JP3824347B2

JP3824347B2 - 電動機用のブラシ組立体

Info

Publication number: JP3824347B2
Application number: JP12022796A
Authority: JP
Inventors: チンシクラウジェームズ
Original assignee: ジョンソンエレクトリックソシエテアノニム
Priority date: 1995-05-16
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: EP0743720A2; US5780952A; DE69624033D1; JPH09140084A; DE69624033T2; EP0743720A3; ES2184837T3; EP0743720B1; CN1143273A; CN1068713C; GB9509869D0

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機用のブラシ組立体に係り、より詳細には、小型永久磁石直流電動機用のブラシ組立体に係るが、これに限定されるものではない。
【０００２】
【従来の技術】
カーボンブラシが、通常はベリリウム銅合金の細長い弾力性導電性支持アームの端に取り付けられ、そしてこの支持アームが、例えば黄銅のような更に堅牢なブラシホルダに取り付けられ、このブラシホルダが電動機の端子も形成するようなブラシ組立体を使用することが良く知られている。このような電動機では、整流子に対するブラシの動作によって電気的及び機械的の両方のノイズが発生するという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電気ノイズの発生を減少する１つの方法は、ブラシ面を凹状に形成してブラシが整流子に２点で接触するようにすることであった。整流子が回転するときは、整流子は完全に丸くなく且つ整流子の回転時に整流子のセグメントの縁にブラシが接触することによりブラシが整流子において反発すると考えられていた。２つの接触点を設けることにより、動作中にブラシがねじれて反発するのでブラシと整流子セグメントとの間の接触が維持され易くなった。実際に、整流子の表面上でブラシが迅速に磨耗する古い平らな対向設計に勝る著しい改善が達成され、整流子とブラシとの間に良好なスライド接触が与えられる。平らな対向ブラシは、実際に、それが設置されたときには、１点でのみ整流子に接触する。
【０００４】
別の方法は、支持アームの振動を減衰しブラシの反発の激しさを減少するために支持アームに沿って振動減衰材料を付着することを必要とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかしながら、ブラシの各軸方向側面に隣接する１点で整流子に接触するようにブラシの面を整形することにより、ブラシ／整流子の界面で発生されるノイズのレベルの減少に更に改善が得られることが分かった。これは、支持アームがブラシを整流子に接触させるときにブラシを曲げてブラシのリーフにねじれモーメントを与え、同じブラシ圧力では反発性を低下させて、同レベルのノイズ発生に対して低いブラシ圧力を使用できるようにし、長いブラシ寿命を生じさせるか、又はブラシ圧力、ひいては、ブラシ寿命を維持することにより発生ノイズレベルを著しく減少できるようにするブラシ面の形状によると考えられる。
【０００６】
本発明は、その第１の特徴によれば、小型電動機の細長いブラシアームのブラシ本体であって、該ブラシ本体は、ブラシアームと共に固定するように構成された上面と、電動機の整流子とスライド接触するように構成された下面と、これら上面と下面との間に延びる第１及び第２側面と、上記上面と下面との間及びこれら側面の間に延びる第１及び第２の端面とを有し、上記ブラシ本体は、使用中に上記側面が整流子の軸方向に離間されそして上記端面が整流子の周囲方向に離間されるように適用されるブラシ本体において、上記下面は、上記第１と第２の端面の間に延びて上記第１側面に向かってオフセットした単一の張出部を有することを特徴とするブラシ本体を提供する。
【０００７】
上記張出部は、上記上面及び側面に実質的に平行に且つ上記端面に実質的に垂直に延びるのが好ましい。
【０００８】
本発明は、その第２の特徴によれば、電動機用のブラシ組立体であって、整流子とスライド接触するためのブラシ本体と、ブラシホルダと、上記ブラシ本体を支持しそしてそのブラシ本体をブラシホルダに電気的に接続する細長い弾力で撓む導電性ブラシアームとを備えたブラシ組立体において、上記ブラシ本体は、該ブラシ本体の中央平面から横方向にオフセットした１点で整流子に接触し、ブラシアームが弾力で押しやられてブラシ本体を整流子に接触させることによりブラシアームにねじれを形成することを特徴とするブラシ組立体を提供する。
【０００９】
これは、ブラシの面をくさび状に形成することによって達成されるのが好ましい。
【００１０】
或いは又、支持アーム及びブラシは、ブラシ面の縁に沿った１点でブラシが整流子に接触するように構成されてもよい。
【００１１】
単一縁ブラシと、ブラシアームに取り付けられたゴムのダンパとを使用することにより電気ノイズ発生の著しい低下が達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。図１を参照すれば、電動機は、巻線型電機子１１及び整流子１２を支持するシャフト１０を有している。ケーシング１３内には、２つの界磁磁石１４と、シャフト１０を支持するエンドベアリング１５とが取り付けられる。
【００１３】
図２及び３において、成形プラスチック材料のエンドキャップ１６は、２つのブラシ組立体を支持するブラシホルダを形成する。各ブラシ組立体は、弾力性のブラシ支持アーム即ちブラシリーフ１８に接続された端子部分１７を有する。ブラシ２０は、ブラシリーフの自由端により支持される。ブラシは、使用中に、ブラシリーフ１８により整流子１２に接触するようにされる。
【００１４】
図４及び５において、端子１７及びブラシリーフは、１組のリベット２３によって固定される。クリップ固定のような他の固定形態も使用できる。ブラシ２０の上部は、単一の城郭（図６）を形成する形状にされ、ブラシリーフ１８の自由端及びその付近に設けられたスロットにフィンガ１９により保持される。このフィンガは、スロットの縁に沿って形成され、城郭を把持し且つそれに食い込んでブラシを位置固定する。
【００１５】
図１ないし５から明らかなように、ブラシ組立体は、小型電動機用の既知のリーフ型ブラシ組立体と同様である。しかしながら、図６に明確に示したように、整流子に接触するブラシの面は、くさび形状即ち傾斜面として形成されて、整流子１２との単一接触張出部２５を形成する。しかしながら、この張出部２５は、整流子の周辺に支持されるので、ブラシは、ブラシの中心からずれた（オフセットした）１点において整流子に接触し、従って、ブラシアーム１８の弾力作用により、ブラシ２０は整流子の軸方向に枢着回転する傾向となり、ブラシアームを矢印Ａで示すようにねじれさせる。このねじれは、整流子の軸方向の反発運動に対しブラシアームを強化すると考えられる。又、単一の接触点は、ブラシを更に迅速に設置させて、整流子とブラシ２０との間に良好なスライド接触面を形成する。
【００１６】
整流子に対するブラシの反発の減少は、ブラシと整流子との間の火花の発生を減少し、そして整流子とブラシとの間の良好なスライド接触面の形成は、電気的及び機械的な両方のノイズのレベルを減少し、より静かな電動機とする。
【００１７】
図７の実施形態では、ブラシ組立体は、前記のように整流子１２との単一接触点を形成するように構成されるが、これは、ブラシアーム１８’に取り付けられた標準的な方形面ブラシ２０’を用いて達成され、ブラシアーム１８’がねじれていることにより、ブラシ２０’は、単一接触張出部２５’に沿った１点において整流子に接触する。この場合も、ブラシリーフ１８’が押しやられて、ブラシリーフにねじれモーメントを与え、ブラシ接触圧力を増加せずにその反発を減少する。
【００１８】
更に別の実施形態は、図８に示すようなブラシの特定の形状を与える。ブラシは、垂直に延びる側面２６、即ち電動機が組み立てられるときに電動機の軸に垂直に延びる面を有するように見える。しかしながら、これはブラシアームに垂直に延びるのではない。ブラシは、図８において、ブラシアームに取り付けられたとき、即ち整流子に接触する前に、その自由な形態で見えるので、その軸が垂直な状態で方向付けされて示されている。ブラシ２０は、使用中に、ブラシ２０の側面２６が電動機の軸に垂直に延びるような形状にされる。これは、ブラシが磨耗するにつれて安定した接触点を形成するので望ましい。安定とは、接触領域が一方向のみに成長し、接触領域の片縁の位置が一定であることを意味する。これは、接触点が整流子の面を横切って軸方向に蛇行することが許されないので整流子のサイズを最小にできることを意味する。又、これは、ブラシが整流子と共に設置されるので、整流子とブラシとの間に良好な接触を与える。しかしながら、ブラシの縁は、ブラシがブラシアームに取り付けられるときにはベースブラシに対して実際に傾斜しているが、使用中にブラシアームがねじれるので、側面は、電動機の軸に実質的に垂直に延びる。図８に示すように、ブラシの側面の好ましい角度は、ブラシアームの１０°のねじれを考慮して約１０°である。
【００１９】
従って、ブラシ本体２０は、取付突起２１がその上面２２にあり、張出部２５が下面に形成されて整流子に接触し、そして側面２６及び２７が張出部２５と上面との間に延びるようにして形成される。張出部は、上面と、側面２６及び２７とに実質的に平行に延びる。両側面は、上面２２に隣接した短い垂直部分３０を有する。側面２６は、張出部２５がオフセットしている方に向かう側面であり、その下部３１は垂直に対して実質的に１０°で延びている。他方の側面２７は、３つの部分、即ち既に述べたように上面に隣接した垂直部分３０と、張出部２５に隣接し、垂直に対して５５°で延びる最初の部分３３と、これら２つの部分を接合し、垂直に対して６０°で延びる主たる部分３２とに分割される。側面２７の主たる部分３２と最初の部分３３との間の５°の差は、ブラシが設置されたときのブラシの初期磨耗を若干遅らせるための若干多くの材料を張出部に与える。
【００２０】
図９は、ダンパ１５がブラシアームに固定されて、電動機の運転中にブラシアームに発生した振動を吸収又は減少するようなブラシアームの好ましい構成を示している。ダンパは、適当な材料でよいが、接着剤によってブラシアームに取り付けられる合成ゴム系の材料であるのが好ましい。
【００２１】
スロット１４は、ブラシホルダ１７に隣接したブラシアームの位置においてブラシアームの長手方向に延びる。スロット１４を設けたことにより、この領域におけるブラシアームのスプリング力を減少しながら、その柔軟性が高められる。スロットのサイズを増加することにより、ブラシアームのスプリング力を減少できる一方、ブラシアームに対して巾の広いベースを維持し、ブラシアームが横方向に移動するのを防止する一方、ブラシが整流子の表面を横切って軸方向に蛇行するのを許す。又、これは、ブラシアームの曲がりをブラシアームのこの位置に制限する。ブラシアームの曲がりは、ブラシアームの各側面に沿ってその遠方端に形成された強化リブ１３によりこの部分に更に制限される。
【００２２】
図１０は、張出部２５が更に明確になった以外は図８のブラシに類似したブラシを示している。これは、より小さな接触面積でより長い動作時間を与えるもので、ブラシ及び整流子接触面の良好な設置を確保するように整流子との点接触が維持されることを意味する。
【００２３】
種々の変形態様が当業者に明らかであろう。このような全ての変更は、本発明の特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンドキャップを取り外した電動機の部分破断図である。
【図２】エンドキャップの内側の端面図であって、ブラシ組立体を示す図である。
【図３】図２の断面側面図である。
【図４】ブラシ組立体の上面図である。
【図５】ブラシ組立体の側面図である。
【図６】ブラシ組立体のブラシと電動機の整流子との間の接触を示す図である。
【図７】図６と同様の図で、別の実施形態を示す図である。
【図８】変形されたブラシの正面図である。
【図９】更に別の実施形態によるブラシを示すブラシ組立体の正面図である。
【図１０】図８と同様の図で、更に別の変形を示す図である。
【符号の説明】
１０シャフト
１１電機子
１２整流子
１３ケーシング
１４磁石
１５エンドベアリング
１６エンドキャップ
１７端子部分
１８ブラシリーフ
２０ブラシ
２５張出部

Claims

巻線型電機子 (11) と整流子 (12) と２つのブラシ組立体とを有する電動機であって、各ブラシ組立体が、整流子とスライド接触するブラシ本体 (20) と、ブラシホルダ (17) と、上記ブラシ本体を支持しそしてそのブラシ本体を電気的に接続する細長い弾力で撓む導電性ブラシアーム (18) とを備えた電動機において、上記ブラシ本体 (20) は、整流子 (12) と接触する単一の張出部 (25) を有し、上記張出部 (25) は、一点において上記整流子 (12) と接触し且つ整流子 (12) の回転軸に垂直な方向にブラシ本体 (20) を２等分する中央平面からオフセットしており、それにより、上記ブラシアーム (18) が弾力で押しやられてブラシ本体を整流子 (12) に接触させることによりブラシアーム (18) にねじれを形成することを特徴とする電動機。
上記ブラシ本体 (20) は、ブラシアームに固定された上面 (22) と、上記張出部 (25) を形成する下面と、これら上面と下面との間において整流子の接線方向に延びる第１側面 (26) 及び第２側面 (27) と、上記上面と下面との間及びこれら側面の間に延び且つ整流子の周囲方向に離間されている第１及び第２の端面とを有することを特徴とする請求項１に記載の電動機。
上記張出部(25)は、上記上面(22)及び側面(26,27) に実質的に平行に且つ上記端面に実質的に垂直に延びることを特徴とする請求項２に記載の電動機。
上記側面(26,27) は、上記中央平面に対してある角度で延びる部分(31,32,33)を含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の電動機。
上記第１側面(26)は、上記中央平面に対して実質的に１０°で延びる部分(31)を有することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の電動機。
上記第２側面(27)は、上記中央平面に対して実質的に６０°で延びる部分(32)を有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の電動機。
上記第２側面(27)は、上記中央平面に対して実質的に５５°で延びる上記張出部(25)に隣接する最初の部分(33)と、上記中央平面に対して実質的に６０°で延びる主たる部分(32)と、上記中央平面に対して実質的に平行に延びる上記上面(22)に隣接する最後の部分(30)とを有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の電動機。
使用中にブラシアーム(18)の振動を減衰するためにブラシアーム(18)にダンパ(15)が取り付けられ、このダンパ(15)は、ブラシアーム(18)に付与されるねじれに弾力で対抗しようとすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電動機。
上記ブラシアーム(18)の一部分は、上記ブラシアーム(18)の表面積を減少する長手方向スロット(14)であって、上記ブラシアーム(18)の弾力性の曲がりを上記部分に実質的に制限する長手方向スロット(14)を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電動機。