JP2003125561A - 摩耗確認線つき回転電機ブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブラシ摩耗限界を正確に検知する回転電機に用
いるブラシを提供する。 【解決手段】ブラシ１の一方の端Ｅは整流子４に接し、
他方の端には前記ブラシ１に電流を供給する図示してい
ない導線が接続される端子２が設けられている。前記ブ
ラシ１は、ブラシホルダ３によって整流子４の面に正し
く接触するように保持されている。また、前記ブラシ１
の側面となる面Ａには、ブラシ１の使用限度を示す１本
の直線（ブラシ使用限度線）７が前記整流子４の軸線と
平行に引かれている。前記ブラシ１が回転電機に装備さ
れる状態において、ブラシの側面となる面Ａには、交叉
する２本の摩耗確認線５ａと５ｂが各々設けられてい
る。ブラシの摩耗状態を摩耗確認線５ａ、５ｂにより確
認できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機に用いる
ブラシ、特にブラシ摩耗限界を正確に検知する回転電機
の摩耗確認線つき回転電機ブラシに関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラシつき回転電動機においては、ブラ
シの整流性能を維持するために定期的な点検が必要であ
る。点検作業は、整流子面等の清掃の他、ブラシの摩耗
の状態を確認する。しかし、このブラシの摩耗状態の確
認は、他の作業がハウジングを外すだけで済むのに対
し、ブラシ保持具からブラシを取出して視認するという
極めて煩雑な作業となる。このため最近では、定期点検
作業簡略化のため、ブラシの摩耗状態を監視する手段を
講じ、この監視手段がブラシの摩耗限界を警告したと
き、ブラシを確認し交換するようにしている。

【０００３】前記ブラシの摩耗限界を知る手段として、
例えば特開平６−１４１５１３号公報に開示された「回
転電動機のブラシ監視装置」がある。前記回転電動機の
ブラシ監視装置は、ブラシの摩耗量は、通電摩耗が主で
あり、当該摩耗量は、例えば電機子からブラシに通電さ
れた電流又は回転数をパラメータとして監視することが
できることを利用したものである。前記回転電動機のブ
ラシ監視装置では、電流対応摩耗量演算手段により電機
子に流れる電流又は該電流に相関した物理的検出量に対
する摩耗量を求めている。更に、回転数又は該回転数に
相関した検出量に対する摩耗量をも回転数対応摩耗量演
算手段で求め、各摩耗量を累積加算した累積摩耗量よ
り、摩耗限界を判断している。従って、一つのブラシ摩
耗要因によって摩耗量を累算するのでなく、二つの要因
による通電摩耗量の総和を求め、摩耗限界の判断を実現
している。

【０００４】また、特開平８−５４２２６号公報に開示
された「超音波式電動機ブラシ長さ計測装置」がある。
係る超音波式電動機ブラシ長さ計測装置は、直流電動機
内の回転する電機子の整流子と接触するブラシの上部空
間に配置され、超音波信号を上記ブラシへ送信し、かつ
上記ブラシからの反射信号を受信する超音波センサを設
ける。そして、上記送信信号から受信信号までの時間を
計測してブラシ長さを算出する超音波式電動機ブラシ長
さ計測装置である。

【０００５】更に又、特開平１１−３３２１８２号公報
に開示された「電動機用ブラシ摩耗量確認装置とその装
置を備えた電動機」がある。係る電動機用ブラシ摩耗量
確認装置とその装置を備えた電動機は、電動機に装備さ
れた状態において一方の先端部側が電動機内のブラシの
側面に当接し、他方の後端部側が電動機外に突出する検
知手段を設けた。この検知手段を前後方向に摺動自在に
保持する保持手段と、電動機に装備された状態において
この検知手段の先端部がブラシの側面に当接するよう作
用させる弾性部材とを備え、ブラシが摩耗して、前記検
知手段の他方の後端部側が電動機外に突出することを検
出するものである。

【０００６】前記各種のブラシ摩耗状態を監視する手段
は、各種の装置を必要として電動機の価格を上昇させる
ものである。特に、小型の電動機については前記各種の
装置を取り付けるスペースも無く、又、電動機が低価格
であることから実用的でなかった。係る問題を解決す
る、実用的なブラシ摩耗状態を監視する手段として、図
５に示すような摩耗確認線つき回転電機ブラシが知られ
ている。

【０００７】図５は、前記従来のブラシを説明する図で
あって、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は右側面図で
ある。ブラシ１の一方の端は整流子４に接し、他方には
端子２が設けられている。該端子２には整流子４に電流
を供給する図示していない導線が設けられている。ま
た、前記ブラシ１の両端の間には、ブラシ１の使用限度
を示す一本の直線（ブラシ使用限界線）７が前記整流子
４と平行に引かれている。又、前記端子２は、図示して
いないスプリングなどによって押圧されており、ブラシ
１が整流子４に所定の圧力で接するようになっている。
回転電機の動作によって前記ブラシ１が摩耗し、前記ブ
ラシ使用限界線７が前記整流子４に接するようになった
ときを目視して、ブラシ１の使用限度とする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−１
４１５１３号公報に開示された「回転電動機のブラシ監
視装置」では、電流対応摩耗量演算手段と回転数対応摩
耗量演算手段が必要であり、高価であった。また、ブラ
シの取付具合、材質のばらつき等により、ブラシに通電
された電流又は回転数をパラメータとして演算した場合
に誤差を生ずる可能性があるという問題点があった。

【０００９】又、特開平８−５４２２６号公報に開示さ
れた「超音波式電動機ブラシ長さ計測装置」では、超音
波センサ、超音波センサ送受信回路が必要で、高価な上
に、超音波センサを電動機内に設ける必要があった。し
かし、自動車等の内燃機関を始動させる始動電動機のよ
うに、車体内の限られた狭いスペースに設置され、しか
も、その取り付け角度が多種多様にわたるものでは、前
記超音波センサの設置スペースを確保するのが難しかっ
た。

【００１０】更に又、特開平１１−３３２１８２号公報
に開示された「電動機用ブラシ摩耗量確認装置とその装
置を備えた電動機」では、電動機に装備された状態にお
いて一方の先端部側が電動機内のブラシの側面に当接
し、他方の後端部側が電動機外に突出する検知手段を電
動機内に組み込む必要があり、大きさ、形、仕様の異な
る種々の電動機に一様に適応することが困難である。
又、前記検知手段の構造が複雑であり、電動機の構造に
制限を与えることとなっていた。

【００１１】一方、図５に示した一本の直線（ブラシ使
用限界線）が記されたブラシの前記ブラシ使用限界線が
整流子に接した時をもってブラシの使用限度とする場合
では以下のような問題があった。即ち、ブラシを使用す
るにつれて該ブラシが摩耗し、前記ブラシ使用限界線か
らブラシ先端までの長さが変化する。従って、今後ブラ
シを使用できる残存時間、又はブラシを使用した使用時
間を推定するには使用する前の全長を記憶若しくは記録
しておき限界線までの残り長さから摩耗長さを引き算し
て求めるしか方法がなく実際的には容易ではないと言う
問題があった。

【００１２】本発明は、係る問題を解決して複雑な演算
回路や、センサ、検知器などを設けることなく、ブラシ
摩耗限界を目視でしかも容易に検知する回転電機に用い
るブラシを提供することを目的としてなされたものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の摩耗確認線つき回転電機ブラシでは、
回転電機にブラシが装備された状態において、前記ブラ
シの側面となる面の、少なくとも一つの面上に、該面と
隣り合う一方の面と他方の面それぞれに亘る斜めの摩耗
確認線が設けられていることを特徴とする。

【００１４】請求項２記載の摩耗確認線つき回転電機ブ
ラシでは、前記摩耗確認線は、交叉する複数本の摩耗確
認線であることを特徴とする。

【００１５】請求項３記載の摩耗確認線つき回転電機ブ
ラシでは、前記交叉する摩耗確認線は、２本の摩耗確認
線であって、該摩耗確認線が設けられる面及びその面と
隣り合う一方の面が接する第１の角部とブラシ使用限度
を表すブラシ使用限界線との交点を始点とし、前記摩耗
確認線が設けられる面及びその面と隣り合う他方の面が
接する第２の角部と前記ブラシが使用開始される前にお
ける前記回転電機と接する側の端面とが交叉する点を終
点とする第１の直線と、前記摩耗確認線が設けられる面
及びその面と隣り合う前記他方の面が接する第２の角部
とブラシ使用限度を表すブラシ使用限界線との交点を始
点とし、前記摩耗確認線が設けられる面及びその面と隣
り合う前記一方の面が接する第１の角部と前記ブラシが
使用開始される前における前記回転電機と接する側の端
面とが交叉する点を終点とする第２の直線とが交叉する
２本の直線であることを特徴とする。

【００１６】請求項４記載の摩耗確認線つき回転電機ブ
ラシでは、前記摩耗確認線は、ブラシの側面となる面
の、少なくとも一つの面上に凹部で形成された直線であ
ることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の摩耗確認線つき回転電機ブ
ラシでは、前記摩耗確認線は、ブラシの側面となる面
の、少なくとも一つの面上に前記ブラシと異なる色で着
色された直線であることを特徴とする。

【００１８】請求項６記載の摩耗確認線つき回転電機ブ
ラシでは、前記摩耗確認線つき回転電機ブラシは、前記
摩耗確認線が視認可能なように保持されていることを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態におけ
る摩耗確認線つきブラシの図であって、図１（ａ）は正
面図、図１（ｂ）は右側面図である。以下、図５と同一
箇所には同一符号を付してある。以下、図面により本発
明の実施の形態について説明する。ブラシ１の一方の端
Ｅは整流子４に接し、他方の端には前記ブラシ１に電流
を供給する図示していない導線が接続される端子２が設
けられている。前記ブラシ１は、ブラシホルダ３によっ
て整流子４の面に正しく接触するように保持されてい
る。また、前記ブラシ１の側面となる面Ａには、ブラシ
１の使用限度を示す１本の直線（ブラシ使用限界線）７
が前記整流子４の軸線と平行に設けられている。又、前
記端子２は、図示していないスプリングなどによって押
圧されており、ブラシ１が整流子４に所定の圧力で接す
るようになっている。更に、前記ブラシ１が回転電機に
装備される状態において、ブラシの側面となる面Ａに
は、交叉する２本の摩耗確認線５ａと５ｂが各々設けら
れている。

【００２０】図２は、本発明の実施形態における各種の
摩耗確認線つきブラシの図である。、図２（ａ）、図２
（ｂ）は前記図１のブラシ１に設けられた前記摩耗確認
線５ａと５ｂを説明する図であって、図２（ａ）は正面
図、図２（ｂ）は右側面図である。又、図２（ｃ）、図
２（ｄ）、図２（ｅ）は、他の実施形態を説明する図で
ある。最初に、図２（ａ）、図２（ｂ）について説明を
する。前記交叉する２本の摩耗確認線５ａと５ｂは以下
の２本の直線である。即ち、摩耗確認線５ａは、前記摩
耗確認線５ａと５ｂが設けられる面Ａ及びその面Ａと隣
り合う一方の面Ｄが接する第１の角部とブラシ使用限度
を表すブラシ使用限界線７との交点Ｐ１を始点とし、前
記摩耗確認線５ａと５ｂが設けられる面Ａ及びその面Ａ
と隣り合う他方の面Ｂが接する第２の角部と前記ブラシ
が使用開始される前における前記回転電機の整流子など
と接する側の端面Ｅとが交叉する点Ｓ１を終点とする第
１の直線である。

【００２１】同様に、摩耗確認線５ｂは、前記摩耗確認
線５ａと５ｂが設けられる面Ａ及びその面Ａと隣り合う
前記他方の面Ｂが接する第２の角部とブラシ使用限度を
表すブラシ使用限界線７との交点Ｑ１を始点とし、前記
摩耗確認線５ａと５ｂが設けられる面Ａ及びその面Ａと
隣り合う前記一方の面Ｄが接する第１の角部と前記ブラ
シが使用開始される前における前記回転電機と接する側
Ｅの端面とが交叉する点Ｒ１を終点とする第２の直線で
ある。

【００２２】なお、前記ブラシ使用限界線７は、許容さ
れる場合には前記端子２の下端２ａと共通にしてもよ
い。又、前記交叉する２本の摩耗確認線５ａと５ｂは、
それが設けられる面Ａと反対の面Ｃに設けてもよく、更
に又、面Ａと面Ｃの両面に設けてもよい。前記摩耗確認
線５ａと５ｂは、ケガキにより凹部を形成した直線であ
る。又、前記摩耗確認線５ａと５ｂは、塗装などによっ
て前記ブラシ１の色と異なる色で着色された直線であっ
てもよく、又、前記凹部に前記塗装を施したものであっ
てもよい。

【００２３】図３は、本発明の他の実施形態における前
記ブラシ１に設けられた摩耗確認線５ａと５ｂ、５ｃと
５ｄを説明する図であって、図３（ａ）は正面図、図３
（ｂ）は右側面図である。図３のものでは、図２の場合
と異なって、前記ブラシ１の側面となる面Ａと隣り合う
面Ｂに摩耗確認線５ｃと５ｄが設けられている。該摩耗
確認線５ｃと５ｄは、以下の２本の直線である。即ち、
摩耗確認線５ｃは、前記摩耗確認線５ｃと５ｄが設けら
れる面Ｂ及びその面Ｂと隣り合う一方の面Ａが接する第
２の角部とブラシ使用限度を表すブラシ使用限界線７と
の交点Ｑ１を始点とし、前記摩耗確認線５ｃと５ｄが設
けられる面Ｂ及びその面Ｂと隣り合う他方の面Ｃが接す
る第３の角部と前記ブラシが使用開始される前における
前記回転電機の整流子などと接する側の端面Ｅとが交叉
する点Ｓ２を終点とする第３の直線である。

【００２４】同様に、摩耗確認線５ｄは、前記摩耗確認
線５ｃと５ｄが設けられる面Ｂ及びその面Ｂと隣り合う
前記他方の面Ｃが接する第２の角部とブラシ使用限度を
表すブラシ使用限界線７との交点Ｑ２を始点とし、前記
摩耗確認線５ａと５ｂが設けられる面Ａ及びその面Ａと
隣り合う前記一方の面Ｂが接する第１の角部と前記ブラ
シが使用開始される前における前記回転電機と接する側
Ｂの端面とが交叉する点Ｓ１を終点とする第４の直線で
ある。

【００２５】なお、前記ブラシ使用限界線７は、許容さ
れる場合には前記端子２の下端２ａと共通にしてもよ
い。又、前記交叉する２本の摩耗確認線５ｃと５ｄは、
それが設けられる面Ｂと反対の面Ｄに設けてもよく、更
に又、面Ｂと面Ｄの両面に設けてもよい。

【００２６】前記摩耗確認線５ｃと５ｄは、ケガキによ
り凹部を形成した直線である。又、前記摩耗確認線５ｃ
と５ｄは、塗装などによって前記ブラシ１の色と異なる
色で着色された直線であってもよく、又、前記凹部に前
記塗装を施したものであってもよい。

【００２７】図４は、前記ブラシ１を保持するブラシホ
ルダ３の一実施形態であって図４（ａ）は正面図、図４
（ｂ）は右側面図である。図４においては、図１のもの
と異なり、前記ブラシホルダ３において、前記摩耗確認
線５ａと５ｂが設けられている面Ａに前記摩耗確認線５
ａと５ｂを視認できる透明の切り欠き部８ａが設けられ
ている。係る切り欠き部８ａは、前記ブラシ１が摩耗し
て前記摩耗確認線５ａと５ｂが前記ブラシホルダ３に隠
れて見えなくなるのを防止する作用をする。係る切り欠
き部８ａは、透明のガラスや樹脂などで覆ってもよい。
又、摩耗確認線が図４に示す以外の面Ｂ、面Ｃ、面Ｄに
設けられている場合には、それに対応した面にも各々、
設けてもよい。

【００２８】前記図１の如き摩耗確認線５ａ、５ｂが設
けられている回転電機ブラシは、以下のように作用す
る。即ち、ブラシ１の使用開始時には前記摩耗確認線５
ａ、５ｂが整流子４と接する側は、ブラシ１の角部にあ
る終点Ｒ１、Ｓ１にある。ブラシ１の摩耗が進み、例え
ば図２（ａ）に破線で示す位置Ｘに達したとする。係る
場合、ブラシ１の面Ｄからの横方向の位置Ｙ１において
前記摩耗確認線５ｂが整流子４と接している。一方、前
記摩耗確認線５ａ、５ｂの傾斜はブラシ１の大きさによ
って定まり、予め分っている。従って、前記のブラシ１
の面Ｄからの横方向の位置Ｙ１を知ることによって、ブ
ラシ１がどこまで摩耗しているかが分る。即ち、今後ブ
ラシを使用できる残存時間、又はブラシを使用した使用
時間を知ることができる。

【００２９】同様にして、ブラシ１の面Ｂからの横方向
の位置Ｙ２において、前記摩耗確認線５ａが整流子４と
接している。ブラシ１の摩耗が不均一の場合には、前記
ブラシ１の面Ｄからの横方向の位置Ｙ１と、ブラシ１の
面Ｂからの横方向の位置Ｙ２とが等しくならない。従っ
て、前記Ｙ１とＹ２とのバランスから、ブラシ１が整流
子４の軸線方向に対してどちらに偏って摩耗しているか
を知ることができる。

【００３０】図１以外に複数の前記摩耗確認線が設けら
れている場合も同様にして摩耗の進み具合を知ることが
できる。なお、隣り合う面に前記摩耗確認線が設けられ
ている場合にはブラシ１が整流子４の軸線方向に対して
どちらに偏って摩耗しているかを知ると共に、整流子４
の回転方向に対してどちらに偏って摩耗しているかも知
ることができる。

【００３１】図２（ｃ）はブラシの側面となる面Ａに摩
耗確認線５ｂのみが設けられている実施形態を示す図で
ある。摩耗確認線を５ｂ1本にした場合、Ｓ１とＲ１と
の幅寸法から、Ｓ１とＹ１の長さを引いた値は、Ｑ１と
Ｓ１との長さからＱ１とＸの長さを引いた値にそれぞれ
割合が比例するので1本でも残り摩耗を知る事が出来
る。

【００３２】図２（ｄ）、図２（ｅ）は、ブラシの側面
となる面Ａに複数の摩耗確認線を設けた場合の実施形態
を示す図である。図２（ｄ）における複数の摩耗確認線
５ａ、５ｂ、５ａ１、５ｂ１、５ａ２、５ｂ２、５ａ
３、５ｂ３、５ａ４、５ｂ４、図２（ｅ）における複数
の摩耗確認線５ａ１１、５ｂ１１、５ａ１２、５ｂ１
２、５ａ１３、５ｂ１３、５ａ１４、５ｂ１４の、それ
ぞれの傾斜は、ブラシ１の大きさによって定まり、予め
分っている。従って、図２（ａ）で述べたと同様にして
ブラシ１の面Ｄからの横方向の位置を知ることによっ
て、ブラシ１がどこまで摩耗しているかが分る。即ち、
今後ブラシを使用できる残存時間、又はブラシを使用し
た使用時間を知ることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１乃至３に記載の摩耗確認線つき
回転電機ブラシによれば、回転電機にブラシが装備され
た状態において、前記ブラシの側面となる面の、少なく
とも一つの面上に、該面と隣り合う一方の面と他方の面
それぞれに亘る斜めの摩耗確認線が設けられていること
により、ブラシの摩耗の度合いを知ることができると共
に、ブラシの摩耗の偏よりも知ることができ、回転電機
の定期点検作業の簡略化ができる。

【００３４】請求項４に記載の摩耗確認線つき回転電機
ブラシによれば、摩耗確認線を凹部とすることにより前
記摩耗確認線が消えにくく、また、請求項５に記載の摩
耗確認線つき回転電機ブラシによれば、前記ブラシと異
なる色で着色することにより視認が容易になり、定期点
検作業の点検時間の短縮が図れる。

【００３５】請求項６記載の摩耗確認線つき回転電機ブ
ラシによれば、前記摩耗確認線つき回転電機ブラシは、
前記摩耗確認線が視認可能なように保持されていること
により、ブラシ保持具からブラシを取出して視認すると
いう極めて煩雑な作業をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における摩耗確認線つきブラ
シの図であって、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は右
側面図である。

【図２】本発明の実施形態における各種の摩耗確認線つ
きブラシの図であって、図２（ａ）、図２（ｂ）は、そ
れぞれ図１のブラシ１に設けられた前記摩耗確認線５ａ
と５ｂを説明する正面図と右側面図である。又、図２
（ｃ）、図２（ｄ）、図２（ｅ）は、他の実施形態を説
明する図である。

【図３】本発明の他の実施形態におけるブラシに設けら
れた摩耗確認線を説明する図であって、図３（ａ）は正
面図、図３（ｂ）は右側面図である。

【図４】ブラシを保持するブラシホルダの一実施形態で
ある。

【図５】従来のブラシを説明する図であって、図５
（ａ）は正面図、図５（ｂ）は右側面図である。

【符号の説明】

１ ブラシ ２ 端子 ３ ブラシホルダ ４ 整流子 ５ａ、５ｂ 摩耗確認線 ７ ブラシ使用限界線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転電機にブラシが装備された状態におい
   て、前記ブラシの側面となる面の、少なくとも一つの面
   上に、該面と隣り合う一方の面と他方の面それぞれに亘
   る斜めの摩耗確認線が設けられていることを特徴とする
   摩耗確認線つき回転電機ブラシ。
2. 【請求項２】前記摩耗確認線は、交叉する複数本の摩耗
   確認線であることを特徴とする請求項１に記載の摩耗確
   認線つき回転電機ブラシ。
3. 【請求項３】前記交叉する摩耗確認線は、２本の摩耗確
   認線であって、該摩耗確認線が設けられる面及びその面
   と隣り合う一方の面が接する第１の角部とブラシ使用限
   度を表すブラシ使用限界線との交点を始点とし、前記摩
   耗確認線が設けられる面及びその面と隣り合う他方の面
   が接する第２の角部と前記ブラシが使用開始される前に
   おける前記回転電機と接する側の端面とが交叉する点を
   終点とする第１の直線と、前記摩耗確認線が設けられる
   面及びその面と隣り合う前記他方の面が接する第２の角
   部とブラシ使用限度を表すブラシ使用限界線との交点を
   始点とし、前記摩耗確認線が設けられる面及びその面と
   隣り合う前記一方の面が接する第１の角部と前記ブラシ
   が使用開始される前における前記回転電機と接する側の
   端面とが交叉する点を終点とする第２の直線とが交叉す
   る２本の直線であることを特徴とする請求項２に記載の
   摩耗確認線つき回転電機ブラシ。
4. 【請求項４】前記摩耗確認線は、ブラシの側面となる面
   の、少なくとも一つの面上に凹部で形成された直線であ
   ることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の摩
   耗確認線つき回転電機ブラシ。
5. 【請求項５】前記摩耗確認線は、ブラシの側面となる面
   の、少なくとも一つの面上に前記ブラシと異なる色で着
   色された直線であることを特徴とする請求項１から４の
   何れかに記載の摩耗確認線つき回転電機ブラシ。
6. 【請求項６】前記摩耗確認線つき回転電機ブラシは、前
   記摩耗確認線が視認可能なように保持されていることを
   特徴とする請求項１から５の何れかに記載の摩耗確認線
   つき回転電機ブラシ。