JPH0629376U

JPH0629376U - モータのコンミュテータ

Info

Publication number: JPH0629376U
Application number: JP4293593U
Authority: JP
Inventors: 俊秀奥山; 長夫水谷
Original assignee: 狭山精密工業株式会社
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1994-04-15

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。また絶縁材
を有極性分子化合物から成るもの、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
成るもの、コンミュテータセグメントのスリット側の側
縁部分をスリット側に向かって抵抗値が増大する傾斜比
抵抗値を示す素材により構成して成るもの、とすること
が出来る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ブラシを有するモータの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】

従来の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円筒形状に且つ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る。

【０００３】前記ブラシに印加された電流は、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される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

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６及び図７で表すようにコンミュテータに摩耗溝６が形成され、元来１０ａで表されるラインから１０ｂまで擦り減って終う。また図８で表すようにブラシ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。また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８の影響は大きく、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。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。

【０００５】係る問題を解決しようとするものに実開平１−１２０７６９号がある。これは図９で表されるように、比較的抵抗値の小さいブラシ５０と比較的抵抗値の大きいブラシ５１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１０間のスリット１１の前記比較的抵抗値の小さいブラシ５０が弾接する箇所に絶縁材から成る突起部９を形成したものである。すると通常スリット１１以外のコンミュテータセグメント１０上にブラシ５０，５１がある時には突起部９はブラシ５０に作用せず、主として比較的抵抗値の小さいブラシ５０からの給電が為されるのであるが、逆に比較的抵抗値の小さいブラシ５０がスパークの発生を伴うコンミュテータセグメント１０間のスリット１１の位置にある時に於ては、前記突起部９の作用により比較的抵抗値の小さいブラシ５０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５１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５０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５１があるために突起部９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】上記実開平１−１２０７６９号のように構成すると、確かに使用当初は無火花状態に近い状態で使用することが出来るのではあるが、突起部９によって比較的抵抗値の小さいブラシ５０が常にバウンド状態を繰返し、コンミュテータセグメント１０を叩くため、結局ブラシ５０とコンミュテータセグメント１０の双方に摩耗を生じ、而もその摩耗がコンミュテータ１の円弧上に均一に生ぜず波打つ形と成り摩耗を更に促進する結果とも成っている。該摩耗粉８はブラシ５１が弾接する側のコンミュテータ１のスリット１１間に溜積し、結局コンミュテータセグメント１０間がショートする原因と成るし、またコンミュテータ１表面に付着してブラシ５０，５１とコンミュテータ１との間の抵抗を増大せしめるのである。突起部９そのものの摩耗も激しい。他方で比較的抵抗値の大きいブラシ５１及びコンミュテータ１の側では、相変わらず図６及び図７のようにコンミュテータに摩耗溝６が形成され、図８のようにブラシ５１側も摩耗して終うと云う従来からの問題が残されているのである。更には上記考案は２種類のブラシ５０，５１を取り付けなくてはならず、構造が複雑化し、ブラシ圧の調節も難しく、また複数の突起部９，９・・の突出状態を等しく取らねば成らないなど、製造上、コスト上に難点が多い。

【０００７】ここで本質的な問題なのは、コンミュテータセグメント１０間にスリット１１のような段差があること、スリット１１と云う段差（円筒曲面上の不連続部分）がブラシ５のバウンドを発生させまた摩耗の発端とも成ること、スリット１１に摩耗粉８が溜積しコンミュテータ間がショート様の状態に成ることなのである。この結果はモータの寿命短縮に著しい影響を及ぼすのである。本考案はこの問題点の解決を構造的に複雑に成ることを避け、コスト的にも十分見合う形で提供することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記問題点に鑑み本考案の請求項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構成したものである。

【０００９】請求項２のモータのコンミュテータは、前記スリット内に充填される絶縁材が有極性分子化合物から成ることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３のモータのコンミュテータは、前記コンミュテータの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成るものである。

【００１１】請求項４のモータのコンミュテータは、前記コンミュテータのコンミュテータセグメントのスリット側の側縁部分を、スリット側に向かって抵抗値が増大する傾斜比抵抗値を示す素材により構成して成るものである。

【００１２】

【作用】請求項１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し、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。このため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、また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。

【００１３】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うために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極く側縁部分に付着し、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。また僅かに発生するコンミュテータセグメントの摩耗粉、即ち金属粉が有極性充填物表面に付着して箔状と成り、一種の保護膜的に機能して充填物の摩耗を防止する作用がある。この場合、金属箔粉の充填物表面への付着はコンミュテータ近傍であって、コンミュテータに近いほど高密度で付着し、また厚さが非常に薄いため比抵抗値に傾斜ができ、その抵抗値がかなり大きく成り、そのためにスパーク発生抑止の作用がある。

【００１４】請求項２では、スリット内に充填される絶縁材が有極性分子(polar molecule) 化合物から成るため、該分子自体が電気双極子を持ち充填物に極性があり、摩耗したコンミュテータセグメントの金属粉（金属酸化膜も含め）に対して接合力が強く働き、強固な接合を期待し得るものと成っている。

【００１５】請求項３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をより一層抑制する作用が生ずる。

【００１６】請求項４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と成り、而も該高抵抗部の比抵抗値がスリット側に向かって徐々に増大しているため、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と共に、コンミュテータセグメントの中央部分と高抵抗部との境界に於いてもそこに流れる電流値の急激な変化が起らないため、スパークの発生抑制が更に効果的に行い得るものと成る。

【００１７】

【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。

【００１８】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１とブラシ５との接触状態を表す説明図である。３枚の円弧状のコンミュテータセグメント１０をセグメントホルダ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１０間にスリット１１が形成されるように配設し、該スリット１１内に、コンミュテータ１１の外周面と同一の面を構成するように樹脂接着剤（商品名ロックタイトプリズム＃４１０）を充填固化し充填部２を形成して成る。前記セグメントホルダ３０は絶縁材より成る。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。

【００１９】図２ではコンミュテータ１とブラシ５との接触状態が表されているが、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で示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の充填部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。

【００２０】このように構成すると、図２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１１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１０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１１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１０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２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１０のスリット１１側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。また金属箔粉の充填部２の表面への付着はコンミュテータに近いほど密度が高く、厚さが非常に薄いために抵抗値がかなり大きく、そのためこの点からもスパークの発生抑止の作用が見られる。尚本コンミュテータ１を採用したことによる耐久寿命変化を付記すれば、ユーザー仕様寿命が１５００時間であって、従来のタイプのものでは約１０００乃至１５００時間であるのに対し、本考案では３０００乃至５０００時間と云うように、従来比２倍以上を達成することが出来たのである。

【００２１】尚更に好ましくは、スリット１１内に充填される絶縁材に有極性分子化合物から成る材料を用いることであり、前記スリット１１内に充填される絶縁材が有極性分子化合物から成ると云うのは、当該分子自体が電気双極子を持ち、充填物に極性があることを意味し、摩耗したコンミュテータセグメント１０の金属箔粉に対して接合力が強く働き、強固な接合を期待し得るものと成る。

【００２２】上記金属粉の保護膜機能が常時保たれる理由は、初めに付着した金属粉がやがては摩擦により酸化消滅するが、新たに発生した金属粉が再付着し、これが繰り返されて常に保護膜が再生産されているからであると考えられる。

【００２３】次に本考案の第２実施例を説明すると、図３はコンミュテータ１部の平面図、図４はコンミュテータセグメント１０単体の斜視図、図５はコンミュテータ１とブラシ５の接触状態を表す説明図である。本実施例のコンミュテータセグメントには、第１実施例の抵抗値の低いコンミュテータセグメント１０の両端縁部に、高抵抗素材による高抵抗部７，７を一体的に配したものを用い、コンミュテータ１の全体に付いて第１実施例同様の構成を行ったものである。尚コンミュテータセグメント１０に高抵抗部７を実現するには、低抵抗部端部に高抵抗部７を溶接したり低抵抗部上面所要部位に高抵抗部７を鍍金するなど任意であり、また必ずしも両者は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。本実施例も第１実施例同様、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を取っている。

【００２４】本実施例の動作状態を図５により説明すると、ブラシ５がコンミュテータ１の充填部２を通過する際に次のような状態変化が起こる。即ち抵抗値の低いコンミュテータセグメント１０から比較的高抵抗な高抵抗部７に掛かり、その後充填部２の領域に入る。続いて充填部２の領域を通過すると、前記コンミュテータセグメント１０に隣接するコンミュテータセグメント１０の高抵抗部７上に移動し、そのまま比較的抵抗値の低い部位へと入って行く。よって本実施例は第１実施例の効果に加え、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１０の角部を高抵抗部７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より一層抑制することが出来るのである。

【００２５】更に好ましくは、コンミュテータセグメント１０のスリット側の側縁部分を、スリット側に向かって抵抗値が徐々に増大する傾斜比抵抗値を示す素材によって構成することであり、このことによりコンミュテータセグメント１０の中央部分と高抵抗部との境界に於いて大きな抵抗値の落差がなく、ここでもそこに流れる電流値の急激な変化が起らず、加えて傾斜比抵抗部に於いてはスリットに近付くに連れ徐々に抵抗値が増大して行くため、スパーク発生抑制を更に効果的に行うことが可能と成る。

【００２６】尚本考案は上記実施例に限定されないから、絶縁材の種類は任意であり、充填による構成も成型物のスリットへの嵌合、柔軟素材のスリット内への注入固化、セグメントホルダとの一体成型、コンミュテータセグメントとの一体成型等任意である。

【００２７】

【考案の効果】

以上、本考案は、モータの耐久寿命を延ばすべく、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ものであるから、コンミュテータは段差のない奇麗な円筒形の連続曲面を呈し、ブラシはバウンドを生ぜず円滑にコンミュテータ上を嘗め、スパークの発生は低減し、摩耗の発端が解消され、摩耗粉が溜積する場所が存在しないため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が根本的に解消されている。更に、極く僅かに発生する充填絶縁材の摩耗粉がコンミュテータの外周を覆って潤滑性能の一層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角部付近に付着し、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ように思われる。また極く僅かに発生するコンミュテータセグメントの摩耗粉、即ち金属粉が充填物表面に付着して箔状と成り、一種の保護膜的に機能して充填物の摩耗を防止する作用がある。この場合金属箔粉の充填物表面への付着はコンミュテータに近いほど高密度であり、厚さが非常に薄いため抵抗値がかなり大きく、そのためこの点からもスパークの発生抑止が行い得る。これらの結果としてモータの長寿命化に２倍以上と云う著効が現れるが、それにも係わらず構造が極めて単純で、製造が容易であり、低コストでの提供を可能としている。

【００２８】またスリット内に充填される絶縁材に有極性分子化合物から成る材料を用いた場合、摩耗したコンミュテータセグメントの金属箔粉に対して接合力が強く働き強固な接合が行い得る効果を生じている。而してコンミュテータ部の寿命の問題が大幅に改善されることが確認された。

【００２９】また、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と比較して高抵抗の素材により構成して成るものに於ては、ブラシがコンミュテータのスリット間を通過する時、コンミュテータセグメントの角部高抵抗部でスパークの発生が一層抑制されるため、モータ能率が向上すると共に更に長寿命と成っている。

【００３０】更に、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、且つ該高抵抗部の比抵抗値をスリット側に向かって徐々に増大させて成るものに於いては、ブラシがコンミュテータのスリット間を通過する際に、コイルの誘導電流に起因するスパークの発生を抑制すると共に、コンミュテータセグメントの中央部分と高抵抗部との境界に於いてもそこに流れる電流値の急激な変化が起らないため、スパークの発生抑制がより効果的に行い得るものと成っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のコンミュテータ１部の平面図であ
る。

【図２】同実施例のコンミュテータ１とブラシ５との接
触状態を表す説明図である。

【図３】第２実施例のコンミュテータ１部の平面図であ
る。

【図４】同実施例のコンミュテータセグメント１０単体
の斜視図である。

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

【図６】従来のコンミュテータの摩耗状態を表す平面図
である。

【図７】同説明図である。

【図８】従来のブラシの摩耗状態を表す側面図である。

【図９】従来例の平面図である。

【符号の説明】

１コンミュテータ１０セグメント１１スリット２充填部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摩耗溝７高抵抗部８摩耗粉

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【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、モー
タのコンミュテータ。
【請求項２】スリット内に充填される絶縁材が有極性
分子化合物から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。
【請求項３】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成ることを特徴と
する、請求項１又は請求項２のモータのコンミュテー
タ。
【請求項４】コンミュテータセグメントのスリット側
の側縁部分を、スリット側に向かって抵抗値が増大する
傾斜比抵抗値を示す素材により構成して成ることを特徴
とする、請求項１又は請求項２のモータのコンミュテー
タ。