JPH07336957A - 電気機械用カーボンブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブラシ本体の全電気抵抗を小さくして、整流
抵抗の大幅な低下がなくて良好な整流効率を維持した状
態で、抵抗損失に起因する発熱を抑制し得るカーボンブ
ラシを提供する。 【構成】 カーボンまたはカーボンを主体とし先端が整
流子に接触して摩耗するブラシ本体１１、ブラシ本体１
１の後端部に接続されたリード線１２、ブラシ本体１１
の後端部に当接しブラシ本体１１を整流子側に付勢する
圧縮スプリング１４を備えてなるカーボンブラシにおい
て、ブラシ本体１１の外側面に、良導電性材料からなり
リード線１２に接続する端子１３ｄを弾撥的に当接させ
たこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電機、整流子電動機
等において、整流子に接触して摺接される電気機械用カ
ーボンブラシに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機械用ブラシの一形式として、特開
平５−３８０９９号公報および特開平５−１８２７３３
号公報に示されているように、先端が整流子に接触して
摩耗するブラシ本体と、同ブラシ本体の後端部に接続さ
れたリード線と、前記ブラシ本体の後端部に当接し同ブ
ラシ本体を前記整流子側に付勢する圧縮スプリングを備
えてなる電気機械用ブラシがある。また、ブラシ本体と
してはカーボン系のブラシが一般であり、カーボンに合
成樹脂等からなる粘結剤を混合して圧縮固化したもの、
この圧縮固化物を必要により低温または高温で焼成した
もの、カーボンに良導電性金属の粉末を混合して焼結さ
せたもの等が採用される。このようなカーボン系のブラ
シ本体を採用している電気機械用ブラシを電気機械用カ
ーボンブラシと称し、通常ブラシ本体としては、整流子
との摺接時に発生するスパークを抑制するために抵抗整
流を大きくする必要から、電気抵抗の高いものが採用さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した形
式の電気機械用カーボンブラシ（以下これを単にカーボ
ンブラシということがある）において、ブラシ本体とし
て電気抵抗の大きいブラシ本体を採用する場合には、ブ
ラシ本体の抵抗損失が大きくて整流効率が低下するとい
う問題があるとともに、抵抗損失に起因する発熱により
ブラシ本体に熱劣化を発生させるという問題がある。

【０００４】これらの問題を解決する手段として、上記
した前者の公報にはブラシ本体を、カーボン系の主体部
と、同主体部より高い電気導体からなる良導電性部とに
より構成して、良導電性部にリード線を接続して構成し
てなるカーボンブラシが開示されている。当該カーボン
ブラシにおいては、ブラシ本体のカーボン系の主体部に
良導電性部を形成しているためブラシ本体の全電気抵抗
が小さく、かつブラシ本体を全て低抵抗の良導電性材料
で構成した場合に比較して整流抵抗の大幅な低下がな
く、良好な整流効率を維持した状態で抵抗損失に起因す
る発熱を抑制し得るという利点がある。また、上記した
後者の公報には、カーボン系のブラシ本体の先端面を除
く外周面に良導電性の金属被覆を施してなるカーボンブ
ラシが開示されている。当該カーボンブラシにおいて
は、ブラシ本体にはリード線と金属被覆の両者から電流
が流れることになってブラシ本体の全電気抵抗が小さく
なり、前者の公報に開示されたカーボンブラシと同様の
作用効果を奏するという利点がある。

【０００５】しかしながら、前者のカーボンブラシにお
いてはブラシ本体が特殊な構造であって、ブラシ本体を
形成するには、カーボン系の主体部に長手方向に所定長
さの孔を設けて良導電性の金属粉末を充填して固化し、
このように充填固化して形成された良導電性部にリード
線を接合しなければならず、製造上極めて面倒であると
ともに、このように形成された良導電性部と主体部とは
熱膨張に大きな差があるため、この熱膨張差に起因して
主体部が破損するとい問題がある。これに対処するため
は、良導電性部を構成する材料として、特殊な形状の金
属粉末を採用しなければならないとい問題がある。ま
た、後者のカーボンブラシにおいては、ブラシ本体の外
周面に無電解メッキを施さなければならず、この場合も
製造上の大きな問題がある。

【０００６】従って、本発明の目的は、これら両カーボ
ンブラシと少なくとも同等の作用効果を有し、かつ上記
した各問題を解消し得るカーボンブラシを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、カーボンまた
はカーボンを主体とし先端が整流子に接触して摩耗する
ブラシ本体と、同ブラシ本体の後端部に接続されたリー
ド線と、前記ブラシ本体の後端部に当接し同ブラシ本体
を前記整流子側に付勢する圧縮スプリングを備えてなる
電気機械用カーボンブラシにおいて、前記ブラシ本体の
外側面に、良導電性材料からなり前記リード線に接続す
る端子を弾撥的に当接させたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】当該カーボンブラシにおいては、前記ブラ
シ本体を後端部側から嵌合して保持するホルダーに弾性
変形可能な切片を形成して同切片を前記リード線に接続
して端子に構成し、かつ前記圧縮スプリングを前記ホル
ダーと前記ブラシ本体の後端面との間に介装すること、
前記ブラシ本体を、所定の間隔を保持して並列する少な
くとも一対の弾性変形可能なアーム部とこれらアーム部
を後端部にて互いに連結する連結部からなる嵌合部材に
て嵌合し、同嵌合部材の前記連結部を前記リード線に接
続して前記アーム部を端子に構成するとともに、前記連
結部と前記ブラシ本体の後端面との間に前記圧縮スプリ
ングを介装すること、等の態様を採ることができる。

【０００９】

【発明の作用・効果】このように構成したカーボンブラ
シにおいては、ブラシ本体にはリード線と、同ブラシ本
体の外側面に弾撥的に当接させた良導電性の端子から電
流がながれることになって、ブラシ本体の全電気抵抗が
小さくなる。この結果、ブラシ本体を低抵抗の良導電性
材料で構成した場合に比較して整流抵抗の大幅な低下が
なく、良好な整流効率を維持した状態で抵抗損失に起因
する発熱を大きく抑制し得るものである。

【００１０】ところで、当該カーボンブラシにおいて
は、ブラシ本体として通常のブラシ本体を採用すること
ができるととともに、かかるブラシ本体の外側面に良導
電性の端子を弾撥的に当接させるにすぎないため、面倒
な作業を要することなく容易に製造することができ、従
来の上記した各カーボンブラシに見られるごとき製造上
の問題はない。例えば、従来のホルダーに端子を設けた
場合には同ホルダーを通常のブラシ本体の外側に嵌合す
ることにより、またホルダーとは別の嵌合部材に端子を
設けた場合には、同嵌合部材を通常のブラシ本体の外側
に嵌合することにより、当該カーボンブラシを容易に形
成することができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明するに、図
１〜図３には本発明の第１実施例に係るカーボンブラシ
１０が示されている。当該カーボンブラシ１０はブラシ
本体１１と、リード線１２と、ホルダー１３と、圧縮ス
プリング１４とにより構成されている。当該カーボンブ
ラシ１０において、ブラシ本体１１は所定長さの長方形
状のもので、カーボンに合成樹脂等からなる粘結剤を混
合して圧縮固化して形成された通常のものを採用してお
り、このようなブラシ本体１１の後端部にリード線１２
が接合されている。ホルダー１３は良好な導電性材料で
ある真鍮製のもので、上下各壁１３ａ、左右各側壁１３
ｂ、上壁１３ａの後端縁から直交して延びる後壁１３ｃ
とを備え、ブラシ本体１１の後端部側からその外側に嵌
合された状態で、後壁１３ｃにリード線１２の後端が接
続され、かつ後壁１３ｃとブラシ本体１１の後端面との
間に圧縮スプリング１４が介装されている。

【００１２】しかして、ホルダー１３においては、上下
各壁１３ａの中間部が略コ字状に切欠かれていて、上下
各壁１３ａの長手方向に延びる長片１３ｄが形成されて
いる。長片１３ｄはその基端部を支点として内外方向に
弾性変形可能なものであり、長片１３ｄの先端部１３ｅ
は半円弧状に形成されて内側に突出している。これによ
り、各長片１３ｄはホルダー１３をブラシ本体１１の外
側に嵌合させた状態においては、その先端部１３ｅがブ
ラシ本体１１の上下各面に弾撥的に当接し、リード線１
２に接続された端子に構成されている。

【００１３】このように構成したカーボンブラシ１０に
おいては、例えば電動機のケースに設けた絶縁性のブラ
シ取付部に取付られて、ブラシ本体１１の先端が整流子
Ａに摺接可能に当接して使用される。電動機の運転時、
カーボンブラシ１０のブラシ本体１１においては、電流
はリード線１２によりブラシ本体１１の後端部から先端
部を経て整流子Ａへ流れるとともに、ホルダー１３の各
長片１３ｄからブラシ本体１１の外側および先端を経て
整流子Ａへ流れる。このため、当該カーボンブラシ１０
においては、全ての電流がブラシ本体１１の後端部から
先端部を経て整流子Ａに流れる場合に比較して全電気抵
抗を小さくできる。実際の測定では、ブラシ本体１１の
全電気抵抗は５５ｍΩ程度であって、ホルダーとして長
片１３ｄを備えていないホルダーを採用した場合の全電
気抵抗２００ｍΩに比較して略１／４に低減させること
ができる。このため、ブラシ本体１１での電流の抵抗損
失を小さくできて電動機の運転効率を向上させることが
できるとともに、抵抗損失に起因する発熱を抑制し得て
ブラシ本体１１の熱劣化を防止することができる。

【００１４】ところで、電動機の運転中には、ブラシ本
体１１は整流子Ａとの摺接により摩耗してその長さを漸
次短縮させるが、圧縮スプリング１４がブラシ本体１１
を後端面から常時付勢しているため、ブラシ本体１１は
摩耗量に応じて前進してその先端面を整流子Ａに弾撥的
に当接させる。このため、ホルダー１３における長片１
３ｄの先端部のブラシ本体１１に対する当接位置と、ブ
ラシ本体１１の整流子Ａの当接位置との間隔は不変であ
って、使用中にホルダー１３の各長片１３ｄに起因して
カーボンブラシ１０の特性が変動するようなことはな
い。

【００１５】また、当該カーボンブラシ１０において
は、ブラシ本体１１として通常のブラシ本体を採用する
ことができるととともに、かかるブラシ本体１１の外側
面に各長片１３ｄを形成したホルダー１３を嵌合して長
片１３ｄの先端を弾撥的に当接させるにすぎないため、
当該カーボンブラシ１０を面倒な作業を要することなく
容易に製造することができ、従来の上記した各カーボン
ブラシに見られるごとき製造上の問題を解消することが
できる。

【００１６】図４〜図６には本発明の第２実施例に係る
カーボンブラシが示されている。当該カーボンブラシ２
０はブラシ本体２１と、リード線２２と、ホルダー２３
と、圧縮スプリング２４と、嵌合部材２５により構成さ
れている。当該カーボンブラシ２０において、ブラシ本
体２１は所定長さの長方形状のもので、カーボンに合成
樹脂等からなる粘結剤を混合して圧縮固化して形成され
た通常のものを採用している。ブラシ本体２１において
は、その上下各面に一対の溝部２１ａ，２１ｂが形成さ
れている。各溝部２１ａ，２１ｂは所定の深さのもの
で、先端から後端にまで延びている。このようなブラシ
本体２１の後端部にリード線２２が接合されている。ホ
ルダー２３は先端が開口する断面長方形状を呈してい
る。

【００１７】嵌合部材２５は、所定の間隔を保持して並
列する上下一対のアーム部２５ａ，２５ｂと、両アーム
部２５ａ，２５ｂを後端部にて互いに連結する連結部２
５ｃとからなるもので、良好な導電性材料である真鍮に
より構成されている。両アーム部２５ａ，２５ｂの間隔
はブラシ本体２１の上下の厚みよりわずかに小さい寸法
に形成されているとともに、各アーム部２５ａ，２５ｂ
の先端２５ｄは内側へ突出する半円弧状に形成されてい
る。また、各アーム部２５ａ，２５ｂは連結部２５ｃの
各端部を支点として上下方向に弾性変形可能に形成され
ている。

【００１８】嵌合部材２５は、ブラシ本体２１の後端部
側からその外側に嵌合されており、嵌合された状態にお
いて連結部２５ｃにリード線２２の後端が接続され、か
つ連結部２５ｃとブラシ本体２１の後端面との間に圧縮
スプリング２４が介装されている。また、嵌合部材２５
の各アーム部２５ａ，２５ｂはブラシ本体２１の各溝部
２１ａ，２１ｂ内に位置していて、各先端部が各溝部２
１ａ，２１ｂの先端部の底部に弾撥的に当接して端子を
構成している。ブラシ本体２１は嵌合部材２５が嵌合さ
れた状態でホルダー２３内に嵌合されていて、例えば電
動機に組付けられてその先端を整流子Ｂに弾撥的に当接
される。

【００１９】このように構成したカーボンブラシ２０に
おいては、第１実施例のカーボンブラシ１０と同様に使
用される。電動機の運転時、カーボンブラシ２０のブラ
シ本体２１においては、電流はリード線２２によりブラ
シ本体２１の後端部から先端部を経て整流子Ｂへ流れる
とともに、嵌合部材２５の各アーム部２５ａ，２５ｂ，
２５ｄからブラシ本体１１の外側および先端部を経て整
流子Ｂへ流れる。このため、当該カーボンブラシ２０に
おいても、全ての電流がブラシ本体２１の後端部から先
端部を経て整流子Ｂに流れる場合に比較して全電気抵抗
を小さくでき、ブラシ本体２１での電流の抵抗損失を小
さくできて電動機の運転効率を向上させることができる
とともに、抵抗損失に起因する発熱を抑制し得てブラシ
本体２１の熱劣化を防止することができる。

【００２０】また、当該カーボンブラシ２０において
は、ブラシ本体２１として通常のブラシ本体を採用する
ことができるととともに、かかるブラシ本体２１の外側
面に嵌合部材２５を嵌合して各アーム部２５ａ，２５ｂ
の先端を弾撥的に当接させるにすぎないため、当該カー
ボンブラシ２０を面倒な作業を要することなく容易に製
造することができ、第１実施例のカーボンブラシ１０と
同様従来の各カーボンブラシに見られるごとき製造上の
問題を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るカーボンブラシの平
面図

【図２】同カーボンブラシの図１における矢印Ｃ−Ｃ線
方向に見た縦断側面図

【図３】同カーボンブラシの図２における矢印Ｄ方向に
見た正面図

【図４】本発明の第２実施例に係るカーボンブラシの一
部横断平面図

【図５】同カーボンブラシの図４における矢印Ｅ−Ｅ線
方向に見た縦断側面図

【図６】同カーボンブラシの図５における矢印Ｆ方向に
見た正面図

【符号の説明】

１０，２０→カーボンブラシ １１，２１→ブラシ本体 １２，２２→リード線 １３，２３→ホルダー １３ｄ
→長片（端子） １４，２４→圧縮スプリング ２５→嵌合部材 ２５ａ，２５ｂ，２５ｄ→アーム部（端子） ２５ｃ→
連結部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カーボンまたはカーボンを主体とし先端
   が整流子に接触して摩耗するブラシ本体と、同ブラシ本
   体の後端部に接続されたリード線と、前記ブラシ本体の
   後端部に当接し同ブラシ本体を前記整流子側に付勢する
   圧縮スプリングを備えてなる電気機械用カーボンブラシ
   において、前記ブラシ本体の外側面に、良導電性材料か
   らなり前記リード線に接続する端子を弾撥的に当接させ
   たことを特徴とする電気機械用カーボンブラシ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電気機械用カーボンブ
   ラシにおいて、前記ブラシ本体を後端部側から嵌合して
   保持するホルダーに弾性変形可能な切片を形成して同切
   片を前記リード線に接続して端子に構成し、かつ前記圧
   縮スプリングを前記ホルダーと前記ブラシ本体の後端面
   との間に介装したことを特徴とする電気機械用カーボン
   ブラシ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電気機械用カーボンブ
   ラシにおいて、前記ブラシ本体を、所定の間隔を保持し
   て並列する少なくとも一対の弾性変形可能なアーム部と
   これらアーム部を後端部にて互いに連結する連結部から
   なる嵌合部材にて嵌合し、同嵌合部材の前記連結部を前
   記リード線に接続して前記アーム部を端子に構成すると
   ともに、前記連結部と前記ブラシ本体の後端面との間に
   前記圧縮スプリングを介装したことを特徴とする電気機
   械用カーボンブラシ。