(57)【要約】【課題】ブラシ６の損傷を抑制でき、且つ、ブラシ６の寿命を大幅に向上できる回転電機（スタータ）を提供する。【解決手段】モータは、整流子５に対し２個のブラシ６を軸方向に並べて配置し、その２個のブラシ６にそれぞれブラシスプリング８が配置される。また、負極側のブラシ６は、ホルダプレート９から軸方向に切り起こされた切り起こし片９ａにピグテール６ａが溶接されている。  整流子５に対し軸方向に並べた２個のブラシ６は、両者の寸法および材質を変更することができ、それにより、各ブラシ６の固有抵抗に応じて通電電流を調節することが可能である。また、２個のブラシスプリング８は、２個のブラシ６の通電電流が略等しくなる様に、２個のブラシ６に対し、スプリング荷重をそれぞれ適切に設定して、整流子５とブラシ６との面圧を調節することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子軸の一端側に設けられる円筒状の整流子と、
この整流子の外周上に配置されるブラシと、
このブラシを前記整流子の外周面に押圧するブラシスプリングとを有する回転電機において、
前記整流子に対し前記ブラシを軸方向に複数並べて配置し、各ブラシ毎にそれぞれ前記ブラシスプリングを配置したことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載した回転電機において、
前記整流子に対し軸方向に並べて配置した複数の前記ブラシは、個々の寸法、および、材質が統一されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１に記載した回転電機において、
前記整流子に対し軸方向に並べて配置した複数の前記ブラシは、個々の寸法、および、材質が異なることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２または３に記載した回転電機において、
前記各ブラシ毎に配置された前記ブラシスプリングは、前記各ブラシ毎にスプリング荷重が異なることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機において、
前記ブラシを保持するブラシホルダと、
このブラシホルダが固定される金属製のホルダプレートとを有し、
前記ホルダプレートには、軸方向に切り起こした切り起こし片が設けられ、
電機子に対し低電位側に配置される負極側ブラシのピグテールが前記切り起こし片に溶接されていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
電機子軸の一端側に設けられる円筒状の整流子と、
この整流子の外周上に配置されるブラシと、
このブラシを前記整流子の外周面に押圧するブラシスプリングとを有する回転電機において、
前記ブラシスプリングは、コイルばねであり、
前記ブラシは、軸方向の長さが、複数の前記コイルばねを軸方向に並べて配置できる寸法を有していることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子とブラシを備える回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば、特許文献１に記載されたスタータがある。このスタータは、円筒形状に組み立てられた整流子の径方向外周上にブラシを配置し、このブラシがブラシスプリングにより整流子の外周面に押圧されている。
ところで、ブラシの摩耗による寿命には、整流火花の発生が大きく影響するため、ブラシの寿命を延ばすためには、整流火花の低減が必須である。この整流火花を低減する手段として、例えば、抵抗の異なる２種類のカーボン材を積層して２層ブラシ化する技術が知られている。さらに、ブラシ寿命を延ばす要求がある場合は、ブラシの銅含有量を低減し、整流子に対してブラシを径方向または軸方向に長くする方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１５６２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ブラシの銅含有量を減らすと、電気抵抗の増加により出力が低下する問題を生じる。また、整流子に対しブラシを径方向に長くする方法は、ヨーク径により制限されるため、充分な長さに出来ない場合が多い。
一方、整流子に対しブラシを軸方向に長くする方法では、ブラシスプリングの荷重点から遠くなるブラシの軸方向両端部でブラシスプリングの押圧力が減少するため、ブラシ全体を均一に押圧できなくなる。この結果、整流子面のセグメント段差などでブラシの飛び跳ねが発生して整流が悪化するため、ブラシの摩耗が促進され、且つ、ブラシが損傷する恐れがある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、ブラシの損傷を抑制でき、且つ、ブラシ寿命を向上できる回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（請求項１に係る発明）
本発明は、電機子軸の一端側に設けられる円筒状の整流子と、この整流子の外周上に配置されるブラシと、このブラシを整流子の外周面に押圧するブラシスプリングとを有する回転電機において、整流子に対しブラシを軸方向に複数並べて配置し、各ブラシ毎にそれぞれブラシスプリングを配置したことを特徴とする。
上記の構成によれば、整流子に対し軸方向に並べた複数のブラシを１個のブラシスプリングで押圧するのではなく、ブラシ毎にそれぞれブラシスプリングを配置するので、ブラシスプリングの押圧力がブラシ全体に均一に伝わる。その結果、ブラシの飛び跳ねを防止できるので、整流の悪化を抑制でき、且つ、ブラシの損傷も抑制できる。また、整流子に対しブラシを軸方向に複数並べて配置することにより、個々のブラシに通電される電流値を低減できるので、ブラシの摩耗を抑制でき、ブラシ寿命を向上できる。
【０００６】
（請求項２に係る発明）
請求項１に記載した回転電機において、整流子に対し軸方向に並べて配置した複数のブラシは、個々の寸法、および、材質が統一されていることを特徴とする。
複数のブラシの規格（寸法および材質）を統一することにより、異なる規格のブラシを使用する必要がない、つまり、ブラシの種類を増やす必要がないので、整流子に対し軸方向に複数のブラシを並べて配置することに伴うコストアップを抑えることができる。
【０００７】
（請求項３に係る発明）
請求項１に記載した回転電機において、整流子に対し軸方向に並べて配置した複数のブラシは、個々の寸法、および、材質が異なることを特徴とする。
例えば、規格（寸法および材質）が統一された２個のブラシを軸方向に並べて配置した場合、整流子の電機子側（電機子コイルに近い方）に配置されるブラシの方が、整流子の反電機子側（電機子コイルから遠い方）に配置されるブラシより、回路抵抗が小さくなる分だけ電流が流れやすくなるため、２個のブラシの摩耗量に偏りが生じる恐れがある。これに対し、整流子に対する軸方向の搭載位置に応じて、寸法および材質が異なるブラシを使用することにより、各ブラシの固有抵抗に応じて通電電流を調節することが可能となる。その結果、各ブラシの搭載位置による回路抵抗を略等しくできるので、各ブラシの摩耗量の偏りを抑制できる。
【０００８】
（請求項４に係る発明）
請求項２または３に記載した回転電機において、各ブラシ毎に配置されたブラシスプリングは、各ブラシ毎にスプリング荷重が異なることを特徴とする。
整流子の外周面にブラシを押圧するブラシスプリングの押圧力（スプリング荷重）が大きい場合と小さい場合とでは、大きい場合の方が、整流子とブラシとの面圧が増大するため、ブラシの通電電流が大きくなる。そこで、本発明では、各ブラシの通電電流が略等しくなる様に、各ブラシ毎にスプリング荷重をそれぞれ適切に設定して、整流子とブラシとの面圧を調節することにより、各ブラシの摩耗量の偏りを抑制できる。
また、スプリング荷重を調節することで、整流子の径方向の振れを調節することができる
【０００９】
（請求項５に係る発明）
請求項１〜４に記載した何れかの回転電機において、ブラシを保持するブラシホルダと、このブラシホルダが固定される金属製のホルダプレートとを有し、このホルダプレートには、軸方向に切り起こした切り起こし片が設けられ、電機子に対し低電位側（アース側）に配置される負極側ブラシのピグテールが切り起こし片に溶接されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、負極側ブラシのピグテールをホルダプレートの表面に溶接する必要はなく、ホルダプレートから軸方向に切り起こされた切り起こし片に溶接するので、整流子に対し軸方向に並べて配置した複数のブラシ（負極側ブラシ）のピグテールの長さを等しくできる。ピグテールの長さを等しくすることで、異なる規格のブラシを使用する必要がなく、ブラシの種類を増やす必要がない。
【００１０】
また、負極側ブラシのピグテールを直接ホルダプレートの表面に溶接すると、回転電機の内部に浸水が生じた場合に、水分がホルダプレートの表面を伝ってピグテールの溶接部まで到達することがある。この場合、ピグテールに付着した水分が毛細管現象によりブラシまで伝わり、ピグテールの埋め込み部に発錆が生じて抵抗増加を招く恐れがある。
これに対し、本発明の回転電機は、負極側ブラシのピグテールを切り起こし片に溶接するので、ホルダプレートの表面からピグテールの溶接部までの間に所定の距離を確保できる。つまり、ピグテールの溶接部がホルダプレートの表面から離れているため、回転電機の内部に浸水が生じた場合でも、水分がホルダプレートの表面から切り起こし片を伝ってピグテールの溶接部まで到達することを抑制できる。その結果、ピグテールを通じてブラシまで水分が伝わることは殆どなく、ピグテールの埋め込み部に発錆が生じることによる抵抗増加を防止できる。
【００１１】
（請求項６に係る発明）
本発明は、電機子軸の一端側に設けられる円筒状の整流子と、この整流子の外周上に配置されるブラシと、このブラシを整流子の外周面に押圧するブラシスプリングとを有する回転電機において、ブラシスプリングは、コイルばねであり、ブラシは、軸方向の長さが、複数のコイルばねを軸方向に並べて配置できる寸法を有していることを特徴とする。
上記の構成によれば、ブラシの軸方向長さを長くして、整流子との接触面積を増大することにより、ブラシの摩耗を抑制でき、ブラシ寿命を向上できる。また、軸方向長さを長くしたブラシに対し複数のコイルばね（ブラシスプリング）を軸方向に並べて配置することで、整流子に対しブラシ全体を均一に押圧できる。これにより、ブラシの軸方向長さを長くしても、ブラシの軸方向両端部でコイルばねの押圧力が減少することはないので、ブラシの飛び跳ねを防止でき、整流の悪化およびブラシの損傷を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】スタータの一部断面を含む全体図である。
【図２】整流子に対するブラシの配置を示す断面図である（実施例１）。
【図３】負極側ブラシのピグテールの溶接部を示す展開図である。
【図４】整流子に対するブラシの配置を示す断面図である（実施例２）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
この実施例１では、本発明の回転電機をスタータ１に適用した一例を説明する。
スタータ１は、図１に示す様に、回転力を発生するモータ２と、バッテリからモータ２に供給される電流をオン／オフする電磁スイッチ３と、モータ２の回転力を出力するピニオンギヤ４等を備え、このピニオンギヤ４をエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わせた後、モータ２の回転力をピニオンギヤ４からリングギヤに伝達してリングギヤを回すことにより、エンジンを始動させる周知の働きを有する。
モータ２は、電機子軸の一端側に整流子５を有し、この整流子５の外周面に摺接するブラシ６を通じて電機子に通電される整流子電動機である。
【００１５】
整流子５は、樹脂部材（図示せず）にモールドされた複数のセグメント（整流子片）を円筒状に配置して構成され、電機子軸の一端側外周に樹脂部材を圧入等により嵌合して固定されている。複数のセグメントは、樹脂部材によって互いに絶縁され、それぞれ電機子コイル（図示せず）に接続されている。
ブラシ６は、ブラシホルダ７に保持されて整流子５の径方向外周上に配置され、ブラシスプリング８により整流子５の外周面に押圧されている。また、本実施例のモータ２は、図２に示す様に、整流子５に対し２個のブラシ６を軸方向（図示左右方向）に並べて配置し、その２個のブラシ６にそれぞれブラシスプリング８が配置されている。なお、図２は、負極側のブラシ６を示しているが、正極側のブラシ６も負極側と同じく、２個のブラシ６を軸方向に並べて配置し、個々のブラシ６にそれぞれブラシスプリング８が配置されていることは言うまでもない。
【００１６】
ブラシホルダ７は、例えば樹脂製であり、整流子５に対し軸方向に並べて配置される２個のブラシ６が整流子５に対し径方向に移動できるように保持している。このブラシホルダ７は、金属製のホルダプレート９に固定されている。
ホルダプレート９は、モータヨーク１０の後端を塞ぐエンドフレーム１１の端面に当接して配置され、螺子の締め付け等によりエンドフレーム１１に固定されている。このホルダプレート９には、軸方向に切り起こした長方形状の切り起こし片９ａが設けられ、この切り起こし片９ａには、図３に示す様に、負極側ブラシ６のピグテール６ａが溶接されている（図中の符号６ｂは、ピグテール６ａの溶接部である）。なお、図３は、例えば、整流子５の周方向に９０度異なる位置に配置された２組の負極側ブラシ６を平面上に展開した図面である。一方、正極側ブラシ６は、モータリード線１２を通じて電磁スイッチ３のＭ端子１３に接続されている（図１参照）。
【００１７】
（実施例１の作用および効果）
実施例１に示すモータ２は、整流子５に対し２個のブラシ６を軸方向に並べて配置し、且つ、その２個のブラシ６にそれぞれブラシスプリング８を配置しているので、ブラシスプリング８の押圧力がブラシ全体に均一に伝わる。これにより、整流子５に対しブラシ６が傾くことはなく、ブラシ６の飛び跳ねも防止できるので、整流の悪化を抑制でき、且つ、ブラシ６の損傷を回避できる。また、整流子５に対しブラシ６を軸方向に２個並べて配置することにより、個々のブラシ６に通電される電流値を低減できるので、ブラシ６の摩耗を抑制でき、ブラシ６の寿命を向上できる。
【００１８】
整流子５に対し軸方向に並べた２個のブラシ６は、寸法および材質を統一することができる。この場合、ブラシ６の種類を増やす必要はないので、２個のブラシ６を使用することに伴うコストアップを抑えることができる。但し、２個のブラシ６の規格（寸法および材質）を変えることもできる。例えば、寸法および材質が統一された２個のブラシ６を軸方向に並べて配置した場合、整流子５の電機子側に配置されるブラシ６（図２の左側のブラシ６）の方が、整流子５の反電機子側に配置されるブラシ６（図２の右側のブラシ６）より、回路抵抗が小さくなる分だけ電流が流れやすくなるため、２個のブラシ６の摩耗量に偏りが生じる恐れがある。これに対し、整流子５に対する軸方向の搭載位置に応じて、寸法および材質が異なるブラシ６を使用することにより、各ブラシ６の固有抵抗に応じて通電電流を調節することが可能となる。その結果、２個のブラシ６の搭載位置による回路抵抗を略等しくできるので、各ブラシ６の摩耗量の偏りを抑制できる効果もある。
【００１９】
また、２個のブラシスプリング８は、２個のブラシ６に対し異なるスプリング荷重を設定することができる。つまり、スプリング荷重が大きい場合と小さい場合とでは、大きい場合の方が、整流子５とブラシ６との面圧が増大するため、ブラシ６の通電電流が大きくなる。そこで、２個のブラシ６の通電電流が略等しくなる様に、２個のブラシ６に対し、スプリング荷重をそれぞれ適切に設定して、整流子５とブラシ６との面圧を調節することにより、２個のブラシ６の摩耗量の偏りを抑制することもできる。
【００２０】
さらに、電機子に対し低電位側に配置される負極側ブラシ６は、ホルダプレート９を介してアース側に接続されるが、ホルダプレート９の表面にブラシ６のピグテール６ａを溶接するのではなく、ホルダプレート９から軸方向に切り起こされた切り起こし片９ａにピグテール６ａを溶接しているので、図３に示す様に、２個のブラシ６のピグテール６ａの長さを等しくできる。また、ブラシ６のピグテール６ａをホルダプレート９の表面に溶接すると、モータ２の内部に浸水が生じた場合に、水分がホルダプレート９の表面を伝ってピグテール６ａの溶接部まで到達することがある。この場合、ピグテール６ａに付着した水分が毛細管現象によりブラシ６まで伝わり、ピグテール６ａの埋め込み部に発錆が生じて抵抗増加を招く恐れがある。
【００２１】
これに対し、本実施例のモータ２は、負極側ブラシ６のピグテール６ａをホルダプレート９の切り起こし片９ａに溶接しているので、ホルダプレート９の表面からピグテール６ａの溶接部６ｂ（図３参照）までの間に所定の距離を確保できる。つまり、ピグテール６ａの溶接部６ｂがホルダプレート９の表面から離れているため、モータ２の内部に浸水が生じた場合でも、水分がホルダプレート９の表面から切り起こし片９ａを伝ってピグテール６ａの溶接部６ｂまで到達することを抑制できる。その結果、ピグテール６ａを通じてブラシ６まで水分が伝わることは殆どなく、ピグテール６ａの埋め込み部に発錆が生じることによる抵抗増加を防止できる効果がある。
【実施例２】
【００２２】
この実施例２は、ブラシ６の軸方向長さを長くすると共に、そのブラシ６に対し複数のブラシスプリング８を配置した一例である。具体的には、図４に示す様に、軸方向（図示左右方向）の寸法を長くした１個のブラシ６に対し、２個のブラシスプリング８（コイルばね）を配置している。言い換えると、ブラシ６の軸方向長さは、２個のブラシスプリング８を軸方向に並べて配置できるだけの寸法を有している。
本実施例のブラシ６は、実施例１に示した１個のブラシ６より軸方向の長さを長くすることにより、整流子５との接触面積を増大できるので、ブラシ６の摩耗を抑制でき、ブラシ６の寿命を向上できる。
また、軸方向の長さを長くしたブラシ６に対し、２個のブラシスプリング８（コイルばね）を軸方向に並べて配置しているので、整流子５に対しブラシ全体を均一に押圧できる。これにより、ブラシ６の軸方向長さを長くしても、ブラシ６の軸方向両端部でブラシスプリング８の押圧力が減少することはないので、整流子５に対するブラシ６の傾きや飛び跳ねを防止でき、整流の悪化およびブラシ６の損傷を抑制できる。
【００２３】
（変形例）
実施例１では、整流子５に対し軸方向に２個のブラシ６を並べて配置する一例を説明したが、２個に限定する必要はなく、３個以上のブラシ６を軸方向に並べて配置し、各ブラシ６毎にブラシスプリング８を配置することも可能である。
また、実施例１および２では、ブラシスプリング８にコイルばねを使用しているが、板ばねを用いることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１    スタータ（回転電機）
５    整流子
６    ブラシ
６ａ  ブラシのピグテール
７    ブラシホルダ
８    ブラシスプリング
９    ホルダプレート
９ａ  ホルダプレートに設けられた切り起こし片
【図１】
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【図２】
2010200572.tif 000004
【図３】
2010200572.tif 000005
【図４】
2010200572.tif 000006