JPH0746797A - Dc motor - Google Patents

Dc motor

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JPH0746797A
JPH0746797A JP5207155A JP20715593A JPH0746797A JP H0746797 A JPH0746797 A JP H0746797A JP 5207155 A JP5207155 A JP 5207155A JP 20715593 A JP20715593 A JP 20715593A JP H0746797 A JPH0746797 A JP H0746797A
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commutator
alloy layer
metal layer
motor
layer
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Teruo Ito
輝雄 伊藤
Moriyoshi Hagimoto
盛美 萩元
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Mitsumi Electric Co Ltd
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Mitsumi Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a DC motor which has clad materials free from fatigue or separation caused by operation by increasing the junction strength between a first metal layer and a second metal layer, which are the clad materials of a commutator. CONSTITUTION:For example, a commutator 15 is made by cladding a silver alloy layer 15b and then a gold alloy layer 15c in a surface area of base material 15a and then by getting the cladded base material through a welding treatment while heating it at 650 deg.C. Due to this heat treatment, the gold alloy layer 15c melts and diffuses into the gold alloy layer 15b through the boundary surface. As a result, the junction face between the gold alloy layer 15c and the silver alloy layer 15b disappears and these two layers are joined by diffusion. By this, the junction strength between the gold alloy layer (first metal layer) 15c and the silver allay layer (second metal layer), which are clad materials of the commutator 15, is increased and thereby fatigue or separation caused by operation of the commutator is eliminated from the junction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a DC motor, and more particularly to a commutator structure having a base material having a first metal layer and a second metal layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、直流モータは、例えば図3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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a DC motor is constructed as shown in FIG. 3, for example. That is, in FIG. 3, the DC motor 1 is composed of a case 2, a rotor 3 rotatably supported at the center of the case 2, and a permanent magnet 4 arranged around the inside of the case 2. There is.

【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。
As shown in FIG. 4, the rotor 3 has bearings 2a and 2b provided on the left and right end surfaces in the drawing of the case 2.
And a plurality of (three in the illustrated case) yokes 3b, 3c, 3d provided at equal angular intervals around the center of the rotary shaft 3a. Three
a coil 5 wound around b, 3c and 3d, and the rotating shaft 3a
Of the coil 5 and the commutator 6 of the same number as that of the coil 5 mounted around the end of the coil 5.

【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。
For example, each commutator 6 has an adjacent commutator 6
By providing a gap between and, the winding ends of the two coils 5 that are electrically insulated from each other and that are adjacent to each other are connected. On the contrary,
The case 2 is provided with two brushes 7 so as to contact the commutator 6 from opposite directions,
The brush 7 is electrically connected to an external connection terminal 8 provided on the end surface of the case 2. As a result, the coil 5 is energized by supplying power from the external connection terminal 8 to the commutator 6 via the brush 7.

【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。
Here, each commutator 6 has a radial cross section with respect to the rotation shaft 3a as shown in FIG. That is, in FIG. 6, the commutator 6 serves as a clad material for the surface region of the base material 6a made of, for example, copper.
The gold alloy layer 6c, which is the first metal layer, and the silver alloy layer 6b, which is the second metal layer, are pressure-bonded and welded together to form the gold alloy layer 6c.
And the silver alloy layer 6b are bonded to each other.

【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。
According to the DC motor 1 constructed as described above, the two brushes 7 are provided in correspondence with the angular position of the rotor 3.
Is always in contact with any two commutators 6 among the three commutators 6 arranged at equal angular intervals around the rotation shaft 3a. As a result, power is supplied to the two commutators 6 from the external connection terminal 8 via the brush 7. Therefore, the coil 5 whose both ends are connected to the two commutators 6 is energized, and the magnetic field generated in the coil 5 is applied to the inside of the case 2 through the associated yoke 3b, 3c or 3d. By acting on the provided permanent magnet 4, a rotational force is applied to the rotor 3. Thus, the rotor 3 can be driven to rotate by rotating the rotor 3 around the rotating shaft 3a and repeating the above operation.

【0007】[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。
However, in the DC motor 1 thus constructed, the commutator 6 is
The contact area of the surface with the brush 7 is bonded to the base material made of copper by crimping and welding the gold alloy layer 6c as the first metal layer and the silver alloy layer 6b as the second metal layer. It is configured by Therefore, the gold alloy layer 6c
The bonding strength between the silver alloy layer 6b and the silver alloy layer 6b is relatively weak. Therefore, due to the difference in hardness between the gold alloy layer 6c, which is the first metal layer, and the silver alloy layer 6b, which is the second metal layer, the operation of the DC motor 1 causes fatigue, and in some cases,
The gold alloy layer 6c may peel off from the silver alloy layer 6b, and the peeled gold alloy layer 6c may enter the gap between the commutators 6 to cause a short circuit. there were.

【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。
In view of the above points, the present invention eliminates fatigue and peeling due to operation by increasing the bonding strength between the first metal layer and the second metal layer as the clad material of the commutator. The purpose of the present invention is to provide a highly reliable DC motor.

【0009】[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圧着加工することにより形
成されている、直流モータにおいて、該整流子が、母材
の表面に対して、第一の金属層及び第二の金属層を圧着
した後、加熱しながら溶接されることにより、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。
According to the present invention, the above object is to provide a rotor having a coil arranged around an axis of rotation, and a permanent magnet arranged along the periphery of the rotor. , A commutator attached to the rotary shaft and connected to the coil, and a brush that is fixedly arranged and pressed against the commutator, and supplies power to the coil from the outside via the brush and the commutator. And the commutator is formed by pressure-bonding the first metal layer and the second metal layer to the base material in the region of the surface where the brush should contact. In a DC motor, the commutator is pressure-bonded to the surface of the base material and then welded while being heated so that the first metal layer and the second metal layer are welded to each other. The boundary between the two metal layers is diffusion bonded, The motor is achieved.

【0010】[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。
According to the above structure, the first metal layer and the second metal layer, which are the clad material of the commutator, are heated and welded to each other.
It will be diffusion bonded. Thereby, the bonding strength between the first metal layer and the second metal layer can be increased. Therefore, the sliding by the brush during the operation of the DC motor does not cause fatigue or peeling, nor does it cause a short circuit, and the reliability can be improved. Become.

【0011】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a DC motor to which the present invention is applied. The DC motor 10 includes a case 11, a rotor 12 rotatably supported at the center of the case 11, and a case inside the case 11. It is composed of a permanent magnet 13 arranged around the periphery.

【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。
As shown in FIG. 2, the rotor 12 is a bearing 11 provided on left and right end surfaces of the case 11 in the drawing.
The rotating shaft 12a pivotally supported by a and 11b (see also FIG. 1 (A)), and a plurality of rotating shafts 12a provided in the central portion of the rotating shaft 12a at equal angular intervals (in the case of FIG. Individual) yokes 12b, 12c, 12d and the respective yokes 12b, 12
coil 14 wound around c and 12d, and the rotating shaft 12a
Coil 14 mounted around one end of the coil 14
And the same number of commutators 15 are included.

【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。
Each commutator 15 is electrically insulated from each other by providing a gap between the commutators 15 adjacent to each other, and the winding ends of two coils 14 adjacent to each other are connected to each other. There is. On the other hand, the case 11 is provided with two brushes 16 so as to come into contact with the commutator 15 from opposite directions, and the brushes 16 are provided on the end surface of the case 11. It is electrically connected to the external connection terminal 17. As a result, the coil 14 is energized by supplying power from the external connection terminal 17 to the adjacent commutator 15 via the brush 16.

【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。
Here, each commutator 15 has its rotary shaft 12
A cross section in the radial direction regarding a is configured as shown in FIG. That is, in FIG. 1B, the commutator 1
Reference numeral 5 denotes a gold alloy layer 1 which is a first metal layer as a clad material for the surface region of the base material 15a made of copper, for example.
5c and the silver alloy layer 15b which is the second metal layer are pressure-bonded and heat-welded, and the gold alloy layer 15c and the silver alloy layer 15b are pressure-bonded to each other and bonded to each other.

【0015】以上の構成は、図3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。
The above structure is similar to that of the conventional DC motor 1 shown in FIGS. 3 to 5, but the DC motor 10 according to the embodiment of the present invention is, for example, the commutator 15 described above.
However, with respect to the surface area of the base material 15a, the silver alloy layer 15b,
After the gold alloy layer 15c is pressure-bonded, the welding process is performed while heating at a temperature of about 650 ° C.

【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を位置決めして第二の上下の圧着ローラ22,2
2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。
That is, the above heating and welding process is performed as shown in FIG.
As shown in the process diagrams of (B) and (B), first, the gold alloy material 15c, which is the first metal layer, and the silver alloy material 15b, which is the second metal layer, which are wound in a tape shape, are attached to the upper and lower pressure-bonding rollers 20. , 2
0 and press-bonded, and this is further passed through the heating device 21 to perform the first-stage heating and welding treatment (see FIG. 3).
(See FIG. 3A), the metal layer 25 is formed, and then FIG.
As shown in FIG. 3, the metal layer 25 is positioned in the groove of the base material 22 made of copper, and the second upper and lower pressure-bonding rollers 22, 2 are arranged.
It is inserted between two and crimped, this is further passed through the inside of the heating device 23, and the second stage heating and welding treatment is performed while heating at a temperature of 650 ° C., and this second stage heating and welding treatment is performed. By repeating, finish to the specified thickness and hardness,
After that, the commutator 15 is cut and curved to have a size suitable for the commutator 15.

【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。
By this heat treatment, the gold alloy layer 15 is formed.
c dissolves and diffuses into the silver alloy layer 15b from the interface with the silver alloy layer 15b. Thereby, the gold alloy layer 15c
The bonding surface between the silver alloy layer 15b and the silver alloy layer 15b disappears, and so-called diffusion bonding is performed.

【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。
For example, from the gold alloy layer 15c to the silver alloy layer 15
The thickness up to b is 1 to 100 μm, the thickness of the base material 15a is 50 to 500 μm, and the gold content on the surface is
When the content is 10 to 100%, the content of gold gradually decreases from the surface to the inside, and the gold alloy layer moves to the silver alloy layer 15b, and the hardness from the surface is 80 to 150.
The Hv commutator 15 is obtained.

【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。
The DC motor 10 according to the embodiment of the present invention is configured as described above, and the gold alloy layer 15c which is the first metal layer as the clad material of the commutator 15 and the silver which is the second metal layer. The diffusion bonding between the alloy layer 15b and the alloy layer 15b improves the bonding strength. Therefore, even if the brush 16 slides on the surface of the commutator 15 by the operation of the DC motor 10, the sliding pressure of the brush 16 causes the bonding of the gold alloy layer 15c of the commutator 15 to the silver alloy layer 15b. There is no fatigue or peeling. The test result shows that the conventional motor is 1000
~ 2000 hours of continuous rotation, 3 out of 20 commutator peeling defects occurred, and 2000 to 3000 hours of continuous rotation, 17 of 5 similar defects occurred. In each of the motors, no defects occurred.

【0020】[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。
As described above, according to the present invention, by increasing the bonding strength between the first metal layer and the second metal layer as the clad material of the commutator, fatigue due to operation and It is possible to provide a highly reliable DC motor that is highly reliable and that eliminates peeling.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 shows an embodiment of a DC motor according to the present invention,
(A) is a schematic sectional view and (B) is a partially enlarged sectional view of a commutator in a rotor.

【図2】図1の直流モータにおける回転子の斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view of a rotor of the DC motor shown in FIG.

【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。
3 (A) and 3 (B) are process diagrams showing a manufacturing process of the commutator of FIG.

【図4】従来の直流モータの一例を示す概略断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of a conventional DC motor.

【図5】図4の直流モータにおける回転子の斜視図であ
る。
5 is a perspective view of a rotor in the DC motor of FIG.

【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。
6 is a partially enlarged sectional view of a commutator in the rotor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 10 DC Motor 11 Case 12 Rotor 13 Permanent Magnet 14 Coil 15 Commutator 15a Base Material 15b Silver Alloy Layer 15c Gold Alloy Layer 16 Brush 17 External Connection Terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、 該整流子が、母材の表面に対して、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。
1. A rotor having a coil arranged around a rotary shaft, a permanent magnet arranged along the circumference of the rotor, and a rectifier attached to the rotary shaft and connected to the coil. A brush and a brush that is fixedly arranged and pressed against the commutator. Power is supplied to the coil from the outside through the brush and the commutator, and the commutator has a brush on the surface thereof. A direct current motor having a first metal layer and a second metal layer with respect to a base material in a region where the first metal layer and the base material are in contact with each other, A DC motor, wherein the boundary between the second metal layer and the second metal layer is diffusion bonded.
JP05207155A 1993-07-29 1993-07-29 DC motor Expired - Lifetime JP3097408B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1124288A1 (en) * 2000-02-11 2001-08-16 Litton Systems, Inc. Noble metal clad brush wire and slip ring assembly

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