JP5214954B2 - ブラシホルダ用案内枠及びブラシ組立体、並びにブラシ組立体付きブラシホルダを備える電気装置 - Google Patents

Description

本発明は、整流子を備える回転電気機械のブラシホルダ用の案内枠及びブラシ組立体に関し、また、ブラシ組立体付きブラシホルダを備える電気装置に関する。

ローター軸に固定される回転子と、搭載コイルとを備える回転電気機械では、コイルへの電流は、整流子の周りに放射状に取り付けられるブラシによって供給される。この整流子にはコイルが接続され、また整流子はローター軸に固定されている。この軸は、キャップに覆われた少なくとも１つの軸受に回転自在に装着され、このキャップが、装置のヨークに取り付けられることにより、ブラシは案内枠内に収容される。

案内枠は、基部を有し、また基部の反対側が平板によって閉じられ、この平板は、キャップと直接又は間接に協働するか、あるいはキャップの一部を形成している。
案内枠は、例えばワイヤや編組ケーブル等のブラシ電気接続要素の通路として設計されている。ワイヤは、可撓性を有していてもよく、又は剛質のものでもよい。一具体例では、平板は電気絶縁性を有している。この絶縁平板は、例えば、リベット留めによりキャップに固定されるか、あるいはキャップに対して押圧される。この平板と、案内枠と、ブラシ用電気接続要素と、ブラシとから形成される組立体は、ブラシホルダとして知られている。

各案内枠の形状は、その内部で、ブラシと弾性面圧手段とを受容するように定められている。この弾性面圧手段によれば、電気装置を組立てた状態において導電性のセグメントを備えるブラシが、整流子に対して十分な面圧を確保してブラシとの摩擦接触を実現し、電流集積トラックを形成する。ブラシが、整流子のセグメントとの充分な摩擦を確保できるよう、この整流子は、全体のサイズを考慮し、ブラシより長いサイズとされている。例えば、国際特許公開ＷＯ０２／５０９８１号公報の図２０に示されているように、整流子が立上り型整流子である場合には、整流子の長さは、ブラシよりも長くなる。

この場合、整流子のセグメントは、Ｌ字型の断面を有し、その横部が立上って肩部を形成し、立上り部と案内枠との間のあらゆる接触を防止するよう、整流子の立上り部分と、案内枠の基部との間の軸方向の距離を十分大きくとる必要がある。なお、本発明の明細書において、２要素間の全ての「軸方向」距離と、ブラシの「長さ」は、回転子（即ち整流子）の回転軸方向によるものである。従って、ブラシの「高さ」は、この軸に対する横方向に設定され、また整流子のセグメントは、回転子の軸に平行な長手部と、立上り型整流子の構成で、回転子の軸と直交する側部とを有している。

例えば国際特許公開ＷＯ０２／５０９８１号公報の一実施例によれば、ブラシホルダは、略Ｕ形でその基部がブラシをガイドする複数の案内枠を備えている。各Ｕ字形の分岐部は、ブラシを中心側へ傾ける弾性面圧手段（例えばコイルばね）を受容するための円筒状のハウジングを画定する円筒状の領域を有している。各ブラシは、ばねの下端の心合わせをする案内の点を有する一方、ばねの上端は、案内枠の分岐部から延在する保持フラップに対して押圧される。さらに、案内枠の分岐部のうちの少なくとも１つは、ブラシに固定される導体の通路としてブラインドスロットを有している。したがって、各ブラシは、案内枠により案内されるよう、遊びを含めて、枠内に取り付けられる。

この従来のブラシホルダの設計では、ブラシと整流子との間でより大きな接触面積を得るために、ブラシ及び案内枠の軸方向長さを大きく取ることが必要であり、従って、整流子のセグメントの軸方向の長さも、大きく取る必要があった。
国際特許公開ＷＯ０２／５０９８１号公報 フランス国特許第２７２６７０１号 米国特許第４６７３８３８号

本発明の目的は、軸方向に整流子のセグメントを拡大することなく、ブラシと整流子との接触面積を増加させる手段を提案することにある。

本発明に係る電気装置は、ローター軸に固定される整流子、及び数個のブラシを有するブラシホルダを備え、ブラシホルダは、案内枠を各ブラシに対して１つ有し、案内枠は、内部にブラシを受容する形状を有する基部と、電気装置を組立てた状態において、ブラシの整流子に対する十分な面圧を確保する弾性面圧手段とを有し、案内枠の基部は開いて溝を形成し、ブラシは、案内枠の溝から外に突き出し、案内枠及びブラシ組立体は、ブラシの案内枠の外へ向かう運動を防止するような形状を有する手段を備えていることにより、本発明の目的は実現される。

立上り型整流子による一実施例では、各案内枠は、基部を有し、この各基部は開いて、整流子の立上り部と対向する側に溝を形成し、ブラシは、整流子の立上り部と対向する側で、案内枠の溝から外に突き出し、案内枠及びブラシ組立体は、ブラシの案内枠の外へ向かう運動を阻止するような形状を有する手段を備えている。したがって、整流子の立上り部に向かう全ての運動が防止される。

一具体例では、案内枠の基部は、対応するブラシの高さの一部の高さで開いている。別の実施例では、案内枠の基部は、対応するブラシの高さ全体に亘って開いている。これら全ての場合において、ブラシの少なくとも一部が、基部の溝内を通っている。

本発明のこの構成によると、軸方向の長さ全体にわたって、整流子のセグメントを用いることが可能であり、また、立上り型整流子による実施例においては、立上り部を用いて、ブラシと整流子との間の接触面積を増加させることが可能である。

あらゆる場合において、案内枠の厚さが厚くなるため、立上り型整流子においては、整流子の立上り部と対向する側では、ブラシが案内枠から突き出すため、整流子の立上り部と案内枠との間で、軸方向の距離を一定に維持する必要がない。従って、本発明によると、ブラシと整流子との間の接触面積の軸方向長さを増加させることができる。その程度は、一実施例では２〜３ｍｍであり、その場合、案内枠は、例えば、厚さ１ｍｍの金属製である。

この長さの増加は、例えば、電気装置のサイズを増加させることなく、整流子のセグメントの軸方向長さ１４ｍｍに対して、ブラシの軸方向長さが約１５〜２０％の増加することとなる。この長さの増加は、電気装置が電動機として、特に自動車用始動機として動作する場合に特に有益であり、それは、コンパクトに装置を作ることができることが重要であるからである。

無論、この長さの増加は、用途に依存し、例えば、熱硬化性プラスチック等のプラスチック材料から作られる場合には、案内枠を厚くすることが可能である。

本発明の別の利点としては、現在用いられるブラシの期待寿命が、従来の構成において十分であるならば、従来の解決策のように、ブラシの軸方向の長さを同じに保ちつつ、電気装置のサイズを低減するが可能であることが挙げられる。

本発明のデザインに従い、ブラシと立上り部との間で確実に遊びが最小となるよう、アーマチャーの後部の遮断を行う必要がある。このため、整流子の円筒状の部分に摩耗を生じさせずに、ブラシに対して接触させるため、整流子の立上り部の機械加工を、整流子の円筒状の部分と同時に行う必要がある。

整流子を略円錐形に機械加工することにより、ブラシを案内枠に対して押圧し、立上り部には押圧しないようにすることができる。さらに、本発明によるデザインは、上述のように、ブラシの案内枠の外側へのあらゆる運動、即ち整流子が立上り部を備える場合に、整流子の立上り部の方へのあらゆる運動を阻止するような形状とされた手段を備えている。

従来のブラシホルダでは、ブラシの摩耗が小さく、かつブラシと案内枠との間の遊びがさほど大きくない場合、案内枠の内部におけるブラシの軸方向案内は、案内枠の形状のみで与えられていた。これに対して、本発明における案内枠では、上記のように、ブラシは両側から出ることができる。即ち案内枠の基部側では、整流子の中心の方向及び枠の外の方向に運動することが可能であるが、この場合、案内枠の基部側の外側に向かう旋回成分を有する転位や運動を防止する手段を提供することが重要であり、整流子が立上り型整流子である場合は、特に、立上り部の方へ向かう転位や運動を防止する手段を提供することが重要である。

第１の解決策によると、ブラシは、少なくとも、導体が固定される側に提供され、案内枠のブラインドスロットに係合されるリブを有している。別の解決策によれば、２つのスロットがブラシに形成され、これら２つのスロットは、案内枠から突き出すブラシが通る溝の対向する端部を受容する。案内枠から突き出すブラシが通る溝の高さは、ブラシの高さ以上であることが好ましく、また溝の幅は、案内枠の内部幅より小さいことが好ましい。

案内枠のこのデザインにより、ブラシの形状につき、２つの部分を備える断面を有し、このうち第１の部分は、案内枠の内部の断面と対応し、第２の部分は、溝の幅より小さな幅を有しているようにされる。一方、案内枠のこのデザインでは、案内手段第１の解決策に従って、ブラシにリブを設けることが必要になる。

本発明の別の実施例では、案内枠は、略平行六面体形状を有し、ブラシが突き出す溝が設けられている面に隣接した２つの対向する面のうちの少なくとも１つの面上に、ブラシに固定される導体の案内通路としてのブラインドスロットが具備されている。案内枠の形状に関係なく、案内枠は、整流子の反対を向く面を備え、この面は、電気装置が組立てられた状態において、整流子に対するブラシの十分な面圧を確保する面圧手段となるような形状とすることが推奨される。

さらに、本発明の目的は、ローター軸に固定される整流子と、少なくとも２つのブラシとキャップとを有するブラシホルダとを備える電気装置であって、キャップは、ローター軸の面圧を保持し、電気装置の継鉄に取り付けられブラシホルダは、基部を有しブラシを内部に受容する形状を有する案内枠と、整流子に対して、ブラシの十分な面圧を確保する面圧手段とを、各ブラシに対して設けてある電気装置により実現される。
本発明に従い、各案内枠は基部を有し、その基部は開いて、溝を形成し、ブラシは、案内枠の溝から外に突き出し、案内枠及びブラシ組立体は、案内枠の外に向かうブラシの運動を防止する形状を有する手段を備えている。

整流子が立上り型整流子である本発明の一特徴に従い、各案内枠は、基部を有し、この基部は開いて、整流子の立上り部に対向する側に溝を有し、ブラシは、整流子の立上り部に対向する側で、案内枠の溝から外に突き出し、案内枠及びブラシ組立体は、案内枠の外に向かうブラシの運動を防止する形状を有する手段を備えている。

本発明の有利な具体例としての電気装置は、次の付加的な特徴のうちの少なくとも１つを単独で又は組合わせで有していることもある。
−各ブラシの案内枠からの突き出し量を、ブラシが、整流子の立上り部を押圧することなく、整流子の立上り部に対し電気接触を行うように定める。
−整流子は、略円すいの形状を有することにより、ブラシの案内枠に対する面圧を確保し、整流子の立上り部に対する面圧を与えないようにする。
−案内枠の基部は、対応するブラシの高さの一部の高さのところで開いている。
−案内枠の基部は、対応するブラシの高さ全体の高さに亘って開いていること。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に示す本発明の３つの実施例に関する次の説明から明らかになると思う。

図１は、例えば自動車の熱機関始動器等の回転電気機械の後部軸受を形成するメタルキャップ２２６の斜視図である。４つの案内枠及びブラシ組立体２２８，２３０，２３２，２３４が、このキャップ２２６上に取り付けられている。これは、例えば国際公開公報ＷＯＡ０２／５０９８１号に詳細に記載される。

本明細書の図１では、国際公開公報ＷＯＡ０２／５０９８１号の図３と同様、ブラシを保持するワッシャーは、符号６４で示され、キャップ２２６に固定される略円形のディスク状のスリーブは、符号３５で示されている。このスリーブ３５は、キャップ２２６に対して垂直であり、図１の軸Ｄ−Ｄに対して垂直な軸方向対称軸Ｅを有している。

４つの組立体は、それぞれ、１つずつの案内枠を備え、これらは、符号２３６，２３８，２４０，２４２で示され、これらのそれぞれは、本具体例では導電性であり、適正な動作のための遊びがブラシ２４４とその関連案内枠との間に存在するよう、それぞれのブラシ２４４は内部に受容され、案内されている。これら４つの案内枠２３６，２３８，２４０，２４２は、半径方向外向きに開き、厚さが薄い電気絶縁平板２４６を介して、メタルキャップ２２６に設けられている。また、キャップに案内枠及び平板２４６を固定する固定手段２５０、例えば組立体リベットが設けられている。

キャップ２２６は、このようにして、案内枠を搭載する基盤を形成している。変形例としては、基盤をキャップとは別体とし、キャップに固定することもある。

図１の例では、これらのうち一部の案内枠、ここでは、符号２３６及び２３８で示す２つの案内枠が、負のブラシまたは電流帰還ブラシを受容することになり、符号２４０及び２４２で示す他の２つの案内枠が、正の電流供給ブラシを受容することになる。

始動器の場合、これらの電流供給ブラシは、始動器の電磁スイッチの給電端子のうちの１つに電気的に接続される。したがって、導電性の電線、例えば銅編組線２４８が、一方では、正の給電端子にブラシを接続するため、電気装置の継鉄を介して、通電する座金２４９を介して、２つの給電ブラシ２４４へ給電を可能にし、他方、例えば溶接により対応する電線をキャップ２２６に接続することにより、又はヨークの変形例として、電流帰還ブラシ２４４のアースへの接続を可能にしている。更に詳細については、前記の国際公開公報ＷＯＡ０２／５０９８１号の例えば図１３、図１５を参照されたい。

無論、変形例として、アースされた電流帰還ブラシを、キャップ上に直接に搭載される案内枠内に搭載してもよい。

したがって、案内枠２３６，２３８，２４０，２４２は、それぞれ基部２６０を有し、平板２４６又はキャップ２２６により形成される板により、基部２６０の反対側で閉じられる。

さらに、図１からよく理解されるように、１２０°の間隔で設置される２つの電流帰還案内枠２３６，２３８と、同じく１２０°の間隔で設置される給電案内枠２４０，２４２とが、スリーブ３５の軸方向対称軸Ｅに関して半径方向に向いている対称軸ＤＤのおよそ反対側に配置されている。キャップ２２６は、この軸Ｅに対して垂直を向いている。案内枠２４２と２３８とは、直径方向に向かい合っている。同様の構成が、案内枠２３６と２４０にもあてはまり、６０°のオフセット角で、案内枠２３８と２４０との間、及び案内枠２３６及び２４２との間に存在する。

案内枠の軸は、このようにＸの形状に配置され、２つの給電枠と２つの電流帰還枠との間の円周距離が大きくなるようにされている。無論、用途によっては、Ｘ形状の枠軸の構成を保持しつつ、枠間の角度を変更することは可能である。例えば、ディスク状のキャップ２２６の直径に関して、左右対称に配置してもよく、あるいは周縁のまわりに、不規則に配置してもよい。

本明細書で上記した本発明に対する、実施例を説明するに当たり、単一の案内枠及びブラシ組立体について、説明する。

案内枠及びブラシ組立体２３０は、ブラシ２４４が遊びをもって収容される案内枠２３８を備えている。案内枠２３８は、例えば銅メッキ薄板金から形成され、従って金属性である。ブラシ２４４が、電気装置の軸方向整流子の導電性セグメントと接触することができるような形状とされているキャップ２２６上に配置されている。

弾性面圧手段２４５は、この実施形態ではコイルばねであり、このコイルばねは、案内枠２３８内に配置されてブラシを半径方向に押圧し、整流子のセグメントに対して押圧して、電流収集トラックを形成している。

電気装置の軸方向のサイズを小さくするため、整流子のセグメントは、軸Ｅの軸方向を向き、枠のブラシ２４４及び基部２６０は、軸Ｅに関して半径方向を向いている。

より具体的に言うと、セグメントは、軸Ｅにおける軸方向に向く部分を備えている。

金属製の案内枠２３８は、略Ｕ字型であり、ブラシ２４４を案内する基部２６０を有している。この基部は、前記の方法に従い、軸Ｅに対して半径方向を向いている。

コイルばね２４５を取付けるための円筒状のハウジングを形成するよう、Ｕ字の２つの分枝は、それぞれ、中央に円筒状領域を具備し、コイルばね２４５は、整流子に対するブラシの十分な面圧を確実にするため、弾性面圧手段を形成し、中心の方へブラシ２４４を付勢している。

同時に、案内枠２３８の２つの分岐部のうちの少なくとも１つは、円筒状の領域に、ブラシ２４４に固定される導線２４８の通路としてのブラインドスロット（図１では符号を付していない）を有しており、摩耗の程度に従い、案内枠に対して位置が変えられる。

また、Ｕ字の分枝は、ブラシを案内する役目を果たす。

ブラシ２４４は、ばね２４５の下端の心合わせをするための基点（符号を付していない）を有し、ばねの上端は、案内枠２３８の分岐部に鋭く保持フラップ３６１を押圧している。通常、各分岐部毎に、ばね２４５に対する２つの保持フラップ３６１が設けられる。これらのフラップ３６１は互いに対向し、切削して、スロットが形成される。

これら４つのフラップ３６１の形状を、案内枠２３６とともに図１に示してある。

より詳細には、ばね２４５及びブラシ２４４を各案内枠に設け、次いで、ばね２４５を固定するためにフラップ３６１を閉じ、そして、予備応力の存在下で収納することにより、ブラシ２４４に対して安定した偏圧を与えて整流子と摩擦接触させる。より具体的には、整流子の導電性のセグメントと摩擦接触させる。

案内枠の分岐部の自由端は、それぞれ案内枠の基部に対して平行に延在する翼部（図１では符号を付していない）として伸びている。これらの翼部は、絶縁平板２４６と電気的に接触するが、この絶縁平板は、この具体例では、厚くなくて薄板である。翼部に対して、案内枠及び平板２４６をキャップ２２６に固定するためのリベット２５０を通す孔が穿設される。

この絶縁平板２４６の存在により、ブラシが絶縁平板２４６を押圧し、案内枠２３６，２３８，２４０，２４２を支持することが理解されると思う。

変形例としては、前記の手法において、薄い平板２４６を変更し、案内枠２４０，２４２を支持しつつ２つの給電ブラシをこの平板に対して押圧し、他方、キャップ２２６は、案内枠２３６、２３８を支持する平板を形成し、２つの電流帰還ブラシをキャップに押圧することが可能になる。

略円筒形状の整流子及び案内枠に関する詳細については、国際特許公開ＷＯ０２／５０９８１号公報、特に、同公報の図２０を参照してほしいが、本願の図１では、回転電気機械のヨークにキャップ２２６を取付ける前に、ワッシャー６４には保持ブラシが設けられる。

整流子は、例えばプラスチック製の電気絶縁部分を備え、この部分は、ブラシがこすれる導電性のセグメントのための支持体を形成している。

電気絶縁部分は、ローター軸に固定され、ローター軸は、キャップ２２６に回転自在に搭載され、キャップは、国際特許公開ＷＯ０２／５０９８１号公報の図２０から理解されるように、この目的のための受圧体となっている。整流子の軸方向対称軸は、ローター軸の軸方向対称軸と一致している。この軸は、ブラシホルダの軸Ｅと一致している。ローター軸には、回転電気機械のローターを堅固に取付けられている。

このローターは、ローター軸に固定され、通常は、図２に一部が示されているように、多数の薄板１００から成り、この薄板には、巻線１０２を設けるための溝１０１が設けられ、巻線は、溝を貫通して、薄板のスタックの両側に延び束を形成し、その束の一つは、整流子のセグメントに巻線１０２の端を接続するように設計されている。この巻線１０２は、数個のコイルを有し、コイルの端は、整流子のセグメントに接続されている。

図２では、結合バンドが符号１０４で示され、巻線１０２のコイルの端を包囲し、コイルの遠心力の影響下での変形を防止し、また、巻線１０２の端と整流子のセグメントとの接続が遮断されるのを防止している。

図２では、永久磁石が符号１０５で示され、装置のヨーク（図示されず）により押圧されている。

この例では、磁石１０５及びヨークが、回転電気機械の界磁を形成し、ローター及びコイル巻線１０２は、電動機として設計されている装置のアーマチャーに属している。

変形例として、ヨークに界磁巻線を搭載し、その端を、ヨークと電流帰還ブラシとにそれぞれ接続される。

実際問題として、装置のサイズに関する理由で、整流子のセグメントは、常にブラシより長くなっている。

図２及び図３では、案内枠の一つが、ブラシもばねも有しない態様で示され、整流子が立上り部を備えている場合は、特に、環状である整流子のセグメントの軸方向長さが有用である。なお、案内枠の固定リベットは図示していない。図４〜図６についても、同様である。

案内枠及びブラシ組立体の従来の構成では、一般に、セグメント全体の使用可能性が損なわれる。

これは、例えば図２及び図３に示す立上り型整流子が、軸方向を向き、第１の直径を有する直円筒部１と回転円筒状の形状を有し、かつ第１の直径より大きな第２の直径を有する立上り部２を備えていることによる。

立上り部２の軸方向の長さは、ブラシがすれる導電セグメント（符号を付していない）を具備する円筒部１よりも短い。立上り部２では、巻線１０２のコイルの端が、整流子のセグメントに接続される。その結果、各整流子のセグメントが、異なる長さの２つの分枝を有するＬ字形状の電流収集セグメントを有し、このうち、長い方の分枝は整流子のブラシに接触する部分へ軸方向に延在し、短い方の分枝は、巻線１０２のコイルへの接続を担い、立上り部へ延在して、整流子及び電気装置のローター軸の軸方向の対称軸に対して横断する方向の肩部を形成する。

立上り部２で、その基部２６０で機械的な接触に届くことからブラシ保持器の伝統的案内枠を防止するために適切である

従来型のブラシホルダの案内枠が、その基部２６０で立上り部２との機械的に接触し、摩擦により破壊されるリスクを防止するため、整流子の軸方向で測定して、およそ１ｍｍの距離が、案内枠の立上り部と基部２６０の間に必要となる。

案内枠の材料に、１ｍｍの平均厚さが加えられると、結果的に、収集セグメントの長い方の部分が、約２ｍｍ以上にわたって用いることができなくなる。整流子は、立上り部の有無にかかわらず、あらゆる場合に、案内枠の厚さがあるため、整流子のセグメントの軸方向の全長を利用することができない。

これを改善するため、本発明では、案内枠及びブラシ組立体３を、案内枠４、ブラシ５及び弾性面圧手段６と共に用いることを提案するもので、この場合、コイルばねを用いることにより、電気装置を組立てた状態で、整流子の電流収集セグメントの長い部分に対するブラシ５の十分な面圧が確保される。

案内枠４及びブラシ５からなるこの組立体３は、キャップ７の上にさらに搭載されるが、電気装置内のブラシホルダの従来の構成と比較すれば、１つの重要な点において、従来型の案内枠及びブラシ組立体とは異なっている。

図２〜図６では、案内枠４は、固定リベット４４を設けるため、図１に示す孔のあいた翼部を備え、また、図１に示す押圧手段（コイルばね）６を保持するフラップを備えている。簡潔さのため、翼部及びフラップは、符号を付していない。しかしながら、略Ｕ形であるこの案内枠は、径方向を向く基部２６０において、１の特徴として変形されている。

図２及び図３に示すように、案内枠４は、キャップ７の反対の側、即ちブラシ５の横方向の全長又は全高にわたって、整流子の立上り部２に対向する側に開いている。換言すれば、従来の案内枠４の一般的なＵ形状を有する基部２６０は、後述する溝を備え、この溝を通して、ブラシ５が、本具体例では、立上り部２の方向、即ちキャップ７と対向する方向に突き出ている。

溝は、案内枠の基部の内周で開いており、ブラシが双方の側から出ることができるよう、即ち径方向には、中心の方及び整流子の方へ、また軸方向には、案内枠の基部側の外方へ出ることができるように構成されている。図４〜図６についても、同様である。

図２〜図６のブラシは、溝を貫通している。この対策によって、案内枠の厚さは、立上り部の有無にかかわらず、また整流子の構成に関係なく増加する。したがって、整流子のブラシがすれる長さは、少なくとも案内枠の厚さによって増加する。図２及び図３では、ブラシ５が立上り部２の方へ外向きに突き出る程度は、ブラシが立上り部２と接触しない程度に定められている。ブラシは立上り部２に非常に近いため、案内枠４の基部と、立上り部との間の軸方向の遊びより小さな軸方向長さの分だけ、整流子に対するブラシの摩擦が更に増加する。

変形例として、立上り部２を機械加工し、即ちセグメントの横の部分と巻線１０２の端を機械加工し、ブラシが選択的に立上り部と接触できるようにすることもある。したがって、一具体例では、各ブラシ５がその案内枠４から軸方向に突き出すことにより、ブラシ５は、整流子１の立上り部２で、電気接触を形成することができる。

変形例として、整流子１を略円錐形状を有するものとし、ブラシ５は、案内枠４に対して押圧し、整流子１の立上り部２には押圧しないようにできる。

図２及び図３に示し、図４に更に詳細に示す本発明の第１の実施例によると、案内枠４は、整流子１の立上り部２と対向する側に、即ち基部２６０上に、溝４５を備えている。

溝４５の高さＬは、ばね６の軸方向の方向に測定されるか（図５参照）、又は整流子の軸方向の対称軸Ｅに対して直角に測定され、ブラシ５の高さＬＢ以上である。また、溝４５の幅Ｍは、案内枠４の内側幅Ｎよりも小さい。

本発明のこの対策によって、案内枠４は、溝部４５の２つの平行端部４６、４６を有し、これらは、ブラシ５の形状に従い、２つの方法で用いることができる。

この具体例では、ブラシの高さＬＢは、ブラシの軸方向長さＬ１より小さく、即ち、整流子の部分１と接触するためのブラシの長さＬ１より小さい。より具体的には、図４に示す実施例では、ブラシ５の高さＬＢに対する断面は、ローターの対称軸及び整流子の対称軸の方向に、２つの部分５１，５２を備え、幅ＭＢ２を有している。第１の部分５１は、案内枠４の内部の断面に対応し、ばね６の作用中に、ブラシ５が案内枠４の中を自在に滑動できるようになっている。

案内枠４の外側の第２の部分５２は、案内枠４の２つの分枝に対応する２つの対の面に形成されている２つの溝５３により、第１の部分５１と分けられている。

ブラシ５が溝４５の中を自由に滑動することができるよう、ブラシ５の断面の残りの幅ＭＢ１が、溝４５の高さＬより小さくなるように、溝５３の深さが定められている。

したがって、溝４５の２つの対向する端４６は、ブラシ５の溝５３の案内手段を形成し、案内枠の外側の方、即ち整流子の立上り部２の方へ向かうブラシ５のあらゆる運動を防止する形状、特に、ブラシの整流子の立上り部２に対するすれを生じさせるブラシの傾動を防止する形状とされている。

溝５３の幅は、案内枠４の厚さ（この場合、案内枠の基部の厚さ）に依存し、端部４６が溝５３に進入することができるようにされている。したがって、本発明の一つの特徴に従い、各案内枠の基部２６０は、ブラシ５の全体の高さで開き、ブラシは、基部２６０の外側の案内枠から軸方向に突出し、案内枠及びブラシ組立体は、案内枠の外側の方へのブラシのあらゆる運動を防止する形状とされている。

図５，図６についても、同様であり、変形例を次に記載する。

この変形例は、図面には示していないが、ブラシ５の部分５２は、案内枠４の基部を越えて突き出す部分の全高以上の幅ＭＢ１を有している。

この場合、従来の案内枠内のブラシの案内に類似する方法で、案内枠により、ブラシ５の案内、及び特に整流子１の立上り部２の方へのあらゆる運動の防止が、確実に行われる。

ブラシは、これらの２つの実施例における溝を貫通している。

図４に示すように、略Ｕ字型の案内枠４は、その２つの分枝のうち少なくとも１つに、ブラシ５に固定される導線の通路としてのブラインドスロット４３と、図１に示すばね６の上端を抑止するフラップ４２とを更に備えている。

分岐部は、基部により、それらの外周で互いに接続されている。

図５に示す本発明の第２の実施例においては、本発明の案内枠及びブラシ組立体は、略平行六面体形状の案内枠２０４を備えている。従って、先行技術や本発明の第１の実施例におけるブラシホルダの円筒状領域を有していない。案内枠２０４は、基部１４１及び２つの隣接の分枝１４２を有するＵ形であり、これら分枝の少なくとも１つは、ブラシ５の導線５４の通路として、ブラインドスロット１４３を具備している。

図４に示す実施例の場合と同様の方法では、案内枠２０４は、溝１４５を備え、ブラシ５はこの溝１４５を通り、案内枠２０４を越えて、整流子の立上り部２の方へ突き出ている。図５に示す実施例では、溝１４５のサイズは、図４の場合と同様に、溝５３を具備するブラシ５の形状及びサイズに適合している。

案内枠２０４は、ブラシ５を、図２の整流子の部分１に対して押圧する作用を有するコイルばね等の弾性手段を受容することができるような内部形状とされている。整流子の直円筒部１に向かう弾性手段の要部の方向から明らかなように、この弾性手段では、案内枠２０４の後方部分に収容されるストッパー（図示されず）を、分枝１４２同士の間で案内枠に固定してもよい。弾性手段の上端は、このストッパーに対して押圧し、下端はブラシ５に対して押圧する。

したがって、図４の中のフラップ４２の存在は必須ではない。

変形例として、分岐部１４２がフラップを具備し、このフラップは、ブラシと反対方向を向き、次いで、案内枠の内部の方へ上に折り重ねられ、弾性面圧手段の上端支持体を形成している。

案内枠２０４は、さらに２つの翼部１４８を具備し、これらの翼部１４８は、例えばリベットや、ボルト等他の固定要素を用いて、電気装置のキャップ７に案内枠２０４を固定するための孔１４４を備えている。

他の図についても、同様であり、必ずしもリベットである必要はない固定要素は、一実施例では、キャップ７からの押出しによって得られる。前出の各図と同様、この案内枠２０４は、良好な除熱性を有する金属製である。変形例として、案内枠を熱硬化性プラスチック等のプラスチック製とし、この場合は、１ｍｍ以上の厚さとするのがよい。

この場合、ストッパーを案内枠２０４とともにモールドしてもよい。

図６は、本発明の第３の具体例として、略平行六面体形の４つの案内枠３０４を有するブラシホルダを有し、すでに図２及び図３について発明の第１の具体例に関して記載したように案内枠のそれぞれはコイルばね等の弾性面圧手段を収容するための円筒部品を有している。

これらの弾性手段と、ブラシのうちの２つは、案内枠３０４をより明瞭に示すためここには示していない。

案内枠３０４は、第２の実施例の案内枠２０４と類似の構造を有し、ブラシ５とは異なるブラシ３０５を受容し、キャップ７に取付けられている。各案内枠３０４における２つの分枝のそれぞれには、ブラインドスロット３４３が設けられ、これは、ブラシ３０５に固定される導線の通路の役目だけでなく、他の役割も果たす。

実際、単一のブロックの形態で、平行六面体の形状を有しているブラシ３０５は、リブ３０６を有し、このリブの幅は、案内枠３０４のブラインドスロット３４３の幅よりわずかに小さい。したがって、ブラインドスロット３４３も、リブ３０６を案内するためのスロットの機能を果たし、ブラシ３０５の基部の外側への、即ち整流子１の立上り部２の方へのあらゆる運動を、ブラシ３０５のリブ３０６と共に防止している。スロット３４３の縁部は、ブラインドスロットに係合されているリブ３０６と協働する。

分枝の中央は丸い形状であり、ブラインドスロット３４３の境界が、この丸い形状のところから出ているリップ３５０によって定められている点に注目されたい。これらのリップ３５０は、スロット３４３の端部を形成し、この端部は、ブラシを保持し、これと協働して、リブ３０６を案内する。

この図では、図２及び図３と同様に、キャップ７の周縁に、タイロッドのバーを通すための孔を有する２つの突起部４００を備えていることが示されており、このタイロッドは、前部軸受とキャップとの間にヨークを固定し、かつスタータの前部軸受にキャップ７を組み込み、後部軸受を形成している。

勿論、案内枠の基部２６０内の溝３４５は簡単なものであり、ブラシ３０５が突出る溝３４５の形は方形である。

前の実施例と同様に、ブラシ３０５は、２つの部分からなっている。その１つは、案内枠の内部にあり、他は案内枠の外にある。

図６では、キャップ７に固定されている前記のスリーブ３５が、中心にあることが示されている。国際特許公開ＷＯ０２／５０９８１号公報と同様、このスリーブは、スリーブの内周とローターの軸端の外周との間で径方向に挿入され、面圧を支持する役目を果たしている。

本発明は、上記した実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
例えば、変形例として、２つの案内枠と２つのブラシのみを具備する態様もある。

絶縁平板に固定される組立体を形成するため、案内枠の翼部を相互に接続してもよい。これを行うため、案内枠をプラスチック製とし、環状扇形の材料の帯片を介して相互に内部接続し、径方向内向きに開口する案内枠のリングを形成する。

この場合、平板は、案内枠のリングを含む組立体を形成する。

他の実施例として、フランス国特許第２７２６７０１号に記載されているように、電気絶縁材料製の平板を、弾性のある変形可能なワッシャーの形態とし、このワッシャーを、キャップの突起に対して押圧し、かつリングには、装置の固定子端に対して押圧する突起を設け、組立体をブラシ保持枠を有するリングからなるものとし、平板を、キャップと固定子との間でクランプして固定する。

この平板には、米国特許第４６７３８３８号に記載されているように、その弾性を高めるために切欠きを設けるのがよい。勿論、案内枠を有するリングは、この米国特許第４６７３８３８号に記載されているような形状を有していてもよく、また案内枠は、ストッパーを案内枠とともにモールドした、図５で示す変形例でのタイプであってもよい。

この場合、ワッシャーの形態の平板は、ブラシを案内するハウジングを軸方向に閉じ、案内枠をリングへ取付ける手段を備え、図３〜図６で示すように、キャップ及びワッシャーの反対側の方向に開く基部を有している。

したがって、ブラシホルダをキャップに必ずしも固定しなくてもよく、その平板が、キャップと接触することが可能であればよい。

このブラシホルダは、この場合、キャップと協働するか、更に詳細には、キャップの突起部と協働する電気絶縁平板を備えている。

変形例として、電流帰還枠を、直接にキャップと接触させることもある。

また変形例として、キャップを、電気絶縁材料製、たとえば熱硬化性プラスチック等のプラスチック製とし、キャップをもって、案内枠の基部と対向する側で、ブラシホルダを閉じる平板を形成させる。

また変形例として、案内枠の基部を、ブラシの全高さの途中で開口させることにより、ブラシに段をつけ、ブラシの突出部において、案内枠の外側の高さを、ブラシの保持枠内に収容されている部分よりも高くすることもある。

この実施例では、平板は、キャップと接触するか、あるいは、キャップと一体である。

変形例として、弾性手段をブラシホルダとキャップの平板との間に挿入し、例えば上記の方法で、案内枠によるリングを成し、装置の固定子に対して面圧を与える。

また、変形例として、回転電気機械を、電動機又はダイナモとすることもある。

ブラシは、保持枠によってきちんと案内され、移動の間に閉塞等の危険性は無い。保持枠は、ブラシを案内する機能を果たし、溝５３及びリブ３０６が、保持枠と協働して、保持枠の基部の外側方へのブラシのあらゆる運動を阻止している。

これら２つの機能は、別個に作用する。

前記の実施例では、ブラシは２つの部分を備えている。その１つは、保持枠の内部に、他の１つは、保持枠の外部にある。外部の部分は、内部の部分に比べて、軸方向の長さが短い。例えば、ばね等の面圧手段６が軸方向長さの長い内部の部品に作用し、これは、整流子に対して外部の部品が良好な面圧を確実に受けることを可能にし、ブラシの摩耗の関数として、ブラシの良好な変位を可能にしつつ、保持枠により行われる案内の効果によって、閉塞のリスクが低減される。

さらに、面圧手段６は、保持枠によって保護され、整流子の立上り部と干渉するリスクはない。

従来技術による、４つのブラシを有するブラシホルダの斜視図である。 本発明の第１の実施例で、電気装置の立上り型整流子、並びにブラシホルダの２つの案内枠及びブラシ組立体を示す図である。 図１の電気装置の別の斜視図である。 本発明に従い、従来の案内枠を変更することにより、組立体を得るようにした案内枠及びブラシ組立体の破断斜視図である。 本発明による案内枠及びブラシ組立体の第２の実施例の斜視図である。 本発明の第３の実施例であって、４つの案内枠及びブラシ組立体を有し、２つの案内枠は空であるブラシホルダの斜視図である。

符号の説明

１ （整流子）直円筒部
２ 立上り部
３ ブラシ組立体
４ 案内枠
５ ブラシ
６ 押圧手段
７ キャップ
４５ 溝
４６、５３ 阻止手段
１０２ 巻線
１０４ 結合バンド
２２６ メタルキャップ
２２８，２３０，２３２，２３４ ブラシ組立体
２３６，２３８，２４０，２４２ 案内枠
２５０ 固定手段

Claims (16)

1. 整流子（１）を備える電気装置用ブラシホルダのための案内枠及びブラシ組立体（３）であって、
   ブラシホルダは、案内枠（４、２０４、３０４）を各ブラシ毎に１つ有し、案内枠は、内部にブラシ（５、３０５）を受容する形状とした基部（２６０、１４１）と、電気装置を組立てた状態において、ブラシ（５、３０５）の整流子（１）に対する十分な面圧を確保する押圧手段（６）とを有し、
   案内枠（４、２０４、３０４）の基部（１４１、２６０）は開いて、溝（４５、１４５、３４５）を形成し、
   ブラシ（５、３０５）は、案内枠の溝（４５、１４５、３４５）から外に突き出し、
   案内枠及びブラシ組立体（３）は、ブラシ（５、３０５）の案内枠（４、２０４、３０４）の外へ向かう運動を阻止するような形状を有する阻止手段（４６、５３）を備えることを特徴とする案内枠及びブラシ組立体。
2. 整流子（１）は、立上り型整流子であり、
   案内枠（４、２０４、３０４）の基部（２６０、１４１）は開いて、整流子（１）の立上り部（２）と対向する側に溝（４５、１４５、３４５）を形成し、
   ブラシ（５、３０５）は、整流子（１）の立上り部（２）と対向する側で、案内枠（４、２０４、３０４）の溝（４５、１４５、３４５）から外に突き出し、
   案内枠及びブラシ組立体（３）は、ブラシ（５）の案内枠（４５、１４５、３４５）の外へ向かう運動を阻止するような形状を有する手段（４６、５３）を備えることを特徴とする請求項１に記載の案内枠及びブラシ組立体。
3. 案内枠の基部は、対応するブラシの高さの少なくとも一部の高さのところで開いていることを特徴とする請求項１又は２に記載の案内枠及びブラシ組立体。
4. 案内枠（４、２０４、３０４）の基部（２６０、１４１）は、対応するブラシ（５、３０５）の高さ全体の高さのところで開いていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
5. ブラシ（５）の高さ（ＬＢ）は、溝（４５）の高さ（Ｌ）以上であり、溝（４５）の幅（Ｍ）は、案内枠（４）の内幅（Ｎ）よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
6. ブラシ（５）は、軸方向に２つの部分（５１、５２）を有し、これら部分のうち第１の部分（５１）は、案内枠の内部にあり、第２の部分（５２）は、案内枠の外部にあり、第２の部分（５２）は、軸方向において第１の部分（５１）よりも短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
7. ブラシ（５）は、２つの部分（５１、５２）に分かれた断面を有し、これら部分のうち第１の部分（５１）は、案内枠（４）の内部断面と対応し、第２の部分（５２）は、少なくとも一部において、溝（４５）の幅（Ｍ）より小さな幅（ＭＢ1）を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
8. 案内枠（４）は、基部（２６０）及び２つの分岐部を有する略Ｕ字型であり、
   ブラシ（５）は、案内枠（４）の幅（Ｎ）より小さな幅（ＭＢ２）の横断面を有し、
   ブラシ（５）は、溝（４５）の端部（４６）を受容する溝（５３）を、案内枠（４）の２つの分岐部に対向するよう、対向する２つの面のそれぞれの上に具備し、
   溝（４５）の２つの端部（４６、４６）は、ブラシ（５）の枠の外に向かう運動を防止するような形状を有する溝（５３、５３）の部分を形成していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
9. 案内枠（２０４）は、略平行六面体形状を有し、かつ、ブラシ（５）に固定される導線（５４）の通路としてのブラインドスロット（１４３）を、ブラシ（５）が突き出る溝（１４５）を有する面に隣接した２つの対向する面の少なくとも１の面上に具備することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
10. ブラシ（３０５）は、リブ（３０６）を有し、案内枠（３０４）は、基部（２６０）と２つの分岐部とを有し、分岐部のうちの１つは、ブラインドスロット（３４３）内に係合されるリブ（３０６）を案内するブラインドスロット（３４３）を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
11. ブラインドスロット（３４３）は、リブ（３０６）を案内する２つのリップ（３５０）によって境界が画定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
12. 案内枠（４、２０４、３０４）は、整流子（１）の反対を向く面と、前記案内枠の分岐部に設けられた保持フラップとを備え、前記面は、電気装置が組立てられた状態において、整流子（１）に対するブラシ（５）の十分な面圧を確保する押圧手段（６）となるような形状であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の案内枠及びブラシ組立体。
13. ローター軸に固定される整流子（１）と、少なくとも２つの案内枠とブラシ組立体（３）とキャップ（７）とを有するブラシホルダとを備える電気装置であって、
    キャップ（７）は、ローター軸の面圧を保持し、電気装置の継鉄に取り付けられ
    ブラシホルダは、基部（２６０、１４１）を有しブラシ（５、３０５）を内部に受容する形状を有する案内枠（４、２０４、３０４）と、整流子に対してブラシ（５、３０５）の十分な面圧（１）を確保する押圧手段（６）とを、を各ブラシに対して備え、
    案内枠（４）の基部は開いて、溝（４５、１４５、３４５）を形成し、
    ブラシ（５）は、案内枠（４、２０４、３０４）の溝（４５、１４５、３４５）から外に突き出し、
    案内枠及びブラシ組立体（３）は、案内枠（４、２０４、３０４）の外に向かうブラシ（５）の運動を阻止しうる形状を有する手段を備えていることを特徴とする電気装置。
14. 整流子（２）は、立上り型整流子であり、
    案内枠（４）の基部は開いて、整流子（１）の立上り部（２）に対向する側に溝（４５、１４５、３４５）を形成し、
    ブラシ（５）は、整流子（１）の立上り部（２）に対向する側で、案内枠（４、２０４、３０４）の溝（４５、１４５、３４５）から外に突き出し、
    案内枠及びブラシ組立体（３）は、案内枠（４、２０４、３０４）の外に向かうブラシ（５）の運動を阻止する形状を有する手段（４６，５３）を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の電気装置。
15. 各ブラシ（５、３０５）が案内枠（４）から突き出すことにより、ブラシ（５）は、整流子（１）の立上り部（２）に対する押圧なしで、整流子（１）の立上り部（２）に対し、電気接触を行うようになっていることを特徴とする請求項１４に記載の電気装置。
16. 整流子（１）は略円錐状を呈することにより、ブラシ（５、３０５）の案内枠（４、２０４、３０４）に対する面圧を確保し、整流子（１）の立上り部（２）に対して面圧を与えないようになっていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の電気装置。

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