JPH02280647A - 電動機用コンミテータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種電動機に用いる耐１２耗性に優れたコン
ミテータの材料に関する。

（従来技術） 電動機において、電機子と共に回転するコンミテータは
、相手材であるブラシと高速度で摺動する。そのため、
耐摩耗性に優れていることが要求される。

また、特に、冷ＩＩＩ房ファン、燃料ポンプ等に用いら
れる自動車用電動機は、車の一代にわたるフリーメンテ
ナンス化及び使用過程における性能劣化の防止を目的と
して、耐熱性、耐スパーク性（火花特性）、耐摩耗性が
要求されている。

従来、コンミテータ用材料としては、タフピンチ銅、リ
ン脱酸銅、無酸素銅、銀（Ａｇ）入り銅などが用いられ
ている。この中、銀入り銅は、上記の性能要件に対して
最も高い性能を発揮する。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、上記根太り鋼は高価な銀を用いているた
め、コスト高で１カーボン膜の形成に劣る等の欠点があ
り、前記性能に対し安定かつ充分な効果を有していない
。

更に、近年益々諸要求が高くなっている電動機において
は、コンミテータの寿命向上は不可の欠要件である。

特に、コンミテータが高速で回転した場合、慴動発熱に
伴う凝着現象が問題となる。そのため。

古（からこの電動機用コンミテータの相手材としては、
高い導電性を有し、かつ低摩擦、耐摩耗性に富んだカー
ボンブラシが使用されている。そこで、カーボンブラシ
とのなしみ性に優れたコンミテークの開発が切望されて
いる。

本発明は、かかる問題点に鑑み、カーボンブラシとのな
じみ性に優れ、長寿命で、安価なコンミテータを提供し
ようとするものである。

〔課題の解決手段］ 本発明は、カーボンブラシと摺動するコンミテータを設
けた電動機において５上記コンミテータは銅＝ジルコニ
ウム合金により構成したことを特徴とする電動機用コン
ミテータにある。

本発明において、上記銅−ジルコニウム合金は１１１（
ＣＤ）とジルコニウム（Ｚｒ）とからなる合金である。

しかして、咳銅−ジルコニウム合金としては、Ｚｒを０
．０２〜１．０％（重量比、以下回し）含有するもので
あることが好ましい。Ｚｒが０．０２％未満では、硬度
、引張強度、軟化温度の向上が小さく、前記性能が充分
でなくなるおそれがある。一方、１％を越えると、Ｃｕ
、ＪＺｒの析出に起因する結晶粒粗大化をきたし、安定
な銅酸化Ｓ、　カーボン膜が形成できなくなるおそれが
ある。

また、前記カーボンブラシとしては、黒鉛と銅等の良導
電性粉末との混合成形物を用いる。

また１本発明に関するコンミテータは、コンミテータと
カーボンブラシとの接触荷重が３００〜２０００ｇ／ｃ
Ｊと大きく、また回転速度１〜３０ｍ／ｓ、両者間の電
流密度が６〜３０Ａ／ｃ＋ａ　（ＤＣ）という、小型な
がら比較的大電流の電動機に用いるものである。

（作用及び効果） 本発明のコンミテータにおいては、銅−ジルコニウム合
金を用いている。そのため、該コンミテータはカーボン
ブラシとのなしみ性に優れ、耐熱性５耐スパーク性、耐
摩耗性に優れた効果を発揮する。

本発明のコンミテータがかかる効果を発揮する理由は１
次のようであると考えられる。

即ち、銅−ジルコニウム合金中のＺｒは、炭素（Ｃ）、
酸素（０）、窒素（Ｎ）など、カーボンブラシ中の成分
、含打物、更にはブラシとの摺動部の雰囲気（空気など
）における各元素との親和力が大きいため２次のメカニ
ズムにより、コンミテータの長寿命化を図ることができ
る。

そして、銅−ジルコニウム合金は摺動相手材であるカー
ボンブラシとのなじみ性が良いため、カーボンブラシに
安定なカーボン被膜を形成させる。

そして、このカーボン被膜は、固形潤滑油の機能を有す
る。そのため、安定な低摩擦係数の摺動要件が得られる
。また、そのためにカーボンブラシとコンミテータ間と
の接触抵抗の増加による火花発生を防止することができ
る。

また、上記のごとく安定な、カーボンの固体潤滑膜を容
易に形成するため、コンミテータの主成分であるＣｕと
カーボンブラシとの直接接触を防止することができ１両
者の凝着摩耗を著しく低減することができる。

また、Ｚｒは前記従来のＡｇに比して価格も安い。

したがって１本発明によれば７カーボンブラシとのなじ
み性に優れ、長寿命で、安価なコンミテータを提供する
ことができる。

〔実飽例〕

銅−ジルコニウム合金を用いて、小型電動機用のコンミ
テータを作製した。該銅−ジルコニウム合金としては０
，２４％Ｚｒ−Ｃｕ合金を用いた。

また、該コンミテータは厚み１．５１１ｎで、これを電
動機の整流子部分（直径約２４．３＋１１１）に取り付
けた。一方、該電動機のブラシは、カーボンフラジであ
る。該カーボンブラシは、Ｃｕ粉末３４％を含む低金属
黒鉛プランである。この小型電動機は、プロア用直流モ
ータである。

しかして、上記コンミテータについて、接触抵抗、比摩
耗量、及びコンミテータ寿命に関する試験を行った。接
触抵抗は１回路抵抗を無視できる四端子法による接触抵
抗機を用いて、コンミテータ摺動面にＡｕ接点を、荷重
を変え接触させ９表面の被膜抵抗を測定することにより
行った。その結果を第１回に示す。

比摩耗量は、上記電動機を３６００ｒｐｍで１００時間
回転させたときの、１時間当りの平均摩耗厚み（μｍ）
で示した。その結果を第２図に示す。

また、コンミテータ寿命は、コンミテータの単位時間当
りの摩耗量（μｍ　／　Ｈｒ　）と火花量との関係につ
いて測定した。ここに、火花量は、コンミテータとカー
ボンブラシとの間に生ずる電圧で示した。その結果を第
３図に示す。

また、比較のため、従来のコンミテータとして０．２％
Ａｇ−Ｃｕ合金を用いたもの、リン脱酸銅を用いたもの
についても上記測定を行い、その結果を上記各図に併示
した。

しかして、第１図より知られるごとく１本発明にかかる
Ｚ［−Ｃｕ合金は、他の比較例に比して。

高（て安定な接触抵抗を有していることが分る。

しかして、接触抵抗が高くて、安定であるということは
、コンミテータとカーボンブラシとの間のなじみ性が良
いことを示している。また、かかるなじみ性は１本発明
のコンミテータが、前記のごと＜Ｃ，Ｏ，Ｎとの親和性
に富むためと考えられる。

次に、比摩耗量（第２図）に関しては１本発明のＺｒ−
Ｃｕ合金のコンミテータは０．０２〜０゜０３μｍ　／
　Ｉｔ　ｒであり、従来の２種のコンミテータ（０，１
１〜０．１３μｍ／Ｈｒ）の約５分の１と、かなり低い
ことが分る。なお、カーボンブラシの比摩耗量は３者と
もほぼ同じである。

また　コンミテータ寿命（第３図）に関してはまずカー
ボンブラシとコンミテータによる摩耗は火花量に支配さ
れる。そして１　この火花は、ブラシ、コンミセグメン
ト間の整流作用が過整流や不足整流となる。接触電圧降
下が不安定な状態のときに発生するとされている。しか
して１本発明のコンミテータは、前記のごとく、カーボ
ン膜を容易に形成し、安定で高い接触抵抗を保つことに
より火花発生を少なくシ、コンミテータ寿命（つまり比
摩耗量）を向上させる。

一方、従来の前記２種のコンミテータはいずれも火花量
が多いことが分る。

上記より知られるごとく１本発明のコンミテータはカー
ボンブラシとのなじみ性が良く、耐摩耗性、耐スパーク
性、耐熱性に優れていることが分る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３回は実施例を示し、第１図はコンミテータ
とカーボンブラシとの間の荷重と接触抵抗との関係を示
す線図、第２回は各種コンミテータにおける比摩耗量を
示す説明間、第３図はコンミテータ寿命と火花量との関
係を示す線図である。 第１閲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　カーボンブラシと摺動するコンミテータを設けた電動
   機において、上記コンミテータは銅−ジルコニウム合金
   により構成したことを特徴とする電動機用コンミテータ
   。