JP2008099438A

JP2008099438A - ブラシ及びモータ

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Publication number: JP2008099438A
Application number: JP2006278299A
Authority: JP
Inventors: Sadayoshi Kajino; 梶野　　定義
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】ブラシ４の磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータ１の出力低下を防止することができるブラシ４を提供することを目的とする。
【解決手段】ブラシ４は、未使用時において、整流子３と摺接する部分からリード線５が埋設されている部分に向けて、Ｃｕ率が三段階に高くなるように設けられており、低銅量部８と中銅量部１０と高銅量部９とからなる。このため、摺接面６が後退して低銅量部８が消滅し、中銅量部１０が整流子３と摺接する際には、整流子３との摺接面６近傍は、使用開始直後よりもＣｕ率が高くなるので、摺接面６の後退に伴ってブラシスプリングによる付勢力が低下しても、ブラシ４と整流子３との間の接触抵抗は大幅に変動しない。この結果、ブラシ４の磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータ１の出力低下を防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブラシ及びこのブラシを用いたモータに関する。

ブラシは、ブラシスプリングにより押圧されて整流子に摺接し、整流子を通じて、アーマチャコイルにバッテリ電流を通電するものである。
ブラシは整流子との摺接により磨耗し、磨耗が進むにしたがって、ブラシスプリングによる押付け力が低下したり、ブラシと整流子間の摺接面が荒れ接触抵抗が増加し、モータの出力が低下するという問題がある。

なお、リード線埋設部分を低抵抗とすることで電気的損失・ブラシの磨耗速度を低減させる技術（特許文献１参照）や、リード線埋設部の銅濃度を高くしてリード線取付け抵抗を小さくする技術（特許文献２参照）等が開示されている。
しかし、これらの従来例は、リード線の埋設部分のみに着目しており、ブラシの磨耗に伴う接触抵抗の増加という問題に着目するものではない。
特開２００５−１９８４７７公報特許第３６６１７８４号公報

本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、ブラシの磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータの出力低下を防止することができるブラシを提供することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載のブラシは、整流子上に配置され、ブラシ付勢手段により付勢されて整流子に摺接するとともに、リード線が埋設されたブラシであって、整流子と摺接する部分からリード線が埋設されている部分に向けて、銅の含有率が段階的又は連続的に高くなるように設けられている。
これによれば、ブラシの磨耗の進行により、整流子との摺接面近傍のブラシ中の銅の含有率が高くなる。このため、磨耗の進行に伴ってブラシ付勢手段による付勢力が低下しても、それに伴う接触抵抗の増加を抑えることができる。また、整流子との摺接面の荒れによる接触抵抗の増加を抑えることもできる。この結果、ブラシの磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータの出力低下を防止することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載のブラシは、整流子への摺接面が、個々の整流子片が接触を開始する点（以下、「入口点」と定義する）から接触を終了する点（以下、「出口点」と定義する）に向けて、銅の含有率が段階的又は連続的に低下するように設けられている。

ブラシが整流子と摺接する際、整流子片とブラシとの接触が終了するときに火花が発生する。このため、ブラシの磨耗は、入口点近傍よりも出口点近傍での方が激しい。そこで、入口点から出口点に向けて、銅の含有率が段階的又は連続的に低下するようにブラシを設ける（段階的又は連続的にブラシ抵抗を増加させる）。これにより、磨耗の少ない入口点の側に通電を偏らせることができるので、ブラシ寿命を増加することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載のモータでは、請求項１または２に記載のブラシを正極のブラシのみに用いる。
モータのブラシの磨耗は正極のブラシの方が負極のブラシよりも激しい。そこで請求項１または２に記載のブラシを正極のブラシのみに用い、負極のブラシには通常のブラシを用いる。これにより、請求項１または請求項２の効果を奏すると共にモータのコストを抑えることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載のモータでは、負極のブラシの長さが正極のブラシの長さよりも短い。
磨耗が激しい正極のブラシよりも負極のブラシの長さを短くすることにより、正極のブラシ寿命と負極のブラシ寿命との平均化を図ることができる。また、負極のブラシの長さを短くすることにより、負極のブラシの抵抗を低減できるため、モータの出力を増加でき、さらに、短くした分の材料コストを低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態は、ブラシの磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータの出力低下を防止するという目的を、「整流子上に配置され、ブラシ付勢手段により付勢されて整流子に摺接するとともに、リード線が埋設されたブラシであって、整流子と摺接する部分からリード線が埋設されている部分に向けて、銅の含有率が段階的又は連続的に高くなるように設けた」ことにより実現した。

〔実施例１の構成〕
図１及び図２は、実施例１を示したものである。
本実施例のモータ１は、複数の整流子片２が周状に配された整流子３、整流子３の外周に摺接するブラシ４、ブラシ４を整流子３に押付けるブラシスプリング（図示せず）を有し、ブラシ４から整流子３を通じて、アーマチャコイル（図示せず）に通電するものであり、例えば、車両用のスタータに利用される。

ブラシ４は、銅成分を含んだ金属系カーボンブラシであり、リード線５が埋設されている。そして、リード線５を通じて、例えば車両のバッテリからブラシ４へ電力が供給される。
また、ブラシ４は整流子３との摺接により磨耗し、この磨耗に伴って整流子３との摺接面６はリード線５が埋設されている方へ後退する。

〔実施例１の特徴〕
本実施例のブラシ４は、未使用時において、整流子３と摺接する部分からリード線５が埋設されている部分に向けて、銅の含有率（以下、Ｃｕ率と略す）が三段階に高くなるように設けられている。すなわち、整流子３と摺接する部分はＣｕ率が低い低銅量部８をなし、リード線５が埋設されている部分はＣｕ率が高い高銅量部９をなす。また、低銅量部８と高銅量部９との間の部分は、Ｃｕ率が低銅量部８よりも高く高銅量部９よりも低い中銅量部１０をなす。

ここで、Ｃｕ率とは、ブラシ４の単位体積当たりの銅の体積の割合、つまり、銅の体積率である。本実施例のＣｕ率は、例えば、低銅量部８で５０〜７０％、中銅量部１０で７０〜９０％、高銅量部９で９０〜１００％である。

〔実施例１の効果〕
本実施例のブラシ４によれば、整流子３と摺接する部分は低銅量部８をなし、リード線５が埋設されている部分は高銅量部９をなし、低銅量部８と高銅量部９との間の部分は中銅量部１０をなす。これによれば、使用開始後、摺接面６が後退して低銅量部８が消滅すると、中銅量部１０が整流子３と摺接する。
このため、整流子３との摺接面６近傍は、使用開始直後よりもＣｕ率が高くなるので、摺接面６の後退に伴ってブラシスプリングによる付勢力が低下しても、ブラシ４と整流子３との間の接触抵抗は大幅に変動しない。また、整流子３との摺接面６の荒れによる接触抵抗の増加を抑えることもできる。この結果、ブラシ４の磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータ１の出力低下を防止することができる。

また、摺接面６がさらに後退して中銅量部１０が消滅し、高銅量部９が整流子３と摺接しても、同様に、ブラシ４の磨耗に伴う接触抵抗の増加を抑え、モータ１の出力低下を防止することができる。
なお、リード線５が埋設されている部分を高銅量部９としているので、リード線５の接触抵抗も低減できる。

〔実施例２の構成〕
図３は、実施例２を示したものである。
本実施例のブラシ４は、実施例１と同様に、未使用時において低銅量部８と中銅量部１０と高銅量部９とからなる。ここで、本実施例のブラシ４の整流子３への摺接面６において、個々の整流子片２が接触を開始する点を入口点１３とし、接触を終了する点を出口点１４とする。本実施例の低銅量部８は、入口点１３を含む入側低銅量部１５と出口点１４を含む出側低銅量部１６とに二分割されており、入側低銅量部１５のＣｕ率は、出側低銅量部１６のＣｕ率よりも大きい。

また、入口点１３及び出口点１４は、ブラシ４の磨耗により摺接面６とともに後退し、低銅量部８が消滅して中銅量部１０が整流子３と摺接するようになると、入口点１３及び出口点１４は中銅量部１０により形成される（図３（ｂ）参照）。そして、中銅量部１０も低銅量部８と同様に、入口点１３を含む入側中銅量部１７と、出口点１４を含むとともにＣｕ率が入側中銅量部１７よりも大きい出側中銅量部１８とに２分割されている。

すなわち、ブラシ４は磨耗の程度にかかわらず、常に摺接面６上で入口点１３から出口点１４に向けてＣｕ率が二段階に低下するように設けられている。
なお、本実施例のＣｕ率は、例えば、出側低銅量部１６で３０〜５０％、入側低銅量部１５で５０〜７０％、出側中銅量部１８で５０〜７０％、入側中銅量部１７で７０〜９０％、高銅量部９で９０〜１００％である。

〔実施例２の効果〕
本実施例のブラシ４は、磨耗の程度にかかわらず、常に摺接面６上で、入口点１３から出口点１４に向けて、Ｃｕ率が二段階に低下するように設けられている。
ブラシ４が整流子３と摺接する際、整流子片２とブラシ４との接触が終了するときに火花が発生するため、ブラシ４の磨耗は、入口点１３近傍よりも出口点１４近傍での方が激しい。そこで、ブラシ４を上記のように構成することで、磨耗の程度にかかわらず、入口点１３の側に通電を偏らせることができるので、ブラシ４の寿命を増加させることができる。

図４は、実施例３を示したものである。
本実施例のモータ１が備える正極のブラシ４は、実施例２と同様の構成を有し、負極のブラシ４は、Ｃｕ率が均一の通常のタイプである。
ブラシ４の磨耗は正極の方が負極よりも激しいので、正極のみに実施例２のブラシ４を用い、負極には通常のタイプを用いることにより、実施例２の効果を有するモータ１のコストを抑えることができる。

図５は、実施例４を示したものである。
本実施例のモータ１は、磨耗が激しい正極のブラシ４よりも、負極のブラシ４を短くする。これにより、正極のブラシ４の寿命と負極のブラシ４の寿命との平均化を図ることができる。また、負極のブラシ４の長さを短くすることにより、負極のブラシ４の抵抗を低減できるため、モータ１の出力を増加でき、さらに、短くした分の材料コストを低減することができる。

〔変形例〕
実施例１のブラシ４は、整流子３と摺接する部分からリード線５が埋設されている部分に向けて、Ｃｕ率が三段階に高くなるように設けられていたが、四段階以上または連続的に高くなるように設けてもよい。なお、四段階にする場合は、Ｃｕ率を低い順に、例えば、５０〜６５％、６５〜８０％、８０〜９０％、９０〜１００％に設定することができる。また、五段階にする場合は、例えば、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、９０〜１００％に設定することができる。

また、実施例２のブラシ４は磨耗の程度に関わらず、常に摺接面６上で入口点１３から出口点１４に向けてＣｕ率が二段階に低下するように設けられていたが、三段階以上または連続的に低下するように設けてもよい。
また、実施例３のモータ１では、正極に実施例２のブラシ４を用いたが、実施例１のブラシ４を正極に用いてもよい。

ブラシの要部を示す説明図である（実施例１）。モータの要部を示す説明図である（実施例１）。（ａ）は使用開始直後のブラシと整流子との摺接状態を示す説明図であり、（ｂ）は磨耗が進行した後のブラシと整流子との摺接状態を示す説明図である（実施例２）。モータの要部を示す説明図である（実施例３）。モータの要部を示す説明図である（実施例４）。

符号の説明

１モータ
２整流子片
３整流子
４ブラシ
５リード線
６摺接面
８低銅量部
９高銅量部
１０中銅量部
１３入口点（個々の整流子片が接触を開始する点）
１４出口点（個々の整流子片が接触を終了する点）

Claims

整流子上に配置され、ブラシ付勢手段により付勢されて前記整流子に摺接するとともに、リード線が埋設されたブラシであって、
前記整流子と摺接する部分から前記リード線が埋設されている部分に向けて、銅の含有率が段階的又は連続的に高くなるように設けられたことを特徴とするブラシ。
請求項１に記載のブラシにおいて、
前記整流子への摺接面の近傍は、個々の整流子片が接触を開始する点から接触を終了する点に向けて、銅の含有率が段階的又は連続的に低下するように設けられたことを特徴とするブラシ。
請求項１または２に記載のブラシを正極のブラシのみに用いるモータ。
請求項３に記載のモータにおいて、
負極のブラシの長さが前記正極のブラシの長さよりも短いことを特徴とするモータ。