JP2012050278A - 整流子電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】整流子電動機の使用の初期から末期にかけての経時変化に対応した長寿命化が可能な整流子電動機を提供することを目的とする。
【解決手段】回転子に固定された整流子と、前記整流子と接触摺動するブラシと、前記ブラシを前記整流子に押圧するブラシ押圧装置とを有する整流子電動機において、前記ブラシ押圧装置が、前記ブラシが摩耗して長さが短くなるにつれて、押圧荷重が増加することにより、整流子電動機の使用初期から使用末期まで、ブラシの摩耗進行を抑制し、整流子電動機の長寿命化が可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、家庭用掃除機や電動工具等に使用される整流子電動機に関するものである。

従来、整流子電動機は、ブラシと整流子とを接触通電させるために、コイルバネや渦巻きバネ等で構成されるブラシ押圧装置を用いて、ブラシを整流子へ押圧することが知られている。このとき、ブラシと整流子は通電時における両者間のスパーク発生による電気的摩耗や両者の摺動による機械的摩耗が生じやすく、整流子電動機の使用時間の増加と共にブラシ摩耗が進行し、ブラシの長さが短くなっていく。この整流子電動機の使用初期から末期に進むに従ってブラシ長さが短くなるという経時変化の影響で、バネとブラシとの接触位置が変わり、バネがブラシを押圧する荷重に変化が起こる。すなわち、使用初期には押圧加重は大きく、使用末期には徐々に小さくなってゆく。しかしながら、この押圧荷重には最適値があり、押圧荷重が過大であっても過小であってもブラシ磨耗の進行は促進される。
上記の問題を解決するための公知例として、ブラシと整流子との押圧荷重を一定の最適値に保ち、ブラシ磨耗を低減させることを特徴とするブラシ押圧装置付電動機が開示されている。

特開平２−２１４４４３号公報

しかしながら、ブラシと整流子との押圧荷重の最適値は、使用期間の初期と末期にかけて変化してゆくものであり、一定ではない。このため、特開平２−２１４４４３号公報に記載の押圧加重を一定にするブラシ押圧装置では、ブラシ摩耗を十分に抑制することが困難である。
図１に整流子電動機における使用時間と、ブラシと整流子との最適押圧荷重との関係を示す。ブラシと整流子との最適押圧荷重は、ブラシの長さが長い使用初期から、ブラシ長さが短い使用末期に渡って増加する傾向にある。これは、使用初期では、整流子の劣化が進行しておらず、ブラシのチャタリングによって起因されるスパーク磨耗が小さいため、押圧荷重を上げてスパーク磨耗を抑えるよりも、押圧荷重を下げて機械磨耗を抑えた方がブラシ磨耗量が少なくなり、一方、使用末期においては、整流子の劣化が進行し、整流子片間の段差が大きくなるため、ブラシのチャタリングによって起因されるスパーク磨耗が大きくなり、押圧荷重を下げて機械磨耗を抑えるよりも、押圧荷重を上げてスパーク磨耗を抑えた方がブラシ磨耗量が少なくなるためである。
このことから、従来の押圧荷重を一定の所定値に保つブラシ押圧装置の機構では、ブラシ摩耗を十分に抑制することはが困難であることがわかる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、整流子電動機の使用初期から末期にかけて生じる経時変化に適応した最適な押圧加重を保つことにより、ブラシ摩耗を抑制し、長寿命化を達成する整流子電動機を提供するものである。

本発明に係る整流子電動機は、回転子に固定された整流子と、前記整流子と接触摺動するブラシと、前記ブラシを前記整流子に押圧するブラシ押圧装置とを有する整流子電動機に
おいて、前記ブラシ押圧装置は、前記ブラシが摩耗して長さが短くなるにつれて、押圧荷重が増加することを特徴とする整流子電動機である。

本発明に係る整流子電動機は、整流子電動機の使用初期から使用末期にかけての経時変化に合わせて最適な押圧荷重を保つことにより、ブラシの摩耗進行が抑制されるので、整流子電動機の長寿命化が可能である。

本発明の実施形態に係る整流子電動機における使用時間と、ブラシと整流子との押圧荷重との関係を示す図 本発明の実施例１に係る整流子電動機のブラシと整流子の接触部を回転軸方向から示す概略横断面図 本発明の実施例１に係る作用点Ｐ１の荷重方向に対する変位と荷重との関係を示す図 本発明の実施例２に係る整流子電動機のブラシと整流子の接触部を回転軸方向から示す概略横断面図 本発明の実施例２に係る作用点Ｐ２の荷重方向に対する変位と荷重との関係を示した図

以下、本発明の第１の実施例について、図２に基づいて説明する。

図２は、本発明の第１の実施例における整流子電動機のブラシ１及び整流子２が設けられている箇所の概略横断面図である。図２に示すように、ブラシ１はぜんまいバネ３とブラシ押し当てバネ４からなるブラシ押圧装置によって、作用点Ｐ１において押圧荷重Ｆが加えられている。ぜんまいバネ３は逆変動荷重型ぜんまいバネを用いており、ブラシ押し当てバネ４と組み合わさり、図３に示す作用点Ｐ１の荷重方向における変位と荷重との関係をもつ。このとき、ブラシ１の長さが長い使用初期がＬ１の位置に当たり、ブラシ１が磨耗して長さが短くなった使用末期がＬ２の位置になるように設定されている。
このようにすると、ブラシ１の長さが長い使用初期においては、ブラシ１と整流子２との押圧荷重Ｆが小さいため、機械磨耗が少なくなる。ブラシ１の長さが長い使用初期では整流子の劣化が進行しておらず、ブラシ１のチャタリングによって起因されるスパーク磨耗が小さいため、押圧荷重Ｆを上げてチャタリングを抑えるよりも、押圧荷重Ｆを下げて機械磨耗を少なくする方がブラシ１の磨耗量が少なくなる。
さらに、ブラシ１が磨耗して長さが短くなった使用末期においては、ブラシ１と整流子２との押圧荷重Ｆが大きいため、スパーク磨耗が小さくなる。ブラシ１の長さが短い使用末期では整流子２の劣化が進行し、整流子片間の段差が大きくなるため、ブラシ１のチャタリングによって起因されるスパーク磨耗が大きく、押圧荷重Ｆを下げて機械磨耗を抑えるよりも、押圧荷重Ｆを上げてスパーク磨耗を少なくする方がブラシ１の磨耗量が少なくなる。
上記本発明の第１の実施例における構成によれば、ブラシの摩耗が抑制され、整流子電動機の長寿命化が可能となる。

以下、本発明の第２の実施例について、図４に基づいて説明する。
図４は、本発明の第２の実施例における整流子電動機のブラシ１及び整流子２が設けられている箇所の概略横断面図である。図４に示すように、ブラシ１は渦巻きバネ６とマグネット７からなるブラシ押圧装置によって、作用点Ｐ２において押圧荷重Ｆが加えられてい
る。マグネット７は渦巻きバネ６に接着されており、ブラシ１の長さが磨耗し短くなったとき、マグネット７同士が近づくことにより、ブラシと整流子との押圧荷重が増加することになる。図５に作用点Ｐ２の荷重方向に対する変位と荷重との関係を示す。このとき、ブラシ１の長さが長い使用初期がＬ３の位置に当たり、ブラシ１が磨耗して長さが短くなった使用末期がＬ４の位置になるように設定されている。
このようにすると、実施例１と同様にブラシ１の長さが長い使用初期においては、ブラシ１と整流子２との押圧荷重Ｆが小さく、機械磨耗が少なくなり、ブラシ１が磨耗して長さが短くなった使用末期においては、スパーク磨耗が小さくなることで、ブラシ１の磨耗量が少なくなる。
上記本発明の第２の実施例における構成によれば、整流子電動機のブラシ摩耗が抑制され、整流子電動機の長寿命化が可能となる。

本発明に係る整流子電動機は、ブラシの長寿命が実現できるブラシ押圧装置及びこれを用いた整流子電動機に有用である。

１ カーボンブラシ
２ 整流子
３ ぜんまいバネ
４ ブラシ押し当てバネ
５ 渦巻きバネ
６ マグネット

Claims (1)

1. 回転子に固定された整流子と、前記整流子と接触摺動するブラシと、前記ブラシを前記整流子に押圧するブラシ押圧装置とを有する整流子電動機において、前記ブラシ押圧装置は、前記ブラシが摩耗して長さが短くなるにつれて、押圧荷重が増加することを特徴とする整流子電動機。