JPH1080107A - 回転機のブラシ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特公昭35−15156 号公報に記載の技術において
は、メッキを施した面の電気抵抗を下げることができる
ものの、一般に整流子への通電はブラシの中心と整流子
の接触面を基準として設計されるため、前記メッキによ
る方法では整流子とブラシ中心の接触面での電気抵抗を
下げることはできなかった。 【解決手段】回転する整流子に端面が摺接すると共に、
該整流子と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシ
の前記整流子との摺動面に少なくとも一つの穴あるいは
凹部を設け、該穴あるいは凹部の内面に金属メッキを施
した。また、回転する整流子に端面が摺接すると共に、
該整流子と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシ
の前記整流子との摺動面に少なくとも一つの穴あるいは
凹部を設け、該穴あるいは凹部の内部に導電性ペースト
を充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本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】整流子とブラシを摺接させ、回転機内部
の回転子との電気的接続を行うものについては、その摺
接面での接触抵抗による電気的損失を低減するために特
公昭35−15156 号公報に記載のように、ブラシ表面にブ
ラシ本体の材料よりも電気抵抗の少ない材料をメッキす
る、あるいはブラシと外部電極を接続する導線（主に銅
より線）を整流子との接触面まで延ばすなどしてブラシ
の電気抵抗を低減して電気的損失を低減させる方法が知
られている。

【０００３】また、特開平5−234654 号公報に記載のよ
うに、ブラシと外部電極を接続する導線を差し込むため
に、ブラシ端面に設ける穴を整流子との接触面まで貫通
させ、その穴にブラシ本体よりも導電性の高い粉体を充
填することで同様の効果を得る方法も知られている。

【０００４】さらに整流子とブラシは、電気的な接続を
行うため、常に機械的に接触しており、その接触面の摩
擦による機械的損失を低減するために、主にブラシ本体
の材質の改良を行ってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
公昭35−15156 号公報に記載の技術においては、メッキ
を施した面の電気抵抗を下げることができるものの、一
般に整流子への通電はブラシの中心と整流子の接触面を
基準として設計されるため、前記メッキによる方法では
整流子とブラシ中心の接触面での電気抵抗を下げること
はできなかった。また、特開平5−234654 号公報に記載
のようにブラシ内に粉体を充填する方法では、ブラシと
外部を電気的に接続する導体を接続するための穴の延長
線上に粉体を充填するのみであり、材料が粉体であるこ
とから回転機の運転中に充填された穴から粉体がぬけ落
ちるため整流子との接触抵抗が不安定であり、また充填
される粉体は前記ブラシと外部を電気的に接続するため
の導体をブラシ本体に固定する必要が有るため、その材
料を自由に選択することができなかった。

【０００６】さらに、ブラシと整流子の接触面における
損失のうち電気的なものは先のメッキによるものや、粉
体の充填などにより改善することは可能であるが、機械
的損失を低減することは出来なかった。

【０００７】本発明の目的は上記課題を解決し、ブラシ
中心付近での整流子との接触抵抗を低下させるブラシ装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、回転する整流子に端面
が摺接すると共に、該整流子と電気的に接続されたブラ
シを有し、該ブラシの前記整流子との摺動面に少なくと
も一つの穴あるいは凹部を設け、該穴あるいは凹部の内
面に金属メッキを施したことにある。

【０００９】また、本発明の特徴とするところは、回転
する整流子に端面が摺接すると共に、該整流子と電気的
に接続されたブラシを有し、該ブラシの前記整流子との
摺動面に少なくとも一つの穴あるいは凹部を設け、該穴
あるいは凹部の内部に導電性ペーストを充填したことに
ある。

【００１０】さらに、本発明の特徴とするところは、上
記第１の手段または第２の手段において、前記穴あるい
は凹部のうち少なくとも一つはブラシの中央部、または
ブラシの整流子回転方向の辺、あるいは回転子の軸方向
の辺の垂直２等分線に対して対称に設けたことにある。

【００１１】さらにまた、本発明の特徴とするところ
は、回転する整流子に端面が摺接すると共に、該整流子
と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシの前記整
流子との摺動面に対して垂直方向に、前記整流子との摺
動面からブラシの他の面へ向かって少なくとも一つの非
貫通の穴を設け、該穴の内面に導電性ペーストを充填し
たことにある。

【００１２】さらにまた、本発明の特徴とするところ
は、回転する整流子に端面が摺接すると共に、該整流子
と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシの前記整
流子との摺動面に対して垂直方向に少なくとも一つの穴
を設け、この穴の内部にブラシ本体と摩擦係数の異なる
材料を充填したことにある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る発明の実施の
形態を添付の図面を用いて説明する。

【００１４】図１は回転機（電動送風機）１の内部構造
を示したものである。

【００１５】図１において、回転機１は外枠２と外枠２
に固定された固定子３，外枠２に設けられた軸受４ａ，
４ｂによって支持される回転軸５，回転軸５に固定され
た回転子６，回転軸５に固定された整流子７，整流子７
との電気的接続を行うブラシ８とそれを保持するととも
に外枠２に固定するためのホルダ９によって構成され
る。

【００１６】整流子７は、その円周面に整流子片を有
し、各整流子片は回転子６内のコイルと接続されてい
る。

【００１７】ブラシ８はホルダ９内に格納され、ばね１
０により整流子７に押し付けられ、整流子７に摺接して
いる。１１はブラシ８と外部電極を接続するためブラシ
８と電気的に接続されたリード線であり、ホルダ１１に
設けられた端子（図示せず）と接続されている。

【００１８】回転機１が運転を開始すると回転子６が回
転し、回転子６と同軸に設けられた整流子７も回転す
る。整流子７は複数の整流子片をその円周面を有すると
ともにホルダ９内に格納された、ばね１０により整流子
７に押し付けられているブラシ８と接触しており、整流
子７の回転によりブラシ８と接触する整流子片も変わ
る。

【００１９】このブラシ８と整流子７は機械的に接触し
ている上、ブラシ８はばね１０により整流子７に押し付
けられているため、その摺動面である整流子７の回転、
すなわち回転機１の運転とともに摩耗していく。

【００２０】ところで、回転機の効率は入力電力と出力
される機械的出力の割合で表され、入力電力と機械的出
力との差が損失となる。この損失はおもに、回転機内の
コイルの電気抵抗による銅損，回転子，固定子のコイル
から発生する磁界による回転子，固定子での鉄損，軸受
けなどでの機械損である。

【００２１】回転機のうち、整流子とブラシを有するも
のではブラシ、及びブラシと整流子の接触面の電気抵抗
による電気的損失，ブラシと整流子の接触（摩擦）によ
る機械損がある。

【００２２】図２は本実施例におけるブラシ８の外観で
ある。このブラシ８は、図２中に示す面１２が整流子と
接する面であり、ブラシ８の整流子７との接触面は整流
子７の外形にあわせてある。

【００２３】ブラシ８と整流子７の接触面である面１２
には穴１３ａ，１３ｂが設けられ、これら穴１３ａ，１
３ｂの内面には金属メッキ（本実施例では銅）を施して
ある。

【００２４】この金属メッキを施した穴１３ａ，１３ｂ
は、整流子７に設けられた整流子片と隣り合う別の整流
子片の空隙の整流子の円周方向の長さよりも直径が小さ
く、また、軸５の方向に並んでいる。

【００２５】穴１３ａ，１３ｂの直径を整流子片の整流
子７の円周方向の長さよりも小さくすることで、整流子
片が整流子７の回転とともに移動したとき、接触してい
た整流子片と穴１３ａ，１３ｂの電気的接続が完全に断
たれた後に隣の整流子片と接触するため、隣り合う整流
子片同士の短絡による短絡電流が穴１３ａ，１３ｂにメ
ッキされた金属に流れ、前記短絡電流により穴にメッキ
された金属膜が劣化・損傷するのを防ぐことができる。

【００２６】また、図３，図４のように穴を数多く並べ
ることで、従来のブラシ表面にメッキするものと比べ、
ブラシと整流子片の電気的中心での電気抵抗を小さくす
ることが出来る。もちろん、前記穴の内部のメッキとブ
ラシ表面への金属メッキを併用することも可能である。

【００２７】その他の実施例として、前記実施例の金属
メッキかえて穴１３ａ，１３ｂには導電性ペーストとし
て、銀ペーストなどの電気の良導体であり、比較的やわ
らかい材料が充填されている。ここで充填する材料は、
従来用いられていた金属の粉体ではなく、金属粒子と樹
脂などを溶剤に拡散したものを用いる。こうすることで
充填量なども容易に管理することが出来る。

【００２８】また、図３，図４のように穴を数多く並べ
ることで、穴に充填された電気的良導体と整流子片の接
触面積を増加させることができ、従来のブラシ表面にメ
ッキするものと比べ、整流子片との接触面積を飛躍的に
増加させることができるとともに、ブラシと整流子片の
電気的中心での電気抵抗を小さくすることが出来る。無
論、従来のブラシ表面への金属メッキを併用することも
可である。

【００２９】さらに、先の２つの実施例を併用し、ブラ
シと整流子の接触面に設けた穴の内部に金属メッキを行
った上で、導電性ペーストを充填することも可能であ
る。

【００３０】ところで、従来、ブラシ８と回転子６の摩
擦による損失，電気抵抗による損失は回転機１の運転に
よるブラシ８の摩耗とともに図５のように変化する。運
転初期は外部端子からブラシ８と整流子７の接触面まで
の距離が遠いため、電気抵抗も大きく損失が大きくなっ
ている。また、ブラシの摩耗がほとんどないため、ブラ
シを整流子に押し付けているばねからの力も大きく摩擦
による損失も大きい。そこで、先の実施例における穴の
深さをブラシが摩耗して電気抵抗が目標値に近づく位の
深さとすることでブラシの寿命末期まで電気抵抗による
損失の低い安定したブラシとすることができる。

【００３１】その他の実施例として、穴１３ａ，１３ｂ
に電気的良導体ではなく、潤滑性に富んだ物質を充填す
ることで、回転機１の運転によるブラシ８の摩耗ととも
に前記潤滑性物質がブラシ８と整流子７の接触面に付着
し、ブラシ８と整流子７の摩擦を低減させることができ
る。さらに、ブラシ８と整流子７の接触面に近い部分に
は研磨性の高い物質、その他は潤滑性の高い物質を充填
しておくことで、回転機の運転初期には研磨性の高い物
質の働きによりブラシ８の整流子７との接触面の形状を
短時間で整流子７の表面と同じにすることで、なじみ特
性を向上させることが出来る。

【００３２】もちろん、ブラシに複数の穴を設け、各穴
に異なる物質を充填することも可である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
ラシの電気的中心に少なくとも一つの穴あるいは凹部を
設け、その穴あるいは凹部の内面に金属メッキを施す、
あるいは導電性ペーストを充填するようにしたので、ブ
ラシと整流子の接触による電気的損失を低減させること
ができ、効率のよい回転機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る回転機（電動送風
機）１の断面図である。

【図２】本発明一実施形態に係るブラシ８の斜視図であ
る。

【図３】本発明の他の実施形態に係るブラシ８の斜視図
である。

【図４】本発明の他の実施形態に係るブラシ８の斜視図
である。

【図５】回転機１におけるブラシ８の運転時間−損失特
性を示す図である。

【符号の説明】

１４…ねじ、１５…ブラケット、１６…整流板、１７…
ファンケーシング、１８…ファン、１９…ファン固定用
ねじ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊島 久則 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内

Claims (5)

【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すると共に、
   該整流子と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシ
   の前記整流子との摺動面に少なくとも一つの穴あるいは
   凹部を設け、該穴あるいは凹部の内面に金属メッキを施
   したことを特徴とする回転機のブラシ装置。
2. 【請求項２】回転する整流子に端面が摺接すると共に、
   該整流子と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシ
   の前記整流子との摺動面に少なくとも一つの穴あるいは
   凹部を設け、該穴あるいは凹部の内部に導電性ペースト
   を充填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または２において、 前記穴あるいは凹部のうち少なくとも一つはブラシの中
   央部、またはブラシの整流子回転方向の辺、あるいは回
   転子の軸方向の辺の垂直２等分線に対して対称に設けた
   ことを特徴とする回転機のブラシ装置。
4. 【請求項４】回転する整流子に端面が摺接すると共に、
   該整流子と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシ
   の前記整流子との摺動面に対して垂直方向に、前記整流
   子との摺動面からブラシの他の面へ向かって少なくとも
   一つの非貫通の穴を設け、該穴の内面に導電性ペースト
   を充填したことを特徴とする回転機のブラシ装置。
5. 【請求項５】回転する整流子に端面が摺接すると共に、
   該整流子と電気的に接続されたブラシを有し、該ブラシ
   の前記整流子との摺動面に対して垂直方向に少なくとも
   一つの穴を設け、この穴の内部にブラシ本体と摩擦係数
   の異なる材料を充填したことを特徴とする回転機のブラ
   シ装置。