JP2020068653A - Electric contact device and rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気接点装置及び回転電機に関する。 The present invention relates to an electric contact device and a rotating electric machine.
下記の特許文献1には、回転電機としての整流子モータにおいて、整流子片とブラシ間で発生するアーク放電に伴う電磁ノイズの中で、特にアーク消滅時に発生するインパルス性の電磁ノイズを低減しようとする技術が開示されている。この技術では、整流子片に、亜鉛または亜鉛を含む合金の層を設けることによって、アーク電圧を上昇させるようにしている。 In Patent Document 1 below, in a commutator motor as a rotating electric machine, among electromagnetic noises caused by arc discharge generated between a commutator piece and a brush, it is particularly desirable to reduce impulsive electromagnetic noise generated at arc extinction. Is disclosed. In this technique, the arc voltage is increased by providing the commutator element with a layer of zinc or an alloy containing zinc.
しかしながら、特許文献1に開示の技術を使用した場合には、例えば100MHzを超えるような高周波帯域で得られる電磁ノイズの低減効果が、低周波帯域で得られる電磁ノイズの低減効果に比べて小さいという問題がある。そこで、回転電機の設計に際しては、低周波帯域のみならず高周波帯域までの広い周波帯域で電磁ノイズの十分な低減効果を得る技術が望まれている。 However, when the technique disclosed in Patent Document 1 is used, the effect of reducing electromagnetic noise obtained in a high frequency band exceeding 100 MHz, for example, is smaller than the effect of reducing electromagnetic noise obtained in a low frequency band. There's a problem. Therefore, in designing a rotating electric machine, a technique for obtaining a sufficient effect of reducing electromagnetic noise not only in a low frequency band but also in a wide frequency band up to a high frequency band is desired.
また、上記のような問題は、整流子モータのような回転電機のみならず、電磁継電器のようにアーク放電に伴う電磁ノイズが発生する電気接点装置を有する各種の機器においても同様に生じ得る。 Further, the above-described problem may occur not only in a rotating electric machine such as a commutator motor but also in various devices such as an electromagnetic relay having an electric contact device that generates electromagnetic noise due to arc discharge.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電気接点装置においてアーク放電時に生じる電磁ノイズの低減効果を広い周波帯域で得ることができる技術を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of obtaining an effect of reducing electromagnetic noise generated during arc discharge in a wide frequency band in an electric contact device.
本発明の一態様は、
互いに電位が異なる高電位側接点(32,35)及び低電位側接点(32,36)を有し、上記高電位側接点と、上記高電位側接点に対して接触及び開離が可能な上記低電位側接点と、の両方は、沸点が2562℃よりも低い低沸点材、または上記低沸点材を含む混合材によって構成されている、電気接点装置(30,130,230,330,430,530,630,730,830)、
にある。
One aspect of the present invention is
The high potential side contact (32, 35) and the low potential side contact (32, 36) having different potentials from each other are provided, and the high potential side contact and the high potential side contact can be contacted and separated from each other. The electric contact device (30, 130, 230, 330, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 430, 530, 630, 730, 830),
It is in.
本発明の別態様は、
互いに電位が異なる高電位側接点(32,35)及び低電位側接点(32,36)を有し、上記高電位側接点と、上記高電位側接点に対して接触及び開離が可能な上記低電位側接点と、のいずれか一方は、沸点が2562℃よりも低い低沸点材、または上記低沸点材を含む混合材によって構成されている、電気接点装置(30,130,230,330,430)、
にある。
Another aspect of the invention is
The high potential side contact (32, 35) and the low potential side contact (32, 36) having different potentials from each other are provided, and the high potential side contact and the high potential side contact can be contacted and separated from each other. The electrical contact device (30, 130, 230, 330, which is constituted by a low boiling point material having a boiling point lower than 2562 ° C. or a mixed material containing the low boiling point material, one of the low potential side contacts 430),
It is in.
上記の電気接点装置において、高電位側接点と低電位側接点との間で接触及び開離が行われるときのアーク放電時に、低沸点材の蒸気によってアークが形成される。このとき、高電位側接及び低電位側接点の両方もしくは一方は、一般的に接点の材料に使用される銅の沸点である2562℃よりも沸点が低い低沸点材を含んでいる。このため、接点の材料に銅を使用する場合に比べて、アーク放電時の蒸気密度を高めて電子の速度変化を小さく抑えることで、アークを長く維持し、アーク電圧の時間変化率を小さく抑えることができる。 In the above electrical contact device, an arc is formed by the vapor of the low boiling point material during arc discharge when the high potential side contact and the low potential side contact are contacted and separated. At this time, both or one of the high-potential side contact and the low-potential side contact contains a low boiling point material having a boiling point lower than 2562 ° C. which is the boiling point of copper generally used as a material for the contact. Therefore, as compared with the case of using copper as the material of the contact, by increasing the vapor density during arc discharge and suppressing the speed change of electrons to be small, the arc is maintained longer and the time change rate of the arc voltage is kept small. be able to.
また、本発明者は、アーク放電の開始時及び終了時に生じるインパルス性の電磁ノイズと、アーク放電時に継続的に生じるバースト性の電磁ノイズのうち、100MHzを超えるような高周波帯域で特にバースト性の電磁ノイズが増加し易いことに着目し、この電磁ノイズを低減するための技術について鋭意検討した。 Further, the inventor of the present invention has found that among the impulse type electromagnetic noise generated at the start and end of the arc discharge and the burst type electromagnetic noise continuously generated at the time of arc discharge, particularly the burst type electromagnetic noise in a high frequency band exceeding 100 MHz. Focusing on the fact that electromagnetic noise is likely to increase, the inventors have diligently studied a technique for reducing this electromagnetic noise.
その結果、本発明者は、接触及び開離にかかる高電位側接点と低電位側接点の両方もしくは一方に、上記の低沸点材或いは混合材を使用することによって、特に高周波帯域ではアーク放電の開始から終了までの放電継続区間においてアーク電圧の時間変化率が小さく抑えられた状態を維持することができ、これによりバースト性の電磁ノイズを低減するのに有効であることを見出すことに成功した。従って、低周波帯域のみならず高周波帯域までの広い周波帯域でアーク放電時に生じる電磁ノイズの十分な低減効果が得られる。 As a result, the inventor of the present invention, by using the above-mentioned low boiling point material or mixed material for both or one of the high potential side contact and the low potential side contact involved in contact and opening, arc discharge particularly in the high frequency band. We succeeded in finding that the time variation rate of the arc voltage can be kept small in the discharge continuation section from the start to the end, which is effective in reducing the bursty electromagnetic noise. . Therefore, not only the low frequency band but also a wide frequency band up to the high frequency band, a sufficient reduction effect of electromagnetic noise generated during arc discharge can be obtained.
以上のごとく、上記の各態様によれば、電気接点装置においてアーク放電時に生じる電磁ノイズの低減効果を広い周波帯域で得ることができる技術を提供できる。 As described above, according to each of the above aspects, it is possible to provide the technique capable of obtaining the effect of reducing the electromagnetic noise generated during arc discharge in the electrical contact device in a wide frequency band.
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 In the claims and the means for solving the problems, reference numerals in parentheses indicate the corresponding relationship with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. Not a thing.
以下、電気接点装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the electrical contact device will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1に示されるように、実施形態1にかかる回転電機1は、インナーロータ型のモータとして構成されている。この回転電機1は、車載装置の駆動用モータ、家庭用電気の駆動用モータ、一般産業用機械の駆動用モータをはじめ、各種の機器の駆動用モータに使用可能である。このとき、回転電機1は、電動機として構成されてもよいし、或いは電動機と発電機の2つの機能を併せ持つ電動発電機として構成されてもよい。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the rotary electric machine 1 according to the first embodiment is configured as an inner rotor type motor. The rotary electric machine 1 can be used as a drive motor for various devices, such as a drive motor for an in-vehicle device, a drive motor for household electricity, and a drive motor for general industrial machinery. At this time, the rotary electric machine 1 may be configured as an electric motor, or may be configured as a motor generator having two functions of an electric motor and a generator.
この実施形態1では、特に断わらない限り、回転電機1を構成するシャフト10の軸方向を矢印Xで示し、このシャフト10の径方向を矢印Yで示し、このシャフト10の周方向を矢印Zで示すものとする。また、周方向Zのうちの一方向である回転方向を矢印Zaで示すものとする。
In the first embodiment, unless otherwise specified, the axial direction of the
回転電機1は、回転軸である円柱状のシャフト10を備え、電源Eから供給される電力によってこのシャフト10が回転駆動されるように構成されている。この回転電機1は、ケース3とカバー4とによって構成されたハウジング2と、シャフト10を回転駆動するための複数の構成要素と、を備え、ハウジング2内にこれら複数の構成要素が収容されている。
The rotary electric machine 1 includes a
複数の構成要素には、シャフト10を回転可能に支持する複数の支持部5と、ロータとしての回転子20と、電気接点装置30と、ステーターとしての磁石40と、が含まれている。
The plurality of components include a plurality of
回転子20は、シャフト10に固定されている。回転子20は、複数の電磁鋼板が積層されてなる鉄心21と、電機子コイル22と、を有し、鉄心21に電機子コイル22が巻かれている。
The
磁石40は、ハウジング2を構成するケース3の内面に回転子20との間に隙間を隔てて固定されている。この磁石40は、電機子コイル22に界磁を与える機能を有するものであり、互いに極性の異なる界磁用の永久磁石(S極及びN極)として構成されている。
The
電気接点装置30は、整流子31と、2つのブラシ35,36と、によって構成されている。
The
整流子31は、複数の整流子片32を有し、電機子コイル22に電気的に接続されている。図2に示されるように、この整流子31において複数の整流子片32はシャフト10の周方向Zに並べて配置されている。隣接する2つの整流子片32,32は、周方向Zに互いに離間しており、且つ電機子コイル22によって互いに電気的に接続されている。
The
なお、この整流子片32の数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜の値に設定される。図2では、説明の便宜上、整流子片32の数を3つとしている。
The number of the
図2に示されるように、複数の整流子片32はいずれも、整流子31の回転時において2つのブラシ35,36のそれぞれに対する摺接開始部33及び摺接終了部34を有する。
As shown in FIG. 2, each of the plurality of
摺接開始部33は、整流子片32が最初に第1ブラシ35或いは第2ブラシ36と摺接する部位であり、図2では、整流子片32のうち回転方向Zaの前端部32aによって摺接開始部33が構成されている。
The sliding
摺接終了部34は、整流子片32が第1ブラシ35或いは第2ブラシ36との摺接を解除する部位であり、図2では、整流子片32のうち回転方向Zaの後端部32bによって摺接終了部34が構成されている。
The sliding
2つのブラシ35,36はいずれも、電源Eに電気的に接続され且つ整流子31の回転に伴って複数の整流子片32に摺接する略矩形のブラシである。一方の第1ブラシ35は、電源Eの正極端子に電気的に接続されている。他方の第2ブラシ36は、電源Eの負極端子に電気的に接続されて第1ブラシ35と対をなすように構成されている。2つのブラシ35,36は、周方向Zに180°ずれた位置に配置されている。このため、第1ブラシ35を「正ブラシ」といい、第2ブラシ36を「負ブラシ」ということもできる。
Each of the two
第1ブラシ35は、複数の整流子片32に対して接触及び開離が可能であり、接触或いは開離するときに、低電位側接点となる複数の整流子片32に対して相対的に電位が高い高電位側接点となる。第2ブラシ36は、複数の整流子片32に対して接触及び開離が可能であり、接触或いは開離するときに、高電位側接点となる複数の整流子片32に対して相対的に電位が低い低電位側接点となる。このように、複数の整流子片32のそれぞれは、2つのブラシ35,36との摺接関係に応じて高電位側接点或いは低電位側接点に成り得る。この場合、高電位側接点及び低電位側接点が、複数の整流子片32及び2つのブラシ35,36によって構成されている。
The
本実施形態において、複数の整流子片32の全てと2つのブラシ35,36の両方のいずれも、低沸点材としての亜鉛によって構成されている。これらは、亜鉛のみによって構成されてもよいし、或いは亜鉛を含む混合材によって構成されてもよい。亜鉛は、その沸点が907℃であり、一般的にブラシの材料に使用される銅の沸点である2562°よりも低い低沸点材である。
In the present embodiment, all of the plurality of
ここで、図3を参照しつつ、アーク放電時の様子について説明する。なお、この図では、説明の便宜上、図面の左右方向が周方向Zとなるように、整流子31の複数の整流子片32を平面状に展開した状態で示している。
Here, the state at the time of arc discharge will be described with reference to FIG. In addition, in this figure, for convenience of description, a plurality of
図3に示されるように、隣接する2つの整流子片32A,32Bがともに第1ブラシ35に摺接した状態では、これら2つの整流子片32A,32Bの電位は電源Eの正極端子の電位に一致する。また、隣接する2つの整流子片32C,32Dがともに第2ブラシ36に摺接した状態では、これら2つの整流子片32C,32Dの電位は電源Eの負極端子の電位に一致する。
As shown in FIG. 3, when two
その後、図4に示されるように、整流子31の回転方向Zaの回転によって、摺接していた2つの整流子片32A,32Bのうちの一方の整流子片32Aが第1ブラシ35から開離するとき、整流子片32Aと第1ブラシ35との間にアークAが生じる。このアークAについては、第1ブラシ35が陽極となり、整流子片32Aが陰極となる。このため、第1ブラシ35が陽極ブラシ37Pとなる。
After that, as shown in FIG. 4, one of the two
また、整流子31の回転方向Zaの回転によって、摺接していた2つの整流子片32C,32Dのうちの一方の整流子片32Cが第2ブラシ36から開離するとき、整流子片32Cと第2ブラシ36との間にアークAが生じる。このアークAについては、第2ブラシ36が陰極となり、整流子片32Cが陽極となる。このため、第2ブラシ36が陰極ブラシ37Nとなる。
Further, when one of the two
このとき、複数の整流子片32の全てと2つのブラシ35,36の両方はいずれも、上述のように、銅よりも沸点が低い亜鉛によって構成されている。このため、銅を使用する場合に比べて、アーク放電時の蒸気密度を高めて電子の速度変化を小さく抑えることで、アークAを長く維持し、アーク電圧の時間変化率を小さく抑えることができる。特に、銅の沸点を大幅に下回る沸点を有する亜鉛を使用することによって、アーク放電時に亜鉛の金属蒸気を高密度化する効果を高めることができる。
At this time, all of the plurality of
また、本発明者は、100MHzを超えるような高周波帯域で特にバースト性の電磁ノイズが増加し易いことに着目して研究を実施したところ、接触及び開離にかかる高電位側接点と低電位側接点の両方としての、複数の整流子片32の全てと2つのブラシ35,36の両方のいずれも、亜鉛によって構成することによって、高周波帯域ではアーク放電の開始から終了までの放電継続区間においてアーク電圧の時間変化率が小さく抑えられた状態を維持することができ、これによりバースト性の電磁ノイズを低減するのに有効であることを確認できた。
Further, the present inventor conducted a study paying attention to the fact that bursty electromagnetic noise is apt to increase particularly in a high frequency band exceeding 100 MHz. As a result, the high-potential side contact and the low-potential side contact and separation involved. By composing both of the plurality of
上記の電気接点装置30によれば、複数の整流子片32と2つのブラシ35,36との間の摺接について、摺接(「接触」ともいう。)及び摺接解除(「開離」ともいう。)するときのアーク放電時に生じる電磁ノイズの十分な低減効果を低周波帯域のみならず高周波帯域までの広い周波帯域で得ることが可能にある。
According to the
また、電磁ノイズ対策として、コイルやコンデンサなどによって構成されるフィルター、金属製の電磁シールド、ロータアースなどの電磁ノイズ低減素子を省略することが可能になり、装置コストを下げることができる。 Further, as a measure against electromagnetic noise, it is possible to omit a filter constituted by a coil, a capacitor, etc., an electromagnetic shield made of metal, an electromagnetic noise reducing element such as a rotor earth, and the cost of the apparatus can be reduced.
なお、上述のように、陽極ブラシ37Pと陰極ブラシ37Nの両方に亜鉛を含ませることが好ましいが、必要に応じては、放電継続中のバースト性の電磁ノイズを低減する効果が相対的に高い陰極ブラシ37Nのみに亜鉛を含ませて、陽極ブラシ37Pは亜鉛を含まない銅によって構成するようにしてもよい。即ち、アークAについての極性が陰極になる陰極ブラシ37Nのみに亜鉛を含ませた場合には、アークについての極性が陽極になる陽極ブラシ37Pのみに亜鉛を含ませた場合に比べて、放電継続中のバースト性の電磁ノイズを低減する効果が高くなる。
As described above, it is preferable that zinc is contained in both the
また、混合材の場合には、この混合材に含まれる亜鉛の割合が25重量パーセント以上であるのが好ましい。これにより、アーク放電時に低沸点材の蒸気を高密度化する効果を高めることができる。
勿論、所望の効果が得られる場合には、亜鉛の割合が25重量パーセントを下回るような混合材を使用することもできる。
In the case of a mixed material, the proportion of zinc contained in this mixed material is preferably 25% by weight or more. This can enhance the effect of densifying the vapor of the low boiling point material during arc discharge.
Of course, if the desired effect is obtained, it is also possible to use a mixture having a zinc content of less than 25% by weight.
また、複数の整流子片32の全てと2つのブラシ35,36の両方のいずれにも亜鉛を含ませる電気接点装置に比べて効果は下がるが、許容される効果が得られる場合には、複数の整流子片32の少なくとも1つに亜鉛を含ませ、且つ2つのブラシ35,36の両方に亜鉛を含ませる構造や、複数の整流子片32の少なくとも1つに亜鉛を含ませ、且つ2つのブラシ35,36のいずれか一方に亜鉛を含ませる構造や、複数の整流子片32のいずれも亜鉛を含ませずに2つのブラシ35,36のいずれか一方に亜鉛を含ませる構造を採用することもできる。
Further, although the effect is reduced as compared with the electrical contact device in which all of the plurality of
なお、上述の実施形態1では、インナーロータ型のモータである回転電機1について例示したが、この回転電機におけるブラシ配置構造を、アウターロータ型のモータに適用することもできる。 In the first embodiment described above, the rotary electric machine 1 which is an inner rotor type motor is exemplified, but the brush arrangement structure in this rotary electric machine can also be applied to an outer rotor type motor.
以下、上述の実施形態1に関連するその他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、上述の実施形態1の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明は省略する。 Hereinafter, other embodiments related to the first embodiment will be described with reference to the drawings. In other embodiments, the same elements as those of the above-described first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description of the same elements will be omitted.
(実施形態2)
図5に示されるように、実施形態2の電気接点装置130は、複数の整流子片32の全ての構成と、2つのブラシ35,36の両方の構成について、実施形態1の電気接点装置30のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 5, in the
Other configurations are similar to those of the first embodiment.
複数の整流子片32はいずれも、後端部32bであり且つ摺接終了部34である部位のみが低沸点材である亜鉛によって構成されており、残りの部位が亜鉛よりも電気抵抗率の低い銅によって構成されている。
In all of the plurality of
2つのブラシ35,36はいずれも、低沸点材である亜鉛と、炭素と、を主体とした混合材によって構成されている。2つのブラシ35,36はいずれも、周方向Zについて混合材が2つの領域に区画されており、一方の領域35a,36aに亜鉛が配置され、且つ他方の領域35b,36bに炭素が配置されている。
Each of the two
ここでいう「主体」とは、混合材を構成する材料に混入している微量成分や不純物などを除く主旨である。このため、本実施形態の混合材は、微量成分や不純物などを除いた場合、実質的に亜鉛と炭素のみによって構成されている。 The term "main body" as used herein is intended to exclude trace components, impurities, and the like that are mixed in the materials that form the mixed material. For this reason, the mixed material of the present embodiment is substantially composed of only zinc and carbon, except for the trace components and impurities.
炭素は、2つのブラシ35,36のそれぞれと複数の整流子片32との間の摺動抵抗を下げることができる潤滑剤としての機能を果たす。この場合、2つのブラシ35,36のそれぞれにおいて、整流子31の回転方向Zaの前側に炭素を配置して、炭素が最初に整流子片32に接触するように構成するのが好ましい。
The carbon functions as a lubricant that can reduce the sliding resistance between each of the two
実施形態2の電気接点装置130によれば、2つのブラシ35,36の両方を低沸点材である亜鉛と潤滑剤である炭素を主体に構成して、それ以外の材料が含まれないようにすることによって、アーク放電時に低沸点材の蒸気を高密度化する効果を高い状態に維持できる。
According to the
また、整流子片32の各部位のうち、亜鉛を使用する部位を摺接終了部34のみとして最小限に抑えることができ、製造コストを低く抑えるのに有効である。また、整流子片32のうち摺接終了部34以外の部位を亜鉛よりも電気抵抗率の低い銅によって構成することによって、回転電機1の効率を向上させるのに有効である
Further, among the respective parts of the
更に、潤滑剤として比較的安価な炭素を使用することによって装置コストを低く抑えることができる。 Furthermore, the cost of the device can be kept low by using relatively inexpensive carbon as the lubricant.
なお、潤滑剤は炭素に限定されるものではなく、必要に応じて炭素以外の潤滑剤を使用することもできる。また、摺接終了部34以外の部位は、亜鉛よりも電気抵抗率の低い材料であれば、銅以外の材料を使用することもできる。
Note that the lubricant is not limited to carbon, and a lubricant other than carbon can be used if necessary. In addition, a material other than copper can be used for parts other than the sliding
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained.
なお、この実施形態2の電気接点装置130に特に関連する変更例として、亜鉛を使用する部位を摺接開始部33のみとした構造や、亜鉛を使用する部位を摺接開始部33と摺接終了部34の両方とした構造を採用することもできる。
As a modification particularly related to the
(実施形態3)
図6に示されるように、実施形態3の電気接点装置230は、複数の整流子片32の全ての構成について、実施形態2の電気接点装置130のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
その他の構成は、実施形態2と同様である。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 6, the
Other configurations are similar to those of the second embodiment.
複数の整流子片32はいずれも、後端部32bの径方向の長さが後端面に向かうにつれて漸減するように構成されている。このため、複数の整流子片32のそれぞれにおいて、摺接終了部34が後端部32bよりも前端部32a側に移動した位置に配置されている。このような構成によっても、実施形態2と同様の作用効果を奏する。
Each of the plurality of
なお、この実施形態3の電気接点装置230に特に関連する変更例として、亜鉛を使用する部位を摺接開始部33のみとした構造や、亜鉛を使用する部位を摺接開始部33と摺接終了部34の両方とした構造を採用することもできる。
As a modification particularly related to the
(実施形態4)
図7に示されるように、実施形態4の電気接点装置330は、複数の整流子片32の全ての構成について、実施形態2の電気接点装置130のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
その他の構成は、実施形態2と同様である。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 7, the
Other configurations are similar to those of the second embodiment.
複数の整流子片32はいずれも、前端部32aの径方向の長さが前端面に向かうにつれて漸減するように構成されており、且つ後端部32bの径方向の長さが後端面に向かうにつれて漸減するように構成されている。このため、複数の整流子片32のそれぞれにおいて、摺接開始部33が前端部32aよりも後端部32b側に移動した位置に配置され、且つ摺接終了部34が後端部32bよりも前端部32a側に移動した位置に配置されている。このような構成によっても、実施形態2と同様の作用効果を奏する。
Each of the plurality of
(実施形態5)
図8に示されるように、実施形態5の電気接点装置430は、複数の均圧線38を備える点について、またブラシ35,36の数及び配置について、実施形態1の電気接点装置30のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
その他の構成は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 8, the
Other configurations are similar to those of the first embodiment.
複数の均圧線38のそれぞれは、複数の整流子片32のうちの2つずつを電気的に接続するように構成されている。本構成によれば、電圧を細かく切り替えて脈動を小さくすることによって、トルク変動の低く抑えることができる。
Each of the plurality of
ブラシ35,36は、2つずつ設けられている。これらの中で、アークAが発生する直前に整流子片32との摺接が終了する2つのブラシ35,36が低沸点材としての亜鉛によって構成されている。このような構成は、アーク放電時の蒸気密度を高め、電子の速度変化を小さく抑えることによって、バースト性の電磁ノイズを低減するのに有効である。
Two brushes 35 and 36 are provided. Among these, the two
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施形態6)
図9に示されるように、実施形態6の電気接点装置530は、リレーとしての電磁継電器101に設けられている点で、実施形態1の電気接点装置30と相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 9, the
この実施形態6では、特に断わらない限り、電磁継電器101を構成するシャフト110の軸方向を矢印Xで示し、このシャフト110の径方向を矢印Yで示すものとする。
In the sixth embodiment, unless otherwise specified, the axial direction of the
電磁継電器101のケース102は、第1ケース102aと、第2ケース102bと、第1ケース102aと第2ケース102bとの間に介装された第3ケース102cと、によって構成されている。第3ケース102cは、後述の可動コア106の及びシャフト110のそれぞれの一部が挿通可能な貫通孔103を有する。
The
第1ケース102aと第3ケース102cで囲まれた空間には、2つの可動接点104aを有する可動子104と、固定接点105aを有する2つの固定端子105と、磁性体金属材料からなる可動コア106と、が収容されている。
In a space surrounded by the
2つの可動接点104aのうちの一方が、2つの固定接点105aのうちの一方に軸方向Xについて対向して配置され、2つの可動接点104aのうちの他方が、2つの固定接点105aのうちの他方に軸方向Xについて対向して配置されている。
One of the two
ここで、電気接点装置530は、高電位側接点としての2つの可動接点104aと、2つの可動接点104aに対して接触及び開離が可能な低電位側接点としての2つの固定接点105aと、によって構成されている。
Here, the
第2ケース102bと第3ケース102cで囲まれた空間には、通電時に磁界を形成する励磁コイル107と、径方向Yについて励磁コイル107の内方に配置され磁性体金属材料からなる固定コア108と、可動コア106と固定コア108との間に介装された復帰ばね109と、が収容されている。
In a space surrounded by the
復帰ばね109は、可動コア106を軸方向Xについて固定コア108から離間するように常時に弾性付勢している。
The
シャフト110は、可動子104及び可動コア106に固定されており、可動コア106を挟んで可動子104とは反対側の端部が、固定コア108の内側を励磁コイル107の付近まで延びている。
The
励磁コイル107に通電されていない状態では、可動子104は、復帰ばね109の弾性付勢力にしたがって軸方向Xについて固定端子105から離間した位置に配置される。このとき、可動子104が2つの固定端子105から離間しており、2つの可動接点104aと2つの固定接点105aとが開離しているため通電遮断状態になる。
When the
一方で、励磁コイル107に通電されると、可動コア106が電磁吸引力によって復帰ばね109の弾性付勢力に抗して固定コア108側に吸引される。このとき、可動子104が2つの固定端子105に向けて図9中の下向きに動いて、2つの可動接点104aと2つの固定接点105aとが接触することによって通電状態になる。
On the other hand, when the
図10に示されるように、電気接点装置530の2つの可動接点104aと2つの固定接点105aの全ては、低沸点材としての亜鉛によって構成されている。なお、図10では、説明の便宜上、可動接点104a及び固定接点105aを1つずつのみ示している。この構造も、上記の電気接点装置30の構造と同様に、「高電位側接点と低電位側接点との両方は、沸点が2562℃よりも低い低沸点材によって構成されている。」という構造に相当する。
As shown in FIG. 10, all of the two
電気接点装置530によれば、実施形態1の電気接点装置30の場合と同様に、接触及び開離にかかる高電位側接点と低電位側接点の両方としての、可動接点104a及び固定接点105aの両方のいずれも、亜鉛によって構成することによって、可動接点104aと固定接点105aとの間で接触及び開離が行われるときのアーク放電時に、亜鉛の金属蒸気によってアークAが形成される。このとき、接点の材料に銅を使用する場合に比べて、アーク電圧の時間変化率を小さく抑えることができる。これにより、放電継続中のバースト性の電磁ノイズを低減することが可能になる。
According to the
(実施形態7)
図11に示されるように、実施形態7の電気接点装置630は、2つの固定接点105aの構成について、実施形態6の電気接点装置530のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
その他の構成は、実施形態6と同様である。
(Embodiment 7)
As shown in FIG. 11, the
Other configurations are similar to those of the sixth embodiment.
2つの固定接点105aはいずれも、接点表面に亜鉛によって構成された被覆層105bを備えており、それ以外の部位は銅によって構成されている。
Each of the two fixed
上記の電気接点装置630によれば、2つの固定接点105aにおいて、使用する亜鉛の量を減らすことによって装置コストを低く抑えることができる。
According to the above
その他、実施形態6と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as the sixth embodiment are achieved.
(実施形態8)
図12に示されるように、実施形態8の電気接点装置730は、2つの可動接点104a及び2つの固定接点105aの構成について、実施形態6の電気接点装置530のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
(Embodiment 8)
As shown in FIG. 12, the
2つの可動接点104aはいずれも、接点表面に亜鉛によって構成された被覆層104bを備えており、それ以外の部位は銅によって構成されている。また、2つの固定接点105aはいずれも、接点表面に亜鉛によって構成された被覆層105bを備えており、それ以外の部位は銅によって構成されている。
Each of the two
上記の電気接点装置730によれば、2つの可動接点104a及び2つの固定接点105aの両方において、使用する亜鉛の量を減らすことによって装置コストを低く抑えることができる。
According to the
その他、実施形態7と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as the seventh embodiment are achieved.
(実施形態9)
図13に示されるように、実施形態9の電気接点装置830は、2つの固定接点105aに対して1つの可動接点104aを割り当てる点で、実施形態8の電気接点装置730のものと相違している。この相違点についてのみ以下に説明する。
(Embodiment 9)
As shown in FIG. 13, the
上記の電気接点装置830によれば、可動接点104aの数を減らすことによって装置コストを低く抑えることができる。
According to the
その他、実施形態8と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the eighth embodiment is obtained.
上述の実施形態1の電気接点装置30においては、複数の整流子片32の全てと2つのブラシ35,36の両方のいずれも、低沸点材としての亜鉛によって構成することによって、アーク放電時に亜鉛の金属蒸気を高密度化して電磁ノイズの低減を図ることが可能であるが、回転電機1を大電流で運転する場合には、電磁ノイズの低減効果が下がるという問題が生じ得る。そこで、大電流の条件下で電磁ノイズの低減効果が下がるのを抑制する技術が求められている。
In the
本発明者は、大電流の条件下で電磁ノイズの低減効果が下がる要因について鋭意検討した結果、低沸点材が溶融して、各整流子片32の摺接面としての表面に低沸点材の酸化物である固着物(例えば、低沸点材が亜鉛の場合には亜鉛酸化物)が固着することにあり、この問題を解決するのに、以下の実施形態10〜14が有効であることを見出した。
As a result of earnest studies on the factors that reduce the electromagnetic noise reduction effect under the condition of a large current, the present inventor melted the low boiling point material, and the low boiling point material on the surface as the sliding contact surface of each
(実施形態10)
図14に示されるように、実施形態10の電気接点装置30Aは、実施形態1の電気接点装置30の変更例として、図1の回転電機1に適用される。この電気接点装置30Aは、各整流子片32の表面に固着した固着物を物理的に除去する機能を2つのブラシ35,36に付与することによって、大電流の条件下で電磁ノイズの低減効果が下がるのを抑制するように構成されている。
(Embodiment 10)
As shown in FIG. 14, the
本構成を達成するために、電気接点装置30Aでは、2つのブラシ35,36が亜鉛とともに研磨材を含有している。この電気接点装置30Aは、2つのブラシ35,36が研磨材を介して複数の整流子片32のそれぞれに摺接する摺接構造(以下、「第1摺接構造」という。)を有する。
In order to achieve this configuration, in the
研磨材として、各整流子片32の表面で固着する固着物よりも硬度の高い材料を使用するのが好ましい。本実施形態の場合、典型的には、固形物である亜鉛酸化物よりも硬度の高い材料として、炭化ケイ素、メソカーボン粉末、銅−マンガン合金などを使用することができる。炭化ケイ素は、研磨性能が相対的に高いため、亜鉛酸化物の固着を防ぐ効果を高めるためには炭化ケイ素を使用するのが好ましい。これに対して、使用寿命を延ばすためには、メソカーボン粉末や銅−マンガン合金を使用するのが好ましい。
As the abrasive, it is preferable to use a material having a hardness higher than that of the fixed matter fixed on the surface of each
2つのブラシ35,36のそれぞれにおける研磨材の含有比率は10重量パーセント以下であるのが好ましい。研磨材の含有比率が10重量パーセントを超えると、亜鉛の量が相対的に減るため、亜鉛を使用することによる本来の電磁ノイズの低減効果を得るのが難しい。
The content ratio of the abrasive in each of the two
また、研磨材の含有比率が高い場合(例えば、10重量パーセントを超えるような場合)には、研磨材による研磨で生じる摩擦熱が相対的に増加することになる。そして、このことが、亜鉛の溶融量が増加すること(即ち、亜鉛酸化物が増加すること)や、各整流子片32にダメージを与えることなどの要因に成り得る。そこで、研磨材による研磨で生じる摩擦熱を考慮しつつ、研磨材の含有比率を低く抑えるのが好ましい。
Further, when the content ratio of the abrasive is high (for example, when it exceeds 10% by weight), frictional heat generated by polishing with the abrasive is relatively increased. Then, this can be a factor such as an increase in the melting amount of zinc (that is, an increase in zinc oxide) and damage to each
その他の構成は、実施形態1と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.
上記の電気接点装置30Aによれば、シャフト10の回転方向Zaへの回転時に2つのブラシ35,36に対して各整流子片32が周方向Zに摺動するとき、2つのブラシ35,36に含まれている研磨材は、各整流子片32に固着した亜鉛酸化物を物理的に掻き取るように研削する。このため、各整流子片32の表面に形成される亜鉛酸化物の量を少なく抑えることができる。これにより、アーク放電時に亜鉛の金属蒸気を高密度化することができるとともに、回転電機1を大電流で運転する場合であっても、電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
According to the above
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained.
上記の電気接点装置30Aに特に関連する変更例では、2つのブラシ35,36のいずれか一方のみが研磨材を含有するようにしてもよい。
In a modification particularly related to the
(実施形態11)
図15に示されるように、実施形態11の電気接点装置30Bは、実施形態10の電気接点装置30Aの変更例である。この電気接点装置30Bにおいて、複数の整流子片32はいずれも銅によって構成されており、2つのブラシ35,36はいずれも、周方向Zについて2つの領域に区画されており、一方の領域35a,36aが亜鉛を含有する亜鉛含有部であり、且つ他方の領域35b,36bが亜鉛以外の銅や炭素を含有する亜鉛非含有部である。そして、亜鉛含有部である領域35a,36aが電気接点装置30Aの場合と同様の研磨材を含有している。
(Embodiment 11)
As shown in FIG. 15, the
その他の構成は、実施形態10と同様である。 Other configurations are similar to those of the tenth embodiment.
上記の電気接点装置30Bによれば、電気接点装置30Aの場合と同様に、2つのブラシ35,36が各整流子片32に摺接するとき、2つのブラシ35,36の領域35a,36aに含まれている研磨材によって、各整流子片32に固着した亜鉛酸化物を物理的に掻き取るように研削することができる。
According to the
その他、実施形態10と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as the tenth embodiment are obtained.
(実施形態12)
図16に示されるように、実施形態12の電気接点装置30Cは、実施形態11の電気接点装置30Bの変更例である。この電気接点装置30Cにおいて、各整流子片32は、摺接終了部34が後端部32bよりも前端部32a側に移動した位置に配置されており、摺接終了部34が亜鉛によって構成されており、残りの部位が銅によって構成されている。
(Embodiment 12)
As shown in FIG. 16, the
その他の構成は、実施形態11と同様である。 Other configurations are similar to those of the eleventh embodiment.
上記の電気接点装置30Cによれば、電気接点装置30Bの場合と同様に、2つのブラシ35,36が各整流子片32に摺接するとき、2つのブラシ35,36の領域35a,36aに含まれている研磨材によって、各整流子片32に固着した亜鉛酸化物を物理的に掻き取るように研削することができる。
According to the
その他、実施形態11と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the eleventh embodiment is obtained.
上記の電気接点装置30B,30Cに特に関連する変更例では、2つのブラシ35,36の領域35a,36aのいずれか一方のみが研磨材を含有するようにしてもよい。
In a modification particularly related to the
(実施形態13)
図17に示されるように、実施形態13の電気接点装置30Dは、実施形態1の電気接点装置30の変更例である。この電気接点装置30Dは、各整流子片32の表面にめっき層32dを設けて固着物が固着しにくくすることによって、大電流の条件下で電磁ノイズの低減効果が下がるのを抑制するように構成されている。
(Embodiment 13)
As shown in FIG. 17, the
本構成を達成するために、電気接点装置30Dでは、各整流子片32の摺接面に、銀、ニッケル、パラジウムのうちの少なくとも1つの材料を使用しためっき処理が施されている。この電気接点装置30Dは、複数の整流子片32のそれぞれの摺接面に銀、ニッケル、パラジウムのうちの少なくとも1つの材料からなるめっき層32dが形成されてなる摺接構造(以下、「第2摺接構造」という。)を有する。
In order to achieve this configuration, in the
その他の構成は、実施形態1と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.
上記の電気接点装置30Dによれば、めっき層32dによって各整流子片32の耐腐食性(耐酸化性)を高めることができ、各整流子片32の摺接面に亜鉛酸化物が生成するのを防ぐことが可能になる。これにより、回転電機1を大電流で運転する場合であっても、電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
According to the above
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施形態14)
図18に示されるように、実施形態14の電気接点装置30Eは、実施形態1の電気接点装置30の変更例である。この電気接点装置30Eは、低沸点材である亜鉛の溶融量を減らして各整流子片32の表面に固着物が固着しにくくすることによって、大電流の条件下で電磁ノイズの低減効果が下がるのを抑制するように構成されている。
(Embodiment 14)
As shown in FIG. 18, the
本構成を達成するために、電気接点装置30Eでは、各整流子片32に対する2つのブラシ35,36の摺接面積を増やして通電時の電気抵抗を抑えるようにしている。この電気接点装置30Eは、ブラシ35が軸方向Xの対向長さLaの10分の1以上の摺接長さLbで複数の整流子片32のそれぞれに摺接する摺接構造(以下、「第3摺接構造」という。)を有する。
In order to achieve this configuration, in the
なお、特に図示しないものの、ブラシ36にもブラシ35と同様の第3摺接構造が採用されている。以下では、ブラシ35に対して設けられた第3摺接構造についてのみ説明する。
Although not particularly shown, the
その他の構成は、実施形態1と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.
第3摺接構造について、対向長さLaは、ブラシ35が各整流子片32と摺接可能に対向する、軸方向Xの長さである。これに対して、摺接長さLbは、ブラシ35の対向面35cが各整流子片32の対向面32cに実際に摺接しているときの、軸方向Xの長さである。このため、ブラシ35の対向面35cと各整流子片32の対向面32cが実質的に平行な関係にあるときに、摺接長さLbが対向長さLaと一致する。そして、対向面32cに対する対向面35cの傾斜角度が小さいほど摺接長さLbが大きくなり、対向面32cに対する対向面35cの傾斜角度が大きいほど摺接長さLbが小さくなる。
In the third sliding contact structure, the facing length La is a length in the axial direction X at which the
ブラシ35を径方向Yにスライド可能に収容するブラシホルダ30aの内部には、押し付けばね39が設けられている。この押し付けばね39は、ブラシ35を各整流子片32に押し付ける弾性機能を有する。この押し付けばね39として、コイルばねや板ばね等のばね部材を使用するのが好ましい。この押し付けばね39によれば、ブラシ35の対向面35cが各整流子片32の対向面32cに押し付けられる。押し付けばね39と同様の弾性機能を発揮することができれば、必要に応じてばね部材に代わる弾性部材を使用してもよい。
A
ブラシ35の対向面35cの周方向Zの長さが一定である場合には、各整流子片32の対向面32cと対向面35cとの接触面積は摺接長さLbに比例する。摺接長さLbが大きくなるにつれて各整流子片32の対向面32cと対向面35cとの接触面積が増加し、摺接長さLbが小さくなるにつれて各整流子片32の対向面32cと対向面35cとの接触面積が減少する。
When the length of the facing
摺接長さLbが対向長さLaの10分の1以上であるという条件は、電気接点装置30Eの最終的な組付け時に成立しているのが好ましい。このため、上記の条件が成立していない場合には、各整流子片32の対向面32cに対する対向面35cの片当たりを解消するための処理をブラシ35に施す必要がある。ここでいう「片当たり」とは、ブラシ35の対向面35cの一部のみが対向面32cの対する摺接面となる状態をいう。
The condition that the sliding contact length Lb is 1/10 or more of the facing length La is preferably satisfied when the
そこで、例えば、切削治具などの工具を使用してブラシ35の対向面35cに切削加工を施したり、回転電機1を実際に運転したりして、上記の条件を満たすまでブラシ35の対向面35cを摩耗させて対向長さLaに対する摺接長さLbを増やすことができる。
Therefore, for example, the facing
上記の電気接点装置30Eによれば、摺接長さLbを対向長さLaの10分の1以上にすることによって、2つのブラシ35,36のそれぞれと各整流子片32との接触面積を大きくして、通電時の電気抵抗を抑えることができる。この場合、ジュール熱を下げて、各整流子片32の対向面32cに固着し得る亜鉛酸化物の生成を抑制することができる。これにより、回転電機1を大電流で運転する場合であっても、電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
According to the
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained.
上記の電気接点装置30Eに特に関連する変更例では、2つのブラシ35,36のいずれか一方のみについて上記第3摺接構造を採用するようにしてもよい。
In a modification particularly related to the
また、別の変更例では、上記第1摺接構造と上記第2摺接構造と上記第3摺接構造のうちの少なくとも2つを組み合わせた構造を採用することもできる。 In another modification, a structure in which at least two of the first sliding contact structure, the second sliding contact structure, and the third sliding contact structure are combined can be adopted.
上述の実施形態10〜14では、各整流子片32の表面に固着物が固着するのを防ぐことによって、大電流の条件下で電磁ノイズの低減効果が下がるのを抑制する場合について例示したが、本発明者は、これとは別の観点に基づいて、各整流子片32表面に固着物が固着したとしても、以下の実施形態15〜20に記載のように、アークの発生自体を抑制することが電磁ノイズの低減に有効であることを見出した。
In the above-described
(実施形態15)
図19及び図20に示されるように、実施形態15の電気接点装置30Fは、実施形態1の電気接点装置30の変更例である。この電気接点装置30Fは、アーク吸収部50を備えている。アーク吸収部50は、2つのブラシ35,36のうち、電源Eの正極に電気的に接続された正ブラシ35が摺接している整流子片32との摺接が解除されるときに生じる正ブラシ35側のアークエネルギーを吸収するためのものである。
(Embodiment 15)
As shown in FIGS. 19 and 20, the
正ブラシ35は銅によって構成されており、負ブラシ36は亜鉛によって構成されている。なお、必要に応じて、正ブラシ35を亜鉛によって構成してもよい。この場合、各整流子片32の表面には、溶融した亜鉛が亜鉛酸化物Sとして固着する。
The
アーク吸収部50は、複数の整流子片32のうち正ブラシ35が摺接している整流子片32とは別の整流子片32(回転方向Zaの前方側に隣接する整流子片32)に摺接する補助ブラシ51と、正ブラシ35と補助ブラシ51とを電気的に接続するバイパス経路52に設けられた通電部材53と、を有する。
The
補助ブラシ51は、正ブラシ35に対して整流子31の回転方向Zaの前方側に配置されるとともに正ブラシ35との間の周方向Zの間隔Dが複数の整流子片32の周方向Zの幅寸法の最小値Cminを下回るように構成されている。
The
通電部材53は、正ブラシ35よりも抵抗の高い高抵抗体をはじめ、既知のダイオード、コンデンサ(キャパシタ)、スナバ、バリスタのうちの少なくとも1つによって構成されている。
The current-carrying
その他の構成は、実施形態1と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.
この電気接点装置30Fにおいて、整流子31の回転方向Zaの回転によって、正ブラシ35と複数の整流子片32との間の摺接関係が図20から図21のように変化する。図21に示されるように、正ブラシ35に摺接していた2つの整流子片32A,32Bのうちの一方の整流子片32Aが正ブラシ35から開離すると、本来であれば正ブラシ35と整流子片32Aとの間にアークAが発生する(図21では、説明の便宜上、正ブラシ35側で発生し得るアークAを破線で示している)。一方で、負ブラシ36に摺接していた2つの整流子片32C,32Dのうちの一方の整流子片32Cが負ブラシ36から開離すると、負ブラシ36と整流子片32Cとの間にアークAが発生する。
In this
ここで、アーク吸収部50によれば、正ブラシ35が整流子片32Aから開離する直前に、正ブラシ35側から通電部材53及び補助ブラシ51を通じて整流子片32Aへとバイパス電流が流れるため、アークAの発生要因である正ブラシ35側のアークエネルギーを逃がすことによってアークAの発生を防ぐことができる。このため、各整流子片32に表面に亜鉛酸化物Sが固着した状態で回転電機1を大電流で運転する場合であっても、アークAの発生自体を抑制することで電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
Here, according to the
その他、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same operational effects as those of the first embodiment are obtained.
(実施形態16)
図22に示されるように、実施形態16の電気接点装置30Gは、実施形態15の電気接点装置30Fの変更例である。この電気接点装置30Gは、アーク吸収部50Aを備えている。アーク吸収部50Aは、実施形態15のアーク吸収部50と同様に、正ブラシ35が摺接している整流子片32との摺接が解除されるときに生じる正ブラシ35側のアークエネルギーを吸収するためのものである。
(Embodiment 16)
As shown in FIG. 22, the
アーク吸収部50Aは、複数の整流子片32のうち正ブラシ35が摺接している整流子片32を挟んで回転方向Zaの両側に位置する2つの整流子片32,32に摺接する一対の補助ブラシ51A,51Bと、一対の補助ブラシ51A,51Bを電気的に接続するバイパス経路52に設けられたダイオード54と、を有する。ダイオード54は、アノードが一対の補助ブラシ51A,51Bのうち回転方向Zaの後方側の後方側補助ブラシ51Aに電気的に接続され且つカソードが一対の補助ブラシ51A,51Bのうち回転方向Zaの前方側の前方側補助ブラシ51Bに電気的に接続されている。
The
また、アーク吸収部50Aは、前方側補助ブラシ51Bと正ブラシ35との間の周方向Zの間隔D1が複数の整流子片32の周方向Zの幅寸法の最小値Cminを下回り、後方側補助ブラシ51Aと正ブラシ35との間の周方向Zの間隔D2が複数の整流子片32の周方向Zの幅寸法の最大値Cmaxを上回るように構成されている。
Further, in the
ここで、整流子301全ての整流子片32についての周方向Zの幅寸法の中で最も小さい値が「最小値Cmin」として定義され、最も大きい値が「最大値Cmax」として定義される。
Here, the smallest value of the width dimensions in the circumferential direction Z for all the
その他の構成は、実施形態15と同様である。 Other configurations are similar to those of the fifteenth embodiment.
図23に示されるように、アーク吸収部50Aによれば、正ブラシ35が整流子片32Aから開離する直前に、正ブラシ35側から後方側補助ブラシ51A、ダイオード54及び前方側補助ブラシ51Bを通じて整流子片32Aへとバイパス電流が流れるため、アークAの発生要因である正ブラシ35側のアークエネルギーを逃がすことによってアークAの発生を防ぐことができる。このため、各整流子片32に表面に亜鉛酸化物Sが固着した状態で回転電機1を大電流で運転する場合であっても、アークAの発生自体を抑制することで電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
As shown in FIG. 23, according to the
その他、実施形態15と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the fifteenth embodiment is obtained.
(実施形態17)
図24に示されるように、実施形態17の電気接点装置30Hは、実施形態15の電気接点装置30Fの変更例である。この電気接点装置30Hは、アーク吸収部50Bを備えている。アーク吸収部50Bは、実施形態15のアーク吸収部50と同様に、正ブラシ35が摺接している整流子片32との摺接が解除されるときに生じる正ブラシ35側のアークエネルギーを吸収するためのものである。
(Embodiment 17)
As shown in FIG. 24, the
アーク吸収部50Bは、アーク吸収部50と同様の補助ブラシ51と、正ブラシ35と補助ブラシ51とを電気的に接続するバイパス経路52に設けられたツェナーダイオード55と、を有する。ツェナーダイオード55は、アノードが補助ブラシ51に電気的に接続され且つカソードが正ブラシ35に電気的に接続されている。このツェナーダイオード55は、予め設定された電圧を超えるとカソード側からアノード側に電流が流れるように構成されている。
The
その他の構成は、実施形態15と同様である。 Other configurations are similar to those of the fifteenth embodiment.
図25に示されるように、アーク吸収部50Bによれば、正ブラシ35が整流子片32Aから開離する直前に、正ブラシ35側からツェナーダイオード55及び補助ブラシ51を通じて整流子片32Aへとバイパス電流が流れるため、アークAの発生要因である正ブラシ35側のアークエネルギーを逃がすことによってアークAの発生を防ぐことができる。このため、各整流子片32に表面に亜鉛酸化物Sが固着した状態で回転電機1を大電流で運転する場合であっても、アークAの発生自体を抑制することで電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
As shown in FIG. 25, according to the
その他、実施形態15と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the fifteenth embodiment is obtained.
(実施形態18)
図26に示されるように、実施形態18の電気接点装置30Iは、実施形態15の電気接点装置30Fの変更例である。この電気接点装置30Iは、アーク吸収部50Cを備えている。アーク吸収部50Cは、補助ブラシ51が電気絶縁層56を介して正ブラシ35に接合されて一体化されるように構成されている。即ち、電気絶縁層56が周方向Zについて補助ブラシ51と正ブラシ35とによって挟み込まれている。
(Embodiment 18)
As shown in FIG. 26, the electrical contact device 30I of the eighteenth embodiment is a modification of the
その他の構成は、実施形態15と同様である。 Other configurations are similar to those of the fifteenth embodiment.
上記の電気接点装置30Iによれば、補助ブラシ51と正ブラシ35を一体化することで、ブラシ自体の数を少なくでき、またブラシに付随するブラシホルダやばね部材の数を少なくできるため、コスト低減を図ることができる。また、周方向Zについて補助ブラシ51と正ブラシ35を互いに近づけることでアーク吸収部50Cを小型化できる。
According to the electrical contact device 30I described above, by integrating the
その他、実施形態15と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the fifteenth embodiment is obtained.
(実施形態19)
図27に示されるように、実施形態19の電気接点装置30Jは、実施形態17の電気接点装置30Hの変更例である。この電気接点装置30Jは、アーク吸収部50Dを備えている。アーク吸収部50Dは、一対の補助ブラシ51A,51Bのそれぞれが電気絶縁層56を介して正ブラシ35に接合されて一体化されるように構成されている。即ち、一方の電気絶縁層56が周方向Zについて後方側補助ブラシ51Aと正ブラシ35とによって挟み込まれており、且つ他方の電気絶縁層56が周方向Zについて前方側補助ブラシ51Bと正ブラシ35とによって挟み込まれている。
(Embodiment 19)
As shown in FIG. 27, the
その他の構成は、実施形態17と同様である。 Other configurations are similar to those of the seventeenth embodiment.
上記の電気接点装置30Jによれば、一対の補助ブラシ51A,51Bと正ブラシ35を一体化することで、ブラシ自体の数を少なくでき、またブラシに付随するブラシホルダやばね部材の数を少なくできるため、コスト低減を図ることができる。また、周方向Zについて一対の補助ブラシ51A,51Bと正ブラシ35を互いに近づけることでアーク吸収部50Dを小型化できる。
According to the above
その他、実施形態17と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the seventeenth embodiment is obtained.
なお、上記の電気接点装置30F,30G,30H,30I,30Jにおいては、アーク吸収部50,50A,50B,50C,50Dを正ブラシ35側に加えて負ブラシ36側に設けることもできる。これにより、電磁ノイズの低減効果を更に向上させることができる。一方で、負ブラシ36側で生じるアークAによる電磁ノイズは、正ブラシ35側で生じるアークAによる電磁ノイズよりも小さいことが知られており、電気接点装置30F,30G,30H,30I,30Jのコスト低減を図るためには、正ブラシ35側のみにアーク吸収部50,50A,50B,50C,50Dを設けるのが好ましい。
In the
(実施形態20)
図28に示されるように、実施形態20の電気接点装置30Kは、実施形態15の電気接点装置30Fの変更例である。この電気接点装置30Kは、アーク吸収部50Eを備えている。アーク吸収部50Eは、正ブラシ35の周方向Zの摺接長さMaが負ブラシ36の周方向Zの摺接長さMbを上回るように構成されている。
(Embodiment 20)
As shown in FIG. 28, the
その他の構成は、実施形態15と同様である。 Other configurations are similar to those of the fifteenth embodiment.
上記の電気接点装置30Kによれば、正ブラシ35の摺接長さMaを負ブラシ36の摺接長さMbよりも長くすることによって、正ブラシ35が2つの整流子片32に摺接してコイルをショートする時間を延ばし、熱として消費されるアークエネルギー量を増やすことができる。このため、各整流子片32に表面に亜鉛酸化物Sが固着した状態で回転電機1を大電流で運転する場合であっても、アークAの発生自体を抑制することで電磁ノイズの低減効果を向上させることができる。
According to the above
その他、実施形態15と同様の作用効果を奏する。 In addition, the same effect as that of the fifteenth embodiment is obtained.
本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。 The present invention is not limited to the above-described typical embodiments, and various applications and modifications are conceivable without departing from the object of the present invention. For example, each of the following forms to which the above-described embodiment is applied can be implemented.
上述の実施形態では、低沸点材として亜鉛を使用する場合について例示したが、これに代えて、銅の沸点を下回る沸点を有する材料(例えば、マグネシウムなど)を使用することもできる。 In the above-described embodiment, the case where zinc is used as the low boiling point material has been described as an example, but instead of this, a material having a boiling point lower than that of copper (for example, magnesium) can be used.
上述の実施形態では、亜鉛と潤滑剤とを主体に構成された混合材について例示したが、亜鉛に加えて混合される材料は潤滑剤に限定されるものではなく、必要に応じて潤滑剤以外の材料を加えることもできる。 In the above-described embodiment, the mixed material mainly composed of zinc and the lubricant has been exemplified, but the material mixed in addition to zinc is not limited to the lubricant, and if necessary, other than the lubricant may be used. You can also add ingredients.
1…回転電機、10…シャフト、20…回転子、21…鉄心、22…電機子コイル、30,130,230,330,430,530,630,730,830…電気接点装置、31…整流子、32,32A,32B,32C,32D…整流子片(高電位側接点、低電位側接点)、32d…めっき層、33…摺接開始部、34…摺接終了部、35…第1ブラシ(高電位側接点、正ブラシ)、36…第2ブラシ(低電位側接点、負ブラシ)、37N…陰極ブラシ、40…磁石、50,50A,50B,50C,50D,50E…アーク吸収部、51…補助ブラシ、51A…後方側補助ブラシ(補助ブラシ)、51B…前方側補助ブラシ(補助ブラシ)、52…バイパス経路、53…通電部材、54…ダイオード、55…ツェナーダイオード、56…電気絶縁層、104a…可動接点(高電位側接点)、105a…固定接点(低電位側接点)、A…アーク、Cmin…最小値、Cman…最大値、D,D1,D2…間隔、E…電源、La…対向長さ、Lb…摺接長さ、Ma,Mb…摺接長さ、X…軸方向、Z…周方向、Za…回転方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating electric machine, 10 ... Shaft, 20 ... Rotor, 21 ... Iron core, 22 ... Armature coil, 30, 130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 830 ... Electrical contact device, 31 ... Commutator , 32, 32A, 32B, 32C, 32D ... Commutator element (high-potential side contact, low-potential side contact), 32d ... Plating layer, 33 ... Sliding contact start part, 34 ... Sliding contact end part, 35 ... First brush (High potential side contact, positive brush), 36 ... Second brush (low potential side contact, negative brush), 37N ... Cathode brush, 40 ... Magnet, 50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E ... Arc absorbing part, 51 ... Auxiliary brush, 51A ... Rear side auxiliary brush (auxiliary brush), 51B ... Front side auxiliary brush (auxiliary brush), 52 ... Bypass path, 53 ... Energizing member, 54 ... Diode, 55 ... Zener diode, 5 ... electrical insulating layer, 104a ... movable contact (high potential side contact), 105a ... fixed contact (low potential side contact), A ... arc, Cmin ... minimum value, Cman ... maximum value, D, D1, D2 ... interval, E ... Power supply, La ... Opposing length, Lb ... Sliding contact length, Ma, Mb ... Sliding contact length, X ... Axial direction, Z ... Circumferential direction, Za ... Rotation direction
Claims (20)
上記シャフトに固定された回転子(20)と、
上記回転子の鉄心(21)に巻かれた電機子コイル(22)と、
上記電機子コイルに電気的に接続された整流子(31)と、
上記整流子において上記シャフトの周方向(Z)に配置された複数の整流子片(32)と、
上記電機子コイルに界磁を与える磁石(40)と、
電源(E)に電気的に接続され且つ上記整流子の回転に伴って上記複数の整流子片に摺接する複数のブラシ(35,36)と、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気接点装置と、
を備え、
上記電気接点装置の上記高電位側接点及び上記低電位側接点は、上記複数の整流子片及び上記複数のブラシによって構成されている、回転電機(1)。 A shaft (10) which is a rotating shaft,
A rotor (20) fixed to the shaft,
An armature coil (22) wound around the iron core (21) of the rotor;
A commutator (31) electrically connected to the armature coil;
A plurality of commutator pieces (32) arranged in the circumferential direction (Z) of the shaft in the commutator;
A magnet (40) for applying a field to the armature coil,
A plurality of brushes (35, 36) electrically connected to the power source (E) and slidingly contacting the plurality of commutator pieces as the commutator rotates;
An electrical contact device according to any one of claims 1 to 6,
Equipped with
The rotating electrical machine (1), wherein the high potential side contact and the low potential side contact of the electric contact device are constituted by the plurality of commutator pieces and the plurality of brushes.
上記補助ブラシは、上記正ブラシに対して上記整流子の回転方向(Za)の前方側に配置されるとともに上記正ブラシとの間の上記周方向の間隔(D)が上記複数の整流子片の上記周方向の幅寸法の最小値(Cmin)を下回るように構成され、
上記通電部材は、上記正ブラシよりも抵抗の高い高抵抗体、ダイオード、コンデンサ、スナバ、バリスタのうちの少なくとも1つによって構成されている、請求項15に記載の回転電機。 The arc absorbing portion includes an auxiliary brush (51) slidingly contacting a commutator piece different from the commutator piece slidingly contacting the positive brush among the plurality of commutator pieces, the positive brush, and the auxiliary brush. And a current-carrying member (53) provided in a bypass path (52) for electrically connecting
The auxiliary brush is arranged on the front side in the rotation direction (Za) of the commutator with respect to the positive brush, and the interval (D) in the circumferential direction between the auxiliary brush and the positive brush is the plurality of commutator pieces. Is smaller than the minimum value (Cmin) of the above-mentioned circumferential width dimension,
The rotating electric machine according to claim 15, wherein the current-carrying member is composed of at least one of a high resistance body having a resistance higher than that of the positive brush, a diode, a capacitor, a snubber, and a varistor.
上記前方側補助ブラシと上記正ブラシとの間の上記周方向の間隔(D1)が上記複数の整流子片の上記周方向の幅寸法の最小値(Cmin)を下回り、上記後方側補助ブラシと上記正ブラシとの間の上記周方向の間隔(D2)が上記複数の整流子片の上記周方向の幅寸法の最大値(Cmax)を上回るように構成されている、請求項15に記載の回転電機。 The arc absorbing portion is in sliding contact with two commutator pieces located on both sides in the rotation direction (Za) of the commutator with the commutator piece with which the positive brush is in sliding contact being sandwiched among the plurality of commutator pieces. A pair of auxiliary brushes (51A, 51B) and a bypass auxiliary path (52) electrically connecting the pair of auxiliary brushes, the anode of which is the rear side auxiliary brush on the rear side in the rotation direction of the pair of auxiliary brushes. A diode (54) electrically connected to (51A) and having a cathode electrically connected to the front side auxiliary brush (51B) on the front side in the rotation direction of the pair of auxiliary brushes;
The circumferential distance (D1) between the front auxiliary brush and the positive brush is less than the minimum value (Cmin) of the circumferential width dimension of the plurality of commutator pieces, and the rear auxiliary brush is 16. The circumferential gap (D2) between the positive brush and the positive brush is configured to exceed a maximum value (Cmax) of the width dimension of the commutator pieces in the circumferential direction. Rotating electric machine.
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