(57)【要約】【課題】ブラシ６の寿命が近くなった時に、異音を発生することでブラシ６の交換時期をユーザに知らせることができる異音発生手段（板状部材１９）の提供。【解決手段】ブラシ室１８に配置される板状部材１９は、略Ｌ字形に折り曲げられた一端側が、ブラシスプリング１４とブラシ６の端面との間に挟み込まれ、他端側がブラシ６の側面に隣接して配置されている。この板状部材１９は、ブラシ６の摩耗が所定量まで進行した時に、板状部材１９の他端側端部がコンミテータ５に接触する様に設けられている。この状態、つまり板状部材１９の他端側端部がコンミテータ５に接触した状態でコンミテータ５が回転すると、セグメント５ａとアンダーカット１３とで形成される凹凸により、板状部材１９の他端側が激しく振動して異音を発生する。この異音をユーザが確認することで、ブラシ６の寿命が近いことをユーザに知らせることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンミテータ上に配置されると共に、ブラシスプリングに付勢されて前記コンミテータに押圧される複数のブラシを備えた回転電機であって、
前記ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、前記コンミテータに接触して、回転時に異音を発生する異音発生手段を設け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、
前記異音発生手段は、前記ブラシを収納するブラシホルダの内部に前記ブラシと共に収納され、前記ブラシの摩耗に応じて前記ブラシホルダの内部を前記コンミテータ側に移動する板状部材によって形成され、前記ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、前記板状部材の端部が前記コンミテータに接触することを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載した回転電機において、
前記板状部材は、略Ｌ字形に折り曲げられ、その折り曲げ部より一端側が、前記ブラシスプリングと前記ブラシの端面との間に挟み込まれ、前記折り曲げ部より他端側が、前記コンミテータの回転方向における前記ブラシの側面に隣接して配置され、前記ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、前記板状部材の他端側端部が前記コンミテータに接触することを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２に記載した回転電機において、
前記板状部材は、前記ブラシと一体に結合されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項２に記載した回転電機において、
前記板状部材は、前記ブラシスプリングに使用される板ばねと一体に設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載した回転電機において、
前記板ばねと一体に設けられた前記板状部材は、前記ブラシホルダの内部で前記ブラシの側面を保持する側板部が一体に設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１に記載した回転電機において、
前記異音発生手段は、前記ブラシスプリングに使用されるコイルばねと一体に設けられていることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７に記載した何れかの回転電機は、エンジン始動用のスタータに使用される直流モータであ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、コンミテータに摺接するブラシを通じて電機子に給電される回転電機に係わる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用スタータ等に用いられる直流モータでは、一般にカーボンブラシが採用されている。このカーボンブラシは、コンミテータとの摺接によって摩耗するため、ブラシの寿命近くまで摩耗が進行すると、コンミテータとの接触不良（導通不良）が発生して、モータが作動不能となる恐れがある。
そこで、特許文献１では、ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、そのブラシのコンミテータへの接触を規制してモータの出力特性を変化させ、その特性変化を検出することで、ブラシの交換時期を検出する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平４−３４７５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記の特許文献１に示される公知技術では、モータの特性変化を検出するために制御ユニットが必要であり、その分、構造が複雑で高価になっている。
また、複数のブラシのうち、例えば、一つのブラシだけコンミテータへの接触が規制された場合の特性変化は、残りのブラシ個数が多かったり、もともとのブラシ１個当たりの電流密度が低い場合には、比較的小さいことがある。これに対し、モータに給電する電源の出力変動等によるモータへの入力変化（例えば、電池の充電状態）や、モータ自体の劣化（例えば、軸受部の潤滑不良）によって発生する出力特性の変化は、条件次第では大きくなる場合がある。このため、出力特性の変化を基に、ブラシの交換時期を検出する方法では、識別が困難であり、誤判定する恐れがあった。
【０００４】
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ブラシの寿命が近くなった時に、異音を発生することでブラシの交換時期をユーザに知らせることができる異音発生手段を有す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の発明）
本発明は、コンミテータ上に配置されると共に、ブラシスプリングに付勢されてコンミテータに押圧される複数のブラシを備えた回転電機であって、ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、コンミテータに接触して、回転時に異音を発生する異音発生手段を設けたことを特徴とする。
上記の構成によれば、ブラシの摩耗が所定量まで進行すると、異音発生手段によって、回転時に異音が発生するので、その異音をユーザが確認することにより、ブラシの寿命が近いことを認識できる。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、異音発生手段は、ブラシを収納するブラシホルダの内部にブラシと共に収納され、ブラシの摩耗に応じてブラシホルダの内部をコンミテータ側に移動する板状部材によって形成され、ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、板状部材の端部がコンミテータに接触することを特徴とする。
上記の構成では、ブラシの摩耗が所定量まで進行して板状部材の端部がコンミテータに接触すると、コンミテータが回転した時に、板状部材が振動して異音が発生するため、ブラシの寿命が近いことを確実にユーザに認識させることができる。
【０００７】
（請求項３の発明）
請求項２に記載した回転電機において、板状部材は、略Ｌ字形に折り曲げられ、その折り曲げ部より一端側が、ブラシスプリングとブラシの端面との間に挟み込まれ、折り曲げ部より他端側が、コンミテータの回転方向におけるブラシの側面に隣接して配置され、ブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、板状部材の他端側端部がコンミテータに接触することを特徴とする。
上記の構成では、板状部材を螺子等で締め付けたり、溶接等で固定する必要がなく、略Ｌ字形に折り曲げられた板状部材の一端側をブラシスプリングとブラシの端面との間に挟み込むだけで異音発生手段を形成できるので、構造が極めて簡単であり、且つ安価に提供できる。
【０００８】
（請求項４の発明）
請求項２に記載した回転電機において、板状部材は、ブラシと一体に結合されていることを特徴とする。
例えば、黒鉛粉や銅粉等を焼結してブラシを製作する際に、板状部材を同時に焼結することで、板状部材をブラシと一体に結合することができる。
【０００９】
（請求項５の発明）
請求項２に記載した回転電機において、板状部材は、ブラシスプリングに使用される板ばねと一体に設けられていることを特徴とする。
ブラシスプリングに板ばねを使用する場合には、その板ばねの一部を利用して板状部材を形成することもできる。
【００１０】
（請求項６の発明）
請求項５に記載した回転電機において、板ばねと一体に設けられた板状部材は、ブラシホルダの内部でブラシの側面を保持する側板部が一体に設けられていることを特徴とする。この場合、ブラシホルダの内部でブラシの傾きを抑制できるため、コンミテータとブラシとの接触不良を防止でき、回転電機の性能を好適に維持できる。
【００１１】
（請求項７の発明）
請求項１に記載した回転電機において、異音発生手段は、ブラシスプリングに使用されるコイルばねと一体に設けられていることを特徴とする。
ブラシスプリングにコイルばねを使用する場合には、そのコイルばねの端部を延長して異音発生手段を形成することもできる。
【００１２】
（請求項８の発明）
請求項１〜７に記載した何れかの回転電機は、エンジン始動用のスタータに使用される直流モータであることを特徴とする。
この場合、直流モータに使用されるブラシの摩耗が所定量まで進行した時に、異音発生手段が発生する異音によってブラシの寿命が近づいたことをユーザが認識できるので、ブラシ寿命によるエンジンの始動不良を回避できる。
【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】
図１は異音発生手段の取付け状態を示す断面図、図３は本発明の回転電機の一例である直流モータの断面図である。
図３に示す直流モータ１は、例えば、二輪車用のスタータに搭載されるもので、磁気回路を形成するヨーク２の内周に複数の磁石３を配置して構成される界磁と、この界磁の内側に配置される電機子４と、この電機子４に設けられるコンミテータ５に摺接する複数のブラシ６等より構成される。なお、界磁は、磁石３の代りに界磁コイルを用いた巻線式界磁を用いることもできる。
【００１５】
電機子４は、電機子軸４ａの外周に固定された電機子コア４ｂに電機子コイル４ｃを巻線して構成され、電機子軸４ａの一端が、軸受７を介してフロントハウジング８に支持され、電機子軸４ａの他端が、軸受９を介してリヤハウジング１０に支持されている。なお、電機子軸４ａのフロント側端部（図３の左側端部）には、電機子４に発生する回転を伝達するためのギヤ１１（例えば、ピニオンギヤまたは減速ギヤ）が形成されている。
コンミテータ５は、図２（ａ）に示す様に、電機子軸４ａの外周に絶縁材１２によって保持された複数のセグメント５ａを円筒状に配置して構成され、各セグメント５ａがそれぞれ電機子コイル４ｃに電気的且つ機械的に接続されている。周方向に隣合うセグメント５ａ同士の間には、所定の絶縁隙間を確保するアンダーカット１３が設けられている。
【００１６】
ブラシ６は、図１に示す様に、ブラシスプリング１４と共にブラシホルダ１５に保持され、図２（ａ）に示す様に、コンミテータ５の外周上で周方向等間隔に４個配置されている。このブラシ６には、例えば、銅撚線によって形成されたリード線１６（ピグテール）が接続され、そのリード線１６の一端側が、ブラシ６の一側面に埋め込まれている。
【００１７】
ブラシホルダ１５は、ホルダプレート１７（図３参照）に固定され、そのホルダプレート１７を介してリヤハウジング１０に取り付けられている。このブラシホルダ１５には、ホルダプレート１７と協働して断面矩形状のブラシ室１８（図１参照）が４箇所形成され、このブラシ室１８に、ブラシ６およびブラシスプリング１４が収納されている。また、ブラシ室１８を形成するブラシホルダ１５の一側面には、図１および図２（ｂ）に示す様に、ブラシ６に取り付けられたリード線１６を取り出すための逃げ溝１５ａが形成されている。
【００１８】
ブラシスプリング１４は、例えば、図１に示す様に、コイルばねが使用され、ブラシホルダ１５の内部で、ブラシ６の反コンミテータ側に配置され、ブラシ６を図示左方向に付勢してコンミテータ５の外周面に押圧している。
また、４箇所形成されたブラシ室１８のうち、１箇所のブラシ室１８には、本発明の異音発生手段を形成する板状部材１９が配置されている。この板状部材１９は、例えば、コンマ数ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚みを有する金属板を略Ｌ字形に折り曲げて形成され、図１に示す様に、その折り曲げ部より一端側が、ブラシスプリング１４とブラシ６の端面との間に挟み込まれ、折り曲げ部より他端側が、コンミテータ５の回転方向（図中に矢印で示す方向）におけるブラシ６の側面に隣接して配置されている。
【００１９】
上記の板状部材１９は、ブラシ６の摩耗が所定量まで進行した時に、板状部材１９の他端側端部がコンミテータ５に接触する様に設けられている。つまり、板状部材１９は、ブラシ６が新品の状態（摩耗していない状態）で、コンミテータ５を構成するセグメント５ａの外周面と板状部材１９の他端側端部との間に所定量の隙間（初期隙間と呼ぶ）が確保されており、ブラシ６が摩耗すると、ブラシ６の長さが短くなるのに連れて、板状部材１９がブラシホルダ１５の内部をコンミテータ５側に近づき、初期隙間が消滅するまでブラシ６が摩耗すると、板状部材１９の他端側端部がセグメント５ａの外周面に接触する。
【００２０】
次に、実施例１に示す直流モータ１の作動を説明する。
ブラシ６を通じて電機子４に給電されると、電機子４に回転力が発生する。この電機子４の回転力が図示しないエンジンのリングギヤに伝達されて、エンジンを始動させる。
電機子４が回転すると、コンミテータ５に摺接するブラシ６が僅かずつ摩耗するため、ブラシ６の長さが次第に短くなる。このブラシ６の摩耗が所定量まで進行すると、最初に板状部材１９の他端側端部とセグメント５ａの外周面との間に確保されていた初期隙間が消滅して、板状部材１９の他端側端部がセグメント５ａの外周面に接触する。この状態でコンミテータ５が回転すると、セグメント５ａとアンダーカット１３とで形成される凹凸により、板状部材１９の他端側が激しく振動して異音を発生する。
【００２１】
（実施例１の効果）
実施例１に記載した直流モータ１では、ブラシ６の摩耗が所定量まで進行して、板状部材１９の他端側端部がコンミテータ５に接触すると、コンミテータ５が回転した時に、板状部材１９の他端側が振動して異音を発生する。この異音は、板状部材１９の他端側端部がコンミテータ５に接触していない通常時には発生しないため、異音が発生すると、その異音をユーザが容易に確認する（気付く）ことができ、ブラシ６の寿命が近いことをユーザに警告できる。
これにより、ブラシ６が寿命を迎える前に、ブラシ６の交換が可能となり、ブラシ６の寿命によるスタータの作動不良を未然に防ぐことができる。
【００２２】
また、実施例１に記載した方法、つまり、コンミテータ５に接触する板状部材１９が激しく振動して異音を発生する方法では、板状部材１９を用いるだけの簡単な構成によって、ブラシ６の寿命が近いことをユーザに知らせることができるので、極めて安価であり、且つ板状部材１９の取付けも容易である。さらに、前述の特許文献１に示される公知技術の様に、制御ユニットを使用する必要がなく、誤判定する恐れもないため、ブラシ６の交換時期を確実にユーザに知らせることができる。
【００２３】
（その他の実施例）
上記の実施例１では、板状部材１９を略Ｌ字形に折り曲げて、その一端側をブラシスプリング１４とブラシ６の端面との間に挟み込んで組み付ける例を記載したが、例えば、黒鉛粉や銅粉等を焼結してブラシ６を製作する際に、板状部材１９を同時に焼結することで、板状部材１９をブラシ６と一体に結合することもできる。
また、実施例１では、ブラシスプリング１４にコイルばねを使用しているが、このコイルばねに代えて板ばねを使用することもできる。この場合、板ばねと板状部材１９とを一体に設けて部品点数を削減することも可能である。
【００２４】
また、ブラシスプリング１４にコイルばねを使用する場合でも、そのコイルばねの端部を延長して、その延長部分を棒状の異音発生手段として設けることもできる。
さらに、ブラシスプリング１４に板ばねを使用して、その板ばねと板状部材１９とを一体に設ける場合に、その板状部材１９にブラシ６の側面を保持する側板部を一体に設けることもできる。これにより、ブラシホルダ１５の内部でブラシ６の傾きを抑制できるため、コンミテータ５とブラシ６との接触不良を防止でき、回転電機の性能を好適に維持できる。
【００２５】
実施例１では、ブラシホルダ１５に形成される４箇所のブラシ室１８のうち、１箇所のブラシ室１８のみに板状部材１９を配置しているが、２箇所以上のブラシ室１８にそれぞれ板状部材１９を配置することもできる。
また、本発明の異音発生手段は、実施例１に記載した直流モータ１だけでなく、コンミテータ５とブラシ６とで整流を行う回転電機であれば、全てに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】異音発生手段（板状部材）の取付け状態を示す断面図である。
【図２】（ａ）コンミテータに対するブラシの配置を示す図３のＡ−Ａ断面図、（ｂ）ブラシ及びブラシスプリングを収納するブラシ室の断面図である。
【図３】直流モータの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  直流モータ（回転電機）
５  コンミテータ
６  ブラシ
１４  ブラシスプリング
１５  ブラシホルダ
１９  板状部材（異音発生手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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