(57)【要約】【課題】耐摩耗性、特に電気的摩耗性に優れ、長寿命化を実現できる摺動接点装置及び回転機を提供することを提供すること。【解決手段】摺動接点装置１０は、コミュテータ１１と正極ブラシ１２と負極ブラシ１３を備える。コミュテータ１１は別々に配設された正極ブラシ摺動部１１aと負極ブラシ摺動部１１ｂを有しており、正極ブラシ摺動部１１aで正極ブラシ１２と、負極ブラシ摺動部１１ｂで負極ブラシ１３とそれぞれ摺動接触する。  正極ブラシ１２と負極ブラシ摺動部１１ｂが導電性硬質炭素を含有する。正極ブラシ１２と負極ブラシ１３とは、図示しない出力軸、即ち整流用スリットを有しほぼ円筒状をなすコミュテータの軸方向において、ずれて配置されている。  回転機は、このような摺動接点装置を備える。【選択図】図１
2015220951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸と一体になって回転するコミュテータと、このコミュテータと摺動する正極ブラシ及び負極ブラシを備え、
上記正極ブラシ及び上記負極ブラシが、上記コミュテータの正極ブラシ摺動部及び負極ブラシ摺動部で上記コミュテータと摺動接触し、
上記正極ブラシと上記負極ブラシ摺動部が導電性硬質炭素を含む、ことを特徴とする摺動接点装置。
【請求項２】
上記正極ブラシ摺動部と上記負極ブラシ摺動部が上記回転軸方向にずれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動接点装置。
【請求項３】
上記導電性硬質炭素が、導電性の超微細結晶ダイヤモンド（DIA）又は導電性のダイヤモンドライクカーボン（DLC）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動接点装置。
【請求項４】
上記負極ブラシが炭素（C）、銅（Cu）及び銀（Au）から成る群より選ばれた少なくとも１種の材料を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の摺動接点装置。
【請求項５】
上記正極ブラシ摺動部が炭素（C）、銅（Cu）及び銀（Au）から成る群より選ばれた少なくとも１種の材料を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の摺動接点装置。
【請求項６】
上記正極ブラシ及び上記負極ブラシ摺動部が金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、ケイ素（Si）、ホウ素（Ｂ）、鉄（Fe）及びチタン（Ti）から成る群より選ばれた少なくとも１種の材料を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の摺動接点装置。
【請求項７】
上記導電性硬質炭素が薄膜を形成し、この薄膜が焼結法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の摺動接点装置。
【請求項８】
上記導電性硬質炭素が薄膜を形成し、この薄膜がパウダーデポジション法により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１のつ項に記載の摺動接点装置。
【請求項９】
上記導電性硬質炭素が薄膜を形成し、この薄膜が化学的蒸着法（CVD）により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の摺動接点装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の摺動接点装置を備えることを特徴とする回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ付き回転機に用いられる摺動接点装置に係り、更に詳細には、特定のブラシとコミュテータを有し、モータや発電機などの回転機に用いられる摺動接点装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の摺動接点装置としては、例えば特許文献１に記載されるブラシ装置がある。このブラシ装置は、DCモータ用のブラシ装置であり、正極側ブラシ及び負極側ブラシを銅（Cu）を含むカーボンブラシとしている。
【０００３】
更に、このブラシ装置は、負極ブラシの銅含有率を５０〜５５重量パーセント、正極側ブラシの銅含有率を６０重量パーセントとしたものである。これにより、正負極ブラシの摩耗速度をほぼ同じにすることが可能であり、ブラシの寿命のアンバランスを改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９１４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来のブラシ装置でも電気的摩耗は小さいとはいえず、機械的な摩耗と合わせると従来のブラシ装置では耐久性が十分ではないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐摩耗性、特に耐電気的摩耗に優れ、長寿命化を実現できる摺動接点装置及び回転機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、正極ブラシと負極ブラシのコミュテータとの摺動部を別々にし、所定のブラシ及びブラシ摺動部に導電性硬質炭素を含有させることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち、本発明の摺動接点装置は、回転軸と、この回転軸と一体に回転するコミュテータと、このコミュテータと摺動する正極ブラシ及び負極ブラシを備える。
上記正極ブラシ及び上記負極ブラシが、上記コミュテータの正極ブラシ摺動部及び負極ブラシ摺動部で上記コミュテータと摺動接触し、
上記正極ブラシと上記負極ブラシ摺動部が導電性硬質炭素を含む、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の回転機は、上述の如き摺動接点装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、正極ブラシと負極ブラシの摺動部を別々にし、所定のブラシ及びブラシ摺動部に導電性硬質炭素を含有させることとしたため、耐摩耗性、特に電気摩耗性に優れ、長寿命化を実現できる摺動接点装置及び回転機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の摺動接点装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である摺動接点装置の回転軸方向と垂直な方向における模式的な断面図である。
【図３】本発明の回転機の一例である直流モータの一実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の摺動接点装置及び回転機について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の摺動接点装置の一実施形態を示す概略断面図であり、摺動接点装置を直流モータに適応する例を示している。
図１において、摺動接点装置１０は、コミュテータ１１と、正極ブラシ１２と、負極ブラシ１３を備えている。コミュテータ１１は、別々に配設させた正極ブラシ摺動部１１aと負極ブラシ摺動部１１ｂを有しており、正極ブラシ摺動部１１aで正極ブラシ１２と、負極ブラシ摺動部１１bで負極ブラシ１３とそれぞれ摺動接触するようになっている。
【００１４】
コミュテータ１１はアマチュア２０と連結してロータを形成しており、このロータは回転軸の一例である出力軸（図示せず）と一体になって回転する構成となっている。
なお、本実施形態では、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３は固定されており、コミュテータ１１とアマチュア２０が図示矢印の方向に回転することにより、正極ブラシ１２及び負極ブラシ１３と摺動する構成となっている。
【００１５】
本実施形態の摺動接点装置１０においては、正極ブラシ１２と負極ブラシ摺動部１１bが導電性硬質炭素を含有している。なお、負極ブラシ１３及び正極ブラシ摺動部１１aは従来公知の材料であるグラファイトなどのカーボン（C）や銅（Cu）、銀（Ag）などで形成されていればよい。
【００１６】
また、本実施形態の摺動接点装置１０においては、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３とは、図示しない出力軸、即ち整流用スリットを有しほぼ円筒状をなすコミュテータ１１の軸方向において、ずれて配置されている。
【００１７】
上述のように、本実施形態の摺動接点装置では、正極ブラシ１２と負極ブラシ摺動部１１ｂが導電性硬質炭素を含有するので、従来材料よりも耐摩耗性が向上しており、従来問題となっている正極ブラシの偏減りを低減できる。このように、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３の摩耗バランスをとることができるので、摺動接点装置を長寿命化することができる。
【００１８】
図２は、本実施形態の摺動接点装置の回転軸方向と垂直な方向における模式的な断面図である。
同図に示すように、この摺動接点装置では、コミュテータ１１は、ほぼ円筒状でスリット１１ｓによってコミュテータ片１１ｘとコミュテータ片１１ｙとに２分割されている。
また、正極ブラシ１２及び負極ブラシ１３はコミュテータ１１と摺動接触する構成となっているが、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３の設置位置は、上述のように、コミュテータ１１の回転軸方向（紙面と垂直な方向）においてずれており、以下に説明するような電気的摩耗が抑制されている。
【００１９】
ここで、従来の摺動接点装置としては、図２において、コミュテータ１１が銅製で、正極ブラシ１２及び負極ブラシ１３がカーボン製のものが知られている。また、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３はコミュテータと摺動接触する構成となっているが、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３の設置位置は、上記コミュテータ１１の回転軸方向においてずれておらず、この点で本実施形態の摺動接点装置と異なっている。
【００２０】
かかる従来の摺動接点装置において、コミュテータ１１が反時計回りに回転すると、コミュテータの断続（１１ｓ）によって高電圧が発生することで正極ブラシ１２とコミュテータ片１１ｙとの間、そして負極ブラシ１３とコミュテータ片１１ｘとの間に整流火花が発生し、その後の両者の摺動も相俟って、ブラシが摩耗する。（電気的摩耗）
【００２１】
なお、コミュテータ１１の反時計回りの回転が続行されると、上述のように整流作用による整流花火が継続して発生し、整流火花に起因する電気的摩耗が発生する。特に、従来の銅（Cu）を含むカーボンブラシの場合、負極ブラシ１３よりも正極ブラシ１２の電気的摩耗が大きくなる。
【００２２】
以上のように、従来の摺動接点装置では、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３とは回転軸方向にずれて配置されていない。換言すれば、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３とがコミュテータ１１を介して対向しているので、正極ブラシ１２及び負極ブラシ１３に対するコミュテータ１１の接触部位は、上記回転に伴ってプラスとマイナスの極性を交互に帯び、コミュテータの断続の度に電気的摩耗が発生する。
【００２３】
これに対して、本実施形態の摺動接点装置１０では、正極ブラシ１２と負極ブラシ１３が回転軸にずれて配設されているので（図１参照）、回転中において、コミュテータ１１の正極ブラシ摺動部１１aは常にプラスの極性を帯び、負極ブラシ摺動部１１ｂは常にマイナスの極性を帯びることになる。
よって、本実施形態の摺動接点装置１０では、上述のような整流花火の発生が防止されて電気的摩耗が抑制され、優れた耐電気摩耗性が発現し、長寿命化が実現される。
【００２４】
（実施形態２）
図３は、本発明の回転機の一例である直流モータの一実施形態を示す概略断面図である。なお、上記実施形態の場合と実質的に同一の要素・部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２５】
図３に示す直流モータは、出力軸１４を有する摺動接点装置１０と、アマチュア２０と、界磁界３０と、ベアリング４０をハウジング５０に収容して構成されている。
なお、正極ブラシ１２及び負極ブラシ１３は、バネ１５によってコミュテータ１１に押圧されるとともに、図示しない電源と電気接続されている。また、ハウジング５０はヨークを兼ねており、界磁界３０とステータを構成している。
【００２６】
以上の構成を有する本実施形態の直流モータは、上記の摺動接点装置１０が有する優れた耐電気摩耗性により、耐久性が向上しており長寿命である。
【００２７】
次に、上述した摺動接点装置及び直流モータにおけるコミュテータやブラシの材質について説明する。
【００２８】
本発明の摺動接点装置及び回転機において、正極ブラシと負極ブラシ摺動部に含まれる導電性硬質炭素としては、特に限定される物ではないが、導電性を有する超微細結晶ダイヤモンド（DIA）及び導電性を有するダイヤモンドライクカーボン（DLC）を挙げることができる。
【００２９】
これらは、電気的摩耗に対する耐摩耗性が従来材料よりも高く、特に正極側で使用された際の耐摩耗性が高いことから、正極ブラシと負極ブラシ摺動部に好ましく含有させることができる。
【００３０】
負極ブラシ及び正極ブラシ摺動部については、従来公知の炭素（Ｃ）、銅（Cu）又は銀（Ag）、及びこれらの任意の混合材料を含有させることができるし、これらから構成することも可能である。
【００３１】
上述の如く、負極ブラシ及び正極ブラシ摺動部の摺動相手には、導電性硬質炭素が含まれているので、電気的摩耗に対する耐摩耗性が従来材料よりも高くなっている。 
【００３２】
また、導電性硬質炭素を含む部位、例えば、正極ブラシ及び負極ブラシ摺動部には、金（Au）、銀（Ag）、銅（Cu）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、ケイ素（Si）、ホウ素（B）、鉄（Fe）又はチタン（Ti）、及びこれらの任意の混合材料を含有させることができる。
これらの材料は、カーボンと反応し易く、触媒的機能を発揮し、導電性助剤としても機能する。よって、本発明の摺動接点装置や回転機の長寿命化を促進し得る。
【００３３】
なお、導電性硬質炭素を含む部位、例えば、正極ブラシ及び負極ブラシ摺動部において、導電性硬質炭素は種々の方法で含有させることができるが、薄膜として形成することも可能である。
かかる薄膜形成法としては、焼結法、パウダーデポジション法及び化学的蒸着法（CVD）を挙げることができる。
【００３４】
なお、焼結法には、比較的安価に製造できる、CVD法には、添加物の種類と量を細かく制御できる、パウダーデポジション法には、焼結法よりも安価に製造でき、さらにダイヤモンドの含有量や粒径、添加物の種類や量などを自由に制御できる、という利点がある。
【００３５】
以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、本発明の摺動接点装置を直流モータに適応する例を記載したが、これに限定されるものではなく、発電機などの他の回転機に適応することが可能である。
また、導電性硬質炭素を正極ブラシと負極ブラシ摺動部に含有させたが、これらの部位を銅（Cu）などの公知材料とし、負極ブラシと正極ブラシ摺動部に導電性硬質炭素を含有させることができ、相応の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の摺動接点装置及び回転機は、種々の産業に適用することができるが、自動車部品や電気自動車に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０    摺動接点装置
１１    コミュテータ
１１a  正極ブラシ摺動部
１１ｂ  負極ブラシ摺動部
１１ｓ  スリット
１１ｘ  コミュテータ片
１１ｙ  コミュテータ片
１２    正極ブラシ
１３    負極ブラシ
１４    出力軸
１５    バネ
２０    アマチュア
３０    界磁界
４０    ベアリング
５０    ハウジング
【図１】
2015220951.tif 000003
【図２】
2015220951.tif 000004
【図３】
2015220951.tif 000005