JP3858218B2 - 回転電機のブラシ支持機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のブラシ支持機構に関し、特にブラシ圧調整機構を具備した回転電機のブラシ支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、回転電機のブラシ支持装置の従来例であって、回転電機（例えば巻線形誘導電動機）の部分縦断面図、図８は、図７のＢ−Ｂ断面拡大詳細図である。図７及び図８において、巻線形誘導電動機の回転子の片側に対して環状に設けられた整流子１０１の外周には、ブラシホルダ１０３が左右４個ずつ対称的に配置され、後述する取付板１０６などを介して固定されている。各ブラシホルダ１０３には、ブラシ１０２が挿入され、さらにスプリング１１４の片側が係止穴１０３ａに挿入された爪部を介して固定されている。このスプリング１１４は、コイル状に形成された先端でブラシ１０２の頭部を押圧している。各ブラシホルダ１０３は、図７に示す環状の取付板１０６に固定され、この取付板１０６は、図７において １２０°間隔に設けられた固定具１０７を介して、図示しない固定子に固定されている。
【０００３】
このように構成された回転電機のブラシ支持装置においては、巻線形誘導電動機の回転子が回転することによって、整流子１０１が回転し、この整流子１０１に流れる電流は、これらのブラシ１０２に接続された図示しないピグテール線を介して外部より導かれる。また、ブラシ１０２が摩耗すると、スプリング１１４による押圧力が低下するので、保守・点検の際に取り換えられる。ところで、このように構成された回転電機のブラシ支持装置においては、回転子の回転に伴って整流子１０１も軸心線と直交方向に振動するが、巻線形誘導電動機に連結された負荷が、例えば、ポンプの場合には、軸方向にも振動する場合もある。また、製造上の誤差で、固定子と回転子間の軸方向の磁気中心が若干ずれた場合には、軸方向の振動が発生する。
【０００４】
前記問題点を解決する手段として、例えば特開平９−９８５４６号公報があり、回転電機のブラシ支持装置に関するものである。図９は、前記特開平９−９８５４６号公報に開示されている回転電機のブラシ支持装置の実施形態を示す部分縦断面図で、前記従来の技術で示した図７に対応する図である。また、図１０は、図９のＡ−Ａ断面拡大詳細図で、同じく図８に対応する図である。
【０００５】
図９及び図１０のものでは、従来の技術で示した図７及び図８の場合と異なって、各相の各ブラシ１０２を押圧するスプリングは、それぞれ２個の引張りばね１０５とし、該引張りばね１０５の復帰力によって、各ブラシ１０２を押圧する帯板１０４の両端を各引張りばね１０５に接続したことである。なお、ブラシホルダ１０３や取付板１０６などは、従来の技術で示した図７及び図８と同一のため、同一符号を付して説明を省略する。図９及び図１０において、各ブラシ１０２の押圧側には、図１０に示すように軸心線と平行な方向に長い角穴１０２ａがあらかじめ加工されている。この角穴１０２ａの長さは、帯板１０４の幅と比べて僅かに長くなっている。
【０００６】
一方、巻線形誘導電動機の固定子の下部ベース１０８には、図９においてはＬ字形に形成されガラス繊維入り強化ポリエステル樹脂で製作された固定具１０８ａが、図９においては軸心を挟んで左右対称に固定されている。この固定具１０８ａの上部には、密着巻で巻き付けられた引張りばね１０５の下端に形成されたフック部がボルトで固定されている。この引張りばね１０５の上部のフック部には、開口側が僅かに狭い略Ｕ字状に湾曲したばね鋼材の帯板１０４の下端がボルトで固定されている。この帯板１０４は、図１０に示すように、各ブラシ１０２に形成された角穴１０２ａにあらかじめ貫挿されている。この結果、帯板１０４は、引張りばね１０５の復帰力によって両端が下方の軸心側に引張られ、この帯板１０４によって、弧状に配置された各ブラシ１０２は、回転子の軸心方向に押圧されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
係る図７の従来例においては、以下のような問題点があった。即ち、各ブラシについてスプリング１１４が取り付けられているので、組立に時間がかかるだけでなく、各スプリング相互の僅かな製作誤差によって、各ブラシに印加される圧力が変動するおそれがある。すると、各ブラシの摩耗も不均一となるので、特定のブラシが定期点検に至る前に大幅に摩耗し、接触圧力が不足して過熱したり、整流子との間に火花が発生するおそれもある。
【０００８】
又、図９の回転電機のブラシ支持装置では、以下のような問題点があった。即ち、各相の各ブラシ１０２を押圧するスプリングは、それぞれ２個の引張りばね１０５とし、この引張りばね１０５の復帰力によって、各ブラシ１０２を押圧する帯板１０４の両端を各引張りばね１０５に接続したものである。各ブラシ１０２を押圧する帯板１０４は、略Ｕ字状に湾曲したばね鋼材である為に、複数のブラシが個々に変動した場合には変動した各々のブラシに追従してブラシ圧を調整できない。係る事態が長期に亘って継続された場合には、複数のブラシが互いに異なる摩耗をし、帯板１０４の機能が損なわれ、前記したと同様に特定のブラシが定期点検に至る前に大幅に摩耗し、接触圧力が不足して過熱したり、整流子との間に火花が発生するおそれもある。
【０００９】
本発明は、係る問題を解決してブラシに印加される圧力のばらつきを防ぐ回転電機のブラシ支持機構を得ることを目的としてなされたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載の回転電機のブラシ支持機構では、整流子の外周に設けられた複数のブラシを前記整流子に押圧する回転電機のブラシ支持装置において、一対のブラシが互いに均衡するように押圧を発生するブラシ圧調整機構が具備され、前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合するばね機構結合部から構成され、前記ばね機構部は、前記ブラシ圧調整機構によって押圧が調整される一対のブラシの一端に、該ブラシの整流子と接する側と異なる側を押圧する押圧部が各々一端に形成されている２本のばね部分を具備する第１のばね具と第２のばね具とを有し、前記第１のばね具と第２のばね具の他端は、前記２本のばね部分が一体化されると共に、該一体化された部分が各々はめ込まれた前記ばね機構結合部によって可動的に結合されており、前記第１のばね具の一端と他端との間、及び前記第２のばね具の一端と他端との間には、前記ブラシ圧調整機構を回転電機に固定するための固定部が各々具備されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の回転電機のブラシ支持機構では、請求項１の発明において、前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合する切り欠き部が形成されているばね機構結合部から構成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の回転電機のブラシ支持機構では、請求項１又は２の発明において、前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合する合成樹脂で形成されているばね機構結合部から構成されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態を説明するための説明図である。図１に示す本発明の実施形態では、図７で示したブラシホルダなどの回転電機を構成する部分については省略してある。又、回転電機は、整流子１がブラシと接触しているものとする。図１において、図示していない回転子の片側に対して回転軸６の周囲に設けられた整流子１の外周には、ブラシ５ａ、５ｂが設けられている。前記ブラシ５ａ、５ｂは、ばね機構部２と、ばね機構結合部４により後述するようにして整流子１に何れも一定の圧力で押圧されて接触されている。以下ばね機構部２とばね機構結合部４とを総称してブラシ圧調整機構と称する。
【００１４】
前記ばね機構部２は、弾性を有する材料（例えば、はがね）で形成されている、第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂからなり、該第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂの一端は、ブラシ５ａ、５ｂとを押圧する押圧部２ａ、２ｂが各々形成されている。前記ばね機構結合部４は、ばね機構部２から加えられる圧力によって変形しない剛性の材料（例えば合成樹脂）で形成されている。前記ばね機構結合部４は、前記第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂの前記押圧部２ａ、２ｂが形成されている側と反対の端を各々結合する切り欠き部４ａ、４ｂが形成されている。前記第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂの前記押圧部２ａ、２ｂが形成されている側と反対の端が、前記切り欠き部４ａ、４ｂに挿入され、ばね機構部２とばね機構結合部４とが可動可能に結合されている。
【００１５】
前記第１のばね具２Ａの一端と他端との間、及び前記第２のばね具２Ｂの一端と他端との間には、前記ブラシ圧調整機構を回転電機に固定するための固定部３ａ、３ｂが設けられている。前記第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂは、前記押圧部２ａ、２ｂからの力をばね機構結合部４に伝えるように前記固定部３ａ、３ｂにより図示してない回転電機に取り付けられている。係る取り付けは、前記押圧部２ａ、２ｂからの力がばね機構結合部４に伝達するように前記第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂは回転電機に可動的に取り付けられている。
【００１６】
前記構成のブラシ圧調整機構の作用について以下に説明する。前記第１のばね具２Ａと第２のばね具２Ｂとにより、一方の端である押圧部２ａ、２ｂに力が加えられる。係る力は、前記固定部３ａ、３ｂを各々の支点として、ブラシ５ａ、５ｂが各々、前記整流子１を押すように働く。一方、前記押圧部２ａ、２ｂからの反力が前記固定部３ａ、３ｂを支点としてばね機構結合部４に加えられ、ブラシ５ａ、５ｂは、互いの押圧が均衡して静止している。
【００１７】
係る均衡状態において、何らかの原因（例えば押圧部２ａの圧力が強く、ブラシ５ａが摩耗する）でブラシ５ａとブラシ５ｂとの圧力のバランスが崩れ、例えば押圧部２ａがＸ１方向に移動し、整流子１に近づいたとする。係る場合に、第１のばね具２Ａの弾力は、固定部３ａが可動的に取り付けられているので、固定部３ａを介してばね機構結合部４をＸ２方向に移動するように働く。
【００１８】
一方ばね機構結合部４は、変形しない材料で形成されているので、第２のばね具２ＢはＸ２方向に移動される。係る場合、押圧部２ｂによって、ブラシ５ｂに加えられている圧力も減少し、押圧部２ａと２ｂの押圧が均衡する位置でばね機構結合部４は静止する。その結果、第１のばね具２Ａの弾力によって固定部３ａを介して押圧部２ａの圧力が減少し、ブラシ５ａの押圧が減少する。よって、前記ブラシ５ａが摩耗する力が減少し、ブラシ５ａの摩耗が低減される。
【００１９】
ブラシ５ｂについても同様の作用がなされ、又、整流子１などの偏芯、振動などによってブラシ５ａとブラシ５ｂに加わる力が変化した場合についても同様の作用がなされる。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態を説明する概観図である。図２において、回転軸６の周囲には、電機子巻線７と、該電機子巻線７に電流を供給するための整流子１が設けられている。該整流子１は図示していない回転電機の固定子に固定されたブラシホルダに保持され、前記整流子１には、ブラシ５ａ、５ｂが接触するようにして回転軸６を挟んで設けられている。該ブラシ５ａ、５ｂが整流子１と接触していない側には、前記ブラシ圧調整機構が設けられている。該ブラシ圧調整機構は、前記したように、ばね機構部２と、ばね機構結合部４とからなる。但し、図２においては、前記ばね機構部２は、前記ブラシ５ａ、５ｂを押圧する第１のばね具２Ａ１、２Ａ２（図示せず）と第２のばね具２Ｂ１、２Ｂ２から各々構成されている。
【００２１】
図３は、ばね具とその取付を示す図であって、第１のばね具２Ａ１、２Ａ２と第２のばね具２Ｂ１、２Ｂ２の正面図を図３（ａ）、図３（ｃ）に、側面図を図３（ｂ）、図３（ｄ）に示す。前記両ばね具には、該ばね具を回転電機の固定子（図２では図示せず）に固定するための固定部３ａ、３ｂが各々以下のように設けられている。即ち、第１のばね具２Ａ１、２Ａ２には固定部３ａ１、３ａ２が、第２のばね具２Ｂ１、２Ｂ２には固定部３ｂ１、３ｂ２が各々リング状に形成されている。そして、前記リング状の固定部には固定具８ａ、８ｂが各々貫通され、該固定具８ａ、８ｂによって図示していない回転電機の固定子に前記固定部３ａ（３ａ１、３ａ２）、３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）が各々固定される。
【００２２】
前記ブラシ５ａ、５ｂを押圧する第１のばね具２Ａ１、２Ａ２と第２のばね具２Ｂ１、２Ｂ２の端には押圧部２ａ１、２ａ２、と２ｂ１、２ｂ２が各々形成されていて、前記ブラシ５ａ、５ｂは前記押圧部によって整流子１と接触していない側が押圧されている。
【００２３】
又、第１のばね具２Ａ１、２Ａ２、第２のばね具２Ｂ１、２Ｂ２の前記ブラシ５ａ、５ｂを押圧する端と反対の端Ｒａ、Ｒｂは一体化されている。前記一体化された部分Ｒａ、Ｒｂは、ばね機構結合部４の両端に各々以下のようにして可動的に結合されている。即ち、ばね機構結合部４は図４に示す構造をしていて、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図である。前記ばね機構結合部４は、ばね機構部２から加えられる圧力によって変形をしない剛性の材料（例えば合成樹脂）で形成されている。ばね機構結合部４の両端は、各々前記ばね機構部２と結合する切り欠き部４ａ、４ｂが形成されている。該切り欠き部４ａ、４ｂにばね機構部２の一体化された部分Ｒａ、Ｒｂが各々はめ込まれてばね機構部２とばね機構結合部４とが可動的に結合される。
【００２４】
図５は、本発明の実施形態の一部断面図である。図６は、図５のＡ―Ｂ部断面図である。以下、図５、図６を用いて説明する。回転軸６の周囲には、電機子巻線７と、該電機子巻線７に電流を供給するための整流子１が設けられている。該整流子１は回転電機の固定子に固定されたブラシホルダ９ａ、９ｂに保持され、前記整流子１には、ブラシ５ａ、５ｂが接触するようにして回転軸６を挟んで設けられている。前記回転軸６は、ベアリング２４により回転可能なように回転電機の固定子２２に取り付けられている。
【００２５】
前記ブラシホルダ９ａ、９ｂには、ネジ２３ａ、２３ｂによりブラシ５ａ、５ｂを介して整流子１に電流を流す為の端子２０ａ、２０ｂが取り付けられていて、図示していないピグテール線から前記端子２０ａ、２０ｂに電流が供給される。
【００２６】
第１のばね具２Ａ（２Ａ１、２Ａ２）、第２のばね具２Ｂ（２Ｂ１、２Ｂ２）は、固定具８ａ、８ｂにより固定部３ａ（３ａ１、３ａ２）、３ｂ（３ｂ１、３ｂ２）が前記ブラシホルダ９ａ、９ｂに各々固定されている。又、前記ブラシホルダ９ａ、９ｂは、ネジ２１ａ、２１ｂにより回転電機の固定子２２に固定されている。固定具８ａ、８ｂにより固定された第１のばね具２Ａ（２Ａ１、２Ａ２）、第２のばね具２Ｂ（２Ｂ１、２Ｂ２）の一体化された部分Ｒａ、Ｒｂは、ばね機構結合部４の切り欠き部４ａ、４ｂに各々はめ込まれてばね機構部２（第１のばね具２Ａ（２Ａ１、２Ａ２）、第２のばね具２Ｂ（２Ｂ１、２Ｂ２））と可動的に結合されている。
【００２７】
前記ばね機構結合部４とばね機構部２が作用して、第１のばね具２Ａ（２Ａ１、２Ａ２）、第２のばね具２Ｂ（２Ｂ１、２Ｂ２）の他端に形成されている押圧部２ａ１、２ａ２、と２ｂ１、２ｂ２によりブラシ５ａ、５ｂが整流子１に各々押圧されている。
【００２８】
なお、図５、図６におけるブラシ圧調整機構の作用は、図１で説明したと同様であり、説明を省略する。
【００２９】
又、前記実施の形態においては、ブラシは１組として説明したが、これ以外の数であってもよく、係る場合にはブラシの組数に応じてブラシ圧調整機構の数を増加し、回転軸に対して前記ブラシ圧調整機構が互いの押圧がバランスするように設けるようにする。更に又、前記ばね機構部２は、各ブラシに対して各々１又は２個として説明したが、これ以外の数であってもよい。係る場合であっても固定部に対して押圧部と反対側の端は一体化されていて、ばね機構結合部４と可動的に結合されている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のブラシ支持機構によれば、整流子の外周に設けられた複数のブラシを前記整流子に押圧する回転電機のブラシ支持装置において、一対のブラシが互いに均衡するように押圧を発生するブラシ圧調整機構が具備されていることによって、各ブラシに加わる圧力を均等にし、もって各ブラシの摩耗も均一となるので、特定のブラシが定期点検に至る前に大幅に摩耗することもなく、接触圧力が不足して過熱したり、整流子との間に火花が発生するおそれもなくなる。さらに、前述した軸方向の振動が、万一、ブラシに印加されてもブラシに加わる圧力を一定に保つ作用が働き、ブラシも振動せず、過熱や火花発生の要因となるおそれもなくなる。
【００３１】
本発明のブラシ支持機構によれば、前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合するばね機構結合部から構成されることにより、ブラシ圧調整機構を簡単な構造にできる。
【００３２】
本発明のブラシ支持機構によれば、前記ブラシ圧調整機構におけるばね機構部は、当該ブラシ圧調整機構によって押圧が調整される一対のブラシの一端に、該ブラシの整流子と接する側と異なる側を押圧する押圧部が形成されている第１のばね具と第２のばね具とを有し、前記第１のばね具と第２のばね具の他端は、前記ばね機構結合部によって可動的に結合され、前記第１のばね具の一端と他端との間、及び前記第２のばね具の一端と他端との間には、前記ブラシ圧調整機構を回転電機に固定するための固定部が各々具備されていることにより、ブラシ圧調整機構は安定したブラシ圧を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための説明図である。
【図２】本発明の実施形態を説明する概観図である。
【図３】ばね具とその取付を示す図であって、第１のばね具２Ａ１、２Ａ２と第２のばね具２Ｂ１、２Ｂ２の正面図を図３（ａ）、図３（ｃ）に、側面図を図３（ｂ）、図３（ｄ）に示す。
【図４】ばね機構結合部の図であって、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の実施形態の一部断面図である。
【図６】図５のＡ―Ｂ部断面図である。
【図７】従来の回転電機のブラシ支持装置であって、回転電機の部分縦断面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面拡大詳細図である。
【図９】従来の回転電機の他のブラシ支持装置であって、回転電機の部分縦断面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面拡大詳細図である。
【符号の説明】
１ 整流子
２ ばね機構部
２ａ、２ｂ 押圧部
２Ａ、２Ｂ ばね具
３ａ、３ｂ 固定部
４ ばね機構結合部
４ａ、４ｂ 切り欠き部
５ａ、５ｂ ブラシ
６ 回転軸
７ 電機子巻線
８ａ、８ｂ 固定具
２２ 回転電機の固定子

Claims (3)

1. 整流子の外周に設けられた複数のブラシを前記整流子に押圧する回転電機のブラシ支持装置において、
   一対のブラシが互いに均衡するように押圧を発生するブラシ圧調整機構が具備され、
   前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合するばね機構結合部から構成され、
   前記ばね機構部は、前記ブラシ圧調整機構によって押圧が調整される一対のブラシの一端に、該ブラシの整流子と接する側と異なる側を押圧する押圧部が各々一端に形成されている２本のばね部分を具備する第１のばね具と第２のばね具とを有し、
   前記第１のばね具と第２のばね具の他端は、前記２本のばね部分が一体化されると共に、該一体化された部分が各々はめ込まれた前記ばね機構結合部によって可動的に結合されており、
   前記第１のばね具の一端と他端との間、及び前記第２のばね具の一端と他端との間には、前記ブラシ圧調整機構を回転電機に固定するための固定部が各々具備されていることを特徴とする回転電機のブラシ支持機構。
2. 前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合する切り欠き部が形成されているばね機構結合部から構成されることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のブラシ支持機構。
3. 前記ブラシ圧調整機構は、ばね機構部と、該ばね機構部を結合する合成樹脂で形成されているばね機構結合部から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機のブラシ支持機構。

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