JP2011120398A

JP2011120398A - 整流子

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Publication number: JP2011120398A
Application number: JP2009276385A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ishiwatari; 勉石渡; Masahiro Minami; 正弘南
Original assignee: SUGIYAMA SEISAKUSHO KK
Current assignee: SUGIYAMA SEISAKUSHO KK
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16
Anticipated expiration: 2029-12-04
Also published as: JP5498141B2

Abstract

【課題】カーボン母材と金属母材との位置ずれを抑えつつ、これら両母材相互の接合作業を容易なものとする。
【解決手段】整流子１は、ブラシと摺接する摺接面３を備えた環状円盤型のカーボン母材５と、巻線が接続される複数の端子部７を備えた金属母材９とを接合した構成の整流子母材１１を、樹脂絶縁体１３によって支持し、かつ放射方向のスリット１５を周方向に等間隔に形成して、整流子母材１１を複数の整流子片に分割している。この整流子１のカーボン母材５の中心部の貫通孔２７の周縁に環状の突部２１を形成し、この突部２１を金属母材９の中心部の貫通孔２９に圧入して固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシと摺接する摺接面を備えた環状円盤型のカーボン母材と、巻線が接続される複数の端子部を備えた金属母材とを接合した構成の整流子母材を、樹脂絶縁体によって支持し、かつ放射方向のスリットを周方向に複数形成して、整流子母材を複数の整流子片に分割した構成の整流子に関する。

従来、自動車エンジン等に燃料を供給するための燃料ポンプとして、モータを一体化させて組み合わせた構成のモータ一体型の燃料ポンプが使用されている。この種のモータとしては、粗悪な自動車用燃料にも対応するために、カーボンブラシと摺接する整流子の部分にカーボン粉を成形、焼成させたカーボン材を用いることや、当該カーボン材に粗悪燃料耐性を有する導電性金属粉を含有させて、カーボン材の強度や電気特性を向上させたり、金属部品である金属片との接合を確実化することが行われている。

そして、ブラシと摺接する摺接面を備えた環状円盤型のカーボン母材と、巻線が接続される複数の端子部を備えた金属母材とを接合した構成の整流子母材を、樹脂絶縁体によって支持し、かつ放射方向のスリットを周方向に複数形成して、整流子母材を複数の整流子片に分割した構成の整流子は公知である（例えば特許文献１，２参照）。

特開平１１−３４６４６０号公報特開２００２−６４９５８号公報

ところで、このような従来公知の整流子において、カーボン母材と金属母材とを接合した構成の整流子母材を、樹脂絶縁体によって支持させるなどその後の製造作業の際には、カーボン母材と金属母材とを接合した状態での両母材相互間の位置ずれを抑えることが求められる。

ところが、特許文献１に記載の整流子では、カーボン母材の中心の貫通孔周縁に設けた突部を、金属母材の中心の貫通孔に挿入することで、両母材間の互いの位置決めを行っているが、カーボン母材の突部を金属母材の貫通孔に単に挿入しているだけなので、その後の製造作業における振動やハンドリングの際に位置ずれしたり、外れてしまう恐れがある。

一方、特許文献２に記載の整流子では、円盤状の金属母材の周方向に沿って複数の貫通孔を設け、この各貫通孔に対応する位置に形成したカーボン母材の複数の突部を、前記貫通孔に圧入することで、両母材間の互いの位置決めを行っている。

ところが、この場合には、カーボン母材の複数の突部を金属母材の対応する貫通孔に圧入しているので、振動やハンドリングでの位置ずれは回避できるものの、突部及び貫通孔を周方向に複数設けているので、突部を貫通孔に圧入する際に、これら相互間の円周方向の位置あわせを行う必要があり、圧入作業が煩雑となる。また、圧入時に複数箇所の突部の外周面をシェービングしているので、複数の突部のシェービング締結代が均一になるとは限らず、不均一となった場合には、カーボン母材と金属母材との位置ずれが発生することになる。

そこで、本発明は、カーボン母材と金属母材との位置ずれを抑えつつ、これら両母材相互の接合作業を容易なものとすることを目的としている。

本発明は、ブラシと摺接する摺接面を備えた環状円盤型のカーボン母材と、巻線が接続される複数の端子部を備えた金属母材とを接合した構成の整流子母材を、樹脂絶縁体によって支持し、かつ放射方向のスリットを周方向に複数形成して、前記整流子母材を複数の整流子片に分割した構成の整流子であって、前記カーボン母材及び前記金属母材の中心部に貫通孔をそれぞれ形成し、これら各貫通孔の少なくともいずれか一方の周縁部に、いずれか他方の貫通孔に向けて突出して圧入される突部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、カーボン母材及び金属母材の中心部にそれぞれ形成した貫通孔の少なくともいずれか一方の周縁部に、いずれか他方の貫通孔に向けて突出して圧入される突部を設けたので、圧入によってカーボン母材と金属母材との位置ずれを抑えつつ、中心部に位置する貫通孔によって圧入時での両母材間の円周方向の位置決めが不要であり、両母材間の接合作業が容易になる。

本発明の第１の実施形態に係わる整流子を示しており、（ａ）はカーボン母材側から見た正面図、（ｂ）は（ａ）の整流子をＡ−Ａ線に沿って切断した状態の斜視図である。（ａ）は本発明の第１の実施形態に係わる整流子のカーボン母材及び金属母材それぞれの単体を示す、図１（ｂ）と同様に切断した状態の斜視図、（ｂ）は（ａ）のカーボン母材と金属母材とを圧入により接合固定した状態の斜視図である。本発明の第２の実施形態に係わる整流子のカーボン母材及び金属母材の、図２に対応する斜視図である。本発明の第３の実施形態に係わる整流子のカーボン母材及び金属母材の、図２に対応する斜視図である。本発明の第４の実施形態に係わる整流子の金属母材の、図２（ａ）に対応する斜視図を、（ａ），（ｂ）としてそれぞれ別の例として示している。（ａ）は本発明の第５の実施形態に係わる整流子の金属母材を、図５に対して上下を逆にして示した斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ部を拡大した斜視図である。本発明の第６の実施形態に係わる整流子の金属母材の、図５（ａ）に対応する斜視図である。本発明の第７の実施形態に係わる整流子の金属母材の、図７に対応する斜視図を、（ａ），（ｂ）としてそれぞれ別の例として示している。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［第１の実施形態］
図１に示す本発明の第１の実施形態に係る整流子１は、従来のものと同様に、自動車エンジン等に燃料を供給するためのモータ一体型の燃料ポンプにおけるモータ部に使用されるものである。

上記した整流子１は、ブラシ（図示省略）と摺接する平面状の摺接面３を備えた環状で円盤型のカーボン部材であるカーボン母材５と、外周側に巻線（図示省略）が接続される複数の端子部７を備えた金属部材である金属母材９とを接合した構成の整流子母材１１を備えている。そして、この整流子母材１１を、樹脂絶縁体１３によって支持し、かつ放射方向のスリット１５を周方向に複数等間隔に形成して、前記整流子母材１１を複数の整流子片１７に分割している。

カーボン母材５は、高温焼結によって製造したもので、上記した摺接面３を備える環状の円盤部１９と、円盤部１９の内周縁から摺接面３と反対側に軸方向に沿って突出する突部２１を備えている。

一方、金属母材９は、機械加工（プレス加工）によって製造したもので、カーボン母材５の摺接面３と反対側の面に接合される環状の円盤部２３と、この円盤部２３の外周側の端部からカーボン母材５と反対側に軸方向に沿って立ち上がる側壁部２５とを備え、この側壁部２５の先端に前記した端子部７が外側に向けて屈曲形成してある。なお、側壁部２５は、図２に示すように周方向に沿って前記スリット１５と同数の複数備えており、スリット１５は複数の側壁部２５相互間に位置している。

上記した環状の円盤部１９及び２３をそれぞれ備えるカーボン母材５及び金属母材９は、図２（ａ）に示すように、中心部に貫通孔２７及び２９をそれぞれ備えていることになる。

そして、カーボン母材５の上記した円筒状の突部２１は、円盤部１９に対して直角に立ち上がるもので、その外径は、金属母材９の貫通孔２９の内径よりやや大きく、貫通孔２９に圧入してあり、この圧入によりカーボン母材５と金属母材９とを互いに接合固定して一体化することで、前記した整流子母材１１が得られる。

また、樹脂絶縁体１３は、整流子母材１１を一体成形するものであり、金属母材９の側壁部２５の内側に位置して中心部に貫通孔３１を備える大略円筒形状部材である。この樹脂絶縁体１３は、金属母材９の側壁部２５の内面２５ａに接合する外側接合面３３を備えるとともに、金属母材９の円盤部２３のカーボン母材５と反対側の面２３ａ及び、カーボン母材５の突部２１の先端面２１ａに接合する接合面３５を備えている。

さらに、この樹脂絶縁体１３は、カーボン母材５の突部２１の内面２１ｂ及び円盤部１９の内側端面１９ａに接合する内側接合突起３７を備えるとともに、内側接合突起３７に対して径方向外側に位置する外側接合突起３９を備えている。外側接合突起３９は、カーボン母材５の円盤部１９の外側端面１９ｂ及び、金属母材９の円盤部２３の外側端面２３ｂにそれぞれ接合している。

次に、上記した整流子１の製造方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すカーボン母材５と金属母材９とを、それらの各円盤部１９，２３を互いに重ね合わせるようにしつつ、金属母材９の貫通孔２９にカーボン母材５の突部２１を圧入することで、図２（ｂ）に示す整流子母材１１を製造する。

そして、上記製造した整流子母材１１は、図示しない金型にセットし、樹脂絶縁体１３をモールド成形することで、樹脂絶縁体１３により支持されることになる。その後、樹脂絶縁体１３の内側接合突起３７及び外側接合突起３９と、これら各接合突起３７，３９相互間に位置するカーボン母材５及び金属母材９とに対し、周方向に沿って複数ある側壁部２５相互間の位置で、図１に示したようなスリット１５を形成する。このスリット１５によって、整流子母材１１が周方向に沿って複数の前記した整流子片１７に分割されて整流子１の製造が完了する。

このように、本実施形態では、カーボン母材５と金属母材９とを接合固定する際の圧入作業は、金属母材９の中心部に設けた貫通孔２９に、カーボン母材５の中心部に設けた突部２１を圧入するだけなので、この圧入作業によって、その後の製造作業における振動やハンドリング時でのカーボン母材５と金属母材９との位置ずれを抑えつつ、圧入時でのこれら両母材相互間の円周方向の位置決めが不要であり、両母材相互間の接合作業が容易になる。

また、本実施形態では、突部２１は、カーボン母材５の貫通孔２７の周縁部に沿って全周にわたり環状に形成されているので、圧入代を必要以上に大きくすることなく、強固な圧入状態を確保することができ、圧入時の加圧力を低く抑えて作業性を向上させることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、図３に示すように、第１の実施形態おけるカーボン母材５に代わるカーボン母材５Ａが、中心部に貫通孔２７を有する円盤部１９を備えるのみで、図２のカーボン母材５におけるような突部２１を備えていない。一方、第１の実施形態おける金属母材９に代わる金属母材９Ａについては、貫通孔２９の周縁部に沿って複数の突部としての爪部４１を備えている。

この爪部４１は、円周方向に沿って等間隔に前記した側壁部２５に対応して設けられ、円盤部２３の内周縁から円盤部２３に対してほぼ直角にカーボン母材５Ａ側に向けて折り曲げて形成したものである。ここで、各爪部４１の外側面４１ａを周方向に沿ってつなぐ円の直径は、カーボン母材５Ａの貫通孔２７の内径よりやや大きく形成してある。そして、この爪部４１を図３（ｂ）のようにカーボン母材５Ａの貫通孔２７に圧入することで、カーボン母材５Ａと金属母材９Ａとを互いに接合固定して一体化し、図２（ｂ）の整流子母材１１に代わる整流子母材１１Ａが得られる。

上記図３に示した第２の実施形態によれば、カーボン母材５Ａと金属母材９Ａとを接合する際の圧入作業は、カーボン母材５Ａの中心部に設けた貫通孔２７に、金属母材９Ａの爪部４１を圧入するだけなので、この圧入作業によって、その後の製造作業における振動やハンドリング時でのカーボン母材５Ａと金属母材９Ａとの位置ずれを抑えつつ、圧入時でのこれら両母材相互間の円周方向の位置決めが不要であり、両母材相互間の接合作業が容易になるなど、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第２の実施形態では、突部である爪部４１が、金属母材９Ａの貫通孔２９の周縁部に沿って複数設けられているので、圧入代を多少大きめとしても、カーボン母材５Ａの貫通孔２７への圧入時での加圧力を小さく抑えることができ、圧入作業を容易にしつつ、圧入後の接合状態をより強固にできる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、図４に示すように、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた構成としてある。すなわち、第３の実施形態では、カーボン母材５が、第１の実施形態と同様に環状の突部２１を備えるとともに、金属母材９Ｂが図３に示す第２の実施形態の金属母材９Ａの爪部４１に代わる爪状突部としての爪部４３を備えている。

上記した爪部４３は、円盤部２３のカーボン母材５と反対側の面から、軸方向（図４中で上方）に突出した状態で径方向内側に向けて延びるアーム部４３ａと、アーム部４３ａの先端から軸方向（図４中で下方）に延びる係止部４３ｂとを備え、この係止部４３ｂと貫通孔２９の内周面との間に隙間４５を備えている。ここで、各係止部４３ｂの外側面４３ｂ１を周方向に沿ってつなぐ円の直径は、カーボン母材５の貫通孔２７の内径（突部２１の内周面の直径と同等）よりやや大きく、また突部２１の外径は金属母材９Ｂの貫通孔２９の内径よりやや大きく形成してある。

そして、上記した金属母材９Ｂの隙間４５に、カーボン母材５の突部２１を圧入することで、突部２１の外周面が金属母材９Ｂの貫通孔２９に圧入固定されるとともに、爪部４３の外側面４３ｂ１がカーボン母材５の貫通孔２７（突部２１の内周面に相当）に圧入固定される。これにより、カーボン母材５と金属母材９Ｂとを互いに接合固定して一体化し、図２の整流子母材１１に代わる整流子母材１１Ｂが得られる。

上記図４に示した第３の実施形態によれば、カーボン母材５と金属母材９Ｂとを接合する際の圧入作業は、カーボン母材５の中心部に設けた突部２１を金属母材９Ｂの隙間４５に圧入するだけなので、この圧入作業によって、その後の製造作業における振動やハンドリング時でのカーボン母材５と金属母材９Ｂとの位置ずれを抑えつつ、圧入時でのこれら両母材相互間の円周方向の位置決めが不要であり、両母材相互間の接合作業が容易になるなど、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第３の実施形態では、カーボン母材５の環状の突部２１を、金属母材９Ｂの爪部４３より径方向外側の貫通孔２９の内面に圧入するとともに、爪部４３の外側面４３ｂ１を環状の突部２１の内周面に相当する貫通孔２７の内面に圧入しているので、前記した第１，第２の各実施形態に比較して、圧入による接合固定状態をより強固なものとすることができる。

さらに、第３の実施形態では、金属母材９Ｂの複数の爪部４３と貫通孔２９の内周面との間で、カーボン母材５の突部２１を挟み込むようにして保持することになるので、図１に示したスリット１５を加工した後であっても、個々の整流子片１７においてカーボン母材５と金属母材９Ｂとの圧入状態を確保することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態は、その一例を示す図５（ａ）のように、前記第１の実施形態における金属母材９の貫通孔２９の内周面を、周方向に沿って複数の平面部４７を備える多角形状として金属母材９Ｃを構成している。なお、この場合、第１の実施形態と同様の図２に示すカーボン母材５を使用するが、その際、カーボン母材５の突部２１の外径を、多角形状の各平面部４７に内接する円の直径より大きく形成してある
また、他の例として、図５（ｂ）のように、前記第１の実施形態における金属母材９の貫通孔２９の内周面に、周方向等間隔に複数の突起４９を形成し、これにより金属母材９Ｄを構成している。その際、カーボン母材５の突部２１の外径を、複数の突起４９の先端に内接する円の直径より大きく形成してある。

すなわち、上記図５（ａ），（ｂ）に示した第４の実施形態では、金属母材９Ｃ，９Ｄの貫通孔２９の内周面は、その円周方向に沿って凹凸部が形成されていることになり、これによりカーボン母材５の突部２１を貫通孔２９により強固に圧入固定することが可能となる。

［第５の実施形態］
第５の実施形態は、図６（ａ）に示すように、前記図３に示した第２の実施形態における金属母材９Ａの爪部４１の外側面４１ａの周方向ほぼ中央に、軸方向に延びる突起４１ｂを設け、これにより金属母材９Ｅを構成している。一方、カーボン母材５は図３に示した第２の実施形態のものと同様であり、その貫通孔２７の内径よりも、複数の突起４１ｂの先端に外接する円の直径を大きくしてある。

すなわち、第５の実施形態は、金属母材９Ｅの貫通孔２９の周縁部に沿って複数設けた突部である爪部４１の径方向外側面は、突起４１ｂを設けることで貫通孔２９の周方向に沿って凹凸部が形成されていることになり、これにより金属母材９Ｅの爪部４１を貫通孔２９に、より強固に圧入することが可能となる。

［第６の実施形態］
第６の実施形態は、図７に示すように、前記図２に示した第１の実施形態における金属母材９の円盤部２３に、円周方向に沿って複数の注入孔２３ａを設けて金属母材９Ｆを構成している。この注入孔２３ａは、金属母材９Ｆの円盤部２３と図２（ａ）に示すカーボン母材５の円盤部１９とを互いに重ね合わせた状態で、カーボン母材５の突部２１を金属母材９Ｆの貫通孔２９に圧入した後に、例えば電気的により強固な接合が望まれる場合、円盤部１９，２３相互間に隙間があってはならないので、導電性接合剤としての半田もしくは導電性接着剤を、円盤部１９，２３相互の微少隙間に供給するために使用する。

半田もしくは導電性接着剤を、円盤部１９，２３相互の微少隙間に注入することにより、カーボン母材５と金属母材９Ｆとをより強固に接合することができる。また、注入孔２３ａは、その大きさや位置について特に制約されることはなく、したがって必要充分な大きさ、形状の注入孔２３ａを最適な位置に設定できる。このため、このようにして設定した注入孔２３ａを利用して半田もしくは導電性接着剤を注入することで、これら半田などの不必要部分への溶出や接合面への未充填といった欠陥を抑制することができる。

［第７の実施形態］
第７の実施形態は、その一例を示す図８（ａ）のように、前記図７の第６の実施形態における金属母材９Ｆの注入孔２３ａの樹脂絶縁体１３と接する側の周縁に、すり鉢状の係合突起５１を設けて金属母材９Ｇを構成している。この係合突起５１は、基部側の内径が注入孔２３ａの内径とほぼ同等であり、注入孔２３ａから離れる先端側ほど大径となる円錐形状としている。

第７の実施形態では、前記図７の第６の実施形態と同様に、図２（ａ）に示すカーボン母材５の突部２１を金属母材９の貫通孔２９に圧入した後に、導電性接合剤としての半田もしくは導電性接着剤を、すり鉢状の係合突起５１内を通して注入孔２３ａに注入し、円盤部１９，２３相互の微少隙間に供給する。

したがって、この場合には、係合突起５１内の開口側が注入孔２３ａの内径よりも広くなっているので、半田もしくは導電性接着剤の注入作業が容易となる。

その後、前記図１の第１の実施形態で示したように、カーボン母材５と金属母材９Ｇとからなる図示外の整流子母材を、樹脂絶縁体１３によって支持する際に、係合突起５１が樹脂絶縁体１３に対するアンカ効果を発揮する。これにより、樹脂絶縁体１３と整流子母材（金属母材９Ｇ）との接合がより強固なものとなり、整流子として品質向上を図ることができる。なお、上記した係合突起５１は、例えばバーリング加工後に皿もみ金型を使用することですり鉢状に形成する。

また、他の例として、図８（ｂ）のように、上記図８（ａ）のすり鉢状の係合突起５１に代えて、一対の切り起こし片５３を形成して金属母材９Ｈを構成し、この切り起こし片５３によりアンカ効果を発揮させている。

上記した切り起こし片５３を円盤部２３の樹脂絶縁体１３と接する側に形成することで、前記図７の注入孔２３ａに相当する長方形状の注入孔２３ｂが形成される。したがって、本例にあっても、一対の切り起こし片５３が樹脂絶縁体１３に対するアンカ効果を発揮するので、樹脂絶縁体１３と整流子母材（金属母材９Ｈ）との接合がより強固なものとなる。

なお、上記図７に示した第６の実施形態における注入孔２３ａや、図８（ａ），（ｂ）に示した第７の実施形態における係合突起５１，切り起こし片５３は、第１〜第５の各実施形態に適用してもよい。

１整流子
３カーボン母材の摺接面
５，５Ａカーボン母材
７金属母材の端子部
９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ、９Ｆ，９Ｇ，９Ｈ金属母材
１１，１１Ａ，１１Ｂ整流子母材
１３樹脂絶縁体
１５スリット
１７整流子片
２１カーボン母材の突部（環状突部）
２３ａ，２３ｂ金属母材の注入孔
２７カーボン母材の貫通孔
２９金属母材の貫通孔
４１金属母材の爪部（突部）
４１ｂ爪部の突起（凹凸部）
４３金属母材の爪部（爪状突部，突部）
４７金属母材の貫通孔内面の平面部（凹凸部）
４９金属母材の貫通孔内面の突起（凹凸部）
５１金属母材の係合突起
５３切り起こし片（係合突起）

Claims

ブラシと摺接する摺接面を備えた環状円盤型のカーボン母材と、巻線が接続される複数の端子部を備えた金属母材とを接合した構成の整流子母材を、樹脂絶縁体によって支持し、かつ放射方向のスリットを周方向に複数形成して、前記整流子母材を複数の整流子片に分割した構成の整流子であって、前記カーボン母材及び前記金属母材の中心部に貫通孔をそれぞれ形成し、これら各貫通孔の少なくともいずれか一方の周縁部に、いずれか他方の貫通孔に向けて突出して圧入される突部を設けたことを特徴とする整流子。
前記突部は、前記カーボン母材の貫通孔の周縁部に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の整流子。
前記突部は、前記金属母材の貫通孔の周縁部に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の整流子。
前記突部を、前記カーボン母材の貫通孔及び前記金属母材の貫通孔にそれぞれ設け、前記カーボン母材の突部は、その貫通孔の周縁部に沿って環状に形成した環状突部として形成するとともに、前記金属母材の突部は、その貫通孔の周縁部に沿って複数設けた爪状突部として形成し、前記カーボン母材の環状突部は、前記金属母材の爪状突部より径方向外側の貫通孔の内周面に圧入されるとともに、前記金属母材の爪状突部は、前記カーボン母材の環状突部の内周面に圧入されることを特徴とする請求項２に記載の整流子。
前記金属母材の貫通孔の内周面は、その円周方向に沿って凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項２または４に記載の整流子。
前記金属母材の貫通孔の周縁部に沿って複数設けた突部の径方向外側面は、貫通孔の円周方向に沿って凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の整流子。
前記金属母材と前記カーボン母材とを、前記貫通孔の中心軸線方向に互いに重ね合わせ、この重ね合わせた金属母材とカーボン母材との間に導電性接合剤を注入するための注入孔を、前記金属母材に設け、前記注入孔の周縁に、前記樹脂絶縁体に係合する係合突起を設けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の整流子。