JP2011501647A - 電気機械のためのリッツ線を有するブラシ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気機械のためのブラシ装置（１）であって、ブラシ保持器（２）、ブラシ保持器内に収納されたブラシ（３）、統合された第１のリッツ線（８）、及びばね（４）を備えており、ばねはブラシ（３）を整流子（５）に向けて押圧している形式のものに関する。耐用年数の改善された電気機械を形成するために、ブラシ（３）内に少なくとも１つの第２のリッツ線（９）を統合して形成してある。

Description

本発明は、電気機械のためのブラシ装置であって、ブラシ保持器、該ブラシ保持器内に収納されていて第１のリッツ線が統合されたブラシ、及びばねを備えており、該ばねは、前記ブラシ保持器内で前記ブラシを整流子に向けて押圧している形式のものに関する。

ブラシ内に統合され又は組み込まれた１つのリッツ線を有していて機械的に整流される電気機械（Ｅ・機械）は、周知である。内燃機関の始動のために、機械的に整流される電気機械を用いている。電流は、整流子の１つ若しくは複数のブラシ対を介して電機子巻線又は回転子巻線に供給されるようになっている。ブラシは一般的に焼結材料から成っており、焼結材料は主要成分として銅及び黒鉛を含んでいる。このようなブラシは、黒鉛割合の高いことに基づき炭素ブラシとも称されている。炭素ブラシ並びに整流子は、運転時又は作動時に摩耗にさらされる。

スターターとも称される直流電動機又は直流モータは、短時間の作動のために形成され、かつ３００００〜６００００回のスイッチサイクルに設定して構成されている。リッツ線はブラシ内に半径方向でばねに対して直列に配置され、つまり同列を成して配置されている。ブラシは、整流子に適合されていて、限られた摩耗長さ又は摩耗しろを有している。摩耗長さは、整流子の軸線に沿った断面図若しくは側面断面図で見て、整流子へのブラシの接触面からブラシ内に押し込まれ又は圧入されたリッツ線の断面の始端部まで延びている。従来技術の摩耗長さは、高い負荷での使用にとって、例えば高い回数のスイッチサイクル及び長い運転時間、つまり要求される高い耐用年数にとって十分なものではない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３５０４５６Ａ１号明細書には、電気機械のための交換可能なブラシホルダーを開示してあり、ブラシホルダーはブラシホルダー支持体を備えており、ブラシホルダー支持体にばねを炭素ブラシと一緒に取り付けてある。炭素ブラシは所定の消耗度までしかスリップリング若しくは整流子に接触させられない。

米国特許第４５３６６７０号明細書には、ブラシ本体内に組み込まれたブラシ摩耗センサーを有する電気的なブラシを開示してある。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式のブラシ装置を改善して、電気機械が従来技術のものに比べて高いスイッチ回数及び長い作動時間、ひいては高い耐用年数を有するようにすることである。

前記課題は、本発明に基づき請求項１に記載の構成により解決される。有利な実施の態様を従属請求項に記載してある。

本発明の要旨は、単数若しくは複数のリッツ線を整流子の半径方向にずらしてばねに対して並列にブラシ内に形成することにより、摩耗長さを増大することにある。本発明の構成により、リッツ線はばねの下にはなく、つまり半径方向で同列をなしておらず、つまり軽くずらされている。摩耗長さは、リッツ線が後方へ、つまりブラシ保持器の底部に向けてずらしてブラシ内に統合され、つまり組み込まれることにより得られる長さにわたって増大される。リッツ線をばねに対して並列にブラシ内に配置することによって、摩耗限界値はもはやリッツ線にのみに依存しなくなっている。本発明の１つの実施の態様によれば、ブラシ内には少なくとも１つの第２のリッツ線を組み込んで形成してある。電流を１つのリッツ線から少なくとも１つの別の第２のリッツ線にも分配することに基づき、リッツ線の断面積を減少することができ、その結果、摩耗長さは、同一の構成スペースでは、従来技術に比べて、つまり１つのリッツ線をばねの下側で、つまりばねと同列にブラシ内に配置する場合に比べて増大される。このように増大された摩耗長さは、所期の耐用年数を達成するために十分な長さである。

本発明の別の実施の態様によれば、第１及び少なくとも第２のリッツ線を、半径方向でずらしてばねに対して並列にブラシ内に形成してある。このような構成により、摩耗長さはさらに増大される。付言すれば、第１及び第２のリッツ線はブラシの側縁部及び、ブラシとばねとの接触する接触面に対する縁部から、安定性の理由に基づき十分な距離を置いて配置される。

本発明の有利な実施の態様によれば、複数のリッツ線における同一の断面積は、ブラシ内の熱導出の改善につながり、つまり均一な熱流若しくは熱排出につながる。

別の有利な実施の態様によれば、第１及び少なくとも第２のリッツ線は、整流子の軸線に沿った断面図又は側面図で見てブラシの縁部領域に配置されている。このような構成により利点として、摩耗長さは、リッツ線がブラシの、半径方向の整流子に対して短い半径方向内側の部位から半径方向外側の部位へ遠ざけられることにより、増大される。

本発明のさらに別の実施の態様によれば、第１及び少なくとも第２のリッツ線は、半径方向でばねに対して並列にブラシ内に形成されている。

本発明の別の有利な実施の態様によれば、第１及び第２のリッツ線は、半径方向で見てばねの前側及び後側で第１及び第２のブラシ付加部内に形成されて、半径方向に対して横方向又はほぼ垂直に或いはブラシ側面に垂直に延びている。換言すれば、第１の少なくとも１つのリッツ線は、ばねの前側若しくは後側で第１若しくは第２のブラシ付加部内に形成され、かつ第２の少なくとも１つのリッツ線は、ばねの後側若しくは前側で第２若しくは第１のブラシ付加部内に形成されている。このような構成により、第１及び少なくとも第２のリッツ線は、少なくとも１つのばねの前側及び後側に並列に配置されている。

本発明のさらに別の実施の態様によれば、第１及び第２のリッツ線の寸法値、特に直径値は、唯一のリッツ線を備えるブラシ装置の場合よりも小さくなっている。換言すれば、本発明に基づく各リッツ線の直径は、従来技術による唯一（１つ）のリッツ線の直径よりも小さくなっている。この場合に、本発明に基づきブラシに配置される複数のリッツ線の断面積の合計は、有利には、従来技術による唯一のリッツ線の断面積よりも大きくなっていてよい。合計の大きな断面積は、熱排出の改善、並びに電流ピーク時における改善された給電に寄与し、ひいては耐用年数の増大に寄与するものである。

早期に摩耗するブラシに対応して電気機械の耐用年数を高めるために、ブラシ装置は有利には交換可能に形成されている。

本発明のさらに別の有利な実施の態様によれば、１つよりも多いばねによって、つまり複数のばねによってブラシをブラシ保持器内で整流子に押圧し、つまり押し付けて接触させるようになっていてよい。このような構成により、均一な押圧力又は接触力、ひいては耐用年数の増大を達成することができ、それというのはばね定数Ｃを小さく設定できるからである。

１つのブラシ内に少なくとも２つのリッツ線を備える前述のブラシ装置を製造する方法において、本発明によれば、少なくとも２つのリッツ線をブラシに圧着するようになっている。このような構成は、電気機械用のブラシ装置の耐用年数を高めるための簡単な方法をなすものである。

すでに述べた構成事項並びに後で述べる構成事項は、すでに述べてある各組み合わせだけではなく、別の組み合わせで用いることもでき、また単独に用いることもできる。

次に本発明を図示の１つの実施の形態に基づき詳細に説明する。

ブラシ装置の概略的な側面図である。

図１に概略的に示してある本発明に基づくブラシ装置１は、ブラシ保持器２、該ブラシ保持器内に収納されたブラシ３を備えている。ブラシ３は、ばね４を用いて整流子５に向けて負荷（初期荷重）を掛けられて、整流子に押圧するようになっている。ブラシ３は、半径の方向Ｒでばね４に対して並列に配置された複数のブラシ付加部６，７を有しており、該ブラシ付加部（ブラシ延長部）は軸Ａの方向で見てばね４の前側と後側に配置されている。ブラシ付加部６，７には、本発明に基づく製造方法により少なくとも２つのリッツ線を、例えば１つの第１のリッツ線８及び１つの第２のリッツ線９を圧着してある。第１及び第２の各リッツ線８，９はそれぞれ、半径の方向（半径方向）でばね４に対して直列又は同列にブラシ３内に配置された従来技術の単独の１つのリッツ線１０と比べて小さな断面積を有している。リッツ線１０は、従来技術に基づくものであって、本発明の実施の形態のものではないので、破線で描かれている。第１及び第２のリッツ線８，９の断面積は、合計では、単独の１つのリッツ線１０の断面積よりも大きくなっている。このような構成により、改善された均一な熱排出を達成し、かつばね４に対する第１及び第２のリッツ線８，９の並列的な配置に基づき、摩耗長さの破線で示す摩耗限界値Ｖ_GSerieを、本発明による摩耗限界値Ｖ_G1に増大している。本発明に基づくリッツ線８，９はそれぞれ例えば２．５ｍｍ²の断面積を有しているのに対して、従来技術に基づくリッツ線１０の断面積は４ｍｍ²の大きさである。本発明によるブラシ装置１を有する電気機械は、ブラシ３の増大された摩耗長さに基づき、従来技術のものより長い耐用年数、ひいては長い作動時間及び高い回数のスイッチサイクルを有している。

図面は装置を概略的に示すものであり、正確な寸法比を有するものではない。付言すれば、上記数値記載は本発明の要旨を明確に示している。

１ ブラシ装置、 ２ ブラシ保持器、 ３ ブラシ、 ４ ばね、 ５ 整流子、 ６，７ ブラシ付加部、 ８，９，１０ リッツ線

Claims (8)

1. 電気機械のためのブラシ装置（１）であって、ブラシ保持器（２）、該ブラシ保持器内に収納されていて第１のリッツ線（８）が統合されたブラシ（３）、及びばね（４）を備えており、該ばねは、前記ブラシ保持器（２）内で前記ブラシ（３）を整流子（５）に向けて押圧している形式のものにおいて、前記リッツ線（８）は半径の方向Ｒにずらして前記ブラシ（３）内に前記ばね（４）に対して並列に形成されていることを特徴とする、電気機械のためのリッツ線を備えるブラシ装置。
2. 電気機械のためのブラシ装置（１）であって、ブラシ保持器（２）、該ブラシ保持器内に収納されていて第１のリッツ線（８）が統合されたブラシ（３）、及びばね（４）を備えており、該ばねは、前記ブラシ保持器（２）内で前記ブラシ（３）を整流子（５）に向けて押圧している形式のものにおいて、少なくとも１つの第２のリッツ線（９）は前記ブラシ（３）に組み込んで形成されていることを特徴とする、特に請求項１に記載の電気機械のためのリッツ線を備えるブラシ装置。
3. 前記第１及び少なくとも第２のリッツ線（８，９）は半径の方向でずらして前記ばね（４）に対して並列に前記ブラシ（３）内に形成されている請求項１又は２に記載のブラシ装置。
4. 前記第１及び第２のリッツ線（８，９）は、軸線若しくは半径の方向で見て前記ばね（４）の前側及び後側で第１及び第２のブラシ付加部（６，７）内に形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のブラシ装置。
5. 前記第１及び第２のリッツ線（８，９）の寸法値、特に直径値は、唯一のリッツ線を備えるブラシ装置（１）の場合よりも小さくなっている請求項１から４のいずれか１項に記載のブラシ装置。
6. 前記ブラシ装置（１）は交換可能である請求項１から５のいずれか１項に記載のブラシ装置。
7. 少なくとも１つの第２のばね（４）は前記ブラシ（３）を前記整流子（５）に向けて押圧している請求項１から６のいずれか１項に記載のブラシ装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のブラシ装置（１）の製造方法であって、１つのブラシ（３）内に少なくとも２つのリッツ線を備えており、少なくとも２つのリッツ線はブラシ（３）内に圧着されることを特徴とするブラシ装置の製造方法。

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