JPS62296746A - モ−タのブラシ保持装置 - Google Patents
モ−タのブラシ保持装置Info
- Publication number
- JPS62296746A JPS62296746A JP13880686A JP13880686A JPS62296746A JP S62296746 A JPS62296746 A JP S62296746A JP 13880686 A JP13880686 A JP 13880686A JP 13880686 A JP13880686 A JP 13880686A JP S62296746 A JPS62296746 A JP S62296746A
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- Japan
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- brush
- spring
- strain
- motor
- shape memory
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明はモータのブラシ保持装置に関し、特に、直流小
型モータに適用するに好適なブラシ保持装置に関する。
型モータに適用するに好適なブラシ保持装置に関する。
直流モータのブラシはブラシホルダに保持され、スプリ
ングにより押圧されて整流子に摺接する。
ングにより押圧されて整流子に摺接する。
黒鉛等からなるブラシはモータの回転に従い摩耗し、あ
る程度短くなるというブラシの機能を果さな（なる、ブ
ラシの寿命である。寿命の尽きたブラシは交換すればよ
いのであるが、小型のモータではブラシの交換を考えた
構造とせず、ブラシの寿命によってモータ自体の寿命が
決定されるものが多い。このような小型モータにおいて
は、ブラシの寿命を伸すことは即ちモータの寿命を延長
することになり特に重要である。
る程度短くなるというブラシの機能を果さな（なる、ブ
ラシの寿命である。寿命の尽きたブラシは交換すればよ
いのであるが、小型のモータではブラシの交換を考えた
構造とせず、ブラシの寿命によってモータ自体の寿命が
決定されるものが多い。このような小型モータにおいて
は、ブラシの寿命を伸すことは即ちモータの寿命を延長
することになり特に重要である。
ブラシの寿命は使坩温度、負荷電流、接触圧その他の多
くの要因により影響される。ここでは、ブラシと整流子
との接触圧との関係について考える。接触圧が高過ぎる
場合には、ブラシと整流子との摺接による摩擦抵抗が大
さくなり、ブラシの機械的磨耗が増加すると共に、摩擦
抵抗による負荷電流が増加し電気的磨耗も増加する。一
方、接触圧が低過ぎる場合には、ブラシを整流子に押付
ける力が不足するため跳躍し易くなり、モータの回転に
伴うブラシの飛び跳ねにより火花が発生し、ブラシの電
気的磨耗が加速度的に進行する。それ故、ブラシの接触
圧は適正な一定値を保つことが望ましい。
くの要因により影響される。ここでは、ブラシと整流子
との接触圧との関係について考える。接触圧が高過ぎる
場合には、ブラシと整流子との摺接による摩擦抵抗が大
さくなり、ブラシの機械的磨耗が増加すると共に、摩擦
抵抗による負荷電流が増加し電気的磨耗も増加する。一
方、接触圧が低過ぎる場合には、ブラシを整流子に押付
ける力が不足するため跳躍し易くなり、モータの回転に
伴うブラシの飛び跳ねにより火花が発生し、ブラシの電
気的磨耗が加速度的に進行する。それ故、ブラシの接触
圧は適正な一定値を保つことが望ましい。
しかし、ブラシの接触圧はスプリングにより与えられる
ため、そのばね特性により規ｔｉＩＩされる。
ため、そのばね特性により規ｔｉＩＩされる。
スプリングの特性は一般にたわみに比例して荷重が増加
する。たとえば、第２図に示す様に、ブラシ１が新らし
く艮いときはコイルばね２のたわみ量が大きく接触圧が
高くなり、第３図に示す様に、ブラシ１が磨耗して短く
なったときは接触圧が小さくなる。図中において３はブ
ラシホルダ、４は整流子である。そして、この接触圧の
変化が許容範囲内に収まる様にコイルばね２の定数を設
計する。
する。たとえば、第２図に示す様に、ブラシ１が新らし
く艮いときはコイルばね２のたわみ量が大きく接触圧が
高くなり、第３図に示す様に、ブラシ１が磨耗して短く
なったときは接触圧が小さくなる。図中において３はブ
ラシホルダ、４は整流子である。そして、この接触圧の
変化が許容範囲内に収まる様にコイルばね２の定数を設
計する。
ブラシの寿命、即ち小型モータの寿命を長くするために
は、ブラシ１を艮（して長い磨耗寸法を許容することと
、その間の接触圧の変化をできる限り小さく押えること
が必要である。このことは、ブラシのスプリングに、長
い作動寸法と低いぼね定数とが要求されることになる。
は、ブラシ１を艮（して長い磨耗寸法を許容することと
、その間の接触圧の変化をできる限り小さく押えること
が必要である。このことは、ブラシのスプリングに、長
い作動寸法と低いぼね定数とが要求されることになる。
たとえば、コイルばねのばね定数には、Ｋ＝Ｇｄ’／８
ＮａＤ’ で与えられる。ここでＧは横弾性係数、Ｎａは有効巻数
、ｄは線材の直径、Ｄはコイルの平均直径である。ばね
定数Ｋを小さくするためには、巻数Ｎを増加すること、
フィル径りを大きくすることが有効であるが、いずれも
コイルばねの形状が大きくなり、小型モータには適さな
い。線材の径ｄを細くすることは形状に関係なく有効で
あるが線材に働く応力が大きくなるため問題になる。
ＮａＤ’ で与えられる。ここでＧは横弾性係数、Ｎａは有効巻数
、ｄは線材の直径、Ｄはコイルの平均直径である。ばね
定数Ｋを小さくするためには、巻数Ｎを増加すること、
フィル径りを大きくすることが有効であるが、いずれも
コイルばねの形状が大きくなり、小型モータには適さな
い。線材の径ｄを細くすることは形状に関係なく有効で
あるが線材に働く応力が大きくなるため問題になる。
Ｐｔ５１０図は、ばね鋼材、ステンレス鋼材等の従来の
ばね材の応力−ひすみ特性を示す図である。
ばね材の応力−ひすみ特性を示す図である。
歪みが１〜２％程度までの線形特性頭載Ｊでは除荷と共
に歪みが回復し弾性特性を示すが、それを遁え、非線形
ＩＩｉ域Ｋに入いると、除荷してもＬに示す様に歪みが
回復せず弾性材として使用することができない。実際の
コイルばねでは、線材の歪みが１〜２％の範囲内となる
許容応力いっばいを使用しており、線材の径ｄｔ！−細
くすることは不可能であることが多い。
に歪みが回復し弾性特性を示すが、それを遁え、非線形
ＩＩｉ域Ｋに入いると、除荷してもＬに示す様に歪みが
回復せず弾性材として使用することができない。実際の
コイルばねでは、線材の歪みが１〜２％の範囲内となる
許容応力いっばいを使用しており、線材の径ｄｔ！−細
くすることは不可能であることが多い。
従来のブラシ保持装置においては、ブラシスプリングの
材料として、ばね鋼線、ステンレス鋼線等を用いていた
。いずれにしても、それらの材料の応力−ひすみ特性が
線形特性を示す弾性域内で使用しなければならず、歪み
として１〜２％程度の範囲内でしか使用できない。この
ため、作動寸法が大きく、かつ、ばね定数の小さいスプ
リングを得るためには必然的にスプリングの形状が大き
くなってしまうという問題点があった。このことはブラ
シ保持装置が大きくなり、小型モータ、マイクロモータ
等では特に大きな問題点となる。
材料として、ばね鋼線、ステンレス鋼線等を用いていた
。いずれにしても、それらの材料の応力−ひすみ特性が
線形特性を示す弾性域内で使用しなければならず、歪み
として１〜２％程度の範囲内でしか使用できない。この
ため、作動寸法が大きく、かつ、ばね定数の小さいスプ
リングを得るためには必然的にスプリングの形状が大き
くなってしまうという問題点があった。このことはブラ
シ保持装置が大きくなり、小型モータ、マイクロモータ
等では特に大きな問題点となる。
本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、たわみ量の変化に比べて荷重の変化が小さく、小型
なブラシスプリングを提供することにより、ブラシの接
触圧の変化を小さくすることができ、かつ、小型なブラ
シ保持装置を提供することを目的とする。
り、たわみ量の変化に比べて荷重の変化が小さく、小型
なブラシスプリングを提供することにより、ブラシの接
触圧の変化を小さくすることができ、かつ、小型なブラ
シ保持装置を提供することを目的とする。
〔問題７αを解決するための手段〕
このため本発明では、ブラシを整流子に押圧するスプリ
ングが形状記憶合金からなり、その形状記憶合金が、常
温若しくは常温以下のオーステナイト変態温度（Ａｆ点
）を有し、常温にて超弾性（擬弾性）特性を有すること
を特徴とするモータのブラシ保持装置が提供される。
ングが形状記憶合金からなり、その形状記憶合金が、常
温若しくは常温以下のオーステナイト変態温度（Ａｆ点
）を有し、常温にて超弾性（擬弾性）特性を有すること
を特徴とするモータのブラシ保持装置が提供される。
上記の構成によれば、ブラシのスプリングが形状記憶合
金からなり、回復可能な大きなひずみを与えることがで
きる非線形の超弾性（擬弾性）特性を有するから、スプ
リングの形状に比較して大きなたわみ量を与えることが
でき、また、その荷重の変化を小さくすることができる
。それ故、小型のブラシ保持装置でもってブラシの接触
圧の変化を小さくすることができ、また、ブラシの長さ
を艮くすることができる。そして、ブラシ寿命を艮くし
モータ寿命を氏くすることができる。
金からなり、回復可能な大きなひずみを与えることがで
きる非線形の超弾性（擬弾性）特性を有するから、スプ
リングの形状に比較して大きなたわみ量を与えることが
でき、また、その荷重の変化を小さくすることができる
。それ故、小型のブラシ保持装置でもってブラシの接触
圧の変化を小さくすることができ、また、ブラシの長さ
を艮くすることができる。そして、ブラシ寿命を艮くし
モータ寿命を氏くすることができる。
この形状記憶合金の有する超弾性（擬弾性）特性は、熱
弾性形マルテンサイト変態を起こす合金に見られる現象
である。マルテンサイト変態は、高温で安定なオーステ
ナイト母相が変ａ庶以下に冷却されると、原子無拡散の
虫まで将棋倒し的にせん断変形して格子変態をする現象
を言う、マルテンサイト変態が開始する温度をＭｓ点と
いうが、このＭＳ点以上の温度であっても、外力を負荷
して応力を与え熱平衡の状態を破ると、マルテンサイト
変態を生じ塑性変形をする。応力誘起マルテンサイト変
態である。
弾性形マルテンサイト変態を起こす合金に見られる現象
である。マルテンサイト変態は、高温で安定なオーステ
ナイト母相が変ａ庶以下に冷却されると、原子無拡散の
虫まで将棋倒し的にせん断変形して格子変態をする現象
を言う、マルテンサイト変態が開始する温度をＭｓ点と
いうが、このＭＳ点以上の温度であっても、外力を負荷
して応力を与え熱平衡の状態を破ると、マルテンサイト
変態を生じ塑性変形をする。応力誘起マルテンサイト変
態である。
熱弾性マルテンサイト変態を起す合金では、マルテンサ
イト変態が結晶学的に可逆過程であり、塑性変形の過程
ですベワが関与しないため、応力除荷により逆変態を生
ずる。母相であるオーステナイトへの逆変態が完了する
温度をＡｆ点というが、特に、このＡｆ点以上の温度で
はマルテンサイトは全く不安定であるため、マルテンサ
イト変態による塑性変形は応力除荷により残留ひずみを
残すことなく消失する。このように、応力誘起マルテン
サイト変態と、その逆変態とにより、非線形の超弾性（
擬弾性）特性を生ずる。形状記憶合金は、ＡｕＣｄ合金
を始め数多くのものが見出されているが、新しい機能材
料として実用に供されているのは、Ｔ１Ｎｉ形状記憶合
金と銅糸形状記憶合金である。Ｔ１Ｎｉ合金は４９〜５
１ａｔ％Ｎｉの組成を有し、Ｍｓ点−５０〜１００℃で
あって、変態点はＴｉおよびＮｉの組成や第３の元素を
添加することによって自由に選ぶことができる。従って
本発明の場合、Ａｆ点が常温若しくは常温以下の温度と
なる様に形状記憶合金の組成を選び、常温の使用温度で
超弾性（擬弾性）特性を持たせることができる。
イト変態が結晶学的に可逆過程であり、塑性変形の過程
ですベワが関与しないため、応力除荷により逆変態を生
ずる。母相であるオーステナイトへの逆変態が完了する
温度をＡｆ点というが、特に、このＡｆ点以上の温度で
はマルテンサイトは全く不安定であるため、マルテンサ
イト変態による塑性変形は応力除荷により残留ひずみを
残すことなく消失する。このように、応力誘起マルテン
サイト変態と、その逆変態とにより、非線形の超弾性（
擬弾性）特性を生ずる。形状記憶合金は、ＡｕＣｄ合金
を始め数多くのものが見出されているが、新しい機能材
料として実用に供されているのは、Ｔ１Ｎｉ形状記憶合
金と銅糸形状記憶合金である。Ｔ１Ｎｉ合金は４９〜５
１ａｔ％Ｎｉの組成を有し、Ｍｓ点−５０〜１００℃で
あって、変態点はＴｉおよびＮｉの組成や第３の元素を
添加することによって自由に選ぶことができる。従って
本発明の場合、Ａｆ点が常温若しくは常温以下の温度と
なる様に形状記憶合金の組成を選び、常温の使用温度で
超弾性（擬弾性）特性を持たせることができる。
本発明の実施例について図面に従って説明する。
第１図は小型直流モータの反負荷側から見た正面図、第
２図及び第３図はブラシスプリングの作動を示す平面図
である。
２図及び第３図はブラシスプリングの作動を示す平面図
である。
モータのブラケット５にはブラシホルグ３が固定され、
ブラシ１が摺動自在に保持されている。
ブラシ１が摺動自在に保持されている。
ブラシ１はコイルばね２により整流子４に押圧されてい
る。コイルばね２は形状記憶合金により構成されている
。
る。コイルばね２は形状記憶合金により構成されている
。
第４図は形状記憶合金の応力−ひすみ特性を示す図であ
る。応力−ひずみ曲線において、初期の線形頭載Ａは母
相（オーステナイト相）の弾性変形によるものである。
る。応力−ひずみ曲線において、初期の線形頭載Ａは母
相（オーステナイト相）の弾性変形によるものである。
歪みが１〜７％での略平坦な領域Ｂは前述した応力誘起
マルテンサイト変態及びその逆変態によるものである。
マルテンサイト変態及びその逆変態によるものである。
歪みが８％以上の線形頭載Ｃはマルテンサイト相の弾性
変形による。領域Ｂでは歪みの大きさにかかわらず応力
が略一定の値を示し、超弾性特性を示す。
変形による。領域Ｂでは歪みの大きさにかかわらず応力
が略一定の値を示し、超弾性特性を示す。
第５図はこのような形状記憶合金で構成されたコイルば
ね２のたわみ一荷重特性を示す図である。
ね２のたわみ一荷重特性を示す図である。
形状記憶合金の超弾性特性により、たわみ−荷重特性が
非線形になる。たわみ−荷重曲線の領域りは１５４図の
領域Ａに、皿載Ｅは第４図の領域Ｂに対応する。比較の
ため、横弾性係数が等しい従来のばね材を用いたコイル
ばねの特性を破線で示す。
非線形になる。たわみ−荷重曲線の領域りは１５４図の
領域Ａに、皿載Ｅは第４図の領域Ｂに対応する。比較の
ため、横弾性係数が等しい従来のばね材を用いたコイル
ばねの特性を破線で示す。
Ｐの増加が少なく、変化の少ない接触圧をブラシ１に与
えることができる。また、たわみδの量も大きく、従来
のコイルばねに比較して２〜３倍までたわませて使用す
ることができる。
えることができる。また、たわみδの量も大きく、従来
のコイルばねに比較して２〜３倍までたわませて使用す
ることができる。
以上の様な特性を有するコイルばね２をブラシ保持装置
に用いることにより次の様な利点がある６（１）ｌ！弾
性領域（第５図の領域Ｅ）で用いることにより、ブラシ
１の磨耗によるブラシ長の変化にかかわらず、ブラシの
接触圧の変化を著しく小さくすることができ、ブラシ寿
命、即もモータ寿命を延ばすことができる。
に用いることにより次の様な利点がある６（１）ｌ！弾
性領域（第５図の領域Ｅ）で用いることにより、ブラシ
１の磨耗によるブラシ長の変化にかかわらず、ブラシの
接触圧の変化を著しく小さくすることができ、ブラシ寿
命、即もモータ寿命を延ばすことができる。
（２） コイルばね２のたわみ量、即ち有効な生動寸法
を同じ形状の従来のコイルばねに比較して２〜３倍大き
くすることが可能になる。それ故、ブラシホルグ３の良
さを変えずにブラシ１の艮いものを使用することができ
、ブラシ寿命を延長することができる。
を同じ形状の従来のコイルばねに比較して２〜３倍大き
くすることが可能になる。それ故、ブラシホルグ３の良
さを変えずにブラシ１の艮いものを使用することができ
、ブラシ寿命を延長することができる。
（３） また、ブラシ１の長さが充分であればコイルば
ね２の寸法を小さくすることができるがら、プ→し水ル
ｒ ２ ｔｎ寸体を爪３どナスーシ清ｔｆ％モータをさ
らに小型にすることができる。
ね２の寸法を小さくすることができるがら、プ→し水ル
ｒ ２ ｔｎ寸体を爪３どナスーシ清ｔｆ％モータをさ
らに小型にすることができる。
以上述べた実施例ではブラシを整流子に押圧するスプリ
ングがコイルばね２であるとして説明したが、ブラシス
プリングの種類はフィルばねに限定されない。たとえば
、第６図及び第７図に示す様に、板ばね１１を用いても
、また、第８図及び第９図に示す様にスパイラル形のば
ね１２を用いても、形状記憶合金を使用することにより
同様の特性を得ることができる。
ングがコイルばね２であるとして説明したが、ブラシス
プリングの種類はフィルばねに限定されない。たとえば
、第６図及び第７図に示す様に、板ばね１１を用いても
、また、第８図及び第９図に示す様にスパイラル形のば
ね１２を用いても、形状記憶合金を使用することにより
同様の特性を得ることができる。
以上説明したように本発明は上記の構成を有し、形状記
憶合金からなるブラシスプリングを用いるものであるか
ら、ブラシスプリングの形状を小さくすることができ、
また、たわみ量の変化に対する荷重の変化を小さくする
ことができる。それ故、ブラシが磨耗し長さが変化した
ときもブラシの接触圧の変化を小さく押えることができ
、ブラシ寿命を延すことができるという優れた効果があ
る。
憶合金からなるブラシスプリングを用いるものであるか
ら、ブラシスプリングの形状を小さくすることができ、
また、たわみ量の変化に対する荷重の変化を小さくする
ことができる。それ故、ブラシが磨耗し長さが変化した
ときもブラシの接触圧の変化を小さく押えることができ
、ブラシ寿命を延すことができるという優れた効果があ
る。
また、ブラシ保持装置をより小型にすることができ、モ
ータを小型にすることができるという効果がある。
ータを小型にすることができるという効果がある。
第１図乃至ｔｌ＆５図は本発明の第１の実施例を示し、
第１図はモータの正面図、第２図及び第３図はブラシを
押圧するコイルばねの作動を示す平面図、第４図及び第
５図は特性図であり、１＠６図は第２の実施例を示す平
面図、第７図はモータの正面図、第８図は第３の実施例
を示す平面図、第９図はモータの正面図であり、第１０
図は従来のスプリング材の特性図である。 １・・・ブラシ、２・・・コイルばね、３・・・ブラシ
ホルダ、４・・・整流子、５・・・ブラケット、１１・
・・板ばね、１２・・・スパイラル形ばね。
第１図はモータの正面図、第２図及び第３図はブラシを
押圧するコイルばねの作動を示す平面図、第４図及び第
５図は特性図であり、１＠６図は第２の実施例を示す平
面図、第７図はモータの正面図、第８図は第３の実施例
を示す平面図、第９図はモータの正面図であり、第１０
図は従来のスプリング材の特性図である。 １・・・ブラシ、２・・・コイルばね、３・・・ブラシ
ホルダ、４・・・整流子、５・・・ブラケット、１１・
・・板ばね、１２・・・スパイラル形ばね。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ブラシを整流子に押圧するスプリングが形状記憶合金か
らなり、 その形状記憶合金が、常温若しくは常温以下のオーステ
ナイト変態温度（Ａｆ点）を有し、常温にて超弾性（擬
弾性）特性を有することを特徴とするモータのブラシ保
持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13880686A JPS62296746A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | モ−タのブラシ保持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13880686A JPS62296746A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | モ−タのブラシ保持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62296746A true JPS62296746A (ja) | 1987-12-24 |
Family
ID=15230671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13880686A Pending JPS62296746A (ja) | 1986-06-13 | 1986-06-13 | モ−タのブラシ保持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62296746A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5734219A (en) * | 1996-06-17 | 1998-03-31 | Siemens Electric Limited | Sliding brush system with shape memory alloy element for two-speed direct current motor |
| US6037685A (en) * | 1999-02-12 | 2000-03-14 | Shop-Vac Corporation | Thermal protection apparatus for electric motors |
| US6371463B1 (en) * | 2000-04-21 | 2002-04-16 | Dpd, Inc. | Constant-force pseudoelastic springs and applications thereof |
| US6664702B2 (en) * | 2000-12-11 | 2003-12-16 | Dpd, Inc. | Pseudoelastic springs with concentrated deformations and applications thereof |
| US20100277033A1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-11-04 | Roger Clemente | Compact brush holder assembly having dynamic loading and improved brush box holder |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57162951A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Brush holder |
-
1986
- 1986-06-13 JP JP13880686A patent/JPS62296746A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57162951A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Brush holder |
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|---|---|---|---|---|
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| US20100277033A1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-11-04 | Roger Clemente | Compact brush holder assembly having dynamic loading and improved brush box holder |
| US8427028B2 (en) * | 2009-05-04 | 2013-04-23 | Roger Clemente | Compact brush holder assembly having dynamic loading and improved brush box holder |
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