JPH0974721A - 回転電機およびその回転電機を備えたスタータ - Google Patents
回転電機およびその回転電機を備えたスタータInfo
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- JPH0974721A JPH0974721A JP8060783A JP6078396A JPH0974721A JP H0974721 A JPH0974721 A JP H0974721A JP 8060783 A JP8060783 A JP 8060783A JP 6078396 A JP6078396 A JP 6078396A JP H0974721 A JPH0974721 A JP H0974721A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
- H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
- H02K5/148—Slidably supported brushes
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
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- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Current Collectors (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 第１の目的は、熱伝導による放熱性を向上し
てブラシ１２Ａ、１２Ｂの温度上昇低減を図った回転電
機（モータ）を提供することにあり、第２の目的はその
回転電機を備えたスタータを提供することにある。 【解決手段】 電機子１１の他端側には、互いに絶縁さ
れた複数のセグメント１８をシャフト１６と略直角を成
す平面上で円形に並べて摺接面１９ａを形成した整流子
１９が設けられて、その摺接面１９ａにブラシ１２Ａ、
１２Ｂが摺接している。ブラシ１２Ａ、１２Ｂは、軸方
向から見た外周形状が外径側から内径側へ向かって幅が
狭くなる略台形形状を成し、且つスプリング２１が当接
する後端面１２ｂが内径側から外径側へ向けて整流子１
９側へ傾斜して設けられている。一方、ブラシ１２Ａ、
１２Ｂを保持するブラシホルダ２２、２３は、ブラシ１
２Ａ、１２Ｂを収容する内周形状がブラシ１２Ａ、１２
Ｂの外周形状に相応した略台形形状に設けられている。
てブラシ１２Ａ、１２Ｂの温度上昇低減を図った回転電
機（モータ）を提供することにあり、第２の目的はその
回転電機を備えたスタータを提供することにある。 【解決手段】 電機子１１の他端側には、互いに絶縁さ
れた複数のセグメント１８をシャフト１６と略直角を成
す平面上で円形に並べて摺接面１９ａを形成した整流子
１９が設けられて、その摺接面１９ａにブラシ１２Ａ、
１２Ｂが摺接している。ブラシ１２Ａ、１２Ｂは、軸方
向から見た外周形状が外径側から内径側へ向かって幅が
狭くなる略台形形状を成し、且つスプリング２１が当接
する後端面１２ｂが内径側から外径側へ向けて整流子１
９側へ傾斜して設けられている。一方、ブラシ１２Ａ、
１２Ｂを保持するブラシホルダ２２、２３は、ブラシ１
２Ａ、１２Ｂを収容する内周形状がブラシ１２Ａ、１２
Ｂの外周形状に相応した略台形形状に設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摺接面が回転軸と
略直角を成す整流子を備えた回転電機、およびこの回転
電機を電動機として使用するスタータに関する。
略直角を成す整流子を備えた回転電機、およびこの回転
電機を電動機として使用するスタータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車用スタータでは、エンジン
の高性能化に伴う補機部品等の増加によりエンジンルー
ム内の余裕スペースが減少していることから、益々小型
化が要求されており、それに対応して小型化に適した減
速型スタータが主流になりつつある。この減速型スター
タでは、減速機の減速比を上げて電動機の小型化を図っ
た場合、必然的に高回転となる。このため、電動機に用
いられる整流子は、複数の整流子片（セグメント）を円
筒状に並べてモールド樹脂で固着した円筒形整流子より
も、回転軸に対して略直角の摺接面を持った所謂サーフ
ェイス形整流子の方が高回転に対して強度的に有利であ
ると言える。
の高性能化に伴う補機部品等の増加によりエンジンルー
ム内の余裕スペースが減少していることから、益々小型
化が要求されており、それに対応して小型化に適した減
速型スタータが主流になりつつある。この減速型スター
タでは、減速機の減速比を上げて電動機の小型化を図っ
た場合、必然的に高回転となる。このため、電動機に用
いられる整流子は、複数の整流子片（セグメント）を円
筒状に並べてモールド樹脂で固着した円筒形整流子より
も、回転軸に対して略直角の摺接面を持った所謂サーフ
ェイス形整流子の方が高回転に対して強度的に有利であ
ると言える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のサー
フェイス形整流子を用いた電動機では、整流子の外径に
よってブラシの大きさが決まるため、電動機（電機子）
を小型化して整流子の外径を小さくした場合、必然的に
ブラシを小さくする必要がある。この結果、整流子の摺
接面に対するブラシの当り面積が小さくなって電流密度
が高くなることから、ブラシの温度上昇が大きくなって
しまう。このブラシの温度上昇が過大であると、ブラシ
自体も摩耗が増加して寿命が短くなる。また、ブラシの
温度上昇によってブラシが摺接する整流子の摺接面も過
熱するため、摺接面の表面状態が悪化してブラシの摺動
状態が不良となることから、ブラシの寿命が益々短くな
ってしまうという悪循環に陥ることがある。
フェイス形整流子を用いた電動機では、整流子の外径に
よってブラシの大きさが決まるため、電動機（電機子）
を小型化して整流子の外径を小さくした場合、必然的に
ブラシを小さくする必要がある。この結果、整流子の摺
接面に対するブラシの当り面積が小さくなって電流密度
が高くなることから、ブラシの温度上昇が大きくなって
しまう。このブラシの温度上昇が過大であると、ブラシ
自体も摩耗が増加して寿命が短くなる。また、ブラシの
温度上昇によってブラシが摺接する整流子の摺接面も過
熱するため、摺接面の表面状態が悪化してブラシの摺動
状態が不良となることから、ブラシの寿命が益々短くな
ってしまうという悪循環に陥ることがある。
【０００４】なお、実公平４−４１７４８号公報に記載
された直流電動機では、整流子の耐遠心強度に対する補
強を行なうことで、サーフェイス形整流子の外径を電機
子の直径より大きくした直流電動機が開示されている。
これによれば、電機子を小型化してもサーフェイス形整
流子の外径を大きく取れるため、ブラシを小型化するこ
となくブラシの体積を大きく保つことができる。しか
し、この場合、整流子の耐遠心強度に対する格別の補強
を必要とすることからコスト高となると共に、来の目的
であるスタータの小型化に対して障害となる。
された直流電動機では、整流子の耐遠心強度に対する補
強を行なうことで、サーフェイス形整流子の外径を電機
子の直径より大きくした直流電動機が開示されている。
これによれば、電機子を小型化してもサーフェイス形整
流子の外径を大きく取れるため、ブラシを小型化するこ
となくブラシの体積を大きく保つことができる。しか
し、この場合、整流子の耐遠心強度に対する格別の補強
を必要とすることからコスト高となると共に、来の目的
であるスタータの小型化に対して障害となる。
【０００５】従って、ブラシを小型化して温度上昇を抑
えることが望ましいが、スタータに使用される電動機で
は短時間（通常３０秒程度）に大電流が流れるため、強
制冷却等による空冷効果が期待できない。このため、ブ
ラシの体積を電機子の小型化に応じて小さくしたままブ
ラシの温度上昇を低減するためには、ブラシの熱を熱伝
導によって如何に効率良く放熱するかがポイントとな
る。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第
１の目的は、熱伝導による放熱性を向上してブラシの温
度上昇低減を図った回転電機の提供にあり、第２の目的
はその回転電機を備えたスタータを提供することにあ
る。
えることが望ましいが、スタータに使用される電動機で
は短時間（通常３０秒程度）に大電流が流れるため、強
制冷却等による空冷効果が期待できない。このため、ブ
ラシの体積を電機子の小型化に応じて小さくしたままブ
ラシの温度上昇を低減するためには、ブラシの熱を熱伝
導によって如何に効率良く放熱するかがポイントとな
る。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第
１の目的は、熱伝導による放熱性を向上してブラシの温
度上昇低減を図った回転電機の提供にあり、第２の目的
はその回転電機を備えたスタータを提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、付勢手段に付勢されるブラシの後端面が傾斜して設
けられていることから、ブラシには付勢手段の垂直分力
と水平分力とが作用する。垂直分力は、ブラシを整流子
の摺接面に押圧する方向に作用し、水平分力は、外径側
から内径側へブラシを押圧する方向に作用する。一方、
ブラシの軸方向から見た外周形状は、外径側から内径側
へ向かって幅が狭くなる略台形形状に設けられて、且つ
ブラシ保持器の内周形状もブラシの外周形状に相応した
略台形形状である。従って、付勢手段の付勢力の水平分
力を受けるブラシは、ブラシ保持器に対して外径側から
内径側へ向かって押し込まれるため、少なくともブラシ
の一外周面がブラシ保持器の一内周面に密接する。これ
により、ブラシの熱が熱伝導性を有するブラシ保持器へ
効率良く伝わることにより、ブラシの温度上昇が低減さ
れる。
ば、付勢手段に付勢されるブラシの後端面が傾斜して設
けられていることから、ブラシには付勢手段の垂直分力
と水平分力とが作用する。垂直分力は、ブラシを整流子
の摺接面に押圧する方向に作用し、水平分力は、外径側
から内径側へブラシを押圧する方向に作用する。一方、
ブラシの軸方向から見た外周形状は、外径側から内径側
へ向かって幅が狭くなる略台形形状に設けられて、且つ
ブラシ保持器の内周形状もブラシの外周形状に相応した
略台形形状である。従って、付勢手段の付勢力の水平分
力を受けるブラシは、ブラシ保持器に対して外径側から
内径側へ向かって押し込まれるため、少なくともブラシ
の一外周面がブラシ保持器の一内周面に密接する。これ
により、ブラシの熱が熱伝導性を有するブラシ保持器へ
効率良く伝わることにより、ブラシの温度上昇が低減さ
れる。
【０００７】請求項２の発明によれば、付勢手段の付勢
力の水平分力を受けてブラシ保持器の内径側へ押し込ま
れたブラシは、周方向の両側面がブラシ保持器の内周側
面に密接した状態で保持されることにより、ブラシとブ
ラシ保持器との接触面積を増加させることができる。ブ
ラシからブラシ保持器への熱の伝導量は、両者の接触面
積が増加する程大きくなることから、ブラシの熱はより
多くブラシ保持器へ伝わって、ブラシの温度上昇を低減
できる。
力の水平分力を受けてブラシ保持器の内径側へ押し込ま
れたブラシは、周方向の両側面がブラシ保持器の内周側
面に密接した状態で保持されることにより、ブラシとブ
ラシ保持器との接触面積を増加させることができる。ブ
ラシからブラシ保持器への熱の伝導量は、両者の接触面
積が増加する程大きくなることから、ブラシの熱はより
多くブラシ保持器へ伝わって、ブラシの温度上昇を低減
できる。
【０００８】請求項３の発明によれば、付勢手段により
整流子側へ付勢されているブラシは、周方向の両側面が
ブラシ保持器の内周側面に密接した状態でブラシ保持器
に保持されている。このため、ブラシの熱が熱伝導性を
有するブラシ保持器へ効率良く伝わることにより、ブラ
シの温度上昇が低減される。
整流子側へ付勢されているブラシは、周方向の両側面が
ブラシ保持器の内周側面に密接した状態でブラシ保持器
に保持されている。このため、ブラシの熱が熱伝導性を
有するブラシ保持器へ効率良く伝わることにより、ブラ
シの温度上昇が低減される。
【０００９】請求項４の発明によれば、軸方向から見た
ブラシの径方向の幅が周方向の幅よりも大きいことか
ら、ブラシの周方向の両側面がブラシ保持器の内周側面
に密接している場合には、ブラシとブラシ保持器との接
触面積を大きくできる。これにより、ブラシの熱がより
多くブラシ保持器へ伝わって、ブラシの温度上昇を低減
できる。
ブラシの径方向の幅が周方向の幅よりも大きいことか
ら、ブラシの周方向の両側面がブラシ保持器の内周側面
に密接している場合には、ブラシとブラシ保持器との接
触面積を大きくできる。これにより、ブラシの熱がより
多くブラシ保持器へ伝わって、ブラシの温度上昇を低減
できる。
【００１０】請求項５の発明によれば、正極側のブラシ
を保持するブラシ保持器を熱伝導率の高い絶縁材料（例
えば、グラファイトやアルミナ等を配合した樹脂、高熱
伝導率セラミック等）により構成することで、ブラシと
の間の絶縁を損なうことなく、ブラシの熱が伝導されて
ブラシの温度上昇を低減できる。
を保持するブラシ保持器を熱伝導率の高い絶縁材料（例
えば、グラファイトやアルミナ等を配合した樹脂、高熱
伝導率セラミック等）により構成することで、ブラシと
の間の絶縁を損なうことなく、ブラシの熱が伝導されて
ブラシの温度上昇を低減できる。
【００１１】請求項６の発明によれば、正極側のブラシ
を保持するブラシ保持器は、熱伝導性に優れた部材と熱
的に接触する電気絶縁性の高熱伝導部材を介してブラシ
の両側面を保持することにより、ブラシ保持器自体の熱
伝導性は低くても良い。このため、請求項５に記載した
様な熱伝導率の高い絶縁材料で構成した場合と比較し
て、ブラシ保持器の材料費を低減できる。なお、ブラシ
の熱は、高熱伝導部材を介して熱伝導性に優れた部材
（例えば回転電機の金属フレーム）に伝導した後、例え
ば外気に放出される。
を保持するブラシ保持器は、熱伝導性に優れた部材と熱
的に接触する電気絶縁性の高熱伝導部材を介してブラシ
の両側面を保持することにより、ブラシ保持器自体の熱
伝導性は低くても良い。このため、請求項５に記載した
様な熱伝導率の高い絶縁材料で構成した場合と比較し
て、ブラシ保持器の材料費を低減できる。なお、ブラシ
の熱は、高熱伝導部材を介して熱伝導性に優れた部材
（例えば回転電機の金属フレーム）に伝導した後、例え
ば外気に放出される。
【００１２】請求項７の発明によれば、付勢手段により
ブラシをブラシ保持器の内周面に押圧してブラシの側面
をブラシ保持器の内周面に密接させることにより、ブラ
シに発生した熱をブラシ保持器に逃がすことができる。
ブラシをブラシ保持器の内周面に押圧してブラシの側面
をブラシ保持器の内周面に密接させることにより、ブラ
シに発生した熱をブラシ保持器に逃がすことができる。
【００１３】請求項８の発明によれば、減速手段を用い
て電機子を小型化（高回転化）した場合、ブラシの小型
化によって電流密度が高くなることから、ブラシの熱を
ブラシ保持器に逃がしてブラシの温度上昇を低減できる
効果は大きいと言える。
て電機子を小型化（高回転化）した場合、ブラシの小型
化によって電流密度が高くなることから、ブラシの熱を
ブラシ保持器に逃がしてブラシの温度上昇を低減できる
効果は大きいと言える。
【００１４】請求項９の発明によれば、ブラシ保持器を
熱伝導性部材から構成されたエンドフレームと一体に形
成するか、もしくはエンドフレームに直接取付けること
により、ブラシからブラシ保持器に伝わった熱をエンド
フレームへ逃がすことができるため、放熱性が向上して
ブラシの温度上昇をより低減できる。
熱伝導性部材から構成されたエンドフレームと一体に形
成するか、もしくはエンドフレームに直接取付けること
により、ブラシからブラシ保持器に伝わった熱をエンド
フレームへ逃がすことができるため、放熱性が向上して
ブラシの温度上昇をより低減できる。
【００１５】請求項１０の発明によれば、ブラシの外周
形状を略台形形状とし、且つそのブラシを収容するブラ
シ保持器の内周形状をブラシの外周形状に相応した略台
形形状とすることにより、付勢手段に付勢されたブラシ
の外周面のうち少なくとも２つの面をブラシ保持器の内
周面と当接させることができる。これにより、ブラシと
ブラシ保持器との接触面積が大きくなるため、ブラシの
熱をより多くブラシ保持器に逃がすことができる。
形状を略台形形状とし、且つそのブラシを収容するブラ
シ保持器の内周形状をブラシの外周形状に相応した略台
形形状とすることにより、付勢手段に付勢されたブラシ
の外周面のうち少なくとも２つの面をブラシ保持器の内
周面と当接させることができる。これにより、ブラシと
ブラシ保持器との接触面積が大きくなるため、ブラシの
熱をより多くブラシ保持器に逃がすことができる。
【００１６】請求項１１の発明によれば、軸方向から見
た径方向の幅が周方向の幅よりも大きく形成されたブラ
シの両側面をブラシ保持器の内周側面に密接させること
により、ブラシとブラシ保持器との接触面積をより大き
くできる。その結果、ブラシからブラシ保持器へ伝わる
熱量が増えて、ブラシの温度上昇を低減できる。
た径方向の幅が周方向の幅よりも大きく形成されたブラ
シの両側面をブラシ保持器の内周側面に密接させること
により、ブラシとブラシ保持器との接触面積をより大き
くできる。その結果、ブラシからブラシ保持器へ伝わる
熱量が増えて、ブラシの温度上昇を低減できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の回転電機をスター
タの直流モータとして使用した実施例を説明する。 （第１実施例）スタータ１は、図３に示すように、通電
を受けて回転力を発生するモータ２、このモータ２の回
転速度を減速する減速機３、この減速機３を介してモー
タ２の回転力が伝達される出力軸４、この出力軸４の外
周に嵌合するピニオンギヤ５、出力軸４の回転をピニオ
ンギヤ５に伝達する一方向クラッチ６、ピニオンギヤ５
の押出力を発生すると共に、モータ回路（図示しない）
の開閉を行なうマグネットスイッチ７、このマグネット
スイッチ７のピニオン押出力を一方向クラッチ６に伝達
するレバー８等より構成されている。
タの直流モータとして使用した実施例を説明する。 （第１実施例）スタータ１は、図３に示すように、通電
を受けて回転力を発生するモータ２、このモータ２の回
転速度を減速する減速機３、この減速機３を介してモー
タ２の回転力が伝達される出力軸４、この出力軸４の外
周に嵌合するピニオンギヤ５、出力軸４の回転をピニオ
ンギヤ５に伝達する一方向クラッチ６、ピニオンギヤ５
の押出力を発生すると共に、モータ回路（図示しない）
の開閉を行なうマグネットスイッチ７、このマグネット
スイッチ７のピニオン押出力を一方向クラッチ６に伝達
するレバー８等より構成されている。
【００１８】モータ２（本発明の回転電機）は、ヨーク
９、固定磁極１０、電機子１１、ブラシ１２等より成
る。ヨーク９は、円筒状に設けられて、モータ２と減速
機３との間を区画するプレート１３と共にフロントハウ
ジング１４とエンドフレーム１５とに挟持されている。
固定磁極１０は、例えば複数の永久磁石から成り、ヨー
ク９の内周面に固定されて磁界を形成する。
９、固定磁極１０、電機子１１、ブラシ１２等より成
る。ヨーク９は、円筒状に設けられて、モータ２と減速
機３との間を区画するプレート１３と共にフロントハウ
ジング１４とエンドフレーム１５とに挟持されている。
固定磁極１０は、例えば複数の永久磁石から成り、ヨー
ク９の内周面に固定されて磁界を形成する。
【００１９】電機子１１は、シャフト１６（本発明の回
転軸）の一端が出力軸４の後端に形成された凹所に軸受
（図示しない）を介して支持され、シャフト１６の他端
が軸受１７を介してエンドフレーム１５に支持されてい
る。また、電機子１１の他端側には、互いに絶縁された
複数のセグメント１８をシャフト１６と略直角を成す平
面上で円形に並べて摺接面１９ａを形成した整流子１９
が設けられている（図１および図２参照）。各セグメン
ト１８は、それぞれ電機子コイル２０（図１参照）に接
続されて、その平面形状が円形を周方向に等分して得ら
れる略台形形状に設けられている。
転軸）の一端が出力軸４の後端に形成された凹所に軸受
（図示しない）を介して支持され、シャフト１６の他端
が軸受１７を介してエンドフレーム１５に支持されてい
る。また、電機子１１の他端側には、互いに絶縁された
複数のセグメント１８をシャフト１６と略直角を成す平
面上で円形に並べて摺接面１９ａを形成した整流子１９
が設けられている（図１および図２参照）。各セグメン
ト１８は、それぞれ電機子コイル２０（図１参照）に接
続されて、その平面形状が円形を周方向に等分して得ら
れる略台形形状に設けられている。
【００２０】ブラシ１２は、一対の正極ブラシ１２Ａと
一対の負極ブラシ１２Ｂとから成り、それぞれスプリン
グ２１と共にブラシホルダ２２、２３に保持されてい
る。スプリング２１は、ブラシ１２の後端側に配され
て、ブラシ１２の先端面１２ａが整流子１９の摺接面１
９ａ（各セグメント１８の表面）に適当な荷重で摺接で
きるようにブラシ１２の後端面１２ｂを付勢している。
なお、正極ブラシ１２Ａと負極ブラシ１２Ｂは、図２に
示すように、整流子１９の摺接面１９ａ上において周方
向に９０度間隔で交互に配置されている。
一対の負極ブラシ１２Ｂとから成り、それぞれスプリン
グ２１と共にブラシホルダ２２、２３に保持されてい
る。スプリング２１は、ブラシ１２の後端側に配され
て、ブラシ１２の先端面１２ａが整流子１９の摺接面１
９ａ（各セグメント１８の表面）に適当な荷重で摺接で
きるようにブラシ１２の後端面１２ｂを付勢している。
なお、正極ブラシ１２Ａと負極ブラシ１２Ｂは、図２に
示すように、整流子１９の摺接面１９ａ上において周方
向に９０度間隔で交互に配置されている。
【００２１】このブラシ１２は、軸方向から見た外周形
状（平面形状）が、整流子１９のセグメント形状に適応
した形状に設けられている。具体的には、図２に示すよ
うに、外径側から内径側へ向かって幅が狭くなる略台形
形状を成す。また、スプリング２１が当接するブラシ１
２の後端面１２ｂは、内径側から外径側へ向けて整流子
１９側へ傾斜して設けられている（図１参照）。
状（平面形状）が、整流子１９のセグメント形状に適応
した形状に設けられている。具体的には、図２に示すよ
うに、外径側から内径側へ向かって幅が狭くなる略台形
形状を成す。また、スプリング２１が当接するブラシ１
２の後端面１２ｂは、内径側から外径側へ向けて整流子
１９側へ傾斜して設けられている（図１参照）。
【００２２】ブラシホルダ２２、２３は、それぞれブラ
シ１２を収容する内周形状がブラシ１２の外周形状に相
応した略台形形状に設けられている。但し、ブラシホル
ダ２２、２３の内径側の幅ａ1 （内周面の幅）は、ブラ
シ１２の内径側の幅ｂ1 より若干小さく、ブラシホルダ
２２、２３の外径側の幅ａ2 （内周面の幅）は、ブラシ
１２の外径側の幅ｂ2 より若干大きくなるように形成さ
れている（図４（ａ）参照）。即ち、ブラシホルダ２
２、２３の内周形状は、ブラシ１２の両側面１２ｃをそ
れぞれ内径側と外径側に若干延長して得られる台形形状
を成す。なお、図４は正極ブラシ１２Ａとブラシホルダ
２２との関係を示すが、負極ブラシ１２Ｂとブラシホル
ダ２３との関係も同じである。但し、正極ブラシ１２Ａ
を保持するブラシホルダ２２は、絶縁体により構成され
てエンドフレーム１５に固定され、負極ブラシ１２Ｂを
保持するブラシホルダ２３は、金属製（例えばアルミニ
ウム）のエンドフレーム１５と一体的に設けられてい
る。
シ１２を収容する内周形状がブラシ１２の外周形状に相
応した略台形形状に設けられている。但し、ブラシホル
ダ２２、２３の内径側の幅ａ1 （内周面の幅）は、ブラ
シ１２の内径側の幅ｂ1 より若干小さく、ブラシホルダ
２２、２３の外径側の幅ａ2 （内周面の幅）は、ブラシ
１２の外径側の幅ｂ2 より若干大きくなるように形成さ
れている（図４（ａ）参照）。即ち、ブラシホルダ２
２、２３の内周形状は、ブラシ１２の両側面１２ｃをそ
れぞれ内径側と外径側に若干延長して得られる台形形状
を成す。なお、図４は正極ブラシ１２Ａとブラシホルダ
２２との関係を示すが、負極ブラシ１２Ｂとブラシホル
ダ２３との関係も同じである。但し、正極ブラシ１２Ａ
を保持するブラシホルダ２２は、絶縁体により構成され
てエンドフレーム１５に固定され、負極ブラシ１２Ｂを
保持するブラシホルダ２３は、金属製（例えばアルミニ
ウム）のエンドフレーム１５と一体的に設けられてい
る。
【００２３】次に、本実施例の作用を図４に基づいて説
明する。スプリング２１により付勢されるブラシ１２に
は、その後端面１２ｂが傾斜していることから、付勢力
の垂直分力と水平分力が作用する。即ち、スプリング２
１の付勢力をＰ、およびブラシ１２の後端面１２ｂと整
流子１９の摺接面１９ａとの成す角度をθとすると、図
４（ｂ）に示すように、垂直分力Ｐ1 ＝Ｐ・ｃｏｓθ
が、ブラシ１２の先端面１２ａを整流子１９の摺接面１
９ａに押圧する方向（軸方向）に作用し、水平分力Ｐ2
＝Ｐ・ｓｉｎθが、外径側から内径側へブラシ１２を押
圧する方向（摺接面１９ａに沿った方向）に作用する。
明する。スプリング２１により付勢されるブラシ１２に
は、その後端面１２ｂが傾斜していることから、付勢力
の垂直分力と水平分力が作用する。即ち、スプリング２
１の付勢力をＰ、およびブラシ１２の後端面１２ｂと整
流子１９の摺接面１９ａとの成す角度をθとすると、図
４（ｂ）に示すように、垂直分力Ｐ1 ＝Ｐ・ｃｏｓθ
が、ブラシ１２の先端面１２ａを整流子１９の摺接面１
９ａに押圧する方向（軸方向）に作用し、水平分力Ｐ2
＝Ｐ・ｓｉｎθが、外径側から内径側へブラシ１２を押
圧する方向（摺接面１９ａに沿った方向）に作用する。
【００２４】また、ブラシ１２の軸方向から見た外周形
状は、外径側から内径側へ向かって幅が狭くなる略台形
形状に設けられて、且つブラシホルダ２２、２３の内周
形状もブラシ１２の外周形状に相応した略台形形状であ
る。従って、ブラシ１２は、図４（ａ）に示すように、
スプリング付勢力の水平分力Ｐ2 によってブラシホルダ
２２、２３の内径側（図４（ａ）の下側）へ押し込まれ
る。
状は、外径側から内径側へ向かって幅が狭くなる略台形
形状に設けられて、且つブラシホルダ２２、２３の内周
形状もブラシ１２の外周形状に相応した略台形形状であ
る。従って、ブラシ１２は、図４（ａ）に示すように、
スプリング付勢力の水平分力Ｐ2 によってブラシホルダ
２２、２３の内径側（図４（ａ）の下側）へ押し込まれ
る。
【００２５】ここで、ブラシホルダ２２、２３の内周形
状は、内径側の幅ａ1 が、ブラシ１２の内径側の幅ｂ1
より若干小さく形成されていることから、ブラシホルダ
２２、２３の内径側へ押し込まれたブラシ１２は、その
内径側壁面がブラシホルダ２２、２３の内径側内壁面に
当接することはなく、両者の間に若干の隙間Ｓが形成さ
れる。即ち、ブラシ１２は、ブラシホルダ２２、２３に
対して内径側へくさび状に入り込み、その周方向の両側
面１２ｃがブラシホルダ２２、２３の内周側面に密接し
た状態でブラシホルダ２２、２３に保持されることにな
る。
状は、内径側の幅ａ1 が、ブラシ１２の内径側の幅ｂ1
より若干小さく形成されていることから、ブラシホルダ
２２、２３の内径側へ押し込まれたブラシ１２は、その
内径側壁面がブラシホルダ２２、２３の内径側内壁面に
当接することはなく、両者の間に若干の隙間Ｓが形成さ
れる。即ち、ブラシ１２は、ブラシホルダ２２、２３に
対して内径側へくさび状に入り込み、その周方向の両側
面１２ｃがブラシホルダ２２、２３の内周側面に密接し
た状態でブラシホルダ２２、２３に保持されることにな
る。
【００２６】（本実施例の効果）上記の様にブラシ１２
の両側面１２ｃがブラシホルダ２２、２３の内周側面に
密接した状態で保持されることにより、ブラシ１２とブ
ラシホルダ２２、２３との接触面積を増加させることが
できる。ブラシ１２からブラシホルダ２２、２３へ伝わ
る熱の伝導量は、下記の数式で示すように、両者の接触
面積が増加する程大きくなるため、ブラシ１２の熱はブ
ラシホルダ２２、２３へより多く伝導されることによ
り、ブラシ１２の温度上昇を効果的に低減することがで
きる。なお、ブラシホルダ２２、２３に伝導した熱は、
更にエンドフレーム１５へ伝わり、エンドフレーム１５
から外気へ放出される。
の両側面１２ｃがブラシホルダ２２、２３の内周側面に
密接した状態で保持されることにより、ブラシ１２とブ
ラシホルダ２２、２３との接触面積を増加させることが
できる。ブラシ１２からブラシホルダ２２、２３へ伝わ
る熱の伝導量は、下記の数式で示すように、両者の接触
面積が増加する程大きくなるため、ブラシ１２の熱はブ
ラシホルダ２２、２３へより多く伝導されることによ
り、ブラシ１２の温度上昇を効果的に低減することがで
きる。なお、ブラシホルダ２２、２３に伝導した熱は、
更にエンドフレーム１５へ伝わり、エンドフレーム１５
から外気へ放出される。
【００２７】
【数１】Ｑ＝Ｒ・Ｓ 但し、Ｑ：ブラシ１２からブラシホルダ２２、２３への
熱伝導量 Ｒ：熱伝導率 Ｓ：ブラシ１２とブラシホルダ２２、２３との接触面積
熱伝導量 Ｒ：熱伝導率 Ｓ：ブラシ１２とブラシホルダ２２、２３との接触面積
【００２８】また、ブラシ１２は、両側面１２ｃがブラ
シホルダ２２、２３の内周側面に密接して保持されて、
その密接する力を付与する水平分力Ｐ2 が整流子１９の
回転方向と交差する方向であるため、整流子１９の摺接
面１９ａとブラシ１２の先端面１２ａとの摩擦係数が変
動した場合でも、ブラシ１２の摺動方向へのがたつきが
殆ど生じることがない。これにより、ブラシ１２の摺動
性が向上して、ブラシ１２の摩耗を低減できる効果が得
られる。更に、スタータ１はエンジンに直接取り付けら
れるため、振動の高いエンジンにおいては、ブラシ１２
のがたつきを防止できる効果は大きい。即ち、ブラシ１
２にがたつきが生じると、ブラシ１２の角部に欠け等の
損傷を受けることがあるが、上記のようにブラシ１２の
がたつきを防止できることにより欠け等の損傷を防止で
きる。
シホルダ２２、２３の内周側面に密接して保持されて、
その密接する力を付与する水平分力Ｐ2 が整流子１９の
回転方向と交差する方向であるため、整流子１９の摺接
面１９ａとブラシ１２の先端面１２ａとの摩擦係数が変
動した場合でも、ブラシ１２の摺動方向へのがたつきが
殆ど生じることがない。これにより、ブラシ１２の摺動
性が向上して、ブラシ１２の摩耗を低減できる効果が得
られる。更に、スタータ１はエンジンに直接取り付けら
れるため、振動の高いエンジンにおいては、ブラシ１２
のがたつきを防止できる効果は大きい。即ち、ブラシ１
２にがたつきが生じると、ブラシ１２の角部に欠け等の
損傷を受けることがあるが、上記のようにブラシ１２の
がたつきを防止できることにより欠け等の損傷を防止で
きる。
【００２９】なお、正極ブラシ１２Ａを保持するブラシ
ホルダ２２は絶縁体で構成する必要があるが、電気絶縁
性を有する高熱伝導部材（例えば、グラファイトやアル
ミナ等を配合した樹脂、高熱伝導率セラミック等）によ
り構成することで、更に正極ブラシ１２Ａの温度上昇を
低減できる効果が向上する。一方、負極ブラシ１２Ｂを
保持するブラシホルダ２３は、熱伝導性に優れた金属製
エンドフレーム１５と一体的に設けることにより、ブラ
シ１２の温度上昇低減効果が大きいことは言うまでもな
い。
ホルダ２２は絶縁体で構成する必要があるが、電気絶縁
性を有する高熱伝導部材（例えば、グラファイトやアル
ミナ等を配合した樹脂、高熱伝導率セラミック等）によ
り構成することで、更に正極ブラシ１２Ａの温度上昇を
低減できる効果が向上する。一方、負極ブラシ１２Ｂを
保持するブラシホルダ２３は、熱伝導性に優れた金属製
エンドフレーム１５と一体的に設けることにより、ブラ
シ１２の温度上昇低減効果が大きいことは言うまでもな
い。
【００３０】（第２実施例）図５（ａ）は正極ブラシ１
２Ａとブラシホルダ２２の外周形状を示す断面図であ
り、図５（ｂ）は正極ブラシ１２Ａの側面から見た断面
図である。本実施例では、図５（ａ）に示すように、ブ
ラシホルダ２２の内部で正極ブラシ１２Ａの両側面１２
ｃに電気絶縁性を有する高熱伝導部材２４（例えば、グ
ラファイトやアルミナ等を配合した樹脂、高熱伝導率セ
ラミック等）を配置し、その高熱伝導部材の一端面２４
ａを、図５（ｂ）に示すように、エンドフレーム１５の
内面に当接する様に構成している。従って、ブラシ１２
の熱は高熱伝導部材２４を介してエンドフレーム１５に
伝導し、エンドフレーム１５から外気へ放出される。こ
れにより、正極ブラシ１２Ａを保持するブラシホルダ２
２を通常の安価なフェノール系の成形材料で構成するこ
とができるため、ブラシホルダ２２の材料費低減を図る
ことができる。また、電気絶縁性を有する高熱伝導部材
２４は、その形状が簡単（本実施例では直方体）である
ため、比較的低コストに抑えることができる。
２Ａとブラシホルダ２２の外周形状を示す断面図であ
り、図５（ｂ）は正極ブラシ１２Ａの側面から見た断面
図である。本実施例では、図５（ａ）に示すように、ブ
ラシホルダ２２の内部で正極ブラシ１２Ａの両側面１２
ｃに電気絶縁性を有する高熱伝導部材２４（例えば、グ
ラファイトやアルミナ等を配合した樹脂、高熱伝導率セ
ラミック等）を配置し、その高熱伝導部材の一端面２４
ａを、図５（ｂ）に示すように、エンドフレーム１５の
内面に当接する様に構成している。従って、ブラシ１２
の熱は高熱伝導部材２４を介してエンドフレーム１５に
伝導し、エンドフレーム１５から外気へ放出される。こ
れにより、正極ブラシ１２Ａを保持するブラシホルダ２
２を通常の安価なフェノール系の成形材料で構成するこ
とができるため、ブラシホルダ２２の材料費低減を図る
ことができる。また、電気絶縁性を有する高熱伝導部材
２４は、その形状が簡単（本実施例では直方体）である
ため、比較的低コストに抑えることができる。
【００３１】（第３実施例）図６はブラシ周辺の側面断
面図である。本実施例は、ブラシ１２（１２Ａ、１２
Ｂ）の後端面１２ｂを傾斜させることなく、整流子１９
の摺接面１９ａに当接する先端面１２ａと略平行を成す
様に設けられている。一方、ブラシ１２を付勢するスプ
リング２１は、図６に示すように、ブラシ後端面１２ｂ
に対して傾斜した状態でブラシホルダ２２、２３に保持
されている。具体的には、ブラシホルダ２２、２３に当
接する他端側（図６の右端側）からブラシ後端面１２ｂ
に当接する一端側へ向かって径方向の内側へ傾斜してい
る。言い換えれば、ブラシ１２の後端面１２ｂに対して
外径側から内径側へブラシ１２を押圧する分力が発生す
る方向に傾斜している。なお、ブラシ１２の軸方向から
見た外周形状は、外径側から内径側へ向かって幅が狭く
なる略台形形状に設けられて、且つブラシホルダ２２、
２３の内周形状もブラシ１２の外周形状に相応した略台
形形状であることは第１実施例と同じである（図２参
照）。
面図である。本実施例は、ブラシ１２（１２Ａ、１２
Ｂ）の後端面１２ｂを傾斜させることなく、整流子１９
の摺接面１９ａに当接する先端面１２ａと略平行を成す
様に設けられている。一方、ブラシ１２を付勢するスプ
リング２１は、図６に示すように、ブラシ後端面１２ｂ
に対して傾斜した状態でブラシホルダ２２、２３に保持
されている。具体的には、ブラシホルダ２２、２３に当
接する他端側（図６の右端側）からブラシ後端面１２ｂ
に当接する一端側へ向かって径方向の内側へ傾斜してい
る。言い換えれば、ブラシ１２の後端面１２ｂに対して
外径側から内径側へブラシ１２を押圧する分力が発生す
る方向に傾斜している。なお、ブラシ１２の軸方向から
見た外周形状は、外径側から内径側へ向かって幅が狭く
なる略台形形状に設けられて、且つブラシホルダ２２、
２３の内周形状もブラシ１２の外周形状に相応した略台
形形状であることは第１実施例と同じである（図２参
照）。
【００３２】これにより、ブラシ１２は、上記の分力に
よってブラシホルダ２２、２３の内径側へ押し込まれる
ため、第１実施例と同様に、周方向の両側面がブラシホ
ルダ２２、２３の内周側面に密接した状態でブラシホル
ダ２２、２３に保持される（図４（ａ）参照）。その結
果、ブラシ１２とブラシホルダ２２、２３との接触面積
が増加するため、ブラシ１２に発生した熱がブラシホル
ダ２２、２３へより多く伝導されて、ブラシ１２の温度
上昇を効果的に低減することができる。また、ブラシホ
ルダ２２、２３に伝わった熱は、更に金属製のエンドフ
レーム１５へ伝わり、エンドフレーム１５から外気へ放
出される。
よってブラシホルダ２２、２３の内径側へ押し込まれる
ため、第１実施例と同様に、周方向の両側面がブラシホ
ルダ２２、２３の内周側面に密接した状態でブラシホル
ダ２２、２３に保持される（図４（ａ）参照）。その結
果、ブラシ１２とブラシホルダ２２、２３との接触面積
が増加するため、ブラシ１２に発生した熱がブラシホル
ダ２２、２３へより多く伝導されて、ブラシ１２の温度
上昇を効果的に低減することができる。また、ブラシホ
ルダ２２、２３に伝わった熱は、更に金属製のエンドフ
レーム１５へ伝わり、エンドフレーム１５から外気へ放
出される。
【図１】スタータのブラシ周辺の側面断面図（図２のＡ
−Ｏ−Ａ断面図）である。
−Ｏ−Ａ断面図）である。
【図２】軸方向から見たスタータの要部断面図である。
【図３】スタータの全体断面図である。
【図４】ブラシとブラシホルダの外周形状を示す断面図
（ａ）、ブラシの側面から見た断面図（ｂ）である。
（ａ）、ブラシの側面から見た断面図（ｂ）である。
【図５】ブラシとブラシホルダの外周形状を示す断面図
（ａ）、ブラシの側面から見た断面図（ｂ）である（第
２実施例）。
（ａ）、ブラシの側面から見た断面図（ｂ）である（第
２実施例）。
【図６】スタータのブラシ周辺の側面断面図（第３実施
例）である。
例）である。
１ スタータ ２ モータ（回転電機） ３ 減速機（減速手段） ４ 出力軸 ５ ピニオンギヤ ９ ヨーク １０ 固定磁極 １１ 電機子 １２ ブラシ １２ｂ 後端面 １２ｃ 周方向の両側面 １２Ａ 正極ブラシ １５ エンドフレーム（熱伝導性に優れた部材） １６ シャフト（回転軸） １９ 整流子 １９ａ 摺接面 ２１ スプリング ２２ ブラシホルダ（ブラシ保持器） ２３ ブラシホルダ（ブラシ保持器） ２４ 電気絶縁性を有する高熱伝導部材
Claims (11)
- 【請求項１】回転軸を有する電機子コアと、 摺接面が前記回転軸と略直角を成すように設けられた整
流子と、 前記摺接面に摺接する先端面を有すると共に、軸方向か
ら見た外周形状が外径側から内径側へ向かって幅が狭く
なる略台形形状であるブラシと、 このブラシの後端面から前記整流子側に軸方向に付勢す
る付勢手段と、 前記ブラシを収容する内周形状が前記ブラシの外周形状
に相応した略台形形状に設けられていると共に、熱伝導
性を有するブラシ保持器とを、 備えた回転電機において、 前記ブラシの後端面が内径側から外径側へ向けて前記摺
接面側へ傾斜して設けられていることで、前記付勢手段
によって前記ブラシを前記ブラシ保持器の内周面に押圧
して、前記ブラシに発生する熱を前記ブラシ保持器に逃
がすことを特徴とする回転電機。 - 【請求項２】請求項１に記載した回転電機において、 前記ブラシは、周方向の両側面が前記ブラシ保持器の内
周側面に密接した状態で前記ブラシ保持器に保持されて
いることを特徴とする回転電機。 - 【請求項３】回転軸を有する電機子コアと、 摺接面が前記回転軸と略直角を成すように設けられた整
流子と、 前記摺接面に摺接する先端面を有すると共に、軸方向か
ら見た外周形状が外径側から内径側へ向かって幅が狭く
なる略台形形状であるブラシと、 このブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段と、 前記ブラシを収容する内周形状が前記ブラシの外周形状
に相応した略台形形状に設けられていると共に、熱伝導
性を有するブラシ保持器とを、 備えた回転電機において、 前記ブラシは、周方向の両側面が前記ブラシ保持器の内
周側面に密接した状態で前記ブラシ保持器に保持されて
いることを特徴とする回転電機。 - 【請求項４】請求項２または３に記載した回転電機にお
いて、 前記ブラシは、軸方向から見た径方向の幅が周方向の幅
よりも大きいことを特徴とする回転電機。 - 【請求項５】請求項１〜４に記載した何れかの回転電機
において、 正極側の前記ブラシを保持する前記ブラシ保持器は、電
気絶縁性を有する高熱伝導部材により構成されているこ
とを特徴とする回転電機。 - 【請求項６】請求項１〜４に記載した何れかの回転電機
において、 正極側の前記ブラシは、周方向の両側面が電気絶縁性を
有する高熱伝導部材を介して前記ブラシ保持器に保持さ
れ、 前記高熱伝導部材は、熱伝導性に優れた部材と熱的に接
触して設けられていることを特徴とする回転電機。 - 【請求項７】固定磁極を有するヨークと、 このヨーク内に設けられ、回転軸を有する電機子と、 前記回転軸の一端を軸支するエンドフレームと、 前記回転軸の回転をエンジンのリングギヤに伝達するた
めのピニオンギヤと、 摺接面が前記回転軸と略直角を成すように設けられた整
流子と、 前記摺接面に摺接する先端面を有すると共に、軸方向か
ら見た外周形状が外径側から内径側へ向かって幅が狭く
なる略台形形状であるブラシと、 前記ブラシを前記整流子側に付勢する付勢手段と、 前記エンドフレームに設けられ、前記ブラシを収容する
熱伝導性を有するブラシ保持器とを、 備えたスタータにおいて、 前記付勢手段によって前記ブラシを前記ブラシ保持器の
内周面に押圧して、前記ブラシに発生する熱を前記ブラ
シ保持器に逃がすことを特徴とするスタータ。 - 【請求項８】請求項７に記載したスタータにおいて、 前記回転軸と前記ピニオンとの間には、前記回転軸の回
転を減速して前記ピニオンに伝達するための減速手段を
有していることを特徴とするスタータ。 - 【請求項９】請求項７または８に記載したスタータにお
いて、 前記エンドフレームは、熱伝導性部材から構成されると
共に、前記ブラシ保持器が前記エンドフレームに一体に
形成され、もしくは直接取付けられていることを特徴と
するスタータ。 - 【請求項１０】請求項７〜９に記載した何れかのスター
タにおいて、 前記ブラシは、軸方向から見た外周形状が外径側から内
径側へ向かって幅が狭くなる略台形形状に設けられて、 前記ブラシ保持器は、前記ブラシを収容する内周形状が
前記ブラシの外周形状に相応した略台形形状に設けられ
ており、 前記付勢手段によって、前記ブラシの外周面のうち少な
くとも２つの面が前記ブラシ保持器の内周面と当接する
ことを特徴とするスタータ。 - 【請求項１１】請求項７〜１０に記載した何れかのスタ
ータにおいて、 前記ブラシは、軸方向から見た径方向の幅が周方向の幅
よりも大きいと共に、前記ブラシの周方向の両側面が前
記ブラシ保持器の内周側面に密接した状態で前記ブラシ
保持器に保持されていることを特徴とするスタータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8060783A JP3042396B2 (ja) | 1995-06-27 | 1996-03-18 | 回転電機 |
| US08/670,666 US5744889A (en) | 1995-06-27 | 1996-06-26 | Rotating electric machine and a starter having the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-160272 | 1995-06-27 | ||
| JP16027295 | 1995-06-27 | ||
| JP8060783A JP3042396B2 (ja) | 1995-06-27 | 1996-03-18 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0974721A true JPH0974721A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3042396B2 JP3042396B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=26401842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8060783A Expired - Fee Related JP3042396B2 (ja) | 1995-06-27 | 1996-03-18 | 回転電機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5744889A (ja) |
| JP (1) | JP3042396B2 (ja) |
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2013014783A1 (ja) * | 2011-07-28 | 2013-01-31 | 三菱電機株式会社 | 回転電機 |
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| JP2022132729A (ja) * | 2021-03-01 | 2022-09-13 | 三菱電機株式会社 | スタータ |
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