JP3069040B2 - 電動機の刷子装置 - Google Patents

電動機の刷子装置

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JP3069040B2 JP8069449A JP6944996A JP3069040B2 JP 3069040 B2 JP3069040 B2 JP 3069040B2 JP 8069449 A JP8069449 A JP 8069449A JP 6944996 A JP6944996 A JP 6944996A JP 3069040 B2 JP3069040 B2 JP 3069040B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】一対の刷子に摺接して整流子
が一方向のみに回転駆動する直流電動機の刷子装置に関
するものであり、更に詳述すると、一対の刷子の摩耗量
をバランスさせるための、そのクラッド材の材質の改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は整流子と摺接する接点に貴金属を
用いたクラッド材からなる一対の刷子装置を有する小型
直流電動機の一態様を示す断面図である。図において、
電動機10は中央部が軸受11で閉塞され、胴部が筒状
の椀状容器からなるケース12と、軸受13をその中央
部に支持する側板14で外郭体を形成している。外郭体
で構成された空間に、軸受11、13で軸支した回転軸
15に固設したコア16とコアに巻回したコイル17を
もって回転子主部を形成し、コア16の各突極の外周面
はケース12の内面に固着したマグネット18と対向配
置されている。
【0003】回転子主部と同軸に整流子ユニットが設け
られ回転子を構成している。整流子ユニットは、樹脂部
材で成型された円柱状のホルダ21の中心孔に回転軸1
5を嵌挿し、ホルダ21の外周面を囲繞するように整流
子22が形成されている。整流子22は電動機の極数に
対応して等分割した整流子片として構成され、それぞれ
の整流子片にライザ23が配設されている。
【0004】この整流子22の外周を摺接するように刷
子支持体24から延設された回転軸15の垂直方向に配
設した2本の刷子19、20間に電流を流し、整流子2
2からライザ23を介してコイル17に通電し、上記
転子の突極とマグネット18との間に電磁力を発生させ
電動機を回転させる。これにより整流子22は刷子1
9、20と摺接して一方向のみに回転する。なお、上記
図において、2本の刷子19、20は回転軸を中心とす
る互いに対向するコア内面部方向から整流子に向かって
突出しているが、コア内面部の同一方向から略平行に整
流子に向かって突出していてもよい。従って、以下の図
においては、刷子の突出方向は関係ないものとして説明
する。
【0005】図5は上記図の整流子が時計回りに回転す
るときの整流子と上記刷子の摺接状態におけるクラッド
の状態変化を示す従来例の図であり、図5(a)は初
期状態を示す図であり、図5(b)継続使用した後の
状態を示す図である。また、図において、刷子19に
正電位を、刷子20に負電位を掛けるものとして説明す
る。
【0006】図5(a)において、刷子19、20は、
例えば、洋白や燐青銅などのベース弾性材に、例えば、
Ag−Pd、Ag−Pd−Cu、Pd−Ruなどの貴金
属3を整流子22と摺動する近傍に、接触点9から整流
子方向両側に所定の幅w、wをもってほぼ均等に貴金属
3がクラッドされ、その材質の組成は同じで、更に、正
電位が印加される刷子と負電位が印加されるクラッドの
厚みtは両者共ほぼ一様の厚みをもって構成している。
【0007】整流子と摺接する刷子の摩耗は整流子との
摺動による摩耗と整流子の回転に伴って電位が変わる際
に発するスパークによる摩耗とに分類される。スパーク
による摩耗は、負電位が印加される刷子側の摩耗に較
べ、正電位が印加される刷子側の摩耗が激しく、経時と
共に、厚みのバランスが崩れる。しかも、図5(b)に
おいて整流子が矢示方向に回転するとき、回転進行方向
側の位置α部で激しく起こる。
【0008】この結果、継続使用されると、摩耗が進行
し、図5(b)示すように、回転進行方向側の位置α
がえぐられて、電動機の振動が大きくなったり、刷子の
折損により電動機が止まってしまうなどの不都合が生じ
る。この結果、電動機の信頼性を著しく損ねていた。ま
た、摩耗するのはα部のため、β部、γ部またはδ部は
殆ど摩耗せず、この状態で貴金属がまだ存在しているの
に拘らず、電動機自体を廃棄せねばならず、上記のまだ
摩耗していない部分の貴金属の存在は無駄となり経済性
の低いものとなっていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、整流
子と摺接する刷子の経時変化による劣化、とりわけ、
スパークによる導電弾性材や金属の熱飛散と、その結果
生じるそれぞれの刷子の導電弾性材や金属のアンバラン
な摩耗を防ぐため、直流電動機の刷子装置を構成する
導電弾性材の組合わせやクラッドの貴金属の組成を変え
ることにより、長期間の回転において導電弾性材や貴金
属のアンバランスな摩耗による障害を排除した、経済性
の高い刷子装置を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の請求項1
に関わる電動機の刷子装置は、整流子と、該整流子と摺
接する一対の刷子とを備え、上記整流子が一方向のみに
回転駆動する電動機の刷子装置において、上記一対の刷
子のうち、正電位側の刷子が、負電位側の刷子よりも融
点が高い部材で構成されていることを特徴とする。
【0011】本発明の請求項2に関わる電動機の刷子装
置は、整流子と、該整流子と摺接する接点に貴金属を用
いたクラッド材からなる一対の刷子とを備え、上記整流
子が一方向のみに回転駆動する電動機の刷子装置におい
て、上記一対の刷子のうち、正電位側の刷子のクラッド
の貴金属が、負電位側の刷子のクラッドの貴金属よ
りも融点が高いことを特徴とする。
【0012】本発明の請求項3に関わる電動機の刷子装
置は、正電位側の刷子が貴金属からなり、負電位側の刷
子が該貴金属よりも融点の低い導電弾性材からなること
を特徴とする。
【0013】本発明の請求項4に関わる電動機の刷子装
置は、正電位側の刷子のクラッドの貴金属は、負電位
側の刷子のクラッドの貴金属よりも厚さが厚いことを
特徴とする。
【0014】本発明の請求項5に関わる電動機の刷子装
置は、正電位側の刷子のクラッドの貴金属は、負電位
側の刷子のクラッドの貴金属よりも長手方向の寸法が
長いことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明は、基本的に、正電位と負
電位側の一対の刷子のうち、正電位側の刷子が、負電位
側の刷子よりも融点が高い部材で構成されることによ
り、正電位側の刷子が熱飛散のため激しく摩耗したとし
ても、正電位側の刷子の摩耗と負電位側の刷子の摩耗が
最終的にほぼ平衡して摩耗することにより、一対の刷子
の経済性を高めるようにしたものである。
【0016】上記本発明とは別に、本発明は正電位側と
負電位側の刷子を構成するクラッド材の貴金属の組成を
融点の違う素材をもって形成することにより、スパーク
が起きたとしても貴金属の熱飛散を防ぎ、刷子の寿命を
延長させることもできる。
【0017】図1は上述した本発明の刷子のクラッド材
して、洋白などのベースに貴金属がクラッド加工され
る際の加工方法を示す図である。
【0018】図1において、ベースとなる洋白(Cu−
Ni−Zn)、リン青銅(Cu−Sn−P)、ベリリウ
ム青銅(Cu−Be)などの長尺のフープ材1の所定の
位置に溝2を切削加工した後、溝断面とその断面が同寸
法の貴金属材3を挿入する。しかる後、ロール4、4な
どの圧延装置をもって、所定の厚さになるように圧延す
ると同時にベースと貴金属とを接合するものである。接
合されたクラッド材はフープ材垂直方向から所定の長さ
に切断されて所定寸法の刷子5となる。なお、この際、
電気的に正電位側となる刷子のクラッドを構成する貴
金属の融点と負電位側となる貴金属の融点とを変えた2
種類の刷子5を造る。
【0019】ベースと貴金属とを圧接する以外に異種材
料からなる結合体内に活性金属を含有するロー材を介装
して拡散接合することもできる。ベースとなる洋白など
の長尺のフープ材1の所定の位置に溝2を切削加工した
後、溝部分にロー材を沿わせた後、溝断面とその断面が
同寸法の貴金属を挿入する。しかる後、高周波誘導加熱
法などの加熱手段を用いロー材を介装して貴金属を接合
する。なお、加熱手段としては上記の高周波誘導加熱法
以外にも公知の各種手段をとることができる。
【0020】図1に示した構成において、電気的に正電
位側となる刷子のクラッドを構成する貴金属の材質を
負電位側となる刷子のクラッドを構成する貴金属の材
質より、融点が高い貴金属を用いる。
【0021】例えば、材質の組合わせとしては、 正電位刷子を構成する貴金属 負電位刷子を構成する貴金属 Ag−Pd50(1290℃) Ag−Pd−Cu(1150℃) Ag−Pd60(1320℃) Ag−Pd30 (1225℃) Pd−Ru (1580℃) Ag−Pd50 (1290℃) など自在に設定できる。
【0022】この結果、スパークによる貴金属部の摩耗
は融点の高い方の貴金属部は融点の低い方の貴金属部よ
りその消耗が少ないので、融点の高い方を正電位が印加
る刷子側、融点の低い方を負電位が印加さる刷子
側とすることにより、正電位が印加さる刷子側と負電
位が印加さる刷子側との摩耗がほぼ同じ速度で進行
し、両電極が摩耗したときにはいずれの貴金属も同程度
に摩耗するようになるので貴金属を無駄なく使用するこ
とができる。このことは、同じ量の貴金属を用いて寿命
の長い刷子が造れることを意味する。逆に、寿命同じ
にすれば、貴金属の量を減らすことができるので経済性
が高い。
【0023】本発明として、正電位側と負電位側の一対
の刷子のうち、正電位側の刷子を融点が高い貴金属をク
ラッドした部材をもって、また、負電位側の刷子を前記
した洋白(Cu−Ni−Zn)、リン青銅(Cu−Sn
−P)、ベリリウム青銅(Cu−Be)などの導電弾性
体のみを用いて構成することもできる。この場合も、融
点が高い貴金属をクラッドした部材が激しい熱飛散にあ
ったとしても、負電位側の刷子の摩耗と最終的にほぼ平
衡状態で消耗しつくすので、一対の刷子の経済性を高め
ることができる。
【0024】図2は図1に示した刷子を、整流子が一方
向のみへの回転が可能な電動機に適応し、整流子が時計
回りに回転する場合の整流子と刷子の摺接状態を示す図
であり、図5に示した従来例と対照されるものである。
同じ部材には同じ符号を付けると共に、すでに述べた説
明と重複する説明は省略する。
【0025】スパークにより摩耗し易い電位が印加さ
れる刷子19のクラッド材6の貴金属7を電位が印加
される刷子20のクラッド材6の貴金属8よりも厚くt
1>t2とすることにより、長時間の使用に耐えるように
したものである。
【0026】上記において、融点を変えた貴金属を用い
たクラッド材からなる、電気的に正電位側となる刷子と
負電位側となる刷子とは外観が似ているため、組立ての
際、誤認する虞れがある。この誤差を防ぐため、正電位
側となる刷子19の貴金属の幅を負電位側となる刷子2
0の貴金属の幅よりも広くすることもできる。図3はこ
のような形状に形成した場合の図で、図において、正電
位側となる刷子19の貴金属7−1の幅mを負電位側と
なる刷子20の貴金属8−1の幅nよりも広くしてい
る。
【0027】この結果、融点の高い貴金属を用いた正電
位側となる刷子と融点の比較的低い貴金属を用いた負電
位側となる刷子は、その外観が貴金属の幅から容易に識
別可能となり、混同して製造される虞れがない。
【0028】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の直流電
動機の刷子装置では、電気的に正電位側となる刷子のク
ラッドの融点を負電位側の刷子の融点より高くするこ
とにより、正電位側刷子の整流時のスパークによる摩耗
と負電位側の刷子の摩耗のバランスが保て、スパー
クが発生したとしても両刷子の摩耗は同じ速度で進行す
ることとなり、相対的に、寿命を従来より長くすること
が可能となる。従って、経時使用による各刷子の摩耗量
のアンバランスが原因の振動、あるいは折損を減少で
き、信頼性の高い、且つ、安価な電動機の刷子装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の刷子のクラッド材として、洋白などの
ベースに貴金属がクラッド加工される際の加工方法を示
す図である。
【図2】本発明に関わる、図1に示した刷子を、整流子
が一方向のみに回転する電動機に適応し、整流子が時計
回りに回転する場合の整流子と刷子の摺接状態を示す実
施例である。
【図3】本発明に関わる、図1に示した刷子を、片方向
への回転が可能な電動機に適応し、整流子が時計回りに
回転する場合の整流子と刷子の摺接状態を示す別な実施
例である。
【図4】整流子と摺接する接点に貴金属を用いたクラッ
ド材からなる、一対の刷子装置を有する小型直流電動機
の一態様を示す断面図である。
【図5】従来例の整流子が時計回りに回転するときの整
流子ユニットと上記刷子の摺接状態におけるクラッド
の状態変化を示す図である。
【符号の説明】
6 クラッド材 7 貴金属 8 貴金属 9 接触点 19 正電位側刷子 20 負電位側刷子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−97150(JP,A) 特開 昭61−121744(JP,A) 特開 昭58−175957(JP,A) 特開 平2−106150(JP,A) 特開 昭57−196851(JP,A) 特開 平7−194065(JP,A) 実開 昭62−54568(JP,U) 実開 昭52−16506(JP,U) 実開 昭58−143481(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 13/00 H01R 39/24 H02K 23/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流子と、該整流子と摺接する一対の刷
    子とを備え、上記整流子が一方向のみに回転駆動する電
    動機の刷子装置において、 上記一対の刷子のうち、正電位側の刷子が、負電位側の
    刷子よりも融点が高い部材で構成されていることを特徴
    とする電動機の刷子装置。
  2. 【請求項2】 整流子と、該整流子と摺接する接点に貴
    金属を用いたクラッド材からなる一対の刷子とを備え、
    上記整流子が一方向のみに回転駆動する電動機の刷子装
    置において、 上記一対の刷子のうち、正電位側の刷子のクラッド
    貴金属が、負電位側の刷子のクラッドの貴金属よりも
    融点が高いことを特徴とする電動機の刷子装置。
  3. 【請求項3】 正電位側の刷子が貴金属からなり、負電
    位側の刷子が該貴金属よりも融点の低い導電弾性材から
    なることを特徴とする請求項1記載の電動機の刷子装
    置。
  4. 【請求項4】 正電位側の刷子のクラッドの貴金属
    は、負電位側の刷子のクラッドの貴金属よりも厚さが
    厚いことを特徴とする請求項2記載の電動機の刷子装
    置。
  5. 【請求項5】 正電位側の刷子のクラッド材の貴金属
    は、負電位側の刷子のクラッド材の貴金属よりも長手方
    向の寸法が長いことを特徴とする請求項2記載の電動機
    の刷子装置。
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