JP2003134745A - 回転電機のブラシ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシホルダ６からブラシ５を取り外すこと
なくブラシ５の摩耗限度を確認できるようにすると共
に、その際のブラシ５の欠けや割れ等の発生を防止する
ことのできる直流電動機のブラシ装置７を提供する。 【解決手段】 ブラシホルダ６の枠状部１４に設けた係
合爪１７によりブラシ摩耗限度前にはブラシ５をブラシ
ホルダ６の収容部１３より引き出すことができず、ブラ
シ５の摩耗量がブラシ摩耗限度に達すると、ブラシホル
ダ６の収容部１３より引き出しができるようになりブラ
シ５の交換が可能となる。したがって、ブラシホルダ６
の収容部１３からブラシ５を取り外すことなく、ブラシ
５の摩耗残量、つまりブラシ摩耗限度を確認できるの
で、定期点検時のブラシ５の抜き差しの作業が不要とな
り、また、その作業の際のブラシ５の欠けや割れ等の心
配がなくなる。これにより、ブラシ寿命を長寿命化する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば直流電動機
または交流発電機等の回転電機の整流子（コンミテー
タ）の整流子面または集電環（スリップリング）の被接
触面に摺接するブラシを備えた回転電機のブラシ装置に
関するもので、特に長時間連続して使用することが可能
な走行用モータ等の直流電動機のブラシ装置の改善に係
わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カーボン製のブラシ、このブ
ラシを収容するブラシホルダ、およびブラシスプリング
等より構成されるブラシ装置と、表面をブラシが摺接す
る整流子とを備えた直流電動機は、整流子の表面をブラ
シが摺接する構造であるため、永年、長時間連続して使
用することによりブラシ磨耗が発生する。最終的にはブ
ラシがなくなり、車載電源（バッテリ）側から電機子コ
イルへの通電が成されず、シャフトの回転が停止してし
まうという不具合がある。

【０００３】この不具合を未然に防止するために、定期
点検時に管理者もしくは整備業者がブラシホルダからブ
ラシを整流子の径方向外方または軸方向外方へ引き出し
て直流電動機のモータフレームより取り出し、管理者も
しくは整備業者がブラシの摩耗残量を目視により確認
し、ブラシの摩耗残量が規格限度内であればそのブラシ
をブラシホルダに再度差し込んで再使用するようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ブラシの摩
耗残量を目視により確認するために、ブラシをブラシホ
ルダに対して抜き差しする作業時に、ブラシがブラシホ
ルダやブラシスプリング等に当たってブラシに欠けや割
れ等が発生する可能性がある。これにより、ブラシの摩
耗残量を確認するための作業を行うと、ブラシに欠けや
割れ等が発生して却ってブラシ寿命が短くなってしまう
という問題があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、ブラシホルダからブラ
シを取り外すことなくブラシの摩耗限度を確認できるよ
うにすると共に、その際のブラシの欠けや割れ等の発生
を防止することのできる回転電機のブラシ装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、ブラシまたはブラシホルダに、ブラシの規格限
度以前に、ブラシがブラシホルダから離脱することを禁
止する離脱禁止手段を設けたことにより、ブラシホルダ
からブラシを取り外すことなくブラシの摩耗限度を確認
できるようになる。これにより、定期点検時のブラシの
抜き差しの作業が不要となるので、その際のブラシの欠
けや割れ等の発生を防止でき、ブラシ寿命を長寿命化す
ることができる。

【０００７】請求項２に記載の発明によれば、ブラシホ
ルダに、内部にブラシを移動自在に収容する収容部、お
よびこの収容部を囲むように枠状部を設けている。そし
て、離脱禁止手段を、枠状部より収容部内に突出した凸
状の係合部、およびこの係合部に係合される凹状の被係
合部により構成したことにより、ブラシの規格限度以
前、つまりブラシ摩耗限度前にブラシがブラシホルダか
ら離脱することを確実に禁止できる。

【０００８】請求項３に記載の発明によれば、ブラシの
側面に設けられた係合溝を、ブラシの整流子または集電
環側の端部からブラシの引き出し側の端部まで連続また
は貫通しないようにブラシの引き出し側にのみ形成した
ことにより、ブラシの規格限度以前、つまりブラシ摩耗
限度前に、ブラシをブラシホルダから引き出そうとして
も、ブラシの係合溝の整流子または集電環側の端部がブ
ラシホルダの凸状の係合部に引っ掛かり、ブラシホルダ
からブラシを引き出すことはできない。また、ブラシ摩
耗量が規格限度、つまりブラシ摩耗限度に到達すると、
被接触面までブラシの係合溝が達するので、ブラシは凸
状の係合部に引っ掛かることなく、ブラシホルダからブ
ラシを引き出すことができる。

【０００９】請求項４に記載の発明によれば、ブラシ
を、回転電機の整流子または集電環の被接触面に押し付
けるように付勢するブラシ付勢手段を設けたことによ
り、常にブラシが被接触面に摺接することにより、ブラ
シと回転電機のロータコイルとの接続が良好となり、回
転電機の性能を向上できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】［実施例の構成］発明の実施の形
態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、
図１は直流電動機の電機子の整流子とブラシ装置を示し
た図で、図２はそのブラシ装置の概略構造を示した図で
ある。

【００１１】本実施例の回転電機は、蓄電池式のフォー
クリフト（バッテリリフト）や構内運搬車等の電気自動
車の走行用モータ、あるいは電動パワーステアリングま
たはハイブリッド・パワーステアリング用モータに使用
される直流電動機である。この直流電動機は、複数枚の
鋼板を円筒状に加工したヨーク（図示せず）と、ヨーク
の前端開口部を塞ぐドライブフレーム（図示せず）と、
ヨークの後端開口部を塞ぐエンドフレーム（図示せず）
とを備えている。なお、エンドフレームには、後述する
ブラシ装置の点検窓が複数個設けられている。

【００１２】さらに、直流電動機は、ヨークおよびこの
ヨークの内周側に配された永久磁石またはフィールドコ
イル（いずれも図示せず）等で構成される界磁装置（フ
ィールド）と、例えばアーマチャコア（電機子コア）
１、シャフト（回転軸）２、整流子（コンミテータ）３
等で構成される電機子（アーマチャ）４と、例えばブラ
シ５、ブラシホルダ６、絶縁プレート（図示せず）およ
びブラシスプリング（図示せず）等で構成される複数個
（本例では２個または４個）のブラシ装置７とを備えて
いる。

【００１３】アーマチャコア１は、プレス成形により同
一形状に設けられた複数枚の鋼板をシャフト２の軸方向
に積層して構成されて、シャフト２の外周に圧入固定さ
れている。このアーマチャコア１の外周には、図示しな
いアーマチャコイル（電機子コイル）を収納するための
スロット（図示せず）が周方向に複数個設けられてい
る。

【００１４】整流子３は、シャフト２の軸方向の端部に
複数の整流子片を円筒形状に組み立てて構成され、アー
マチャコイルとブラシ５との電気的な接続と同時に整流
作用を行うものである。すなわち、複数の整流子片のア
ーマチャコア１側端に設けられたライザ（図示せず）に
は、アーマチャコイルの端部（コイルエンド部）が電気
的、且つ機械的に接続されている。

【００１５】複数個のブラシ５は、カーボン等よりなる
略直方体形状の炭素質ブラシで、整流子３の複数の整流
子片の表面（被接触面）、つまり整流子３の整流子面に
摺接するように、整流子３の径方向に移動自在に、しか
も整流子３の周方向に等間隔で２個または４個配置され
ている。これらのブラシ５の図２において図示手前側の
一側面（ブラシ５の４側面のうちの１つの側面、幅の広
い面）には、エンドフレーム側または絶縁プレート側に
係合溝（本発明の離脱禁止手段、凹状の被係合部に相当
する）１０が掘られている。

【００１６】この係合溝１０は、新品のブラシ５の長さ
（Ｌ）がＬ＝２５ｍｍの場合に、新品のブラシ５の係合
溝１０の長さ（Ｌ）がＬ＝１４ｍｍである。そして、ブ
ラシ５の背面からは、図示しないターミナルを介して車
載電源（バッテリ）またはボディアースに電気的に接続
される２本のピグテール１１、１２が取り出されてい
る。なお、２本のピグテール１１、１２の端部は、同一
のターミナルに電気的に接続されて１本化される。

【００１７】ブラシホルダ６は、金属により一体的に設
けられて、ブラシ５を移動自在に収容する収容部１３、
この収容部１３を取り囲む略コの字形状の枠状部１４、
およびこの枠状部１４の両側より突出した被取付部１
５、１６を有している。その枠状部１４には、ブラシ３
の係合溝１０に係合する係合爪（本発明の離脱禁止手
段、凸状の係合部に相当する）１７が形成されている。
この係合爪１７は、ブラシ５の規格限度以前に、ブラシ
５がブラシホルダ６から離脱することを禁止することが
可能な量の突出量で、且つ板厚を有している。

【００１８】被取付部１５には、ブラシスプリングを保
持する折り返し部（図示せず）が設けられている。ま
た、被取付部１５、１６は、エンドフレームの内周面に
固定ねじ等で締め付け固定された絶縁プレートにリベッ
トかしめにより固定されている。ブラシスプリングは、
ブラシホルダ６の被取付部１５の折り返し部に巻き付け
られた渦巻き状部、および渦巻き状部の外周側の端部よ
り延長された押圧部等から構成されている。その押圧部
は、ブラシ５の背面の凹み部１９に常時接触して、ブラ
シホルダ６の収容部１３内に収容されたブラシ５を、整
流子３の整流子面に押し付ける方向に付勢するブラシ付
勢手段である。

【００１９】［実施例の組付方法］次に、本実施例の直
流電動機のブラシ装置７の組付方法を図１ないし図４に
基づいて簡単に説明する。ここで、図３はブラシ装置の
正常状態を示した図で、図４はブラシが長期間使用され
摩耗し規格限度になった状態を示した図である。

【００２０】エンドフレームの内周面に絶縁プレートを
固定ねじ等で締め付け固定し、更に、リベットかしめに
よりブラシホルダ６の被取付部１５、１６を固定する。
そして、ブラシホルダ６の被取付部１５の折り返し部に
ブラシスプリングの渦巻き状部を巻き付けた後に、エン
ドフレームの中心側よりブラシ５を、ブラシスプリング
の押圧部に接触させながら、ブラシホルダ６の枠状部１
４内に形成される収容部１３内に挿入する。

【００２１】このとき、ブラシ５の一側面に形成された
係合溝１０が、ブラシホルダ６の枠状部１４より収容部
１３側に突出するように形成された係合爪１７と係合す
るように挿入する。この後に、エンドフレーム内に、ア
ーマチャコア１、アーマチャコイル、シャフト２および
整流子３等で構成される電機子４を差し込んで、直流電
動機の組み付けを行う。これにより、整流子３の整流子
面に複数個のブラシ装置７の各ブラシ５が摺接するよう
に、複数の整流子片の径方向に移動自在に、しかも複数
の整流子片の周方向に等間隔で２個または４個配置され
ることになる。

【００２２】ここで、新品のブラシ５を整流子３の整流
子面に摺接するように組み付けた際には、ブラシホルダ
６の枠状部１４に設けられた係合爪１７が、ブラシ５の
一側面の係合溝１０に挿入されている。このとき、ブラ
シ５の一側面の整流子３側には、係合溝１０が掘られて
いない。すなわち、係合溝１０はブラシ５の軸方向、つ
まりブラシ５の一側面の整流子３側とエンドフレーム側
とを貫通するようには形成されていない。

【００２３】このため、定期点検時に管理者もしくは整
備業者がエンドフレームの点検窓より手を入れて、ブラ
シホルダ６の収容部１３からブラシ５を複数の整流子片
の径方向外方へ引き出そうとしても、ブラシ５の係合溝
１０の整流子３側端がブラシホルダ６の係合爪１７に引
っ掛かり、ブラシホルダ６の収容部１３から引き出すこ
とはできない。

【００２４】そして、ブラシ５が長期間連続使用されて
摩耗し規格限度になると、つまりブラシ５が規格限度ま
で摩耗すると、整流子３の整流子面までブラシ５の一側
面に掘られた係合溝１０が達するので、定期点検時に管
理者もしくは整備業者がエンドフレームの点検窓より手
を入れて、ブラシホルダ６の収容部１３からブラシ５を
複数の整流子片の径方向外方へ引き出そうとした際に、
ブラシ５はブラシホルダ６の係合爪１７に引っ掛かるこ
となく、ブラシホルダ６の収容部１３から引き出すこと
が可能となる。

【００２５】そして、引き出されたブラシ５は、規格限
度まで摩耗しているので、一旦ブラシ装置７を電機子４
より取り外して、上述したように、新品のブラシ５をエ
ンドフレームの中心側よりブラシスプリングの押圧部に
接触させながら、ブラシホルダ６の収容部１３内に挿入
して組み付けた後に、電機子４を差し込んで直流電動機
を再組み付けする。

【００２６】［実施例の効果］以上のように、本実施例
の直流電動機の複数個のブラシ装置７においては、ブラ
シホルダ６の枠状部１４に設けた係合爪１７によりブラ
シ摩耗限度前にはブラシ５をブラシホルダ６の収容部１
３より引き出すことができず、ブラシ５の摩耗量がブラ
シ摩耗限度に達すると、ブラシホルダ６の収容部１３よ
り引き出しができるようになりブラシ５の交換が可能と
なる。したがって、ブラシホルダ６の収容部１３からブ
ラシ５を取り外すことなく、ブラシ５の摩耗残量、つま
りブラシ摩耗限度を確認できるようになるので、定期点
検時のブラシ５の抜き差しの作業が不要となる。これに
より、その作業の際のブラシ５の欠けや割れ等の心配が
なくなるので、ブラシ寿命を長寿命化することができ
る。

【００２７】［変形例］上記した実施例では、本発明の
回転電機のブラシ装置の一例として、電気自動車の走行
用モータ、あるいは電動パワーステアリングまたはハイ
ブリッド・パワーステアリング用モータに使用される直
流電動機のブラシ装置７に適用した場合を示したが、車
両用始動装置としての直流電動機（スタータモータ）の
ブラシ装置、その他の直流電動機等の電動機（モー
タ）、あるいは交流発電機（オルタネータ）等の発電機
に適用しても良い。

【００２８】本実施例では、凸状の係合部の一例とし
て、ブラシホルダ６に設けた係合爪１７を用いたが、三
角形状、四角形状以上の多角形状、円形状、楕円形状、
長円形状の係合片または突起片または突条部を用いても
良い。なお、突条部の場合には新品のブラシ５の係合溝
１０よりも短い長さの突条部を有している必要がある。
また、この場合には、ブラシホルダ６の収容部１３内で
ブラシ５を安定して収容保持できる。また、凸状の係合
部は、ブラシホルダ６の枠状部１４が略コの字状または
略口の字状の場合に、各内壁面に１個または２個以上設
けられていても良い。

【００２９】本実施例では、凹状の被係合部の一例とし
て、ブラシ５の一側面に掘られた係合溝１０を用いた
が、凸状の係合部に係合可能で、且つブラシ摩耗限度前
には凸状の係合部に係止可能な凹状の被係合部であれば
どのような形状を用いても良い。また、凹状の被係合部
は、整流子または集電環側に対してエンドフレーム（モ
ータフレーム）またはエンドブラケット側の方が、間口
が大きくなるようなテーパ形状の係合溝でも良い。ま
た、凹状の被係合部は、ブラシ５の各側面に１個または
２個以上設けられていても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】直流電動機の電機子の整流子とブラシ装置を示
した概略図である（実施例）。

【図２】ブラシ装置の概略構造を示した分解図である
（実施例）。

【図３】ブラシ装置の正常状態を示した説明図である
（実施例）。

【図４】ブラシが長期間使用され摩耗し規格限度になっ
た状態を示した説明図である（実施例）。

【符号の説明】 ２ シャフト ３ 整流子 ４ 電機子 ５ ブラシ ６ ブラシホルダ ７ ブラシ装置 １０ 係合溝（離脱禁止手段、凹状の被係合部） １３ 収容部 １４ 枠状部 １７ 係合爪（離脱禁止手段、凸状の係合部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転電機の整流子または集電環の被接触面
   に摺接するブラシと、 このブラシを収容するブラシホルダとを備えた回転電機
   のブラシ装置において、 前記ブラシまたは前記ブラシホルダには、前記ブラシの
   規格限度以前に、前記ブラシが前記ブラシホルダから離
   脱することを禁止する離脱禁止手段が設けられているこ
   とを特徴とする回転電機のブラシ装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の回転電機のブラシ装置に
   おいて、 前記ブラシホルダは、内部に前記ブラシを移動自在に収
   容する収容部、およびこの収容部を囲むように枠状部を
   有し、 前記離脱禁止手段は、前記枠状部より前記収容部内に突
   出した凸状の係合部、およびこの係合部に係合される凹
   状の被係合部を有することを特徴とする回転電機のブラ
   シ装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の回転電機のブラシ装置に
   おいて、 前記凹状の被係合部は、前記ブラシの側面に設けられた
   係合溝であり、 前記係合溝は、前記ブラシの前記整流子または集電環側
   の端部から前記ブラシの引き出し側の端部まで連続また
   は貫通しないように、前記ブラシの引き出し側にのみ形
   成されていることを特徴とする回転電機のブラシ装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のうちいずれかに
   記載の回転電機のブラシ装置において、 前記ブラシ装置は、前記ブラシを、前記被接触面に押し
   付けるように付勢するブラシ付勢手段を備えたことを特
   徴とする回転電機のブラシ装置。