(57)【要約】【課題】車載用としてより適切な直流回転電機を提供すること。【解決手段】本発明の直流回転電機Ｍ１は、ロータ２２と、ロータ２２の外周側に配置される電機子を含むステータ２１と、電機子を構成する巻線２０の複数の端子にそれぞれ接続される複数のセグメント１〜５を含む整流子１４と、正極給電用電極７及び負極給電用電極６と、複数のセグメント１〜５のうち一のセグメントと正極給電用電極７とを電気的に接続する正極ブラシ組立体９と、複数のセグメントのうち一のセグメントのロータ２２の径方向反対側に位置するセグメントと負極給電用電極６とを電気的に接続する負極ブラシ８と、ロータ２２に駆動結合されて、正極ブラシ組立体９と負極ブラシ８を保持するホルダ２５を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、前記ロータの外周側に配置される電機子を含むステータと、前記電機子を構成する巻線の複数の端子にそれぞれ接続される複数のセグメントを含む整流子と、正極給電用電極及び負極給電用電極と、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと前記正極給電用電極とを電気的に接続する正極ブラシ組立体と、前記複数のセグメントのうち前記一のセグメントの前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントと前記負極給電用電極とを電気的に接続する負極ブラシと、前記ロータに駆動結合されて、前記正極ブラシ組立体と前記負極ブラシを保持するホルダを備えることを特徴とする直流回転電機。
【請求項２】
前記整流子が正極給電用電極及び負極給電用電極を含み、前記複数のセグメントと、前記正極給電用電極と、前記負極給電用電極とのそれぞれにおける、前記正極ブラシ組立体又は前記負極ブラシが接触する被接触面が、前記ロータの中心軸に垂直な平面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の直流回転電機。
【請求項３】
前記複数のセグメントの前記被接触面を、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極の前記被接触面の内周側に配置することを特徴とする請求項２に記載の直流回転電機。
【請求項４】
前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極の前記被接触面を前記整流子の周方向に延在する円環状に構成することを特徴とする請求項２又は３に記載の直流回転電機。
【請求項５】
前記負極給電用電極の前記被接触面を前記正極給電用電極の前記被接触面の内周側に配置することを特徴とする請求項４に記載の直流回転電機。
【請求項６】
前記正極ブラシ組立体が、前記正極給電用電極に接触する給電ブラシと、前記セグメントに接触する接続ブラシと、前記給電ブラシと前記接続ブラシを相互に絶縁して保持するブラシホルダと、前記給電ブラシと前記接続ブラシを電気的に接続する接続部材とを含むとともに、前記ブラシホルダの前記給電ブラシ又は前記接続ブラシを保持する側と反対側に前記接続部材を配置することを特徴とする請求項５に記載の直流回転電機。
【請求項７】
前記ブラシホルダと前記ホルダとの間及び前記負極ブラシとの間に接圧バネが介装されることを特徴とする請求項６に記載の直流回転電機。
【請求項８】
前記ホルダと前記給電ブラシ及び前記接続ブラシとの間、及び、前記ホルダと前記負極ブラシとの間に接圧バネが介装されることを特徴とする請求項６に記載の直流回転電機。
【請求項９】
前記接続ブラシ及び／又は前記負極ブラシの前記セグメントに接触する接触面の周方向端が、前記ロータの径方向に一致することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の直流回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシおよび整流子を有する直流回転電機であって、電機子を外側に配置した所謂インナーロータ型の直流回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ブラシおよび整流子を有する直流回転電機においては、電機子を内側に配置してロータが電機子を有する構成が一般的であり、この場合においては、電機子の磁極をステータと電機子との相対回転に基づいて回転させるために、ブラシと整流子を用いて電機子に直流電圧を供給することが行われる。この場合においては、ブラシはステータ側に固定されるため、ブラシに直流電圧を給電することは、外部からの配線をブラシに接続すればよいため容易である。
【０００３】
ところが、例えば図１０に示すように、近年は電機子１００を外側に配置してステータに固定して、ロータ１５０の外周面にマグネットを備えた、所謂インナーロータ型の直流回転電機が広く用いられるようになってきている。このような構成のインナーロータ型の直流回転電機においては、電機子１００の磁極をステータとロータ１５０との相対回転に基づいて回転させるために、ロータ１５０にホルダ１４０を介してブラシ１２０を駆動結合して、ブラシ１２０から電機子１００に整流子（コンミテータ）１１０を介して直流電圧を給電する必要が生じる。この場合においては、ブラシ１２０はステータに対して常に回転していることとなるため、外部からの配線はブラシ１２０に対してスリップリング１３０を介して接続する必要が生じる。
【０００４】
このように、インナーロータ型の直流回転電機においては、スリップリング１３０を備える必要があり、図１０に示すように、電機子１００の正極側のブラシ１２０と負極側のブラシ１２０の各々に対して、一対のスリップリング１３０が必要となる。
【０００５】
これらの一対のスリップリング１３０は、ロータ１５０の軸方向に絶縁距離を保って並列させて配置する必要があるため、ロータ１５０、ステータの軸方向寸法が増大して、直流回転電機全体の大型化を招くとともに、スリップリング１３０を用いることに伴って、部品点数の増加とコストアップを招くこととなる。
【０００６】
このため、車載用としてより適切なインナーロータ型の直流回転電機を提供することができないという問題を生じる。インナーロータ型の直流回転電機の小型化を図る技術としては例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。
【特許文献１】特開２００４−３６４４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところがこのような従来技術においては、インナーロータ型の直流回転電機において、上述したスリップリング１３０を用いることを回避するために必要な技術は提示されていないため、上述したような問題を解決するには到らず、車載用としてより適切な直流回転電機を依然として提供できないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、車載用としてより適切な直流回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するため、本発明に係る直流回転電機は、
ロータと、前記ロータの外周側に配置される電機子を含むステータと、前記電機子を構成する巻線の複数の端子にそれぞれ接続される複数のセグメントを含む整流子と、正極給電用電極及び負極給電用電極と、前記複数のセグメントのうち一のセグメントと前記正極給電用電極とを電気的に接続する正極ブラシ組立体と、前記複数のセグメントのうち前記一のセグメントの前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントと前記負極給電用電極とを電気的に接続する負極ブラシと、前記ロータに駆動結合されて、前記正極ブラシ組立体と前記負極ブラシを保持するホルダを備えることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記ロータは前述したインナーロータ型の直流回転電機において周知な構成であり、外周面に露出させて又はさせないで適宜の極数のマグネットが周方向に並列されて備えられる。また、前記正極給電用電極は前記直流回転電機の有するコネクタの正極側端子の一部をなし、前記負極給電用電極は前記コネクタの負極側端子の一部をなす。
【００１１】
この正極側端子と負極側端子に外部から直流電圧が印加されると、前記電機子の含む巻線により磁界が発生されて、この磁界と前記ロータのマグネットが吸引反発し、前記ロータが回転される。この前記ロータの回転に伴い、前記ホルダが回転するので、前記正極給電用電極が前記正極ブラシ組立体により電気的に接続される前記複数のセグメントの一のセグメントと、前記負極給電用電極が前記負極ブラシにより電気的二節即される当該一のセグメントと前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントの組合せが順次切りかえられる。
【００１２】
このことにより、前記電機子の巻線のうち通電される巻線が順次切り換えられて前記電機子の巻線が発生する磁界も回転されて、この回転された磁界に前記ロータのマグネットが継続的に吸引反発して、前記ロータは継続的に回転される。
【００１３】
すなわち本発明によれば、前記正極ブラシ組立体が前記複数のセグメントのうち一のセグメントを前記正極給電用電極に電気的に接続し、前記負極ブラシが前記一のセグメントと前記ロータの径方向反対側に位置するセグメントと前記負極給電用電極とを電気的に接続するため、前記整流子を介して前記電機子に直流電圧を印加するにあたって、従来技術のようなスリップリングを廃することができる。
【００１４】
つまり、従来技術においてはスリップリングを設ける場合に、ロータの軸方向に絶縁距離を保って並列させて配置する必要があるため、ロータ及びステータの軸方向寸法が増大して、前記直流回転電機全体の大型化を招いていたところを、本発明によれば、スリップリングを廃することができるので、スリップリングの軸方向の配置そのものの必要性を廃して、大型化を招くことを防止することができる。
【００１５】
さらに、スリップリングを廃することができるので、部品点数の増加とコストアップを招くことをも防止できる。すなわち、本発明によれば車載用としてより適切なインナーロータ型の直流回転電機を提供することができる。
【００１６】
ここで、前記直流回転電機における具体的態様として、
前記整流子が正極給電用電極及び負極給電用電極を含み、前記複数のセグメントと、前記正極給電用電極と、前記負極給電用電極とのそれぞれにおける、前記正極ブラシ組立体又は前記負極ブラシが接触する被接触面が、前記ロータの中心軸に垂直な平面上に配置されることが好ましい。
【００１７】
これによれば、前記セグメントの被接触面、前記正極給電用電極の被接触面、前記負極給電用電極の被接触面を、前記平面上に配置することができるので、前記セグメント、前記正極給電用電極、前記負極給電用電極をバスバーにより構成して、前記整流子を樹脂成形により一体的に成形することができる。これにより、前記セグメント、前記正極給電用電極、前記負極給電用電極を集約的に配置して、電気部品のコンパクト化を図り、製造工程の簡略化をも図ることができる。
【００１８】
さらに、前記直流回転電機において、
前記複数のセグメントの前記被接触面を、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極の前記被接触面の内周側に配置することが好ましい。
【００１９】
すなわち、上述したように前記正極給電用電極をバスバーで構成してその一部を前記コネクタの正極側端子とし、前記負極給電用電極をバスバーで構成してその一部を前記コネクタの負極側端子とする場合において、前記コネクタは前記直流回転電機を構成する前記ステータの外周側に位置することから、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極のそれぞれの径方向長さをなるべく短縮することができる。
【００２０】
このことにより、前記コネクタと前記正極給電用電極又は前記負極給電用電極の被接触面との径方向の離隔距離をなるべく短くして、これによっても、電気部品の集約化を図り、前記直流回転電機の径方向寸法をなるべく小さくすることができる。また、前記直流回転電機を構成する電気部品相互間の艤装上より有利な構成を実現することができる。
【００２１】
ここで、前記直流回転電機において、
前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極の前記被接触面を前記整流子の周方向に延在する円環状に構成することが好ましい。
【００２２】
これによれば、前記正極給電用電極及び前記負極給電用電極と前記セグメントを前記平面上において、径方向に並列させることができるので、前記電機子に直流電圧を印加するにあたっての電気部品を軸方向に並列する必要性を回避して、前記直流回転電機の軸方向の寸法の増大を抑制し、大型化とコストアップを抑制することができる。
【００２３】
さらに、前記直流回転電機において、
前記負極給電用電極の前記被接触面を前記正極給電用電極の前記被接触面の内周側に配置することが好ましい。
【００２４】
これによれば、前記正極給電用電極と前記セグメントを電気的に接続する前記正極ブラシ組立体を以下のような有利な構成とすることができる。
【００２５】
すなわち、前記直流回転電機において、
前記正極ブラシ組立体が、前記正極給電用電極に接触する給電ブラシと、前記セグメントに接触する接続ブラシと、前記給電ブラシと前記接続ブラシを相互に絶縁して保持するブラシホルダと、前記給電ブラシと前記接続ブラシを電気的に接続する接続部材とを含むとともに、前記ブラシホルダの前記給電ブラシ又は前記接続ブラシを保持する側と反対側に前記接続部材を配置することとすることができる。
【００２６】
これによれば、前記給電ブラシと前記接続ブラシがともに摩耗限度を超えて摩耗がすすんだ場合において、前記正極給電用電極と前記負極給電用電極にともに接する側の前記ブラシホルダには前記接続部材が備えられていないため、前記正極給電用電極と前記負極給電用電極とが短絡することを防止することができる。これにより、前記負極給電用電極と前記正極給電用電極とを径方向に隣接させて配置することに伴う、電気的不具合を防止することができる。
【００２７】
さらに、前記直流回転電機において、
前記ブラシホルダと前記ホルダとの間及び前記負極ブラシとの間に接圧バネが介装されることが好ましい。
【００２８】
これによれば、前記正極ブラシ組立体の前記正極給電用電極及び前記セグメントに対する接触と、前記負極ブラシの前記負極給電用電極及び前記セグメントに対する接触をより確実なものとすることができる。
【００２９】
あるいは、前記直流回転電機において、
前記ホルダと前記給電ブラシ及び前記接続ブラシとの間、及び、前記ホルダと前記負極ブラシとの間に接圧バネが介装されることとすることもできる。
【００３０】
これによれば、前記正極ブラシ組立体を構成する、前記給電ブラシ、前記接続ブラシの各々の接触面と反対側に、前記接圧バネの内周側を挿通するガイドを形成することができるので、前記ブラシホルダの形状を簡素化することができる。
【００３１】
また前記給電ブラシ及び前記接続ブラシのそれぞれに独立させて、前記接圧バネが付勢力を付与することができるので、前記給電ブラシの前記正極給電用電極に対する接触にあたっての面圧と、前記接続ブラシの前記セグメントに対する接触にあたっての面圧を均一に付与することができる。
【００３２】
さらに、前記直流回転電機において、
前記接続ブラシ及び／又は前記負極ブラシの前記セグメントに接触する接触面の周方向端が、前記ロータの径方向に一致することが好ましい。
【００３３】
すなわち前記直流回転電機の周知の構成として、前記複数のセグメントは前記整流子において円環を周方向に等間隔に分割した扇形状をなしており、隣接するセグメントの間には絶縁樹脂又は周方向のギャップが設けられた構成を有している。
【００３４】
このような構成において、前記ロータの回転に伴い、周方向に隣接するセグメントの間を、前記接続ブラシ及び／又は前記負極ブラシが乗り移りする場合に、前記接触面の周方向端が前記セグメントの周方向端と、径方向のいずれの位置においても、同時に接触又は離隔するため、発生する火花を径方向において分散させて、一箇所に集中することを防止して、火花により前記接続ブラシ及び／又は前記負極ブラシが摩耗することを抑制して、寿命を延伸して、ランニングコストを低減することができる。
【００３５】
なお、上述した前記給電ブラシ、前記接続ブラシ、前記負極ブラシは、金属ブラシのいずれとしてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、車載用としてより適切な直流回転電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は本発明に係わる直流回転電機の一実施形態を示す模式図である。図２（ａ）は本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のコンミテータを図１中のＡＡ視において示す模式図であり、図２（ｂ）は、本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のコンミテータを、中心軸Ｏを含む断面で示す模式図である。図３は本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における電気部品の配線形態を示す模式図である。
図１は、本発明による直流回転電機の一実施例１を示す模式図である。
【００３９】
図１に示すように、本実施例１の直流回転電機Ｍ１は、周方向にマグネットが並列されたロータ２２と、ロータ２２の外周側に配置されるステータ２１を含み、ステータ２１には電機子を構成する巻線２０が図示しないコアに巻回されて配置されている。ロータ２２はシャフト２３に駆動結合され、シャフト２３は図１中に図示される複数のベアリングによりステータ２１に対して回転自在に支持される。
【００４０】
ロータ２２の軸方向すなわち図１中左側にはコンミテータ（整流子）１４が、ステータ２１の内周側に固定されて配置され、コンミテータ１４の図１中のさらに左側には、ロータ２２にシャフト２３を介して駆動結合された円板状のホルダ２５が配置される。
【００４１】
ホルダ２５のコンミテータ１４に対向する側の面には、負極ブラシ８と正極ブラシ組立体９が相互に径方向反対側に位置するように、ホルダ２５の直径上に配置される。負極ブラシ８とホルダ２５との間には接圧バネ１５が介装され、正極ブラシ組立体９とホルダ２５との間にも接圧バネ１５が介装される。
【００４２】
図３に示すように、電機子を構成する巻線２０には複数の端子が備えられ、それらの複数の端子にはそれぞれ複数のセグメント１〜５が図２（ｂ）に示すように接続される。これらのセグメント１〜５は例えば銅等の導電体からなるバスバーをプレス成形して、図２（ａ）に示すようにＡＡ視すなわちコンミテータ１４のホルダ２５に対向する面においては円環を五分割した扇形状をなすように形成されている。
【００４３】
さらに、図２（ａ）に示すように、コンミテータ１４のホルダ２５に対向する面においては、例えば銅等の導電体からなるバスバーをプレス成形して、正極給電用電極７の正極ブラシ組立体９が接触する被接触面と、負極給電用電極６の負極ブラシ８が接触する被接触面を、コンミテータ１４の周方向に延在する円環状に構成する。
【００４４】
加えて、負極給電用電極６の負極ブラシ８が接触する被接触面を、正極給電用電極７の正極ブラシ組立体９が接触する被接触面の内周側に配置する。複数のセグメント１〜５の負極ブラシ８及び正極ブラシ組立体９が接触する被接触面は、正極給電用電極７及び負極給電用電極６のそれぞれの被接触面の内周側に配置する。
【００４５】
図２に示すように、コンミテータ１４は正極給電用電極７及び負極給電用電極６を含み、複数のセグメント１〜５と、正極給電用電極７と、負極給電用電極６とのそれぞれにおける、正極ブラシ組立体９又は負極ブラシ８が接触する被接触面は、ロータ２２の中心軸Ｏに垂直な平面上に配置される。
【００４６】
正極給電用電極７の被接触面は図２（ａ）に示すように、円環状に構成され、この被接触面から図２（ｂ）中上方に志向する径方向外側に向かって延びる部分は正極側端子１０を構成している。同様に、負極給電用電極６の被接触面は図２（ａ）に示すように、円環状に構成され、この被接触面から図２（ｂ）中上方に志向する径方向外側に向かって延びる部分は負極側端子１１を構成している。
【００４７】
正極側端子１０及び負極側端子１１は、コンミテータ１４の外周側に設けられた有底円筒状のコネクタハウジング１３の内周側に突出されるように形成されてコネクタが構成され、このコネクタは車両側のコネクタに接続されて、図示しない例えばボディＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）の制御端子に正極側端子１０が接続され、負極側端子１１はアース端子に接続される。
【００４８】
コンミテータ１４の、円板状部分を構成するヨーク１２及びコネクタハウジング１３は、セグメント１〜５、負極給電用電極６、正極給電用電極７を上述した位置関係に配置した後、樹脂一体成形されて構成される。
【００４９】
さらに、図２（ａ）に示すように、本実施例１の直流回転電機Ｍ１は、正極ブラシ組立体９と、負極ブラシ８とをホルダ２５のコンミテータ１４に対向する面に備える。
【００５０】
正極ブラシ組立体９は、図２（ａ）に示すような、コンミテータ１４と正極ブラシ組立体９との周方向の相対位置関係においては、複数のセグメント１〜５のうち一のセグメント１と径方向反対側に位置するセグメント３と、正極給電用電極７とを電気的に接続する。
【００５１】
負極ブラシ８は、図２（ａ）に示すような、コンミテータ１４と負極ブラシ８との周方向の相対位置関係においては、複数のセグメント１〜５のうち一のセグメント１と負極給電用電極６とを電気的に接続する。
【００５２】
以下に、正極ブラシ組立体９、負極ブラシ８の具体的構造及びそれらのホルダ２５に対する設置の具体的な態様を、図を用いて説明する。図４は、本発明に係わる直流回転電機Ｍ１の一実施形態における正極ブラシ組立体９の具体的構造を示す模式図である。図５は、本発明に係わる直流回転電機Ｍ１の一実施形態における負極ブラシ８の具体的構造を示す模式図である。
【００５３】
図６は、本発明に係わる直流回転電機Ｍ１の一実施形態のコンミテータ１４の正極ブラシ組立体９と負極ブラシ８の被接触面の形態を示す模式図である。図７は、本発明に係わる直流回転電機Ｍ１の一実施形態のホルダ２５と正極ブラシ組立体９及び負極ブラシ８の接圧バネ１５による接続態様を示す模式図である。
【００５４】
まず正極ブラシ組立体９について説明する。なお、図４（ａ）は正極ブラシ組立体９をホルダ２５の周方向から見た図を示し、図４（ｂ）は、正極ブラシ組立体９をコンミテータ１４側から見た図を示し、図４（ｃ）は、図４（ｂ）におけるＣＣ断面を示す。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、正極ブラシ組立体９は、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１と、短絡板（接続部材）５２と、ブラシホルダ５３とを含んで構成される。
【００５５】
給電ブラシ５０は、正極給電用電極７に接触する機能を有し、コンミテータ１４側の正極給電用電極７に対する接触面は図４（ｂ）に示すように長方形状をなしており、接触面と反対側にはブラシホルダ５３の有する穴に嵌合するピン形状５０ａが構成されている。
【００５６】
接続ブラシ５１はセグメント１〜５に接触する機能を有しており、セグメント１〜５に対する接触面は図４（ｂ）に示すように、上底が下底よりも大きい台形状をなしており、上底と下底とを結ぶ周方向端の延在方向は、図６に示すコンミテータ１４の扇形状のセグメント１〜５の径方向ＲＰ及びＴＳに一致させている。図４（ａ）（ｃ）に示すように、接続ブラシ５１の接触面と反対側にはホルダ２５の有する穴に嵌合するピン形状５１ａが構成されている。なお径方向ＲＰ及びＴＳはロータ２２の径方向にも一致する。すなわち、コンミテータ１４のセグメント１〜５の接続ブラシ５１の接触による被接触面は図６のようになる。
【００５７】
図４（ｃ）に示すように、ブラシホルダ５３は絶縁樹脂により構成されて、コンミテータ１４に対向する面において、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１が嵌合される二つの穴が径方向両端部に位置するように成型されており、図４（ｃ）中上側の穴に給電ブラシ５０が、下側の穴に接続ブラシ５１が嵌合されることにより、ブラシホルダ５３は給電ブラシ５０と接続ブラシ５１を相互に絶縁して保持する。
【００５８】
ブラシホルダ５３のコンミテータ１４に対向する面と反対側には、ホルダ２５に接圧バネ１５を介して接続するためのピン形状５３ａが形成されており、図４（ｃ）中においてブラシホルダ５３の断面形状は上辺が右側すなわちコンミテータ１４側に指向するＴ字形状をなす。
【００５９】
短絡板５２は、ブラシホルダ５３のコンミテータ１４に対向する面と反対側の背面、すなわち、ブラシホルダ５３の給電ブラシ５０又は接続ブラシ５１を保持する側と反対側に設置されて、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１を電気的に接続する接続部材を構成する。短絡板５２には、ブラシホルダ５３の穴に対応する貫通穴が二箇所設けられている。
【００６０】
次に負極ブラシ８について説明する。なお、なお、図５（ａ）は負極ブラシ８をホルダ２５の周方向から見た図を示し、図５（ｂ）は、負極ブラシ８をコンミテータ１４側から見た図を示し、図５（ｃ）は、図５（ｂ）におけるＥＥ断面を示す。
【００６１】
負極ブラシ８は、コンミテータ１４に対する接触面は図５（ｂ）に示すように下側の長方形状と上側の台形状を併せた六角形状をなしており、負極ブラシ８のコンミテータ１４に対向する面と反対側には、ホルダ２５に接圧バネ１５を介して接続するためのピン形状８ａが形成されており、図５（ｃ）中において負極ブラシ８の断面形状は上辺が右側すなわちコンミテータ１４側に指向するＴ字形状をなす。
【００６２】
負極ブラシ８の接触面の図５（ｂ）中上側すなわち内周側の台形状部分はセグメント１〜５に接触する機能を有しており、上底と下底とを結ぶ周方向端の延在方向は、図６に示すコンミテータ１４の扇形状のセグメント１〜５の径方向ＲＰ及びＴＳに一致させている。また、負極ブラシ８の図５（ｂ）中下側すなわち外周側の長方形状部分は、負極給電用電極６に接触する機能を有する。すなわち、コンミテータ１４のセグメント１〜５の負極ブラシ８の接触による被接触面は図６のようになる。
【００６３】
上述した本実施例１の直流回転電機Ｍ１において、図２に示した正極側端子１０と負極側端子１１にボディＥＣＵから直流電圧が印加されると、巻線２０により図示しないコアに磁界が発生されて、コアの発生する磁界とロータ２２のマグネットが吸引反発し、ロータ２２が回転される。このロータ２２の回転に伴い、シャフト２３に締結されたホルダ２５も回転されて、正極給電用電極７が正極ブラシ組立体９により電気的に接続される複数のセグメント１〜５の一のセグメントと、負極給電用電極６が負極ブラシ８により電気的に接続される一のセグメントとロータ２２又はコンミテータ１４の径方向反対側に位置するセグメントの組合せが順次切りかえられる。
【００６４】
これらのことにより、ステータ２１の備える電機子の巻線２０のうち通電される巻線２０が順次切り換えられて電機子の巻線２０が発生する磁界も回転されて、この回転された磁界にロータ２２のマグネットが継続的に吸引反発して、ロータ２２は継続的に回転される。
【００６５】
以上述べた本実施例１の直流回転電機Ｍ１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、正極ブラシ組立体９が複数のセグメント１〜５のうち一のセグメントを正極給電用電極７に電気的に接続し、負極ブラシ８が一のセグメントとロータ２２又はコンミテータ１４の径方向反対側に位置するセグメントと負極給電用電極６とを、従来技術のようなスリップリングを用いることなく電気的に接続することができる。
【００６６】
このため、従来技術においては直流電圧の電機子の巻線への印加にあたって、スリップリングが必要であり、これに加えて、二つのスリップリングをロータ２２の軸方向に絶縁距離を保って並列させて配置する必要があったため、ロータ及びステータの軸方向寸法が増大して、直流回転電機全体の大型化を招いていたが、本実施例１の直流回転電機Ｍ１によれば、スリップリングを使用する必要がないため、二つのスリップリングの軸方向の配置そのものの必要性を廃して、直流回転電機Ｍ１自体の大型化を招くことを防止することができる。
【００６７】
さらに、スリップリングを廃することができるので、部品点数の増加とコストアップを招くことをも防止できる。これらのことにより、本実施例１の直流回転電機Ｍ１は、従来技術に比べて、車載用としてより適切なインナーロータ型の直流回転電機の構造を提供することができる。
【００６８】
また、本実施例１の直流回転電機Ｍ１においては、上述したように、コンミテータ１４が正極給電用電極７及び負極給電用電極６を含み、複数のセグメント１〜５の被接触面と、正極給電用電極７の被接触面と、負極給電用電極６の被接触面を、ロータ２２の中心軸Ｏに垂直な平面上に配置することとしているので、さらに以下のような有利な作用効果が得られる。
【００６９】
すなわち、セグメント１〜５、正極給電用電極７、負極給電用電極６を、それぞれバスバーをプレス成形することにより構成して、所定の位置に配置した後、成型用のかたないにおいて樹脂成形することにより、コンミテータ１４を一体的に成形することができる。これにより、セグメント１〜５、正極給電用電極７、負極給電用電極６の集約的な配置と一体化を実現して、電気部品のコンパクト化を図り、コンミテータ１４ひいては直流回転電機Ｍ１全体の製造工程の簡略化をも図ることができる。
【００７０】
さらに、本実施例１の直流回転電機Ｍ１においては、複数のセグメント１〜５の被接触面を、正極給電用電極７及び負極給電用電極６の被接触面の内周側に配置しているので、正極給電用電極７をバスバーで構成してその一部を正極側端子１０とし、負極給電用電極６をバスバーで構成してその一部を負極側端子１１とするにあたって、以下の点で有利となる。
【００７１】
すなわち、コネクタを構成するコネクタハウジング１３は直流回転電機Ｍ１を構成するステータ２１の外周側に位置することから、正極給電用電極７の正極側端子１０を構成する部分及び負極給電用電極６の負極側端子１１を構成する部分のそれぞれの径方向長さをなるべく短く構成することができる。
【００７２】
つまり、コネクタと正極給電用電極７の円環状の被接触面と負極給電用電極６の円環状の被接触面とをなるべく径方向に近接させて、これによっても、電気部品の径方向における集約化を図ることができる。すなわち、本実施例１の直流回転電機Ｍ１においては径方向寸法をもなるべく小さくすることができる。加えて、直流回転電機Ｍ１を構成する電気部品相互間の距離をなるべく小さくして、艤装スペースを確保しやすくすることもできる。
【００７３】
また、正極給電用電極７及び負極給電用電極６の被接触面をコンミテータ１４の周方向に延在する円環状に構成しているので、正極給電用電極７及び負極給電用電極６とセグメント１〜５を中心軸Ｏに垂直な平面上において、径方向に並列させることができる。これにより、電機子を構成する巻線２０に直流電圧を印加するにあたっての電気部品を軸方向に並列する必要性を回避して、直流回転電機Ｍ１の軸方向の寸法の増大を抑制して、大型化とコストアップを招くことを防止することができる。
【００７４】
さらに、正極ブラシ組立体９を上述したような構成とすることにより、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１がともに摩耗限度を超えて摩耗がすすんだ状況において、コンミテータ１４とブラシホルダ５３が直接接触するような場合においても、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１を正極ブラシ組立体９内において電気的に接続する短絡板５２を背面側に設けているため、正極給電用電極７と負極給電用電極６に対しては短絡板５２が接触することを回避することができる。
【００７５】
これにより、正極給電用電極７と負極給電用電極６とが、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１が摩耗限度を超えて摩耗した場合においても正極ブラシ組立体９により短絡することを防止することができる。これにより、負極給電用電極６と正極給電用電極７とを径方向に隣接させて配置することに伴う、電気的不具合を防止することができる。
【００７６】
さらに、ブラシホルダ５３とホルダ２５との間及び負極ブラシ８との間に接圧バネ１５が介装されることにより、正極ブラシ組立体９の給電ブラシ５０が正極給電用電極７に接触すること、接続ブラシ５１がセグメント１〜５に接触すること、負極ブラシ８が負極給電用電極６及びセグメント１〜５に接触すること、を確実に担保することができる。
【００７７】
さらに、本実施例１の直流回転電機Ｍ１においては、接続ブラシ５１の接触面及び負極ブラシ８の図４中上側すなわち内周側の接触面を台形状とし、接触面の周方向端が、ロータ２２及びコンミテータ１４の径方向に一致させているので、ロータ２２の回転に伴い、周方向に隣接するセグメント１〜５の間を、接続ブラシ５１及び負極ブラシ８が乗り移りする場合に、以下のような有利な作用効果が得られる。
【００７８】
すなわち、ロータ２２の回転に伴う整流作用を行うにあたって、接触ブラシ５１及び負極ブラシ８の接触面の周方向端がセグメント１〜５の周方向端に対して、径方向のいずれの位置においても、同時に接触又は離隔することとすることができる。これにより、接触又は離隔に伴い発生する火花を接触ブラシ５１及び負極ブラシ８の接触面の周方向端の径方向において分散させて、一箇所に集中することを防止することができる。つまり、火花により接続ブラシ５１及び負極ブラシ８が摩耗することを抑制して、電気部品としての寿命を延伸して、ランニングコストを低減することができる。
【００７９】
なお、上述した実施例１においては、正極ブラシ組立体９のブラシホルダ５３をホルダ２５に対して接圧バネ１５を介して接続したが、正極ブラシ組立体９の有する、給電ブラシ５０と接続ブラシ５１のそれぞれを独立させて、ホルダ２５に対して接圧バネにより接続することもできる。以下それについての実施例２について述べる。
【実施例２】
【００８０】
図８は、本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における正極ブラシ組立体の構造を示す模式図である。図９は、本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のホルダと正極ブラシ組立体及び負極ブラシの接圧バネによる接続態様を示す模式図である。
【００８１】
なお、直流回転電機の正極ブラシ組立体に係わる部分以外は実施例１に示したものと同様であるため、重複する説明は割愛する。
【００８２】
本実施例２の直流回転電機Ｍ１においては、正極ブラシ組立体７０を以下のような構成としている。なお、図８（ａ）は正極ブラシ組立体７０をホルダ２５の周方向から見た図を示し、図８（ｂ）は、正極ブラシ組立体７０をコンミテータ１４側から見た図を示し、図８（ｃ）は、図８（ｂ）におけるＤＤ断面を示す。図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、正極ブラシ組立体７０は、給電ブラシ６０と接続ブラシ６１と、短絡板（接続部材）６２と、ブラシホルダ６３とを含んで構成される。
【００８３】
実施例１に示したものと同様に、給電ブラシ６０は、正極給電用電極７に接触する機能を有し、コンミテータ１４側の正極給電用電極７に対する接触面は図８（ｂ）に示すように長方形状をなしており、接触面と反対側にはホルダ２５の有する穴に挿通し、かつ、ホルダ２５に接圧バネ６４を介して接続される反対側に向けて径が小さくなるような二段階の径を有するピン形状６０ａが構成されている。
【００８４】
接続ブラシ６１はセグメント１〜５に接触する機能を有しており、セグメント１〜５に対する接触面は図８（ｂ）に示すように、上底が下底よりも大きい台形状をなしており、上底と下底とを結ぶ周方向端の延在方向は、図６に示したコンミテータ１４の扇形状のセグメント１〜５の径方向ＲＰ及びＴＳに一致させている。図８（ａ）（ｃ）に示すように、接続ブラシ６１の接触面と反対側にはホルダ２５の有する穴に挿通し、かつ、ホルダ２５に接圧バネ６４を介して接続される反対側に向けて径が小さくなるような二段階の径を有するピン形状６１ａが構成されている。
【００８５】
図８（ｃ）に示すように、ブラシホルダ６３は絶縁樹脂により構成されて、コンミテータ１４に対向する面において、給電ブラシ６０と接続ブラシ６１が挿通される二つの穴が径方向両端部に位置するように成型されている。図８（ｃ）中上側の穴に給電ブラシ６０が、下側の穴に接続ブラシ６１が挿通されることにより、ブラシホルダ６３は給電ブラシ６０と接続ブラシ６１を相互に絶縁して保持する。
【００８６】
短絡板６２は、ブラシホルダ６３のコンミテータ１４に対向する面と反対側の背面、すなわち、短絡板６２は、ブラシホルダ６３の給電ブラシ６０又は接続ブラシ６１を保持する側と反対側に設置されて、給電ブラシ６０と接続ブラシ６１を電気的に接続する接続部材を構成する。短絡板６２には、ブラシホルダ６３の穴に対応する貫通穴が二箇所設けられている。
【００８７】
このように本実施例２においては、ホルダ２５と給電ブラシ６０及び接続ブラシ６１との間に接圧バネ６４を介装し、ホルダ２５と負極ブラシ８との間に接圧バネ１５が介装されることとしている。
【００８８】
これによれば、給電ブラシ６０においての接触面と反対側に、接圧バネ６４の内周側を挿通するガイドとしてピン形状６０ａを形成することができ、同様に接続ブラシ６１においての接触面と反対側に、接圧バネ６４の内周側を挿通するガイドとしてのピン形状６１ａを形成することができるので、ブラシホルダ６３の形状を簡素化することができる。
【００８９】
また給電ブラシ６０及び接続ブラシ６１のそれぞれに独立させて、接圧バネ６４が付勢力を付与することとしているので、給電ブラシ６０の正極給電用電極７に対する接触にあたっての面圧と、接続ブラシ６１のセグメント１〜５に対する接触にあたっての面圧を、ブラシホルダ６３の姿勢に係わらずに、均一に付与することができる。
【００９０】
以上本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、自動車のメモリシートシステムやパワーウィンドウ装置、サンルーフ装置、パワーステアリング装置などに適用される直流回転電機に関するものであり、車載用としてより適切な直流回転電機を提供することができるので、種々の自動車に適用可能であるとともに有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態を図１中のＡＡ視において示す模式図である。
【図３】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における電気部品の配線形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における正極ブラシ組立体の構造を示す模式図である。
【図５】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における負極ブラシの構造を示す模式図である。
【図６】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態の整流子の正極ブラシ組立体と負極ブラシに対する被接触面の形態を示す模式図である。
【図７】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のホルダと正極ブラシ組立体及び負極ブラシの接圧バネによる接続態様を示す模式図である。
【図８】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態における正極ブラシ組立体の構造を示す模式図である。
【図９】本発明に係わる直流回転電機の一実施形態のホルダと正極ブラシ組立体及び負極ブラシの接圧バネによる接続態様を示す模式図である。
【図１０】従来の直流回転電機を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｍ１    直流回転電機
１〜５  セグメント
６      負極給電用電極
７      正極給電用電極
８      負極ブラシ
９      正極ブラシ組立体
１０      正極側端子
１１      負極側端子
１２      ヨーク
１３      コネクタハウジング
１４      コンミテータ（整流子）
１５      接圧バネ
２０      巻線
２１      ステータ
２２      ロータ
２３      シャフト
２５      ホルダ
５０      給電ブラシ
５１      接続ブラシ
５２      短絡板（接続部材）
５３      ブラシホルダ
７０      正極ブラシ組立体
６０      給電ブラシ
６１      接続ブラシ
６２      短絡板（接続部材）
６３      ブラシホルダ
６４      接圧バネ
【図１】
2010068661.tif 000003
【図２】
2010068661.tif 000004
【図３】
2010068661.tif 000005
【図４】
2010068661.tif 000006
【図５】
2010068661.tif 000007
【図６】
2010068661.tif 000008
【図７】
2010068661.tif 000009
【図８】
2010068661.tif 000010
【図９】
2010068661.tif 000011
【図１０】
2010068661.tif 000012