JPH07274447A - High-speed dc motor-generator - Google Patents
High-speed dc motor-generatorInfo
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- JPH07274447A JPH07274447A JP7930994A JP7930994A JPH07274447A JP H07274447 A JPH07274447 A JP H07274447A JP 7930994 A JP7930994 A JP 7930994A JP 7930994 A JP7930994 A JP 7930994A JP H07274447 A JPH07274447 A JP H07274447A
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- commutator
- speed
- rotor
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、整流子とブラシとの
間の摺接面を低摩擦に構成した高速直流電動発電機に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed DC motor / generator in which a sliding contact surface between a commutator and a brush has a low friction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、直流電動発電機では、回転子にコ
イルを配設し、そのコイルに電流を流してステータに配
置された電磁石との作用により駆動力を得ている。ま
た、永久磁石を回転子とした発電機或いは電動機は、高
い出力と構造の簡単さという特徴を有することから、最
近、工業用機器に多く使用されるようになった。ところ
が、発電機における回転子のトルクと回転の上昇を制御
するために、ステータコイルに周波数と電圧及び電流を
変化させ、それらの回転とトルクを適正に制御するた
め、インバータを設ける必要製があり、その構造が大変
複雑になるという欠点がある。2. Description of the Related Art Conventionally, in a DC motor generator, a coil is arranged in a rotor, and a current is passed through the coil to obtain a driving force by the action of an electromagnet arranged in a stator. In addition, since a generator or an electric motor using a permanent magnet as a rotor has features of high output and simple structure, it has recently been widely used for industrial equipment. However, in order to control the torque and rotation increase of the rotor in the generator, it is necessary to change the frequency, voltage and current in the stator coil, and to provide an inverter in order to properly control those rotation and torque. The disadvantage is that its structure becomes very complicated.
【０００３】そこで、発電機に組み込まれている永久磁
石の磁束密度を変換する方法が種々に考えられている。
例えば、発電機において、永久磁石の回転子とステータ
コアの間に大きな隙間を形成し、この隙間に磁力の良く
通る材料を置き、回転子を軸方向に引き抜く方法が知ら
れている。例えば、実開平２−１４６９７５号公報に開
示された小型発電機は、ガバナウエイトを一対のリンク
で軸支したガバナ機構を介して主軸とロータが連結され
ており、主軸の回転数に応じてガバナウエイトを遠心力
で主軸から離間してリンク間の角度を縮小させ、ロータ
をステータから抜け出る方向に移動させるものである。Therefore, various methods for converting the magnetic flux density of the permanent magnet incorporated in the generator have been considered.
For example, in a generator, a method is known in which a large gap is formed between a rotor of a permanent magnet and a stator core, a material having a good magnetic force is placed in this gap, and the rotor is pulled out in the axial direction. For example, in the small generator disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-146975, a main shaft and a rotor are connected via a governor mechanism in which a governor weight is pivotally supported by a pair of links. The weight is separated from the main shaft by a centrifugal force to reduce the angle between the links, and the rotor is moved in the direction of coming out of the stator.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発電機のような誘導発電機は、制御装置が大型になると
共に、制御が複雑になるという問題がある。また、従
来、直流電動発電機も数多く開発されているが、整流子
とブラシとの摩擦が大きく、また摩耗が大きいという問
題がある。However, the induction generator such as the conventional generator has a problem that the control device becomes large and the control becomes complicated. Further, although many DC motor generators have been conventionally developed, there are problems that the friction between the commutator and the brush is large and the wear is large.
【０００５】従来の直流電動発電機では、回転子の回転
数が大きくなると、回転子のコイルに流す電流が大きく
なる程、整流子とブラシとの間に発生する放電等が増大
し、ブラシ部の摩耗が増大し、ブラシの耐久性が大きな
問題になる。言い換えれば、直流電動発電機についての
最大の欠点は、ブラシと整流子とのフリクションと両者
間の接点の摩耗等のトラブルの発生にある。In the conventional DC motor generator, as the number of rotations of the rotor increases, the larger the current flowing in the coil of the rotor, the more the electric discharge and the like generated between the commutator and the brush, and the brush portion. Wear increases, and durability of the brush becomes a big problem. In other words, the biggest drawback of the DC motor generator is the occurrence of troubles such as friction between the brush and the commutator and wear of the contact points between the two.
【０００６】そこで、この発明の目的は、直流電動発電
機における整流子とブラシとの間の摺接面を低摩擦に構
成したものであり、整流子に対するブラシの摩擦係数を
小さくし、ブラシの摩耗を低減し、ブラシと整流子との
間の電流の流れをスムースにするため、ブラシと整流子
との材質を最適材料に選定して適正化を図ると共に、整
流子とブラシとの間の構造を低摩擦に構成し、ブラシと
整流子との摺接部の耐摩耗性、耐久性を向上させた高速
直流電動発電機を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to construct a sliding contact surface between a commutator and a brush in a DC motor generator with low friction, to reduce the friction coefficient of the brush with respect to the commutator, and In order to reduce wear and smooth the current flow between the brush and the commutator, the material of the brush and the commutator is selected as the optimum material for optimization, and at the same time, between the commutator and the brush. (EN) Provided is a high-speed DC motor generator having a structure with low friction and having improved wear resistance and durability of a sliding contact portion between a brush and a commutator.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、次のように構成されている。即ち、
この発明は、機台に回転可能に支持された回転軸、該回
転軸に取り付けられた軸に平行に配線した導線と透磁性
材から成る回転子、該回転子の外周に配置されたステー
タコアとステータコイルから成るステータ、前記回転子
に隣接して前記回転軸に固定された整流子、及び該整流
子の外周面に摺接して配置されているブラシを有する高
速直流電動発電機において、前記整流子は緻密質セラミ
ックスから成る非導電性部材と多孔質セラミックスに金
属を含浸させた導電性部材とを交互に配設され、前記回
転子内の導線と前記整流子の前記導電性部材とは導電部
材で電気的に接続され、前記ブラシはグラファイトとＭ
ｇＰ2 を合成した粉末及び銅粉末を焼結した材料から構
成されていることを特徴とする高速直流電動発電機に関
する。In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is,
According to the present invention, a rotating shaft rotatably supported by a machine base, a rotor made of a magnetically permeable material and a conductor wired parallel to the shaft attached to the rotating shaft, and a stator core arranged on the outer periphery of the rotor are provided. A high-speed DC motor generator having a stator composed of a stator coil, a commutator fixed to the rotary shaft adjacent to the rotor, and a brush arranged in sliding contact with an outer peripheral surface of the commutator, The non-conductive member made of dense ceramics and the conductive member obtained by impregnating porous ceramics with metal are alternately arranged, and the conductive wire in the rotor and the conductive member of the commutator are electrically conductive. Electrically connected by a member, the brush is graphite and M
The present invention relates to a high-speed DC motor generator, which is composed of a powder obtained by synthesizing gP 2 and a material obtained by sintering a copper powder.
【０００８】また、この高速直流電動発電機において、
前記整流子を構成する緻密質セラミックスと多孔質セラ
ミックスとは部分安定化ジルコニアであり、前記多孔質
セラミックスに含浸された金属は鉄を主成分とし、Ｚ
ｎ，Ａｌを含む合金である。In this high-speed DC motor generator,
The dense ceramics and the porous ceramics composing the commutator are partially stabilized zirconia, and the metal impregnated in the porous ceramics contains iron as a main component, and Z
It is an alloy containing n and Al.
【０００９】また、この高速直流電動発電機において、
前記整流子を構成する部分安定化ジルコニアの成分は、
Ｙ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＦｅ3 Ｏ4 を含み、主成分が
ジルコニアから構成されている。Further, in this high-speed DC motor generator,
The component of partially stabilized zirconia that constitutes the commutator,
It contains Y 2 O 3 , Al 2 O 3 and Fe 3 O 4 , and is composed mainly of zirconia.
【００１０】また、この高速直流電動発電機において、
前記ブラシは、グラファイトとＭｇＰ2 とを含む混合粉
末と銅粉末とを混練し、加熱して焼き固められている。In this high-speed DC motor generator,
The brush is kneaded with a mixed powder containing graphite and MgP 2 and a copper powder, heated, and baked to solidify.
【００１１】また、この高速直流電動発電機において、
前記回転子は積層した珪素鋼板の外周を補強筒体で補強
されており、前記導電部材の一部は前記珪素鋼板の外周
部に穿孔した孔に配置されている導線で作製されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高速
直流電動発電機。In this high speed DC motor generator,
In the rotor, the outer circumference of the laminated silicon steel plates is reinforced by a reinforcing cylinder, and a part of the conductive member is made of a conductive wire arranged in a hole drilled in the outer peripheral part of the silicon steel plate. The high-speed DC motor generator according to any one of claims 1 to 4, which is characterized.
【００１２】[0012]
【作用】この発明による高速直流電動発電機は、上記の
ように構成されており、次のように作用する。即ち、こ
の高速直流電動発電機は、回転子に隣接して整流子を回
転軸に固定し、該整流子の外周面に摺接してブラシを配
置し、前記整流子の緻密質セラミックからなる非導電性
部材の歯部間に多孔質セラミックスに金属を含浸させた
導電性部材を配置し、前記ブラシをグラファイトとＭｇ
Ｐ2 を合成した粉末と銅粉末とから構成したので、グラ
ファイトとＭｇＰ2 は固体潤滑剤として機能し、前記整
流子の高速回転に対して良好な潤滑を行うことができ
る。即ち、グラファイトとＭｇＰ2 とから成る固体潤滑
剤は、その摩擦係数が常温で０．０８であり、高温で
０．０４と小さくなり、高温即ち高速回転時に良好な潤
滑を行うことができ、整流子とブラシとの間に発生する
摩擦を低減し、該摩擦による回転軸の回転力即ち駆動力
の損失を低減でき、摩耗が低減できる。The high speed DC motor generator according to the present invention is constructed as described above and operates as follows. That is, in this high-speed DC motor generator, the commutator is fixed to the rotary shaft adjacent to the rotor, the brush is arranged in sliding contact with the outer peripheral surface of the commutator, and the non-compact ceramic of the commutator is used. A conductive member in which a porous ceramic is impregnated with a metal is arranged between the teeth of the conductive member, and the brush is made of graphite and Mg.
Since P 2 is composed of the synthesized powder and the copper powder, graphite and MgP 2 function as a solid lubricant, and good lubrication can be performed against the high speed rotation of the commutator. That is, the solid lubricant composed of graphite and MgP 2 has a friction coefficient of 0.08 at room temperature and a small value of 0.04 at high temperature, and can perform good lubrication at high temperature, that is, at high speed rotation. The friction generated between the child and the brush can be reduced, the loss of the rotational force of the rotary shaft, that is, the driving force, due to the friction can be reduced, and the wear can be reduced.
【００１３】また、前記整流子は、緻密質セラミックと
多孔質セラミックスとは部分安定化ジルコニアであり、
その多孔質セラミックスには鉄金属が含浸されている
が、ジルコニアと鉄との線膨張係数がほぼ同一であるの
で、熱応力による変形がほとんど発生せず、熱影響のな
い強固な複合材による整流子が構成できる。また、前記
整流子を構成する鉄とＺｎ，Ａｌを含む合金と前記ブラ
シを構成するグラファイトとは、なじみ性が良好であ
り、共孔性が良好であり、前記整流子と前記ブラシとの
間に電流火花が発生しても鉄材が焼損することはない。In the commutator, the dense ceramic and the porous ceramic are partially stabilized zirconia,
The porous ceramics are impregnated with iron metal, but since the linear expansion coefficient of zirconia and iron is almost the same, deformation due to thermal stress hardly occurs, and rectification by a strong composite material with no thermal effect The child can be configured. Further, the iron composing the commutator, the alloy containing Zn and Al, and the graphite composing the brush have good conformability and good co-porosity, and between the commutator and the brush. Even if a current spark is generated, the iron material will not be burnt out.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明による高速
直流電動発電機の実施例を説明する。図１はこの発明に
よる高速直流電動発電機の一実施例を示す断面図、図２
は図１の線Ａ−Ａにおける断面図、及び図３は図１の線
Ｂ−Ｂにおける断面図である。Embodiments of the high-speed DC motor generator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional view showing an embodiment of a high-speed DC motor generator according to the present invention, FIG.
1 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB of FIG.
【００１５】この高速直流電動発電機については、図示
していないが、ハウジングに軸受を介して回転軸１が回
転可能に支持されており、例えば、ターボチャージャ、
エネルギー回収装置、エンジン、コジェネレーション型
エンジン等に組み込まれて回転を電気エネルギーに変換
したり、或いは回転軸１に回転力を与えたりする回転電
機に適用できるものである。Although not shown in the drawings, the high-speed DC motor generator has a rotating shaft 1 rotatably supported by a housing through a bearing. For example, a turbocharger,
The present invention can be applied to a rotary electric machine that is incorporated in an energy recovery device, an engine, a cogeneration engine, or the like to convert rotation into electric energy or to apply a rotating force to the rotating shaft 1.
【００１６】この高速直流電動発電機は、回転軸１に取
り付けられたロータ即ち回転子２、該回転子２の外周に
配置されたハウジング、ベース、支持体等の機台（図示
せず）に固定された固定子即ちステータ３、回転子２に
隣接して回転軸１に固定された整流子４、及び該整流子
４の外周面に摺接して配置されているブラシ５を有して
いる。回転子２と整流子４とは、回転軸１に固定された
緻密質セラミックスから成るスリーブ１７によって連結
され、一体的に回転するように構成されている。また、
回転子２と整流子４との外側端面にはナット１１が回転
軸１に螺入され、回転子２と整流子４とが軸方向に相対
的に移動して分解しないように、回転子２と整流子４と
は軸方向に固定されている。This high-speed DC motor generator is mounted on a rotor (rotor 2) attached to a rotary shaft 1, a machine base (not shown) such as a housing, a base, and a support arranged on the outer periphery of the rotor 2. It has a fixed stator or stator 3, a commutator 4 fixed to the rotary shaft 1 adjacent to the rotor 2, and a brush 5 arranged in sliding contact with the outer peripheral surface of the commutator 4. . The rotor 2 and the commutator 4 are connected by a sleeve 17 made of dense ceramics, which is fixed to the rotating shaft 1, so as to rotate integrally. Also,
A nut 11 is screwed into the rotating shaft 1 on the outer end surfaces of the rotor 2 and the commutator 4, so that the rotor 2 and the commutator 4 do not move relative to each other in the axial direction and disassemble. And the commutator 4 are fixed in the axial direction.
【００１７】この高速直流電動発電機において、ステー
タ３は、ハウジング、ベース、支持体等の機台（図示せ
ず）に固定されたステータコア１２と該ステータコア１
２の界磁コア２０に巻き付けられたステータコイル１３
とから構成されている。回転子２は、積層された多数の
珪素鋼板７を有する。これらの珪素鋼板７は両側の珪素
鋼板７に配置されたプレート９，１８によって固定され
ている。積層された珪素鋼板７の外周面には、カーボン
ファイバー、高張力綱等の磁性材から成る補強円筒体１
９で補強されている。また、積層された珪素鋼板７の外
周部には孔が貫通して穿孔されており、これらの孔には
導電部材としての導線１６を構成するため、銅或いはア
ルミニウム合金が流し込まれている。In this high-speed DC motor generator, the stator 3 has a stator core 12 fixed to a machine base (not shown) such as a housing, a base and a support, and the stator core 1.
Stator coil 13 wound around the second field core 20
It consists of and. The rotor 2 has a large number of laminated silicon steel plates 7. These silicon steel plates 7 are fixed by plates 9 and 18 arranged on the silicon steel plates 7 on both sides. On the outer peripheral surface of the laminated silicon steel plates 7, a reinforcing cylindrical body 1 made of a magnetic material such as carbon fiber or high tensile steel
It is reinforced with 9. Further, holes are formed through the outer peripheral portion of the laminated silicon steel plates 7, and copper or aluminum alloy is poured into these holes to form the conductor 16 as a conductive member.
【００１８】この高速直流電動発電機において、整流子
４は、非導電性部材８と導電性部材１５とから成る分割
機能を有し、同一材料のセラミックスから作製された円
筒体に形成されている。非導電性部材８は、緻密質セラ
ミックからなるリング部２１と該リング部２１から周方
向に隔置して外向きに延びる歯部１４から構成されてい
る。また、リング部２１は、回転軸１に固定されたスリ
ーブ１７と一体構造に構成されている。導電性部材１５
は、歯部１４間に配設された多孔質セラミックスに金属
を含浸させて構成されている。整流子４を構成する緻密
質セラミック及び多孔質セラミックスは、部分安定化ジ
ルコニアであり、部分安定化ジルコニアの多孔質セラミ
ックスに含浸された金属は、鉄Ｆｅを主成分とし、Ｚ
ｎ，Ａｌ等とを含む合金である。また、回転子２の導電
性部材の導線１６と整流子４の導電性部材の導線６と
は、導電部材２２によって電気的に接続されている。In this high-speed DC motor generator, the commutator 4 has a dividing function composed of the non-conductive member 8 and the conductive member 15, and is formed in a cylindrical body made of ceramics of the same material. . The non-conductive member 8 is composed of a ring portion 21 made of dense ceramic and a tooth portion 14 which is spaced from the ring portion 21 in the circumferential direction and extends outward. Further, the ring portion 21 is configured integrally with the sleeve 17 fixed to the rotating shaft 1. Conductive member 15
Is formed by impregnating the porous ceramics disposed between the teeth 14 with a metal. The dense ceramics and the porous ceramics composing the commutator 4 are partially stabilized zirconia, and the metal impregnated in the partially stabilized zirconia porous ceramics contains iron Fe as a main component, and Z
It is an alloy containing n, Al and the like. The conductive wire 16 of the conductive member of the rotor 2 and the conductive wire 6 of the conductive member of the commutator 4 are electrically connected by the conductive member 22.
【００１９】この高速直流電動発電機において、ブラシ
５は、固定されたエンドブラケット１０に固定されてお
り、グラファイトとＭｇＰ2 を合成した混合粉末と銅粉
末とを固めて作製されている。グラファイトとＭｇＰ2
との混合材は、固体潤滑剤としての機能を有しており、
高温で摩擦係数が低下するので、高速回転して温度上昇
するものには最適である。即ち、グラファイトとＭｇＰ
2 との混合材は、常温では摩擦係数が０．０８であるの
に対し、温度上昇して高温になると、摩擦係数が０．０
４に低下し、流体潤滑と同等の摩擦係数値になる。従っ
て、グラファイトとＭｇＰ2 との混合材を相対回転する
整流子４とブラシ５との間の摺接面に適用すると、摩擦
係数が低下し、摩擦による整流子４の駆動力の損失を低
減でき、しかも、摩耗が極めて少なくなる。In this high-speed DC motor generator, the brush 5 is fixed to the fixed end bracket 10, and is made by solidifying a mixed powder of graphite, MgP 2 and copper powder. Graphite and MgP 2
The mixed material with has a function as a solid lubricant,
Since the coefficient of friction decreases at high temperatures, it is optimal for those that rotate at high speed and increase in temperature. That is, graphite and MgP
The mixture with 2 has a friction coefficient of 0.08 at room temperature, but when the temperature rises to a high temperature, the friction coefficient becomes 0.08.
It becomes 4 and becomes a friction coefficient value equivalent to fluid lubrication. Therefore, when a mixed material of graphite and MgP 2 is applied to the sliding contact surface between the commutator 4 and the brush 5 which rotate relative to each other, the coefficient of friction decreases, and the loss of the driving force of the commutator 4 due to friction can be reduced. Moreover, the wear is extremely reduced.
【００２０】この高速直流電動発電機について、緻密質
セラミックと多孔質セラミックスとから成る整流子４
は、次のような成分を有している。整流子４を構成する
部分安定化ジルコニアの成分は、Ｙ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3
及びＦｅ3 Ｏ4 を含み、その他がジルコニアで構成され
ている。整流子４を作製するには、緻密質セラミックと
多孔質セラミックスとを構成する成形体を交互に積層し
て円筒状成形体を形成し、該円筒状成形体を焼結して円
筒状焼結体を作った後、該円筒状焼結体を真空炉内にて
溶融したＦｅ中に浸漬し、多孔質セラミックスの多孔質
部へ鉄Ｆｅを主成分とし、Ｚｎ，Ａｌ等とを含む合金を
含浸させる。この時、Ｆｅ材にはグラファイトを混合さ
せる。In this high-speed DC motor generator, a commutator 4 composed of dense ceramics and porous ceramics
Has the following components. The components of the partially stabilized zirconia constituting the commutator 4 are Y 2 O 3 and Al 2 O 3
And Fe 3 O 4 , and the others are composed of zirconia. In order to manufacture the commutator 4, compacts that form dense ceramics and porous ceramics are alternately laminated to form a cylindrical compact, and the cylindrical compact is sintered to form a cylindrical sintered body. After forming the body, the cylindrical sintered body is immersed in molten Fe in a vacuum furnace, and an alloy containing iron, Fe as a main component and Zn, Al, etc. is added to the porous portion of the porous ceramics. Impregnate. At this time, graphite is mixed with the Fe material.
【００２１】また、ブラシ５は、グラファイトとＭｇＰ
2 を１０％含む混合粉末（８０％）と、銅粉末（２０
％）とを混練し、加熱し、焼き固めて作製されている。
グラファイトは、Ｆｅとのなじみ性が良いので、整流子
４を構成する多孔質セラミックスの気孔中に含浸したＦ
ｅ合金との共孔性が良く、また、整流子４とブラシ５と
の間に発生する多量の電流火花があっても、Ｆｅ材が焼
損することはない。従って、整流子４とブラシ５とを上
記材料によって作製することによって、両者間に安定し
た電気接点を構成することができ、しかも、整流子４を
構成しているジルコニアＺｒＯ2 と鉄Ｆｅとは線膨張係
数がほぼ同一であるので、整流子４が熱応力を受けて破
損することがなく、熱に対して強固な複合材によって整
流子４が作製されることになる。The brush 5 is made of graphite and MgP.
Mixed powder (80%) containing 10% of 2 and copper powder (20%)
%) Is kneaded, heated, and baked to prepare.
Since graphite has a good compatibility with Fe, F impregnated into the pores of the porous ceramics composing the commutator 4
It has good co-porosity with the e-alloy, and even if a large amount of electric current sparks are generated between the commutator 4 and the brush 5, the Fe material will not be burned. Therefore, when the commutator 4 and the brush 5 are made of the above material, a stable electric contact can be formed between them, and moreover, the zirconia ZrO 2 and iron Fe forming the commutator 4 are Since the linear expansion coefficients are almost the same, the commutator 4 is not damaged by thermal stress, and the commutator 4 is made of a composite material that is strong against heat.
【００２２】[0022]
【発明の効果】この発明による高速直流電動発電機は、
上記のように構成されており、次のような効果を有す
る。即ち、この高速直流電動発電機は、上記のように、
整流子のリング部と歯部とを緻密質セラミックスと前記
歯部間に配設された導電性部材を金属を含浸させた多孔
質セラミックスとで構成し、ブラシをグラファイトとＭ
ｇＰ2 を合成した粉末及び銅粉末から構成したので、前
記ブラシと前記整流子との間の摩擦を低減でき、前記整
流子の駆動力の損失を低減し、しかも摩耗を低減でき
る。従って、この高速直流電動発電機は、ターボチャー
ジャ、エネルギー回収装置、エンジン、コジェネレーシ
ョン型エンジン等に組み込んで、回転軸の回転を電気エ
ネルギーに変換したり、或いは電気エネルギーを回転軸
の回転に変換する回転電機として極めて好ましいもので
ある。しかも、この高速直流電動発電機は、直流回転電
機であるので、交流機のように制御装置が大型化するこ
とがなく、また容易に制御することができる。The high-speed DC motor generator according to the present invention is
It is configured as described above and has the following effects. That is, this high-speed DC motor generator, as described above,
The commutator ring portion and tooth portion are made of dense ceramics and a conductive member disposed between the tooth portions is made of metal-impregnated porous ceramics, and the brush is made of graphite and M.
Since the powder is composed of gP 2 synthesized powder and copper powder, it is possible to reduce friction between the brush and the commutator, reduce loss of driving force of the commutator, and reduce wear. Therefore, this high-speed DC motor generator is installed in a turbocharger, an energy recovery device, an engine, a cogeneration engine, etc. to convert the rotation of the rotating shaft into electric energy or convert the electric energy into the rotation of the rotating shaft. It is a very preferable rotating electric machine. Moreover, since this high-speed DC motor generator is a DC rotating electric machine, the control device does not have to be upsized as with an AC machine and can be easily controlled.
【００２３】また、この高速直流電動発電機において、
前記整流子は、部分安定化ジルコニアとその多孔質部に
含浸された鉄金属で構成されているので、熱影響を受け
ない極めて強固に構成することができる。また、部分安
定化ジルコニアは、ジルコニアと、Ｙ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ
3 及びＦｅ3 Ｏ4 から構成できる。更に、前記ブラシ
は、グラファイトとＭｇＰ2 とを含む混合粉末と銅粉末
とを混練し、加熱して焼き固められているので、前記ブ
ラシが固体潤滑剤で作製されていることになり、前記整
流子が高速回転して高温になったとしても、前記整流子
と前記ブラシとの摺接間の摩擦が大きくなることはな
く、摩擦係数が低減することになり、高速回転電機に極
めて好ましいものとなる。In this high speed DC motor generator,
Since the commutator is composed of partially stabilized zirconia and ferrous metal impregnated in its porous portion, it can be made extremely strong without being affected by heat. Further, the partially stabilized zirconia includes zirconia, Y 2 O 3 , and Al 2 O.
3 and Fe 3 O 4 . Furthermore, since the brush is kneaded with a mixed powder containing graphite and MgP 2 and a copper powder, and heated and baked, the brush is made of a solid lubricant. Even if the child rotates at high speed and becomes high temperature, the friction between the sliding contact between the commutator and the brush does not increase, and the friction coefficient decreases, which is extremely preferable for the high-speed rotating electric machine. Become.
【図１】この発明による高速直流電動発電機の一実施例
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a high-speed DC motor generator according to the present invention.
【図２】図１の線Ａ−Ａにおける断面図である。2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
【図３】図１の線Ｂ−Ｂにおける断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
１ 回転軸 ２ 回転子 ３ ステータ ４ 整流子 ５ ブラシ ６，１６ 導線 ７ 珪素鋼板 ８ 非導電性部材 １２ ステータコア １３ ステータコイル １４ 歯部 １５ 導電性部材 １９ 補強円筒体 ２１ リング部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 rotating shaft 2 rotor 3 stator 4 commutator 5 brush 6,16 conducting wire 7 silicon steel plate 8 non-conductive member 12 stator core 13 stator coil 14 tooth portion 15 conductive member 19 reinforcing cylindrical body 21 ring portion
Claims (5)
回転軸に取り付けられた導線と透磁性材から成る回転
子、該回転子の外周に配置されたステータコアとステー
タコイルから成るステータ、前記回転子に隣接して前記
回転軸に固定された整流子、及び該整流子の外周面に摺
接して配置されているブラシを有する高速直流電動発電
機において、前記整流子は緻密質セラミックスから成る
非導電性部材と多孔質セラミックスに金属を含浸させた
導電性部材とを交互に配設され、前記回転子内の導線と
前記整流子の前記導電性部材とは導電部材で電気的に接
続され、前記ブラシはグラファイトとＭｇＰ2 を合成し
た粉末及び銅粉末を焼結した材料から構成されているこ
とを特徴とする高速直流電動発電機。1. A rotating shaft rotatably supported by a machine base, a rotor made of a magnetic wire and a conductive wire attached to the rotating shaft, and a stator having a stator core and a stator coil arranged on the outer periphery of the rotor. A high-speed DC motor generator having a commutator fixed to the rotary shaft adjacent to the rotor, and a brush arranged in sliding contact with an outer peripheral surface of the commutator, wherein the commutator is a dense ceramic. Non-conductive members consisting of and conductive members in which porous ceramics are impregnated with metal are alternately arranged, and the conductive wire in the rotor and the conductive member of the commutator are electrically conductive members. A high-speed DC motor generator, wherein the brushes are connected to each other and the brush is made of a material obtained by synthesizing graphite and MgP 2 powder and a copper powder.
スと多孔質セラミックスとは部分安定化ジルコニアであ
り、前記多孔質セラミックスに含浸された金属は鉄を主
成分とし、Ｚｎ，Ａｌを含む合金であることを特徴とす
る請求項１に記載の高速直流電動発電機。2. The dense ceramics and the porous ceramics constituting the commutator are partially stabilized zirconia, and the metal impregnated in the porous ceramics is an alloy containing iron as a main component and containing Zn and Al. The high-speed DC motor generator according to claim 1, wherein the high-speed DC motor-generator is present.
ニアの成分は、Ｙ2Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＦｅ3 Ｏ4 を
含み、主成分がジルコニアから構成されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載の高速直流電動発電機。3. The component of partially stabilized zirconia constituting the commutator includes Y 2 O 3 , Al 2 O 3 and Fe 3 O 4 , and the main component is composed of zirconia. The high-speed DC motor generator according to claim 1 or 2.
とを含む混合粉末と銅粉末とを混練し、加熱して焼き固
められていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
に記載の高速直流電動発電機。4. The brush comprises graphite and MgP 2
The high-speed DC motor / generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the mixed powder containing and is kneaded, heated and baked.
補強筒体で補強されており、前記導電部材の一部は前記
珪素鋼板の外周部に穿孔した孔に配置されている導線で
作製されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の高速直流電動発電機。5. The rotor is reinforced by a reinforcing cylinder on the outer periphery of laminated silicon steel plates, and a part of the conductive member is made of a conductive wire arranged in a hole drilled in the outer peripheral portion of the silicon steel plate. The high-speed DC motor generator according to any one of claims 1 to 4, which is characterized by being provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7930994A JPH07274447A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | High-speed dc motor-generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7930994A JPH07274447A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | High-speed dc motor-generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07274447A true JPH07274447A (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=13686261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7930994A Pending JPH07274447A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | High-speed dc motor-generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07274447A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102576968A (en) * | 2009-09-23 | 2012-07-11 | 罗伯特·博世有限公司 | Commutator for power transmission in an electric machine |
-
1994
- 1994-03-28 JP JP7930994A patent/JPH07274447A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102576968A (en) * | 2009-09-23 | 2012-07-11 | 罗伯特·博世有限公司 | Commutator for power transmission in an electric machine |
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