JPH08223869A - 回転電機用ブラシ - Google Patents
回転電機用ブラシInfo
- Publication number
- JPH08223869A JPH08223869A JP1913395A JP1913395A JPH08223869A JP H08223869 A JPH08223869 A JP H08223869A JP 1913395 A JP1913395 A JP 1913395A JP 1913395 A JP1913395 A JP 1913395A JP H08223869 A JPH08223869 A JP H08223869A
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- JP
- Japan
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- brush
- thin film
- low resistance
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- rotating electric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブラシ側面から保持器へ流れる電流を抑制す
るとともにブラシに損傷が発生しないようにし、かつ交
流整流子電動機を高効率でしかも整流性能を安定に保持
しながらブラシ寿命を向上できるようにした回転電機用
ブラシを提供する。 【構成】 摺動面を除く５面に金属質低抵抗薄膜層７を
設けたブラシ６において、前記金属質低抵抗薄膜層７の
露出面を酸化させて高抵抗層８を形成してなる回転電機
用ブラシ。
るとともにブラシに損傷が発生しないようにし、かつ交
流整流子電動機を高効率でしかも整流性能を安定に保持
しながらブラシ寿命を向上できるようにした回転電機用
ブラシを提供する。 【構成】 摺動面を除く５面に金属質低抵抗薄膜層７を
設けたブラシ６において、前記金属質低抵抗薄膜層７の
露出面を酸化させて高抵抗層８を形成してなる回転電機
用ブラシ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、整流子と回転電機用ブ
ラシの摺動接触を行って、回転子への授受を行うことが
できる電動機、特に電動工具、電気掃除機等の交流整流
子電動機に用いられる回転電機用ブラシ（以下ブラシと
する）に関する。
ラシの摺動接触を行って、回転子への授受を行うことが
できる電動機、特に電動工具、電気掃除機等の交流整流
子電動機に用いられる回転電機用ブラシ（以下ブラシと
する）に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の省エネルギー化に対応して電動工
具、電気掃除機等に用いられる交流整流子電動機（以下
電動機とする）は高効率、高出力化が要求されている。
電動機は一般に整流作用をコントロールする補極を有し
ていないため整流が悪い。そこで、これらの電動機に
は、主原料に黒鉛、結合材に樹脂を用いた樹脂質ブラシ
や黒鉛炭素質ブラシが用いられており、抵抗整流を行う
ため比抵抗は１０，０００μΩ−ｃｍ以上と高抵抗のも
のがほとんどである。そのため、電動機に供給される電
流がこのブラシを通過するときに発生する電圧降下が大
きくなり、これによって、ブラシの電気損失も大きくな
り電動機効率が低い要因の一つになっている。
具、電気掃除機等に用いられる交流整流子電動機（以下
電動機とする）は高効率、高出力化が要求されている。
電動機は一般に整流作用をコントロールする補極を有し
ていないため整流が悪い。そこで、これらの電動機に
は、主原料に黒鉛、結合材に樹脂を用いた樹脂質ブラシ
や黒鉛炭素質ブラシが用いられており、抵抗整流を行う
ため比抵抗は１０，０００μΩ−ｃｍ以上と高抵抗のも
のがほとんどである。そのため、電動機に供給される電
流がこのブラシを通過するときに発生する電圧降下が大
きくなり、これによって、ブラシの電気損失も大きくな
り電動機効率が低い要因の一つになっている。
【０００３】この解決策としてブラシの電気損失を低減
するブラシが特開昭６２−１７１４３４号公報で提案さ
れている。この公報に示されるブラシは、高抵抗のブラ
シの摺動面を除く５面に銅、銀等のペイントを塗布、乾
燥して低抵抗導電層を形成し、リード線とブラシとの間
及びブラシの電圧降下を、ブラシと整流子との接触部分
の電圧降下の２５％以下にしたものである。従って、ブ
ラシの電圧降下は当然小さく電動機の電気損失が低減す
るので、電動機の効率は向上する。
するブラシが特開昭６２−１７１４３４号公報で提案さ
れている。この公報に示されるブラシは、高抵抗のブラ
シの摺動面を除く５面に銅、銀等のペイントを塗布、乾
燥して低抵抗導電層を形成し、リード線とブラシとの間
及びブラシの電圧降下を、ブラシと整流子との接触部分
の電圧降下の２５％以下にしたものである。従って、ブ
ラシの電圧降下は当然小さく電動機の電気損失が低減す
るので、電動機の効率は向上する。
【０００４】しかしながら、上記に示されるブラシは、
ブラシの側面とブラシ保持器とが接触し、その部分にあ
い路電流が流れるためブラシが損傷して最後には固渋す
るなどの弊害がでて問題になっている。また、ブラシの
周囲に低抵抗層を設ける具体的な手法については特開平
５−１８２７３３号公報で提案されている。この公報に
示されるブラシは、ブラシの摺動面を除く５面に無電解
メッキ法により電気良導電性金属被覆を施したもので、
ブラシ全体の電気抵抗（電圧降下）を減じ前記の特開昭
６２−１７１４３４号公報に示すものと同じく電気損失
を小さくして電動機効率を向上するものである。しか
し、この場合も、前記と同様の問題点が生じる。
ブラシの側面とブラシ保持器とが接触し、その部分にあ
い路電流が流れるためブラシが損傷して最後には固渋す
るなどの弊害がでて問題になっている。また、ブラシの
周囲に低抵抗層を設ける具体的な手法については特開平
５−１８２７３３号公報で提案されている。この公報に
示されるブラシは、ブラシの摺動面を除く５面に無電解
メッキ法により電気良導電性金属被覆を施したもので、
ブラシ全体の電気抵抗（電圧降下）を減じ前記の特開昭
６２−１７１４３４号公報に示すものと同じく電気損失
を小さくして電動機効率を向上するものである。しか
し、この場合も、前記と同様の問題点が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記技術では、ブラシ
の表面に低抵抗層を形成してブラシの損失を低減してい
る。しかし、低抵抗層のブラシ側面から保持器に電流が
流れることによって、ブラシが固渋するため整流子との
接触が悪くなり、著しい火花を発生して整流不良、整流
子表面の黒化、損傷などが進み最終的にはブラシ寿命が
悪くなり、ときには一晩でブラシが無くなる場合があ
る。
の表面に低抵抗層を形成してブラシの損失を低減してい
る。しかし、低抵抗層のブラシ側面から保持器に電流が
流れることによって、ブラシが固渋するため整流子との
接触が悪くなり、著しい火花を発生して整流不良、整流
子表面の黒化、損傷などが進み最終的にはブラシ寿命が
悪くなり、ときには一晩でブラシが無くなる場合があ
る。
【０００６】本発明はブラシ側面から保持器へ流れる電
流を抑制するとともにブラシに損傷が発生しないように
したものであり、交流整流子電動機を高効率でしかも整
流性能を安定に保持しながらブラシ寿命を向上できるよ
うにしたブラシを提供するものである。
流を抑制するとともにブラシに損傷が発生しないように
したものであり、交流整流子電動機を高効率でしかも整
流性能を安定に保持しながらブラシ寿命を向上できるよ
うにしたブラシを提供するものである。
【０００７】本発明は摺動面を除く５面に金属質低抵抗
薄膜層を設けたブラシにおいて、前記金属質低抵抗薄膜
層の露出面を酸化させて高抵抗層を形成してなるブラシ
に関する。
薄膜層を設けたブラシにおいて、前記金属質低抵抗薄膜
層の露出面を酸化させて高抵抗層を形成してなるブラシ
に関する。
【０００８】本発明において金属質低抵抗薄膜層を形成
する手段については特に制限はなく、例えば低抵抗物質
を塗布するか、メタリコン又はメッキを施して形成する
ことが好ましい。金属質低抵抗薄膜層の厚さは２０〜５
００μｍの範囲が好ましい。低抵抗物質としては、銅、
鉄、銀、金等の金属を用いることが好ましい。
する手段については特に制限はなく、例えば低抵抗物質
を塗布するか、メタリコン又はメッキを施して形成する
ことが好ましい。金属質低抵抗薄膜層の厚さは２０〜５
００μｍの範囲が好ましい。低抵抗物質としては、銅、
鉄、銀、金等の金属を用いることが好ましい。
【０００９】高抵抗層を形成する手段については特に制
限はないが、例えば２００℃以上に保持した発熱灯で直
接加熱するか又は２００℃以上の温度に加熱したトンネ
ル式の電気炉の中を通過させて金属質低抵抗薄膜層の露
出面を酸化させて形成することができる。酸化時間は１
０分以上あれば十分である。なお高抵抗層の抵抗は、ブ
ラシ素材と同等か又はそれ以上の抵抗とすることが好ま
しい。
限はないが、例えば２００℃以上に保持した発熱灯で直
接加熱するか又は２００℃以上の温度に加熱したトンネ
ル式の電気炉の中を通過させて金属質低抵抗薄膜層の露
出面を酸化させて形成することができる。酸化時間は１
０分以上あれば十分である。なお高抵抗層の抵抗は、ブ
ラシ素材と同等か又はそれ以上の抵抗とすることが好ま
しい。
【００１０】高抵抗層の厚みは金属質低抵抗薄膜層の１
／３以下であれば金属質低抵抗薄膜層の電流通過を妨げ
ない値であり、例えば５〜２００μｍの範囲であること
が好ましい。高抵抗層は必ずしも全面に形成する必要は
なく、ブラシの入口側面と出口側面だけに設ければコス
トの面で好ましい。なお本発明において、ブラシの入口
側面と出口側面とは整流子の回転方向に対して前後の部
分の面のことを意味する。
／３以下であれば金属質低抵抗薄膜層の電流通過を妨げ
ない値であり、例えば５〜２００μｍの範囲であること
が好ましい。高抵抗層は必ずしも全面に形成する必要は
なく、ブラシの入口側面と出口側面だけに設ければコス
トの面で好ましい。なお本発明において、ブラシの入口
側面と出口側面とは整流子の回転方向に対して前後の部
分の面のことを意味する。
【００１１】
【実施例】以下図面により本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の実施例になるブラシの使用例を示す断
面側面図であり、１は整流子片、２は絶縁層、３は整流
子、４はリード線、５はリード線４を固定する銅粉を用
いた詰め粉、６は黒鉛炭素質のブラシ及び７はブラシ６
の摺動面を除く５面に無電解銅メッキを１００μｍの厚
さに施した低抵抗薄膜層である。このように構成された
ブラシ６は加圧バネ９で加圧され、これらはブラシ保持
器１０に挿入され、整流子面３の表面を摺動して電流の
授受を行う。
図１は、本発明の実施例になるブラシの使用例を示す断
面側面図であり、１は整流子片、２は絶縁層、３は整流
子、４はリード線、５はリード線４を固定する銅粉を用
いた詰め粉、６は黒鉛炭素質のブラシ及び７はブラシ６
の摺動面を除く５面に無電解銅メッキを１００μｍの厚
さに施した低抵抗薄膜層である。このように構成された
ブラシ６は加圧バネ９で加圧され、これらはブラシ保持
器１０に挿入され、整流子面３の表面を摺動して電流の
授受を行う。
【００１２】本発明は、摺動面を除く５面に低抵抗薄膜
層７を設けたブラシ６を、２００℃に加熱したトンネル
式の電気炉の中を１０分間通過させて図２に示すよう
に、低抵抗薄膜層７の露出面を酸化させて厚さが１０μ
ｍの高抵抗層８を形成したものである。高抵抗層の比抵
抗は５０，０００μΩ−cmであり、ブラシの素材とほぼ
同等の比抵抗であった。
層７を設けたブラシ６を、２００℃に加熱したトンネル
式の電気炉の中を１０分間通過させて図２に示すよう
に、低抵抗薄膜層７の露出面を酸化させて厚さが１０μ
ｍの高抵抗層８を形成したものである。高抵抗層の比抵
抗は５０，０００μΩ−cmであり、ブラシの素材とほぼ
同等の比抵抗であった。
【００１３】本発明の実施例になるブラシ６をブラシ保
持器１０に挿入し、電動機（図示せず）に電流を流して
電動機を回転すると、ブラシ電流はブラシ６のリード線
４から低抵抗薄膜層７を介して整流子３へ流れる。即ち
低抵抗薄膜層７の露出面を酸化させて高抵抗層８を形成
したことにより、ブラシ側面とブラシ保持器１０との接
触部分にあい路電流が流れるのを抑制することができ
る。
持器１０に挿入し、電動機（図示せず）に電流を流して
電動機を回転すると、ブラシ電流はブラシ６のリード線
４から低抵抗薄膜層７を介して整流子３へ流れる。即ち
低抵抗薄膜層７の露出面を酸化させて高抵抗層８を形成
したことにより、ブラシ側面とブラシ保持器１０との接
触部分にあい路電流が流れるのを抑制することができ
る。
【００１４】次に図３に示すように、表面に全く低抵抗
薄膜層を形成しない従来のブラシを（ａ）、整流子と接
触する摺動面側を除く５面に低抵抗薄膜層７を形成した
従来のブラシを（ｂ）及び低抵抗薄膜層７の露出面を酸
化させて高抵抗層８を形成した本発明の実施例になるブ
ラシを（ｃ）として、これら３種類のブラシ６について
電圧降下を測定した。図３において矢印はブラシ６の摺
動方向を示す。測定は上記の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）
のブラシ（いずれも比抵抗が５０，０００μΩ−cm、電
気掃除機電動機用のブラシを使用）６を回転数３０，０
００min-1で回転している整流子面上を摺動させ、かつ
ブラシ６に１０Ａの電流を流し、図４に示す試験回路で
ブラシ２個（図４では１個のみ図示）の電圧降下を測定
した。図４において、リード線４とブラシ６の抵抗値に
依存する電圧降下をＶｈ、ブラシ６の下端と整流子３と
の接触電圧降下をＶｃとし、ＶｈとＶｃとの合計を全電
圧降下Ｖで表わした。全電圧降下Ｖの測定結果を図５に
示す。図５において（ｂ１）は（ｂ）のブラシの運転初
期の全電圧降下を測定したもの、（ｂ２）は（ｂ）のブ
ラシを１００時間運転した後の全電圧降下を測定したも
のを示す。また（ｃ１）は（ｃ）のブラシの運転初期の
全電圧降下を測定したもの、（ｃ２）は（ｃ）のブラシ
を１００時間運転した後の全電圧降下を測定したものを
示す。
薄膜層を形成しない従来のブラシを（ａ）、整流子と接
触する摺動面側を除く５面に低抵抗薄膜層７を形成した
従来のブラシを（ｂ）及び低抵抗薄膜層７の露出面を酸
化させて高抵抗層８を形成した本発明の実施例になるブ
ラシを（ｃ）として、これら３種類のブラシ６について
電圧降下を測定した。図３において矢印はブラシ６の摺
動方向を示す。測定は上記の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）
のブラシ（いずれも比抵抗が５０，０００μΩ−cm、電
気掃除機電動機用のブラシを使用）６を回転数３０，０
００min-1で回転している整流子面上を摺動させ、かつ
ブラシ６に１０Ａの電流を流し、図４に示す試験回路で
ブラシ２個（図４では１個のみ図示）の電圧降下を測定
した。図４において、リード線４とブラシ６の抵抗値に
依存する電圧降下をＶｈ、ブラシ６の下端と整流子３と
の接触電圧降下をＶｃとし、ＶｈとＶｃとの合計を全電
圧降下Ｖで表わした。全電圧降下Ｖの測定結果を図５に
示す。図５において（ｂ１）は（ｂ）のブラシの運転初
期の全電圧降下を測定したもの、（ｂ２）は（ｂ）のブ
ラシを１００時間運転した後の全電圧降下を測定したも
のを示す。また（ｃ１）は（ｃ）のブラシの運転初期の
全電圧降下を測定したもの、（ｃ２）は（ｃ）のブラシ
を１００時間運転した後の全電圧降下を測定したものを
示す。
【００１５】図５に示されるようにブラシの全電圧降下
は、（ａ）が最も高く（ｂ１）と（ｃ１）及び（ｂ２）
と（ｃ２）とがほぼ同じ位の値となっていることが確認
された。さらに詳しくは（ｂ）及び（ｃ）のブラシは運
転初期の全電圧降下が高く、１００時間運転後に若干そ
の値が小さくなっている。これは運転初期、整流子への
ブラシの接触が不十分であるためブラシ側面の低抵抗薄
膜層が接触しないため若干高い値になったものと考えら
れる。
は、（ａ）が最も高く（ｂ１）と（ｃ１）及び（ｂ２）
と（ｃ２）とがほぼ同じ位の値となっていることが確認
された。さらに詳しくは（ｂ）及び（ｃ）のブラシは運
転初期の全電圧降下が高く、１００時間運転後に若干そ
の値が小さくなっている。これは運転初期、整流子への
ブラシの接触が不十分であるためブラシ側面の低抵抗薄
膜層が接触しないため若干高い値になったものと考えら
れる。
【００１６】さらに（ａ）のブラシのＶｈに比較して本
発明の実施例になる（ｃ１）及び（ｃ２）のブラシのＶ
ｈは約４４％程小さく、（ｂ１）及び（ｂ２）のブラシ
のＶｈと同程度であることが示される。なおブラシの接
触電圧降下Ｖｃはブラシ表面に低抵抗薄膜層を形成した
場合も、形成しない場合も２．０〜２．２Ｖの範囲内で
あり、大差なく摺動状態が安定していることが示され
る。
発明の実施例になる（ｃ１）及び（ｃ２）のブラシのＶ
ｈは約４４％程小さく、（ｂ１）及び（ｂ２）のブラシ
のＶｈと同程度であることが示される。なおブラシの接
触電圧降下Ｖｃはブラシ表面に低抵抗薄膜層を形成した
場合も、形成しない場合も２．０〜２．２Ｖの範囲内で
あり、大差なく摺動状態が安定していることが示され
る。
【００１７】
【発明の効果】本発明になるブラシは、ブラシ側面とブ
ラシ保持器との接触部分にあい路電流が流れるのを抑制
することができるためブラシが損傷して固渋することが
なく、さらにブラシ電流による電圧降下を小さくするこ
とができるためブラシの電気損失が大幅に低減し、電動
機効率を１〜３％向上できるばかりでなく、整流子の損
傷が小さく、ブラシの寿命も向上することができる。
ラシ保持器との接触部分にあい路電流が流れるのを抑制
することができるためブラシが損傷して固渋することが
なく、さらにブラシ電流による電圧降下を小さくするこ
とができるためブラシの電気損失が大幅に低減し、電動
機効率を１〜３％向上できるばかりでなく、整流子の損
傷が小さく、ブラシの寿命も向上することができる。
【図１】本発明の実施例になる回転電機用ブラシの使用
例を示す断面側面図である。
例を示す断面側面図である。
【図２】本発明の実施例になる回転電機用ブラシの部分
拡大図である。
拡大図である。
【図３】電圧降下を測定するための各ブラシの構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】ブラシの電圧降下を測定するための回路を示す
一部省略概略図である。
一部省略概略図である。
【図５】電圧降下の測定結果を示すグラフである。
１ 整流子片 ２ 絶縁層 ３ 整流子 ４ リード線 ５ 詰め粉 ６ ブラシ ７ 低抵抗薄膜層 ８ 高抵抗層 ９ 加圧バネ １０ ブラシ保持器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は摺動面を除く５
面に金属質低抵抗薄膜層を設けたブラシにおいて、前記
金属質低抵抗薄膜層の露出面を酸化させて高抵抗層を形
成してなるブラシに関する。
面に金属質低抵抗薄膜層を設けたブラシにおいて、前記
金属質低抵抗薄膜層の露出面を酸化させて高抵抗層を形
成してなるブラシに関する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 昇 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 摺動面を除く５面に金属質低抵抗薄膜層
を設けたブラシにおいて、前記金属質低抵抗薄膜層の露
出面を酸化させて高抵抗層を形成してなる回転電機用ブ
ラシ。 - 【請求項２】 高抵抗層が２００℃以上の温度で加熱し
て形成された請求項１記載の回転電機用ブラシ。 - 【請求項３】 高抵抗層がブラシの素材と同等又はそれ
以上の抵抗を有する請求項１又は２記載の回転電機用ブ
ラシ。 - 【請求項４】 高抵抗層の厚みが５〜２００μｍである
請求項１、２又は３記載の回転電機用ブラシ。 - 【請求項５】 高抵抗層がブラシの入口側面と出口側面
に形成された請求項１、２、３又は４記載の回転電機用
ブラシ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1913395A JPH08223869A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 回転電機用ブラシ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1913395A JPH08223869A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 回転電機用ブラシ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223869A true JPH08223869A (ja) | 1996-08-30 |
Family
ID=11990974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1913395A Pending JPH08223869A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 回転電機用ブラシ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08223869A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002001681A1 (fr) * | 2000-06-28 | 2002-01-03 | Totankako Co., Ltd. | Balai de charbon pour machine electrique |
| JP2002291201A (ja) * | 2001-03-24 | 2002-10-04 | Katsutada Watanabe | 摺動接触構造体 |
| WO2006097236A1 (de) * | 2005-03-18 | 2006-09-21 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Kohlebürste sowie verfahren zum beschichten einer kohlebürste |
-
1995
- 1995-02-07 JP JP1913395A patent/JPH08223869A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002001681A1 (fr) * | 2000-06-28 | 2002-01-03 | Totankako Co., Ltd. | Balai de charbon pour machine electrique |
| US6909219B2 (en) | 2000-06-28 | 2005-06-21 | Totankako Co., Ltd. | Carbon brush for electric machine |
| JP2002291201A (ja) * | 2001-03-24 | 2002-10-04 | Katsutada Watanabe | 摺動接触構造体 |
| WO2006097236A1 (de) * | 2005-03-18 | 2006-09-21 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Kohlebürste sowie verfahren zum beschichten einer kohlebürste |
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