JP2010193573A

JP2010193573A - Brush for motor

Info

Publication number: JP2010193573A
Application number: JP2009033541A
Authority: JP
Inventors: Taro Matsumae; 太郎松前
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brush for a motor that sufficiently ensures the abrasion resistance of the brush while suppressing the reduction of the number of revolutions at motor loading. <P>SOLUTION: In the brush 4 for the motor arranged at the motor which imparts a steering force to a steering system of a vehicle, the brush is mainly composed of natural graphite and copper, and the percentage of the copper is set within a range of 60 to 75 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両に搭載される電動パワーステアリング装置に備えられるモータ用ブラシの材料構成に関するものである。 The present invention relates to a material configuration of a motor brush provided in an electric power steering device mounted on a vehicle.

従来、電動パワーステアリング装置に備えられるモータ用ブラシは、カーボンと銅を主成分とするカーボンブラシが用いられている。 Conventionally, a carbon brush mainly composed of carbon and copper is used as a motor brush provided in an electric power steering apparatus.

特許文献１に開示されたカーボンブラシは、カーボンの含有量を４０重量％以上の範囲に設定し、ブラシの耐アーク性を高めるようにしている。 In the carbon brush disclosed in Patent Document 1, the carbon content is set in a range of 40% by weight or more so as to improve the arc resistance of the brush.

特許文献２に開示されたカーボンブラシは、銅の含有量を１０〜８０重量％の範囲に設定し、ブラシの耐磨耗性を確保するようにしている。 In the carbon brush disclosed in Patent Document 2, the copper content is set in the range of 10 to 80% by weight to ensure the wear resistance of the brush.

特開平１１−３３４６１５号公報JP-A-11-334615 特開２００５−１７６４９２号公報JP 2005-176492 A

しかしながら、このような従来のモータ用ブラシにあっては、カーボンとして例えば人造黒鉛が用いられた場合に、モータ負荷時に要求される回転数まで高めようとすると、銅の含有量を増やす必要があり、銅の含有量を増えることによってその耐摩耗性が十分に得られなくなるという問題点があった。 However, in such a conventional brush for a motor, when, for example, artificial graphite is used as carbon, it is necessary to increase the copper content if the rotation speed required when the motor is loaded is increased. There is a problem that the wear resistance cannot be sufficiently obtained by increasing the copper content.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、モータ負荷時の回転数の低下を抑えつつ、ブラシの耐摩耗性を十分に確保するモータ用ブラシを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a brush for a motor that sufficiently secures the wear resistance of the brush while suppressing a decrease in the number of rotations when the motor is loaded.

本発明は、車両の操舵系に操舵力を与えるモータに備えられるモータ用ブラシであって、天然黒鉛と銅を含み、銅の含有量を６０重量％以上かつ７５重量％以下の範囲に設定するものとした。 The present invention is a motor brush provided in a motor that applies a steering force to a steering system of a vehicle, and includes natural graphite and copper, and the copper content is set in a range of 60 wt% to 75 wt%. It was supposed to be.

本発明によると、動作電圧が低い電動パワーステアリング装置において、モータ負荷時に要求される回転数が得られることと、ブラシの耐摩耗性を十分に確保することを両立できる。 According to the present invention, in an electric power steering apparatus with a low operating voltage, it is possible to achieve both obtaining the number of revolutions required when the motor is loaded and sufficiently ensuring the wear resistance of the brush.

本発明の実施の形態を示すモータ用ブラシの構成図。The block diagram of the brush for motors which shows embodiment of this invention. 同じく銅の含有量に対するブラシの摩耗量とモータ回転数の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the abrasion amount of a brush with respect to copper content, and a motor rotation speed similarly. 同じくアルミ粉の含有量に対する整流子の摩耗量の関係を示す特性図。The characteristic view which similarly shows the relationship of the amount of wear of a commutator with respect to content of aluminum powder.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図１は、電動パワーステアリング装置に設けられる永久磁石型直流モータの構成を模式的に示している。このモータは、車両の操舵系に操舵力を与えるものである。 FIG. 1 schematically shows a configuration of a permanent magnet type DC motor provided in an electric power steering apparatus. This motor gives a steering force to the steering system of the vehicle.

図１において、１はモータシャフト、２は巻線、３は整流子、４はブラシである。整流子３はモータのモータシャフト１の外周に固定され、正負のブラシ４はバネ（図示せず）の付勢力によって整流子３の外周面に押し付けられる。 In FIG. 1, 1 is a motor shaft, 2 is a winding, 3 is a commutator, and 4 is a brush. The commutator 3 is fixed to the outer periphery of the motor shaft 1 of the motor, and the positive and negative brushes 4 are pressed against the outer peripheral surface of the commutator 3 by a biasing force of a spring (not shown).

モータは、バッテリ（図示せず）からの電気がブラシ４と整流子３の接触部を介して巻線２に供給されることにより、鋼板を積層したステータ（図示せず）に埋め込まれる永久磁石（図示せず）の磁力が回転方向に働いてモータシャフト１が回転駆動される。 The motor is a permanent magnet embedded in a stator (not shown) in which steel plates are laminated when electricity from a battery (not shown) is supplied to the winding 2 via the contact portion between the brush 4 and the commutator 3. A magnetic force (not shown) acts in the rotation direction to drive the motor shaft 1 to rotate.

ブラシ４は、カーボンと銅を主成分とするカーボンブラシが用いられる。 As the brush 4, a carbon brush mainly composed of carbon and copper is used.

そして本発明の要旨とするところであるが、ブラシ４の材料構成は以下のように設定する。
・ブラシ４は、銅（Ｃｕ）の含有量を６０重量％以上かつ７５重量％以下の範囲に設定する。
・ブラシ４は、カーボン（炭素）粉として、天然黒鉛を用いる。
・ブラシ４は、研磨剤として、アルミ（ＡＬ）粉を０．２重量％以下の量で含有する。
・ブラシ４は、研磨剤として、酸化ケイ素（ＳｉＯ）粉を１重量％以下の量で含有する。 And although it is a place which makes it the summary of this invention, the material structure of the brush 4 is set as follows.
-Brush 4 sets content of copper (Cu) in the range of 60 weight% or more and 75 weight% or less.
The brush 4 uses natural graphite as carbon (carbon) powder.
The brush 4 contains aluminum (AL) powder in an amount of 0.2% by weight or less as an abrasive.
The brush 4 contains silicon oxide (SiO) powder in an amount of 1% by weight or less as an abrasive.

図２は、電動パワーステアリング装置の負荷条件に相当する所定の作動条件にてモータを回転作動させ、銅の含有量を変えた複数のブラシ４について時間当たりのブラシ４の摩耗量とモータ回転数（回転速度）をそれぞれ測定した結果を示す特性図である。 FIG. 2 shows the amount of wear of the brush 4 per hour and the number of motor revolutions for a plurality of brushes 4 in which the motor is rotated under predetermined operating conditions corresponding to the load conditions of the electric power steering apparatus and the copper content is changed. It is a characteristic view which shows the result of having measured (rotational speed), respectively.

ブラシ４は、銅の含有量が増加すると、電気抵抗が低下するので、整流子３間に生じる火花が増加するため、銅の含有量が増加するのにしたがってブラシ４の磨耗量が増大するとともに、モータ回転数が上昇する。 When the copper content increases, the electrical resistance of the brush 4 decreases. Therefore, the spark generated between the commutators 3 increases, so that the wear amount of the brush 4 increases as the copper content increases. The motor rotation speed increases.

図２に実線で示すブラシ磨耗特性は、天然黒鉛を用いたブラシ４の摩耗量である。図２に破線で示すブラシ磨耗特性は、人造黒鉛を用いたブラシ４の摩耗量である。天然黒鉛を用いたブラシ４は、人造黒鉛を用いたブラシ４に比べて磨耗量が小さく抑えられるが、銅の含有量を７５重量％を超えると、図２に示す摩耗量の許容値を所定量だけ上回る。これに基づいて、天然黒鉛を用いたブラシ４は、銅の含有量を７５重量％以下の範囲に設定することにより、十分な耐摩耗性が確保される。 The brush wear characteristic indicated by the solid line in FIG. 2 is the wear amount of the brush 4 using natural graphite. The brush wear characteristic indicated by the broken line in FIG. 2 is the wear amount of the brush 4 using artificial graphite. The brush 4 using natural graphite has a smaller amount of wear than the brush 4 using artificial graphite. However, if the copper content exceeds 75% by weight, the allowable wear amount shown in FIG. It exceeds the fixed amount. On the basis of this, the brush 4 using natural graphite is secured with sufficient wear resistance by setting the copper content in the range of 75% by weight or less.

図２に示すモータ回転数特性は、銅の含有量を６０重量％を超えると、図２に示すモータ回転数の仕様値を上回る。これに基づいて、ブラシ４は、銅の含有量を６０重量％以上の範囲に設定することにより、十分なモータ回転数が確保される。 The motor rotational speed characteristics shown in FIG. 2 exceed the specification value of the motor rotational speed shown in FIG. 2 when the copper content exceeds 60% by weight. Based on this, the brush 4 ensures a sufficient motor rotation speed by setting the copper content in the range of 60 wt% or more.

図３は、電動パワーステアリング装置の負荷条件に相当する所定の作動条件にてモータを回転作動させ、研磨剤としてアルミ粉の含有量を変えた複数のブラシ４について時間当たりの整流子３の摩耗量を測定した結果を示す特性図である。 FIG. 3 shows the wear of the commutator 3 per hour for a plurality of brushes 4 in which the content of aluminum powder as an abrasive was changed by rotating the motor under predetermined operating conditions corresponding to the load conditions of the electric power steering device It is a characteristic view which shows the result of having measured quantity.

ブラシ４は、アルミ粉の含有量が増加するのに伴って整流子３の摩耗量が増加する。アルミ粉の含有量が０．２重量％を超えると、図３に示す整流子３の摩耗量の許容値を所定量だけ下回る。これに基づいて、ブラシ４は、アルミ粉の含有量を０．２重量％以下の範囲に設定することにより、整流子３の耐摩耗性が十分に確保される。 The brush 4 increases the amount of wear of the commutator 3 as the content of aluminum powder increases. When the content of the aluminum powder exceeds 0.2% by weight, the wear amount of the commutator 3 shown in FIG. Based on this, the wear resistance of the commutator 3 is sufficiently ensured in the brush 4 by setting the content of the aluminum powder in the range of 0.2% by weight or less.

以上のように本実施の形態では、車両の操舵系に操舵力を与えるモータに備えられるモータ用ブラシ４であって、天然黒鉛と銅を主成分とする構成とした。 As described above, in the present embodiment, the motor brush 4 provided in the motor that applies the steering force to the steering system of the vehicle has a configuration mainly composed of natural graphite and copper.

上記構成に基づき、動作電圧が１２Ｖ程度と低い電動パワーステアリング装置において、モータ用ブラシのカーボン材として天然黒鉛を用いることにより、ブラシ４の耐摩耗性を十分に確保することができる。 Based on the above configuration, in the electric power steering apparatus having an operating voltage as low as about 12 V, the wear resistance of the brush 4 can be sufficiently ensured by using natural graphite as the carbon material of the motor brush.

本実施の形態では、銅の含有量を６０重量％以上かつ７５重量％以下の範囲に設定する構成とした。 In the present embodiment, the copper content is set in the range of 60 wt% or more and 75 wt% or less.

上記構成に基づき、動作電圧が１２Ｖ程度と低い電動パワーステアリング装置において、モータ負荷時に要求される回転数が得られることと、ブラシ４の耐摩耗性を十分に確保することを両立する。 Based on the above configuration, in the electric power steering apparatus having an operating voltage as low as about 12 V, it is possible to obtain both the rotational speed required when the motor is loaded and to ensure sufficient wear resistance of the brush 4.

本実施の形態では、研磨剤としてアルミ粉を混入し、このアルミ粉の含有量を０．２重量％以下の範囲に設定する構成とした。 In this Embodiment, it was set as the structure which mixes aluminum powder as an abrasive | polishing agent and sets content of this aluminum powder to the range of 0.2 weight% or less.

上記構成に基づき、整流子３の耐摩耗性を十分に確保する。 Based on the above configuration, the wear resistance of the commutator 3 is sufficiently ensured.

本実施の形態では、研磨剤として酸化ケイ素を混入し、この酸化ケイ素の含有量を１重量％以下の範囲に設定する構成とした。 In the present embodiment, silicon oxide is mixed as an abrasive, and the silicon oxide content is set to a range of 1% by weight or less.

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.

１モータシャフト
２巻線
３整流子
４ブラシ 1 Motor shaft 2 Winding 3 Commutator 4 Brush

Claims

A motor brush provided in a motor that applies a steering force to a steering system of a vehicle,
Contains natural graphite and copper,
A brush for a motor, wherein the copper content is set in a range of 60% by weight to 75% by weight.

Aluminum powder is mixed as an abrasive,
2. The motor brush according to claim 1, wherein the content of the aluminum powder is set to a range of 0.2% by weight or less.

Mixing silicon oxide as an abrasive,
The motor brush according to claim 1 or 2, wherein the content of the silicon oxide powder is set in a range of 1% by weight or less.