(57)【要約】【課題】ブラシ３と整流子との接触状態を良好に、且つ、安定に保つことにより、整流の悪化を抑制できるモータ１を提供する。【解決手段】ブラシ３が押し当てられる整流子面８は、電機子２の軸線と直交する面に対し傾斜して設けられている。  ブラシホルダ６は、ブラシ３を内部に挿入するブラシ挿入孔６ａを有し、そのブラシ挿入孔６ａが整流子面８に対し垂直方向に形成されている。従って、ブラシ３は、ブラシ挿入孔６ａに挿入されて、整流子面８に対し垂直方向に摺動自在に保持され、且つ、ブラシスプリング７により整流子面８と垂直に押し付けられている。  上記の構成によれば、傾斜角αを有する整流子面８に対し垂直にブラシ３が押し当てられるので、ブラシ３を安定して整流子面８に押圧できる。その結果、整流子面８とブラシ３との接触状態を良好に保つことができ、整流の悪化を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子に設けられる整流子と、
前記電機子の回転に伴って前記整流子に摺接するブラシと、
前記整流子に前記ブラシを押圧するブラシスプリングと、
前記ブラシを保持するブラシホルダと、
このブラシホルダが取り付けられるエンドフレームとを有し、
前記ブラシが摺接する前記整流子の表面が前記電機子の軸線と直交する面に対し傾斜して構成された整流子電動機であって、
前記ブラシホルダは、前記ブラシを内部に挿入するブラシ挿入孔を有し、このブラシ挿入孔が前記整流子の表面に対し垂直方向に形成されており、
前記ブラシは、前記ブラシ挿入孔に挿入されて、前記整流子の表面に対し垂直方向に摺動自在に保持され、且つ、前記ブラシスプリングにより前記整流子の表面と垂直に押し付けられていることを特徴とする整流子電動機。
【請求項２】
請求項１に記載した整流子電動機において、
前記ブラシ挿入孔の内部に前記ブラシスプリングが収納され、このブラシスプリングの反ブラシ側の端部を受ける前記ブラシ挿入孔の底面が前記整流子の表面と平行に形成されていることを特徴とする整流子電動機。
【請求項３】
請求項１または２に記載した整流子電動機において、
前記エンドフレームには、前記ブラシホルダを保持する凹形状のホルダ保持部が一体に設けられ、
前記ブラシホルダは、前記ホルダ保持部の内部に嵌め込んで取り付けられることを特徴とする整流子電動機。
【請求項４】
電機子に設けられる整流子と、
前記電機子の回転に伴って前記整流子に摺接するブラシと、
前記整流子に前記ブラシを押圧するブラシスプリングと、
ガイド部材を介して前記ブラシを保持するブラシホルダとを有し、
前記ブラシが摺接する前記整流子の表面が前記電機子の軸線と直交する面に対し傾斜して構成された整流子電動機であって、
前記ブラシホルダは、エンドフレームと一体に設けられ、且つ、前記ガイド部材を取り付けるための取付け孔が形成され、
前記ガイド部材は、両端が開口する筒形状を有し、その内部に前記ブラシが摺動自在に挿入され、且つ、前記整流子の表面に対し垂直方向に前記ブラシが移動できる様に、前記取付け孔に傾斜した状態で取り付けられており、
前記ブラシは、前記ガイド部材を介して前記整流子の表面に対し垂直方向に摺動自在に保持されると共に、前記ブラシスプリングにより前記整流子の表面と垂直に押し付けられていることを特徴とする整流子電動機。
【請求項５】
請求項４に記載した整流子電動機において、
前記ブラシホルダは、前記ブラシスプリングを収納するスプリング室を有し、このスプリング室が前記取付け孔に連続して形成され、且つ、前記ブラシスプリングの反ブラシ側の端部を受ける前記スプリング室の底面が前記整流子の表面と平行に形成されていることを特徴とする整流子電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子とブラシを有する整流子電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、特許文献１に記載された回転電機がある。
この回転電機は、図４に示す様に、コイルエンドを構成する電機子コイル１００の端部を利用して整流子を形成し、その整流子の表面（整流子面１１０と呼ぶ）に軸方向からブラシ１２０が接触している。ブラシ１２０は、樹脂製のブラシホルダ１３０に摺動自在に保持され、そのブラシホルダ１３０の内部に収納されるブラシスプリング１４０により整流子面１１０に押し付けられている。
また、整流子を形成する電機子コイル１００の端部は、電機子１５０の外径側から内径側まで断面積を略同等に設けるために、軸方向（図示左右方向）の厚みが外径側から内径側に向かって次第に厚くなる様に形成されている。従って、ブラシ１２０が接触する整流子面１１０は、電機子１５０の軸線と直交する面に対し所定角度αだけ傾斜して設けられている。
【特許文献１】特開２００４−１８７４３６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、上記の従来技術では、傾斜した整流子面１１０に対し電機子１５０の軸線と平行（軸方向）にブラシ１２０を押し当てている。すなわち、整流子面１１０の傾斜に合わせてブラシ１２０の端面（整流子面１１０に当接する面）を傾斜させているため、ブラシ１２０に対し整流子面１１０と平行な方向（外径方向）にブラシスプリング１４０の分力が生じる。この分力の働きにより、ブラシ１２０が整流子面１１０から浮き上がり易くなるため、整流の悪化を招き、性能低下の要因となっていた。
また、外径方向に分力が働くことにより、ブラシ１２０がブラシホルダ１３０の内側面に押し付けられるため、ブラシホルダ１３０の強度を高くする必要がある。その結果、ブラシホルダ１３０の厚みが増大して、材料費が高くなる要因となっていた。
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、ブラシと整流子との接触状態を良好に、且つ、安定に保つことにより、整流の悪化を抑制できる整流子電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（請求項１の発明）
本発明は、電機子に設けられる整流子と、電機子の回転に伴って整流子に摺接するブラシと、整流子にブラシを押圧するブラシスプリングと、ブラシを保持するブラシホルダと、このブラシホルダが取り付けられるエンドフレームとを有し、ブラシが摺接する整流子の表面が電機子の軸線と直交する面に対し傾斜して構成された整流子電動機であって、ブラシホルダは、ブラシを内部に挿入するブラシ挿入孔を有し、このブラシ挿入孔が整流子の表面に対し垂直方向に形成されており、ブラシは、ブラシ挿入孔に挿入されて、整流子の表面に対し垂直方向に摺動自在に保持され、且つ、ブラシスプリングにより整流子の表面と垂直に押し付けられていることを特徴とする。なお、本発明に係る「垂直」の意味は、整流子の表面と直角に交わる垂直線に対し±３°の範囲を含むものとする。
【０００５】
上記の構成によれば、整流子の表面（整流子面と呼ぶ）が電機子の軸線と直交する面に対し傾斜していても、その整流子面にブラシが垂直に押し当てられる。すなわち、ブラシスプリングの荷重に対して整流子面と平行な方向に分力が発生しないので、ブラシがブラシホルダの内側面に押し付けられることはなく、ブラシを安定して整流子面に押圧できる。その結果、ブラシが整流子面から浮き上がることはなく、両者の接触状態が良好に保たれるので、整流悪化を抑制できる。
また、ブラシスプリングの荷重が分散することはなく、全荷重がブラシに対し整流子面と垂直方向に付与されるので、従来技術（特許文献１）と比較して、ブラシスプリングの荷重を小さくでき、応力の低減によりブラシスプリングの寿命向上を期待できる。
さらに、ブラシがブラシホルダの内側面に押し付けられることはないので、ブラシホルダの強度を小さく、厚みを薄くでき、その分、材料費を抑えることができる。
【０００６】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した整流子電動機において、ブラシ挿入孔の内部にブラシスプリングが収納され、このブラシスプリングの反ブラシ側の端部を受けるブラシ挿入孔の底面が整流子の表面と平行に形成されていることを特徴とする。
この場合、ブラシの端面を付勢するブラシスプリングの一端と、ブラシ挿入孔の底面に当接するブラシスプリングの他端とを平行に形成できるので、新規にブラシスプリングを製造する必要はなく、規格品（例えばＪＩＳ規格品）のブラシスプリングを使用できる。  また、ブラシスプリングが自身の周方向に回転しても、ブラシを付勢する押圧力が変化することはなく、安定してブラシを整流子面と垂直に押し付けることができる。
【０００７】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した整流子電動機において、エンドフレームには、ブラシホルダを保持する凹形状のホルダ保持部が一体に設けられ、ブラシホルダは、ホルダ保持部の内部に嵌め込んで取り付けられることを特徴とする。
この場合、ブラシホルダをエンドフレームと一体に設ける必要はないので、例えば、ダイカスト製法により、ホルダ保持部をエンドフレームと一体に成型でき、且つ、一方向の型抜きで製造できる。
また、ブラシホルダをホルダ保持部の内部に嵌め込んで取り付けるので、例えば、金具やビス等の部品を使用する必要はなく、コストダウンが可能である。
【０００８】
（請求項４の発明）
本発明は、電機子に設けられる整流子と、電機子の回転に伴って整流子に摺接するブラシと、整流子にブラシを押圧するブラシスプリングと、ガイド部材を介してブラシを保持するブラシホルダとを有し、ブラシが摺接する整流子の表面が電機子の軸線と直交する面に対し傾斜して構成された整流子電動機であって、ブラシホルダは、エンドフレームと一体に設けられ、且つ、ガイド部材を取り付けるための取付け孔が形成され、ガイド部材は、両端が開口する筒形状を有し、その内部にブラシが摺動自在に挿入され、且つ、整流子の表面に対し垂直方向にブラシが移動できる様に、取付け孔に傾斜した状態で取り付けられており、ブラシは、ガイド部材を介して整流子の表面に対し垂直方向に摺動自在に保持されると共に、ブラシスプリングにより整流子の表面と垂直に押し付けられていることを特徴とする。なお、本発明に係る「垂直」の意味は、整流子の表面と直角に交わる垂直線に対し±３°の範囲を含むものとする。
【０００９】
上記の構成によれば、整流子の表面（整流子面と呼ぶ）が電機子の軸線と直交する面に対し傾斜していても、その整流子面にブラシが垂直に押し当てられる。すなわち、ブラシスプリングの荷重に対して整流子面と平行な方向に分力が発生しないので、ブラシがガイド部材の内周面に押し付けられることはなく、ブラシを安定して整流子面に押圧できる。その結果、ブラシが整流子面から浮き上がることはなく、両者の接触状態が良好に保たれるので、整流悪化を抑制できる。
また、ブラシスプリングの荷重が分散することはなく、全荷重がブラシに対し整流子面と垂直方向に付与されるので、従来技術（特許文献１）と比較して、ブラシスプリングの荷重を小さくでき、応力の低減によりブラシスプリングの寿命向上を期待できる。
【００１０】
また、ブラシがガイド部材の内側面に押し付けられることはないので、ガイド部材の強度を小さく、厚みを薄くでき、その分、材料費を抑えることができる。
ガイド部材は、鉄板等からプレス成形により単純な筒形状にできるので、コストを低く抑えることができる。また、ガイド部材を筒形状にすることで、ブラシホルダの内部に隙間が出来るため、ブラシから伝わる熱がブラシホルダの内部にこもることはなく、放熱しやすくなり、ガイド部材の耐熱性が向上する。
【００１１】
（請求項５の発明）
請求項４に記載した整流子電動機において、ブラシホルダは、ブラシスプリングを収納するスプリング室を有し、このスプリング室が取付け孔に連続して形成され、且つ、ブラシスプリングの反ブラシ側の端部を受けるスプリング室の底面が整流子の表面と平行に形成されていることを特徴とする。
この場合、ブラシの端面を付勢するブラシスプリングの一端と、ブラシ挿入孔の底面に当接するブラシスプリングの他端とを平行に形成できるので、新規にブラシスプリングを製造する必要はなく、規格品（例えばＪＩＳ規格品）のブラシスプリングを使用できる。  また、ブラシスプリングが自身の周方向に回転しても、ブラシを付勢する押圧力が変化することはなく、安定してブラシを整流子面と垂直に押し付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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】
【００１３】
実施例１では、本発明の整流子電動機（以下、モータ１と呼ぶ）をスタータに用いた一例を説明する。
図１はスタータに用いられるモータ部分の半断面図である。
スタータは、モータ１が発生する回転トルクをピニオンギヤ（図示せず）からエンジンのリングギヤ（図示せず）に伝達してエンジンを始動させる周知の働きを有する。
モータ１は、内蔵する電機子２が一定方向に回転できる様に、電機子２に流れる電流を回転位相に応じて切り替えるための整流子（下述する）とブラシ３とを有する周知の整流子電動機である。
【００１４】
整流子は、電機子コイルのコイルエンドを利用して構成される。
電機子コイルは、図１に示す様に、予め略コの字状に形成された２種類のコイル導体（内側コイル導体４と外側コイル導体５）を電機子２のスロット内に挿入して上下二層に組み立てた後、周方向の異なるスロットに挿入された内側コイル導体４と外側コイル導体５の端部同士を溶接等により電気的に接合して形成される。
ここで、外側コイル導体５は、スロット内に挿入されるコイル直線部５ａと、このコイル直線部５ａの両端から、それぞれ電機子２の内径側へ屈曲して延びる一組のコイル端部５ｂとを有し、この一組のコイル端部５ｂのうち、一方（図示右側）のコイル端部５ｂを利用して整流子が形成される。
【００１５】
ブラシ３は、下述するブラシホルダ６に保持されると共に、そのブラシホルダ６の内部に収納されるブラシスプリング７により、一方のコイル端部５ｂの軸方向外側の端面（整流子面８と呼ぶ）に押し当てられている。
但し、整流子を形成する一方のコイル端部５ｂは、電機子２の外径側から内径側まで断面積を略同等に設けるために、軸方向（図示左右方向）の厚みが外径側から内径側に向かって次第に厚くなる様に形成されている。つまり、ブラシ３が押し当てられる整流子面８は、図１に示す様に、電機子２の軸線Ｏ−Ｏと直交する面に対し角度αだけ傾斜して設けられている。
【００１６】
ブラシホルダ６は、例えば、樹脂等の絶縁材料により構成され、モータ１の後部を閉塞するエンドフレーム９に固定されている。このブラシホルダ６は、ブラシ３を内部に挿入するブラシ挿入孔６ａを有し、そのブラシ挿入孔６ａが整流子面８に対し垂直方向に形成されており、且つ、ブラシスプリング７の反ブラシ側の端部を受けるブラシ挿入孔６ａの底面６ｂが整流子面８と平行に形成されている。従って、ブラシ３は、ブラシ挿入孔６ａに挿入されて、整流子面８に対し垂直方向に摺動自在に保持され、且つ、ブラシスプリング７により整流子面８と垂直に押し付けられている。
エンドフレーム９は、例えば、アルミニウム等の金属製であり、モータヨーク１０のエンド側（反エンジン側）開口部に嵌合して組み付けられると共に、ベアリング１１を介して電機子軸２ａのエンド側端部を回転自在に支持している。
【００１７】
（実施例１の効果）
上記の構成では、傾斜角αを有する整流子面８に対し垂直にブラシ３が押し当てられている。この場合、ブラシスプリング７の荷重に対して整流子面８と平行な方向に分力が発生しないので、ブラシ３がブラシホルダ６の内側面に押し付けられることはなく、ブラシ３を安定して整流子面８に押圧できる。その結果、ブラシ３が整流子面８から浮き上がることはなく、整流子面８とブラシ３との接触状態が良好に保たれるので、整流の悪化を抑制できる。
また、ブラシスプリング７の荷重が分散することはなく、全荷重がブラシ３に対し整流子面８と垂直方向に付与されるので、ブラシ３に対し外径方向に分力が働く従来技術（特許文献１）と比較して、ブラシスプリング７の荷重を小さくできる。その結果、応力の低減によりブラシスプリング７の寿命向上を期待できる。
【００１８】
さらに、ブラシ３がブラシホルダ６の内側面に押し付けられることはないので、ブラシホルダ６の強度を小さく、且つ、厚みを薄くできる分、材料費を抑えることができる。
また、ブラシホルダ６は、ブラシ挿入孔６ａが整流子面８に対し垂直方向に形成されるが、そのブラシ挿入孔６ａの底面６ｂ（ブラシスプリング７の反ブラシ側の端部を受ける面）が、整流子面８と平行に形成されるので、ブラシスプリング７の両端面を平行に形成できる。この場合、新規にブラシスプリング７を製造する必要はなく、規格品（例えばＪＩＳ規格品）のブラシスプリング７を使用できる。また、ブラシスプリング７が自身の周方向に回転しても、ブラシ３を付勢する押圧力が変化することはなく、安定してブラシ３を整流子面８と垂直に押し付けることができる。
【実施例２】
【００１９】
図２はスタータに用いられるモータ部分の半断面図である。
この実施例２に示すブラシホルダ６は、図２に示す様に、エンドフレーム９に設けられたホルダ保持部９ａに嵌め込んで取り付けられている。
ホルダ保持部９ａは、エンドフレーム９の軸方向端面から軸方向に向かって開口する凹形状に設けられ、例えば、ダイカスト製法によりエンドフレーム９と一体に成型されている。
ブラシホルダ６は、実施例１と同じく、樹脂等の絶縁材料により構成され、整流子面８に対し垂直方向に形成されたブラシ挿入孔６ａを有すると共に、エンドフレーム９に設けられたホルダ保持部９ａに嵌め込まれる嵌合部６ｃを有している。なお、ホルダ保持部９ａと嵌合部６ｃは、例えば、ホルダ保持部９ａを箱型の凹形状に形成し、嵌合部６ｃを箱型の凸形状に形成して、両者を凹凸嵌合させることにより、ホルダ保持部９ａの内部で嵌合部６ｃが回転しない様に設けられている。
【００２０】
上記の構成によれば、実施例１と同じく、ブラシ３が整流子面８から浮き上がることはなく、整流子面８とブラシ３との接触状態が良好に保たれるので、整流の悪化を抑制できる。また、ブラシホルダ６の嵌合部６ｃをエンドフレーム９に設けられたホルダ保持部９ａの内部に嵌め込んで取り付けるので、ブラシホルダ６をエンドフレーム９に固定するために、例えば、金具やビス等の部品を使用する必要はなく、コストダウンが可能である。  さらに、ホルダ保持部９ａは、エンドフレーム９の軸方向端面から軸方向に向かって開口する凹形状に設けられるので、例えば、ダイカスト製法により、ホルダ保持部９ａをエンドフレーム９と一体に成型でき、且つ、一方向の型抜きで製造できる。
【実施例３】
【００２１】
図３はスタータに用いられるモータ部分の半断面図である。
この実施例３では、図３に示す様に、エンドフレーム９にブラシホルダ１２を設けて、そのブラシホルダ１２にガイド部材１３を介してブラシ３を保持する一例である。
エンドフレーム９には、凹形状を有するブラシホルダ１２が一体に設けられ、そのブラシホルダ１２には、ガイド部材１３を取り付けるための取付け孔１２ａと、ブラシスプリング７を収納するスプリング室１２ｂとが形成されている。
【００２２】
ガイド部材１３は、両端が開口する筒形状を有し、その内部にブラシ３が摺動自在に挿入され、且つ、整流子面８に対し垂直方向にブラシ３が移動できる様に、ブラシホルダ１２に形成された取付け孔１２ａに傾斜した状態で取り付けられている。
ブラシ３は、ガイド部材１３を介して整流子面８に対し垂直方向に摺動自在に保持されると共に、ブラシスプリング７により整流子面８と垂直に押し付けられている。
スプリング室１２ｂは、取付け孔１２ａと連続して形成され、且つ、ブラシスプリング７の反ブラシ側の端部を受けるスプリング室１２ｂの底面１２ｃが整流子面８と平行に形成されている。
【００２３】
上記の構成によれば、実施例１と同じく、ブラシ３が整流子面８から浮き上がることはなく、整流子面８とブラシ３との接触状態が良好に保たれるので、整流の悪化を抑制できる。また、ブラシスプリング７の荷重が分散することはないので、ブラシスプリング７の荷重を小さくでき、応力の低減によりブラシスプリング７の寿命向上を期待できる。
さらに、ガイド部材１３は、鉄板等からプレス成形により単純な筒形状にでき、且つ、ブラシ３がガイド部材１３の内周面に押し付けられることもないので、ガイド部材１３の肉厚を薄く形成でき、コストを低く抑えることが可能である。また、ガイド部材１３を筒形状にすることで、ブラシホルダ１２の内部に隙間が出来るため、ブラシ３から伝わる熱がブラシホルダ１２の内部にこもることはなく、放熱しやすくなり、ガイド部材１３の耐熱性が向上する。
【００２４】
また、ブラシホルダ１２は、スプリング室１２ｂの底面１２ｃ（ブラシスプリング７の反ブラシ側の端部を受ける面）が、整流子面８と平行に形成されるので、実施例１の場合と同様に、ブラシスプリング７の両端面を平行に形成できる。これにより、新規にブラシスプリング７を製造する必要はなく、規格品（例えばＪＩＳ規格品）のブラシスプリング７を使用できる。また、ブラシスプリング７が自身の周方向に回転しても、ブラシ３を付勢する押圧力が変化することはなく、安定してブラシ３を整流子面８と垂直に押し付けることができる。
【００２５】
この実施例３に示すブラシホルダ１２は、金属製のエンドフレーム９と一体に設けられ、且つ、ブラシホルダ１２に形成されたスプリング室１２ｂの底面１２ｃにブラシスプリング７の端部が当接している。このため、金属製のブラシスプリング７を使用すると、そのブラシスプリング７を通じてブラシ３とエンドフレーム９とが電気的に導通する。従って、実施例３に示すブラシホルダ１２は、マイナス側のブラシ３に適用することができる。一方、プラス側のブラシ３に適用する場合は、例えば、ブラシスプリング７を樹脂等の絶縁材料で構成することで可能である。あるいは、実施例１または実施例２に示したブラシホルダ６を用いても良い。
【００２６】
なお、実施例１〜３では、「整流子面８に対し垂直方向」、「整流子面８と垂直」の表現を使用しているが、この「垂直」の意味は、整流子面８と直角に交わる垂直線に対し±３°の範囲を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】スタータに用いられるモータ部分の半断面図である（実施例１）。
【図２】スタータに用いられるモータ部分の半断面図である（実施例２）。
【図３】スタータに用いられるモータ部分の半断面図である（実施例３）。
【図４】スタータに用いられるモータ部分の半断面図である（従来技術）。
【符号の説明】
【００２８】
１    モータ（整流子電動機）
２    電機子
３    ブラシ
５ｂ  一方のコイル端部（整流子）
６    ブラシホルダ（実施例１、２）                                              ６ａ  ブラシ挿入孔
６ｂ  ブラシ挿入孔の底面
７    ブラシスプリング
８    整流子面（整流子の表面）
９    エンドフレーム
９ａ  ホルダ保持部
１２    ブラシホルダ（実施例３）
１２ａ  取付け孔
１２ｂ  スプリング室
１２ｃ  スプリング室の底面
１３    ガイド部材
【図１】
2009027807.tif 000003
【図２】
2009027807.tif 000004
【図３】
2009027807.tif 000005
【図４】
2009027807.tif 000006