(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
2017028756.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、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、前記整流子を保護する保護素子とを備え、
前記整流子は、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有し、
前記保護素子は、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、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続される、
直流電動機。
【請求項２】
前記保護素子は、前記複数の整流子ライザの夫々と嵌合することで、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続する嵌合部を有する、
請求項１に記載の直流電動機。
直流電動機。
【請求項３】
前記保護素子は、リング形状であり、前記嵌合部は所定の面に形成される、
請求項２に記載の直流電動機。
【請求項４】
前記嵌合部にはさらに、導電性の電極部が予め取り付けられている、
請求項３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、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続される保護素子に成形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、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続される、
保護素子。
【請求項７】
前記保護素子は、前記複数の整流子ライザの夫々と嵌合することで、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続する嵌合部を所定の面に有する、リング形状の素子であり、
前記嵌合部には、導電性の電極部が予め取り付けられている、
請求項５に記載の保護素子。
【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素子に関する。
【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１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７１７４３号公報
【特許文献２】特開平０９−３１２２０２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、このような直流電動機に対しては、製造工程の簡素化等により製造コストの削減が要求されている。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、直流電動機の製造コストの削減を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、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、前記整流子を保護する保護素子とを備え、
前記整流子は、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有し、
前記保護素子は、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、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続される、
直流電動機である。
【０００８】
ここで、前記保護素子は、前記複数の整流子ライザの夫々と嵌合することで、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続する嵌合部を有するようにすることができる。
【０００９】
さらに、前記保護素子は、リング形状であり、前記嵌合部は所定の面に形成されるようにすることができる。
【００１０】
また、前記嵌合部にはさらに、導電性の電極部が予め取り付けられてい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、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続される保護素子に成形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、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続される保護素子である。
【００１３】
前記保護素子は、前記複数の整流子ライザの夫々と嵌合することで、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続する嵌合部を所定の面に有する、リング形状の素子であり、
前記嵌合部には、導電性の電極部が予め取り付けられているようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、直流電動機の製造コストの削減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る直流電動機の回転子を示す斜視図である。
【図２】図１の回転子１を分解して示す斜視図である。
【図３】図１の直流電動機の回転子の製造方法を説明するための、当該回転子の斜視図である。
【図４】図１の直流電動機の回転子を、アーク玉の位置で切断してみた側断面図である。
【図５】図１の回転子１を用いた直流電動機の構造を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る直流電動機の保護素子の外観の構成例を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の直流電動機の回転子の製造方法を説明するための、当該回転子の斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る直流電動機の回転子を示す斜視図である。
【図９】図８の第２実施形態の回転子を、第１実施形態の図４と同一位置で切断してみた側断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の保護素子の外観の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の回転子１を分解して示す斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の直流電動機の回転子１の製造方法を説明するための、当該回転子１の斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の直流電動機の回転子１の製造方法を説明するための、当該回転子１の斜視図である。
【図１４】図１３の第３実施形態の回転子を、第１実施形態の図４と同一位置で切断してみた側断面図である。
【図１５】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１６】本実施形態に係る構造体の一例を示す模式図である。
【図１７】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】
【００１６】
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。
【００１７】
［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回転子を示す斜視図である。
【００１８】
直流電動機は、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。
直流電動機の回転子１は、アーマチュアコア２と、アーマチュアコイル３と、シャフト４と、整流子５とを備えている。
【００１９】
シャフト４は、図示せぬ軸受を介して、回転子１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。
アーマチュアコア２は、複数の鋼板を積層して構成されている。アーマチュアコア２の中心には、シャフト４が貫通した状態で固定されている。
アーマチュアコイル３は、アーマチュアコア２の溝に巻き回された巻線であり、電流が流れることで磁力を生じさせる。
具体的には、第１実施形態では直流電動機は３極のモータであるため、アーマチュアコア２は打ち抜いた３極の磁性板を必要枚数積層して構成され、各極に対応してアーマチュアコイル３が巻回されている。
【００２０】
整流子５は、３つの整流子片６と、３つの整流子片６の夫々に対応付けられた、各極に対応するアーマチュアコイル３の夫々と接続する３つの整流子ライザ７とを有する。
【００２１】
直流電動機の回転子１は、さらに、保護素子８を備えている。
保護素子８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から成形され、３つの整流子ライザ７の夫々と電気的に接続される。
【００２２】
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樹脂組成物」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１５乃至図１７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。
従って、保護素子８は、整流子５と図示せぬブラシとの間で所定電圧を超えた電圧が発生した場合に当該バリスタ機能付絶縁材料に電流を流して、整流子５とブラシとの間での火花の発生を抑制することで、当該整流子５を保護する。
【００２３】
第１実施形態では、保護素子８と整流子ライザ７との電気的な接続手法は次の通りである。
即ち、保護素子８に対してクリップ９を嵌合させ、このクリップ９の下端と、整流子５の整流子片６の夫々に対応付けられた整流子ライザ７とを溶接することによって、保護素子８と整流子ライザ７とを電気的に接続する手法が、第１実施形態では採用されている。
なお、図１には、溶接時に生じた溶接体であるアーク玉１０が図示されている。
【００２４】
ここで、アーマチュアコイル３に整流子５を介して電流を流すためには、アーマチュアコイル３の端末部分を、極を合わせて整流子ライザ７に接続する必要がある。
そこで、アーマチュアコイル３の端末部分を整流子ライザ７に接続するにあたり、クリップ９の下端と整流子ライザ７とを溶接する際に、アーマチュアコイル３の端末部分も一緒に溶接して接続してもよい。
【００２５】
図２は、図１の回転子１を分解して示す斜視図である。
図２（ａ）は、保護素子８を示す斜視図である。
図２（ｂ）は、クリップ９を示す斜視図である。
図２（ｃ）は、保護素子８を装着する前の回転子１を示す斜視図である。
【００２６】
保護素子８は、図２（ａ）に示すようにリング形状を有しており、バリスタ機能付絶縁材料で成形されている。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、クリップ９は、コの字状に口を開いており、当該口に保護素子８を嵌合可能なように構成されている。
クリップ９は、導電性のある金属製であればよいが、ＳＵＳまたは銅等を用いて、弾性を有して嵌合時に保護素子８を挟持する構成であると好適である。
さらに、クリップ９の挟持片の面間隔は入口側から奥側への中間位置で最も小さくなるように形成して、挟持を確実にすると好適である。
さらにまた、保護素子８とクリップ９との接触抵抗を安定化させるために、保護素子８の挟持部に、メッキを施したり、溝を掘ってクラッド材を埋め込んだりすると好適である。
【００２８】
上述したように、第１実施形態の直流電動機は３極の整流子モータであるため、図２（ｃ）に示すように、整流子５の整流子片６は３個設けられ、この３個の整流子片６の夫々に対応付けられて３個の整流子ライザ７が設けられている。
【００２９】
次に、第１実施形態の整流子モータにおける回転子１の製造方法について説明する。
図３は、図１の直流電動機の回転子１の製造方法を説明するための、当該回転子１の斜視図である。
【００３０】
先ず、ステップＳ１として、バリスタ機能付絶縁材料から、保護素子８を成形する。
【００３１】
次に、ステップＳ２として、保護素子８に対して、極数と同数（第１実施形態では３個）のクリップ９を均等に嵌合させる。
【００３２】
続いて、ステップＳ３として、クリップ９を嵌合させた状態の保護素子８を、図３に示すように、シャフト４の上方から降ろし、３個のクリップ９と３個の整流子ライザ７との
周方向位置を合わせて配置する。
【００３３】
次に、ステップＳ４として、３個のクリップ９と３個の整流子ライザ７とを、夫々溶接する。
この溶接の際には、保護素子８と整流子ライザ７との位置がずれないように、保護素子８を上方から押さえながら行うと好適である。溶接の種類としては、アーク溶接、レーザ溶接等を用いることができる。
【００３４】
図４は、図１の直流電動機の回転子１を、アーク玉１０の位置で切断してみた側断面図である
図４に示すように、第１実施形態によれば、保護素子８はクリップ９によって挟持され、クリップ９と整流子ライザ７とは溶接されてアーク玉１０と共に固着されている。
なお、上述したように、クリップ９と整流子ライザ７とを溶接する際に、アーマチュアコイル３の端末部分も一緒に溶接して接続すると好適である。
【００３５】
図５は、図１の回転子１を用いた直流電動機の構造を示す図である。
【００３６】
図５に示すように、第１実施形態の直流電動機１５は、モータフレーム１２内に配置される上述の回転子１の他、外部電源から直流電圧が印加されて整流子５に通電するブラシ１４と、回転子１の周囲に配置されるマグネット１１と、シャフト４を支持する軸受１３とを含むように構成される。
マグネット１１と、モータフレーム１２と、軸受１３と、ブラシ１４とは、第１実施形態の直流電動機１５の固定子の構成要素である。
【００３７】
第１実施形態では、保護素子８の装着時において半田を使用しないため、洗浄が不要であり、環境上好ましいし、生産工程を簡素化することができる。
また、溶接による接合のため、接合強度が高く、接合信頼性が向上するという効果を奏する。
また、大電流タイプのモータにも保護素子を装着することができ、モータ性能の向上を図ることができる。
さらにまた、保護素子８をクリップ９で挟持し、この状態で整流子ライザ７に溶接するようにしたので、従来のバリスタの電極に端子板を溶接した場合のような接合界面（溶接部）が脆いという問題を解消することができる。
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、保護素子８の製造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。
【００３８】
［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。
【００３９】
上述の第１実施形態では、保護素子８と整流子ライザ７を電気的に接続するためには、クリップ９が必要であった。このため、直流電動機の回転子の製造工程では、保護素子８に対してクリップ９を嵌合させる工程（上述のステップＳ２）と、クリップ９と整流子ライザ７とを溶接する工程（上述のステップＳ４）とが必要であった。
第２実施形態では、これらの工程を不要とすることで、第１実施形態と比較して、製造工程の簡素化を図ることができ、その結果、製造コストを削減することが可能になる。
なお、第１実施形態と同様に、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、保護素子８の製造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。
【００４０】
図６は、第２実施形態の保護素子の外観の構成例を示す図である。
図６（Ａ）は、保護素子の斜視図である。図６（Ｂ）は、保護素子の側面図である。図６（Ｃ）は、保護素子の上面図である。図６（Ｄ）は、保護素子の裏面図である。
【００４１】
図６に示すように、保護素子６１は、第１実施形態の保護素子８（図２（ａ）等）と同様にリング形状を有している。保護素子６１は、整流子ライザ７と接続する面（図６（Ｄ）に示す面であり、以下、「下面」と呼ぶ）に、３つの整流子ライザ７の夫々と嵌合する凹状の嵌合部６１ａが形成されている。
【００４２】
図７は、第２実施形態の直流電動機の回転子１の製造方法を説明するための、当該回転子１の斜視図である。
【００４３】
先ず、ステップＳ１１として、バリスタ機能付絶縁材料から、３つの嵌合部６１ａが裏面に形成された保護素子６１を成形する。
なお、嵌合部６１ａの形成手法は、特に限定されない。
例えば、所定の型にバリスタ機能付絶縁材料を流し込むことによって、嵌合部６１ａが予め形成された保護素子６１を成形する手法を採用してもよい。
【００４４】
続いて、ステップＳ１２として、保護素子６１を、図７に示すように、シャフト４の上方から降ろし、保護素子６１の裏面に形成された３個の嵌合部６１ａと、３個の整流子ライザ７との夫々の周方向位置を合わせて嵌合する。
この場合、３個の嵌合部６１ａと３個の整流子ライザ７とを夫々接着することで、強度を増すことができる。
【００４５】
図８は、このようにして製造される、本発明の第２実施形態に係る直流電動機の回転子１を示す斜視図である。
【００４６】
第２実施形態の直流電動機の回転子１は、第１実施形態と同様に、アーマチュアコア２と、アーマチュアコイル３と、シャフト４と、整流子５とを備えている。これらの構成要素については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００４７】
直流電動機の回転子１はさらに、上述したように、保護素子６１を備えている。
保護素子６１は、バリスタ機能付絶縁材料から成形され、３つの整流子ライザ７の夫々と電気的に接続される。
【００４８】
図９は、第２実施形態の図８の回転子１を、第１実施形態の図４と同一位置で切断してみた側断面図である
第２実施形態によれば、保護素子６１の裏面に形成された嵌合部６１ａ（図６）と、整流子５の整流子片６の夫々に対応付けられた整流子ライザ７とを嵌合することによって、図９に示すように保護素子６１と整流子ライザ７とが電気的に接続される。
保護素子６１は、整流子５と図示せぬブラシとの間で所定電圧を超えた電圧が発生した場合に当該バリスタ絶縁材料に電流を流して、整流子５とブラシとの間での火花の発生を抑制することで、当該整流子５を保護する。
なお、第２実施形態の直流電動機の構造は、図５を参照して説明した第１実施形態の構造と基本的に同様であるので、ここではその説明は省略する。
【００４９】
［第３実施形態］
以上、本発明の第２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３実施形態に係る直流電動機について説明する。
【００５０】
図１０は、第３実施形態の保護素子の外観の構成例を示す図である。
図１０（Ａ）は、保護素子の斜視図である。図１０（Ｂ）は、保護素子の側面図である。図１０（Ｃ）は、保護素子の上面図である。図１０（Ｄ）は、保護素子の裏面図である。
【００５１】
図１１は、第３実施形態の回転子１を分解して示す斜視図である。
図１１（ａ）は、保護素子１６１を示す斜視図である。
図１１（ｂ）は、クリップ１６３を示す斜視図である。
図１１（ｃ）は、保護素子１６１を装着する前の回転子１を示す斜視図である。
【００５２】
図１０及び図１１（ａ）に示すように、保護素子１６１は、第１実施形態の保護素子８（図２（ａ）等）や第２実施形態の保護素子６１（図６（ａ）等）と同様にリング形状を有しており、バリスタ機能付絶縁材料で成形されている。
保護素子１６１は、第２実施形態の保護素子６１と同様に、整流子ライザ７と接続する面（図１０（Ｄ）に示す面であり、以下、「下面」と呼ぶ）に、３つの整流子ライザ７の夫々と嵌合する凹状の嵌合部１６１ａが形成されている。
さらに、保護素子１６１の嵌合部１６１ａの夫々には、導電性の電極部１６２が予め嵌め込まれている。即ち、後述する図１２乃至図１４に示すように、電極部１６２が、整流子ライザ７に対して電気的に接続することになる。
【００５３】
図１１（ｂ）に示すように、クリップ１６３は、コの字状に口を開いており、当該口に保護素子１６１及び整流子ライザ７を嵌合可能なように構成されている。
ここで、第３実施形態では電極部１６２と整流子ライザ７とが電気的に接続されれば足りるため、クリップ１６３は、第１実施形態のように導電性である必要は特に無い。クリップ１６３は、弾性を有して嵌合時に保護素子１６１及び整流子ライザ７を挟持する構成であると好適である。
さらに、クリップ１６３の挟持片の面間隔は入口側から奥側への中間位置で最も小さくなるように形成して、挟持を確実にすると好適である。
【００５４】
なお、第３実施形態の直流電動機は３極の整流子モータであるため、図１１（ｃ）に示すように、整流子５の整流子片６は３個設けられ、この３個の整流子片６の夫々に対応付けられて３個の整流子ライザ７が設けられている。
【００５５】
次に、第３実施形態の整流子モータにおける回転子１の製造方法について説明する。
図１２及び図１３は、第３実施形態の直流電動機の回転子１の製造方法を説明するための、当該回転子１の斜視図である。
【００５６】
先ず、ステップＳ２１として、バリスタ機能付絶縁材料から、保護素子１６１を成形する。そして、保護素子１６１の嵌合部１６１ａの夫々に対して、電極部１６２を嵌め込んで接合する。
なお、保護素子１６１と電極部１６２とを一体成形してもよい。
【００５７】
次に、ステップＳ２２として、保護素子１６１を、図１２に示すように、シャフト４の上方から降ろし、保護素子１６１の裏面に嵌め込まれた３個の電極部１６２と、３個の整流子ライザ７との夫々の周方向位置を合わせて嵌合する。
【００５８】
そして、ステップＳ２３として、図１３に示すように、保護素子１６１及び整流子ライ
ザ７に対して、３個のクリップ１６３を均等に嵌合させる。
【００５９】
図１４は、図１３の第３実施形態の回転子を、第１実施形態の図４と同一位置で切断してみた側断面図である。
図１４に示すように、第３実施形態によれば、保護素子１６１及び整流子ライザ７はクリップ１６３によって挟持されることによって、保護素子１６１と整流子ライザ７とが、電極部１６２を介して電気的に接続される。
保護素子１６１は、整流子５と図示せぬブラシとの間で所定電圧を超えた電圧が発生した場合にバリスタ絶縁材料に電流を流して、整流子５とブラシとの間での火花の発生を抑制することで、当該整流子５を保護する。
ここで、保護素子１６１と整流子ライザ７との間に接触不良等が生じると、整流子５とブラシとの間で所定電圧を超えた電圧が発生した場合にバリスタ絶縁材料に電流がうまく流れず、整流子５とブラシとの間での火花の発生の抑制が困難になる。
そこで、第３実施形態では、保護素子１６１内に、導電体の電極部１６２が予め嵌め込まれている。そして、当該電極部１６２と整流子ライザ７とは、クリップ１６３により嵌め込まれることで、物理的にしっかりと接続する。
これにより、保護素子１６１と整流子ライザ７との間の接触不良等を防止することができる。その結果、整流子５とブラシとの間での火花の発生の抑制をより確実に図ることが可能になる。
また、保護素子１６１は、バリスタ機能付絶縁材料からなる成型部（樹脂組成物）と電極部１６２との密着性に優れ、機械的強度が高く、かつ、（電極部１６２以外は）樹脂成型品であるがゆえに成型し易い、という効果を奏することができる。
なお、嵌合部１６１ａが形成される所定の面、即ち、電極部１６２が設けられる面は、上述の図１０の例では下面とされたが、特にこれに限定されず、整流子ライザ７と接触可能である範囲で上面でも側面でもよい。
【００６０】
ここで、本発明が適用される直流電動機は、上述の第１乃至第３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。
【００６１】
例えば、上述の第１実施形態及び第２実施形態では、３極モータの直流電動機が採用されたが、特にこれに限定されず、極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。
【００６２】
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、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、前記整流子を保護する保護素子とを備え、
前記整流子は、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有し、
前記保護素子は、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、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続される、
直流電動機である。
【００６３】
このように、本発明が適用される直流電動機の保護素子は、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るため、従来のリングバリスタ等と比較して、成形が容易であり、各種各様の形状にすることが可能である。
このため、直流電動機全体の製造工程の簡素化等により、直流電動機の製造コストの削減を実現することができる。
さらに、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、保護素子の製造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。
【００６４】
また、バリスタ機能付絶縁材料から成形される保護素子は、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、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続される保護素子に成形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。
【００６５】
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、従来のリングバリスタ等と比較して、成形が容易であり、各種各様の形状にすることが可能であるため、直流電動機全体の製造工程の簡素化等により、直流電動機の製造コストの削減を実現させることができる。
【００６６】
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つの電極端子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。
【００６７】
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。
【００６８】
従来は、上記で述べたように、火花発生抑制対策として、リングバリスタを備えた直流電動機を採用することが通常であった。そのため、従来は、成形が容易ではなく、各種各様の形状にすることが困難であったため、直流電動機全体の製造工程の簡素化等が図りにくく、直流電動機の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、例えば、直流電動機内に、半田を使用せずに保護素子を装着することができれば、洗浄が不要であり、生産工程の簡素化を実現できると考えた。具体的には、本発明者は、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続されるよう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。
【００６９】
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ライザ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電極端子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。
【００７０】
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２００を（図１５参照）、樹脂組成物中に配合すれば、直流電動機内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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５００）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５００）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５００）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５００）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５００）を歩留りよく作製することが可能となる。
【００７５】
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。
【００７６】
本発明に係る樹脂材料４００（図１６および図１７参照）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５００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。
【００７７】
本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料４００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。
また、本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料４００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。
【００７８】
＜半導体セラミックス粒子＞
図１５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１５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２００は、粒界部２２０と、上記粒界部２２０によって離隔された複数の結晶部２１０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２００は、粒界部２２０と、上記粒界部２２０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２１０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２００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２２０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１５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２００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２００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。
【００７９】
半導体セラミックス粒子２００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２００を含む樹脂組成物により形成された構造体５００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。
【００８０】
また、半導体セラミックス粒子２００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。
【００８１】
半導体セラミックス粒子２００において結晶部２１０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２００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。
【００８２】
半導体セラミックス粒子２００において粒界部２２０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２２０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。
【００８３】
半導体セラミックス粒子２００の含有量は、確実に構造体５００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２００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１６に示す模式図のように、２つの導電部２３０（第１実施形態では図１等のクリップ９、第２実施形態では図８等の整流子ライザ７、第３実施形態では図１０等の電極部１６２）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２００により埋め尽くされた構造体５００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２００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。
【００８４】
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５００を備える直流電動機に対して、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５００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１７に示すように、２つの導電部２３０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２００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５００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。
【００８５】
導電粒子１５０の含有量は、確実に構造体５００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２５０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１７に示す模式図のように、２つの導電部２３０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２００の隙間領域に、万遍なく導電粒子２５０を入り込ませることが可能となる。
【００８６】
導電粒子２５０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。
【００８７】
導電粒子２５０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。
【００８８】
また、本樹脂組成物に含まれる半導体セラミックス粒子２００と、導電粒子２５０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２００の平均粒子径Ｄ５０をＸとし、導電粒子２５０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１７に示す模式図のように、２つの導電部２３０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２００の隙間領域に、導電粒子２５０を入り込ませやすくなる。
【００８９】
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、直流電動機内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から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り、従来のリングバリスタ等と比較して、成形が容易であり、各種各様の形状にすることが可能であるため、直流電動機全体の製造工程の簡素化等により、直流電動機の製造コストの削減を実現させることができる。
【００９０】
以下、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、直流電動機中の保護素子（以下、「バリスタ特性を示す部材」及び／又は「構造体５００」ともいう。）を作製する方法について、説明する。
【００９１】
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５００）を歩留りよく作製することができる。ここで、構造体５００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。
【００９２】
以下、本実施形態に係る構造体５００を作製す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５００を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００９３】
まず、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。
【００９４】
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５００を得ることができる。
【００９５】
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を防止することができる。
【００９６】
本発明に係る保護素子は、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、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、複数の整流子片と、前記複数の整流子片の夫々に対応付けられた、前記巻線と接続する複数の整流子ライザとを有する前記整流子を保護するために、前記整流子ライザの夫々と電気的に接続される。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。
【００９７】
ここで、本発明に係る保護素子は、前記複数の整流子ライザの夫々と嵌合することで、前記複数の整流子ライザの夫々と電気的に接続する嵌合部を所定の面に有する、リング形状の素子であり、前記嵌合部には、導電性の電極部が予め取り付けられているようにすることができる。
このような保護素子は、樹脂組成物（成型部）と電極部との密着性に優れ、機械的強度が高く、かつ、（電極部以外は）樹脂成型品であるがゆえに成型し易い、という効果を奏することができる。
なお、嵌合部が形成される所定の面、即ち、電極が設けられる面は、上述の図１０の実施形態では下面とされたが、特にこれに限定されず、上面でも側面でもよい。
【００９８】
本発明に係る保護素子は、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、直流電動機中の保護素子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】
【００９９】
１・・・回転子
２・・・アーマチュアコア
３・・・アーマチュアコイル
４・・・シャフト
５・・・整流子
６・・・整流子片
７・・・整流子ライザ
８・・・保護素子
９・・・クリップ
１０・・・アーク玉
１１・・・マグネット
１２・・・モータフレーム
１３・・・軸受
１４・・・ブラシ
６１・・・保護素子
６１ａ・・・嵌合部
１６１・・・保護素子
１６１ａ・・・嵌合部
１６２・・・電極部
１６３・・・クリップ
２００・・・半導体セラミックス粒子
２１０・・・結晶部
２２０・・・粒界部
２３０・・・導電部
２５０・・・導電粒子
４００・・・樹脂材料
５００・・・バリスタ特性を示す部材（構造体）
【図１】
2017028756.tif 000003
【図２】
2017028756.tif 000004
【図３】
2017028756.tif 000005
【図４】
2017028756.tif 000006
【図５】
2017028756.tif 000007
【図６】
2017028756.tif 000008
【図７】
2017028756.tif 000009
【図８】
2017028756.tif 000010
【図９】
2017028756.tif 000011
【図１０】
2017028756.tif 000012
【図１１】
2017028756.tif 000013
【図１２】
2017028756.tif 000014
【図１３】
2017028756.tif 000015
【図１４】
2017028756.tif 000016
【図１５】
2017028756.tif 000017
【図１６】
2017028756.tif 000018
【図１７】
2017028756.tif 000019