(57)【要約】【課題】  ブラシ粉の堆積による軸受部の潤滑不足の発生を防ぐことのできる回転電機を提供する。【解決手段】  エンドハウジング２の内部には、リブ１１によって複数の凹部１２が設けられている。複数の凹部１２は、１／４周以上連続しないように周方向に区画され、各凹部１２がエンドハウジング２内において開口する。エンドハウジング２の内部は、ホルダプレート９によりブラシ保持空間と、各凹部１２内とが区画され、各凹部１２は外周隙間Ａまたは内周隙間Ｂを介してブラシ保持空間と連通する。ブラシ保持空間で発生したブラシ粉を含む空気流は、外周隙間Ａあるいは内周隙間Ｂを通って凹部１２内に進入して失速し、空気に含まれていたブラシ粉が凹部１２内に落下する。これにより、ブラシ粉を各凹部１２内に集中的に堆積させることができ、軸受近傍におけるブラシ粉の堆積を抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された回転子と、
この回転子のコンミテータに向けて付勢されるブラシと、
このブラシを内周に収容するエンドハウジングと、
を具備する回転電機において、
前記エンドハウジングは、その内側に複数の凹部を備えるものであり、
前記複数の凹部は、前記エンドハウジングに形成されたリブによって周方向に区画され、１／４周以上連続せずに、それぞれが前記エンドハウジング内において開口することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記複数の凹部は、前記エンドハウジングの底部に設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機において、
この回転電機は、エンジン始動用のスタータに搭載されるＤＣモータであることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の回転電機において、
前記エンドハウジングは、軽合金をダイカスト形成してなるダイカスト製であり、
前記複数の凹部内の表面は、面粗度を大きくする加工が施されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の回転電機において、
前記エンドハウジングの周方向に設けられる前記凹部の数は、前記エンドハウジング内に装着される前記ブラシの数以上であることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の回転電機において、
前記エンドハウジングの内部には、前記ブラシを前記コンミテータに向けて摺動可能に保持するブラシホルダが設けられたホルダプレートが取り付けられ、このホルダプレートにより、前記ブラシが保持される空間と、前記複数の凹部内とが区画され、
前記複数の凹部は、前記ホルダプレートと前記エンドハウジングとの間に形成された隙間、前記ホルダプレートと前記コンミテータとの間に形成された隙間、あるいは前記ホルダプレートの表裏を貫通した開口部を介して、前記ブラシが保持される空間と連通することを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機において、
前記リブにおける前記凹部の開口側の端と、前記ホルダプレートとの間には、隙間が形成され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、ブラシを有する回転電機に関するもので、特にブラシの摩耗粉の対策技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシを有する回転電機の一例として、エンジンの始動を行うスタータに搭載された回転電機（ＤＣモータ）を説明する。
スタータに搭載される回転電機は、ブラシがコンミテータに押し付けられた状態で取り付けられ、ブラシを通電することでコンミテータを介して回転子のコイルが通電されて回転子が回転する構造を採用している。
ブラシはコンミテータとの摺接によって摩耗してブラシ粉（摩耗粉）を発生する。
発生したブラシ粉を外部に排出するために、スタータには空気の取入口と排出口とが設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−２８５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、発生したブラシ粉の全てを排出口から排出できる訳ではなく、スタータの長期の使用に伴い、回転電機内の随所にブラシ粉が堆積する。特に、特許文献１に示すように、空気の取入口と排出口がブラシから離れた位置に設けられるスタータの場合は、回転電機内の随所に堆積するブラシ粉の堆積割合が多くなる。
アーマチャの軸受部（例えば、ブッシュ軸受）にブラシ粉が堆積すると、軸受部の油分を堆積したブラシ粉が吸い出して軸受部が潤滑不足となり、軸受部の摩耗が大きくなる可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブラシ粉の堆積による軸受部の潤滑不足の発生を防ぐことのできる回転電機の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する回転電機は、ブラシを内周に収容するエンドハウジングを備え、このエンドハウジングは、その内側に複数の凹部を備える。この複数の凹部は、エンドハウジングに形成されたリブによって周方向に区画され、１／４周以上連続しないものであり、それぞれがエンドハウジング内において開口する。
ブラシとコンミテータとの摺接によって発生したブラシ粉は、回転子の回転によって生じる空気流に含まれ、エンドハウジング内で舞う。ブラシ粉を含んだ空気の流れは、凹部により失速し、空気に含まれていたブラシ粉が凹部内に落下する。これによって、エンドハウジング内に舞ったブラシ粉を、凹部内に集中的に堆積させることができる。さらに、各凹部は、１／４周以上連続しないものであるため、凹部の数を増やすことができる。これにより、凹部において空気流を効率的に失速させることができるとともに、ブラシ粉を堆積させる表面積を大きくすることができ、ブラシ粉を複数の凹部において効率的に堆積させることができる。即ち、ブラシ粉が凹部の外へ拡散する不具合を回避できる。
【０００６】
このように、請求項１の手段を採用することで、ブラシの摺接により発生したブラシ粉を、ブラシを収容するエンドハウジング内に設けた複数の凹部内において集中的に堆積させることができるため、軸受近傍におけるブラシ粉の堆積を抑えることができる。この結果、回転電機を長期に亘って使用しても、ブラシ粉の堆積による軸受部の潤滑不足を防ぐことができる。
【０００７】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する回転電機における複数の凹部は、エンドハウジングの底部に設けられる。
このように、複数の凹部がエンドハウジングの底部に設けられることにより、エンドハウジングの外径寸法が大径化する不具合がない。
【０００８】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する回転電機は、エンジン始動用のスタータに搭載されるＤＣモータである。
複数の凹部を形成するリブによりエンドハウジングの強度が向上する。このため、車両の変形（車両追突など）が生じて、スタータに負荷が加えられても、スタータの変形に伴う不具合の発生を未然に防ぐことが可能になる。
【０００９】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する回転電機のエンドハウジングは、軽合金（アルミニウム合金等）をダイカスト形成してなるダイカスト製である。そして、複数の凹部内の表面には、面粗度を大きくする加工（例えば、ショット加工等）が施されている。
これにより、凹部の表面にブラシ粉が引っ掛かり易くなり、電動モータの使用開始初期（例えば、出荷直後の運転開始時等）から凹部内においてブラシ粉を堆積させることができる。
【００１０】
［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する回転電機のエンドハウジングの周方向に設けられる凹部の数は、エンドハウジング内に装着されるブラシの数以上である。
即ち、エンドハウジング内においてブラシが４つ配置される回転電機では、凹部は周方向に４つ以上設けられるものである。
【００１１】
［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する回転電機のエンドハウジングは、その内部にホルダプレートが取り付けられ、このホルダプレートにより、ブラシが保持される空間と、複数の凹部内とが区画される。そして、ホルダプレートにより閉塞された複数の凹部内は、ホルダプレートとエンドハウジングとの間に形成された隙間、ホルダプレートとコンミテータとの間に形成された隙間、あるいはホルダプレートの表裏を貫通した開口部を介して、ブラシが保持される空間と連通する。
ブラシが保持された空間では、ブラシ粉を含んだ空気が舞う。このため、ブラシ粉を含んだ空気流が常に隙間あるいは開口部を通って凹部内に進入する。
【００１２】
凹部内は、ホルダプレートにより区画されて空気流が起こり難いため、凹部内に進入したブラシ粉を含んだ空気流は、凹部内で失速し、空気に含まれる摩耗粉が凹部内で効率良く落下する。そして、ブラシ粉が落下した空気だけが隙間あるいは開口部から再びブラシが保持された空間へ戻る。
このように、ホルダプレートを利用して凹部内における空気の流速をより遅くすることができるため、凹部内において確実にブラシ粉を捉えることができる。
【００１３】
［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する回転電機は、リブの端部（凹部の開口側の端）と、ホルダプレートとの間に、隙間が形成されている。
これにより、凹部から隣接する凹部へ緩やかな空気の流れが生じ、それぞれの隙間あるいは開口部が、入口開口または出口開口として作用する。これによって、ブラシが保持される空間の空気流を流速の遅い凹部へ効率的に導くことができ、凹部におけるブラシ粉の堆積をより確実にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
最良の形態の回転電機は、例えば車両用エンジンのスタータに搭載されるものであり、回転可能に支持された回転子と、この回転子のコンミテータに向けて付勢されるブラシと、このブラシを内周に収容するとともに、回転電機の端部を閉塞するエンドハウジングとを具備する。
エンドハウジングの底部には、複数の凹部が設けられている。
複数の凹部は、エンドハウジングに形成されたリブによって周方向に区画されたものであり、１／４周以上連続しない。そして、それぞれの凹部は、エンドハウジング内において開口するものである。
【実施例１】
【００１５】
実施例１を図１、図２を参照して説明する。なお、図１は回転電機におけるエンドハウジング内の配置図であり、図２はエンドハウジングの内部構造を示す軸方向視図および軸方向に沿う断面図である。
まず、回転電機の概略構成を説明する。
実施例１の回転電機は、エンジン始動用のスタータに搭載されるＤＣモータであり、筒状のヨークの内周に複数の磁石を配置して構成される固定子（界磁）、この固定子の内周に配置される回転子（アーマチャ）を備える。
【００１６】
回転子は、回転電機内において回転自在に支持される回転軸、この回転軸の外周に固定された回転子コア、この回転子コアに巻装された回転子コイル、およびコンミテータ１等より構成される。
コンミテータ１は、絶縁部材（モールド樹脂等）によって互いに絶縁保持された銅材よりなる複数のコンミテータ片（セグメント）を回転軸の外周に円筒状に配置して構成され、個々のコンミテータ片が回転子コイルと電気的および機械的に結合されている。
【００１７】
ヨークの一方の軸方向端部には、有底カップ形状を呈したエンドハウジング（エンドフレーム）２が結合される。このエンドハウジング２の底部の略中心部には、エンドハウジング２内において軸方向に突出する円筒形状のボス部３が形成されており、このボス部３の先端側内部には、回転軸の一端を回転自在に支持する軸受部４（例えば、筒形状を成すメタルベアリング）が固定されている。
なお、ボス部３の軸方向長は、後述するリブ１１の軸方向長より長く設けられており、後述する凹部１２内に堆積したブラシ粉が軸受部４に達しない構造に設けられている。
【００１８】
エンドハウジング２の内部には、コンミテータ１に当接する４つのブラシ５をエンドハウジング２内に配置するブラシアッセンブリが固定されている。
ブラシアッセンブリは、コンミテータ１に押し付けられるブラシ５と、このブラシ５をコンミテータ１に向けて摺動可能に保持するブラシ保持部材６と、ブラシ５をコンミテータ１に向けて付勢するスプリング７とを具備する。
ブラシ保持部材６は、ブラシ５をコンミテータ１に向けて摺動可能に保持するブラシホルダ８と、このブラシホルダ８をエンドハウジング２内に固定するホルダプレート９とで構成される。
【００１９】
ブラシ５は、例えば銅粉等の導電性材料を主成分としたものであり、この実施例では角柱形状を呈する。なお、ブラシ５の材質や形状等は限定されるものではない。
スプリング７は、一端がホルダプレート９に支持され、他端がブラシ５の外周側端部に当接して、ブラシ５をコンミテータ１に向けて付勢する板バネである。なお、スプリング７は圧縮コイルスプリングであっても良い。
【００２０】
ブラシホルダ８は、例えば、プレスによる金属板の打ち抜きおよび曲げ加工によって形成されたものであり、上述した形状のブラシ５を摺動自在に保持するように断面が略コ字型の矩形形状に設けられている。このブラシホルダ８は、コ字の開口側がホルダプレート９に固定され、ブラシホルダ８とホルダプレート９でブラシ５を囲むことでブラシ５を保持するものである。
ホルダプレート９は、コンミテータ１を挿通する丸穴が中央に形成された平板形状を呈するものであり、丸穴はコンミテータ１の外径寸法より大径に設けられている。このホルダプレート９は、例えば、金属板の打ち抜き加工によって形成されたものであり、エンドハウジング２の内部に形成された段差部１０にネジ等の締結手段により固定される。段差部１０は、軸方向から見て、ブラシ５の保持位置から周方向にズレた位置に設けられている。
なお、この実施例１ではブラシ保持部材６を金属加工品で設ける例を示したが、ブラシホルダ８とホルダプレート９を樹脂により一体に設けたものであっても良い。
【００２１】
エンドハウジング２は、アルミニウム合金をダイカスト形成してなるアルミダイカスト製である。このエンドハウジング２は、上述したように有底カップ形状を呈するものであり、ヨークの端部に固定されて回転電機の端部を閉塞するものである。
エンドハウジング２の内部には、上述した段差部１０の他に、エンドハウジング２と一体形成されたリブ１１によって複数の凹部１２が設けられている。
複数の凹部１２は、エンドハウジング２の底部に設けられるものであり、１／４周（周方向に９０°）以上連続しないようにリブ１１によって周方向に区画され、それぞれの凹部１２がエンドハウジング２内において開口する。
【００２２】
具体的に、エンドハウジング２の底部に形成された径方向（ボス部３からエンドハウジング２のカップ筒部内周）に伸びるリブ１１により、エンドハウジング２の底部の空間が周方向に４分割され、周方向に凹部１２がブラシ５の数（４個）だけ設けられている。また、エンドハウジング２の底部の内外周の中間に形成された円環状のリブ１１により、エンドハウジング２の底部の空間が内外周に２分割されている。このように、実施例１では、エンドハウジング２の底部に８つの凹部１２が形成されている。
【００２３】
径方向に伸びるリブ１１の一部は、上述した段差部１０を兼ねるものであり、図１に示すように、軸方向から見て、ブラシ５の保持位置から周方向にズレた位置に設けられている。これによって、各ブラシ５とコンミテータ１の摺接位置の近傍において、内周側の凹部１２が開口する。
また、各凹部１２の内部は、ショット加工等により、凹部１２内の表面の面粗度を大きくする加工が施され、凹部１２内の表面がざらざらに形成されている。
【００２４】
一方、エンドハウジング２の内部は、エンドハウジング２内に取り付けられたホルダプレート９により、ブラシ５が保持される空間（以下、ブラシ保持空間と称す）と、８つの凹部１２内とが軸方向に区画される。
８つの凹部１２のうち、外周側の４つの凹部１２は、ホルダプレート９の外周端と、エンドハウジング２との間に形成された外周隙間Ａを介してブラシ保持空間と連通する。
また、８つの凹部１２のうち、内周側の４つの凹部１２は、ホルダプレート９の内周端（丸穴）と、コンミテータ１との間に形成された内周隙間Ｂを介してブラシ保持空間と連通する。
【００２５】
外周隙間Ａおよび内周隙間Ｂは、ブラシ保持空間と、各凹部１２とを連通する隙間であり、ブラシ保持空間において発生するブラシ粉を含む空気流が、容易に各凹部１２に進入する隙間幅に設けられている。
なお、この実施例１では、外周隙間Ａおよび内周隙間Ｂを用いてブラシ保持空間の空気流を各凹部１２に導く例を示すが、ホルダプレート９に表裏を貫通した開口部を設けてブラシ保持空間の空気流を凹部１２へ導くように設けても良い。
【００２６】
また、この実施例１では、リブ１１の端部（凹部１２の開口側の端）と、ホルダプレート９との間には、隙間が形成されている。具体的に、リブ１１の端部は、外周側（ホルダプレート９の当接部位）を除いて、エンドハウジング２の底側に一段低く設けられ、凹部１２とそれに隣接する凹部１２とが隙間を隔てて連通するようになっている。なお、リブ１１の端部とホルダプレート９との隙間寸法は、大きな流速が生じない寸法（例えば、０．５〜２ｍｍ程）に設けられている。
【００２７】
〔実施例１の作動〕
スタータのマグネットスイッチがＯＮされ、ブラシ５にバッテリ電圧が印加されると、コンミテータ１を介して回転子コイルが通電されて回転子が回転する。ブラシ５はコンミテータ１と摺接してブラシ粉を発生する。発生した摩耗粉は、エンドハウジング２内において発生する空気流（回転子の回転による空気流）に含まれる。この結果、エンドハウジング２内におけるブラシ保持空間では、ブラシ粉を含んだ空気流が高速で且つランダムに舞う状態になる。
このため、ブラシ粉を含んだ空気流は、常に外周隙間Ａあるいは内周隙間Ｂを通って凹部１２内に進入する。
【００２８】
凹部１２内は、ホルダプレート９により区画されて空気流が起こり難い状態となっており、ブラシ粉を含んだ空気の流れは、凹部１２内で失速し、空気に含まれていたブラシ粉が凹部１２内において効率的に落下する。これによって、エンドハウジング２内に舞ったブラシ粉を、凹部１２内に集中的に堆積させることができる。そして、ブラシ粉が落下した空気だけが外周隙間Ａあるいは内周隙間Ｂから再びブラシ保持空間へ戻される。
また、実施例１では、リブ１１の端部と、ホルダプレート９との間に隙間が形成されており、凹部１２から隣接する凹部１２へ緩やかな空気の流れが生じる。これによって、それぞれの外周隙間Ａあるいは内周隙間Ｂが入口開口または出口開口として作用するようになり、ブラシ保持空間の空気流を、流速の遅い凹部１２へ効率的に導くことができる。
【００２９】
〔実施例１の効果〕
実施例１の回転電機は、上記で示したように、ブラシ５とコンミテータ１との摺接によって発生したブラシ粉が、回転子の回転によって生じる空気流に含まれてブラシ保持空間から流速の遅い凹部１２へ導かれ、凹部１２において空気の流れが失速して空気に含まれていたブラシ粉が凹部１２内に落下する。このようにして、エンドハウジング２内に舞ったブラシ粉を、各凹部１２内に集中的に堆積させることができる。
このように、ブラシ粉を、各凹部１２内に集中的に堆積させることにより、絶縁不良が発生する部位、および軸受近傍におけるブラシ粉の堆積を抑えることができる。この結果、スタータを長期に亘って使用しても、ブラシ粉の堆積による絶縁不良および軸受部４の潤滑不足を防ぐことができる。
【００３０】
実施例１の回転電機は、複数の凹部１２をエンドハウジング２の底部に設けているため、エンドハウジング２の外径寸法が大径化する不具合がなく、スタータが大型化する不具合がない。
実施例１の回転電機は、エンドハウジング２の底部に設けたリブ１１がエンドハウジング２の強度を向上させる。このため、車両の変形（車両追突など）が生じてスタータに変形負荷が加わっても、スタータの変形による不具合の発生を未然に防ぐことができる。
【００３１】
実施例１の回転電機は、複数の凹部１２内の表面に面粗度を大きくする加工（例えば、ショット加工等）が施されているため、凹部１２の表面にブラシ粉が引っ掛かり易い。このため、電動モータの使用開始初期から凹部１２内においてブラシ粉が滑り落ちる不具合を回避でき、凹部１２内においてブラシ粉を堆積させることができる。
実施例１の回転電機の各凹部１２は、１／４周以上連続しないもので、且つリブ１１により内周と外周とに分けられて、凹部１２の数が８つ設けられている。これにより、凹部１２において空気流を効率的に失速させることができるとともに、ブラシ粉を堆積させる表面積を大きくすることができ、ブラシ粉を複数の凹部１２において効率的に堆積させることができる。
【００３２】
実施例１の回転電機は、ホルダプレート９により、ブラシ保持空間と、凹部１２内とが区画されて、凹部１２内において空気流が起こり難い構造を採用しているため、凹部１２内に進入した空気流は、凹部１２内で効率的に失速し、空気に含まれる摩耗粉が凹部１２内で効率良く落下する。これにより、各凹部１２内において確実にブラシ粉を捉えることができる。
実施例１の回転電機は、リブ１１の端部とホルダプレート９との間に隙間が形成されて、凹部１２から隣接する凹部１２へ緩やかな空気の流れが生じるため、外周隙間Ａあるいは内周隙間Ｂが、入口開口または出口開口として作用する。これにより、ブラシ保持空間の空気流を流速の遅い凹部１２へ効率的に導くことができ、凹部１２におけるブラシ粉の堆積をより確実にすることができる。
【００３３】
〔変形例〕
上記の各実施例では、エンジン始動用のスタータに搭載されるＤＣモータに本発明を適用する例を示したが、電動エアポンプ用のモータ、パワーステアリング用のモータなど、ブラシ５を用いた他の電動モータに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】エンドハウジング内の配置図である。
【図２】エンドハウジングの内部構造を示す軸方向視図および軸方向に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  コンミテータ
２  エンドハウジング
５  ブラシ
８  ブラシホルダ
９  ホルダプレート
１１  リブ
１２  凹部
Ａ  外周隙間（ホルダプレートとエンドハウジングとの間に形成された隙間）
Ｂ  内周隙間（ホルダプレートと前記コンミテータとの間に形成された隙間）
【図１】
2008131786.tif 000003
【図２】
2008131786.tif 000004