JPH0613373U - モータのコンミュテータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンミュテータセグメント間のスリット内
に、コンミュテータの外周面と同一の面を構成するよう
に絶縁材を充填することにより、摩耗粉の発生を抑制
し、摩耗粉が溜積する場所を無くしてコンミュテータセ
グメント間でショートが発生する問題を解消する。 【構成】 複数のコンミュテータセグメントから構成さ
れるコンミュテータの、コンミュテータセグメント間の
スリット内に、コンミュテータの外周面と同一の面を構
成するように任意の絶縁材を充填して成る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、コンミュテータセグメントとスリットとの間に発生するスパークを 低減させることによって、コンミュテータ部分の長寿命化、延てはモータ全体の 長寿命化を計ったモータのコンミュテータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般的に、ブラシ付きモータのコンミュテータは、複数枚の円弧状のコンミュ テータセグメントを各々のコンミュテータセグメント間にスリットが形成される ように円筒形状に配設し、当該コンミュテータにブラシを接触させるように構成 して成るものであり、前記ブラシに印加された電流を、回転するコンミュテータ の各々のコンミュテータセグメントを通じて各々の分担するコイルに順次分配す るように構成されている。前記コンミュテータは高速で回転しており、ブラシが コンミュテータのスリット間を通過する際にはコイルの誘導電流に起因するスパ ークが発生することが知られている。

【０００３】 このスパークの発生はコンミュテータ及びブラシの摩耗の原因と成るが、これ 等の摩耗粉がコンミュテータ表面の給電面全面に付着してブラシとコンミュテー タとの間の抵抗が大きく成るなどの不具合を生ずる。そしてこれらの相乗作用に より騒音が発生する問題も指摘されている。

【０００４】 このようなスパークの発生を極力低減しようとするものに実開平１−１２０７ ６９号がある。この引例は、図１１で表されるように比較的抵抗値の小さいブラ シ７０と比較的抵抗値の大きいブラシ７１とを並設してブラシを構成し、コンミ ュテータセグメント１２間のスリット２の前記比較的抵抗値の小さいブラシ７０ が弾接する箇所に絶縁材から成る突起部８を形成したものである。

【０００５】 すると通常スリット２以外のコンミュテータセグメント１２上にブラシ７０， ７１がある時には突起部８はブラシ７０に作用せず、主に比較的抵抗値の小さい ブラシ７０からの給電が行われるのであるが、逆に比較的抵抗値の小さいブラシ ７０がスパークの発生を伴うコンミュテータセグメント１２間のスリット２の位 置にある時に於ては、前記突起部８の作用によって比較的抵抗値の小さいブラシ ７０からの給電は中断され、この時比較的抵抗値の大きいブラシ７１側から給電 され、スパークの発生が押えられると云うものである。即ち、比較的抵抗値の小 さいブラシ７０は常に無火花状態で使用出来るので摩耗や酸化の影響を少なく出 来ると共に、比較的抵抗値の大きいブラシ７１があるために突起部８が死点と成 らずモータの滑らかな回転が実現されると云うものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記引例はブラシとして２種類のブラシ７０，７１を取り付けなくて はならず、またコンミュテータセグメント１２間のスリット２の前記比較的抵抗 値の小さいブラシ７０が弾接する箇所にのみ絶縁材から成る突起部８を形成しな くては成らないなど、構造が著しく複雑化し、２種類のブラシ弾接圧力の調節も 難しく、また複数の突起部９の突出状態を均等にせねば成らないなど、製造上、 コスト上に難点が多い。

【０００７】 そこで本考案は、ブラシがコンミュテータのスリット間を通過する際のコイル の誘導電流に起因するスパークの発生を抑制可能にする手段を、簡単な構成で、 製造し易く、且つ低コストで提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

係る目的を達成するため、本考案の請求項１は、複数のコンミュテータセグメ ントから構成されるコンミュテータの、各コンミュテータセグメントのスリット 側の側縁部分を、コンミュテータセグメントの中央部分と比較して高抵抗の素材 により構成してモータのコンミュテータとしている。

【０００９】 請求項２のモータのコンミュテータは、複数のコンミュテータセグメントから 構成されるコンミュテータの、各コンミュテータセグメントのスリット側の側縁 部を、コンミュテータセグメントの中央部と比較して高抵抗の素材により構成し て成るモータのコンミュテータに於て、コンミュテータセグメント間のスリット 内に、コンミュテータの外周面と同一の面を構成するように任意の絶縁材を充填 して成ることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】

請求項１では、ブラシがコンミュテータのスリット間を通過する際に、コンミ ュテータセグメントのスリット側の側縁部分がコンミュテータセグメントの中央 部分と比較して高抵抗であるため、コイルの誘導電流に起因するスパークの発生 が抑制される作用を生ずる。

【００１１】 更に請求項２では、スリット内にコンミュテータの外周面と同一の面を構成す るように任意の絶縁材を充填しているので、コンミュテータの外周面はスリット による段差のない均一な円筒形状を呈するために、コンミュテータとブラシとの 接触が極めて円滑に行われる。これによりブラシがバウンドせずスパークの発生 が減少し、摩耗の発端と成る部位が存在しないためコンミュテータ及びブラシの 摩耗が減少し、スリット部の段差がないので摩耗粉が溜積せず、コンミュテータ セグメント間がショートすることもなく成る。更に極く僅かに発生する充填絶縁 材の摩耗粉（雰囲気とも推定される）がコンミュテータの外周を覆い潤滑性能の 向上が見られ騒音も低く成っている。また絶縁体である摩耗粉がコンミュテータ セグメントのスリット側の側縁部分に付着し、この部位の接触抵抗を大きくして スパークの発生を抑制しているとも推測される。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を説明するが、本考案はこの実施例にのみ限定されるも のではない。

【００１３】 図１は第１実施例の小型３極モータのコンミュテータ１部の平面図、図２は同 実施例のコンミュテータセグメント１２部の斜視図、図３はコンミュテータ１と ブラシ５との接触状態を表す説明図、図４乃至図６は動作状態説明図である。

【００１４】 円弧形状のコンミュテータセグメント１２のスリット２側と成る側縁部分を、 コンミュテータセグメント１２の中央部分（低抵抗部１０）と比較して高抵抗の 素材により高抵抗部１１構成し、即ち低抵抗部１０の両端縁部に、高抵抗素材に よる高抵抗部１１，１１を一体的に配したものをコンミュテータセグメント１２ として用い、絶縁素材のセグメントホルダ３０上の所定箇所に円筒形状に、且つ 各々のコンミュテータセグメント１２間にスリット２が形成されるように配設し て成るものである。尚、図中符号３は回転軸であるシャフト、符号４は電機子座 、符号４０は電機子である。

【００１５】 図３ではコンミュテータ１とブラシ５の接触状態が図示されているが、モータ 停止時には所謂コキングが生じて電機子４０の一が矢印Ｍで表される磁石方向に 引かれ、電機子４０の停止位置が安定した状態と成る。このコキングを利用して 起動時の回転が円滑に開始されるように、１対のブラシ５がコンミュテータ１の スリット２を避け、必ずコンミュテータセグメント１０に接するような配置設定 が為されている。

【００１６】 本実施例の動作状態を図４乃至図６により説明すると、ブラシ５がコンミュテ ータ１のスリット２を通過する前後で次のような状態変化が起こる。即ちコンミ ュテータ１２ａの低抵抗部１０ａ（図４）から高抵抗部１１ａに掛かり（図５） その後スリット２へと移動する。続いてスリット２の領域を通過するとコンミュ テータセグメント１２ａに隣接するコンミュテータセグメント１２ｂの高抵抗部 １１ｂ上に移動し（図６）、そのまま次の低抵抗部１０ｂへと入って行く。こう して本実施例は、前記一連の状態変化中、特にスパークの発生し易いコンミュテ ータセグメント１２の角部を高抵抗部１１としているため、コイルの誘導電流に 起因するこの部位でのスパークの発生を抑制することが出来るのである。

【００１７】 次に図７は第２実施例のコンミュテータセグメント１２部の斜視図であるが、 円弧形状のコンミュテータセグメント１２のスリット２側と成る両側縁部に段部 １３を形成し、該段部１３上にコンミュテータセグメント１２の中央部分（低抵 抗部１０）と比較して高抵抗の素材に成る高抵抗部１１，１１を溶接したものを コンミュテータセグメント１２として用いた例である。

【００１８】 次に図８は第３実施例のコンミュテータセグメント１２部の斜視図であるが、 円弧形状の基台１４の上面中央部に比較的低抵抗の素材より成る低抵抗部１０を 鍍金すると共に、基台１４の両端部に前記低抵抗部１０と比較して高抵抗の素材 より成る高抵抗部１１，１１を鍍金したものをコンミュテータセグメント１２と して用いた例である。尚、基台１４の素材は特に限定されず、導体、絶縁体等任 意である。

【００１９】 さて、本実施例は引例と同様の効果をより単純な構成で、製造し易く、且つ低 コストで提供することに成功してはいるが、コンミュテータが抱えるもう一つの 問題が未解決である。即ち一般的にコンミュテータは高速で回転するため、これ にブラシが接触していると双方の接触部分で摩耗が起こり、図１２で表すように コンミュテータにブラシの形の摩耗溝が形成され、元来１２ａで表されるライン から１２ｂまで擦り減って終う。また図１３で図示するようにブラシ５側も本来 のライン５ａから円弧形のライン５ｂまで摩耗して終う。ブラシの摩耗はコンミ ュテータへの弾接力を弱める原因と成る。

【００２０】 またブラシ５がコンミュテータのスリット間を通過する際にコイルの誘導電流 に起因するスパークが発生するが、これによっても上記摩耗が助長される。特に 摩耗粉９０の影響は甚大であり、コンミュテータのスリット間に溜積してコンミ ュテータ間がショートし、モータが回転しなく成ったり、またコンミュテータ表 面の給電面全面に付着してブラシとコンミュテータとの間の抵抗が大きく成るな どの不具合を生ずる。この結果モータの寿命が著しく短縮されて終う。

【００２１】 上記引例に関しても事情は同一であり、比較的抵抗値の大きいブラシ７１及び コンミュテータ１の側に於て、図１１に鎖線で表すようにコンミュテータ１面に ブラシ７１の形の摩耗溝９が形成され、ブラシ７１側も図１３のように摩耗して 終うと云う従来からの問題が残されており、そうして発生した摩耗粉９０の被害 は大きく、コンミュテータ１のスリット２間に溜積して行きコンミュテータ１２ 間がショートしてモータが回転しなく成ったり、またコンミュテータ１の表面の 給電面全面に付着して、ブラシ７０，７１とコンミュテータ１２との間の抵抗を 大きくして終うなどの悪影響を生じているのである。

【００２２】 上記摩耗問題に於ける要諦は、コンミュテータセグメント１２間にスリット２ のような段差があること、この段差がブラシ５自体にバウンドを発生させ、また 摩耗現象発生の発端と成ることである。即ち、コンミュテータの外周面は奇麗な 円筒形状でなくては成らない。この問題をも解決したのが本考案の第４実施例で ある。

【００２３】 図９は小型３極モータのコンミュテータ１部の平面図、図１０はコンミュテー タ１とブラシ５との接触状態を表す説明図であるが、低抵抗素材による低抵抗部 １０の両端縁部に高抵抗素材による高抵抗部１１，１１を一体的に配したものを コンミュテータセグメント１２として用い、絶縁素材のセグメントホルダ３０上 の所定箇所に円筒形状に且つ各々のコンミュテータセグメント１２間にスリット ２が形成されるように配設し、当該スリット２内にコンミュテータ１の外周面と 同一の面を構成するように樹脂接着剤を充填固化し、充填部６を形成して成るも のである。尚、本実施例も第１実施例と同様にコキングを利用して、モータ停止 時に１対のブラシ５がコンミュテータ１の充填部６を避け、必ずコンミュテータ セグメント１０に接するような配置を取っている。

【００２４】 このように構成すると、図１０で図示するように、コンミュテータ１の外周面 はスリット２が樹脂接着剤により埋められ、段差のない均一な円筒形状を呈し、 コンミュテータ１にブラシ５を弾接させた場合、ブラシ５がコンミュテータ１の 連続円筒面を嘗める形で双方の接触が極めて円滑に行われる。このためブラシ５ がコンミュテータ１面上をバウンドせず、スパークの発生が減少する。また摩耗 の発端と成るコンミュテータセグメント１２の角部が解消されているため、コン ミュテータ１、ブラシ５双方の摩耗が減少し、前記角部から発生するスパークも 減少している。またスリット２が埋められたため摩耗粉が溜積する場所が無くな り、コンミュテータセグメント１２間がショートすることも無くなる。更に極く 僅かに発生する充填部６の摩耗粉がコンミュテータ１の外周を覆っていると考え られ、これにより潤滑性能の向上が見られ騒音も低く成っているものと推定され 得る。また絶縁体である摩耗粉がコンミュテータセグメント１２のスリット２側 の近傍に比較的多く付着するものと考えられ、この部位の接触抵抗を大きくして スパークの発生を抑制しているものと推定され得る。

【００２５】 尚、スリット２内にコンミュテータ１の外周面と同一の面を構成するように樹 脂接着剤を充填固化し充填部６を形成したことによる耐久寿命変化を計測すると 、ユーザー仕様寿命１５００時間であり、従来タイプでの耐久寿命が約１０００ 乃至１５００時間であるのに対し、本考案では３０００乃至５０００時間と、従 来比２倍以上を達成することが出来た。

【００２６】 本実施例で使用可能な絶縁材の種類は任意であり、充填による構成に関しても 成型物のスリット２への嵌合、柔軟素材のスリット２内への注入固化、前記セグ メントホルダ３０との一体成型、コンミュテータセグメント１２との一体成型等 任意である。

【００２７】 尚、本考案は上記実施例に限定されないから、コンミュテータセグメント１２ に低抵抗部１０及び高抵抗部１１を実現するのに、両者とセグメントホルダ３０ との一体成型も可能であり、またコンミュテータセグメント１２の低抵抗部１０ と高抵抗部１１とは必ずしも一体である必要はなく、セグメントホルダ３０上で の単なる接触による構成も可能である。

【００２８】

【考案の効果】

以上、本考案は、ブラシがコンミュテータのスリット間を通過する際のコイル の誘導電流に起因するスパークの発生を抑制可能にする手段の提供を目的とし、 複数のコンミュテータセグメントから構成されるコンミュテータのセグメントの スリット側の側縁部分を、コンミュテータセグメントの中央部と比較して高抵抗 の素材により構成して成るものであるから、ブラシがコンミュテータのスリット 間を通過する際に、コンミュテータセグメントのスリット側の側縁部がコンミュ テータセグメントの中央部分と比較して高抵抗であるため、コイルの誘導電流に 起因するスパークの発生を抑制する効果を生じてコンミュテータ部分の長寿命化 即ちモータ全体の長寿命化に成功し、而も構造が単純で、製造し易く、低コスト で提供することが出来た。

【００２９】 尚、コンミュテータ１及びブラシ５から発生する摩耗粉を減少させるため、本 考案のコンミュテータのセグメント間のスリット内に、コンミュテータの外周面 と同一面を構成するように任意の絶縁材を充填して成るものでは、コンミュテー タの外周面はスリットによる段差のない均一な円筒形状を呈するために、コンミ ュテータとブラシとの接触が極めて円滑に行われ、この結果スパークの発生が更 に減少し、コンミュテータ及びブラシの摩耗が減少し、スリット部の段差が無く なり摩耗粉の溜積が生じないためコンミュテータセグメント間がショートするこ ともなく成り、更にコンミュテータの潤滑性能の向上が見られ騒音も低く成るな どの種々効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の小型３極モータのコンミュテータ
１部の平面図である。

【図２】同実施例のコンミュテータセグメント１２部の
斜視図である。

【図３】同実施例のコンミュテータ１とブラシ５との接
触状態を表す説明図である。

【図４】同実施例の動作状態説明図である。

【図５】同実施例の動作状態説明図である。

【図６】同実施例の動作状態説明図である。

【図７】第２実施例のコンミュテータセグメント１２部
の斜視図である。

【図８】第３実施例のコンミュテータセグメント１２部
の斜視図である。

【図９】第４実施例の小型３極モータのコンミュテータ
１部の平面図である。

【図１０】同実施例のコンミュテータ１とブラシ５との
接触状態を表す説明図である。

【図１１】引例のコンミュテータ１部の平面図である。

【図１２】従来のコンミュテータの摩耗状態を表す説明
図である。

【図１３】従来のブラシの摩耗状態を表す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ コンミュテータ １０ 低抵抗部 １１ 高抵抗部 １２ コンミュテータセグメント １３ 段部 １４ 基台 ２ スリット ３ シャフト ３０ セグメントホルダ ４ 電機子座 ４０ 電機子 ５ ブラシ ６ 充填部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のコンミュテータセグメントから構
   成されるコンミュテータのセグメントのスリット側の側
   縁部分を、コンミュテータセグメントの中央部分と比較
   して高抵抗の素材により構成して成ることを特徴とする
   モータのコンミュテータ。
2. 【請求項２】 コンミュテータのセグメント間のスリッ
   ト内に、コンミュテータの外周面と同一の面を構成する
   ように任意の絶縁材を充填して成ることを特徴とする、
   請求項１のモータのコンミュテータ。