JP3651785B2

JP3651785B2 - 整流子

Info

Publication number: JP3651785B2
Application number: JP2001236170A
Authority: JP
Inventors: 次郎海老原; 一太田; 彰康伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: US20030025421A1; US6522044B1; JP2003052154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流子に関する。
【０００２】
【従来技術】
円盤面状の整流面を有する円盤型整流子が、モータ一体型燃料ポンプやスタータモータなどの車両用回転機器において公知である。この円盤型整流子としては、電機子に軸方向に隣接して電機子と別体に回転軸に固定された別体式円盤型整流子と、電機子と一体に形成されて各電機子導体の端部が径方向へ屈曲して整流子片を構成する一体式円盤型整流子（又は整流子一体型電機子）とが、知られている。
【０００３】
これら円盤型整流子では、整流子片間のギャップ（整流子片間ギャップ又は単にギャップともいう）は、電機子背向側に開口面を有しつつ、径方向へ放射状（螺旋状も含むものとする）に延在している。また、従来の円盤型整流子では、このギャップの周方向幅は、各整流子片のブラシ接触面（整流面ともいう）の面積を拡大して電流密度を低減するために、必要最小限に設定されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した円盤型整流子は、整流子の軸方向必要寸法を短縮できるなどの利点があるが、整流子片間ギャップが軸方向へ開口するため、整流子片の整流面を切削仕上げする際に生じる切粉もしくはその後の製品供用後に混入するブラシ粉又は異物がギャップ内に噛み込んで除去しにくいという問題があった。以下、これら切粉、ブラシ粉、ごみなどの異物を、単に異物とも総称するものとする。
【０００５】
すなわち、整流子片間ギャップが径外方向に開口する円筒型整流子では、整流子の回転により異物に作用する遠心力が、すぐ近くに近接するギャップの開口へ向けて異物を付勢するのでギャップ内に異物が滞留しにくいが、円盤型整流子ではギャップの開口が軸方向に面するので、異物に遠心力が作用しても異物は開口方向へ付勢されないため、異物が除去されにくい。異物がギャップに滞留すると、整流子片間の電気絶縁性の悪化又はブラシの異常磨耗や整流性の悪化などの問題が生じやすくなる。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、従来より異物除去が格段に容易な円盤型整流子を提供することをその目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の整流子は、電気絶縁性を有して回転軸に装着された輪板状の絶縁版と、前記絶縁板の輪板面に接するかあるいは結合されるとともに互いに周方向へ所定ギャップを隔てつつ軸心周囲に放射状に配置されて全体として輪板状の整流面を形成する複数の整流子片と、前記絶縁板の前記輪板面と互いに隣接する２本の整流子片の側面とに三方を囲まれて残る一方が前記整流面側に開口する整流子片間ギャップとを備える整流子において、
前記整流子片間ギャップは、前記絶縁板の前記輪板面側から前記整流子片の前記整流面側へ向けて連続的にあるいは段階的に広くなる周方向幅を有することを特徴としている。
【００１０】
本構成の本発明の円盤型整流子によれば、整流子片間のギャップが軸方向内奥部よりも軸方向表面（開口）が周方向へ幅広となっているので、ギャップ内部に落ち込んだ異物を容易に除去することができる。すなわち、円盤型整流子ではギャップの径方向長さは長大であり、かつ、ギャップの周方向幅が一定であったので、従来の円筒型整流子の場合と異なって、回転より遠心力が異物に作用して異物が円盤型整流子の外周面から除去されるのが容易ではなかった。
【００１１】
そこで、本構成によれば、ギャップ断面を軸方向開口に向けて末広がり形状のテーパを持たせたので、ギャップ内の異物は、回転速度変動時に異物に作用する周方向加速度力Ｆ（＝ｍａ）により周方向へ付勢された場合に、上記テーパに沿ってすなわち整流子片の側面に沿ってギャップの開口へ向けて軸方向へ付勢されてギャップから排出されることができる。その結果、異物がギャップに滞留して整流子片間の電気絶縁性の悪化又はブラシの異常磨耗や整流性の悪化などの問題が生じるのを防止することができ、従来より異物除去が格段に容易な円盤型整流子を実現することができる。
【００１２】
請求項２記載の構成は請求項１記載の円盤型整流子において更に、前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向に向いた側面は、前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向と反対側に向いた側面よりも緩い傾斜面を有していることを特徴としているので、回転時に異物が上記緩い傾斜面に沿って一層軸方向へ付勢されやすくなるので、ギャップからの異物排出性を一層向上することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施態様を以下の実施例により説明する。もちろん、本発明の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１４】
【実施例１】
整流子一体型電機子をもつスタータに本発明の整流子を適用した実施例を図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
図１はこの実施例の整流子一体型電機子を示す斜視図であり、１は電機子、２は円盤型整流子、３はシャフト、４はカラーである。
【００１６】
電機子１は、電機子鉄心１１と、電機子鉄心１１のスロット１２に収容された多数の電機子導体１３からなる電機子コイルとからなる。スロット断面の図示は省略するが、各スロット１２にはそれぞれ２本の電機子導体１３がスロット開口側とスロット内奥側に分かれてすなわち径方向に重ねた形状で収容されている。以下、スロット開口側の電機子導体１３を上層導体１３と呼び、スロット内奥側の電機子導体１３を下層導体１３と呼ぶものとする。上層導体１３及び下層導体１３はそれぞれ角形断面を有する。したがって、図１では上層導体１３が各スロット１２のスロット開口から露出しており、下層導体１３は隠れていて見えない。
【００１７】
上記電機子コイルは、スロット数に等しい数の単位コイルからなり、各単位コイルは、略コ字状に形成されて、両端の２辺が互いに周方向所定ピッチ離れた２つのスロット１２に個別に収容されている。更に説明すれば、各コイルは、上層導体１３をなす辺部と、フロント側のコイルエンドをなす辺部と、図示しない下層導体１３をなす辺部とを順次連接してなる。
【００１８】
更に、各上層導体１３は、スロット１２のリア側端部から軸方向リア側に突出した後、円盤型整流子２の各整流子片２１の外周端に個別に接合され、図示されていない下層導体も、スロット１２のリア側端部から軸方向リア側に突出した後、円盤型整流子２の各整流子片２１の内周端に個別に接合されている。
【００１９】
なお、好適には整流子片２１と上層導体１３とは一体に形成されている。また、スロット１２のリア側端部から軸方向リア側に突出した下層導体は、径方向内側に延在して各整流子片２１の内周端に達するまでの間に周方向へ所定角度だけ湾曲してもよい。
【００２０】
円盤型整流子２は、スロット１２の数＝上層導体１３の数に等しい数だけ形成されて放射状（正確には螺旋状に）に配置された多数の整流子片２１と、シャフト３に嵌着されて各整流子片２１と電機子鉄心１１のリア側の端面との間に介設された輪板状で電気絶縁性の絶縁板２２とからなり、図１に示すように周方向に隣接する各整流子片２１間には周方向所定幅のギャップ２３がそれぞれ設けられている。電気絶縁性のカラー４は、シャフト３に嵌着固定されて各整流子片２１の内周部を軸方向フロント側に付勢することにより整流子片２１を固定するものであり、これにより各整流子片２１は絶縁板２２を通じて電機子鉄心１１のリア側の端面に押しつけられている。
【００２１】
整流子２を軸方向フロント側へ見た正面図を図２に示す。各整流子片２１は、組み立てられた後、各整流子片２１の高さ（軸方向）を均一とするために切削されて整流面（図２のハッチング部分）が形成される。この切削時の油付きの切粉はギャップ２３に落ち込む。
【００２２】
この種の整流子一体型電機子の更なる詳細構造については、本出願人の既出願済みの明細書を参照されたい。
【００２３】
（整流子２のギャップ３の詳細構造）
整流子２のギャップ２３の詳細構造を図２を部分拡大した図３を参照して説明する。
【００２４】
この実施例では、図３に示すように、ギャップ２３が、内周側から外周側へ向けて連続的に広くなる周方向幅を有している。特にこの実施例では、ギャップ２３の外周部の周方向幅aは、内周部の周方向幅bよりも２倍以上大きく形成されている。
【００２５】
このようにすれば、ギャップ２３内に落ち込んだ切粉は、上記切削後、電機子を回転させることにより、あるいは、水又は空気を高速でギャップ２３の内周端からギャップ２３へ吹き込むことにより、容易にギャップ２３の外周側へ向けて運動を開始することができ、その結果、ギャップ２３の外周端から又はその途中でギャップ２３の開口から外部に除去されることができる。また、電機子を使用に供用後、ギャップ２３に異物が混入しても、異物は、電機子回転により生じる遠心力が異物に作用して上記と同様にギャップ２３から自動的に除去されることができる。
【００２６】
整流子２のギャップ２３の詳細構造を図３のＡ−Ａ断面図を示す図４を参照して説明する。
【００２７】
この実施例では、図４に示すように、ギャップ２３が、絶縁板２２の整流子片２１側の輪板面２２０から整流子片２１の整流面側へ向けて連続的に広くなる周方向幅tを有する。
【００２８】
このようにすれば、ギャップ２３内に落ち込んだ切粉は、上記切削後、電機子を回転させることにより、あるいは、水又は空気を高速でギャップ２３内に吹き込むことにより、容易にギャップ２３の開口側へ向けて排出することができる。また、電機子を使用に供用後、ギャップ２３に異物が混入しても、異物は、電機子回転変化により生じる慣性力（Ｆ＝ma）が異物に作用して上記と同様にギャップ２３から自動的に除去されることができる。
（変形態様）
図４の変形態様を図５に示す。
【００２９】
この変形態様では、整流子片２１aは図４に示す整流子片２１に比較して、整流子片２１aの側面の傾斜形状が異なっている。すなわち、この変形態様では、整流子片２１のギャップ２３aにそれぞれ面する一対の側面２１１、２１２のうち、回転方向を向いた側面２１１は、回転方向と反対側を向いた側面２１２よりも緩い傾斜を有している。
【００３０】
このようにすれば、整流子片２１aの有効な整流面面積を縮小することなく、ギャップ２３内の異物が回転中にこの緩傾斜側面２１２をころがってギャップ２３の開口から外部に排出されるのが一層容易となる。
（変形態様）
上記実施例では、電機子一体型の整流子について説明したが、電機子と別体に形成された円盤型整流子においても上記と同様の作用効果を奏することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の整流子を有する電機子を示す斜視図である。
【図２】図１の整流子の径方向正面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線矢視正面図である。
【図５】図４の変形態様を示す部分正面図である。
【符号の説明】
１電機子
２整流子
３シャフト
４カラー
１１電機子鉄心
１２スロット
２１整流子片
２２絶縁板
２３ギャップ

Claims

電気絶縁性を有して回転軸に装着された輪板状の絶縁版と、
前記絶縁板の輪板面に接するかあるいは結合されるとともに、互いに周方向へ所定ギャップを隔てつつ軸心周囲に放射状に配置されて全体として輪板状の整流面を形成する複数の整流子片と、
前記絶縁板の前記輪板面と互いに隣接する２本の整流子片の側面とに三方を囲まれて残る一方が前記整流面側に開口する整流子片間ギャップと、
を備える整流子において、
前記整流子片間ギャップは、前記絶縁板の前記輪板面側から前記整流子片の前記整流面側へ向けて連続的にあるいは段階的に広くなる周方向幅を有することを特徴とする整流子。
請求項１記載の整流子において、
前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向に向いた側面は、前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向と反対側に向いた側面よりも緩い傾斜面を有していることを特徴とする整流子。