JPS6358032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電動機用整流子片の製造方法に関する
もので、特に掃除機用電動機等、高速回転電動機
に使用するのに好適な整流子の整流子片の製造方
法である。

従来例の構成とその問題点 電動機の整流子は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、比較的大きな径のものまで樹脂成形により
形成されると共に電気機器の小型軽量化指向に対
処するため電動機は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 （但しＮは毎秒の回転数、Ｍは整流子片の質
量、Ｒは軸心から整流子片の重心までの距離） が加わる。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。しかし、回転
数Ｎの増加と共に前記内部応力も増加するため、
樹脂は変形し、整流子片の位置が不均等に浮き上
がり、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壊される場合も
ある。

従つて、整流子片は、銅又は銅合金、鉄又は鉄
合金等の比重の大きな単一材料での構成を避け、
遠心力Ｆが小さくするために高導電率材料と比重
の小さな金属、例えば比重2.7のアルミニウム合
金とを結合させて構成す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、次のような方法が採用され
ている。

(イ) 比重の小さい金属、例えばアルミニウム合金
から成る整流子片基部材と比重の大きい金属、
例えば銅合金から成る高導電率材料とを粉末治
金法により結合させて製造する方法。

(ロ) 外周部が比重の大きい金属、例えば銅合金か
ら成る高導電率材料より成り、内周部が比重の
小さい金属、例えばアルミニウム合金から成る
整流子片基部材によつて形成した円柱クラツド
材を使用し、ダイスに前記円柱クラツド材を配
置し、ポンチで打抜き、環状整流子片群を製造
する方法。

(ハ) 比重の小さい金属、例えばアルミニウム合金
から成る整流子片基部材を互いに間隙をあけて
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きい
金属、例えば銅合金から成る高導電率材料の円
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(イ)の方法は圧延及び引抜きによ
り所定断面形状の条にした二種の異なる材料の金
属条を前記(ロ)(ハ)に示す方法により結合させて作つ
た二種金属結合整流子片に比較して物理的及び機
械的特性が悪く、(ロ)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き
加工することが困難であつた。また、上記(ハ)の方
法は整流子片基部材の外周に高導電率円筒状部材
を結合する時、前記整流子片基部材と共に樹脂に
も力及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
度を考慮しながら結合しなければならないため強
い結合力を得ることが困難である。

上記の通り従来の製造方法はそれぞれに欠点を
有するものであつた。

発明の目的 本発明は上記のような従来の欠点を解消し、密
度、固有電気抵抗、比熱、熱伝導率、縦弾性係数
等の物理的特性及び引張り強さ、曲げ強さ、圧縮
強さ等の機械的特性が高く、高導電率材料として
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、量産性の優れた工程に
より軽量な整流子片を製造する方法を提供しよう
とするものである。

発明の構成 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
形状の条に形成し、他方、アルミニウムと亜鉛を
一緒に溶解、鋳造して鋳塊とし、その後、圧延ロ
ールによつて帯状薄板のアルミニウム・亜鉛合金
を形成する。次に前記銅又は銅合金条とアルミニ
ウム又はアルミニウム合金条との間に前記帯状薄
板のアルミニウム・亜鉛合金を挿入しロールクラ
ツド法により銅・アルミニウムクラツド材を形成
する。このとき、アルミニウム・亜鉛合金は銅・
アルミニウムに対して容易に合金層を形成しやす
いため、ロール圧延によつて発熱、融解したアル
ミニウム・亜鉛合金の亜鉛は、銅又は銅合金条と
銅・亜鉛合金をつくり、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金条とアルミニウム・亜鉛合金をつく
る。このため、銅又は銅合金条とアルミニウム又
はアルミニウム合金条の接合部に強固な合金層を
アルミニウム条と銅条を溶かし合わせることなし
に容易に形成することができる。

尚、アルミニウム・亜鉛合金のアルミニウムは
前記接合部の合金層を亜鉛単体で構成するよりも
合金層自体の強度及び接合強度向上のために作用
るものである。

次に前記工程によつて得られた銅・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
形成することができる。

実施例の説明 第１図は本発明方法によつて製造した整流子片
を用いて成る整流子とブラシとの構成を示した斜
視図で、１は整流子、２は整流子片で、各整流子
２片はフエノール樹脂３により絶縁固定されてい
る。４は軸５に圧入したボス、６はモーターフレ
ーム等に固定されたブラシで、整流子１と機械的
かつ電気的に接触している。

第２図は本発明により製造した整流子片の構成
を示したもので、７は銅で構成されたブラシ６と
の摺動部、８はフツク部、９はアルミニウムで構
成された整流子片脚部で、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。次に本発明による
整流子片の製造方法の一例を図面に従つて説明す
る。

第１工程としては各素材別々に引抜き工法によ
り、アルミニウム素材は第３図イに示すように略
エ字状のアルミニウム条１１を膨形し、銅素材は
第３図ロに示すように銅条１２を形成する。一方
アルミニウム・亜鉛合金素材は帯状薄板に圧延加
工し、第３図ハのようにアルミニウム・亜鉛合金
の帯状薄板１３を形成する。

次に第２工程として、第１工程により形成され
たアルミニウム条１１と銅条１２との間にアルミ
ニウム・亜鉛合金の帯状薄板１３を挟み、ロール
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１５を形成する（第４図参照）。
アルミニウム・亜鉛合金を用いることにより、ア
ルミニウム条１１と銅条１２とが容易に結合しや
すく、強固な結合とすることができる。

第３工程として、第５図で示すように前記第２
工程により形成された銅・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、第２図
に示すような整流子片脚部９の形状と、第５図ロ
のようにブラシ摺動部となる銅条１２が整流子片
脚部９の一方端部から突出して長く、かつ真つ直
ぐな形状に打抜く、その後、前記整流子片脚部９
端部から突出した銅条１２部分を第２図のフツク
部８となるように曲げて整流子片として完成す
る。

上記のような工程により形成された前記整流子
片を第１図のように互いに間隙をあけて放射状に
配設し、フエノール樹脂３を充填しモールド成形
することにより整流子１を完成することができ
る。

尚、この実施例において整流子片を樹脂モール
ド成形によつて結合し、整流子片を得ているが鉄
クランプ方式等他の結合方法を用いてもよい。

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、その質量は約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２倍に
向上することができ、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。

また、アルミニウム・亜鉛合金の帯状薄板を、
銅系の条又はアルミニウム系の条と別体で形成
し、両条の間に介在し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したので、ア
ルミニウム・亜鉛合金層を両条のいずれかに形成
した後に、銅・アルミニウムクラツド材を形成す
る場合のように２回の工程を必要とせず、１回の
工程で銅・アルミニウムクラツド材を形成するこ
とができる。

更に引抜き法、ロールクラツド法、トランスフ
アプレス法は加工しやすい方法でもある。

発明の効果 本発明は上記のような製造方法を採つたので、
生産工程を簡易化でき、量産性に優れ、高速回転
時におけるブラシと整流子片摺動部との摩擦力に
よる剪断力にも十分耐えることのできる高速回転
耐久性に優れた電動機用整流子片を提供すること
ができる。更に、アルミニウム・亜鉛合金の帯状
薄板を銅又は銅合金条と、アルミニウム又はアル
ミニウム合金条と別体に形成し、両条の間に介在
させてロールクラツド法により１回の工程で、銅
アルミニウムクラツド材を形成することができ工
程を省略できる。

【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
た整流子片の側面図、第３図イ，ロ，ハは本発明
製造方法において用いる素材を示した斜視図で、
イはアルミニウム条、ロは銅条、ハはアルミニウ
ム・亜鉛合金の帯状薄板、第４図はロールクラツ
ド法により銅・アルミニウムクラツド材を形成す
る工程図、第５図イ，ロはトランスフアプレス加
工工程を示す説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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
   面形状の条に形成し、アルミニウム・亜鉛合金素
   材の圧延加工により形成した帯状薄板のアルミニ
   ウム・亜鉛合金を、前記銅又は銅合金条とアルミ
   ニウム又はアルミニウム合金条との間に挿入しロ
   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、この工程より得られる銅・
   アルミニウムクラツド材をその長手方向に対して
   直角方向よりアルミニウム又はアルミニウム合金
   条を、その必要部分を残してプレス加工で打抜く
   工程と、打抜いたものの銅又は銅合金条部分をフ
   ツク状に曲げる工程とからなることを特徴とする
   電動機用整流子片の製造方法。