JP6518118B2

JP6518118B2 - ブラシ付き回転電機およびその製造方法

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Publication number: JP6518118B2
Application number: JP2015086924A
Authority: JP
Inventors: 孝直井; 牧田　真治; 真治牧田; 田中　健; 健田中; 哲也本多; 裕章内田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: JP2016208644A

Description

本発明は、ローターとともに回転するコンミテータと、コンミテータと摺接するブラシとを備えたブラシ付き回転電機およびその製造方法に関する。

ローターとともに回転するコンミテータに対し、ブラシが摺接するブラシ付きモーターに関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。当該従来技術によるモーターにおいては、ブラシを介して、ローターに供給する電力の正負を切り換え、ローターの継続的な作動を可能にしている。ブラシ付きモーターにおいては、コンミテータとブラシとの間のスイッチング作用に起因して、アーク放電によるノイズが発生し、その周辺機器に対して雑音を生じさせる。
この課題を解消するために、上述した従来技術においては、コンミテータのセグメントにリング状バリスタをハンダ付けにより取り付け、さらに、バリスタに対しチップコンデンサをハンダ付けにより接続している。これによって、ブラシが摺接しているセグメントが切り換わる際に発生する電気的ノイズを、バリスタおよびチップコンデンサにより低減している。特に、バリスタに加えて、チップコンデンサをローターコイルに対し並列となるようにコンミテータに接続しているため、そのノイズ低減効果を増大させることができる。

特開平３−２７０６６２号公報

上述したように従来技術によるブラシ付きモーターにおいては、ローターコイルおよびコンミテータに対し、バリスタとチップコンデンサとをハンダ付けによって取り付けている。このため、モーターの高回転時において、ローターに発生する遠心力が増大して、各部材の接続強度についての信頼性が低下するという問題がある。これを避けるためには、ハンダ付け部位のサイズを大型化して、その接続強度を増大させなければならず、モーター全体の大型化、重量化を招くことになる。
また、電気的ノイズを低減するために、バリスタとチップコンデンサを使用しているため、モーターの組付けに要する工程が増大し、製造コストも増大する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズ低減効果が大きく、信頼性の高い整流子を有するブラシ付き回転電機およびその製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係るブラシ付き回転電機の発明は、ハウジング（２）と、ハウジングの内周面（２１ｂ）に固定されたステーター（３）と、ハウジングに対し、回転軸（φ）を中心に回転可能に取り付けられたローターシャフト（４３）と、ステーターに対して半径方向に対向するように、ローターシャフトに取り付けられたローター（５）と、ローターシャフトの外周面（４３ａ）に取り付けられ、回転軸を中心として円周上に配置された複数のセグメント（９１）を含み、隣接したセグメント同士の間に絶縁ギャップ（９２）が形成された整流子（９）と、ハウジングに取り付けられ、セグメントと摺接する複数のブラシ（７１）と、を備えたブラシ付き回転電機（１）であって、各々のセグメントは、内周端（９１ａ）が所定の距離を有してローターシャフトの外周面と対向しており、整流子は、ローターシャフトの外周面とセグメントの内周端との間に充填され、ローターシャフトとセグメントとを接合するセグメント接続材（９３）と、絶縁ギャップに挿入されることにより、セグメントを互いに接合するとともに、隣接したセグメントの間にコンデンサを形成する非導電体（９５）と、を有し、非導電体は、絶縁ギャップ中に接着されており、互いに円周方向に対向した一対の電極（９５ａ）と、該電極同士を所定のクリアランスを有した状態で保持するために、電極の各々の端部に接続された一対の樹脂板材（９５ｂ）と、電極同士の間に介装された絶縁フィルム（９５ｃ）と、を有している。
この構成によれば、整流子は、絶縁ギャップに挿入されることにより、セグメントを互いに接合するとともに、隣接したセグメントの間にコンデンサを形成する非導電体を有している。このように、絶縁ギャップに挿入された非導電体により、セグメントが互いに接合されているため、コンデンサを形成するためにハンダ付けを必要とせず、その接合強度を増大させることができる。したがって、ローターの回転に対して、信頼性の高い整流子を備えたブラシ付き回転電機にすることができる。
また、非導電体により、隣接したセグメントの間にコンデンサが形成されるため、セグメント間の対向面積を大きくして、形成されたコンデンサの容量を増大させることができる。したがって、ブラシとセグメントとの間において発生する電気的ノイズの低減効果を増大させることができる。
また、バリスタやチップコンデンサを必要とせず、小型で低コストのブラシ付き回転電機にすることができる。

上述した課題を解決するために、請求項３に係るブラシ付き回転電機の製造方法の発明は、ハウジング（２）と、該ハウジングの内周面（２１ｂ）に固定されたステーター（３）と、ハウジングに対し、回転軸（φ）を中心に回転可能に取り付けられたローターシャフト（４３）と、ステーターに対して半径方向に対向するように、ローターシャフトに取り付けられたローター（５）と、ローターシャフトの外周面（４３ａ）に取り付けられ、回転軸を中心として円周上に配置された複数のセグメント（８３）を含み、隣接したセグメント同士の間に絶縁ギャップ（８４）が形成された整流子（８）と、ハウジングに取り付けられ、セグメントと摺接する複数のブラシ（７１）と、を備えたブラシ付き回転電機（１）の製造方法であって、整流子は、回転軸に対して同心上に配置され、内周面（８１ａ）がローターシャフトの外周面と半径方向に対向した導電性のスリーブ部材（８１）と、該スリーブ部材の内周面とローターシャフトの外周面との間に充填され、スリーブ部材とローターシャフトとを接合するスリーブ接続材（８２）と、絶縁ギャップに挿入されることにより、セグメントを互いに接合するとともに、隣接したセグメントの間にコンデンサ（８８）を形成する非導電体（８６）と、を有し、各々のセグメント（８３）は、内周端（８３ａ）が所定の隙間を有してスリーブ部材の外周面（８１ｂ）と対向しており、非導電体（６４、８６）は、合成樹脂材料またはセラミックス材料が、絶縁ギャップ（８４）中にモールドされて形成されており、スリーブ部材の外周面と、複数のセグメントの内周端との間において、円周方向に延びた周延部（８６ａ）と、該周延部から、絶縁ギャップ（８４）内を半径方向外方に延びている複数の挟間部（８６ｂ）と、を有し、整流子（８）は、スリーブ部材を、ローターシャフトに対し半径方向外方に配置した状態で、ローターシャフトとスリーブ部材との間にスリーブ接続材をモールドして、ローターシャフトとスリーブ部材とを接合し、スリーブアッセンブリ（ＡＳ）を形成するローターシャフト接合工程と、スリーブ部材の外径よりも大きな内径を有する導電性の円筒材（ＭＳ）の内周面（ＭＳ１）に、円筒軸方向に延びた複数の絶縁ギャップ（８４）を形成するギャップ形成工程と、円筒材を、スリーブアッセンブリに対し同心上、かつ、半径方向外方に配置した状態で、スリーブ部材の外周面と円筒材の内周面との間に、非導電体（８６）をモールドする容量形成工程と、円筒材の外周面（ＭＳ２）上における絶縁ギャップと円周上に一致する位置に、円筒軸方向に延びた複数の外周隙間（８７）を形成して、円筒材を複数に分割するセグメント形成工程と、により形成される。
このブラシ付き回転電機は、スリーブ部材の内周面とローターシャフトの外周面との間に充填されたスリーブ接続材と、スリーブ部材の外周面と複数のセグメントの内周端との間において、円周方向に延びた周延部と、周延部から、絶縁ギャップ内を半径方向外方に延びている複数の挟間部とを有している。これにより、ローターシャフト、スリーブ部材およびセグメントを、互いに強固に接合することができる。また、周延部は、スリーブ部材の外周面と各セグメントの内周端との間に形成されている。このため、周延部は、スリーブ部材によって支持されることにより、その剛性を容易に確保することができる。したがって、周延部の半径方向の厚みを低減して、コンデンサの容量を増大させ、電気的ノイズの低減効果を増大させることができる。また、挟間部は、整流子において、半径方向内方まで延びていないため、挟間部がモールドされる絶縁ギャップを形成しやすくなり、製造の容易な整流子にすることができる。
このブラシ付き回転電機の製造方法によれば、整流子は、ローターシャフトとスリーブ部材とを接合するローターシャフト接合工程と、円筒材の内周面に絶縁ギャップを形成するギャップ形成工程と、円筒材とスリーブ部材との間に、非導電体をモールドする容量形成工程と、円筒材の外周面上に複数の外周隙間を形成して、円筒材を複数に分割するセグメント形成工程とにより形成される。これにより、スリーブ部材、スリーブ接続材、複数のセグメントおよび非導電体により形成された整流子を、簡素な工程により容易に製造することができる。

参考形態によるブラシ付きＤＣモーターの回転軸に沿ってカットした場合の模式的な断面図図１におけるII―II断面図図２に示したブラシ付きＤＣモーターの模式的な回路図実施形態１によるブラシ付きＤＣモーターに関する図２相当の断面図図４に示したブラシ付きＤＣモーターの模式的な回路図図４に示したコンミテータの製造工程を示す簡略図であって、スリーブ部材とローターシャフトとを接合する工程を示した図円筒材に絶縁ギャップを形成する工程を示した図スリーブ部材と円筒材との間に非導電体をモールドする工程を示した図円筒材の外周面に外周隙間を形成する工程を示した図実施形態２によるコンミテータの回転軸に垂直にカットした場合の断面図図７に示したコンミテータに含まれる容量部材の拡大断面図

＜参考形態の構成＞
図１乃至図３に基づき、参考形態によるブラシ付きＤＣモーター１（ブラシ付き回転電機に該当する）について説明する。本参考形態におけるブラシ付きＤＣモーター１は、車載装置の駆動用、家庭用電機の駆動用、一般産業用機械の駆動用等、あらゆる用途に使用することが可能である。図１に示したように、回転軸φは、ローターシャフト４３の回転中心を示しており、以下、説明中において、回転軸φを単に回転軸といい、回転軸φが延びた方向を回転軸方向という。また、回転軸方向において、図１の左方をブラシ付きＤＣモーター１の後方とし、反対側（図１において右方）をブラシ付きＤＣモーター１の前方として説明する。また、ブラシ付きＤＣモーター１の外周からローターシャフト４３に近づく方向を半径方向内方といい、その逆の方向を半径方向外方という。尚、ブラシ付きＤＣモーター１が、円周上に同一の構成を複数個備えている場合、図２および図３において、原則として一つのみに符号を付している。

図１に示したように、ブラシ付きＤＣモーター１のハウジング２は、モーターケース２１とハウジングカバー２２とを、互いに係合させて形成している。モーターケース２１は、アルミニウム合金または熱伝導性の良好な合成樹脂材料にて略椀状に形成されており、後端部にフランジ部２１ａを有している。一方、ハウジングカバー２２は、樹脂材料または金属材料により平板状に形成されている。ハウジングカバー２２の前面をモーターケース２１のフランジ部２１ａに当接させた状態で、フランジ部２１ａおよびハウジングカバー２２に貫通させた締付ボルト２３を、固定ナット２４に締め付ける。これによって、モーターケース２１とハウジングカバー２２とが一体化される。

モーターケース２１の内周面２１ｂ（ハウジングの内周面に該当する）には、ステーター３が固定されている。ステーター３は、互いに極性の異なる一対の界磁用磁石３１によって形成されている。図２に示したように、界磁用磁石３１は、互いに半径方向に対向している。
モーターケース２１の前端部に形成された底部２１ｃには、第１軸受４１が嵌着されている。また、ハウジングカバー２２の中央部には、第２軸受４２が固定されている。ハウジング２には、第１軸受４１および第２軸受４２を介して、ローターシャフト４３が、回転軸を中心に回転可能に取り付けられている。第１軸受４１、第２軸受４２およびローターシャフト４３によって、シャフト構造体４が形成されている。
ローターシャフト４３には、ローター５が取り付けられている。ローター５は、ステーター３に対して、所定距離を有して半径方向内方に対向するように配置されている。ローター５は、複数の電磁鋼板が積層されて形成されたローターコア５１と、ローターコア５１のティース５１ａ間に巻回された複数のローターコイル５２とを有している（図２示）。

ローターシャフト４３には、コンミテータ６（整流子に該当する）が取り付けられている。コンミテータ６は、ローターシャフト４３の外周面４３ａに固定され、ローターシャフト４３と一体回転可能に形成されている。
図２に示したように、コンミテータ６は、回転軸を中心として円周上に配置された複数のセグメント６１を有している。セグメント６１は銅またはアルミニウムといった導電性の金属材料により形成されている。各々のセグメント６１は、その内周端６１ａが、ローターシャフト４３の外周面４３ａに対し、所定の間隔を有して対向するとともに、半径方向外方に向かって延びることにより、回転軸に垂直な断面形状が略扇状を呈している。

図２に示したように、円周上に隣接したセグメント６１同士（セグメント同士に該当する）の間には、回転軸を中心に半径方向に延びた空間である複数の絶縁ギャップ６２が形成されている。また、ローターシャフト４３の外周面４３ａと、それぞれのセグメント６１の内周端６１ａとの間には、円環状のシャフト空間６３が形成されている。絶縁ギャップ６２中（絶縁ギャップ中に該当する）およびシャフト空間６３中には、非導電体６４がモールドされている。非導電体６４は、絶縁ギャップ６２中およびシャフト空間６３中に、例えば、ガラスフェノール樹脂といった合成樹脂材料またはセラミックス材料等のような絶縁部材が充填されて形成されている。
非導電体６４は、ローターシャフト４３の外周面４３ａを覆った枢支部６４ａと、枢支部６４ａから、絶縁ギャップ６２内（絶縁ギャップ内に該当する）を半径方向外方に延びている複数の放射部６４ｂとを含んでいる。コンミテータ６の外周面６ａ上において、隣接したセグメント６１同士の間には、絶縁ギャップ６２よりも円周方向に幅広の空間である外周隙間６５が形成されている。外周隙間６５は、それぞれ対応する絶縁ギャップ６２と連通している。

シャフト空間６３内にモールドされることにより形成された枢支部６４ａは、セグメント６１とローターシャフト４３とを互いに接合している。また、絶縁ギャップ６２内にモールドされることにより形成された放射部６４ｂは、隣接したセグメント６１同士を互いに接合している。また、放射部６４ｂは、隣接したセグメント６１の間にコンデンサ６６（図３示）を形成している。
コンミテータ６の回転軸方向長さをＬ（図１示）とし、放射部６４ｂの半径方向の長さをＲとし、放射部６４ｂの円周方向の厚みをＤ（図２示）とし、真空の誘電率をε_０、非導電体６４の比誘電率をε_ｒとすると、隣接したセグメント６１の間に形成された放射部６４ｂによる各々のコンデンサ６６の容量Ｃ１は、下記数式によって表される。

上式から分かるように、コンミテータ６の回転軸方向長さＬまたは放射部６４ｂの半径方向の長さＲを大きくして、隣接したセグメント６１の対向面積を大きくすることにより、コンデンサ６６の容量Ｃ１を増大させることができる。また、放射部６４ｂの円周方向の厚みＤを小さくすることにより、コンデンサ６６の容量Ｃ１を増大させることができる。また、非導電体６４の比誘電率ε_ｒを大きくすることにより、コンデンサ６６の容量Ｃ１を増大させることができる。

図１に戻って、ハウジング２には、一対のブラシ装置７が取り付けられている。一対のブラシ装置７は、互いに半径方向に対向するように配置されている（図２示）。各々のブラシ装置７は、コンミテータ６の各セグメント６１に電力を供給するためにセグメント６１と摺接するブラシ７１を備えている。それぞれのブラシ７１は導電性の金属材料により形成されており、絶縁部材により形成されたブラシホルダー７２内に摺動可能に収容されている。また、各ブラシ７１には、電力供給用のワイヤハーネス７３が接続されており、ブラシ７１の一方にプラスの電位、他方にマイナスの電位が供給される。尚、図２において、ブラシホルダー７２およびワイヤハーネス７３は省略されている。

図３の回路図に示したように、コンミテータ６の隣接したセグメント６１には、ローターコイル５２のそれぞれの端部が接続されている。前述したように、非導電体６４によって、隣接したセグメント６１同士をつなぐように、コンデンサ６６が接続されている。隣接したセグメント６１の間には、コンデンサ６６に加えてバリスタが接続されていてもよい。

＜参考形態の作用効果＞
本参考形態によれば、コンミテータ６は、絶縁ギャップ６２に充填されることにより、セグメント６１を互いに接合するとともに、隣接したセグメント６１の間にコンデンサ６６を形成する非導電体６４を有している。このように、絶縁ギャップ６２に充填された非導電体６４により、セグメント６１が互いに接合されているため、コンデンサ６６を形成するためにハンダ付けを必要とせず、その接合強度を増大させることができる。したがって、ローター５の回転に対して、信頼性の高いコンミテータ６を備えたブラシ付きＤＣモーター１にすることができる。

また、非導電体６４により、隣接したセグメント６１の間にコンデンサ６６が形成されるため、セグメント６１間の対向面積を大きくして、形成されたコンデンサ６６の容量を増大させることができる。ブラシ付きＤＣモーター１においては、セグメント６１に接続するコンデンサ６６の容量を大きくすることにより、ブラシ７１とセグメント６１との間において発生する電気的ノイズの低減効果も大きくすることができる。したがって、本参考形態によれば、発生する電気的ノイズを効果的に低減することができる。
また、非導電体６４により、セグメント６１の間にコンデンサ６６が形成されるため、バリスタやチップコンデンサを必要とせず、小型で低コストのブラシ付きＤＣモーター１にすることができる。

また、非導電体６４は、合成樹脂材料またはセラミックス材料を、絶縁ギャップ６２中にモールドして形成している。これにより、モールドされた合成樹脂材料またはセラミックス材料によって、隣接したセグメント６１同士を強固に接合することができる。
また、モールドされた非導電体６４によって、隣接したセグメント６１間での短絡を防止することができる。
また、一般的に、セラミックス材料の比誘電率ε_ｒは、合成樹脂材料の比誘電率ε_ｒよりも大きいため、非導電体６４がセラミックス材料によって形成されている場合、セグメント６１間に形成されたコンデンサ６６の容量をいっそう増大させることができる。

また、各々のセグメント６１は、内周端６１ａがローターシャフト４３の外周面４３ａに対し、所定の間隔を有して対向するとともに、半径方向外方に向かって延びることにより、回転軸に垂直な断面形状が略扇状を呈している。そして、非導電体６４は、ローターシャフト４３の外周面４３ａを覆った枢支部６４ａと、枢支部６４ａから、絶縁ギャップ６２内を半径方向外方に延びている複数の放射部６４ｂとを含んでいる。したがって、コンミテータ６の回転軸方向長さＬまたは放射部６４ｂの半径方向の長さＲを大きくする、あるいは、放射部６４ｂの円周方向の厚みＤを小さくすることにより、コンデンサ６６の容量を増大させることができる。
また、コンデンサ６６の容量を増大させるために、回転軸方向長さＬまたは半径方向の長さＲを大きくした場合、セグメント６１の間の接合面積が増大するため、互いの間の接合力も増大させることができる。
また、セグメント６１の内周端６１ａとローターシャフト４３との間に介在する枢支部６４ａにより、ローター５の高速回転時に発生する遠心力に抗して、セグメント６１をローターシャフト４３に対しても強固に保持することができる。

また、コンミテータ６は、外周面６ａ上の隣接したセグメント６１同士の間において、絶縁ギャップ６２よりも円周方向に幅広の外周隙間６５を具備している。これにより、万が一、導体粉等がコンミテータ６の外周面６ａに付着したとしても、外周隙間６５の空間によって、導体粉が隣接したセグメント６１同士を短絡させることがなく、信頼性の高いコンミテータ６にすることができる。したがって、放射部６４ｂの円周方向の厚みＤを小さくすることによるコンデンサ６６の容量の確保と、セグメント６１同士の短絡の防止とを両立させることができる。

＜実施形態１の構成＞
（コンミテータの構成）
図４および図５に基づき、本発明の実施形態１によるコンミテータ８（整流子に該当する）について説明する。尚、ブラシ付きＤＣモーター１が、円周上に同一の構成を複数個備えている場合、図４および図５において、原則として一つのみに符号を付している。また、図４において、ブラシホルダー７２およびワイヤハーネス７３は省略されている。本実施形態によるコンミテータ８は、回転軸に対して同心上に配置されたスリーブ部材８１と、スリーブ部材８１の内周面８１ａとローターシャフト４３の外周面４３ａとの間に充填されたスリーブ接続材８２とを有している。スリーブ部材８１は、銅またはアルミニウムといった導電性の金属材料により形成され、内周面８１ａがローターシャフト４３の外周面４３ａと半径方向に対向している。スリーブ接続材８２は合成樹脂材料により形成され、スリーブ部材８１とローターシャフト４３とを接合している。

コンミテータ８は、円周上に複数のセグメント８３を有している。各々のセグメント８３は、内周端８３ａが所定の隙間を有してスリーブ部材８１の外周面８１ｂと対向している。円周上に隣接したセグメント８３同士の間には、回転軸を中心に半径方向に延びた空間である絶縁ギャップ８４が形成されている。また、スリーブ部材８１の外周面８１ｂと、それぞれのセグメント８３の内周端８３ａとの間には、円環状のスリーブ空間８５が形成されている。

絶縁ギャップ８４およびスリーブ空間８５には、合成樹脂材料またはセラミックス材料により形成された非導電体８６がモールドされている。非導電体８６は、スリーブ部材８１の外周面８１ｂと、複数のセグメント８３の内周端８３ａとの間において、円周方向に延びた周延部８６ａと、周延部８６ａから、絶縁ギャップ８４内を半径方向外方に延びている複数の挟間部８６ｂとを有している。さらに、参考形態によるコンミテータ６と同様に、コンミテータ８の外周面８ａ上において、隣接したセグメント８３同士の間には、絶縁ギャップ８４よりも円周方向に幅広の空間である外周隙間８７が形成されている。外周隙間８７は、それぞれ対応する絶縁ギャップ８４と連通している。

絶縁ギャップ８４内にモールドされた挟間部８６ｂは、隣接したセグメント８３同士を互いに接合している。また、スリーブ空間８５内にモールドされた周延部８６ａは、セグメント８３とスリーブ部材８１とを互いに接合している。また、周延部８６ａは、セグメント８３とスリーブ部材８１との間にコンデンサ８８（図５示）を形成している。
コンミテータ８の回転軸方向長さをＬとし、周延部８６ａの円周方向の長さ（円弧状の長さであって、直線距離ではない）をＴとし、周延部８６ａの半径方向の厚みをＨ（図４示）とし、真空の誘電率をε_０、非導電体８６の比誘電率をε_ｒとすると、セグメント８３とスリーブ部材８１との間に形成された周延部８６ａによる各々のコンデンサ８８の容量Ｃ２は、下記数式によって表される。

上式から分かるように、コンミテータ８の回転軸方向長さＬまたは周延部８６ａの円周方向の長さＴを大きくして、セグメント８３とスリーブ部材８１との対向面積を大きくすることにより、コンデンサ８８の容量Ｃ２を増大させることができる。また、周延部８６ａの半径方向の厚みＨを小さくすることにより、コンデンサ８８の容量Ｃ２を増大させることができる。また、非導電体８６の比誘電率ε_ｒを大きくすることにより、コンデンサ８８の容量Ｃ２を増大させることができる。
コンデンサ８８は、セグメント８３とスリーブ部材８１との間に、一つずつ形成されているため、隣接したセグメント８３の間には、スリーブ部材８１を挟んで２個のコンデンサ８８が直列接続される（図５示）。したがって、隣接したセグメント８３の間における２個のコンデンサ８８の総容量Ｃｔは、下記数式によって表される。コンミテータ８の構成について、これまで説明したもの以外は参考形態によるコンミテータ６と同様であるため、これ以上の説明は省略する。

（コンミテータの製造方法）
以下、図６Ａ乃至図６Ｄに基づいて、実施形態１によるコンミテータ８の製造方法について簡単に説明する。コンミテータ８の製造は、下記の工程に従って行われる。
（ｉ）スリーブ部材８１を、ローターシャフト４３に対し半径方向外方に配置した状態で、ローターシャフト４３とスリーブ部材８１との間にスリーブ接続材８２をモールドする。これにより、ローターシャフト４３とスリーブ部材８１とを接合し、スリーブアッセンブリＡＳを形成する（ローターシャフト接合工程：図６Ａ示）。
（ii）スリーブ部材８１の外径よりも大きな内径を有し、導電性金属により形成された円筒材ＭＳの内周面ＭＳ１に、円筒軸方向に延びた複数の絶縁ギャップ８４を形成する（ギャップ形成工程：図６Ｂ示）。
（iii）円筒材ＭＳを、スリーブアッセンブリＡＳに対し同心上、かつ、半径方向外方に配置した状態で、スリーブ部材８１の外周面８１ｂと円筒材ＭＳの内周面ＭＳ１との間に、非導電体８６をモールドする（容量形成工程：図６Ｃ示）。
（iv）円筒材ＭＳの外周面ＭＳ２上（外周面上に該当する）において、絶縁ギャップ８４と円周上に一致する位置に複数の外周隙間８７を形成し、円筒材ＭＳを複数に分割してコンミテータ８を完成する（セグメント形成工程：図６Ｄ示）。各々の外周隙間８７は、円筒材ＭＳ上を円筒軸方向に延び、絶縁ギャップ８４と連通するように形成されている。

＜実施形態１の作用効果＞
本実施形態によれば、スリーブ部材８１の内周面８１ａとローターシャフト４３の外周面４３ａとの間に充填されたスリーブ接続材８２と、スリーブ部材８１の外周面８１ｂと複数のセグメント８３の内周端８３ａとの間において、円周方向に延びた周延部８６ａと、周延部８６ａから、絶縁ギャップ８４内を半径方向外方に延びている複数の挟間部８６ｂとを有している。これにより、ローターシャフト４３、スリーブ部材８１およびセグメント８３を、互いに強固に接合することができる。
また、周延部８６ａは、スリーブ部材８１の外周面８１ｂと各セグメント８３の内周端８３ａとの間に形成されている。このため、周延部８６ａは、スリーブ部材８１によって支持されることにより、その剛性を容易に確保することができる。したがって、周延部８６ａの半径方向の厚みＨを低減して、コンデンサ８８の容量を増大させ、電気的ノイズの低減効果を増大させることができる。
また、挟間部８６ｂは、コンミテータ８において、半径方向内方まで延びていないため、挟間部８６ｂがモールドされる絶縁ギャップ８４を形成しやすくなり、製造の容易なコンミテータ８にすることができる。

また、コンミテータ８は、ローターシャフト４３とスリーブ部材８１とを接合するローターシャフト接合工程と、円筒材ＭＳの内周面ＭＳ１に絶縁ギャップ８４を形成するギャップ形成工程と、円筒材ＭＳとスリーブ部材８１との間に、非導電体８６をモールドする容量形成工程と、円筒材ＭＳの外周面ＭＳ２上に複数の外周隙間８７を形成して、円筒材ＭＳを複数に分割するセグメント形成工程とにより形成される。これにより、スリーブ部材８１、スリーブ接続材８２、複数のセグメント８３および非導電体８６により形成されたコンミテータ８を、簡素な工程により容易に製造することができる。

＜実施形態２の構成＞
図７および図８に基づき、本発明の実施形態２によるコンミテータ９（整流子に該当する）について説明する。尚、コンミテータ９が、円周上に同一の構成を複数個備えている場合、図７および図８において、原則として一つのみに符号を付している。図７に示したように、本実施形態によるコンミテータ９は、円周上に複数のセグメント９１を有している。各々のセグメント９１は、内周端９１ａが所定の距離を有してローターシャフト４３の外周面４３ａと対向している。円周上に隣接したセグメント９１同士の間には、絶縁ギャップ９２が形成されている。コンミテータ９は、ローターシャフト４３の外周面４３ａと、各々のセグメント９１の内周端９１ａとの間に充填されたセグメント接続材９３を含んでいる。セグメント接続材９３は合成樹脂材料により形成され、ローターシャフト４３とセグメント９１とを接合している。
セグメント接続材９３の外周面９３ａには、複数のスリット９３ｂが円周上に均等に形成されている。各々のスリット９３ｂは、円周上において上述した絶縁ギャップ９２と一致する位置に形成されている。さらに、参考形態によるコンミテータ６と同様に、コンミテータ９の外周面９ａ上において、隣接したセグメント９１同士の間には、絶縁ギャップ９２よりも円周方向に幅広の空間である外周隙間９４が形成されている。外周隙間９４は、それぞれ対応する絶縁ギャップ９２と連通している。

コンミテータ９は、絶縁ギャップ９２に挿入された薄板状の容量部材９５（非導電体、コンデンサに該当する）を有している。容量部材９５は、絶縁ギャップ９２から挿入されて、スリット９３ｂまで到達している。容量部材９５は、絶縁ギャップ９２およびスリット９３ｂ中に接着されている。
図８に示したように、コンミテータ９に装着された容量部材９５は、互いに円周方向に対向した一対の金属製の電極９５ａを含んでいる。また、容量部材９５は、電極９５ａ同士（電極同士に該当する）を所定のクリアランスを有した状態で保持するために、電極９５ａの各々の端部に接続された一対の樹脂板材９５ｂを含んでいる。また、容量部材９５は、合成樹脂材料によって形成され、電極９５ａ同士の間に介装された絶縁フィルム９５ｃを有している。絶縁フィルム９５ｃは、電極９５ａ間において誘電体として作用し、それぞれの容量部材９５は、隣接したセグメント９１同士の間においてコンデンサとして機能する。コンミテータ９の構成について、これまで説明したもの以外は参考形態によるコンミテータ６と同様であるため、これ以上の説明は省略する。

＜実施形態２の作用効果＞
本実施形態によれば、コンミテータ９は、絶縁ギャップ９２に挿入された容量部材９５を有している。容量部材９５は、互いに円周方向に対向した一対の電極９５ａと、電極９５ａ同士の間に介装された絶縁フィルム９５ｃとを有している。これにより、出来合いの容量部材９５を絶縁ギャップ９２に挿入するだけで、隣接したセグメント９１同士の間にコンデンサを容易に形成することができる。
また、一対の電極９５ａ同士の間のクリアランスを小さくする、または、絶縁フィルム９５ｃを誘電率の大きい材質にすることが容易であり、容量部材９５のコンデンサとしての容量を容易に増大させることができる。

＜他の実施形態および参考形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
各実施形態および参考形態において、隣接したセグメント６１、８３、９１の間に、コンデンサ６６、８８または容量部材９５に加えて、それぞれバリスタを接続してもよい。
また、本発明は、ローター５が回転されることにより、ブラシ７１間に電力を発生させる発電機にも適用可能である。
また、本発明は、発電機と電動機の２つの機能を併せ持つ電動発電機にも適用可能である。

図面中、１はブラシ付きＤＣモーター（ブラシ付き回転電機）、２はハウジング、３はステーター、５はローター、６，８，９はコンミテータ（整流子）、６ａ，８ａ，９ａはコンミテータの外周面（整流子の外周面）、２１ｂはモーターケースの内周面（ハウジングの内周面）、４３はローターシャフト、４３ａはローターシャフトの外周面、６１，８３，９１はセグメント、６１ａ，８３ａ，９１ａはセグメントの内周端、６２，８４，９２は絶縁ギャップ、６４，８６は非導電体、６４ａは枢支部、６４ｂは放射部、６５，８７，９４は外周隙間、６６，８８はコンデンサ、７１はブラシ、８１はスリーブ部材、８１ａはスリーブ部材の内周面、８１ｂはスリーブ部材の外周面、８２はスリーブ接続材、８６ａは周延部、８６ｂは挟間部、９３はセグメント接続材、９５は容量部材（非導電体、コンデンサ）、９５ａは電極、９５ｂは樹脂板材、９５ｃは絶縁フィルム、ＡＳはスリーブアッセンブリ、ＭＳは円筒材、ＭＳ１は円筒材の内周面、ＭＳ２は円筒材の外周面、φは回転軸を示している。

Claims

ハウジング（２）と、
該ハウジングの内周面（２１ｂ）に固定されたステーター（３）と、
前記ハウジングに対し、回転軸（φ）を中心に回転可能に取り付けられたローターシャフト（４３）と、
前記ステーターに対して半径方向に対向するように、前記ローターシャフトに取り付けられたローター（５）と、
前記ローターシャフトの外周面（４３ａ）に取り付けられ、前記回転軸を中心として円周上に配置された複数のセグメント（９１）を含み、隣接した前記セグメント同士の間に絶縁ギャップ（９２）が形成された整流子（９）と、
前記ハウジングに取り付けられ、前記セグメントと摺接する複数のブラシ（７１）と、
を備えたブラシ付き回転電機（１）であって、
各々の前記セグメントは、内周端（９１ａ）が所定の距離を有して前記ローターシャフトの前記外周面と対向しており、
前記整流子は、
前記ローターシャフトの前記外周面と前記セグメントの前記内周端との間に充填され、前記ローターシャフトと前記セグメントとを接合するセグメント接続材（９３）と、
前記絶縁ギャップに挿入されることにより、前記セグメントを互いに接合するとともに、隣接した前記セグメントの間にコンデンサを形成する非導電体（９５）と、
を有し、
前記非導電体は、
前記絶縁ギャップ中に接着されており、
互いに円周方向に対向した一対の電極（９５ａ）と、
該電極同士を所定のクリアランスを有した状態で保持するために、前記電極の各々の端部に接続された一対の樹脂板材（９５ｂ）と、
前記電極同士の間に介装された絶縁フィルム（９５ｃ）と、
を有しているブラシ付き回転電機。
前記整流子は、
外周面（６ａ、８ａ、９ａ）上の隣接した前記セグメント同士の間において、前記絶縁ギャップよりも円周方向に幅広の空間である外周隙間（９４）を具備している請求項１に記載のブラシ付き回転電機。
ハウジング（２）と、
該ハウジングの内周面（２１ｂ）に固定されたステーター（３）と、
前記ハウジングに対し、回転軸（φ）を中心に回転可能に取り付けられたローターシャフト（４３）と、
前記ステーターに対して半径方向に対向するように、前記ローターシャフトに取り付けられたローター（５）と、
前記ローターシャフトの外周面（４３ａ）に取り付けられ、前記回転軸を中心として円周上に配置された複数のセグメント（８３）を含み、隣接した前記セグメント同士の間に絶縁ギャップ（８４）が形成された整流子（８）と、
前記ハウジングに取り付けられ、前記セグメントと摺接する複数のブラシ（７１）と、
を備えたブラシ付き回転電機（１）の製造方法であって、
前記整流子は、
前記回転軸に対して同心上に配置され、内周面（８１ａ）が前記ローターシャフトの前記外周面と半径方向に対向した導電性のスリーブ部材（８１）と、
該スリーブ部材の前記内周面と前記ローターシャフトの前記外周面との間に充填され、前記スリーブ部材と前記ローターシャフトとを接合するスリーブ接続材（８２）と、
前記絶縁ギャップに挿入されることにより、前記セグメントを互いに接合するとともに、隣接した前記セグメントの間にコンデンサ（８８）を形成する非導電体（８６）と、
を有し、
各々の前記セグメントは、内周端（８３ａ）が所定の隙間を有して前記スリーブ部材の外周面（８１ｂ）と対向しており、
前記非導電体は、
合成樹脂材料またはセラミックス材料が、前記絶縁ギャップ中にモールドされて形成されており、
前記スリーブ部材の前記外周面と、複数の前記セグメントの前記内周端との間において、円周方向に延びた周延部（８６ａ）と、
該周延部から、前記絶縁ギャップ内を半径方向外方に延びている複数の挟間部（８６ｂ）と、
を有し、
前記整流子は、
前記スリーブ部材を、前記ローターシャフトに対し半径方向外方に配置した状態で、前記ローターシャフトと前記スリーブ部材との間に前記スリーブ接続材をモールドして、前記ローターシャフトと前記スリーブ部材とを接合し、スリーブアッセンブリ（ＡＳ）を形成するローターシャフト接合工程と、
前記スリーブ部材の外径よりも大きな内径を有する導電性の円筒材（ＭＳ）の内周面（ＭＳ１）に、円筒軸方向に延びた複数の前記絶縁ギャップを形成するギャップ形成工程と、
前記円筒材を、前記スリーブアッセンブリに対し同心上、かつ、半径方向外方に配置した状態で、前記スリーブ部材の前記外周面と前記円筒材の前記内周面との間に、前記非導電体をモールドする容量形成工程と、
前記円筒材の外周面（ＭＳ２）上における前記絶縁ギャップと円周上に一致する位置に、円筒軸方向に延びた複数の外周隙間（８７）を形成して、前記円筒材を複数に分割するセグメント形成工程と、
により形成されるブラシ付き回転電機の製造方法。