JP4478188B2

JP4478188B2 - ブラシ装置

Info

Publication number: JP4478188B2
Application number: JP2008130967A
Authority: JP
Inventors: 直人金田; 光一郎亀井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-05-19
Also published as: CN101588106A; JP2009284565A; US20090284097A1; US7671506B2; CN101588106B

Description

この発明は、例えばエンジン用スタータに用いられるブラシ装置に関するものである。

一般に、エンジン用スタータのような直流電動機において高出力化、高電流化を図る場合には、内部電気抵抗の低減、電動機サイズの大型化が有効である。内部電気抵抗低減の一手段としては、ピグテールを構成するリードワイヤーの電流密度及び電圧降下の低減を目的としてピグテールの導体断面積を大きくすることが考えられる。そのためには、リードワイヤーを太くするか、もしくは複数本のリードワイヤーをブラシへ接続する必要があり、これは例えば特許文献１、特許文献２に開示されている。
特開平１１−１７８２８５号公報特開２００３−７９０９３号公報

従来技術による直流電動機の高出力化、高電流化を図るため、ブラシサイズを変更せずにピグテールの導体断面積を大きくするには、ピグテールを構成するリードワイヤーを太くするか、あるいは複数本のリードワイヤーを用いる必要があるが、リードワイヤーを太くした場合は、ピグテールの仕上り外径が大きくなり、ブラシの整流子摺動接触面からピグテール埋設部下限までの磨耗限界寸法が減少し、ブラシ寿命が短くなる。また、ブラシの磨耗が進んでいくとブラシばねにより、ブラシは整流子側へ押圧されブラシ保持部材内を下降するが、太いリードワイヤーを用いたピグテールは可撓性が悪く、それがブラシの下降を阻害し、ブラシと整流子との接触不良を生じ、電圧降下を惹き起こす可能性がある。

一方、特許文献２の図４（ｂ）に示されているように、２本のリードワイヤーをブラシに埋設配置した場合は、２本のリードワイヤーの埋設位置が異なるため、ブラシ保持器の形状が規制され、ブラシとの保持接触面が減少し保持部材強度低下、保持安定性低下が生じる場合がある。また、特許文献１に示されているように、反整流子摺動面にリードワイヤーを埋設した場合は、ブラシ保持器によりブラシを十分に保持できる代わりに、ピグテールがブラシ外周部のブラケット等へ干渉するのを回避する必要が生じ、ブラシ寸法を短くせざるを得なくなり、磨耗寿命の低下が避けられない。この発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。

この発明に係るブラシ装置は、電機子コイルに接続された整流子に摺動接触するほぼ直方体をなすブラシと、このブラシを保持するブラシ保持器とからなるブラシ装置において、上記ブラシは、上記整流子との接触面と直交する幅広側面の幅方向のほぼ中央に、可撓撚り線からなる断面が円形の複数本のリードワイヤーを並行して平面状に密着して構成したピグテールを、ピグテールの断面長手方向がブラシの整流子接触面と平行になるように埋設し、一方、上記ブラシ保持器は、上記ブラシを収容するブラシ保持部材と、上記ブラシを上記整流子に摺動接触させるためブラシの反整流子接触面を整流子へ押圧するブラシばねと、上記ブラシ保持部材を保持し電流路の一部となるベースと、このベースに設けられた接続用突起とを有し、上記ブラシ保持部材の幅広面には、上記ブラシが磨耗して押し下げられたとき、上記ピグテールの下降を許す切欠溝をブラシ保持部材の上端から切欠いて形成し、さらに、上記ピグテールの先端を上記接続用突起に接続したものである。

この発明によれば、ブラシの寿命を延ばすことができるとともに、ブラシをブラシ保持器内に安定して収納できる。また、ピグテールの可撓性を十分確保できるため、ピグテールがブラシと整流子との接触の障害とならないようにして、電気特性を改善できる。さらに、ピグテールを汎用の部材で構成でき、ピグテールの接続作業も簡単に行えるため、コストの削減が可能である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るエンジン用スタータのブラシ装置の一部を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係るブラシの絶縁チューブ無し形状、図３は絶縁チューブ付形状をそれぞれ示す斜視図である。

図１において、この発明のブラシ装置は、ブラシ保持器４とブラシ１とからなる。ブラシ保持器４は、平面の断面形状が矩形の筒状空間を有するブラシ保持部材５を備えている。ブラシ保持部材５の幅狭側の片側は板状のベース７に固定されている。ブラシ保持部材５内には、後述する、ピグテール２を有するブラシ１が挿入され、このブラシ１の下端が整流子８に摺動接触している。ブラシ１を上部から押圧して整流子８に適当な接触圧を与える、薄板を巻回したブラシばね６がブラシ保持部材５の幅広側の片側に取り付けられている。ブラシ保持部材５の他の幅広側面のほぼ中央には、ブラシ１が磨耗してブラシばね６により押し下げられたときに、ブラシ１に設けられたビグテール２の下降を許すような切欠部５ａがブラシ保持部材５の上端から切り込まれて設けられている。ピグテール２の先端は、ベース７に一体に形成されている接続用突起７ａに例えば溶接にて接続される。

図２、図３はそれぞれブラシ１を示す斜視図であり、ほぼ直方体をなすブラシ１の幅広側の片面にピグテール２が埋設されている。このピグテール２は、２本のリードワイヤー２１を密着して構成される。このピグテール２は、断面の長手方向がブラシ１の整流子接触面と平行になる方向に配置されてブラシ１に埋設される。ピグテール２を３本以上のリードワイヤーで構成する場合には、３本以上のリードワイヤーが平面状に並ぶように密着配置される。ここで、ピグテール２の断面長手幅をａとし、ブラシ１のピグテール埋設面幅をｃとするとき、ａはｃの５０％以下となるように設定される。その理由は、上記値が５０％を超えるような広幅になると、ブラシ保持部材５に設ける切欠溝５ａが広幅になり、ブラシ保持部材５のブラシ囲繞面積、つまり、切欠溝５ａの両側面積が狭くなり、ブラシ１の保持を安定させることが難しくなると同時に、切欠溝５ａの幅を極力小さくしてブラシ保持部材５の強度を確保するということができ難くなるからである。

リードワイヤー２１は可撓撚り線からなり、その径寸法をｂとすると、ピグテール２の断面は幅ａ（＝２ｂ）、高さｂのほぼ長円形をなす。この構成により、ピグテール導体断面積の増加に対して、ブラシ磨耗方向のピグテール寸法ｂを低く抑えることが可能であるため、ブラシ磨耗限界の長寿命化に効果がある。しかも、リードワイヤー２１は一般的な円形断面のリードワイヤーを使用することが可能なため、ピグテール用の部品入手が容易でコスト低減に効果がある。さらに、ピグテールの導体断面積に対して、ブラシ磨耗方向の寸法ｂが小さいため、ブラシ１が磨耗する方向におけるピグテール２の可撓性は、断面積が同じ太い１本のリードワイヤーで構成したピグテールより大きくなり、ピグテールの剛性がブラシと整流子との接触不良を生じさせるような応力を与えることが少なく、ブラシと整流子間の電圧降下を惹き起こす懸念が軽減される。

ピグテール２の各リードワイヤー２１がブラシ１に埋設される一端は、ブラシ１の幅広側面中央のブラシ１上端に近い位置で、かつ、埋設強度が確保できるだけのブラシ１の肉厚ｄを残した位置に設定する。これにより、ブラシ１の摩耗寿命を延ばすことができる。

ピグテール２を周囲から絶縁する必要がある場合は、図３に示すように、リードワイヤー２１を２本まとめて１本の絶縁チューブ３で被覆する。また、このビグテール２の先端は、上述したように、ブラシホルダ５を固定しているベース７の接続用突起７ａに、リードワイヤー２１を２本とも同時に溶接またはロー付けする。リードワイヤー２１は２本密着しているので、一度の作業で２本の溶接、ロー付けが行われ、作業手間が省ける。

次に動作を説明する。図示しない外部電源より、エンジン用スタータ内部に給電が行われ、電流は、通電回路を経て、図示しない電機子コイルより整流子８へ通電される。さらに電流は、ブラシばね６により押圧され整流子８と摺動接触しているブラシ１へ通電され、ブラシ１からピグテール２を通り、ピグテール２が溶接された接続用突起７ａを介してベース７へ流れ、さらに、ベース７に通電可能に接続された、図示しないエンジン用スタータの外部端子を経て外部電源へ還る。このとき、図示しない電機子が回転トルクを発生し、一体となって整流子８が回転するため、摺動接触しているブラシ１は次第に磨耗して、ブラシばね６によりさらに整流子８へ押圧され、ピグテール２が整流子８側へ切欠部５ａ内を移動する。また、ブラシばね６も同様に整流子８側へ移動するため切欠部５ａの対向面にもブラシばねの下降を許す切欠部（図示せず）が設けられている。

上記構成のブラシ装置によれば、ピグテールの断面形状及び埋設位置によるブラシ寿命に対する影響を低く抑えて長寿命化が図れ、ピグテールの可撓性を十分確保した上で、ピグテールの総断面積を広くすることが可能である。またブラシ保持部材の強度とブラシ保持安定性が確保できる。さらに、リードワイヤーを複数本同時に溶接でき、絶縁チューブも１本で構成できるため、製造が簡単となり、部品点数の増加抑制によりコスト低減にも寄与する。

この発明の実施の形態１に係るブラシ装置を示す斜視図である。実施の形態１に係るブラシを示す斜視図である。実施の形態１に係るブラシを示す斜視図である。

符号の説明

１ブラシ、
２ピグテール、
３絶縁チューブ、
４ブラシ保持器、
５ブラシ保持部材、
５ａ切欠部、
６ブラシばね、
７ベース、
７ａ接続用突起、
８整流子、
２１リードワイヤー。

Claims

電機子コイルに接続された整流子に摺動接触するほぼ直方体をなすブラシと、このブラシを保持するブラシ保持器とからなるブラシ装置において、上記ブラシは、上記整流子との接触面と直交する幅広側面の幅方向のほぼ中央に、可撓撚り線からなる断面が円形の複数本のリードワイヤーを並行して平面状に密着して構成したピグテールを、ピグテールの断面長手方向がブラシの整流子接触面と平行になるように埋設し、一方、上記ブラシ保持器は、上記ブラシを収容するブラシ保持部材と、上記ブラシを上記整流子に摺動接触させるためブラシの反整流子接触面を整流子へ押圧するブラシばねと、上記ブラシ保持部材を保持し電流路の一部となるベースと、このベースに設けられた接続用突起とを有し、上記ブラシ保持部材の幅広面には、上記ブラシが磨耗して押し下げられたとき、上記ピグテールの下降を許す切欠溝をブラシ保持部材の上端から切欠いて形成し、さらに、上記ピグテールの先端を上記接続用突起に接続したことを特徴とするブラシ装置。
上記ピグテールの断面長手方向寸法は、上記ピグテールが埋設されているブラシの幅広面幅寸法の５０％以下となるようしたことを特徴とする請求項１に記載のブラシ装置。
複数本のリードワイヤーからなる上記ピグテールの先端は、複数本のリードワイヤーをまとめて上記ベースの接続用突起に溶接またはロー付けにより接続されていることを特徴とする請求項１に記載のブラシ装置。
複数本のリードワイヤーからなる上記ピグテールを１本の絶縁チューブにより絶縁保護したことを特徴とする請求項１に記載のブラシ装置。