JP2008259305A - 直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】給電ブラシの配置や寸法の設定を容易としながらも給電ブラシの火花放電による摩耗を低減でき、長寿命化を図ることができる直流モータを提供する。
【解決手段】軸直交平面よりなる摺接面３１ａを有する整流子２１は、そのセグメント２２が径方向外側に向かうに連れて幅が広くなる略扇形状をなしている。このような整流子２１に摺接する給電ブラシ７ａ〜７ｄとして低抵抗の主ブラシ７ａ，７ｂと高抵抗の補助ブラシ７ｃ，７ｄとが用いられ、その補助ブラシ７ｃ，７ｄが主ブラシ７ａ，７ｂよりも整流子２１の径方向内側に配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電機子に回転駆動のための給電を行う給電ブラシ及び整流子を備えた直流モータに関するものである。

直流モータは、電機子に回転駆動のための給電を行う整流子が備えられており、その整流子に対し給電ブラシを摺接させて給電を行うことで回転駆動するように構成されている。このような直流モータにおいて、給電ブラシが軸方向に押圧接触されると共に、給電ブラシが摺接する摺接面が軸直交平面となる平面型の整流子のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

ところで、給電ブラシは整流子との摺接時に火花放電等により摩耗するため、やがて給電ブラシの交換が必要となったり、モータが使用不能になる等、給電ブラシの長寿命化が要求される。この場合、給電ブラシを長くして長寿命化を図ることもできるが、これはモータの大型化に繋がるため、得策でない。そこで、給電ブラシの火花放電による摩耗を低減する対策がなされたものが提案されている（例えば特許文献２参照）。

具体的には、電源の陽極側及び陰極側のそれぞれで給電ブラシを例えば２個用意し、一方を低抵抗（電気抵抗）の主ブラシ、他方を高抵抗の補助ブラシとし、整流子の所定セグメントからの補助ブラシの離間がそのセグメントと同電位とされたセグメントからの主ブラシの離間よりも遅れるように、主ブラシを通常位置、補助ブラシを通常位置から周方向に若干シフトして配置している。また、この配置位置の調整の他にも各ブラシの幅（周方向幅）を調整して対応することも可能である。これにより、火花放電が生じ難い、生じても小さい高抵抗の補助ブラシ側で火花放電が生じるようになり、低抵抗の主ブラシでの火花放電による摩耗が低減されるようになっている。
特開平９−７４７２１号公報 特開２００３−３４８８００号公報

しかしながら、低抵抗の主ブラシの配置に対し、高抵抗の補助ブラシの周方向の位置調整は煩雑であり、またブラシ幅を調整する場合においてもその寸法調整は煩雑である。従って、給電ブラシの火花放電による磨耗を低減するための配置や寸法の設定は、煩雑な作業となっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、給電ブラシの配置や寸法の設定を容易としながらも給電ブラシの火花放電による摩耗を低減し、長寿命化を図ることができる直流モータを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数個のセグメントが周方向に並設され軸直交平面よりなる摺接面を有する整流子に給電ブラシを押圧接触させ、その給電ブラシ及び整流子にて電機子に回転駆動のための電源供給がなされる構成の直流モータであって、前記給電ブラシを、低抵抗で少なくとも電源供給を行う主ブラシと高抵抗の補助ブラシとで構成するとともに、その補助ブラシを主ブラシよりも前記整流子の径方向内側に配置したことをその要旨とする。

この発明では、低抵抗の主ブラシと高抵抗の補助ブラシとが用いられ、その補助ブラシが主ブラシよりも整流子の径方向内側に配置される。ここで、軸直交平面よりなる摺接面を有する整流子は、そのセグメントが径方向外側に向かうに連れて幅が広くなる略扇形状をなしている。そのため、主ブラシと補助ブラシとをともに通常位置に配置し、ブラシ幅を同等とするだけで、補助ブラシのセグメントへの接触が主ブラシのセグメントへの接触よりも早く、補助ブラシのセグメントからの離間が主ブラシのセグメントからの離間よりも遅くなる。これにより、補助ブラシ側で火花放電が生じるようになり、主ブラシでの火花放電による摩耗が低減されるとともに、高抵抗な補助ブラシは自身の火花放電も生じ難く火花放電による摩耗も小さいため、給電ブラシの長寿命化、ひいては直流モータの長寿命化に貢献できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、前記主ブラシは、主として黒鉛粉体と銅粉体とを混合して焼結形成され、前記補助ブラシは、前記主ブラシよりも黒鉛粉体の割合を多く、若しくは銅粉体を使用せずに焼結形成されていることをその要旨とする。

この発明では、補助ブラシは、主ブラシよりも黒鉛粉体の割合を多く、若しくは銅粉体を使用せずに焼結形成することで、主ブラシよりも高抵抗に形成される。これにより、高抵抗の補助ブラシを容易かつ確実に形成できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の直流モータにおいて、前記整流子には、所定角度間隔の前記セグメント同士を同電位とする短絡部材が備えられるものであり、前記補助ブラシは、前記主ブラシが接触する前記セグメントに接触するように配置、若しくは前記主ブラシが接触する前記セグメントと同電位とされた前記セグメントに接触するように配置されていることをその要旨とする。

この発明では、補助ブラシは、主ブラシが接触するセグメントに接触するように配置、若しくは主ブラシが接触するセグメントと短絡部材にて同電位とされたセグメントに接触するように配置される。つまり、短絡部材を有する整流子では、補助ブラシと主ブラシとを同一セグメントに接触、若しくは短絡部材にて同電位とされた各セグメントにそれぞれ接触させることで対応できるため、各ブラシの配置の自由度は高い。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、前記主ブラシ及び前記補助ブラシは、前記整流子との接触する先端面が同一形状をなしていることをその要旨とする。

この発明では、主ブラシ及び補助ブラシは、整流子との接触する先端面が同一形状に形成され、それぞれ通常位置に配置するだけで火花放電による磨耗が防止される。つまり、主ブラシ及び補助ブラシの先端面を同一形状とすることで対応できるため、各ブラシの形成が容易であるとともに、ひいてはブラシ全体を同一形状として容易に形成することもできる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、前記各ブラシは、前記整流子との接触する先端面が矩形状をなしていることをその要旨とする。

この発明では、整流子のセグメントは、径方向外側に向かうに連れて幅が広くなる略扇形状に形成されており、各ブラシは、整流子（セグメント）との接触する先端面が矩形状に形成される。これにより、各ブラシのセグメントに対する接触時及び離間時の接触面積が緩やかに変化するようになり、このことによっても各ブラシの火花放電が低減され、磨耗が低減される。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、前記補助ブラシは、電源非供給とされていることをその要旨とする。
この発明では、補助ブラシは電源非給電であるため、補助ブラシへの給電線の取り回しが必要なく、モータ構成の簡素化に貢献できる。

本発明によれば、給電ブラシの配置や寸法の設定を容易としながらも給電ブラシの火花放電による摩耗を低減でき、長寿命化を図ることができる直流モータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のモータを示す。有底円筒状のモータハウジング１の内周面には、６磁極を構成するマグネット２が固着されており、該ハウジング１の底部中央には軸受３ａが固定されている。モータハウジング１の開口部は、電機子１１を収容した後に略円板状のエンドフレーム４にて閉塞され、このエンドフレーム４の中央には前記軸受３ａと対をなす軸受３ｂが固定されている。

エンドフレーム４におけるモータハウジング１側の面には、ブラシホルダ５が固定されている。ブラシホルダ５は、エンドフレーム４に固定される円板状の固定板５ａと、該固定板５ａ上から軸方向に延びる四角筒状のブラシ保持部５ｂとが一体に形成されてなる。各ブラシ保持部５ｂは、固定板５ａの中心の同一円周上において、周方向に所定間隔を有して４つ設けられている（図１では、２つを図示）。各ブラシ保持部５ｂの近傍には、それぞれ板ばね６が備えられている。

各ブラシ保持部５ｂには、それぞれ略直方体状で同形状をなす給電ブラシ７ａ〜７ｄが収容されている。給電ブラシ７ａ〜７ｄは、図４及び図６に示すように、一対（陽極側及び陰極側）の主ブラシ７ａ，７ｂと一対の補助ブラシ７ｃ，７ｄで構成されている。ここで、ブラシは、一般的に主材料の黒鉛粉体と銅粉体とを所定量ずつ混合して焼結形成されるものであり、本実施形態の主ブラシ７ａ，７ｂは、銅粉体を重量比で約５０％とした電気抵抗の低い低抵抗ブラシで形成され、補助ブラシ７ｃ，７ｄは、黒鉛粉体を重量比で約１００％（銅粉体を混合しない）とした電気抵抗の高い高抵抗ブラシで形成されている。主ブラシ７ａ，７ｂは、陽極側用と陰極側用とが１８０°間隔で対向配置されており、補助ブラシ７ｃ，７ｄは、主ブラシ７ａ，７ｂと対応して設けられ各主ブラシ７ａ，７ｂから１２０°間隔を有して対向配置されている。補助ブラシ７ｃ，７ｄは主ブラシ７ａ，７ｂよりも整流子２１の径方向内側に配置され、この場合、互いの摺接軌道が重ならないように配置されている。因みに、径方向内側に配置される補助ブラシ７ｃ，７ｄは、本実施形態では、３個のセグメント２２に跨って接触可能とされている。これら各ブラシ７ａ〜７ｄは、後述の整流子２１に押圧接触するように板ばね６により整流子２１側に付勢されている。そして、主ブラシ７ａ，７ｂには外部から駆動電源が供給される一方、補助ブラシ７ｃ，７ｄは電源非給電とされ、主ブラシ７ａ，７ｂでの火花放電による摩耗を低減する目的で設けられている（詳細は後述）。

図１に示すように、前記モータハウジング１及びエンドフレーム４にて囲まれた空間内には、電機子１１が回転可能に収容されている。電機子１１を構成する回転軸１２は、一対の前記軸受３ａ，３ｂによって回転可能に支持され、該回転軸１２の一部がエンドフレーム４から外部に突出している。回転軸１２に固定されたコア１３は、放射状に延びる８つのティース１４ａ〜１４ｈを有しており、これら８つのティース１４ａ〜１４ｈ間の空間がスロット１５ａ〜１５ｈとなっている（図１では、ティース１４ａ〜１４ｃのみを図示）。コア１３には、装着されたインシュレータ１６の上から各ティース１４ａ〜１４ｈにコイル１７ａ〜１７ｈがそれぞれ集中巻きにて巻回されている。尚、インシュレータ１６には、各コイル１７ａ〜１７ｈの径方向外側へのはみ出しを防止するはみ出し防止壁１６ａが軸方向に立設されている。そして、図２（ａ）に示すように、はみ出し防止壁１６ａの径方向内側面には、その面の中央部で径方向内側に突出する第１保持凸部１８ａが設けられ、その両側には第１保持凸部１８ａと間隔を空けて第２及び第３保持凸部１８ｂ，１８ｃが設けられている。そして、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、各コイル１７ａ〜１７ｈの一端の端末線１９は、第１，第２保持凸部１８ａ，１８ｂにて保持されて軸方向に引き出され、他端の端末線１９は、第１，第３保持凸部１８ａ，１８ｃにて保持されて軸方向に引き出されている。

前記回転軸１２におけるコア１３の前記ブラシホルダ５側には、整流子２１が固定される。図３は、整流子２１の軸方向断面図であり、図４は、整流子２１の前記ブラシホルダ５側の面の平面図である。図３及び図４に示すように、整流子２１は、周方向に配置された２４個のセグメント２２と、同電位となるセグメント２２同士を短絡するための短絡部材２３と、セグメント２２及び短絡部材２３を保持する保持部２４とから構成されている。

図４に示すように、２４個のセグメント２２は、周方向に隣り合うセグメント２２間に間隔を空けて、放射状に、且つ周方向に等角度間隔に配置されている。各セグメント２２は、軸方向から見ると、径方向内側の端部から径方向外側に向かうに連れて徐々にその幅が広くなる略扇形状をなしており、隣り合うセグメント２２間の間隔の周方向の幅が径方向に一定となっている。

各セグメント２２は、軸方向から見た形状が略扇形状をなす板状のセグメント本体３１を有し、該セグメント本体３１の図３における下面は、前記各ブラシ７ａ〜７ｄが摺接する平坦な摺接面３１ａとなっている。また、セグメント本体３１の径方向内側の端部には、図３においてやや上方へ延びた後、径方向内側に向かって前記摺接面３１ａと平行に延びる内周側接続部３２が形成されている。内周側接続部３２において、摺接面３１ａと平行に延びる部位は、図５に示すように、軸方向から見ると、径方向内側に向かうに連れて徐々に幅が狭くなる略台形状をなしており、図３における上面は、前記摺接面３１ａと平行な内周側接続面３２ａとなっている。そして、各セグメント２２は、摺接面３１ａがそれぞれ同一平面上に配置されると共に、内周側接続面３２ａがそれぞれ同一平面上に配置されるように、周方向に並んで配置されている。

セグメント本体３１の径方向外側端部における周方向中央から一方側には、図３における斜め上方（摺接面３１ａとは反対側）に延びる外周側接続部３３が形成されている。外周側接続部３３は、内周側接続面３２ａよりも高く突出しており、外周側接続部３３の径方向内側を向く外周側接続面３３ａと、セグメント本体３１の摺接面３１ａと平行な上面３１ｂとは鈍角をなしている。また、図４に示すように、セグメント本体３１の径方向外側端部における周方向中央から他方側には、径方向外側に延びるコイル接続部３４が形成されている。図２（ｂ）に示すように、コイル接続部３４の先端には、軸方向に延びる前記コイル１７ａ〜１７ｈの端末線１９を嵌め込んで接続するための接続溝３４ａが形成されている。

図５に示すように、短絡部材２３は、２４個の短絡片４１から構成されている。尚、図５は、保持部２４を除く整流子２１の構成部品、即ちセグメント２２と短絡部材２３とを示す平面図である。各短絡片４１は、各セグメント２２の外周側接続部３３に接続される外周側端部４２と、各セグメント２２の内周側接続部３２に接続される内周側端部４３と、外周側端部４２と内周側端部４３とを１２０°ずらして連結する連結部４４から構成されている。短絡部材２３は、セグメント本体３１の反摺接面３１ａ側（上面３１ｂ側）に配置される。

図３に示すように、外周側端部４２は、前記セグメント２２と平行に延び、その径方向外側端部に前記外周側接続面３３ａに倣って延びる接続片４５が形成されている。一方、内周側端部４３は、内周側接続面３２ａと同様の台形状をなし、内周側接続面３２ａ上に載置される。図４に示すように、連結部４４は、外周側端部４２と内周側端部４３とを図５において反時計回り（セグメント２２側からは時計回り）に１２０°ずらして連結するように延びている。この場合、連結部４４は、インボリュート曲線に沿った湾曲形状をなしている。そして、このような各短絡片４１は、互いに非接触となるように間隔を空けて配置されている。因みに、各短絡片４１（短絡部材２３）は、一枚の金属板（例えば銅板）からプレス加工により形成される。

このような構成の短絡部材２３（各短絡片４１）は、図３及び図５に示すように、周方向に配置された２４個のセグメント２２に対し、外周側端部４２の接続片４５を外周側接続部３３の外周側接続面３３ａに当接させると共に、内周側端部４３を内周側接続部３２の内周側接続面３２ａに当接させて配置される。この場合、短絡部材２３は、内周側接続面３２ａと同一平面上に配置されることとなり、短絡片４１の連結部４４部分がセグメント２２との上面３１ｂと間隔を空けて平行に配置され、互いに非接触とされる。そして、互いに接触する外周側端部４２の接続片４５と外周側接続部３３、及び内周側端部４３と内周側接続部３２がそれぞれ接合され、互いに電気的に接続される。これにより、短絡部材２３によって周方向に１２０°間隔を空けて配置されたセグメント２２同士が短絡される。

図３に示すように、保持部２４は、絶縁性の樹脂材料よりなり、前記セグメント２２の一部及び短絡部材２３を埋設させることにより、セグメント２２及び短絡部材２３を一体化して保持している。因みに、保持部２４の外径は、図４に示すように、周方向に配置された２４個のセグメント２２のコイル接続部３４の先端を通る円と略等しく形成されていると共に、図１に示すように、マグネット２の内径よりも大きく且つモータハウジング１の内径よりも小さく形成されている。また、保持部２４は、セグメント２２及び短絡部材２３の保持と共に、その樹脂材料が周方向に隣り合うセグメント２２間、同じく周方向に隣り合う短絡片４１間、更にはセグメント２２と短絡片４１との所定部位間に回り込むことで各箇所の短絡を防止している。

また、図４に示すように、保持部２４の外周面には、コイル接続部３４と対応する位置に、軸方向に延びる配置溝２４ｂがそれぞれ形成されている。この配置溝２４ｂが形成されることにより、コイル接続部３４は、配置溝２４ｂの底面２４ｃから径方向外側に突出し、接続溝３４ａが保持部２４と軸方向に重ならないようになっている。

更に、図３に示すように、保持部２４の中央部には、その直径が前記回転軸１２の外径より若干小さく形成された嵌入孔２４ｄが軸方向に貫通して形成されている。そして、この嵌入孔２４ｄの軸方向の他端側（図３における上端側）の開口周縁には、軸方向に円筒状に突出したボス部２４ｅが一体に形成され、嵌入孔２４ｄが連続的に形成されている。

このような構成の整流子２１は、図１に示すように、セグメント２２がコア１３と逆方向を向くようにして、嵌入孔２４ｄに回転軸１２が圧入されることにより、回転軸１２に対して一体回転可能に固定される。そして、整流子２１のセグメント２２の摺接面３１ａは軸直交平面となり、該摺接面３１ａには各ブラシ７ａ〜７ｄが軸方向に押圧接触され、整流子２１の回転に伴い摺接面３１ａと各ブラシ７ａ〜７ｄとが摺接する。

整流子２１の各セグメント２２には、対応する前記コイル１７ａ〜１７ｈの端部（端末線１９）が接続されている。ここで、図６に、本実施形態の直流モータの結線図を示す。尚、本実施形態では、ティース１４ａとティース１４ｈとの間に配置されたセグメント２２をセグメント番号「１」とし、そこから時計回りに「２４」までセグメント番号を付すことにする。図６に示すように、周方向に隣り合って対をなす８対のセグメント２２に、対応するコイル１７ａ〜１７ｈの端部が接続されている。８対のセグメント２２間には、コイル１７ａ〜１７ｈの端部が接続されないセグメント２２が１つずつ配置されている。本実施形態では、周方向に隣り合って対をなすセグメント番号「２」，「３」のセグメント２２には、コイル１７ａの一端と他端がそれぞれ接続されている。そして、セグメント番号「４」のセグメント２２には何れのコイル１７ａ〜１７ｈの端部も接続されず、周方向に隣り合って対をなすセグメント番号「５」，「６」のセグメント２２にコイル１７ｂの一端と他端がそれぞれ接続されている。同様に、セグメント番号「４」のセグメント２２から２つ置きのセグメント番号「７」，「１０」，「１３」，「１６」，「１９」，「２２」，「１」のセグメント２２には、何れのコイル１７ａ〜１７ｈの端部も接続されていない。そして、セグメント番号「８」，「９」のセグメント２２にコイル１７ｃの一端と他端がそれぞれ接続されており、セグメント番号「１１」，「１２」のセグメント２２にコイル１７ｄの一端と他端がそれぞれ接続されており、セグメント番号「１４」，「１５」のセグメント２２にコイル１７ｅの一端と他端がそれぞれ接続されている。更に、セグメント番号「１７」，「１８」のセグメント２２にコイル１７ｆの一端と他端がそれぞれ接続されており、セグメント番号「２０」，「２１」のセグメント２２にコイル１７ｇの一端と他端がそれぞれ接続されており、セグメント番号「２３」，「２４」のセグメント２２にコイル１７ｈの一端と他端がそれぞれ接続されている。

因みに、本実施形態の整流子２１及び電機子１１の製造について以下にまとめると、先ず、短絡部材形成工程により短絡部材２３が形成される。この短絡部材形成工程において、図７（ａ）に示すように、導電性の板材（例えば銅板）からパンチ（何れも図示略）にて２４個の短絡片４１（短絡部材２３）が同時に打ち抜かれ、その後、各短絡片４１の接続片４５となる部位が折り曲げられて形成される。

また、短絡部材形成工程とは別工程のセグメント形成工程にてセグメント２２が形成される。このセグメント形成工程において、導電性の板材からパンチにて２４個のセグメント２２が打ち抜かれ、その後、外周側接続部３３及び内周側接続部３２が折り曲げられて形成される。

次に、セグメント２２に対し短絡部材２３を配置する配置工程において、図７（ｂ）に示すように、摺接面３１ａが同一平面上に配置されるように２４個のセグメント２２が周方向に並べて配置される。放射状に配置された２４個のセグメント２２には短絡部材２３が摺接面３１ａと平行に配置される。この時、短絡部材２３は、内周側端部４３が内周側接続面３２ａに当接されると共に、接続片４５が外周側接続面３３ａに当接されて配置される。そして、セグメント２２に対して短絡部材２３が配置されると、図５に示す状態となる。セグメント２２に対して短絡部材２３が配置された状態では、短絡部材２３におけるセグメント２２側の面が内周側接続面３２ａと同一平面上となり、セグメント本体３１の上面３１ｂ（反摺接面３１ａ）と連結部４４とが隙間を空けて配置されて互いに非接触とされる。

次に、短絡部材２３とセグメント２２とを接続する接合工程が行われる。この接合工程において、内周側端部４３と内周側接続部３２とが溶接により接合されると共に、接続片４５と外周側接続部３３とが溶接により接合される。これにより、外周側端部４２が接続片４５を介して外周側接続部３３に電気的に接続されると共に、内周側端部４３が内周側接続部３２に電気的に接続される。

次に、保持部２４を形成する保持部形成工程が行われる。この保持部形成工程において、互いに接続された２４個のセグメント２２及び短絡部材２３は、保持部２４形成用の成形型（図示略）内に配置される。その後、成形型内に、溶融した絶縁性樹脂材料が充填される。この時、絶縁性樹脂材料は、周方向に隣り合うセグメント２２間、周方向に隣り合う連結部４４間、及び軸方向に対向するセグメント本体３１と連結部４４との間の隙間に充填される。そして、絶縁性樹脂材料の硬化により、整流子２１が完成する。

上記の工程を経て形成された整流子２１は、図８に示すように、コイル１７ａ〜１７ｈが巻回された状態のコア１３が固定された回転軸１２が嵌入孔２４ｄに圧入され、該回転軸１２に固定される。その後、各コイル１７ａ〜１７ｈの端部（端末線１９）が保持部２４の外周面に形成された配置溝２４ｂを通って、それぞれ対応するセグメント２２のコイル接続部３４に形成された接続溝３４ａ内に挿入される。そして、各コイル１７ａ〜１７ｈの端部がその接続溝３４ａ内に配置された状態で、整流子２１の径方向外側からコイル接続部３４に対して溶接が施されて各セグメント２２とコイル１７ａ〜１７ｈの端部とが電気的に接続され、電機子１１に整流子２１が取り付けられる。

このように構成された本実施形態の直流モータでは、外部から駆動電源が主ブラシ７ａ，７ｂを介してコイル１７ａ〜１７ｈに選択的に電流が供給されると、コイル１７ａ〜１７ｈにて発生される回転磁界に応じて電機子１１が回転する。この回転に伴って整流子２１も回転することから、主ブラシ７ａ，７ｂに接触するセグメント２２が順次切り替わり、各コイル１７ａ〜１７ｈの整流が行われる。

また、整流子２１と各ブラシ７ａ〜７ｄとの摺接について、主ブラシ７ａ，７ｂと補助ブラシ７ｃ，７ｄとは直方体状をなしているため、図４に示すように、セグメント２２と接触する先端面が長方形状（矩形状）をなしており、各ブラシ７ａ〜７ｄの先端面の長辺が径方向直線と平行となるように各ブラシ７ａ〜７ｄが配置されている。本実施形態では、主ブラシ７ａ，７ｂが径方向外側、補助ブラシ７ｃ，７ｄが径方向内側に配置されている。これに対し、セグメント２２（セグメント本体３１）は略扇形状をなしていることから、補助ブラシ７ｃ，７ｄのセグメント２２への接触が主ブラシ７ａ，７ｂの同電位セグメント２２への接触よりも早く、補助ブラシ７ｃ，７ｄのセグメント２２からの離間が主ブラシ７ａ，７ｂの同電位セグメント２２からの離間よりも遅くなる。そのため、補助ブラシ７ｃ，７ｄ側で火花放電が生じるようになり、主ブラシ７ａ，７ｂでの火花放電による摩耗が低減されるようになっている。しかも、補助ブラシ７ｃ，７ｄは高抵抗なことから、自身の火花放電も生じ難く、自身の火花放電による摩耗も小さい。

また、各ブラシ７ａ〜７ｄのセグメント２２と接触する先端面が長方形状（矩形状）をなしているのに対し、セグメント２２（セグメント本体３１）が略扇形状をなしていることから、各ブラシ７ａ〜７ｄのセグメント２２に対する接触時及び離間時の接触面積が緩やかに変化するようになり、このことによっても各ブラシ７ａ〜７ｄの火花放電の低減が図られている。

次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、低抵抗の主ブラシ７ａ，７ｂと高抵抗の補助ブラシ７ｃ，７ｄとが用いられ、その補助ブラシ７ｃ，７ｄが主ブラシ７ａ，７ｂよりも整流子２１の径方向内側に配置されている。ここで、軸直交平面よりなる摺接面３１ａを有する整流子２１は、そのセグメント２２が径方向外側に向かうに連れて幅が広くなる略扇形状をなしている。そのため、主ブラシ７ａ，７ｂと補助ブラシ７ｃ，７ｄとをともに通常位置に配置し、ブラシ７ａ〜７ｄを同形状（ブラシ幅を同等）とするだけで、補助ブラシ７ｃ，７ｄのセグメント２２への接触が主ブラシ７ａ，７ｂのセグメント２２への接触よりも早く、補助ブラシ７ｃ，７ｄのセグメント２２からの離間が主ブラシ７ａ，７ｂのセグメント２２からの離間よりも遅くなる。これにより、補助ブラシ７ｃ，７ｄ側で火花放電が生じるようになり、主ブラシ７ａ，７ｂでの火花放電による摩耗が低減されるとともに、高抵抗な補助ブラシ７ｃ，７ｄは自身の火花放電も生じ難く火花放電による摩耗も小さいため、給電ブラシ７ａ〜７ｄの長寿命化、ひいては直流モータの長寿命化に貢献することができる。

（２）本実施形態では、補助ブラシ７ｃ，７ｄは、主ブラシ７ａ，７ｂと異なり、銅粉体を使用せず黒鉛粉体を約１００％とし、主ブラシ７ａ，７ｂよりも高抵抗に形成される。これにより、高抵抗のブラシ７ｃ，７ｄを容易かつ確実に形成することができる。尚、補助ブラシ７ｃ，７ｄに銅粉体を混合してもよく、この場合、主ブラシ７ａ，７ｂよりも黒鉛粉体の割合を多くして対応してもよい。

（３）本実施形態では、補助ブラシ７ｃ，７ｄは、主ブラシ７ａ，７ｂが接触するセグメント２２と短絡部材２３にて同電位とされたセグメント２２に接触するように配置されている。つまり、短絡部材２３を有する本実施形態のような整流子２１では、補助ブラシ７ｃ，７ｄと主ブラシ７ａ，７ｂとを同一セグメント２２に接触、若しくは短絡部材２３にて同電位とされた各セグメント２２にそれぞれ接触させることで対応できるため、各ブラシ７ａ〜７ｄの配置の自由度は高い。

（４）本実施形態では、主ブラシ７ａ，７ｂ及び補助ブラシ７ｃ，７ｄは、同一形状よりなり、整流子２１との接触する先端面が同一形状をなしているため、それぞれ通常位置に配置するだけで火花放電による磨耗が防止される。つまり、各ブラシ７ａ〜７ｄを同一形状として容易に形成することができる。

（５）本実施形態では、整流子２１のセグメント２２（セグメント本体３１）は、径方向外側に向かうに連れて幅が広くなる略扇形状に形成されており、各ブラシ７ａ〜７ｄは、整流子２１（セグメント２２）との接触する先端面が矩形状に形成されている。これにより、各ブラシ７ａ〜７ｄのセグメント２２に対する接触時及び離間時の接触面積が緩やかに変化するようになり、このことによっても各ブラシ７ａ〜７ｄの火花放電を低減でき、磨耗を低減することができる。

（６）本実施形態では、補助ブラシ７ｃ，７ｄは電源非給電であるため、補助ブラシ７ｃ，７ｄへの給電線の取り回しが必要なく、モータ構成の簡素化に貢献することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、主ブラシ７ａ，７ｂ及び補助ブラシ７ｃ，７ｄを同電位で異なるセグメント２２にそれぞれ接触させる構成であったが、同一セグメント２２に接触させてもよい。またこの場合、主ブラシ７ａ，７ｂと補助ブラシ７ｃ，７ｄとを一体化し、径方向に２層の構成としてもよい。更にこの場合、層間に絶縁層を介在させてもよい。

・上記実施形態では、補助ブラシ７ｃ，７ｄを非給電としたが、補助ブラシ７ｃ，７ｄからも給電してもよい。この場合、補助ブラシ７ｃが電源の陽極側、補助ブラシ７ｄが陰極側となる。

・上記実施形態では、１２０°離れたセグメント２２同士を１個の短絡片４１で接続する構成の短絡部材２３であったが、例えば、セグメント２２から６０°離れた位置で短絡片同士を一旦接続した２個の短絡片にて、１２０°離れたセグメント２２同士を接続する構成の短絡部材であってもよい。尚、１２０°離れたセグメント２２同士を短絡することは直流モータの構成で決定されるものであるため、この角度が変わる場合、短絡部材（短絡片）の構成も同様に変更する。

・上記実施形態では、主ブラシ７ａ，７ｂ及び補助ブラシ７ｃ，７ｄを同形状としたが、例えば、主ブラシ７ａ，７ｂ及び補助ブラシ７ｃ，７ｄの整流子２１（セグメント２２）との接触する各先端面（各断面）を互いに同一形状としつつ、長さを異ならせて対応してもよい。また、ブラシ７ａ〜７ｄの先端面を矩形状としたが、例えば、扇形状のセグメント２２に対応させてブラシの先端面を台形状としてもよい。

・上記実施形態では、短絡部材２３を有する整流子２１を備えた直流モータに適用したが、短絡部材を有していない整流子を備えるモータに適用してもよい。

本実施形態における直流モータの断面図である。 （ａ）はコアの一部分を示す部分斜視図であり、（ｂ）は整流子部分を示す部分斜視図である。 整流子の断面図（図４におけるＡ−Ａ断面図）である。 整流子の底面図である。 整流子のセグメントと短絡部材を示す平面図である。 直流モータの結線図である。 （ａ）は短絡部材の斜視図であり、（ｂ）はセグメントの斜視図である。 電機子に整流子を組み付ける前の状態を示す斜視図である。

符号の説明

７ａ，７ｂ…主ブラシ、７ｃ，７ｄ…補助ブラシ、１１…電機子、２１…整流子、２２…セグメント、２３…短絡部材、３１ａ…摺接面。

Claims (6)

1. 複数個のセグメントが周方向に並設され軸直交平面よりなる摺接面を有する整流子に給電ブラシを押圧接触させ、その給電ブラシ及び整流子にて電機子に回転駆動のための電源供給がなされる構成の直流モータであって、
   前記給電ブラシを、低抵抗で少なくとも電源供給を行う主ブラシと高抵抗の補助ブラシとで構成するとともに、その補助ブラシを主ブラシよりも前記整流子の径方向内側に配置したことを特徴とする直流モータ。
2. 請求項１に記載の直流モータにおいて、
   前記主ブラシは、主として黒鉛粉体と銅粉体とを混合して焼結形成され、
   前記補助ブラシは、前記主ブラシよりも黒鉛粉体の割合を多く、若しくは銅粉体を使用せずに焼結形成されていることを特徴とする直流モータ。
3. 請求項１又は２に記載の直流モータにおいて、
   前記整流子には、所定角度間隔の前記セグメント同士を同電位とする短絡部材が備えられるものであり、
   前記補助ブラシは、前記主ブラシが接触する前記セグメントに接触するように配置、若しくは前記主ブラシが接触する前記セグメントと同電位とされた前記セグメントに接触するように配置されていることを特徴とする直流モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、
   前記主ブラシ及び前記補助ブラシは、前記整流子との接触する先端面が同一形状をなしていることを特徴とする直流モータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、
   前記各ブラシは、前記整流子との接触する先端面が矩形状をなしていることを特徴とする直流モータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、
   前記補助ブラシは、電源非供給とされていることを特徴とする直流モータ。

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