(57)【要約】電気機械、特に自動車における直流モータに用いられる整流装置が挙げられる。この整流装置は、周方向で絶縁されて並列させられた多数の整流子片を備えた整流子と、この整流子にほぼ直径方向で配置された少なくとも２つのブラシ（１４）とを有している。各ブラシ（１４）は、互いに導電的に接続された固有の２つのブラシボディ（１５，１６）から成っている。両ブラシボディ（１５，１６）は、その整流子側の端部に、整流子片に力伝達式に載置する電気的なコンタクト面（２４，２５）を形成している。機械の回転方向逆転時の整流のごく僅かな移相を得るためには、各ブラシ（１４）の両ブラシホルダ（１５，１６）の両コンタクト面（２４，２５）の面重心（２６，２７）が、整流子の周方向で見て互いに相対的にずらされているように、各ブラシ（１４）の両ブラシホルダ（１５，１６）が配置されている。
2005504497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械、特に自動車における直流モータに用いられる整流装置であって、整流子（１０）が設けられており、該整流子（１０）が、周方向で絶縁されて並列させられた多数の整流子片（１３）から成る整流子被覆体を有しており、整流子（１０）にほぼ直径方向で配置された少なくとも２つのブラシ（１４）が設けられており、各ブラシ（１４）が、互いに導電的に接続された固有の２つのブラシボディ（１５，１６）から成っており、両ブラシボディ（１５，１６）が、その整流子側の端部に、整流子片（１３）に力伝達式に載置する、ブラシボディ（１５，１６）と整流子片（１３）との間の通電のためのコンタクト面（２４，２５；２４Ｉ，２５Ｉ；２４ＩＩ，２５ＩＩ；２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩ；２４ＩＶ，２５ＩＶ）を形成している形式のものにおいて、各ブラシ（１４）の両ブラシホルダ（１５，１６）の両コンタクト面（２４，２５）の面重心（２６，２７）が、整流子（１０）の周方向で見て互いに相対的にずらされているように、各ブラシ（１４）の両ブラシホルダ（１５，１６）が配置されていることを特徴とする、電気機械に用いられる整流装置。
【請求項２】
ブラシボディ（１５，１６）のコンタクト面（２４，２５；２４Ｉ，２５Ｉ；２４ＩＩ，２５ＩＩ；２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩ；２４ＩＶ，２５ＩＶ）が、整流子（１０）の軸方向で相並んで位置するように、ブラシボディ（１５，１６）が配置されている、請求項１記載の整流装置。
【請求項３】
ブラシボディ（１５，１６）のコンタクト面（２４，２５）が、整流子（１０）の周方向で互いにオーバラップするように、ブラシボディ（１５，１６）が配置されている、請求項２記載の整流装置。
【請求項４】
ブラシボディ（１５，１６）のコンタクト面（２４Ｉ，２５Ｉ；２４ＩＩ，２５ＩＩ；２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩ；２４ＩＶ，２５ＩＶ）が、整流子（１０）の周方向で間隔を置いて連続するように、ブラシボディ（１５，１６）が配置されている、請求項１または２記載の整流装置。
【請求項５】
ブラシボディ（１５，１６）の、整流子（１０）の周方向で連続するコンタクト面（２４ＩＩ，２５ＩＩ；２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩ；２４ＩＶ，２５ＩＶ）が互いに整合するように、ブラシボディ（１５，１６）が配置されている、請求項４記載の整流装置。
【請求項６】
ブラシボディ（１５，１６）が、導電性の素線（１７）によって互いに接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の整流装置。
【請求項７】
ブラシボディ（１５，１６）の長手方向軸線（１５１，１６１）が互いに平行に延びるように、ブラシボディ（１５，１６）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の整流装置。
【請求項８】
ブラシボディ（１５，１６）の長手方向軸線（１５１，１６１）が、整流子軸線に対して半径方向に方向付けられていて、互いに鋭角（β）を成すように、ブラシボディ（１５，１６）が配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の整流装置。
【請求項９】
各ブラシボディ（１５，１６）が、ボックス（１８，１９）内に長手方向移動可能に案内されていて、整流子（１０）と反対の側の端面でブラシ圧着ばね（２２，２３）によって、整流子（１０）に向かって方向付けられたばね力で負荷されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の整流装置。
【請求項１０】
横断面で見て、ブラシボディ（１５，１６）の整流子側の端部に形成されたコンタクト面（２４，２５；２４Ｉ，２５Ｉ；２４ＩＩ，２５ＩＩ）が、整流子軸線に対して平行な長手方向縁部を備えた方形を有しているように、ブラシボディ（１５，１６）が形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の整流装置。
【請求項１１】
横断面で見て、ブラシボディ（１５，１６）の整流子側の端部に形成されたコンタクト面（２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩ）が、２つの脚片を備えたＬ字形または山形材形状を有しており、一方の脚片が、整流子（１０）の回転方向で互いに整合していて、互いに平行に方向付けられており、他方の脚片が、整流子（１０）の周方向で互いに平行間隔を置いて延びているように、ブラシボディ（１５，１６）が形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の整流装置。
【請求項１２】
横断面で見て、ブラシボディ（１５，１６）の整流子側の端部に形成されたコンタクト面（２４ＩＶ，２５ＩＶ）が、直角三角形の形状を有しているように、ブラシボディ（１５，１６）が形成されていて、ブラシホルダ（２０）内に位置決めされており、コンタクト面（２４ＩＶ，２５ＩＶ）の、直角を挟む互いに平行に延びる２つの辺が、整流子（１０）の回転方向に延びており、コンタクト面（２４ＩＶ，２５ＩＶ）の、直角を挟む互いに平行に延びる２つの辺が、整流子（１０）の回転方向に対して横方向に延びており、コンタクト面（２４ＩＶ，２５ＩＶ）の斜辺が、僅かな間隔を置いて互いに平行に延びている、請求項１から９までのいずれか１項記載の整流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、電気機械、特に自動車における直流モータに用いられる整流装置から出発する。
【０００２】
電気的な直流モータに用いられる公知の整流装置（アメリカ合衆国特許第８５７４８７９号明細書）では、直流モータの震動負荷時に増加させられて生ぜしめられるブラシ火花に基づくブラシ摩耗を低減するために、各ブラシの、電気的な接続によって互いに同じ極性を有する別個の両ブラシボディが、整流子軸線の方向で見て連続的にまたは相並んで整流子に配置されていて、整流子の回転方向に傾けられており、これによって、両ブラシボディの長手方向軸線が少なくとも２０゜の角度を成している。この構造上の手段によって、極端な震動負荷時には、確かに一方のブラシボディがコレクタ被覆体または整流子被覆体から離されるが、しかし、他方のブラシボディはますます強く整流子被覆体に押し付けられるので、ブラシ火花が従来の量に低減されたままとなる。
【０００３】
ブラシボディは、通常、ブラシ支持体の、空間的に位置決めされたボックス内に位置していて、ブラシボディを、このブラシボディの長手方向に方向付けられたばね力で負荷するブラシ圧着ばねによって、整流子側の端面で、整流子片によって形成された整流子に押し付けられる。この場合、ボックス内でのブラシボディの案内遊びと、整流子の回転方向逆転時のボックス内の当付け面の変化とによって、ブラシボディと整流子被覆体との間の通電に対して重要となる、ブラシボディの端面に設けられたコンタクト面が、ブラシボディの、整流子の回転方向で見た全幅にわたって置き換えられず、回転方向で見た幅寸法において著しく小さくなる。これによって、整流子被覆体とブラシボディとの間の移行抵抗が増加させられるだけでなく、特に電流位相の変位もしくはずれ、つまり移相も生ぜしめられる。この移相は、正逆の回転方向で運転される直流モータにおいて、各回転方向逆転時に変化する。
【０００４】
発明の利点
請求項１の特徴を備えた本発明による整流装置は、１つのブラシの両ブラシボディの本発明による配置によって、整流子片幅と、ブラシのコンタクト面の幅との間の一度規定された比が、機械の左右回転の変化時に十分コンスタントに保たれ、これによって、回転方向逆転時に整流の移相が全く生ぜしめられないかまたはごく僅かしか生ぜしめられないという利点を有している。さらに、面重心の回転角ずれを伴ったブラシの両コンタクト面によって、ただ１つのブラシボディしか有していない、ブラシ幅と整流子片幅との、本発明による整流装置と同じ比が存在するブラシの整流領域よりも大きい整流領域が達成される。さらに、より小さな質量のブラシボディは質量振動系にポジティブな影響を与える。これは、より均一な整流に付加的に貢献する。
【０００５】
別の請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した整流装置の有利な構成および改良形が可能となる。
【０００６】
本発明の択一的な構成によれば、ブラシボディは、コンタクト面が整流子の軸方向で相並んで位置していて、整流子の回転方向でオーバラップしているかまたはオーバラップしていないように配置することができる。しかし、ブラシボディは、そのコンタクト面が整流子の回転方向で整合していて、互いに平行に方向付けられているように配置されてもよい。この場合、通常ボックス内に案内されたブラシボディは、その長手方向軸線が互いに平行に延びているかまたは鋭角を成しているように方向付けることができる。
【０００７】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００８】
図１に部分的にしか平面図で示していない、たとえば自動車における電気的なシート調節またはウインドウ操作のための駆動モータとして使用される一般的な電気的な整流子機械に対する実施例としての直流モータに用いられる整流装置は、電流反転器、コレクタまたは整流子１０を有している。この整流子１０は、直流モータのアーマチュアまたはロータと一緒にアーマチュアシャフトまたはモータシャフト１１に相対回動不能に取り付けられている。整流子１０は公知の形式で整流子ボディ１２と比較的大きな数の整流子片１３とから成っている。これらの整流子片１３は整流子ボディ１２の周方向で互いに絶縁されて相並んで位置していて、いわゆる「電流反転器被覆体または整流子被覆体」を形成している。整流子片１３は、直流モータのアーマチュアに配置されたアーマチュア巻線の個々の巻線に接続されている。さらに、整流装置には、整流子１０にほぼ直径方向で接触する位置決めされた少なくとも２つの電流反転器ブラシ、コレクタブラシ、カーボンブラシまたは整流子ブラシ（以下、省略してブラシ１４と呼ぶ）が所属している。これらのブラシ１４のうち、図１および図２には、ただ１つのブラシ１４しか示していない。それぞれ対を成して直径方向で互いに反対の側に位置するブラシ１４の数は、アーマチュア巻線の極数によって規定されていて、２の倍数であってよい。各ブラシ１４は固有の２つのブラシボディ１５，１６を有している。両ブラシボディ１５，１６は、たとえば図２に破線で記入した接続素線１７によって互いに導電的に接続されている。各ブラシボディ１５；１６は箱もしくはボックス１８；１９内に案内されている。図１および図２の実施例では、両ボックス１８，１９がまとめられて共通のブラシホルダ２０を形成していて、薄板区分を薄板ブランクからＳ字形にかつＵ字形に折り曲げることによって成形されている。端面側でブラシホルダ２０は圧着部材２１、たとえばカバーによって閉鎖されている。この圧着部材２１とブラシボディ１５；１６との間にはブラシ圧着ばね２２；２３が挿入されている。このブラシ圧着ばね２２；２３のばね力下で各ブラシボディ１５，１６がボックス１８，１９の整流子側のボックス縁部を越えて押し出され、その整流子側の端面で整流子片１３に押し付けられる。ボックス１８，１９を備えたブラシホルダ２０は整流子軸線に対して半径方向に方向付けられている。ボックス１８，１９は、内部に軸方向で移動可能に収容されたブラシボディ１５，１６の長手方向軸線１５１，１６１が互いに平行に延びているように形成されている。ボックス１８，１９内のブラシボディ１５，１６の案内遊びによって、ブラシボディ１５，１６はその全端面で整流子片１３に載置せず、整流子１０の回転時にブラシボディ１５，１６の端部にブラシボディ１５，１６と整流子片１３との間の通電のための電気的なコンタクト面２４，２５が形成される。図３および図４に十字斜線によって特徴的に示したコンタクト面２４，２５は整流子１０の回転方向逆転時に変位させられる。ブラシボディ１５，１６に形成されたコンタクト面２４，２５は、図３に整流子１０の右回転、すなわち、図１に関して時計回りの回転方向に対して示してあり、図４に整流子１０の左回転、すなわち、図１に関して反時計回りの回転方向に対して示してある。
【０００９】
整流子１０の両回転方向において、コンタクト面２４，２５の幅と整流子片１３の幅との間の同じ比を、整流子１０の周方向で見て両方とも得るためには、ボックス１８，１９の適宜な配置によって、両コンタクト面２４，２５の面重心２６，２７が整流子１０の回転方向または周方向で互いに相対的に回転角α（図３および図４参照）だけずらされているようにブラシボディ１５，１６が配置されている。このずれに基づき、一方のブラシボディ１５；１６の前縁から他方のブラシボディ１６；１５の後縁にまで延びる整流領域も整流子１０の両回転方向でほぼコンスタントに保たれ、ブラシ幅と整流子片幅との間の同じ比を有する、ただ１つのブラシボディしか備えていない従来のブラシに比べて著しく拡大される。
【００１０】
図１〜図４に示したブラシ１４では、ブラシボディ１５，１６が整流子１０の軸方向で相並んで配置されている。この場合、コンタクト面２４，２５は、回転角αだけずらされた面重心２６，２７によって整流子１０の回転方向でオーバラップしている。図７〜図９には、ブラシボディ１５，１６の、変更された配置および構成におけるコンタクト面の位置に対する別の３つの例が示してある。
【００１１】
図７の実施例では、ブラシボディは、コンタクト面２４Ｉ，２５Ｉが整流子１０の軸方向で同じく相並んで位置しているものの、周方向でオーバラップしておらず、より大きな間隔を互いに有しているように配置されている。さらに、整流子１０の軸方向では、コンタクト面２４Ｉ，２５Ｉが互いに十分に離されて位置している。整流子片幅ｂＫを備えた、整流子１０に対するコンタクト面２４Ｉ，２５Ｉの位置を明確にするための１つの整流子片１３は破線で示してある。従来のように、ここでも、１つのブラシのブラシ幅は整流子片幅ｂＫよりも大きく選択されている。
【００１２】
図８の実施例では、コンタクト面２４ＩＩ，２５ＩＩがブラシボディの適宜な配置によって整流子１０の回転方向で整合して連続して位置していて、互いに正確に平行に位置決めされている。
【００１３】
図９の実施例では、コンタクト面２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩが同じく整流子１０の回転方向で整合して連続して位置している。ブラシボディの適宜な形状付与によって、コンタクト面２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩは、短い山形材脚片と長い山形材脚片とを備えたＬ字形または山形材形状を有している。この場合、長い山形材脚片は互いに平行に整流子１０の周方向に延びていて、間隔を置いて、ぞれぞれ他方の短い山形材脚片の前方で終わっている。
【００１４】
図１０の実施例では、直角三角形の形の横断面を備えた角柱体としてのブラシボディの適宜な形状付与によって、両コンタクト面２４ＩＶ，２５ＩＶの、直角を挟むそれぞれ平行な辺が、一方で整流子の回転方向にかつ他方で整流子の回転方向に対して横方向に延びており、コンタクト面２４ＩＶ，２５ＩＶの斜辺が僅かな間隔を置いて互いに平行に延びているように、三角形のコンタクト面２４ＩＶ，２５ＩＶが位置決めされている。両ブラシボディは同じく接続素線１７を介して互いに導電的に接続されている。ブラシボディから形成されたブラシの幅は整流子片１３の幅ｂＫよりも小さく寸法設定されている。
【００１５】
ブラシボディ１５，１６を、その整流子側の端部にコンタクト面２４Ｉ，２５Ｉ；２４ＩＩ，２５ＩＩが形成される（図７および図８参照）ように配置することによって、最小の移相によって最良の整流が得られる。しかし、コンタクト面２４，２５を介した高い通電は甘受しなければならない。このことは、比較的高いブラシ摩耗を生ぜしめる。図９に示したコンタクト面２４ＩＩＩ，２５ＩＩＩの構成では、ブラシ１４の、軸方向の短い構造長さが得られる。しかし、この場合、ブラシボディ１５，１６とボックス１８，１９との製造に比較的手間がかかる。これに対して、図１〜図４に示したブラシ構成では、僅かなブラシ摩耗および僅かな摩擦モーメントが得られ、内部のブラシ火花が回避される。しかし、移相は、図７に示したブラシ構成よりも幾分悪化している。
【００１６】
図５および図６に示した整流装置の実施例は、図１〜図４に対して説明した整流装置に比べて、ブラシ１５，１６の長手方向軸線１５１，１６１が互いに平行に方向付けられておらず、ブラシボディ１５，１６の半径方向の方向付けによって小さな鋭角βを成している点でしか変更されていない。図６から分かるように、ブラシボディ１５，１６の端部には、図１〜図４に示した互いに平行に方向付けられたブラシボディ１５，１６のように、ほぼ同じ大きさのコンタクト面２４，２５が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】整流子と１つのブラシとを備えた電気的な直流モータに用いられる整流装置の部分的な平面図である。
【００１８】
【図２】図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００１９】
【図３】整流子の右回転時にブラシのブラシボディの端部に形成される概略的に記入したコンタクト面を備えた、図１に示した整流装置のブラシホルダのブラシの下面図である。
【００２０】
【図４】整流子の左回転時を図３と同様に示す図である。
【００２１】
【図５】別の実施例による整流装置の部分的な平面図である。
【００２２】
【図６】整流子の右回転時にブラシのブラシボディの端部に形成されるコンタクト面を備えた、図５に示した整流装置のブラシの下面図である。
【００２３】
【図７】ブラシボディのさらに別の第１の構成におけるブラシに形成されたコンタクト面の平面図である。
【００２４】
【図８】ブラシボディのさらに別の第２の構成におけるブラシに形成されたコンタクト面の平面図である。
【００２５】
【図９】ブラシボディのさらに別の第３の構成におけるブラシに形成されたコンタクト面の平面図である。
【００２６】
【図１０】ブラシボディのさらに別の第４の構成におけるブラシに形成されたコンタクト面の平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  整流子、  １１  モータシャフト、  １２  整流子ボディ、  １３  整流子片、  １４  ブラシ、  １５，１６  ブラシボディ、  １７  接続素線、  １８，１９  ボックス、  ２０  ブラシホルダ、  ２１  圧着部材、  ２２，２３  ブラシ圧着ばね、  ２４，２４Ｉ，２４ＩＩ，２４ＩＩＩ，２４ＩＶ，２５，２５Ｉ，２５ＩＩ，２５ＩＩＩ，２５ＩＶ  コンタクト面、  ２６，２７  面重心、  １５１，１６１  長手方向軸線、  ｂＫ  整流子片幅、  α  回転角、  β  鋭角
【国際公開パンフレット】
2005504497.tif 000003
2005504497.tif 000004
2005504497.tif 000005
2005504497.tif 000006
2005504497.tif 000007
2005504497.tif 000008
2005504497.tif 000009
2005504497.tif 000010
2005504497.tif 000011
2005504497.tif 000012
2005504497.tif 000013
2005504497.tif 000014
2005504497.tif 000015
2005504497.tif 000016
2005504497.tif 000017
2005504497.tif 000018
2005504497.tif 000019
【国際調査報告】
2005504497.tif 000020
2005504497.tif 000021
2005504497.tif 000022
2005504497.tif 000023
2005504497.tif 000024
2005504497.tif 000025