JP6163323B2 - カーボンブラシの接点構造 - Google Patents

Description

本発明は、正逆回転するコンミテータにカーボンブラシを接触させるためのカーボンブラシの接点構造に関する。

ブラシ付電動モータでは、正方向または逆方向に回転するコンミテータ（整流子）の外周面にカーボンブラシの摺動面を接触させることで整流を行っている。このとき、コンミテータが回転しながらカーボンブラシとの接触が解除される（離間する）瞬間に、その離間部分に急激な電圧変化が起こり、火花が発生する。カーボンブラシの摺動面には、この火花によって、カーボンブラシが炭化したもの（所謂、ブラックバー）が付着する。

このブラックバーの発生位置について、図１４および図１５を用いて説明する。カーボンブラシ５３０は、図１４に示すように、その両側部をブラシホルダー５１８によって挟まれるようにして支持されている。このブラシホルダー５１８とカーボンブラシ５３０との間には、取付時のクリアランスが存在する。そのため、コンミテータ５１６が正回転方向Ｒ１（右回転方向）に回転すると、カーボンブラシ５３０は、このクリアランスの分だけ回転方向（図１４の紙面右側）に傾くようになる。

このようにカーボンブラシ５３０が傾くと、コンミテータ５１６の外周面５１６Ａは、カーボンブラシ５３０の摺動面５３０Ａ全体の左側半分で接触し、右側半分では接触しないようになる。そのため、摺動面５３０Ａは、回転するコンミテータ５１６とその中央部５３６付近で接触が解除され、この中央部５３６付近で火花が発生し、ブラックバー５３５が付着する。

また、コンミテータ５１６の回転によって摺動面５３０Ａが摩耗すると、接触が解除される位置が遅角側（図１４の紙面右側）にずれてゆく。そのため、ブラックバー５３５は、図１４に示すように、最終的に中央部５３６付近から紙面右側の摺動面５３０Ａに沿って延びるように付着する（付着する領域が増加する）ようになる。

また、コンミテータ５１６が逆回転方向Ｒ２（左回転方向）に回転する場合には、正回転の場合とは逆に、カーボンブラシ５３０が左側に傾き、摺動面５３０Ａは主に右半分でしか接触しなくなり、ブラックバー５３５は、中央部５３６から左側の摺動面５３０Ａに沿って延びるように付着するようになる。すなわち、正逆回転する両方向モータでは、図１５に示すように、中央部５３６を挟んで左右両側に、正回転および逆回転で発生するブラックバーの合計の幅Ｌだけ帯状に付着するようになる。

一方、従来技術としては、コンミテータの回転方向に沿ってカーボンブラシを３層に構成し、中央の層を低抵抗部にし、この低抵抗部を挟む両側の層を高抵抗部にすることで、整流時の火花を小さく抑えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、四つの角部を対角線で稜線で繋ぐようにして摺動面を形成し、摩耗に伴って稜線による摺動面が拡大していくようにすることで、摺動性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−３５１７５８号公報 特開２００３−１２５５５８号公報

上述したブラックバーが発生すると、整流状態が不安定になる。特に、コンミテータが正回転方向に回転していたときに発生するブラックバーは、右側の摺動面に沿って発生し、コンミテータが逆回転するときにこのブラックバー上を摺動することになるため（図１６参照）、座乗性が悪く、カーボンブラシが振動してしまうことがある。
また、ブラックバーによって整流状態が不安定となる範囲が増えてしまうので、整流状態が安定しない。
さらに、カーボンブラシが摩耗してゆくと、火花の発生する位置が変化してブラックバーの範囲も増えていくので、特に、正回転から逆回転になった際、初期の摺動状態が不安定になる。

一方、上述した特許文献１の技術では、火花を小さく抑えることができたとしても、ブラックバーの発生前後の摺動面積の変化に起因する不安定性を解決することはできない。
また、特許文献２の技術では、コンミテータの回転によってカーボンブラシが傾くことが想定されていないため、現実的には両方向モータにおいて面全体で摺動させることは困難である。さらに、この技術では、ブラックバーの発生を問題にしておらず、どのようにブラックバーが発生するのかは開示されていない。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、摺動面が摩耗しても、ブラックバーが付着する領域を増加させないことで、カーボンブラシの座乗性を安定させ、火花発生を抑制するカーボンブラシの接点構造を提供することにある。

上述課題を解決するため、本発明は、ブラシ付電動モータに使用され、コンミテータの外周面にカーボンブラシの摺動面を接触させて整流するためのカーボンブラシの接点構造であって、前記カーボンブラシの摺動面には、回転する前記コンミテータの外周面との接触が解除される位置よりも回転方向の前方に、前記摺動面よりも凹んだ溝部が形成されており、前記摺動面を正面から見て、前記摺動面を前記コンミテータの回転軸の延在方向および回転方向で分割して４つの領域に区分けし、前記摺動面および前記溝部が対角に配置され、対角に配置された前記摺動面の前記延在方向の間に、前記回転方向に連続する凹部が設けられている。

また、前記カーボンブラシの摺動面が回転する前記コンミテータの外周面と摺動する際に、前記カーボンブラシが前記コンミテータの回転方向に傾くようになっていてもよい。

本発明に係るカーボンブラシの接点構造では、カーボンブラシの摺動面には、回転する前記コンミテータの外周面との接触が解除される位置よりも回転方向の前方に、前記摺動面よりも凹んだ溝部が形成されているので、摺動面が摩耗したとしても、溝部が存在することによって、接触が解除される位置がずれることがない。そのため、ブラックバーは常に一定の位置で付着することになり、ブラックバーが付着する領域を増加させることがない。その結果、整流状態が安定するため、雑防素子を使わなくても電波ノイズを低減させることができる。また、座乗性が改善されることによって、カーボンブラシとコンミテータの部品寿命を延長することができる。

本発明の第１実施形態に係るカーボンブラシの接点構造が用いられているブラシ付電動モータを側面から見た断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 ブラシホルダーステーにカーボンブラシを組み付けた状態を示す斜視図である。 コンミテータとカーボンブラシの摺動部分を簡略に示した平面図であって、図２のＢ部を拡大して示したものである。 （Ａ）はカーボンブラシの正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の平面図である。 カーボンブラシを摺動面側から見た斜視図である。 （Ａ）はコンミテータが正転しているときのブラックバーの発生状態を示す拡大図、（Ｂ）はコンミテータが逆転しているときの状態を示す拡大図である。 （Ａ）はコンミテータが逆転しているときのブラックバーの発生状態を示す拡大図、（Ｂ）はコンミテータが正転しているときの状態を示す拡大図である。 カーボンブラシを摺動面側から見た斜視図であって、ブラックバーの付着状態を示したものである。 （Ａ）、（Ｂ）は第１実施形態の変形例であって、カーボンブラシを摺動面側から見た斜視図である 本発明の第２実施形態に係るカーボンブラシの接点構造に用いられるカーボンブラシを摺動面側から見た斜視図である。 コンミテータとカーボンブラシの摺動部分を簡略に示した平面図であって、図４に対応するものである。 本発明の第３実施形態に係るカーボンブラシの接点構造に用いられるカーボンブラシを摺動面側から見た斜視図である。 ブラックバーの付着位置を説明するための図であって、コンミテータとカーボンブラシの摺動部分を簡略して示す平面図である。 ブラックバーの付着位置を説明するための図であって、カーボンブラシを摺動面側から見た斜視図である。 ブラックバーの付着位置を説明するための図であって、正転時に付着したブラックバーと逆転時の摺動面との関係を示した図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るカーボンブラシの接点構造１が用いられているブラシ付電動モータ１０を側面から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。また、図３は、ブラシホルダーステー１７にカーボンブラシ３０を組み付けた状態を示す斜視図である。

本発明のカーボンブラシの接点構造１が用いられているブラシ付電動モータ１０は、図１に示すように、その外部を円筒状のモータケーシング１２によって覆われており、その内部に、シャフト１３が回動可能に軸支されている。シャフト１３は、マグネット１５の磁界の中でコア１４内の巻線に電流を流すことによって回転する。また、シャフト１３の出力側（図１の紙面左側）には、整流用の円筒形状のコンミテータ１６が取り付けられている。

また、モータケーシング１２の出力側には、ブラシホルダーステー１７が取り付けられている。このブラシホルダーステー１７には、上述したコンミテータ１６を挟んで２つのブラシホルダー１８が形成されており、このブラシホルダー１８内には、カーボンブラシ３０がそれぞれ組み付けられている。

このカーボンブラシ３０は、図２および図３に示すように、コンミテータ１６に向かってブラシホルダー１８から突出しており、この突出した先端面には、コンミテータ１６の外周面１６Ａと摺動するための円弧状の摺動面３０Ａが形成されている。また、カーボンブラシ３０の摺動面３０Ａと反対側の裏面３０Ｂは、図２に示すように、トーションばね（ばね部材１９）によってコンミテータ１６に向けて付勢されており、これにより、カーボンブラシ３０がコンミテータ１６と常に接触・摺動するようになっている。

図４は、図２のＢ部を簡略して示す拡大断面図である。また、図５（Ａ）はカーボンブラシ３０の正面図、図５（Ｂ）は（Ａ）の右側面図、図５（Ｃ）は（Ｂ）の平面図、図６は、カーボンブラシ３０を摺動面３０Ａ側から見た斜視図である。
なお、以下の説明で使用する前後、左右、上下、手前側、奥側の方向は、図５（Ａ）を基準にした方向とする。これらの方向は、コンミテータ１６の回転軸の延在方向は上下方向となり、コンミテータ１６の回転方向は、左右方向になる。

カーボンブラシ３０は、図４〜図６に示すように、略直方体形状に形成されており、ブラシホルダー１８から突出する先端側に摺動面３０Ａが形成されている。また、カーボンブラシ３０の裏面３０Ｂ側には、カーボンブラシに給電するためのピッグテール３１が接続されている。

カーボンブラシ３０の摺動面３０Ａは、接触するコンミテータ１６の外周面１６Ａの形状に合わせて、円弧状に形成されている。また、摺動面３０Ａは、図５（Ａ）および図６に示すように、摺動面３０Ａを正面から見て、上下左右の各中央で分割して４つの領域に区分けされている。より詳細には、右上部分および左下部分に溝部３２が形成されており、左上部分に摺動面３０ＡＬ、右下部分に摺動面３０ＡＲが形成されている。これらの摺動面３０ＡＬ、３０ＡＲはほぼ等しい摺動面積を有し、これらを足したものが全体の摺動面３０Ａとなる。

溝部３２は、摺動面３０Ａよりも奥側に凹んだ形状になっている。これにより、溝部３２では、モータの正逆回転時においてコンミテータ１６の外周面１６Ａと常に接触しないようになる。また、溝部３２は、２つの摺動面３０ＡＬ、３０ＡＲが上下方向で完全に分離されるように形成されている。

次に、本発明の第１実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１の作用について説明する。
（正回転時）
図７（Ａ）は、コンミテータ１６が正回転方向Ｒ１に回転するときに、右側の摺動面３０ＡＲに付着するブラックバー３５Ｒを示した概要図である。なお、図７では、カーボンブラシ３０を右側の摺動面３０ＡＲの位置で切断した断面で示している。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の状態から、コンミテータ１６を逆回転方向Ｒ２に回転させた状態を示す概要図である。なお、図７（Ｂ）では、カーボンブラシ３０を左側の摺動面３０ＡＬの位置で切断した断面で示している。

コンミテータ１６の正回転時には、従来技術でも記載したように、カーボンブラシ３０は、コンミテータ１６とカーボンブラシ３０との摩擦によって、ブラシホルダー１８の左右方向のクリアランスの分だけ回転方向（紙面右側）に傾く。このとき、右側の摺動面３０ＡＲは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触し、左側の摺動面３０ＡＬは接触しないようになる。この状態では、摺動面３０ＡＲは、回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａとその中央部３６（図７（Ａ）で示す摺動面３０ＡＲの角部）付近で接触が解除され、この中央部３６付近で火花が発生し、ブラックバー３５Ｒが付着する。

また、コンミテータ１６の回転によって摺動面３０ＡＲが摩耗したとしても、溝部３２が存在していることによって、摺動面３０ＡＲとコンミテータ１６の外周面１６Ａとの接触が解除される位置は中央部３６付近のままであり、ブラックバー３５Ｒは、この中央部３６にしか付着しない。そのため、ブラックバー３５Ｒの付着する領域が増加することがない。

一方、上述したブラックバー３５Ｒは、図７（Ｂ）に示すように、コンミテータ１６が逆回転方向Ｒ２に回転したとしても、左側の摺動面３０ＡＬに影響を及ぼすことはなく、左側の摺動面３０ＡＬは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触することになる。また、逆回転時には、コンミテータ１６の外周面１６Ａは、右側の摺動面３０ＡＲとは接触しないため、ブラックバー３５Ｒの上を摺動することもない。

（逆回転時）
図８（Ａ）は、コンミテータ１６が逆回転方向Ｒ２に回転するときに、左側の摺動面３０ＡＬに付着するブラックバー３５Ｌを示した概要図である。なお、図７では、カーボンブラシ３０を左側の摺動面３０ＡＬの位置で切断した断面で示している。また、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の状態から、コンミテータ１６を逆回転方向Ｒ２に回転させた状態を示す概要図である。なお、図８（Ｂ）では、カーボンブラシ３０を右側の摺動面３０ＡＲの位置で切断した断面で示している。

コンミテータ１６の逆回転時には、正回転時とは逆に、カーボンブラシ３０が回転方向（紙面左側）に傾き、左側の摺動面３０ＡＬは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触している。そして、摺動面３０ＡＬは、回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａとその中央部３６付近で接触が解除され、この中央部３６付近で火花が発生し、ブラックバー３５Ｌが付着する。

また、コンミテータ１６の回転によって摺動面３０ＡＬが摩耗したとしても、溝部３２が存在していることによって、摺動面３０ＡＬとコンミテータ１６の外周面１６Ａとの接触が解除される位置は中央部３６のままであり、ブラックバー３５Ｌは、この中央部３６にしか付着しない。そのため、ブラックバー３５Ｌの付着する領域が増加することがない。

一方、上述したブラックバー３５Ｌは、図８（Ｂ）に示すように、コンミテータ１６が逆回転方向Ｒ２に回転したとしても、右側の摺動面３０ＡＲは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触することになる。また、逆回転時には、コンミテータ１６の外周面１６Ａは、左側の摺動面３０ＡＬとは接触しないため、ブラックバー３５Ｌの上を摺動することもない。

このように、コンミテータ１６の正回転および逆回転によって付着するブラックバー３５Ｌ、３５Ｒは、図９に示すように、中央部３６の付近に小さな領域だけ付着するだけである。また、摺動面３０ＡＬ、３０ＡＲが摩耗したとしても、このブラックバー３５Ｌ、３５Ｒの付着する領域は増加することがない。

本発明の第１実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１によれば、カーボンブラシ３０の摺動面３０Ａには、回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａとの接触が解除される位置よりも回転方向の前方に、摺動面３０Ａよりも凹んだ溝部３２が形成されているので、摺動面３０Ａが摩耗したとしても、溝部３２が存在することによって、接触が解除される位置がずれることがない。そのため、ブラックバー３５は常に一定の位置で付着することになり、ブラックバー３５が付着する領域を増加させることがない。その結果、整流状態が安定するため、雑防素子を使わなくても電波ノイズを低減させることができる。また、座乗性が改善されることによって、カーボンブラシとコンミテータの部品寿命を延長することができる。

また、摺動面３０Ａを正面から見て、コンミテータ１６が正回転方向Ｒ１に回転するときの摺動面３０ＡＲと、逆回転方向Ｒ２に回転するときの摺動面３０ＡＬとを、コンミテータ１６の回転軸の延在方向（上下方向）に分離しているので、このカーボンブラシの接点構造１を正逆回転するブラシ付電動モータに使用することができる。

さらに、摺動面３０Ａを正面から見て、コンミテータ１６が正回転方向Ｒ１に回転するときの摺動面３０ＡＲと、逆回転方向Ｒ２に回転するときの摺動面３０ＡＬとを、コンミテータ１６の回転方向（左右方向）に分離しているので、正回転時に付着するブラックバー３５Ｒが逆回転時に影響を及ぼさないようにすることができる。同様に、逆回転時に付着するブラックバー３５Ｌが正回転時に影響を及ぼさないようにすることができる。

さらに、摺動面３０Ａを正面から見て、摺動面３０Ａをコンミテータ１６の回転軸の延在方向（上下方向）および回転方向（左右方向）の各中央で分割して４つの領域に区分けし、摺動面３０ＡＬ、３０ＡＲおよび溝部３２が対角に配置されているので、このカーボンブラシの接点構造１を正逆回転するブラシ付電動モータに使用することができると共に、正回転時に付着するブラックバー３５Ｒが逆回転時に影響を及ぼさないようにすることができる。同様に、逆回転時に付着するブラックバー３５Ｌが正回転時に影響を及ぼさないようにすることができる。

また、カーボンブラシ３０の摺動面３０Ａが回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａと摺動する際に、カーボンブラシ３０がコンミテータ１６の回転方向に傾くようになっているので、回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａとの接触が解除される位置がカーボンブラシ３０の摺動面３０Ａのほぼ中央の位置になる。そのため、この中央の位置でブラックバー３５が付着する領域を増加させないように対策を行うことができる。

以上、本発明の第１実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。

例えば、図６に示す左側の摺動面３０ＡＬを下側にして溝部３２を上側に配置し、かつ、右側の摺動面３０ＡＲを上側にして溝部３２を下側に配置するようにしてもよい。すなわち、コンミテータ１６が回転する方向（左右方向）に対して、中央部３６を中心にして摺動面３０ＡＲ、３０ＡＬが分離しており、かつ、コンミテータ１６の回転軸の延在方向（上下方向）に対しても摺動面３０ＡＲ、３０ＡＬが分離している状態であれば、種々の配置および構成が考えられる。

一例としては、図１０（Ａ）に示すように、左側の摺動面４０ＡＬと右側の摺動面４０ＡＲとの上下方向の間に、左右方向に連続する凹部４３を形成してもよい。このようにすることで、摺動面４０ＡＬ、４０ＡＲ、および溝部４２とが、凹部４３を挟んで上下方向に完全に分離するので、摺動面４０Ａの加工を容易に行うことができる。

また、他の例としては、図１０（Ｂ）に示すように、摺動面５０ＡＬ、５０ＡＲを２つ或いはそれ以上に形成し、千鳥状に配置する態様で形成することもできる。これによっても、各摺動面５０ＡＬ、５０ＡＲで付着するブラックバーの領域が、溝部５２が存在することによって増加することがなく、かつ、正転時（逆転時）に付着したブラックバーが、逆転時（正転時）に影響することがない。

他方、本実施の形態では、カーボンブラシ３０の裏面３０Ｂをコンミテータ１６に向けてトーションばね１９で付勢しているが、トーションばね１９の付勢力がコンミテータ１６に向かってまっすぐに伝わらないことが懸念される。そのため、トーションばね１９ではなく、コイルばねを用いてまっすぐに付勢できるようにしてもよい。この場合、裏面３０Ｂの上下左右の中央の位置にコイルばねを配置して付勢するのが望ましい。

さらにまた、溝部３２の形状は、図４〜図６に示すように、角形に切り欠いた形状をしているが、他の形状であっても構わない。例えば、溝部３２が奥側に向かうに従い溝部３２の開口面積が小さくなるように形成することで、摺動面３０ＡＬ，３０ＡＲの根元部分が太くなり、摺動面３０ＡＬ、３０ＡＲの強度を高くすることもできる。また、角部を円弧状に形成することで、摺動面３０ＡＬ，３０ＡＲの根元部分に応力集中が発生しないようにすることもできる。

また、本実施の形態では、ブラシホルダー１８の形状をボックス型（図２および図３参照）に形成することでカーボンブラシ３０の左右の側面を支持し、この左右に生じるクリアランスによってカーボンブラシ３０が傾くようになっているが、ブラシホルダー１８の形状は、ボックス型に限定されるものではない。例えば、板ばねタイプのスプリングとカーボンブラシ３０が一体になったものであり、回転するコンミテータ１６とカーボンブラシ３０の接触時にカーボンブラシ３０が傾くようになっていてもよい。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１０１について、図面を用いて詳細に説明する。図１１は、カーボンブラシ１３０を摺動面１３０Ａ側から見た斜視図であり、図１２は、コンミテータ１６が正回転方向Ｒ１に回転するときに、右側の摺動面１３０ＡＲに付着するブラックバー１３５Ｒを示した概要図である。
なお、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と同じ構造については、同じ符号を付すことでその詳細な説明は省略する。

カーボンブラシ１３０は、図１１に示すように、略直方体形状に形成されており、ブラシホルダー１８から突出する先端側に摺動面１３０Ａが形成されている。カーボンブラシ３０の摺動面３０Ａは、接触するコンミテータ１６の外周面１６Ａの形状に合わせて、円弧状に形成されている。

また、摺動面１３０Ａは、図１１に示すように、摺動面１３０Ａを正面から見て、摺動面１３０Ａの中央部１３６を含めて溝部１３２が形成されている。この溝部１３２は、カーボンブラシ１３０の上端から下端まで連続して形成されており、左側の摺動面１３０ＡＲと右側の摺動面１３０ＡＬが溝部１３２を挟んで完全に分離する態様で形成されている。これらの摺動面１３０ＡＬ、１３０ＡＲはほぼ等しい摺動面積を有し、これらを足したものが全体の摺動面１３０Ａとなる。

溝部１３２は、摺動面１３０Ａよりも奥側に凹んだ形状になっている。これにより、溝部１３２では、モータの正逆回転時においてコンミテータ１６の外周面１６Ａと常に接触しないようになる。また、溝部１３２は、２つの摺動面１３０ＡＬ、１３０ＡＲが左右方向で完全に分離されるように形成されている。

次に、本発明の第２実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１０１の作用について説明する。
コンミテータ１６の正回転時には、図１２に示すように、カーボンブラシ１３０は、ブラシホルダー１８の左右方向のクリアランスの分だけ回転方向（紙面右側）に傾く。このとき、右側の摺動面１３０ＡＲは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触し、左側の摺動面１３０ＡＬは接触しないようになる。この状態では、摺動面１３０ＡＲは、回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａと内側角部１３７Ｒ付近で接触が解除され、この内側角部１３７Ｒ付近で火花が発生し、ブラックバー１３５Ｒが付着する。

また、コンミテータ１６の回転によって摺動面１３０ＡＲが摩耗したとしても、溝部１３２が存在していることによって、摺動面１３０ＡＲとコンミテータ１６の外周面１６Ａとの接触が解除される位置は内側角部１３７Ｒ付近のままであり、ブラックバー１３５Ｒは、この内側角部１３７Ｒ付近にしか付着しない。そのため、ブラックバー１３５Ｒの付着する領域が増加することがない。

一方、上述したブラックバー１３５Ｒは、コンミテータ１６が逆回転方向Ｒ２に回転したとしても、左側の摺動面１３０ＡＬに影響を及ぼすことはなく、左側の摺動面１３０ＡＬは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触することになる。また、逆回転時には、コンミテータ１６の外周面１６Ａは、右側の摺動面１３０ＡＲとは接触しないため、ブラックバー１３５Ｒの上を摺動することもない。

同様に、コンミテータ１６の逆回転時には、摺動面１３０ＡＬの内側角部１３７Ｌ付近にブラックバー１３５Ｌが付着するようになる。このブラックバー１３５Ｌは、コンミテータ１６の回転によって摺動面１３０ＡＬが摩耗したとしても、ブラックバー１３５Ｌは、この内側角部１３７Ｌ付近にしか付着しない。そのため、ブラックバー１３５Ｌの付着する領域が増加することがない。

一方、上述したブラックバー１３５Ｌは、コンミテータ１６が正回転方向Ｒ１に回転したとしても、右側の摺動面１３０ＡＲに影響を及ぼすことはなく、右側の摺動面１３０ＡＲは、コンミテータ１６の外周面１６Ａとほぼ全面で接触することになる。また、正回転時には、コンミテータ１６の外周面１６Ａは、左側の摺動面１３０ＡＬとは接触しないため、ブラックバー１３５Ｌの上を摺動することもない。

このように、コンミテータ１６の正回転および逆回転によって付着するブラックバー１３５Ｌ、１３５Ｒは、図１１に示すように、内側角部１３７Ｌ、１３７Ｒの付近に小さな領域だけ付着するだけである。また、摺動面１３０ＡＬ、１３０ＡＲが摩耗したとしても、このブラックバー１３５Ｌ、１３５Ｒの付着する領域は増加することがない。

本発明の第２実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１０１によれば、摺動面１３０Ａを正面から見て、コンミテータ１６の回転方向（左右方向）の中央部１３６に、前記コンミテータの回転軸の延在方向（上下方向）に沿って延びる溝部１３２を形成しているので、摺動面１３０ＡＲまたは１３０ＡＬが摩耗したとしても、溝部１３２が存在することによって、接触が解除される位置がずれることがない。そのため、ブラックバー１３５は常に一定の位置で付着することになり、ブラックバー１３５が付着する領域を増加させることがない。その結果、整流状態が安定するため、雑防素子を使わなくても電波ノイズを低減させることができる。また、座乗性が改善されることによって、カーボンブラシとコンミテータの部品寿命を延長することができる。

また、摺動面１３０Ａを正面から見て、コンミテータ１６が正回転方向Ｒ１に回転するときの摺動面１３０ＡＲと、逆回転方向Ｒ２に回転するときの摺動面１３０ＡＬとを、コンミテータ１６の回転方向（左右方向）に分離しているので、正回転時に付着するブラックバー１３５Ｒが逆回転時に影響を及ぼさないようにすることができる。同様に、逆回転時に付着するブラックバー１３５Ｌが正回転時に影響を及ぼさないようにすることができる。

以上、本発明の第２実施形態に係るカーボンブラシの接点構造１０１について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本実施の形態では、溝部１３２を角形に切り欠いた形状にしているが、他の形状であっても構わない。例えば、溝部１３２が奥側に向かうに従い溝部３２の開口面積が小さくなるように形成することで、摺動面１３０ＡＬ，１３０ＡＲの根元部分が太くなり、摺動面１３０ＡＬ、１３０ＡＲの強度を高くすることもできる。また、溝部１３２を楕円形状にすることで、応力集中が発生しないようにすることもできる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係るカーボンブラシの接点構造２０１について、図面を用いて詳細に説明する。図１３は、カーボンブラシ２３０を摺動面２３０Ａ側から見た斜視図である。
なお、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明し、第１実施形態と同じ構造については、同じ符号を付すことでその詳細な説明は省略する。

カーボンブラシ２３０は、図１３に示すように、略直方体形状に形成されており、ブラシホルダー１８から突出する先端側に摺動面２３０Ａが形成されている。カーボンブラシ２３０の摺動面２３０Ａは、接触するコンミテータ１６の外周面１６Ａの形状に合わせて、円弧状に形成されている。

このカーボンブラシ２３０は、左右方向（コンミテータ１６の回転方向）に沿って３層の抵抗体によって構成されている。すなわち、コンミテータ１６の外周面１６Ａは、左側抵抗体２３１の摺動面２３１ＡＬ、中央抵抗体２３２の摺動面２３２ＡＭ、右側抵抗体２３３の摺動面２３３ＡＲとそれぞれ接触しながら摺動するようになる。また、中央抵抗体２３２は、左側抵抗体２３１および右側抵抗体２３３と比較して、抵抗値が高く設定されている。また、中央抵抗体２３２の左右方向の幅寸法Ｌは、従来技術で説明したブラックバー５３５の幅Ｌ（図１５参照）と同等か、それよりも長く形成されている。

次に、本発明の第３実施形態に係るカーボンブラシの接点構造２０１の作用について説明する。
コンミテータ１６の正回転時および逆回転時には、カーボンブラシ２３０は、ブラシホルダー１８の左右方向のクリアランスの分だけ回転方向に傾く。この状態では、いずれの回転方向であっても、摺動面１３０Ａは、回転するコンミテータ１６の外周面１６Ａと中央部付近、すなわち中央抵抗体２３２の摺動面２３２ＡＭで接触が解除され、この摺動面２３２ＡＭで火花が発生する。しかしながら、中央抵抗体２３２は抵抗値が高く設定されているので、この中央部で火花が発生し難くなる。

本発明の第３実施形態に係るカーボンブラシの接点構造２０１によれば、カーボンブラシ２３０は、コンミテータ１６の回転方向に沿って３層に形成されており、両端の層２３１、２３３が低抵抗体であり、中央の層２３２が高抵抗体であるので、回転する前記コンミテータ１６の外周面１６Ａとの接触が解除される位置（中央の層の摺動面２３２ＡＭ）で火花が発生し難くなり、ブラックバーの付着も抑制され、カーボンブラシ２３０の摺動状態が安定する。そのため、雑防素子を使用しなくても電波ノイズ低減を図ることが可能になる。その結果、材料費の低減、省スペース、軽量化を実現することができる。
また、コンミテータとカーボンブラシとの座乗性が改善されることになり、カーボンブラシ２３０およびコンミテータ１６の寿命を延長することができる。

１、４、５、１０１、２０１ カーボンブラシの接点構造
１０ ブラシ付電動モータ
１２ モータケーシング
１３ シャフト
１４ コア
１５ マグネット
１６ コンミテータ
１６Ａ 円周側面
１７ ブラシホルダーステー
１８ ブラシホルダー
１９ ばね部材
３０、４０、５０、１３０、２３０ カーボンブラシ
３０Ａ、４０Ａ、５０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａ 摺動面
３０ＡＲ、４０ＡＲ、５０ＡＲ 右側摺動面
３０ＡＬ、４０ＡＬ、５０ＡＬ 左側摺動面
３０Ｂ 裏面
３１ ピッグテール
３２、４２、５２、１３２ 溝部
３５Ｌ、３５Ｒ、１３５Ｌ、１３５Ｒ ブラックバー
３６、４６、５６、１３６ 中央部
４３ 凹部
１３７Ｌ、１３７Ｒ 内側角部
２３１ 左側抵抗体
２３１ＡＲ 右側摺動面
２３２ 中央抵抗体
２３２ＡＭ 中央摺動面
２３３ 右側抵抗体
２３３ＡＬ 左側摺動面
Ｒ１ 正回転方向
Ｒ２ 逆回転方向
Ｌ ブラックバーの幅寸法

Claims (2)

1. ブラシ付電動モータに使用され、コンミテータの外周面にカーボンブラシの摺動面を接触させて整流するためのカーボンブラシの接点構造であって、
   前記カーボンブラシの摺動面には、回転する前記コンミテータの外周面との接触が解除される位置よりも回転方向の前方に、前記摺動面よりも凹んだ溝部が形成されており、
   前記摺動面を正面から見て、前記摺動面を前記コンミテータの回転軸の延在方向および回転方向で分割して４つの領域に区分けし、前記摺動面および前記溝部が対角に配置され、
   対角に配置された前記摺動面の前記延在方向の間に、前記回転方向に連続する凹部が設けられていることを特徴とするカーボンブラシの接点構造。
2. 前記カーボンブラシの摺動面が回転する前記コンミテータの外周面と摺動する際に、前記カーボンブラシが前記コンミテータの回転方向に傾くようになっていることを特徴とする請求項１に記載のカーボンブラシの接点構造。

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