JPH0621372U - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】整流子と刷子との摺動ロスが少なく、整流子と
刷子との機械的な摺動音が小さく、異常摩耗がなく寿命
が長く、整流子片と刷子との摺動によって生じた摩耗粉
によって整流子片間がショートすることのない回転電機
を得る。 【構成】回転子の回転軸４に周方向に間隔を隔てて配置
された複数の整流子片８と、整流子片８に接触して摺動
する刷子１２とを備えた回転電機。整流子片８又は刷子
１２の表面に固体潤滑材粉末１０を被着した。固体潤滑
材粉末１０は電気的導通性を有していてもよい。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転電機に関するもので、特に整流子と刷子とを円滑に摺接させる ための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

整流子および刷子付きの回転電機、例えば小型モータでは、整流子表面の酸化 物、汚れ等によって生ずる接点障害を防止する目的で、モータ組立前に整流子表 面を研磨している。図９は、従来の整流子表面研磨方法の例を示すもので、ラッ ピングフイルムロール３０から一定速度でラッピングフイルム３１を引き出しな がらラッピングフイルム３１に整流子２を押し当て、かつ、ラッピングフイルム ３１の搬送方向に逆らう向きに整流子２を回転させることにより、整流子２の整 流子片を研磨するようになっている。

【０００３】 一方、近年、モータを馴らし運転することなく、使用開始当初から所期の性能 が得られることが強く要求されるようになり、特にモータの初期電流が小さいこ とが要求されている。モータの初期電流は、整流子と刷子との摩擦抵抗が大きく 影響することから、特公昭６２−２０７８２号公報に記載されているように、整 流子表面に潤滑剤として導電性グリスを塗布し、整流子と刷子との摩擦抵抗を小 さくすることが提案されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

図９に示す例のようにラッピングフイルム３１で整流子表面を研磨すると、整 流子片の無垢な金属面が露出し、整流子片と刷子との間で直接金属接触すること になって摩擦力が増大し、次の問題が生ずる。 １）摩擦による摺動ロスがモータの負荷となり、消費電流が増大する。 ２）摩擦による機械的な摺動音が増大する。 ３）無垢な金属面はエネルギーが高く反応しやすいため、異種あるいは同種金属 の接触摺動により最悪の場合は凝着が起こり、また、異常に摩耗を促進して寿命 を短くする。

【０００５】 一方、特公昭６２−２０７８２号公報記載のもののように、整流子表面に導電 性グリスを塗布したものによれば、整流子片と刷子との摺動によって生じた摩耗 粉がグリスに捕らえられ、整流子片間のスリットに詰まって整流子片間をショー トさせるという問題が生ずる。

【０００６】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、整流子と刷 子との摺動ロスが少なく、整流子と刷子との機械的な摺動音が小さく、異常摩耗 がなく寿命が長く、また、整流子片と刷子との摺動によって生じた摩耗粉によっ て整流子片間がショートすることのないようにした回転電機を提供することを目 的とする。

【０００７】

【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考案は、整流子片又は刷子の表面に固体潤滑材粉 末を被着させたことを特徴とする。固体潤滑材粉末として電気的導通性を有する ものを用いてもよい。

【０００８】

【作用】

整流子片と刷子との間に固体潤滑材粉末が介在し、整流子片と刷子とが滑らか に摺接し、摩擦力が小さくなるとともに機械的な騒音が低くなる。また、異種又 は同種の金属同志の直接接触が回避される。固体潤滑材粉末として電気的導通性 を有するものを用いれば、整流子片と刷子との電気的な接触抵抗が低くなる。

【０００９】

【実施例】

以下、図面を参照しながら本考案にかかる回転電機の実施例について説明する 。図１において、符号２は整流子を示しており、この整流子２は、回転子の回転 軸４の外周に圧入等によって固着された円筒状の保持体６と、この保持体６の外 周に周方向に間隔を隔てて配置された複数の（図示の例では３個）整流子片８と を有してなる。整流子片８には刷子１２が接触して摺動する。整流子片８の表面 には固体潤滑材粉末１０が被着されている。

【００１０】 上記整流子片８の表面への固体潤滑材粉末１０の被着方法の例を図４、図５に 示す。図４の例は、ラッピングフイルムロール３０から一定速度でラッピングフ イルム３１を引き出しながらこのラッピングフイルム３１にカーボングラファイ ト、炭素繊維を代表とする電気的導通性を有する固体潤滑素材３２を押し当てて ラッピングフイルム３１に固体潤滑材粉末３４を塗布し、さらに固体潤滑材粉末 ３４の塗布面に整流子２を押し当て、かつ、ラッピングフイルム３１の搬送方向 に逆らう向きに整流子２を回転させることにより、整流子２の整流子片の表面に 固体潤滑材粉末３４を転写させて被着させるようにしたものである。ラッピング フイルム３１を用いることなく、固体潤滑素材３２を直接整流子２に押しつける ことによって固体潤滑材粉末３４を整流子２の整流子片の表面に被着させてもよ い。

【００１１】 図５の例は、ラッピングフイルムロール３０から一定速度でラッピングフイル ム３１を引き出しながらラッピングフイルム３１に固体潤滑材粉末３４をノズル ３６により吹き付けてラッピングフイルム３１に固体潤滑材粉末３４を塗布し、 固体潤滑材粉末３４の塗布面に整流子２を押し当て、かつ、ラッピングフイルム ３１の搬送方向に逆らう向きに整流子２を回転させることにより、整流子２の整 流子片の表面に固体潤滑材粉末３４を転写させて被着させるようにしたものであ る。ラッピングフイルム３１を用いることなく、固体潤滑材粉末３４を直接整流 子２に吹き付けることによって固体潤滑材粉末３４を整流子２の整流子片の表面 に被着させてもよい。

【００１２】 整流子２の研磨時あるいはその前後に、以上説明した方法によって整流子２の 整流子片８の表面に電気的導通性を有する上記固体潤滑材粉末１０を塗布するこ とにより、整流子片８の表面にカーボンが点在する。これによって整流子２と刷 子１２との間にカーボンが介在し、摩擦抵抗が低下するとともに、異種又は同種 の金属同志が直接接触することが回避され、凝着を起こすことはなくなる。固体 潤滑材粉末１０の大きさは数μｍオーダーであり、整流子片８間のスリットに固 体潤滑材粉末１０が落ちても、上記スリットを固体潤滑材粉末１０が埋めつくす ことはなく、整流子片８相互間をショートさせることはない。また、カーボンな どの固体潤滑材粉末１０がコロの働きをして、整流子と刷子との間で潤滑作用を もたらし、摺動ロスの低減効果および摩擦による摺動音の低減効果をもたらす。

【００１３】 図２、図３は、以上説明した整流子および刷子をモータに適用した例を示す。 図２、図３において、有底円筒状のモータケース１４の開口端側には端板１６が 固定されている。モータケース１４と端板１６とによって軸受２２，２２が保持 されており、軸受２２，２２によって回転軸４が回転自在に支承されている。回 転軸４には回転子２０が一体に設けられている。回転子２０は、適宜の極数（図 示の例では３極）の突極を有する回転子コア２６と、この回転子コア２６の上記 各突極に巻回された巻線２８とを有してなる。回転子コア２６の上記各突極の外 周面は、モータケース１４の内周側に固定されたリング状の界磁マグネット１８ の内周面と適宜の間隙をおいて対向している。回転軸４にはまた前記整流子２が 固着され、整流子２には刷子１２が摺接している。刷子１２と整流子２を介して 各巻線２８に通電され、かつ、回転子２０の回転位置により通電が切り換えられ て回転子２０が回転駆動される。

【００１４】 このように、モータに前述の整流子および刷子を適用すれば、前述のような回 転電機としての効果を奏するほか、摺動ロスの低減に基づきモータ負荷が低減さ れ、消費電流が下がるとともに、初期電流も低下するという効果がある。

【００１５】 本考案に用いることができる固体潤滑材としては電気的導通性を有するものが 考えられるが、前述のような作用効果には電気的導通性は直接関係するものでは ない。従って、電気的導通性を有する固体潤滑材のほか、以下のような、コロ作 用を有する球形状又はこれに類似した形状の物質を用いてもよい。もっとも、電 気的導通性のあるものの方が信頼性の点で安心できる。 ・ＢＮ ・ＴｉＯ2 ・Ｙ2Ｏ2Ｓ ・ＳｉＣ ・ＺｎＯ ・Ｙ1−ＸＯ2Ｓ ・Ａｌ2Ｏ3 ・酸化第二鉄 ・モリブデンレッド ・ＭｇＯ ・四三酸化鉄 (1PbCrO4・mPbMoO4・nPbSO4) ・ＣａＣｏ3 ・Ｃｕ2Ｏ ・ＭｏＳ2 ・ＭｇＴｉＯ3 ・ＣｕＯ ・シラス ・ＳｒＴｉＯ3 ・ＢａＳＯ4 ・ジルコン ・ＣａＴｉＯ3 ・Ｃｒ2Ｏ3 ・マグネシア ・ＢａＴｉＯ3 ・ＣａｕＯ4 ・(SiO2・nH2O) ・ＺｎＳ ・ＳｉＯ2 ・Ｙ2Ｏ3 ・・・等

【００１６】 また、整流子の標準的な材質としてＡｇＣｄがある。これはほとんどが銀でで きており、カドミウムは１％程度にすぎず、標準電極電位は約０．８Ｖである。 この材質からなる整流子に対し凝着低減作用をもつ物質として次のものがある。 整流子の材質に対して標準電極電位にて０．１Ｖ以上大きく３Ｖ以内の異種金属 又は導電性を有する化合物が該当する。なお、電気伝導率は１×１０￣⁴［Ｓ・ ｃｍ￣¹］以上とする。 （標準電極電位の代表例） ・パラジウム ： ０．９７８Ｖ ・銀 ： ０．７９９１Ｖ ・銅 ： ０．３３７Ｖ ・ニッケル ：−０．２５０Ｖ ・コバルト ：−０．２７７Ｖ ・カドミウム ：−０．４０２９Ｖ ・鉄 ：−０．４４０２Ｖ ・亜鉛 ：−０．７６２８Ｖ ・シルクニウム ：−１．５３Ｖ ・チタン ：−１．６３Ｖ ・アルミ ：−１．６６２Ｖ ・・・等

【００１７】 なお、整流子および刷子そのものの材質は、例えば、銅を基材としてこれを銀 カドミウムで被覆し、さらに金、銅、ニッケル等の異種金属を１種類又は２種類 以上被覆したものにグラファイトや異種金属を塗布したものを用いることができ る。

【００１８】 次に、実測データを参照しながら本考案の効果をさらに説明する。本考案の効 果を確かめるために、当初ブランク材で整流子を構成したモータの電流値を測定 し、次に同一のものに固体潤滑材としてＭｇＯを転写して電流値を測定した結果 を図６に示す。ここでは、刷子の材質としてＡｇＰｄ⁵⁰、整流子の材質としてＡ ｇＣｄを使用したものと、刷子の材質としてＡｇＰｄ³⁰、整流子の材質としてＡ ｇＣｄＯを使用したものとを用いた。何れにせよ、本考案を実施しない状態では 電流値が高かったものが、本考案を実施することによって電流値が大幅に低下し ていることがわかる。このことから、前述の効果が裏付けられる。

【００１９】 また、図７は、従前の設計例と、本考案を実施したものとの電流値の違いをヒ ストグラムで表したもので、（ａ）が従前の設計例、（ｂ）が本考案の実施品で ある。整流子片は、銅、銀カドミウム、金の３層構造のものを用いた。電流値は 無負荷消費電流の値である。図７からも明らかなとおり、本考案によれば電流値 低減効果がある。

【００２０】 さらに、図８に、固体潤滑材の相違による電流値の相違および従来品との相違 をヒストグラムにより比較して示す。（ａ）は本考案を実施しないブランクの場 合、（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は本考案の実施例でそれぞれ固体潤滑材として、 ＭｇＯ，ＺｎＯ，Ｃｕ，Ｆｅを用いたもの、（ｆ）は前記特公昭６２−２０７８ ２号公報記載のもののようにグリスを塗布したものの例である。図８からも明ら かなとおり、本考案によれば電流値低減効果がある。

【００２１】 なお、固体潤滑材粉末は、刷子側に被着してもよいし、整流子片および刷子の 両方に被着してもよい。

【００２２】

【考案の効果】

本考案によれば、整流子片又は刷子の表面に固体潤滑材粉末を被着したことに より、整流子と刷子との間の摩擦抵抗が低下し、これによって次のような効果を 奏する。 １）整流子と刷子との摺動ロスが低減され、モータの場合は負荷が低減されて消 費電流が下がる。 ２）摩擦による摺動音（機械ノイズ）が低くなる。 ３）異種あるいは同種の金属同志が直接接触しないため、凝着が起こりにくくな り、整流子と刷子の摩耗が少なくなり、回転電機の寿命が長くなる。 ４）固体潤滑材として導電性固体潤滑材を用いれば、さらに初期電流を低減する ことができるし、信頼性を向上させることができる。 ５）固体潤滑材粉末は微粒子であり、整流子片間のスリットに落ちても整流子片 相互をショートさせることはないし、周辺に飛散するため整流子片間のスリット を埋めつくしてしまうこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる回転電機の実施例の要部を示す
正面図。

【図２】同上要部を備えた回転電機の例を示す縦断面
図。

【図３】図２中の線Ａ−Ａに層断面図。

【図４】本考案を実施するための方法を示す正面図。

【図５】本考案を実施するための別の方法を示す正面
図。

【図６】本考案の効果を明らかにするために従来例と本
考案実施品との電流値の違いを比較して示す線図。

【図７】同じく従来例と本考案実施品との電流値の違い
を比較して示すヒストグラム。

【図８】同じく従来例と本考案の各種実施品との電流値
の違いを比較して示すヒストグラム。

【図９】従来の整流子の処理方法の例を示す正面図。

【符号の説明】

４ 回転軸 ８ 整流子片 １０ 固体潤滑材粉末 １２ 刷子

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子の回転軸に周方向に間隔を隔てて
   配置された複数の整流子片と、この整流子片に接触して
   摺動する刷子とを備えた回転電機において、上記整流子
   片又は刷子の表面に固体潤滑材粉末が被着されてなる回
   転電機。
2. 【請求項２】 固体潤滑材粉末が電気的導通性を有して
   なる請求項１記載の回転電機。