(57)【要約】【課題】電刷子の磨耗を大幅に低減させることができる整流子モータを提供すること。【解決手段】電刷子５ａが円柱状に形成され、電刷子の円柱側面が整流子２の周側面に対して回転しながら接触されるように構成されている。前記円柱状電刷子５ａには、円柱体の軸芯を通るようにして導電性の支軸６ａが具備され、前記支軸を介して電刷子の回転ならびに電刷子に対する通電を行うように構成されている。また、導電性の支軸６ａに対して接触する導電性の板バネ部材７が具備され、当該板バネ部材を介して前記電刷子５ａに駆動電流が伝達され、さらに整流子２を介して回転子巻線に対して駆動電流が供給されるようになされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と共に回転運動する整流子と、前記整流子に接触して前記回転子側に駆動電流の供給を行う電刷子とを備えた整流子モータであって、
前記電刷子が円柱状に形成され、電刷子の円柱側面が前記整流子の周側面に対して回転しながら接触するように構成されていることを特徴とする整流子モータ。
【請求項２】
前記電刷子には、円柱体の軸芯を通るようにして導電性の支軸が具備され、前記支軸を介して電刷子の回転ならびに電刷子に対する通電を行うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の整流子モータ。
【請求項３】
前記電刷子に具備された導電性の支軸に対して接触する導電性の板バネ部材が具備され、当該板バネ部材を介して前記電刷子に駆動電流を伝達するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の整流子モータ。
【請求項４】
前記整流子は、前記電刷子に接触する各整流子片を、軸方向に傾斜を持たせて円筒状に配列した構成にされていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の整流子モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子と共に回転運動する整流子を備えた整流子モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
整流子モータは、整流子に対して摺接される電刷子を介して回転子側に駆動電流が供給され、固定子側との間で磁力による回転駆動力を得るようになされる。前記電刷子は、一般的には円筒状に形成された整流子を挟むようにして対向する位置にそれぞれ配置され、整流子の周側面に対してバネ力により所定の圧力が加えられるように構成されている。すなわち、電刷子は回転される整流子に摺接しつつ、整流子を介して回転子側に駆動電流を供給する機能を果たす。
【０００３】
図５は、従来の整流子モータにおける整流子と電刷子との関係について、その一例を模式的に示したものである。すなわち、符号１はモータの駆動軸を示しており、整流子２はその周側面が前記駆動軸１に対して同軸状となるように構成されている。そして、前記整流子を挟むようにして対向する位置に、それぞれ電刷子３ａ，３ｂが配置され、前記電刷子を支持するアーム４ａ，４ｂによる矢印方向への付勢力により、それぞれの電刷子３ａ，３ｂは整流子２に対して摺接される。
【０００４】
図５には示していないが、前記した各電刷子は、一般的には筒状のホルダ内に収容されるように構成され、同じくホルダ内に収容された例えばコイルバネによる付勢力を受けて、電刷子が整流子に対して摺接されるようになされる。前記した構成の整流子モータについては、すでに数多くの特許出願等がなされており、その一例が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３２５３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記した構成の整流子モータにおいては、回転する整流子に対して電刷子が摺動接触して回転子側に駆動電流が供給されるようになされるため、その摺動接触に伴う磨耗が激しいという問題を抱えている。前記電刷子は整流子との間で円滑なすべりが生ずるようにカーボンを主体にして他の組成物を加えて焼成させるなどの工夫がなされているものの、電刷子の磨耗を低減すべく機構的な面に着目した具体策は提案されていない。
【０００６】
この発明は、前記した技術的な観点に基づいてなされたものであり、整流子に対して電刷子が摺動接触させる従来の基本構成を改め、電刷子の磨耗を大幅に低減させることができる整流子モータを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる整流子モータは、回転子と共に回転運動する整流子と、前記整流子に接触して前記回転子側に駆動電流の供給を行う電刷子とを備えた整流子モータであって、前記電刷子が円柱状に形成され、電刷子の円柱側面が前記整流子の周側面に対して回転しながら接触するように構成されている点に特徴を有する。
【０００８】
この場合、好ましくは前記電刷子には円柱体の軸芯を通るようにして導電性の支軸が具備され、前記支軸を介して電刷子の回転ならびに電刷子に対する通電を行うように構成される。
【０００９】
これに加えて、前記電刷子に具備された導電性の支軸に対して接触する導電性の板バネ部材が具備されることが望ましく、当該板バネ部材を介して前記電刷子に駆動電流を伝達するように構成される。
【００１０】
一方、前記整流子は、前記電刷子に接触する各整流子片を、軸方向に傾斜を持たせて円筒状に配列した構成にされていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
前記した構成の整流子モータによると、電刷子が円柱状に形成され、その円柱側面が整流子の周側面に対して回転しながら接触するように作用するので、電刷子が整流子に対して摺動するという作用を無くすことができ、これにより電刷子の磨耗度合いを大幅に少なくさせることが可能となる。
【００１２】
また電刷子に対して軸芯を通るようにして導電性の支軸を具備させた構成とすることにより、前記支軸を介して電刷子の回転ならびに電刷子に対する通電を行うことが可能となる。そして、前記支軸に対して接触する導電性の板バネ部材を備えることで、簡素にして確実に前記電刷子に対して駆動電流を伝達する構成を提供することができる。
【００１３】
さらに、前記整流子は、電刷子に接触する各整流子片を、軸方向に傾斜を持たせて円筒状に配列した構成にしたことで、各整流子片に接続される回転子巻線に対して、電刷子よりオーバーラップしつつ駆動電流を供給させることが可能となる。これにより、各整流子片に対する前記電刷子の接離の瞬間において、ラッシュ電流が発生するのを効果的に防止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明にかかる整流子モータについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は整流子モータの主要部の構成を模式的に示したものであり、図２は図１に示すＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の整流子と電刷子部分の基本構成を示したものである。
【００１５】
この種の回転型モータＭは周知のとおり、駆動軸１を軸芯として回転子Ｍ１が図示せぬベアリング等の支持部材を介して回転可能に支持されている。そして、回転子Ｍ１とその周囲に対峙する固定子Ｍ２との間に発生する磁力の作用により、回転子Ｍ１が回転作用を受けるように動作する。
【００１６】
この場合、固定子Ｍ２と回転子Ｍ１との間の特定な位置関係に、常に対向磁極が形成されるように整流子２を介して図示せぬ回転子巻線に対して駆動電流が供給するように構成されている。すなわち、前記整流子２は複数の整流子片２ａが互いに電気的に絶縁された状態で円筒状に配列された構成にされている。
【００１７】
そして、図に示す実施の形態においては、整流子２の上下の対向する位置に円柱状に形成された電刷子５ａ，５ｂが配置されている。この電刷子５ａ，５ｂには円柱体の軸芯を通るようにして支軸６ａ，６ｂがそれぞれ具備されており、前記支軸としてはＳＵＳまたは真鍮等の導電性のものが利用されている。
【００１８】
そして、図３に基づいて後で説明するように、電刷子５ａ，５ｂは前記支軸６ａ，６ｂを介して回転可能に支持され、その円柱側面が前記整流子２の周側面に対して一定の付勢力をもって当接されるように構成されている。これにより、前記回転子Ｍ１の回転に伴い、前記各電刷子の円柱側面は前記整流子２の周側面に対して回転しながら接触するように動作する。なお、前記円柱側面とは、電刷子の外形を構成する円柱体の軸芯（支軸６ａ，６ｂ）に平行する湾曲面を言う。
【００１９】
すなわち、図２に示すように整流子２の上下に配置された電刷子５ａ，５ｂは、整流子２の矢印方向への回転駆動に伴い、それぞれに矢印で示したような回転駆動を受ける。なお、図１に示す符号７は、前記電刷子における導電性の支軸に対して接触する導電性の板バネ部材を示している。
【００２０】
この板バネ部材７は、回転する電刷子５ａ，５ｂの支軸６ａ，６ｂに接触して、電刷子に対して駆動電流を供給する機能を果たし、これを受ける前記電刷子５ａ，５ｂは前記整流子２の周側面に対して回転しながら接触することで、回転子Ｍ１の各巻線に対して個々に駆動電流を供給するように作用する。なお、この板バネ部材７を構成する素材としては、比較的大きな弾発力を有し、導電性に優れたものが望ましく、例えば燐青銅、ＳＵＳ、ベリリウム銅などを好適に利用することができる。
【００２１】
図３は、前記した電刷子５ａの支軸６ａを回転可能に支承する支承部材の一例を示したものである。この例においては前記支軸６ａの各端部に対して空気流を与えることで、支軸６ａを非接触で受ける流体軸受けを構成した例を示している。すなわち、前記支軸６ａの両端部は、符号８ａで示す空気流路が形成された支持アーム８の先端部において包囲されるようにして支持され、これにより電刷子５ａは回転可能となるように支持される。
【００２２】
そして、前記支持アーム８の図示せぬ基端部を回動点として固定子側に支持され、支持アーム８の先端部において支持された電刷子５ａの円柱側面が、図１に示すように整流子２の周側面に対して一定の付勢力をもって当接されるように構成されている。なお、前記電刷子５ａの支持形態は、図３に示したような構成に限られるものではなく、接触型の軸受け構造を有するものも採用することができる。
【００２３】
図４は、この発明にかかる整流子モータにおいて、前記した円柱状の電刷子との組み合わせにおいて好ましい結果を得ることができる整流子２の構成を示したものである。なお、図４においてはすでに説明した図１に示す各部と同一の機能を果たす部分を、同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００２４】
図４に示す整流子２は、各整流子片２ａが軸方向に傾斜を持たせて円筒状に配列された構成にされている。なお、図４における破線で示したＣは、円柱状に形成された電刷子が、整流子２に対して線接触する位置を示している。
【００２５】
前記したように各整流子片２ａが軸方向に傾斜を持たせた構成にされていることにより、破線Ｃで示す電刷子の接触位置は、隣接する整流子片２ａに対してオーバーラップしつつ駆動電流が供給されることになる。これにより、各整流子片２ａに対する前記電刷子の接離の瞬間においてラッシュ電流が発生し、電気火花の発生に伴う雑音障害の発生を抑制させることができる。
【００２６】
以上説明したように、この発明にかかる整流子モータによると、電刷子の円柱側面が整流子の周側面に対して回転しながら接触するように作用するので、電刷子の磨耗度合いを大幅に低減させることができる。
【００２７】
因みに直径が３ｍｍ、軸方向の長さが４ｍｍのこの発明の整流子モータにかかる焼成電刷子を作成し、また同一の素材により整流子への当接面が３ｍｍ×４ｍｍの角柱状の従来形態の焼成電刷子を作成し、両者の間で電刷子の磨耗量の比較を行った。この時の条件としてはスリップリング試験機の回転数を６６８ｒｐｍ、電刷子に流す電流密度を２０Ａ／ｃｍ2 、温度１１０℃で、１００時間の運転を行った。
【００２８】
前記した条件下においての単純比較によると、従来の角型電刷子の磨耗量は２．７ｍｍであったのに対して、この発明にかかる円柱状の電刷子の磨耗量は、１．２ｍｍであった。これにより、前記したとおり電刷子の長寿命化が図れることが検証された。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明にかかる整流子モータの主要部の構成を示した模式図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線より矢印方向に視た状態の整流子と電刷子部分の基本構成を示した断面図である。
【図３】電刷子を回転可能に支持する一例を示した模式図である。
【図４】この発明にかかる整流子モータの他の例を示した模式図である。
【図５】従来の整流子モータにおける電刷子の一例を示した模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１          モータ駆動軸
２          整流子
２ａ        整流子片
５ａ，５ｂ  電刷子
６ａ，６ｂ  支軸
７          板バネ部材
８          支持アーム
Ｍ          モータ
Ｍ１        回転子
Ｍ２        固定子
【図１】
2008086057.tif 000003
【図２】
2008086057.tif 000004
【図３】
2008086057.tif 000005
【図４】
2008086057.tif 000006
【図５】
2008086057.tif 000007