JPH0116374Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は回転電機などに使用する二分割ブラシ
の改良に関するものである。

従来ブラシ本体の頭部に各種の緩衝用部材（以
下受圧具という）を取付けて回転電機などの運転
時の振動を吸収、緩衝し摺動特性の改善、ブラシ
の欠損事故防止などの性能向上を図つていた。そ
して上記受圧具を取付けたブラシとしてはゴムと
合成樹脂の成形体をブラシ上面に接着したもの、
また緩衝用部材例えばゴムを接着した板金を銅パ
イプでブラシに加締めたもの、さらに孔または穴
を設けたゴムをブラシ上面に接着したものなどが
ある。

一般にブラシを使用する場合にはこれをブラシ
保持箱に入れて加圧子により整流子または集電環
に摺接するようになつている。該構成においてブ
ラシとブラシ保持箱との隙間はJISで規定されて
おり、この隙間は整流子または集電環の回転方向
すなわちブラシの厚さ方向においてカーボンブラ
シの場合には最大0.3mm程度、またメタリツクブ
ラシでは最大0.5mm程度となつている。一方、ブ
ラシの使用時においては摺接面における摩擦を一
定に保持することが難しく、特に相手が整流子の
場合は整流子片間をブラシが渡ることになり常に
摩擦変動をしており整流子周速またはブラシ通電
電流が変化する場合にはさらに変動が大きくな
る。一般に直流機においては通電々流が大きくな
るほど摩擦係数は減少するので、例えば電車の主
電動機の場合には力行運転の場合に大きな電流が
流れ、惰行運転の場合に殆んど流れないように電
流が絶えず変化する回転電機の場合は、それに応
じて摩擦変動も大きくなる。したがつて摺接面の
摩擦変動によつてブラシが上記隙間を有するブラ
シ保持箱内で自由に可動し、所謂角的振動を起し
て安定した摺接ができない欠点があつた。

これを第１図によりさらに詳しく説明する。図
において１は腹合せしたブラシ片１ａと１ｂから
なる二分割のブラシ、２はブラシ保持箱、３はＬ
形の黄銅板３ｂにニトリルゴム３ａを加硫接着し
た受圧具であり、ブラシ片１ａ，１ｂの上面に沿
つて当接する黄銅板３ｂの屈曲部がブラシ片１ｂ
に銅管４により加締固定されている。６は加圧
子、５は整流子である。上記構造の場合ブラシ片
１ａ，１ｂの上面は平面であり、この上に黄銅板
３ｂが当接しているために整流子５が矢印方向に
回転すると、ブラシ片１ａとブラシ保持箱２の上
側部２ａおよび下側部２ｂとの間に隙間ができる
か、またはブラシ片１ａと下側部２ｂとの間およ
びブラシ片１ｂと上側部２ｃとの間に隙間ができ
る。すなわち上側部２ａまたは２ｃの何れかには
必ず隙間ができることになる。このたせ摺接面の
摩擦変動によつてブラシ１とブラシ保持箱２との
隙間により特にブラシ片１ａは受圧具３から自由
になつており、かつブラシ片１ｂがブラシ保持箱
２内で整流子５の回転方向に片寄る（２ｃ及び２
ｄ又は２ｃと接触する）から、自由に可動し易く
角的振動を起して、結局良好な摺接を維持できな
くなる欠点がある。

本考案の目的は上記欠点のないブラシを提供す
ることにある。

本考案は二枚のブラシ片を腹合せした分割ブラ
シであつて、一方のブラシ片の上面を腹合せ面に
対し鈍角となるように該ブラシ片の腹合せ面上端
から上方に傾斜せしめるとともに、下面を両ブラ
シ片の上面に沿つて当接する緩衝材からなる受圧
具を他方のブラシ片に取付け固定した二分割ブラ
シに関する。

本考案における受圧具は緩衝材としての合成樹
脂またはゴムなどの単体あるいはこれらを積層し
て成形し、両ブラシの上面に沿つて当接する下面
の片側を他方ブラシ片の上面に接着して取付けて
もよいが、通常は両ブラシの上面に沿つて当接す
る形状の金属片の上面にゴムなどを取付けるとと
もに該金属片の片側を他方ブラシ片へ銅パイプで
加締める方法などが便利である。

さらに本考案における一方のブラシの上面と腹
合せ面とのなす角度を鈍角とすることによつて一
方のブラシ片がブラシ保持器における整流子また
は集電環の回転方向と反対側の上側部に押圧され
ることになるが、上記角度が110゜未満の場合には
上記押圧力が小さくなり、受圧具が取付けられて
いないブラシ片が可動し易く、角的振動が生じ易
い。これに対して130゜を越えると、傾斜部に加わ
る荷重の水平力は大きくなつて、一方のブラシ片
はブラシ保持箱２の上側部２ｄに充分当接する
が、垂直方向の整流子５に加わる分力は小さくな
り、傾斜部が欠損する危険があるために角度は
110〜130℃程度であることが望ましい。

以下面図により本考案を説明する。

第２図は本考案の一実施例になるブラシをブラ
シ保持箱に収納し加圧した状態を示す断面図であ
り、１は腹合せしたブラシ片１ｃと１ｂからなる
分割ブラシであり、ブラシ片１ｃの上面とこれの
腹合せ側面との間の角度θはほぼ120゜である。ま
た上記上面はブラシ片１ｂの腹合せ側面の上端か
ら上方に傾斜せしめる。２はブラシ保持箱、３は
受圧具であり、プレス打抜きにより作られブラシ
片１ｃと１ｂにより形成される屈曲した上面に当
接しかつ一端が銅パイプ４によりブラシ片１ｂに
加締固定された黄銅板３ｃにニトリルゴム３ａを
加硫接着した構成である。５は整流子、６はブラ
シ１を整流子５に摺接させる加圧子である。

本考案のブラシは上記のように構成されている
ので、ブラシ保持箱２に収納した場合、ブラシ片
１ｃは上方がブラシ保持箱２の上側部２ａに押圧
されるとともに整流子５と摺接する。またブラシ
片１ｂはその反力で上側部２ｃに押圧され結局腹
合せ面の上方が拡げられることになる。したがつ
て整流子５が矢印方向に回転した場合に摺接面の
摩擦変動があつてもブラシ片１ｃが上側部２ａに
またブラシ片１ｂが上側部２ｃに押圧されている
ためブラシ片１ａ，１ｂが可動することがない。
そしてブラシ１は摺接面において回転方向に引か
れた状態となりブラシ片１ｃと下側部２ｂとの間
に隙間ができるだけで良好な摺接が可能となつ
た。

次に従来のブラシと本考案によるブラシの摺接
性能をブラシ通電電流が変化させた場合の接触電
圧降下からいわゆるＶ−Ｉ特性で比較した。

すなわち電気黒鉛質のブラシを用い、ブラシの
厚さ方向におけるブラシ保持箱とブラシの隙間を
0.17mmとし模擬整流子周速を40m／secに一定と
し、ブラシ押圧力を380ｇ／cm²とし、10A／cm²の
直流電流をブラシから模擬整流子に５時間流して
模擬整流子面の皮膜を充分に形成してブラシと模
擬整流子間の接触電圧降下を安定させた。次に無
電流に戻してからブラシ電流密度を変化させて接
触電圧降下−電流特性（Ｖ−Ｉ特性）をＸ−Ｙ記
録計で測定した。ブラシ電流密度は0A／cm²から
30A／cm²まで５秒間、30A／cm²から0A／cm²まで５
秒間を要して増大及び減少させ、この間の電流密
度（Ｘ軸）及び接触電圧降下（Ｙ軸）を記録し
た。第１図の従来ブラシの場合の結果を第３図
に、第２図の本考案ブラシの場合の結果を第４図
に示した。

第４図から明らかなように本考案になるブラシ
の場合には電流密度を30A／cm²に増加しても接触
電圧降下の乱れがなく火花を発生することがなく
安定した摺接が行なわれる。

これに対し第３図にみられるように従来ブラシ
の場合には通電電流の増加時直ちに接触電圧降下
の乱れが起こり、20A／cm²以上の電流密度になる
と火花が発生してしまい通電電流を減少する時に
は火花が発生したことになる摺接面の影響も受け
不安定な摺接となることが明らかである。

このように本考案よると二分割ブラシにおける
一方のブラシ片の頭部に傾斜面を形成し、この傾
斜面に沿つた底面形状を有する合成樹脂、ゴムな
どの緩衝材からなる受圧具をブラシの頭部に当接
することによりブラシの使用時にブラシがブラシ
保持箱内に押圧される結果ブラシの可動が阻止さ
れるために、接触電圧降下の乱れや火花発生がな
く、したがつてブラシの摩耗低減および整流子ま
たは集電環を長期間無保守で使用しうるなどの効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブラシをブラシ保持箱に収納し
加圧した状態を示す断面図、第２図は本考案の一
実施例になるブラシをブラシ保持箱に収納し加圧
した状態を示す断面図、第３図は従来のブラシを
用いた場合に電流密度と接触電圧降下の関係を示
すグラフ、第４図は本考案によるブラシを用いた
場合の電流密度と接触電圧降下の関係を示すグラ
フである。 符号の説明、１……ブラシ、１ａ，１ｂ，１ｃ
……ブラシ片、２……ブラシ保持箱、２ａ……上
側部、２ｂ……下側部、２ｃ……上側部、２ｄ…
…下側部、３……受圧具、３ａ……ニトリルゴ
ム、３ｂ，３ｃ……黄銅板、４……銅管、５……
整流子、６……加圧子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 二枚のブラシ片を腹合せした分割ブラシであつ
   て、一方のブラシ片の上面を腹合せ面に対し鈍角
   となるように該ブラシ片の腹合せ面上端から上方
   に傾斜せしめるとともに、下面を両ブラシ片の上
   面に沿つて当接する緩衝材からなる受圧具を他方
   のブラシ片に取付け固定した二分割ブラシ。