WO2019239581A1 - ブラシ付き電動機及びその製造方法 - Google Patents

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後藤　隆
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三菱電機株式会社
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    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
    • H02K23/04—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having permanent magnet excitation

Definitions

  • the present invention relates to a brushed motor and a method of manufacturing a brushed motor.
  • a magnet and a yoke on the outer peripheral side thereof are integrally formed of resin to form a cylindrical stator.
  • the temperature fluctuation of the environment in which the motor is used is large, due to the difference in thermal expansion coefficient between the yoke and the resin, when these both expand and contract, stress is partially concentrated at the boundary between the yoke and the outer periphery of the yoke.
  • the resin is cracked or the joint surface between the inner circumferential surface of the yoke and the magnet is peeled off.
  • the yoke is divided into a plurality of slits along the rotation axis direction of the rotor, and the stress when the resin expands and contracts due to thermal expansion is dispersed by the divided slits. It was.
  • a magnet and a yoke on the outer peripheral side thereof are integrally molded with a resin to form a stator, so that a crack is generated in a magnet that has been subjected to resin molding pressure when the stator is molded.
  • positioned at the outer peripheral side of a magnet receives the molding pressure of resin, and the yoke which received the molding pressure of resin gives a load to a magnet, and a crack generate
  • the broken magnet falls off and is sandwiched between the stator and the rotor, the performance of the electric motor deteriorates.
  • the magnet and yoke are placed on the mold and resin molding is performed, the magnet or yoke is displaced due to a gap between the mold and the yoke and the magnet. Then, the clearance between the stator and the rotor is not uniform in the circumferential direction, the performance of the electric motor is not stabilized, and the performance deteriorates depending on the case.
  • the conventional electric motor has a problem that the performance of the electric motor deteriorates due to the occurrence of cracks in the magnet during resin molding and the positional deviation between the magnet and the yoke.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and has an object to prevent the magnet from cracking during resin molding and to prevent displacement of the magnet and the yoke.
  • the brushed electric motor according to the present invention includes a plurality of cross-sectional fan-shaped yokes arranged in a cylindrical shape with a gap between each other, and a plurality of cylindrically arranged yokes with a gap between them on the inner peripheral side of the plurality of yokes.
  • a first mold that forms the outer shape of the resin with a gap in the second mold
  • a second mold that is located in the gap between the yokes
  • a third mold that is located in the gap between the magnets
  • the distance L2, the distance L3 from the center to the outer peripheral surface of the third mold, the distance L4 from the center to the outer peripheral surface of the magnet, and the distance L5 from the center to the inner peripheral surface of the yoke are L
  • the mold and the stator are regulated, it is possible to prevent the magnet from being cracked and the magnet and the yoke from being displaced during resin molding.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the stator according to the first embodiment taken along line AA.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration example of a lower mold for manufacturing the stator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of dimensions of a stator and a lower mold in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of the dimensions of the stator and the lower mold in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of dimensions in FIG. 4, that is, an example where L3 ⁇ L4. It is a reference example for helping understanding of Embodiment 1, and is a figure which shows the example of L3> L4.
  • FIG. 8 is a diagram showing a modification of the lower mold in the first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the brushed electric motor 1 according to the first embodiment.
  • the brushed electric motor 1 is a direct acting type, and reciprocates the shaft 2 in its axial direction.
  • the brushed electric motor 1 is used, for example, for opening and closing a waste gate valve of a turbocharger.
  • the use of the electric motor 1 with a brush is not limited to a waste gate valve, What kind of use may be sufficient.
  • the brushed electric motor 1 generates a driving force for reciprocating the shaft 2 in the axial direction.
  • Two bearing portions 3 and 4 are installed inside the brushed electric motor 1, and the pipe 5 is rotatably supported.
  • a rotor 8 is fixed to the outer peripheral surface of the pipe 5.
  • the rotor 8 includes a rotor core 9 and a coil 10 wound around the rotor core 9.
  • a commutator 15 is fixed to one end of the pipe 5, and the coil 10 is connected to the commutator 15.
  • a brush 16 is disposed on the outer peripheral side of the commutator 15, and the brush 16 is in contact with the outer peripheral surface of the commutator 15.
  • a cylindrical stator 11 is disposed on the outer peripheral side of the rotor 8 so as to surround the rotor 8.
  • the stator 11 includes a magnet 12, a yoke 13, and an exterior resin 14.
  • a connector terminal 17 is provided on one end side of the exterior resin 14 constituting the stator 11, and a bush 18 is provided on the other end side.
  • a terminal in the connector terminal 17 is connected to the brush 16.
  • the shaft 2 is disposed in the pipe 5.
  • a female screw-like screw mechanism 6 is formed on the inner peripheral surface of the pipe 5.
  • a male screw-like screw mechanism 7 is formed on the outer peripheral surface of the shaft 2. The screw mechanism 7 is screwed and coupled to the screw mechanism 6.
  • One end side of the shaft 2 passes through the bush 18.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the stator 11 of the first embodiment taken along line AA.
  • FIG. 3 is a plan view showing a configuration example of the lower mold 20 for manufacturing the stator 11 of the first embodiment.
  • the stator 11 is an integrally molded product in which a magnet 12 and a yoke 13 are insert-molded with an exterior resin 14.
  • a plurality of sector-shaped magnets 12 divided by slits along the rotation axis direction of the shaft 2 are arranged in a cylindrical shape with a gap therebetween.
  • a plurality of sector-shaped yokes 13 divided by slits along the rotation axis direction of the shaft 2 are arranged in a cylindrical shape with a gap therebetween.
  • the plurality of magnets 12 and the plurality of yokes 13 are integrated by a thermoplastic exterior resin 14.
  • the lower mold 20 for manufacturing the stator 11 includes one first mold 21, a plurality of second molds 22, a plurality of third molds 23, a plurality of fourth molds 24, and one A fifth mold 25 is included.
  • a cavity constituted by a first mold 21 having a columnar space and a columnar fifth mold 25 arranged in the columnar space a second mold 22, a third mold 23, And the 4th metal mold
  • the first mold 21 has a gap between the outer peripheral surface of the yoke 13 and forms the outer shape of the exterior resin 14.
  • the second mold 22 is disposed between the yokes 13 adjacent to each other in the circumferential direction (that is, the slit position of the yoke 13), and suppresses rattling in the circumferential direction of the yoke 13.
  • the second mold 22 is located on the outer peripheral surface side of the magnet 12 and suppresses play on the radially outer side of the magnet 12.
  • die 23 is arrange
  • the third mold 23 is located on the inner peripheral surface side of the yoke 13 and suppresses rattling on the radially inner side of the yoke 13.
  • the fourth mold 24 is located on the outer peripheral surface side of the yoke 13 and suppresses rattling on the radially outer side of the yoke 13.
  • the fifth metal mold 25 abuts against the inner peripheral surface of the magnet 12 and suppresses the radial inner side of the magnet 12.
  • FIG. 3 shows a distance L1 from the center of the fifth mold 25 to the outer peripheral surface of the fifth mold 25, and a distance L3 from the center to the outer peripheral surface of the third mold 23.
  • FIG. 2 shows a distance L2 from the center to the inner peripheral surface of the magnet 12, a distance L4 from the center to the outer peripheral surface of the magnet 12, and a distance L5 from the center to the inner peripheral surface of the yoke 13. .
  • FIG. 2 also shows the radius of curvature R1 of the magnet 12 and the radius of curvature R2 of the yoke 13.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of dimensions of the stator 11 and the lower mold 20 in the first embodiment. If the yoke 13 receiving the molding pressure 31 of the exterior resin 14 applies a load to the magnet 12 when the stator 11 is molded, the magnet 12 is cracked. In the first embodiment, in order to prevent the magnet 12 from cracking during molding, the load applied to the magnet 12 is set to compressive stress. In FIG. 4, when the dimensions of the stator 11 and the lower mold 20 satisfy the following relational expressions (1), (2), and (3), the load becomes a compressive stress.
  • the relational expression for the magnet 12 and the fifth mold 25 to contact at the center in the circumferential direction (contact 33 in FIG. 4) on the inner peripheral surface of the magnet 12 is L1 ⁇ L2.
  • the relational expression for the yoke 13 that has received the molding pressure 31 to contact the vicinity of the center in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the magnet 12 (contact 34 in FIG. 4) is L3 ⁇ L4 and L4> L5.
  • the relational expression for generating the gap 32 between both circumferential ends of the outer peripheral surface of the magnet 12 and the inner peripheral surface of the yoke 13 is R1 ⁇ R2.
  • the load is compressed against the contact 34 near the contact 33 of the magnet 12. Acts as stress. On the other hand, the load does not act on both ends of the magnet 12 away from the contact point 33, so that no bending stress is applied to the magnet 12. Since the magnet 12 composed of a ferrite magnet or the like tends to have a higher compressive strength than a tensile strength, the magnet 12 can be broken when a compressive stress is applied to the magnet 12 when compared with a bending stress. Remarkably deteriorates.
  • the magnet 12 can be prevented from cracking due to the load of the yoke 13 that has received the molding pressure 31 of the exterior resin 14, and the broken magnet 12 falls off and is sandwiched between the stator 11 and the rotor 8. It is possible to prevent deterioration in the performance of Further, when the yoke 13 that has received the molding pressure 31 comes into contact with the magnet 12, the magnet 12 is pressed against the fifth mold 25, and the magnet 12 can be positioned in the radial direction. Thereby, the clearance between the stator 11 and the rotor 8 becomes uniform in the circumferential direction, and the performance of the brushed electric motor 1 is stabilized.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of the dimensions of the stator 11 and the lower mold 20 in the first embodiment.
  • the stator 11 and the lower mold 20 have dimensions that satisfy the relational expressions of L1> L2, L3 ⁇ L4, L4 ⁇ L5, and R1 ⁇ R2.
  • the magnet 12 and the fifth mold 25 are in contact with each other at both ends in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the magnet 12 (contacts 36 in FIG. 5). Further, the yoke 13 that has received the molding pressure 31 comes into contact with both ends (contacts 37 in FIG.
  • FIG. 6 shows an example of the dimensions of FIG. 4, that is, an example where L3 ⁇ L4.
  • FIG. 7 shows an example of L3> L4 as a reference example for helping understanding of the first embodiment.
  • the distance L3 from the center of the fifth mold 25 to the outer peripheral surface of the third mold 23 is larger than the distance L4 from the center to the outer peripheral surface of the magnet 12 (L3> L4), The yoke 13 contacts the third mold 23 (contact point 38 in FIG.
  • an air gap 39 is generated between the yoke 13 and the magnet 12.
  • the yoke 13 is used to pass the magnetic field of the magnet 12 and reduces the leakage flux.
  • the air gap 39 is generated, the leakage flux increases and the performance of the brushed electric motor 1 deteriorates. Further, when the yoke 13 that has received the molding pressure 31 comes into contact with the third mold 23, the third mold 23 may be damaged.
  • the electric motor with brush 1 has a plurality of fan-shaped yokes 13 arranged in a cylindrical shape with a gap between each other and a gap between the inner peripheral sides of the plurality of yokes 13.
  • a plurality of cross-sectional fan-shaped magnets 12 that are arranged in a cylindrical shape by opening are provided with a stator 11 that is integrated by an exterior resin 14.
  • the radius of curvature R2 of the yoke 13 is larger than the radius of curvature R1 of the magnet 12.
  • the stator 11 includes a first mold 21 that forms an outer shape of the exterior resin 14 with a gap between the outer periphery of the yoke 13, a second mold 22 that is positioned in the gap between the yokes 13, and a magnet. Resin molding is performed by a third mold 23 located in the gap between 12, a fourth mold 24 located on the outer peripheral surface side of the yoke 13, and a columnar fifth mold 25 in contact with the inner peripheral surface of the magnet 12. It is an integrated molded product.
  • the distance L4 from the center to the outer peripheral surface of the magnet 12 and the distance L5 from the center to the inner peripheral surface of the yoke 13 are L1 ⁇ L2, L3 ⁇ L4 and L4> L5, or L1> L2 and L3 ⁇ L4 and L4 ⁇ L5.
  • the positions of the magnet 12 and the yoke 13 are prevented by defining the dimensions of the stator 11 and the lower mold 20, but the magnet 12 and the yoke 13 can be prevented from being displaced by the following methods (1) to (4). Misalignment may be prevented.
  • the fifth mold 25 is made of a magnetic material and is weakly magnetized.
  • the first mold 21, the second mold 22, the third mold 23, and the fourth mold 24 are made of a nonmagnetic material.
  • the fifth mold 25 is made of a magnetic material, and a magnetizing coil is installed inside the fifth mold 25 to form a magnetic circuit.
  • the first mold 21, the second mold 22, the third mold 23, and the fourth mold 24 are made of a nonmagnetic material.
  • the magnet 12 installed in the lower mold 20 is magnetized by the magnetizing coil, and the magnet 12 comes into contact with the fifth mold 25 by the magnetic attractive force of the magnet 12.
  • the yoke 13 installed in the lower mold 20 abuts on the magnet 12 by the magnetic attraction force of the magnet 12.
  • the fifth die 25 is made of a magnetic material
  • the first die 21, the second die 22, the third die 23, and the fourth die 24 are made of a magnetic material or a non-magnetic material.
  • the magnet 12 is weakly magnetized and then installed in the lower mold 20. The magnet 12 comes into contact with the fifth mold 25 by the magnetic attractive force of the magnet 12.
  • the yoke 13 installed in the lower mold 20 abuts on the magnet 12 by the magnetic attraction force of the magnet 12.
  • FIG. 8 is a view showing a modification of the lower mold 20 in the first embodiment.
  • the lower mold 20 shown in FIG. 8 is configured to include a spring pin 24 ⁇ / b> A instead of the fourth mold 24.
  • the spring pin 24A is located on the outer peripheral surface side of the yoke 13 and pushes the yoke 13 radially inward, that is, toward the fifth mold 25 side. The yoke 13 and the magnet 12 abut on the fifth mold 25 by the pressing force of the spring pin 24A.
  • any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
  • the brushed electric motor according to the present invention prevents the magnet from cracking, it is suitable for a brushed electric motor used in an environment where there is vibration of a vehicle or the like.

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Abstract

固定子（１１）は、ヨーク（１３）の外周面との間に隙間を有して外装樹脂（１４）の外形を形成する第一金型（２１）と、ヨーク（１３）間の隙間に位置する第二金型（２２）と、マグネット（１２）間の隙間に位置する第三金型（２３）と、ヨーク（１３）の外周面側に位置する第四金型（２４）と、マグネット（１２）の内周面に当接する円柱状の第五金型（２５）とによって樹脂成形される。第五金型（２５）の中心から外周面までの距離（Ｌ１）と、前記中心からマグネット（１２）の内周面までの距離（Ｌ２）と、前記中心から第三金型（２３）の外周面までの距離（Ｌ３）と、前記中心からマグネット（１２）の外周面までの距離（Ｌ４）と、前記中心からヨーク（１３）の内周面までの距離（Ｌ５）とは、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＞Ｌ５である。

Description

ブラシ付き電動機及びその製造方法
　この発明は、ブラシ付き電動機、及びブラシ付き電動機の製造方法に関するものである。
　一般的な電動機において、マグネットとその外周側のヨークとが樹脂により一体成形されて円筒状の固定子が形成される。電動機が使用される環境の温度変動が大きい場合、ヨークと樹脂との熱膨張率の違いにより、これら両者が伸縮したときにヨークとの境界部に部分的に応力が集中してヨーク外周側の樹脂に割れが発生する、又はヨーク内周面とマグネットとの接合面が剥離するといった不都合が生じる。そこで、特許文献１に係る樹脂モールドモータは、ヨークを回転子の回転軸方向に沿ったスリットにより複数に分割することによって、熱膨張により樹脂が伸縮した場合の応力を分割したスリットにより分散させていた。
実開平５－９１１８２号公報
　従来、マグネットとその外周側のヨークとが樹脂により一体成形されて固定子が形成されるので、固定子の成形時に樹脂の成形圧を受けたマグネットに割れ（クラック）が発生する。または、マグネットの外周側に配置されたヨークが樹脂の成形圧を受け、樹脂の成形圧を受けたヨークがマグネットに負荷を与えることによりマグネットに割れが発生する。割れたマグネットが脱落して固定子と回転子との間に挟まった場合、電動機の性能が悪化する。
　また、マグネット及びヨークを金型に設置して樹脂成形する際、金型とヨークとマグネットとの間に隙間があることにより、マグネット又はヨークの位置ずれが発生する。すると、固定子と回転子との間のクリアランスが周方向において均一にならず、電動機の性能が安定せず、場合によっては性能が悪化する。
　このように、従来の電動機は、樹脂成形時にマグネットに割れが発生すること、及びマグネットとヨークの位置ずれが発生することにより、電動機の性能が悪化するという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、樹脂成形時のマグネットの割れを防止すること、及びマグネットとヨークの位置ずれを防止することを目的とする。
　この発明に係るブラシ付き電動機は、互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のヨークと、複数のヨークの内周側に互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のマグネットとが、樹脂によって一体化されてなる固定子を備えるブラシ付き電動機であって、ヨークの曲率半径は、マグネットの曲率半径より大きく、固定子は、ヨークの外周面との間に隙間を有して樹脂の外形を形成する第一金型と、ヨーク間の隙間に位置する第二金型と、マグネット間の隙間に位置する第三金型と、ヨークの外周面側に位置する第四金型と、マグネットの内周面に当接する円柱状の第五金型とによって樹脂成形された一体成形品であって、第五金型の中心から外周面までの距離Ｌ１と、前記中心からマグネットの内周面までの距離Ｌ２と、前記中心から第三金型の外周面までの距離Ｌ３と、前記中心からマグネットの外周面までの距離Ｌ４と、前記中心からヨークの内周面までの距離Ｌ５とが、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＞Ｌ５、又は、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＜Ｌ５である。
　この発明によれば、金型と固定子の寸法を規定するようにしたので、樹脂成形時のマグネットの割れ、及びマグネットとヨークの位置ずれを防止できる。
実施の形態１に係るブラシ付き電動機の構成例を示す断面図である。 実施の形態１の固定子をＡ－Ａ線で切断した断面図である。 実施の形態１の固定子を製造する下金型の構成例を示す平面図である。 実施の形態１における固定子と下金型の寸法の一例を示す図である。 実施の形態１における固定子と下金型の寸法の別の例を示す図である。 図４の寸法例、即ちＬ３＜Ｌ４である例を示す図である。 実施の形態１の理解を助けるための参考例であり、Ｌ３＞Ｌ４の例を示す図である。 実施の形態１における下金型の変形例を示す図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るブラシ付き電動機１の構成例を示す断面図である。ブラシ付き電動機１は、直動式であって、シャフト２をその軸方向に往復移動させる。このブラシ付き電動機１は、例えば、ターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉する用途に用いられる。なお、ブラシ付き電動機１の用途は、ウェイストゲートバルブに限定されるものではなく、どのような用途でもよい。
　ブラシ付き電動機１は、シャフト２をその軸方向に往復移動させる駆動力を発生させる。ブラシ付き電動機１の内部には２つの軸受部３，４が設置され、パイプ５が回転自在に支持される。パイプ５の外周面には、回転子８が固定される。回転子８は、回転子コア９と、回転子コア９に巻回されたコイル１０とを含む。また、パイプ５の一端側には整流子１５が固定され、整流子１５にはコイル１０が接続される。また、整流子１５の外周側にはブラシ１６が配置され、整流子１５の外周面にブラシ１６が接する。
　回転子８の外周側には、この回転子８を取り囲むように、円筒状の固定子１１が配置される。固定子１１は、マグネット１２、ヨーク１３、及び外装樹脂１４を含む。固定子１１を構成している外装樹脂１４の一端側にはコネクタ端子１７が設けられ、他端側にはブッシュ１８が設けられる。コネクタ端子１７内のターミナルは、ブラシ１６に接続される。
　パイプ５の中には、シャフト２が配置される。パイプ５の内周面には、雌ねじ状のねじ機構６が形成される。一方、シャフト２の外周面には雄ねじ状のねじ機構７が形成される。ねじ機構７はねじ機構６にねじ込まれて結合される。シャフト２の一端側は、ブッシュ１８を貫通する。
　コネクタ端子１７のターミナルに電圧が印加されると、電流がターミナル、ブラシ１６、整流子１５及びコイル１０へ流れる。コイル１０に電流が流れると、回転子８が磁化されてマグネット１２に引き付けられる。これにより回転子８が回転し、この回転子８に一体化されたパイプ５も回転する。回転子８の回転運動は、パイプ５のねじ機構６とシャフト２のねじ機構７との結合によって直動運動に変換され、シャフト２がブッシュ１８の外へ押し出される。コイル１０に流れる電流が逆転すると、回転子８が逆向きに回転し、シャフト２がブッシュ１８の内部へ引き込まれる。ブッシュ１８は、シャフト２の回転を防止すると共に、シャフト２の回転軸方向の移動をガイドする。
　次に、固定子１１の製造方法を説明する。図２は、実施の形態１の固定子１１をＡ－Ａ線で切断した断面図である。図３は、実施の形態１の固定子１１を製造する下金型２０の構成例を示す平面図である。
　固定子１１は、マグネット１２とヨーク１３とが外装樹脂１４によりインサート成形されてなる一体成形品である。円筒状の固定子１１の内周側には、シャフト２の回転軸方向に沿ったスリットにより分割された、複数の断面扇形状のマグネット１２が、互いに隙間をあけて円筒状に配置されている。円筒状のマグネット１２の外周側には、シャフト２の回転軸方向に沿ったスリットにより分割された、複数の断面扇形状のヨーク１３が、互いに隙間をあけて円筒状に配置されている。複数のマグネット１２と複数のヨーク１３とは、熱可塑性の外装樹脂１４により一体化されている。
　この固定子１１を製造するための下金型２０は、１つの第一金型２１、複数の第二金型２２、複数の第三金型２３、複数の第四金型２４、及び１つの第五金型２５を含む。円柱状の空間を有する第一金型２１と、この円柱状の空間内に配置された円柱状の第五金型２５とにより構成されるキャビティに、第二金型２２、第三金型２３、及び第四金型２４が、同心円状に配置される。
　第一金型２１は、ヨーク１３の外周面との間に隙間を有し、外装樹脂１４の外形を形成する。第二金型２２は、周方向に隣り合うヨーク１３間（即ち、ヨーク１３のスリット位置）に配置され、ヨーク１３の周方向のがたを抑制する。また、第二金型２２は、マグネット１２の外周面側に位置し、マグネット１２の径方向外側のがたを抑制する。第三金型２３は、周方向に隣り合うマグネット１２間（即ち、マグネット１２のスリット位置）に配置され、マグネット１２の周方向のがたを抑制する。また、第三金型２３は、ヨーク１３の内周面側に位置し、ヨーク１３の径方向内側のがたを抑制する。第四金型２４は、ヨーク１３の外周面側に位置し、ヨーク１３の径方向外側のがたを抑制する。第五金型２５は、マグネット１２の内周面に当接し、マグネット１２の径方向内側のがたを抑制する。
　図３には、第五金型２５の中心から第五金型２５の外周面までの距離Ｌ１、及び、上記中心から第三金型２３の外周面までの距離Ｌ３が示される。図２には、上記中心からマグネット１２の内周面までの距離Ｌ２、上記中心からマグネット１２の外周面までの距離Ｌ４、及び、上記中心からヨーク１３の内周面までの距離Ｌ５が示される。また、図２には、マグネット１２の曲率半径Ｒ１、及び、ヨーク１３の曲率半径Ｒ２が示される。
　図４は、実施の形態１における固定子１１と下金型２０の寸法の一例を示す図である。固定子１１の成形時、外装樹脂１４の成形圧３１を受けたヨーク１３がマグネット１２に負荷を与えると、マグネット１２に割れが発生する。実施の形態１では、成形時のマグネット１２の割れを防止するために、マグネット１２にかかる上記負荷を圧縮応力にする。図４では、固定子１１と下金型２０の寸法が、下記（１）、（２）及び（３）の関係式を満たすことにより、上記負荷が圧縮応力になる。
（１）マグネット１２と第五金型２５とが、マグネット１２の内周面における周方向の中心（図４の接点３３）で当接するための関係式は、Ｌ１＜Ｌ２である。
（２）成形圧３１を受けたヨーク１３が、マグネット１２の外周面における周方向の中心近傍（図４の接点３４）に当接するための関係式は、Ｌ３＜Ｌ４かつＬ４＞Ｌ５である。
（３）マグネット１２の外周面における周方向の両端部と、ヨーク１３の内周面との間に隙間３２を生じさせるための関係式は、Ｒ１＜Ｒ２である。
　固定子１１と下金型２０とが上記（１）、（２）及び（３）の関係式を満たす寸法であることにより、上記負荷は、マグネット１２の接点３３近傍の接点３４に対して圧縮応力として作用する。一方、上記負荷は、マグネット１２の接点３３から離れた両端部に対して作用せず、従ってマグネット１２に曲げ応力がかからない。フェライトマグネット等により構成されたマグネット１２は、引張強度より圧縮強度のほうが大きい傾向にあるため、マグネット１２に曲げ応力がかかった場合に比べて圧縮応力がかかった場合のほうがマグネット１２の折損の可能性が著しく低下する。従って、外装樹脂１４の成形圧３１を受けたヨーク１３の負荷によるマグネット１２の割れを防止でき、割れたマグネット１２が脱落して固定子１１と回転子８との間に挟まってブラシ付き電動機１の性能が悪化することを防止できる。また、成形圧３１を受けたヨーク１３がマグネット１２に当接することにより、マグネット１２が第五金型２５に押し付けられ、マグネット１２の径方向の位置決めが可能になる。これにより、固定子１１と回転子８との間のクリアランスが周方向において均一になり、ブラシ付き電動機１の性能が安定する。
　なお、固定子１１と下金型２０の寸法は、図５に示される寸法であってもよい。図５は、実施の形態１における固定子１１と下金型２０の寸法の別の例を示す図である。図５の例では、固定子１１及び下金型２０は、Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３＜Ｌ４、Ｌ４＜Ｌ５、及びＲ１＜Ｒ２の関係式を満たす寸法である。この場合、マグネット１２と第五金型２５とが、マグネット１２の内周面における周方向の両端部（図５の接点３６）で当接する。また、成形圧３１を受けたヨーク１３が、マグネット１２の外周面における周方向の両端部（図５の接点３７）に当接する。さらに、マグネット１２の外周面における周方向の中心と、ヨーク１３の内周面との間に隙間３５が生じる。これにより、マグネット１２の接点３６近傍の接点３７に対して圧縮応力がかかるが、接点３６から離れた中心に対して曲げ応力がかからず、折損の可能性が著しく低下する。また、成形圧３１を受けたヨーク１３がマグネット１２に当接することにより、マグネット１２が第五金型２５に押し付けられ、マグネット１２の径方向の位置決めが可能になる。
　また、図４及び図５に示されるＬ３＜Ｌ４の関係式により、固定子１１の成形時、金型損傷の防止、及びマグネット１２とヨーク１３との間のエアギャップ抑制が可能である。ここで、図６に、図４の寸法例、即ちＬ３＜Ｌ４である例を示す。図７に、実施の形態１の理解を助けるための参考例として、Ｌ３＞Ｌ４の例を示す。図７に示されるように、第五金型２５の中心から第三金型２３の外周面までの距離Ｌ３が、上記中心からマグネット１２の外周面までの距離Ｌ４より大きい場合（Ｌ３＞Ｌ４）、ヨーク１３が第三金型２３に当接し（図７の接点３８）、マグネット１２との間にエアギャップ３９が発生する。ヨーク１３は、マグネット１２の磁界を通すために使用されており、漏れ磁束を低減させるが、エアギャップ３９が発生すると、漏れ磁束が増大し、ブラシ付き電動機１の性能が悪化する。また、成形圧３１を受けたヨーク１３が第三金型２３に当接することにより、第三金型２３が損傷する可能性がある。
　以上のように、実施の形態１に係るブラシ付き電動機１は、互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のヨーク１３と、複数のヨーク１３の内周側に互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のマグネット１２とが、外装樹脂１４によって一体化されてなる固定子１１を備える。ヨーク１３の曲率半径Ｒ２は、マグネット１２の曲率半径Ｒ１より大きい。固定子１１は、ヨーク１３の外周面との間に隙間を有して外装樹脂１４の外形を形成する第一金型２１と、ヨーク１３間の隙間に位置する第二金型２２と、マグネット１２間の隙間に位置する第三金型２３と、ヨーク１３の外周面側に位置する第四金型２４と、マグネット１２の内周面に当接する円柱状の第五金型２５とによって樹脂成形された一体成形品である。ここで、第五金型２５の中心から外周面までの距離Ｌ１と、前記中心からマグネット１２の内周面までの距離Ｌ２と、前記中心から第三金型２３の外周面までの距離Ｌ３と、前記中心からマグネット１２の外周面までの距離Ｌ４と、前記中心からヨーク１３の内周面までの距離Ｌ５とが、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＞Ｌ５、又は、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＜Ｌ５である。これにより、樹脂成形時のマグネット１２の割れ、及びマグネット１２とヨーク１３の位置ずれを防止でき、ブラシ付き電動機１の性能悪化を防止できる。
　前述の通り、固定子１１及び下金型２０の寸法を規定することにより、マグネット１２及びヨーク１３の位置ずれを防止したが、下記（１）～（４）の方法によってマグネット１２及びヨーク１３の位置ずれを防止してもよい。
（１）第五金型２５は、磁性体で構成され、弱着磁される。第一金型２１、第二金型２２、第三金型２３、及び第四金型２４は、非磁性体で構成される。下金型２０にマグネット１２及びヨーク１３が設置されると、第五金型２５の磁気吸引力により、マグネット１２及びヨーク１３が第五金型２５に当接する。
（２）第五金型２５は、磁性体で構成され、第五金型２５の内部に着磁コイルが設置されて磁気回路が構成される。第一金型２１、第二金型２２、第三金型２３、及び第四金型２４は、非磁性体で構成される。下金型２０に設置されたマグネット１２が着磁コイルにより着磁され、マグネット１２の磁気吸引力によりマグネット１２が第五金型２５に当接する。また、下金型２０に設置されたヨーク１３は、マグネット１２の磁気吸引力によりマグネット１２に当接する。
（３）第五金型２５は磁性体で構成され、第一金型２１、第二金型２２、第三金型２３、及び第四金型２４は磁性体又は非磁性体で構成される。マグネット１２は弱着磁された後、下金型２０に設置される。マグネット１２の磁気吸引力によりマグネット１２が第五金型２５に当接する。また、下金型２０に設置されたヨーク１３は、マグネット１２の磁気吸引力によりマグネット１２に当接する。
（４）図８は、実施の形態１における下金型２０の変形例を示す図である。図８に示される下金型２０は、第四金型２４の代わりにスプリングピン２４Ａを備える構成である。スプリングピン２４Ａは、ヨーク１３の外周面側に位置し、ヨーク１３を径方向内側、即ち第五金型２５側に押す。スプリングピン２４Ａの押圧力によりヨーク１３及びマグネット１２が第五金型２５に当接する。
　なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係るブラシ付き電動機は、マグネットの割れを防止するようにしたので、車両等の振動がある環境で用いられるブラシ付き電動機に適している。
　１　ブラシ付き電動機、２　シャフト、３，４　軸受部、５　パイプ、６，７　ねじ機構、８　回転子、９　回転子コア、１０　コイル、１１　固定子、１２　マグネット、１３　ヨーク、１４　外装樹脂、１５　整流子、１６　ブラシ、１７　コネクタ端子、１８　ブッシュ、２０　下金型、２１　第一金型、２２　第二金型、２３　第三金型、２４　第四金型、２４Ａ　スプリングピン、２５　第五金型、３１　成形圧、３２，３５　隙間、３３，３４，３６，３７，３８　接点、３９　エアギャップ、Ｌ１　中心から第五金型２５の外周面までの距離、Ｌ２　中心からマグネット１２の内周面までの距離、Ｌ３　中心から第三金型２３の外周面までの距離、Ｌ４　中心からマグネット１２の外周面までの距離、Ｌ５　中心からヨーク１３の内周面までの距離、Ｒ１　マグネット１２の曲率半径、Ｒ２　ヨーク１３の曲率半径。

Claims (6)

  1. 　互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のヨークと、前記複数のヨークの内周側に互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のマグネットとが、樹脂によって一体化されてなる固定子を備えるブラシ付き電動機であって、
    　前記ヨークの曲率半径は、前記マグネットの曲率半径より大きく、
    　前記固定子は、前記ヨークの外周面との間に隙間を有して前記樹脂の外形を形成する第一金型と、前記ヨーク間の隙間に位置する第二金型と、前記マグネット間の隙間に位置する第三金型と、前記ヨークの外周面側に位置する第四金型と、前記マグネットの内周面に当接する円柱状の第五金型とによって樹脂成形された一体成形品であって、前記第五金型の中心から外周面までの距離Ｌ１と、前記中心から前記マグネットの内周面までの距離Ｌ２と、前記中心から前記第三金型の外周面までの距離Ｌ３と、前記中心から前記マグネットの外周面までの距離Ｌ４と、前記中心から前記ヨークの内周面までの距離Ｌ５とが、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＞Ｌ５、又は、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＜Ｌ５であることを特徴とするブラシ付き電動機。
  2. 　互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のヨークと、前記複数のヨークの内周側に互いに隙間をあけて円筒状に配置された複数の断面扇形状のマグネットとが、樹脂によって一体化されてなる固定子を備えるブラシ付き電動機の製造方法であって、
    　前記ヨークの外周面との間に隙間を有して前記樹脂の外形を形成する第一金型と、前記ヨーク間の隙間に位置する第二金型と、前記マグネット間の隙間に位置する第三金型と、前記ヨークの外周面側に位置する第四金型と、前記マグネットの内周面に当接する円柱状の第五金型とからなる金型に、前記マグネットと、前記マグネットより曲率半径が大きいヨークとが設置され、樹脂成形により前記固定子が形成され、
    　前記第五金型の中心から外周面までの距離Ｌ１と、前記中心から前記マグネットの内周面までの距離Ｌ２と、前記中心から前記第三金型の外周面までの距離Ｌ３と、前記中心から前記マグネットの外周面までの距離Ｌ４と、前記中心から前記ヨークの内周面までの距離Ｌ５とが、Ｌ１＜Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＞Ｌ５、又は、Ｌ１＞Ｌ２かつＬ３＜Ｌ４かつＬ４＜Ｌ５であることを特徴とするブラシ付き電動機の製造方法。
  3. 　前記第五金型は、磁性体で構成されて弱着磁され、前記第五金型の磁気吸引力により前記マグネットが前記第五金型に当接することを特徴とする請求項２記載のブラシ付き電動機の製造方法。
  4. 　前記第五金型は、内部に前記マグネットを弱着磁する着磁コイルを備え、前記着磁コイルにより弱着磁された前記マグネットの磁気吸引力により前記マグネットが前記第五金型に当接することを特徴とする請求項２記載のブラシ付き電動機の製造方法。
  5. 　前記第五金型は、磁性体で構成され、予め弱着磁された前記マグネットの磁気吸引力により前記マグネットが前記第五金型に当接することを特徴とする請求項２記載のブラシ付き電動機の製造方法。
  6. 　前記金型は、前記ヨークの外周面を前記第五金型側へ押圧するスプリングピンを備え、前記スプリングピンに押圧された前記ヨークが前記マグネットを前記第五金型に当接させることを特徴とする請求項２記載のブラシ付き電動機の製造方法。
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