JP3112413B2 - 電動機の刷子装置 - Google Patents

電動機の刷子装置

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JP3112413B2 JP08069450A JP6945096A JP3112413B2 JP 3112413 B2 JP3112413 B2 JP 3112413B2 JP 08069450 A JP08069450 A JP 08069450A JP 6945096 A JP6945096 A JP 6945096A JP 3112413 B2 JP3112413 B2 JP 3112413B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】整流子を有する直流電動機の
刷子構造に関するものであり、更に詳述すると、刷子を
構成するクラッド材の貴金属材の構成に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図6は刷子構造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、電動機本体
20は中央部が軸受21で閉塞され、胴部が筒状で椀状
の容器からなるケース22と軸受23をその中央部に支
持する側板24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21、23で軸支した回転軸25に
固設したコア26とコアに巻回したコイル27をもって
回転子主部を形成し、コア26の各突極の外周面はケー
ス22の内面に固着したマグネット28で構成される固
定子主部と対向配置されていて、コイル27に駆動電流
を印加することにより、上記突極とマグネット28との
間の磁気作用を受け、電動機本体は回転する。
【0003】整流子ユニットは、例えば、樹脂部材で成
型された円柱状のホルダ31の中心孔に回転軸25を嵌
挿し、ホルダ31の外周面を囲繞するように整流子32
が形成されている。整流子32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33が配設されている。
【0004】また、ホルダ31と整流子32からなる整
流子ユニットも回転軸と共に回転子を構成している。刷
子支持体34に固設され、整流子32の外周を摺接する
ように回転軸25の垂直方向に配設した2本の刷子1
8、19間に電流を流し、整流子32片からライザ33
を介してコイル27に通電され、電動機は駆動されるも
のである。尚、図6において、刷子支持体34は回転軸
25を対称点としてケース内の左右の位置に設けられて
いるが、ほぼ平行状態に突出して整流子と接触してもそ
の作用効果は変わらないので、以下の説明図においては
それらを共通した刷子として説明する。
【0005】図7は、整流子32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
ラッド材の状態変化の従来例を示す図であり、図7
(a)は初期状態を示す図であり、図7(b)は継続使
用した後の状態を示す図である。また、図8は、整流子
32が反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の従来
例を示す図であり、図8(a)は初期状態を示す図であ
り、図8(b)は、継続使用した後の状態を示す図であ
る。なお、この種電動機において、時計回りおよび反時
計回りを自在に選択できる電動機と時計回りおよび反時
計回りの一方を選択できるものがあるが、ここでは、両
方を選択できるものとして説明する。また、図におい
て、刷子18にプラス電位を、刷子19にマイナス電位
を掛けるものとする。
【0006】図7、図8において、刷子18、19は洋
白や燐青銅などのベースばね材に、例えば、Ag−P
d、Ag−Pd−Cu、Pd−Ru等の貴金属材30を
整流子32と摺動する近傍に、接触点12から図中左右
両方向側に所定の幅w、wをもってほぼ均等にクラッド
している。貴金属材30の厚みtは刷子18、刷子19
ともほぼ一様の厚みをもって構成されている。
【0007】整流子32と摺接する刷子18、19の摩
耗は整流子32との摺動による摩耗と、整流子32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、マイナス電位
が印加される刷子19側の摩耗に較べ、プラス電位が印
加される刷子18側の摩耗が激しく、しかも、図7
(b)および図8(b)において整流子が矢示方向に回
転するとき、プラス電位が印加される刷子18側の回転
方向出口側の部分(図7ではα部、図8ではβ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7(b)および図8(b)示すように、回転進行
方向側の位置αまたはβ部がえぐられて、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
しまう等の不都合が生じる。この結果、電動機の信頼性
を著しく損ねている。また、摩耗するのはα部またはβ
部のため、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、上
記したスパークによる貴金属の部分的な摩耗を防ぐた
め、直流電動機の刷子構造を構成する貴金属のクラッド
形状を変えることにより、長期間の回転において貴金属
の摩耗による障害を排除した、経済性の高い刷子構造を
提供しようとするもである。
【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、整流子に通電する一対の
刷子が導電弾性材と貴金属材からなるクラッド材から構
成され、上記整流子と上記貴金属材とが摺接する電動機
の刷子装置において、上記刷子の少なくとも一方の貴金
属材は、整流子との接触点を境として回転出口方向側の
部分の方が、上記接触点から回転入口方向側の部分より
も体積が大きいことを特徴とする。
【0011】本発明の請求項2に関わる電動機の刷子装
置は、両方向への回転が可能な整流子を備えた請求項1
記載の電動機の刷子装置であって、刷子を構成する貴金
属材と整流子との接触点から回転出口方向側の貴金属材
の長さを、上記接触点から回転入口方向側の貴金属材の
長さよりも長くしたことを特徴とする。
【0012】本発明の請求項3に関わる電動機の刷子装
置は、両方向への回転が可能な整流子を備えた請求項1
記載の電動機の刷子装置であって、刷子を構成する貴金
属材の厚みを回転入口方向側、接触点、回転出口方向側
へと漸次厚くしたことを特徴とする。
【0013】本発明の請求項4に関わる電動機の刷子装
置は、片方向のみに回転される整流子に通電する一対の
刷子が導電弾性材と貴金属材からなるクラッド材から構
成され、上記整流子と上記貴金属材が摺接する電動機の
刷子装置において、陽電位が印加される刷子の貴金属材
を陰電位が印加される刷子の貴金属材よりも厚くしたこ
とを特徴とする。
【0014】
【0015】
【発明の実施の形態】本発明は、クラツド材からなる刷
子の貴金属材の形状を変えることにより、スパークによ
る貴金属摩耗が起きたとしても、刷子の寿命を延長しよ
うとするものである。
【0016】図1および図2は本発明に関連して洋白な
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。
【0017】図1において、ベース1となる洋白(Cu
−Ni−Zn)、リン青銅(Cu−Sn−P)ベリリウ
ム青銅(Cu−Be)などの長尺の条の所定の位置に溝
2を切削加工などで形成した後、溝断面とその断面が同
寸法の貴金属の条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1と貴金属とを接合するものであ
る。接合されたクラッド部材は条横面方向から所定の長
さに切断されて所定寸法の刷子5となる。
【0018】ベース1と貴金属とを圧接する以外にロー
材を介して接合することもできる。図2はこのような場
合の例で、ベース1となる洋白などの長尺の条の所定の
位置に三角溝6を切削加工した後、溝部分にロー材粉末
7を塗布する。そして、溝断面とその断面が同寸法の貴
金属の条8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。接合されたクラ
ッド部材は図1に示した方法と同様の方法などにより、
所定の厚さになるように圧延した後、条横面方向から所
定の長さに切断されて所定寸法の刷子となる。
【0019】図3は図1に示したクラッド材を用いて両
方向への回転が可能な電動機に適応した場合の図であ
り、図3(a)は図中時計方向に回転する場合を示し、
図3(b)は反時計方向に回転する場合を示す。両図は
図7および図8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
た従来例と重複する説明は省略する。
【0020】図3において、刷子18にはプラス電位が
印加され、刷子19にはマイナス電位が印加される。プ
ラス電位が印加される刷子18を構成する導電弾性材と
貴金属材のうち、貴金属材10は刷子18と整流子32
の接触点12から、回転出口方向側の長さnまたはn’
を回転入口方向側の長さmまたはm’より長くしてい
る。この結果、整流子32との接触点12を境として回
転出口方向側の部分の方が、上記接触点12から回転入
口方向側の部分よりも体積が大きくなっている。
【0021】スパークによる貴金属部の摩耗は、プラス
電位が印加される刷子18の回転出口方向側に顕著に発
生する。整流子32が図3(a)、図3(b)の矢示方
向に回転するとき、刷子18の貴金属材10における回
転出口側の長さn、n’が回転入口方向側の長さm、
m’よりも長くなっているので、摩耗に耐える貴金属量
が十分存在することとなり、この結果、該部が摩耗する
まで刷子は使用可能となる。このことは、回転入口方向
側の貴金属材10の長さm、m’は、比較的わずかでよ
いことを意味するので、同じ量の貴金属を用いて寿命の
長い刷子とすることができる。
【0022】なお、図3(a)のように整流子32が回
転するとき、摩耗に耐えるためにプラス電位が印加され
る刷子18の回転出口方向側の貴金属材10の長さnが
回転入口方向側の貴金属材10の長さmよりも長くなっ
ているが、このときマイナス電位が印加される刷子19
の回転入口方向側の貴金属材10の長さが回転出口方向
側の貴金属材10の長さよりも長くなっている。マイナ
ス電位側の刷子19にはほとんどスパ−クによる摩耗は
生じないので、右回転のみに限ってみれば、刷子19側
の貴金属材10の長さはわずかなものでよいが、当該電
動機は両方向への回転が可能であるので、図3(b)の
ように左回転する場合、右回転時にはマイナス電位が印
加されていた刷子に今度はプラス電位が印加されること
になる。したがって、この場合図示下側の刷子18の回
転出口方向側の貴金属材10の長さn’が回転入口方向
側の貴金属材10の長さm’よりも長く形成される。し
かるに、両方向への回転が可能な整流子を備えた刷子装
置にあっては、図のような構成とするのが望ましい。
【0023】図4は図2に示したクラッド材を用いて両
方向への回転が可能な電動機に適応した場合の図であ
り、図4(a)は図中時計方向に回転する場合を示し、
図4(b)は反時計方向に回転する場合を示す。両図は
図7および図8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。
【0024】図4において、刷子18にはプラス電位が
印加され、刷子19にはマイナス電位が印加される。刷
子を構成する貴金属材11の厚みを回転入口方向側の部
分pまたはp’、接触点12、回転出口方向側の部分q
またはq’へと漸次厚くしたものである。すなわち、整
流子が、図4(a)に示す矢示時計方向に回転すると
き、p側の端部(図示左側)からq側の端部(図示右
側)にかけて厚さが漸次厚くなっている。また、図4
(b)に示す矢示反時計方向に、整流子が回転すると
き、p’側の端部(図示左側)からq’側の端部(図示
右側)にかけて厚さが漸次厚くなっている。
【0025】この結果、スパークによる貴金属部の摩耗
はプラス電位が印加される刷子18の回転出口方向側に
顕著に発生するので、回転出口方向側の部分を厚くして
おくことにより、該部が摩耗するまで刷子は長時間使用
できることとなる。しかも、貴金属の量を減らすことが
できるので経済性が高い。
【0026】図3および図4において、一対の刷子は整
流子が両方に回転するために、一対の対向する刷子面の
貴金属体は鏡像対称形として図示されているが、整流子
が片方のみに回転する場合には、陰電位が印加される刷
子は従来例に示したものと同じ形状の刷子を用いること
ができる。
【0027】図5は図1に示した刷子構造を片方向への
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図であり、図
7および図8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。
【0028】スパークにより、摩耗し易い陽電位が印加
される刷子18の貴金属15の厚さt1を陰電位が印加
される刷子19の貴金属16の厚さt2よりも厚く、t1
>t2とすることにより、陽電位が印加される刷子に発
生する熱を早く外部に放出し、刷子自身の温度を低下さ
せ、摩耗を抑え、長時間の使用に耐えるようにしたもの
である。このようにして、信頼性の高い電動機装置がで
きあがる。
【0029】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、整流時のスパ−クにより摩耗する整流子との接触点
を境として回転出口方向側の部分を接触点から回転入口
方向側の部分の体積を大きくしたので、スパークが発生
したとしても摩耗による寿命を従来より長くすることが
可能となり、摩耗による振動、あるいは折損を減少で
き、信頼性の高い、電動機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関連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刷子加工方法を示す図である。
【図2】本発明に関連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別な刷子加工方法を示す図であ
る。
【図3】本発明に関わるクラッド材を用いた整流子と刷
子の摺接状態を示す一実施例である。
【図4】本発明に関わるクラッド材を用いた整流子と刷
子の摺接状態を示す別の実施例である。
【図5】本発明に関わるクラッド材を用いた整流子と刷
子の摺接状態を示す別の実施例である。
【図6】発明に関わる刷子構造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7】従来例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
の従来例を示す図である。
【図8】従来例の整流子が反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
化の従来例を示す図である。
【符号の説明】
10 貴金属材 12 接触点 18 陽極側刷子 19 陰極側刷子 32 整流子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 13/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整流子に通電する一対の刷子が導電弾性
    材と貴金属材からなるクラッド材から構成され、上記整
    流子と上記貴金属材とが摺接する電動機の刷子装置にお
    いて、 上記刷子の少なくとも一方の貴金属材は、整流子との接
    触点を境として回転出口方向側の部分の方が、上記接触
    点から回転入口方向側の部分よりも体積が大きいことを
    特徴とする電動機の刷子装置。
  2. 【請求項2】 両方向への回転が可能な整流子を備えた
    請求項1記載の電動機の刷子装置であって、 刷子を構成する貴金属材と整流子との接触点から回転出
    口方向側の貴金属材の長さを、上記接触点から回転入口
    方向側の貴金属材の長さよりも長くしたことを特徴とす
    る電動機の刷子装置。
  3. 【請求項3】 両方向への回転が可能な整流子を備えた
    請求項1記載の電動機の刷子装置であって、 刷子を構成する貴金属材の厚みを回転入口方向側、接触
    点、回転出口方向側へと漸次厚くしたことを特徴とする
    電動機の刷子装置。
  4. 【請求項4】 片方向のみに回転される整流子に通電す
    る一対の刷子が導電弾性材と貴金属材からなるクラッド
    材から構成され、上記整流子と上記貴金属材が摺接する
    電動機の刷子装置において、陽電位が印加される刷子の貴金属材を陰電位が印加され
    る刷子の貴金属材よりも厚くしたことを特徴とする電動
    機の刷子装置。
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