JPS6355302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上利用分野 本発明は、高速回転電動機用整流子片の製造方
法に係り、特に掃除機用電動機等に使用するのに
好適な電動機用整流子片の製造方法に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 現在、樹脂材料の改良により機械的強度が高く
かつ接着性の良好な材料が製造され安価に入手可
能となつたため、電動機の整流子は比較的大きな
径のものまで樹脂成形により構成されている。ま
た、電動機は電気機械の小型軽量化指向に対処す
るため益々高速回転化がなされている。ところ
が、整流子が回転すると整流子片に遠心力Ｆ＝
4π²N₂MRが加わる。ここでＮは毎秒の回転数で
ありＭは整流子片の質量でありＲは軸心から整流
子片の重心までの距離である。前記遠心力Ｆによ
り、成形された樹脂内部に半径方向の応力が発生
する。前記回転Ｎの増加と共に前記内部応力も増
加するため、前記樹脂は変形し、整流子片の位置
が不均等に浮上り、整流子の形状が変形し、ブラ
シと整流子片の接触が不良となり整流作用が悪化
する欠点がある。また、更に回転数Ｎが増加し、
内部応力が樹脂の許容応力を越えると樹脂が破損
もしくは破壊する場合もある。

前記遠心力Ｆによる樹脂の破損もしくは破壊を
防ぐために、遠心力Ｆを低減する取組みとして、
整流子片を銅又は銅合金、もしくは鉄又は鉄合金
等の比重の大きな単一材料で構成していたもの
を、良導電性材料、例えば銅や鉄等と比重の小さ
な金属、例えば比重2.7のアルミニウム合金とを
結合させた二種金属結合整流子片を構成し、整流
子片の質量Ｍを軽量にすることによつて遠心力Ｆ
＝4π²N²MRを低減させるようになつてきている。

従来、電動機用整流子の二種金属結合整流子片
の製造方法としては、次のような方法等が採用さ
れている。

(1) 比重の小なる金属、例えばアルミニウム合金
からなる整流子片基部材と、比重の大なる金
属、例えば銅合金からなる良導電性材料とを粉
末治金法により結合させて製造する方法。

(2) 外周部が比重の大なる金属、例えば銅合金か
らなる良導電性材料であり、内周部が比重の小
なる金属、例えばアルミニウム合金からなる整
流子片基部材の円柱クラツド材を使用して、ダ
イスに前記円柱クラツド材を配置し、ポンチで
押抜き、環状整流子片群を製造する方法。

(3) 比重の小なる金属、例えばアルミニウム合金
からなる整流子片基部材を互いに間隙をあけ放
射状に配設し、樹脂を充填してモールドした
後、前記整流子片基部材の外周に比重の大なる
金属、例えば銅合金からなる良導電性材料の円
筒状部材を爆着法又はろう付法等で結合し、外
周面からスリツト加工により個々の絶縁を施し
整流子片を製造する方法。

ところが、上記(1)の方法により製造される二種
金属結合整流子は、圧延もしくは引抜きにより所
定断面形状の条にした二種の異なる材料の金属条
を上記(2)又は(3)の方法により結合させて作つた二
種金属結合整流子と比較して、密度、固有抵抗、
比熱、熱伝導率、縦弾性係数等の物理的特性およ
び引張り強さ、曲げ強さ、圧縮強さ等の機械的特
性が低いという欠点がある。

上記(2)の方法は円柱状クラツド材を製造するこ
と、並びに環状に整流子片群を打抜く加工とに困
難さがあるという欠点がある。

上記(3)の方法は整流子片基部材の外周に良導電
性円筒状部材を結合する時、前記整流子片基部材
と共に樹脂にも力および熱が加わるため樹脂の破
損もしくは破壊につながる場合があり、樹脂の機
械的かつ熱的強度を考慮しつつ結合させるため強
い結合力を得ることが困難であるという欠点があ
る。

発明の目的 本発明は上記従来法の欠点に鑑み、物理的、機
械的特性が高く、良導電性材料としての銅と整流
子片基部材としてのアルミニウムとの合金層の結
合力が強く、軽量な整流子片を量産性に優れた工
程により製造する方法を提供するものである。

発明の構成 本発明は、銅又は銅合金、アルミニウム又はア
ルミニウム合金をそれぞれ別々に引抜き法により
所定断面形状の条に形成する工程と、前記工程よ
り得られる銅又は銅合金条、もしくはアルミニウ
ム又はアルミニウム合金条の接合面側にアルミニ
ウム・亜鉛系合金をメツキ法または、加熱炉等で
融点まで加熱し、前記両条に押し当てて塗りつけ
ることにより皮膜形成させる工程と、前記工程よ
り得られる両条を、アルミニウム・亜鉛系合金皮
膜層を境として、ロールクラツド法により銅・ア
ルミニウムクラツド材を形成する工程と、前記工
程より得られる銅・アルミニウムクラツド材をプ
レス加工により打抜き、二種金属結合整流子片を
形成する工程とからなり、銅とアルミニウムは融
点が1356Kと933Kと違いすぎ、接合面を溶かし
合わせないかぎり結合しにくいが、銅とアルミニ
ウムとの間にアルミニウム・亜鉛系合金の皮膜層
を形成することにより、銅と亜鉛及びアルミニウ
ムと亜鉛の各合金がロールクラツド法により接合
面に形成されるため、銅とアルミニウムとがアル
ミニウム・亜鉛系合金を介して結合する。そのた
め銅とアルミニウムの二種金属の結合力が強く、
プレス加工により銅とアルミニウムが離れること
なしに打抜くことが可能となり、銅とアルミニウ
ムとを溶かし合せて結合することなしに、銅・ア
ルミニウムクラツド材を構成できるので量産性に
優れる。尚、アルミニウム・亜鉛系合金のアルミ
ニウムは接合境界部の強度向上の作用をする。

なお、上記アルミニウム・亜鉛系合金は、アル
ミニウムが50〜55％、残りが亜鉛からなり、通常
これに微量の不純物が含まれている。

実施例の説明 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明
する。

第１図は整流子とブラシの構成を示した斜視図
であり、第１図において、１は整流子である。２
は本発明により製造された二種金属結合整流子片
であり各整流子片２はフエノール樹脂３により絶
縁固定されている。４はボスであり軸５に圧入さ
れている。６はモーターフレーム等で固定された
ブラシであり整流子１と機械的かつ電気的に接触
している。

第２図は前記本発明により製造された二種金属
結合整流子片２の構成を表わしたものである。第
２図において、７は前記ブラシ６との摺動部であ
り銅で構成されている。８はフツク部である。９
はアルミニウムで構成された整流子片脚部であり
前記フエノール樹脂３に埋込まれる。１０は前記
ブラシ摺動部７と前記整流子片脚部９との接合面
である。

本発明製造方法の第１工程は、アルミニウム素
材と銅素材をそれぞれ別々に、所定断面形状を有
するダイスを通過させることにより第３図のアル
ミニウム条１１と第４図の銅条１２を形成する。
第２工程は、前記アルミニウム条もしくは銅条の
接合面に両条が結合しやすくかつ強固に結合する
ように、アルミニウム・亜鉛系合金をメツキ法又
は１３の棒状のアルミニウム・亜鉛系合金を加熱
し、前記アルミニウム条もしくは銅条に押し当て
て塗りつけることにより、アルミニウム条もしく
は銅条表面にアルミニウム・亜鉛系合金の皮膜層
を付着させる。第３工程は、前記第２工程より得
られるアルミニウム・亜鉛系合金皮膜層を持つた
銅条もしくはアルミニウム条と、皮膜層を持たな
いアルミニウム条もしくは銅条を皮膜層を境とし
て、第６図のローラー１４を用いてロールクラツ
ド法により銅・アルミニウムクラツド材を形成す
る。１６は前記銅・アルミニウムクラツド材の断
面図である。第４工程は、前記第３工程より得ら
れる銅・アルミニウムクラツド材１５をトランス
フアプレス加工により、前記第２図に示すように
アルミニウム部を９の整流子片脚部の形状に打抜
き、第７図の１７の如き形状に形成する。

上記４工程により形成された前記整流子片１７
を互いに間隙を開け放射状に配設し、前記フエノ
ール樹脂３を充填してモールド成形により前記整
流子１を得る。なお、前記実施例において整流子
片を樹脂モールド成形により結合させて整流子を
得ているが、鉄クランプ方式等他の結合方法を用
いてもよい。

発明の効果 以上のように本発明の整流子片の製造方法によ
れば、整流子片はアルミニウム・亜鉛系合金皮膜
を境として銅・アルミニウムクラツド材を形成し
たため銅条とアルミニウム条が容易に合金層を形
成しやすく結合力が強い。従つてトランスフアプ
レン加工により整流子片脚部を前記ブラシ摺動部
との接合面において剥離することなしに打抜くこ
とが可能である。また、整流子が高速回転時にお
ける前記ブラシと前記摺動部との摩擦による剪断
力にも十分耐えることが可能である。

更に、引抜き法、ロールクラツド法、トランス
フアプレス法は簡単な加工法であり量産性に優ぐ
れている製造方法である。

また、整流子片基部材に比重2.7のアルミニウ
ムを使用したため、例えば比重8.9の銅で単一金
属材料で構成される整流子片と比較するならば、
整流子片の質量は約50％となり高速回転耐久性
は、樹脂モールドの機械的強度が同じであれば、
約２倍に向上する。更に、高価な銅材の単一金属
材料で整流子片を構成するよりも材料費は安価と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により形成された整
流子片を備えた整流子とブラシの構成を示した斜
視図、第２図は本発明の製造方法により形成され
た整流子片の正面図、第３図は所定断面形状に引
抜かれたアルミニウム条の斜視図、第４図は所定
断面形状に引抜かれた銅条の斜視図、第５図は棒
状アルミニウム・亜鉛系合金を加熱して皮膜形成
した銅条の斜視図、第６図ａ，ｂは各々はロール
クラツド法により製造された銅・アルミニウムク
ラツド材の正面図および断面図、第７図はトラン
スフアプレス加工により製造された銅・アルミニ
ウムクラツド材の正面図である。 １……整流子、２……整流子片、３……フエノ
ール樹脂、４……ボス、５……軸、６……ブラ
シ、７……摺動部、８……フツク部、９……脚
部、１０……接合面、１１……アルミニウム条、
１２……銅条、１３……棒状アルミニウム・亜鉛
系合金、１４……ロール、１５……銅・アルミニ
ウムクラツド材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅又は銅合金とアルミニウム又はアルミニウ
   ム合金を、それぞれ別々に引抜き法により所定断
   面形状の条に形成する第１工程と、前記第１工程
   より得られる銅又は銅合金条もしくはアルミニウ
   ム又アルミニウム合金条の接合面側にアルミニウ
   ム・亜鉛系合金を皮膜形成させる第２工程と、前
   記第２工程より得られる両条を、アルミニウム・
   亜鉛系合金の皮膜層を境として、ロールクラツド
   法により銅・アルミニウムクラツド材を形成する
   第３工程と、前記第３工程より得られる銅・アル
   ミニウムクラツド材をプレス加工で打抜き、整流
   子片を形成する第４工程とからなる電動機用整流
   子片の製造方法。 ２ 銅又は銅合金条、もしくはアルミニウム又は
   アルミニウム合金条にアルミニウム・亜鉛系合金
   をメツキ法により皮膜形成することからなる特許
   請求の範囲第１項記載の電動機用整流子片の製造
   方法。 ３ 銅又は銅合金条、もしくはアルミニウム又は
   アルミニウム合金条に棒状のアルミニウム・亜鉛
   系合金を融点まで加熱し、前記銅又は銅合金条、
   もしくはアルミニウム又はアルミニウム合金条に
   塗りつけることにより皮膜形成することからなる
   特許請求の範囲第１項記載の電動機用整流子片の
   製造方法。