JP2012175759A - 整流子及び直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】恒常的にモータ回転中のブラシ振動を防止すると共に、ブラシの摩耗を防止する効果が高い整流子及び直流モータを提供する。
【解決手段】本発明の整流子１０は、整流子本体部１２と、整流子本体部１２の外周に配設され整流子溝１３によって互いに電気的に絶縁された複数の整流子片１１ａからなる整流子部１１と、を備え、回転方向が一方向である。整流子１０において、複数の整流子片１１ａは、整流子溝１３によって回転方向下流側に形成される第一の角部１１ａ_１と、回転方向上流側に形成される第二の角部１１ａ_２と、をそれぞれ有し、第一の角部１１ａ_１の角度θ_１は、隣り合う整流子片１１ａの第二の角部１１ａ_２の角度θ_２よりも大きく形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は整流子及び直流モータに係り、特に恒常的にモータ回転中のブラシ振動を防止すると共にブラシの摩耗を防止する効果が高い整流子及び直流モータの改良に関する。

ワイパモータ、ブロワモータ、電動ファンモータ等、回転方向が一方向で使用される自動車用小型モータなどに使用されるブラシ付きの直流モータにおいて、整流子は、ブラシと摺接し、電機子コアに巻回された巻線に電気的に接続されている。一般に、整流子は、円筒形状の整流子本体部と、整流子本体部の外側に配設された複数の整流子片とから構成されている。

そして、整流子は、一般に、図６のように、整流子１１０の回転軸ｚを含む平面（図６では、中心線ｙで示す）を基準として両側に均等（対称）となる位置に、刃具で溝を切ることにより整流子溝１１３が形成されている。この整流子溝１１３により、隣り合う整流子片１１１ａは電気的に絶縁される。このように、整流子溝１１３が回転軸ｚを含む平面（中心線ｙ）を中心として対称に形成されることにより、整流子１１０は両方向に同条件で回転可能であり、また、構成部品が一方向の回転用に限定されることなく、両方向の回転において共通して使用することができる。

しかし、整流子溝１１３によって分割される複数の整流子片１１１ａにおいて、整流子１１０の回転方向における上流側角部（後方側端部）がブラシ１５５と摺接してブラシ振動を誘発し、ブラシ１５５のスリップ音や、ブラシ１５５の摩耗を増加させるという問題点があった。

これに対し、一方向に回転する直流モータにおいて、図７のように、対向する正極及び負極のブラシ２５５の摺接面の中心を、整流子１２０の回転軸ｚ′を含む平面（図７では、中心線ｙ′で示す）上に配設するのではなく、正極及び負極のブラシ２５５の中心位置をずらして配設する技術が知られている。しかしながら、このようにブラシ中心の位置をずらして配設すると、整流子１２０の摩耗に伴い、ブラシ２５５に引き込み力が生じ、ブラシ荷重が不安定化し、ブラシ振動を誘発し、その結果、ブラシ２５５の摩耗を増加させるという不都合がある。

一方、特許文献１では、整流子溝２１３，３１３を切る加工をする際、治具に段差形状を形成して整流子片２１１ａ（特許文献１では「コミュテータ・セグメント」と記載されている）の角部を面取りする技術や、整流子片３１１ａの角部を略円弧状に形成する技術が提案されている（図８（Ａ），（Ｂ）参照）。このように、整流子片２１１ａの角部を面取り、または整流子片３１１ａの角部を略円弧状に形成することにより、ブラシ中心の位置を整流子の回転軸線を含む平面上に配設した場合であっても、ブラシと整流子片との摺接時、ブラシ振動を防止することができる。

また、図８（Ｃ）に示すように、整流子溝４１３を断面略台形状に形成し、整流子溝４１３の幅について、ブラシと摺接する面側の幅を大きく、整流子本体部側の幅を小さくすることにより、ブラシ振動を防止可能であることが知られている。

特開昭６１−２８０７２９号公報

特許文献１の技術では、整流子の回転に伴い整流子片２１１ａ，３１１ａが摩耗し、角部を面取りした部分または略円弧状に形成した部分まで摩耗が進むと、再び整流子片２１１ａ，３１１ａにおいて角部が形成され、長期的にブラシ振動を防止する効果が得られないという問題点がある。さらに、整流子片２１１ａ，３１１ａの角部を面取りする、または略円弧状に形成する際、高精度の加工刃具が必要であり、加工費用が嵩むという不都合がある。さらにまた、整流子片２１１ａ，３１１ａの摩耗に伴い、表面に露出する整流子溝２１３，３１３の幅が、面取り、または略円弧状に形成した分だけ広くなるため、ブラシ振動が大きくなると共に、整流子片２１１ａ，３１１ａとブラシとの実効接触面積が低下し、整流が良好でなくなるという不都合がある。

また、整流子溝４１３を断面略台形状に形成する技術では、ブラシ振動を防止する効果は継続して得られるが、整流子片４１１ａとブラシとの実効接触面積が小さくなり、整流が良好でなくなるという不都合がある。

上記のように、整流子片２１１ａ，３１１ａの角部を面取り、または略円弧状に形成する技術や、整流子溝４１３を断面略台形状に形成する技術におけるブラシの実効接触面積の減少という不都合は、整流子溝２１３，３１３，４１３の幅を小さく形成することにより解消可能である。しかし、整流子溝２１３，３１３，４１３の幅を小さく形成するためには、高い加工精度が必要であり、加工コストが嵩み、さらには整流子片２１１ａ，３１１ａ，４１１ａの摩耗粉による短絡不良が発生するという不都合がある。

本発明の目的は、恒常的にモータ回転中のブラシ振動を防止すると共に、ブラシの摩耗を防止する効果が高い整流子及び直流モータを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、整流が良好であると共に、簡単な構造で安価に製造できる整流子及び直流モータを提供することにある。

前記課題は、本発明の整流子によれば、整流子本体部と、該整流子本体部の外周に配設され整流子溝によって互いに電気的に絶縁された複数の整流子片からなる整流子部と、を備え、回転方向が一方向である整流子であって、前記複数の整流子片は、前記整流子溝によって前記回転方向下流側に形成される第一の角部と、前記回転方向上流側に形成される第二の角部と、をそれぞれ有し、前記第一の角部の角度は、隣り合う前記整流子片の前記第二の角部の角度よりも大きく形成されてなること、により解決される。

このように、本発明の整流子は、整流子溝によって区画される整流子片において、整流子の回転方向の下流側（回転方向前方側）の角部が上流部（回転方向後方側）の角部と比較して大きな角度となるように形成されている。したがって、整流子の回転に伴い、大きく形成された下流側の角部がブラシに摺接する際、整流子片が安定してブラシに対して接触する。その結果、整流子片の角部がブラシに対して食い込む頻度が低下し、ブラシ振動が抑制されるため、ブラシ及び整流子の摩耗を防止することができる。

このとき、前記第一の角部の角度は、鈍角であると好ましい。
このように、整流子片において、整流子の回転方向下流側の角部（第一の角部）の角度が鈍角であると、ブラシに対してより安定して整流子片が接触するため、ブラシ振動を抑制する効果がさらに高くなる。また、第一の角部の角度を鈍角とすることにより、整流子が摩耗していっても、常に第一の角部の角度が鈍角に維持される。したがって、ブラシ及び整流子の摩耗防止効果を恒常的に得ることができる。
さらに、上記構成とすると、整流子がブラシとの摺接により摩耗していくに従い、整流を早める側（過整流側）に整流子片と整流子溝の境界が移動する。一般に、整流子とブラシが摺接することにより整流子とブラシが摩耗すると、ブラシを付勢するバネが伸び、付勢力が弱まることによりブラシの実効接触率が減少し、整流が遅れ気味となり整流が良好でなくなるが、第一の角部の角度を鈍角とすることにより、整流が早められるため、整流悪化を緩和することができる。

また、前記整流子溝を形成する壁面は、略平行に形成されてなると好適である。
このように構成すると、整流子溝の深さ方向及びブラシとの摺接面に対して整流子溝の壁面が傾斜して、且つ壁面間の距離が一定に保持される。したがって、たとえば、断面略台形状に形成された整流子溝が形成された場合と比較して、整流子表面（整流子片）の摩耗が進んでも、整流子溝の幅、すなわち整流子片の表面積がほぼ一定に保持される。その結果、整流子表面が摩耗しても、ブラシの実効接触面積が減少することがないため、整流の悪化を防止することができる。

さらに、前記整流子溝は、前記整流子本体部の回転軸を含む平面に対して前記回転方向下流側に所定距離離間して形成され、前記整流子溝の壁面は、前記平面に対して略平行に形成されてなると好ましい。
このような構成とすることにより、本発明の整流子は、回転軸を含む平面に対して整流子溝がオフセットして備えられ、整流子片とブラシとの摺接面に対して整流子溝が傾斜して備えられる整流子となる。そしてこの構成は、回転軸を含む平面に対して整流子溝を離間させる距離（シフト量）を決定し、その平面に対して整流子溝の壁面を平行に切除するだけで形成可能である。このように、上記構成とすることにより、整流子片とブラシとの摺接面に対して傾斜した整流子溝が備えられ、且つ、第二の角度よりも第一の角部の角度が大きく形成された（さらに、第一の角部を鈍角とした）整流子とすることができる。
従来は整流子溝を形成する際、回転軸を含む平面に沿って刃具を差込むことによって整流子溝を形成していた。本発明によれば、従来の切削設備（装置）において、整流子の固定位置を変更する（整流子溝のシフト量を決定する）だけで、第一の角部を上記構成とした整流子を製造することができるため、製造工程が煩雑となることがない。その結果、製造工程が容易となり、安価に製造することができる。

さらに、前記平面から前記整流子溝の壁面までの所定距離をα、前記整流子溝の壁面間の距離をβとしたとき、α≧（１／２）×βであると好適である。
このような構成とすることにより、第一の角部を鈍角とすることができ、また、上記範囲においてα、βを設定すると、特にブラシの振動防止効果を高めることができる。

また、前記整流子溝の開口部は、前記整流子本体部の回転軸を含む平面上に形成され、前記整流子溝の底面の中心部は、前記平面から前記回転方向下流側に所定距離離間して形成されてなると好ましい。
このように、ブラシと整流子との摺接面に対して整流子溝を傾斜させて形成することにより、整流子溝が回転軸を含む平面からシフトして形成された整流子とは異なり、シフト量を考慮することなく、第一の角部の角度を、第二の角部の角度と比較して確実に大きく形成することができる。

前記課題は、本発明の直流モータによれば、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の整流子を備えたこと、により解決される。
このように、本発明の整流子を備えた直流モータによれば、整流子の回転時、ブラシ振動の防止効果が高く、さらに、そのブラシ振動の防止効果が恒常的に維持される。したがって、ブラシ及び整流子の摩耗を防止する効果が高く、耐久性の高い直流モータとすることができる。

本発明によれば、一方向に回転する整流子において、ブラシの摩耗を防止する効果が高い整流子及び直流モータを提供することができる。そして、本発明の整流子及び直流モータは、整流子が摺接することによりブラシまたは整流子が摩耗した状態となっても、恒常的にモータ回転中のブラシ振動を防止することができるため、ブラシ及び整流子の摩耗を効果的に防止することができる。
また、本発明によれば、一方向に回転する整流子において、ブラシまたは整流子が摩耗した状態となっても、整流を良好な状態とすることができるため、整流遅れによる火花発生が抑制され、ブラシ及び整流子の摩耗を効果的に防止することができる。
さらに、本発明によれば、上記のように、簡単な構造の整流子であるため、製造工程が煩雑でなく、安価に製造可能な整流子及び直流モータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る直流モータの概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る整流子とブラシの関係を説明する説明図である。 本発明の一実施形態に係る整流子の部分拡大図である。 他の実施形態に係る整流子とブラシの関係を説明する説明図である。 他の実施形態に係る整流子の部分拡大図である。 従来例に係る整流子とブラシの関係を説明する説明図である。 他の従来例に係る整流子とブラシの関係を説明する説明図である。 さらに他の従来例に係る整流子の部分拡大図である。

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する構成、手順等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。

図１乃至図３は本発明の一実施形態に係り、図１は直流モータの概略断面図、図２は整流子とブラシの関係を説明する説明図、図３は整流子の部分拡大図であり、図４及び図５は他の実施形態に係り、図４は整流子とブラシの関係を説明する説明図、図５は整流子の部分拡大図である。
また、図６乃至図８は従来例に係り、図６及び図７は整流子とブラシの関係を説明する説明図、図８は従来例に係る整流子の部分拡大図である。
なお、各図において、説明のため、整流子溝の深さ及び整流子片の厚さを誇張して示している。また、整流子の回転方向を示す矢印に関し、先端側が「回転方向の下流側」、根本側が「回転方向の上流側」として以下、説明する。

本発明に係る直流モータＭは、図１で示されるように、後述する整流子１０を除いて、公知の構成を用いることができるものである。例えば、直流モータＭは、一端側が直流モータＭの出力軸となるシャフト５４に、巻線５２が巻回された電機子コア５１及び整流子１０を固定してなる電機子５０と、電機子コア５１の外周を囲むように配設された磁石５６と、電機子５０及び磁石５６を内部に収納するヨークハウジング５７と、シャフト５４を回転可能に支承する軸受５３，５３と、整流子１０に摺接するブラシ５５と、ヨークハウジング５７の整流子１０側の開口を閉塞するエンドプレート５９等を構成要素としているものである。そして、上記整流子１０は一方向に回転するものであり、以下に説明するような構成からなるものである。

図２は、一実施形態に係る整流子１０と、ブラシ５５の構成の一例を示すものであり、シャフト５４の一端側から見た整流子１０とブラシ５５の位置関係を示している。本例の整流子１０は、シャフト５４に固着されるもので、複数の整流子片１１ａ，１１ａ・・・からなる整流子部１１と、孔１２ａが形成された整流子本体部１２と、とを備えている。また、整流子片１１ａには、巻線５２が電気的に導通した状態で係合されるための爪部１１ｂが形成されている（図１参照）。

本実施形態の整流子本体部１２は、絶縁材料、例えば合成樹脂から構成されており、円筒状の形状をしている。そして、整流子本体部１２にはシャフト５４を挿着できる孔１２ａが形成されている。

この整流子本体部１２の周囲（外周）には、整流子部１１が配設されており、整流子部１１は、回転軸方向に沿って整流子本体部１２の周囲（外周）に配設された複数（本実施形態では８個）の整流子片１１ａ，１１ａ・・・によって構成されている。整流子片１１ａは、複数備えられており、複数の整流子片の間に複数の整流子溝１３，１３・・・が形成されている。

より具体的には、整流子溝１３，１３・・・は、整流子１０の一方の回転軸方向端面から他方の回転軸方向端面まで、回転軸方向に沿って形成されている。そして、整流子溝１３，１３・・・は、整流子１０の外周（すなわち、整流子片１１ａの外周）から整流子本体部１２の所定深さまで形成されており、この構成により、複数の整流子片１１ａ，１１ａ・・・は互いに電気的に絶縁される。

そして、図３に示すように、整流子片１１ａは、整流子１０の回転方向下流側において、整流子溝１３によって形成される第一の角部１１ａ_１と、回転方向上流側に形成される第二の角部１１ａ_２と、をそれぞれ有し、第一の角部１１ａ_１の角度θ_１は、隣り合う整流子片１１ａの第二の角部１１ａ_２の角度θ_２よりも大きく形成されている。そして、第一の角部１１ａ_１の角度θ_１は、鈍角となるように整流子溝１３が形成されている。

そして、複数の整流子片１１ａにおいてそれぞれ備えられた第一の角部１１ａ_１の角度θ_１は、互いに等しくなるように形成されている。また、第二の角部１１ａ_２の角度θ_２に関しても同様である。

なお、より詳細には、「第一の角部１１ａ_１の角度θ_１」とは、整流子溝１３の開口部１３ｃ中心における整流子部１１の外周に対する接線Ｘと、第一の角部１１ａ_１を形成する壁面１３ａとが成す角度である。
また、整流子片１１ａの第一の角部１１ａ_１、第２の角部１１ａ_２とは、整流子１０をシャフト５４の方向の一端側から見たとき（すなわち、図２において）、整流子溝１３，１３によって区画された整流子片１１の縁端（角部）を示すものである。また、整流子溝１３の壁面１３ａは、整流子本体部１２及び整流子片１１ａに対して連続した平滑な平面として形成されている。

一方、整流子１０の回転方向上流側に備えられる第二の角部１１ａ_２の角度θ_２は、鋭角になるように形成されている。なお、より詳細には、「第二の角部１１ａ_２の角度θ_２」とは、整流子溝１３の開口部１３ｃ中心における整流子部１１の外周に対する接線Ｘと、第二の角部１１ａ_２を形成する壁面１３ａとが成す角度である。

このように、整流子１０の回転方向下流側に形成される第一の角部１１ａ_１が成す角度θ_１と、第一の角部１１ａ_１と隣り合って配設される整流子片１１ａにおいて、整流子１０の回転方向上流側に形成される第二の角部１１ａ_２が成す角度θ_２と、の関係において、θ_１＞θ_２となるように整流子溝１３が形成される。
したがって、整流子１０の回転時、第一の角部１１ａ_１が鈍角となるように形成されているので、整流子片１１ａがブラシ５５に対して安定して摺接する。その結果、通常ではブラシ５５と整流子片１１ａとが接触（衝突）しやすい部分、すなわち整流子片１１ａの第一の角部１１ａ_１が、ブラシ５５に食い込んだり、引っ掛かったりする頻度が低下し、ブラシ５５と整流子１０との間の摩擦（剪断）抵抗が小さくなるため、ブラシ５５の振動を抑制することができる。

図３に示すように、各整流子片１１ａを区画する整流子溝１３は、対向する壁面１３ａ，１３ａと、その対向する壁面１３ａ，１３ａとの間に形成される底面１３ｂとを備えている。そして、対向する壁面１３ａ，１３ａは、整流子溝１３の深さ方向に沿って略平行となるように形成された平面であり、整流子溝１３において、壁面１３ａ，１３ａ同士は、互いに略平行となるように形成されている。

このように、壁面１３ａ，１３ａは、互いに略平行な平面であるため、ブラシ５５と整流子１０が摺接することにより整流子片１１ａが摩耗しても、整流子溝１３の幅が一定に保持される。したがって、整流子片１１ａは摩耗した場合であっても、整流子片１１ａとブラシ５５との摺接面が一定の面積で保持される。

上記の従来技術のように、第一の角部１１ａ_１、第二の角部１１ａ_２が略円弧状に形成されていたり、整流子溝１３が断面略台形状に形成されていたりすると、整流子片１１ａの摩耗時、ブラシ接触面積が小さくなる（変化する）ため好ましくないが、本実施形態の整流子１０は、上記構成を備えることにより、整流子片１１ａに対するブラシ接触面積が小さくなることなく、適切な電流供給を受けることが可能となる。

図２、図３に示すように、本実施形態の整流子１０において、整流子溝１３は、整流子本体部１２の回転軸Ｚ（図２，図３の奥行き方向に延在する軸線）を含む平面（図２，図３に示す中心線Ｙと、回転軸Ｚとで形成される平面、すなわち図２，図３の奥行き方向に延在する平面）に対して、整流子１０の回転方向下流側に所定距離（α）、離間して形成されている。そして、整流子溝１３の壁面１３ａは、整流子本体部１２の回転軸Ｚを含む平面（図２，図３の奥行き方向に延在する平面）に対して略平行に形成されている。

換言すると、整流子溝１３は、回転軸Ｚの一端側から見たとき、回転軸Ｚに対して垂直に交わる中心線Ｙから所定距離離間して形成されており、整流子溝１３の壁面１３ａは、中心線Ｙに対して略平行に形成されている。

なお、整流子本体部１２の回転軸Ｚを含む平面（中心線Ｙ）の数は任意に設定することができるが、その位置は、整流子１０の回転軸Ｚの一端側から見て、回転軸Ｚを中心として対称となるように設定される。すなわち、複数の平面（中心線Ｙ）が成す角度はそれぞれ等しくなるように形成されている。本実施形態においては、整流子１０において、回転軸Ｚを含む平面（中心線Ｙ）は３箇所に設定され、互いの面が成す角度（図３のθ_３）が４５°となるように設定されている。

そして、整流子溝１３は、回転軸Ｚを含む平面（中心線Ｙ）を基準として、回転軸Ｚを含むそれぞれの平面（中心線Ｙ）に対し、２本ずつの整流子溝１３，１３がオフセットして形成されている。すなわち、整流子１０において、回転軸Ｚを介して対向する位置に配設される整流子溝１３，１３は、整流子１０の中心軸Ｚを二回回転軸として対称となるように形成されている。

このように、本実施形態の整流子１０は、整流子溝１３がオフセットして形成され、整流子溝１３の開口部１３の略中央から整流子溝１３の深さ方向に沿って、壁面１３ａに対して平行に伸びる線（図３の線Ｄ）が中心軸Ｚを通ることがないように形成されている。そして、整流子１０は、回転時にブラシ５５を擦る側、すなわち、整流子片１１ａの第一の角部１１ａ_１が鈍角となるような方向に組み付けられる。本実施形態では、図２，図３に示すように、整流子１０は右回りに回転し、このとき、整流子片１１ａにおいて回転方向下流側に形成された第一の角部１１ａ_１は、鈍角となるように組み付けられている。

上記構成とすると、整流子１０の外周表面を正面から見た場合、整流子１０の表面から内側にむかって回転方向下流側へ、オフセット分だけ整流子溝１３が傾斜する構成となる。
そして、本実施形態の整流子１０がブラシ５５と長時間にわたって摺接することにより摩耗すると、整流子溝１３の深さ方向が傾斜して整流子部１１の表面に露出している整流子溝１３と整流子片１１ａとの境界（すなわち、整流子片１１ａの第一の角部１１ａ_１，第二の角部１１ａ_２の位置）が、整流子溝１３の傾斜分だけ移動するため、モータ整流に対して影響を及ぼす。このとき、整流子１０の整流子溝１３と整流子片１１ａとの境界は、摩耗に伴って整流子１０の回転方向上流側に移動するため、整流を早める側に移動することになる。

一般に、整流遅れによるインダクタンス火花を防ぎ、良好に整流するため、初期段階において電気角で５〜２０°程度整流側へブラシをシフトさせておく技術が多く用いられている。これに対し、本実施形態の整流子１０のように、上記構成の整流子溝１３を備えることにより、整流子溝１３と整流子片１１ａとの境界が整流を早める側（過整流側）に移動するため、整流の悪化を緩和することができる。

また、整流子溝１３において、整流子溝１３の深さ方向が中心軸Ｚを通る中心線に対して傾斜しており、さらに整流子溝１３において対向する壁面１３ａ，１３ａ同士が、互いに略平行となるように形成されているため、整流子１０の表面がブラシ５５との摺接により摩耗しても、整流子片１１ａの表面積及び第一の角部１１ａ_１の角度θ_１、第二の角部１１ａ_２の角度θ_２の大きさはほぼ一定に維持されるため、ブラシ振動を低減する効果を長時間にわたって持続させることができる。

ところで、整流子に摺接するブラシは、一般に、バネ等の付勢力により、整流子を押圧する状態で保持されている。しかし、整流子が回転すると、整流子はブラシに対して摺接するため、整流子及びブラシが摩耗し、バネの使用長が伸びてしまう。その結果、ブラシ荷重を発生させる付勢力（ブラシが整流子に対して押しつけられる強さ）が弱くなり、ブラシ荷重が減少するため、ブラシの実効接触率が徐々に減少し、整流が遅れる。そして、整流遅れにより、整流が悪化し、火花が発生しやすくなる。

一方、本実施形態の整流子１０は、整流子１０とブラシ５５の摺接により整流子１０の表面が摩耗すると、整流子溝１３と整流子片１１ａとの境界が過整流側（整流の悪化を打ち消す側）に移動するため、整流の悪化を緩和することができる。

なお、整流子溝１３は、図３に示すように、中心線Ｙから整流子溝１３の壁面１３ａ（中心線Ｙに近い方の壁面１３ａ）までの所定距離をα、整流子溝１３の幅（対向する壁面１３ａ，１３ａ間の距離）をβとしたとき、α≧（１／２）×βとなるように形成されていると好適である。
このように形成すると、整流子片１１ａにおいて、整流子１０の回転方向下流側の第一の角部１１ａ_１が鈍角を成すように形成され、ブラシ５５の振動を特に効果的に低減させることができる。

実際に、ブラシ５５の間に本実施形態の整流子１０を配設し（図２参照）、整流子１０を回転させたときのブラシ振動を計測したところ、従来型の整流子と比較して、ブラシ振動が効果的に低減されていることが確認された。ブラシ振動は、互いに直交する３方向（整流子１０の中心軸Ｚ方向（図２の奥行き方向）、整流子１０の外周接線方向（図２の上下方向）、外周接線方向に対して直交する方向（図２の左右方向）について、レーザー変位計を用いてレーザー光を照射し、振動量を測定したところ、外周接線方向に対して直交する方向（図２の左右方向）、すなわち、ブラシ５５の摺接面に対して直交する方向の振動が特に抑制されることが確認された。

このように、整流子片１１ａにおいて、ブラシ５５に対する整流子片１１ａ（特に、第一の角部１１ａ_１、第二の角部１１ａ_２）の食い込みや引っ掛かりを抑制することにより、ブラシ５５の振動が抑制されると、それに伴う火花の発生（火花摩耗）、表面荒損（機械的摩耗）が抑制され、ブラシの摩耗を低減させることができる。

本実施形態の整流子１０の整流子に関し、ブラシ５５と摺接させて所定時間毎のブラシの摩耗量変化を測定したところ、従来型の整流子と比較して、摩耗量が極めて小さくなることが確認された。たとえば、１０００時間後の摩耗量について、従来型の整流子は約４．６ｍｍ程度であったのに対し、本実施形態の整流子１０は３．０ｍｍ程度であり、本実施形態の整流子１０が飛躍的に摩耗量を低減できることが確認された。
そして、摩耗状態に関し、従来型の整流子はその表面が荒く削られて凹凸が形成されるが、本実施形態の整流子１０は、その表面がほぼ均一に削られており、滑らかであった。

なお、整流子１０に摺接するブラシ５５として、二硫化モリブデンや亜鉛など、低摩擦化材を混入して摺動摩擦係数を低減したブラシを用いると、摩擦低減効果が大きくなるため好ましい。

また、上記構成の整流子１０は、以下のように、簡便な工程を経ることにより製造することが可能である。
一般に、整流子溝によって分割される複数の整流子片からなる整流子部と、整流子本体部とを備えた整流子において、整流子溝は径方向内側へ切削されることにより形成される。このとき、複数の整流子片に分割される前の状態の整流子部、及び整流子本体部の一体成形品が回転軸に固定された状態で、整流子部の外周から整流子本体部の所定深さまでアンダカット用刃具によって切削加工が施されることにより、整流子溝が切削される。

したがって、上記のように、整流子溝１３が中心線Ｙから所定距離離間して、且つその中心線Ｙに対して略平行に形成された構成とすると、従来と同様の切削設備（装置）を用いることができ、整流子溝１３の深さ方向を整流子１０の径方向と略平行にすることができる。したがって、整流子溝１３を形成する際、従来設備（装置）において、整流子１３の固定位置を所定距離シフトさせるだけで所望の整流子溝１３を形成することができ、特別な設備（装置）を用いることなく、簡便に整流子溝１３の切削作業を行うことが可能である。また、本実施形態の整流子１０の製造時、整流子溝１３を切削するためのアンダカット用刃具の位置を調整し、所定距離シフトさせて整流子溝１３を形成しても良い。

（他の実施形態）
以下、本発明の他の実施形態に関し、図４及び図５を参照して説明する。
図４は整流子とブラシの関係を説明する説明図、図５は整流子の部分拡大図である。なお、本実施形態の整流子２０において、前記実施形態と同様の部材、配置、材料等には同一符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態においても、前記実施形態と同様に、ブラシ５５の振動及び摩耗を抑制するために、整流子片２１ａは、整流子２０の回転方向下流側において、整流子溝２３によって形成される第一の角部２１ａ_１と、回転方向上流側に形成される第二の角部２１ａ_２と、をそれぞれ有し、第一の角部２１ａ_１の角度θ_１′は、隣り合う整流子片２１ａの第二の角部２１ａ_２の角度θ_２′よりも大きく形成されている。そして、第一の角部２１ａ_１の角度θ_１′は、鈍角となるように整流子溝２３が形成されている。

前記実施形態と同様に、「第一の角部２１ａ_１の角度θ_１′」とは、整流子溝２３の開口部２３ｃ中心における整流子部２１の外周に対する接線Ｘ′と、第一の角部２１ａ_１を形成する壁面２３ａとが成す角度であり、「第二の角部２１ａ_２の角度θ_２′」とは、整流子溝２３の開口部２３ｃ中心における整流子部２１の外周に対する接線Ｘ′と、第二の角部２１ａ_２を形成する壁面２３ａとが成す角度である。
また、整流子溝２３の壁面２３ａは、整流子本体部２２及び整流子片２１ａに対して連続して形成されている。

本実施形態においても、θ_１′＞θ_２′を満足するように整流子溝２３が形成されており、さらにθ_１′は鈍角であるため、第一の角部２１ａ_１が、ブラシ５５に食い込んだり、引っ掛かったりする頻度が低下し、ブラシ５５と整流子２０との間の摩擦（剪断）抵抗が小さくなり、前記実施形態で奏する効果と同様な効果を奏する。

また、整流子溝２３は対向する壁面２３ａ，２３ａと、対向する壁面２３ａ，２３ａとの間に形成される２３ｂとを備えている。そして、壁面２３ａ，２３ａは互いに略平行に形成されている。したがって、整流子片２１ａが、ブラシ５５との摺接により摩耗しても、整流子片２１ａのブラシ実効接触面積が低下することなく、好適である。

以下、図５（Ａ）を参照して本実施形態の整流子溝２３の構成に関して詳細に説明する。
前記実施形態の整流子１０とは異なり、本実施形態の整流子２０において、整流子溝２３の一部は、整流子本体部２２の回転軸Ｚ′を含む平面（図５（Ａ）では中心線Ｙ′で示す）と、回転軸Ｚ′とで形成される平面、すなわち図５（Ａ）の奥行き方向に延在する平面上に形成されている。

より詳細には、整流子溝２３の開口部２３ｃは、整流子本体部２２の回転軸Ｚ′を含む平面（中心線Ｙ′）上に形成されている。そして、整流子溝２３の底面２３ｂの中心部２３ｄは、整流子本体部２２の回転軸Ｚ′を含む平面（中心線Ｙ′）から整流子２０の回転方向下流側に所定距離（γ）、離間して形成されている。
なお、整流子溝２３の底面２３ｂの中心部２３ｄとは、底面２３ｂ上であって、対向する壁面２３ａ，２３ａから等距離にある部分（図５は回転軸Ｚ′の一端側から見た状態であるため、点で示す）を指すものである。
したがって、図５（Ｂ）のように、中心部２３ｄが回転軸Ｚ′を含む平面（中心線Ｙ′）上に重ならなければ、底面２３ｂの一部が当該平面（中心線Ｙ′）上にあってもよい。

このように、整流子溝２３が、回転軸Ｚ′を含む平面（中心線Ｙ′）に対して斜めになるように形成することにより、第一の角部２１ａ_１の角度θ_１′を鈍角に形成することができる。また、このとき、第二の角部２１ａ_２の角度θ_２′は鋭角となる。

したがって、本実施形態においても前記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、整流子片２１ａにおいて、整流子２０の回転方向下流側に備えられる第一の角部２１ａ_１の角度θ_１′が鈍角に形成されているため、整流子片２１ａ（特に、第一の角部２１ａ_１）がブラシ５５に対して食い込んだり、引っ掛かったりすることを抑制することができる。その結果、ブラシ５５の振動が抑制され、ブラシ振動を低減することができる。
さらに、整流子２０の表面の摩耗に伴い、整流子溝２３と整流子片２１ａとの境界が過整流側に移動するため、整流の悪化を緩和することができる。

上記のように、本発明の整流子１０及び２０は、ブラシ摩耗を効果的に低減し、且つその効果が恒常的に得られるものである。
従来技術においては、一般に、整流子とブラシとの摺接動作の際、ブラシ振動に伴い、ブラシ実効接触率が低下すると共に、ブラシと整流子との間に火花が発生することがある。ブラシ実効接触率が低下すると、整流が悪化し、結果として火花が発生しやすくなる。そして、火花の発生に伴い、火花摩耗が発生することによりブラシの摩耗が大きくなる。さらに、火花の発生に伴い、ブラシまたは整流子表面に火花痕が生成することにより、機械的摩耗が起こり、ブラシの摩耗が大きくなりやすいことが知られている。

これに対し、本発明の整流子１０，２０及び直流モータＭは、上記のように、整流子片１１ａ，２１ａにおいて整流子１０，２０の回転方向下流側に形成される第一の角部１１ａ_１，２１ａ_１を鈍角とし、整流子溝１３，２３の壁面１３ａ，２３ａをそれぞれ平行に形成することにより、高いブラシ振動抑制効果が恒常的に維持される。したがって、火花の発生、整流の悪化を効果的に抑制することができ、その結果、ブラシの摩耗を恒常的に防止することができる。

なお、上記実施形態では整流子片数が８個の図で説明しているが、これに限るものではない。また、整流子溝１３，２３の底面１３ｂ，２３ｂが平面である例を示したが、底面形状は断面略円弧状等、他の形状としても良い。

１０，２０，１１０，１２０ 整流子、１１，２１，１１１ 整流子部、１１ａ，２１ａ，１１１ａ，２１１ａ，３１１ａ，４１１ａ 整流子片、１１ａ_１，２１ａ_１ 第一の角部、１１ａ_２，２１ａ_２ 第二の角部、１１ｂ 爪部、１２，２２ 整流子本体部、１２ａ，２２ａ 孔、１３，２３，１１３，２１３，３１３，４１３ 整流子溝、１３ａ，２３ａ 壁面、１３ｂ，２３ｂ 底面、１３ｃ，２３ｃ 開口部、２３ｄ 中心部、５０ 電機子、５１ 電機子コア、５２ 巻線、５３ 軸受、５４ シャフト、５５，１５５，２５５ ブラシ、５６ 磁石、５７ ヨークハウジング、５９ エンドプレート、Ｍ 直流モータ、Ｘ，Ｘ′ 接線、Ｙ，Ｙ′，ｙ，ｙ′ 中心線、Ｚ，Ｚ′，ｚ，ｚ′ 回転軸

Claims (7)

1. 整流子本体部と、該整流子本体部の外周に配設され整流子溝によって互いに電気的に絶縁された複数の整流子片からなる整流子部と、を備え、回転方向が一方向である整流子であって、
   前記複数の整流子片は、前記整流子溝によって前記回転方向下流側に形成される第一の角部と、前記回転方向上流側に形成される第二の角部と、をそれぞれ有し、
   前記第一の角部の角度は、隣り合う前記整流子片の前記第二の角部の角度よりも大きく形成されてなることを特徴とする整流子。
2. 前記第一の角部の角度は、鈍角であることを特徴とする請求項１に記載の整流子。
3. 前記整流子溝を形成する壁面は、略平行に形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の整流子。
4. 前記整流子溝は、前記整流子本体部の回転軸を含む平面に対して前記回転方向下流側に所定距離離間して形成され、
   前記整流子溝の壁面は、前記平面に対して略平行に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の整流子。
5. 前記平面から前記整流子溝の壁面までの所定距離をα、前記整流子溝の壁面間の距離をβとしたとき、α≧（１／２）×βであることを特徴とする請求項４に記載の整流子。
6. 前記整流子溝の開口部は、前記整流子本体部の回転軸を含む平面上に形成され、前記整流子溝の底面の中心部は、前記平面から前記回転方向下流側に所定距離離間して形成されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の整流子。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の整流子を備えたことを特徴とする直流モータ。

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