JP3097408B2 - 直流モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流モータに関し、特
に母材に対して、第一の金属層と第二の金属層を有する
ようにした整流子の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、直流モータは、例えば図４に示す
ように、構成されている。即ち、図３において、直流モ
ータ１は、ケース２と、該ケース２の中心に回転可能に
支持された回転子３と、ケース２内の周囲に配設された
永久磁石４とから構成されている。

【０００３】上記回転子３は、図４に示すように、ケー
ス２の図面にて左右の端面に設けられた軸受２ａ，２ｂ
に枢支された回転軸３ａと、該回転軸３ａの中央部にて
その周囲に等角度間隔に備えられた複数個（図示の場
合、３個）のヨーク３ｂ，３ｃ，３ｄと、各ヨーク３
ｂ，３ｃ，３ｄに巻回されたコイル５と、該回転軸３ａ
の一端付近にて、その周りに取り付けられたコイル５と
同じ個数の整流子６とを含んでいる。

【０００４】例えば、各整流子６は、隣接する整流子６
との間にギャップを備えることにより、互いに電気的に
絶縁されていると共に、それぞれ互いに隣接する二つの
コイル５の巻線端末が接続されている。これに対して、
ケース２には、該整流子６に対して、互いに反対方向か
ら接触するように、二つのブラシ７が備えられており、
該ブラシ７は、ケース２の端面に備えられた外部接続端
子８に電気的に接続されている。これにより、該外部接
続端子８からブラシ７を介して整流子６間に給電するこ
とにより、コイル５が通電されることになる。

【０００５】ここで、各整流子６は、その回転軸３ａに
関する半径方向の断面が、図６に示すように構成されて
いる。即ち、図６において、整流子６は、例えば銅から
成る母材６ａの表面領域に対して、クラッド材として、
第一の金属層である金合金層６ｃと、第二の金属層であ
る銀合金層６ｂを圧着、溶接加工して、該金合金層６ｃ
と銀合金層６ｂとを互いに接合することにより、構成さ
れている。

【０００６】このように構成された直流モータ１によれ
ば、回転子３の角度位置に対応して、二つのブラシ７
は、回転軸３ａの周りに等角度間隔で配設された３つの
整流子６のうち、何れか二つの整流子６に常に接触して
いることになる。これにより、当該二つの整流子６に対
して、外部接続端子８からブラシ７を介して、給電が行
なわれる。従って、該二つの整流子６に両端が接続され
たコイル５が通電されることになり、該コイル５に発生
する磁界が、関連するヨーク３ｂ，３ｃまたは３ｄを介
して、ケース２の内側に設けられた永久磁石４に作用す
ることにより、該回転子３に、回転力が付与されること
になる。かくして、該回転子３が回転軸３ａの周りに回
動せしめられ、上記動作が繰返し行なわれることによ
り、該回転３が、回転駆動せしめられ得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された直流モータ１においては、整流子６は、
その表面のブラシ７との接触領域が、銅から成る母材に
対して、第一の金属層である金合金層６ｃ及び第二の金
属層である銀合金層６ｂを圧着、溶接加工により接合す
ることにより構成されている。このため、金合金層６ｃ
と銀合金層６ｂとの間の接合強度が比較的弱い。従っ
て、直流モータ１の動作によって、第一の金属層である
金合金層６ｃと第二の金属層である銀合金層６ｂとの硬
度の違いによって、疲労してしまい、場合によっては、
金合金層６ｃが、銀合金層６ｂから剥離することがあ
り、この剥離した金合金層６ｃが、各整流子６の間のギ
ャップ内に入り込む等によって、ショートしてしまうこ
とがあり、問題があった。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑み、整流子のクラ
ッド材としての第一の金属層と第二の金属層との間の接
合強度を高めることにより、動作による疲労や剥離を排
除するようにした、信頼性の高い、直流モータを提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、回転軸の周りに配設されたコイルを有する回転子
と、該回転子の周囲に沿って配設された永久磁石と、回
転軸に取り付けられ且つ上記コイルに接続された整流子
と、固定配置され且つ該整流子に対して押圧されるブラ
シとを含んでおり、外部からブラシ，整流子を介して上
記コイルに給電が行なわれると共に、該整流子が、その
表面のブラシが接触すべき領域にて、母材に対して、第
一の金属層と第二の金属層を有することにより形成され
ている，直流モータにおいて、該整流子は，第一の金属
層及び第二の金属層を圧着後、第一段階の加熱溶接がさ
れて金属層が形成され，該金属層を銅からなる母材に積
層されて圧着後，第二段階の加熱溶接がされることによ
り，該第一の金属層と第二の金属層の境界が拡散接合さ
れていることを特徴とする、直流モータにより，達成さ
れる。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、整流子のクラッド材である
第一の金属層と第二の金属層が、加熱、溶接によって、
拡散接合せしめられることになる。これにより、該第一
の金属層と第二の金属層との間の接合強度が高められ得
ることになる。従って、直流モータの動作時のブラシに
よる摺動によって、疲労が生じたり、剥離が生じたりす
るようなことはなく、またショートが発生するようなこ
ともなく、信頼性が向上せしめられ得ることとなる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて、本発
明を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した直流モ
ータの一実施例を示しており、直流モータ１０は、ケー
ス１１と、該ケース１１の中心に回転可能に支持された
回転子１２と、ケース１１内の周囲に配設された永久磁
石１３とから構成されている。

【００１２】上記回転子１２は、図２に示すように、ケ
ース１１の図面にて左右の端面に設けられた軸受１１
ａ，１１ｂに枢支された回転軸１２ａと（図１（Ａ）を
も参照）、該回転軸１２ａの中央部にてその周囲に等角
度間隔に備えられた複数個（図示の場合、３個）のヨー
ク１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、各ヨーク１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄに巻回されたコイル１４と、該回転軸１２ａ
の一端付近にて、その周りに取り付けられたコイル１４
と同じ個数の整流子１５とを含んでいる。

【００１３】各整流子１５は、隣接する整流子１５との
間にギャップを備えることにより、互いに電気的に絶縁
されていると共に、それぞれ互いに隣接する二つのコイ
ル１４の巻線端末が接続されている。これに対して、ケ
ース１１には、該整流子１５に対して、互いに反対方向
から接触するように、二つのブラシ１６が備えられてお
り、該ブラシ１６は、ケース１１の端面に備えられた外
部接続端子１７に電気的に接続されている。これによ
り、該外部接続端子１７からブラシ１６を介して、隣接
する整流子１５間に給電することにより、コイル１４が
通電されることになる。

【００１４】ここで、各整流子１５は、その回転軸１２
ａに関する半径方向の断面が、図１（Ｂ）に示すように
構成されている。即ち、図１（Ｂ）において、整流子１
５は、例えば銅から成る母材１５ａの表面領域に対し
て、クラッド材として、第一の金属層である金合金層１
５ｃと、第二の金属層である銀合金層１５ｂを圧着，加
熱溶接加工して、該金合金層１５ｃと銀合金層１５ｂと
を互いに圧着し、接合することにより、構成されてい
る。

【００１５】以上の構成は、図４乃至図５に示した従来
の直流モータ１と同様の構成であるが、本発明の実施例
による直流モータ１０は、例として、上記整流子１５
が、母材１５ａの表面領域に対して、銀合金層１５ｂ，
金合金層１５ｃを圧着した後、６５０℃程度の温度で加
熱しながら溶接処理を行なうことにより、構成されてい
る。

【００１６】即ち、上記加熱、溶接処理は、図３（Ａ）
及び（Ｂ）の工程図に示すように、先ずテープ状に巻回
された第一の金属層である金合金材１５ｃと第二の金属
層である銀合金材１５ｂとを上下の圧着ローラ２０，２
０間に挿通させて圧着し、これをさらに加熱装置２１内
を通過させて第一段階の加熱、溶接処理を行い（図３
（Ａ）参照）、金属層２５を成形し、次いで図３（Ｂ）
に示すように、銅からなる母材２２の凹条溝に上記金属
層２５を位置決め積層して第二の上下の圧着ローラ２
２，２２間に挿通させて圧着し、これをさらに加熱装置
２３内を通過させて、６５０℃の温度で加熱しながら第
二段階の加熱、溶接処理を行い、この第二段階の加熱、
溶接処理を繰り返すことにより、規定の厚さ，硬度に仕
上げ、その後、整流子１５に適した寸法に切断かつ湾曲
成形するものである。

【００１７】この加熱処理によって、上記金合金層１５
ｃは、溶解して、銀合金層１５ｂとの境界面から、銀合
金層１５ｂ内に拡散する。これにより、金合金層１５ｃ
と銀合金層１５ｂとの接合面が消滅し、所謂拡散接合が
行なわれることになる。

【００１８】例えば、金合金層１５ｃから銀合金層１５
ｂまでの厚さが、１乃至１００μｍで、母材１５ａの厚
さが５０乃至５００μｍであって、表面の金含有量が、
１０乃至１００％である場合には、表面から内部に向か
って徐々に金の含有量が減少して、銀合金層１５ｂに移
行することになり、表面からの硬度が、８０乃至１５０
Ｈｖの整流子１５が得られることになる。

【００１９】本発明実施例による直流モータ１０は、以
上のように構成されており、整流子１５のクラッド材と
しての第一の金属層である金合金層１５ｃと第二の金属
層である銀合金層１５ｂとの間が、拡散接合されている
ことにより、接合強度が向上せしめられている。従っ
て、直流モータ１０の動作によって、ブラシ１６が整流
子１５の表面を摺動したとしても、該ブラシ１６の摺動
圧力によって、整流子１５の金合金層１５ｃの銀合金層
１５ｂに対する接合が、疲労したり剥離してしまうよう
なことはない。試験結果では、従来のモータで１０００
〜２０００時間の連続回転で２０ケ中、３ケの整流子の
剥離不良が発生し、２０００〜３０００時間の連続回転
で１７ケ中、５ケの同様の不良が発生したが、本考案を
適用したモータでは、夫々不良発生しなかった。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、整
流子のクラッド材としての第一の金属層と第二の金属層
との間の接合強度を高めることにより、動作による疲労
や剥離を排除するようにした、信頼性の高い、極めて優
れた直流モータが提供され得ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直流モータの一実施例を示し、
（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は回転子における整流子の
部分拡大断面図である。

【図２】図１の直流モータにおける回転子の斜視図であ
る。

【図３】図１の整流子の製造工程を示す、（Ａ）及び
（Ｂ）は工程図である。

【図４】従来の直流モータの一例を示す概略断面図であ
る。

【図５】図４の直流モータにおける回転子の斜視図であ
る。

【図６】図５の回転子における整流子の部分拡大断面図
である。

【符号の説明】

１０ 直流モータ １１ ケース １２ 回転子 １３ 永久磁石 １４ コイル １５ 整流子 １５ａ 母材 １５ｂ 銀合金層 １５ｃ 金合金層 １６ ブラシ １７ 外部接続端子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の周りに配設されたコイルを有す
   る回転子と、該回転子の周囲に沿って配設された永久磁
   石と、回転軸に取り付けられ且つ上記コイルに接続され
   た整流子と、固定配置され且つ該整流子に対して押圧さ
   れるブラシとを含んでおり、 外部からブラシ，整流子を介して上記コイルに給電が行
   なわれると共に、該整流子が、その表面のブラシが接触
   すべき領域にて、母材に対して、第一の金属層と第二の
   金属層を有する直流モータにおいて、 該整流子は，第一の金属層及び第二の金属層を圧着後、
   第一段階の加熱溶接がされて金属層が形成され， 該金属層を銅からなる母材に積層されて圧着後，第二段
   階の加熱溶接がされることにより， 該第一の金属層と第二の金属層の境界が拡散接合されて
   いることを特徴とする、直流モータ。