以下、本発明の実施の形態について、図� ��を用いて説明する。

 (実施の形態1)
 まず、本発明のモールド整流子が組込まれ� ��整流子モータの外観図を示す図1にしたがっ て説明を行う。また、この整流子モータは、 電源電圧が100V以上、240V以下の交流電源で使� ��される。

 図1において、界磁1は、界磁コア2に界磁� ��線3を施して構成されている。電機子10は、� ��転軸11に固着された電機子コア12に電機子巻 線13を施し、整流子40を同軸上に配置して、� �転軸11の両端に設けられた軸受5によって回� �自在に支承されている。

 界磁1は、ブラケット22に固定され、ブラ� ��ット22に一対のカーボンブラシ(図示せず)が 、ブラシ保持器23を介してネジ24にて固定さ� �ている。また、回転軸11には回転ファン17が� ��えられ、その外周部及び下部に通風路を形� ��するエアガイド18が配されている。

 上記構成において、電力が供給されると� ��磁巻線3を伝導した電流がカーボンブラシ(� �示せず)を通って整流子40に伝わり、界磁コ� �2で発生した磁束と電機子巻線13を通る電流� �の間で力が発生し、電機子10が回転する。電 機子10が回転することにより、回転ファン17� �回転し、吸気口25より吸い込んだ空気は、矢 印の経路を通って電機子10、界磁1、カーボン ブラシを冷却しながら、ブラケット22の排気� ��26より排出される。

 図2は、上記図1にて説明した本発明の電� �子10の詳細を示したものである。電機子コア 12と整流子40が、回転軸11に圧入、焼バメなど の方法で接合されている。電機子コア12には� ��機子巻線13が巻回されている。巻回された� �機子巻線13は、渡り線部31を経て整流子40の� �ック48に接合されている。

 次に、本発明の実施の形態1における整流 子40の具体的構成について説明を行う。図3は 本発明の実施の形態1における整流子の縦断� �図、図4は同横断面図、図5は図4におけるA部� ��拡大図である。

 本実施の形態における整流子40の整流子� �41は、これらの図に示すように、円周上に配 置されている。この整流子片41は、導電性が� ��好な電気銅に耐加工性を向上するため約0.07 wt%の銀が添加された銅合金を使用している。 そして、この形状は異形ダイスを使用し、連 続的に引き抜いた状態で長手方向の整流子片 形状を作り、その後プレス加工にて最終形状 に加工される。なお、この整流子片の材料は 、銅合金に限定されるものではなく、例えば 銅であってもよい。

 セラミックピン65は、整流子片41の回転方 向両側端面の溝部と合致する形状の円筒状の ピンであり、アルミナセラミックで作製され ている。そして、円形板形状のスパーク吸収 素子50が、それぞれの整流子片41の間に配設� �れている。本実施の形態では、合計24個の整 流子片41が円周上に配置されているので、そ� ��ぞれの間に、合計24本のセラミックピン65と 24個のスパーク吸収素子50が配設されること� �なる。これらを交互に組み合せ仮組みし、� �ールド成形用リングに圧入される。これに� �り整流子片41によりセラミックピン65とスパ� ��ク吸収素子50とが押圧保持された状態とな� �ている。これにより、高速回転時に整流子� �41にかかる遠心力に対し、セラミックピン65� ��よって補強されることになる。

 次に、図6は本実施の形態におけるスパー ク吸収素子50の斜視図である。スパーク吸収� ��子50は、図6に示すように、円形板形状をな� ��ている。また、その厚さは0.5mm以上である� �とが好ましい。これは、バリスタ電圧がス� �ーク吸収素子の厚み(より詳細には、スパー� ��吸収素子内の結晶粒の大きさ)により決定さ れるためである。仮に、0.5mm未満とすると、� ��要となるバリスタ電圧を得るために、結晶� ��の大きさの調整が困難となるためである。� ��た、0.5mm未満であれば、スパーク吸収素子� �機械的強度が極端に低減し、割れや欠けも� �生すると考えられるためである。また、ス� �ーク吸収素子の厚さは、1.5mm以下であること がさらに好ましい。これは、1.5mmを超えると� ��技術的に困難であるとともに、生産性やコ� ��ト面で不利となるためである。つまり、1.5m mを超えると、必要となるバリスタ電圧を得� �ために、結晶粒1粒当たりの粒径を70~80μm以� �としなければならなくなる。そして、結晶� �をこの程度まで成長させるためには焼成時� �を長くしたり、焼成温度を高温にする必要� �ある。そうすると、現在の技術では困難で� �るとともに、生産性、コスト面でも不利益� �大きいのである。また、仮に以上の困難性� �乗り越えて、焼成時間を長くしたり、焼成� �度を高温にしたりして、所望の粒径を得た� �しても、α値が小さくなって漏れ電流が大き くなるため、特性が低下すると考えられる。

 そしてスパーク吸収素子本体51の表裏に� �極52を備える構成となっている。電極52の面� ��は、スパーク吸収素子本体51の面積の80%以� �としている。スパーク吸収素子50に流れる電 流は、スパーク吸収素子本体51の厚み方向に� ��れるが、スパーク吸収素子本体51に均等且� �有効に流れるようにするためである。つま� �、電極の面積は、スパーク吸収素子に全体� �に均一となり、一部に電流が集中すること� �避けるために、できるだけ広く設定してお� �た方がよく、80%以上であることが好ましい� �仮に80%未満になると、スパーク吸収素子の� �裏面の面積のうち電極のない部分が有効に� �用されなくなり、電極のある部分に電流が� �中して流れる。この結果、スパーク吸収素� �の劣化が早まり、破壊を生じる可能性が高� �なるためである。

 整流子片41は、各々の側面におけるスパ� �ク吸収素子50と接する部分には、溝部42を備� ��ている。この溝部42の断面形状は半円形状� �あり、それぞれの側面に2個設けるのが好適� ��ある。この整流子片41の各々の側面は、ス� �ーク吸収素子50の表裏の電極52に電気的に接� ��される。接合方法としては、圧接、導電性� ��着剤、はんだ付けなど、適切な方法が選択� ��れる。この溝部42には、樹脂モールド部60が 一体的に充填されることにより、スパーク吸 収素子50がより強固に固着される。また、成� ��時におけるスパーク吸収素子50の傾きや割� �を防止し、さらに高速回転時の遠心力に対� �てスパーク吸収素子50を保護する効果も期待 できる。なお、この溝部42の数は、それぞれ� ��側面に2個に限定されるものではなく、例え ば1個、3個など、適宜選択される。また、形� ��も半円形状に限定されるものではない。

 以上のように整流子片41とスパーク吸収� �子50の電極52とを接合することにより、整流� ��片41に発生するスパーク電圧は、スパーク� �収素子本体51の厚み方向に流れる電流により 吸収される。従来例のように電流が局部に集 中することなく均等に流れるので、スパーク 電圧の吸収性能を向上させることが可能とな る。

 このスパーク吸収素子50として、非直線� �抵抗特性を有するいわゆるバリスタ素子が� �いられる。そして、バリスタ電圧は、この� �パーク吸収素子50に1mAの電流を流した時の電 圧値として定義される。非直線抵抗指数αは� ��1mAと100μAにおける各電流を流した時の電圧� ��から下記式により算出する。

 α=(logI1―logI2)/(logV1―logV2)
 ただし、I1=1mA、I2=100μAであり、V1、V2はI1、I 2における電圧値である。

 非直線抵抗指数αは、高いほど安定して� �リスタ素子間に電流(スパーク電流)を流すこ とが可能となり、さらにスパーク電圧除去効 果も高くなる。チタン酸ストロンチウム系バ リスタのα値は2~10程度のものであるのに対し て、酸化亜鉛系バリスタは20~60程度のα値を� �することが可能であり、スパーク吸収効果� �は非常に有用である。

 次に、このスパーク吸収素子50の物性的内� �を説明する。このスパーク吸収素子50は、酸 化亜鉛を主成分としたいわゆるバリスタであ る。より具体的には、酸化亜鉛(ZnO)粉末に酸� ��ビスマス(Bi ₂ O ₃ )、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸� ��マンガン(MnO)、酸化クロム(Cr ₂ O ₃ )、酸化アルミニウム(Al ₂ O ₃ )、酸化ケイ素(SiO ₂ )、酸化スズ(SnO ₂ )、酸化アンチモン(Sb ₂ O ₃ )の酸化物を添加し混合した粉末を使用して� �る。この粉末にバインダーとしてポリビニ� �アルコールを添加し、組成の均質化のため� �スプレードライヤーにて造粒する。その後� �所定のリング状にプレス成形を行う。

 なお、酸化亜鉛粉末の平均粒径は0.6μmよ� ��3μmを使用し、焼成温度は900℃より1200℃、� �成時間は3時間より30時間、昇温速度は20℃/� �間より100℃/時間の条件にて実施することで� ��酸化亜鉛の結晶粒径を調整し、所定のバリ� ��タ電圧になるよう調整を行う。

 その後、円形板形状の表裏両面にマスク� ��刷により、銀電極52を形成し、スパーク吸� �素子50が完成する。

 さらに、図4、図5に示す樹脂モールド部60 は、酸化アルミニウム、炭化珪素及びガラス 繊維の少なくとも一つが添加材料として添加 された熱硬化性樹脂(例えば、フェノール樹� �)を使用して、整流子片41とスパーク吸収素� �50、及びセラミックピン65とを一体的に成形� ��る。その後、各整流子片を絶縁するために� ��各子片間にアンダーカット49を施すことに� �り切り離し、本発明のモールド整流子40が完 成する。

 本実施の形態によれば、整流子片41の各� �面と、スパーク吸収素子50の表裏の面電極52� ��が電気的に接合されることから、隣り合う� ��流子片間に発生するスパークを吸収する際� ��スパーク吸収素子50の厚み方向に電流を流� �ことができる。このため、片側面に電極を� �けた構造の場合より、エネルギー耐量を高� �することができる。また、モータ回転時に� �流子間に発生するスパーク電圧をスパーク� �収素子50の厚み方向で吸収することから、整 流子片間のバリスタ特性を厚み調整すること により設定が可能となる。このため、モータ 仕様が変わっても対応が可能となり汎用性が 非常に高くなる。これにより、100V以上、240V� ��下の交流電源で使用される高電圧モータや� ��々なモータ仕様への適応が可能となる。

 (実施の形態2)
 図7は本発明の実施の形態2におけるスパー� �吸収素子挿入部分の部分断面図、図8はその� ��パーク吸収素子に流れる電流経路の説明図� ��ある。

 本実施の形態における整流子片41aは、実� ��の形態1における溝部42の代わりに埋設凹部4 3が設けられている。そして、隣接する整流� �片41aの埋設凹部43との間にスパーク吸収素子 50aが挟み込まれて埋設される。スパーク吸収 素子50aの形状は、四角形板状が好適である。 スパーク吸収素子50aは、スパーク吸収素子本 体51aとその表裏両面に設けられた電極52aより 構成される。そして、この電極52aの面積は、 実施の形態1と同様に、スパーク吸収素子本� �51aの面積の80%以上である。図8に示すように� ��スパーク吸収電流56は、スパーク吸収素子� �体51aの厚み方向に均一に流れる。この構成� �より、実施の形態1と同様の効果を奏するこ� ��ができる。

 なお、図7に示す電流経路の説明図におい ては、埋設凹部43は省略して示している。ま� ��、スパーク吸収素子50aの形状は、四角形板� ��に限定されるものではなく、例えば実施の� ��態1と同様に円形板状、あるいは楕円形板状 など、適宜選択可能である。また、スパーク 吸収素子50aの厚さは、実施の形態1と同様に� �0.5mm以上、1.5mm以下の範囲で選択される。た� ��し、実施の形態1より若干厚くする方が好ま しい。

 次に、実施の形態1と実施の形態2とを含� �て、従来例との比較実験を行ったので、そ� �結果を説明する。

 表1は、従来例のスパーク吸収素子(ピン� �状)と実施の形態1のスパーク吸収素子(円形� �形状)との比較において、バリスタ電圧とα� �(非直線抵抗指数)との測定値を示す。

 この表より明らかなように、実施の形態1 のスパーク吸収素子は、従来例のスパーク吸 収素子に比べて、α値が遙かに大きい値を示� ��。これにより、大きいスパーク吸収電流を� ��すことが可能となり、スパーク電圧の吸収� ��果が大きいことがわかる。

 次に、表2は、実施の形態1(円形板形状)、 実施の形態2(四角形板形状)、従来例(ピン形� �)、スパーク吸収素子なし、の4つの場合につ いて、ブラシ寿命を測定したものである。モ ータは、無負荷の状態で240Vの交流電圧を印� �し、オリフィス径16mm、37,000r/分の回転数、10 分オン-2分オフの条件でブラシ(モータ)寿命� �測定した。ブラシ長は、摩耗代30mmとした。

 この結果より、実施の形態1と実施の形態 2に示す本発明のモールド整流子を使った整� �子モータは、ブラシ寿命がスパーク吸収素� �なしの場合に比べて約2倍、従来例の構造の� ��合に比べて約1.5倍に改善でき、長寿命化の� ��果があることが確認された。

 なお、上述した実施の形態においては、� ��パーク吸収素子50、50aとしてバリスタ素子� �利用しているが、バリスタ素子に代えてコ� �デンサ素子及び抵抗素子を組み合わせたも� �を利用してもよい。このようにコンデンサ� �子と抵抗素子とを組み合わせた場合には、� �リスタ素子と同様の効果を奏することがで� �る。

 また、上述した実施の形態においては、� ��ラミックピン65を備える構成を採用してい� �が、セラミックピン65を備えない構成として もよい。特に、実施の形態2の構成は、スパ� �ク吸収素子50aがセラミックピンの代用をす� �ことが可能であり、セラミックピン65を備え ない構成として好適である。