JP4244737B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシを有する回転電機に関する。

従来技術として、例えば特許文献１に記載された回転電機がある。
この回転電機は、図５に示す様に、グロメット１００に保持された外部リード線１１０と、ブラシ１２０に接続されたブラシリード線１３０と、両リード線１１０、１３０の端部が溶接される板状の中継金具１４０とを有し、この中継金具１４０を介して外部リード線１１０とブラシリード線１３０とが電気的に接続されている。また、中継金具１４０は、ゴム製のグロメット１００にしまり嵌めで保持されることにより、グロメット１００と中継金具１４０との間で水密性が確保されている。
特開２００１−１８６７１１号公報

ところが、上記の従来技術（特許文献１）では、グロメット１００と中継金具１４０との間のシール性は、ある程度確保されるが、グロメット１００が取り付けられるフレーム（図示せず）の外側で外部リード線１１０が被水した場合に、その外部リード線１１０の内部に浸透した水が、そのまま外部リード線１１０を伝ってフレームの内側まで浸入することがある。この場合、フレームの内側に浸入した水が、外部リード線１１０と中継金具１４０との溶接部１５０から中継金具１４０の表面を伝って、中継金具１４０とブラシリード線１３０との溶接部１６０まで進み、更にブラシリード線１３０を伝ってブラシ１２０まで到達することが懸念される。

ブラシ１２０まで到達した水は、ブラシ１２０を保持するブラシホルダ（図示せず）に錆を発生させて、ブラシ１２０の作動不良（ブラシ１２０が錆により固着して動かなくなる状態）を引き起こす虞がある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、外部リード線を伝ってフレームの内側に浸入した水が、ブラシリード線を伝ってブラシまで到達することを防止できる回転電機を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明の回転電機は、フレームの内側でブラシリード線と外部リード線とが共に接続され、両リード線を電気的に接続する中継金具を備えている。この中継金具は、中空の筒部と、この筒部の一端側外周に鍔状に設けられた受水壁とを有し、この受水壁がグロメットに保持されて、筒部の他端側がフレームの内側へ延設されており、外部リード線は、他端側の端部が、フレームの外側からグロメットの内部を通ってフレームの内側に引き込まれ、且つ、中継金具の筒部の内部に挿入されて筒部の内周面に接続され、ブラシリード線は、反ブラシ側の端部が、受水壁よりフレームの内側へ延設された筒部の外周面に接続されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、フレームの外側から外部リード線を伝ってフレームの内側へ浸入した水を中継金具の受水壁で受け止めることができる。この受水壁は、中継金具のブラシリード線との接続部よりグロメット側に設けられているので、フレームの内側まで浸入した水を受水壁で受け止めることにより、中継金具とブラシリード線との接続部が被水することを防止できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した回転電機において、受水壁は、筒部の一端側端部の全周を外側へＲ状に拡げて形成されていることを特徴とする。
この構成では、受水壁を漏斗状に形成できるので、外部リード線を伝わってきた水を漏斗状の受水壁によって効果的に受け止めることができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した回転電機において、中継金具は、筒部の内部に挿入された外部リード線に対し、筒部の径方向に対向する両側面を外側から内側へ押圧して外部リード線を固定し、押圧する方向と略直交する方向には、外部リード線と筒部の内周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする。
この構成では、受水壁で受け止めた水が隙間を通って排出されるので、外部リード線を伝わってきた水が受水壁を乗り越えることがなく、中継金具とブラシリード線との接続部が被水することを確実に防止できる。また、筒部の内側に隙間を形成するために特別な加工を施す必要がなく、容易に隙間を形成できる。

（請求項４の発明）
請求項１〜３に記載した何れかの回転電機において、中継金具は、受水壁の外周部がグロメットによって液密に保持されていることを特徴とする。
これにより、中継金具とグロメットとの間のシール性を確保でき、且つ中継金具がフレームの内側で大きく振れることがないので、外部リード線及びブラシリード線の断線を防止できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

この実施例は、本発明をエンジン始動用のスタータに適用したものであり、そのスタータの半断面図を図３に示す。
スタータ１は、本発明の回転電機であるモータ２と、このモータ２の回転力が伝達される出力軸３と、この出力軸３の外周上に配置される一方向クラッチ４と、この一方向クラッチ４を介して回転力が伝達されるピニオン５と、シフトレバー６を駆動して一方向クラッチ４とピニオン５を反モータ方向（エンジンのリングギヤ方向）へ押し出す働きを有すると共に、モータ２のメイン接点（後述する）を開閉する電磁スイッチ７等より構成される。

モータ２は、磁束を発生する界磁８と、この界磁８の内周に配置される電機子９と、この電機子９に設けられる整流子１０と、整流子１０の外周面に配置されるブラシ１１等より構成される周知の直流電動機である。
界磁８は、磁気回路を形成する円筒形状のヨーク８ａと、このヨーク８ａの内周に配置される複数の永久磁石８ｂとで構成される。ヨーク８ａは、一端側開口部（図３の左側開口部）がフロントハウジング１２に組み合わされ、他端側開口部がエンドフレーム１３に組み合わされて、モータ２の機枠を兼ねている。複数の永久磁石８ｂは、ヨーク８ａの周方向に等間隔に配置されている。

電機子９は、回転軸９ａの一端側端部が、軸受１４を介して出力軸３に相対回転可能に支持され、回転軸９ａの他端側端部が、軸受１５を介してエンドフレーム１３に回転自在に支持されている。
整流子１０は、回転軸９ａの後端部外周に絶縁保持された複数のセグメントを円筒形状に配置して構成され、各セグメントがそれぞれ電機子コイル９ｂに電気的且つ機械的に結合されている。

ブラシ１１は、図４に示す様に、＋側ブラシ１１ａと−側ブラシ１１ｂとで構成され、それぞれブラシホルダ１６に収納されて整流子１０の外周上に配置され、ブラシスプリング１７により整流子１０の外周面に押圧されている。＋側ブラシ１１ａは、後述するリード線１８、１９と筒状中継金具２０とを介して、電磁スイッチ７に設けられるモータ端子２１（図３参照）に接続されている。−側ブラシ１１ｂは、自身に取り付けられたピグテール２２の先端部が、ブラシホルダ１６を固定する金属製のホルダプレート２３に溶接等によりアース接続されている。

出力軸３は、電機子９の回転軸９ａと同軸線上に配置され、モータ２の回転力が減速装置を介して伝達される。
減速装置は、周知の遊星歯車機構によって構成され、電機子９の回転速度を遊星歯車２４の公転運動によって減速する。遊星歯車２４の公転運動は、遊星歯車２４を回転自在に支持するギヤ軸２５を介して、出力軸３と一体に設けられたキャリア２６に伝達される。これにより、遊星歯車２４の公転運動がキャリア２６に伝達されると、そのキャリア２６と一体に出力軸３が回転する。

一方向クラッチ４は、ローラ４ａを介してアウタ４ｂからインナ４ｃへ動力伝達を行う周知のローラ式クラッチ４であり、アウタ４ｂと一体に設けられたスプラインチューブが出力軸３のヘリカルスプライン３ａに結合して出力軸３上を軸方向に移動可能に設けられている。
ピニオン５は、一方向クラッチ４の軸方向反モータ側に配置されて、インナ４ｃと一体に設けられ、出力軸３の外周に軸受２７を介して嵌合している。

電磁スイッチ７は、図示しない始動スイッチの閉操作（オン）によって通電される励磁コイル７ａと、この励磁コイル７ａの内側を往復動可能に挿入されたプランジャ７ｂとを有し、このプランジャ７ｂにフック７ｃを介してシフトレバー６が連結されている。
プランジャ７ｂは、励磁コイル７ａへの通電によって磁力が発生すると、その磁力により吸引されて、リターンスプリング７ｄを押し縮めながら図３の右方向へ移動する。また、励磁コイル７ａへの通電が停止して磁力が消滅すると、リターンスプリング７ｄの反力を受けて、図３に示す静止位置まで押し戻される。

シフトレバー６は、フック７ｃに係合する上端部と、一方向クラッチ４のスプラインチューブに係合する下端部との間に支点部を有し、この支点部がレバーホルダ２８を介してフロントハウジング１２に揺動自在に支持されている。このシフトレバー６は、プランジャ７ｂが磁力を受けて吸引されると、そのプランジャ７ｂの動きがフック７ｃを介してシフトレバー６の上端部に伝達されるため、支点部を中心として図３の時計方向に回転して、一方向クラッチ４に反モータ方向（エンジンのリングギヤ方向）へ押し出す力を与える。

モータ２のメイン接点は、２本の外部端子を介してモータ２の通電回路（図示せず）に接続される一組の固定接点２９と、プランジャ７ｂの移動に連動して（またはプランジャ７ｂと一体に）可動する可動接点３０とで構成され、この可動接点３０が一組の固定接点２９に当接して、両固定接点２９間が導通することにより閉状態（オン状態）となり、可動接点３０が一組の固定接点２９から離れることで開状態（オフ状態）となる。
２本の外部端子は、バッテリケーブル（図示せず）を介して車載バッテリに接続されるバッテリ端子３１と、前記のモータ端子２１であり、共に電磁スイッチ７の接点カバー７ｅに固定されている。

次に、前記のリード線１８、１９と筒状中継金具２０について説明する。
リード線１８、１９は、図１に示す様に、＋側ブラシ１１ａに接続されたピグテール１８と、グロメット３２に保持されるモータリード線１９であり、両リード線１８、１９が、エンドフレーム１３の内側に配設される筒状中継金具２０を介して電気的に接続されている。

モータリード線１９は、一端側がグロメット３２を介してエンドフレーム１３の外側に取り出され、他端側がエンドフレーム１３の内側に引き込まれている。このモータリード線１９の一端側端部には、図１に示す様に、リング状のターミナル部１９ａが設けられ、そのターミナル部１９ａが、電磁スイッチ７のモータ端子２１に嵌合して、ナット３３により締め付け固定されている（図３参照）。

グロメット３２は、例えばゴム製であり、図３及び図４に示す様に、エンドフレーム１３の開口部に取り付けられて、モータリード線１９をエンドフレーム１３から絶縁した状態で保持している。
筒状中継金具２０は、図２に示す様に、中空の筒部２０ａと、その筒部２０ａの一端部全周を外側へＲ状に拡げて形成された受水壁２０ｂとで構成され、この受水壁２０ｂの外周部が、グロメット３２に形成された凹部（図示せず）に圧入状態で嵌合して取り付けられている（図１参照）。これにより、グロメット３２と受水壁２０ｂとの間のシール性が確保されている。

この筒状中継金具２０は、筒部２０ａの内部にモータリード線１９の他端側端部が挿入され、そのモータリード線１９に対し、図２（ｂ）に示す様に、筒部２０ａの径方向に対向する両側面を外側から内側へ押圧してモータリード線１９をかしめ固定している。但し、筒部２０ａの両側面を押圧するかしめ方向（図２（ｂ）に矢印で示す方向）と略直交する方向（反かしめ方向と呼ぶ）には、図２（ａ）に示す様に、モータリード線１９と筒部２０ａの内周面との間に隙間３４が形成されている。
一方、＋側ブラシ１１ａに接続されたピグテール１８は、図１に示す様に、その先端部が筒状中継金具２０の筒部２０ａの外周面（例えばかしめ面）に溶接等により接続されている。

この実施例では、複数のピグテール１８が、一つの筒状中継金具２０の外周面上に、筒状中継金具２０の長さ方向に関して離れた位置に、しかもそれら複数のピグテール１８が交互に逆方向（モータ２の周方向）に延びるようにして接続されている。複数のピグテール１８は、筒状中継金具２０の両端部から所定距離離れている。筒状中継金具２０は、少なくともピグテール１８が接続される部位が、内外を貫通する孔を備えない板状の面として構成されている。

ブラシリード線としてのピグテール１８と筒状中継金具２０との接続部より上部側、すなわちグロメット３２側、あるいはモータ２としての外側に、環状の鍔部としての受水壁２０ｂが設けられている。この受水壁２０ｂは、筒状中継金具２０の端部開口の径方向外側に位置する。受水壁２０ｂは、筒状中継金具２０の内周壁面に滑らかに連続してつながる環状の漏斗状、あるいはすり鉢状、あるいはワッシャ状と呼びうる面を有している。
筒状中継金具２０の両端の開口のうち、外部リード線としてのモータリード線１９が挿入される側の開口に受水壁２０ｂは位置する。受水壁２０ｂは、その全周に渡ってグロメット３２に密着するようにグロメット３２に固定される。

次に、本実施例の作用及び効果を説明する。
車両に搭載されるスタータ１では、例えば洗車時や雨天走行時等に、エンドフレーム１３の外側に取り出されているモータリード線１９が被水することがある。このモータリード線１９は、一般的に極細の銅線を縒り束ねる、もしくは編み込んで構成されているため、モータリード線１９に掛かった水が毛細管現象によりモータリード線１９の内部に浸透し、そのままモータリード線１９を伝ってエンドフレーム１３の内側まで浸入することがある。

これに対し、本実施例のスタータ１は、モータリード線１９の他端側端部をかしめ固定する筒状中継金具２０に受水壁２０ｂが設けられているので、モータリード線１９を伝ってエンドフレーム１３の内側へ浸入した水を受水壁２０ｂで受け止めることができる。特に、本実施例では、筒状中継金具２０の筒部２０ａの一端部全周を外側へＲ状に拡げて受水壁２０ｂを形成することにより、モータリード線１９の周囲に漏斗状の受け口が形成されるので、モータリード線１９を伝ってきた水を受水壁２０ｂによって効果的に受け止めることができる。

この受水壁２０ｂは、スタータ１の搭載状態において、筒状中継金具２０の筒部２０ａに接続されるピグテール１８の溶接部より上部側（天地方向の略天方向）に設けられるので、エンドフレーム１３の内側まで浸入した水を受水壁２０ｂで受け止めることにより、ピグテール１８の溶接部が被水することを防止できる。その結果、エンドフレーム１３の内側に浸入した水が、ピグテール１８を伝って＋側ブラシ１１ａまで到達することはなく、ブラシ１１ａの固着によるスタータ１の始動不良を防止できる。

また、筒状中継金具２０は、筒部２０ａの内部に挿入されたモータリード線１９と筒部２０ａの内周面との間に隙間３４が形成されているので、受水壁２０ｂで受け止めた水が隙間３４を通って筒部２０ａの内部から排出される。これにより、受水壁２０ｂに受け止めた水が溜まることはなく、受水壁２０ｂを乗り越えて筒部２０ａの外周へ流れることを防止できるので、筒部２０ａの外周面に溶接されたピグテール１８の溶接部が被水することを確実に防止できる。

更に、筒状中継金具２０は、受水壁２０ｂの外周部がグロメット３２に形成された凹部に圧入嵌合して取り付けられるので、車両の振動によって筒状中継金具２０がエンドフレーム１３の内側で大きく振れることがなく、モータリード線１９及びピグテール１８の断線を防止できる。

（変形例）
上記の実施例では、筒状中継金具２０を筒形状とした一例を記載したが、筒形状に限定されるものではなく、例えば、ピグテール１８の溶接部より上部側に受水壁２０ｂを設けた平板形状としても良い。
また、本発明の回転電機は、実施例に記載したスタータ１のモータ２以外にも、ブラシを有する直流回転機に適用できる。

筒状中継金具２０は、有底筒状に形成されても良い。この場合、開口端に受水壁２０ｂが設けられる。また、筒状中継金具２０は、両端開口の筒状に形成され、その両端に環状の鍔部を設けても良い。この場合、一方の鍔部が外側から浸入する水を受ける受水壁を提供し、他方の鍔部が筒状中継金具２０のモータ内部側開口から筒状中継金具２０の外周面へ伝って流れる水を阻止する受水壁を提供する。

さらに、筒状中継金具２０は、ピグテール１８が接続される部位と反対側の面に、筒状中継金具２０の長手方向に沿って延びるスリットあるいは突き合わせ継ぎ目を有していても良い。この場合、筒状中継金具２０は、板状材料を筒状に巻いて形成することができる。さらに、この場合、鍔部としての受水壁はＣ字状となるが、ピグテール１８が接続された外周面へ水が流れることを阻止する。

ブラシからモータリード線までの全体構成を示す側面図である。 筒状中継金具とモータリード線との接続部を示す拡大図である。 スタータの半断面図である。 エンドフレーム内部の部品構造を示す軸方向正面図である。 従来技術に係わる筒状中継金具とリード線との接続部を示す拡大図である。

符号の説明

２ モータ（回転電機）
１１ ブラシ
１３ エンドフレーム（フレーム）
１８ ピグテール（ブラシリード線）
１９ モータリード線（外部リード線）
２０ 筒状中継金具（中継金具）
２０ａ 筒部
２０ｂ 受水壁
３２ グロメット
３４ 隙間

Claims (4)

1. フレームの内側に配設されるブラシと、
   このブラシに接続されるブラシリード線と、
   前記フレームに取り付けられるグロメットと、
   このグロメットに保持されて、一端側が前記フレームの外側に取り出され、他端側が前記フレームの内側に引き込まれる外部リード線と、
   前記フレームの内側で前記ブラシリード線と前記外部リード線とが共に接続され、両リード線を電気的に接続する中継金具とを備えた回転電機であって、
   前記中継金具は、中空の筒部と、この筒部の一端側外周に鍔状に設けられた受水壁とを有し、この受水壁が前記グロメットに保持されて、前記筒部の他端側が前記フレームの内側へ延設されており、
   前記外部リード線は、他端側の端部が、前記フレームの外側から前記グロメットの内部を通って前記フレームの内側に引き込まれ、且つ、前記中継金具の筒部の内部に挿入されて前記筒部の内周面に接続され、
   前記ブラシリード線は、反ブラシ側の端部が、前記受水壁より前記フレームの内側へ延設された前記筒部の外周面に接続されていることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載した回転電機において、
   前記受水壁は、前記筒部の一端側端部の全周を外側へＲ状に拡げて形成されていることを特徴とする回転電機。
3. 請求項１または２に記載した回転電機において、
   前記中継金具は、前記筒部の内部に挿入された前記外部リード線に対し、前記筒部の径方向に対向する両側面を外側から内側へ押圧して前記外部リード線を固定し、前記押圧する方向と略直交する方向には、前記外部リード線と前記筒部の内周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１〜３に記載した何れかの回転電機において、
   前記中継金具は、前記受水壁の外周部が前記グロメットによって液密に保持されていることを特徴とする回転電機。

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