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JP2000023425A - カーボン構造体およびその製造方法 - Google Patents

カーボン構造体およびその製造方法

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Publication number
JP2000023425A
JP2000023425A JP10184347A JP18434798A JP2000023425A JP 2000023425 A JP2000023425 A JP 2000023425A JP 10184347 A JP10184347 A JP 10184347A JP 18434798 A JP18434798 A JP 18434798A JP 2000023425 A JP2000023425 A JP 2000023425A
Authority
JP
Japan
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carbon
metal
diffusion
powder
compact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10184347A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Ebihara
嘉男 海老原
Kenzo Kiyose
顕三 清瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP10184347A priority Critical patent/JP2000023425A/ja
Publication of JP2000023425A publication Critical patent/JP2000023425A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボン本体と金属との接合を強固にしたカ
ーボン構造体およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 整流子50は、等角度間隔に形成された
8個のセグメント60、およびセグメント60を固定す
る固定部56を有している。ブラシと摺動する各セグメ
ント60の摺動部材51はカーボンで形成されており、
金属層52は鉄または鉄系合金で形成されている。摺動
部材51および金属層52からなるカーボン構造体は、
カーボン粉と鉄粉または鉄系合金粉とによりカーボン成
形体および金属成形体からなるカーボン金属成形体を一
体成形し、カーボン金属成形体を焼成することにより摺
動部材51と金属層52とが拡散接合して形成されてい
る。端子部材54と金属層52とははんだ等の接合材5
3によりろう付けされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属部材と電気的
に接続するカーボン構造体およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば燃料ポンプのモータ部では、燃料
に対する耐腐食性を向上するとともにブラシと整流子と
の摺動部の耐摩耗性を向上するためにブラシおよび整流
子の少なくとも一方の摺動部材をカーボンで形成するこ
とが知られている。摺動部材をカーボンで形成する場
合、配線または金属端子等の金属部材と摺動部材とを電
気的に接続する方法として、かしめ、モールド止め、銅
粉止めまたはろう付け等が考えられる。しかし、かし
め、モールド止めおよび銅粉止めは緩み等により接触抵
抗が増加したり接続不良を生じる恐れがある。
【0003】金属部材と摺動部材とをろう付けする場
合、カーボンははんだ等のろう材とのぬれ性が悪いの
で、摺動部材の金属部材との接続面に予め金属めっきを
施しておき、金属めっきと金属部材とをろう付けする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、摺動部
材の表面に金属めっきを形成すると、金属めっきはカー
ボン製の摺動部材との接続強度が弱く摺動部材から金属
めっきが剥離する恐れがある。さらに、摺動部材に金属
めっきを形成することにより工数が増加するとともに製
造コストが上昇するという問題がある。
【0005】これに対しチタン銅合金はカーボンとのぬ
れ性がよいので、摺動部材に金属めっきを施さなくても
摺動部材と金属部材とを直接接合し、カーボンからチタ
ン銅合金が剥離することを防止できる。
【0006】しかしながら、チタン銅合金の融点ははん
だ等のろう材よりも高いので、チタン銅合金を用いて摺
動部材と金属部材とを接合する際に加える熱により生じ
るカーボンとチタン銅合金との熱膨張の差によりカーボ
ン製の摺動部材が割れる恐れがある。
【0007】本発明の目的は、カーボン本体と金属との
接合を強固にしたカーボン構造体およびその製造方法を
提供することにある。本発明の他の目的は、製造工数を
減少するカーボン構造体およびその製造方法を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、配線との接続を省略
可能なカーボン構造体およびその製造方法を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
カーボン構造体によると、カーボン本体と拡散金属部と
が拡散接合しているので、カーボン本体から拡散金属部
が剥離することを防止する。
【0009】本発明の請求項2または3記載のカーボン
構造体によると、拡散金属部を金属粉または金属薄膜で
形成しているので、必要な箇所にだけ拡散金属部を容易
に形成することができる。さらに、カーボン粉に金属粉
または金属薄膜を接触させ同一成形工程によりカーボン
金属成形体を成形できるので、カーボン構造体の製造工
数を低減できる。
【0010】さらに本発明の請求項2記載のカーボン構
造体によると、拡散金属部を金属粉で形成しているの
で、カーボン本体と拡散金属部との熱膨張率が近づく。
したがって、加熱してカーボン本体と拡散金属部とを拡
散接合するとき、カーボン本体と拡散金属部との熱膨張
量の差によりカーボン本体が割れることを防止できる。
さらに、拡散金属部と例えば金属端子とを高温でろう付
けしても拡散接合部の熱膨張率がカーボン本体に近づい
ているので、カーボン本体が割れることを防止する。
【0011】本発明の請求項4記載のカーボン構造体に
よると、金属薄膜はカーボン本体から延びているので、
新たに配線を用いることなくカーボン本体と金属端子と
を金属薄膜により電気的に接続できる。
【0012】本発明の請求項5または6記載のカーボン
構造体の製造方法によると、カーボン金属成形体を焼成
してカーボン本体と拡散金属部を形成し、カーボン本体
と拡散金属部とを拡散接合するので、カーボン本体から
拡散金属部が剥離することを防止する。さらに、必要な
箇所にだけ拡散金属部を容易に形成することができる。
【0013】また、拡散金属部は金属粉から形成されて
いるので、焼成されるときの金属成形体の熱膨張量がカ
ーボン成形体の熱膨張量と近づく。したがって、カーボ
ン本体と拡散金属部との拡散接合部において、カーボン
本体と拡散金属部との熱膨張量の差によりカーボン本体
が割れることを防止できる。さらに、拡散金属部と例え
ば金属端子とを高温でろう付けしても拡散接合部の熱膨
張率がカーボン本体に近づいているので、カーボン本体
が割れることを防止する。
【0014】さらに本発明の請求項5記載のカーボン構
造体の製造方法によると、同一成形工程によりカーボン
粉と金属粉とからカーボン金属成形体を成形できるの
で、カーボン構造体の製造工数を低減できる。
【0015】本発明の請求項7記載のカーボン構造体の
製造方法によると、カーボン金属成形体を焼成してカー
ボン本体を形成し、カーボン本体と金属薄膜とを拡散接
合するので、カーボン本体から金属薄膜が剥離すること
を防止する。さらに、カーボン構造体と例えば金属端子
とを高温でろう付けしても拡散接合部の熱膨張率がカー
ボンに近づいているので、カーボン本体が割れることを
防止する。
【0016】また、必要な箇所にだけ金属薄膜を容易に
形成することができる。さらに、カーボン粉に金属薄膜
を接触させ同一成形工程によりカーボン金属成形体を成
形できるので、カーボン構造体の製造工数を低減でき
る。
【0017】本発明の請求項8記載のカーボン構造体の
製造方法によると、カーボン本体から延びている金属薄
膜を用いることにより、新たに配線を用いることなくカ
ーボン構造体と例えば金属端子とを金属薄膜により電気
的に接続できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図に基づいて説明する。本発明の一実施例によ
る燃料ポンプを図6に示す。図6に示す燃料ポンプ10
は、例えば電子式燃料噴射システムの燃料供給システム
において車両等の燃料タンク内に収容されており、燃料
タンクから吸入した燃料をエンジン側に供給するもので
ある。
【0019】燃料ポンプ10はポンプ部20とこのポン
プ部20を駆動する電磁駆動部としてのモータ部30と
から構成されている。モータ部30はブラシ付の直流モ
ータであり、円筒状のハウジング11内に永久磁石を環
状に配置し、この永久磁石の内周側に同心円上に電機子
32を配置した構成となっている。
【0020】ポンプ部20は、ケーシング本体21、ケ
ーシングカバー22およびインペラ23等から構成され
ている。ケーシング本体21およびケーシングカバー2
2により一つのケーシング部材が構成され、その内部に
回転体としてのインペラ23が回転自在に収容されてい
る。ケーシング本体21およびケーシングカバー22
は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されてい
る。ケーシング本体21はハウジング11の一方の端部
内側に圧入固定されており、その中心に軸受25が嵌着
されている。ケーシングカバー22は、ケーシング本体
21に被せられた状態でハウジング11の一端にかしめ
等により固定されている。ケーシングカバー22の中心
にはスラスト軸受26が圧入固定されている。電機子3
2の回転シャフト35の一方の端部は、軸受25により
回転自在に径方向に支持されているとともに、スラスト
軸受26によりスラスト方向の荷重を支持されている。
回転シャフト35の他方の端部は軸受27により回転自
在に径方向に支持されている。
【0021】ケーシングカバー22に燃料吸入口40が
形成されており、周縁部に羽根片を形成したインペラ2
3が回転することにより図示しない燃料タンク内の燃料
が燃料吸入口40からポンプ流路41に吸入される。ポ
ンプ流路41は、インペラ23の外周に沿いケーシング
本体21とケーシングカバー22との間にC字状に形成
されている。ポンプ流路41に吸入された燃料はインペ
ラ23の回転により加圧され、モータ部30の燃料室3
1に圧送される。
【0022】電機子32はモータ部30内に回転自在に
収容され、コイルがコア32aの外周に巻回されてい
る。整流子50は円板状に形成されており、電機子32
の図6の上部に配設されている。図示しない電源から、
コネクタ45に埋設されたターミナル46、図5に示す
ブラシ70、整流子50を介してコイルに電力が供給さ
れる。供給された電力により電機子32が回転すると、
電機子32の回転シャフト35とともにインペラ23が
回転する。インペラ23が回転すると、燃料吸入口40
からポンプ流路41に燃料が吸入され、この燃料がイン
ペラ23の各羽根片から運動エネルギーを受けてポンプ
流路41から燃料室31に圧送される。燃料室31に圧
送された燃料は、電機子32の周囲を通過し燃料吐出口
43から燃料ポンプ外に吐出される。燃料吐出口43に
は逆止弁44が収容されており、この逆止弁44が燃料
吐出口43から吐出された燃料の逆流を防止している。
【0023】次に整流子50およびブラシ70の構成を
詳細に説明する。図1および図2に示すように、整流子
50は、等角度間隔に形成された8個のセグメント6
0、およびセグメント60を固定する固定部56を有し
ている。各セグメント60は、カーボン本体としての摺
動部材51、摺動部材51と拡散接合している拡散金属
部としての金属層52、金属部材としての端子部材5
4、および金属層52と端子部材54とをろう付けして
いる接合材53を有し、放射状の溝61により互いに電
気的に絶縁されている。摺動部材51および金属層52
はカーボン構造体を構成している。
【0024】摺動部材51はカーボンで形成されてお
り、ブラシ70と摺動する。金属層52は鉄または鉄系
合金で形成されている。端子部材54は銅等の導電性の
良い金属で形成されており、外周側に突出する爪55を
有している。この爪55に電機子32のコイルがフュー
ジングにより電気的に接続される。固定部56は熱硬化
性樹脂で形成されており、端子部材54を固定してい
る。溝61は摺動部材51から端子部材54を通過し固
定部56にまで達しているので、各セグメント60は互
いに電気的に絶縁されている。図1において、51a、
52a、53a、54aおよび56aは、溝61に面す
る摺動部材51、金属層52、接合材53、端子部材5
4および固定部56の端面を表している。
【0025】図3に示すように、ブラシ70は、カーボ
ンで成形されているカーボン本体としてのブラシ本体7
1、ブラシ本体71の端面と拡散接合している拡散金属
部としての金属層72、金属部材としての配線74、お
よび金属層72と配線74とをろう付けしているはんだ
等の接合材73を有する。金属72は鉄または鉄系合金
で形成されている。ブラシ本体71および金属層72は
カーボン構造体を構成している。ブラシ70はスプリン
グ76により整流子50に向けて付勢されている。
【0026】次に、整流子50およびブラシ70の製造
工程について説明する。まず、整流子50の製造工程に
付いて述べる。 (1) カーボン粉と鉄粉または鉄系合金粉とを所定の型に
入れて加圧し、互いに接触するカーボン成形体および金
属成形体からなる円板状のカーボン金属成形体を成形す
る。 (2) 成形されたカーボン金属成形体をおよそ700〜1
000℃で焼成して摺動部材51の基材と金属層52の
基材とを形成し、両基材を拡散接合する。 (3) 円板状に形成した端子部材54の銅製の金属基材と
金属層52の基材とを例えばはんだによりろう付けす
る。 (4) 樹脂を充填して固定部56を形成する。 (5) 摺動部材51の基材側から金属層52の基材を通過
し固定部56に達するまで溝61を形成し、等間隔に8
個のセグメント60を形成することにより、図1および
図2に示す整流子50を形成する。 このように形成した整流子50を電機子32の上部に組
付け、各爪55に電機子32のコイルの端部を引っかけ
てフュージングする。
【0027】次に、ブラシ70の製造工程について説明
する。 (1) カーボン粉と鉄粉または鉄系合金粉とを所定の型に
入れて加圧し、互いに接触するカーボン成形体および金
属成形体からなる棒状のカーボン金属成形体を成形す
る。 (2) 成形されたカーボン金属成形体をおよそ700〜1
000℃で焼成してブラシ本体71と金属層72とを形
成し、ブラシ本体71と金属層72とを拡散接合する。 (3)金属層72と配線74とを例えばはんだによりろう
付けする。このように形成したブラシ70の配線74を
ブラシ端子と電気的に接続する。
【0028】(変形例)本実施例の変形例によるブラシ
を図4に示す。本実施例と実質的に同一構成部分に同一
符号を付し、説明を省略する。
【0029】ブラシ本体71の外側面の一部に金属層7
2が形成されている。金属層72とブラシ本体71とは
拡散接合している。配線74は円環部材75と金属層7
2およびブラシ本体71に設けられた細孔に挿入され、
配線74と円環部材75と金属層72とがはんだ等によ
りろう付けされている。
【0030】以上説明した本発明の実施の形態を示す上
記実施例では、整流子およびブラシにおいて、カーボン
粉と鉄粉または鉄系合金粉とを接触させてカーボン金属
成形体を同一工程で一体成形し、このカーボン金属成形
体を焼成することによりカーボン本体と拡散金属部とが
拡散接合している。したがって、カーボン本体から拡散
金属部が剥離することを防止できる。
【0031】また、拡散金属部は鉄粉または鉄系合金粉
から形成されているので、焼成されるときの金属成形体
の熱膨張量がカーボン成形体の熱膨張量と近づく。した
がって、カーボン本体と拡散金属部との拡散接合部にお
いて、カーボン本体と拡散金属部との熱膨張量の差によ
りカーボン本体が割れることを防止できる。さらに、拡
散金属部と例えば金属端子とを高温でろう付けしても拡
散接合部の熱膨張率がカーボン本体に近づいているの
で、カーボン本体が割れることを防止する。さらに、同
一の成形工程でカーボン金属成形体を一体成形できるの
で、燃料ポンプの製造工数が減少する。
【0032】また本実施例では、整流子およびブラシと
もに、カーボン粉と鉄粉または鉄系合金粉とからカーボ
ン金属成形体を一体に成形したが、予めカーボン粉から
カーボン成形体を成形しておき、カーボン成形体に鉄粉
または鉄系合金粉を接触させてからカーボン金属成形体
を成形しても良い。鉄粉または鉄系合金粉に代え、鉄ま
たは鉄系合金の金属薄膜とカーボン粉とを接触させカー
ボン金属成形体を成形してもよい。
【0033】さらに、ブラシを形成する場合、配線74
と同程度の長さを有する鉄または鉄系合金の金属薄膜を
用意し、この金属薄膜とカーボン粉からカーボン金属成
形体を成形した後カーボン金属成形体を焼成することに
よりカーボン本体と金属薄膜を拡散接合してもよい。こ
の構成では、配線74の代わりに金属薄膜を使用できる
ので、ブラシの製造工数が減少する。
【0034】本発明のブラシおよび整流子を燃料ポンプ
のモータ部だけではなく他の装置のモータ部に用いるこ
とにより、該当装置の寿命が延びるとともに製造コスト
を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による整流子を示す図2のI
−I線断面図である。
【図2】本発明の一実施例による整流子を示す平面図で
ある。
【図3】本実施例のブラシを示す正面図である。
【図4】本実施例の変形例によるブラシを示す平面図で
ある。
【図5】本実施例の燃料ポンプを示す図6のV−V線断
面図である。
【図6】本実施例の燃料ポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
10 燃料ポンプ 50 整流子 51 摺動部材(カーボン本体、カーボン構造体) 52 金属層(拡散金属部、カーボン構造体) 53 接合材 54 端子部材 60 セグメント 70 ブラシ 71 ブラシ本体(カーボン本体、カーボン構造
体) 72 金属層(拡散金属部、カーボン構造体) 73 接合材 74 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H613 AA01 AA03 BB04 BB07 BB08 BB09 GA04 GA05 GA06 GA07 GB01 GB02 GB05 GB06 GB08 GB09 GB12 GB13 KK03 KK05 KK07 KK08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボン本体と、 前記カーボン本体と拡散接合している拡散金属部と、 を備えることを特徴とするカーボン構造体。
  2. 【請求項2】 前記拡散金属部は金属粉で形成されてい
    ることを特徴とする請求項1記載のカーボン構造体。
  3. 【請求項3】 前記拡散金属部は金属薄膜で形成されて
    いることを特徴とする請求項1記載のカーボン構造体。
  4. 【請求項4】 前記金属薄膜は前記カーボン本体から延
    びていることを特徴とする請求項3記載のカーボン構造
    体。
  5. 【請求項5】 互いに接触するカーボン成形体および金
    属成形体を有するカーボン金属成形体をカーボン粉と金
    属粉とから一体に成形する工程と、 前記カーボン金属成形体を焼成してカーボン本体と拡散
    金属部を形成し、前記カーボン本体と前記拡散金属部と
    を拡散接合する工程と、 を有することを特徴とするカーボン構造体の製造方法。
  6. 【請求項6】 カーボン粉からカーボン成形体を成形す
    る工程と、 前記カーボン成形体と金属粉とからカーボン金属成形体
    を成形する工程と、 前記カーボン金属成形体を焼成してカーボン本体と拡散
    金属部とを形成し、前記カーボン本体と前記拡散金属部
    とを拡散接合する工程と、 を有することを特徴とするカーボン構造体の製造方法。
  7. 【請求項7】 カーボン粉と金属薄膜とからカーボン金
    属成形体を成形する工程と、 前記カーボン金属成形体を焼成してカーボン本体を形成
    し、前記カーボン本体と前記金属薄膜とを拡散接合する
    工程と、 を有することを特徴とするカーボン構造体の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記金属薄膜は前記カーボン本体から延
    びていることを特徴とする請求項7記載のカーボン構造
    体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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