(57)【要約】【課題】  整流子表面の硬質皮膜の耐久性を向上させるスタータを提供する。【解決手段】  スタータは、ブラシ３０及び整流子２０を有する直流モータで構成されるモータ部を含む。ブラシ３０は、黒鉛及び銅粉による焼結材である。整流子２０は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されている。ブラシ３０との摺動部である整流子２０の表面には、黒鉛を主成分とする黒鉛皮膜が形成されている。当該黒鉛皮膜は、ビッカース硬度が１０ＧＰａより高い硬質化合物、及び金属硫化物固体潤滑剤を含有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ（３０）及び整流子（２０）を有する直流モータで構成されるモータ部（４０）を含むエンジン始動用のスタータであって、
前記ブラシは、黒鉛及び銅粉による焼結材であり、
前記整流子は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されており、
前記ブラシとの摺動部である前記整流子の表面には、黒鉛を主成分とする黒鉛皮膜が形成されており、当該黒鉛皮膜は、ビッカース硬度が１０ＧＰａより高い硬質化合物、及び金属硫化物固体潤滑剤を含有しているスタータ。
【請求項２】
前記硬質化合物は炭化物であり、
前記整流子の表面に形成された前記黒鉛皮膜に含有されている前記硬質化合物の占める体積割合は、前記黒鉛皮膜の体積に対し１％以上である請求項１に記載のスタータ。
【請求項３】
前記黒鉛皮膜は、表面から深さ２００ｎｍまでの範囲での硬度が４ＧＰａより高い請求項１または２に記載のスタータ。
【請求項４】
前記モータ部の界磁方式は磁石界磁式である請求項１〜３のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項５】
前記整流子は、前記ブラシとの摺動面に、前記ブラシの摺動方向と平行な凹凸形状を有する凹凸部（２５）が形成されている請求項１〜４のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項６】
前記ブラシには、前記整流子の表面に形成された前記黒鉛皮膜に含有されているものと同じ硬質化合物及び金属硫化物固体潤滑剤が含まれている請求項１〜５のいずれか一項に記載のスタータ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のスタータにおいて、前記整流子の表面に前記黒鉛皮膜を形成する方法であって、
未使用時の前記整流子の表面は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されており、
前記ブラシには金属硫化物固体潤滑剤が含まれており、
当該スタータの作動を繰り返すことで、通電、摺動発熱及び火花発熱によって、前記ブラシに含有されている黒鉛及び金属硫化物固体潤滑剤が前記整流子の表面に転写され又は反応し、前記整流子の表面に前記黒鉛皮膜が形成され、且つ前記黒鉛皮膜に炭化物である前記硬質化合物が生成される整流子表面の黒鉛皮膜形成方法。
【請求項８】
請求項６に記載のスタータにおいて、前記整流子の表面に前記黒鉛皮膜を形成する方法であって、
未使用時の前記整流子の表面は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されており、
当該スタータの作動を繰り返すことで、通電、摺動発熱及び火花発熱によって、前記ブラシに含有されている黒鉛、硬質化合物及び金属硫化物固体潤滑剤が前記整流子の表面に転写され又は反応し、前記整流子の表面に前記黒鉛皮膜が形成される整流子表面の黒鉛皮膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動用のスタータ、及び、スタータのモータ部における整流子表面の黒鉛皮膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付き直流モータの回転により車両等のエンジンを始動させるスタータが知られている。特にアイドリングストップシステム用のスタータは、従来のキー始動のみを想定したスタータに対して作動回数が大幅に増加するため、摩耗部品であるブラシの長寿命化が必要となる。また、ブラシだけでなく、ブラシの摺動相手である整流子の摩耗寿命も同時に向上する必要がある。例えば特許文献１には、スパッタリング法やイオンプレーティング法により、整流子表面のブラシ摺動部に、ＴｉやＴａの窒化物又は炭化物を主成分とする硬質被覆層を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１８５１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、ＴｉやＴａの窒化物又は炭化物を「主成分とする」とは、技術常識に基づき、９９％以上の成分含有率とすることを意味すると解釈される。また、被覆部の厚さは、「具体的には１〜２μｍ」と記載されている。このように特許文献１の整流子は皮膜厚さが薄いため耐久性に乏しく、ブラシ寿命までの長期間に渡り硬質皮膜を維持することが困難であるという課題がある。
【０００５】
また、特許文献１の従来技術では、被覆形成法としてスパッタリング法やイオンプレーティング法が用いられているが、これらの被覆形成法は生産性が低く、更に材料費も高いことから、スタータに適用するにはコストが高くなりすぎるという課題もある。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、整流子表面の硬質皮膜の耐久性を向上させるスタータを提供することにある。また、生産性が高い整流子表面の黒鉛皮膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ブラシ（３０）及び整流子（２０）を有する直流モータで構成されるモータ部（４０）を含むエンジン始動用のスタータである。ブラシは、黒鉛及び銅粉による焼結材である。整流子は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されている。ブラシとの摺動部である整流子の表面には、黒鉛を主成分とする黒鉛皮膜が形成されている。当該黒鉛皮膜は、ビッカース硬度が１０ＧＰａより高い硬質化合物、及び金属硫化物固体潤滑剤を含有している。
【０００８】
本発明において整流子の表面に形成される皮膜は、黒鉛を主成分とするため潤滑性が良好である。また、黒鉛皮膜に硬質化合物を含有させることで皮膜硬度を向上させることができる。更に金属硫化物固体潤滑剤も含有させることで良好な潤滑性も得られる。このように、硬度が高く潤滑性が良好な黒鉛皮膜を整流子表面に形成して整流子を保護することで、整流子の摩耗を低減することができ、整流子寿命が向上する。
【０００９】
整流子の耐摩耗性が向上する結果、整流子の偏摩耗による形状精度、すなわち、円筒整流子の場合は真円度、フェイス整流子の場合は平面度の悪化も減少する。形状精度悪化による火花発生の増加が抑制できるため、付随してブラシ寿命も向上する。
【００１０】
また、黒鉛を主成分とする黒鉛皮膜中に、高コストである硬質化合物が少量含有されるのみで皮膜硬度を向上できる。したがって、特許文献１の従来技術のようにＴｉやＴａの窒化物又は炭化物を主成分とする皮膜に対し、低コストで整流子寿命向上を実現することができる。
【００１１】
また、本発明は、上記スタータにおいて整流子の表面に黒鉛皮膜を形成する方法を提供する。未使用時の整流子の表面は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されており、ブラシには金属硫化物固体潤滑剤が含まれている。当該スタータの作動を繰り返すことで、通電、摺動発熱及び火花発熱によって、ブラシに含有されている黒鉛及び金属硫化物固体潤滑剤が整流子の表面に転写され又は反応し、整流子の表面に黒鉛皮膜が形成され、且つ黒鉛皮膜に炭化物である硬質化合物が生成される。
【００１２】
スタータの作動耐久試験にて数千回作動後に硬質化合物を含む皮膜が形成されていることが確認された。本発明の方法ではスパッタリング法やイオンプレーティング法を用いることなく、ブラシに含まれる黒鉛及び金属硫化物固体潤滑剤から、整流子表面に硬質化合物を含有する高硬度の黒鉛皮膜を形成することができるため、生産性が向上する。
【００１３】
また、スタータは短時間に大電流が通電されるため、ブラシの摺動部における通電発熱や火花発熱が大きく、その発熱を利用した反応により、炭化物である硬質化合物を生成できる。更に、ブラシに含有される成分により硬質化合物を含む黒鉛皮膜が生成され続けるため、ブラシの寿命になるまで黒鉛皮膜を維持することができ、更なる整流子の長寿命化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スタータの軸方向部分断面図。
【図２】アーマチャの拡大部分断面図。
【図３】モータ部へ結線される始動回路の構成例を示す図。
【図４】第１実施形態による整流子表面及びブラシの含有成分を示す模式図。
【図５】ＳＥＭによる整流子表面の皮膜断面の写真。
【図６】ＴＥＭによる皮膜断面の拡大写真。
【図７】皮膜表面からの深さと硬度との関係を示す図。
【図８】図１のＶＩＩＩ部に相当し、皮膜硬度測定に用いられる整流子のセグメントを示す模式図。
【図９】皮膜硬度の測定方法を説明する図。
【図１０】皮膜硬度と整流子寿命との関係を示す図。
【図１１】スタータの作動回数と硬度との関係を示す図。
【図１２】第２実施形態による整流子表面及びブラシの含有成分を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、スタータの実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態のスタータは、車両のエンジン始動に用いられ、特にアイドリングストップシステムに適用されることが想定される。最初にスタータの全体構成について図１、図２を参照する。スタータ１００は、モータ部４０、内部減速部５０、スイッチ６０等を備える。モータ部４０は、ブラシ３０及びアーマチャ１０の整流子２０を有する直流モータで構成される。
【００１６】
アーマチャ１０は、シャフト１２を中心としてコイル１５及び整流子２０が設けられている。図１、図２に示すモータ部４０の界磁方式は磁石界磁式であり、ヨーク内周に設けられた磁石１６の内側にアーマチャ１０のコイル１５が配置される。整流子２０は、回転時にブラシ３０の表面に摺接する。本実施形態のモータ部４０は、例えば無負荷回転時における整流子２０の周速が３０ｍ／ｓより速い条件で回転する。
【００１７】
スイッチ６０のバッテリ端子６１にはバッテリケーブルが接続される。スイッチ６０のソレノイドに通電されると、レバー７１を介してピニオンギア７３が反モータ方向である押出方向に移動し、図示しないリングギアに噛み合う。そして、モータ部４０の出力軸の回転が内部減速部５０及び一方向クラッチ７２を介してピニオンギア７３に伝達される。
【００１８】
図２に示すように、整流子２０は、ブラシ３０との摺動面に、ブラシ３０の摺動方向と平行な凹凸形状を有する凹凸部２５が形成されている。凹凸部２５の構成は、特開２００６−３３３６０９号公報、特開２００６−３３３６８１号公報、特開２００６−３４０４３１号公報、特開２００６−３４８８７０号公報、特開２００７−６６４３号公報等に開示されている。この凹凸部２５により、ブラシ３０の摺動接触状態を安定させ、火花発生を抑制することでブラシ３０の寿命向上が図られる。
【００１９】
また、図３に、スイッチ６０を経由してモータ部４０へ結線される始動回路８１の構成例を示す。始動回路８１は、バッテリ８０の開放電圧が１１〜１４Ｖの範囲であり、配線抵抗Ｒｗ及びバッテリ内部抵抗Ｒｂを合わせた回路抵抗Ｒが５ｍΩ未満である。なお、図３には、回路抵抗Ｒをモデル的に示す。バッテリ８０の実施例として、（ａ）リチウムイオンバッテリ（図中「ＬｉＢ」）、（ｂ）２個の鉛バッテリ（図中「ＰｂＢ」）の並列接続、（ｃ）リチウムイオンバッテリと鉛バッテリとの並列接続、等の構成が用いられる。従来の鉛バッテリ１個の始動回路では、回路抵抗は６〜８ｍΩ程度が主流であった。しかし近年では、軽量化や充電効率向上のためにリチウムイオンバッテリを使用するシステムがあり、この場合は回路抵抗が５ｍΩ未満になることが多い。
【００２０】
本実施形態のスタータは、モータ部４０においてブラシ３０と摺動する整流子２０の摩耗を低減することを目的として、整流子２０の表面の材料及び主な含有成分が決定されている。続いて、整流子２０の表面及びブラシ３０の材料、含有成分に関し、実施形態毎に説明する。第１実施形態と第２実施形態とは、製造時の初期段階でブラシ３０に含有される成分が異なる。以下、ステータ１００の符号「１００」の記載を省略する。
【００２１】
（第１実施形態）
図４に、第１実施形態による整流子２０の表面及びブラシ３０の含有成分を模式的に示す。整流子２０は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されている。実施例として、整流子２０の材質は「銀入り銅」や「リン脱酸銅」が用いられる。ブラシ３０は、黒鉛及び銅粉による焼結材である。実施例として、ブラシは、高銅量の低抵抗層と低銅量の高抵抗層とを含む２層ブラシであり、高銅量側の銅量が３０〜７０質量％、低銅量側の銅量が４０質量％未満である。
【００２２】
ブラシ３０との摺動部である整流子２０の表面には、黒鉛を主成分とする黒鉛皮膜が形成されている。黒鉛皮膜は、ビッカース硬度が１０ＧＰａより高い硬質化合物、及び金属硫化物固体潤滑剤を含有している。硬質化合物は、代表的には炭化物、すなわち炭素の無機化合物である。硬質化合物の実施例として、モリブデンカーバイド（Ｍｏ2Ｃ）、タングステンカーバイド（Ｗ2Ｃ）等が挙げられる。
【００２３】
図５に、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）による整流子２０の表面の皮膜断面の写真を示す。なお、写真はグレースケールを用いず、白黒２値で表示される。図５において整流子２０の表面に黒鉛皮膜の層が形成されていることがわかる。
【００２４】
図６に、ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）による皮膜断面の拡大写真を示す。「Ｉ」は硬質化合物であるモリブデンカーバイド（Ｍｏ2Ｃ）やタングステンカーバイド（Ｗ2Ｃ）を示す。「ＩＩ」は金属硫化物固体潤滑剤である二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）や二硫化タングステン（ＷＳ2）を示す。「ＩＩＩ」は母材もしくはブラシ由来の銅粒子を示す。
【００２５】
この断面写真に基づき、黒鉛皮膜に含有されている硬質化合物の占める体積割合を推定することができる。本実施形態では、整流子２０の表面に形成された黒鉛皮膜に含有されている硬質化合物の占める体積割合は、黒鉛皮膜の体積に対し１％以上である。つまり、硬質化合物の体積割合が黒鉛皮膜の体積に対し１％以上となるように硬質化合物が含有される。
【００２６】
図７に、皮膜表面からの深さと硬度との関係を示す。実線は、本実施形態による硬質化合物を含有する黒鉛皮膜の硬度を示し、破線は、対比として硬質化合物を含まない黒鉛皮膜の硬度を示す。皮膜硬度は、ナノインデンテーション測定の連続剛性測定法（装置：Nano Indenter XP、MTS systems社）により評価された。皮膜表面からダイヤモンド製三角錐型圧子（Berkovich）が押込まれ、歪み速度一定０．０５ｓ-1、Ｚ方向圧子振動周波数４５Ｈｚで押込まれた際の荷重変位曲線を解析し、硬度の深さ方向プロファイルが得られた。なお皮膜硬度評価前に標準試料である溶融石英で測定を実施し、深さ１００ｎｍ以上にて硬度９．５ＧＰａ±５％の解析結果が得られることが確認された。
【００２７】
押込みが深くなるに従って整流子２０の母材である銅の硬度が検出され、硬度が低下するため、押し込みが浅い領域に現れる硬度平坦域の値が皮膜硬度とされた。また、対象試料の断面観察により平均膜厚が明確にされ、硬度平坦域が出現する深さが平均膜厚の１／５以下であることが確認され、皮膜硬度測定の妥当性が検証された。
【００２８】
測定は、図８に示すように、整流子の１つのセグメントの黒鉛皮膜堆積部における摺動方向に対し前方の（Ｌ／２）の幅の中で、縦横５００μｍ以上の間隔を空けて、１試料につきＮ箇所（２０≦Ｎ≦５０）実施された。Ｎ箇所分の全測定データは、図９に示すように、深さ１５０ｎｍにおける硬度のばらつきの幅が最も小さくなるよう、残り５データとなるまで順次除かれ、さらに平均化処理された。
【００２９】
硬質化合物を含まない黒鉛皮膜の硬度は、表面からの深さ２００ｎｍにて約２ＧＰａ程度であり、深さが増すにつれ、母材である銅の硬度である約１ＧＰａに漸近する。一方、本実施形態による硬質化合物を含有する黒鉛皮膜の硬度は、表面からの深さ２００ｎｍにて１０ＧＰａ程度であり、深さが増すにつれ、同様に約１ＧＰａに漸近する。なお、硬質化合物自体のビッカース硬度は１０ＧＰａより高く、例えば１７〜３０ＧＰａ程度、ナノインデンテーション硬度換算で１９〜３２ＧＰａ程度である。
【００３０】
図１０に、表面からの深さ１００ｎｍでの皮膜硬度と整流子寿命との関係を示す。縦軸は整流子寿命指数であり、スタータに要求される実用域はＬｃ以上である。破線は、データのばらつき下限値を結んだ線である。破線で示されるように、皮膜硬度が増加するほど整流子寿命は長くなる。また、皮膜硬度が４ＧＰａより大きい領域では、整流子寿命指数はＬｃ以上となる。
【００３１】
図７に戻ると、硬質化合物を含まない黒鉛皮膜は、表面から深さ２００ｎｍまでの範囲での硬度が４ＧＰａより低いのに対し、本実施形態による硬質化合物を含有する黒鉛皮膜は、表面から深さ２００ｎｍまでの範囲での硬度が４ＧＰａより高い。したがって、本実施形態では整流子２０の寿命が向上すると考えられる。
【００３２】
（本実施形態の効果）
（１）本実施形態において整流子２０の表面に形成される皮膜は、黒鉛を主成分とするため潤滑性が良好である。また、黒鉛皮膜に硬質化合物を含有させることで皮膜硬度を向上させることができる。更に金属硫化物固体潤滑剤も含有させることで良好な潤滑性も得られる。このように、硬度が高く潤滑性が良好な黒鉛皮膜を整流子表面に形成して整流子２０を保護することで、整流子２０の摩耗を低減することができ、整流子２０の寿命が向上する。
【００３３】
整流子２０の耐摩耗性が向上する結果、整流子２０の偏摩耗による形状精度、すなわち、円筒整流子の場合は真円度、フェイス整流子の場合は平面度の悪化も減少する。形状精度悪化による火花発生の増加が抑制できるため、付随してブラシ３０の寿命も向上する。
【００３４】
また、黒鉛を主成分とする黒鉛皮膜中に、高コストである硬質化合物が少量含有されるのみで皮膜硬度を向上できる。したがって、特許文献１の従来技術のようにＴｉやＴａの窒化物又は炭化物を主成分とする皮膜に対し、低コストで整流子２０の寿命向上を実現することができる。
【００３５】
（２）一般に直流モータは、巻線界磁式よりも磁石界磁式の方が整流が悪いため、整流子２０の火花摩耗も多い。本実施形態による硬質化合物を含有する黒鉛皮膜は、この火花摩耗に対しても耐摩耗性が高く、整流子２０の寿命を向上できる。したがって、本実施形態は、モータ部４０の界磁方式が磁石界磁式である構成で特に有効である。
【００３６】
（３）整流子２０は、ブラシ３０との摺動面に、ブラシ３０の摺動方向と平行な凹凸形状を有する凹凸部２５が形成されている。この構造は、ブラシ３０の摺動接触状態を安定させ、火花発生を抑制することでブラシ３０の寿命を向上させるものである。しかし、作動を繰り返すうちに整流子２０の凹凸形状が徐々に損耗し、それに伴いブラシ３０の摺動接触安定化の効果も徐々に低下するという課題がある。特に整流子２０の摩耗が大きくなる使われ方では、早期に凹凸形状が損耗してしまい、ブラシ３０の摺動接触安定化の効果が早期に失われる。早期に整流が悪化することで、結果的にブラシ３０の寿命向上効果も少なくなってしまう。そこで、本実施形態の皮膜と組み合わされることで、凹凸部２５の損耗が大幅に抑制される。したがって、ブラシ３０の摺動接触安定化の効果を長期間維持することが可能となり、ブラシ３０の寿命向上効果を長期間維持することができる。
【００３７】
（４）特にアイドリングストップシステム用のスタータは、従来のキー始動のみを想定したスタータに対して作動回数が大幅に増加するため、摩耗部品であるブラシの長寿命化が必要となる。また、ブラシだけでなく、ブラシの摺動相手である整流子の摩耗寿命も同時に向上する必要がある。したがって、本実施形態のスタータは、アイドリングストップシステムに適用されると有効である。
【００３８】
（５）本実施形態の硬質化合物を含有する黒鉛皮膜は、耐機械摩耗に優れ、高周速モータとの組合せで整流子寿命向上効果が高い。したがって、モータ部４０の無負荷回転時における整流子２０の周速が３０ｍ／ｓより速い条件で使用されると有効である。
【００３９】
（６）本実施形態のスタータは、開放電圧が１１〜１４Ｖの範囲であり、配線抵抗及びバッテリ内部抵抗を合わせた回路抵抗が５ｍΩ未満である始動回路が、モータ部４０への入力回路に組み合わせて使用される。回路抵抗が低いシステムでは、同一電流値における印加電圧が大きく上昇し、その分だけモータ回転速度も上昇して整流が大幅に悪化するため、整流子の火花摩耗も大幅に増加する。本実施形態による硬質化合物を含有する黒鉛皮膜は、このような回路抵抗が低いシステムにおいても高い整流子寿命向上効果を奏することができる。
【００４０】
（黒鉛皮膜の形成方法）
次に、第１実施形態のスタータにおいて、整流子２０の表面に黒鉛皮膜を形成する方法を説明する。未使用時の整流子２０の表面は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されている。ブラシ３０には金属硫化物固体潤滑剤が含まれている。スタータの作動を繰り返すことで、通電、摺動発熱及び火花発熱によって、ブラシ３０に含有されている黒鉛及び金属硫化物固体潤滑剤が整流子２０の表面に転写され又は反応し、整流子２０の表面に黒鉛皮膜が形成され、且つ黒鉛皮膜に炭化物である硬質化合物が生成される。
【００４１】
スタータの作動耐久試験にて数千回作動後に硬質化合物を含む皮膜が形成されていることが確認された。図１１に示すように、スタータの作動回数が増加するにつれ、皮膜硬度も徐々に増加すると推定される。
【００４２】
実施例としては、ブラシ３０に含まれる金属硫化物固体潤滑剤として二硫化モリブデン（ＭｏＳ2）や二硫化タングステン（ＷＳ2）がモリブデンカーバイド（Ｍｏ2Ｃ）やタングステンカーバイド（Ｗ2Ｃ）に変化し、それらが黒鉛皮膜に含有される。例えばタングステンカーバイドを直接ブラシに含有させた場合、タングステンカーバイドが研磨剤として作用するため、逆に整流子２０の摩耗が増加してしまう。しかし、金属硫化物固体潤滑剤から生成させることで、狙い通りにタングステンカーバイドを黒鉛皮膜に含有させて高硬度の皮膜を形成することができる。
【００４３】
また、スタータは短時間に大電流が通電されるため、ブラシ３０の摺動部における通電発熱や火花発熱が大きく、その発熱を利用した反応により、炭化物である硬質化合物を生成できる。更に、ブラシ３０に含有される成分により硬質化合物を含む黒鉛皮膜が生成され続けるため、ブラシ３０の寿命になるまで黒鉛皮膜を維持することができ、更なる整流子２０の長寿命化が実現される。
【００４４】
（第２実施形態）
第２実施形態について、第１実施形態の図４に対応する図１２を参照して説明する。第２実施形態では、ブラシ３０に、整流子２０の表面に形成された黒鉛皮膜に含有されているものと同じ硬質化合物及び金属硫化物固体潤滑剤が含まれている。
【００４５】
この構成では、整流子２０の表面の黒鉛皮膜が整流火花やブラシ３０の摺動によって損傷した場合、通電、摺動発熱及び火花発熱によって、ブラシ３０に含有されている黒鉛、硬質化合物及び金属硫化物固体潤滑剤が整流子２０の表面に転写され又は反応する。そのため、整流子２０の表面の黒鉛皮膜が修復され続ける。したがって、ブラシ３０の寿命に至るまで黒鉛皮膜を維持することができ、更なる整流子２０の長寿命化が実現される。
【００４６】
また、第２実施形態のスタータにおいて、整流子２０の表面に黒鉛皮膜を形成する方法を説明する。未使用時の整流子２０の表面は、銅、または銅９９％以上の銅合金で形成されている。スタータの作動を繰り返すことで、通電、摺動発熱及び火花発熱によって、ブラシ３０に含有されている黒鉛、硬質化合物及び金属硫化物固体潤滑剤が整流子２０の表面に転写され又は反応し、整流子２０の表面に黒鉛皮膜が形成される。第２実施形態によっても第１実施形態と同様に、スタータの作動耐久試験にて数千回作動後に硬質化合物を含む皮膜が形成されていることが確認された。
【００４７】
第１実施形態及び第２実施形態では、従来技術のようにスパッタリング法やイオンプレーティング法によって整流子表面に皮膜を予めコーティングしておく必要が無いため、低コストで整流子寿命が向上する。更に、ブラシ３０に含有される成分により硬質化合物を含む黒鉛皮膜が生成され続けるため、ブラシ３０の寿命になるまで黒鉛皮膜を維持することができ、更なる整流子２０の長寿命化が実現される。
【００４８】
（その他の実施形態）
本発明における硬質化合物は、モリブデンカーバイド（Ｍｏ2Ｃ）やタングステンカーバイド（Ｗ2Ｃ）に限らず、他の金属の炭化物或いは炭素以外の化合物でもよい、また、金属硫化物固体潤滑剤についても、モリブデン、タングステン以外の金属の硫化物でもよい。黒鉛被膜は、黒鉛を主成分とするものであれば、硬質化合物及び金属硫化物固体潤滑剤以外の成分がさらに含有されてもよい。
【００４９】
黒鉛皮膜の皮膜硬度は、ナノインデンテーション測定の連続剛性測定法に限らず、他の方法により測定してもよい。測定方法に応じて、表面から深さ２００ｎｍまでの範囲に要求される最低硬度について、第１実施形態のナノインデンテーション測定の連続剛性測定法における硬度４ＧＰａに相当する他の硬度値に置き換えてもよい。
【００５０】
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態やスタータ以外の直流モータで実施可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１００・・・スタータ、
２０・・・整流子、  ３０・・・ブラシ、  ４０・・・モータ部。
【図１】
2019176593.tif 000003
【図２】
2019176593.tif 000004
【図３】
2019176593.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019176593.tif 000007
【図６】
2019176593.tif 000008
【図７】
2019176593.tif 000009
【図８】
2019176593.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019176593.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019176593.tif 000014