流子片素材１０２に固定するといった容易な作業を採用することができる。
【００４２】
このようにして図７に示す保護部配置工程が行われた後、図８に示す胴部成形工程が行われる。
具体的には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、整流子片素材１０２の内側に、不導体である樹脂材料により、取付孔９１を備えた円筒状の胴部７２が図示せぬ成形型を用いて型形成される。
このとき、胴部７２は、保護部８１を保持するように形成され、これにより、保護部８１は胴部７２の内部に配置される。つまり、胴部７２は、保護部８１を内部に埋設するようにインサート成型により形成される。
また、胴部７２の成形時には、整流子片素材１０２に形成される各アンカー９６にも樹脂材料が充填され、これにより、各アンカー９６は樹脂材料が硬化したときに、胴部７２に固定される。
【００４３】
このようにして図８に示す胴部成形工程が行われた後、図９に示す整流子片素材成形工程が行われる。
具体的には、整流子片素材１０２が軸方向にアンダーカットされ、図９に示すように、本実施形態では８個のスリット７３が形成される。これにより、整流子片素材１０２は８個の整流子片７１に分割される。
このとき、図４からわかるように、スリット７３は、整流子片素材１０２の外周面から胴部７２に達する深さで形成される。各整流子片７１は、これに対応するアンカー９６により胴部７２の外周に固定された状態となって、相互に分割される。
このようにして、分割後の各整流子片７１は、胴部７２の外周面に周方向に所定の間隔を空けて並んで固定されると共に、相互に電気的に絶縁された状態となる。
なお、保護部８１の電極８１ｂも、スリット７３により、各整流子片７１に対応して分割され、相互に電気的に絶縁された状態となる。
【００４４】
各整流子片７１が形成されると、胴部７２を加熱して耐熱性を増すアフターキュア工程等の後工程が行われて、整流子４７及び保護部８１を有する胴部７２が完成する。
【００４５】
このように、本実施形態の直流電動機３０では、保護部８１が整流子４７の内部（胴部７２の一部位）として配置され、夫々の整流子片７１の内側面と保護部８１とが接続される。
これにより、配線や接続部材等を用いて各整流子片７１とリングバリスタとを接続するという従来必要であった作業が、不要になる。つまり、回転子４３（図１）へ保護部８１を取り付けるための作業としては、上述した容易な作業で済むことになる。その結果、本実施形態の直流電動機３０では、従来と比較して組み付け工数が低減するので、製造コストを低減することができる。
また、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることで、保護部８１を製造したり取り付ける作業等は非常に容易になる。換言すると、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることができるので、各種各様な設計の要求に応えることができ、その結果、直流電動機３０の設計の自由度が大きくなる。
【００４６】
［第２実施形態］
以上、本発明の第１実施形態に係る直流電動機について説明した。
次に、本発明の第２実施形態に係る直流電動機について説明する。
【００４７】
上述の第１実施形態では、保護部８１は、円環状に形成され、整流子片７１の内側に配置されると共に外周面において夫々の整流子片７１の内側面に接触する部材（図５参照）であった。
しかしながら、保護部８１は、このような第１実施形態の構成に特に限定されず、胴部７２のうち複数の整流子片７１の少なくとも一部と接触する部位であって、バリスタ機能付絶縁材料から形成されていれば足りる。
そこで、第１実施形態とは構成が異なる保護部８１が採用された直流電動機を、第２実施形態に係る直流電動機として、図１０及ぶ図１１を適宜参照して説明する。
なお、第２実施形態に係る直流電動機の構成は、第１実施形態の構成（図１）と基本的に同様であるため、ここではその説明は省略する。
【００４８】
図１０は、第２実施形態に係る直流電動機の整流子４７の断面図である。
図１１は、図１０に示す整流子４７のうちＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００４９】
図１０及び図１１に示すように、第２実施形態に係る直流電動機３０の整流子４７の内側に、胴部７２は配置される。胴部７２は、保護部８１と、絶縁部８２とから構成される。
絶縁部８２は、シャフト４４（図１）を覆う円筒状の構成を有しており、不導体で成形されている。
保護部８１は、絶縁部８２を覆うと共に外周面において夫々の整流子片７１の内側面に接触する円筒状の構成を有しており、バリスタ機能付絶縁材料で成形される。
【００５０】
このように第２実施形態に係る直流電動機３０においては、第１実施形態と同様に、保護部８１は、胴部７２の一部位として設けられている。即ち、保護部８１は、整流子４７の内部に設けられている。これにより、第２実施形態の直流電動機３０も、第１実施形態と同様に、整流子４７の外部にリングバリスタを配置することが不要となるため、従来の直流電動機と比較して小型化することができる。
【００５１】
第２実施形態に係る直流電動機３０の保護部８１は、第１実施形態と同様に、各整流子
片７１の内側面に接触することにより、各整流子片７１と電気的に接続される。これにより、各整流子片７１を介してブラシ４８で生じる高電圧が保護部８１に印加されるため、整流子４７とブラシ４８との間での火花の発生を抑制することができる。
ここで、各整流子片７１を介してブラシ４８で生じる高電圧により、保護部８１には電流が流れるが、絶縁部８２には電流は流れない。その結果、シャフト４４（図１）にも電流は流れない。このように、第２実施形態では、保護部８１とシャフト４４との間に絶縁部８２が設けられているので、シャフト４４に不要な電流が流れることなく、シャフト４４を保護することができる。
【００５２】
（整流子及び保護部を有する胴部の製造方法）
次に、第２実施形態に係る直流電動機３０における、整流子４７及び保護部８１を有する胴部７２の製造方法について説明する。
先ず、第１実施形態と同様に、整流子片素材成形工程（図６参照）が行われる。
ここで、第１実施形態では、保護部８１は、別途用意されて、整流子片素材１０２に挿入された。このため、当該保護部８１を挿入するための切り欠き部９３が、整流子片素材１０２に形成された。
しかしながら、第２実施形態では、バリスタ機能付絶縁材料により、中空部を設けた円筒状の保護部８１が図示せぬ成形型を用いて型形成される。従って、第２実施形態では、整流子片素材１０２には、切り欠き部９３の形成は不要である。
これに伴い、第１実施形態で必要とされた保護部配置工程（図７参照）は不要になる。
【００５３】
つまり、第２実施形態では、整流子片素材成形工程（図６参照）が行われた後、保護部配置工程（図７参照）は行われずに、胴部成形工程が行われる。
具体的には、図示はしないが、整流子片素材１０２の内側に、バリスタ機能付絶縁材料により、中空部を設けた円筒状の保護部８１が図示せぬ成形型を用いて型形成される。さらに、保護部８１の内側に、不導体である樹脂材料により、取付孔９１を備えた円筒状の絶縁部８２が図示せぬ成形型を用いて型形成される。
ここで、胴部７２（保護部８１）の成形時には、整流子片素材１０２に形成される各アンカー９６にもバリスタ機能付絶縁材料が充填され、これにより、各アンカー９６はバリスタ機能付絶縁材料が硬化したときに、胴部７２に固定される。
【００５４】
以上説明したように第２実施形態の直流電動機３０では、第１実施形態で必要とされた保護部配置工程（図７参照）を不要にすることで、第１実施形態と比較して、組み付け工数が低減することができ、その結果、製造コストをさらに低減することができる。
また、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることで、保護部８１を製造する作業等は非常に容易になる。換言すると、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることができるので、各種各様な設計の要求に応えることができ、その結果、直流電動機３０の設計の自由度が大きくなる。
【００５５】
ここで、本発明が適用される直流電動機は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５６】
例えば、上述の実施形態では、８個の整流子片７１が採用された。即ち、上述の実施形態では、８極の直流電動機３０が採用された。しかしながら、直流電動機３０の極数（整流子片７１の個数）は特にこれに限定されない。
即ち、本発明が適用される直流電動機は、次のような構成を有すれば足り、各種各様の実施形態を取ることができる。
【００５７】
本発明が適用される直流電動機は、
固定子と回転子とを備える直流電動機であって、
前記固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備え、
前記回転子は、
回転軸と、
円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、
電流により磁力を生じさせる巻線と、
前記ブラシの接触により前記電流を前記巻線に流す整流子と、
を備え、
前記整流子は、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される、複数の整流子片を有し、
前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部材から形成されている、
直流電動機である。
【００５８】
このように、整流子とブラシとの間での火花の発生を抑制するための保護部材が、整流子内部の胴部の部位として設けられている。その結果、コアと整流子との間に、従来のようなリングバリスタを配置する必要はなくなる。
これにより、本発明が適用される直流電動機は、従来の直流電動機と比較して小型化することができる。
また、配線や接続部材等を用いて各整流子片とリングバリスタとを接続するという従来必要であった作業が、不要になる。その結果、本発明が適用される直流電動機では、従来と比較して組み付け工数が低減するので、製造コストを低減することができる。
さらにまた、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることで、保護部材を製造する作業等は非常に容易になる。換言すると、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることができるので、各種各様な設計の要求に応えることができ、その結果、直流電動機の設計の自由度が大きくなる。
【００５９】
また、バリスタ機能付絶縁材料から成形される保護部材は、次のような樹脂組成物であれば足りる。
即ち、本発明に係る樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、及び粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子を含み、硬化物が電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す樹脂組成物であって、回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機における、前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部に形成されるために用いられる。上記樹脂組成物は、上記で一例を示したバリスタ機能付絶縁材料に相当するものである。
【００６０】
かかる構成を採用した樹脂組成物を用いることによって、整流子内に保護部材を歩留りよく具備させることが可能となるため、従来のように、直流電動機においてコアと整流子との間にリングバリスタを配置する必要がなくなり、結果的に、直流電動機の小型化を実現させることができる。また、配線や接続部材等を用いて各整流子片とリングバリスタとを接続するという従来必要であった作業が、不要になり、結果的に、従来と比較して組み付け工数が低減するので、製造コストを低減することができる。
【００６１】
ここで、本実施形態に係る製造方法により得られる構造体が有する、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性（バリスタ特性）とは、少なくとも２つの整流子片を備えた電子部品に対して徐々に増大する電圧を印加した際に、一般的にバリスタ素子と呼ばれている過電圧保護素子に流れる電流が非直線的に増大する特性のことを指す。本実施形態において、上記バリスタ特性を有した構造体とは、具体的には、第１の端子と第２の端子とを有する電子部品に搭載させる構造体であり、上記構造体を電子部品に搭載させた時
、第１の端子と第２の端子との間の電圧が装置の耐電圧未満である場合には絶縁性を示し、かつ第１の端子と第２の端子との間の電圧が装置の駆動電圧以上である場合には導電性を示すものを指す。なお、本実施形態に係る構造体の有する特性が、上述したように絶縁性から導電性に変換される電圧や、導電性から絶縁性に変換される電圧のことを、以下、バリスタ電圧と称する。
【００６２】
以下、本実施形態に係る樹脂組成物について、詳細に説明する。
【００６３】
従来は、上記発明が解決しようとする課題の項で述べたように、火花発生抑制対策として、直流電動機においてリングバリスタを配置する構成を採用することが通常であった。そのため、従来は、火花発生抑制素子を配置する空間を確保する必要があった。また、従来は、配線や接続部材等を用いて各整流子片とリングバリスタとを接続するという作業が必要であった。それ故、直流電動機の小型化及び製造コストの削減の実現については、限界を有していた。こうした事情に鑑みて、本発明者は、整流子内に、保護部材を具備させることができれば、直流電動機の小型化及び製造コストの削減を実現できると考えた。具体的には、本発明者は、回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機における、前記胴部のうち前記複数の整流子片の少なくとも一部と接触する部位に配することの可能な、たとえば、薄片状であり、かつバリスタ特性を示す部材を実現することが、設計指針として有効であることを見出した。
【００６４】
しかし、上述したバリスタ特性を示す部材（構造体）を作製するためには、以下の３つの特性を有する樹脂組成物を作製する必要があった。上記樹脂組成物に要求される第１の特性は、バリスタ特性を示す部材の使用対象である整流子中に搭載されている整流子片の形状に対応できるように上記部材の形状を制御できる程度に優れた成形性である。上記樹脂組成物に要求される第２の特性は、従来の電子部品において整流子片を保護するために使用されていた封止材の有する機能、すなわち、耐熱性、耐温度サイクル性、絶縁信頼性などの耐久性、密着性、寸法安定性等の要求特性を保持していることである。上記樹脂組成物に要求される第３の特性は、当該樹脂組成物が十分なバリスタ特性を発現できることである。
【００６５】
こうした事情に鑑みて、本発明者は、上述した３つの要求特性を満たす樹脂材料を作製するための設計指針について鋭意検討した結果、バリスタ特性を備えた半導体セラミックス粒子１００を（図１２参照）、樹脂組成物中に配合すれば、整流子内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から上記整流子を保護する機能を有した構成を具備させることのできる部材を歩留りよく作製することが可能であるとの知見を得た。くわえて、本発明者は、上述した第１の特性を満たす観点、すなわち、十分な成形性を実現する観点から、上述したバリスタ特性を示す部材を作製する方法としては、トランスファー成形法を採用することが望ましいことも知見した。それ故、本樹脂組成物は、タブレット状の形態に加工されたものであることが望ましい。
【００６６】
＜熱硬化性樹脂＞
本発明に係る樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、トリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂；未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂；ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ビスマレイミド化合物などのマレイミド樹脂；ポリウレタン樹脂；ジアリルフタレート樹脂；シリコーン樹脂；ベンゾオキサジン樹脂；シアネートエステル樹脂；ポリイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ベンゾシクロブテン樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂などが挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用してもよく、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用してもよい。
【００６７】
熱硬化性樹脂の含有量は、本発明に係る樹脂組成物全量に対して、好ましくは、１質量％以上３８質量％以下であり、さらに好ましくは、１．５質量％以上３５質量％以下であり、より好ましくは、２質量％以上３０質量％以下であり、最も好ましくは、３質量％以上２５質量％以下である。熱硬化性樹脂の含有量を上記数値範囲以上とすることにより、樹脂組成物の流動性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂の含有量を上記数値範囲以下とすることにより、樹脂組成物の熱放散性を向上させることができるとともに、本発明に係る樹脂組成物からなる構造体の備えるバリスタ特性を向上させることが可能である。
【００６８】
本発明に係る樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。上記エポキシ樹脂としては、その分子量、分子構造に関係なく、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
本樹脂組成物は、離型剤を含有してもよい。こうすることで、バリスタ特性を示す部材（構造体３００）を更に歩留りよく作製することが可能となる。この理由は、以下の通りである。本樹脂組成物は、上述したように、好ましくは、トランスファー成形法によりバリスタ特性を示す部材（構造体３００）を作製するための原材料として使用することを想定したものである。上記トランスファー成形法を採用する場合には樹脂金型を用いて上記部材（構造体３００）を作製することになる。この場合、本樹脂組成物を用いて上記部材（構造体３００）を成形した後、金型から成形物を離型する必要がある。そして、成形金型から成形物を離型する際の離型力が強くなると、得られた成形物が破損するという不都合が生じやすくなる傾向にある。そのため、離型剤を含む樹脂組成物を使用した場合には
、上述した不都合が生じることを抑制することが可能であり、結果として、バリスタ特性を示す部材（構造体３００）を歩留りよく作製することが可能となる。
【００７０】
本実施形態に係る離型剤の具体例としては、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。離型剤の含有量は、樹脂組成物全量に対して、好ましくは、０．０１質量％以上１質量％以下であり、さらに好ましくは、０．０３質量％以上０．８質量％以下である。
【００７１】
本発明に係る樹脂材料２００（図１３および図１４参照）には、硬化剤を含有させてもよい。上記硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して硬化させるものであればよく、ここで、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合に使用可能な硬化剤の具体例としては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４■−ジアミノジフェニルメタン、４，４■−ジアミノジフ
ェニルプロパン、４，４■−ジアミノジフェニルエーテル、４，４■−ジアミ
ノジフェニルスルホン、４，４■−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−ア
ミノフェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも構造体３００の耐湿性、信頼性を向上させる観点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、その具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型フェノール樹脂等が挙げられる。
【００７２】
本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料２００には、硬化促進剤を含有させてもよい。上記硬化促進剤は、たとえば、エポキシ基等の官能基と硬化剤との硬化反応を促進させるものであればよく、その具体例としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体；トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート；ベン
ゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７３】
また、本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料２００には、上記の成分以外に、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤；カーボンブラック等の着色剤；天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等の離型剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力剤；ハイドロタルサイト等のイオン捕捉剤；水酸化アルミニウム等の難燃剤；酸化防止剤等の各種添加剤を配合させてもよい。
【００７４】
＜半導体セラミックス粒子＞
図１２は、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子の拡大断面図である。
図１２に示すように、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子１００は、粒界部１２０と、上記粒界部１２０によって離隔された複数の結晶部１１０とを有する粒子である。言い換えれば、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子１００は、粒界部１２０と、上記粒界部１２０を介して互いに離間するように配置される２以上の結晶部１１０とからなる複数の結晶が凝集した粒子であるともいえる。かかる半導体セラミックス粒子１００は、当該粒子に対してバリスタ電圧未満の電圧が印加された場合には、粒界部１２０が抵抗として作用するため電流を通さないが、バリスタ電圧以上の電圧が印加された場合には、トンネル効果が生じて図１２に示す矢印のように電流を通すという特性を有する粒子である。なお、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子１００のようにバリスタ特性を備えた部材については、従来の電子部品において電子素子とともに同回路に搭載させる耐電圧保護素子（バリスタ素子等）中に含まれていた。しかし、以下の２つの要求特性を満たす上記半導体セラミックス粒子１００を含む樹脂組成物からなる部材を歩留りよく製造する方法については、これまでに報告されていなかった。上述した１つ目の要求特性は、電子部品内に実装される回路中に搭載する電子素子自体の内部に具備させることが可能なことである。上述した２つ目の要求特性は、当該部材を電子素子自体の内部に具備させた場合に、静電気等の過電圧にくわえて、外部環境から加わる応力から上記電子素子を保護できる機能を備えていることである。
【００７５】
半導体セラミックス粒子１００の平均粒子径Ｄ５０は、例えば、０．０１μｍ以上、１５００μｍ以下であり、好ましくは、０．１μｍ以上、１０００μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上、５００μｍ以下であり、特に好ましくは５μｍ以上、１５０μｍ以下である。こうすることで、半導体セラミックス粒子１００を含む樹脂組成物により形成された構造体３００の形状に依存することなく、バリスタ特性を発現することが可能となる。
【００７６】
また、半導体セラミックス粒子１００は、球状粒子であることが好ましい。これにより、バリスタ特性の制御を容易に行うことができる。
【００７７】
半導体セラミックス粒子１００において結晶部１１０は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、および、チタン酸バリウムからなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、酸化亜鉛を主成分として含む材料は、半導体セラミックス粒子１００自体の非直線性係数やエネルギー耐量を向上させる観点から好ましい。炭化ケイ素を主成分として含む材料は、絶縁破壊電圧が高いため、バリスタ電圧を高電圧に設定する場合には好適である。また、チタン酸ストロンチウムを主成分として含む材料は、高電圧・高周波ノイズの吸収や抑制という点において、好適である。
【００７８】
半導体セラミックス粒子１００において粒界部１２０は、ビスマス、プラセオジム、ア
ンチモン、マンガン、コバルトおよびニッケル、またはこれらの化合物からなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、粒界部１２０は、非直線性抵抗特性が良好であるという観点から、ビスマス、プラセオジム、またはこれらの化合物からなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。なお、上記これらの化合物としては、酸化物、窒化物、有機化合物、その他の無機化合物等の形態が挙げられるが、バリスタ特性を良好に発現させる観点から、酸化物であることが好ましい。
【００７９】
半導体セラミックス粒子１００の含有量は、確実に構造体３００のバリスタ特性を発現させる観点から、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは６０質量％以上９７質量％以下であり、さらに好ましくは、７０質量％以上９５質量％以下であり、特に好ましくは、７５質量％以上９５質量％以下である。半導体セラミックス粒子１００の含有量を上記数値範囲内となるよう制御することにより、図１３に示す模式図のように、２つの導体部１３０（例えば図３等の整流子片７１）間が、複数の粒子同士が互いに接するように半導体セラミックス粒子１００により埋め尽くされた構造体３００を実現することができる。すなわち、半導体セラミックス粒子１００の含有量を上記数値範囲内となるよう制御した場合には、構造体のバリスタ特性を確実に発現させることが可能となる。
【００８０】
本樹脂組成物中には、導電粒子を含有させることが好ましい。こうすることで、本樹脂組成物により形成された構造体３００を備える整流子に対して、バリスタ電圧を超える高電圧が印加された際に、当該構造体３００の電気伝導性をより一層良好なものとすることができる。具体的には、図１４に示すように、２つの導体部１３０間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子１００同士の隙間領域に、導電粒子１５０を入り込ませることが可能となる。これにより、構造体３００のバリスタ特性をより一層良好なものとすることができる。
【００８１】
導電粒子１５０の含有量は、確実に構造体３００のバリスタ特性を発現させる観点から、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、１質量％以上２０質量％以下であり、さらに好ましくは、２質量％以上１５質量％以下であり、最も好ましくは、２質量％以上１０質量％以下である。導電粒子１５０の含有量を上記数値範囲内となるよう制御することにより、図１４に示す模式図のように、２つの導体部１３０間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子１００の隙間領域に、万遍なく導電粒子１５０を入り込ませることが可能となる。
【００８２】
導電粒子１５０の平均粒子径Ｄ５０は、確実に構造体のバリスタ特性を発現させる観点から、例えば、０．０１μｍ以上、５００μｍ以下であり、好ましくは、０．０２μｍ以上、３００μｍ以下であり、さらに好ましくは０．０５μｍ以上、２００μｍ以下であり、特に好ましくは０．１μｍ以上、１００μｍ以下である。
【００８３】
導電粒子１５０を形成する材料の具体例としては、ニッケル、カーボンブラック、アルミニウム、銀、金、銅、グラファイト、亜鉛、鉄、ステンレス鋼、錫、黄銅、及び、それらの合金からなる群より選択される導電材料や、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、および、チタン酸バリウムからなる群より選択される半導電材料等が挙げられる。
【００８４】
また、本樹脂組成物に含まれる半導体セラミックス粒子１００と、導電粒子１５０の大きさは、以下の条件を満たすものであることが好ましい。具体的には、半導体セラミックス粒子１００の平均粒子径Ｄ５０をＸとし、導電粒子１５０の平均粒子径Ｄ５０をＹとした時、Ｙ／Ｘの値が、０．０５以上１未満であることが好ましく、０．１以上０．８以下であるとさらに好ましい。こうすることで、図１４に示す模式図のように、２つの導体部
１３０間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子１００の隙間領域に、導電粒子１５０を入り込ませやすくなる。
【００８５】
本実施形態に係る樹脂組成物は、熱硬化性樹脂とともに、特定量のバリスタ特性を示す半導体セラミックス粒子を含む構成を採用している。かかる構成を採用した樹脂組成物を用いることによって、整流子内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から上記整流子を保護する機能を有した構成を具備させることが可能となるため、従来の直流電動機のように、コアと整流子との間にリングバリスタを配置する必要がなくなり、結果的に、直流電動機の小型化及び製造コストの削減を実現させることができる。
【００８６】
以下、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、整流子中に保護部材（以下、「バリスタ特性を示す部材」及び／又は「構造体３００」ともいう。）を作製する方法について、説明する。
【００８７】
本実施形態に係る樹脂組成物を用いる場合、樹脂成形方法としてトランスファー成形法を用いることにより、バリスタ特性を示す部材（構造体３００）を整流子中に歩留りよく作製することができる。そのため、電極端子の形状に対応した構造体３００を作製することが可能である。ここで、構造体３００を作製するために、樹脂組成物をトランスファー成形する手法を採用する場合には、上記樹脂組成物は、タブレット状に加工されたものであることが好ましい。
【００８８】
整流子中にバリスタ特性を示す部材（構造体３００）を作製する方法の一例としては、たとえば、回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機における、前記胴部のうち前記複数の整流子片の少なくとも一部と接触する部位に、本樹脂組成物をトランスファー成形することにより構造体３００（高電圧保護部材）を形成する工程を含む方法が挙げられる。
【００８９】
以下、本実施形態に係る構造体３００を整流子内に搭載させる方法の一例について、タブレット状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形することにより構造体３００を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００９０】
まず、整流子片素材を設置した成形金型を準備する。ここで準備する成形金型は、タブレット状の樹脂組成物を仕込むポットと、その後、圧力をかけて樹脂組成物を溶融させるためにポットに挿入する補助ラムを備えたプランジャーと、溶融させた樹脂組成物を成形空間内に送り込むスプルーとが設けられているものである。
【００９１】
次いで、成形金型を閉じた状態で、ポット内にタブレット状の樹脂組成物を仕込む。ここで、ポット内に仕込む樹脂組成物の形態は、予め、プレヒーター等によって予熱することにより半溶融の状態にされていてもよい。次に、ポット内に仕込んだ樹脂組成物を溶融させるために、樹脂組成物に対して、補助ラムを備えたプランジャーをポットに挿入して圧力をかける。その後、溶融した樹脂組成物を、スプルーを介して成形空間内に導入する。次に、成形空間内に充填された樹脂組成物は、加熱加圧されることにより硬化する。樹脂組成物が硬化した後、成形金型を開くことにより、樹脂組成物が確実にバリスタ特性を発現する構造体３００を備えた整流子を得ることができる。
【００９２】
また、トランスファー成形における成形温度は、特に限定されるわけではないが、５０〜２５０℃が好ましく、５０〜２００℃がさらに好ましく、８０〜１８０℃が特に好ましい。成形温度を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することと整流子片素材が位置ずれしてしまうことの両方を防止することができる。
【００９３】
本発明に係る保護部材は、熱硬化性樹脂、及び、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子を含む樹脂組成物から成形され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、回転軸と、円筒状に形成され前記回転軸に固定される胴部と、ブラシと、巻線と、前記胴部の外周面に周方向に所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する整流子とを備える直流電動機に対する保護部材であって、前記胴部のうち前記複数の整流子片と接触する部位の少なくとも一部として用いられる。上記樹脂組成物としては、本発明に係る樹脂組成物を用いることができる。
【００９４】
本発明に係る保護部材は、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、整流子中に保護部材を作製する上述の方法と同様にして、製造することができる。
【符号の説明】
【００９５】
３０・・・直流電動機
４１・・・ハウジング
４２・・・マグネット
４３・・・回転子
４４・・・シャフト
４５・・・コア
４６・・・巻線
４７・・・整流子
４８・・・ブラシ
４９・・・軸受
５０・・・エンドベル
５１・・・ブラシベース
５２・・・ブラシホルダ
７１・・・整流子片
７２・・・胴部
７３・・・スリット
７４・・・フック部
７５・・・取付孔
８１・・・保護部
８１ａ・・・バリスタ部
８１ｂ・・・電極部
８２・・・絶縁部
９１・・・取付孔
９２・・・逃げ孔
９３・・・切り欠き部
９４・・・当接面
９５・・・かしめ部
９６・・・アンカー
１００・・・半導体セラミックス粒子
１０１・・・ブランク材
１０２・・・整流子片素材
１０３・・・パンチ型
１１０・・・結晶部
１２０・・・粒界部
１３０・・・導体部
１５０・・・導電粒子
２００・・・樹脂材料
３００・・・バリスタ特性を示す部材（構造体）
【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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