JP2008099457A - Ｄｃモータ - Google Patents

Abstract

【課題】金属ブラシ及び／又は整流子の耐久性を向上させたＤＣモータを提供する。
【解決手段】本発明に係るＤＣモータは、整流子との接触摺動部Ａを銀―タングステンカーバイドによりクラッドしてなる金属ブラシ２４、及び／又は、金属ブラシ２４との接触摺動部を銀―タングステンカーバイドによりクラッドしてなる整流子を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＤＣモータに関し、特に、金属ブラシ及び整流子の耐摩耗性を向上させたブラシ付きのＤＣモータに関する。

従来、ブラシ付きのＤＣモータにおいて、金属ブラシと整流子との接触安定性を保持するため、金属ブラシ及び／又は整流子の材料として、金属母材に（例えばＡｇ−Ｐｄ系合金やＡｇ−Ｎｉ系合金等の）貴金属基合金を接合したクラッド材が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２３７１５号公報

一般に、ブラシ付きＤＣモータの長寿命化を図るためには、摺動接点部材であるブラシ／整流子の耐久性を向上させることが重要であり、ブラシ／整流子には高い耐磨耗性が要求される。しかしながら、従来のクラッド材を用いた金属ブラシ／整流子は、この点で必ずしも満足すべきものではなかった。また、このような耐久性の観点から言えば、金属ブラシと比較してカーボンブラシが優れているが、カーボンブラシは、摺動に伴って発生する騒音が大きくなるといった問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、金属ブラシ及び／又は整流子の耐久性を向上させたＤＣモータを提供することを目的とする。

本発明の一態様において、本発明に係るＤＣモータは、整流子との接触摺動部を銀―タングステンカーバイドによりクラッドしてなる金属ブラシを備えるものである。

また、本発明の一態様において、本発明に係るＤＣモータは、金属ブラシとの接触摺動部を銀―タングステンカーバイドによりクラッドしてなる整流子を備えるものである。

上記銀―タングステンカーバイド（Ａｇ−ＷＣ）は、好ましくは、重量比で約７５％の銀（Ａｇ）と約２５％のタングステンカーバイド（ＷＣ）からなる焼結合金である。

本発明は、上記構成としたことにより、ＤＣモータにおける金属ブラシ及び整流子の耐久性を向上し、摺動音を増加させることなく、ＤＣモータの長寿命化を達成することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るＤＣモータの一実施形態を説明する。図１は、本実施形態におけるＤＣモータ１０の全体的な構成を示す断面図であり、図２は、その下ケース１８内部の構成を示す内部構造図である。

ＤＣモータ１０は、カップ状に構成された上ケース１７と、その開口を塞ぐように上ケース１７に嵌合する下ケース１８とからなるケース１２を備えており、上ケース１７の内周面には永久磁石１１が固定され、ケース１２内部にはロータ１３が配設されている。ロータ１３は、回転軸１４と、回転軸１４に取り付けられた積層コア２０に図示しない電機子コイルが巻回された電機子２２と、回転軸１４に取り付けられると共に電機子コイルに電気的に接続された整流子２３とを含んでおり、回転軸１４は、ケーシング１２に組み付けられた軸受１５、１６により、回動自在に軸支されている。

金属ブラシ２４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ベース部３１とアーム部３２から側面視略Ｌ字状に形成され、アーム部３２は長手方向のスリットにより複数のアーム３２ａ〜３２ｇに分割されている。また、各アーム３２ａ〜３２ｇの先端部分は、整流子２３方向に折曲されて、整流子２３に接触するブラシ片３３ａ〜３３ｇを構成するものである。金属ブラシ２４は、図２に示すように、ベース部３１を、下ケース１８に固定された端子板２５にカシメ等により連結することによって、下ケース１８に配設されている。

本実施形態において、金属ブラシ２４は、バネ材料銅合金を母材として形成されており、図２に示すように、整流子２３（図２には、その外周面を仮想線（２３）で示す）との接触時の弾性変形により、各ブラシ片３３ａ〜３３ｇが所定の接触圧をもって整流子２３に接触するものである。

そして、金属ブラシ２４の整流子２３との接触摺動部であるブラシ片３３ａ〜３３ｇの整流子２３側の表面には、銅合金母材に対してクラッドされたＡｇ−ＷＣ層（図３（ｃ）のハッチング領域Ａ）が設けられている。

また、整流子２３は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、絶縁材料から略円筒状に形成された整流子基体４１と、整流子基体４１に取り付けられた導電性材料からなる３個の整流子片４２ａ〜４２ｃと、整流子片４２ａ〜４２ｃの外周に嵌入されて整流子片４２ａ〜４２ｃを整流子基体４１の外周面に押圧し、両者を一体的に固定するワッシャー４３とを備えている。

整流子片４２ａ〜４２ｃは、整流子基体４１の外周形状に沿うように湾曲形成された整流子部４４ａ〜４４ｃと、この整流子部４４ａ〜４４ｃの一端側から略垂直に連設するライザ部４５ａ〜４５ｃを有しており、ライザ部４５ａ〜４５ｃには、図示しない電機子コイルの端部が接続されるものである。

本実施形態において、整流子片４２ａ〜４２ｃは、銅を母材として形成されると共に、整流子２３の金属ブラシ２４との接触摺動部である整流子部４４ａ〜４４ｃの外周面には、銅母材に対してクラッドされたＡｇ−ＷＣ層（図４（ｃ）に側断面を示す整流子片４２ａにおいて、領域Ｂとして図示する）が設けられている。

尚、本実施形態では、金属ブラシ２４及び整流子２３の接触摺動部Ａ及びＢが共にＡｇ−ＷＣによりクラッドされているものとしたが、本発明に係るＤＣモータは、金属ブラシ及び整流子のいずれか一方の接触摺動部がＡｇ−ＷＣによりクラッドされていればよく、その場合には、他方の接触摺動部は、通常の貴金属基合金をクラッドしてなるものとすることができる。

本発明の実施例に係るＤＣモータについて、下記の条件により耐久試験を実施した。製作した実施例及び比較例のＤＣモータの全体としての構成は、図１に示す構成と同様のものである。但し、実施例のＤＣモータの金属ブラシは、銅合金を母材として、その接触摺動部に重量比で約７５％のＡｇと約２５％のＷＣからなる焼結合金であるＡｇ−ＷＣをクラッドしたものであり、比較例のＤＣモータの金属ブラシは、銅合金を母材として、その接触摺動部にＡｇ−Ｐｄ合金をクラッドしたものである。また、実施例及び比較例のＤＣモータにおいて、整流子は、銅を母材として、その接触摺動部にＡｇ−Ｎｉ合金をクラッドした整流子片を用いて構成した。

試験条件は、次の通りである。
（１）動作モード：モータの端子電圧を、＋１３．５Ｖ（２．２ｓ）〜０Ｖ（１０ｓ）〜−１３．５Ｖ（２．２ｓ）〜０Ｖ（１０ｓ）、の順で印加する手順を１サイクルとする。
（２）負荷電流：２２０ｍＡ
（３）配置姿勢：垂直
（４）環境条件：温度−３０℃、湿度０％（２０００サイクル）〜温度＋２３℃、湿度４０％（１１０００サイクル）〜温度８０℃、湿度４０％（２０００サイクル）〜以後、この温湿度変動を繰返す。

実施例及び比較例のＤＣモータとして試作したそれぞれ５台のサンプル（Ｎｏ１〜Ｎｏ５）について、上記条件で耐久試験を実施した結果を図５に示す。図５に示すように、本実施例のＤＣモータは、比較例のＤＣモータに比べて、サイクル数で約１０倍の寿命を有することが分かった。

尚、本発明に係るＡｇ−ＷＣからなるクラッド層は、従来の貴金属基合金（例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金）からなるクラッド層に比べて、必ずしも高い硬度を有するものではない。それにも関わらず、このような著しい耐久性の改善が達成できた要因としては、本発明に係るＡｇ−ＷＣが焼結合金であるため、各組成成分の粒子の結合が強く、接点の摺動に伴って発生するスパークによる表面の荒れが生じ難いことが考えられる。

本発明の一実施形態におけるＤＣモータの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における下ケースの構成を示す内部構造図である。 本発明の一実施形態における金属ブラシの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）に示すＦ方向から見たブラシ片の正面拡大図である。 本発明の一実施形態における整流子の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）は整流子片の側断面図である。 本発明の一実施例のＤＣモータの耐久試験の結果を示すグラフである。

符号の説明

１０：ＤＣモータ、２３：整流子、２４：金属ブラシ、Ａ：接触摺動部（金属ブラシ側）、Ｂ：接触摺動部（整流子側）

Claims (2)

1. 整流子との接触摺動部分を銀―タングステンカーバイドによりクラッドしてなる金属ブラシを備えることを特徴とするＤＣモータ。
2. 金属ブラシとの接触摺動部分を銀―タングステンカーバイドによりクラッドしてなる整流子を備えることを特徴とするＤＣモータ。
   

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