JP2795199B2

JP2795199B2 - 整流子型回転電機

Info

Publication number: JP2795199B2
Application number: JP31868694A
Authority: JP
Inventors: 正巳新美; 長尾　　安裕; 広昭爲本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1998-09-10
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JPH07231613A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、整流子型回転電機に
関し、特にそのブラシ保持器に関する。

【０００２】

【従来の技術】実開昭５８ー２８５５６号公報は、サー
フェイス整流子型回転電機のブラシ保持器を電機子軸を
支持する構造部材であるエンドブラケットと一体に樹脂
により形成することを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報のサーフェイス整流子型回転電機では、部品点数
削減による構造簡素化の効果が有るものの、発熱部であ
るブラシがきわめて伝熱性に劣る樹脂に囲まれているの
で、ブラシからの放熱が悪く、ブラシ近傍の昇温が著し
く大きくなり、エンドブラケット及びブラシ保持器の強
度低下、軸受保持部の変形などが問題となる。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、部品点数削減による構造簡素化を図るとともにブ
ラシ放熱性の格段の向上が可能な整流子型回転電機を提
供することをその目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の整流子型回転電
機は、ハウジングと、電機子及びサーフェイス型整流子
が固定された回転軸を回転自在に支持するとともに前記
ハウジングの一端開口に嵌合されるエンドブラケット
と、ブラシスプリングに付勢されて前記サーフェイス型
整流子の表面に摺動自在に押圧されるブラシと、前記ブ
ラシを前記整流子へ向けて軸方向変位自在に保持する筒
状のブラシ収容筒部とを備える整流子型回転電機におい
て、金属からなる前記ブラシ収容筒部が金属からなる前
記エンドブラケットに固定されており、前記ブラシ収容
筒部の内周面は電気絶縁体で被覆されていると共に、前
記サーフェイス型整流子は遠心空気流を生じさせること
を特徴としている。

【０００６】好適な態様において、前記ブラシ収容筒部
は前記エンドブラケットとともに一体成形されている。
好適な態様において、前記サーフェイス型整流子は、前
記電機子鉄心の一端面に沿って延設されて整流子片をな
し、径方向外端が電機子導体に接続され、軸方向外端面
がブラシ摺接面をなす外側導体と、前記電機子鉄心の前
記端面と前記外側導体との間に前記端面に沿って介設さ
れ、径方向内端が前記外側導体の径方向内端に接続さ
れ、径方向外端が前記電機コイルに接続される内側導体
と、前記内側導体を前記電機子鉄心及び前記外側導体か
ら電気絶縁する絶縁体とを備える。

【０００７】さらに、本発明の整流子型回転電機は、熱
良導体であるエンドブラケットと、このエンドブラケッ
トに回転自在に支持される回転軸と、外周にスロットが
設けられた電機子鉄心と、このスロット内に設けられた
電機子導体とを有すると共に、前記電機子導体には、前
記回転軸側に径方向に延びる外側導体を含み、この外側
導体により遠心空気流を生じさせるようにした電機子
と、この電機子の外側導体に摺接するブラシと、前記ブ
ラシを変位自在に保持すると共に、前記エンドブラケッ
トに固定される金属からなる筒状のブラシ収納筒部と、
を備えていることを特徴としている。

【０００８】

【作用及び発明の効果】本発明では、回転軸を支持する
エンドブラケットと筒状のブラシ収容筒部とがともに金
属からなり、そして、ブラシ収容筒部はエンドブラケッ
トに固定されている。また、ブラシ収容筒部の内周面は
電気絶縁体で被覆されている。電気絶縁体はブラシをブ
ラシ収容筒部から電気絶縁する厚さがあればよいので、
ブラシの熱（電気抵抗熱又は摩擦熱又は整流子から伝達
される熱）は良好にエンドブラケットに伝達され、放熱
される。さらに、サーフェイス型整流子により生じる遠
心空気流により良好に冷却される。

【０００９】更に、ブラシ収容筒部及びエンドブラケッ
トは金属製であるので、堅牢、安価、加工容易であり、
容易に両者を結合、固定することができ、また両者を容
易に一体成形でき、剛性向上、製造工程の簡単化、部品
点数の削減を図ることができる。また、ブラシ収容筒部
をエンドブラケットから電気絶縁する必要が無いので、
所要スペースの削減、機体の小型化を実現することがで
きる。

【００１０】好適な態様において、整流子はサーフェイ
ス整流子からなる。このようにすれば、組付けが容易と
なる。例えば、エンドブラケットの組立時に、ブラシ収
容筒部にブラシを入れた状態でエンドブラケットを上向
きに配置しておき、エンドブラケットの軸受孔に電機子
鉄心及びサーフェイス整流子を有する回転軸の一端を部
分的にはめ込み、次に、ハウジングを回転軸の他端には
め込み、最後にハウジングをエンドブラケットに嵌め込
めばよい。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）本発明を自動車用スタ−タの直流電動機に
適用した一例を図１〜図３に示す。図１はこのモータの
軸方向断面図を示す。この電動機の外殻は、有底円筒形
状のハウジング１と、ハウジング１の後端開口に嵌着、
固定されて上記後端開口を遮蔽するエンドブラケット２
からなる。

【００１２】ハウジング１は軟鋼からなり、エンドブラ
ケット２はアルミ合金等の熱の良導体である金属材で形
成されている。ハウジング１及びエンドブラケット２
は、回転軸３を回転自在に支持しており、回転軸３のほ
ぼ中央部には円盤状の鋼板を複数積層して形成した電機
子鉄心４１が嵌着されており、電機子鉄心４１の外周面
には複数のスロット４２が形成され、各スロット４２の
内部には電機子導体４３、４４が上下二段に嵌入され
て、電機子４が構成されている。４３は上側導体、４４
は下側導体とも呼ばれる。

【００１３】ハウジング１の内周面には永久磁石からな
る複数の界磁極５が周方向等間隔に固定されており、ハ
ウジング１は界磁極５のヨークを構成している。エンド
ブラケット２にはブラシ収容筒部２１が一体に形成され
ており、ブラシ収容筒部２１内にはブラシ６が軸方向摺
動自在に保持されている。そして、ブラシ収容筒部２１
近傍のエンドブラケット２の外端面には板ばねからなる
ブラシスプリング７の基端部が固定され、ブラシスプリ
ング７の付勢端部はブラシ６を軸方向前方へ付勢してい
る。

【００１４】なお、この実施例では磁石界磁式の直流電
動機について説明しているが、本発明はこれに限らず巻
線界磁式の直流電動機、更には他の交流式整流子電動機
にも適用し得ることは明らかである。次に、整流子８に
ついて説明する。電機子鉄心４１の右端面には樹脂系絶
縁材８１ａを挟んで内側導体８１が固着され、更にその
表面に樹脂系絶縁材８２ａを挟んで外側導体８２が固着
されている。これにより、樹脂系絶縁材８１ａ、内側導
体８１、樹脂系絶縁材８２ａ及び外側導体８２がサーフ
ェイス型整流子８を構成している。内側導体８１及び外
側導体８２は図１では各一片のみ、断面図示されている
が、それぞれ軸方向矢視にて径方向へ直線状又は渦巻き
状に配設されている。

【００１５】電機子導体４３、４４は電機子鉄心４１の
後端面側にて内径方向に概略９０°折り曲げられ、電機
子導体４３の径方向折り曲げ部分が上記外側導体８２を
構成し、電機子導体４４の径方向折り曲げ部分が上記内
側導体８１を構成している。各内側導体８１及び外側導
体８２の両内端接触部８３は溶接等により接続され、こ
れにより電機子コイルの一重波巻き巻線が完成される。
もちろん、重ね巻きなど他の種々の巻線形式を採用でき
ることは当然である。

【００１６】なお、この実施例では外側導体８２及び内
側導体８１の各内端接触部８３は、互いに接近する方向
に打ち出しにより樹脂系絶縁材８２ａの厚さだけ軸方向
へ突設されている。電機子導体４３、４４は絶縁皮膜ま
たは絶縁シート等により互いに及び電機子鉄心４１から
電気絶縁されており、内側導体８１は樹脂系絶縁材８１
ａ、８２ａにより電機子鉄心４１の後端面及び外側導体
８２から電気絶縁されている。

【００１７】その他、内側導体８１及び外側導体８２を
銅板の打ち抜き加工で形成し、内側導体８１を電機子導
体４４の端部に、外側導体８２を電機子導体４３の端部
に溶接などで接合することも可能である。これにより、
外側導体８２は電機子鉄心４１の右端面に沿って延設さ
れて整流子片をなし、その軸方向外端面がブラシ摺接面
をなす。

【００１８】２０はエンドブラケット２の軸受け孔に嵌
入された軸受であり、９はエンドブラケット２の後端面
を囲覆する樹脂カバーである。このサーフェイス型整流
子８は、電機子鉄心４１の端面に固定されているので、
モータの軸方向長さを格段に短縮し、モータの体格、重
量を小型軽量化することができる。また、樹脂系絶縁材
８１ａ、８２ａと両導体８１、８２との接触界面に対し
て遠心力が平行方向に働くので整流子８の耐遠心力性能
の向上が図れる。また、ブラシ６との摺接面積も体格増
大を図ることなく実現することができる。更に外側導体
８２で発生する抵抗熱及び摩擦熱は必然的に生じる遠心
空気流により良好に冷却され、かつ、大熱容量の電機子
鉄心４１を通じて、及び、ブラシ６からエンドブラケッ
ト２を通じて良好に放熱される。

【００１９】次に、本実施例の要部をなすブラシ機構に
ついて以下に詳細に説明する。図１において、アルミ合
金等の熱の良導体である金属材よりなるエンドブラケッ
ト２には、互いに９０度離れて両端開口の４個のブラシ
収容筒部２１がエンドブラケット２との一体成形により
形成されている。ブラシ収容筒部２１の軸方向長さは図
１に示すようにほぼエンドブラケット２の軸方向長さに
等しい。

【００２０】各ブラシ収容筒部２１にはブラシ６が軸方
向変位自在に収容され、図示する２個のブラシ収容筒部
２１の内周面及びこの内周面近傍のエンドブラケット２
の内端面及び外端面は樹脂層（本発明でいう電気絶縁
体）２０が被着されており、＋端子（図示せず）に接続
されるブラシ６をエンドブラケット２から電気絶縁して
いる。

【００２１】一方、図示しない残りの２個のブラシ収容
筒部２１の内周面には上記樹脂層２０が被着されておら
ず、この不図示のブラシ収容筒部２１に収容されるブラ
シは−端子（図示せず）に接続されている。上記樹脂層
２０は、塗装、表面処理粉体処理等により形成すること
もでき、また、樹脂層２０の代わりに、例えばエンドブ
ラケット２を酸化処理したセラミック層や、化性処理や
クラッド処理の絶縁皮膜、あるいは樹脂含浸絶縁シー
ト、紙等を採用することもできる。もちろん、アース側
のブラシ６を収容するブラシ収容筒部２１にも樹脂層２
０またはそれに代わる電気絶縁体を配設してブラシ６を
エンドブラケット２から電気絶縁してもよい。

【００２２】ブラシ６の後端面は、上記説明したよう
に、ブラシスプリング７により前方へ付勢され、これに
よりブラシ６はサーフェイス型整流子８のブラシ摺接面
に押圧されている。この実施例では、ブラシスプリング
７は良導電性の弾性金属からなり、ブラシスプリング７
がブラシ６へ給電する端子を兼ねている。したがって、
＋側のブラシ６に給電するブラシスプリング７の基端
（図示せず）はエンドブラケット２から電気絶縁性の樹
脂スペーサ（図示せず）により電気絶縁可能に固定され
ている。

【００２３】もちろん、ブラシ６を底付の金属筒に収容
し、この金属筒をブラシ収容筒部２１に軸方向変位自在
に嵌入し、この金属筒の例えば底にリード線を固定する
ことも可能である。なおこの場合にはブラシスプリング
７はこの金属筒を付勢することが好ましい。これによ
り、直流電動機が構成される。その動作自体は周知であ
るので説明を省略する。

【００２４】上記説明では、電機子鉄心４１の端面固定
のサーフェイス型整流子を有する回転電機を説明した
が、本実施例のブラシ収容筒部２１一体のエンドブラケ
ット２は、他の形式のサーフェイス型整流子を有する回
転電機や筒形整流子を有する回転電機にも適用可能であ
る。（効果の説明）本実施例によれば、伝熱に優れる金属材
にて形成されたエンドブラケット２により回転軸３を軸
支するとともに、ブラシ収容筒部２１がエンドブラケッ
ト２と一体化されているので、ブラシ６にて発生した抵
抗熱や摩擦熱はエンドブラケット２に良好に伝達され、
エンドブラケット２に嵌合する熱容量の大きいハウジン
グ１に放熱され、電機子４やブラシ６やサーフェイス型
整流子８の急速な温度上昇が防止され、更にそれによる
電気抵抗増加がもたらす回転電機の性能低下が防止され
る。なお、ブラシ収容筒部２１からブラシ６を電気絶縁
する樹脂層２０（電気絶縁体）は薄膜状であり、伝熱抵
抗が小さいので上記の放熱に与える影響は殆ど無視し得
る。また、上記一体化により、回転電機の軸長が短縮さ
れ、その体格が小型となる。

【００２５】更に、本実施例では、電機子導体４３、４
４が整流子８の内側導体８１及び外側導体８２を兼ねる
ので、整流子８がコイルエンドを兼ねることになり、整
流子８及び電機子４の体格低減が可能であり、ブラシ
６、内側導体８１及び外側導体８２の熱は樹脂層２０よ
り格段に厚い樹脂系絶縁材８１ａ、８２ａの存在により
電機子鉄心４１に伝達されにくくなっている。しかし、
サーフェイス型整流子８の熱もブラシ６を通じてエンド
ブラケット２に良好に伝達され、ブラシ６及びサーフェ
イス型整流子８の温度上昇の抑止及びそれによる整流性
能の低下の防止を図ることもできる。

【００２６】なおブラシ収容筒部２１の樹脂層２０又は
それに代わる電気絶縁体は薄膜状であるので使用量は極
めて少ないものであり、絶縁体に高耐熱性の高価な材料
を使用するとしても材料使用量の少なさより、コストア
ップは小さい。（変形態様の説明）以下に、変形態様を説明する。ただ
し、理解を容易とするために同一機能の構成要素には同
一符号を付す。

【００２７】図２では、エンドブラケット２の孔部にエ
ンドブラケット２と別体に形成されたスリーブ状のブラ
シ収容筒部２１を嵌入し、溶接、かしめなどにより固定
する。そして、このブラシ収容筒部２１の内周面に（及
び適宜外周面にも）、電気絶縁体を構成する樹脂層２０
を被着する。図３では、エンドブラケット２を皿状に形
成し、ブラシ収容筒部２１を有底とすることにより、実
施例１の樹脂カバー９を省略したものである。そして、
この実施例では、ブラシスプリング７はブラシ収容筒部
２１に収容されたコイルスプリングからなる。なお、こ
の実施例では、＋極側のブラシ６を収容するブラシ収容
筒部２１の内周面及び底面と、内周面近傍のエンドブラ
ケット２の内面が樹脂層２０により被覆される。

【００２８】また、この実施例におけるブラシ６への給
電はブラシ６の後端面に電極板（図示せず）を固定し、
この電極板に図示しないリード線の一端を接続して行
う。このリード線の他端はエンドブラケット２に電気絶
縁されつつ固定されるターミナルに接続される。２５は
エンドブラケット２の放熱を行う冷却フィンである。図
４では、エンドブラケット２の後端面を囲覆するカバー
９を樹脂により形成し、このカバー９によりハウジング
１及びエンドブラケット２の図４中、上方にマグネット
スイッチ１００を固定している。そして、カバー９の内
端面にボルト状の給電端子１０１がカバー９から固定さ
れ、この給電端子１０１はマグネットスイッチ１００の
プランジャシャフト１０２の先端に固定された可動接点
１０３により固定接点１０４に電気的接続可能となって
いる。固定接点１０４はカバー９の内端面に例えばイン
サート成形などで固定され、リード線１０５によりブラ
シ６に接続される。１０６は接地リード線であり、−極
側のブラシ６をエンドブラケット２に接地している。

【００２９】なお、カバー９は必要部分の電気絶縁を施
せば金属により形成することもできる。上記説明した各
態様において、樹脂層２０は、筒状の電気絶縁体により
代替することができることは当然である。図５では、前
方へ突出する樹脂筒部９０を樹脂カバー９に一体成形
し、この樹脂筒部９０をエンドブラケット２のブラシ収
容筒部２１に嵌入し、更に樹脂筒部９０にブラシ６を収
容したものである。

【００３０】なおこの態様において、板ばねからなると
ともにブラシに給電するブラシスプリング７の基端部品
（図示せず）は、実施例１と同様にエンドブラケット２
の外周面にエンドブラケット２から電気絶縁されつつ固
定されるので、樹脂筒部９０の周壁の一部にはこのブラ
シスプリング７を軸方向へ揺動自在とする切り欠き溝
（図示せず）が形成されている。もちろん、樹脂筒部９
０の周壁の他の一部にブラシ給電用のリード線が貫通す
る切り欠き溝（図示せず）を設けることもできる。

【００３１】以下、更に変形態様を追加する。図６に、
板ばねからなるブラシスプリング７の一例を説明する。
ブラシスプリング７の基端部７１は樹脂シート７２を介
してエンドブラケット２の外端面に当接しており、これ
らエンドブラケット２、ブラシスプリング７及び樹脂シ
ート７２の孔部に鍔付樹脂スリーブ７３が嵌入され、更
に鍔付樹脂スリーブ７３内にボルト７４が嵌入されてい
る。そして、樹脂ワッシャ７５を介してナット７６がボ
ルト７４に螺着されている。また、ブラシスプリング７
の基端部７１にはリード線７６がはんだ付けされてい
る。２１ａはブラシスプリング７が変位するための切り
欠き溝であり、その表面は樹脂被覆されている。

【００３２】図７に、コイルスプリングからなるブラシ
スプリング７の一例を説明する。ブラシ６の基端部は銅
スリーブ６０に嵌め込まれている。銅スリーブ６０の内
周面の軸方向中央部にはブラシ６の端面に当接する中底
６２が設けられており、また、銅スリーブ６０の右端部
外周面には径方向へ端子板６３が突設され、端子板６３
にはリード線７６が固定されている。

【００３３】一方、ブラシスプリング７の基端部７１は
樹脂カバー９の内端面に係止されており、その付勢端は
銅スリーブ６０の中底６２を前方へ付勢している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を適用したサーフェイス整流子型回転
電機の軸方向断面図である。

【図２】図１の変形態様を示す軸方向断面図である。

【図３】図１の変形態様を示す軸方向断面図である。

【図４】図１の変形態様を示す軸方向断面図である。

【図５】図１の変形態様を示す軸方向断面図である。

【図６】ブラシ装置の構成の一例を示す拡大断面図であ
る。

【図７】ブラシ装置の構成の他例を示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１はハウジング、２はエンドブラケット、３は回転軸、
４は電機子、７はブラシスプリング、８は整流子、２１
はブラシ収容筒部、２０は樹脂層（電気絶縁体）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−37861（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−28556（ＪＰ，Ｕ) 実開昭51−42403（ＪＰ，Ｕ) 実開昭51−41609（ＪＰ，Ｕ) 実開昭49−94102（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02K 9/00 - 9/28 H02K 5/00 - 5/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、電機子及びサーフェイス
型整流子が固定された回転軸を回転自在に支持するとと
もに前記ハウジングの一端開口に嵌合されるエンドブラ
ケットと、ブラシスプリングに付勢されて前記サーフェ
イス型整流子の表面に摺動自在に押圧されるブラシと、
前記ブラシを前記サーフェイス型整流子へ向けて軸方向
変位自在に保持する筒状のブラシ収容筒部とを備える整
流子型回転電機において、金属からなる前記ブラシ収容筒部が金属からなる前記エ
ンドブラケットに固定されており、前記ブラシ収容筒部
の内周面は電機絶縁体で被覆されていると共に、前記サ
ーフェイス型整流子は遠心空気流を生じさせることを特
徴とする整流子型回転電機。
【請求項２】前記ブラシ収容筒部は前記エンドブラケ
ットとともに一体成形されている請求項１記載の整流子
型回転電機。
【請求項３】前記サーフェイス型整流子は、前記電機
子鉄心の一端面に沿って延設されて整流子片をなし、径
方向外端が電機子導体に接続され、軸方向外端面がブラ
シ摺接面をなす外側導体と、前記電機子鉄心の前記端面
と前記外側導体との間に前記端面に沿って介設され、径
方向内端が前記外側導体の径方向内端に接続され、径方
向外端が前記電機子コイルに接続される内側導体と、前
記内側導体を前記電機子鉄心及び前記外側導体から電気
絶縁する絶縁体とを備える請求項１記載の整流子型回転
電機。
【請求項４】熱良導体であるエンドブラケットと、このエンドブラケットに回転自在に支持される回転軸
と、外周にスロットが設けられた電機子鉄心と、このス
ロット内に設けられた電機子導体とを有すると共に、前
記電機子導体には、前記回転軸側に径方向に延びる外側
導体を含み、この外側導体により遠心空気流を生じさせ
るようにした電機子と、この電機子の外側導体に摺接するブラシと、前記ブラシを変位自在に保持すると共に、前記エンドブ
ラケットに固定される金属からなる筒状のブラシ収納筒
部と、を備えていることを特徴とする整流子型回転電
機。