JPH05328671A - 回転機のブラシ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ブラシの偏摩耗により生じる入力値
の変動をなくし、安定した回転機の初期特性を得ること
を目的とする。 【構成】本発明は、ブラシ端面の幅を、整流子軸方向か
ら見て狭くし、尚且つ幅を狭くした部分の中心をブラシ
根元部分の中心と同一にすることによって、ブラシ当た
り面中心の位置がブラシの摩耗の度合いによって変化し
ないようにした。 【効果】本発明により、ブラシの偏摩耗を抑え、ブラシ
端面の初期当たりから全面当たりまでの間、安定した回
転機特性を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転機の整流子に摺
接するブラシ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ブラシのなじみ特性を改善し、初
期特性のバラツキを改善する技術としては、特開平2−2
14442 号に記載されているように、端面に複数溝を形成
して初期のブラシ摩耗を早め、早期にブラシ端面の整流
子との全面当たりを達成させるものがあった。

【０００３】また、実公昭60−31193 号には、整流子軸
方向のブラシ幅を先細りとすることによって、初期の摺
接面積を小さくし、ブラシの摩耗を早め、早期全面当た
りを達成することが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、上記の如くブラ
シの初期摩耗を早め、早期にブラシ端面の整流子との全
面当たりを実現する技術が紹介されている。しかし、こ
れらの発明では、回転開始時の初期当たりから全面当た
りまでの初期摩耗期間中の回転機の磁束方向に対するブ
ラシ端面の中心位置すなわちブラシシフト角の変化が考
慮されておらず、上記初期摩耗期間中はブラシシフト角
の変動によってどうしても入力値の変動，バラツキ等の
特性変化が生じることが避けられないという問題点があ
った。

【０００５】また、これらの発明によっても、ブラシ端
面の整流子との最初の接触部分の位置を特定することは
できず、従って回転開始時の回転機の入力特性における
高低のバラツキを特定することができなかった。

【０００６】そこで本発明においては、上記のような従
来技術の問題点を解消するために、回転開始時から所定
のブラシシフト角に安定させ、入力値の変動及びバラツ
キを極力少なく出来る、回転機のブラシ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のため、本
発明の請求項２では、ブラシにおける整流子との接触面
側の端面形状を、上記整流子の軸方向から見て、上記端
面側のブラシ幅を本来の幅に形成されるブラシの根元部
分の幅よりも所定の長さだけ細くし、但しその中心軸
は、前記根元部の中心軸と一致するように構成した。

【０００８】また、本発明の請求項３では、上記ブラシ
における、細くした幅の部分の中心軸を、ブラシの根元
部分の軸に対して整流子の円周方向に沿って、回転方向
または反回転方向にずらすように構成した。

【０００９】

【作用】本発明においては、整流子の軸方向から見て、
ブラシの整流子接触面側のブラシ端面がブラシの他の部
分に比べて幅が狭くなっており、電動機の回転開始時に
おいても、常にブラシ先端部の幅の狭い端面から当たり
始めることは明らかである。その時の、ブラシ先端部の
当たり面中心は、全面当たりとなった時のブラシ端面の
中心と一致していることを特徴とする。従って、ブラシ
の摩耗に伴う初期当たりから全面当たりまでのブラシシ
フト角の変動がなく、回転開始時の回転機の特性のバラ
ツキ及び変動を大幅に低減できる。

【００１０】また、本発明の請求項３においては、上記
の幅の狭い端面の中心を、ブラシの根元部分の中心に対
して整流子円周方向に沿って回転方向に対して逆方向ま
たは順方向にずらすことによって、初期当たり期間中の
入力値を全面当たり時の値よりも高く、或いは低く所定
の値に保つことができる。

【００１１】

【実施例】図１は回転機２０の内部構造を示したもので
ある。図中、１は電動機部の外枠、２は外枠１に固定さ
れた固定子、３は外枠１に軸受４を介して支持された回
転軸、５は回転軸３に固定された回転子、６は回転軸３
に固定された整流子で、円周面に整流子片７が軸方向の
溝８を隔てて配置されている。

【００１２】９は外枠１に固定された保持具、１０は柱
状に形成されたカーボン製のブラシで、保持具９に保持
され、その端面１０ａは整流子片７に摺接している。１
１はブラシ１０に一端が埋設されて電気的に接続された
リード線、１２は保持具９内に収納されブラシ１０を整
流子片７に一定力で押圧する押しばねであり、保持具
９，ブラシ１０，リード線１１及び押しばね１２でブラ
シ装置１３が構成されている。

【００１３】そして、回転子５が回転すると、整流子６
も回転し、ブラシ１０は押しばねの力により押圧され
て、整流子片７に摺接する。この時、ブラシ１０は整流
子６の回転に伴って次第に摩耗していく。

【００１４】図２は、従来のブラシ１０の端面と、整流
子６との接触面を、整流子６の軸方向から見た図であ
る。従来、整流子軸方向から見たブラシ１０の先端形状
は、整流子６の曲率にあわせて形成されていたが、加工
精度や組み付け誤差等によって図２のように整流子６の
中心軸Ａとブラシ１０との接触面の中心Ｃがずれると、
摩耗によりブラシ１０の当たり面Ｃの中心と整流子６の
軸との間の角度θすなわちブラシシフト角が変化する。

【００１５】図３は、本発明の請求項２による一実施例
を示した図である。従来装置と同様の部分は同一符号に
より示す。図中、１０はブラシで、その端面１０ａの形
状は、図４に示すように、整流子６の軸方向から見てブ
ラシ１０の根元の部分に比べて幅が狭く形成されてお
り、なおかつこの幅の狭い部分の中心軸はブラシ１０の
根元の部分における中心軸と同一線上にある。

【００１６】上記のように構成された回転機２０のブラ
シ装置１３においては、ブラシ１０の端面１０ａの、整
流子片７の半径方向接触面は常にブラシ端面凸部１０ｂ
に当たり、両脇は隙間となっている。そして、整流子６
が回転するとブラシ１０が摩耗して、上記隙間がなくな
った時点で、全面当たりとなる。

【００１７】このように、本発明の請求項２を回転機２
０に適用することにより、回転開始時から端面１０ａの
全面当たりまで、ブラシ１０と整流子片７との当たり面
の中心は常にブラシ１０の根元部分の中心となり、ブラ
シ当たり面の中心が整流子６円周方向に回転方向または
反回転方向にずれることにより起こるブラシシフト角の
変動を抑えることができる。

【００１８】図５は、本発明の請求項２の適用による回
転機２０の初期当たり期間中，性能推移の変化を示した
ものである。図２のようなブラシ端面１０ａと整流子６
との接触面において、回転開始時点で、ブラシにおける
整流子との接触面の中心がブラシの中心からずれた場
合、ブラシ端面の全面当たりまで回転機の入力は（ｂ）
又は（ｃ）のように推移する。

【００１９】（ｂ）は、初期当たり面が図２における整
流子６円周方向に沿って反回転方向に偏った場合の回転
機の入力変化で、（ｃ）は、初期当たり面が上記整流子
６の円周方向に沿って回転方向に偏った場合の回転機の
入力変化である。

【００２０】これらに対し、本発明の請求項２を適用す
ることにより、ブラシシフト角の変動による回転機２０
の性能の変化を抑えることができ、回転機２０の入力は
図５（ａ）のように安定する。

【００２１】図４は、本発明の請求項２を適用したブラ
シ端面１０ａの、整流子６の軸方向から見た断面形状例
を示したものである。いずれの形状も、整流子６の軸方
向から見てブラシ１０の根元の部分に比べて先端部の幅
が狭く形成されており、なおかつこの幅の狭い部分の中
心軸はブラシ１０の根元の部分における中心軸と同一線
上にあるため、同様の効果が得られる。

【００２２】図６は、本発明の請求項３による一実施例
を示した図である。従来装置と同様の部分は同一符号に
より示す。図中、矢印は回転機２０の回転方向を示す。
１０はブラシで、その端面１０ａの形状は、図７に示す
ように、整流子６の軸方向から見てブラシ１０の根元の
部分に比べて幅が狭く形成されており、なおかつこの幅
の狭い部分の中心軸は、根元の部分における中心軸から
整流子６の円周方向に沿って回転方向にずれている。

【００２３】上記のように構成された回転機２０のブラ
シ装置１３においては、ブラシ１０の端面１０ａの、整
流子片７の半径方向接触面は常にブラシ端面凸部１０ｂ
に当たり、他は隙間となっている。そして、整流子６が
回転するとブラシ１０が摩耗して、上記隙間がなくなっ
た時点で、全面当たりとなる。

【００２４】このように、本発明の請求項３を適用する
ことにより、回転開始時から端面１０ａの全面当たりに
なるまでの間、ブラシ１０と整流子片７との当たり面の
中心は常にブラシ１０の凸部１０ｂに限定され、ブラシ
当たり面の中心がずれることにより起こるブラシシフト
角の変動を抑えることができ、尚且つ全面当たり時に対
してブラシ当たり面の中心のずれの分だけ回転機２０の
特性を変えることができる。

【００２５】図８は、本発明の請求項３の適用による回
転機２０の初期当たり期間中、性能推移の変化を示した
ものである。図２のようなブラシ端面１０ａと整流子６
との接触面において、回転開始時点で、ブラシ１０にお
ける整流子６との接触面の中心がブラシ１０の中心から
ずれた場合、ブラシ端面１０ａの全面当たりまで回転機
２０の入力は（ａ）又は（ｂ）のように推移する。

【００２６】（ａ）は、初期当たり面が図２における整
流子６ｎｏ円周方向に沿って反回転方向に偏った場合の
回転機２０の入力変化で、（ｂ）は、初期当たり面が上
記整流子６円周方向に沿って回転方向に対して順方向に
偏った場合の回転機の入力変化である。

【００２７】これらに対し、本発明の請求項３を適用す
ることにより、ブラシシフト角の変動による回転機２０
ｎｏ性能の変化を抑えることができ、回転機２０の入力
は、初期当たり期間中図８（ａ′），（ｂ′）のように
安定する。そしてブラシ１０先端の凸部１０ｂが摩耗し
終わると、速やかに全面当たりに移行して（ｃ）に安定
する。例えば回転機２０の整流条件が厳しく、ブラシ１
０の整流能力に余裕がない場合、初期のなじみ時期のブ
ラシ１０の電流密度が高い時に整流火花をだして整流子
６の表面をいためてしまう可能性がある。このようなと
きは、（ｂ′）のごとく、初期入力を減少させて電流値
を下げて整流条件をゆるくさせる。逆に、ブラシ１０の
整流能力に余裕がありブラシ１０が摩耗しにくい場合
は、(ａ′)のように入力を上げて電流を増加させること
によって初期の摩耗を早めて全面当たりを促進させる。
このような調整が可能である。

【００２８】図７は、本発明の請求項３を適用したブラ
シ端面１０ａの、整流子６の軸方向から見た断面形状例
を示したものである。いずれの形状も、整流子６の軸方
向から見てブラシ１０の根元の部分に比べて先端部の幅
が狭く形成されており、なおかつこの幅の狭い部分の中
心軸はブラシ１０の根元の部分における中心軸から、整
流子円周方向に沿って回転方向または反回転方向にずれ
ているため、同様の効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の請求項２で
は、回転開始時のブラシシフト角を安定させ、回転初期
から全面当たりまでの入力値の変動を著しく少なくする
ことができるという効果がある。

【００３０】また、本発明の請求項３では、細くしたブ
ラシ先端１０ａの中心位置をブラシ１０の根元の部分の
中心軸に対して、整流子６の円周方向に沿って回転方向
に対して逆方向または順方向にずらすことにより、初期
入力特性を変化させ、電流を多く流してブラシの摩耗を
早め、全面当たり迄の時間を短くしたり、逆に電流を少
なくして整流子とブラシ間に発生する火花によって整流
子が損傷することを防ぐ効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回転機２０の内部構成
を示す縦断面図である。

【図２】従来ブラシの端面１０ａと整流子６との接触面
の拡大図である。

【図３】本発明請求項２を適用したブラシ装置１３の取
付状態を示す横断面図である。

【図４】本発明請求項２を適用したブラシ端形状の他例
を示す、軸方向から見た断面図である。

【図５】本発明請求項２を適用したブラシ端面１０ａ
の、ブラシシフト角変動による回転機２０の初期特性の
変化を示す図である。

【図６】本発明請求項３を適用したブラシ装置１３の取
付状態を示す横断面図である。

【図７】本発明請求項３を適用したブラシ端形状の他例
を示す、軸方向から見た断面図である。

【図８】本発明請求項３を適用したブラシ端面１０ａ
の、ブラシシフト角変動による回転機２０の初期特性の
変化を示す図である。

【符号の説明】

６…整流子、７…整流子片、８…整流子片間の溝、９…
保持具、１０…ブラシ、１０ａ…ブラシ端面、１０ｂ…
凸部、１１…リード線、１２…押しばね、１３…ブラシ
装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する整流子に端面が摺接して電気的に
   接続され、断面が矩形状に形成されたブラシにおいて、
   上記整流子の軸方向から見たブラシ幅を、上記端面から
   所定の長さの範囲だけ上記ブラシの根元部の幅よりも細
   くしたことを特徴とする回転機のブラシ装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記所定の長さの範囲
   内でのブラシ幅中心を、根元部分のブラシ幅中心と、同
   一線上に形成したことを特徴とする回転機のブラシ装
   置。
3. 【請求項３】請求項１において、上記所定の長さの範囲
   内でのブラシ幅中心を、根元部分のブラシ幅中心に対し
   て、整流子円周方向に沿って回転方向または、反回転方
   向にずらして形成したことを特徴とする回転機のブラシ
   装置。