JP4056270B2 - ブラシアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型電気モータ用ブラシアセンブリ及びそのブラシアセンブリを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気モータで使用するためにブラシアームに取り付けられたグラファイト又はグラファイトベースのブラシヘッドを使用することは、知られている。グラファイトセグメント整流子は、一般にこのタイプのブラシを使用する。グラファイトインターフェイス上にグラファイトを配置することは、磨耗したがって埃を著しく減少させる。また、電気ノイズの発生も少なくする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
磨耗が減少するということは、非常に短いブラシヘッドだけで済み、材料の節約及びモータ内空間の有効利用を達成できるということを意味する。しかしながっら、ブラシアームに短いブラシを取り付けることは、保持するためのかなり大きなブラシ本体がないために、問題の多い標準技術であることを示している。直接のはんだ付けは常に困難であり、高濃度の銅を有するブラシ本体を必要とする。健康上の理由から、一般的に、はんだ付けはできれば回避される。ブラシの一部を掴むように弾性的に変形されるフラップをブラシアーム上に使用する普通の技術では、取付のための非常に大きな屋根部分を必要とする。上記問題点克服するために、ブラシヘッドのブラシアームに対する強固で信頼性の高い係合が必要とされている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴によれば、遠端と近端を有し、該遠端が切り抜き部分を有する弾性導電性材料の細長いストリップを含むブラシアームと、切り抜き部分に存在する突起を有するグラファイト材料のブラシヘッドと、ブラシヘッドをブラシアームに取り付ける、突起上に設けられたキャップとを備えた小型電気モータ用ブラシアセンブリが提供される。
【０００５】
好ましくは、切り抜き部分は、開口であり、ブラシヘッドは、開口を通してブラシアームの反対側に１つ又はそれ以上のキャップを形成する突起を有する。
好ましくは、グラファイト材料は、低温熱硬化性バインダを含む。
好ましくは、バインダは、キャップを形成するために使用されるホットプレスにより硬化される請求項６に記載のアセンブリ。
【０００６】
本発明の第２の特徴によれば、小型電気モータ用ブラシアセンブリを形成する方法であって、少なくとも１つの切り抜き部分を有する予備成形されたブラシアームを型に配置する段階と、ブラシ材料を型に導入する段階と、ブラシアームに取り付けられるブラシヘッドを形成するためにブラシ材料をプレスする段階と、ブラシヘッドと一体の固着部を形成する少なくとも１つの切り抜き部分を形成するようにブラシ材料をプレスし、それによりブラシヘッドをブラシアームと緊密に接触するように保持する段階とから成る方法が提供される。
【０００７】
好ましくは、上記ブラシ材料は、ブラシヘッドをブラシアームに取り付けるためにホットプレスを使用することにより硬化される（フェノールのような）熱硬化樹脂バインダと混合された実質的にグラファイトある。
好ましくは、未処理ブラシ材料が、ビレットとして又は予備成形された未処理ブラシヘッドとしてプレスダイに導入される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、例示として、添付図面を参照して本発明について詳細に説明する。
図面の図１ないし図４を参照すると、図３および図４に全体として１０で示される電気モータ用ブラシアセンブリの第１実施例が示されている。ブラシアセンブリ１０は、ブラシヘッド１２とブラシアーム１４、代表的には、ベリリウム銅ストリップから形成されるリーフスプリングタイプのブラシアームとを含む。ブラシアームは、少なくともブラシヘッドと接触するブラシアームの範囲内で、スズ、ニッケル、銀又はそれらの合金でめっきされている。
【０００９】
ブラシヘッド１２は代表的にはバインダを有するグラファイトベースの材料で形成され、複数の突起１６を含むように成形される。この実施例では、ブラシアームは平行六面体又はほぼ平行六面体であり、突起１６はその背面１２ａから延びている。しかしながら、ブラシヘッド１２は、他の適当な形状であってもよい。バインダは、好ましくは、フェノール樹脂又はエポキシのような熱硬化性材料である。
【００１０】
ブラシアーム１４は開口１８の形状の複数の切り抜き部分を含み、各切抜き部分は、突起１６のそれぞれ１つに対応する。開口１８は代表的にはブラシアーム１４の自由端に又はそれに隣接して、突起１６を受け取るような大きさに形成されている。
【００１１】
ブラシアーム１４は、ブラシアームの加撓性又は弾性を設定するために設けられる開口又はスリット２０（図２及び３では１つのみ図示）と、ブラシアーム１４を例えば電気モータハウジングの電力端子に固定できる開口２２とを更に含んでもよい。しかしながら、これらの構造は当業界に周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００１２】
ブラシヘッド１２は、ブラシアーム１４に取り付けられた時、１つ又はそれ以上のキャップ２４（１つが図４に示されている）の形状の固着部も含む。ブラシヘッド１２がブラシアーム１４上に配置されると、各突起１６の自由端にそれぞれキャップ２４が設けられるか又は突起１６の全体を覆うような大きさの単一のキャップ２４が設けられる。
【００１３】
ブラシを組み立てる際には、ブラシヘッド１２のために使用されるグラファイトベースの材料は、最初「未処理」である。これは、熱処理前の材料の状態のことを言い、バインダは硬化されていないので、その材料は、比較的容易に軟化及び成形され得る。この「未処理」の状態により、ブラシヘッド１２をブラシアーム１４と係合する前に別のプレス処理で予備成形する、すなわちブラシヘッド１２及び突起の形状を予備成形するか、又は、ブラシヘッド１２をその突起１６及び２４とともにホットプレス時に成形するのが可能になる。開口１８は、通常、ブラシアーム１４をベリリウム銅のストリップからスタンピングする時にブラシアーム１４の材料をプレスすることにより、ブラシアーム１４に形成される。その後、ブラシヘッド１２が、ブラシアーム１４上へオーバモールディングされる。
【００１４】
オーバモールディングは、ホットプレスの形態をとり、これは、比較的低温、例えば、２００℃で未処理ブラシ材料をホットプレスしてブラシ材料とブラシアームを圧縮することを伴う。未処理ブラシ材料の温度が上昇するので、バインダが軟化又は液化して、ブラシ材料が塑性変形可能になる。「低温加熱」だけしか行われないので、ブラシアームには、ブラシ材料が高温時、例えば、４００℃ないし７００℃で燒結した場合に起きるような焼きなましは、行われない。
【００１５】
ホットプレスによるプレスの下で、塑性変形可能なブラシ材料は、ブラシヘッド１２とブラシアーム１４との間の間隙を埋め、塞ぎ及び／又は閉ざしてブラシアームと緊密接触する傾向がある。冷却時に、バインダが硬化して材料を固化し、ブラシヘッドがブラシアームに堅固に固着される。こうして、ブラシヘッド１２のブラシアーム１４に対する安定した信頼性の高い固着が達成される。ブラシアーム１４は、オーバモールディングの際の酸化を防ぐ又は抑止するために、例えば、スズ、ニッケル、銀又は別の適当な材料でめっきされてもよい。
【００１６】
未処理ブラシ材料は、ブランクとして又は予備成形されたブラシ本体として射出によりダイ内へ導入されてもよい。各プロセスの適応性は、使用される材料の流動性に一部依存する。多くのバインダを使用すればするほど、流動性が増大するが、ブラシヘッドの抵抗も増大する。
【００１７】
射出された材料又はプレーンブランクについて、ブラシアームの第１面１４ａに対向してダイ内へ導入された材料は、軟化されてプレスされてブラシアームの開口１８を通って、開口を通過する突起の端部に１つ又はそれ以上のキャップ２４を形成するブラシアームの背面のキャビティに流れ込む。
【００１８】
予備成形されたブラシ本体を使用する場合には、未処理ブラシ材料及びブラシアームがダイに配置され、ホットプレスが予備成形された突起１６の端部を変形してキャップ２４を形成するときに、突起１６が開口１８に配置される。モールディングプロセスに必要なブラシ材料の小さな運動量のために、比較的堅い未処理ブラシ材料を使用する場合には、予備成形されたブラシ本体が好ましい。
【００１９】
いずれの場合にも、プレスは、ブラシアームにブラシヘッドを保持するキャップを形成し、所望ならば、多くの細かなリッジを有する細溝付き接触表面を含む最終形状をブラシヘッドの本体に与える。
【００２０】
図５に示されるブラシ１０の第２実施例では、ブラシアーム１４は、開口１８の形状の３つの切り抜き部分を有し、その開口内へ突起１６が挿入又は形成され得る。単一のキャップ２４が突起１６を覆ってブラシアーム１４の背面１４ｂ上へ重なってブラシヘッド１２をブラシアーム１４に結合する。この場合には、ブラシアーム１４とブラシヘッド１２との間の接続抵抗は、２つの部分の間の接触表面が大きければ大きいほど小さくなるであろう。
【００２１】
ブラシアセンブリ１０に対する変形（図示せず）において、ブラシアームは単一の開口を有してもよい。代表的には、開口は、使用時におけるブラシヘッドのブラシアームに対する角度変位を防止するために非円形を有してもよい。
【００２２】
これとは別に、ブラシアームはブラシヘッドをブラシアームに固定するためにその縁部に沿って切り抜き部分を有してもよい。しかしながら、グラファイト材料を保存するために開口が好ましい。
【００２３】
バインダが硬化され、炭化又は気化されていないので本発明のブラシの抵抗率は高いけれども、これはブラシヘッド１２の長さを短くすることにより部分的に補正されてもよい。
【００２４】
したがって、ブラシアームに確実に高信頼で取り付けられ、短い長さのブラシに特に適するブラシヘッドを有する電気モータ用ブラシが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による小型電気モータ用ブラシアセンブリのブラシヘッドの第１実施例の背面斜視図である。
【図２】本発明によるブラシアセンブリのブラシアームの一実施例の正面図である。
【図３】図２のブラシアームにより保持される図１のブラシヘッドを示すブラシアセンブリの正面図である。
【図４】図３に示されるブラシアセンブリの側面図である。
【図５】ブラシアセンブリの第２実施例の正面図である。
【符号の説明】
１０ ブラシアセンブリ
１２ ブラシヘッド
１２ａ 背面
１４ ブラシアーム
１４ａ 第１面
１４ｂ 背面
１６ 突起
１８ 開口
２０ スリット
２２ 開口
２４ キャップ

Claims (19)

1. 小型電気モータ用ブラシアセンブリであって、
   遠端と近端を有し、該遠端が切り抜き部分（１８）を有する弾性導電性材料の細長いストリップを含むブラシアーム（１４）を備え、
   ブラシアーム（１４）にオーバモールディングされたグラファイト材料のブラシヘッド（１２）を備え、該ブラシヘッド（１２）は、切り抜き部分（１８）に存在する突起（１６）と、該突起から変形されたキャップ（２４）とを有し、該キャップ（２４）は、ブラシヘッド（１２）をブラシアーム（１４）に取り付けることを特徴とするブラシアセンブリ。
2. ブラシアーム（１４）は、開口（１８）の形状の多数の切り抜き部分を有し、ブラシヘッド（１２）は、それに対応する数の突起（１６）を有し、各突起は、それぞれのキャップ（２４）を有する請求項１に記載のアセンブリ。
3. ブラシアーム（１４）は、開口（１８）の形状の多数の切り抜き部分を有し、ブラシヘッド（１２）は、それに対応する数の突起（１６）と多数のキャップ（２４）を有し、各キャップは、１つ又はそれ以上の突起（１６）から変形される請求項１に記載のアセンブリ。
4. ブラシヘッド（１２）は、すべての突起（１６）の遠端から変形された単一のキャップ（２４）を有する請求項３に記載のアセンブリ。
5. 各キャップ（２４）は、各突起（１６）から一体に変形される請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアセンブリ。
6. ブラシヘッド（１２）のグラファイト材料は、低温熱硬化性バインダを含む請求項１ないし５のいずれか１つに記載のアセンブリ。
7. ブラシヘッド（１２）は、ホットプレスを使用してブラシアームに取り付けられる請求項６に記載のアセンブリ。
8. バインダは、ホットプレスにより硬化される請求項６に記載のアセンブリ。
9. バインダは、フェノール樹脂である請求項７又は８に記載のアセンブリ。
10. ブラシアーム（１４）はベリリウム銅で形成され、少なくともブラシヘッド（１２）と接触する範囲内で、スズ、ニッケル、銀、及びそれらの合金から選択された材料でめっきされる請求項１ないし９のいずれか１つに記載のブラシアセンブリ。
11. 小型電気モータ用ブラシアセンブリを形成する方法であって、
    少なくとも１つの切り抜き部分（１８）を有する予備成形されたブラシアーム（１４）を型に配置する段階と、
    ブラシ材料を上記型に導入する段階と、
    ブラシアーム（１４）に取り付けられたブラシヘッド（１２）を形成するようにブラシ材料をプレスする段階と、
    ブラシ材料を少なくとも１つの切り抜き部分（１８）内にプレスしてブラシヘッド（１２）と一体の固着部（２４）を形成し、それによりブラシヘッド（１２）をブラシアーム（１４）と緊密に接触するように保持する段階とから成る方法。
12. 上記切り抜き部分は、少なくとも１つの開口（１８）を含み、上記固着部は、ブラシアーム（１４）の第１の側から各開口（１８）を通してブラシ材料をプレスしてブラシアーム（１４）の反対側にキャップ（２４）を形成することにより形成される請求項１１に記載の方法。
13. 上記ブラシアーム（１４）は、複数の開口（１８）を有し、上記ブラシ材料は、開口（１８）を通してプレスされて開口（１８）を貫通して延びる複数の突起（１６）を形成し、複数の突起（１６）によりブラシヘッド（１２）に接続される単一のキャップ（２４）を形成する請求項１２に記載の方法。
14. 上記ブラシアーム（１４）は、複数の開口（１８）を有し、上記ブラシ材料は、開口（１８）を通してプレスされて複数の突起（１６）を形成し、複数の突起（１６）によりブラシヘッド（１２）の残りの部分に接続される複数のキャップ（２４）を形成する請求項１２に記載の方法。
15. 上記ブラシ材料は、熱硬化樹脂バインダと混合された実質的にグラファイト材料であり、プレスはバインダを硬化するホットプレスである請求項１１ないし１４のいずれか１つに記載の方法。
16. 上記ホットプレスは、バインダが液化し始める温度までブラシ材料を加熱する請求項１５に記載の方法。
17. 上記ブラシ材料は、未処理ブラシ材料のビレットとしてダイに導入される請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
18. 上記ブラシ材料は、最初コールドプレスされて少なくとも１つの突起を有する未処理ブラシヘッド（１２）を形成し、上記突起（１６）は、ブラシアーム（１４）の切り抜き部分（１８）と噛み合され、上記未処理ブラシヘッド（１２）とブラシアーム（１４）は型内に一緒に配置される請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載の方法。
19. 上記ブラシアーム（１４）は、型に配置される前に、少なくともブラシヘッド（１２）によりカバーされる範囲でニッケル、スズ、銀又はそれらの合金でめっきされる請求項１１ないし１８のいずれか１つに記載の方法。

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