CN114631251B - 电动机 - Google Patents

Abstract

电动机包括：转子，其具有旋转轴；换向器，其安装于旋转轴；纵长状的电刷，其具有前端部和后端部；电刷弹簧，其与后端部接触，将电刷按压于换向器；以及电刷箱，其具有收纳电刷的电刷收纳部和收纳电刷弹簧的弹簧收纳部，电刷箱的与换向器侧相反的那一侧的后端部处的横截面的面积比弹簧收纳部的与后端部不同的其他部分处的横截面的面积小，电刷弹簧的其他部分处的线圈直径比电刷弹簧的后端部处的线圈直径大。

Description

电动机

技术领域

本公开涉及一种电动机。

背景技术

电动机用于电动吸尘器等家庭用电气设备领域，并且还广泛用于汽车等电装领域。例如，在汽车中，在ESC(Electronic Stability Control电子稳定控制)或空气悬架等使用电动机。作为电动机，已知带电刷的换向器电动机(换向器马达)或不使用电刷的无电刷电动机。

在换向器电动机中，为了将电刷按压于换向器，使用电刷弹簧。电刷弹簧利用弹簧弹性对电刷施加预定的载荷。作为换向器电动机的电刷弹簧，使用螺旋弹簧或扭转弹簧。例如，在专利文献1中，公开了使用螺旋弹簧作为电刷弹簧的换向器电动机(参照专利文献1)。

在使用螺旋弹簧作为电刷弹簧的情况下，螺旋弹簧与长方体的电刷一同收纳于电刷箱。例如，电刷箱整体构成为方筒状。电刷箱具有供电刷收纳的电刷收纳部和供大致外形为圆柱状的螺旋弹簧收纳的弹簧收纳部。

在将以将电刷的长度方向作为垂线的平面剖切电刷箱时的截面作为横截面时，电刷箱的电刷收纳部的横截面处的内形的形状和尺寸可以与收纳于电刷收纳部的电刷的横截面处的外形的形状和尺寸实质上相同。因此，在为了增大向电刷通电的通电电流而增大电刷的横截面处的宽度或厚度，从而增大电刷的横截面的外形的尺寸时，电刷箱的电刷收纳部的横截面的内形的尺寸也变大。由此，电刷箱大型化。

在该情况下，为了维持电刷弹簧对电刷端面的接触压力，能够与电刷的横截面的外形的尺寸相应地也增大螺旋弹簧的线圈直径即可。但是，由于电动机的外形形状的制约等，有时不能增大弹簧收纳部处的电刷箱的后端部的开口尺寸，不能增大螺旋弹簧的线圈直径。

由此，在大型化的电刷箱所具有的弹簧收纳部的电刷收纳部侧的部分产生浪费的空间。螺旋弹簧由于在电刷箱所具有的弹簧收纳部内曲折等而成为不稳定的状态。其结果，螺旋弹簧的线圈端面不与电刷的后端面正常地接触，存在不能由电刷弹簧对电刷施加预定的载荷(按压)这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－97801号公报

发明内容

本公开是为了解决这样的问题而完成的。本公开的目的在于，提供如下电动机和具备该电动机的电气设备：即使是具备电刷箱的电动机，该电刷箱具有包含与后端部相比横截面的面积较大的部分的弹簧收纳部，也能够由螺旋弹簧对电刷施加预定的载荷。

为了达成上述目的，本公开的电动机的一技术方案包括：转子，其具有旋转轴；换向器，其安装于旋转轴；纵长状的电刷，其具有与换向器接触的第1端部和位于与第1端部相反的那一侧的第2端部；螺旋弹簧，其与第2端部接触，将电刷按压于换向器；以及电刷箱，其具有收纳电刷的电刷收纳部和收纳螺旋弹簧的弹簧收纳部，在将以将电刷的长度方向作为垂线的平面剖切电刷箱时的截面作为横截面时，弹簧收纳部构成为电刷箱的与换向器侧相反的那一侧的端部即后端部处的横截面的面积比弹簧收纳部中的与后端部不同的其他部分处的横截面的面积小，其他部分处的螺旋弹簧的线圈直径比后端部处的螺旋弹簧的线圈直径大。

根据本公开，即使是具备电刷箱的电动机，该电刷箱具有包含与后端部相比横截面的面积较大的部分的弹簧收纳部，也能够由螺旋弹簧对电刷施加预定的载荷。

附图说明

图1是实施方式1的电动机的剖视图。

图2A是实施方式1的电动机的电刷箱的立体图。

图2B是实施方式1的电动机的电刷箱的剖视立体图。

图2C是实施方式1的电动机的电刷箱的XY截面处的剖视图。

图2D是实施方式1的电动机的电刷箱的XZ截面处的剖视图。

图3A是实施方式1的电动机的电刷弹簧的立体图。

图3B是实施方式1的电动机的电刷弹簧的侧视图。

图4是表示在比较例的电动机中收纳于电刷箱的电刷弹簧的状态的图。

图5A是实施方式1的变形例的电动机的电刷弹簧的立体图。

图5B是实施方式1的变形例的电动机的电刷弹簧的侧视图。

图6A是实施方式2的电动机的电刷箱的立体图。

图6B是实施方式2的电动机的电刷箱的剖视立体图。

图6C是实施方式2的电动机的电刷箱的XY截面处的剖视图。

图6D是实施方式2的电动机的电刷箱的XZ截面处的剖视图。

图7A是实施方式2的电动机的电刷弹簧的立体图。

图7B是实施方式2的电动机的电刷弹簧的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本公开的实施方式。另外，以下说明的实施方式表示本公开的一具体例。因而，在以下的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接形态等是一例，主旨并非限定本公开。由此，以下的实施方式的构成要素中的未记载于独立权利要求的构成要素作为任意的构成要素来说明。

另外，各图是示意图，并非一定严密地图示。此外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记，省略或简化重复的说明。

此外，在本说明书和附图中，X轴、Y轴和Z轴表示三维直角坐标系的三轴。也就是说，X轴和Y轴是相互正交且均与Z轴正交的轴。

(实施方式1)

首先，使用图1，说明实施方式1的电动机1的整体的结构。图1是实施方式1的电动机1的剖视图。

电动机1是换向器电动机。如图1所示，电动机1包括定子10、转子20、第1轴承31和第2轴承32、换向器40、电刷50、电刷弹簧60、电刷箱70、第1支架81和第2支架82。

电动机1是利用直流驱动的直流电动机(DC(Direct Current)马达)。电动机1使用磁体11作为定子10，并且使用具有绕组线圈22的电枢作为转子20。电动机1例如用于汽车的ESC(Electronic Stability Control)或空气悬架等。以下，详细地说明电动机1的各构成构件。

定子10(stator)产生对转子20作用的磁力。定子10与作为电枢的转子20一同构成磁路。定子10构成为在与转子20的气隙面沿着周向交替地存在N极和S极。定子10是形成用于产生转矩的磁通的磁场磁体。定子10例如由多个磁体11(magnet)构成。磁体11例如是具有S极和N极的永久磁体。

构成定子10的多个磁体11以沿着周向交替且均匀地存在N极和S极的方式配置。定子(磁体11)所产生的主磁通的方向是与旋转轴21的轴心C正交的方向。多个磁体11以包围转子20的方式沿着周向等间隔地配置。多个磁体11位于转子20的转子铁芯23的径向的外周侧。具体而言，N极和S极被磁化而成的多个磁体11以N极的磁极中心和S极的磁极中心沿着周向成为等间隔的方式配置。作为一例，多个磁体11分别是在俯视时厚度实质上恒定的圆弧形状。多个磁体11固定于第2支架82。

转子20(rotor)产生对定子10作用的磁力。转子20所产生的主磁通的方向是与旋转轴21的轴心C正交的方向。转子20在定子10的磁力的作用下以旋转轴21为旋转中心而旋转。

转子20是内转子，配置于定子10的内侧。具体而言，转子20被构成定子10的多个磁体11包围。转子20与定子10隔着气隙配置。

转子20具有旋转轴21。转子20是电枢，而且，具有作为电枢绕组的绕组线圈22和转子铁芯23。

旋转轴21是成为转子20旋转时的中心的轴。旋转轴21沿着轴心C所延伸的方向(在本实施方式中是Z轴方向)即长度方向延伸。旋转轴21例如是金属棒，固定于转子20。具体而言，旋转轴21以向转子20的两侧延伸地贯穿转子20所具有的转子铁芯23的中心的状态固定于转子铁芯23。旋转轴21通过压入或热套于转子铁芯23的中心孔而固定于转子铁芯23。

旋转轴21的第1部位21a自转子铁芯23的一侧突出。第1部位21a支承于第1轴承31。旋转轴21的第1部位21a是旋转轴21的输出侧的部位。具体而言，旋转轴21的第1部位21a自第1轴承31突出，在旋转轴21的自第1轴承31突出的顶端部(输出侧的端部)例如安装有负载。

另一方面，旋转轴21的第2部位21b自转子铁芯23的另一侧突出。第2部位21b支承于第2轴承32。旋转轴21的第2部位21b是旋转轴21的输出相反侧的部位。

作为一例，第1轴承31和第2轴承32是将旋转轴21支承为旋转自如的轴承。这样，旋转轴21以旋转自如的状态保持于第1轴承31和第2轴承32。第1轴承31固定于第1支架81。第2轴承32固定于第2支架82。

转子20具有多个绕组线圈22。各绕组线圈22隔着绝缘体24卷绕于转子铁芯23。绝缘体24由绝缘树脂材料等构成，使绕组线圈22和转子铁芯23电绝缘。绕组线圈22设于转子20的每个插槽。具体而言，转子铁芯23具有多个齿，绕组线圈22卷绕于转子铁芯23的多个齿中的各个齿。转子铁芯23(rotor core)是多个电磁钢板在旋转轴21的轴心C所延伸的方向上层叠而成的层叠体。在转子铁芯23的外周面和各磁体11的内表面之间存在微小的气隙。各绕组线圈22与换向器40电连接。具体而言，各绕组线圈22与换向器40的换向区段41电连接。通过电流经由换向器40向绕组线圈22流动，从而转子20产生对定子10作用的磁力。另外，转子铁芯23不限于电磁钢板的层叠体，也可以是由磁性材料构成的块体。

换向器40安装于旋转轴21。因而，换向器40通过转子20旋转而与旋转轴21一同旋转。换向器40安装于旋转轴21的第1部位21a。

换向器40具有多个换向区段41。多个换向区段41沿着旋转轴21的周向配置。具体而言，多个换向区段41以包围旋转轴21的方式呈圆环状等间隔地排列。多个换向区段41分别例如是由铜等金属材料构成的导电端子。多个换向区段41分别与转子20所具有的绕组线圈22电连接。作为一例，换向器40是模制换向器，成为对多个换向区段41进行树脂模制而成的结构。在该情况下，多个换向区段41以表面暴露的方式埋入于模制树脂。多个换向区段41相互绝缘分离，但例如相邻的两个换向区段41彼此由绕组线圈22连接。

电刷50与换向器40接触。具体而言，电刷50与换向器40的换向区段41滑动接触。电刷50是向转子20的绕组线圈22供给电力的供电电刷(通电电刷)。具体而言，在电刷50连接有供从电源供给的电流流动的猪尾线等电线。通过电刷50与换向区段41接触，从而经由电线供给到电刷50的电流(电枢电流)经由换向区段41向转子20的各绕组线圈22流动。

作为一例，电刷50是由碳构成的碳刷。具体而言，电刷50是含有铜等金属的碳刷。例如，电刷50能够通过将由石墨粉、铜粉、粘合树脂、固化剂混合而成的混合物粉碎并实质上压缩成形为长方体而烧成来制作。电刷50是纵长状的棒状构件。电刷50是纵长状的实质的长方体(即四棱柱)。电刷50的沿着轴心C的截面的形状即由Y轴和Z轴规定的截面的形状优选为Z轴长度比Y轴长度长的截面形状。

电刷50以其长度方向成为与旋转轴21的轴心C正交的方向(即旋转轴21的旋转的径向。在本实施方式中是X轴方向)的方式配置。电刷50能够沿着与旋转轴21的轴心C正交的方向移动地配置。电刷50以承受来自后述的电刷弹簧60的按压力而始终与换向器40滑动接触的方式安装。也就是说，电刷50被电刷弹簧60按压于换向器40。

电刷50具有与换向器40接触的作为第1端部的前端部51和在电刷50的长度方向上位于前端部51的相反侧的作为第2端部的后端部52。

电刷50的前端部51是电刷50的长度方向的一个端部。具体而言，电刷50的前端部51是电刷50的长度方向上的换向器40侧(内侧)的顶端部。前端部51具有前端面作为与换向器40所具有的换向区段41接触的接触面。电刷50的前端部51所包含的前端面成为承受来自电刷弹簧60的按压力而始终与换向区段41接触的状态。

电刷50的后端部52是电刷50的长度方向的另一个端部。具体而言，电刷50的后端部52是电刷50的长度方向上的与换向器40侧相反的那一侧(外侧)的顶端部。后端部52具有后端面作为与电刷弹簧60接触的接触面。电刷50的后端部52的后端面成为始终与电刷弹簧60接触的状态。

在本实施方式中，电刷50以隔着换向器40的方式设有一对。也就是说，一对电刷50间隔换向器40地相对配置。具体而言，一对电刷50配置于相对于通过旋转轴21的轴心C的面对称的位置。作为一例，一对电刷50也可以像日文ハ字那样配置于沿着各个电刷50移动的方向延长的线交叉的位置。

电刷弹簧60将电刷50按压于换向器40。具体而言，电刷弹簧60利用弹簧弹性力(弹簧恢复力)对电刷50施加按压(弹簧压力)，对电刷50朝向换向器40施力。在本实施方式中，电刷弹簧60是螺旋弹簧。具体而言，电刷弹簧60是压缩螺旋弹簧。

电刷弹簧60与电刷50的个数相应地配置。在本实施方式中配置有两个电刷50。因而，电刷弹簧60也配置有两个。

电刷50和电刷弹簧60收纳于电刷箱70。电刷箱70是收纳电刷50和电刷弹簧60的壳体。电刷箱70沿着电刷50的长度方向为纵长状。电刷箱70的长度比电刷50的长度长。另外，电刷箱70固定于第1支架81。

收纳于电刷箱70的电刷弹簧60与电刷50的后端部52接触。具体而言，作为螺旋弹簧的电刷弹簧60的伸缩方向的一个端部与电刷50的后端部52的后端面接触。收纳于电刷箱70的电刷50通过被电刷弹簧60按压而在电刷箱70内滑动。因而，可以在电刷箱70和电刷50之间设有适度的间隙以使电刷50能够在电刷箱70内滑动。被电刷弹簧60按压的电刷50随着电刷50的前端部51磨损而在电刷箱70内朝向换向器40移动。

另外，电刷弹簧60和电刷箱70的详细的构造见后述。

第1支架81保持第1轴承31。第1支架81是板状的盖体。第1支架81覆盖第2支架82的开口部。在第1支架81设有供旋转轴21贯穿的贯通孔。作为一例，第1支架81由树脂材料构成，但也可以由金属材料构成。

第2支架82保持第2轴承32。第2支架82是收纳定子10和转子20的壳体(case)。具体而言，第2支架82是有底圆筒状的框架。作为一例，第2支架82由铝或铁系材料等金属材料构成，但也可以由树脂材料构成。

在本实施方式中，第1支架81和第2支架82构成电动机1的外廓壳体。另外，在由第1支架81和第2支架82构成的外廓壳体中，不仅收纳有定子10和转子20，也收纳有换向器40、电刷50、电刷弹簧60以及电刷箱70。

在像以上那样构成的电动机1中，供给到电刷50的电流作为电枢电流(驱动电流)经由换向器40向转子20所具有的绕组线圈22流动。由此，在转子20产生磁通。通过在转子20产生的磁通与从定子10产生的磁通的相互作用而生成的磁力成为使转子20旋转的转矩。此时，根据换向区段41与电刷50接触时的位置关系而切换电流流动的方向。这样，通过切换电流流动的方向，从而利用在定子10和转子20之间产生的磁力的排斥力和吸引力生成恒定方向的旋转力，转子20以旋转轴21为中心地旋转。

接着，参照图1并使用图2A～图2D、图3A和图3B，详细地说明本实施方式的电动机1的电刷弹簧60和电刷箱70的具体的构造。图2A是实施方式1的电动机1的电刷箱70的立体图。图2B是该电刷箱70的剖视立体图。图2C是该电刷箱70的XZ截面处的剖视图。图2D是该电刷箱70的XZ截面处的剖视图。图3A是该电刷弹簧60的立体图。图3B是该电刷弹簧60的侧视图。

在图2A～图2D中，表示收纳电刷50和电刷弹簧60的状态下的电刷箱70。在图2A～图2D中，表示被电刷50施力而收缩的状态的电刷弹簧60。在图3A和图3B中，表示未被施加应力而未收缩的状态的电刷弹簧60。

如图1、图2A～图2D所示，电刷箱70具有换向器40侧(内侧)的作为第1端部的前端部71和与换向器40侧相反的那一侧(外侧)的作为第2端部的后端部72。电刷箱70的前端部71是纵长状的电刷箱70的长度方向的一个端部。电刷箱70的后端部72是电刷箱70的长度方向的另一个端部。电刷箱70的后端部72的开口形状是Y轴长度与Z轴长度相等的正方形。

电刷箱70具有收纳电刷50的电刷收纳部70a和收纳电刷弹簧60的弹簧收纳部70b。电刷收纳部70a是电刷箱70的换向器40侧(内侧)的部分。弹簧收纳部70b是电刷箱70的与换向器40侧相反的那一侧(外侧)的部分。也就是说，弹簧收纳部70b位于比电刷收纳部70a靠旋转轴21的旋转的径向(X轴方向)上的外侧(后侧)的位置。电刷收纳部70a的形状与弹簧收纳部70b的形状不同，详细见后述。

在将以将电刷50的长度方向作为垂线的平面(在本实施方式中是YZ截面)剖切电刷箱70时的截面作为横截面(关于“横截面”，以下同样)时，电刷箱70以该横截面的形状成为矩形的方式由4个侧板73构成。

具体而言，电刷箱70整体构成为方筒状。电刷箱70具有第1侧板73a、第2侧板73b、第3侧板73c以及第4侧板73d作为4个侧板73。第1侧板73a和第4侧板73d在旋转轴21的轴心C的方向(Z轴方向)上相对。第1侧板73a位于第1支架81侧。第4侧板73d位于第2支架82侧。第2侧板73b和第3侧板73c在与旋转轴21的轴心C正交的方向(Y轴方向)上相对。

电刷箱70在前端部71和后端部72分别具有开口。电刷箱70所具有的前端部71的开口是能够供电刷50出入的形状。

电刷箱70由金属材料构成。例如，电刷箱70通过将钢板等金属板成形为预定形状来制作。在该情况下，4个侧板73由金属板构成。

电刷收纳部70a在电刷箱70的长度方向上横截面的面积恒定。也就是说，电刷箱70的后端部72处的横截面的面积与弹簧收纳部70b中的与电刷箱70的后端部72不同的其他部分处的横截面的面积相同。

电刷收纳部70a的横截面的形状是矩形。具体而言，电刷50的横截面的形状是横向(Y轴方向)的长度比纵向(Z轴方向)的长度短的长方形(纵长矩形)。由此，供电刷50收纳的电刷收纳部70a的横截面的形状也是横向(Y轴方向)的长度比纵向(Z轴方向)的长度短的长方形(纵长矩形)。也就是说，在电刷50和电刷箱70的横截面中，沿着横向延伸的边是短边，沿着纵向延伸的边是长边。

弹簧收纳部70b的横截面的形状与电刷收纳部70a同样是矩形，但弹簧收纳部70b具有与电刷收纳部70a相比横截面的面积较小的部分。也就是说，在弹簧收纳部70b中，矩形的横截面的面积局部不同。弹簧收纳部70b构成为电刷箱70的后端部72处的横截面的面积比弹簧收纳部70b中的与电刷箱70的后端部72不同的其他部分处的横截面的面积小。具体而言，在弹簧收纳部70b中，电刷箱70的后端部72处的横截面的面积最小。弹簧收纳部70b的与电刷收纳部70a连接的连接部分处的横截面的面积与电刷收纳部70a的横截面的面积相同。因而，电刷箱70的后端部72的开口面积比电刷箱70的前端部71的开口面积小。

具体而言，通过在弹簧收纳部70b的侧板73设置倾斜部74，从而局部地减小弹簧收纳部70b处的横截面的面积。更具体而言，在弹簧收纳部70b中，4个侧板73中的至少1者具有倾斜部74，该倾斜部74形成为从弹簧收纳部70b中的与电刷箱70的后端部72不同的其他部分朝向电刷箱70的后端部72(即朝向外侧)而弹簧收纳部70b的横截面的面积逐渐变小。倾斜部74通过以侧板73的后端部72靠近相对的相反侧的侧板73的方式弯折侧板73而形成。

在本实施方式中，在4个侧板73中的两个设有倾斜部74。具体而言，在第1侧板73a设有第1倾斜部74a。在立设于第1侧板73a的第2侧板73b设有第2倾斜部74b。

因而，在设有倾斜部74的部分中，弹簧收纳部70b的横截面的短边的长度和弹簧收纳部70b的横截面的长边的长度均比电刷收纳部70a的横截面的短边的长度小。

另外，在电刷箱70形成有用于将电刷箱70固定于第1支架81的多个突起75。在本实施方式中，板状的3个突起75形成为立设于第4侧板73d。各突起75形成于第2侧板73b或第3侧板73c的外侧，此外，沿着旋转轴21的轴心C所延伸的方向延伸。通过将突起75嵌入到第1支架81，能够将电刷箱70固定于第1支架81。突起75与第4侧板73d为一体，例如能够通过弯折金属板的局部而形成。

收纳于电刷箱70的电刷弹簧60是由金属线材构成的螺旋弹簧。电刷弹簧60以如图2A～图2D所示那样收缩的状态(压缩的状态)配置于电刷箱70的弹簧收纳部70b。

如图2A～图2D和图3A和图3B所示，电刷弹簧60具有与电刷50的后端部52接触的作为第1端部的前端部61和与前端部61相反的那一侧的作为第2端部的后端部62。

电刷弹簧60的线材的截面形状是圆形。弹簧收纳部70b中的与电刷箱70的后端部72不同的其他部分处的电刷弹簧60的线圈直径比电刷箱70的后端部72处的电刷弹簧60的线圈直径大。具体而言，电刷弹簧60的线圈直径从一个端部朝向另一个端部而逐渐变大。也就是说，电刷弹簧60整体构成为喇叭形状。另外，电刷弹簧60的前端部61和后端部62的线圈直径比电刷50的后端部52的后端面的高度和宽度小。

电刷弹簧60的整体的线圈直径从后端部62朝向前端部61而逐渐变大。也就是说，电刷弹簧60的线圈直径朝向电刷50而逐渐变大。因而，如图3B所示，电刷弹簧60的前端部61的线圈直径φ1比电刷弹簧60的后端部62的线圈直径φ2大。

电刷弹簧60在伸缩方向上的两端部中的一者具有密卷两圈以上的端部磨平圈部60a(密卷部)。端部磨平圈部60a设于电刷弹簧60的后端部62。也就是说，在电刷弹簧60的与电刷50侧相反的那一侧的部分设有端部磨平圈部60a。另一方面，在电刷弹簧60的电刷50侧未设置端部磨平圈部60a。

如以上那样，本实施方式的电动机1包括：转子20，其具有旋转轴21；换向器40，其安装于旋转轴21；纵长状的电刷50，其具有与换向器40接触的第1端部51和位于与第1端部51相反的那一侧的第2端部52；螺旋弹簧，其与第2端部52接触，相当于将电刷50按压于换向器40的电刷弹簧60；以及电刷箱70，其具有收纳电刷50的电刷收纳部70a和收纳螺旋弹簧的弹簧收纳部70b，在将以将电刷50的长度方向作为垂线的平面剖切电刷箱70时的截面作为横截面时，弹簧收纳部70b构成为电刷箱70的与换向器侧相反的那一侧的端部即后端部52处的横截面的面积比弹簧收纳部中的与后端部52不同的其他部分处的横截面的面积小，其他部分处的螺旋弹簧的线圈直径比后端部52处的螺旋弹簧的线圈直径大。

由此，即使是具备电刷箱的电动机1，该电刷箱具有包含与后端部52相比横截面的面积较大的部分的弹簧收纳部70b，也能够由螺旋弹簧对电刷50施加预定的载荷。

接着，也包含达到本公开的经过在内地说明本实施方式的电动机1的特征。

在电刷和作为电刷弹簧的螺旋弹簧收纳于电刷箱的电动机中，在为了增大电刷的通电电流而增大电刷的横截面中的宽度或厚度而增大电刷的横截面的外形的尺寸时，电刷箱的电刷收纳部的横截面的内形的尺寸也变大，电刷箱大型化。

在该情况下，为了维持电刷弹簧对电刷端面的接触压力，能够与电刷的横截面的外形的尺寸相应地也增大螺旋弹簧的线圈直径即可。但是，若增大弹簧收纳部处的电刷箱的后端部的开口尺寸(横截面的面积)，则有时产生电动机的外形尺寸变大等不良情况。因此，有时不能增大弹簧收纳部处的电刷箱的后端部的开口尺寸，不能增大螺旋弹簧的线圈直径。

图4是表示在比较例的电动机中收纳于电刷箱的电刷弹簧的状态的图。例如，如图4所示的电刷箱70那样，后端部72的横截面的面积比前端部71的横截面的面积小。另外，图4所示的电刷箱70与本实施方式的电动机1所使用的电刷箱70相同。

在该情况下，在电刷箱70所具有的弹簧收纳部70b的电刷收纳部70a侧的部分存在与电刷箱70的后端部72相比横截面的内形的尺寸较大的部位。而且，作为螺旋弹簧的电刷弹簧60X的线圈直径由于在弹簧伸缩方向上恒定，因此比电刷箱70的弹簧收纳部70b的电刷收纳部70a侧的部分的内形的尺寸小。

由此，在电刷箱70的弹簧收纳部70b的电刷收纳部70a侧的部分(电刷50与电刷弹簧60X接触的部分的附近)产生浪费的空间S。

其结果，在将收纳电刷弹簧60X和电刷50的电刷箱70装入到电动机1时，电刷弹簧60X在电刷箱70所具有的弹簧收纳部70b内曲折，或者弯折，或者电刷弹簧60X的线圈端面的位置在电刷50的端面中偏移等，从而成为不稳定的状态。因此，电刷弹簧60X的前端部61的端面不与电刷50的后端部52的端面正常接触。例如有时产生电刷弹簧60X的线圈端面不能在电刷50的端面产生接触压力的状态。由此，存在不能由电刷弹簧60X对电刷50施加预定的载荷(按压)这样的问题。

于是，本发明人进行深入研究，结果发现：通过设计作为螺旋弹簧的电刷弹簧的形状，能够解决上述问题。也就是说，发现：即使是具备电刷箱的电动机，该电刷箱具有包含与后端部相比横截面的面积较大的部分的弹簧收纳部，通过设计螺旋弹簧的形状，也能够由螺旋弹簧对电刷施加预定的载荷。

具体而言，在本实施方式的电动机1中，弹簧收纳部70b的该其他部分处的电刷弹簧60的线圈直径比电刷箱70的后端部72处的电刷弹簧60的线圈直径大。在本实施方式中，作为螺旋弹簧的电刷弹簧60整体是喇叭形状，电刷弹簧60的线圈直径朝向电刷50而逐渐变大。

根据该结构，即使像本实施方式的电刷箱70这样电刷箱70的弹簧收纳部70b构成为电刷箱70的后端部72处的横截面的面积比弹簧收纳部70b中的与后端部72不同的其他部分处的横截面的面积小，与使用图4的电刷弹簧60X的情况相比，也能够增大电刷弹簧60的前端部61的线圈面与电刷50的后端部52的后端面的接触面积。

由此，即使在电刷弹簧60的前端部61和后端部62的线圈直径比电刷50的后端部52的后端面的高度和宽度小的情况下，电刷弹簧60的前端部61的线圈端面也能够对电刷50的后端部52的后端面施加稳定的接触压力。此外，能够抑制由于电刷弹簧60在电刷箱70的弹簧收纳部70b内曲折等而成为不稳定的状态。因而，能够由电刷弹簧60对电刷50施加预定的载荷。

在该情况下，在电刷弹簧60与电刷50的后端部52接触的部分中，电刷弹簧60的线圈直径可以是电刷50的横截面的短边的长度的90％以上，优选是95％以上。

由此，能够由电刷弹簧60对电刷50施加更稳定的载荷。

此外，在本实施方式的电动机1中，在电刷弹簧60的前端部61设有端部磨平圈部60a。

这样，通过在电刷弹簧60的与电刷50的后端部52接触的前端部61设有端部磨平圈部60a，能够抑制电刷弹簧60的弯折等不良情况。因而，能够由电刷弹簧60对电刷50施加更稳定的载荷。

而且，在本实施方式中，在电刷弹簧60的后端部62设有端部磨平圈部60a，另一方面，在电刷弹簧60的前端部61未设置端部磨平圈部60a。也就是说，电刷弹簧60在伸缩方向上的两端部中的一者具有端部磨平圈部60a。

根据该结构，能够防止电刷弹簧60以电刷弹簧60的方向错误的状态收纳于电刷箱70。也就是说，在本实施方式的电动机1中，电刷弹簧60需要以线圈直径较大的端部(前端部61)成为电刷50侧的方式配置，在以相反方向的状态将电刷弹簧60收纳于电刷箱70时，不能对电刷50施加稳定的载荷。于是，在将电刷弹簧60收纳于电刷箱70时，能够经由设于电刷箱70的侧面的狭缝确认电刷弹簧60的端部磨平圈部60a的位置从而确认电刷弹簧60是否以正确的方向收纳于电刷箱70。

另外，在本实施方式的电刷弹簧60中，仅在前端部61和后端部62中的后端部62设有端部磨平圈部60a，但不限于此。图5A是实施方式1的变形例的电动机的电刷弹簧的立体图。图5B是实施方式1的变形例的电动机的电刷弹簧的侧视图。例如，也可以如图5A和图5B所示的电刷弹簧60A那样仅在前端部61和后端部62中的前端部61设置端部磨平圈部60a。在该结构中也是，能够通过确认端部磨平圈部60a的位置来确认电刷弹簧60是否以正确的方向收纳于电刷箱70。

(实施方式2)

接着，使用图6A～图6D、图7A和图7B，说明实施方式2。图6A是实施方式2的电动机的电刷箱70B的立体图。图6B是该电刷箱70B的剖视立体图。图6C是该电刷箱70B的XY截面处的剖视图。图6D是该电刷箱70B的XZ截面处的剖视图。图7A是该电刷弹簧60B的立体图。图7B是该电刷弹簧60B的侧视图。

在图6A～图6D中，表示收纳电刷50和电刷弹簧60B的状态下的电刷箱70B。在图6A～图6D中，表示被电刷50施力而收缩的状态的电刷弹簧60B。图6C和图6D表示沿着图6A的VI－VI线剖切时的截面。在图7A和图7B中，表示未被施加应力而未收缩的状态的电刷弹簧60B。

本实施方式的电动机与上述实施方式1的电动机1不同的点是电刷弹簧60B的形状和电刷箱70B的构造。

如图6A～图6D所示，本实施方式的电刷箱70B与上述实施方式1的电刷箱70同样，以横截面的形状成为矩形的方式由4个侧板73构成。但是，电刷箱70B和上述实施方式1的电刷箱70的后端部72的开口形状不同。具体而言，在上述实施方式1的电刷箱70中，后端部72的开口形状是正方形。但是，在电刷箱70B中，后端部72的开口形状是横长矩形。也就是说，后端部72的开口形状成为横向(Y轴方向)的长度比纵向(Z轴方向)的长度长的横长矩形。

具体而言，在上述实施方式1的电刷箱70中，在4个侧板73中的第1侧板73a和第2侧板73b分别设有倾斜部74。但是，在电刷箱70B中，仅在4个侧板73中的第1侧板73a设有倾斜部74(第1倾斜部74a)。因而，在本实施方式中，在第2侧板73bB未设置倾斜部。

另外，电刷箱70B除了横截面的形状不同和在第2侧板73bB未设置倾斜部74以外是与上述实施方式1的电刷箱70相同的构造。

此外，本实施方式的电刷弹簧60B与上述实施方式1的电刷弹簧60同样是压缩螺旋弹簧。但是，如图6A～图6D和图7A和图7B所示，电刷弹簧60B的线圈开口形状与上述实施方式1的电刷弹簧60不同，是纵长状。

具体而言，本实施方式的电刷弹簧60B的线材的截面形状是长圆。更具体而言，电刷弹簧60B的线材的截面形状是赛道形状，具有相对的一对直部和相对的一对圆弧部。另外，在本实施方式中，电刷弹簧60B的横截面的形状和大小在弹簧伸缩方向上恒定。

以上，在本实施方式的电动机中，电刷弹簧60B的线圈开口形状是纵长状。具体而言，电刷弹簧60B的线材的截面形状是长圆。

根据该结构，即使电刷箱70B的弹簧收纳部70b构成为电刷箱70B的后端部72处的横截面的面积比弹簧收纳部70b中的与后端部72不同的其他部分处的横截面的面积小，与使用图4的电刷弹簧60X的情况相比，也能够增大电刷弹簧60B的前端部61的线圈面与电刷50B的后端部52的后端面的接触面积。

由此，即使在电刷弹簧60B的前端部61和后端部62的线圈直径比电刷50B的后端部52的后端面的高度和宽度小的情况下，也能够抑制由于电刷弹簧60B在电刷箱70B的弹簧收纳部70b内曲折等而成为不稳定的状态。因而，能够由电刷弹簧60B对电刷50施加预定的载荷。

在该情况下，在本实施方式中也是，与上述实施方式1同样，在电刷弹簧60B与电刷50B的后端部52接触的部分中，电刷弹簧60B的形成椭圆的长径可以是电刷50B的横截面的短边的长度的90％以上，优选是95％以上。

由此，能够由电刷弹簧60B对电刷50B施加更稳定的载荷。

此外，在本实施方式的电动机中，电刷弹簧60B的线材的截面形状是赛道形状。

根据该结构，在电刷弹簧60B的前端部61的螺旋部分存在直部。因而，能够由电刷弹簧60B对电刷50B施加更稳定的载荷。

另外，在本实施方式中，电刷弹簧60B的线材的截面形状设为赛道形状，但不限于此。例如，电刷弹簧60B的线材的截面形状也可以是椭圆形等其他长圆形状。

此外，本实施方式的电刷弹簧60B由于在弹簧伸缩方向上横截面的形状和大小恒定，因此没有左右的方向性。因而，不必像上述实施方式1的电刷弹簧60那样在电刷弹簧60B设置端部磨平圈部60a。但是，在本实施方式中也是，也可以在电刷弹簧60B设置端部磨平圈部60a。

如以上那样，本实施方式的电动机包括：转子20，其具有旋转轴21；换向器40，其安装于旋转轴21；电刷50B，其具有与换向器40接触的第1端部61和位于与第1端部61相反的那一侧的第2端部62；螺旋弹簧，其与第2端部62接触，相当于将电刷50B按压于换向器40的电刷弹簧60B；以及电刷箱70B，其具有收纳电刷50B的电刷收纳部70a和收纳螺旋弹簧的弹簧收纳部70b，在将以将电刷50B的长度方向作为垂线的平面剖切电刷箱70B时的截面作为横截面时，弹簧收纳部70b构成为电刷箱70B的与换向器侧相反的那一侧的端部即后端部62处的横截面的面积比弹簧收纳部70b中的与后端部62不同的其他部分处的横截面的面积小，螺旋弹簧的线圈开口形状是纵长状。

由此，即使在电刷弹簧60B的前端部61和后端部62的线圈直径比电刷50B的后端部52的后端面的高度和宽度小的情况下，也能够抑制由于电刷弹簧60B在电刷箱70B的弹簧收纳部70b内曲折等而成为不稳定的状态。因而，能够由电刷弹簧60B对电刷50施加预定的载荷。

(变形例)

以上，基于实施方式而说明了本公开的电动机，但本公开不限定于上述实施方式。

例如，在上述实施方式1中，将电刷50和电刷箱70的横截面的形状设为横长矩形，但不限于此。具体而言，在上述实施方式1中，电刷50和电刷箱70的横截面的形状也可以是正方形或纵长矩形等。

此外，电刷收纳部70a和弹簧收纳部70b的横截面的形状也可以是正方形。

在上述实施方式2中，将电刷50B和电刷箱70B的横截面的形状设为正方形，但不限于此。具体而言，在上述实施方式2中，电刷50B和电刷箱70B的横截面的形状也可以是横长矩形或纵长矩形等。

在上述实施方式1、2中，定子10由磁体11构成，但不限于此。例如，定子10也可以由定子铁芯(stator core)和卷绕于定子铁芯的绕组线圈构成。

在上述实施方式1、2中，转子20具有芯，但不限于此。也就是说，上述实施方式1、2的电动机1也能够应用于不具有芯的无芯马达。

在上述实施方式1、2中，说明了电动机用于汽车的情况，但不限于此。例如，上述实施方式1、2的电动机也可以用于电动吸尘器或干手器等所搭载的电动风机等家庭用电气设备，也可以用于汽车以外的其他产业用设备。

此外，对上述实施方式1、2实施本领域技术人员所能够想到的各种变形而得到的形态、通过在不脱离本公开的主旨的范围内将实施方式1、2的构成要素和功能任意地组合而实现的形态也包含于本公开。

产业上的可利用性

本公开的技术能够广泛应用于汽车等电装领域和家庭用电气设备领域的产品等搭载有电动机的各种产品。

附图标记说明

1、电动机；10、定子；11、磁体；20、转子；21、旋转轴；21a、第1部位；21b、第2部位；22、绕组线圈；23、转子铁芯；24、绝缘体；31、第1轴承；32、第2轴承；40、换向器；41、换向区段；50、50B、电刷；51、61、71、前端部(第1端部)；52、62、72、后端部(第2端部)；60、60A、60B、60X、电刷弹簧；60a、端部磨平圈部；70、70B、电刷箱；70a、电刷收纳部；70b、弹簧收纳部；73、侧板；73a、第1侧板；73b、73bB、第2侧板；73c、第3侧板；73d、第4侧板；74、倾斜部；74a、第1倾斜部；74b、第2倾斜部；75、突起；81、第1支架；82、第2支架。

Claims (18)

1.一种电动机，其中，

该电动机包括：

转子，其具有旋转轴；

换向器，其安装于所述旋转轴；

纵长状的电刷，其具有与所述换向器接触的第1端部和位于与所述第1端部相反的那一侧的第2端部；

螺旋弹簧，其与所述第2端部接触，将所述电刷按压于所述换向器；以及

电刷箱，其具有收纳所述电刷的电刷收纳部和收纳所述螺旋弹簧的弹簧收纳部，

在将以将所述电刷的长度方向作为垂线的平面剖切所述电刷箱时的截面作为横截面时，所述弹簧收纳部构成为所述电刷箱的与所述换向器侧相反的那一侧的端部即后端部处的所述横截面的面积比所述弹簧收纳部中的与所述后端部不同的其他部分处的所述横截面的面积小，

所述其他部分处的所述螺旋弹簧的线圈直径比所述后端部处的所述螺旋弹簧的线圈直径大。

2.根据权利要求1所述的电动机，其中，

所述螺旋弹簧的线圈直径朝向所述电刷而逐渐变大。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述电刷收纳部和所述弹簧收纳部的所述横截面的形状是矩形，

所述弹簧收纳部的所述横截面的短边的长度比所述电刷收纳部的所述横截面的短边的长度短。

4.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述电刷收纳部和所述弹簧收纳部的所述横截面的形状是矩形，

所述弹簧收纳部的所述横截面的长边的长度比所述电刷收纳部的所述横截面的短边的长度短。

5.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述电刷箱以所述横截面的形状成为矩形的方式由4个侧板构成，

在所述弹簧收纳部中，所述4个侧板中的至少一者具有倾斜部，该倾斜部形成为从所述其他部分朝向所述后端部而所述弹簧收纳部的所述横截面的面积逐渐变小。

6.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

在所述螺旋弹簧与所述电刷的所述第2端部接触的部分中，所述螺旋弹簧的线圈直径或线圈长径是所述电刷的所述横截面的短边的长度的90％以上。

7.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

在所述螺旋弹簧与所述电刷的所述第2端部接触的部分中，所述螺旋弹簧的线圈直径或线圈长径是所述电刷的所述横截面的短边的长度的95％以上。

8.根据权利要求1或2所述的电动机，其中，

所述螺旋弹簧在伸缩方向上的两端部中的一者具有两圈以上的端部磨平圈部。

9.一种电动机，其中，

该电动机包括：

转子，其具有旋转轴；

换向器，其安装于所述旋转轴；

电刷，其具有与所述换向器接触的第1端部和位于与所述第1端部相反的那一侧的第2端部；

螺旋弹簧，其与所述第2端部接触，将所述电刷按压于所述换向器；以及

电刷箱，其具有收纳所述电刷的电刷收纳部和收纳所述螺旋弹簧的弹簧收纳部，

在将以将所述电刷的长度方向作为垂线的平面剖切所述电刷箱时的截面作为横截面时，所述弹簧收纳部构成为所述电刷箱的与所述换向器侧相反的那一侧的端部即后端部处的所述横截面的面积比所述弹簧收纳部中的与所述后端部不同的其他部分处的所述横截面的面积小，

所述螺旋弹簧的线圈开口形状是纵长状。

10.根据权利要求9所述的电动机，其中，

所述螺旋弹簧的线材的截面形状是长圆。

11.根据权利要求10所述的电动机，其中，

所述螺旋弹簧的线材的截面形状是椭圆形。

12.根据权利要求10所述的电动机，其中，

所述螺旋弹簧的线材的截面形状是赛道形状。

13.根据权利要求9～12中任一项所述的电动机，其中，

所述电刷收纳部和所述弹簧收纳部的所述横截面的形状是矩形，

所述弹簧收纳部的所述横截面的短边的长度比所述电刷收纳部的所述横截面的短边的长度短。

14.根据权利要求9～12中任一项所述的电动机，其中，

所述电刷收纳部和所述弹簧收纳部的所述横截面的形状是正方形。

15.根据权利要求9～12中任一项所述的电动机，其中，

所述电刷箱以所述横截面的形状成为矩形的方式由4个侧板构成，

在所述弹簧收纳部中，所述4个侧板中的至少一者具有倾斜部，该倾斜部形成为从所述其他部分朝向所述后端部而所述弹簧收纳部的所述横截面的面积逐渐变小。

16.根据权利要求9～12中任一项所述的电动机，其中，

在所述螺旋弹簧与所述电刷的所述第2端部接触的部分中，所述螺旋弹簧的线圈直径或线圈长径是所述电刷的所述横截面的短边的长度的90％以上。

17.根据权利要求9～12中任一项所述的电动机，其中，

在所述螺旋弹簧与所述电刷的所述第2端部接触的部分中，所述螺旋弹簧的线圈直径或线圈长径是所述电刷的所述横截面的短边的长度的95％以上。

18.根据权利要求9～12中任一项所述的电动机，其中，

所述螺旋弹簧在伸缩方向上的两端部中的一者具有两圈以上的端部磨平圈部。