JP2635244B2 - ブラシと整流子電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電機や整流子電動機
等に使用されて整流子に摺動接触するブラシと、このブ
ラシを使用するブラシ装置を備えて例えば電気掃除機の
電動送風機等として採用される整流子電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】整流子電動機等に使用されるブラシは、
カーボン系のものと貴金属系のものとに大別され、カー
ボン系のブラシが一般的である。カーボン系ブラシは、
カーボンを主成分として粘結剤を用いて圧縮固化し、高
温で焼いて形成されており、粘結剤には合成樹脂が通常
採用されている。そして、例えば電気掃除機の電動送風
機に使用される従来のブラシは、単一種類のカーボンを
主成分として形成されている。しかも、このブラシと整
流子との摺動接触に伴うスパークの発生を少なくするに
は抵抗整流を大きくする必要があるため、従来のブラシ
の主成分をなすカーボンには、一般的に１平方ｃｍあた
り３万μΩ以上の高い抵抗値を持つカーボンが採用され
ていた。したがって、ブラシの先端面に整流子の整流子
片が複数接する際に、これら整流子片間をブラシを通し
て短絡する電流値が小さくなって、スパークの発生を少
なくできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
ブラシの全電気抵抗が大きい（０．２Ω程度）従来のブ
ラシの構成では、ブラシでの抵抗損失が大きい（ブラシ
１個につき約２０Ｗ）から、このブラシを使用する整流
子電動機等の運転効率が低下するという問題がある。

【０００４】これとともに、前記損失分はブラシの発熱
に変換されるため、例えばカーボンの粘結剤に合成樹脂
を用いた樹脂バインドタイプのブラシにおいては、樹脂
の熱劣化を招き易いとともに、整流子の整流子片相互を
絶縁する合成樹脂部分の熱劣化を招く可能性が高い。特
に、電気掃除機用の電動送風機に用いられる整流子電動
機は、小形化と高入力化の傾向にあり、それに伴いブラ
シの電流密度も増大する。そのため、ブラシが高抵抗で
あると、その発熱が極めて大きくなり易く、ブラシおよ
び整流子の寿命が短くなるという問題があった。ちなみ
に、従来の樹脂バインドタイプのブラシは、その温度が
２００℃を越えると急激に抗折力が低下することが知ら
れている。

【０００５】ところで、ブラシおよび整流子の寿命を延
ばすには、これらを大きくして、電流密度を小さくし、
かつ、その表面からの放熱を良くすれば可能である。し
かし、そのようにすると、整流子電動機の軸方向長さが
大きくなってしまうという問題がある。

【０００６】そこで、本発明者は、抵抗率が最も高い材
料よりなるブラシ主部よりも、抵抗率が低い粉末を固め
て形成される電気導体を、主電流方向に延ばして設ける
とともに、この電気導体の径または主電流方向と直交す
る断面の縦横寸法を、ブラシ主部の主電流方向と直交す
る断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたブラシを先に提
案した。前記電気導体は主電流方向に延びてブラシ主部
に穿った穴に低抵抗の銅粉末を充填して形成されてい
る。このブラシによれば、その全電気抵抗を小さくでき
るために、ブラシでの抵抗損失および発熱を少なくでき
る。

【０００７】しかし、このようなブラシにおいて、低抵
抗の電気導体を内部に配置したブラシ主部は、カーボン
を主成分として形成されるため、機械的にはもろいもの
である。ところで、ブラシは使用時において高温（ちな
みに、整流子に摺動接触して最も高温となるブラシの先
端面の温度は 150〜 200℃程度）となり、それに伴い電
気導体とブラシ主部との熱膨脹の差（電気導体をなす銅
の線膨脹率は1.409 ×10^-5、ブラシ主部の主成分である
炭素の線膨脹率は0.118 ×10^-5）により、ブラシ主部に
は電気導体の熱膨脹を原因とする内圧が作用する。その
ため、この内圧によりブラシ主部の強度が絶え切れなく
なって、ブラシ主部が破損する可能性が大きいという問
題があった。

【０００８】本発明の目的は、抵抗損失を少なくできる
とともに、整流子とともに寿命を向上できることは勿論
のこと、使用時におけるブラシ主部と電気導体との熱膨
脹差に基く破損を防止できるブラシを得ることにある。
また、本発明の他の目的は、軸方向長さを小さくできる
ことは勿論のこと、高寿命な整流子電動機を得ることに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１記載のブラシは、整流子に接して摩耗する部
分の略全長が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種
以上の材料で形成されるとともに、前記整流子に接する
端と反対側の端部にピッグテールが接続されたブラシに
おいて、最も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主部
に前記最も抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で
形成された電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピ
ッグテールとを電気的に接続させるとともに、前記摩耗
する部分の前記主電流方向と直交する断面のうち前記電
気導体を、この電気導体が熱膨脹した際に変形可能な突
部を少なくとも一箇所に持つ粉末粒子を固めて形成し、
かつ、前記電気導体の径または断面の縦横寸法を前記ブ
ラシ主部の断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたもので
ある。

【００１０】また、同様の目的を達成するために請求項
２に記載のブラシにおいては、整流子に接して摩耗する
部分の略全長が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２
種以上の材料で形成されるとともに、前記整流子に接す
る端と反対側の端部にピッグテールが接続されたブラシ
において、最も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主
部に前記最も抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料
で形成された電気導体を埋め込み、この電気導体と前記
ピッグテールとを電気的に接続させるとともに、前記摩
耗する部分の前記主電流方向と直交する断面のうち前記
電気導体を、外面に貴金属メッキが施された粉末粒子を
固めて形成し、かつ、前記電気導体の径または断面の縦
横寸法を前記ブラシ主部の断面の縦横寸法よりも夫々小
さくしたものである。

【００１１】また、前記目的を達成するために、請求項
３に記載の整流子電動機においては、ステータと、この
ステータが内蔵された電動機ケースと、ロータ軸および
これに固定された整流子を有して、前記ステータの内側
に配置されるとともに前記電動機ケースに回転自在に支
持されたロータと、前記整流子と摺動接触するブラシを
有して前記電動機ケースに取付けられたブラシ装置とを
具備し、前記ブラシは、前記整流子に接して摩耗する部
分の略全長が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種
以上の材料で形成されるとともに、前記整流子に接する
端と反対側の端部にピッグテールが接続されたブラシに
おいて、最も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主部
に前記最も抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で
形成された電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピ
ッグテールとを電気的に接続させるとともに、前記摩耗
する部分の前記主電流方向と直交する断面のうち前記電
気導体を、この電気導体が熱膨脹した際に変形可能な突
部を少なくとも一箇所に持つ粉末粒子を固めて形成し、
かつ、前記電気導体の径または断面の縦横寸法を前記ブ
ラシ主部の断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたもので
ある。

【００１２】また、同様の目的を達成するために請求項
４に記載の整流子電動機においては、ステータと、この
ステータが内蔵された電動機ケースと、ロータ軸および
これに固定された整流子を有して、前記ステータの内側
に配置されるとともに前記電動機ケースに回転自在に支
持されたロータと、前記整流子と摺動接触するブラシを
有して前記電動機ケースに取付けられたブラシ装置とを
具備し、前記ブラシは、整流子に接して摩耗する部分の
略全長が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種以上
の材料で形成されるとともに、前記整流子に接する端と
反対側の端部にピッグテールが接続されたブラシにおい
て、最も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主部に前
記最も抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で形成
された電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピッグ
テールとを電気的に接続させるとともに、前記摩耗する
部分の前記主電流方向と直交する断面のうち前記電気導
体を、外面に貴金属メッキが施された粉末粒子を固めて
形成し、かつ、前記電気導体の径または断面の縦横寸法
を前記ブラシ主部の断面の縦横寸法よりも夫々小さくし
たものである。

【００１３】また、同様の目的を達成するために請求項
１または２に従属する請求項５に記載のブラシにおいて
は、前記ブラシ主部にその整流子に接する端とは反対側
の端に開口して前記主電流方向に延びる穴を設け、この
穴内に充填されて突き固められた前記粉末粒子により前
記電気導体が形成されているとともに、前記穴の開口端
部に挿入された前記ピッグテールの一端部がその周囲に
詰められた前記粉末粒子により固定されて、前記ピッグ
テールと前記電気導体とを電気的に接続したことを特徴
とするものである。

【００１４】また、同様の目的を達成するために請求項
３または４に従属する請求項６に記載の整流子電動機に
おいては、前記ブラシ主部にその整流子に接する端とは
反対側の端に開口して前記主電流方向に延びる穴を設
け、この穴内に充填されて突き固められた前記粉末粒子
により前記電気導体が形成されているとともに、前記穴
の開口端部に挿入された前記ピッグテールの一端部がそ
の周囲に詰められた前記粉末粒子により固定されて、前
記ピッグテールと前記電気導体とを電気的に接続したこ
とを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】請求項１に記載のブラシの構成においては、抵
抗率が最も高いブラシ主部に埋め込まれて、この主部よ
りも抵抗率が低くピッグテールに電気的に接続される電
気導体を、ブラシの主電流方向に延ばして設けるととも
に、この電気導体の径または前記主電流方向と直交する
断面の縦横寸法を、前記ブラシ主部の前記主電流方向と
直交する断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたことか
ら、ブラシの全電気抵抗を小さくできる。このため、ブ
ラシでの抵抗損失を少なくできる。これとともに、ブラ
シの発熱を少なくできる。加えて、電気導体はブラシ主
部に比較して少ないから、ブラシ全体を低抵抗の電気導
体で作った場合に比較して整流抵抗の大幅な低下がな
く、しかも、ブラシの全電気抵抗が小さいことにより、
ブラシ主部に整流子に対する座乗性（つまりブラシが整
流子表面への接触を保持する特性）の良い材料を使うこ
とができ、したがって、整流子との間でのスパークの発
生を少なくできる。その上、電気導体をなす粉末の粒子
は突部を少なくとも一箇所に持っているから、粉末を固
めて電気導体とした状態でも非常に高密度には詰まりに
くく、隣接した粉末粒子相互間に電気導体の発熱に伴う
膨脹の際に、個々の粉末粒子の膨脹を許す隙間を確保し
易い。それだけではなく、粉末粒子が膨脹する際にその
膨脹力は突部を変形させる。このようにして電気導体の
発熱に伴う膨脹エネルギーを電気導体内で吸収するの
で、ブラシ主部に作用する電気導体の膨脹力を小さくで
きる。

【００１６】請求項２に記載のブラシの構成において
は、ブラシ主部に埋め込まれて、この主部よりも抵抗率
が低くピッグテールに電気的に接続される電気導体を備
え、この導体を、ブラシの主電流方向に延ばして設ける
とともに、この電気導体の径または前記主電流方向と直
交する断面の縦横寸法を、前記ブラシ主部の前記主電流
方向と直交する断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたこ
とから、請求項１に記載のブラシと同様にブラシの全電
気抵抗を小さくできるとともに、整流子との間でのスパ
ークの発生を少なくできる。しかも、電気導体をなす粉
末粒子同志が、その外面に施された貴金属メッキを密接
して固められるから、この電気導体の導電性を向上でき
る。そのため、ブラシの全電気抵抗がより一層小さくな
り、電気導体の発熱が抑制されるので、ブラシ主部に作
用する電気導体の膨脹力を小さくできる。

【００１７】請求項３に記載の整流子電動機の構成にお
いては、請求項１に記載のブラシを用いたから、このブ
ラシおよび整流子の温度上昇を低くできる。このため、
整流子の軸方向長さを小さくして、それに応じて整流子
電動機の軸方向長さを小さくできるとともに、ブラシ主
部とこの主部に埋め込まれた電気導体との熱膨脹差に基
いてブラシ主部が破損することが防止されるので、長期
にわたり使用可能な整流子電動機を提供できる。

【００１８】請求項４に記載の整流子電動機の構成にお
いては、請求項２に記載のブラシを用いたから、このブ
ラシおよび整流子の温度上昇を低くできる。このため、
整流子の軸方向長さを小さくして、それに応じて整流子
電動機の軸方向長さを小さくできるとともに、ブラシ主
部とこの主部に埋め込まれた電気導体との熱膨脹差に基
いてブラシ主部が破損することが防止されるので、長期
にわたり使用可能な整流子電動機を提供できる。

【００１９】請求項１または２に従属する請求項５に記
載のブラシの構成においては、前記のように本発明の課
題を解決できることに加えて、ブラシ主部の穴内に充填
して突き固められる粉末粒子により、主電流方向に延び
る電気導体の形成および前記穴へのピッグテールの固定
ができ、それにより、このピッグテールと電気導体とを
電気的に接続することができる。

【００２０】請求項３または４に従属する請求項６に記
載の整流子電動機の構成においては、前記のように本発
明の課題を解決できることに加えて、ブラシ主部の穴内
に充填して突き固められる粉末粒子により、主電流方向
に延びる電気導体の形成および前記穴へのピッグテール
の固定ができ、それにより、このピッグテールと電気導
体とを電気的に接続することができる。

【００２１】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の第１実
施例を説明する。図３において符号１は金属製の電動機
ケースで、これはケース本体２と、ケース端板３とから
形成されている。

【００２２】ケース本体２は、底４ａ付きの円筒部４の
前記底４ａと反対側を開口し、この開口の周縁部に取付
け部５を一体に設けて形成されている。取付け部５は、
環状平面部６と、筒部７と、突縁８とで形成されてい
る。環状平面部６はケース本体２の開口縁から一体にこ
の本体２の外側方に向けてはり出して形成され、筒部７
は環状平面部６の外周から底４ａ側に向けて折れ曲がっ
てケース本体２と平行に形成され、かつ、突縁８は筒部
７の先端から外側方に向けて直角に折れ曲がって形成さ
れている。円筒部４の底板４ａ側には排気孔９が設けら
れているとともに、底板４ａにも図示しない排気孔が設
けられている。底板４ａの中央部には軸受け１０を収納
した軸受け取付け部１１が形成されている。

【００２３】ケース端板３は、ケース本体２の一端開口
を径方向に横断するように、例えば平面形状が前記径方
向に延びる略帯板状をなし、その中央部に軸受け１２を
収納した軸受け取付け部１３を一体に設けて形成されて
いる。このケース端板３の両端部は環状平面部６にねじ
止めされている。このため、ケース本体２の一端開口
は、完全に塞がれることなく部分的に開口されている。

【００２４】ケース本体２内には、ステータ１４と、こ
のステータ１４の内側に配設される整流子１５付きのロ
ータ１６とが夫々収納されている。ステータ１４が有す
るステータコアは、軸方向から見た外径形状が略四角形
状であって、その面取りされた４つの角部を円筒部４の
内面に密接させてケース本体２に固定されている。この
固定により、円筒部４の内面と前記ステータコアの外面
との間には夫々風路１９が形成されている。ロータ１６
はそのロータ軸１７を前記軸受け１０，１２に支持され
て回転自在に設けられているとともに、ロータ軸１７は
軸受け１２および軸受け取付け部１３を貫通している。

【００２５】整流子１５は軸受け１０側に位置してロー
タ軸１７に固定されている。この整流子１５は、ロータ
軸１７と一体に回転する合成樹脂製のボス部１５ａと、
このボス部１５ａの外周に周方向に間隔を存して設けら
れた多数の整流子片１５ｂとを備えている。整流子片１
５ｂ間は互いに絶縁され、これら整流子片１５ｂにはロ
ータ巻線の端末が電気的に接続されている。

【００２６】ケース本体２の円筒部４には整流子１５を
挟んで正極側と負極側のブラシ装置１８が夫々取付けら
れており、以下これらブラシ装置１８の詳細を図１およ
び図２により説明する。

【００２７】ブラシ装置１８が備えるブラシホルダ２１
は、合成樹脂製等の電気絶縁材料で形成され、その本体
部２２は挿通孔２３を有して略四角筒状をなしている。
本体部２２にはケース本体２の外面に重なる支持片２４
が一体に突設されている。図３に示すようにブラシボル
ダ２１は、本体部２２を円筒部４に開口する装着口４ｂ
に挿通し、支持片２４をねじ２６で円筒部４に締付ける
ことで、ケース本体２に固定されている。

【００２８】ブラシホルダ２１の挿通孔２３には、金属
製のブラシガイド２７が嵌合されている。ブラシガイド
２７は、本体部２２から整流子１５に向かって突出され
ている。このガイド２７の整流子１５と反対側の端部に
は挿通孔２３の開口縁に引っ掛かる抜け止め片２８が折
曲げられているとともに、ブラシガイド２７の本体部２
２から突出する付け根部分には、本体部２２の端面に引
掛かる切り起こし片２５が形成されている。切り起こし
片２５は、抜け止め片２８との間に本体部２２を挟ん
で、ブラシホルダ２１にブラシガイド２７を固定してい
る。

【００２９】ブラシホルダ２１の本体部２２は端子取付
け孔２９を有している。この取付け孔２９は、挿通孔２
３と略平行に設けられているとともに、その内部には電
流供給用の端子金具３０が取付けられている。端子金具
３０は、板金製であり、挿通孔２３の開口端を覆うキャ
ップ片３１と、端子取付け孔２９に挿入される抜け止め
片３２とを一体に有している。抜け止め片３２には、断
面円弧状に湾曲された凸部３３と、この凸部３３に連続
して山形状に折曲げられた弾性変形可能な屈曲部３４と
が形成されており、これら凸部３３と屈曲部３４の頂部
は端子取付け孔２９の内面に押し付けられている。屈曲
部３４の先端部は、端子取付け孔２９から本体ケース２
の内側に突出され、その突出部分３４ａには本体部２２
の端面に引掛かる係止片３５が一体に切り起こされてい
る。この係止片３５は、キャップ片３１との間で本体部
２２を挟んで、端子取付け孔２９からの端子金具３０の
抜け止めをしている。突出部分３４ａは前記ステータ１
４のステータコアに取付けた端子台３６の接続端子（図
示しない）に差し込まれて、この端子を介してステータ
巻線に接続されるようになっている。

【００３０】ブラシガイド２７の内部には、軸直角方向
の断面が全体として略四角形をなす棒状のブラシ４１が
軸方向に移動可能に収納されている。このブラシ４１の
少なくとも整流子１５と接して摩耗する部分（図１に示
す有効使用長さＡの部分）は、ブラシ主部４２と、この
主部４２に主電流が流れる方向と略平行に延びて設けら
れた電気導体４３とからなる。ブラシ主部４２は、カー
ボンを主成分とする導電材料を合成樹脂製の粘結剤とと
もに圧縮成形したものを、焼結することにより形成され
ている。

【００３１】このブラシ主部４２の中心部には軸方向略
全長にわたる穴４４が設けられている。穴４４は径に変
化がない真っ直ぐなもので、後述のピッグテール４５の
線径の約３倍の径を持って形成されている。電気導体４
３は、ブラシ主部４２を形成する導電材料の抵抗率より
も抵抗率が低い粉末、例えば銅の粉末で形成されてお
り、これは前記穴４４に埋め込まれてブラシ主部４２に
直接密接している。電気導体４３をなす銅粉末の粒子４
３ａは、図４に示すように球体の外周に一つの突部４３
ｂを突設した構成である。突部４３ｂは先細状をなして
電気導体４３が熱膨脹した際に変形可能であって、図４
のものは円錐形状をなしている。なお、粉末粒子４３ａ
としては、図５に示すように複数の突部４３ａを周部に
有してフレーク状に形成された銅製のものを用いてもよ
い。前記粉末粒子４３ａは穴４４内に充填されて突き固
められ、電気導体４３を形成する。この電気導体４３の
径は、ブラシ主部４２の断面の縦横寸法よりも夫々小さ
い。ブラシ主部４２の内部に配置された電気導体４３の
整流子１５側の端面は、このブラシ４１の使用初期にお
いてブラシ主部４２の先端部４２ａにより覆われてい
る。

【００３２】このブラシ４１にはピッグテール４５の一
端部が接続されている。すなわち、ピッグテール４５の
一端部は穴４４の開口端部つまり埋め込み部４４ａに挿
入されており、その周囲に詰められた銅の粉末により固
定されている。なお、この固定をなすために埋め込み部
４４ａに充填された粉末部分は、これに液状接着剤を染
み込ませて硬化されている。したがって、ピッグテール
４５の接続は、まず、前記穴４４に充填した銅の粉末を
突き固めた後に、穴４４の埋め込み部４４ａにピッグテ
ール４５の一端部を挿入するとともに銅の粉末を充填し
て、この粉末を突き固め、最後に、埋め込み部４４ａに
その外から液状接着剤を染み込ませることにより行われ
ている。それにより、穴４４内で突き固められる銅の粉
末４３ａによる電気導体４３の形成とこの導体４３への
ピッグテール４５の電気的接続とがなされる。ピッグテ
ール４５の他端は前記挿通口２３の開口端を塞いだキャ
ップ片３１にスポット溶接されている。

【００３３】ブラシ４１の他端面と前記挿通口２３の開
口端を塞いだキャップ片３１との間には、圧縮コイルば
ね４６が介在されている。圧縮コイルばね４６はブラシ
４１を常に整流子１５に向けて押圧している。この押圧
によりブラシ４１の整流子１５側端部がブラシガイド２
７から突出して、整流子１５の外周面に摺動可能に押し
付けられている。以上説明した電動機ケース１、軸受け
１０，１２、ステータ１４、ロータ１６、およびブラシ
装置１８により整流子電動機が形成されている。

【００３４】図１に示したように前記ロータ軸１７の電
動機ケース１より外に突出した端部には、ナット５１を
介してロータ軸１７と一体に回転する遠心ファン５２が
取付けられている。このファン５２は、中央部に吸込み
口５３を有するとともに、周部に吐出し口５４を有して
いる。遠心ファン５２はファンカバー５５で覆われてい
る。このカバー５５は本体ケース２の取付け部５に嵌合
して取付けられているとともに、ファンカバー５５は空
気を吸込むための開口部５６を有している。開口部５６
は吸込み口５３に入り込んでおり、したがって遠心ファ
ン５２が回転されると、開口部５６を通して空気が吸込
まれ、この吸込み空気は遠心ファン５２の吐出し口５４
から吐出される。遠心ファン５２と取付け部５との間に
は、遠心ファン５２から吐出された空気を電動機ケース
１内に導く整流板５７が設けられている。整流板５７
は、遠心ファン５２から吐出された空気を整流しつつ、
この整流過程で空気の圧力を動圧から静圧化するもので
あって、前記フレーム端板３にねじ止めされている。こ
の整流板５７によって整流された空気は、電動機ケース
１内に流入され、前記風路１９を流通した後に、排気口
９から電動機ケース１の外部に排出される。

【００３５】前記構成の電動送風機において、その運転
時に整流子１５の整流子片１５ｂとピッグテール４５と
の間を流れる電流は、ブラシ４１の電気導体４３を主と
して流れる。このようにブラシ４１が、カーボンを主成
分としたブラシ主部４２よりも電気抵抗が小さい電気導
体４３を、ブラシ主部４２にその略全長にわたって埋め
込んだ構成であるから、ブラシ４１の全電気抵抗を小さ
くできる。ちなみに、本実施例でのブラシ４１の全電気
抵抗は、略０．０５Ωであって、従来の約１／４にでき
た。このため、ブラシ４１での電流の抵抗損失を少なく
できるものであり、それに伴い電動送風機用の整流子電
動機の運転効率を向上できる。

【００３６】前記のようにブラシ４１の全電気抵抗を小
さくできることに伴い、ブラシ４１の発熱を少なくでき
る。加えて、ブラシ４１と整流子１５との間でのスパー
クの発生を次の理由で少なくできる。

【００３７】第１に、電気導体４３の径が、ブラシ主部
４２の断面の縦横寸法よりも夫々小さいから、電気導体
４３はブラシ主部４２に比較して少ないとともに、整流
子１５との接触面における電気導体４３の断面積が、ブ
ラシ主部４２の断面積よりも小さい。そのため、ブラシ
４１全体を低抵抗の電気導体で作った場合に比較して整
流抵抗の大幅な低下がないので、整流時の短絡電流を小
さくできる。第２に、前記のようにブラシ４１全体の電
気抵抗が小さいことにより、ブラシ主部４２を座乗性の
よい材料、例えば樹脂バインドタイプの導電材料を使用
でき、それによりブラシ４１全体の弾性係数を低くでき
る。すなわち、以上のようにブラシ４１自体の発熱が少
なく、かつ、スパークによる加熱も少ないから、ブラシ
４１および整流子１５の温度を低く抑制できる。

【００３８】したがって、これらブラシ４１および整流
子１５の熱劣化を防止できるから、それらの寿命を向上
できるとともに、整流子電動機の高入力および小形化に
適するものである。しかも、前述のようにブラシ４１お
よび整流子１５の温度上昇が小さいから、それに応じて
ブラシ４１を小さくできるとともに整流子１５の軸方向
長さを小さくできる。そのため、ロータ軸１７の長さを
短くでき、それに応じて電動送風機全体をその軸方向に
小形化できる。

【００３９】しかも、使用時におけるブラシ４１の発熱
に伴うブラシ主部４２の損傷が次の理由で防止されるか
ら、一般にブラシ４１の寿命により規定される整流子電
動機の寿命を向上できる。

【００４０】すなわち、電気導体４３をなす粉末粒子４
３ａは突部４３ｂを一箇所に持っているから、穴４４内
で粉末を固めて電気導体４３とした状態でも、粉末粒子
５３ａは非常に高密度には詰まりにくく、隣接した粉末
粒子４３ａ相互間に電気導体４３の発熱に伴う膨脹の際
に、個々の粉末粒子４３ａの膨脹を許す隙間を確保し易
い。それだけではなく、粉末粒子４３ａが膨脹する際に
その膨脹力は突部４３ｂを潰したり曲げたりして変形さ
せる。このようにして電気導体４３の発熱に伴う膨脹エ
ネルギーを電気導体４３内で吸収できる。そのため、電
気導体４３の熱膨脹に伴いブラシ主部４２に与える内圧
（電気導体４３の膨脹力）を小さくできる。したがっ
て、ブラシ主部４２と電気導体４３との熱膨脹差に基
く、ブラシ主部４２の破損を防止できる。

【００４１】また、ブラシ４１の使用初期においては、
そのブラシ主部４２の先端部４２ａが電気導体４３の整
流子側端部を覆っているから、整流子１５へのブラシ４
１の接触が馴染んでいない状態で物性が異なるブラシ主
部４２と電気導体４３とが整流子１５に摺動接触するこ
とがない。そのため、初期性能が安定するものであり、
整流子１５へのブラシ４１の接触が馴染んだ状態でブラ
シ主部４２および電気導体４３を整流子１５に摺動接触
させることができる。しかも、前記のように電気導体４
３を覆うことによって、ブラシ主部４２の穴４４は底を
有するから、この穴４４に電気導体４３となる銅の粉末
を詰める際の作業性を向上できる。

【００４２】さらに、ブラシ４１の電気導体４３は、ブ
ラシ主部４２の内部に配置されて、ブラシ主部４２で囲
まれているから、ブラシ主部４２への電気導体４３の保
持の信頼性が向上され、整流子１５との摺動接触に伴っ
て作用する外力等に拘らず、電気導体４３がブラシ主部
４２から剥がれることを防止できる。

【００４３】そして、ブラシ主部４２に対して電気導体
４３が直接密接しているから、ブラシ４１の摩耗により
ブラシ主部４２および電気導体４３が共に整流子１５に
摺動接触するようになった際に生じる摩耗粉には、ブラ
シ４１と整流子片５ｂとの間の電流の流れを阻害するよ
うな物質が含まれない。ちなみに、接着剤を用いてブラ
シ主部４２に電気導体４３を接着した構成では、接着剤
の摩耗粉による電気抵抗が発生するが、このような問題
は前記構成のブラシ４１では生じない。

【００４４】図６から図９は本発明の第２実施例を示し
ている。以下の説明において、前記第１実施例と同様構
成部分には前記第１実施例と同一符号を付して、その説
明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。こ
の第２実施例が前記第１実施例と異なる点は、ブラシ４
１の穴４４の構成、およびこの穴４４に充填されて電気
導体４３をなす粉末粒子４３ａの構成である。

【００４５】すなわち、ブラシ主部４２の中心部にその
軸方向略全長にわたって設けられた穴４４は、ブラシ４
１の整流子１５に接する端とは反対側の端部に位置する
埋め込み部４４ａと、これに連なって整流子１５側に延
びる穴主部４４ｂとから形成されている。埋め込み部４
４ａおよび穴主部４４ｂはいずれも例えば円形断面をな
しており、穴主部４４ｂの断面積は埋め込み部４４ａの
断面積よりも小さい。したがって、穴４４は段付き穴を
なしている。

【００４６】埋め込み部４４ａはピッグテール４５を埋
め込んで固定する部位である。そのために埋め込み部４
４ａは、ピッグテール４５の埋め込み深さの約 1.2倍の
長さＢを有して形成されているとともに、ピッグテール
４５の径（例えば 0.8ｍｍ)の約３倍（例えば 2.5ｍ
ｍ）の穴径で形成されている。この埋め込み部４４ａよ
りも小径の穴主部４４ｂは、ピッグテール４５の径の約
1.2〜２倍の穴径、例えば 1.5ｍｍの穴径で形成されて
いる。

【００４７】電気導体４３は、ブラシ主部４２を形成す
る導電材料の抵抗率よりも抵抗率が低い銅の粉末で形成
されており、これは前記穴４４に埋め込まれてブラシ主
部４２に直接密接している。図６に示すように銅の粉末
粒子４３ａは、球体であって、その外面に銅よりも導電
性が高い貴金属メッキ（図６中符号４３ｃはメッキ層を
示している。）を施して形成されている。前記貴金属に
は金や銀等が使用されるが、本実施例は銀メッキの場合
を示している。勿論、このような粉末粒子４３ａは穴４
４内に充填されて突き固められて電気導体４３をなすと
ともに、この電気導体４３の径は、ブラシ主部４２の断
面の縦横寸法よりも夫々小さいものである。

【００４８】このような構成を備えた第２実施例の構成
においても、前記第１実施例と同様の作用により、ブラ
シ４１の全電気抵抗を小さくできるとともに、整流子１
５との間でのスパークの発生を少なくできる。加えて、
この第２実施例によれば、電気導体４３をなす粉末粒子
４３ａが銀のメッキ層４３ｃで覆われていて、これら粒
子４３ａ同志が、そのメッキ層４３ｃを密接して固めら
れているから、電気導体４３の導電性を向上できる。そ
のため、ブラシ４１の全電気抵抗がより一層小さくな
り、電気導体４３の発熱を抑制できる。したがって、電
気導体４３の熱膨脹が少なくなり、この電気導体４３が
熱膨脹してブラシ主部４２に与える内圧を小さくできか
ら、ブラシ主部４２と電気導体４３との熱膨脹差に基
く、ブラシ主部４２の破損を防止できる。

【００４９】しかも、穴４４を段付き構造とした本実施
例においては、以下の理由により更に、ブラシ主部４２
の破損を防止できる。すなわち、電気導体４３の断面積
をピッグテール５４の埋め込み部４４ａの断面積よりも
小さくしたから、それに応じてブラシ主部４２の肉厚が
厚くなって、その強度を高くできる。その上、電流が通
ることによって発熱をする電気導体４３は、ブラシ主部
４２を厚くした分に応じて相対的に細くなっており、そ
の量が少ないから、その熱膨脹に伴いブラシ主部４２に
与える力を小さくできる。

【００５０】このようにブラシ主部４２の強度が大きい
ことと相俟って、この主部４２に内側から作用する膨脹
力が小さいから、ブラシ主部４２と電気導体４３との熱
膨脹差にもとづいて、ブラシ主部４２が破損する恐れを
非常に少なくできる。

【００５１】加えて、電気導体４３の断面積をピッグテ
ール４５の断面積よりも大きくしたから、ピッグテール
４５よりも電気導体４３の電流密度を高めて、この電気
導体４３に電流を流し易くできる。そのため、電気導体
４３を埋め込み部４４ａよりも小径とした条件下である
にも拘らず、電気導体４３による抵抗損失が少なくいこ
とは勿論のこと、電気導体４３の発熱が少ない。したが
って、電気導体４３の熱膨脹を原因とするブラシ主部４
２の破損の恐れをより確実になくすことができる。

【００５２】なお、本発明は前記各実施例には制約され
ない。例えば、電気導体４３には、銅の粉末に限らず、
含有成分の違いや、密度、製法の違いにより、ブラシ主
部４２を構成しているカーボンよりも電気抵抗が小さい
カーボン粉末を採用してもよいとともに、銀、または金
等の粉末を用いても差支えない。また、本発明では抵抗
率が異なる２種類以上の材料でブラシを形成しても良い
とともに、その内のブラシ全体の電気抵抗を下げるため
の低抵抗の電気導体の断面形状は、丸、四角、三角等い
かなる形状でも良く、その場合に断面の縦横寸法とは、
ブラシ全体の断面における縦方向および横方向の最大寸
法を指すものである。また、本発明において少なくとも
一つの電気導体はブラシ主部に対して接着剤を用いて接
着しても差支えない。また、本発明においては、ブラシ
主部の内部または外面に電気導体を螺旋状に埋め込んで
設けることにより、電気導体を主電流方向に設けるよう
にしても良い。

【００５３】

【発明の効果】以上詳記した本発明の構成によれば以下
の効果を有する。請求項１に係るブラシにおいては、ブ
ラシの全電気抵抗が小さいため、このブラシを使用する
整流子電動機等の運転効率を向上でき、その上、電流に
よる発熱が少ないとともに整流子との間でのスパークの
発生も少なくできることから、ブラシの温度上昇が抑制
されて、ブラシ自体およびこれを使用する整流子電動機
等の寿命を向上できるとともに、電気導体をなす粉末粒
子の熱膨脹を、これら粒子間の隙間および突部の変形に
より吸収できるから、ブラシ主部とこれに埋め込まれた
電気導体との熱膨脹差に基いてブラシ主部が破損する恐
れを少なくできる。

【００５４】請求項２に係るブラシにおいても、ブラシ
の全電気抵抗が小さいため、このブラシを使用する整流
子電動機等の運転効率を向上でき、その上、電流による
発熱が少ないとともに整流子との間でのスパークの発生
も少なくできることから、ブラシの温度上昇が抑制され
て、ブラシ自体およびこれを使用する整流子電動機等の
寿命を向上できるとともに、電気導体自体の熱膨脹を少
なくできるから、ブラシ主部とこれに埋め込まれた電気
導体との熱膨脹差に基いてブラシ主部が破損する恐れを
少なくできる。

【００５５】請求項３，４に係る整流子電動機において
は、ブラシおよび整流子の温度上昇を低くでき、整流子
の軸方向長さを小さくできるので、それに応じて軸方向
長さが小さい整流子電動機を提供でき、しかも、ブラシ
および整流子の熱劣化を防止できるのみならず、ブラシ
主部がそれに埋め込まれた電気導体との熱膨張差によっ
て破損することをも防止できるから、一般にブラシの寿
命により規定される整流子電動機の寿命を向上できる。

【００５６】また、請求項１または２に従属する請求項
５に係るブラシ、および請求項３または４に従属する請
求項６に係る整流子電動機によれば、本発明の課題を解
決できることに加えて、ブラシの端へのピッグテールの
固定と、このピッグテールとブラシ主部に埋め込まれる
電気導体との電気的接続とを、ブラシ主部の主電流方 向
に延びる穴に充填される粉末粒子を突き固めることによ
って実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るブラシを備えたブラ
シ装置の縦断側面図。

【図２】同第１実施例に係り図１のＺ−Ｚ線に沿う断面
図。

【図３】同第１実施例に係る電動送風機を一部断面して
示す側面図。

【図４】同第１実施例に係る粉末粒子を示す図。

【図５】同粉末粒子の他の例を示す図。

【図６】本発明の第２実施例に係るブラシが備えた粉末
粒子を示す断面図。

【図７】同第２実施例に係るブラシを備えたブラシ装置
の縦断側面図。

【図８】同第２実施例に係り図７のＹ−Ｙ線に沿う断面
図。

【図９】同第２実施例に係る電動送風機を一部断面して
示す側面図。

【符号の説明】

１…電動機ケース、１４…ステータ、１５…整流子、１
６…ロータ、１８…ブラシ装置、４１…ブラシ、４２…
ブラシ主部、４３…電気導体、４３ａ…粉末粒子、４３
ｂ…突部、４３ｃ…メッキ層、４４…穴、４４ａ…埋め
込み部（穴の開口端部）、４５…ピッグテール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−105704（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−201068（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−88363（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 整流子に接して摩耗する部分の略全長
   が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種以上の材料
   で形成されるとともに、前記整流子に接する端と反対側
   の端部にピッグテールが接続されたブラシにおいて、最
   も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主部に前記最も
   抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で形成された
   電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピッグテール
   とを電気的に接続させるとともに、前記摩耗する部分の
   前記主電流方向と直交する断面のうち前記電気導体を、
   この電気導体が熱膨脹した際に変形可能な突部を少なく
   とも一箇所に持つ粉末粒子を固めて形成し、かつ、前記
   電気導体の径または断面の縦横寸法を前記ブラシ主部の
   断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたことを特徴とする
   ブラシ。
2. 【請求項２】 整流子に接して摩耗する部分の略全長
   が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種以上の材料
   で形成されるとともに、前記整流子に接する端と反対側
   の端部にピッグテールが接続されたブラシにおいて、最
   も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主部に前記最も
   抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で形成された
   電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピッグテール
   とを電気的に接続させるとともに、前記摩耗する部分の
   前記主電流方向と直交する断面のうち前記電気導体を、
   外面に貴金属メッキが施された粉末粒子を固めて形成
   し、かつ、前記電気導体の径または断面の縦横寸法を前
   記ブラシ主部の断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたこ
   とを特徴とするブラシ。
3. 【請求項３】 ステータと、 このステータが内蔵された電動機ケースと、 ロータ軸およびこれに固定された整流子を有して、前記
   ステータの内側に配置されるとともに前記電動機ケース
   に回転自在に支持されたロータと、 前記整流子と摺動接触するブラシを有して前記電動機ケ
   ースに取付けられたブラシ装置とを具備し、 前記ブラシは、前記整流子に接して摩耗する部分の略全
   長が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種以上の材
   料で形成されるとともに、前記整流子に接する端と反対
   側の端部にピッグテールが接続されたブラシにおいて、
   最も抵抗率が高 い材料で形成されたブラシ主部に前記最
   も抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で形成され
   た電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピッグテー
   ルとを電気的に接続させるとともに、前記摩耗する部分
   の前記主電流方向と直交する断面のうち前記電気導体
   を、この電気導体が熱膨脹した際に変形可能な突部を少
   なくとも一箇所に持つ粉末粒子を固めて形成し、かつ、
   前記電気導体の径または断面の縦横寸法を前記ブラシ主
   部の断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたことを特徴と
   する整流子電動機。
4. 【請求項４】 ステータと、 このステータが内蔵された電動機ケースと、 ロータ軸およびこれに固定された整流子を有して、前記
   ステータの内側に配置されるとともに前記電動機ケース
   に回転自在に支持されたロータと、 前記整流子と摺動接触するブラシを有して前記電動機ケ
   ースに取付けられたブラシ装置とを具備し、 前記ブラシは、整流子に接して摩耗する部分の略全長
   が、主電流方向に延びて抵抗率が異なる２種以上の材料
   で形成されるとともに、前記整流子に接する端と反対側
   の端部にピッグテールが接続されたブラシにおいて、最
   も抵抗率が高い材料で形成されたブラシ主部に前記最も
   抵抗率が高い材料よりも抵抗率が低い材料で形成された
   電気導体を埋め込み、この電気導体と前記ピッグテール
   とを電気的に接続させるとともに、前記摩耗する部分の
   前記主電流方向と直交する断面のうち前記電気導体を、
   外面に貴金属メッキが施された粉末粒子を固めて形成
   し、かつ、前記電気導体の径または断面の縦横寸法を前
   記ブラシ主部の断面の縦横寸法よりも夫々小さくしたこ
   とを特徴とする整流子電動機。
5. 【請求項５】 前記ブラシ主部にその整流子に接する端
   とは反対側の端に開口して前記主電流方向に延びる穴を
   設け、この穴内に充填されて突き固められた前記粉末粒
   子により前記電気導体が形成されているとともに、前記
   穴の開口端部に挿入された前記ピッグテールの一端部が
   その周囲に詰められた前記粉末粒子により固定されて、
   前記ピッグテールと前記電気導体とを電気的に接続した
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラ
   シ。
6. 【請求項６】 前記ブラシ主部にその整流子に接する端
   とは反対側の端 に開口して前記主電流方向に延びる穴を
   設け、この穴内に充填されて突き固められた前記粉末粒
   子により前記電気導体が形成されているとともに、前記
   穴の開口端部に挿入された前記ピッグテールの一端部が
   その周囲に詰められた前記粉末粒子により固定されて、
   前記ピッグテールと前記電気導体とを電気的に接続した
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の整流
   子電動機。