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公開番号2021158702
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211007
出願番号2018128776
出願日20180706
発明の名称モータ
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人特許業務法人前田特許事務所
主分類H02K 13/00 20060101AFI20210910BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】カーボンブラシの摩耗を抑えモータの寿命を長くすること。
【解決手段】略筒状の整流子21と、整流子の外周面に当接するカーボンブラシ25とを備えたモータ10が、整流子の外周面におけるカーボンブラシの当接領域を構成する当接部材の整流子片29として、鉄を0.05〜0.15重量%、リンを0.015〜0.05重量%、銀を0〜0.03重量%含有し、残部が銅及び不純物からなる銅合金を用い、カーボンブラシとして、研磨材を含有したものを用いる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
略筒状の整流子と、当該整流子の外周面に当接するカーボンブラシとを備えたモータであって、
前記整流子の外周面におけるカーボンブラシの当接領域を構成する当接部材として、
鉄を0.05〜0.15重量%、リンを0.015〜0.05重量%、銀を0〜0.03重量%含有し、残部が銅及び不純物からなる第1の銅合金、又は
クロムを0.5〜1.5重量%、ジルコニウムを0.05〜0.25重量%、銀を0〜0.03重量%含有し、残部が銅及び不純物からなる第2の銅合金を用い、
前記カーボンブラシとして、研磨材を含有したものを用いたことを特徴とするモータ。
続きを表示(約 190 文字)【請求項2】
請求項1に記載のモータにおいて、
前記カーボンブラシは、前記研磨材として、二酸化ケイ素を0.2〜0.6重量%含有したものであることを特徴とするモータ。
【請求項3】
請求項1に記載のモータにおいて、
前記カーボンブラシは、前記研磨材として、酸化アルミニウムを0.2〜0.6重量%含有したものであることを特徴とするモータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、略筒状の整流子と、当該整流子の外周面に当接するカーボンブラシとを備えたモータに関するものである。
続きを表示(約 4,800 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、整流子の耐摩耗性を改善するために、整流子を構成する銅合金として、鉄及びリンを含有したものを採用する技術が開示されている。
【0003】
特許文献2には、整流子の耐摩耗性を改善するために、整流子を構成する銅合金として、ジルコニウムを含有したものを採用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開平2−25531号公報
特開平9−71849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、特許文献1,2では、整流子を構成する銅合金が、鉄又はジルコニウムを含有しているので、整流子の摺動性が悪く、カーボンブラシとの摺接により整流子の表面にカーボン皮膜が厚く形成されやすい。カーボン皮膜が厚く形成されると、カーボンブラシと整流子との間の接触抵抗や摩擦係数が増大し、カーボンブラシが摩耗しやすくなり、その結果、モータの寿命が短くなる。
【0006】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、モータの寿命を長くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様では、略筒状の整流子と、当該整流子の外周面に当接するカーボンブラシとを備えたモータが、前記整流子の外周面におけるカーボンブラシの当接領域を構成する当接部材として、鉄を0.05〜0.15重量%、リンを0.015〜0.05重量%、銀を0〜0.03重量%含有し、残部が銅及び不純物からなる第1の銅合金、又はクロムを0.5〜1.5重量%、ジルコニウムを0.05〜0.25重量%、銀を0〜0.03重量%含有し、残部が銅及び不純物からなる第2の銅合金を用い、前記カーボンブラシとして、研磨材を含有したものを用いたことを特徴とする。
【0008】
この態様によると、整流子の表面にカーボン皮膜が形成されても、カーボンブラシに含有される研磨材により研磨されて除去されるので、厚いカーボン皮膜に起因してカーボンブラシと整流子との間の接触抵抗や摩擦係数が増大するのを抑制できる。したがって、カーボンブラシの摩耗を抑制でき、モータの寿命を長くできる。
【0009】
また、第1の銅合金を用いた場合には、第1の銅合金に含有される鉄の量が0.05重量%以上に設定され、かつ第1の銅合金に含有されるリンの量が0.015重量%以上に設定されているので、当接部材の強度及び耐熱性が向上し、当接部材の耐摩耗性を改善できる。
【0010】
また、第1の銅合金を用いた場合には、第1の銅合金に含有される鉄の量が0.15重量%以下に設定されているので、当接部材の加工性を良好にできる。
【0011】
また、第1の銅合金を用いた場合には、第1の銅合金に含有されるリンの量が0.05重量%以下に設定されているので、当接部材の強度を高められる。
【0012】
一方、第2の銅合金を用いた場合には、第2の銅合金に含有されるクロムの量が0.5重量%以上に設定され、かつ第2の銅合金に含有されるジルコニウムの量が0.05重量%以上に設定されているので、当接部材の強度及び耐熱性が向上し、耐摩耗性を改善できる。
【0013】
また、第2の銅合金を用いた場合には、第2の銅合金に含有されるクロムの量が1.5重量%以下に設定され、かつ第2の銅合金に含有されるジルコニウムの量が0.25重量%以下に設定されているので、当接部材の加工性を良好にできる。
【0014】
また、第1及び第2の銅合金に含有される銀の量が0.03重量%以下に設定されているので、当接部材の導電性が低くなり、当接部材の抵抗によって、スパークが発生しにくくなるので、スパークに起因して当接部材の表面が粗くなるのを抑制できる。したがって、カーボンブラシの摩耗を抑制でき、モータの寿命を長くできる。
【発明の効果】
【0015】
本発明にかかるモータによれば、整流子の表面にカーボン皮膜が形成されても、カーボンブラシに含有される研磨材により研磨されて除去されるので、厚いカーボン皮膜に起因してカーボンブラシと整流子との間の接触抵抗や摩擦係数が増大するのを抑制できる。したがって、カーボンブラシの摩耗を抑制でき、モータの寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
本発明の実施形態1に係るモータの要部を示す正面図である。
整流子の一部を破断した正面図である。
実施形態3の図2相当図である。
実施形態4の図2相当図である。
実施形態5の図2相当図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【0018】
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係るモータ10は、図1に示すように、界磁コア11と該界磁コア11に巻装された界磁巻線(図示せず)とで構成されたステータ13、電機子コア15と該電機子コア15に巻装された電機子巻線17と回転軸19と略筒状の整流子21とを有するロータ23と、整流子21の外周面に当接する1対のカーボンブラシ25とを備えている。電機子巻線17からは渡り線17aが引き出されている。カーボンブラシ25は、断面矩形状で延びる棒状に形成されている。このカーボンブラシ25としては、Cu(銅)を40〜50重量%、C(黒鉛)を50〜60重量%、研磨材としてSiO

(二酸化ケイ素)又はAl



(酸化アルミニウム)を0.2〜0.6重量%含有したものが用いられる。このカーボンブラシ25は、図示しない付勢手段により、その一端面が整流子21の外周面に押し付けられるように付勢されている。
【0019】
整流子21は、図2に示すように、略筒状に形成された樹脂製の筒部材27と、該筒部材27の外周面に周方向に互いに等しい間隔を空けて配設された複数の整流子片29とを有している。整流子21の外周面における整流子片29非配設箇所には、スリット31が形成されている。筒部材27の外周面における整流子片29の配設領域には、1対の凹陥部27aが軸方向に互いに間隔を空けて形成されている。各凹陥部27aの側面の反開放側端部には、軸方向に互いに離れる方向に凹む係合凹部27bが形成されている。
【0020】
一方、整流子片29は、その板面を径方向に向けて軸方向に延びる長板状の本体部29aを備え、当該本体部29aの長手方向一端部には、フック部29bが径方向外側に張り出すように曲げ加工により形成されている。このフック部29bは、凹状部29cが形成されるように湾曲している。また、本体部29aの内周側の面における上記筒部材27の凹陥部27aに対応する箇所には、突出部29dが突設されている。各突出部29dの先端部には、軸方向に互いに離れる方向に向かって突出する係合突部29eが形成されている。そして、整流子片29の突出部29dが一体成形により筒部材27の凹陥部27aに埋め込まれることで、整流子片29が筒部材27に取り付けられている。この状態で、整流子片29の係合突部29eが筒部材27の係合凹部27bに係合することで、整流子片29の突出部29dの筒部材27の凹陥部27aからの抜けが規制されている。整流子片29は、全体に亘って、Fe(鉄)を0.05〜0.15重量%、P(リン)を0.015〜0.05重量%含有し、残部がCu(銅)及び不純物からなる銅合金(第1の銅合金)で構成されている。
【0021】
上記のように構成された整流子片29のフック部29bの凹状部29cには、電機子巻線17から引き出された渡り線17aが係合している。一方、整流子片29の本体部29aの外周側の面の長手方向中途部には、上記カーボンブラシ25の一端面が当接している。これによって、カーボンブラシ25が整流子片29を介して電機子巻線17に電気的に接続される。整流子21が軸周りに回転すると、カーボンブラシ25の一端面が整流子片29に摺接する。したがって、整流子片29が、整流子21の外周面におけるカーボンブラシ25の当接領域を構成する当接部材となっている。
【0022】
ここで、整流子片29を構成する銅合金に含有される鉄の量を0.05重量%以上に設定したのは、0.05重量%未満では、整流子片29の耐熱性や耐摩耗性を殆ど改善できないからである。
【0023】
また、整流子片29を構成する銅合金に含有される鉄の量を0.15重量%以下に設定したのは、0.15重量%を超えると、整流子片29の加工性が悪化するからである。
【0024】
また、整流子片29を構成する銅合金に含有されるリンの量を0.015重量%以上に設定したのは、0.015重量%未満では、整流子片29の耐熱性や耐摩耗性を殆ど改善できないからである。
【0025】
また、整流子片29を構成する銅合金に含有されるリンの量を0.05重量%以下に設定したのは、0.05重量%を超えると、整流子片29の導電性が悪化するからである。
【0026】
また、整流子片29を構成する銅合金に含有される銀の量を0.03重量%以下に設定したのは、0.03重量%を超えると、整流子片29の導電性が高くなってスパークが発生しやすくなり、その結果、スパークに起因して整流子21の表面が粗くなってカーボンブラシ25が摩耗しやすくなり、モータ10の寿命が短くなるからである。
【0027】
また、カーボンブラシ25に含有される二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムの量を0.2〜0.6重量%に設定したのは、0.2重量%未満では、整流子片29の表面に形成されるカーボン皮膜を十分除去できず、0.6重量%を超えると、カーボンブラシ25の摺接により整流子片29の表面に傷がつきやすくなるからである。
【0028】
したがって、本実施形態1によれば、整流子21の整流子片29の表面にカーボン皮膜が形成されても、カーボンブラシ25に含有される二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムにより研磨されて除去されるので、厚いカーボン皮膜に起因してカーボンブラシ25と整流子21の整流子片29との間の接触抵抗や摩擦係数が増大するのを抑制できる。したがって、カーボンブラシ25の摩耗を抑制でき、モータ10の寿命を長くできる。
【0029】
また、整流子片29を構成する銅合金に含有される鉄の量が0.05重量%以上に設定され、かつ整流子片29を構成する銅合金に含有されるリンの量が0.015重量%以上に設定されているので、整流子片29の強度及び耐熱性が向上し、整流子片29の耐摩耗性を改善できる。
【0030】
また、整流子片29を構成する銅合金に含有される鉄の量が0.15重量%以下に設定されているので、整流子片29の加工性を良好にできる。
(【0031】以降は省略されています)

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