JP3736743B2 - Brush manufacturing method - Google Patents
Brush manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP3736743B2 JP3736743B2 JP2001043967A JP2001043967A JP3736743B2 JP 3736743 B2 JP3736743 B2 JP 3736743B2 JP 2001043967 A JP2001043967 A JP 2001043967A JP 2001043967 A JP2001043967 A JP 2001043967A JP 3736743 B2 JP3736743 B2 JP 3736743B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brush
- low
- lead wire
- powder
- conductive member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータや直流発電機などの直流回転電機の整流子に摺接するブラシの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
(旧来の技術)
旧来の技術としては、特開平9−49478号公報に、電気伝導率が異なる複数の異種ブラシ材を積層した多層ブラシが開示されている。同公報の実施例に記載されたブラシ本体は、厚い高導電性部材と薄い低導電性部材とが接合されて一体的に形成されている。
【0003】
同公報では、ブラシ本体に接続するリード線の取付けについては言及されていないが、高導電性部材の側からブラシ本体にリード線が挿置されている場合には接続抵抗が低く良好な接続特性が得られる。しかし、逆に低導電性部材の側からブラシ本体にリード線が挿置される場合には、両者の間での接続抵抗が高くなって不都合が生じる。すなわち、図7に示すように、低導電性部材101の側からブラシ本体100に挿置されたリード線103は、低導電性部材101に接触しているので、この部分で接続抵抗が高くなり、このようなブラシを装備した直流回転電機の効率が低下し、その性能は低下する。また、接続抵抗によって生じるジュール熱に起因して、過熱不具合を引き起こす場合もあり得る。
【0004】
(その改良技術)
このような不都合を避けるために、図8に示すように、リード線103をブラシ本体100により深く挿置し、高導電性部材102の部分にまで至らせるということも考えられるが、リード線103の挿入にあたって周囲に低導電性部材101がまとわりついてしまう。すると、やはりその部分で接続抵抗が大きくなり、いくらかは前述のような不都合が起きてしまう。また、リード線103への低導電性部材101のまとわりつき具合によって、接続抵抗にばらつきが生じてしまい、その結果、安定した直流回転電機の性能が得られないという不都合も起こる。そして、このように低導電性部材101の側からブラシ本体100にリード線103が挿置される場合が起こることは、リード線103の取り回しの上で避けがたいこともままある。
【0005】
(従来の技術)
そこで、このような場合にも接続抵抗があまり大きくならないように、従来の技術としては、特開平2−86081号公報に開示されたブラシとその製造方法とがある。すなわち、同公報には、リード線が挿置される部分だけ低導電性部材がなく、その部分を柱状(円柱状または角柱状など)に高導電性部材で覆ったブラシが開示されている。この従来技術によれば、リード線が全く低導電性部材に触れず、高導電性部材にだけ埋設されているので、低導電性部材の側からブラシ本体にリード線が挿置されていながら、リード線の接続抵抗が高くならないという効果がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術によっては、一部だけ低導電性部材を排除して柱状に高導電性部材を形成しなくてはならないので、同公報に開示されているようにブラシ本体の成形工程で二回に分けて粉末材料を押し固めなくてはならない。その結果、製造工程が複雑になって工数が増え、大幅なコストアップを招いてしまうことは避けがたい。
【0007】
そこで本発明は、低導電性部材の側からブラシ本体にリード線が挿置されていながら、リード線の接続抵抗が高くならず安定しているブラシを、従来より簡単な製造工程にて製造することにより安価に提供することを解決すべき課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、発明者らは以下のブラシ製造方法を発明した。
【0009】
まず、本発明の製造方法を適用するブラシの構造について説明する。本発明のブラシは、互いに高導電性部材および低導電性部材が互いに接合されたブラシ本体と、ブラシ本体に一端が埋設されたリード線とからなり、次のような構成上の特徴を持つ。先ず、低導電性部材は、薄板状でありかつ高導電性部材の側面のうち摺接面側の表面部分に接合されている。次に、リード線は、高導電性部材の前記側面のうち摺接面と反対側で低導電性部材が接続されていない表面部分に埋設されている。
【0010】
ここで、低導電性部材は薄板状であるとしたが、ブラシの厚さに比べて比較的薄い板状ないし層状をなしていればそれでよいものとし、低導電性部材の厚さも必ずしも一定である必要はない。また、低導電性部材はブラシ本体の全幅にわたって高導電性部材の一方の表面を覆っていることが望ましいが、これも必ずしも必要とはされない。
【0011】
さらに、低導電性部材は、ブラシ本体の一方の表面のうち、回転電機の整流子に摺接する摺接面側から少なくともブラシ本体の最大摩耗代に相当する部分にまで存在することが望ましいが、これに限定されるものではない。逆に、低導電性部材が埋設されたリード線にわずかに接する程度まであっても、本手段の範囲に入るものとする。
【0012】
なお、リード線はブラシ本体のうち摺接面と反対側の表面部分に埋設されているが、リード線の埋設範囲はブラシ本体の表面部分だけに限定されるものではなく、ブラシ本体にかなり深く埋設されていてかまわない。また、摺接面と反対側といっても、必ずしも摺接面と反対側の端部(反対端部)にリード線が埋設されている必要はなく、ある程度反対端部に近く埋設されていればそれでよいものとする。
【0013】
リード線は高導電性部材にだけ埋設されており、低導電性部材には埋設されていないので、低導電性部材の側からブラシ本体にリード線が挿置されていながら、リード線の接続抵抗が高くならない。しかも、リード線の一端が埋設された高導電性部材の表面部分は、柱状に形成されて低導電性部材に囲まれているわけではなく、高導電性部材の一方の表面のうち摺接面側だけが薄板状の低導電性部材に覆われているに過ぎない。それゆえ、リード線の接続抵抗は、従来技術よりも低くなるばかりではなく、従来技術よりもばらつきが少なくなりより安定した値を保つ。
【0014】
したがって、低導電性部材が配設された側からブラシ本体にリード線が埋設されていながら、従来技術よりもリード線の接続抵抗が低く、その抵抗値のばらつきもより少ない。その結果、本手段のブラシはジュール熱の発生がより少なくなり、過熱による不具合を引き起こしにくくなるという効果がある。そればかりではなく、本手段のブラシを採用した回転電機の性能が向上し、さらに回転電機の性能のばらつきも少なくなる。
【0015】
そのうえ、このブラシは従来技術よりも簡素な製造工程によって容易に製造することができるので、製造コストが下がり、従来技術よりも安価に提供できる。
【0016】
また、従来技術の低導電性部材と高導電性部材とを二回に分けて押し固める製造工程と異なり、低導電性部材と高導電性部材とがワンパンチで一緒に押し固められる製造工程を取ることができる。その結果、低導電性部材と高導電性部材とが互いにより強固に接合するので両者の間で剥離が起こりにくくなり、ブラシの信頼性が向上するという効果も得られる。
【0017】
このブラシは次の製造方法を用いて製造される。すなわち、ブラシ本体は、雌型の中に高導電性粉末をその表面に所定の高さの段差をもって充填し、この高導電性粉末のこの表面のうち低い部分に低導電性粉末を概略板状に充填した後、両者を押し固めて焼結して製造される。
【0018】
この製造方法を採用すると、製造過程において、ブラシ本体を形成する材料粉末を押し固める工程が一回しかないので、押し固める工程が二回必要な従来技術に比べて製造工程が簡素になり、工数が減って製造コストが低減される。その結果、本手段のブラシは、従来技術の製造方法によって製造されたブラシよりも安価になる。
【0020】
好適態様において、高導電性粉末は、雌型の中にいったん平らに充填された後、その表面部分が一端から他端に向かって途中まで寄せられることにより表面が段差をもって形成される。
【0021】
すなわち、高導電性部材の表面に段差を形成するにあたり、前述のように高導電性粉末が雌型の中にいったん平らに充填された後、その表面部分が一端から他端に向かって途中まで寄せられる。それゆえ、実施例1の項で後述するように雌型に可動片を取り付けておいたり、雌型の上方から可動片を突っ込んだりすることにより、比較的容易に高導電性粉末の表面部分に段差を形成することができる。
【0022】
したがって、容易に高導電性粉末の表面部分に段差を形成することができる。
【0042】
【発明の実施の形態】
本発明のブラシの実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。
【0043】
[実施例1]
(実施例1の構成)
本発明の実施例1としてのブラシは、図示しない直流回転電機を構成する部品であって図略の整流子に摺接するものである。本実施例のブラシは、その縦断面図を図1に示すように、ブロック状のブラシ本体10と、ブラシ本体10に一端31が埋設されたリード線3とからなる。
【0044】
すなわち、ブラシ本体10は、高導電性部材2と高導電性部材2に一体的に接合された低導電性部材1とからなる。ここで、高導電性部材2は、銅を主成分とする焼結合金からなり電気伝導率が高い部材であり、低抵抗率部材と呼んでもよい。一方、低導電性部材1は、グラファイトを主成分とし結着剤等の添加剤粒子を含む焼結物からなり、電気伝導率が低い部材であって、高抵抗率部材と呼んでもよい。
【0045】
そして、ブラシ本体10の整流子(図略)に摺接する摺接面11は、高導電性部材2および低導電性部材1の両者の端面で形成されている。逆に、スプリング(図略)によって押圧付勢される基端面12は、摺接面11に背向して形成されており、高導電性部材2の端面だけから形成されている。
【0046】
低導電性部材1は、厚さがほぼ一定の薄板状をしており、かつ高導電性部材2の側面のうち摺接面11側の表面部分21に接合されている。一方、リード線3は、高導電性部材2の前記側面のうち摺接面12と反対側で低導電性部材1が接続されていない表面部分22に埋設されている。低導電性部材は、ブラシ本体10の全幅(図1の奥行き方向)にわたって高導電性部材2の一方の表面を覆っている。また、低導電性部材1は、ブラシ本体10の一方の表面のうち、回転電機の整流子(図略)に摺接する摺接面11側から少なくともブラシ本体の最大摩耗代をやや超えた部分にまで延在する。そして、低導電性部材1は、ブラシ本体10に埋設されたリード線10に対して所定の距離を空けて高導電性部材2に接合されている。
【0047】
リード線3は、多数の細い銅線を撚り合わせたストランド(撚り線)であり、ピグテールとも呼び慣わされている。リード線3のうちブラシ本体10の高導電性部材2に埋設された一端31は、先端面が切り落としで形成されており、高導電性部材2にしっかりと接合してブラシ本体10に固定されている。なお、リード線3の一端31は、ブラシ本体10のうち摺接面11と反対側の表面部分22から所定の深さで高導電性部材2に埋設されている。また、摺接面11と反対側といっても、基端面12から所定の距離を置いてリード線3は高導電性部材2に埋設されている。
【0048】
(実施例1の作用効果)
本実施例のブラシは、以上のように構成されているので、以下のような作用効果を発揮する。
【0049】
第一に、リード線3は高導電性部材2にだけ埋設されており、低導電性部材1には埋設されていないので、低導電性部材1のある側からブラシ本体10にリード線3が挿置されていながら、リード線3の接続抵抗が高くならない。しかも、リード線3の一端31が埋設された高導電性部材2の表面部分22は、従来技術のように柱状に形成されて低導電性部材1に囲まれているというわけではない。すなわち、リード線3が挿置されている高導電性部材2の一方の表面のうち、摺接面11側だけが、薄板状の低導電性部材1に覆われているに過ぎない。それゆえ、リード線3の接続抵抗は、前述の従来技術よりも低くなるばかりではなく、従来技術よりもばらつきが少なくなりより安定した値を保つ。
【0050】
したがって、本実施例のブラシによれば、低導電性部材1が配設された側からブラシ本体10にリード線3が埋設されていながら、従来技術よりもリード線3の接続抵抗が低く、その抵抗値のばらつきもより少ないという効果がある。その結果、本実施例のブラシはジュール熱の発生がより少なくなり、過熱による不具合を引き起こしにくくなるという効果がある。そればかりではなく、本手段のブラシを採用した回転電機の性能が向上し、さらに回転電機の性能のばらつきも少なくなるという効果がある。
【0051】
第二に、次の項で述べるように、本実施例のブラシは従来技術よりも簡素な製造工程によって容易に製造されうるので、製造コストが下がり、従来技術よりも安価に提供できるようになるという効果もある。
【0052】
第三に、従来技術の低導電性部材と高導電性部材とを二回に分けて押し固める製造工程とは異なり、低導電性部材1と高導電性部材2とがワンパンチで一緒に押し固められる製造工程で、本実施例のブラシは製造されている。その結果、低導電性部材1と高導電性部材2とが互いにより強固に接合するので、両者1,2の間で剥離が起こりにくくなり、本実施例のブラシによれば、その信頼性が向上するという効果も得られる。
【0053】
(実施例1の製造工程)
本実施例のブラシは、図2(a)〜(f)に示すように、高導電性部材2の材料である高導電性粉末2’と、低導電性部材1の材料である低導電性粉末1’とが、ワンパンチ(押し固める工程が一回)で成形されている。その後、成形物は、リード線3の一端31が埋設された状態で焼成され、焼結体としてブラシ本体10を構成するに至る。すなわち、ブラシ本体10は、雌型4の中に高導電性粉末2’をその表面21’,22’に所定の高さの段差をもって充填し、高導電性粉末2’のこの表面のうち低い部分21’に低導電性粉末1’を板状に充填した後、両者1’,2’を押し固めて焼結したものである。
【0054】
よりくわしく説明すると、高導電性粉末2’は、図2(b)に示すように、雌型4の凹部40の中にいったん平らに充填される。その後、図2(c)〜(d)に示すように、可動片41が雌型4の一端から所定のストロークで突出してから戻ることにより、高導電性粉末2’の表面部分が一端から他端に向かって途中まで寄せられ、その表面21’,22’が段差をもって形成される。なお、可動片41が表面21’を塞いだ後、再度22’を補充し、段差を形成してもよい。次に、図2(e)に示すように、高導電性粉末2’の低い方の表面21’に低導電性粉末1’が段差分の厚さで充填されて、低導電性粉末1’および高導電性粉末2’の表面はおおむね同じ高さでほぼ平らになる。しかる後、リード線3の一端31を突出させて保持した雄型5が上方から雌型4に嵌合して押し込まれ、リード線3の一端31を高導電性粉末2’に押し込みながら、低導電性粉末1’および高導電性粉末2’を一体に押し固める。
【0055】
こうして、高導電性粉末2’および低導電性粉末1’がワンパンチで一体成形されて成形体となり、リード線3の一端31が押し固められた高導電性粉末2’の中に固定される。その後、成形物は雌型4から取り出され、リード線3の一端31が埋設された状態で加熱炉の中で焼成され、焼結体であるブラシ本体10を構成するに至る。
【0056】
以上の製造過程において、ブラシ本体10を形成する材料粉末1’,2’を押し固める工程は一回しかない。それゆえ、押し固める工程が二回必要な従来技術に比べて本実施例では製造工程が簡素になり、工数が減って製造コストが低減される。その結果、本実施例のブラシは、従来技術の製造方法によって製造されたブラシよりも安価になるという効果が生じる。また、同様の理由で、高導電性粉末2’と低導電性粉末1’との接合が強固になり、製品としてのブラシにおいて高導電性部材から低導電性部材1が剥離しにくくなり、運用上の信頼性が向上するという効果がある。
【0057】
(実施例1の変形態様1)
本実施例の変形態様1として、図3(a)〜(d)に示すように、製造工程が実施例1と少し異なるブラシの実施が可能である。すなわち、本変形態様のブラシの製造工程では、高導電性粉末2’は、図3(a)に示すように雌型4の中にいったん平らに充填された後、図3(b)に示すようにその表面の一部を覆ってさらに充填されて表面が段差をもって形成される。以後の工程は、図3(c)〜(d)に示すように、前述の実施例1の製造工程と同様である。
【0058】
本変形態様での製造工程では、高導電性部材2の表面に段差を形成するにあたり、前述のように高導電性粉末2’が雌型4の中にいったん平らに充填される。しかる後、その表面の一部を覆って高導電性粉末2’がさらに充填されて、高導電性粉末の表面21’,22’が段差をもって形成される。それゆえ、雌型4に可動片41(図2参照)は不要であり、雌型4の構成が簡素になるとともに、実施例1での製造工程よりもやや容易に高導電性粉末2’の表面21’,22’に段差を形成することができる。
【0059】
したがって、本変形態様のブラシによれば、前述の実施例1の効果に加えて、比較的容易に高導電性粉末2’の表面21’,22’に段差を形成することができるという効果がある。
【0060】
なお、本変形態様のブラシにおいては、図(b)に示すように、後から盛った高導電性粉末2’の縁が自然に崩れるので、高導電性粉末2’の表面21’,22’の段差がステップ状にではなく、やや丸みを帯びた斜面で形成される。それゆえ、製品としてのブラシでは、低導電性部材1の角の部分で応力集中が少し緩和され、強度が増すという効果もある。
【0061】
(実施例1の変形態様2)
本実施例の変形態様2として、リード線3の全周のうち一部は、高導電性部材2の側面のうち摺接面11と反対側で低導電性部材1が接続されていない表面部分22に埋設されているブラシの実施が可能である。換言すれば、本変形態様のブラシでは、リード線3の全周のうち半分以上は高導電性部材2のある表面部分22に埋設されており、リード線3の他の部分は低導電性部材1からブラシ本体10に埋設されている。
【0062】
本変形態様では、リード線3のうち高導電性部材2に囲まれた部分では、低導電性部材1に囲まれた部分よりも抵抗が桁違いに小さいので、かなり良好な導電性が得られる。すると、実施例1のブラシほどには良好な導電性が得られなくとも、それに近い導電性が得られるので、本変形態様のブラシによれば、前述の実施例1に準ずる効果が得られる。そのうえ、板状の低導電性部材1の形成範囲に関するトレーランスが増え、より廉価に製造することができるようになるという効果がある。
【0063】
したがって本変形態様によれば、前述の実施例1と同等またはそれに準ずる効果が得られながら、より廉価に製造することができるようになるという効果も得られる。
【0064】
[実施例2]
(実施例2の構成および作用効果)
本発明の実施例2としてのブラシは、その縦断面図を図4に示すように、おおむね前述の実施例1と同様の構成であるが、次の二点で実施例1とは異なる構成をもっている。
【0065】
第一に、リード線3の一端31が、実施例1よりもずっと深く高導電性部材2に埋設されている。それゆえ、リード線3と高導電性部材2との間の接続抵抗が実施例1よりも小さくなり、よりいっそう抵抗損失が減って過熱しにくくなるうえに、本実施例のブラシを採用した回転電機(図略)の性能が向上するという効果がある。
【0066】
第二に、薄板状の低導電性部材1のうち高導電性部材2と接する部分から角がなくなり、代わりに適度な曲率をもった曲面Rで低導電性部材1と高導電性部材2とが互いに接合している。その結果、曲面Rの周囲では熱応力等の応力集中が大幅に緩和されるので、本実施例のブラシでは強度がより向上するという効果がある。
【0067】
さらに、本実施例のブラシは、次項で述べるような簡素な製造工程で製造されうるので、実施例1よりもさらに安価に提供できるという効果がある。
【0068】
これらの効果は、いずれも次の製造工程に起因するものである。
【0069】
(実施例2の製造工程および効果)
図5(a)〜(c)に示すように、ブラシ本体10(図4参照)は、雌型4の底面の一端から中間部までを覆って低導電性粉末1’を所定の厚さで充填し、その上から雌型4に高導電性粉末2’を充填した後、両者1’,2’を押し固めて焼結したものである。
【0070】
すなわち、先ず図5(a)に示すように、雌型4の底面の一端から中間部までを覆って低導電性粉末1’が所定の厚さで充填される。低導電性粉末1’が一定の厚さで撒かれる範囲は、最大のブラシ摩耗代に等しい範囲である。この際、雌型4の中間部における低導電性粉末1’の縁部は、重力で自然に崩れて適当な曲率をもった曲面で形成され、直角には形成されない。また、低導電性粉末1’の縁部が崩れることにより、ブラシ摩耗代をやや超える範囲にまで低導電性粉末1’の表面(下面)が延在するに至る。ただし、低導電性粉末1’とリード線3との間には、適正なクリアランスが形成されており、低導電性粉末1’がリード線3に直接接触しないようになっている。
【0071】
次に、図5(b)に示すように、予め雌型4の底面からかなり突出して鉛直に保持されたリード線3の一端31と低導電性粉末1’とを覆って、雌型4に高導電性粉末2’が充填される。この際、実施例1のようにすでに充填された高導電性粉末2’の中にリード線3を押し込むのとは異なり、逆にリード線3の一端31を覆って高導電性粉末2’が充填される。それゆえ、リード線3の一端31が実施例1よりも長く突出していても、上方から高導電性粉末2’が撒かれることにより、無理なくリード線3の一端31の周囲に高導電性粉末2’が充填されていく。その結果、高導電性粉末2’は、リード線3の一端31の周囲と低導電性粉末1’の表面とを覆い尽くし、高導電性粉末2’の上面は自然におおむね平らになる。
【0072】
最後に、図5(c)に示すように、雌型4に嵌合する雄型5をもってプレスし、低導電性粉末1’および高導電性粉末2’が押し固められる。その後、成形体は雌型4から取り出されて焼結され、前述のような本実施例のブラシ(図4参照)を形成するに至る。
【0073】
本実施例では、前述の実施例1およびその変形態様1と同様に、押し固める工程が一回しかないので、押し固める工程が二回必要な従来技術に比べて製造工程が簡素になり、工数が減って製造コストが低減される。しかも、前述の実施例1およびその変形態様1と異なり、先に低導電性粉末1’を雌型4のうち所定の範囲に充填してから高導電性粉末2’を雌型4に充填するので、高導電性粉末2’の下向きの表面に自然に段差が形成される。その結果、本実施例のブラシは、従来技術の製造方法によって製造されたブラシよりも安価になるばかりではなく、前述の実施例1およびその変形態様1のブラシよりもさらに安価になるという効果が生じる。
【0074】
(実施例2の変形態様1)
本実施例の変形態様1として、本実施例に対しても実施例1に対するその変形態様2に対応する構成のブラシを実施することが可能である。本変形態様によっても、実施例1に対するその変形態様2と同様の作用効果が得られる。
【0075】
(上記実施例の他の効果)
上記説明した各実施例では、低導電部材(低導電部)1を形成するための高抵抗率粉と、高導電部材(高導電部)2を形成するための低抵抗率粉とを、積層方向へ順次堆積した後、同時に圧縮成形している。
【0076】
このようにすれば、それらを別々に成形したり、又は一方を成形した後、他方を堆積して再度成形したりするのに比較して、同時成形時の熱的あるいは機械的エネルギーにより両部材間の境界部100(図6参照)において低抵抗率粉と高抵抗率粉とが混じり合い、境界部に中間的な組成が生じる。この結果、ブラシに作用する熱サイクルにより、この境界部に沿って割れが生じるのを良好に抑止することができる。
【0077】
なお、この互いに異組成の複数の粉体層を積層した後、同時成形する技術と効果は、上記実施例1、2に限定されるものでなく、異組成の複数粉体層積層型のブラシの成形すべてに応用することができる。
【0078】
(変形態様)
上記した実施例1、2では、低導電部材1は、ブラシ本体10の図1中左側面全面を覆わず、リード線3近傍の部位のその厚さ方向(図1中、左右方向)は、すべて高導電部材2で占められている。
【0079】
しかし、その変形態様として、このリード線3近傍の部位において、図1に示す低導電部材1よりも薄い(図1中左右方向)低導電部材1の層を設けても、リード線3とブラシ本体10との接触抵抗を低減し、リード線3の近傍のブラシ本体10の抵抗損失(局部的電流集中による)を低減できることは明らかである。
【0080】
[実施例3]
本発明のブラシの他の実施例を図6を参照して以下に説明する。
【0081】
この実施例のブラシは、低導電部材(低導電部)1を形成するための高抵抗率粉と、高導電部材(高導電部)2を形成するための低抵抗率粉との間に境界部100形成用の中間抵抗率粉の層を堆積、充填した後、それらを同時圧縮成形したものである。
【0082】
このようにすれば、高導電部形成用の低抵抗率粉と低導電部形成用の高抵抗率粉との間に境界部形成用の中間抵抗率粉を充填するので、通電断続による低導電部と高導電部との間の熱膨張率差によって、境界部に沿ってクラックやマクロクラックが生じるのを良好に抑止することができる。
【0083】
この実施例の好適態様において、中間抵抗率粉の組成を、低抵抗率粉側から高抵抗率粉側へ低抵抗率粉の組成に似た組成から高抵抗率粉に似た組成へと連続的又は段階的に増加してもよい。たとえば、それぞれ組成が少しづつ異なる複数の中間抵抗率粉を少しずつ堆積してもよい。このようにすれば、境界部の組成をその厚さ方向に連続的に又は段階的に変化させるので、一層の割れ防止を実現することができる。
【0084】
[実施例4]
本発明のブラシの他の実施例を図3を参照して以下に説明する。
【0085】
この実施例のブラシは、たとえば図3dの状態で型4及び5を所定時間だけ振動モータなどで振動させた後、圧縮成形を行ってもよい。このようにすれば、低導電性粉末1’と高導電性粉末2’とがその境界部で混合するために結果として境界部が中間抵抗率粉層となる。その後、圧縮成形すれば境界部における割れを良好に抑止することができる。
【0086】
なお、この互いに異組成の複数の粉体層を積層した後、同時成形する技術と効果は、上記実施例1、2に限定されるものでなく、異組成の複数粉体層積層型のブラシの成形すべてに応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1としてのブラシの構成を示す縦断面図
【図2】 実施例1としてのブラシの製造工程を順に示す組図
(a)〜(f)各工程を模式的に示す縦断面図
【図3】 実施例1の変形態様1でのブラシの製造工程を順に示す組図
(a)〜(d)各工程を模式的に示す縦断面図
【図4】 実施例2としてのブラシの構成を示す縦断面図
【図5】 実施例2としてのブラシの製造工程を順に示す組図
(a)〜(c)各工程を模式的に示す縦断面図
【図6】 実施例1のブラシの他の効果を示す縦断面図
【図7】 旧来の技術によるブラシの構成を示す縦断面図
【図8】 旧来技術を改良したブラシの構成を示す縦断面図
【符号の説明】
10:ブラシ本体 11:摺接面 12:基端面
1:低導電性部材
2:高導電性部材
21:表面部分(低導電性部材と接合)
22:表面部分(摺接面と反対側の表面を形成)
1’:低導電性粉末
2’:高導電性粉末
21’:表面(表面のうち低い部分)
22’:表面(表面のうち高い部分)
3:リード線(ピグテール)
4:雌型 40:凹部 41:可動片
5:雄型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a brush that is in sliding contact with a commutator of a DC rotating electric machine such as a DC motor or a DC generator.
[0002]
[Prior art]
(Old technology)
As a conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-49478 discloses a multilayer brush in which a plurality of different types of brush materials having different electrical conductivities are laminated. The brush main body described in the embodiment of the publication is integrally formed by joining a thick high conductive member and a thin low conductive member.
[0003]
The publication does not mention the attachment of the lead wire connected to the brush body, but when the lead wire is inserted into the brush body from the highly conductive member side, the connection resistance is low and good connection characteristics. Is obtained. However, conversely, when a lead wire is inserted into the brush body from the low conductive member side, the connection resistance between the two becomes high, resulting in inconvenience. That is, as shown in FIG. 7, since the
[0004]
(Improved technology)
In order to avoid such inconvenience, as shown in FIG. 8, it is conceivable that the
[0005]
(Conventional technology)
Therefore, in order to prevent the connection resistance from becoming too large in such a case, there is a conventional brush disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-86081 and a method for manufacturing the same. That is, the publication discloses a brush in which a portion where a lead wire is inserted does not have a low conductive member, and the portion is covered with a high conductive member in a columnar shape (such as a columnar shape or a prismatic shape). According to this prior art, the lead wire does not touch the low conductive member at all and is embedded only in the high conductive member, so that the lead wire is inserted into the brush body from the low conductive member side, There is an effect that the connection resistance of the lead wire does not increase.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, depending on the prior art, it is necessary to eliminate the low-conductivity member only in part and form the high-conductivity member in a columnar shape. Therefore, as disclosed in the publication, the brush body molding process is performed twice. The powder material must be pressed and divided. As a result, it is unavoidable that the manufacturing process becomes complicated and man-hours increase, resulting in a significant increase in cost.
[0007]
Therefore, the present invention provides a brush that is stable without increasing the connection resistance of the lead wire while the lead wire is inserted into the brush body from the low conductive member side.By manufacturing with a simpler manufacturing process than beforeProviding at low cost is a problem to be solved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the inventors haveBrush manufacturing methodWas invented.
[0009]
First, the structure of a brush to which the manufacturing method of the present invention is applied will be described. Of the present inventionThe brush includes a brush main body in which a high conductive member and a low conductive member are bonded to each other, and a lead wire having one end embedded in the brush main body, and has the following structural features. First, the low-conductivity member has a thin plate shape and is joined to the surface portion on the sliding contact side of the side surfaces of the high-conductivity member. Next, the lead wire is embedded in the surface portion where the low conductive member is not connected on the side opposite to the sliding contact surface among the side surfaces of the high conductive member.
[0010]
Here, the low conductive member is assumed to be a thin plate, but it is sufficient if it has a relatively thin plate or layer shape compared to the thickness of the brush, and the thickness of the low conductive member is not necessarily constant. There is no need. In addition, it is desirable that the low conductive member covers one surface of the high conductive member over the entire width of the brush body, but this is not necessarily required.
[0011]
Furthermore, it is desirable that the low-conductive member is present from one surface of the brush body to the portion corresponding to at least the maximum wear allowance of the brush body from the sliding surface side that is in sliding contact with the commutator of the rotating electrical machine. It is not limited to this. Conversely, even if the low-conductive member is slightly in contact with the embedded lead wire, it is within the scope of this means.
[0012]
The lead wire is embedded in the surface of the brush body opposite to the sliding surface. However, the lead wire is not limited to the surface of the brush body, and is considerably deeper in the brush body. It may be buried. Even if it is on the side opposite the sliding contact surface, the lead wire does not necessarily have to be embedded in the end (opposite end) opposite to the sliding contact surface. If that's the case,
[0013]
ReThe lead wire is embedded only in the high conductivity member and not in the low conductivity member, so the lead wire is connected to the brush body while the lead wire is inserted from the low conductivity member side. Resistance does not increase. In addition, the surface portion of the highly conductive member in which one end of the lead wire is embedded is not formed in a columnar shape and surrounded by the low conductivity member, but the sliding surface of one surface of the highly conductive member. Only the side is covered with a thin plate-like low-conductivity member. Therefore, the connection resistance of the lead wire is not only lower than that of the prior art, but also has less variation than the prior art and maintains a more stable value.
[0014]
ThereforeLowAlthough the lead wire is embedded in the brush body from the side where the conductive member is disposed, the connection resistance of the lead wire is lower than that of the prior art, and the variation in the resistance value is also smaller.Yes.As a result, the brush of this means has an effect of generating less Joule heat and less likely to cause a problem due to overheating. Not only that, the performance of the rotating electrical machine using the brush of this means is improved, and further, the variation in the performance of the rotating electrical machine is reduced..
[0015]
Moreover,thisThe brush can be easily manufactured by a simpler manufacturing process than the conventional technology, so the manufacturing cost is reduced and it can be provided at a lower cost than the conventional technology.The
[0016]
Also, unlike the manufacturing process in which the low-conductivity member and the high-conductivity member are pressed and divided in two steps in the prior art, a manufacturing process in which the low-conductivity member and the high-conductivity member are pressed together in one punch is taken. be able to. As a result, since the low conductive member and the high conductive member are more firmly bonded to each other, peeling between them is less likely to occur, and the effect of improving the reliability of the brush is also obtained.
[0017]
This brush is manufactured using the following manufacturing method.That is, the brush body is filled with a high-conductivity powder in a female mold with a step of a predetermined height on the surface, and the low-conductivity powder is roughly plate-like in the lower part of the surface of the high-conductivity powder. Squeeze and sinter bothManufactured.
[0018]
When this manufacturing method is adopted,In the manufacturing process, the material powder forming the brush body is pressed only once, so the manufacturing process is simplified compared to the conventional technology that requires the pressing process twice, and the manufacturing cost is reduced and the manufacturing cost is reduced. The As a result, the brush of this means is less expensive than the brush produced by the prior art production method.The
[0020]
In a preferred embodiment,The highly conductive powder is once filled flat in a female mold, and then the surface portion is formed with a step difference from one end to the other end.
[0021]
That is,In forming the step on the surface of the highly conductive member, after the highly conductive powder is once filled flat in the female mold as described above, the surface portion is moved halfway from one end to the other end. . Therefore, by attaching a movable piece to the female mold as will be described later in the section of Example 1, or by thrusting the movable piece from above the female mold, the surface portion of the highly conductive powder can be relatively easily obtained. A step can be formed.
[0022]
ThereforeYongA step can be easily formed on the surface portion of the highly conductive powder.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the brush of the present invention are clearly and fully described in the following examples so as to provide a practicable understanding for those skilled in the art.
[0043]
[Example 1]
(Configuration of Example 1)
The brush as Example 1 of the present invention is a component constituting a DC rotating electric machine (not shown), and is in sliding contact with a commutator (not shown). As shown in FIG. 1, the brush of this embodiment includes a block-shaped
[0044]
That is, the
[0045]
A sliding
[0046]
The low
[0047]
The
[0048]
(Operational effect of Example 1)
Since the brush of the present embodiment is configured as described above, the following operational effects are exhibited.
[0049]
First, since the
[0050]
Therefore, according to the brush of the present embodiment, the
[0051]
Second, as described in the next section, the brush of the present embodiment can be easily manufactured by a simpler manufacturing process than the prior art, so that the manufacturing cost is reduced and can be provided at a lower price than the prior art. There is also an effect.
[0052]
Third, unlike the manufacturing process in which the low-conductivity member and the high-conductivity member in the prior art are pressed in two steps, the low-
[0053]
(Production process of Example 1)
As shown in FIGS. 2 (a) to 2 (f), the brush of this example has a
[0054]
More specifically, the highly
[0055]
Thus, the high
[0056]
In the above manufacturing process, the material powders 1 ′ and 2 ′ forming the
[0057]
(
As a modified
[0058]
In the manufacturing process according to this modification, when forming a step on the surface of the highly
[0059]
Therefore, according to the brush of this modification, in addition to the effect of the first embodiment, there is an effect that steps can be formed on the
[0060]
In the brush of this modification, as shown in FIG. 2B, the edge of the highly
[0061]
(
As a
[0062]
In this modification, the resistance of the portion of the
[0063]
Therefore, according to the present modification, an effect can be obtained that can be manufactured at a lower cost while an effect equivalent to or equivalent to that of the first embodiment is obtained.
[0064]
[Example 2]
(Configuration and effect of Example 2)
As shown in FIG. 4, the brush as the second embodiment of the present invention has a configuration similar to that of the first embodiment described above, but has a configuration different from that of the first embodiment in the following two points. Yes.
[0065]
First, one
[0066]
Secondly, corners disappear from the portion of the thin plate-like low-
[0067]
Furthermore, since the brush of the present embodiment can be manufactured by a simple manufacturing process as described in the next section, there is an effect that it can be provided at a lower cost than that of the first embodiment.
[0068]
These effects are all due to the following manufacturing process.
[0069]
(Manufacturing process and effect of Example 2)
As shown in FIGS. 5A to 5C, the brush body 10 (see FIG. 4) covers the lower end of the
[0070]
That is, first, as shown in FIG. 5A, the low-conductive powder 1 'is filled with a predetermined thickness so as to cover from one end to the middle of the bottom surface of the
[0071]
Next, as shown in FIG. 5 (b), the female die 4 is covered with one
[0072]
Finally, as shown in FIG. 5 (c), pressing is performed with the
[0073]
In the present embodiment, as in the first embodiment and the modified
[0074]
(
As a modified
[0075]
(Other effects of the above embodiment)
In each of the embodiments described above, a high resistivity powder for forming the low conductive member (low conductive portion) 1 and a low resistivity powder for forming the high conductive member (high conductive portion) 2 are laminated. After sequentially depositing in the direction, compression molding is performed at the same time.
[0076]
In this way, both members are formed by thermal or mechanical energy at the time of simultaneous molding as compared to molding them separately or molding one and then depositing the other and molding again. At the boundary portion 100 (see FIG. 6), the low resistivity powder and the high resistivity powder are mixed and an intermediate composition is generated at the boundary portion. As a result, it is possible to satisfactorily suppress the occurrence of cracks along the boundary due to the thermal cycle acting on the brush.
[0077]
The technique and effect of simultaneous molding after laminating a plurality of powder layers having different compositions from each other are not limited to those in Examples 1 and 2, but a brush having a plurality of powder layers laminated with different compositions. It can be applied to all molding.
[0078]
(Modification)
In the above-described Examples 1 and 2, the low
[0079]
However, as a modification, even if a layer of the low
[0080]
[Example 3]
Another embodiment of the brush of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0081]
The brush of this embodiment has a boundary between the high resistivity powder for forming the low conductive member (low conductive portion) 1 and the low resistivity powder for forming the high conductive member (high conductive portion) 2. After a layer of intermediate resistivity powder for forming the
[0082]
In this way, the intermediate resistivity powder for forming the boundary portion is filled between the low resistivity powder for forming the high conductive portion and the high resistivity powder for forming the low conductive portion. It is possible to satisfactorily suppress the occurrence of cracks and macro cracks along the boundary due to the difference in thermal expansion coefficient between the portion and the highly conductive portion.
[0083]
In a preferred embodiment of this embodiment, the composition of the intermediate resistivity powder is continuously changed from a composition similar to the composition of the low resistivity powder to a composition similar to the high resistivity powder from the low resistivity powder side to the high resistivity powder side. It may be increased manually or stepwise. For example, a plurality of intermediate resistivity powders each having a slightly different composition may be deposited little by little. In this way, since the composition of the boundary portion is changed continuously or stepwise in the thickness direction, further crack prevention can be realized.
[0084]
[Example 4]
Another embodiment of the brush of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0085]
The brush of this embodiment may be subjected to compression molding after the
[0086]
The technique and effect of simultaneous molding after laminating a plurality of powder layers having different compositions from each other are not limited to those in Examples 1 and 2, but a brush having a plurality of powder layers laminated with different compositions. It can be applied to all molding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a brush as Example 1
FIG. 2 is a set of drawings sequentially illustrating the manufacturing process of the brush as Example 1.
(A)-(f) The longitudinal cross-sectional view which shows each process typically
FIG. 3 is a set of drawings sequentially illustrating a manufacturing process of a brush in the first modified example of the first embodiment.
(A)-(d) The longitudinal cross-sectional view which shows each process typically
4 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a brush as Example 2. FIG.
FIGS. 5A and 5B are assembly diagrams sequentially showing a manufacturing process of a brush as Example 2. FIGS.
(A)-(c) The longitudinal cross-sectional view which shows each process typically
6 is a longitudinal sectional view showing another effect of the brush of Example 1. FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the structure of a brush according to the conventional technology.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the structure of a brush improved from the conventional technology.
[Explanation of symbols]
10: Brush body 11: Sliding contact surface 12: Base end surface
1: Low conductive material
2: Highly conductive material
21: Surface portion (joined with a low conductive member)
22: Surface portion (forms the surface opposite the sliding contact surface)
1 ': Low conductive powder
2 ': Highly conductive powder
21 ': surface (the lower part of the surface)
22 ': surface (the higher part of the surface)
3: Lead wire (Pigtail)
4: Female mold 40: Concave portion 41: Movable piece
5: Male
Claims (1)
雌型の中に高導電性粉末をその表面に所定の高さの段差をもって充填し、この高導電性粉末のこの表面のうち低い部分に低導電性粉末を概略板状に充填した後、両者を押し固めて焼結することにより前記ブラシ本体を製造することを特徴とするブラシ製造方法。 It has a high conductivity member and a low conductivity member joined to the high conductivity member, and a sliding contact surface that is in sliding contact with the commutator is formed by the end surfaces of both the high conductivity member and the low conductivity member. a brush body, have a lead wire one end of which is embedded in the brush body of this, the low-conductivity member, the surface portion of the sliding surface side of the side surface of the thin plate and is and the highly conductive member is joined to the lead wire, with the sliding contact surface and the opposite becomes buried in the surface portion the low-conductivity member is not connected brush manufacturing method of the aspect of the high conductive member There,
After filling the surface of the female mold with high-conductivity powder with a step of a predetermined height and filling the lower part of the surface of the high-conductivity powder with low-conductivity powder in a roughly plate shape, A method of manufacturing a brush, comprising: pressing and solidifying and sintering the brush body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001043967A JP3736743B2 (en) | 2000-02-22 | 2001-02-20 | Brush manufacturing method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-44626 | 2000-02-22 | ||
| JP2000044626 | 2000-02-22 | ||
| JP2001043967A JP3736743B2 (en) | 2000-02-22 | 2001-02-20 | Brush manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001313138A JP2001313138A (en) | 2001-11-09 |
| JP3736743B2 true JP3736743B2 (en) | 2006-01-18 |
Family
ID=26585842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001043967A Expired - Fee Related JP3736743B2 (en) | 2000-02-22 | 2001-02-20 | Brush manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3736743B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4678478B2 (en) * | 2004-08-04 | 2011-04-27 | 日立化成工業株式会社 | Electric brush |
-
2001
- 2001-02-20 JP JP2001043967A patent/JP3736743B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001313138A (en) | 2001-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2025514099A5 (en) | ||
| CN104145331B (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
| EP2587536A1 (en) | Semiconductor substrate having copper/diamond composite material and method of making same | |
| JP2009544123A (en) | Resistance device | |
| EP1128496B1 (en) | Method of manufacturing of a multi-layered brush of rotary electric machine | |
| JP3736743B2 (en) | Brush manufacturing method | |
| JP6255089B2 (en) | Structure for heat transfer interface and method of manufacturing the same | |
| US6676891B1 (en) | Method of producing an armature segment of an electrical machine | |
| JPH0946978A (en) | Commutator and its manufacture | |
| JP5542585B2 (en) | Resin bond carbon brush | |
| JPH07298561A (en) | Brush for electric motor having low sensitivity to vibration and manufacturing method thereof | |
| JPH04500580A (en) | Current collector shoe and its manufacturing method | |
| JP2022103711A (en) | Sliding brush for electric machine and its manufacturing method | |
| JP4211048B2 (en) | Manufacturing method of sliding parts | |
| JPH08132255A (en) | Resistance welding electrode and its manufacturing method | |
| JP7310979B2 (en) | coil parts | |
| US11508641B2 (en) | Thermally conductive and electrically insulative material | |
| JP6876364B2 (en) | Sliding contact member | |
| JP5136841B2 (en) | Brush for rotating electrical machine and rotating electrical machine | |
| US7498712B2 (en) | Grain orientation control through hot pressing techniques | |
| JPH02219438A (en) | Ceramic brush for rotary electric machine | |
| JPS5823442B2 (en) | Contact bridge manufacturing method | |
| JPH067505B2 (en) | Method for manufacturing laminated electric brush | |
| CN116206849A (en) | Additive manufacturing of ND-FE-B magnets with insulating layer | |
| US428743A (en) | Commutator collector or block for dynamo-electric machines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050802 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050914 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051007 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051020 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3736743 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091104 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101104 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111104 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111104 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121104 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131104 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |