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JP6473890B2 - Commutator and commutator motor provided with the commutator - Google Patents
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JP6473890B2 - Commutator and commutator motor provided with the commutator - Google Patents

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Description

本発明は、家庭用掃除機や自動車用機器などに使用される整流子電動機およびその整流子電動機が備える整流子に関するものである。 The present invention relates to a commutator commutator motor and its commutator motor comprises used such as domestic vacuum cleaners and automotive equipment.

近年、家庭用掃除機や自動車用機器に使用される電動機において、特に小型・安価で耐久性が高い整流子電動機に対する需要が増大している。 In recent years, in a household vacuum cleaner and an electric motor that is used in automotive equipment, in particular, demand for high durability in a compact, low-cost commutator motor is increased.

整流子電動機は、整流子片と摺動ブラシを接触させることで整流子電動機の外部に位置する電源から、この摺動ブラシを介して回転する整流子へ電流を流すようになっている。なお、摺動ブラシと整流子片との電気的接続が接触により行われているため、その接触部分では火花が発生し、高温になり易い。 Commutator motor, in Rukoto contacting the commutator segments and the sliding brush from a power source located outside of the commutator motor, for channeling commutator to current that rotates through the sliding brush Yes. In addition , since the electrical connection between the sliding brush and the commutator piece is performed by contact, a spark is generated at the contact portion, and the temperature tends to be high.

また、整流子片と整流子片をモールド保持する絶縁性樹脂の熱膨張係数がそれぞれ異なる。よって摺動ブラシと整流子片との接触により生じる熱の影響を受けて、それぞれの境界面には、熱歪が集中し易い。さらに整流子が取り付けられる回転子が高速回転するため、整流子片には、遠心力が作用する。 Also, the commutator segments, the thermal expansion coefficient between the insulating resin to mold holding the commutator segments are different. Therefore, by the heat effect of caused by the contact between the sliding brush and the commutator segments, each boundary surface, thermal strain tends to concentrate. Furthermore , since the rotor to which the commutator is attached rotates at high speed , centrifugal force acts on the commutator piece.

したがって、熱歪集中した境界面剥がれて外側に膨らむことがある。場合によっては整流子片が部分的に膨らみ、整流子片の外周面に凹凸が生じることとなる。この凹凸の生成により、整流子片と摺動ブラシとの間で生じる火花が大きくなり、ついにはリングファイヤが生じる。この結果、摺動ブラシの異常摩耗や絶縁性樹脂の破損による整流子片の飛び散りが起こるため、電動機が停止してしまうという問題点があった。 Thus, the boundary surface of thermal strain is concentrated there is 膨Ra Mukoto outward peeling. In some cases , the commutator piece partially swells, and irregularities occur on the outer peripheral surface of the commutator piece. Due to the generation of the unevenness, a spark generated between the commutator piece and the sliding brush becomes large, and finally ring fire is generated. As a result, abnormal wear and the sliding brush, because scattering and the like to put the commutator segments due to the damage of the insulating resin, the electric motor has a problem arises in that the stop.

上記の問題点を解決するための先行技術として、傾斜機能材を利用した整流子が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この整流子は、傾斜機能材料を用いて、整流子内の整流子片と整流子をモールドする絶縁性樹脂との境界面を無くすことで熱応力を分散し、高速で回転して遠心力が作用しても剥離や亀裂が生じ難いという効果を有していた。 As a prior art for solving the above problems, a commutator using a functionally gradient material is disclosed (for example, see Patent Document 1). The commutator, using FGM, by eliminating the interface between the insulating resin for molding the commutator pieces in commutator commutator, dispersing thermal stress, the centrifugal force by rotating at high speed Even if it acts, it had the effect that peeling and a crack were hard to produce.

特開平4−109847号公報JP-A-4-109847

しかしながら、特許文献1に記載の整流子では、円に形成した導電性金属層をスリットにて切断、分割することで整流子片を形成しているため、導電性金属層の硬度が従来の無酸素銅材にくらべて高くなる。よって、整流子片と、高速回転する電動機の摺動ブラシとの間の摺動性が低下し、スパークの増大、寿命の低下が考えられる。 However, the commutator according to Patent Document 1, cutting a conductive metal layer formed in a circular cylinder at a slit, since forming the commutator segments by dividing the hardness of the conductive metal layer is a conventional such that high compared to the oxygen-free copper material. Therefore, the slidability between the commutator piece and the sliding brush of the electric motor rotating at high speed is lowered, and it is considered that the spark is increased and the life is shortened.

その改善策として、導電性金属層と摺動する整流子電動機の摺動ブラシを樹脂系ブラシとするものがある。しかし、本構成では、摺動ブラシ自体の硬度を下げることにより追従性を向上させているものの、追従性に限界があり、高速回転する整流子電動機においては、しばしば火花の発生を招いていた。 As a remedy, the sliding brush of the conductive metal layer and the sliding which commutator motor, there is to be a resin-based brushes. However, in this configuration, although that has improved trackability by lowering the hardness of the sliding brush itself, there is a limit to the follow-up performance, in the commutator motor rotating at high speed, was frequently have led to occurrence of a spark.

そこで、整流子片と摺動ブラシとの間の摺動性を向上し、火花の発生を抑える摺動潤滑油を摺動ブラシ中に含浸する手法がしばしば採用されている。しかし、樹脂系ブラシは内部に樹脂残留成分を有しているため、内部にポーラスを形成することができず、摺動潤滑油を含浸させることができなかった。 Therefore, a technique is often employed in which the sliding brush is impregnated with sliding lubricating oil that improves the slidability between the commutator piece and the sliding brush and suppresses the generation of sparks . However , since the resin-based brush has a resin residual component inside, the inside of the resin brush can not be formed, and the sliding lubricating oil cannot be impregnated.

更には、導電性金属層の硬度が従来の無酸素銅材にくらべて高くなるために、電機子巻線との接続方法に関しても、整流子片に複数の溝を設け、その溝に巻線を埋設し溶着するスリット結線が一般的となる。よって、整流子片との接続の自動化が難しく、生産性にも課題があった。 Furthermore, since the hardness of the conductive metal layer is higher than that of conventional oxygen-free copper materials, a plurality of grooves are provided in the commutator piece in connection with the connection method with the armature winding. Slit connection to bury and weld is generally used . Therefore , it is difficult to automate the connection with the commutator piece, and there is a problem in productivity.

更には、整流子電動機の性能を改善するため電機子巻線太線化することに関しても、円筒形状した導電性金属層の外径寸法により結線できる巻線径が限られるため、電機子巻線太線化する限界があった。それを解決するために外径寸法を大きくした場合は、整流子片の重量が重くなり、高速化できない課題も有していた。 Furthermore, to improve the performance of the commutator motor, with regard to thickening the armature windings, since the winding diameter can be connected by the outer diameter of the cylindrical and conductive metal layer is limited, the armature winding there is a limit to thickening the line. In order to solve this problem, when the outer diameter is increased, the commutator piece is heavier and the speed cannot be increased.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、整流子電動機の整流改善による長寿命化と、生産性改善による低価格化、更には電機子巻線の太線化による高効率化を実現する整流子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a long life by improving commutation of a commutator motor, a low price by improving productivity, and a high efficiency by thickening armature windings. An object of the present invention is to provide a commutator that realizes the optimization.

本発明に係る整流子は、軸心に沿って延伸する円筒又は円柱の半径方向において、摺動金属層と、電気絶縁層と、傾斜機能材料と、を備えるCommutator according to the present invention comprises in the radial direction of the cylindrical or columnar extending along the axis, and the sliding Dokinzoku layer, and the electrical insulating layer, and the inclined oblique function material.

摺動金属層は、外周側に位置して、金属層ポーラスを有する金属材料で形成される。電気絶縁層は、内周側に位置して、絶縁層ポーラスを有する熱硬化性樹脂で形成される。傾斜機能材料は、摺動金属層と電気絶縁層との間に位置する。傾斜機能材料は、金属材料と熱硬化性樹脂とを混合して含む。傾斜機能材料は、摺動金属層から電気絶縁層に向かって、金属材料の含有率が減少するとともに熱硬化性樹脂の含有率が増加する。特に、金属材料は、銅粉末である。The sliding metal layer is located on the outer peripheral side and is formed of a metal material having a metal layer porous. The electrical insulating layer is located on the inner peripheral side and is formed of a thermosetting resin having an insulating layer porous. The functionally gradient material is located between the sliding metal layer and the electrical insulating layer. The functionally gradient material includes a mixture of a metal material and a thermosetting resin. In the functionally gradient material, the content of the metal material decreases and the content of the thermosetting resin increases from the sliding metal layer toward the electrical insulating layer. In particular, the metal material is copper powder.

これにより、樹脂系ブラシに含浸させることができなかった摺動性を向上し、火花の発生を抑える摺動潤滑油を整流子中に含浸させることができる。 Thereby, the slidability which could not be impregnated in the resin-based brush can be improved, and the commutator can be impregnated with the sliding lubricating oil that suppresses the generation of sparks.

また、本発明に係る整流子は、金属層ポーラスと絶縁層ポーラスのうち、少なくともいずれか一方に摺動潤滑油を含浸させている。これにより、摺動部へ摺動潤滑油を供給することとなり、高速回転、高温の条件下で、より安定した摺動性を確保することとなる。In the commutator according to the present invention, at least one of the metal layer porous and the insulating layer porous is impregnated with sliding lubricant. As a result, sliding lubricating oil is supplied to the sliding portion, and more stable slidability is secured under conditions of high speed rotation and high temperature.

また、本発明に係る整流子は、巻線接続部をさらに備える。巻線接続部は、摺動金属層と電機子巻線を電気的に接続するためのフックを有する。巻線接続部は、金属バルク材で形成される。これにより、電機子巻線をフック状に形成した巻線接続部に対して、α状に巻き付けることにより連続的に結線することができる。その後、フック部を発熱変形・溶着させることで電気的に接続することができるため、結線工程における生産性、品質を向上させることができる。 The commutator according to the present invention further includes a winding connection part. Winding connection portion has a hook for electrically connecting the sliding metal layer and the armature winding. The winding connection part is formed of a metal bulk material. Thereby, the armature winding for the winding connection portion formed in a hook shape, by winding the α form, can be continuously connected. Thereafter, since the hook portion can be electrically connected by heat generation deformation and welding, productivity and quality in the connection process can be improved.

さらに、本発明に係る整流子は、巻線接続部において、巻線を固定する部分の径が、動金属層の径より大きい。本構成により、太線化した電機子巻線を摺動ブラシと摺動する摺動金属層の外径を大きくすることなく、巻線・接続することができる。よって、電機子コイルの巻線抵抗を低減させることにより抵抗損失を小さくすることができ、その結果として整流子電動機の高効率化を実現することになる。 Furthermore, the commutator according to the present invention, have you to the winding connection portion, diameter of the portion for fixing the winding is larger than diameter of the sliding metal layer. With this configuration , the thickened armature winding can be wound and connected without increasing the outer diameter of the sliding metal layer that slides with the sliding brush . Thus, by reducing the winding resistance of the armature coils, it is possible to reduce the resistance loss, ing to achieve high efficiency of the commutator motor as a result.

また、放電プラズマ焼結法を用いて、斜機能材料を製造できるよって、明確な境界面は構成されず、境界面に生じるミクロな空隙などは生じない構成とすることができる。 Further, by using a discharge plasma sintering method, capable of producing inclined oblique functional material. Therefore, a clear boundary surface is not configured, and a microscopic void or the like generated on the boundary surface is not generated.

加えて、本発明に係る整流子は、従来の整流子で採用していた摺動ブラシが摺動する摺動金属層の外径寸法を巻線接続部の径方向寸法より小さくする際には、フックを形成する外径寸法から摺動ブラシが摺動する寸法に切削、除去加工する必要がない。よって、導電金属材の使用量を削減することができ、安価な整流子とすることもできる。 In addition, the commutator according to the present invention, the outer diameter dimension of the sliding metal layer sliding brush which has been employed in conventional commutator slides, when less than the radial dimension of the winding connection portion Does not need to be cut and removed from the outer diameter dimension that forms the hook to the dimension that the sliding brush slides . Therefore , the amount of conductive metal material used can be reduced, and an inexpensive commutator can be obtained.

本発明によれば、整流子電動機の整流改善による長寿命化と、電機子巻線の巻線・結線工程における生産性改善・品質の向上、更には電機子巻線の太線化による高効率化を実現することができる。   According to the present invention, the life of the commutator motor is increased by improving commutation, the productivity and quality of the armature winding are improved, and the efficiency is improved by increasing the thickness of the armature winding. Can be realized.

本発明の実施の形態1における整流子電動機の半断面図Half sectional view of commutator motor in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1における整流子の半断面図Half sectional view of commutator in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2における整流子の半断面図Half sectional view of commutator in embodiment 2 of the present invention

以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following examples.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における整流子電動機の半断面図である。図2は、本発明の実施の形態1における整流子の半断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a half cross-sectional view of a commutator motor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a half sectional view of the commutator according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、図1を用いて、本発明の実施の形態1における整流子を用いた整流子電動機について説明する図1に示すように、本発明の実施の形態1おける整流子電動機10は、後述する整流子1と、整流子1を含む電機子組立体12と、電機子組立体12と対向して位置する界磁組立体11と、を備える。 First, with reference to FIG. 1, the commutator motor is described which uses a commutator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a commutator motor 10 according to Embodiment 1 of the present invention is positioned so as to face a commutator 1 described later, an armature assembly 12 including the commutator 1, and the armature assembly 12. And a field assembly 11 to be provided.

さらに、図面とともに、詳細に説明する。図1に示す整流子電動機10界磁組立体11と、電機子組立体12を内包している。界磁組立体11は、界磁コア11aと、界磁コイル11bと、を有している。界磁コア11aは、円筒状のブラケット15に内包し、保持固定された磁性鋼板を積層して形成される。界磁コイル11bは、界磁コア11aに巻回される。この界磁組立体11の中央部に、電機子組立体12が内包される。電機子組立体12は、電機子コア12aと、電機子コイル12bと、整流子1と、を備える。電機子コア12aは、磁性鋼板等を積層して形成される。電機子コイル12bは、インシュレータ12dを介して電機子コア12aに巻回される。整流子1は、電機子コイル12bから引き出された電機子巻線12cが電気的に接続される。 Furthermore, it demonstrates in detail with drawing. A commutator motor 10 shown in FIG. 1 includes a field assembly 11 and an armature assembly 12. The field assembly 11 has a field core 11a and a field coil 11b. The field core 11a is formed by stacking magnetic steel plates enclosed in a cylindrical bracket 15 and held and fixed . Field coil 11b is Ru wound around the field core 11a. An armature assembly 12 is included in the center of the field assembly 11 . The armature assembly 12 includes an armature core 12a, an armature coil 12b, and the commutator 1. The armature core 12a is formed by laminating magnetic steel plates and the like . Armature coil 12b is Ru wound around the armature core 12a through the insulator 12d. Commutator 1, the armature winding 12c drawn out from the armature coil 12b is Ru are electrically connected.

この電機子組立体12は、軸心に沿って中心部を貫通し電機子組立体12に圧入して固定されたシャフト13と、前記シャフト13に圧入固定した一対の軸受14により、回転自在に保持固定されている。また、整流子1の整流子片2には、カーボン等より構成された一対の摺動ブラシ16が整流子1の垂直(ラジアル)方向からブラシスプリング17により一定の当接力で接触している。 The armature assembly 12 includes a central portion penetrates along the axis, a shaft 13 fixed by press-fitting the armature assembly 12 by a pair of bearings 14 press-fitted to the shaft 13, rotatably Is held fixed. Moreover, the commutator segment 2 of the commutator 1, a pair of sliding brushes 16 that are more configured to carbon or the like, in contact with a constant contact force by the brush spring 17 from the vertical (radial) direction commutator 1 Yes.

ここで、整流子電動機10に電源が供給されると、整流子電動機10内に流れる電流により界磁組立体11の界磁コイル11bに磁界が発生し、その発生した磁界に基づいて界磁コア11aに磁束が流れることとなる。また、界磁コイル11bに流れた電流は、摺動ブラシ16と整流子1を介して電機子コイル12bに電流が供給されることになる。 Here, when power is supplied to the commutator motor 10, a magnetic field is generated in the field coil 11 b of the field assembly 11 by the current flowing in the commutator motor 10, and the field core is based on the generated magnetic field. Magnetic flux will flow through 11a. Also, current flowing through the field coil 11b via the sliding brush 16 and the commutator 1, a current supplied to the armature coil 12b.

その結果、界磁組立体11で発生した磁束と電機子コイル12bを流れる電流により、回転方向に回転トルクが発生し、電機子組立体12が回転する。更に、摺動ブラシ16から供給される電流は、整流子1を構成する複数個の整流子片2により、電機子コイル12bの位置関係により回転方向に対して一定方向の回転トルクを発生するように転流が行われる。よって、電機子組立体12が安定して回転する。 As a result, a rotational torque is generated in the rotational direction by the magnetic flux generated in the field assembly 11 and the current flowing through the armature coil 12b, and the armature assembly 12 rotates. Furthermore, the current supplied from the sliding brush 16 generates a rotational torque in a fixed direction with respect to the rotational direction due to the positional relationship of the armature coil 12b by the plurality of commutator pieces 2 constituting the commutator 1. The commutation is performed as follows . Therefore , the armature assembly 12 rotates stably.

次に、図2を用いて、整流子の構造について説明する。本発明の実施の形態1における整流子1は、図中、一点鎖線で示される軸心に沿って延伸する、円筒又は円柱の半径方向において、摺動金属層3と、電気絶縁層5と、傾斜機能材料4と、を備える。摺動金属層3と、電気絶縁層5と、傾斜機能材料4と、は、軸心を中心として、同心円状に配置される。 Next, with reference to FIG. 2, to explain about the construction of the commutator. The commutator 1 according to the first embodiment of the present invention includes a sliding metal layer 3, an electrical insulating layer 5, and a radial direction of a cylinder or a column extending along an axis indicated by a one-dot chain line in the drawing. Functionally gradient material 4. The sliding metal layer 3, the electrical insulating layer 5, and the functionally gradient material 4 are disposed concentrically around the axis.

摺動金属層3は、外周側に位置して、金属層ポーラスを有する金属材料で形成される。特に、金属材料は、銅粉を用いることができる。電気絶縁層5は、内周側に位置して、絶縁層ポーラスを有する熱硬化性樹脂で形成される。傾斜機能材料4は、摺動金属層3と電気絶縁層5との間に位置する。傾斜機能材料4は、金属材料と熱硬化性樹脂とを混合して含む。傾斜機能材料4は、摺動金属層3から電気絶縁層5に向かって、金属材料の含有率が減少するとともに熱硬化性樹脂の含有率が増加する。 The sliding metal layer 3 is located on the outer peripheral side and is formed of a metal material having a metal layer porous. In particular, copper powder can be used as the metal material. The electric insulating layer 5 is formed of a thermosetting resin having an insulating layer porous located on the inner peripheral side . The functionally gradient material 4 is located between the sliding metal layer 3 and the electrical insulating layer 5. The functionally gradient material 4 includes a mixture of a metal material and a thermosetting resin. In the functionally gradient material 4, the content of the metal material decreases and the content of the thermosetting resin increases from the sliding metal layer 3 toward the electrical insulating layer 5.

特に、顕著な作用効果を奏する形態として、以下の構成がある。すなわち、本発明の実施の形態1における整流子1は、金属層ポーラスと絶縁層ポーラスのうち、少なくともいずれか一方に摺動潤滑油が含浸される。  In particular, there are the following configurations as forms that exhibit remarkable effects. That is, in commutator 1 according to Embodiment 1 of the present invention, at least one of metal layer porous and insulating layer porous is impregnated with sliding lubricant.

さらに、図面とともに、詳細に説明する。図2(a)に示すように、整流子1は、円筒又は円柱の半径方向において、側に摺動金属層3を、内周側に電気絶縁層5を、前記摺動金属層3と前記電気絶縁層5の間に傾斜機能材料4を、それぞれ同心円状に配置した構成となっている。 Furthermore, it demonstrates in detail with drawing. As shown in FIG. 2 (a), the commutator 1, in the radial direction of the cylindrical or columnar, the sliding metal layer 3 on the outer peripheral side, an electrically insulating layer 5 on the inner peripheral side, the sliding metal layer 3 The functionally gradient material 4 is arranged concentrically between the electrical insulating layer 5 and the electrical insulating layer 5.

また、摺動ブラシ16と接触する外周側に位置する摺動金属層3は、内部に微小の金属層ポーラスを有する銅粉末で構成される。摺動金属層3は、銅粉末冶金により形成れている。また内周側に位置する電気絶縁層5は、内部に微小の絶縁層ポーラスを有するフェノール材等の熱硬化性樹脂により構成されている。金属層ポーラス又は絶縁層ポーラス中のいずれかに摺動潤滑油が含浸されている。この摺動潤滑油により、摺動ブラシ16と摺動金属層3の間の摺動安定化、整流火花抑制されるIn addition, the sliding metal layer 3 located on the outer peripheral side in contact with the sliding brush ( 16 ) is composed of copper powder having a minute metal layer porous inside . The sliding metal layer 3 is formed by copper powder metallurgy. The electrical insulating layer 5 located on the inner peripheral side is made of a thermosetting resin such as a phenol material having a minute insulating layer porous therein . In any of the metal layer porous or insulating layer porous, the sliding lubricating oil is impregnated. The sliding lubricating oil, sliding between the sliding brush (16) and the sliding metal layer 3 is stabilized, rectified spark is suppressed.

本構成により、電機子組立体12の回転により発生する遠心力と整流子1自体の発熱により、外周側に位置する摺動金属層3内部の金属層ポーラスを経由して、電気絶縁層5に含浸した摺動潤滑油が、摺動金属層3表面に析出してくることになる。 Ri by the present arrangement, conductive heat generated by the centrifugal force and the commutator 1 itself generated by the rotation of the armature assembly 12, via the sliding metal layer 3 inside the metal layer porous positioned on the outer peripheral side, an electrically insulating The sliding lubricating oil impregnated in the layer 5 is deposited on the surface of the sliding metal layer 3.

また、摺動潤滑油の析出量は、整流子1が高速、高温で回転し摺動・整流が不安的となりやすい条件下であっても整流子1の回転による遠心力、より多くの摺動潤滑油を供給することができる。従って、高速回転、高温の条件下で、より安定した摺動性を確保することとなる。 Also, precipitation of the sliding lubricating oil, the commutator 1 is fast, rotating at a high temperature, even prone conditions as sliding and rectifier anxiety, in centrifugal force due to rotation of the commutator 1, more The sliding lubricating oil can be supplied. Therefore, more stable slidability is ensured under high speed rotation and high temperature conditions.

なお、傾斜機能材料とは、組成、組織が異なる複数の素材の組成が連続的に変化し一体的に組み合わされた材料のことである。具体的には、傾斜機能材料4は、摺動金属層3から電気絶縁層5に向かって、金属材料の含有率が減少するとともに熱硬化性樹脂の含有率が増加する。ここでの傾斜機能材料4は銅粉末治金と熱硬化性樹脂との組成比率を連続的に変えたものである。具体的には、銅粉末と熱硬化性樹脂との組成比率が、摺動金属層3から電気絶縁層5に向かって、銅粉末の含有率が減少するとともに、熱硬化性樹脂の含有率が増加する。 Note that the FGM, composition, tissue composition of different materials varies continuously, Ru der that the integrally combined material. Specifically, in the functionally gradient material 4, the metal material content decreases from the sliding metal layer 3 toward the electrical insulating layer 5, and the thermosetting resin content increases. Here, the functionally gradient material 4 is obtained by continuously changing the composition ratio of the copper powder metallurgy and the thermosetting resin. Specifically, the composition ratio of the copper powder and the thermosetting resin is such that the content of the copper powder decreases from the sliding metal layer 3 toward the electrical insulating layer 5, and the content of the thermosetting resin is To increase.

特に、この傾斜機能材料4は放電プラズマ焼結法を用いて製造することができる放電プラズマ焼結法を用いれば、傾斜機能材料4の境界面は放電プラズマ焼結体によって一体的に形成される。すなわち、傾斜機能材料4が一体化して構成されるため、摺動金属層3と傾斜機能材料4との間、および、傾斜機能材料4と電気絶縁層5との間において、明確な境界面は形成されず、境界面に生じるミクロな空隙などは生じない。 In particular, the FGM 4 can be produced using a discharge plasma sintering method. With the discharge plasma sintering method, the boundary surface of the FGM 4 are integrally formed by a discharge plasma sintering body. That is, since the functionally gradient material 4 is formed integrally , a clear boundary surface is formed between the sliding metal layer 3 and the functionally gradient material 4 and between the functionally gradient material 4 and the electrical insulating layer 5. forming Sarezu, such as micro voids occurring at the boundary surface have Na occur.

また、他の実施の形態として、図2(b)に示すように、整流子(1)には、摺動潤滑油をより多く含浸するフェルト等より構成された給油機構7を追加してもよい。本構成とすれば、長期に亘って摺動潤滑油を供給できるため、より長い期間、整流安定性を確保することができる。 As another embodiment, as shown in FIG. 2 (b), the commutator (1) may be additionally provided with an oil supply mechanism 7 composed of felt or the like that impregnates more of the sliding lubricant. not good. If this configuration, it is possible to provide a sliding lubricating oil I prolonged longer period, it is possible to ensure the rectifying stability.

(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2における整流子の半断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a half sectional view of the commutator according to the second embodiment of the present invention.

図3を用いて、本発明の実施の形態2における整流子について説明する。なお、上述した実施の形態1で説明した構成要素と同じものについては、同じ符号を付して、その説明を援用する。A commutator according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component demonstrated in Embodiment 1 mentioned above, and the description is used.

図3に示すように、本発明の実施の形態1おける整流子(1)は、さらに、電機子巻線12cが電気的に接続されるフック2bを成し、金属バルク材で形成される巻線接続部を備える。  As shown in FIG. 3, the commutator (1) according to the first embodiment of the present invention further forms a hook 2b to which the armature winding 12c is electrically connected, and is formed of a metal bulk material. A line connection is provided.

さらに、図面とともに、詳細に説明する。図3に示すように、整流子は、摺動ブラシ16と接触する摺動金属層3と、フック2bが形成された巻線接続部2aとを有している。摺動金属層3は、銅粉末冶金により構成される。巻線接続部2aは、フック2bを介して、整流子電動機10が有する電機子巻線12cと電気的に接続される。巻線接続部2aは、金属バルク材で形成される。巻線接続部2aは、電機子巻線12cを保持・固定する巻線接続部2aのフック2bの根元径d1は、摺動ブラシ16が当接する摺動金属層3の径d2より大きくなっている。 Furthermore, it demonstrates in detail with drawing. As shown in FIG. 3, the commutator (1) is provided with a sliding metal layer 3 you contact with the sliding brush 16, and a winding connecting portion 2a hook 2b is formed. The sliding metal layer 3 is constituted by copper powder metallurgy. Winding connection portion 2a is electrically connected to armature winding 12c of commutator motor 10 through hook 2b. The winding connection part 2a is formed of a metal bulk material. The winding connection portion 2a holds and fixes the armature winding 12c . Root diameter d1 of hooks 2 b of the winding connection portion 2a, the sliding brush 16 is larger than the diameter d2 of the sliding metal layer 3 in contact.

この整流子片2の形状とすれば、電機子巻線12cを整流子片2と結線する際に、電機子巻線12cをフック2bに対して、α状に巻き付けるだけで機械的な接続を完了することができ、連続的に結線をすることができる。 According to this commutator segments 2 form, when connecting the commutator segments 2 armature winding 12c, against the armature winding 12c to hook 2 b, mechanical just wrapped α form Connection can be completed and continuous connection can be made.

更に巻線接続部2aが金属のバルク材で構成されているために、フック2bを発熱・折り曲げ変形・溶着させることで、確実に電気的接続を確保することができるため、結線・接続工程における生産性・品質を確保することができる。 Furthermore, in order to winding connection portion 2a is formed in the bulk material of the metal, by heating, bending deformation and welding the hook 2b, because it is possible to ensure a reliable electrical connection, connected or Productivity and quality in the connection process can be ensured.

更に、図3(b)に示すように、電機子巻線12c固定される巻線接続部2aの径d1を摺動金属層3の径d2より大きくすることで、フク2bに対して、電機子巻線12cがα状に巻き付けた際に隣り合う巻線コイル同士の空間距離Xや、巻線コイルの巻き初めあるいは巻き終わり部分と、隣り合う巻線コイルとの空間距離Yを容易に確保することができる。よって、より太線の電機子巻線を接続することが可能となる。 Furthermore, as shown in FIG. 3 (b), by increasing the diameter d1 of the winding connection portion 2a armature winding 12c is Ru is fixed from diameter d2 of the sliding metal layer 3, full click 2 for the b, and when the armature winding 12c is wound in the form alpha, and spatial distance X of the winding coils adjacent a winding beginning or winding end portion of the winding coil, the adjacent winding coils the spatial distance Y, Ru can be easily ensured. Therefore , a thicker armature winding can be connected.

発明は高速動作時における摺動ブラシの安定化を図ることができるため、家庭用掃除機や自動車用機器など長寿命で信頼性が要求される電気機器等に適用できる。 Since the present invention can stabilize the sliding brush during high-speed operation , it can be applied to electrical equipment that requires long life and high reliability , such as a household vacuum cleaner or an automobile equipment.

1 整流子
2 整流子片
2a 巻線接続部
2b フッ
3 摺動金属層
4 傾斜機能材料
5 電気絶縁層
10 整流子電動機
12c 電機子巻線
16 摺動ブラシ
1 commutator 2 commutator segment 2a winding connection portion 2b hook <br/> 3 sliding metal layer 4 FGM 5 electrically insulating layer 10 commutator motor 12c armature winding 16 sliding brush

Claims (5)

軸心に沿って延伸する円筒又は円柱の半径方向において、
側に位置して、金属層ポーラスを有する金属材料で形成される摺動金属層と、
内周側に位置して、絶縁層ポーラスを有する熱硬化性樹脂で形成される電気絶縁層
前記摺動金属層と前記電気絶縁層の間に位置して、前記金属材料と前記熱硬化性樹脂とを混合して含み、前記摺動金属層から前記電気絶縁層に向かって、前記金属材料の含有率が減少するとともに前記熱硬化性樹脂の含有率が増加する、傾斜機能材料
を備える整流子。
In the radial direction of a cylinder or cylinder extending along the axis ,
Located outside circumference side, a sliding metal layer formed from a metal material having a metal layer porous,
Located on the inner peripheral side, an electrically insulating layer formed of a thermosetting resin having an insulating layer porous,
Located between the sliding metal layer and the electrical insulating layer , the metal material and the thermosetting resin are mixed and include the metal from the sliding metal layer toward the electrical insulating layer. A functionally gradient material in which the content of the thermosetting resin increases as the content of the material decreases ; and
Commutator with a.
前記金属材料は、銅粉末である、請求項1に記載の整流子。 The commutator according to claim 1, wherein the metal material is copper powder . 前記金属層ポーラスと前記絶縁層ポーラスのうち、少なくともいずれか一方に摺動潤滑油を含浸させた請求項1または2のいずれか一項に記載の整流子。 The metal layer porous and of the insulating layer porous, commutator according to any one of Motomeko 1 or 2 impregnated with sliding lubricating oil to at least one. さらに、電機子巻線が電気的に接続されるフックを成し、金属バルク材で形成される巻線接続部と、を備える請求項1から3のいずれか一項に記載の整流子。 Furthermore, the commutator as described in any one of Claim 1 to 3 which comprises the hook to which an armature winding is electrically connected, and a winding connection part formed with a metal bulk material . 請求項1〜のいずれか項に記載の整流子と、
前記整流子を含む電機子組立体と、
前記電機子組立体と対向して位置する界磁組立体と、
を備え整流子電動機。
The commutator according to any one of claims 1 to 4 ,
An armature assembly including the commutator;
A field assembly positioned opposite the armature assembly;
Commutator motor Ru equipped with.
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