JP2003219596A

JP2003219596A - 直流機および一体型ホルダ

Info

Publication number: JP2003219596A
Application number: JP2002010334A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tanaka; 秀夫田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】界磁用磁石とブラシとの相対位置誤差を簡易に
抑制できる直流機を提供する。【解決手段】継鉄（１）と、電機子（２）と、界磁用磁
石（３）と、ブラシ（４）とを備える直流機において、
前記界磁用磁石を保持する磁石ホルダ（６３）と前記ブ
ラシを保持するブラシホルダ（６４）とを一体化した一
体型ホルダ（６）によって界磁用磁石とブラシとが保持
されていることを特徴とする直流機。界磁用磁石とブラ
シとを一体型ホルダで保持することにしたので、両者の
間に生じる取付後の相対角度誤差を、非常に小さな一体
型ホルダの公差内に抑制することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高性能化や組付工
数削減を図れる直流機およびその直流機に使用される一
体型ホルダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】直流電動機や直流発電機のような直流電
動機は、幅広く利用されており、特に、直流電動機（直
流モータ）は、各種分野の各種製品に多用されている。
ところで、このような直流機は、界磁（フィールド）と
電機子（アーマチャ）と整流子（コンミュテータ）とを
主な構成要素とする。大型モータ等ではその界磁に電磁
石を用いた励磁方式を採用することも多いが、小型モー
タ等ではフェライト磁石や希土類磁石等の永久磁石を界
磁用磁石として用いることも多い。そして、永久磁石を
用いた直流機の場合、特に、磁束を有効に利用し、火花
損失等を低減して、効率を高める必要性が高い。そのた
めに、界磁用磁石と、電機子巻線に接続された整流子片
に摺接して電機子巻線との間で電流を授受するブラシと
の位置関係が重要となる。界磁用磁石に対してブラシの
位置がずれると、有効磁束が減少して出力低下を招いた
り、ブラシの周辺に火花を発生して整流子面の損傷や異
極ブラシ間の短絡等を生じたりするからである。

【０００３】これまでは、それらの位置調整を行いつ
つ、界磁用磁石およびブラシの固定に多くの工数を割い
て組付け作業が行われてきた。例えば、図３に示すよう
に、継鉄（１０）に界磁用磁石（３０）を固定する場
合、予め継鉄に位置決め用の切欠きや打出し部等を設け
ておき、これを基準に、予め界磁用磁石を配設した治具
を継鉄に嵌合させた後、接着剤およびスリーブ（６０）
等を用いて継鉄に界磁用磁石を固定していた。また、ブ
ラシ（４０）を固定する場合には、それを保持するブラ
シホルダ（８０）を継鉄の開口側に設けたエンドフレー
ム（７０）の所定位置にねじ止めしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、界磁用磁石の
固定に使用される治具等にも公差があり、界磁用磁石の
固定位置はばらつく傾向にある。また、従来の構成で
は、ブラシホルダがその界磁用磁石とは独立して固定さ
れ、しかもヨークに対してではなくエンドフレームに対
してねじ止め固定されていた。このため、界磁用磁石と
ブラシとの間の固定位置を正確に定めることは難い状況
にあった。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みて為され
たものであり、個体間に生じる界磁用磁石とブラシとの
間の配設位置のばらつきを簡易に抑制し、安定した出力
等が得られる直流機を提供することを目的とする。ま
た、その界磁用磁石とブラシとの保持、固定に適した一
体型ホルダを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はこの
課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、
界磁用磁石を保持する磁石ホルダとブラシを保持するブ
ラシホルダとを一体化することを思いつき、本発明を完
成するに至った。（直流機）すなわち、本発明の直流機は、回転軸と一体
的に回転し外周側に複数のスロットを備えた電機子鉄心
と該スロットに巻回された電機子巻線と該電機子巻線の
端部に接続された複数の整流子片よりなる整流子とを有
する電機子と、該電機子を中央に収納する筒状の継鉄
と、該継鉄の内周側に該電機子の外周面へ対向して配設
され該継鉄と該電機子とを介して磁気回路を形成する界
磁用磁石と、前記整流子に摺接して前記電機子巻線と外
部との間で整流された電流を授受する少なくとも一対の
ブラシとを備える直流機において、前記界磁用磁石を保
持する磁石ホルダと前記ブラシを保持するブラシホルダ
とを一体化した一体型ホルダによって該界磁用磁石と該
ブラシとが保持されていることを特徴とする。

【０００７】本発明では、従来別個に保持、固定されて
いた界磁用磁石とブラシとを、一体化した一体型ホルダ
により保持することとした。これにより、両者の配設位
置のずれ（取付位置の相対角度誤差）は、一体型ホルダ
に生じる、非常に小さい製作状の誤差（公差）内に抑制
できる。従って、界磁用磁石とブラシとは、ずれの実質
的に解消された正確な位置に配設される。そして、各直
流機間の個体差はほとんど解消され、いずれの直流機で
も安定した出力等が得られる。また、本発明によると、
界磁用磁石とブラシとが継鉄（ステータハウジング）に
同時に組付けられるため、組付け工数も削減されるので
好ましい。

【０００８】（一体型ホルダ）本発明は、直流機のみら
ず、その重要な構成部材である一体型ホルダとしても把
握できる。すなわち、本発明は、回転軸と一体的に回転
し外周側に複数のスロットを備えた電機子鉄心と該スロ
ットに巻回された電機子巻線と該電機子巻線の端部に接
続された複数の整流子片よりなる整流子とを有する電機
子と、前記電機子を中央に収納する筒状の継鉄と、前記
継鉄の内周側に該電機子の外周面へ対向して配設され該
継鉄と該電機子とを介して磁気回路を形成する界磁用磁
石と、該整流子に摺接して該電機子巻線と外部との間で
整流された電流を授受する少なくとも一対のブラシとを
備える直流機において、前記界磁用磁石を保持する磁石
ホルダと前記ブラシを保持するブラシホルダとを一体化
したことを特徴とする前記直流機に用いられる一体型ホ
ルダとしても良い。

【０００９】なお、本発明でいう一体型ホルダは、例え
ば、樹脂の一体成形により製作できる。もっとも、ブラ
シとの間の電気的絶縁性および界磁用磁石との間の磁気
的絶縁性が確保される限り、一体型ホルダの材質は樹脂
以外でも良い。直流機は、前述したように、主として直
流電動機（直流モータ）であるが、直流発電機でも良
い。また、直流機の極数は、２極でも４極でもそれ以上
でも良い。そして、いずれの直流機であっても、その用
途は問わない。

【００１０】界磁用磁石に対するブラシの配設位置は、
直流機の仕様に応じて決定される。例えば、ブラシを幾
何学的中性軸上に配設しても良いし、それよりも進角ま
たは遅角させた電気的中性軸上に配設しても良い。直流
電動機の場合なら、幾何学的中性軸から回転方向に遅ら
せた電気的中性軸上にブラシを移すことにより、ブラシ
に生じる火花を簡易に抑制することが可能となる。直流
機発電機の場合なら、その逆方向にブラシを移せば良
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、実施形態を挙げて本発明に
ついて具体的に説明する。本発明の実施形態である小型
の直流モータ１００の半断面図を図１に示す。また、そ
の特徴部分である一体型ホルダ６を図２に示す。なお、
図２（ａ）は一体型ホルダの正面図であり、同図（ｂ）
はそのＡ−Ｏ−Ａ断面図である。

【００１２】直流モータ１００は、ハウジング１と、そ
の内部に収納された電機子２と、界磁用磁石３と、ブラ
シ４と、整流子５およびハウジング１の開口を閉塞する
エンドプレート７とからなる。なお、この直流モータ１
００は、二輪車のスタータモータに使用されるものであ
る。ハウジング１は、鉄製で有底円筒状をしており、そ
の底部には軸受を収納する凹部を有する。このハウジン
グ１は、本発明でいう継鉄（ヨーク）に相当する。

【００１３】電機子２は、中央を出力軸２１（回転軸）
が貫通しており、その出力軸２１の前後が軸受１１、１
２により支承されている。また、その出力軸２１の軸方
向中央には外周面に複数のスロット２２ａを備えた電機
子鉄心２２が嵌装され、出力軸２１と一体回転するよう
になっている。さらに、そのスロット２２ａには、複数
の電機子巻線２３が巻回されている。この電機子鉄心２
２の前方（図１の左側）には、複数の整流子片５１から
なる整流子５が設けられている。各整流子片５１はそれ
ぞれ絶縁され、上記電機子巻線２３の端部が各整流子片
５１に電気的に接続されている。

【００１４】そして、一対のブラシ４がこの整流子片５
１に摺接するように配設されている。このブラシ４に
は、外部の直流電源に接続されたピグテイル（図示せ
ず）を介して電力が供給される。さらに、円弧状の一対
のフェライト磁石からなる界磁用磁石３が、電機子鉄心
２２の外周面に対向するように配設されている。そし
て、この界磁用磁石３とハウジング１と電機子２との間
に磁気回路が形成される。

【００１５】ところで、上記界磁用磁石３およびブラシ
４は、熱硬化性樹脂で一体成形された略円筒状の一体型
ホルダ６によって収納保持される。一体型ホルダ６は、
図２から分かるように、界磁用磁石３を収納保持する磁
石ホルダ６３とブラシホルダ６４とが一体となったもの
である。本実施形態では、一対の磁石ホルダ６３とブラ
シホルダ６４とを対向配置させると共に、磁石ホルダ６
３とブラシホルダ６４との中心を一致させた。磁石ホル
ダ６３は、一体型ホルダ６の円筒側面部分に開口した円
弧状の開口部６３ａと界磁用磁石３の下面を支持する薄
肉の支持部６３ｂとからなる。

【００１６】ブラシホルダ６４は、開口を軸中心側にも
つ方形状のカップ６４ａと、そのカップ６４ａの前端面
に切欠いた取出孔６４ｂとからなる。このカップ６４ａ
内には、ブラシ４の他に、ブラシ４を整流子５に押圧す
るスプリング（図示せず）も収納される。また、取出孔
６４ｂからは、前述のピグテイルが引き出される。

【００１７】次に、この直流モータ１００の組み付けに
ついて説明する。先ず、一体型ホルダ６に界磁用磁石３
と、ブラシ４およびこれを押圧するスプリングとを組み
込む。この状態で一体型ホルダ６を、ハウジング１の開
口側からその内周面に圧入しながら嵌装し、固定する。

【００１８】次に、予め軸受１１を組付けておいたハウ
ジング１に電機子２を所定位置まで挿入し保持する。そ
して、最後にエンドプレート７を出力軸２１に通してハ
ウジング１の開口を閉塞する。なお、一体型ホルダ６と
電機子２との組付順序は、逆にすることも可能である。
こうして、界磁用磁石３とブラシ４との間の組付相対角
度誤差がほとんどない直流機１００が得られた。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、界磁用磁石とブラシと
が、一体型ホルダによって位置決めされ、かつ同時に組
付けされる。このため、それらの取付位置の相対角度誤
差を簡易に抑制できると共に、余計な位置合わせをする
ことなく、効率的な組立ができる。さらには、磁石ホル
ダとブラシホルダとを一体としたことで、部品点数の削
減、低コスト化等をも図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施形態の直流モータを示す半断
面図である。

【図２】その一体型ホルダを示す図であり、同図（ａ）
が正面図で同図（ｂ）がそのＡ−Ｏ−Ａ断面図である。

【図３】従来の直流モータを示す半断面図である。

【符号の説明】

１ハウジング（継鉄）２電機子３界磁用磁石４ブラシ５整流子６一体型ホルダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸と一体的に回転し外周側に複数のス
ロットを備えた電機子鉄心と該スロットに巻回された電
機子巻線と該電機子巻線の端部に接続された複数の整流
子片よりなる整流子とを有する電機子と、該電機子を中央に収納する筒状の継鉄と、該継鉄の内周側に該電機子の外周面へ対向して配設され
該継鉄と該電機子とを介して磁気回路を形成する界磁用
磁石と、前記整流子に摺接して前記電機子巻線と外部との間で整
流された電流を授受する少なくとも一対のブラシとを備
える直流機において、前記界磁用磁石を保持する磁石ホルダと前記ブラシを保
持するブラシホルダとを一体化した一体型ホルダによっ
て該界磁用磁石と該ブラシとが保持されていることを特
徴とする直流機。
【請求項２】回転軸と一体的に回転し外周側に複数のス
ロットを備えた電機子鉄心と該スロットに巻回された電
機子巻線と該電機子巻線の端部に接続された複数の整流
子片よりなる整流子とからなる電機子と、該電機子を中央に収納する筒状の継鉄と、該継鉄の内周側に該電機子の外周面へ対向して配設され
該継鉄と該電機子とを介して磁気回路を形成する界磁用
磁石と、該整流子に摺接して該電機子巻線と外部との間で整流さ
れた電流を授受する少なくとも一対のブラシとを備える
直流機において、前記界磁用磁石を保持する磁石ホルダと前記ブラシを保
持するブラシホルダとを一体化したことを特徴とする前
記直流機に用いられる一体型ホルダ。