JPH0778664A - セラミックス整流子の製造方法 - Google Patents
セラミックス整流子の製造方法Info
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- JPH0778664A JPH0778664A JP22596993A JP22596993A JPH0778664A JP H0778664 A JPH0778664 A JP H0778664A JP 22596993 A JP22596993 A JP 22596993A JP 22596993 A JP22596993 A JP 22596993A JP H0778664 A JPH0778664 A JP H0778664A
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- JP
- Japan
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- ceramic
- conductive
- groove
- ceramics
- peripheral surface
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、円環または分割した導電セラミッ
クスの外周面に溝を設けて、導電部接合時の活性金属入
り銀ろうとセラミックスとの熱膨張率の差による応力を
前記導電セラミックスに施した溝の底部と絶縁セラミッ
クス外周面との間の導電部の薄肉部に集中させることに
より、セグメント部にクラックが皆無である良好なセラ
ミックス整流子を提供することができる。 【構成】 円環または分割した導電セラミックス11の
外周面に溝6を設けることにより、導電部接合時の活性
金属入り銀ろうと導電セラミックス11との熱膨張率の
差による応力を前記導電セラミックス11に施した溝底
部9と絶縁セラミックス2外周面との間の薄肉部10に
集中させるようにした。
クスの外周面に溝を設けて、導電部接合時の活性金属入
り銀ろうとセラミックスとの熱膨張率の差による応力を
前記導電セラミックスに施した溝の底部と絶縁セラミッ
クス外周面との間の導電部の薄肉部に集中させることに
より、セグメント部にクラックが皆無である良好なセラ
ミックス整流子を提供することができる。 【構成】 円環または分割した導電セラミックス11の
外周面に溝6を設けることにより、導電部接合時の活性
金属入り銀ろうと導電セラミックス11との熱膨張率の
差による応力を前記導電セラミックス11に施した溝底
部9と絶縁セラミックス2外周面との間の薄肉部10に
集中させるようにした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は絶縁セラミックスと導電
セラミックスにより構成されるセラミックス整流子の製
造方法に関するものである。
セラミックスにより構成されるセラミックス整流子の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に電動工具等に用いられている電動
機の整流子は、銅または銅合金のセグメント部からなる
導電体と雲母等からなる絶縁体を交互に組み合わせて樹
脂等でモールドをして成形していた。そして近年、各社
から長寿命の整流子として導電材に導電セラミックスを
使用したセラミックス整流子が種々提案されている。
機の整流子は、銅または銅合金のセグメント部からなる
導電体と雲母等からなる絶縁体を交互に組み合わせて樹
脂等でモールドをして成形していた。そして近年、各社
から長寿命の整流子として導電材に導電セラミックスを
使用したセラミックス整流子が種々提案されている。
【0003】従来のセラミックス整流子の一例を図8、
図9を用いて説明する。1はTiN等からなる導電セラ
ミックスであり、該導電セラミックス1を予め2〜4個
に分割し、中心部のアルミナ等からなる円筒体の絶縁セ
ラミックス2の外周面に周方向のクリアランスが一定に
なるように等間隔に接合し、その後に必要な数だけ溝入
れを施し導電セラミックス1を1個ずつ切り離して、必
要個数のセグメント部3を形成していた。
図9を用いて説明する。1はTiN等からなる導電セラ
ミックスであり、該導電セラミックス1を予め2〜4個
に分割し、中心部のアルミナ等からなる円筒体の絶縁セ
ラミックス2の外周面に周方向のクリアランスが一定に
なるように等間隔に接合し、その後に必要な数だけ溝入
れを施し導電セラミックス1を1個ずつ切り離して、必
要個数のセグメント部3を形成していた。
【0004】このようなセラミックス整流子の製造方法
は、円環状または2〜4個に分割した導電セラミックス
1と円環状の絶縁セラミックス2とを活性金属入り銀ろ
う等で曲面を介して直接接合するため、接合界面で活性
金属入り銀ろうとセラミックスとの熱膨張率の差による
応力が発生し導電セラミックスにアトランダムにクラッ
クを生じる。該クラックの発生を防ぐために導電セラミ
ックス1と絶縁セラミックス2との間に応力緩衝材とし
て銅箔等や、両者の熱膨張率の差を小さくさせるために
タングステンやコバール等を中間材として挿入する方法
が周知の技術としてある。しかしこれらの方法でクラッ
ク発生を少なくすることはできるが、クラック発生を皆
無にすることは困難であった。
は、円環状または2〜4個に分割した導電セラミックス
1と円環状の絶縁セラミックス2とを活性金属入り銀ろ
う等で曲面を介して直接接合するため、接合界面で活性
金属入り銀ろうとセラミックスとの熱膨張率の差による
応力が発生し導電セラミックスにアトランダムにクラッ
クを生じる。該クラックの発生を防ぐために導電セラミ
ックス1と絶縁セラミックス2との間に応力緩衝材とし
て銅箔等や、両者の熱膨張率の差を小さくさせるために
タングステンやコバール等を中間材として挿入する方法
が周知の技術としてある。しかしこれらの方法でクラッ
ク発生を少なくすることはできるが、クラック発生を皆
無にすることは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような方法で製
造された従来のセラミックス整流子は、円筒体の絶縁セ
ラミックス2にそれよりも径の大きい導電セラミックス
1を活性金属入り銀ろうにより接合するので、接合界面
で活性金属入り銀ろうとセラミックスとの熱膨張率の差
による応力が発生し、内部からの引張応力により導電セ
ラミックス1に数本のアトランダム的なクラックが生じ
る。クラックが生じた整流子を高速で回転させた場合、
クラックに遠心力が集中しセグメント部3がはがされて
飛散したり、局部的に導通不良を起こすという問題があ
った。本発明の目的は、上記問題点を解決し、セグメン
ト部にクラックのない良好なセラミックス整流子を提供
することである。
造された従来のセラミックス整流子は、円筒体の絶縁セ
ラミックス2にそれよりも径の大きい導電セラミックス
1を活性金属入り銀ろうにより接合するので、接合界面
で活性金属入り銀ろうとセラミックスとの熱膨張率の差
による応力が発生し、内部からの引張応力により導電セ
ラミックス1に数本のアトランダム的なクラックが生じ
る。クラックが生じた整流子を高速で回転させた場合、
クラックに遠心力が集中しセグメント部3がはがされて
飛散したり、局部的に導通不良を起こすという問題があ
った。本発明の目的は、上記問題点を解決し、セグメン
ト部にクラックのない良好なセラミックス整流子を提供
することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、予め導電セラミックスの外周面に必要
なセグメントの数分溝を設け、該複数個の溝を有する導
電セラミックスを絶縁セラミックスに接合する。その
際、活性金属入り銀ろうと導電セラミックスとの熱膨張
率の差により発生する応力を、前記導電セラミックスに
施した溝の底部と絶縁セラミックス外周面の接合部との
間の薄肉部に集中させてクラックを発生させる。そして
仕上げ加工時にクラックの入った導電セラミックスの薄
肉部を絶縁セラミックスまで切削する。
め、本発明では、予め導電セラミックスの外周面に必要
なセグメントの数分溝を設け、該複数個の溝を有する導
電セラミックスを絶縁セラミックスに接合する。その
際、活性金属入り銀ろうと導電セラミックスとの熱膨張
率の差により発生する応力を、前記導電セラミックスに
施した溝の底部と絶縁セラミックス外周面の接合部との
間の薄肉部に集中させてクラックを発生させる。そして
仕上げ加工時にクラックの入った導電セラミックスの薄
肉部を絶縁セラミックスまで切削する。
【0007】
【作用】本発明では、予め導電セラミックスの外周面に
導電セラミックスの厚さの1/2以上の深さの必要なセ
グメント数分の溝を設けることにより、導電セラミック
ス接合時の活性金属入り銀ろうとセラミックスとの熱膨
張率の差による応力を、前記導電セラミックスに施した
溝底部と絶縁セラミックス外周面との間の導電セラミッ
クスの薄肉部に集中させ、そこにクラック発生させるこ
とができるので、仕上げ加工時にクラックの入った薄肉
部を絶縁セラミックス部まで切削してクラックを削り取
るため、クラックが皆無である良好な、しかも高信頼性
のセラミックス整流子を得ることができる。
導電セラミックスの厚さの1/2以上の深さの必要なセ
グメント数分の溝を設けることにより、導電セラミック
ス接合時の活性金属入り銀ろうとセラミックスとの熱膨
張率の差による応力を、前記導電セラミックスに施した
溝底部と絶縁セラミックス外周面との間の導電セラミッ
クスの薄肉部に集中させ、そこにクラック発生させるこ
とができるので、仕上げ加工時にクラックの入った薄肉
部を絶縁セラミックス部まで切削してクラックを削り取
るため、クラックが皆無である良好な、しかも高信頼性
のセラミックス整流子を得ることができる。
【0008】
【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図1、図2に示すような絶縁セラミックス2をニアネッ
トシェイプ法や機械加工等により製作する。次にTi
N,TiC,ZrB2,TiB2系からなる導電セラミッ
クスを円環状にニアネットシェイプ法や機械加工等によ
り製作し、その外周面に応力を緩和するため必要なセグ
メント数に分割できる数の溝6を設け、溝6を施した導
電セラミックス11とする。
図1、図2に示すような絶縁セラミックス2をニアネッ
トシェイプ法や機械加工等により製作する。次にTi
N,TiC,ZrB2,TiB2系からなる導電セラミッ
クスを円環状にニアネットシェイプ法や機械加工等によ
り製作し、その外周面に応力を緩和するため必要なセグ
メント数に分割できる数の溝6を設け、溝6を施した導
電セラミックス11とする。
【0009】ここで溝6の深さの最適値を説明する。図
3、図4に溝6の深さが導電セラミックス11の厚さの
1/2未満の場合の部分断面図及び、セラミックス整流
子の部分断面図を示す。5は導電セラミックスの厚さを
二等分する線である。溝6の深さが導電セラミックス1
1の厚さの1/2未満の場合、導電セラミックス11と
絶縁セラミックス2の接合時に溝底部9と接合部10の
間に応力を集中させることができず、クラック4が溝底
部9と接合部10の間に限らず隣接したセグメント部3
にも発生してしまう。このようなクラック4が発生した
場合、溝6(溝幅t1)を利用してセグメント部3に分
離するため、ダイヤモンドカッターで切削線7,8に沿
って最初の溝幅t1より大きい幅t2で機械加工して絶縁
セラミックス2まで除去するだけではクラック4を完全
に取り除くことができない。
3、図4に溝6の深さが導電セラミックス11の厚さの
1/2未満の場合の部分断面図及び、セラミックス整流
子の部分断面図を示す。5は導電セラミックスの厚さを
二等分する線である。溝6の深さが導電セラミックス1
1の厚さの1/2未満の場合、導電セラミックス11と
絶縁セラミックス2の接合時に溝底部9と接合部10の
間に応力を集中させることができず、クラック4が溝底
部9と接合部10の間に限らず隣接したセグメント部3
にも発生してしまう。このようなクラック4が発生した
場合、溝6(溝幅t1)を利用してセグメント部3に分
離するため、ダイヤモンドカッターで切削線7,8に沿
って最初の溝幅t1より大きい幅t2で機械加工して絶縁
セラミックス2まで除去するだけではクラック4を完全
に取り除くことができない。
【0010】次に図5に導電セラミックス11の溝6の
深さが1/2の場合の部分接合断面図を示す。溝6が1
/2未満の時よりも導電セラミックス11と絶縁セラミ
ックス2の接合時に溝底部9と接合部10の間に応力を
集中させることができ、クラック4を溝底部9と接合部
10の間に発生させることができる。そして図2で説明
したようなセグメント部3に分割する時に、クラック4
が発生しても溝6に沿って機械加工することによりクラ
ック4を除去できる。
深さが1/2の場合の部分接合断面図を示す。溝6が1
/2未満の時よりも導電セラミックス11と絶縁セラミ
ックス2の接合時に溝底部9と接合部10の間に応力を
集中させることができ、クラック4を溝底部9と接合部
10の間に発生させることができる。そして図2で説明
したようなセグメント部3に分割する時に、クラック4
が発生しても溝6に沿って機械加工することによりクラ
ック4を除去できる。
【0011】更に、図6、図7に導電セラミックス11
の溝6の深さが1/2より大きい場合の部分断面図及び
セラミックス整流子の部分断面図を示す。導電セラミッ
クス11と絶縁セラミックス2の接合時において、溝6
の深さが1/2の時と同様に接合部10のろう材と溝6
を施した導電セラミックス11との熱膨張率の差による
応力を、溝底部9と絶縁セラミックス2の外周面との間
の薄肉導電部に集中させ、クラック4を発生させる。該
クラック4は薄肉部のみに発生し、隣接するセグメント
部3まで延びることはないので、発生したクラック4は
切削線7,8に沿って最初の溝幅t1より大きい加工幅
t2で機械加工すれば容易に除去できる。
の溝6の深さが1/2より大きい場合の部分断面図及び
セラミックス整流子の部分断面図を示す。導電セラミッ
クス11と絶縁セラミックス2の接合時において、溝6
の深さが1/2の時と同様に接合部10のろう材と溝6
を施した導電セラミックス11との熱膨張率の差による
応力を、溝底部9と絶縁セラミックス2の外周面との間
の薄肉導電部に集中させ、クラック4を発生させる。該
クラック4は薄肉部のみに発生し、隣接するセグメント
部3まで延びることはないので、発生したクラック4は
切削線7,8に沿って最初の溝幅t1より大きい加工幅
t2で機械加工すれば容易に除去できる。
【0012】導電セラミックス11と絶縁セラミックス
2の接合方法は、導電セラミックス11の内周面の曲面
接合所定位置にTi,Mo等の活性金属を添加した銀ろ
うを塗布するか、または活性金属入りのろう材箔を用い
て絶縁セラミックス2の外周面の曲面接合所定位置に治
具により固定し所定の接合条件で接合する。またパラジ
ウム等が添加された銀ろうを用いてメタライズして接合
させても良い。更に導電セラミックス11と絶縁セラミ
ックス2との間に応力緩衝材として、銅箔等や両者の熱
膨張率を等しくさせるためにタングステンやコバール等
を中間材として挿入させればなお好ましい。Mo,W等
の高温強度が強い材質で円環または2〜4個に分割した
TiN,TiC,ZrB2,TiB2系等からなる導電セ
ラミックス1を固定できるベルト状の治具で加圧し固定
する。また、黒鉛製の整流子外径寸法の二つ割スリーブ
等で上方から加圧し固定するのも良い。
2の接合方法は、導電セラミックス11の内周面の曲面
接合所定位置にTi,Mo等の活性金属を添加した銀ろ
うを塗布するか、または活性金属入りのろう材箔を用い
て絶縁セラミックス2の外周面の曲面接合所定位置に治
具により固定し所定の接合条件で接合する。またパラジ
ウム等が添加された銀ろうを用いてメタライズして接合
させても良い。更に導電セラミックス11と絶縁セラミ
ックス2との間に応力緩衝材として、銅箔等や両者の熱
膨張率を等しくさせるためにタングステンやコバール等
を中間材として挿入させればなお好ましい。Mo,W等
の高温強度が強い材質で円環または2〜4個に分割した
TiN,TiC,ZrB2,TiB2系等からなる導電セ
ラミックス1を固定できるベルト状の治具で加圧し固定
する。また、黒鉛製の整流子外径寸法の二つ割スリーブ
等で上方から加圧し固定するのも良い。
【0013】図6、図7に示すように、本発明による製
造方法で接合した導電セラミックス11と絶縁セラミッ
クス2との接合において、溝6を施した導電セラミック
スを用いることにより、クラック4を所定の場所へ発生
させ、その後に加工して除去できる。
造方法で接合した導電セラミックス11と絶縁セラミッ
クス2との接合において、溝6を施した導電セラミック
スを用いることにより、クラック4を所定の場所へ発生
させ、その後に加工して除去できる。
【0014】前記接合に使用する銀ろうに添加する活性
金属の量はTiの場合、0.5〜10wt%が適してお
り、0.5wt%未満であるとセラミックスとの濡れ性
が悪く、10wt%を超えた場合は、活性金属の影響に
より銀ろう自体の比抵抗が大きくなるので上記範囲が好
ましい。この場合の接合する温度はろう材の溶融温度よ
り高くする必要があり、好ましくは溶融温度より50℃
高めが良い。
金属の量はTiの場合、0.5〜10wt%が適してお
り、0.5wt%未満であるとセラミックスとの濡れ性
が悪く、10wt%を超えた場合は、活性金属の影響に
より銀ろう自体の比抵抗が大きくなるので上記範囲が好
ましい。この場合の接合する温度はろう材の溶融温度よ
り高くする必要があり、好ましくは溶融温度より50℃
高めが良い。
【0015】一例として中心絶縁セラミックス2に96
wt%アルミナ,外周の導電セラミックス11に100
wt%TiNを用いた場合で示すと、予め機械加工によ
り導電セラミックス11の(外径24mm,内径19m
m,長さ14mm)を製作し、外周面に刃厚0.5mm
のダイヤモンドカッターで溝6の深さが導電セラミック
ス11の厚さの1/2以上の夫々1.25mm,1.7
5mm,2mmで幅0.6mmの溝6を16本施し、そ
れを4等分に分割した接合片を夫々用意した。そして9
6wt%アルミナ円筒体絶縁セラミックス2(外径1
8.8mm,内径11mm,長さ14mm)の外周の所
定位置に溝を施した導電セラミックス接合片を固着し、
黒鉛製二つ割スリーブで外周から加圧しながら2wt%
Ti入り銀ろう箔(厚さ60μm)を使って830℃×
5分,真空度5×10~5torr以下の条件で接合し
た。接合後、溝底部9を観察したところクラック4が集
中しているのが認められた。その後、溝底部9を更に絶
縁セラミックス2表面まで切削し16本のセグメント部
3に分割したことにより、接合所定位置にセグメント部
3にはクラックがなくが強固に接合されていることを確
認した。
wt%アルミナ,外周の導電セラミックス11に100
wt%TiNを用いた場合で示すと、予め機械加工によ
り導電セラミックス11の(外径24mm,内径19m
m,長さ14mm)を製作し、外周面に刃厚0.5mm
のダイヤモンドカッターで溝6の深さが導電セラミック
ス11の厚さの1/2以上の夫々1.25mm,1.7
5mm,2mmで幅0.6mmの溝6を16本施し、そ
れを4等分に分割した接合片を夫々用意した。そして9
6wt%アルミナ円筒体絶縁セラミックス2(外径1
8.8mm,内径11mm,長さ14mm)の外周の所
定位置に溝を施した導電セラミックス接合片を固着し、
黒鉛製二つ割スリーブで外周から加圧しながら2wt%
Ti入り銀ろう箔(厚さ60μm)を使って830℃×
5分,真空度5×10~5torr以下の条件で接合し
た。接合後、溝底部9を観察したところクラック4が集
中しているのが認められた。その後、溝底部9を更に絶
縁セラミックス2表面まで切削し16本のセグメント部
3に分割したことにより、接合所定位置にセグメント部
3にはクラックがなくが強固に接合されていることを確
認した。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、予め導電セラミックス
の外周面に導電セラミックスの厚さの1/2以上の溝を
設けて、導電セラミックス接合時の活性金属入り銀ろう
と導電セラミックスとの熱膨張率の差による応力を導電
セラミックスに施した溝底部と絶縁セラミックス外周面
との間の導電セラミックスの薄肉部に集中させ、そこに
クラック発生させ、そして仕上げ加工時にクラックの生
じた薄肉部を絶縁セラミックス部まで切削することによ
りクラックが皆無である良好なセラミックス整流子を提
供することができる。
の外周面に導電セラミックスの厚さの1/2以上の溝を
設けて、導電セラミックス接合時の活性金属入り銀ろう
と導電セラミックスとの熱膨張率の差による応力を導電
セラミックスに施した溝底部と絶縁セラミックス外周面
との間の導電セラミックスの薄肉部に集中させ、そこに
クラック発生させ、そして仕上げ加工時にクラックの生
じた薄肉部を絶縁セラミックス部まで切削することによ
りクラックが皆無である良好なセラミックス整流子を提
供することができる。
【図1】 本発明の一実施例を示す方法で接合された接
合断面図。
合断面図。
【図2】 図1のセラミックス整流子の断面図。
【図3】 導電セラミックス外表面の溝の深さが1/2
未満の場合の部分断面図。
未満の場合の部分断面図。
【図4】 図3のセラミックス整流子の部分断面図。
【図5】 導電セラミックス外表面の溝の深さが1/2
の場合の部分断面図。
の場合の部分断面図。
【図6】 導電セラミックス外表面の溝の深さが1/2
より大きい場合の部分断面図。
より大きい場合の部分断面図。
【図7】 図6のセラミックス整流子の部分断面図。
【図8】 従来の方法で接合されたセラミックス整流子
の一例を示す断面図。
の一例を示す断面図。
【図9】 図8のセラミックス整流子の断面図。
1は導電セラミックス、2は絶縁セラミックス、3はセ
グメント部、4はクラック、5は導電セラミックスの厚
さを二等分する線、6は溝、7、8は切削線、9は溝底
部、10は接合部、11は溝6を施した導電セラミック
スである。
グメント部、4はクラック、5は導電セラミックスの厚
さを二等分する線、6は溝、7、8は切削線、9は溝底
部、10は接合部、11は溝6を施した導電セラミック
スである。
Claims (1)
- 【請求項1】 絶縁セラミックスの外周に導電セラミッ
クスを接合した後、導電セラミックスを周方向に沿って
所定ピッチごとに溝を形成して導電セラミックスを所定
数のセグメントに分離形成するようにしたセラミックス
整流子において、前記接合する前の導電セラミックスに
所定数のセグメントに分離するための溝を設けると共
に、該溝の深さを導電セラミックスの厚さの1/2以上
とし、接合後該溝に沿って導電セラミックスを切削加工
してセグメントを形成するようにしたことを特徴とする
セラミックス整流子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22596993A JPH0778664A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | セラミックス整流子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22596993A JPH0778664A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | セラミックス整流子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0778664A true JPH0778664A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=16837725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22596993A Withdrawn JPH0778664A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | セラミックス整流子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0778664A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014010373A1 (ja) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | 日産自動車株式会社 | 電気接点構造及び電動機 |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP22596993A patent/JPH0778664A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014010373A1 (ja) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | 日産自動車株式会社 | 電気接点構造及び電動機 |
JP5862776B2 (ja) * | 2012-07-12 | 2016-02-16 | 日産自動車株式会社 | 電気接点構造及び電動機 |
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