JP5630018B2 - 整流子電動機、整流子電動機のブラシ - Google Patents
整流子電動機、整流子電動機のブラシ Download PDFInfo
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Description
本発明は、家庭用掃除機や電動工具等に使用される整流子電動機に関する。
近年、家庭用掃除機や電動工具等に使用される整流子電動機は、特に小型化と大容量化が進んでおり、これらに伴い、カーボンブラシ（以下、ブラシという）についても、小型化しても抵抗損失が小さく、かつ、摩耗が少ないものの需要が増大している。
従来から、交流整流子電動機用のブラシには、導電率が大きな材質を使用すると、抵抗損は小さくなるが、スパークが発生し易くなり、ブラシの摩耗が増加するという問題があった。一方、ブラシに導電率が小さな材質を使用すると、スパークは発生し難くなり、摩耗は抑制できるものの、抵抗損失が増加し、発熱による温度上昇が発生する。この温度上昇によって、リード銅線がブラシに接続されている圧縮・接合部分に使用されている銅粉やリード銅線が酸化して通電性が悪くなり、ついには電動機が停止するという問題があった。上記の通り整流子モータにおいて、高効率と長寿命を同時に実現することは困難であった。
また、交流整流子電動機用のブラシの中でも、電気掃除機用等のような高速回転の電動機では、高速回転時にも整流が良好で、且つ、掃除機本体の使用可能期間中にブラシ交換の必要が無いようにブラシ寿命が長いことが必要とされる。その対策として、黒鉛粉を樹脂バインダーで結合し硬化したレジンボンド系のブラシが使用されることがある。しかし、レジンボンド系のブラシは、ブラシ本体の導電率が小さいので、電流密度を大きくすると温度が上昇し、バインダーに使用している樹脂が劣化するという問題点があった。
上記の問題点を解決するための公知例として、ブラシの整流子出口側側面を除いてブラシ基材の側周面に前記ブラシ基材より低抵抗な導電層を施してなるブラシが特許第３５４９２７９号に開示されている。
しかしながら、特許第３５４９２７９号に記載のブラシの場合、ブラシの摺動方向後ろ側面の導電層を除くことで摺動方向後ろ側を高抵抗にしているものの、整流子の回転方向に平行なブラシの上下面にも均一に電気良導性な導電層を施しているために、摺動方向後ろ側の整流子との接触部分に、上下面の導電層の作用によって、より多くの電荷が集中し、スパークが発しやすくなるという課題があった。このため、整流子電動機の高効率と長寿命を両立させることが依然として困難であった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電気良導性と耐久性に優れたブラシを提供するものである。また、この電気良導性と耐久性に優れたブラシを備えることにより、高効率と長寿命を両立した整流子電動機を実現するものである。
本発明に係る整流子電動機は、ブラシと整流子が接触通電することによって回転する構造の整流子電動機において、前記ブラシの整流子摺動面と摺動方向後ろ側面を除くブラシ基材の側周面に、前記ブラシ基材より低抵抗な導電層を施し、前記ブラシの摺動方向に平行な上下面に施された導電層の整流子摺動面側から摺動方向後ろ側面側にわたって溝を形成することを特徴とする整流子電動機である。
上記の構成により、ブラシの摺動方向に平行な上下面の低抵抗な導電層が溝によって分断され、さらに導電層の整流子摺動面側から摺動方向後ろ側面側にわたって施された溝の方向に沿って電流が流れるため、溝の方向と直行する方向には異方電導性が形成される。上記作用により、導電層のない高抵抗な摺動方向後ろ側面の整流子との接触部分への電荷の集中を防止することができ、モータ回転時のスパークの発生を抑え、ブラシの磨耗を抑制し耐久性を向上させることが可能である。
さらに、本発明は、前記ブラシの摺動方向上下面の導電層の摺動面側から摺動方向後ろ側面にわたり施した溝と隣接する溝との間隔が、ブラシの摺動部と整流子とが接触する部分において、前記整流子の子片と隣接する子片との間隔よりも小さいことを特徴とする整流子電動機である。
上記の通り、本発明によれば、摺動方向前部の電流密度を増加させ、摺動方向後部の電流密度を減少させることが可能である。このため、ブラシの電気良導性を維持しながら、ブラシの耐久性を向上させることができ、高効率で長寿命な整流子モータを実現することが可能である。
上記の通り、本発明によれば、摺動方向前部の電流密度を増加させ、摺動方向後部の電流密度を減少させることが可能である。このため、ブラシの電気良導性を維持しながら、ブラシの耐久性を向上させることができ、高効率で長寿命な整流子モータを実現することが可能である。
つまり、第一の発明は、ブラシと整流子が接触通電することによって回転する構造の整流子電動機において、前記ブラシは、前記整流子の摺動面と摺動方向後ろ側面を除くブラシ基材の側周面に、前記ブラシ基材より低抵抗な導電層を具備し、前記ブラシの摺動方向に平行な上下面の導電層においてはストライプ状に溝を有し、この溝の構成は、整流子摺動面側から摺動方向後ろ側面側にわたり、かつ隣接する溝との間隔が、ブラシの摺動部と整流子とが接触する部分において前記整流子の子片と隣接する子片との間隔よりも小さいことを特徴とする整流子電動機である。
そして、第二の発明は、整流子電動機のブラシにおいて、前記ブラシは、整流子電動機の整流子の摺動面と摺動方向後ろ側面を除くブラシ基材の側周面に、前記ブラシ基材より低抵抗な導電層を具備し、前記ブラシの摺動方向に平行な上下面の導電層においてはストライプ状に溝を有し、この溝の構成は、整流子摺動面側から摺動方向後ろ側面側にわたり、かつ隣接する溝との間隔が、ブラシの摺動部と整流子とが接触する部分において前記整流子の子片と隣接する子片との間隔よりも小さいことを特徴とする整流子電動機のブラシである。
本発明によれば、整流子電動機の高効率と長寿命を実現することができる。
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。
以下、本発明の実施例を図１、図２、図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例に係るブラシの斜視図である。
図１に示すように、本実施例に係るブラシ１は、人造黒鉛等のカーボンブラシ基材からなり、摺動方向前側面１ｂには電気良導性の導電層が施されており、整流子摺動面１ｃと摺動方向後ろ側面１ｆには電気良導性の導電層が施されていない。ブラシの上面１ｕと下面１ｄには電気良導性の導電層が施され、整流子摺動面側から摺動方向後側面側にわたって溝６が形成されている。ブラシの端面１ｒにはピグテール１ａが取り付けられている。本実施例では、電気良導性の導電層をメッキによってカーボンブラシ基材に施している。上面１ｕ、下面１ｄに溝を施すには、メッキを施す際にマスクをする方法と、メッキ後に削除する方法とがある。勿論、導電層を施す方法はメッキに限らず、各種の薄膜形成技術を使用できる。
図２は、本発明の実施例に係る整流子電動機に使用するブラシの整流子回転方向に対する取り付け方向を示す斜視図である。
図２に示すように、導電材料からなる異形管２が、ブラシ１を内包し、且つ、ピグテール１ａの先端を自身に溶着している。ブラシバネ３は、螺旋状のバネで螺旋状の空間部内をピグテール１ａが通るように取り付けられ、その両端をブラシ１と異形管２とに当接して、ブラシ１を異形管２から押し出すようにしている。ピグテール１ａは細い銅線を編む等して束ねたものであり、柔軟性があり、図２に示すように長さに余裕があって初期はたるんでいるので、ブラシ１がブラシバネ３の力で異形管２から押し出されて連続使用できるようになっている。４は異形管２を保持する保持器であり、５は整流子であり、実線の矢印は整流子５の回転方向である。また、点線の矢印はブラシ１の摺動方向を示す。本発明の整流子電動機は、溝６が形成された上面１ｕと下面１ｄがブラシ１の摺動方向と水平になるようにして、保持器４を整流子電動機に取り付ける。
図３は本発明の実施例に係るブラシと整流子の接触部を回転軸方向から示すブラシの上面図である。
図３に示すように、ブラシ１と整流子５が接触し、整流子５が回転を起こす。実線の矢印は整流子５の回転方向である。上面１ｕと下面１ｄには電気良導性の導電層が施され、整流子摺動面側から摺動方向後側面側にわたって溝６が形成されている。本実施例では上面１ｕと下面１ｄに形成されている溝６が複数ストライプ状に形成されている。また、溝６と隣接する溝との間隔ｗ１は、ブラシと整流子が接触する部分において、整流子５を構成している整流子片５ａと隣接する子片との間隔ｗ２よりも小さい。
このようにすると、ブラシ１は上面１ｕと下面１ｄに施された導電層の溝６に沿って電流が流れるため、溝と直行する方向に異方導電性が形成され、摺動方向後ろ面側は高抵抗となり、摺動方向前面側は低抵抗となる。これにより、摺動方向前部は電流密度が増加し、摺動方向後部は電流密度が減少する。その結果、ブラシの電気良導性を維持したまま、ブラシと整流子片間に発生するアークの発生を防止し、ブラシの耐久性を向上させることが可能である。
また、導電層に施す溝を複数のストライプ形状にすることで、摩耗によってブラシ長さが短くなっても、整流子摺動面側から摺動方向後側面側にわたる溝は維持され、上記の異方導電性による効果も維持される。なお、導電層に施される溝の形状は図３のような直線的な形状に限らず、曲線的な形状も可能である。
上記本発明の構成によれば、整流子電動機の高効率化を実現しながらブラシの長寿命化を同時に実現することが可能となる。
本発明に係るブラシ及び整流子電動機は、ブラシの電気良導性と耐久性を両立させることができるブラシ及びこれを用いた整流子電動機に有用である。
１ ブラシ
１ａ ピグテール
１ｂ 摺動方向前側面
１ｃ 整流子摺動面
１ｄ 下面
１ｕ 上面
１ｆ 摺動方向後ろ側面
１ｒ 端面
２ 異形管
３ ブラシバネ
４ 保持器
５ 整流子
５ａ 整流子片
６ 溝
１ａ ピグテール
１ｂ 摺動方向前側面
１ｃ 整流子摺動面
１ｄ 下面
１ｕ 上面
１ｆ 摺動方向後ろ側面
１ｒ 端面
２ 異形管
３ ブラシバネ
４ 保持器
５ 整流子
５ａ 整流子片
６ 溝
Claims (2)
- ブラシと整流子が接触通電することによって回転する構造の整流子電動機において、
前記ブラシは、前記整流子の摺動面と摺動方向後ろ側面を除くブラシ基材の側周面に、前記ブラシ基材より低抵抗な導電層を具備し、前記ブラシの摺動方向に平行な上下面の導電層においてはストライプ状に溝を有し、この溝の構成は、整流子摺動面側から摺動方向後ろ側面側にわたり、かつ隣接する溝との間隔が、ブラシの摺動部と整流子とが接触する部分において前記整流子の子片と隣接する子片との間隔よりも小さいことを特徴とする整流子電動機。 - 整流子電動機のブラシにおいて、
前記ブラシは、整流子電動機の整流子の摺動面と摺動方向後ろ側面を除くブラシ基材の側周面に、前記ブラシ基材より低抵抗な導電層を具備し、前記ブラシの摺動方向に平行な上下面の導電層においてはストライプ状に溝を有し、この溝の構成は、整流子摺動面側から摺動方向後ろ側面側にわたり、かつ隣接する溝との間隔が、ブラシの摺動部と整流子とが接触する部分において前記整流子の子片と隣接する子片との間隔よりも小さいことを特徴とする整流子電動機のブラシ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010000385A JP5630018B2 (ja) | 2010-01-05 | 2010-01-05 | 整流子電動機、整流子電動機のブラシ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010000385A JP5630018B2 (ja) | 2010-01-05 | 2010-01-05 | 整流子電動機、整流子電動機のブラシ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011142703A JP2011142703A (ja) | 2011-07-21 |
| JP5630018B2 true JP5630018B2 (ja) | 2014-11-26 |
Family
ID=44458154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010000385A Active JP5630018B2 (ja) | 2010-01-05 | 2010-01-05 | 整流子電動機、整流子電動機のブラシ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5630018B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2010
- 2010-01-05 JP JP2010000385A patent/JP5630018B2/ja active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011142703A (ja) | 2011-07-21 |
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