JP2012175760A - Brush device and motor - Google Patents

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博幸 原田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize performance of a motor while suppressing a spark discharge by actualizing excellent rectification without reference to the degree of wear of a brush body.SOLUTION: The brush device includes a brush body which is energized to abut against a rectifier which rotates in one direction on an abutting surface at a thickness-directional front end, and the brush body is constituted by stacking a plurality of brush body pieces, differing in resistance value from one another, in layers, and the abutting surface wears to move back along the thickness direction. The brush body is so constituted that an area where a brush body piece having a larger resistance value appears on the abutting area downstream side from a brush body piece having a lower resistance value when viewed from the rotating direction of the rectifier and the brush body piece having the lower resistance value appears on the abutting surface as the abutting surface moves back increases and an area where the brush body piece having the higher resistance value appears decreases.

Description

本発明は、ブラシ装置及びモータに係り、特に、厚み方向に沿って付勢されて整流子と当接するブラシ本体を備えたブラシ装置、及び、当該ブラシ装置を有するモータに関する。   The present invention relates to a brush device and a motor, and more particularly, to a brush device including a brush body that is urged along a thickness direction and abuts against a commutator, and a motor having the brush device.

一般に直流モータなどでは、ブラシ装置を用いて整流子への整流を行っている。ブラシ装置には、厚み方向に沿って付勢されて整流子と当接するブラシ本体が備わっており、かかるブラシ本体が整流子と当接することによって整流が行われる。
ところで、従来の直流モータでは、電機子コイルのインダクタンス等により整流時の電流変化が非常に遅れて整流不足となることがあった。この場合、整流終了時において電流変化が大きくなる結果、大きなリアクタンス電圧が発生し、ブラシ本体と整流子との間に火花放電が発生してしまう。この火花放電は、整流子表面を粗くし、凹凸面を形成し、ブラシ本体の磨耗量が大きくなり機器寿命を著しく減少させることに加え、ブラシ本体の振動音が大きくなり、モータの品質に関わる問題となっている。
Generally, in a DC motor or the like, rectification to a commutator is performed using a brush device. The brush device is provided with a brush body that is urged along the thickness direction to come into contact with the commutator, and rectification is performed by the brush body coming into contact with the commutator.
By the way, in the conventional DC motor, the current change at the time of rectification is very delayed due to the inductance of the armature coil, and the rectification may be insufficient. In this case, as a result of a large current change at the end of rectification, a large reactance voltage is generated, and a spark discharge is generated between the brush body and the commutator. This spark discharge roughens the commutator surface, forms an uneven surface, increases the amount of wear on the brush body, significantly reduces the life of the equipment, increases the vibration noise of the brush body, and affects the quality of the motor. It is a problem.

火花放電を抑制する方法としては、ブラシ本体の抵抗を高くする抵抗整流が一般的であるが、高抵抗のブラシ本体を用いるとモータの効率が低下してしまう。この対策として、整流子の回転方向に高抵抗の部分と低抵抗の部分を層状に重ねてブラシ本体を構成し、整流不足が生じる整流後期には、ブラシ本体のうち、高抵抗の部分を整流子と接触させるブラシ装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。このブラシ装置であれば、モータの効率低下を抑えながら整流不足による火花放電を抑制することが可能になる。   As a method for suppressing spark discharge, resistance rectification for increasing the resistance of the brush body is generally used. However, if a high-resistance brush body is used, the efficiency of the motor decreases. As a countermeasure, the brush body is configured by layering the high resistance and low resistance parts in the direction of rotation of the commutator, and the high resistance part of the brush body is rectified in the later stage of rectification when insufficient rectification occurs. A brush device that is brought into contact with a child has been developed (for example, see Patent Document 1). With this brush device, it is possible to suppress spark discharge due to insufficient rectification while suppressing reduction in motor efficiency.

但し、モータの使用時間の経過に伴ってブラシ本体が徐々に磨耗すると、磨耗量に応じて、整流子に向けてブラシ本体に作用する付勢力が小さくなる。この結果、ブラシ本体と整流子間の接触抵抗が大きくなり、モータの効率が次第に低下していくことになる。かかる問題点は、特許文献1に記載のブラシ装置においても発生する。   However, when the brush body gradually wears as the motor usage time elapses, the urging force acting on the brush body toward the commutator decreases according to the amount of wear. As a result, the contact resistance between the brush body and the commutator increases, and the efficiency of the motor gradually decreases. Such a problem also occurs in the brush device described in Patent Document 1.

一方、ブラシ本体の磨耗に伴う接触抵抗の増大を考慮して、抵抗値が異なる層を厚み方向に複数重ねて構成されたブラシ本体を採用したブラシ装置が開発されている(例えば、特許文献2参照)。このブラシ装置であれば、ブラシ本体が磨耗したときに低抵抗の層が整流子に当接する結果、接触抵抗が大きくなったとしてもモータの効率の低下を抑えることが可能になる。   On the other hand, in consideration of an increase in contact resistance due to wear of the brush body, a brush apparatus has been developed that employs a brush body configured by stacking a plurality of layers having different resistance values in the thickness direction (for example, Patent Document 2). reference). With this brush device, it is possible to suppress a reduction in the efficiency of the motor even if the contact resistance increases as a result of the low resistance layer abutting against the commutator when the brush body is worn.

但し、特許文献2に記載のブラシ装置では、整流子の回転方向において抵抗値の分布が一様であることから、整流不足となってしまう可能性がある。また、各層間の境界付近で抵抗値が急激に変わる構成であるため、整流子に当接する層が切り替わるタイミングで整流子に流れる電流の大きさが急激に変化し、結果として、モータの性能が急激に変化するおそれがある。   However, in the brush device described in Patent Document 2, since the distribution of the resistance value is uniform in the rotation direction of the commutator, there is a possibility that the rectification is insufficient. In addition, since the resistance value changes abruptly near the boundary between each layer, the magnitude of the current flowing through the commutator changes abruptly at the timing when the layer in contact with the commutator switches, and as a result, the performance of the motor is reduced. There is a risk of sudden changes.

特開2001−351758号公報JP 2001-351758 A 特開2008−99438号公報JP 2008-99438 A

そこで、本発明の目的は、ブラシ本体の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつ、モータの性能を安定させることが可能なブラシ装置、及び、当該ブラシ装置を備えたモータを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a brush device capable of stabilizing motor performance while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body, and the brush device It is providing the motor provided with.

前記課題は、本発明のブラシ装置によれば、一方向に回転する整流子と当接する当接面を厚み方向の前端に有し、該当接面にて前記整流子と当接するように付勢されるブラシ本体を、備えたブラシ装置であって、前記ブラシ本体は、互いに抵抗値が異なる複数のブラシ本体片を層状に重ねて構成されており、前記当接面が前記厚み方向に沿って後退するように磨耗し、前記ブラシ本体の構成は、前記当接面において、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片よりも前記整流子の回転方向から見て下流側に現れ、かつ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が現れている領域が減少する構成となっていることにより解決される。   According to the brush device of the present invention, the brush device according to the present invention has a contact surface that contacts the commutator rotating in one direction at the front end in the thickness direction, and is biased so as to contact the commutator at the corresponding contact surface. A brush device including a brush body, wherein the brush body is configured by laminating a plurality of brush body pieces having different resistance values, and the contact surface is along the thickness direction. The brush body is configured to wear backward, and the brush body is configured such that the brush body piece having a higher resistance value is in a rotating direction of the commutator than the brush body piece having a lower resistance value. As the abutment surface recedes as viewed from the side and the abutment surface recedes, the region where the brush body piece having the lower resistance value appears on the abutment surface increases, and the resistance value increases. The high brush body piece appears Is solved by has a configuration that region is reduced.

上記のブラシ装置では、高抵抗のブラシ本体片が低抵抗のブラシ本体片よりも整流子の回転方向から見て下流側に位置することにより、整流後期における不足整流を回避し、火花の発生を抑制することができる。また、当接面が後退すると、当該当接面において低抵抗のブラシ本体片が現れている領域が増加し、高抵抗のブラシ本体片が現れている領域が減少するので、接触抵抗の増加によるモータ効率の低下を抑制することが可能になる。さらに、当接面の後退度合い(換言すると、ブラシ本体の磨耗度合い)にしたがって、当接面において低抵抗のブラシ本体片が現れている領域が徐々に増加するので、接触抵抗値を漸次的に変化させて、モータの性能の急激な変化を抑制することが可能になる。
以上の結果、ブラシ本体の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつ、モータの性能を安定させることが可能なブラシ装置が提供されることになる。
In the brush device described above, the high resistance brush body piece is positioned downstream of the low resistance brush body piece when viewed from the rotation direction of the commutator, thereby avoiding insufficient rectification in the later stage of commutation and generating sparks. Can be suppressed. Further, when the contact surface is retracted, the region where the low-resistance brush body piece appears on the contact surface increases, and the region where the high-resistance brush body piece appears decreases. It is possible to suppress a decrease in motor efficiency. Furthermore, since the region where the low resistance brush body piece appears on the contact surface gradually increases according to the degree of retraction of the contact surface (in other words, the degree of wear of the brush body), the contact resistance value is gradually increased. It is possible to suppress a sudden change in the performance of the motor.
As a result, a brush device capable of stabilizing motor performance while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body is provided.

また、上記のブラシ装置において、前記ブラシ本体は、複数の前記ブラシ本体片として、第1ブラシ本体片と、該第1ブラシ本体片よりも前記抵抗値が大きい第2ブラシ本体片と、該第2ブラシ本体片よりも前記抵抗値が大きい第3ブラシ本体片を層状に重ねて構成され、前記ブラシ本体が消費され始めてから消費され終わるまでの期間の初期では、前記当接面において前記回転方向から見て上流側に前記第2ブラシ本体片が現れ、下流側に前記第3ブラシ本体片が現れ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記第2ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記第3ブラシ本体片が現れている領域が減少し、前記期間の後期では、前記当接面において前記回転方向から見て上流側に前記第1ブラシ本体片が現れ、下流側に前記第2ブラシ本体片が現れ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記第1ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記第2ブラシ本体片が現れている領域が減少する方が好適である。   In the brush device, the brush body includes a plurality of brush body pieces, a first brush body piece, a second brush body piece having a resistance value larger than that of the first brush body piece, and the first brush body piece. The third brush body piece having a resistance value larger than that of the two brush body pieces is layered, and in the initial period from the start of consumption of the brush body to the end of consumption, the rotation direction on the contact surface The second brush body piece appears on the upstream side when viewed from the side, the third brush body piece appears on the downstream side, and the second brush body piece is formed on the abutting surface as the abutting surface is retracted. The appearing area increases, the area where the third brush body piece appears is decreased, and in the later stage of the period, the first brush body piece is upstream of the contact surface in the rotation direction. Appear, below As the second brush body piece appears on the side and the abutting surface retreats, the area where the first brush body piece appears on the abutting surface increases, and the second brush body piece appears. It is preferable that the area that is present decreases.

また、上記のブラシ装置において、前記第3ブラシ本体片の層は、前記ブラシ本体において、前記回転方向から見て下流側であって前記厚み方向の前端側に位置する角部に形成され、前記第2ブラシ本体片の層は、前記ブラシ本体において、前記第3ブラシ本体片の層に隣接し、前記回転方向から見て上流側であって前記厚み方向の前端側に位置する角部から、下流側であって前記厚み方向の中央部に位置する部分に向かって斜めに形成され、前記第1ブラシ本体片の層は、前記ブラシ本体において、前記厚み方向の後端側で前記第2ブラシ本体片の層に隣接し、前記回転方向から見て上流側から下流側に向かうほど前記厚み方向の長さが短くなるように形成されている方が好適である。
かかる構成は、ブラシ本体の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつモータの性能を安定させるための構成として比較的簡易なものである。つまり、上記の構成であれば、比較的簡易な構成により、本発明の効果を得ることが可能になる。
Further, in the above brush device, the layer of the third brush body piece is formed in a corner portion of the brush body that is located on the downstream side when viewed from the rotation direction and on the front end side in the thickness direction, The layer of the second brush body piece is adjacent to the layer of the third brush body piece in the brush body, from the corner portion located upstream from the rotation direction and located on the front end side in the thickness direction, The first brush body piece layer is formed at an angle toward the downstream side and the central portion in the thickness direction, and the layer of the first brush body piece is the second brush on the rear end side in the thickness direction of the brush body. It is preferable that it is formed adjacent to the layer of the main body piece so that the length in the thickness direction becomes shorter from the upstream side toward the downstream side as seen from the rotational direction.
Such a configuration is relatively simple as a configuration for stabilizing the motor performance while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body. That is, if it is said structure, it will become possible to acquire the effect of this invention by a comparatively simple structure.

また、上記のブラシ装置において、前記第3ブラシ本体片の層と前記第2ブラシ本体片の層との境界面、及び、前記第2ブラシ本体片の層と前記第1ブラシ本体片の層との境界面は、前記回転方向から見て下流側の端が上流側の端よりも前記厚み方向において後側に位置するように傾いており、前記第3ブラシ本体片の層と前記第2ブラシ本体片の層との境界面の下流側の端と、前記第2ブラシ本体片の層と前記第1ブラシ本体片の層との境界面の上流側の端とは、前記厚み方向において同じ位置に位置している方が好適である。
かかる構成であれば、より簡易な構成により本発明の効果を得ることが可能になる。
In the above brush device, a boundary surface between the layer of the third brush body piece and the layer of the second brush body piece, and the layer of the second brush body piece and the layer of the first brush body piece The boundary surface of the third brush body piece and the second brush are inclined such that the downstream end thereof is located on the rear side in the thickness direction with respect to the upstream end as viewed from the rotational direction. The downstream end of the boundary surface between the body piece layer and the upstream end of the boundary surface between the second brush body piece layer and the first brush body piece layer are at the same position in the thickness direction. It is preferable that it is located at.
With such a configuration, the effects of the present invention can be obtained with a simpler configuration.

さらに、前述した課題は、一方向に回転する整流子と、該整流子と当接する当接面を厚み方向の前端に有し、該当接面にて前記整流子と当接するように付勢されるブラシ本体を備えたブラシ装置と、を備えたモータであって、前記ブラシ本体は、互いに抵抗値が異なる複数のブラシ本体片を層状に重ねて構成されており、前記当接面が前記厚み方向に沿って後退するように磨耗し、前記ブラシ本体の構成は、前記当接面において、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片よりも前記整流子の回転方向から見て下流側に現れ、かつ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が現れている領域が減少する構成となっていることにより解決される。   Further, the above-described problem has a commutator that rotates in one direction and a contact surface that contacts the commutator at the front end in the thickness direction, and is biased to contact the commutator at the corresponding contact surface. A brush device including a brush body, wherein the brush body is configured by laminating a plurality of brush body pieces having different resistance values from each other, and the contact surface has the thickness The brush body is configured to wear backward so that the brush body piece having a higher resistance value at the contact surface is more rectified than the brush body piece having a lower resistance value. The region where the brush body piece having a lower resistance value appears on the contact surface increases as the contact surface retreats as it appears downstream from the rotation direction of the child, The brush body with a higher resistance value A region that appears is solved by has a configuration to decrease.

上記構成のモータであれば、ブラシ本体の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつ、モータの性能を安定させることが可能になる。   With the motor having the above-described configuration, it is possible to stabilize the motor performance while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body.

本発明のブラシ装置によれば、高抵抗のブラシ本体片が低抵抗のブラシ本体片よりも整流子の回転方向から見て下流側に位置することにより、整流後期における不足整流を回避し、火花の発生を抑制することができる。また、当接面が後退すると、当該当接面において低抵抗のブラシ本体片が現れている領域が増加し、高抵抗のブラシ本体片が現れている領域が減少するので、接触抵抗の増加によるモータ効率の低下を抑制することが可能になる。さらに、当接面の後退度合いにしたがって、当接面において低抵抗のブラシ本体片が現れている領域が徐々に増加するので、接触抵抗値が漸次的に変化し、モータの性能の急激な変化を抑制することが可能になる。以上の結果より、ブラシ本体の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつ、モータの性能を安定させることが可能になる。   According to the brush device of the present invention, the high-resistance brush body piece is positioned downstream of the low-resistance brush body piece as viewed from the rotation direction of the commutator, thereby avoiding insufficient rectification in the later stage of commutation and sparking. Can be suppressed. Further, when the contact surface is retracted, the region where the low-resistance brush body piece appears on the contact surface increases, and the region where the high-resistance brush body piece appears decreases. It is possible to suppress a decrease in motor efficiency. In addition, the area where the low resistance brush body piece appears on the contact surface gradually increases according to the degree of retraction of the contact surface, so that the contact resistance value gradually changes and the motor performance changes rapidly. Can be suppressed. From the above results, it is possible to stabilize the motor performance while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body.

本実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the motor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るブラシ装置の説明図である。It is explanatory drawing of the brush apparatus which concerns on this embodiment. ブラシ本体をその高さ方向の上側から見たときの図である。It is a figure when a brush main body is seen from the upper side of the height direction. 図4(a)〜(d)は、ブラシ本体をその厚み方向の前方側から見たときの図である。4A to 4D are views when the brush body is viewed from the front side in the thickness direction. 本実施形態に係るブラシ装置についての整流曲線を示す図である。It is a figure which shows the rectification | straightening curve about the brush apparatus which concerns on this embodiment. ブラシ本体の磨耗量と接触抵抗値との変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the abrasion loss of a brush main body, and a contact resistance value. 図7(a)〜(d)は、本実施形態に係るブラシ本体の製造方法の一例を示す図である。7A to 7D are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a brush body according to the present embodiment. 各ブラシ本体片15を3次元的に分布させたブラシ本体11の構成図である(その1)。It is the block diagram of the brush main body 11 which distributed each brush main body piece 15 three-dimensionally (the 1). 各ブラシ本体片15を3次元的に分布させたブラシ本体11の構成図である(その2)。It is the block diagram of the brush main body 11 which distributed each brush main body piece 15 three-dimensionally (the 2). 各ブラシ本体片15を3次元的に分布させたブラシ本体11の構成図である(その3)。It is a block diagram of the brush main body 11 which distributed each brush main body piece 15 three-dimensionally (the 3). 各ブラシ本体片15を3次元的に分布させたブラシ本体11の構成図である(その4)。It is a block diagram of the brush main body 11 which distributed each brush main body piece 15 three-dimensionally (the 4).

<<本実施形態に係るブラシ装置及びモータについて>>
以下、本発明の一実施形態(以下、本実施形態という)について、図1、図2、図3、図4(a)〜(d)、図5、図6、及び、図7(a)〜(d)を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るモータの概略構成を示す断面図である。図2は、本実施形態に係るブラシ装置の説明図である。図3は、ブラシ本体をその高さ方向の上側から見たときの図(平面図)である。図4(a)〜(d)は、ブラシ本体をその厚み方向の前方側から見たときの図(正面図)である。なお、同図は、ブラシ本体の厚み方向前端が変化する状況を表しており、図4(a)、(b)、(c)、(d)の順に変化する。図5は、本実施形態に係るブラシ装置(従来品)についての整流曲線を示す図であり、図中には比較対象として通常のブラシ装置についての整流曲線が併せて示されている。図6は、ブラシ本体の磨耗量と接触抵抗値との変化を示す図であり、図中には比較対照として通常のブラシ装置(従来品)における接触抵抗の変化が併せて示されている。図7(a)〜(d)は、本実施形態に係るブラシ本体の製造方法の一例を示す図であり、図7(a)、(b)、(c)、(d)の順で製造工程が進行する。
<< About the brush device and the motor according to this embodiment >>
Hereinafter, one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as this embodiment) will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4 (a) to 4 (d), 5, 6, and 7 (a). This will be described with reference to (d). FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a motor according to the present embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram of the brush device according to the present embodiment. FIG. 3 is a diagram (plan view) when the brush body is viewed from above in the height direction. 4A to 4D are views (front views) when the brush body is viewed from the front side in the thickness direction. In addition, the figure represents the situation where the thickness direction front end of a brush main body changes, and it changes in order of Fig.4 (a), (b), (c), (d). FIG. 5 is a diagram showing a rectification curve for the brush device (conventional product) according to the present embodiment, and the rectification curve for a normal brush device is also shown in the drawing as a comparison target. FIG. 6 is a diagram showing changes in the amount of wear and the contact resistance value of the brush body. In the figure, the change in contact resistance in a normal brush device (conventional product) is also shown as a comparison. FIGS. 7A to 7D are diagrams showing an example of a method for manufacturing a brush body according to the present embodiment, which are manufactured in the order of FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D. The process proceeds.

先ず、本実施形態に係るモータ(以下、単にモータMという)の概略構成について説明する。
本実施形態に係るモータMは、ブラシ装置Sを除いて、公知の構成を採用したものである。すなわち、モータMは、図1に示すように、後述する構成のブラシ装置Sに加え、出力軸となるシャフト1と、コイル2が形成された鉄心3と、整流子4と、界磁機構としての磁石5と、これらを内部に収納するハウジング6とを主たる構成要素として有する。
First, a schematic configuration of a motor according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as motor M) will be described.
The motor M according to the present embodiment adopts a known configuration except for the brush device S. That is, as shown in FIG. 1, the motor M includes a brush device S configured as described later, a shaft 1 serving as an output shaft, an iron core 3 on which a coil 2 is formed, a commutator 4, and a field mechanism. The magnet 5 and a housing 6 that accommodates the magnet 5 are included as main components.

シャフト1は、軸受7を介して回転自在にハウジング6に支持されており、本実施形態では一方向に回転する。シャフト1には鉄心3が固定されており、その周囲には鉄心3の外周を囲むように磁石5が配置されている。また、シャフト1には整流子4も固定されている。整流子4は、シャフト1と一体的に一方向に回転する円筒状の部材であり、その回転方向に沿って一定間隔毎に配置された複数の整流子片4aを有する。そして、整流子4は、回転に伴って、ブラシ装置Sのブラシ本体11と当接する整流子片4aが切り替わることにより、コイル2を流れる電流の向きを切り替える(整流する)。   The shaft 1 is rotatably supported by a housing 6 via a bearing 7 and rotates in one direction in this embodiment. An iron core 3 is fixed to the shaft 1, and a magnet 5 is arranged around the outer periphery of the iron core 3. A commutator 4 is also fixed to the shaft 1. The commutator 4 is a cylindrical member that rotates in one direction integrally with the shaft 1, and includes a plurality of commutator pieces 4 a that are arranged at regular intervals along the rotation direction. And the commutator 4 switches the direction of the electric current which flows through the coil 2 by the commutator piece 4a contact | abutting with the brush main body 11 of the brush apparatus S switching with rotation.

次に、本実施形態に係るブラシ装置S(以下、単にブラシ装置Sという)について説明する。
ブラシ装置Sは、整流子4を通じてコイル2に電流を流すものであり、図1及び図2に示すように、ブラシ本体11と、収納ボックス12と、付勢バネ13と、給電用のリード線であるピグテール14とを主たる構成要素として有する。ブラシ本体11は、銅を含有した黒鉛から構成された直方体状の部材であり、その厚み方向は整流子4の径方向に沿い、その高さ方向はシャフト1の軸方向に沿っている。また、ブラシ本体11の厚み方向の前端面(当接面T)は、整流子4の外周に沿った弧状の湾曲面を形成している。
Next, the brush device S according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as the brush device S) will be described.
The brush device S is configured to pass a current to the coil 2 through the commutator 4. As shown in FIGS. 1 and 2, the brush body 11, the storage box 12, the urging spring 13, and a power supply lead wire. As a main component. The brush body 11 is a rectangular parallelepiped member made of graphite containing copper, the thickness direction is along the radial direction of the commutator 4, and the height direction is along the axial direction of the shaft 1. Further, the front end surface (contact surface T) in the thickness direction of the brush body 11 forms an arcuate curved surface along the outer periphery of the commutator 4.

上記形状のブラシ本体11は、その一部が収納ボックス12に収納された状態で、同じく収納ボックス12内に収納された付勢バネ13によって、厚み方向に沿って付勢される。これにより、ブラシ本体11は、その厚み方向の前端に位置する当接面Tにて回転状態の整流子4と当接する。換言すると、整流子4は、その外周面にてブラシ本体11の前端面(当接面T)に接しながら同面上を摺動することになる。この結果、ブラシ本体11は、当接面Tが上記の厚み方向に沿って後退するように磨耗することになる。すなわち、ブラシ本体11は、未消費の状態からモータMの利用時間の経過に伴って徐々に厚み方向に磨耗し、ブラシ本体11として適当に機能することができなくなるまで消費される。   The brush body 11 having the above shape is urged along the thickness direction by the urging spring 13 which is also housed in the storage box 12 with a part thereof being stored in the storage box 12. As a result, the brush body 11 abuts on the rotating commutator 4 at the abutment surface T located at the front end in the thickness direction. In other words, the commutator 4 slides on the same surface while being in contact with the front end surface (contact surface T) of the brush body 11 on the outer peripheral surface thereof. As a result, the brush body 11 is worn so that the contact surface T moves backward along the thickness direction. That is, the brush main body 11 is gradually worn away in the thickness direction as the use time of the motor M elapses from the unconsumed state, and is consumed until the brush main body 11 cannot function properly.

なお、本実施形態において、ブラシ本体11が消費され始めてから消費され終わるまでの期間(つまり、ブラシ本体11の寿命)は、モータMが使用され始めた時点から、当接面Tが所定位置(例えば、ピグテール14の接続位置から幾分手前の位置)まで後退した時点までの期間である。   In the present embodiment, the period from when the brush body 11 starts to be consumed until the end of consumption (that is, the life of the brush body 11) is determined when the contact surface T is in a predetermined position (from the time when the motor M starts to be used). For example, it is a period from the time when the pigtail 14 is retracted to a position slightly before the position where the pigtail 14 is connected.

さらに、本実施形態に係るブラシ本体11は、互いに抵抗値が異なる複数のブラシ本体片15を層状に重ねて構成されている。具体的に説明すると、第1ブラシ本体片としての低抵抗片15a、第2ブラシ本体片としての中抵抗片15b、及び、第3ブラシ本体片としての高抵抗片15cが層状に重なってブラシ本体11を構成している。ここで、各ブラシ本体片15の抵抗値は、低抵抗片15a、中抵抗片15b、高抵抗片15cの順に大きくなっている。なお、ブラシ本体片15の抵抗値は、その構成成分である黒鉛に対する銅含有率が低いほど大きくなり、例えば、中抵抗片15bの銅含有率は、低抵抗片15aの銅含有率よりも低くなっている。   Furthermore, the brush body 11 according to the present embodiment is configured by laminating a plurality of brush body pieces 15 having different resistance values from each other in layers. Specifically, the low resistance piece 15a as the first brush body piece, the medium resistance piece 15b as the second brush body piece, and the high resistance piece 15c as the third brush body piece are layered to overlap the brush body. 11 is constituted. Here, the resistance value of each brush body piece 15 increases in the order of the low resistance piece 15a, the middle resistance piece 15b, and the high resistance piece 15c. The resistance value of the brush body piece 15 increases as the copper content with respect to graphite, which is a constituent component, is lower. For example, the copper content of the medium resistance piece 15b is lower than the copper content of the low resistance piece 15a. It has become.

以下、本実施形態に係るブラシ本体11の構成について、図3及び図4を参照しながら詳述する。
既述のように、本実施形態に係るブラシ本体11では、3つのブラシ本体片15の各々が層を成している。
Hereinafter, the configuration of the brush body 11 according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
As described above, in the brush body 11 according to this embodiment, each of the three brush body pieces 15 forms a layer.

具体的に説明すると、図3に示すように、先ず、高抵抗片15cの層が、ブラシ本体11において、整流子4の回転方向から見て下流側であって厚み方向の前端側に位置する角部(下流側前端部)に形成されている。次に、中抵抗片15bの層が、ブラシ本体11において、高抵抗片15cの層に後側で隣接し、整流子4の回転方向から見て上流側であって厚み方向の前端側に位置する角部(上流側前端部)から、下流側であって厚み方向の中央部に位置する部分(下流側中央部)に向かって斜めに形成されている。最後に、低抵抗片15aの層は、ブラシ本体11において、厚み方向の後端側で中抵抗片15bの層に隣接し、回転方向から見て上流側から下流側に向かうほど厚み方向の長さが短くなるように形成されている。   Specifically, as shown in FIG. 3, first, the layer of the high resistance piece 15 c is located in the brush body 11 on the downstream side when viewed from the rotation direction of the commutator 4 and on the front end side in the thickness direction. It is formed at the corner (downstream front end). Next, the layer of the medium resistance piece 15b is adjacent to the layer of the high resistance piece 15c on the rear side in the brush main body 11, and is located on the upstream side when viewed from the rotation direction of the commutator 4 and on the front end side in the thickness direction. From the corner (upstream front end portion) to be inclined toward the downstream portion (downstream center portion) located at the center portion in the thickness direction. Finally, the layer of the low resistance piece 15a is adjacent to the layer of the medium resistance piece 15b on the rear end side in the thickness direction in the brush body 11, and the length in the thickness direction increases from the upstream side to the downstream side when viewed from the rotation direction. Is formed to be short.

また、高抵抗片15cの層と中抵抗片15bの層との境界面B1、及び、中抵抗片15bの層と低抵抗片15aの層との境界面B2は、整流子4の回転方向から見て下流側の端が上流側の端よりもブラシ本体11の厚み方向において後側に位置するように傾いている。
さらに、高抵抗片15cの層と中抵抗片15bの層との境界面B1の下流側の端(図3中、x1と表記)と、中抵抗片15bの層と低抵抗片15aの層との境界面B2の上流側の端(図3中、x2と表記)とは、ブラシ本体11の厚み方向において同じ位置に位置している。
Further, the boundary surface B1 between the layer of the high resistance piece 15c and the layer of the medium resistance piece 15b, and the boundary surface B2 between the layer of the medium resistance piece 15b and the layer of the low resistance piece 15a are from the rotation direction of the commutator 4. The downstream end is inclined so that the downstream end is positioned on the rear side in the thickness direction of the brush body 11 with respect to the upstream end.
Furthermore, the downstream end (denoted by x1 in FIG. 3) of the boundary surface B1 between the layer of the high resistance piece 15c and the layer of the medium resistance piece 15b, the layer of the medium resistance piece 15b, and the layer of the low resistance piece 15a The upstream end of the boundary surface B2 (denoted by x2 in FIG. 3) is located at the same position in the thickness direction of the brush body 11.

以上のような構成により、本実施形態に係るブラシ本体11では、当接面Tにおいて、抵抗値がより高いブラシ本体片15が、抵抗値がより低いブラシ本体片15よりも整流子4の回転方向から見て下流側に現れるようになる。換言すると、ブラシ本体11の構成は、当接面Tにおいて、抵抗値がより高いブラシ本体片15が、抵抗値がより低いブラシ本体片15よりも整流子4の回転方向から見て下流側に現れるような構成となっている。   With the configuration described above, in the brush body 11 according to this embodiment, the brush body piece 15 having a higher resistance value on the contact surface T rotates the commutator 4 than the brush body piece 15 having a lower resistance value. It appears on the downstream side when viewed from the direction. In other words, the configuration of the brush body 11 is such that, on the contact surface T, the brush body piece 15 having a higher resistance value is more downstream than the brush body piece 15 having a lower resistance value as viewed from the rotational direction of the commutator 4. It has a structure that appears.

より具体的に説明すると、上述の構成により、ブラシ本体11が消費され始めてから消費され終わるまでの期間の初期(以下、単に初期という)では、図4(a)、(b)に示すように、当接面Tにおいて、整流子4の回転方向から見て上流側に中抵抗片15bが現れ、下流側に高抵抗片15cが現れる。一方、ブラシ本体11が消費され始めてから消費され終わるまでの期間の後期(以下、単に後期という)では、図4(c)、(d)に示すように、当接面Tにおいて、整流子4の回転方向から見て上流側に低抵抗片15aが現れ、下流側に中抵抗片15bが現れる。なお、初期から後期に切り替わる瞬間には、当接面Tに中抵抗片15bのみが現れる。   More specifically, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), at the initial stage of the brush body 11 from the start of consumption until the end of consumption (hereinafter simply referred to as the initial stage) due to the above-described configuration. In the contact surface T, the middle resistance piece 15b appears on the upstream side when viewed from the rotation direction of the commutator 4, and the high resistance piece 15c appears on the downstream side. On the other hand, in the latter part of the period from the start of consumption of the brush body 11 to the end of consumption (hereinafter simply referred to as the latter part), as shown in FIGS. , The low resistance piece 15a appears on the upstream side, and the middle resistance piece 15b appears on the downstream side. Note that only the middle resistance piece 15b appears on the contact surface T at the moment of switching from the initial stage to the late stage.

ここで、初期とは、ブラシ本体11が消費され始めた時点から、予め設定していた位置(設定位置)に当接面Tが到達した時点までの期間を意味する。設定位置については、任意に設定することが可能であるが、例えば、各ブラシ本体片15の抵抗値やモータMの性能曲線等に基づいて数値計算により算出した、当接面Tに現れるブラシ本体片15の種類を切り替えるのに最適な位置とするのが望ましい。また、後期とは、当接面Tが上述の設定位置に到達した時点から、ブラシ本体11が消費され終わる時点までの期間を意味する。   Here, the initial term means a period from the time when the brush body 11 starts to be consumed to the time when the contact surface T reaches a preset position (set position). The setting position can be arbitrarily set. For example, the brush main body appearing on the contact surface T calculated by numerical calculation based on the resistance value of each brush main body piece 15, the performance curve of the motor M, or the like. It is desirable that the position is optimal for switching the type of the piece 15. Further, the latter term means a period from the time when the contact surface T reaches the set position to the time when the brush body 11 is consumed.

さらに、本実施形態に係るブラシ本体11では、上述の構成により、当接面Tが後退するほど、当接面Tにおいて抵抗値がより低いブラシ本体片15が現れている領域が増加し、抵抗値がより高いブラシ本体片15が現れている領域が減少するようになる。すなわち、本実施形態において、ブラシ本体11の構成は、当接面Tが後退するにしたがって、当接面Tにおいて、抵抗値がより低いブラシ本体片15が現れている領域が増加し、抵抗値がより高いブラシ本体片15が現れている領域が減少するような構成となっている。ここで、領域とは、当接面Tにおいて各ブラシ本体片15が占める範囲である。   Furthermore, in the brush body 11 according to the present embodiment, the region where the brush body piece 15 having a lower resistance value appears on the contact surface T increases as the contact surface T recedes due to the above-described configuration. The region where the brush body piece 15 having a higher value appears is reduced. That is, in the present embodiment, the configuration of the brush body 11 is such that as the contact surface T recedes, the region where the brush body piece 15 having a lower resistance value appears on the contact surface T increases. The region where the brush body piece 15 having a higher height appears is reduced. Here, the region is a range occupied by each brush body piece 15 on the contact surface T.

より具体的に説明すると、上述の構成により、初期では、当接面Tが後退するにしたがって、当接面Tにおいて、中抵抗片15bが現れている領域が増加する一方で、高抵抗片15cが現れている領域が減少する。つまり、初期中、ある時点では当接面Tが図4(a)に示す状態にあり、かかる時点から当接面Tが幾分後退すると図4(b)に示す状態に遷移する。
同様に、後期では、当接面Tが後退するにしたがって、当接面Tにおいて、低抵抗片15aが現れている領域が増加する一方で、中抵抗片15bが現れている領域が減少する。つまり、後期中、ある時点では当接面Tが図4(c)に示す状態にあり、かかる時点から当接面Tが幾分後退すると図4(d)に示す状態に遷移する。
More specifically, with the above-described configuration, as the contact surface T is initially retracted, the region where the middle resistance piece 15b appears on the contact surface T increases, while the high resistance piece 15c. The area where appears is reduced. In other words, during the initial stage, the contact surface T is in the state shown in FIG. 4A at a certain time, and when the contact surface T is somewhat retracted from this time, the state transitions to the state shown in FIG.
Similarly, in the latter period, as the contact surface T moves backward, the region where the low resistance piece 15a appears on the contact surface T increases, while the region where the medium resistance piece 15b appears decreases. That is, during the latter period, the contact surface T is in the state shown in FIG. 4C at a certain time, and when the contact surface T is somewhat retracted from this time, the state transitions to the state shown in FIG.

以上までに説明してきた当接面Tにおける変化は、上述したブラシ本体11における各ブラシ本体片15の配置パターン(すなわち、図3に示された各ブラシ本体片15の配置パターン)によって実現されるものである。   The change in the contact surface T described above is realized by the arrangement pattern of each brush body piece 15 in the brush body 11 described above (that is, the arrangement pattern of each brush body piece 15 shown in FIG. 3). Is.

次に、上記構成のブラシ本体11を製造する方法の一例について図7(a)〜(d)を参照しながら説明する。
上記構成のブラシ本体11を製造する際には成形型8を用いる(例えば、図7(a)参照)。この成形型8には投入溝8aが形成されており、投入溝8aにはブラシ本体11の材料であるブラシ粉が投入される。また、投入溝8aには、上側押圧ピース9a〜9cと下側押圧ピース10とが挿入され、ピース間でブラシ粉が加圧されてブラシ本体片15が形成される。なお、上側押圧ピース9a〜9cは、ブラシ本体片15の種類分(本実施形態では3種類)用意され、それぞれの上側押圧ピース9a〜9cは、各ブラシ本体片15が成す層に応じた形状を有している。また、下側押圧ピース10の上端面は円弧状に湾曲している。
Next, an example of a method for manufacturing the brush body 11 having the above configuration will be described with reference to FIGS.
When manufacturing the brush main body 11 having the above-described configuration, a mold 8 is used (see, for example, FIG. 7A). The molding die 8 is formed with a feeding groove 8a, and brush powder which is a material of the brush body 11 is fed into the feeding groove 8a. Further, the upper pressing pieces 9a to 9c and the lower pressing piece 10 are inserted into the charging groove 8a, and the brush powder is pressed between the pieces to form the brush body piece 15. The upper pressing pieces 9a to 9c are prepared for the types of brush main body pieces 15 (three types in this embodiment), and the upper pressing pieces 9a to 9c have shapes corresponding to the layers formed by the brush main body pieces 15. have. Further, the upper end surface of the lower pressing piece 10 is curved in an arc shape.

ブラシ本体11の製造手順について説明すると、投入溝8aの下側口から下側押圧ピース10を挿入した状態で、投入溝8aの上側口から高抵抗片15c用のブラシ粉を投入する(図7(a)参照)。ブラシ粉を投入した後には、高抵抗片15cの層を形成するための上側押圧ピース9aを投入溝8aに挿入し、ピース間でブラシ粉を加圧して高抵抗片15cの層を形成する(図7(b)参照)。その後、上側押圧ピース9aを引き出して、高抵抗片15cの層の上に中抵抗片15b用のブラシ粉を投入する。以降、同手順により、中抵抗片15bの層、及び、低抵抗片15aの層を形成する(図7(c)、(d)参照)。これにより、3層構造をなすブラシ本体11が完成し、最終的に成形型8から外された後にピグテール14が取り付けられる。   The manufacturing procedure of the brush body 11 will be described. With the lower pressing piece 10 inserted from the lower opening of the charging groove 8a, the brush powder for the high resistance piece 15c is charged from the upper opening of the charging groove 8a (FIG. 7). (See (a)). After feeding the brush powder, the upper pressing piece 9a for forming the layer of the high resistance piece 15c is inserted into the feeding groove 8a, and the brush powder is pressurized between the pieces to form the layer of the high resistance piece 15c ( (Refer FIG.7 (b)). Thereafter, the upper pressing piece 9a is pulled out, and the brush powder for the medium resistance piece 15b is put on the layer of the high resistance piece 15c. Thereafter, the middle resistance piece 15b layer and the low resistance piece 15a layer are formed by the same procedure (see FIGS. 7C and 7D). Thus, the brush body 11 having a three-layer structure is completed, and finally the pigtail 14 is attached after being removed from the mold 8.

<<本実施形態に係るブラシ装置Sの有効性について>>
本実施形態に係るブラシ装置Sでは、ブラシ本体11が、互いに抵抗値が異なる複数のブラシ本体片15を層状に重ねて構成されている。そして、ブラシ本体11の構成は、当接面Tにおいて、抵抗値がより高いブラシ本体片15が、抵抗値がより低いブラシ本体片15よりも整流子4の回転方向から見て下流側に現れ、かつ、当接面Tが後退するにしたがって、当接面Tにおいて、抵抗値がより低いブラシ本体片15が現れている領域が増加し、抵抗値がより高いブラシ本体片15が現れている領域が減少する構成となっている。かかる構成により、ブラシ本体11の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつ、モータMの性能を安定させることが可能になる。
<< Effectiveness of Brush Device S According to the Present Embodiment >>
In the brush device S according to the present embodiment, the brush body 11 is configured by laminating a plurality of brush body pieces 15 having different resistance values. In the configuration of the brush body 11, the brush body piece 15 having a higher resistance value appears on the contact surface T on the downstream side as viewed from the rotation direction of the commutator 4 than the brush body piece 15 having the lower resistance value. As the contact surface T is retracted, the area of the brush body piece 15 having a lower resistance value on the contact surface T increases, and the brush body piece 15 having a higher resistance value appears. The area is reduced. With such a configuration, it is possible to stabilize the performance of the motor M while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body 11.

より詳しく説明すると、本実施形態に係るブラシ装置Sでは、ブラシ本体11の構成が、当接面Tにおいて、抵抗値がより高いブラシ本体片15が、抵抗値がより低いブラシ本体片15よりも整流子4の回転方向から見て下流側に現れるような構成となっている。かかる構成により、整流初期にはモータ性能を優先して、ブラシ本体11が、より低抵抗の部分にて各整流子片4aに当接し、整流後期には、火花発生の抑制を優先して、ブラシ本体11が、より高抵抗の部分にて当接する。すなわち、整流後期には抵抗整流となり、図5に示すように、従来のブラシ本体(整流子4の回転方向から見て抵抗値の分布が一様なブラシ本体)と比較して、電流の変化が緩やかになる。したがって、急激な電流変化によって発生する火花放電が抑制され、良好な整流が実現されることになる。さらに、良好な整流が実現される結果、ブラシ本体11の耐久性が向上し、騒音や電磁ノイズが低減する等、二次的な効果も奏されることになる。   More specifically, in the brush device S according to the present embodiment, the configuration of the brush body 11 is such that the brush body piece 15 having a higher resistance value on the contact surface T is higher than the brush body piece 15 having a lower resistance value. The configuration is such that it appears on the downstream side when viewed from the rotational direction of the commutator 4. With such a configuration, the brush main body 11 abuts on each commutator piece 4a at a lower resistance portion in the early stage of commutation, and in the later stage of commutation, prioritizing suppression of spark generation, The brush body 11 abuts at a higher resistance portion. That is, resistance rectification occurs in the later stage of rectification, and as shown in FIG. 5, the current change compared to the conventional brush body (brush body with a uniform resistance distribution as viewed from the rotation direction of the commutator 4). Becomes moderate. Therefore, the spark discharge generated by the rapid current change is suppressed, and good rectification is realized. Furthermore, as a result of realizing good rectification, secondary effects such as improved durability of the brush body 11 and reduction of noise and electromagnetic noise are also exhibited.

一方、ブラシ本体11の磨耗が進行すると、付勢バネ13による不勢力(弾性力)が徐々に小さくなることによって、整流子4に対するブラシ本体11の接触圧が小さくなり、ブラシ本体11と整流子4との接触抵抗が増加する。従来のブラシ装置では、そのような接触抵抗の増加に応じてモータ性能(具体的には、出力特性)が低下してしまう。これに対し、本実施形態に係るブラシ装置Sでは、当接面Tが後退するにしたがって、当接面Tにおいて、抵抗値がより低いブラシ本体片15が現れている領域が増加し、抵抗値がより高いブラシ本体片15が現れている領域が減少する。つまり、本実施形態に係るブラシ装置Sでは、ブラシ本体11の磨耗によって整流子4に対するブラシ本体11の接触圧が低下することの影響を、ブラシ本体11のうち、整流子4と当接する部位の抵抗を下げることによって相殺することが可能になる。   On the other hand, as the wear of the brush body 11 progresses, the contact force of the brush body 11 with respect to the commutator 4 is reduced by gradually reducing the inelastic force (elastic force) by the biasing spring 13, and the brush body 11 and the commutator are reduced. The contact resistance with 4 increases. In the conventional brush device, the motor performance (specifically, the output characteristics) is lowered as the contact resistance increases. On the other hand, in the brush device S according to the present embodiment, as the contact surface T recedes, the region where the brush body piece 15 having a lower resistance value appears on the contact surface T increases. The area where the brush body piece 15 having a higher is appearing is reduced. That is, in the brush device S according to the present embodiment, the influence of the contact pressure of the brush body 11 with respect to the commutator 4 being reduced due to wear of the brush body 11 is affected by the portion of the brush body 11 that contacts the commutator 4. It becomes possible to cancel by reducing the resistance.

さらに、本実施形態では、当接面Tの後退量(換言すると、ブラシ本体11の磨耗量)に応じて、当接面Tにおいて抵抗値がより低いブラシ本体片15が現れている領域が徐々に増加し、抵抗値がより高いブラシ本体片15が現れている領域が徐々に減少するようにブラシ本体11が構成されている。すなわち、従来のブラシ装置(例えば、厚み方向において抵抗値が階段状に変化するブラシ装置)では、ブラシ本体11の中で当接面Tに現れている部分の抵抗値(つまり、接触抵抗値)が離散的に変化するのに対し、本実施形態に係るブラシ装置Sでは、当接面Tの後退量に応じて連続的に変化する。これにより、図6に示すように、ブラシ本体11の磨耗量を問わず、接触抵抗値が一定に維持されるようになる。したがって、本実施形態では、モータの性能の急激な変化を回避することが可能になる。
以上の結果、本実施形態では、ブラシ本体11の磨耗度合いを問わずに、良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつ、モータMの性能を安定させることが可能になる。
Furthermore, in this embodiment, the region where the brush body piece 15 having a lower resistance value appears on the contact surface T gradually appears in accordance with the amount of retreat of the contact surface T (in other words, the amount of wear of the brush body 11). The brush body 11 is configured so that the region where the brush body piece 15 having a higher resistance value appears gradually decreases. That is, in a conventional brush device (for example, a brush device whose resistance value changes stepwise in the thickness direction), the resistance value (that is, the contact resistance value) of the portion appearing on the contact surface T in the brush body 11. Changes discretely, but in the brush device S according to the present embodiment, it changes continuously according to the retraction amount of the contact surface T. As a result, as shown in FIG. 6, the contact resistance value is kept constant regardless of the amount of wear of the brush body 11. Therefore, in this embodiment, it is possible to avoid a sudden change in the performance of the motor.
As a result, in the present embodiment, it is possible to stabilize the performance of the motor M while realizing good rectification and suppressing spark discharge regardless of the degree of wear of the brush body 11.

<<その他の実施形態>>
上記の実施形態では、主として本発明のブラシ装置及びモータについて説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
<< Other Embodiments >>
In the above embodiments, the brush device and the motor of the present invention have been mainly described. However, the above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents thereof.

例えば、上記の実施形態では、各ブラシ本体片15は、銅を含有した黒鉛を成分として構成されることとした。ただし、これに限定されるものではなく、各ブラシ本体片15は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂等の合成樹脂、カーボンナノチューブやカーボンファイバー等の炭素系材料、亜鉛、マンガン、ニッケル、モリブデン化合物(例えば、二硫化モリブデン)等を適宜使用して構成することが可能である。   For example, in the above embodiment, each brush body piece 15 is composed of graphite containing copper as a component. However, the present invention is not limited to this, and each brush body piece 15 is made of synthetic resin such as phenol resin or epoxy resin, carbon-based material such as carbon nanotube or carbon fiber, zinc, manganese, nickel, molybdenum compound (for example, (Molybdenum disulfide) or the like can be used as appropriate.

また、上記の実施形態では、3層構造のブラシ本体11について説明した。すなわち、上記の実施形態に係るブラシ本体11は、低抵抗片15aと中抵抗片15bと高抵抗片15cとが層状に重なって構成されて4層以上の多層構造のブラシ本体11であってもよい。
2層構造のブラシ本体11であれば、上記の実施形態(3層構造のブラシ本体11)よりも構成が簡略化できる反面、接触抵抗値の調整が粗くなってしまう。一方で、ブラシ本体11を構成するブラシ本体片15の層の数が増えるほど、接触抵抗値の調整を細やかに行うことが可能になる反面、製造が困難になってしまう。接触抵抗値の調整の精度と構造の簡易性を比較考量すると、ブラシ本体11に形成される層の数を3層程度とするのが好適である。
In the above embodiment, the brush body 11 having the three-layer structure has been described. That is, the brush body 11 according to the above-described embodiment may be a brush body 11 having a multilayer structure of four or more layers, in which the low resistance piece 15a, the middle resistance piece 15b, and the high resistance piece 15c are layered. Good.
If the brush body 11 has a two-layer structure, the configuration can be simplified as compared with the above-described embodiment (the brush body 11 having a three-layer structure), but the adjustment of the contact resistance value becomes rough. On the other hand, as the number of layers of the brush body pieces 15 constituting the brush body 11 increases, the contact resistance value can be finely adjusted, but the manufacturing becomes difficult. In consideration of the precision of adjusting the contact resistance value and the simplicity of the structure, it is preferable that the number of layers formed on the brush body 11 is about three.

また、上記の実施形態では、ブラシ本体11が消費され始めてから消費され終わるまでの期間の初期では、当接面Tにおいて高抵抗片15cと中抵抗片15bとが現れ、後期では、当接面Tにおいて中抵抗片15bと低抵抗片15aとが現れることとした。つまり、上記の実施形態では、初期及び後期の各期間中、当接面Tに現れるブラシ本体片15は2種類であることとしたが、これに限定されるものではなく、3種類以上のブラシ本体片15が当接面Tに現れることとしてもよい。
なお、上記の実施形態では、当接面Tに2種類のブラシ本体片15が現れるように、高抵抗片15cの層と中抵抗片15bの層との境界面B1の下流側の端と、中抵抗片15bの層と低抵抗片15aの層との境界面B2の上流側の端とが、ブラシ本体11の厚み方向において同じ位置に位置していることとした。但し、これに限定されるものではなく、境界面B1の下流側の端と、境界面B2の上流側の端とが、厚み方向において異なる位置に位置していることとしてもよい。
In the above embodiment, the high resistance piece 15c and the medium resistance piece 15b appear on the contact surface T in the initial period from when the brush body 11 starts to be consumed until the brush body 11 is consumed. At T, the medium resistance piece 15b and the low resistance piece 15a appear. That is, in the above-described embodiment, the brush body pieces 15 appearing on the contact surface T are two types during the initial period and the latter period. However, the present invention is not limited to this. The main body piece 15 may appear on the contact surface T.
In the above embodiment, the downstream end of the boundary surface B1 between the layer of the high resistance piece 15c and the layer of the middle resistance piece 15b, so that two types of brush body pieces 15 appear on the contact surface T, The upstream end of the boundary surface B2 between the layer of the medium resistance piece 15b and the layer of the low resistance piece 15a is positioned at the same position in the thickness direction of the brush body 11. However, the present invention is not limited to this, and the downstream end of the boundary surface B1 and the upstream end of the boundary surface B2 may be located at different positions in the thickness direction.

また、上記の実施形態では、図3に示すブラシ本体片15の配置パターンを採用した。すなわち、高抵抗片15cの層は、ブラシ本体11において、整流子4の回転方向から見て下流側であって厚み方向の前端側に位置する角部に形成されていることとした。中抵抗片15bの層は、高抵抗片15cの層に隣接し、回転方向から見て上流側であって厚み方向の前端側に位置する角部から、下流側であって厚み方向の中央部に位置する部分に向かって斜めに形成されていることとした。低抵抗片15aの層は、厚み方向の後端側で中抵抗片15bの層に隣接し、回転方向から見て上流側から下流側に向かうほど厚み方向の長さが短くなるように形成されていることとした。当該構成は、ブラシ本体の磨耗度合いを問わずに良好な整流を実現して火花放電を抑制しつつモータの性能を安定させるための構成として比較的簡易なものである。つまり、上記の構成であれば、比較的簡易な構成により本発明の効果を得ることが可能になる。但し、上記の配置パターンはあくまでも一例に過ぎず、他の配置パターンであってもよい。   Moreover, in said embodiment, the arrangement pattern of the brush main-body piece 15 shown in FIG. 3 was employ | adopted. That is, the layer of the high resistance piece 15c is formed at the corner portion of the brush body 11 that is located on the downstream side when viewed from the rotation direction of the commutator 4 and on the front end side in the thickness direction. The layer of the medium resistance piece 15b is adjacent to the layer of the high resistance piece 15c, and is located downstream from the corner located on the upstream side in the thickness direction and on the front end side in the thickness direction. It was supposed that it was formed diagonally toward the part located in the area. The layer of the low resistance piece 15a is adjacent to the layer of the middle resistance piece 15b on the rear end side in the thickness direction, and is formed so that the length in the thickness direction becomes shorter from the upstream side to the downstream side when viewed from the rotation direction. It was decided that The said structure is comparatively simple as a structure for stabilizing the performance of a motor, implement | achieving favorable commutation | regulation irrespective of the abrasion degree of a brush main body, suppressing spark discharge. That is, if it is said structure, it will become possible to acquire the effect of this invention by a comparatively simple structure. However, the above arrangement pattern is merely an example, and other arrangement patterns may be used.

また、上記の実施形態では、整流子4の回転方向及びブラシ本体11の厚み方向における各ブラシ本体片15の配置パターンについて説明した。すなわち、上記の実施形態では、上記の2方向にてブラシ本体11における各ブラシ本体片15の分布を規定することとした。ただし、これに限定されるものではなく、図8〜11に示すように、上記の2方向にブラシ本体11の高さ方向を加えた3方向にて各ブラシ本体片15の分布を規定することとしてもよい(すなわち、3次元的に各ブラシ本体片15の配置パターンを決定してもよい)。なお、図8〜図11は、各ブラシ本体片15を3次元的に分布させたブラシ本体11の構成図であり、図8は、ブラシ本体11を高さ方向の上側から見たときの図であり、図9は、厚み方向の前方側から見たときの図であり、図10は、整流子4の回転方向の上流側から見たときの図であり、図11は、回転方向の下流側から見たときの図である。   In the above embodiment, the arrangement pattern of the brush body pieces 15 in the rotation direction of the commutator 4 and the thickness direction of the brush body 11 has been described. That is, in the above embodiment, the distribution of each brush body piece 15 in the brush body 11 is defined in the above two directions. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 8 to 11, the distribution of each brush body piece 15 is defined in three directions including the height direction of the brush body 11 in the above two directions. (That is, the arrangement pattern of each brush body piece 15 may be determined three-dimensionally). 8 to 11 are configuration diagrams of the brush body 11 in which the respective brush body pieces 15 are three-dimensionally distributed. FIG. 8 is a diagram when the brush body 11 is viewed from the upper side in the height direction. 9 is a diagram when viewed from the front side in the thickness direction, FIG. 10 is a diagram when viewed from the upstream side in the rotational direction of the commutator 4, and FIG. 11 is a diagram in the rotational direction. It is a figure when it sees from the downstream.

1 シャフト、2 コイル、3 鉄心、4 整流子、4a 整流子片、
5 磁石、6 ハウジング、
7 軸受、8 成形型、8a 投入溝、9a,9b,9c 上側押圧ピース、
10 下側押圧ピース、11 ブラシ本体、12 収納ボックス、
13 付勢バネ、14 ピグテール、
15 ブラシ本体片、15a 低抵抗片、15b 中抵抗片、15c 高抵抗片、
B1,B2 境界面、M モータ、S ブラシ装置、T 当接面
1 shaft, 2 coil, 3 iron core, 4 commutator, 4a commutator piece,
5 magnets, 6 housings,
7 Bearing, 8 Mold, 8a Loading groove, 9a, 9b, 9c Upper pressing piece,
10 Lower pressing piece, 11 Brush body, 12 Storage box,
13 bias spring, 14 pigtail,
15 brush body piece, 15a low resistance piece, 15b medium resistance piece, 15c high resistance piece,
B1, B2 boundary surface, M motor, S brush device, T contact surface

Claims (5)

一方向に回転する整流子と当接する当接面を厚み方向の前端に有し、該当接面にて前記整流子と当接するように付勢されるブラシ本体を、備えたブラシ装置であって、
前記ブラシ本体は、互いに抵抗値が異なる複数のブラシ本体片を層状に重ねて構成されており、前記当接面が前記厚み方向に沿って後退するように磨耗し、
前記ブラシ本体の構成は、前記当接面において、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片よりも前記整流子の回転方向から見て下流側に現れ、かつ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が現れている領域が減少する構成となっていることを特徴とするブラシ装置。
A brush device comprising a brush body having a contact surface that contacts a commutator rotating in one direction at a front end in a thickness direction and biased to contact the commutator at the corresponding contact surface. ,
The brush body is configured by laminating a plurality of brush body pieces having different resistance values from each other, and the contact surface is worn so as to recede along the thickness direction,
In the configuration of the brush body, the brush body piece with the higher resistance value appears on the downstream side when viewed from the rotation direction of the commutator than the brush body piece with the lower resistance value on the contact surface. As the contact surface is retracted, a region where the brush body piece having a lower resistance value appears on the contact surface increases, and the brush body piece having a higher resistance value appears. The brush device is characterized in that the area of the brush is reduced.
前記ブラシ本体は、複数の前記ブラシ本体片として、第1ブラシ本体片と、該第1ブラシ本体片よりも前記抵抗値が大きい第2ブラシ本体片と、該第2ブラシ本体片よりも前記抵抗値が大きい第3ブラシ本体片を層状に重ねて構成され、
前記ブラシ本体が消費され始めてから消費され終わるまでの期間の初期では、前記当接面において前記回転方向から見て上流側に前記第2ブラシ本体片が現れ、下流側に前記第3ブラシ本体片が現れ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記第2ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記第3ブラシ本体片が現れている領域が減少し、
前記期間の後期では、前記当接面において前記回転方向から見て上流側に前記第1ブラシ本体片が現れ、下流側に前記第2ブラシ本体片が現れ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記第1ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記第2ブラシ本体片が現れている領域が減少することを特徴とする請求項1に記載のブラシ装置。
The brush body includes a plurality of brush body pieces, a first brush body piece, a second brush body piece having a larger resistance value than the first brush body piece, and the resistance more than the second brush body piece. It is composed of a third brush body piece with a large value stacked in layers,
At the beginning of the period from the start of consumption of the brush body to the end of consumption, the second brush body piece appears on the upstream side when viewed from the rotational direction on the contact surface, and the third brush body piece on the downstream side. As the contact surface retreats, the area where the second brush body piece appears on the contact surface increases, and the area where the third brush body piece appears decreases,
In the latter part of the period, the first brush body piece appears on the upstream side as viewed from the rotation direction on the contact surface, the second brush body piece appears on the downstream side, and the contact surface moves backward. 2. The brush device according to claim 1, wherein a region where the first brush main body piece appears on the contact surface increases and a region where the second brush main body piece appears decreases.
前記第3ブラシ本体片の層は、前記ブラシ本体において、前記回転方向から見て下流側であって前記厚み方向の前端側に位置する角部に形成され、
前記第2ブラシ本体片の層は、前記ブラシ本体において、前記第3ブラシ本体片の層に隣接し、前記回転方向から見て上流側であって前記厚み方向の前端側に位置する角部から、下流側であって前記厚み方向の中央部に位置する部分に向かって斜めに形成され、
前記第1ブラシ本体片の層は、前記ブラシ本体において、前記厚み方向の後端側で前記第2ブラシ本体片の層に隣接し、前記回転方向から見て上流側から下流側に向かうほど前記厚み方向の長さが短くなるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載のブラシ装置。
The layer of the third brush body piece is formed in a corner portion of the brush body that is located on the downstream side when viewed from the rotation direction and on the front end side in the thickness direction,
The layer of the second brush body piece is adjacent to the layer of the third brush body piece in the brush body, from the corner portion located upstream of the rotation direction and on the front end side in the thickness direction. , Formed at an angle toward the downstream side and the portion located in the central portion in the thickness direction,
The layer of the first brush body piece is adjacent to the layer of the second brush body piece on the rear end side in the thickness direction in the brush body, and as it goes from the upstream side to the downstream side as seen from the rotation direction, The brush device according to claim 2, wherein the brush device is formed so that a length in a thickness direction is shortened.
前記第3ブラシ本体片の層と前記第2ブラシ本体片の層との境界面、及び、前記第2ブラシ本体片の層と前記第1ブラシ本体片の層との境界面は、前記回転方向から見て下流側の端が上流側の端よりも前記厚み方向において後側に位置するように傾いており、
前記第3ブラシ本体片の層と前記第2ブラシ本体片の層との境界面の下流側の端と、前記第2ブラシ本体片の層と前記第1ブラシ本体片の層との境界面の上流側の端とは、前記厚み方向において同じ位置に位置していることを特徴とする請求項3に記載のブラシ装置。
The boundary surface between the layer of the third brush body piece and the layer of the second brush body piece, and the boundary surface between the layer of the second brush body piece and the layer of the first brush body piece are in the rotation direction. The end on the downstream side as viewed from the side is inclined so as to be located on the rear side in the thickness direction with respect to the upstream end,
The downstream end of the boundary surface between the layer of the third brush body piece and the layer of the second brush body piece, and the boundary surface between the layer of the second brush body piece and the layer of the first brush body piece The brush device according to claim 3, wherein the upstream end is located at the same position in the thickness direction.
一方向に回転する整流子と、
該整流子と当接する当接面を厚み方向の前端に有し、該当接面にて前記整流子と当接するように付勢されるブラシ本体を、備えたブラシ装置と、
を備えたモータであって、
前記ブラシ本体は、互いに抵抗値が異なる複数のブラシ本体片を層状に重ねて構成されており、前記当接面が前記厚み方向に沿って後退するように磨耗し、
前記ブラシ本体の構成は、前記当接面において、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片よりも前記整流子の回転方向から見て下流側に現れ、かつ、前記当接面が後退するにしたがって、前記当接面において、前記抵抗値がより低い前記ブラシ本体片が現れている領域が増加し、前記抵抗値がより高い前記ブラシ本体片が現れている領域が減少する構成となっていることを特徴とするモータ。
A commutator rotating in one direction;
A brush device including a brush body that has a contact surface that contacts the commutator at a front end in the thickness direction and is biased to contact the commutator at the contact surface;
A motor equipped with
The brush body is configured by laminating a plurality of brush body pieces having different resistance values from each other, and the contact surface is worn so as to recede along the thickness direction,
In the configuration of the brush body, the brush body piece with the higher resistance value appears on the downstream side when viewed from the rotation direction of the commutator than the brush body piece with the lower resistance value on the contact surface. As the contact surface is retracted, a region where the brush body piece having a lower resistance value appears on the contact surface increases, and the brush body piece having a higher resistance value appears. A motor characterized by having a configuration in which the area being reduced decreases.
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