JP5013440B2

JP5013440B2 - カーボンブラシ

Info

Publication number: JP5013440B2
Application number: JP2010010549A
Authority: JP
Inventors: 悟浮森; 俊行浅井
Original assignee: 株式会社富士カーボン製造所
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: JP2011151932A; CN102136666A; CN102136666B

Description

本発明は、電動工具等の小型モータに用いられるカーボンブラシに関する。

従来の小型モータに用いられるカーボンブラシにおいて、導電性を有する撚り線からなるリード線と端子との固定はスポット溶接やロー付けにより行なわれ、端子形状及び端子に対するリード線の配置についてはいろいろなものがある。

ところで、電動ドライバー等では、回転駆動時に発生する強い振動がモータに用いられるカーボンブラシに作用することにより、リード線が金属疲労を引き起こして断線することがある。

図６に示す従来のカーボンブラシ３１は、端子３２の平坦部３２ａの中央に一定深さの円形凹部３２ｂを形成すると共に側縁から当該凹部３２ｂに至る切り込み３２ｃを設け、裏側から切り込み３２ｃに通したリード線３３の一端部３３ａをスポット溶接により凹部３２ｂに固定する構成とされている。３２ｄは前記平坦部３２ａの側縁から裏側に延びる一対の端子片である。３４はリード線３３の他端部３３ｂに接続されたブラシ本体である。

ところで、ブラシ本体３４と端子３２との間に介装されるスプリング３５の位置決め機能を有する凹部３２ｂの径が小さい場合にはリード線３３の溶接シロが小さくなるため、十分な溶接強度が得られない。しかも、モータの回転時に発生する振動が、リード線３３に作用することにより、リード線３３の一端部３３ａ側が断線することがある。

図７に示す従来のカーボンブラシ４１は、端子４２の側縁から平坦部４２ａの中央に至る切り込み４２ｂを設け、裏側から切り込み４２ｂに通したリード線４３の一端部４３ａを平坦部４２ａの表側にスポット溶接により固定する構成とされている。４２ｃは前記平坦部４２ａの側縁から裏側に延びる一対の端子片である。４４はリード線４３の他端部４３ｂに接続されたブラシ本体、４５はブラシ本体４４と端子４２との間に介装されるスプリングである。

カーボンブラシ４１は、モータに取り付けられる図示しないカーボンブラシホルダーに挿入されてキャップを螺合して装着されるが、リード線４３の一端部４３ａが端子４２の平坦部４２ａから盛り上がるためにキャップの先端に凹部を設けている。ところが、キャップの凹部と切り込み４２ｂの間に生ずる空間内において、リード線３３が長手方向に振動することによってリード線４３の一端部４３ａ側が断線することがある。また、スプリング４５の位置決め機能を有する突部が端子４２の裏面にないことから、カーボンブラシホルダーに挿入する場合において、スプリング４５が横に移動して該ホルダーと端子４２に噛み込んでしまい、作業性が悪化することがある。

図８に示す従来のカーボンブラシ５１は、円板形端子５２の裏面５２ｂにリード線５３を法線方向に配置し、当該リード線５３の直角に折り曲げられた一端部５３ａをスポット溶接により固定する構成とされている。５４はリード線５３の他端部５３ｂに接続されたブラシ本体、５５はブラシ本体５４と端子５２との間に介装されるスプリングである。

このカーボンブラシ５１はリード線５３が長手方向に振動しにくいことから、断線が生じにくいと考えられる。しかし、スプリング５５の位置決め機能を有する突部が端子５２の裏面にないことから、カーボンブラシホルダーに挿入する場合において、スプリング５５が横に移動して該ホルダーと端子５２に噛み込んでしまい、前記カーボンブラシ４１と同様に、作業性が悪化することがある。

さらには、前記２者のカーボンブラシ３１，４１のように端子片３２ｄ、４２ｃを設ける場合には、端子片３２ｄ、４２ｃの間のスペースが小さくなるためにスポット溶接機の溶接電極が挿入しづらくなって作業性が芳しくない。

特許文献１には、浅い深さのキャップ形状の端子とリード線との固着部及び固着部境界以外のリード線の一部を端子の一部によって保持し、或いは該固着部境界と端子間の一部に樹脂被覆を施したカーボンブラシが開示されている。
このカーボンブラシにおいて上記樹脂被覆を施さないタイプのものに関しては、端子の内面に沿わせたリード線の一部は可動可能であるため、その部分に振動が伝播して金属疲労を生ずることを必ずしも否定できないであろう。

特開２００４−９５２９８号公報

本発明の目的は、端子とリード線との固定部分に作用する振動を要因として生ずる断線を可及的に防止すると共にリード線の溶接作業性の良好なカーボンブラシを提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、所定長さのブロック形状のブラシ本体と、そのブラシ本体の後端部に一端を接続して他端に端子を固定したリード線と、そのリード線を囲むように該ブラシ本体の後端部と該端子との間に介装されるスプリングとからなるカーボンブラシにおいて、
前記端子は、平坦部の表面に断面Ｖ若しくはレ字形の凹部を切欠き部分が生じないように形成すると共に当該凹部の裏側の斜面に前記リード線の他端を固着し、その固着されたリード線の他端部分が前記平坦部の表面に直交する方向に移動しないように設けることを特徴とする。

同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載のカーボンブラシにおいて、前記凹部の周縁の少なくとも一部を円弧形に形成し、その凹部の裏側に膨出するように形成される突円弧形部に前記スプリングの内径を接触可能に設けたことを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載のカーボンブラシにおいて、前記端子の平坦部の側縁から裏面側に延びる一対の端子片が一体に設けられていることを特徴とするものである。

（請求項１の発明）
このカーボンブラシは、切欠き部分が生じないように断面Ｖ字形若しくはレ字形に形成した端子の凹部の裏側斜面に、ブラシ本体の後端部に一端が接続されたリード線の他端を固着し、その固着されたリード線の他端部分が端子の平坦部表面に直交する方向に移動しないように設けているので、リード線の振動が抑制されて金属疲労による断線を可及的に防止することができる。加えて、前記凹部を斜面としたことによりスポット溶接の電極をその斜面に対して好位置に配置することができるため、溶接作業性が顕著に向上する。

（請求項２の発明）
このカーボンブラシは、凹部の裏側に膨出する突円弧形部にスプリングの内径を接触可能に設けているので、スプリングを安定して保持することができる。

（請求項３の発明）
このカーボンブラシは、端子の平坦部の側縁から裏面側に延びる一対の端子片を一体に設けているが、リード線のスポット溶接作業を円滑に施すことができる。

本発明に係るカーボンブラシの正面図同、平面図要部の拡大断面図端子の裏面図本発明における端子とリード線と溶接電極の配置を示す説明図従来のカーボンブラシ（３１）の説明図従来のカーボンブラシ（４１）の説明図従来のカーボンブラシ（５１）の説明図

以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。

本発明に係るカーボンブラシ１は、図１に示すように、所定長さのブロック形状のブラシ本体２と、そのブラシ本体２の後端部２ｂに一端５ａを接続して他端５ｂに端子８を固定したリード線５と、そのリード線５を囲むように該ブラシ本体２の後端部２ｂと該端子８との間に介装されるスプリング１５とからなる。

前記端子８は、厚さ０．４ｍｍ程度の導電性金属板をプレス加工により所定形状に打ち抜くと共に曲げ加工を施すことにより、図３に示す平坦部の表面８ａに断面レ字形の凹部９を形成している。図２に示すように、凹部９の周縁の少なくとも一部は、この実施例では、左右対称の円弧形に形成されていて、結果的に裏面側８ｂに突円弧形部９ｂが膨出するように形成される。この突円弧形部９ｂには、スプリング１５の内径を接触可能に設けている。１０，１０は端子８の平坦部の側縁８ｃから裏面側８ｂに延びるように一体に設けられた一対の端子片である。

なお、この実施例における凹部９は断面レ字形に設けられているが、本発明はこれに限定されることなく断面Ｖ字形に設けてもよい。ただし、凹部に切欠き部分があると、通電性が低下することから切欠き部分を設けないことが好ましい。

端子８の凹部９の斜面９ｃには、図３に示すように、リード線５の他端５ｂをスポット溶接によって固着している。図５に示すように、リード線５を端子８に溶接する場合には、前記斜面９ｃが水平になるように端子８を治具（図示せず）により固定し、リード線５の他端５ｂを斜面９ｃ上にセットした状態でスポット溶接機の下電極６１と上電極６２により端子８とリード線５を圧接した状態で通電することにより固着を施している。

スプリング１５は、リード線５を囲むようにブラシ本体２の後端部２ｂと端子８との間に捻り込むことにより介装される。

しかして、端子８の平坦部８ａの表面に形成された断面レ字形の凹部９の裏側の斜面９ｃにリード線５の他端５ｂが固着された本発明に係るカーボンブラシ１が構成される。

（実験）
本発明に係る上記カーボンブラシ１と、比較例のカーボンブラシについて断線実験を行なった。
比較例１・・・図６に示すカーボンブラシ３１
比較例２・・・図７に示すカーボンブラシ４１
実験方法・・・直流電源の電動工具（インパクトドライバー）を使用し、５秒間オン作動、１０秒間オフ状態を１サイクルとして断線するまでのサイクル数を測定した。

実験の結果、本発明では３０００サイクル、比較例１は５００〜１０００サイクル、比較例２は１０００〜２０００サイクルとなり、本発明に係るカーボンブラシが振動による断線に関して耐久性に優れていることが確認された。

以上に述べた通り、このカーボンブラシ１によれば、断面レ字形に形成した凹部９の裏側の斜面９ｃにリード線５の他端５ａを固着した構成としているので、リード線５に作用する振動が抑制されて断線を可及的に防止することができる。

１・・・本発明に係るカーボンブラシ
２・・・ブラシ本体
５・・・リード線
５ａ・・・一端
５ｂ・・・他端
８・・・端子
８ａ・・・表面
８ｂ・・・裏面側
９・・・凹部
９ｃ・・・斜面
１０・・・端子片
１５・・・スプリング

Claims

所定長さのブロック形状のブラシ本体と、そのブラシ本体の後端部に一端を接続して他端に端子を固定したリード線と、そのリード線を囲むように該ブラシ本体の後端部と該端子との間に介装されるスプリングとからなるカーボンブラシにおいて、
前記端子は、平坦部の表面に断面Ｖ字形若しくはレ字形の凹部を切欠き部分が生じないように形成すると共に当該凹部の裏側の斜面に前記リード線の他端を固着し、その固着されたリード線の他端部分が前記平坦部の表面に直交する方向に移動しないように設けることを特徴とするカーボンブラシ。