CN102403859B - Dc电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以高水平来实现小型化和低噪声性这两者的DC电动机。DC电动机具备：壳体；整流子(26)，其以与电枢成为同轴的方式安装于轴上；碳刷(30)，其前端面与整流子(26)的外周面滑动接触；碳刷架(31)，其将碳刷(30)支承为能够向整流子(26)侧进行行程工作。整流子(26)的直径小于10mm，在碳刷架(31)与碳刷(30)之间形成有能够供碳刷(30)向整流子(26)侧进行行程的间隙(G2)，将碳刷架(31)的与整流子(26)对置的一侧的端部(31a)上的间隙的两端(P3、P4)和整流子的中心连结的两条直线所成的角小于1.5度。

Description

DC电动机

技术领域

本发明涉及DC电动机，尤其是涉及在壳体内具备供电用的电刷的电动机。

背景技术

从机动车等的电气安装设备或音响、影像设备、或家电设备到玩具、模型，DC电动机(以下简称为“电动机”)用于各种领域及用途。通常，DC电动机从直流电源经由电刷及该电刷所滑动接触的整流子(commutator)向转子绕组供给电流。

另外，伴随着因自动化而产生的电气安装件的增加，要求在一个产品上搭载多个电动机，并且在确保各个电动机的特性的状态下实现其小型化。以往，在这种电动机中，其箱体为被称作圆筒状的圆形类型、椭圆形的扁平类型、长方形的方形类型的电动机成为主流。扁平类型或方形类型的磁化极数为两极，沿其箱体的长度方向对置地设置磁铁。另一方面，当成为四极以上时，为了在保持良好的平衡性的状态下配置磁极并减小其收容空间而采用圆形类型。

然而，在这样的圆形类型中，在沿周向相邻的磁铁之间会产生多余的空间。另一方面，为了维持作为磁铁的功能，确保该磁极的中心部的厚度即可。根据这种情况，提出有一种将箱体的形状形成为比该圆筒形小的多边形，以在该多边形的角部配置磁极的中心的方式设置磁铁而实现小型化的技术(例如，参照专利文献1)。

根据这样的形状，能够削减相邻的磁铁之间的多余的空间。另一方面，虽然磁铁其本身变小，但在其磁极的中心具有充分的厚度，因此能维持必要的特性。即，能够维持作为电动机的特性并实现其小型化。

【专利文献1】国际公开第09/118972号小册子

然而，当将如此实现了小型化的多边形形状的电动机安装在作为安装对象的装置或设备等上并在施加负载的状态下反复进行驱动时，存在电动机的噪声逐渐上升的倾向。而且，电动机的反复动作引起的噪声的上升程度存在偏差而未必恒定。因此，在某电动机中，存在到达当初设想的动作次数之前噪声就已超过噪声上限值的情况。关于这种噪声的产生或噪声的上升产生的主要原因，虽然考虑了各种情况，但本发明者经过刻苦的研究，想到了电刷与刷架(holder)的间隙的尺寸可能是噪声上升的一个原因。

发明内容

本发明是鉴于这样的状况而作出的，其目的在于提供一种高水平地实现小型化和低噪声性这两者的DC电动机。

为了解决上述课题，本发明的一形态的DC电动机具备：筒状的壳体；磁铁，其沿着壳体的内表面设置且具有在周向上空出间隔的多个磁极；轴，其沿着壳体的轴线穿过；电枢，其固定在轴上且与磁铁对置配置；整流子，其以与电枢成为同轴的方式安装在轴上；碳刷，其具有柱状的主体且其前端面与整流子的外周面滑动接触；碳刷架，其设置在壳体上，将碳刷支承为能够向整流子侧进行行程工作；施力部件，其配设在壳体上并对碳刷向整流子侧施力。整流子的直径小于10mm，在碳刷架与碳刷之间形成有能够供碳刷向整流子侧进行行程工作的间隙，将碳刷架的与整流子对置的一侧的端部上的间隙的两端和轴的中心连结的两条直线所成的角小于1.5度。

在碳刷与碳刷架之间设有某种程度的间隙，以便于即使在由于DC电动机的动作而碳刷发生磨损的情况下，确保与整流子接触的碳刷也能够滑动。该间隙是通过考虑碳刷架的加工和组装的公差而进行设定的。因此，在碳刷架的加工和组装的公差大时，需要较大地设定间隙，以免碳刷因尺寸不均而无法滑动。在截面积大的大型DC电动机的情况下，整流子的直径也大，因此间隙对电动机相位的影响小。然而，根据本发明者们的研讨，在要求小型化的截面积狭小的DC电动机的情况下，间隙对电动机相位的影响更为显著。

根据该形态，在小型化且截面积小的DC电动机中，尤其在整流子的直径小于10mm的情况下，将碳刷架的与整流子对置的一侧的端部上的间隙的两端和轴的中心连结的两条直线所成的角小于1.5度。即，因为对应于整流子的小型化而较小地设定碳刷与碳刷架的间隙，所以能减少间隙对电动机相位的影响，且能抑制噪声的产生和噪声的上升。例如，间隙可以为0.1mm以下。由此，在小型化的DC电动机中也能够实现低噪声。

壳体可以具有由相互正交的四个平坦部和将相邻的平坦部连结的四个连结部所构成的侧面。磁铁可以在四个连结部的内侧分别具有磁极。与两极的磁铁相比，在四极的磁铁的情况下，间隙的尺寸对电动机相位的影响大。因此，与磁铁为两极的DC电动机相比，对于磁铁为四极的DC电动机而言，其抑制噪声的产生或噪声的上升的效果更为显著。

碳刷沿着将连结部连结的两条对角线分别各配置一个。由此，与将一对碳刷隔着整流子的中心相互对置的情况相比，例如，在一对碳刷配置成使彼此的长度方向所成的角度为90°的情况下，其抑制噪声的产生或噪声的上升的效果更为显著。

还可以具备形成有安装碳刷架的安装孔的树脂制的刷架。碳刷架可以具有将碳刷夹入的一对平坦面。一对平坦面各自的前端可以一体地形成为能够插入到安装孔中的插入部。由此，碳刷架的平坦面和插入部构成同一面而使加工容易。因此，碳刷架的尺寸精度得到提高，并且能够将间隙设定得较小。

碳刷架的一对平坦面及插入部通过一次弯曲加工而形成。由此，能够提高碳刷架的尺寸精度，能够将间隙设定得较小。

还可以具备金属板，该金属板具有供形成在一对平坦面上的各个插入部插入并贯通的多个贯通孔。可以在插入部插入并贯通多个贯通孔的状态下，以使一对平坦面的间隔包含在规定的范围内的方式加工贯通孔的侧壁。由此，即使假设碳刷架的加工引起形状的偏差，由于一对平坦面的间隔包含在规定的范围内，所以也能够将间隙设定得较小。

插入部可以分别贯通金属板上的贯通孔及刷架上的安装孔，通过将其前端部彼此向外侧折弯而与刷架铆接。由此，由于插入部被压紧于金属板的贯通孔的内侧的侧壁，因此一对平坦面的间隔的尺寸精度得到提高。

[发明效果]

根据本发明，能够以高水平来实现DC电动机的小型化和低噪声性这两者。

附图说明

图1是本实施方式的DC电动机的主视图。

图2是本实施方式的DC电动机的后视图。

图3是本实施方式的DC电动机的侧视图。

图4是用于说明DC电动机的主要的结构部件的分解立体图。

图5是图1的A-A向视剖视图。

图6是图5的B-B向视剖视图。

图7是图5的B-B向视剖视图。

图8是从图5的C方向观察到的在刷架上安装有连接器的刷架组装体的向视图。

图9(a)是用于说明实施例及比较例的电动机结构中的整流子与碳刷架的位置关系的示意图，图9(b)是将图9(a)的区域D放大的图。

图10是表示整流子的直径小于10mm的小型的DC电动机的间隙与寿命周期数的关系的曲线图。

图11是本实施方式的碳刷架的整体立体图。

图12是本实施方式的金属板的整体立体图。

图13是表示隔着金属板将碳刷架安装于刷架的情况下的示意图。

图14是用于说明刷架的安装孔的尺寸与金属板的贯通孔的尺寸的关系的图。

图15是表示最终将碳刷架固定于刷架的状态下的剖视图。

符号说明：

10  电动机

12  壳体

14  转子

16  金属箱体

18  刷架

18a  安装孔

20  磁铁

22  轴

24  电枢

26  整流子

30  碳刷

31  碳刷架

31a  端部

31b、31c  平坦面

31e  腿

31f  前端部

60、61、62、63、64  磁极

90  金属板

92  贯通孔

92a  侧壁

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。需要说明的是，在附图说明中，对同一要素标注同一符号，适当省略重复说明。而且，以下所述的结构是例示，对本发明的范围不构成任何限定。

图1是本实施方式的DC电动机的主视图。图2是本实施方式的DC电动机的后视图。图3是本实施方式的DC电动机的侧视图。图4是用于说明DC电动机的主要的结构部件的分解立体图。

如图1至图4所示，DC电动机(简称为“电动机”)10构成为在筒状的壳体12的内部收容转子14。壳体12由有底筒状的金属箱体16和筒状的树脂制的刷架18组装而成。金属箱体16作为形成磁回路的磁轭起作用，在其内周面固定有筒状的励磁磁铁(简称为“磁铁”)20，从而一起构成定子。在金属箱体16的底部中央形成有向外方稍突出的凸起部17，从而收容后述的轴承。

转子14构成为在成为旋转轴的轴22的一端侧半部上设有电枢24、整流子26、检测用磁铁28等。轴22沿着壳体12的轴线穿过。而且，电枢24固定于轴22，并与磁铁20对置配置。刷架18配设有与整流子26对置配置的一对碳刷30。刷架18安装有用于与未图示的电气安装件电连接的可拆装的连接器32。

刷架18安装成以安装有连接器32的刷架组装体的状态插入到金属箱体16中。在金属箱体16的开口端附近的侧面上设有切口部34、35，在组装刷架组装体时，通过将连接器32及刷架18的规定部位分别卡止于切口部34、35的各基端部而进行适当的定位。

如此，在组装完刷架组装体后，通过端板36对金属箱体16的开口部进行密封。端板36具有与金属箱体16的开口部大致相同形状的外形，从穿过并嵌合于该开口部。端板36在插入到金属箱体16内之后将端板36的开口端向内方铆接，从而固定于金属箱体16。在端板36的周缘部设有向相反侧延伸的一对凸缘部38，各凸缘部38形成向电气安装件安装的安装部。

在端板36的中央形成有向外方稍突出的凸起部39，且被压入滑动轴承37，该滑动轴承37为环状且由浸渍了润滑用的润滑油的所谓含油轴承构成。在凸起部39的底部设有与该滑动轴承37同轴状的穿过孔。轴22的另一端侧半部贯通该穿过孔而向外部露出，并经由未图示的齿轮等与驱动对象连接。需要说明的是，也可以不在端板36上而在刷架18上设置滑动轴承37，但与树脂相比，利用由金属构成的端板36进行保持的本实施方式的结构的温度湿度变化强，电动机因其应用的温度湿度环境变化而引起的体积膨胀收缩小，因此能够提高轴22的同轴度，从而能够以高精度将转子14保持成稳定的旋转状态。

图5是图1的A-A向视剖视图。如图5所示，以由金属箱体16、刷架18及连接器32包围的方式形成壳体12的内部空间。向端板36的凸起部39压入上述的滑动轴承37，将轴22所插通的轴孔40附近的部分轴支承为旋转自如。另一方面，在金属箱体16的凸起部17配置有作为滑动轴承的、外形形状为球形的球形滑动轴承41同轴状地内插嵌合的有底筒状的轴承座42。球形滑动轴承41被压入到轴22的一端部。在轴承座42的底部中央设有截面为三角形形状的凸部43，通过使该凸部43与在凸起部17的底部设置的相同形状的凹部44嵌合，从而防止轴承座42绕轴线转动。即，通过上述凸部43及凹部44来实施轴承座42的防旋结构。而且，球形滑动轴承41在其外周的曲面部上能够与轴承座42相对转动。即，构成为容许与轴22同轴的球形滑动轴承41的轴线和轴承座42的轴线成为规定角度的倾斜，通过轴22的旋转而进行自动调心。

电枢24构成为包含压入到轴22上的铁心46和卷绕在铁心46上的绕组48，铁心46的外周面与磁铁20的内周面隔开规定的间隙(磁性间隔)而对置配置。关于这些磁铁20及铁心46的磁极结构的详细情况将在后面进行叙述。

在轴22上的电枢24与滑动轴承37之间，从电枢24侧依次排列设置有整流子26、检测用磁铁28、衬套50。整流子26成为圆筒状，当将连接器32组装于金属箱体16时，在与碳刷30对置配置的位置上压入到轴22上。在刷架18上固定有筒状的碳刷架31，碳刷30插入到该碳刷架31内而被其支承。而且，碳刷30在该状态下被定位成与整流子26的外周面滑动接触。

检测用磁铁28成为外径比整流子26略小的圆筒状，以沿轴线方向与整流子26抵接的方式穿过轴22。在连接器32的下表面配设有霍尔元件52且将连接器32组装于金属箱体16时，该霍尔元件52与检测用磁铁28对置配置。检测用磁铁28构成为略小于整流子26，从而在轴22从另一端侧向刷架18插通时防止检测用磁铁28与碳刷30发生干涉。而且，通过在比整流子26小的范围内增大检测用磁铁28，能够将检测用磁铁28与霍尔元件52接近配置。

检测用磁铁28以伴随着旋转而其外周面上交替出现N极和S极的方式磁化成两极，霍尔元件52检测伴随该检测用磁铁28的旋转产生的磁极的切换(边界)而输出脉冲信号。通过取得规定期间中的该脉冲信号的数目而能够检测电动机10的转速。需要说明的是，在本实施例中，对检测用磁铁28进行了两极磁化，但也可以设定成例如四极磁化等其他的偶数极数。

在检测用磁铁28的与衬套50的对置面上设有截面为四边形形状的凹部54。另一方面，衬套50形成为具有与该凹部54互补形状的外形的阶梯柱状。衬套50以其前端部与凹部54嵌合的方式压入到轴22上，其结果是，防止检测用磁铁28相对于轴22旋转。衬套50由铁等磁性材料形成，作为使检测用磁铁28的磁力稳定的背轭而发挥作用。

图6是图5的B-B向视剖视图。图7也同样是图5的B-B向视剖视图。需要说明的是，在图6中，为了说明磁铁20的磁极而省略了其他的部件。而且，在图7中，表示将电枢插入到金属箱体中的状态，但省略了绕组。

构成壳体12一部分的金属箱体16的侧面具有两对对置的平坦面16a和将平坦面16a彼此连结的四个作为连结面的曲面16b。需要说明的是，在以下的说明中虽然说明连结面的一例即曲面的情况，但连结面也可以是平坦面。即，金属箱体16具有包括四个平坦面16a的四边形形状的截面，相邻的平坦面16a通过弯曲状(R状)的角部连接。这样，通过形成为去掉四边形形状的角部的形状，从而实现电动机10整体的小型化。同时，还可维持电动机性能并削减高价的磁铁的使用量。

磁铁20沿着壳体12的内表面设置，其外周面通过粘结剂而固定在金属箱体16的内周面，在与金属箱体16的曲面16b对应的位置成为厚壁，在与平坦面16a对应的位置成为薄壁。由该磁铁20的内周面形成的假想圆的中心与电枢24的轴中心一致，并以磁铁20的厚壁部分为中心而形成有各磁极。

即，磁铁20由沿周向等间隔地设有磁极60(N极)、磁极61(S极)、磁极62(N极)、磁极63(S极)的四极励磁的偏壁筒状体构成，成为厚壁部的各磁极的中心分别配置在金属箱体16的四个曲面16b的部分。例如将磁性材料一体成形为偏壁筒形状而固定于金属箱体16，之后通过磁场产生装置从金属箱体16的外部进行磁化而能够形成磁铁20，该磁化技术由于是公知的技术，因此省略详细说明。

另一方面，如图7所示，铁心46具有从被压入到轴22上的中央圆筒部呈放射状地延伸的六个磁极64～69，在各磁极上卷绕有绕组。需要说明的是，在铁心46与绕组之间施行绝缘用的涂层粉末的涂敷。

图8是从图5的C方向观察到的在刷架上安装有连接器的刷架组装体的向视图。如图8所示，刷架18成为有底筒状，与金属箱体16同样，四边形装的截面的角部形成为弯曲状。在刷架18的中央沿其轴线方向形成有能够供整流子26或检测用磁铁28穿过的圆孔，在其周围以有效利用空间的方式对各种功能部件进行最佳配置。需要说明的是，刷架18的轴线方向成为向该刷架18穿过的轴22的长度方向。

即，在刷架18的图8的左右下方的角部上以沿周向成为90度的方式固定有一对筒状的碳刷架31，在其内部收容有能够滑动的碳刷30。碳刷架31由导电性金属构成的截面为四边形形状的长条筒状体形成，从刷架18的轴中心沿其径向延伸配设。

碳刷30成为具有长方形形状的截面的长条棱柱状，以可滑动的方式插入到碳刷架31内而被其支承。由此，在组装金属箱体16、转子14、刷架组装体时，碳刷30配置成在将刷架18的角部和整流子26的轴中心连结的线上延伸。在本实施方式中，将该轴中心和角部连结的线上是指，将刷架18的平坦部连结而构成的正方形的对角线上，也是在刷架18内的周向位置上的径向的空间最长的位置。因此，碳刷30配置在能够确保其长度最长的位置。

在刷架18的角部与侧面部之间的空间中配设有扭力弹簧70。扭力弹簧70的卷绕部71穿过与刷架18的侧面部接近配置的凸起部68而被其支承，从该卷绕部71延伸出的一端部72与碳刷30的后端面抵接。从卷绕部71延伸出的另一端部固定在刷架18的底部。扭力弹簧70在其卷绕部71蓄积作用力，一端部72将该作用力向碳刷30传递而向整流子26侧施力。

在碳刷架31的与扭力弹簧70对置的对置面上设有沿着碳刷30行程方向的狭缝(参照图11)。由此，碳刷30即使向整流子26进行行程工作，扭力弹簧70的一端部72也会经由该狭缝进行位移，从而能够始终对碳刷30施加作用力。即，即使碳刷30由于长时间磨损而变短，也能够保持与整流子26的稳定的接触状态。另一方面，通过将扭力弹簧70的卷绕部71设置在从碳刷30的行程范围的延长线上偏离的位置，能够预先选择尽可能长的碳刷30，从而能够实现碳刷30其本身以及电动机10的高寿命化。

在刷架18的内部空间中还配设有两个扼流圈76、印制基板80等。扼流圈76是消除电噪声元件，分别配置在图的左右上方的角部。而且，扼流圈76设置成其轴线与刷架18的轴线平行，因此节约刷架18的截面的空间，从而实现小型化。

印制基板80具有沿着刷架18的图的上部空间的矩形的外形，从正面侧覆盖一对扼流圈76而安装于刷架18上。在印制基板80上安装有用于切断电噪声的电容器、保护电路用的二极管、霍尔元件52用的电阻等各种电路元件。通过这种结构，即使万一扼流圈76的固定松脱，也会防止其与电枢24接触。

连接器32是用于将电动机10与驱动对象即电气安装件直接连接的所谓直接连接器，一体地组装有一对供电端子82和用于取出霍尔元件52的信号的一对输出端子84。在连接器32的下表面，除了上述的霍尔元件52之外，还配设有用于切断电噪声的薄膜电容器。

供电端子82的一方经由印制基板80、一方的扼流圈76等而与一方的碳刷30电连接。供电端子82的另一方经由印制基板80、另一方的扼流圈76等而与另一方的碳刷30电连接。需要说明的是，上述印制基板80的电连接成为并联的电连接。

如上所述，本实施方式的电动机10具备：筒状的壳体12；磁铁20，其沿着壳体12的内表面设置，且具有在周向上隔开间隔的多个磁极61～64；轴22，其沿着壳体12的轴线穿过；电枢24，其固定于轴22，且与磁铁20对置配置；整流子26，其以与电枢24成为同轴的方式安装于轴22上；碳刷30，其具有柱状的主体，在壳体中，其主体的长度方向沿着整流子26的径向配设，其前端面与整流子26的外周面滑动接触；碳刷架31，其将碳刷30支承为能够沿着整流子26的径向进行行程工作；扭力弹簧70，其配设于壳体，并对碳刷30向整流子侧施力。

另外，本实施方式的DC电动机10整体被进行小型化，壳体12的截面积也变小(例如，小于600mm²)。当然，收纳于壳体12的整流子的直径也比以往减小。如此，当驱动对象的单元的负载由于老化而变高时，与大型的DC电动机相比，上述的整体被小型化的DC电动机产生噪声或噪声水平超过规定的上限值的情况更多。

其理由被认为具有情况。在DC电动机中，在碳刷与碳刷架之间设有某种程度的间隙，从而即使在根据DC电动机的动作而碳刷发生磨损的情况下，碳刷也能够滑动来确保碳刷与整流子的接触。该间隙是考虑到碳刷架的加工和组装的公差而设定的。因此，在碳刷架的加工和组装的公差大时，需要较大地设定间隙，以免碳刷因尺寸不均而无法滑动。对于截面积大的大型DC电动机而言，整流子的直径也大，因此间隙对电动机相位的影响小。然而，根据本发明者们的研讨，对于要求小型化的截面积狭小的DC电动机而言，间隙对电动机相位的影响更为显著。

图9(a)是用于说明实施例及比较例的电动机结构中的整流子与碳刷架的位置关系的示意图，图9(b)是将图9(a)的区域D放大的图。

首先，使用图9(a)、图9(b)的右半部分，说明比较例的电动机结构。比较例的整流子26的直径为9mm，在碳刷架31与碳刷30之间形成有能够供碳刷30沿整流子26的径向进行行程工作的间隙G1。在比较例的情况下，间隙G1为0.17mm。而且，碳刷架31的与整流子26对置的一侧的端部31和整流子26的距离d为0.5mm左右。在这种结构中，将间隙G1的两端P1、P2和轴的中心(环状的整流子的中心)连结的两根直线所成的角为1.77°。

图10是表示整流子的直径小于10mm的小型的DC电动机的间隙与寿命周期数的关系的曲线图。

在图10所示的曲线图中，横轴表示碳刷与碳刷架的间隙，纵轴表示噪声从初始水平增大至规定量的DC电动机的寿命周期数。而且，曲线图中的三条曲线对应于动作时的负载为停电转矩Ts的1/2(最大负载)、1/4(中负载)、1/6(低负载)的情况。如图10所示，比较例的DC电动机的低负载时的寿命周期数为3400次左右。

接下来，使用图9(a)、图9(b)的左半部分，说明实施例的DC电动机的情况。在电动机10中，整流子26的直径为9mm，间隙G2设定为0.08mm。需要说明的是，碳刷30的宽度只要在1.8mm～2mm左右的范围内选择即可。在这样的结构中，将间隙G1的两端P3、P4和轴的中心连结的两条直线所成的角为0.84°。因此，如图10所示，实施例的DC电动机10的低负载时的寿命周期数为4400次左右，从而能高水平地实现DC电动机的小型化和低噪声性，且能实现长寿命化。

如此可知，即使在电动机的截面积小、整流子的直径小的情况下，只要通过将间隙减小某种程度，就能够实现电动机的低噪音化和长寿命化。需要说明的是，经过进一步的研究，作为影响电动机相位的主要原因，与其说是间隙其本身的尺寸，不如说是伴随间隙产生的碳刷向整流子周向的偏移量。即，将间隙的两端和轴的中心连结的两条直线所成的角作为间隙引起的碳刷的偏移，能够更直接地表现出对电动机相位的影响。

因此，本发明者们经过仔细研究的结果是，在本实施方式的DC电动机10中，对于直径小于10mm的整流子而言，将碳刷架的与整流子对置的一侧的端部的间隙的两端和轴的中心连结的两条直线所成的角小于1.5度。

如此，对应于整流子26的小型化而较小地设定碳刷30与碳刷架31的间隙，因此能减少间隙对电动机相位的影响，从而能够抑制噪声的产生和噪声的上升。间隙只要设定为0.15mm以下即可，优选设定为0.1mm以下。由此，在小型化的电动机10中也能够实现低噪声。

另外，与两极的磁铁相比，在如本实施方式的电动机10那样具备四极的磁铁20的情况下，间隙的尺寸对电动机相位的影响更大。换言之，与两极的磁铁相比，在本实施方式的电动机10的结构中，噪声的产生或噪声的上升更容易发生，因此对它们进行抑制的效果更为显著。

而且，本实施方式的电动机10将一对碳刷30配置成使彼此的长度方向所成的角度为90°。即，一对碳刷30沿着将四个连结面连结的两条对角线分别各配置一个。由此，与将一对碳刷隔着整流子的中心相互对置的情况相比，更容易发生噪声的产生或噪声的上升，因此对它们进行抑制的效果更为显著。

接下来，说明在不妨碍碳刷的滑动的范围内减小碳刷30与碳刷架31的间隙的结构。如上所述，在单纯地减小间隙的情况下，若碳刷架的加工或组装的公差大时，即使在公差的范围内，碳刷也可能无法滑动。因此，为了减小间隙的目标设计值，优选能够减小碳刷架的加工或组装的公差本身的结构。

图11是本实施方式的碳刷架31的整体立体图。图12是本实施方式的金属板的整体立体图。图13是隔着金属板将碳刷架安装于刷架18的情况的示意图。

首先，本实施方式的碳刷架31具有将碳刷30夹入的一对平坦面31b、31c。碳刷架31被弯曲加工成使一对平坦面31b、31c相互平行。如上所述，在平坦面31b上形成有狭缝31d，以使扭力弹簧70的一端部72能够进入并位移。一对平坦面31b、31c各自的前端一体地形成作为能够插入到形成在刷架18上的安装孔18a中的两个腿31e(插入部)。

由此，碳刷架31的平坦面31b(31c)和腿31e构成同一面，因此加工容易。因此，由于通过加工而制作的碳刷架31的尺寸精度提高且公差减小，所以其结果是能够将间隙设定得小。

另外，碳刷架31通过一对平坦面31b、31c及腿31e的一次弯曲加工而形成。由此，与多次的弯曲加工而制作碳刷架的情况相比，能够提高碳刷架31的尺寸精度并减小公差，因此能够将间隙设定得小。

图12所示的金属板90在其平坦的面91上形成有供碳刷架31的四个腿31e插入并贯通的四个贯通孔92。金属板90由黄铜形成，厚度优选为为0.3mm～约1.0mm。贯通孔92成为狭缝形状，以使碳刷架31的一对平坦面31b、31c的间隔包含在规定的范围内的方式加工接近平坦的面91中央的一侧的侧壁92a。即，能抑制与一对平坦面31b、31c的间隔对应的贯通孔92的侧壁92a彼此的间隔H的偏差。

在此，规定的范围是根据以下的观点进行设定的。规定的范围的下限值是能够确保由碳刷架31支承的碳刷30至少能够进行行程工作这种程度的间隙。本实施方式的下限值是至少比碳刷30的整流子周向的宽度大0.01mm的值以上。而且，规定的范围的上限值是考虑上述的间隙对电动机相位带来的影响而设定的间隔。本实施方式的上限值是比碳刷30的整流子周向的宽度大0.15mm的值以下。并且，在本实施方式中，包含在规定的范围内是指一对平坦面的间隔成为从上述的下限值到上限值中的任一值。

并且，如图13所示，通过将腿31e插入到金属板90的贯通孔92中，并且，插入到刷架18的安装孔18a中，从而将碳刷架31固定于刷架18。因此，通过金属板90上的高尺寸精度的贯通孔92的侧壁92a来定位一对平坦面31b、31c。因此，即使假设碳刷架31的加工引起形状的偏差，也能利用金属板90来矫正一对平坦面31b、31c的间隔。即，通过对平坦的面进行冲孔加工而形成的高尺寸精度的贯通孔92来决定一对平坦面31b、31c的间隔，因此公差减小且能够将碳刷30与碳刷架31的间隙设定得较小。

图14是用于说明刷架18的安装孔18a的尺寸与金属板90的贯通孔92的尺寸的关系的图。与金属板90相比，树脂制的刷架18的加工精度差。其结果是，当将碳刷架31的腿31e定位成与刷架18的安装孔18a接触的状态时，一对平坦面31b、31c的间隔依赖于安装孔18a的加工精度，从而公差变大。因此，不优选将间隙设定得较小。

因此，如图14所示，在本实施方式的电动机10中，为了使腿31e更可靠地与贯通孔92的侧壁92a抵接，从而使安装孔18a的宽度W2大于贯通孔92的宽度W1。

图15是表示最终将碳刷架31固定于刷架18上的状态的剖视图。碳刷架31的腿31e分别贯通金属板90的贯通孔92及刷架18的安装孔18a，通过将其前端部31f彼此向外侧折弯而紧固在刷架18上。由此，如图15的箭头所示，腿31e被压紧于金属板90的贯通孔92的内侧的侧壁92a，因此一对平坦面31b、31c的间隔的尺寸精度得到提高。

本发明并未限定为上述的实施方式，可以基于本领域技术人员的知识对实施方式施加各种设计变更等变形，施加了这样的变形后的实施方式也包含在本发明的范围中。

Claims (12)

1.一种DC电动机，其特征在于，具备：

筒状的壳体；

磁铁，其沿着所述壳体的内表面设置且具有在周向上空出间隔的多个磁极；

轴，其沿着所述壳体的轴线穿过；

电枢，其固定在所述轴上且与所述磁铁对置配置；

整流子，其以与所述电枢成为同轴的方式安装在所述轴上；

碳刷，其具有柱状的主体且其前端面与所述整流子的外周面滑动接触；

碳刷架，其设置在所述壳体上，将所述碳刷支承为能够向所述整流子侧进行行程工作；

施力部件，其配设在所述壳体上，并对所述碳刷向所述整流子侧施力，

所述整流子的直径小于10mm，

在所述碳刷架与所述碳刷之间形成有能够供所述碳刷向所述整流子侧进行行程工作的间隙，

将所述碳刷架的与所述整流子对置的一侧的端部上的所述间隙的两端和所述轴的中心连结的两条直线所成的角小于1.5度。

2.根据权利要求1所述的DC电动机，其特征在于，

所述间隙为0.1mm以下。

3.根据权利要求1所述的DC电动机，其特征在于，

所述壳体具有由相互正交的四个平坦部和将相邻的所述平坦部连结的四个连结部构成的侧面，

所述磁铁在所述四个连结部的内侧分别具有磁极。

4.根据权利要求2所述的DC电动机，其特征在于，

所述壳体具有由相互正交的四个平坦部和将相邻的所述平坦部连结的四个连结部构成的侧面，

所述磁铁在所述四个连结部的内侧分别具有磁极。

5.根据权利要求3所述的DC电动机，其特征在于，

沿着将所述连结部连结的两条对角线分别各配置一个所述碳刷。

6.根据权利要求4所述的DC电动机，其特征在于，

沿着将所述连结部连结的两条对角线分别各配置一个所述碳刷。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的DC电动机，其特征在于，

还具备树脂制的刷架，该树脂制的刷架形成有安装所述碳刷架的安装孔，

所述碳刷架具有将所述碳刷夹入的一对平坦面，

所述一对平坦面各自的前端一体地形成为能够插入到所述安装孔中的插入部。

8.根据权利要求7所述的DC电动机，其特征在于，

所述碳刷架的所述一对平坦面及所述插入部通过一次弯曲加工而形成。

9.根据权利要求7所述的DC电动机，其特征在于，

还具备金属板，该金属板具有供形成在所述一对平坦面上的各个所述插入部插入并贯通的多个贯通孔，

在所述插入部插入并贯通所述多个贯通孔的状态下，以使所述一对平坦面的间隔包含在规定范围内的方式加工所述贯通孔的侧壁。

10.根据权利要求8所述的DC电动机，其特征在于，

还具备金属板，该金属板具有供形成在所述一对平坦面上的各个所述插入部插入并贯通的多个贯通孔，

在所述插入部插入并贯通所述多个贯通孔的状态下，以使所述一对平坦面的间隔包含在规定范围内的方式加工所述贯通孔的侧壁。

11.根据权利要求9所述的DC电动机，其特征在于，

所述插入部分别贯通所述金属板上的贯通孔及所述刷架上的安装孔，通过将其前端部彼此向外侧折弯而与所述树脂制的刷架铆接。

12.根据权利要求10所述的DC电动机，其特征在于，

所述插入部分别贯通所述金属板上的贯通孔及所述刷架上的安装孔，通过将其前端部彼此向外侧折弯而与所述树脂制的刷架铆接。