JPH0590874U - 回転電機のブラシ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案の目的は、ブラシの整流子に対する座乗
性を良くして寿命を向上できる回転電機のブラシ装置を
得ることにある。 【構成】回転される整流子15の周面に対向して配設され
る筒状のブラシガイド27と、このガイド27内にその軸方
向に移動可能に嵌合支持されるブラシ41と、このブラシ
41を整流子15との間に挟んで設けられブラシ41を整流子
15の周面に押付けるコイルばね46とを具備する回転電機
のブラシ装置18において、コイルばね46が当接するブラ
シ41の反整流子側端面41ａを、整流子15の回転方向後側
に位置されるブラシ41の一側面41ｂの長さＡよりも、整
流子15の回転方向前側に位置されるブラシ41の他側面41
ｃの長さＢを短くする斜状面で形成したことを特徴とす
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、整流子電動機または発電機等の回転電機に使用されて、その回転さ れる整流子に摺動接触するブラシを備えたブラシ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図５および図６は整流子電動機に使用されている従来のブラシ装置の夫々異な る例を示しており、これらの図中７１は筒状のブラシガイド、７２はカーボンブ ラシ、７３はピッグテール、７４はコイルばねであり、また、７５は回転子軸７ ６に固定された整流子である。これらの例において、カーボンブラシ７２はコイ ルばね７４のばね力で整流子７５の周面に常に押し付けられている。

【０００３】 図５に示す従来例では、カーボンブラシ７２のコイルばね７４が接する反整流 子側端面７２ａが、カーボンブラシ７２の軸方向に対して直角に形成されて、コ イルばね７４のばね力の作用方向がカーボンブラシ７２の軸方向と略一致するよ うに構成されている。また、図６に示す従来例では、カーボンブラシ７２のコイ ルばね７４が接する反整流子側端面７２ａが、カーボンブラシ７２の軸方向に対 して傾斜され、この傾斜した反整流子側端面７２ａに作用するコイルばね７４の ばね力の分力が、ブラシガイド７１における整流子７５の回転方向前側のガイド 側壁７１ａ方向に作用し、ガイド側壁７１ａにカーボンブラシ７２を押付けるよ うに構成されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、図５に示す従来例の構成では、コイルばね７４がブラシガイド７１内 で蛇行して設けられる関係で、そのばね力の作用方向とカーボンブラシ７２の軸 方向とが正確に一致していないことに加えて、この作用力Ｅと、整流子７５の回 転（図５中矢印は回転方向を示す。）に伴う整流子７５の周面とカーボンブラシ ７２の整流子側端面との摩擦抵抗の強弱変化（つまり、整流子７５の周部は一定 間隔で設けられる整流子片７５ａと、隣接する整流子片７５ａ間に挟まれた絶縁 物７５ｂとからなり、整流子７５の周面は整流子片７５ａと絶縁物７５ｂが臨む 溝７５ｃとが交互に設けられた構成であり、この構成により前記摩擦抵抗が変化 する。）に基づきカーボンブラシ７２を引摺ろうとする力Ｆとにより、カーボン ブラシ７２が遊動（チャタリングとも言う）し易い。

【０００５】 したがって、カーボンブラシ７２の整流子７５に対する座乗性が良くないう問 題があり、このように座乗性が良くないことに基づき、カーボンブラシ７２と整 流子７５との間でスパークを発生し易く、カーボンブラシ７２の寿命の低下を招 き易い。

【０００６】 また、図６に示す従来例では、カーボンブラシ７２の反整流子側端面７２ａに 作用するコイルばね７４の作用点Ｇと、カーボンブラシ７２の支点Ｈとがずれて いるので、前記両点Ｇ，Ｈ間を繋ぐ直線を腕の長さとする図６中時計回りの回転 モーメントＭ１が、カーボンブラシ７２に作用している。ところが、既述のよう に整流子７５の回転（図６中矢印は回転方向を示す。）に伴い、この周面とカー ボンブラシ７２の整流子側端面との摩擦抵抗の強弱変化に基づきカーボンブラシ ７２を引摺ろうとする力Ｆは、回転モーメントＭ１とは向い合う方向に働くので 、その変動に伴い、カーボンブラシ７２が回転モーメントＭ１で安定された状態 が崩される。

【０００７】 そのために、ブラシガイド７１における整流子７５の回転方向前側のガイド側 壁７１ａにカーボンブラシ７２が押付けられるにも拘らず、カーボンブラシ７２ が遊動して、カーボンブラシ７２の整流子７５に対する座乗性が損なわれ易いか ら、カーボンブラシ７２と整流子７５との間で発生するスパークにより、カーボ ンブラシ７２の寿命の低下を招き易い。

【０００８】 本考案の目的は、ブラシの整流子に対する座乗性を良くして寿命を向上できる 回転電機のブラシ装置を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、回転される整流子の周面に対向して配設される筒状のブラシガイド と、このブラシガイド内にその軸方向に移動可能に嵌合支持されるブラシと、こ のブラシを前記整流子との間に挟んで設けられ前記ブラシを前記整流子の周面に 押付けるコイルばねとを具備する回転電機のブラシ装置に適用され、前記目的を 達成するために、前記コイルばねが当接する前記ブラシの反整流子側端面を、前 記整流子の回転方向後側に位置される前記ブラシの一側面の長さよりも、前記整 流子の回転方向前側に位置される前記ブラシの他側面の長さを短くする斜状面で 形成したものである。

【００１０】

【作用】

上記の構成において、ブラシの反整流子側端面を形成した斜状面は、この面に 当接してブラシを整流子に押付けるコイルばねのばね力を受けるので、コイルば ねは前記斜状面の傾き方向に従ったブラシに回転モーメントを与えて、ブラシガ イドにおける整流子の回転方向後側のガイド側壁にカーボンブラシを押付ける。 この回転モーメントがカーボンブラシの整流子側端部を動かそうとする力の方向 は、前記斜状面の傾き方向により、回転される整流子がカーボンブラシの整流子 側端部を引摺ろうとする力の方向と同じである。そのため、回転モーメントで安 定されたカーボンブラシの状態が、整流子の周面とカーボンブラシの整流子側端 面との摩擦抵抗の強弱変化に基いてカーボンブラシが整流子に引摺られる力で崩 されることが防止される。

【００１１】

【実施例】

以下、図１〜図４を参照して本考案の一実施例を説明する。 図２において符号１は金属製の電動機ケースで、これはケース本体２と、ケー ス端板３とから形成されている。

【００１２】 ケース本体２は、底４ａ付きの円筒部４の前記底４ａと反対側を開口し、この 開口の周縁部に取付け部５を一体に設けて形成されている。取付け部５は、環状 平面部６と、筒部７と、突縁８とで形成されている。環状平面部６はケース本体 ２の開口縁から一体にこの本体２の外側方に向けてはり出して形成され、筒部７ は環状平面部６の外周から底４ａ側に向けて折れ曲がってケース本体２と平行に 形成され、かつ、突縁８は筒部７の先端から外側方に向けて直角に折れ曲がって 形成されている。円筒部４の底板４ａ側には排気孔９が設けられているとともに 、底板４ａにも図示しない排気孔が設けられている。底板４ａの中央部には軸受 け１０を収納した軸受け取付け部１１が形成されている。

【００１３】 ケース端板３は、ケース本体２の一端開口を径方向に横断するように、例えば 平面形状が前記径方向に延びる略帯板状をなし、その中央部に軸受け１２を収納 した軸受け取付け部１３を一体に設けて形成されている。このケース端板３の両 端部は環状平面部６にねじ止めされている。このため、ケース本体２の一端開口 は、完全に塞がれることなく部分的に開口されている。

【００１４】 ケース本体２内には、ステータ１４と、このステータ１４の内側に配設される 整流子１５付きのロータ１６とが夫々収納されている。ステータ１４が有するス テータコアは、軸方向から見た外径形状が略四角形状であって、その面取りされ た４つの角部を円筒部４の内面に密接させてケース本体２に固定されている。こ の固定により、円筒部４の内面と前記ステータコアの外面との間には４つの風路 １９が夫々形成されている。ロータ１６はそのロータ軸１７を前記軸受け１０， １２に支持されて回転自在に設けられているとともに、ロータ軸１７は軸受け１ ２および軸受け取付け部１３を貫通している。

【００１５】 整流子１５は軸受け１０側に位置してロータ軸１７に固定されている。この整 流子１５は、図１に示されるようにロータ軸１７と一体に回転する合成樹脂製の ボス部１５ａと、このボス部１５ａの外周に周方向に間隔を存して設けられた多 数の整流子片１５ｂと、これら整流子片１５ｂ相互を絶縁する絶縁物１５ｃとを 備えている。整流子片１５ｂにはロータ巻線の端末が電気的に接続されている。

【００１６】 ケース本体２の円筒部４には整流子１５を挟んで正極側と負極側のブラシ装置 １８が夫々取付けられており、以下これらブラシ装置１８の詳細を図１，図３お よび図４により説明する。

【００１７】 ブラシ装置１８が備えるブラシホルダ２１は、合成樹脂製等の電気絶縁材料で 形成され、その本体部２２は挿通孔２３を有して略四角筒状をなしている。本体 部２２にはケース本体２の外面に重なる支持片２４が一体に突設されている。図 ２に示すようにブラシボルダ２１は、本体部２２を円筒部４に開口する装着口４ ｂに挿通し、支持片２４をねじ２６で円筒部４に締付けることで、ケース本体２ に固定されている。

【００１８】 ブラシホルダ２１の挿通孔２３には、金属製のブラシガイド２７が嵌合されて いる。ブラシガイド２７は、図１および図４に示されるように互いに平行な上下 一対のガイド側壁２７ａ，２７ｂと、これら側壁２７ａ，２７ｂの一端間を繋ぐ とともに中間部に外側に膨出する湾曲部を有したガイド側壁２７ｃと、この側壁 ２７ｃと平行でガイド側壁２７ａ，２７ｂの他端間を繋ぐとともに中間部に外側 に膨出する湾曲部を有したガイド側壁２７ｄとにより、筒状をなしていて、本体 部２２から整流子１５に向かって突出されている。

【００１９】 このブラシガイド２７は、その先端開口を整流子１５の周面と対向して、整流 子１５の径方向に設けられているとともに、そのガイド側壁２７ｃは整流子１５ の回転方向前側に位置され、ガイド側壁２７ｄは整流子１５の回転方向後側に位 置されている。なお、図１において矢印Ｉは整流子１５の回転方向を示している 。

【００２０】 ブラシガイド２７の整流子１５と反対側の端部には挿通孔２３の開口縁に引っ 掛かる抜け止め片２８が折曲げられているとともに、本体部２２から突出するブ ラシガイド２７の付け根部分には、本体部２２の端面に引掛かる切り起こし片２ ５が形成されている。切り起こし片２５は、抜け止め片２８との間に本体部２２ を挟んで、ブラシホルダ２１にブラシガイド２７を固定している。

【００２１】 ブラシホルダ２１の本体部２２は端子取付け孔２９を有している。この取付け 孔２９は、挿通孔２３と略平行に設けられているとともに、その内部には電流供 給用の端子金具３０が取付けられている。

【００２２】 端子金具３０は、板金製であり、挿通孔２３の開口端を覆うキャップ片３１と 、端子取付け孔２９に挿入される抜け止め片３２とを一体に有している。抜け止 め片３２には、断面円弧状に湾曲された凸部３３と、この凸部３３に連続して山 形状に折曲げられた弾性変形可能な屈曲部３４とが形成されており、これら凸部 ３３と屈曲部３４の頂部は端子取付け孔２９の内面に押し付けられている。

【００２３】 屈曲部３４の先端部は、端子取付け孔２９から本体ケース２の内側に突出され 、その突出部分３４ａには本体部２２の端面に引掛かる係止片３５が一体に切り 起こされている。この係止片３５は、キャップ片３１との間で本体部２２を挟ん で、端子取付け孔２９からの端子金具３０の抜け止めをしている。突出部分３４ ａは前記ステータ１４のステータコアに取付けた端子台３６の接続端子（図示し ない）に差し込まれて、この端子を介してステータ巻線に接続されるようになっ ている。

【００２４】 ブラシガイド２７の内部には、図４に示されるように軸直角方向の断面が全体 として略四角形をなす棒状のカーボン系ブラシ４１が軸方向に移動可能に嵌合支 持されている。このブラシ４１は、カーボン粉末を主成分として、この粉末を合 成樹脂の粘結剤とともに圧縮成形したものを焼結することにより形成された、い わゆる樹脂バインドタイプのものであり、用途に応じて必要とする金属粉末が適 量混入されることもある。

【００２５】 ブラシ４１の整流子側端面は、整流子１５の周面に適応した凹面で形成されて いて、整流子片１５ｂに摺接されている。さらに、図１に示されるようにブラシ ４１の反整流子側端面４１ａは斜状面で形成されている。この反整流子側端面４ １ａは斜面またはこの斜面と実質的に同一な程度に曲率が大きい湾曲面で形成さ れる。このような斜状面からなる反整流子側端面４１ａにより、図１に示される ように前記斜状の反整流子側端面４１ａの一方の傾斜端Ｃを一端に有して前記ガ イド側壁２７ｄに対向するブラシ４１の一側面４１ｂの長さＡよりも、前記斜状 の反整流子側端面４１ａの他方の傾斜端Ｄを一端に有して前記ガイド側壁２７ｃ に対向するブラシ４１の他側面４１ｃの長さＢが短く形成されている。なお、ブ ラシ４１の軸直角方向と平行な線と前記斜状の反整流子側端面４１ａとがなす傾 斜角度θは12〜15゜である。

【００２６】 このブラシ４１の反整流子側端面４１ａ側の端部にはピッグテール４２の一端 部が接続されている。すなわち、図３に示されるようにピッグテール４２の一端 部は前記反整流子側端面４１ａ側の端部に形成された穴４３に挿入されており、 その周囲に詰められた銅の粉末４４により固定されている。なお、この固定を確 実にするために、ピッグテール４２の一端部を囲んだ粉末４４は、液状接着剤を 染み込ませて硬化されている。ピッグテール４２の他端は前記挿通口２３の開口 端を塞いだキャップ片３１にスポット溶接されている。

【００２７】 ブラシ４１の反整流子側端面４１ａとキャップ片３１との間には、圧縮形のコ イルばね４５が介在されている。このコイルばね４５は、ブラシ４１を整流子１ ５との間に挟んで、このブラシ４１を常に整流子１５に向けて付勢することによ り、ブラシ４１の整流子１５側端部がブラシガイド２７から突出されて、整流子 １５の外周面に摺動可能に押し付けられている。

【００２８】 以上説明した電動機ケース１、軸受け１０，１２、ステータ１４、ロータ１６ 、およびブラシ装置１８により、電気掃除機の電動送風機に用いられる整流子電 動機が形成されている。

【００２９】 なお、図２に示したように前記ロータ軸１７の電動機ケース１より外に突出し た端部には、ナット５１を介してロータ軸１７と一体に回転する遠心ファン５２ が取付けられている。このファン５２は、中央部に吸込み口５３を有するととも に、周部に吐出し口５４を有している。遠心ファン５２はファンカバー５５で覆 われている。このカバー５５は本体ケース２の取付け部５に嵌合して取付けられ ているとともに、ファンカバー５５は空気を吸込むための開口部５６を有してい る。開口部５６は吸込み口５３に入り込んでいる。

【００３０】 したがって、遠心ファン５２が回転されると、開口部５６を通して空気が吸込 まれ、この吸込み空気は遠心ファン５２の吐出し口５４から吐出される。遠心フ ァン５２と取付け部５との間には、遠心ファン５２から吐出された空気を電動機 ケース１内に導く整流板５７が設けられている。整流板５７は、遠心ファン５２ から吐出された空気を整流しつつ、この整流過程で空気の圧力を動圧から静圧化 するものであって、前記フレーム端板３にねじ止めされている。この整流板５７ によって整流された空気は、電動機ケース１内に流入され、前記風路１９を流通 した後に、排気口９から電動機ケース１の外部に排出される。

【００３１】 前記構成のブラシ装置１８は、そのブラシ４１の反整流子側端面４１ａを、図 １に示されるように整流子１５の回転方向後側に位置するブラシ４１の一側面４ １ｂの長さＡよりも、整流子１５の回転方向前側に位置するブラシ４１の他側面 ４１ｃの長さＢが短くなるような斜状面で形成したことにより、整流子１５の回 転時におけるブラシ４１の座乗性を向上できる。

【００３２】 すなわち、ブラシ４１の反整流子側端面４１ａに作用するコイルばね４５のば ね力の作用点Ｊと、ブラシ７２の支点Ｋとがブラシ４１の軸直角方向にずれてい るので、前記両点Ｊ，Ｋ間を結ぶ直線を腕の長さとする回転モーメントＭがブラ シ４１に作用して、このブラシ４１に図１中時計回りの力が与えられる。それに より、ブラシガイド２７における整流子１５の回転方向後側のガイド側壁２７ｃ にブラシ４１の一側面４１ｂが押付けられる。

【００３３】 このような状態で整流子１５が回転されると、ブラシ４１の整流子側端面は、 整流子１５の周面との摩擦抵抗により図１中矢印方向の力Ｌで、整流子１５の回 転方向に引摺られようとする。この力Ｌと前記回転モーメントＭがブラシ４１の 整流子側端部に及ぼす力の方向と同じであるので、整流子１５の周面とブラシ４ １の整流子側端面との摩擦抵抗の強弱変化に応じて前記力Ｌが変動するにも拘ら ず、ブラシ４１が回転モーメントＭで安定された状態が崩されることが防止され る。

【００３４】 そのため、ブラシ４１は、図１に示されるように反整流子側端面４１ａの傾斜 端Ｃをガイド側壁２７ｄに当接するとともに、回転方向前側の他側面４１ｃの中 間部をガイド側壁２７ｄの整流子側先端Ｎに当接し、かつ、整流子側端面を整流 子１５の周面に接触させた状態に保持されて、次第に消耗されるものである。

【００３５】 このようにして、ブラシ４１の遊動が抑制されて整流子１５に対するブラシ４ １の座乗性が良くできる。そのため、ブラシ４１と整流子１５との間でのスパー クの発生を抑制できるから、ブラシ４１の整流子側端面の摩耗の促進が防止され るとともにブラシ４１の温度上昇が少なくなり、それに伴いブラシ４１の寿命、 ひいてはブラシ装置１８の寿命を向上できるものである。

【００３６】

【考案の効果】

以上詳記したように本考案によれば、整流子の回転に伴うブラシの遊動が抑制 され、ブラシの整流子に対する座乗性が良くなるので、寿命を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るブラシ装置の構成を示
す図３中Ｚ−Ｚ線に沿う断面図。

【図２】図１に示したブラシ装置を備える電動送風機の
構成を一部断面して示す側面図。

【図３】本考案の一実施例に係るブラシ装置の構成をそ
のブラシの摩耗が進んだ状態で示す縦断側面図。

【図４】図３中Ｙ−Ｙ線に沿うブラシ装置の断面図。

【図５】従来のブラシ装置の一例を示す断面図。

【図６】従来のブラシ装置の他の例を示す断面図。

【符号の説明】

１５…整流子、１８…ブラシ装置、２１…ブラシボル
ダ、２７…ブラシガイド、２７ｃ，２７ｄ…ガイド側
壁、４１…ブラシ、４１ａ…ブラシの反整流子側端面、
４１ｂ…ブラシの一側面、４１ｃ…ブラシの他側面、４
５…コイルばね。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 吉沢 浩幸 神奈川県秦野市堀山下43番地 東京電気株 式会社秦野工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転される整流子の周面に対向して配設
   される筒状のブラシガイドと、このブラシガイド内にそ
   の軸方向に移動可能に嵌合支持されるブラシと、このブ
   ラシを前記整流子との間に挟んで設けられ前記ブラシを
   前記整流子の周面に押付けるコイルばねとを具備する回
   転電機のブラシ装置において、 前記コイルばねが当接する前記ブラシの反整流子側端面
   を、前記整流子の回転方向後側に位置される前記ブラシ
   の一側面の長さよりも、前記整流子の回転方向前側に位
   置される前記ブラシの他側面の長さを短くする斜状面で
   形成したことを特徴とする回転電機のブラシ装置。