WO2022137890A1 - 電動機 - Google Patents

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WO2022137890A1
WO2022137890A1 PCT/JP2021/041995 JP2021041995W WO2022137890A1 WO 2022137890 A1 WO2022137890 A1 WO 2022137890A1 JP 2021041995 W JP2021041995 W JP 2021041995W WO 2022137890 A1 WO2022137890 A1 WO 2022137890A1
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brush
constant load
load spring
folded
electric motor
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勇輝 吉岡
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/006Structural associations of commutators
    • HELECTRICITY
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38Brush holders
    • H01R39/381Brush holders characterised by the application of pressure to brush
    • HELECTRICITY
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    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
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    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
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    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • HELECTRICITY
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    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft
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    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/26Solid sliding contacts, e.g. carbon brush

Definitions

  • This disclosure relates to motors.
  • a commutator motor with a brush or a brushless motor that does not use a brush.
  • a brush spring is used to press the brush against the commutator.
  • the brush spring applies pressure to the brush by utilizing the elasticity of the spring.
  • a coil spring or a torsion spring has been used as a brush spring for a commutator motor.
  • Patent Document 1 a spiral spring having a spiral portion in which a strip-shaped wire is wound in a spiral shape is used as a constant load spring, and the spiral portion of the spiral spring is brought into contact with the rear end surface of the brush to form a brush.
  • An electric motor that applies a constant load is disclosed.
  • the spiral part moves from side to side as the brush wears.
  • the contact point between the rear end surface of the brush and the spiral portion also moves left and right.
  • the load applied to the brush by the spiral spring may become unstable.
  • the spiral spring is housed in the brush cage together with the brush, so that the spiral portion of the spiral spring may come into contact with the inner surface of the brush cage. In this case, the load applied to the brush by the spiral spring is greatly reduced.
  • This disclosure is made to solve such a problem. It is an object of the present disclosure to provide an electric motor capable of suppressing a decrease in the efficiency of the electric motor and the life of the brush by applying a stable load to the brush even when a constant load spring is used.
  • one aspect of the motor according to the present disclosure is a rotary shaft and a rotor having a commutator attached to the rotary shaft, and a first end portion and the first end portion in contact with the commutator.
  • the constant load spring includes a brush including a second end portion located on the opposite side of the portion, and a constant load spring which is composed of a strip-shaped wire rod and for pressing the brush against the commutator. It has a spiral portion in which a strip-shaped wire is wound, and the spiral portion and the second end portion are in contact with each other at two or more places.
  • a concave portion is formed at the second end portion, and the spiral portion is in contact with the concave portion at two or more places.
  • the recess may have a V-shape, an arc shape, a U-shape, or a U-shape in a cross section when cut in a plane orthogonal to the axial direction of the rotation axis.
  • the spiral portion and the second end portion are in contact with each other at two points, the first point and the second point, and the first point.
  • the line connecting the point and the second point is preferably parallel to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the brush.
  • ⁇ ⁇ 48 ° where ⁇ is the central angle of the first point and the second point as chords in the circle centered on the center of the spiral portion.
  • the second end portion may be provided with a regulating portion that regulates the movement of the spiral portion in the axial direction of the rotating shaft.
  • the brush has a carbon brush and a mounting component attached to the rear end portion of the carbon brush, and the second end portion may be a rear end portion of the mounting component.
  • a brush holder for holding the brush has a tubular tubular portion surrounding the brush, and the constant load spring has one end drawn out from the spiral portion. It has a folded structure that is folded so as to be folded outward, and the folded structure has a first folded portion in which one end thereof is folded outward, and a facing portion facing the first folded portion. Even if the constant load spring is fixed to the cylinder portion by inserting the folded structure into the opening end portion so as to sandwich the opening end portion of the cylinder portion between the first folded portion and the facing portion. good.
  • the first folded portion is formed with a first slit extending along the insertion direction of the folded structure, and the brush cage is erected on the outer surface of the outer wall of the tubular portion and the insertion direction.
  • the constant load spring has a ridge extending along the line, and the folded structure is inserted into the opening end of the cylinder and the first slit is inserted into the ridge so that the cylinder is inserted. It may be fixed to the part.
  • the folded structure further has a second folded portion erected on the first folded portion, and the second folded portion is formed with a second slit continuous with the first slit.
  • the two slits may be formed without notching to the tip of the second folded portion.
  • the gap between the first folded portion and the facing portion becomes narrower as the distance from the folded position of the folded structure increases.
  • one end has a conductive wire connected to the brush and the other end is connected to an electrode terminal that supplies power to the brush, and the length of the conductive wire is the length of the brush. It is preferable that the constant load spring is set to apply a pressing force to the brush even when the brush is maximally worn.
  • a stable load can be applied to the brush even when a constant load spring is used. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of the motor and the life of the brush.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the electric blower according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric blower according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an electric blower according to an embodiment when cutting in a plane passing through the axis of the rotating shaft.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an electric blower according to an embodiment when cutting in a plane passing through the axis of the rotating shaft.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electric blower according to an embodiment when cutting through a pair of brushes and in a plane orthogonal to the axis of rotation axis.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the electric blower according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric blower according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an electric blower according to an embodiment when cutting in a plane passing through the axis of the rotating shaft.
  • FIG. 4 is a
  • FIG. 6 is a perspective view of the brush cage in a state where the brush and the constant load spring are housed, when viewed from the front.
  • FIG. 7 is a perspective view of the brush cage in a state where the brush and the constant load spring are housed, when viewed from the rear.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the brush, the brush cage, and the constant load spring.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a contact portion between the brush and the constant load spring.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a contact portion between the brush and the constant load spring.
  • FIG. 11 is a diagram showing the shape of the outer end portion of the constant load spring according to the embodiment before forming the folded structure.
  • FIG. 12A is a diagram for explaining a state in which a constant load spring and a brush are incorporated into a brush cage in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 12B is a diagram for explaining a state in which a constant load spring and a brush are incorporated into a brush cage in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 12C is a diagram for explaining a state in which a constant load spring and a brush are incorporated into a brush cage in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram for explaining a state when a constant load spring is incorporated in a brush cage in the motor according to the embodiment.
  • FIG. 13B is a diagram for explaining a state when the brush is incorporated in the brush holder in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 13C is a diagram for explaining the relationship between the brush and the conductive wire when the brush is worn in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 14A is a diagram for explaining a state in which the brush slides and the constant load spring moves as the brush wears in the motor of the comparative example.
  • FIG. 14B is a diagram for explaining a state in which the brush slides and the constant load spring moves as the brush wears in the motor of the comparative example.
  • FIG. 14C is a diagram for explaining a state in which the brush slides and the constant load spring moves as the brush wears in the motor of the comparative example.
  • FIG. 15A is a diagram for explaining a state in which the brush slides and the constant load spring moves as the brush wears in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 15B is a diagram for explaining a state in which the brush slides and the constant load spring moves as the brush wears in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 15C is a diagram for explaining a state in which the brush slides and the constant load spring moves as the brush wears in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing experimental results on the relationship between the groove width of the concave portion of the V-shaped groove and the left-right movement of the spiral portion of the constant load spring.
  • FIG. 17 is a diagram showing the shape of the outer end portion of the metal plate before forming the folded structure in the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 18A is a perspective view of a constant load spring according to a modified example.
  • FIG. 18B is a top view of the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 19A is a diagram for explaining a state when the constant load spring and the brush according to the modified example are incorporated in the brush cage.
  • FIG. 19B is a diagram for explaining a state when the constant load spring and the brush according to the modified example are incorporated into the brush cage.
  • FIG. 19C is a diagram for explaining a state when the constant load spring and the brush according to the modified example are incorporated into the brush cage.
  • FIG. 20A is a diagram showing a configuration of a constant load spring according to a modified example.
  • FIG. 20B is a diagram showing a configuration of a constant load spring according to a modified example.
  • FIG. 20A is a diagram showing a configuration of a constant load spring according to a modified example.
  • FIG. 20B is a diagram showing a configuration of a constant load spring according to a modified example.
  • FIG. 20A is a diagram showing a configuration of a constant
  • FIG. 21A is an enlarged view of a contact portion between the brush and the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 21B is an enlarged view of a contact portion between the brush and the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 22A is an enlarged view of a contact portion between the brush and the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 22B is an enlarged view of a contact portion between the brush and the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 23 is an enlarged view of a contact portion between the brush and the constant load spring according to the modified example.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state in which the brush and the constant load spring according to the modified example are housed in the brush cage.
  • the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis represent the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system.
  • the X-axis and the Y-axis are orthogonal to each other and both are orthogonal to the Z-axis.
  • the Z-axis direction is the direction of the axis C of the rotating shaft 13.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the electric blower 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric blower 1.
  • 3 and 4 are cross-sectional views of the electric blower 1 when cut in a plane passing through the axis C of the rotating shaft 13.
  • FIG. 3 shows a cross section (XZ cross section) when the cross section is cut through the pair of brushes 60.
  • FIG. 4 shows a cross section (YZ cross section) when the stator 20 is cut in a cross section passing through a pair of magnets 21.
  • FIGS. 3 and 4 the portion appearing in the cross section is illustrated.
  • FIGS. 3 and 4 the flow of air flowing in the electric blower 1 when the rotary fan 3 rotates is indicated by an arrow.
  • the electric fan 1 includes an electric motor 2, a rotary fan 3, an air guide 4, and a fan case 5.
  • the electric motor 2 has a rotor 10 and a stator 20.
  • the rotary fan 3 is attached to the rotary shaft 13 of the electric motor 2.
  • the air discharged from the rotary fan 3 flows into the air guide 4.
  • the fan case 5 houses the rotary fan 3.
  • the electric blower 1 is used, for example, in a vacuum cleaner.
  • the electric motor 2 is a fan motor that rotates the rotary fan 3.
  • the electric motor 2 is a DC electric motor that receives a DC power supply as an input.
  • the electric motor 2 is a commutator electric motor with a brush.
  • the electric motor 2 includes a rotor 10 (rotor), a stator 20 (stator), a yoke 30, a frame 40, a bracket 50, a brush 60, and a brush cage 70. And a constant load spring 80.
  • the rotor 10, the stator 20, and the yoke 30 are arranged in the frame 40. The detailed configuration of each member of the motor 2 will be described later.
  • the rotating fan 3 sucks air into the outer shell (housing) composed of the frame 40 and the fan case 5.
  • the rotary fan 3 is a centrifugal fan that can obtain a high suction pressure. Wind pressure is generated by the rotation of the rotary fan 3, air is sucked from the intake port 5c of the fan case 5, and air is discharged from the rotary fan 3. The air discharged from the rotary fan 3 flows into the air guide 4.
  • the rotary fan 3 is made of, for example, a resin material or a metal material such as aluminum.
  • the rotary fan 3 includes a first side plate provided with a suction port, a second side plate facing the first side plate with a predetermined gap, and a plurality of fans sandwiched between the first side plate and the second side plate.
  • Each of the plurality of fan blades has a plate shape curved in an arc shape. The fan blades are arranged radially in a swirling manner.
  • the air guide 4 has a function of forming an air flow path.
  • the air guide 4 rectifies and discharges the air sucked from the intake port 5c of the fan case 5 by the rotation of the rotary fan 3.
  • the air discharged from the air guide 4 flows into the inside of the frame 40 via the bracket 50.
  • the air discharged from the air guide 4 is not only discharged to the inside of the frame 40, but also to the outside of the frame 40 via the bracket 50.
  • the air guide 4 has a main body portion 4a, an annular portion 4b, and a plurality of connecting plates 4c.
  • the annular portion 4b surrounds the main body portion 4a with a gap from the main body portion 4a.
  • the plurality of connecting plates 4c connect the main body portion 4a and the annular portion 4b.
  • the gap between the main body portion 4a and the annular portion 4b serves as a ventilation path.
  • the main body 4a is a disk body having a through hole for fixing to the bracket 50.
  • the annular portion 4b functions as a support portion that supports the end portion of the side wall portion 5b of the fan case 5 in the direction of the axis C of the rotating shaft 13 (thrust direction).
  • Each of the plurality of connecting plates 4c functions as a guide plate for forming an air flow flow path.
  • each of the plurality of connecting plates 4c has a plate shape curved in an arc shape.
  • the plurality of connecting plates 4c are arranged radially so as to swirl outward from the through hole of the main body portion 4a.
  • the air guide 4 is made of, for example, a resin material. However, the air guide 4 may be made of a metal material.
  • the fan case 5 is a housing for accommodating the rotary fan 3.
  • the fan case 5 is a cover that covers the rotary fan 3 and the air guide 4.
  • the fan case 5 is a metal cover made of a metal material.
  • it may be a resin cover made of a resin material.
  • the fan case 5 has a lid portion 5a and a side wall portion 5b.
  • the lid portion 5a covers the upper portion of the rotary fan 3 and the air guide 4.
  • the side wall portion 5b covers the side portions of the rotary fan 3 and the air guide 4.
  • the fan case 5 has an intake port 5c (suction port) for sucking in outside air.
  • the intake port 5c is a circular through hole provided in the central portion of the lid portion 5a.
  • the fan case 5 is fixed to the bracket 50.
  • the fan case 5 is fixed to the bracket 50 via the air guide 4.
  • a fan case spacer having an opening corresponding to the intake port 5c may be attached to the intake port 5c of the fan case 5.
  • the rotating fan 3 rotates, and air is sucked into the inside of the fan case 5 from the intake port 5c of the fan case 5.
  • air flows into the rotary fan 3.
  • the air sucked by the rotary fan 3 is compressed to a high pressure by the fan blades of the rotary fan 3 and discharged radially outward from the outer peripheral side portion of the rotary fan 3.
  • the air discharged from the rotary fan 3 flows into the air guide 4 along the side wall portion 5b of the fan case 5, and reaches the bracket 50 through the ventilation path of the air guide 4.
  • a part of the air that has reached the bracket 50 flows into the inside of the frame 40 through the bracket 50, passes through the inside of the frame 40, and is discharged to the outside from the exhaust port 40b of the frame 40. That is, the air that has flowed into the frame 40 is discharged to the outside of the electric blower 1 while cooling the heat generating parts (windings and the like) of the electric motor 2.
  • the other part of the air that has reached the bracket 50 is directly discharged to the outside of the electric blower 1 via the bracket 50 without passing through the inside of the frame 40.
  • the airflow can be discharged to the outside of the electric blower 1 without causing a loss due to passing through the inside of the frame 40.
  • the rotor 10 of the motor 2 is arranged between the rotor 10 and the stator 20 via a minute air gap.
  • the rotor 10 is an inner rotor and is arranged inside the stator 20.
  • the rotor 10 has a rotation shaft 13, and is rotated around the axis C of the rotation shaft 13 by the magnetic force generated by the stator 20.
  • the rotor 10 generates a magnetic force acting on the stator 20.
  • the direction of the main magnetic flux generated by the rotor 10 is a direction orthogonal to the direction of the axis C of the rotating shaft 13.
  • the rotor 10 is an armature.
  • the rotor 10 has a rotor core 11 (rotor core), a winding coil 12, a rotating shaft 13, and a commutator 14.
  • the rotor core 11 is attached to the rotating shaft 13.
  • the winding coil 12 is wound around the rotor core 11.
  • FIGS. 2 to 4 the winding coil 12 is schematically shown.
  • the rotor core 11 is an armature core around which the winding coil 12 is wound.
  • the rotor core 11 is a laminated body in which a plurality of electromagnetic steel sheets are laminated in a direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends.
  • the rotor core 11 is not limited to a laminated body of electrical steel sheets.
  • the rotor core 11 may be a bulk body made of a magnetic material.
  • Each of the rotor cores 11 has a plurality of teeth protruding outward in the radial direction of the rotating shaft 13.
  • the plurality of teeth extend radially in a direction (radial direction) orthogonal to the axis C of the rotation axis 13.
  • Multiple teeth are magnetic poles.
  • the plurality of teeth generate a magnetic force acting on the stator 20 by passing an electric current through the winding coil 12 wound around each tooth.
  • the winding coil 12 is wound around the rotor core 11. Specifically, the winding coil 12 is wound around a plurality of teeth of the rotor core 11. The winding coil 12 may be wound around the rotor core 11 via an insulator. The winding coil 12 is electrically connected to the commutator piece 14a included in the commutator 14. When a current flows through the winding coil 12 via the commutator 14, a magnetic force acting on the stator 20 is generated in each tooth of the rotor core 11.
  • the rotating shaft 13 is fixed to the center of the rotor core 11.
  • the rotation shaft 13 is a shaft having an axis C.
  • the rotating shaft 13 is a long rod-shaped member such as a metal rod.
  • the axis C of the rotating shaft 13 is the center when the rotor 10 rotates.
  • the longitudinal direction (stretching direction) of the rotation shaft 13 is the direction of the axis C (axis direction).
  • the rotating shaft 13 is fixed to the rotor core 11 in a state of penetrating the rotor core 11 so as to extend on both sides of the rotor core 11 in the direction of the axis C of the rotating shaft 13. Specifically, the rotating shaft 13 is inserted into a through hole provided in the center of the rotor core 11 and fixed to the rotor core 11. The rotary shaft 13 is fixed to the rotor core 11 by, for example, press-fitting or shrink-fitting into the through hole of the rotor core 11.
  • the rotary shaft 13 is rotatably supported by the first bearing 15 and the second bearing 16. Specifically, the first portion 13a of the rotating shaft 13 projecting to one side from the rotor core 11 is supported by the first bearing 15. The second portion 13b of the rotating shaft 13 projecting from the rotor core 11 to the other side is supported by the second bearing 16.
  • the first bearing 15 and the second bearing 16 are bearings such as ball bearings. In this way, the rotating shaft 13 is supported by the first bearing 15 and the second bearing 16 in a rotatable state.
  • the first bearing 15 is fixed to the bracket 50.
  • the second bearing 16 is fixed to the bottom of the frame 40. That is, the bracket 50 is the first bracket, and the frame 40 is the second bracket.
  • the first portion 13a of the rotating shaft 13 protrudes from the first bearing 15.
  • a rotary fan 3 is attached to the tip of the first portion 13a of the rotary shaft 13 protruding from the first bearing 15.
  • the commutator 14 is attached to the rotating shaft 13. Therefore, the commutator 14 rotates together with the rotation shaft 13.
  • the commutator 14 is attached to the second portion 13b of the rotating shaft 13. Specifically, the commutator 14 is arranged between the rotor core 11 and the second bearing 16 on the rotating shaft 13.
  • the commutator 14 is composed of a plurality of commutator pieces 14a arranged in an annular shape so as to surround the rotating shaft 13.
  • the plurality of commutator pieces 14a are isolated from each other in the rotation direction of the rotation shaft 13. As described above, each of the plurality of commutator pieces 14a is electrically connected to the winding coil 12.
  • the stator 20 faces the rotor 10. Specifically, the stator 20 faces the rotor core 11.
  • the stator 20 is arranged on the outer peripheral side of the rotor core 11 in the radial direction.
  • the stator 20 is a plurality of magnets 21 arranged at intervals from each other over the circumferential direction of the rotor 10.
  • the magnet 21 is a field magnet that creates a magnetic flux for generating torque.
  • the magnet 21 is, for example, a permanent magnet having an S pole and an N pole.
  • the plurality of magnets 21 are arranged so that N poles and S poles alternately exist along the rotation direction (circumferential direction) of the rotation shaft 13.
  • the stator 20 is composed of two magnets 21 facing each other via the rotor 10. There is a minute air gap between the inner surface of each magnet 21 and the outer peripheral surface of the rotor 10 (rotor core 11). The magnet 21 is fixed to the yoke 30.
  • the yoke 30 surrounds the magnet 21.
  • the yoke 30 and the magnet 21 form a magnetic circuit (field). Therefore, the yoke 30 may be regarded as a part of the stator 20.
  • the yoke 30 has a cylindrical shape having a constant thickness and surrounds the entire rotor 10 and stator 20 (magnet 21).
  • the yoke 30 is made of a magnetic material such as iron.
  • the frame 40 is a housing (case) for accommodating parts constituting the motor 2 such as the rotor 10 and the stator 20.
  • the frame 40 is an outer member (outer shell) of the electric blower 1 and the electric motor 2.
  • the frame 40 can be made of a metal material such as aluminum.
  • a plurality of exhaust ports 40b for discharging the air sucked by the rotation of the rotary fan 3 are formed on each of the side wall portion and the bottom portion of the frame 40.
  • a pair of facing exhaust ports 40b are formed on the side wall portion of the frame 40.
  • a pair of facing exhaust ports 40b are formed at the bottom of the frame 40.
  • a plurality of gaps G serving as ventilation paths in the direction of the axis C of the rotating shaft 13 (rotating axis direction) are formed between the outer surface of the yoke 30 and the inner surface of the frame 40. Has been done.
  • the frame 40 has a bulging portion 41 in which a part of the side wall portion of the frame 40 bulges outward in the radial direction.
  • the gap G is a spatial region between the bulging portion 41 and the yoke 30.
  • the bulging portion 41 is a rib formed in a ridge, and can be formed by, for example, pressing the side wall portion of the frame 40.
  • the bracket 50 covers the opening 40a of the frame 40.
  • the bracket 50 partially covers the opening 40a of the frame 40 without completely closing the opening 40a of the frame 40. That is, with the bracket 50 attached to the frame 40, the air rectified by the air guide 4 flows into the frame 40.
  • the bracket 50 is provided with a plurality of through holes as openings through which the air rectified by the air guide 4 passes. Specifically, as shown in FIGS. 2 to 4, the bracket 50 is provided with four first through holes 51 and four second through holes 52. The four first through holes 51 are located radially inside. The four second through holes 52 are located radially outside the first through holes 51.
  • the bracket 50 is fixed to the frame 40.
  • the bracket 50 and the frame 40 are fixed by joining a portion (recess) between two adjacent bulging portions 41 of the side wall portion of the frame 40 and the bracket 50.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view (XY cross-sectional view) of the electric blower 1 according to the embodiment when the brush 60 is cut in a plane orthogonal to the axis C of the rotating shaft 13 through the pair of brushes 60.
  • FIG. 6 is a perspective view of the brush cage 70 in a state where the brush 60 and the constant load spring 80 are housed, when viewed from the front.
  • FIG. 7 is a perspective view of the brush cage 70 in a state where the brush 60 and the constant load spring 80 are housed, when viewed from the rear.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view (XY cross-sectional view) of the electric blower 1 according to the embodiment when the brush 60 is cut in a plane orthogonal to the axis C of the rotating shaft 13 through the pair of brushes 60.
  • FIG. 6 is a perspective view of the brush cage 70 in a state where the brush 60 and the constant load spring 80 are housed, when viewed from the front.
  • FIG. 7 is a perspective view
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the brush 60, the brush cage 70, and the constant load spring 80.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a contact portion between the brush 60 and the constant load spring 80.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a contact portion between the brush 60 and the constant load spring 80.
  • the brush 60 is in contact with the commutator 14 in a direction (diametrical direction) intersecting the direction of the axis C of the rotating shaft 13.
  • the brush 60 receives a pressing force from the constant load spring 80 and is pressed against the commutator 14.
  • the brush 60 is provided so as to be movable in the radial direction and slidable to the commutator 14 by the pressing force from the constant load spring 80.
  • a pair of brushes 60 are provided.
  • the pair of brushes 60 are arranged to face each other so as to sandwich the commutator 14. That is, the pair of brushes 60 are arranged so as to face each other with the commutator 14 in between.
  • the pair of brushes 60 are arranged at positions symmetrical with respect to the axis C of the rotation axis 13.
  • Each of the pair of brushes 60 is a long member, and is arranged so that the longitudinal direction thereof is the radial direction.
  • the brush 60 is a long, substantially rectangular parallelepiped.
  • the brush 60 is a power supply brush that supplies electric power to the rotor 10 by coming into contact with the commutator 14. Specifically, the brush 60 is electrically connected to an electrode terminal 92 that receives an input voltage from a power source via a conductive wire 91. When the brush 60 comes into contact with the commutator piece 14a of the commutator 14, the armature current supplied from the power supply to the brush 60 via the conductive wire 91 and the electrode terminal 92 is transferred to the rotor 10 via the commutator piece 14a. It flows through the winding coil 12.
  • the power source is an external power source existing outside the motor 2. The power supply supplies a predetermined input voltage to the motor 2.
  • the brush 60 is made of a conductive conductor.
  • the brush 60 is composed of only a conductor.
  • the brush 60 is composed only of a long, substantially rectangular parallelepiped carbon brush made of carbon.
  • the brush 60 is a metallic graphitic brush containing a metal such as copper and carbon.
  • the brush 60 is a carbon brush containing copper.
  • the brush 60 can be manufactured by crushing a kneaded product obtained by kneading graphite powder, copper powder, a binder resin and a curing agent, compression molding into a rectangular parallelepiped, and firing.
  • the brush 60 has a front end portion 61 which is a first end portion in contact with the commutator 14 and a rear end portion 62 which is a second end portion located on the opposite side of the front end portion 61. And include.
  • the front end 61 of the brush 60 is one end of the brush 60 in the longitudinal direction.
  • the front end portion 61 is a tip portion of the brush 60 on the rotation axis 13 side (inner in the radial direction).
  • the front end portion 61 has a front end surface 61a which is a contact surface in contact with the commutator piece 14a of the commutator 14.
  • the rear end portion 62 of the brush 60 is the other end portion in the longitudinal direction of the brush 60.
  • the rear end portion 62 is a tip portion on the side opposite to the rotation shaft 13 side (outward in the radial direction) of the brush 60.
  • the rear end portion 62 has a rear end surface 62a which is a contact surface in contact with the constant load spring 80.
  • a recess 63 is formed in the rear end portion 62 of the brush 60.
  • the recess 63 is formed so that a part of the rear end surface 62a is recessed toward the front end 61 side.
  • the recess 63 is formed so as to cut out the rear end surface 62a in a V shape.
  • the recess 63 is a V-shaped groove having a uniform V-shaped cross section. Therefore, the recess 63 has a V-shape in a cross section (XY cross section) when cut in a plane orthogonal to the direction of the axis C of the rotation axis 13.
  • the recess 63 which is a V-shaped groove, has a line-symmetrical V-shape in the XY cross section.
  • the recess 63 which is a V-shaped groove, is formed so that the valley bottom line of the V-shaped groove is substantially parallel to the direction of the axis C of the rotation shaft 13.
  • the recess 63 can be formed, for example, by scraping a triangular columnar portion from the flat end face of a rectangular parallelepiped brush with a drill or the like and making a notch in the end face.
  • the shape of the recess 63 may not be formed by cutting the flat end face of the brush 60, but may be formed by the shape of a mold for sintering the brush 60.
  • the brush 60 is held by the brush cage 70 so as to move in a direction (diameter direction) intersecting the direction of the axis C of the rotating shaft 13.
  • the brush cage 70 is a holder that holds the brush 60.
  • the brush cage 70 is fixed to the frame 40. Specifically, the brush holder 70 is inserted into an opening provided in the frame 40 and fixed to the frame 40 by a screw 100.
  • the brush cages 70 are arranged according to the number of brushes 60. In the present embodiment, since the two brushes 60 are arranged, two brush holders 70 are also arranged.
  • the brush cage 70 houses the brush 60.
  • the brush holder 70 has a first holder 71 for accommodating the brush 60 and a second holder 72 for holding the first holder 71.
  • the first holder 71 is a tubular tubular portion that surrounds the brush 60.
  • the first holder 71 has a substantially long rectangular cylinder shape extending in a direction (diameter direction) intersecting the direction of the axis C of the rotating shaft 13. Both ends of the first holder 71 in the longitudinal direction are open.
  • the brush 60 is arranged in the first holder 71 with the front end portion 61 exposed.
  • the brush 60 may be arranged in the first holder 71 in a state of being housed in a brush box made of a metal plate.
  • a constant load spring 80 is fixed to the opening end 71a in front of the cylindrical first holder 71.
  • the specific fixing method between the first holder 71 and the constant load spring 80 will be described later.
  • the brush cage 70 has a ridge portion 71b.
  • the ridge portion 71b is used when fixing the constant load spring 80 to the brush cage 70. That is, the constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 by using not only the opening end portion 71a of the first holder 71 but also the ridge portion 71b.
  • the ridge portion 71b is erected on the outer surface of the outer wall of the first holder 71.
  • the ridge portion 71b has a flat plate shape, and is provided in a strut shape on the outer wall on the side of the first holder 71.
  • the ridge portion 71b has a long shape and extends along the longitudinal direction of the first holder 71. That is, the ridge portion 71b extends along a direction (diametrical direction) intersecting the direction of the axis C of the rotating shaft 13.
  • the second holder 72 has a fitting hole 72a into which the first holder 71 fits.
  • the first holder 71 is held in the second holder 72 by being inserted into the fitting hole 72a.
  • the second holder 72 is provided with a screw hole 72b through which the screw 100 is inserted.
  • the second holder 72 can be attached to the frame 40 by inserting the second holder 72 in which the first holder 71 is held into the opening of the frame 40 and screwing the screw 100 into the screw hole 72b. That is, the brush holder 70 can be attached to the frame 40.
  • the first holder 71 and the second holder 72 are made of, for example, an insulating resin material.
  • each of the first holder 71 and the second holder 72 is a resin molded product formed by integral molding using a resin material.
  • An electrode terminal 92 is fixed to the rear end of the first holder 71.
  • the electrode terminal 92 is arranged so as to close the opening behind the first holder 71.
  • the electrode terminal 92 and the brush 60 are connected by a conductive wire 91.
  • the conductive wire 91 is, for example, a pigtail wire. One end of the conductive wire 91 is connected to the brush 60. The other end of the conductive wire 91 is connected to the electrode terminal 92. As shown in FIG. 8, one end of the conductive wire 91 is connected to the rear end surface 62a of the brush 60. The conductive wire 91 may be connected to the side surface of the brush 60.
  • the conductive wire 91 is routed so as not to interfere with the brush 60 even when the brush 60 is worn due to sliding. As a result, it is possible to prevent the conductive wire 91 from hindering the sliding of the brush 60.
  • the length of the conductive wire 91 is set longer in consideration of the movement of the brush 60 due to wear. Therefore, as shown in FIG. 7, in the initial state before the brush 60 is worn, the conductive wire 91 protrudes from the opening formed on the upper surface of the first holder 71.
  • the electrode terminal 92 connected to the conductive wire 91 receives electric power for energizing the winding coil 12 of the rotor 10. That is, the electrode terminal 92 provides electric power to the brush 60.
  • the electric power supplied to the electrode terminal 92 is supplied to the brush 60 via the conductive wire 91, and is supplied to the winding coil 12 via the commutator piece 14a.
  • the brush cage 70 houses the constant load spring 80. That is, the brush cage 70 holds not only the brush 60 but also the constant load spring 80.
  • the constant load spring 80 is housed in the first holder 71 of the brush cage 70 together with the brush 60. That is, the brush 60 and the constant load spring 80 are arranged in the first holder 71.
  • the constant load spring 80 is arranged according to the number of brushes 60. Since two brushes 60 are arranged in this embodiment, two constant load springs 80 are also arranged. Specifically, the electric motor 2 is provided with two brush cages 70 for accommodating the constant load spring 80 and the brush 60.
  • the constant load spring 80 is a brush spring for pressing the brush 60 against the commutator 14. Specifically, the constant load spring 80 presses the brush 60 against the commutator 14 by applying pressure to the brush 60.
  • the constant load spring 80 is a spring that applies a uniform load to the brush 60. That is, the constant load spring 80 applies a uniform pressing force to the brush 60.
  • the constant load spring 80 is composed of a strip-shaped wire rod.
  • the constant load spring 80 is a spiral spring, and has a spiral portion 81 (coil portion) in which a strip-shaped wire rod is wound in a spiral shape.
  • the constant load spring 80 is composed of, for example, a single strip-shaped wire rod made of a metal material or the like.
  • the constant load spring 80 is composed of a long and strip-shaped metal plate. Therefore, the spiral portion 81 is a portion of the constant load spring 80 in which a long and strip-shaped metal plate is spirally wound a plurality of times in only one direction.
  • the shape of one round of the spiral portion 81 is circular in the cross section (XY cross section) when cut in a plane orthogonal to the direction of the axis C of the rotation axis 13.
  • the spiral portion 81 configured in this way has a spring elastic force (spring restoring force) in which the spirally wound metal plate tries to return to its original state.
  • the constant load spring 80 has an outer end portion 80a which is one end of the strip-shaped metal plate and an inner end portion 80b which is the other end of the strip-shaped metal plate.
  • the outer end portion 80a is one end portion of a strip-shaped metal plate drawn outward from the outermost circumference of the spiral portion 81.
  • the inner end portion 80b is the other tip portion of the strip-shaped metal plate located on the innermost circumference of the spiral portion 81.
  • the constant load spring 80 presses the brush 60 against the commutator 14 by the spiral portion 81.
  • the spiral portion 81 is in contact with the rear end portion 62 of the brush 60.
  • the constant load spring 80 applies a load to the brush 60 by the spring elastic force of the spiral portion 81. That is, the constant load spring 80 applies a pressing force (spring pressure) to the brush 60 by the spiral portion 81. As a result, the brush 60 is urged toward the commutator 14.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80 and the rear end portion 62 of the brush 60 are in contact with each other at two or more points.
  • a recess 63 is formed in the rear end portion 62 of the brush 60.
  • the spiral portion 81 is in contact with the recess 63 at two or more places.
  • the recess 63 is a V-shaped groove having a uniform V-shaped cross section.
  • the spiral portion 81 made of a strip-shaped metal plate and the recess 63 are in line contact at two points. That is, as shown in FIG.
  • the spiral portion 81 and the rear end portion 62 are ,
  • the first point P1 and the second point P2 are in contact with each other.
  • the first point P1 and the second point P2 are contact points between the spiral portion 81 and the rear end portion 62.
  • the spiral portion 81 and the recess 63 are in line contact at two points, the first point P1 and the second point P2.
  • the swirl portion 81 is in contact with the inner surface of the recess 63, and a part of the swirl portion 81 is inserted inside the recess 63.
  • the recess 63 has a line-symmetrical V-shape and the spiral portion 81 is circular, so that the line connecting the first point P1 and the second point P2 is parallel to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the brush 60. Is. That is, the line connecting the first point P1 and the second point P2 is parallel to the lateral direction of the brush 60.
  • the constant load spring 80 is housed in the brush cage 70. Specifically, as shown in FIG. 5, the constant load spring 80 is housed in the first holder 71 of the brush cage 70 so that the spiral portion 81 is located behind the rear end portion 62 of the brush 60. There is. The outer end portion 80a of the constant load spring 80 is arranged in the first holder 71 so as to be pulled out toward the front end portion 61 side (commutator 14 side) of the brush 60 through the side of the brush 60.
  • the constant load spring 80 is fixed to the brush cage 70. Specifically, as shown in FIG. 5, the outer end portion 80a of the constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 of the brush cage 70. The constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 by engaging the outer end portion 80a of the constant load spring 80 with the first holder 71.
  • the constant load spring 80 has a folded structure 82 in which the outer end portion 80a drawn from the spiral portion 81 is bent so as to be folded outward. As shown in FIGS. 6 and 7, the constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 by inserting the folded structure 82 into the open end 71a of the first holder 71.
  • the open end portion 71a of the first holder 71 is a part of the side wall portion of the cylindrical first holder 71.
  • the folded structure 82 has a first folded portion 82a in which the outer end portion 80a of the constant load spring 80 is folded outward, and an opposed portion 82b facing the first folded portion 82a.
  • the first folded-back portion 82a and the facing portion 82b are metal pieces that are a part of the metal plate constituting the constant load spring 80.
  • the first folded-back portion 82a (first folded-back piece) is a portion formed so that the end portion of the metal plate is folded outward by 180 degrees.
  • the first folded-back portion 82a is a tip portion of the outer end portion 80a.
  • the facing portion 82b (opposing piece) is a portion of the metal plate facing the first folded portion 82a.
  • the constant load spring 80 inserts the folded structure 82 into the open end 71a of the first holder 71 so as to sandwich the open end 71a of the first holder 71 (cylinder portion) between the first folded portion 82a and the facing portion 82b. Is fixed to the first holder 71. That is, the open end portion 71a of the first holder 71 is inserted into the gap between the first folded portion 82a and the facing portion 82b in the folded structure 82.
  • the constant load spring 80 can be fixed to the brush cage 70 simply by inserting the folded structure 82 into the open end 71a of the first holder 71. .. Therefore, the man-hours and the number of parts can be reduced as compared with the case where the outer end portion 80a is fixed to the brush holder 70 with rivets, screws, or the like without forming the folded structure 82 on the outer end portion 80a.
  • the first folded portion 82a is formed with a first slit 83a extending along the insertion direction of the folded structure 82.
  • the first slit 83a is formed along the longitudinal direction of the metal plate constituting the constant load spring 80.
  • FIG. 11 is a diagram showing the shape of the outer end portion 80a before forming the folded structure 82 in the constant load spring 80 according to the embodiment. As shown in FIG. 11, the tip portion of the first slit 83a is open. That is, the tip portion on one side of the metal plate before forming the folded structure 82 is separated into two pieces by forming the first slit 83a.
  • the folded structure 82 is formed by bending the metal plate on which the first slit 83a is formed so as to be folded 180 degrees at the folded position Pb.
  • the folded position Pb is a connecting portion between the first folded portion 82a and the facing portion 82b. As shown in FIG. 11, the folding position Pb is set in the middle of the first slit 83a, but may be set at a position different from that of the first slit 83a.
  • the outer wall of the first holder 71 is provided with a ridge portion 71b.
  • the ridge portion 71b extends along the insertion direction when the folded structure 82 is inserted into the open end portion 71a of the first holder 71.
  • the constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 by using the ridge portion 71b as well.
  • FIGS. 12A, 12B, and 12C are diagrams for explaining a state in which the constant load spring 80 and the brush 60 are incorporated into the brush cage 70 in the motor 2 according to the embodiment.
  • FIG. 13A is a diagram for explaining a state when a constant load spring is incorporated in a brush cage in the motor according to the embodiment. Specifically, when fixing the constant load spring 80 to the first holder 71, as shown in FIGS. 12A and 12B, the folded structure 82 of the constant load spring 80 is inserted into the open end 71a of the first holder 71. , The first slit 83a of the constant load spring 80 is inserted into the ridge portion 71b.
  • the open end portion 71a of the first holder 71 is sandwiched between the first folded portion 82a of the folded structure 82 and the facing portion 82b.
  • the constant load spring 80 is set in the front portion of the first holder 71 with the outer end portion 80a fixed to the first holder 71.
  • the constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 by inserting the folded structure 82 into the open end portion 71a of the first holder 71 and inserting the first slit 83a into the ridge portion 71b.
  • the constant load spring 80 is fixed to the first holder 71 by using not only the folded structure 82 but also the first slit 83a.
  • the first folded portion 82a constituting the first slit 83a moves in the vertical direction (direction of the axis C of the rotation shaft 13) by the ridge portion 71b. Can be suppressed.
  • the constant load spring 80 attached to the first holder 71 from moving in the vertical direction. Therefore, the constant load spring 80 can be fixed to the brush cage 70 in a stable state.
  • the constant load spring 80 is fixed to the brush cage 70 only at the outer end portion 80a.
  • the constant load spring 80 is not fixed at a portion other than the outer end portion 80a. That is, the portion other than the outer end portion 80a of the constant load spring 80 is not supported and is free. That is, the constant load spring 80 is supported only at one place on the outer end portion 80a.
  • FIG. 12C After fixing the constant load spring 80 to the brush cage 70, the brush 60 is inserted into the brush cage 70 as shown in FIG. 12C. Specifically, the brush 60 is inserted into the back side of the first holder 71 while pressing the spiral portion 81 of the constant load spring 80 with the rear end portion 62 of the brush 60. As a result, as shown in FIG. 13B, the brush 60 is housed in the first holder 71 in a state of being urged by the spring elastic force of the spiral portion 81 of the constant load spring 80.
  • FIG. 13B is a diagram for explaining a state when the brush 60 is incorporated into the brush holder 70 in the electric motor 2 according to the embodiment.
  • FIG. 13C is a diagram for explaining the relationship between the brush 60 and the conductive wire 91 when the brush is worn in the motor 2 according to the embodiment.
  • the length of the conductive wire 91 is set so that the constant load spring 80 applies a pressing force to the brush 60 even when the brush 60 is maximally worn.
  • the length of the conductive wire 91 is set so that the brush 60 is arranged at a position where the load of the constant load spring 80 is received from the initial position of the constant load spring 80 before assembling the brush 60. That is, the conductive wire 91 is fixed at a position where a load is applied to the spiral portion 81 of the constant load spring 80 by the brush 60.
  • the conductive wire 91 is stretched even when the brush 60 is completely worn. As a result, even if there is a gap between the brush 60 and the brush holder 70, it is possible to suppress the brush 60 from vibrating. If the length of the conductive wire 91 is set as described above, the constant load spring 80 can always apply pretension to the brush 60 by utilizing the spring property of the constant load spring 80. As a result, since the reaction force from the brush 60 is applied to the constant load spring 80, it is possible to prevent the constant load spring 80 once incorporated in the brush cage 70 from coming off the brush cage 70.
  • the armature current supplied to the brush 60 flows through the winding coil 12 of the rotor 10 via the commutator 14.
  • a magnetic flux is generated in the rotor 10
  • the magnetic force generated by the interaction between the magnetic flux generated by the rotor 10 and the magnetic flux generated by the magnet 21 of the stator 20 becomes the torque for rotating the rotor 10.
  • the rotor 10 rotates.
  • the rotation of the rotor 10 causes the rotation shaft 13 to rotate.
  • the rotary fan 3 attached to the rotary shaft 13 rotates.
  • 14A, 14B, and 14C are diagrams for explaining a state in which the brush 60X slides and the constant load spring 80X moves as the brush 60X wears in the electric motor of the comparative example.
  • .. 15A, 15B, and 15C are diagrams for explaining a state in which the brush 60 slides and the constant load spring 80 moves as the brush 60 wears in the electric motor 2 according to the embodiment. Is.
  • the recess 63 is not provided in the rear end portion 62 of the brush 60X.
  • the rear end surface 62a of the rear end portion 62 is a flat surface.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80X is in contact with the rear end surface 62a.
  • the brush 60X receives a constant pressing force from the spiral portion 81 and is pressed against the commutator piece (not shown).
  • the rear end surface 62a of the brush 60X and the spiral portion 81 of the constant load spring 80X are in contact with each other at only one place. That is, in the XY cross section, the rear end surface 62a of the brush 60X and the spiral portion 81 of the constant load spring 80X are in contact with each other at only one point.
  • the brush 60X is moved to one side of the commutator as the front end portion 61 of the brush 60X is worn by friction with the commutator piece. Sliding to.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80X that applies a pressing force to the brush 60X moves to one side of the commutator as the brush 60X slides.
  • the rear end surface 62a of the brush 60X and the spiral portion 81 of the constant load spring 80X are in contact with each other at only one place. Therefore, the spiral portion 81 that applies a load to the brush 60X moves left and right on the rear end surface 62a of the brush 60X as the brush 60X wears due to the expansion and contraction of the spring by the spiral portion 81 itself during movement. That is, the contact point between the rear end surface 62a of the brush 60X and the spiral portion 81 moves left and right as the brush 60X wears.
  • the center line of the spiral portion 81 and the center line of the brush 60X coincide with each other.
  • the spiral portion 81 shifts to the side opposite to the side from which the outer end portion 80a is pulled out (right side in the figure).
  • the spiral portion 81 shifts to the side where the outer end portion 80a is pulled out (left side in the figure), and finally, in the initial state. It will return to the position.
  • the spiral portion 81 moves left and right with the wear of the brush 60X, the load of the spiral portion 81 on the brush 60X is not constant. Therefore, the pressing force applied to the brush 60X by the spiral portion 81 may become unstable. In particular, when the spiral portion 81 moves left and right, the spiral portion 81 of the constant load spring 80X may come into contact with the inner surface of the brush cage that holds the constant load spring 80X and the brush 60X. In this case, the load applied to the brush 60X by the constant load spring 80X is greatly reduced.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80 and the rear end portion 62 of the brush 60 are in contact with each other at two or more places. Specifically, a recess 63 is formed in the rear end portion 62 of the brush 60, and the spiral portion 81 is in contact with the recess 63 at two points.
  • the brush 60 slides toward the commutator piece side as the front end portion 61 of the brush 60 wears due to friction with the commutator piece 14a.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80 that applies a pressing force to the brush 60 moves to one side of the commutator as the brush 60 slides.
  • the rear end surface 62a of the brush 60 and the spiral portion 81 of the constant load spring 80 are in contact with each other at two points. Therefore, even if the spiral portion 81 itself expands and contracts during movement, the spiral portion 81 can suppress the movement to the left and right even if the brush 60 is worn. That is, the contact point between the rear end surface 62a of the brush 60 and the spiral portion 81 does not move to the left or right even if the brush 60 is worn.
  • the center line of the spiral portion 81 and the center line of the brush 60 are aligned without deviation. That is, the spiral portion 81 does not move left and right from the initial state before the brush 60 is worn to the final state where the brush 60 is worn.
  • FIG. 16 is a diagram showing experimental results on the relationship between the groove width of the recess 63 of the V-shaped groove and the left-right movement of the spiral portion 81 of the constant load spring 80.
  • the constant load spring 80 a spring having a spiral portion 81 having a diameter of ⁇ 5.50 mm was used.
  • the groove width of the recess 63 which is a V-shaped groove, was evaluated by the angle ⁇ between the two points where the inner surface of the recess 63 and the spiral portion 81 contact and the center of the spiral portion 81.
  • the angle ⁇ is a central angle centered on the center O of the spiral portion 81, with the first point P1 and the second point P2 as chords.
  • the first point P1 and the second point P2 are the contact points between the spiral portion 81 and the recess 63 in the cross section when cut in a plane orthogonal to the direction of the axis C of the rotation shaft 13.
  • the spiral portion 81 does not move significantly to the left and right, but the spiral portion 81 comes off from the recess 63 and the spiral portion 81 moves to the left and right. It sometimes moved to.
  • the brush of Example 1 is used. Similar to 60, the spiral portion 81 does not move significantly to the left or right, but the spiral portion 81 may come off from the recess 63 and the spiral portion 81 may move to the left or right.
  • the spiral portion 81 does not move left and right no matter how many times the brush 60 is slid, and the spiral portion 81 moves from the recess 63 to the spiral portion 81. It never came off.
  • ⁇ ⁇ 40 ° is preferable, and ⁇ ⁇ 48 ° is more preferable. In particular, it is preferable that ⁇ ⁇ 48.30 °.
  • the rotor 10 having the commutator 14 attached to the rotary shaft 13 and the rotary shaft 13, and the first end portion and the first end portion in contact with the commutator 14 are provided. It includes a brush 60 including a second end 62 located on the opposite side of the 61, and a constant load spring 80 composed of a strip-shaped wire rod for pressing the brush 60 against the commutator 14.
  • the constant load spring 80 has a spiral portion 81 around which a strip-shaped wire is wound, and the spiral portion 81 and the second end portion 62 are in contact with each other at two or more places.
  • the electric motor 2 has a recess 63 formed at the second end portion 62, and the spiral portion 81 is in contact with the recess 63 at two or more places.
  • the spiral portion 81 and the second end portion 62 are in contact with each other at two points, the first point and the second point, in the cross section when cut in a plane orthogonal to the axial direction of the rotation axis 13.
  • the line connecting the second point and the second point is preferably parallel to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the brush 60.
  • ⁇ ⁇ 40 ° In a circle centered on the center of the spiral portion 81, it is preferable that ⁇ ⁇ 40 °, where ⁇ is the central angle with the first and second points as the chords.
  • the electric motor 2 further includes a brush holder 70 for holding the brush 60, the brush holder 70 has a tubular tubular portion surrounding the brush 60, and the constant load spring 80 is pulled out from the spiral portion 81.
  • the folded structure 82 has a folded structure 82 in which one end is folded outward, and the folded structure 82 faces a first folded portion 82a in which one end is folded outward and a first folded portion 82a.
  • the constant load spring 80 has the facing portion 82b, and the constant load spring 80 is formed by inserting the folded structure 82 into the opening end portion 71a so as to sandwich the opening end portion 71a of the cylinder portion between the first folded portion 82a and the facing portion 82b. It may be fixed to.
  • the first folded portion 82a is formed with a first slit 83a extending along the insertion direction of the folded structure 82, and the brush cage 70 is erected on the outer surface of the outer wall of the tubular portion and in the insertion direction.
  • the constant load spring 80 has a ridge portion 71b extending along the cylinder portion, and the constant load spring 80 has a tubular portion due to the folded structure 82 being inserted into the open end portion 71a of the tubular portion and the first slit 83a being inserted into the ridge portion 71b. It may be fixed to.
  • the motor 2 further has a conductive wire 91 having one end connected to the brush 60 and the other end connected to an electrode terminal 92 that supplies power to the brush 60, the length of the conductive wire 91. It is preferable that the constant load spring 80 is set to apply a pressing force to the brush 60 even when the brush 60 is maximally worn.
  • the folded structure 82 of the constant load spring 80 is not limited to the structure shown in FIG. Specifically, in the above embodiment, the folded structure 82 of the constant load spring 80 is bent into a metal plate having a first slit 83a having one open in the longitudinal direction, as shown in FIG. It was formed by applying. However, with such a shape, the metal plate may be deformed during bending due to insufficient strength. Therefore, as shown in FIG. 17, the metal plate in which the slit is formed is bent without opening one of the metal plates in the longitudinal direction. As a result, the L-shaped folded structure 82A as shown in FIGS. 18A and 18B may be formed. FIG.
  • FIG. 17 is a diagram showing the shape of the outer end portion 80a of the metal plate before forming the folded structure in the constant load spring 80A according to the modified example.
  • FIG. 18A is a perspective view of the constant load spring 80A according to the modified example.
  • FIG. 18B is a top view of the identification load spring 80A.
  • the folded structure 82A of the constant load spring 80A has a second folded portion 82c that is erected on the first folded portion 82a in addition to the first folded portion 82a and the facing portion 82b.
  • a second slit 83b continuous with the first slit 83a is formed in the second folded portion 82c.
  • the second slit 83b is formed without cutting to the tip of the second folded-back portion 82c. That is, as shown in FIGS. 17 and 18A, in the folded structure 82A, the tips of the two strips at the outer end portion 80a are not separated and are connected by the bridge portion 82c1.
  • the folded structure 82A configured in this way is bent so that the metal plate shown in FIG. 17 is folded outward by 180 degrees at the first folded position Pb1, and is folded 90 degrees to the opposite side at the second folded position Pb2. It can be formed by bending as described above. At this time, the tip portion of the outer end portion 80a is not separated, and the tips of the two strips at the outer end portion 80a are connected by the bridge portion 82c1. Therefore, it is possible to prevent the metal plate from being deformed during the bending process of the metal plate.
  • the constant load spring 80A is inserted by inserting the folded structure 82A into the opening end portion 71a of the first holder 71. It can be fixed to 1 holder 71.
  • 19A, 19B, and 19C are diagrams for explaining a state when the constant load spring 80A and the brush 60 according to the modified example are incorporated into the brush holder 70. Specifically, as shown in FIGS. 19A and 19B, the folded structure 82A of the constant load spring 80A is inserted into the opening end portion 71a of the first holder 71, and the first slit 83a and the second slit of the constant load spring 80A are inserted.
  • the 83b is inserted into the ridge portion 71b. At this time, the open end portion 71a of the first holder 71 is sandwiched between the first folded portion 82a of the folded structure 82A and the facing portion 82b. As a result, the constant load spring 80A is set in the front portion of the first holder 71 with the outer end portion 80a fixed to the first holder 71.
  • the constant load spring 80A is fixed to the first holder 71 by using not only the folded structure 82A but also the first slit 83a and the second slit 83b.
  • the first folded portion 82a constituting the first slit 83a and the second folded portion 82c constituting the second slit 83b become the ridge portion.
  • the 71b can suppress the movement in the vertical direction (the direction of the axis C of the rotating shaft 13).
  • the constant load spring 80A can be fixed to the brush cage 70 in a more stable state.
  • the brush 60 is inserted into the brush cage 70 as shown in FIG. 19C. Specifically, the brush 60 is inserted into the back side of the first holder 71 while pressing the spiral portion 81 of the constant load spring 80A with the rear end portion 62 of the brush 60. As a result, the brush 60 is housed in the first holder 71 in a state of being urged by the spring elastic force of the spiral portion 81 of the constant load spring 80A.
  • FIG. 20A is a diagram showing a configuration of a constant load spring 80A according to a modified example.
  • the metal plate is bent 180 degrees to form a folded structure 82A having the first folded portion 82a and the facing portion 82b. That is, the folding angle of the folding structure 82A between the first folding portion 82a and the facing portion 82b was 180 degrees.
  • the constant load spring 80A can be easily attached to the first holder 71 by the folded structure 82A.
  • the constant load spring 80A may easily come off from the first holder 71.
  • the folded structure 82A is in an oblique state, the folded structure 82A is easily disengaged from the open end 71a of the first holder 71.
  • the constant load spring 80A is disengaged until the brush 60 with the conductive wire 91 is incorporated. There is a risk that it will end up.
  • FIG. 20B is a diagram showing a configuration of a constant load spring 80B according to a modified example. Therefore, as in the constant load spring 80B shown in FIG. 20B, in the folded structure 82B, the gap between the first folded portion 82a and the facing portion 82b may be narrowed as the distance from the folded position of the folded structure 82B increases. Specifically, the gap between the first folded-back portion 82a and the facing portion 82b is gradually narrowed as the distance from the connecting portion between the first folded-back portion 82a and the facing portion 82b increases. For example, the folding angle of the folding structure 82B between the first folding portion 82a and the facing portion 82b is preferably 181 ° or more and 185 ° or less.
  • the open end portion 71a of the first holder 71 can be sandwiched between the first folded-back portion 82a and the facing portion 82b by utilizing the elastic force. Therefore, by inserting the folded structure 82B into the open end 71a of the first holder 71, the constant load spring 80B can be temporarily held or temporarily fixed to the brush holder 70.
  • the configuration of the first folded portion 82a and the facing portion 82b in the folded structure 82B may be applied to the constant load spring 80 in the above embodiment.
  • the shape of the recess 63 of the brush 60 is a V-shaped groove having a triangular cross-sectional shape of the notch portion, but the shape is not limited to this.
  • 21A and 21B are enlarged views of the contact portion between the brush 60A and the constant load spring 80 according to the modified example.
  • the recess 63A of the brush 60A may be an arc groove.
  • the recess 63A has an arc shape in a cross section (XY cross section) when cut in a plane orthogonal to the direction of the axis C of the rotation axis 13.
  • FIG. 22A is an enlarged view of a contact portion between the brush 60B and the constant load spring 80 according to the modified example.
  • FIG. 22B is an enlarged view of a contact portion between the brush 60B and the constant load spring 80 according to the modified example.
  • the recess 63B of the brush 60B may be a rectangular groove having a rectangular cross-sectional shape of a notched portion.
  • the recess 63B has a U-shape in a cross section (XY cross section) when cut in a plane orthogonal to the direction of the axis C of the rotation shaft 13.
  • the shape of the concave portion of the brush is not limited to these shapes.
  • the concave portion of the brush has a U-shaped, C-shaped or parabolic curved shape, trapezoidal shape, etc. in the cross section (XY cross section) when cut in a plane orthogonal to the direction of the axis C of the rotating shaft 13. It may be a shape having a plurality of straight lines such as a polygonal shape of the above, or a shape having one or more curves and one or more straight lines.
  • the recess 63A is an arc groove as shown in FIGS. 21A and 21B
  • the curvature of the arc of the recess 63A is the curvature of the circle constituting the spiral portion 81 so that the recess 63A and the spiral portion 81 come into contact with each other at two points. It should be larger than.
  • the recess 63 of the present embodiment has a V-shape, an arc shape, a U-shape, or a U-shape in a cross section when cut in a plane orthogonal to the axial direction of the rotation axis 13. You may.
  • the folded structure 82 further has a second folded portion 82c that stands upright on the first folded portion 82a, and the second folded portion 82c is formed with a second slit 83b that is continuous with the first slit 83a.
  • the second slit 83b may be formed without cutting to the tip of the second folded-back portion 82c.
  • the gap between the first folded-back portion 82a and the facing portion 82b becomes narrower as the distance from the folded-back position of the folded-back structure 82 increases.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80 and the rear end portion 62 of the brush 60 are in contact with each other only at two places, but the present invention is not limited to this.
  • the spiral portion 81 of the constant load spring 80 and the rear end portion 62 of the brush 60 may be in contact with each other at three or more locations such as three locations and four locations.
  • a more stable load can be applied to the brush 60 as compared with the above embodiment.
  • the spiral portion 81 and the rear end portion 62 may be in contact with each other at three or more points in a plurality of cross sections in the XY cross section, instead of being in contact with each other at three or more points in only one cross section of the XY cross section.
  • the spiral portion 81 and the rear end portion 62 are in contact with each other at only two places in one cross section of the XY cross section as in the above embodiment, and are in contact with one or more places in one or more other cross sections of the XY cross section. You may.
  • the notched portion of the recess formed on the rear end surface of the brush 60 does not have to have the same cross-sectional shape along the direction of the axis C of the rotating shaft 13.
  • the recess 63 of the brush 60 is formed so as to cut out the entire direction (Z-axis direction) of the axis C of the rotation shaft 13 on the rear end surface 62a, but the present invention is not limited to this.
  • FIG. 23 is an enlarged view of a contact portion between the brush 60C and the constant load spring 80.
  • the brush 60C may be formed so as to partially cut out in the direction of the axis C of the rotating shaft 13 on the rear end surface 62a. That is, the recess 63C may be formed only in the portion where the spiral portion 81 of the constant load spring 80 abuts.
  • the rear end portion 62 of the brush 60C is provided with a regulating portion 64 that regulates the spiral portion 81 of the constant load spring 80 from moving in the direction of the axis C of the rotating shaft 13 (Z-axis direction). ing.
  • a regulating portion 64 that regulates the spiral portion 81 of the constant load spring 80 from moving in the direction of the axis C of the rotating shaft 13 (Z-axis direction).
  • the restricting portion 64 is a portion where the rear end surface 62a of the brush 60C is not cut out when the recess 63C is formed, but the present invention is not limited to this.
  • the regulating portion 64 may be formed so as to project outward from the rear end surface 62a.
  • the regulation unit 64 is provided on each of the upper and lower parts of the spiral portion 81, but the regulation unit 64 may be provided on only one of the upper and lower parts of the spiral portion 81.
  • the second end portion 62 of the present embodiment may be provided with a regulation portion 64 that regulates the movement of the spiral portion 81 in the axial direction of the rotation shaft 13.
  • the brush 60 was composed of only a carbon brush.
  • the recess 63 was formed on the rear end surface of the carbon brush.
  • the recess 63 may be composed of a carbon brush that is a conductive brush body and a plurality of other separate parts.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state in which the brush 60D and the constant load spring 80 according to the modified example are housed in the brush cage 70.
  • the brush 60D may have a carbon brush 60a and a mounting component 60b attached to the rear end of the carbon brush 60a.
  • the rear end portion 62 of the brush 60D is the rear end portion of the mounting component 60b. Therefore, the recess 63D of the brush 60D is provided at the rear end of the mounting component 60b.
  • the material of the mounting component 60b may be a metal material or a resin material, or may be the same material as the carbon brush 60a.
  • the brush 60 of the present embodiment has a carbon brush 60a and a mounting component 60b attached to the rear end portion of the carbon brush 60a, and the second end portion 62 is the rear end of the mounting component 60b. It may be a department.
  • the stator 20 is composed of a magnet 21.
  • the stator 20 may be composed of a stator core and a winding coil wound around the stator core.
  • the electric blower 1 is used for an electric vacuum cleaner.
  • the electric blower 1 may be used for an air towel or the like.
  • the present invention is not limited to this, and the electric motor 2 may be used for an electric device other than the electric blower 1.
  • the electric motor 2 is not limited to the case where it is used for household equipment, and may be used for industrial equipment.
  • the motors and electric blowers disclosed in the present disclosure can be used for various electric devices including household electric devices such as vacuum cleaners.

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Abstract

回転軸及び回転軸に取り付けられた整流子を有する回転子と、整流子に接する前端部(第1端部)及び第1端部とは反対側に位置する後端部(第2端部)を含むブラシと、帯状の線材により構成され、ブラシを整流子に押し当てるための定荷重バネと、を備え、定荷重バネは、帯状の線材が巻回された渦巻部を有し、渦巻部と第2端部とは、2ヵ所以上で接している。

Description

電動機
 本開示は、電動機に関する。
 電動機としては、ブラシ付きの整流子電動機又はブラシを用いないブラシレス電動機がある。整流子電動機では、ブラシを整流子に押し当てるために、ブラシバネが用いられる。ブラシバネは、バネ弾性を利用してブラシに押圧を付与する。従来、整流子電動機のブラシバネとして、コイルバネ又はトーションバネが用いられていた。
 しかしながら、コイルバネ又はトーションバネでは、ブラシ摩耗前の押圧(初圧)とブラシ摩耗後の押圧(終圧)との差が大きいので、一定以上の終圧を確保するために初圧を高く設定しておく必要がある。このため、初期段階では、回転子の回転時にブラシと整流子との摩擦が大きくなり、ブラシの摺動損が大きくなることがある。この結果、電動機の効率の低下及びブラシ寿命の低下を招くことになる。
 そこで、初圧と終圧との差を小さくしてブラシに均一な押圧(荷重)を付与するために、ブラシバネとして定荷重バネを用いる技術が提案されている。例えば、特許文献1には、定荷重バネとして帯状の線材が渦巻状に巻回された渦巻部を有する渦巻バネを用いて、渦巻バネの渦巻部をブラシの後端面に接触させることでブラシに一定の荷重を与える電動機が開示されている。
 しかしながら、従来の渦巻バネでは、ブラシが摩耗するにつれて渦巻部が左右に動いてしまうことが分かった。この場合、ブラシの摩耗とともにブラシの後端面と渦巻部との接触箇所も左右に動いてしまうことになる。これにより、渦巻バネによってブラシに付与される荷重が安定しなくなるおそれがある。特に、渦巻部が左右に動くと、渦巻バネはブラシととともにブラシ保持器に収納されているため、渦巻バネの渦巻部がブラシ保持器の内面に接触してしまうことがある。この場合、渦巻バネによってブラシに付与される荷重が大きく低下してしまう。
 このように、渦巻バネの渦巻部が左右に動いてしまうと、ブラシに安定した荷重を与えることができなくなる。この結果、電動機の効率が低下したり、不安定な機械摩耗によってブラシの寿命が低下したりする。
特開昭61-118987号公報
 本開示は、このような問題を解決するためになされたものである。本開示は、定荷重バネを用いた場合であってもブラシに安定した荷重を与えることで、電動機の効率及びブラシの寿命が低下することを抑制できる電動機を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本開示に係る電動機の一態様は、回転軸及び前記回転軸に取り付けられた整流子を有する回転子と、前記整流子に接する第1端部及び前記第1端部とは反対側に位置する第2端部を含むブラシと、帯状の線材により構成され、前記ブラシを前記整流子に押し当てるための定荷重バネと、を備え、前記定荷重バネは、前記帯状の線材が巻回された渦巻部を有し、前記渦巻部と前記第2端部とは、2ヵ所以上で接している。
 前記第2端部に凹部が形成されており、前記渦巻部は、前記凹部と2ヵ所以上で接していることが好ましい。
 前記回転軸の軸心方向と直交する平面で切断したときの断面において、前記凹部は、V字形状、円弧形状、U字形状又はコ字形状を有してもよい。
 前記回転軸の軸心方向と直交する平面で切断したときの断面において、前記渦巻部と前記第2端部とは、第1点と第2点との2点で接しており、前記第1点と前記第2点とを結ぶ線は、前記ブラシの長手方向と直交する方向と平行であることが好ましい。
 前記渦巻部の中心を中心とする円において、前記第1点と前記第2点とを弦とする中心角をθとすると、θ≧40°であることが好ましい。
 前記渦巻部の中心を中心とする円において、前記第1点と前記第2点とを弦とする中心角をθとすると、θ≧48°であることがさらに好ましい。
 前記第2端部には、前記渦巻部が前記回転軸の軸心方向に移動することを規制する規制部が設けられていてもよい。
 前記ブラシは、カーボンブラシと前記カーボンブラシの後端部に取り付けられた取付部品とを有し、前記第2端部は、前記取付部品の後端部であってもよい。
 さらに、前記ブラシを保持するブラシ保持器を備え、前記ブラシ保持器は、前記ブラシを囲む筒状の筒部を有し、前記定荷重バネは、前記渦巻部から引き出された一方の端部が外側で折り返すように折り曲げられた折り返し構造を有し、前記折り返し構造は、前記一方の端部が外側に折り返された第1折り返し部と、前記第1折り返し部に対向する対向部とを有し、前記定荷重バネは、前記第1折り返し部と前記対向部とで前記筒部の開口端部を挟み込むように前記折り返し構造を前記開口端部に差し込むことで前記筒部に固定されていてもよい。
 前記第1折り返し部には、前記折り返し構造の差し込み方向に沿って延在する第1スリットが形成されており、前記ブラシ保持器は、前記筒部の外壁の外面に立設し且つ前記差し込み方向に沿って延在する突条部を有し、前記定荷重バネは、前記折り返し構造が前記筒部の開口端部に差し込まれるとともに前記第1スリットが前記突条部に差し込まれることで前記筒部に固定されていてもよい。
 前記折り返し構造は、さらに、前記第1折り返し部に立設する第2折り返し部を有し、前記第2折り返し部には、前記第1スリットに連続する第2スリットが形成されており、前記第2スリットは、前記第2折り返し部の先端まで切り欠くことなく形成されていてもよい。
 前記第1折り返し部と前記対向部との隙間は、前記折り返し構造の折り返し位置から離れるほど狭くなっていることが好ましい。
 さらに、一方の端部が前記ブラシに接続され、且つ、他方の端部が前記ブラシに電力を提供する電極端子に接続された導電線を有し、前記導電線の長さは、前記ブラシが最大摩耗した場合でも前記定荷重バネが前記ブラシに押圧力を付与するように設定されていることが好ましい。
 本開示によれば、定荷重バネを用いた場合であってもブラシに安定した荷重を与えることができる。したがって、電動機の効率及びブラシの寿命が低下することを抑制できる。
図1は、実施の形態に係る電動送風機の外観斜視図である。 図2は、実施の形態に係る電動送風機の分解斜視図である。 図3は、回転軸の軸心を通る平面で切断したときの実施の形態に係る電動送風機の断面図である。 図4は、回転軸の軸心を通る平面で切断したときの実施の形態に係る電動送風機の断面図である。 図5は、一対のブラシを通り且つ回転軸の軸心と直交する平面で切断したときの実施の形態に係る電動送風機の断面図である。 図6は、ブラシ及び定荷重バネが収納された状態のブラシ保持器を前方から見たときの斜視図である。 図7は、ブラシ及び定荷重バネが収納された状態のブラシ保持器を後方から見たときの斜視図である。 図8は、ブラシ、ブラシ保持器及び定荷重バネの分解斜視図である。 図9は、ブラシと定荷重バネとの接触部分を示す斜視図である。 図10は、ブラシと定荷重バネとの接触部分を示す断面図である。 図11は、実施の形態に係る定荷重バネにおいて、折り返し構造を形成する前の外側端部の形状を示す図である。 図12Aは、実施の形態に係る電動機において、定荷重バネ及びブラシをブラシ保持器に組み込むときの様子を説明するための図である。 図12Bは、実施の形態に係る電動機において、定荷重バネ及びブラシをブラシ保持器に組み込むときの様子を説明するための図である。 図12Cは、実施の形態に係る電動機において、定荷重バネ及びブラシをブラシ保持器に組み込むときの様子を説明するための図である。 図13Aは、実施の形態に係る電動機において、定荷重バネをブラシ保持器に組み込むときの様子を説明するための図である。 図13Bは、実施の形態に係る電動機において、ブラシをブラシ保持器に組み込むときの様子を説明するための図である。 図13Cは、実施の形態に係る電動機において、ブラシ摩耗時のブラシと導電線との関係を説明するための図である。 図14Aは、比較例の電動機において、ブラシが摩耗するにしたがってブラシが摺動するとともに定荷重バネが移動するときの様子を説明するための図である。 図14Bは、比較例の電動機において、ブラシが摩耗するにしたがってブラシが摺動するとともに定荷重バネが移動するときの様子を説明するための図である。 図14Cは、比較例の電動機において、ブラシが摩耗するにしたがってブラシが摺動するとともに定荷重バネが移動するときの様子を説明するための図である。 図15Aは、実施の形態に係る電動機において、ブラシが摩耗するにしたがってブラシが摺動するとともに定荷重バネが移動するときの様子を説明するための図である。 図15Bは、実施の形態に係る電動機において、ブラシが摩耗するにしたがってブラシが摺動するとともに定荷重バネが移動するときの様子を説明するための図である。 図15Cは、実施の形態に係る電動機において、ブラシが摩耗するにしたがってブラシが摺動するとともに定荷重バネが移動するときの様子を説明するための図である。 図16は、V字溝の凹部の溝幅と定荷重バネの渦巻部の左右の動きとの関係についての実験結果を示す図である。 図17は、変形例に係る定荷重バネにおいて、折り返し構造を形成する前の金属板の外側端部の形状を示す図である。 図18Aは、変形例に係る定荷重バネの斜視図である。 図18Bは、変形例に係る定荷重バネの上面図である。 図19Aは、変形例に係る定荷重バネとブラシとをブラシ保持器に組み込むとき様子を説明するための図である。 図19Bは、変形例に係る定荷重バネとブラシとをブラシ保持器に組み込むとき様子を説明するための図である。 図19Cは、変形例に係る定荷重バネとブラシとをブラシ保持器に組み込むとき様子を説明するための図である。 図20Aは、変形例に係る定荷重バネの構成を示す図である。 図20Bは、変形例に係る定荷重バネの構成を示す図である。 図21Aは、変形例に係るブラシと定荷重バネとの接触部分の拡大図である。 図21Bは、変形例に係るブラシと定荷重バネとの接触部分の拡大図である。 図22Aは、変形例に係るブラシと定荷重バネとの接触部分の拡大図である。 図22Bは、変形例に係るブラシと定荷重バネとの接触部分の拡大図である。 図23は、変形例に係るブラシと定荷重バネとの接触部分の拡大図である。 図24は、変形例に係るブラシと定荷重バネとがブラシ保持器に収納された状態を示す断面図である。
 以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
 また、本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。本実施の形態において、Z軸方向は、回転軸13の軸心Cの方向である。
 なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
 (実施の形態)
 まず、実施の形態に係る電動送風機1の全体の構成について、図1~図4を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る電動送風機1の外観斜視図である。図2は、同電動送風機1の分解斜視図である。図3及び図4は、回転軸13の軸心Cを通る平面で切断したときの同電動送風機1の断面図である。図3は、一対のブラシ60を通る断面で切断したときの断面(XZ断面)を示している。図4は、固定子20の一対の磁石21を通る断面で切断したときの断面(YZ断面)を示している。図3及び図4では、断面に表れる部分を図示している。図3及び図4では、回転ファン3が回転したときに電動送風機1内に流れる空気の流れを矢印で示している。
 図1~図4に示すように、電動送風機1は、電動機2と、回転ファン3と、エアガイド4と、ファンケース5と、を備える。電動機2は、回転子10及び固定子20を有する。回転ファン3は、電動機2が有する回転軸13に取り付けられる。エアガイド4は、回転ファン3から排出された空気が流れ込む。ファンケース5は、回転ファン3を収納する。電動送風機1は、例えば、電気掃除機に用いられる。
 電動機2は、回転ファン3を回転させるファンモータである。一例として、電動機2は、直流電源を入力とする直流電動機である。電動機2は、ブラシ付きの整流子電動機である。
 電動機2は、図2~図4に示すように、回転子10(ロータ)と、固定子20(ステータ)と、ヨーク30と、フレーム40と、ブラケット50と、ブラシ60と、ブラシ保持器70と、定荷重バネ80と、を備える。回転子10、固定子20及びヨーク30は、フレーム40内に配置されている。なお、電動機2の各部材の詳細な構成については後述する。
 回転ファン3は、フレーム40とファンケース5とにより構成される外殻(ハウジング)内に空気を吸引する。一例として、回転ファン3は、高い吸引圧力が得られる遠心ファンである。回転ファン3が回転することにより風圧が発生し、ファンケース5の吸気口5cから空気が吸い込まれ、回転ファン3から空気が排出される。回転ファン3から排出された空気はエアガイド4に流れ込む。回転ファン3は、例えば樹脂材料やアルミニウム等の金属材料によって構成されている。
 一例として、回転ファン3は、吸込口が設けられた第1側板と、所定の間隙を隔てて第1側板に対面する第2側板と、第1側板及び第2側板に挟持された複数のファン翼とを有する。複数のファン翼は、各々が円弧状に湾曲する板状である。複数のファン翼は、渦を巻くように放射状に配置されている。
 エアガイド4は、気流の流路を形成する機能を有する。例えば、エアガイド4は、回転ファン3の回転によってファンケース5の吸気口5cから吸引された空気を整流して排出する。エアガイド4から排出された空気は、ブラケット50を介してフレーム40の内部に流入する。本実施の形態では、エアガイド4から排出された空気は、フレーム40の内部に排出されるだけではなく、ブラケット50を介してフレーム40の外部にも排出される。
 エアガイド4は、本体部4aと、円環状の環状部4bと、複数の連結板4cとを有する。環状部4bは、本体部4aと隙間をあけて本体部4aを囲む。複数の連結板4cは、本体部4a及び環状部4bを連結する。本体部4aと環状部4bとの間の隙間は、通風路となる。
 本体部4aは、ブラケット50に固定するための貫通孔を有する円板体である。環状部4bは、ファンケース5の側壁部5bにおける回転軸13の軸心Cの方向(スラスト方向)の端部を支持する支持部として機能する。複数の連結板4cの各々は、気流の流路を形成するためのガイド板として機能する。具体的には、複数の連結板4cは、各々が円弧状に湾曲する板形状である。複数の連結板4cは、本体部4aの貫通孔から外側に向かって渦を巻くように放射状に配置されている。エアガイド4は、例えば樹脂材料によって構成されている。しかし、エアガイド4は、金属材料によって構成されていてもよい。
 ファンケース5は、回転ファン3を収納する筐体である。ファンケース5は、回転ファン3及びエアガイド4を覆うカバーである。一例として、ファンケース5は、金属材料によって構成された金属カバーである。しかし、樹脂材料によって構成された樹脂カバーであってもよい。
 ファンケース5は、蓋部5aと、側壁部5bとを有する。蓋部5aは、回転ファン3及びエアガイド4の上方部分を覆う。側壁部5bは、回転ファン3及びエアガイド4の側方部分を覆う。ファンケース5は、外気を吸い込むための吸気口5c(吸込口)を有する。吸気口5cは、蓋部5aの中央部に設けられた円形の貫通孔である。
 ファンケース5は、ブラケット50に固定されている。ファンケース5は、エアガイド4を介してブラケット50に固定されている。ファンケース5の吸気口5cには、吸気口5cに対応する開口部を有するファンケーススペーサが取り付けられていてもよい。
 以上のように構成される電動送風機1では、電動機2が備える回転子10が回転すると、回転ファン3が回転し、ファンケース5の吸気口5cからファンケース5の内部に空気が吸引される。これにより、回転ファン3の内部に空気が流れ込む。回転ファン3に吸引された空気は、回転ファン3が有するファン翼により高圧に圧縮されて、回転ファン3の外周側部から径方向外側に排出される。回転ファン3から排出された空気は、ファンケース5の側壁部5bに沿ってエアガイド4に流れ込み、エアガイド4の通風路を通ってブラケット50に到達する。
 ブラケット50に到達した空気の一部は、ブラケット50を介してフレーム40の内部に流入し、フレーム40の内部を通ってフレーム40の排気口40bから外部に排出される。つまり、フレーム40の内部に流入した空気は、電動機2の発熱部品(巻線等)を冷却しながら、電動送風機1の外に排出される。
 一方、ブラケット50に到達した空気の他の一部は、フレーム40の内部を通過することなく、ブラケット50を介して電動送風機1の外に直接排出される。これにより、フレーム40の内部を通過することによる損失を発生させることなく、電動送風機1の外に気流を排出することができる。
 次に、電動機2が備える各部材の詳細な構成について、図2~図4を参照しながら説明する。
 図3及び図4に示すように、電動機2の回転子10は、固定子20との間に微小なエアギャップを介して配置されている。本実施の形態において、回転子10は、インナーロータであり、固定子20の内側に配置されている。回転子10は、回転軸13を有しており、固定子20が発生する磁力によって回転軸13の軸心Cを回転中心として回転する。
 回転子10は、固定子20に作用する磁力を発生する。具体的には、回転子10が発生する主磁束の向きは、回転軸13の軸心Cの方向と直交する方向である。本実施の形態において、回転子10は、電機子である。回転子10は、回転子鉄心11(ロータコア)と、巻線コイル12と、回転軸13と、整流子14とを有する。回転子鉄心11は、回転軸13に取り付けられている。巻線コイル12は、回転子鉄心11に巻回されている。なお、図2~図4において、巻線コイル12は、模式的に示されている。
 回転子鉄心11は、巻線コイル12が巻回された電機子コアである。回転子鉄心11は、複数の電磁鋼板が回転軸13の軸心Cが延伸する方向に積層された積層体である。回転子鉄心11は、電磁鋼板の積層体に限るものではない。回転子鉄心11は、磁性材料によって構成されたバルク体であってもよい。
 回転子鉄心11は、各々が回転軸13の径方向外側に向かって突出する複数のティースを有する。複数のティースは、回転軸13の軸心Cと直交する方向(ラジアル方向)に放射状に延在している。複数のティースは、磁極である。複数のティースは、各ティースに巻回された巻線コイル12に電流が流れることで、固定子20に作用させる磁力を発生させる。
 巻線コイル12は、回転子鉄心11に巻き回されている。具体的には、巻線コイル12は、回転子鉄心11の複数のティースに巻き回されている。巻線コイル12は、インシュレータを介して回転子鉄心11に巻回されていてもよい。巻線コイル12は、整流子14が有する整流子片14aと電気的に接続されている。整流子14を介して巻線コイル12に電流が流れることで、固定子20に作用する磁力が回転子鉄心11の各ティースに生じる。
 回転子鉄心11の中心には、回転軸13が固定されている。回転軸13は、軸心Cを有するシャフトである。回転軸13は、金属棒等の長尺状の棒状部材である。回転軸13の軸心Cは、回転子10が回転する際の中心となる。回転軸13の長手方向(延伸方向)は、軸心Cの方向(軸心方向)である。
 回転軸13は、回転軸13の軸心Cの方向において回転子鉄心11の両側に延在するように、回転子鉄心11を貫通する状態で回転子鉄心11に固定されている。具体的には、回転軸13は、回転子鉄心11の中心に設けられた貫通孔に挿入されて回転子鉄心11に固定されている。回転軸13は、例えば、回転子鉄心11の貫通孔に圧入したり焼き嵌めしたりすることで回転子鉄心11に固定されている。
 回転軸13は、第1軸受け15と第2軸受け16とに回転可能に支持されている。具体的には、回転子鉄心11から一方側に突出する回転軸13の第1部位13aが第1軸受け15に支持されている。回転子鉄心11から他方側に突出する回転軸13の第2部位13bが第2軸受け16に支持されている。一例として、第1軸受け15及び第2軸受け16は、ボールベアリング等のベアリングである。このように、回転軸13は、回転自在な状態で第1軸受け15と第2軸受け16とに支持されている。なお、第1軸受け15は、ブラケット50に固定されている。第2軸受け16は、フレーム40の底部に固定されている。つまり、ブラケット50は、第1ブラケットであり、フレーム40は、第2ブラケットである。
 回転軸13の第1部位13aは、第1軸受け15から突出している。第1軸受け15から突出した回転軸13の第1部位13aの先端部には、回転ファン3が取り付けられている。
 整流子14は、回転軸13に取り付けられている。したがって、整流子14は、回転軸13とともに回転する。整流子14は、回転軸13の第2部位13bに取り付けられている。具体的には、整流子14は、回転軸13における回転子鉄心11と第2軸受け16との間に配置されている。
 整流子14は、回転軸13を囲むように円環状に配列された複数の整流子片14aによって構成されている。複数の整流子片14aは、回転軸13の回転方向に互いに絶縁分離されている。上記のように、複数の整流子片14aの各々は、巻線コイル12と電気的に接続されている。
 図4に示すように、固定子20は、回転子10に対向している。具体的には、固定子20は、回転子鉄心11に対向している。固定子20は、回転子鉄心11の径方向の外周側に配置されている。固定子20は、回転子10の周方向に亘って互いに間隔をあけて配置された複数の磁石21である。磁石21は、トルクを発生するための磁束を作る界磁石である。磁石21は、例えばS極及びN極を有する永久磁石である。複数の磁石21は、回転軸13の回転方向(周方向)に沿ってN極とS極とが交互に存在するように配置されている。
 固定子20は、回転子10を介して対向する2つの磁石21によって構成されている。各磁石21の内面と回転子10(回転子鉄心11)の外周面との間には、微小なエアギャップが存在する。磁石21は、ヨーク30に固定されている。
 図4に示すように、ヨーク30は、磁石21を囲っている。ヨーク30は、磁石21とともに磁気回路(界磁)を構成している。したがって、ヨーク30は、固定子20の一部とみなしてもよい。ヨーク30は、厚さが一定の筒状であり、回転子10及び固定子20(磁石21)の全体を囲っている。ヨーク30は、鉄等の磁性材料によって構成されている。
 図1及び図2に示すように、フレーム40は、回転子10及び固定子20等の電動機2を構成する部品を収納する筐体(ケース)である。本実施の形態において、フレーム40は、電動送風機1及び電動機2の外郭部材(外殻)である。フレーム40は、例えばアルミニウム等の金属材料によって構成することができる。
 図1~図4に示すように、フレーム40の側壁部及び底部の各々には、回転ファン3の回転によって吸引した空気を排出するための複数の排気口40bが形成されている。例えば、フレーム40の側壁部には、対向する一対の排気口40bが形成されている。フレーム40の底部には、対向する一対の排気口40bが形成されている。
 図3及び図4に示すように、ヨーク30の外面とフレーム40の内面との間には、回転軸13の軸心Cの方向(回転軸方向)への通風路となる隙間Gが複数形成されている。
 図1~図3に示すように、フレーム40は、フレーム40の側壁部の一部が径方向外側に膨出する膨出部41を有する。隙間Gは、膨出部41とヨーク30との間の空間領域である。膨出部41は、突条に形成されたリブであり、例えば、フレーム40の側壁部をプレス加工することによって形成することができる。
 図3及び図4に示すように、ブラケット50は、フレーム40の開口部40aを覆っている。ブラケット50は、フレーム40の開口部40aを完全に塞ぐことなく、フレーム40の開口部40aを部分的に覆っている。つまり、フレーム40にブラケット50が取り付けられた状態において、エアガイド4で整流された空気は、フレーム40内に流入する。
 ブラケット50には、エアガイド4で整流された空気が通過する開口として複数の貫通孔が設けられている。具体的には、図2~図4に示すように、ブラケット50には、4つの第1貫通孔51と、4つの第2貫通孔52とが設けられている。4つの第1貫通孔51は、径方向内側に位置する。4つの第2貫通孔52は、第1貫通孔51よりも径方向外側に位置する。
 ブラケット50は、フレーム40に固定されている。例えば、ブラケット50とフレーム40とは、フレーム40の側壁部のうち隣り合う2つの膨出部41の間の部位(凹部)とブラケット50とが接合されることで固定されている。
 次に、ブラシ60とブラシ保持器70と定荷重バネ80とについて、図2及び図3を参照しつつ、図5~図10を用いて説明する。図5は、一対のブラシ60を通り且つ回転軸13の軸心Cと直交する平面で切断したときの実施の形態に係る電動送風機1の断面図(XY断面図)である。図6は、ブラシ60及び定荷重バネ80が収納された状態のブラシ保持器70を前方から見たときの斜視図である。図7は、ブラシ60及び定荷重バネ80が収納された状態のブラシ保持器70を後方から見たときの斜視図である。図8は、ブラシ60、ブラシ保持器70及び定荷重バネ80の分解斜視図である。図9は、ブラシ60と定荷重バネ80との接触部分を示す斜視図である。図10は、ブラシ60と定荷重バネ80との接触部分を示す断面図である。
 図3及び図5に示すように、ブラシ60は、回転軸13の軸心Cの方向と交差する方向(径方向)において、整流子14に接触している。ブラシ60は、定荷重バネ80からの押圧力を受けて整流子14に押し付けられている。具体的には、ブラシ60は、定荷重バネ80からの押圧力によって、径方向において移動可能に且つ整流子14に摺接可能に設けられている。
 ブラシ60は、一対設けられている。一対のブラシ60は、整流子14を挟持するように対向して配置される。つまり、一対のブラシ60は、整流子14を間にして対向して配置されている。具体的には、一対のブラシ60は、回転軸13の軸心Cを中心に線対称の位置に配置されている。一対のブラシ60の各々は、長尺状部材であり、その長手方向が径方向となるように配置されている。一例として、ブラシ60は、長尺状の実質的な直方体である。
 ブラシ60は、整流子14に接触することで回転子10に電力を供給する給電ブラシである。具体的には、ブラシ60は、導電線91を介して電源からの入力電圧を受電する電極端子92と電気的に接続されている。ブラシ60が整流子14の整流子片14aに接触することで、導電線91及び電極端子92を介して電源からブラシ60に供給される電機子電流が整流子片14aを介して回転子10の巻線コイル12に流れる。なお、電源は、電動機2の外部に存在する外部電源である。電源は、電動機2に所定の入力電圧を供給する。
 ブラシ60は、導電性を有する導電体によって構成されている。本実施の形態では、ブラシ60は、導電体のみによって構成されている。具体的には、ブラシ60は、カーボンによって構成された長尺状の実質的な直方体のカーボンブラシのみによって構成されている。一例として、ブラシ60は、銅等の金属とカーボンとを含む金属黒鉛質ブラシである。本実施の形態では、ブラシ60は、銅を含むカーボンブラシである。ブラシ60は、黒鉛粉と銅紛とバインダー樹脂と硬化剤とを混錬した混錬物を粉砕して直方体に圧縮成形して焼成することで作製することができる。
 図3及び図5に示すように、ブラシ60は、整流子14に接する第1端部である前端部61と、前端部61とは反対側に位置する第2端部である後端部62とを含む。
 ブラシ60の前端部61は、ブラシ60の長手方向の一方の端部である。前端部61は、ブラシ60の回転軸13側(径方向内側)の先端部である。前端部61は、整流子14の整流子片14aに接する接触面となる前端面61aを有する。
 一方、ブラシ60の後端部62は、ブラシ60の長手方向の他方の端部である。後端部62は、ブラシ60の回転軸13側とは反対側(径方向外側)の先端部である。後端部62は、定荷重バネ80に接する接触面となる後端面62aを有する。
 ブラシ60の後端部62には、凹部63が形成されている。凹部63は、後端面62aの一部が前端部61側に向かって凹むように形成されている。本実施の形態において、凹部63は、後端面62aをV字状に切り欠くように形成されている。凹部63は、断面形状が一律のV字状であるV字溝である。したがって、凹部63は、回転軸13の軸心Cの方向と直交する平面で切断したときの断面(XY断面)において、V字形状を有する。V字溝である凹部63は、XY断面において、線対称のV字形状である。V字溝である凹部63は、V字溝の谷底線が回転軸13の軸心Cの方向と実質的に平行となるように形成されている。
 凹部63は、例えば、直方体のブラシの平坦な端面から三角柱状分をドリル等で削り取って端面に切り込みを入れることで形成することができる。凹部63の形状は、ブラシ60の平坦な端面を切削して形成するのではなく、ブラシ60を焼結する際の金型の形状で形成してもよい。
 図3に示すように、ブラシ60は、回転軸13の軸心Cの方向と交差する方向(径方向)に移動するようにブラシ保持器70に保持されている。ブラシ保持器70は、ブラシ60を保持するホルダである。ブラシ保持器70は、フレーム40に固定されている。具体的には、ブラシ保持器70は、フレーム40に設けられた開口部に挿入されて、ネジ100によってフレーム40に固定されている。ブラシ保持器70は、ブラシ60の個数に応じて配置されている。本実施の形態では、2つのブラシ60が配置されているので、ブラシ保持器70も2つ配置されている。
 図6及び図7に示すように、ブラシ保持器70は、ブラシ60を収納している。ブラシ保持器70は、ブラシ60を収納する第1ホルダ71と、第1ホルダ71を保持する第2ホルダ72とを有する。
 第1ホルダ71は、ブラシ60を囲む筒状の筒部である。第1ホルダ71は、回転軸13の軸心Cの方向と交差する方向(径方向)に延在する長尺状の実質的な角筒形状である。第1ホルダ71の長手方向の両端部は開口している。ブラシ60は、前端部61が露出する状態で第1ホルダ71内に配置されている。なお、ブラシ60は、金属板からなるブラシ箱に収納された状態で第1ホルダ71内に配置されていてもよい。
 筒状の第1ホルダ71の前方の開口端部71aには、定荷重バネ80が固定されている。第1ホルダ71と定荷重バネ80との具体的な固定方法については、後述する。
 図6~図8に示すように、ブラシ保持器70は、突条部71bを有する。突条部71bは、定荷重バネ80をブラシ保持器70に固定する際に用いられる。つまり、定荷重バネ80は、第1ホルダ71の開口端部71aだけではなく、突条部71bも利用して第1ホルダ71に固定されている。突条部71bは、第1ホルダ71の外壁の外面に立設している。具体的には、突条部71bは、平板状であり、第1ホルダ71の側方の外壁に衝立状に設けられている。突条部71bは、長尺状であり、第1ホルダ71の長手方向に沿って延在している。つまり、突条部71bは、回転軸13の軸心Cの方向と交差する方向(径方向)に沿って延在している。
 第2ホルダ72は、第1ホルダ71が嵌合する嵌合孔72aを有する。第1ホルダ71は、嵌合孔72aに挿入されることで第2ホルダ72に保持される。第2ホルダ72には、ネジ100が挿通されるネジ穴72bが設けられている。第1ホルダ71が保持された第2ホルダ72をフレーム40の開口部に挿入してネジ穴72bにネジ100をねじ込むことで、第2ホルダ72をフレーム40に取り付けることができる。つまり、ブラシ保持器70をフレーム40に取り付けることができる。
 第1ホルダ71及び第2ホルダ72は、例えば、絶縁性の樹脂材料によって構成されている。本実施の形態において、第1ホルダ71及び第2ホルダ72の各々は、樹脂材料を用いた一体成型により形成された樹脂成型品である。
 第1ホルダ71の後端部には、電極端子92が固定されている。電極端子92は、第1ホルダ71の後方の開口を塞ぐように配置されている。電極端子92とブラシ60とは、導電線91によって接続されている。
 導電線91は、例えばピグテール線である。導電線91の一方の端部がブラシ60に接続されている。導電線91の他方の端部が電極端子92に接続されている。図8に示すように、導電線91の一方の端部は、ブラシ60の後端面62aに接続されている。導電線91は、ブラシ60の側面に接続されていてもよい。
 導電線91は、ブラシ60が摺動により摩耗した場合でもブラシ60と干渉しないように引き回されている。これにより、導電線91によってブラシ60の摺動が阻害されることを抑制できる。導電線91の長さは、摩耗によるブラシ60の移動を考慮して長めに設定されている。このため、図7に示すように、ブラシ60が摩耗する前の初期状態において、導電線91は、第1ホルダ71の上面に形成された開口部からはみ出している。
 導電線91に接続された電極端子92は、回転子10の巻線コイル12に通電するための電力を受電する。つまり、電極端子92は、ブラシ60に電力を提供する。電極端子92に供給された電力は、導電線91を介してブラシ60に供給されて、整流子片14aを介して巻線コイル12に供給される。
 図5に示すように、ブラシ保持器70は、定荷重バネ80を収納している。つまり、ブラシ保持器70は、ブラシ60だけではなく定荷重バネ80も保持している。定荷重バネ80は、ブラシ60とともに、ブラシ保持器70の第1ホルダ71に収納されている。つまり、第1ホルダ71内には、ブラシ60と定荷重バネ80とが配置されている。
 定荷重バネ80は、ブラシ60の個数に応じて配置されている。本実施の形態では2つのブラシ60が配置されているので、定荷重バネ80も2つ配置されている。具体的には、電動機2には、定荷重バネ80とブラシ60とを収納するブラシ保持器70が2つ設けられている。
 定荷重バネ80は、ブラシ60を整流子14に押し当てるためのブラシバネである。具体的には、定荷重バネ80は、ブラシ60に押圧を付与することでブラシ60を整流子14に押し当てている。定荷重バネ80は、ブラシ60に均一な荷重を付与するバネである。つまり、定荷重バネ80は、ブラシ60に均一な押圧力を付与している。
 図5及び図8に示すように、定荷重バネ80は、帯状の線材により構成されている。定荷重バネ80は、渦巻バネであり、帯状の線材が渦巻状に巻回された渦巻部81(コイル部)を有する。定荷重バネ80は、例えば、金属材料等からなる1枚の帯板状の線材によって構成されている。
 具体的には、定荷重バネ80は、長尺状かつ帯状の金属板によって構成されている。したがって、渦巻部81は、定荷重バネ80において、長尺状かつ帯状の金属板が一方向のみに渦巻状に複数回巻かれた部分である。渦巻部81の一周分の形状は、回転軸13の軸心Cの方向と直交する平面で切断したときの断面(XY断面)において、円形である。このように構成される渦巻部81は、渦巻状に巻かれた金属板が元に戻ろうとするバネ弾性力(バネ復元力)を有する。
 定荷重バネ80は、帯状の金属板の一方の端部である外側端部80aと、帯状の金属板の他方の端部である内側端部80bとを有する。外側端部80aは、渦巻部81の最外周から外側に引き出された帯状の金属板の一方の先端部である。内側端部80bは、渦巻部81の最内周に位置する帯状の金属板の他方の先端部である。
 図5に示すように、定荷重バネ80は、渦巻部81によってブラシ60を整流子14に押し付けている。具体的には、定荷重バネ80は、渦巻部81がブラシ60の後端部62に接触している。定荷重バネ80は、渦巻部81のバネ弾性力によってブラシ60に荷重を付与している。つまり、定荷重バネ80は、渦巻部81によってブラシ60に押圧力(バネ圧)を付与している。これにより、ブラシ60は、整流子14に向けて付勢されている。
 図9及び図10に示すように、定荷重バネ80の渦巻部81とブラシ60の後端部62とは、2ヵ所以上で接している。ブラシ60の後端部62には凹部63が形成されている。渦巻部81は、この凹部63と2ヵ所以上で接している。具体的には、凹部63は、断面形状が一律のV字状であるV字溝である。これにより、帯状の金属板からなる渦巻部81と凹部63とは、2ヵ所で線接触している。つまり、図10に示すように、回転軸13の軸心Cの方向(本実施の形態ではZ軸方向)と直交する平面で切断したときの断面において、渦巻部81と後端部62とは、第1点P1と第2点P2との2点で接している。第1点P1と第2点P2とは、渦巻部81と後端部62との接点である。このように、渦巻部81と凹部63とは、第1点P1及び第2点P2の2ヵ所で線接触している。なお、渦巻部81は、凹部63の内面に接しており、渦巻部81の一部は、凹部63の内方に入り込んでいる。
 XY断面において、凹部63が線対称のV字形状で、渦巻部81が円形であるので、第1点P1と第2点P2とを結ぶ線は、ブラシ60の長手方向と直交する方向と平行である。つまり、第1点P1と第2点P2とを結ぶ線は、ブラシ60の短手方向と平行である。
 上記のように、定荷重バネ80は、ブラシ保持器70に収納されている。具体的には、図5に示すように、定荷重バネ80は、渦巻部81がブラシ60の後端部62の後方に位置するように、ブラシ保持器70の第1ホルダ71に収納されている。定荷重バネ80の外側端部80aは、ブラシ60の側方を通ってブラシ60の前端部61側(整流子14側)に向けて引き出されるようにして第1ホルダ71に配置されている。
 定荷重バネ80は、ブラシ保持器70に固定されている。具体的には、図5に示すように、定荷重バネ80の外側端部80aがブラシ保持器70の第1ホルダ71に固定されている。定荷重バネ80は、定荷重バネ80の外側端部80aが第1ホルダ71に係止することで第1ホルダ71に固定されている。
 具体的には、図8に示すように、定荷重バネ80は、渦巻部81から引き出された外側端部80aが外側で折り返すように折り曲げられた折り返し構造82を有している。図6及び図7に示すように、折り返し構造82を第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むことで、定荷重バネ80が第1ホルダ71に固定されている。第1ホルダ71の開口端部71aは、筒状の第1ホルダ71の側壁部の一部である。
 図8に示すように、折り返し構造82は、定荷重バネ80の外側端部80aが外側に折り返された第1折り返し部82aと、第1折り返し部82aに対向する対向部82bとを有する。第1折り返し部82a及び対向部82bは、定荷重バネ80を構成する金属板の一部である金属片である。第1折り返し部82a(第1折り返し片)は、金属板の端部を外側に180度折り返すようにして形成された部分である。第1折り返し部82aは、外側端部80aの先端部分である。対向部82b(対向片)は、金属板のうち第1折り返し部82aに対面している部分である。
 定荷重バネ80は、第1折り返し部82aと対向部82bとで第1ホルダ71(筒部)の開口端部71aを挟み込むように折り返し構造82を第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むことで第1ホルダ71に固定されている。つまり、折り返し構造82における第1折り返し部82aと対向部82bとの間の隙間に、第1ホルダ71の開口端部71aが挿入されている。
 このように、定荷重バネ80に折り返し構造82を形成することで、折り返し構造82を第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むだけで定荷重バネ80をブラシ保持器70に固定することができる。したがって、外側端部80aに折り返し構造82を形成することなくリベットやビス等で外側端部80aをブラシ保持器70に固定する場合と比べて、工数及び部品点数を削減することができる。
 本実施の形態において、第1折り返し部82aには、折り返し構造82の差し込み方向に沿って延在する第1スリット83aが形成されている。第1スリット83aは、定荷重バネ80を構成する金属板の長手方向に沿って形成されている。図11は、実施の形態に係る定荷重バネ80において、折り返し構造82を形成する前の外側端部80aの形状を示す図である。図11に示すように、第1スリット83aの先端部分は開口している。つまり、折り返し構造82を形成する前の金属板の一方側の先端部分は、第1スリット83aが形成されることで2本の細片に分離されている。折り返し構造82は、この第1スリット83aが形成された金属板を折り返し位置Pbで180度折り返すように曲げることで形成されている。折り返し位置Pbは、第1折り返し部82aと対向部82bとの接続部分となる。なお、図11に示すように、折り返し位置Pbは、第1スリット83aの途中に設定されているが、第1スリット83aとは異なる位置に設定されていてもよい。
 上記のように、第1ホルダ71の外壁には突条部71bが設けられている。突条部71bは、折り返し構造82を第1ホルダ71の開口端部71aに差し込む際の差し込み方向に沿って延在している。本実施の形態では、突条部71bも利用して第1ホルダ71に定荷重バネ80を固定している。
 図12A、図12B、及び図12Cは、実施の形態に係る電動機2において、定荷重バネ80及びブラシ60をブラシ保持器70に組み込むときの様子を説明するための図である。図13Aは、実施の形態に係る電動機において、定荷重バネをブラシ保持器に組み込むときの様子を説明するための図である。具体的には、定荷重バネ80を第1ホルダ71に固定する際、図12A及び図12Bに示すように、定荷重バネ80の折り返し構造82を第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むとともに、定荷重バネ80の第1スリット83aを突条部71bに差し込む。この場合、第1ホルダ71の開口端部71aは、折り返し構造82の第1折り返し部82aと対向部82bとで挟まれる。これにより、図13Aに示すように、定荷重バネ80は、外側端部80aが第1ホルダ71に固定された状態で第1ホルダ71の前方部分にセットされる。
 このように、定荷重バネ80は、折り返し構造82が第1ホルダ71の開口端部71aに差し込まれるとともに、第1スリット83aが突条部71bに差し込まれることで、第1ホルダ71に固定される。つまり、定荷重バネ80は、折り返し構造82だけではなく、第1スリット83aも利用して、第1ホルダ71に固定されている。第1スリット83aに突条部71bが差し込まれることで、第1スリット83aを構成する第1折り返し部82aが突条部71bによって上下方向(回転軸13の軸心Cの方向)に動くことを抑制できる。これにより、第1ホルダ71に取り付けられた定荷重バネ80が上下方向に動くことを抑制することができる。したがって、定荷重バネ80を安定した状態でブラシ保持器70に固定することができる。
 なお、本実施の形態では、外側端部80aのみで定荷重バネ80がブラシ保持器70に固定されている。定荷重バネ80は、外側端部80a以外の部分では固定されていない。つまり、定荷重バネ80の外側端部80a以外の部分は、支持されておらず、フリーになっている。つまり、定荷重バネ80は、外側端部80aのみの1箇所で支持されている。
 定荷重バネ80をブラシ保持器70に固定した後は、図12Cに示すように、ブラシ60をブラシ保持器70に挿入する。具体的には、ブラシ60の後端部62で定荷重バネ80の渦巻部81を押し当てながら、ブラシ60を第1ホルダ71の奥側に挿入していく。これにより、図13Bに示すように、ブラシ60は、定荷重バネ80の渦巻部81のバネ弾性力によって付勢された状態で第1ホルダ71に収納される。図13Bは、実施の形態に係る電動機2において、ブラシ60をブラシ保持器70に組み込むときの様子を説明するための図である。
 図13Cは、実施の形態に係る電動機2において、ブラシ摩耗時のブラシ60と導電線91との関係を説明するための図である。本実施の形態では、図13Cに示すように、導電線91の長さは、ブラシ60が最大摩耗した場合でも定荷重バネ80がブラシ60に押圧力を付与するように設定されている。さらに、ブラシ60を組み付ける前の定荷重バネ80の初期位置のときから定荷重バネ80の荷重を受ける位置にブラシ60が配置されるように、導電線91の長さが設定されている。つまり、ブラシ60により定荷重バネ80の渦巻部81に荷重が加わる位置で導電線91が固定されている。
 この構成により、図13Cに示すように、ブラシ60が完全に摩耗した場合でも、導電線91が突っ張ることになる。これにより、ブラシ60とブラシ保持器70との間に隙間が存在していたとしても、ブラシ60が振動することを抑制できる。導電線91の長さを上記のように設定すれば、定荷重バネ80は、定荷重バネ80のバネ性を利用してブラシ60に常にプリテンションをかけることができる。これにより、定荷重バネ80にはブラシ60からの反力が加えられるため、ブラシ保持器70に一旦組み込んだ定荷重バネ80がブラシ保持器70から外れることを抑制できる。
 以上のように構成される電動機2では、ブラシ60に供給される電機子電流が、整流子14を介して、回転子10の巻線コイル12に流れる。これにより、回転子10に磁束が発生し、回転子10から生じる磁束と固定子20の磁石21から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力が回転子10を回転させるトルクとなる。これにより、回転子10が回転する。そして、回転子10が回転することによって回転軸13が回転する。これにより、回転軸13に取り付けられた回転ファン3が回転する。
 このように回転子10が回転すると、整流子14に接触するブラシ60の前端部61が摩耗する。このとき、ブラシ60は、定荷重バネ80から常に一定の荷重(押圧力)を受けて整流子14に押し付けられている。これにより、整流子片14aとの摩擦によってブラシ60の前端部61が摩耗していくにしたがって、ブラシ60は、ブラシ保持器70の第1ホルダ71内を整流子14に向かって摺動することになる。このとき、定荷重バネ80を構成する線材は、摩耗によりブラシ60が短くなるにつれて巻かれていくことになる。つまり、渦巻部81は、外側端部80aに近づいていくことになる。
 ここで、本実施の形態に係る電動機2の作用効果について、比較例の電動機と比較して説明する。図14A、図14B、及び図14Cは、比較例の電動機において、そのブラシ60Xが摩耗するにしたがってブラシ60Xが摺動するとともに定荷重バネ80Xが移動するときの様子を説明するための図である。図15A、図15B、及び図15Cは、実施の形態に係る電動機2において、ブラシ60が摩耗するにしたがってブラシ60が摺動するとともに定荷重バネ80が移動するときの様子を説明するための図である。
 比較例の電動機では、ブラシ60Xの後端部62に凹部63が設けられていない。後端部62の後端面62aは平坦面になっている。後端面62aには定荷重バネ80Xの渦巻部81が当接している。ブラシ60Xは、渦巻部81から一定の押圧力を受けて整流子片(不図示)に押し付けられている。この場合、比較例の電動機では、ブラシ60Xの後端面62aと定荷重バネ80Xの渦巻部81とは、1ヵ所のみで接している。つまり、XY断面において、ブラシ60Xの後端面62aと定荷重バネ80Xの渦巻部81とは、1点のみで接している。
 このように構成される比較例の電動機では、本実施の形態に係る電動機2と同様に、整流子片との摩擦によってブラシ60Xの前端部61が摩耗していくにしたがってブラシ60Xが整流子片側へと摺動する。ブラシ60Xに押圧力を付与する定荷重バネ80Xの渦巻部81は、ブラシ60Xの摺動に伴って整流子片側に移動することになる。
 このとき、図14A、図14B、及び図14Cに示すように、比較例の電動機では、ブラシ60Xの後端面62aと定荷重バネ80Xの渦巻部81とは1ヵ所のみで接している。したがって、ブラシ60Xに荷重を付与する渦巻部81は、移動時における渦巻部81自身によるバネの伸び縮みによって、ブラシ60Xが摩耗するにつれてブラシ60Xの後端面62aで左右に動くことになる。つまり、ブラシ60Xの後端面62aと渦巻部81との接触箇所が、ブラシ60Xが摩耗するにつれて左右に動いてしまう。
 具体的には、図14Aに示すように、ブラシ60Xが摩耗する前の初期状態のときは、渦巻部81の中心線とブラシ60Xの中心線とが一致している。しかし、図14Bに示すように、ブラシ60Xが摩耗していくと、渦巻部81は、外側端部80aが引き出された側とは反対側(図中の右側)にずれていく。ブラシ60Xがさらに摩耗していくと、図14Cに示すように、渦巻部81は、外側端部80aが引き出された側(図中の左側)にずれていき、最終的には、初期状態の位置に戻ることになる。
 このように、ブラシ60Xの摩耗とともに渦巻部81が左右に動くと、渦巻部81のブラシ60Xへの荷重負荷が一定にならない。したがって、渦巻部81がブラシ60Xに付与する押圧力が安定しなくなるおそれがある。特に、渦巻部81が左右に動くと、定荷重バネ80Xとブラシ60Xとを保持するブラシ保持器の内面に定荷重バネ80Xの渦巻部81が接触してしまうことがある。この場合、定荷重バネ80Xがブラシ60Xに付与する荷重が大きく低下してしまう。
 これに対して、本実施の形態に係る電動機2では、定荷重バネ80の渦巻部81とブラシ60の後端部62とは、2ヵ所以上で接している。具体的には、ブラシ60の後端部62に凹部63が形成されており、渦巻部81は、凹部63と2ヵ所で接している。
 このように構成される電動機2では、上記のように、整流子片14aとの摩擦によってブラシ60の前端部61が摩耗していくにしたがってブラシ60が整流子片側へと摺動する。ブラシ60に押圧力を付与する定荷重バネ80の渦巻部81は、このブラシ60の摺動に伴って整流子片側に移動することになる。
 このとき、図15A、図15B、及び図15Cに示すように、電動機2では、ブラシ60の後端面62aと定荷重バネ80の渦巻部81とは2ヵ所で接している。したがって、移動時に渦巻部81自身が伸び縮みしたとしても、渦巻部81は、ブラシ60が摩耗していっても左右に動くことを抑制できる。つまり、ブラシ60の後端面62aと渦巻部81との接触箇所は、ブラシ60が摩耗していっても左右に動かない。
 具体的には、図15A、図15B、及び図15Cに示すように、ブラシ60が摩耗していっても、渦巻部81の中心線とブラシ60の中心線とはずれることなく一致している。つまり、ブラシ60が摩耗する前の初期状態からブラシ60が摩耗した最終状態まで、渦巻部81は左右に動かない。
 したがって、初圧と終圧との差を小さくした定荷重バネ80によって、ブラシ60が摩耗していっても、ブラシ60に一定の押圧力を付与し続けることができる。つまり、ブラシ60に安定した荷重を与え続けることができる。これにより、電動機2の効率及びブラシ60の寿命が低下することを抑制することができる。
 ここで、ブラシ60の後端面62aに形成したV字溝の凹部63の溝幅と定荷重バネ80の渦巻部81の左右の動きとの関係について実験を行った。その実験結果について図16を用いて説明する。図16は、V字溝の凹部63の溝幅と定荷重バネ80の渦巻部81の左右の動きとの関係についての実験結果を示す図である。
 この実験では、凹部63の溝幅を変えた実施例1~実施例5の5種類のブラシ60と、後端面が平坦な従来例のブラシ60Xとを作製し、ブラシ60、60Xの摺動時における定荷重バネ80の渦巻部81の左右の動きを評価した。
 定荷重バネ80としては、直径がφ5.50mmである渦巻部81を有するものを用いた。V字溝である凹部63の溝幅については、凹部63の内面と渦巻部81とが接する2点と渦巻部81の中心との角度θで評価した。角度θは、渦巻部81の中心Oを中心とする円において、第1点P1と第2点P2とを弦とする中心角である。この場合、第1点P1及び第2点P2は、回転軸13の軸心Cの方向と直交する平面で切断したときの断面において、渦巻部81と凹部63との接点である。
 その結果、従来例のブラシ60Xについては、ブラシ60Xが摺動するにつれて、渦巻部81は大きく左右に動いた。
 一方、実施例1のブラシ60(θ=20.95°、溝幅1.0mm)については、渦巻部81は左右に大きく動かないものの、凹部63から渦巻部81が外れて渦巻部81が左右に動くことがあった。
 実施例2のブラシ60(θ=31.65°、溝幅1.5mm)と実施例3のブラシ60(θ=37.11°、溝幅1.75mm)とについては、実施例1のブラシ60と同様に、渦巻部81は左右に大きく動かないものの、凹部63から渦巻部81が外れて渦巻部81が左右に動くことがあった。
 実施例4のブラシ60(θ=42.65°、溝幅2.0mm)については、何度もブラシ60を摺動させていると、まれに渦巻部81が左右に動くことがあったが、凹部63から渦巻部81が外れることはなかった。
 実施例5のブラシ60(θ=48.30°、溝幅2.25mm)については、何度ブラシ60を摺動させても渦巻部81は左右に動くことなく、凹部63から渦巻部81が外れることはなかった。
 以上の実験結果から、定荷重バネ80よってブラシ60に安定した荷重を与え続けるためには、θ≧40°であるとよく、より好ましくは、θ≧48°である。特に、θ≧48.30°であるとよい。
 以上のように、本実施の形態に係る電動機2は、回転軸13及び回転軸13に取り付けられた整流子14を有する回転子10と、整流子14に接する第1端部及び第1端部61とは反対側に位置する第2端部62を含むブラシ60と、帯状の線材により構成され、ブラシ60を整流子14に押し当てるための定荷重バネ80と、を備える。定荷重バネ80は、帯状の線材が巻回された渦巻部81を有し、渦巻部81と第2端部62とは、2ヵ所以上で接している。
 これにより、定荷重バネ80を用いた場合であってもブラシ60に安定した荷重を与えることができる。したがって、電動機2の効率及びブラシ60の寿命が低下することを抑制できる。
 電動機2には、第2端部62に凹部63が形成されており、渦巻部81は、凹部63と2ヵ所以上で接していることが好ましい。
 渦巻部81と第2端部62とは、回転軸13の軸心方向と直交する平面で切断したときの断面において、第1点と第2点との2点で接しており、第1点と第2点とを結ぶ線は、ブラシ60の長手方向と直交する方向と平行であることが好ましい。
 渦巻部81の中心を中心とする円において、第1点と第2点とを弦とする中心角をθとすると、θ≧40°であることが好ましい。
 渦巻部81の中心を中心とする円において、第1点と第2点とを弦とする中心角をθとすると、θ≧48°であることがさらに好ましい。
 電動機2は、さらに、ブラシ60を保持するブラシ保持器70を備え、ブラシ保持器70は、ブラシ60を囲む筒状の筒部を有し、定荷重バネ80は、渦巻部81から引き出された一方の端部が外側で折り返すように折り曲げられた折り返し構造82を有し、折り返し構造82は、一方の端部が外側に折り返された第1折り返し部82aと、第1折り返し部82aに対向する対向部82bとを有し、定荷重バネ80は、第1折り返し部82aと対向部82bとで筒部の開口端部71aを挟み込むように折り返し構造82を開口端部71aに差し込むことで筒部に固定されていてもよい。
 第1折り返し部82aには、折り返し構造82の差し込み方向に沿って延在する第1スリット83aが形成されており、ブラシ保持器70は、筒部の外壁の外面に立設し且つ差し込み方向に沿って延在する突条部71bを有し、定荷重バネ80は、折り返し構造82が筒部の開口端部71aに差し込まれるとともに第1スリット83aが突条部71bに差し込まれることで筒部に固定されていてもよい。
 電動機2は、さらに、一方の端部がブラシ60に接続され、且つ、他方の端部がブラシ60に電力を提供する電極端子92に接続された導電線91を有し、導電線91の長さは、ブラシ60が最大摩耗した場合でも定荷重バネ80がブラシ60に押圧力を付与するように設定されていることが好ましい。
 (変形例)
 以上、本開示に係る電動機2及び電動送風機1について、実施の形態に基づいて説明した。しかし、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
 例えば、定荷重バネ80が有する折り返し構造82は、図8に示される構造に限定されるものではない。具体的には、上記実施の形態において、定荷重バネ80が有する折り返し構造82は、図11に示すように、長手方向の一方が開口した第1スリット83aが形成された金属板に折り曲げ加工を施すことで形成されていた。しかしながら、このような形状では、強度不足により折り曲げ加工時に金属板が変形するおそれがある。そこで、図17に示されるように、金属板の長手方向の一方を開口させることなくスリットが形成された金属板に折り曲げ加工を施す。これにより、図18A及び図18Bに示されるようなL字形状の折り返し構造82Aを形成してもよい。図17は、変形例に係る定荷重バネ80Aにおいて、折り返し構造を形成する前の金属板の外側端部80aの形状を示す図である。図18Aは、変形例に係る定荷重バネ80Aの斜視図である。図18Bは、同定荷重バネ80Aの上面図である。
 図18A及び図18Bに示すように、定荷重バネ80Aが有する折り返し構造82Aは、第1折り返し部82a及び対向部82bに加えて、さらに、第1折り返し部82aに立設する第2折り返し部82cを有する。第2折り返し部82cには、第1スリット83aに連続する第2スリット83bが形成されている。第2スリット83bは、第2折り返し部82cの先端まで切り欠くことなく形成されている。つまり、図17及び図18Aに示すように、折り返し構造82Aでは、外側端部80aにおける2本の細片の先端が分離されておらずブリッジ部82c1で連結されている。
 このように構成される折り返し構造82Aは、図17に示される金属板を第1折り返し位置Pb1で外側に180度折り返すように折り曲げ加工を施すとともに、第2折り返し位置Pb2で反対側に90度折り返すように折り曲げ加工を施すことで形成することができる。このとき、外側端部80aの先端部分が分離されておらず、外側端部80aにおける2本の細片の先端がブリッジ部82c1で連結されている。したがって、金属板の折り曲げ加工時に金属板が変形することを抑制することができる。
 このようにして作製された定荷重バネ80Aは、図19A、図19B、及び図19Cに示すように、折り返し構造82Aを第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むことで定荷重バネ80Aを第1ホルダ71に固定することができる。図19A、図19B、及び図19Cは、変形例に係る定荷重バネ80Aとブラシ60とをブラシ保持器70に組み込むとき様子を説明するための図である。具体的には、図19A及び図19Bに示すように、定荷重バネ80Aの折り返し構造82Aを第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むとともに、定荷重バネ80Aの第1スリット83a及び第2スリット83bを突条部71bに差し込む。このとき、第1ホルダ71の開口端部71aは、折り返し構造82Aの第1折り返し部82aと対向部82bとで挟まれる。これにより、定荷重バネ80Aは、外側端部80aが第1ホルダ71に固定された状態で第1ホルダ71の前方部分にセットされる。
 このように、定荷重バネ80Aは、折り返し構造82Aだけではなく、第1スリット83a及び第2スリット83bも利用して第1ホルダ71に固定されている。第1スリット83a及び第2スリット83bに突条部71bが差し込まれることで、第1スリット83aを構成する第1折り返し部82aと第2スリット83bを構成する第2折り返し部82cとが突条部71bによって、上下方向(回転軸13の軸心Cの方向)に動くことを抑制できる。これにより、上記実施の形態における定荷重バネ80と比べて、定荷重バネ80Aが上下方向に動くことを抑制することができる。したがって、定荷重バネ80Aをさらに安定した状態でブラシ保持器70に固定することができる。
 そして、定荷重バネ80Aをブラシ保持器70に固定した後は、図19Cに示すように、ブラシ60をブラシ保持器70に挿入する。具体的には、ブラシ60の後端部62で定荷重バネ80Aの渦巻部81を押し当てながら、ブラシ60を第1ホルダ71の奥側に挿入していく。これにより、ブラシ60は、定荷重バネ80Aの渦巻部81のバネ弾性力によって付勢された状態で第1ホルダ71に収納される。
 図20Aは、変形例に係る定荷重バネ80Aの構成を示す図である。定荷重バネ80Aでは、図20Aに示すように、金属板を180度折り曲げることで、第1折り返し部82aと対向部82bとを有する折り返し構造82Aを形成した。つまり、第1折り返し部82aと対向部82bとにおける折り返し構造82Aの折り返し角度は、180度であった。
 このように構成することで、折り返し構造82Aによって定荷重バネ80Aを第1ホルダ71に容易に取り付けることができる。しかしながら、容易に取り付けることができる一方で、定荷重バネ80Aが容易に第1ホルダ71から外れてしまうおそれがある。例えば、折り返し構造82Aが斜め状態になると、折り返し構造82Aが第1ホルダ71の開口端部71aから容易に外れてしまう。この点、導電線91付きのブラシ60を組み込むことで定荷重バネ80Aが簡単に外れてしまうことを抑制できるものの、導電線91付きのブラシ60を組み込むまでの間に定荷重バネ80Aが外れてしまうおそれがある。
 図20Bは、変形例に係る定荷重バネ80Bの構成を示す図である。そこで、図20Bに示される定荷重バネ80Bのように、折り返し構造82Bにおいて、第1折り返し部82aと対向部82bとの隙間は、折り返し構造82Bの折り返し位置から離れるほど狭くなっているとよい。具体的には、第1折り返し部82aと対向部82bとの隙間は、第1折り返し部82aと対向部82bとの接続部分から離れるにしたがって漸次狭くなっている。例えば、第1折り返し部82aと対向部82bとにおける折り返し構造82Bの折り返し角度は、181°以上185°以下であるとよい。
 このように、第1折り返し部82aと対向部82bとの隙間を折り返し構造82Bの折り返し位置から離れるほど狭くすることで、折り返し構造82Bにおける第1折り返し部82aと対向部82bとの板バネによるバネ弾性力を利用して、第1折り返し部82aと対向部82bとで第1ホルダ71の開口端部71aを挟持することができる。したがって、折り返し構造82Bを第1ホルダ71の開口端部71aに差し込むことで、定荷重バネ80Bをブラシ保持器70に仮保持又は仮固定させることができる。なお、折り返し構造82Bにおける第1折り返し部82aと対向部82bとの構成は、上記実施の形態における定荷重バネ80に適用してもよい。
 上記実施の形態において、ブラシ60の凹部63の形状は、切り欠き部分の断面形状が三角形状であるV字溝であったが、これに限らない。図21A及び図21Bは、変形例に係るブラシ60Aと定荷重バネ80との接触部分の拡大図である。例えば、図21A及び図21Bに示すように、ブラシ60Aの凹部63Aは、円弧溝であってもよい。この場合、図21Bに示すように、凹部63Aは、回転軸13の軸心Cの方向と直交する平面で切断したときの断面(XY断面)において、円弧形状である。図22Aは、変形例に係るブラシ60Bと定荷重バネ80との接触部分の拡大図である。図22Bは、変形例に係るブラシ60Bと定荷重バネ80との接触部分の拡大図である。あるいは、図22A及び図22Bに示すように、ブラシ60Bの凹部63Bは、切り欠き部分の断面形状が矩形状の矩形溝であってもよい。この場合、図22Bに示すように、凹部63Bは、回転軸13の軸心Cの方向と直交する平面で切断したときの断面(XY断面)において、コ字形状である。ブラシの凹部の形状は、これらの形状に限るものではない。ブラシの凹部は、回転軸13の軸心Cの方向と直交する平面で切断したときの断面(XY断面)において、U字状、C字状又は放物線状等の曲線を有する形状、台形状等の多角形状等のように複数の直線を有する形状、又は、1つ以上の曲線と1つ以上の直線と有する形状であってもよい。図21A及び図21Bのように、凹部63Aが円弧溝である場合、凹部63Aと渦巻部81とが2ヵ所で接するには、凹部63Aの円弧の曲率は、渦巻部81を構成する円の曲率よりも大きくなっているとよい。
 以上のように、本実施の形態の凹部63は、回転軸13の軸心方向と直交する平面で切断したときの断面において、V字形状、円弧形状、U字形状又はコ字形状を有してもよい。
 折り返し構造82は、さらに、第1折り返し部82aに立設する第2折り返し部82cを有し、第2折り返し部82cには、第1スリット83aに連続する第2スリット83bが形成されており、第2スリット83bは、第2折り返し部82cの先端まで切り欠くことなく形成されていてもよい。
 第1折り返し部82aと対向部82bとの隙間は、折り返し構造82の折り返し位置から離れるほど狭くなっていることが好ましい。
 また、上記実施の形態において、定荷重バネ80の渦巻部81とブラシ60の後端部62とは2ヵ所のみで接していたが、これに限らない。例えば、定荷重バネ80の渦巻部81とブラシ60の後端部62とは、3ヵ所、4ヵ所等、3ヶ所以上の箇所で接していてもよい。このように、渦巻部81と後端部62とが3ヶ所以上で接することで、上記実施の形態と比べて、さらに安定した荷重をブラシ60に付与することができる。この場合、渦巻部81と後端部62とは、XY断面の1つの断面のみで3ヵ所以上に接するのではなく、XY断面における複数の断面において3ヵ所以上で接していてもよい。例えば、渦巻部81と後端部62とは、XY断面の1つの断面で上記実施の形態のように2ヵ所のみで接するとともに、XY断面の他の1つ以上の断面で1ヶ所以上接していてもよい。この場合、ブラシ60の後端面に形成する凹部の切り欠き部分は、回転軸13の軸心Cの方向に沿って同じ断面形状を有するものでなくてもよい。
 上記実施の形態において、ブラシ60の凹部63は、後端面62aにおける回転軸13の軸心Cの方向(Z軸方向)の全体を切り欠くように形成されていたが、これに限らない。図23は、に係るブラシ60Cと定荷重バネ80との接触部分の拡大図である。例えば、図23に示されるブラシ60Cの凹部63Cのように、後端面62aにおける回転軸13の軸心Cの方向に一部を切り欠くように形成されていてもよい。つまり、凹部63Cは、定荷重バネ80の渦巻部81が当接する部分のみに形成されていてもよい。この場合、ブラシ60Cの後端部62には、定荷重バネ80の渦巻部81が、回転軸13の軸心Cの方向(Z軸方向)に移動することを規制する規制部64が設けられている。このように、渦巻部81の上下に規制部64を設けることで、渦巻部81が上下方向(Z軸方向)に動くことを抑制することができる。したがって、上記実施の形態における電動機2と比べて、ブラシ60Cに対してさらに安定した荷重を付与することができる。したがって、電動機の効率及びブラシの寿命が低下することを一層抑制することができる。しかも、渦巻部81の上下面が規制部64に接触している場合には、渦巻部81が上下方向に動くことを抑制するだけではなく、ブラシ60Cの摺動時に渦巻部81が左右に動くことを一層抑制することができる。これにより、ブラシ60Cに対して一層安定した荷重を付与することができる。なお、本変形例において、規制部64は、凹部63Cを形成する際にブラシ60Cの後端面62aが切り欠かれてない部分であるが、これに限らない。例えば、規制部64は、後端面62aから外方に突出するように形成されていてもよい。また、図23では、渦巻部81の上下の各々に規制部64が設けられているが、渦巻部81の上下の一方のみに規制部64が設けられていてもよい。
 以上のように、本実施の形態の第2端部62には、渦巻部81が回転軸13の軸心方向に移動することを規制する規制部64が設けられていてもよい。
 上記実施の形態において、ブラシ60は、カーボンブラシのみによって構成されていた。凹部63は、カーボンブラシの後端面に形成されていた。しかし、これに限らない。凹部63は、導電性のブラシ本体となるカーボンブラシと、それ以外の複数の別部品とによって構成されていてもよい。図24は、変形例に係るブラシ60Dと定荷重バネ80とがブラシ保持器70に収納された状態を示す断面図である。例えば、図24に示すように、ブラシ60Dは、カーボンブラシ60aとカーボンブラシ60aの後端部に取り付けられた取付部品60bとを有していてもよい。この場合、ブラシ60Dの後端部62は、取付部品60bの後端部である。したがって、ブラシ60Dの凹部63Dは、取付部品60bの後端部に設けられている。なお、取付部品60bの材料は、金属材料又は樹脂材料であってもよいし、カーボンブラシ60aと同じ材料であってもよい。
 以上のように、本実施の形態のブラシ60は、カーボンブラシ60aとカーボンブラシ60aの後端部に取り付けられた取付部品60bとを有し、第2端部62は、取付部品60bの後端部であってもよい。
 上記実施の形態において、固定子20は、磁石21によって構成されていた。しかし、これに限らない。例えば、固定子20は、固定子鉄心と固定子鉄心に巻回された巻線コイルとによって構成されていてもよい。
 上記実施の形態において、電動送風機1は、電気掃除機に用いる場合について説明した。しかし、これに限らない。例えば、電動送風機1は、エアタオル等に用いてもよい。
 上記実施の形態では、電動機2を電動送風機1に用いる例を説明した。しかし、これに限らず、電動機2は、電動送風機1以外の電気機器に用いてもよい。電動機2は、家庭用機器に用いる場合に限らず、産業用機器に用いてもよい。
 その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
 本開示の電動機及び電動送風機等は、電気掃除機等の家庭用電気機器をはじめとして種々の電気機器に利用することができる。
 1 電動送風機
 2 電動機
 3 回転ファン
 4 エアガイド
 4a 本体部
 4b 環状部
 4c 連結板
 5 ファンケース
 5a 蓋部
 5b 側壁部
 5c 吸気口
 10 回転子
 11 回転子鉄心
 12 巻線コイル
 13 回転軸
 13a 第1部位
 13b 第2部位
 14 整流子
 14a 整流子片
 15 第1軸受け
 16 第2軸受け
 20 固定子
 21 磁石
 30 ヨーク
 40 フレーム
 40a 開口部
 40b 排気口
 41 膨出部
 50 ブラケット
 51 第1貫通孔
 52 第2貫通孔
 60、60A、60B、60C、60D ブラシ
 60a カーボンブラシ
 60b 取付部品
 61 前端部(第1端部)
 61a 前端面
 62 後端部(第2端部)
 62a 後端面
 63、63A、63B、63C、63D 凹部
 64 規制部
 70 ブラシ保持器
 71 第1ホルダ
 71a 開口端部
 71b 突条部
 72 第2ホルダ
 72a 嵌合孔
 72b ネジ穴
 80、80A、80B 定荷重バネ
 80a 外側端部
 80b 内側端部
 81 渦巻部
 82、82A、82B 折り返し構造
 82a 第1折り返し部
 82b 対向部
 82c 第2折り返し部
 82c1 ブリッジ部
 83a 第1スリット
 83b 第2スリット
 91 導電線
 92 電極端子
 100 ネジ

Claims (13)

  1. 回転軸及び前記回転軸に取り付けられた整流子を有する回転子と、
    前記整流子に接する第1端部及び前記第1端部とは反対側に位置する第2端部を含むブラシと、
    帯状の線材により構成され、前記ブラシを前記整流子に押し当てるための定荷重バネと、を備え、
    前記定荷重バネは、前記帯状の線材が巻回された渦巻部を有し、
    前記渦巻部と前記第2端部とは、2ヵ所以上で接している、
    電動機。
  2. 前記第2端部に凹部が形成されており、
    前記渦巻部は、前記凹部と2ヵ所以上で接している、
    請求項1に記載の電動機。
  3. 前記回転軸の軸心方向と直交する平面で切断したときの断面において、前記凹部は、V字形状、円弧形状、U字形状又はコ字形状を有する、
    請求項2に記載の電動機。
  4. 前記回転軸の軸心方向と直交する平面で切断したときの断面において、前記渦巻部と前記第2端部とは、第1点と第2点との2点で接しており、
    前記第1点と前記第2点とを結ぶ線は、前記ブラシの長手方向と直交する方向と平行である、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の電動機。
  5. 前記渦巻部の中心を中心とする円において、前記第1点と前記第2点とを弦とする中心角をθとすると、
    θ≧40°である、
    請求項4に記載の電動機。
  6. 前記渦巻部の中心を中心とする円において、前記第1点と前記第2点とを弦とする中心角をθとすると、
    θ≧48°である、
    請求項4に記載の電動機。
  7. 前記第2端部には、前記渦巻部が前記回転軸の軸心方向に移動することを規制する規制部が設けられている、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の電動機。
  8. 前記ブラシは、カーボンブラシと前記カーボンブラシの後端部に取り付けられた取付部品とを有し、
    前記第2端部は、前記取付部品の後端部である、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の電動機。
  9. さらに、前記ブラシを保持するブラシ保持器を備え、
    前記ブラシ保持器は、前記ブラシを囲む筒状の筒部を有し、
    前記定荷重バネは、前記渦巻部から引き出された一方の端部が外側で折り返すように折り曲げられた折り返し構造を有し、
    前記折り返し構造は、前記一方の端部が外側に折り返された第1折り返し部と、前記第1折り返し部に対向する対向部とを有し、
    前記定荷重バネは、前記第1折り返し部と前記対向部とで前記筒部の開口端部を挟み込むように前記折り返し構造を前記開口端部に差し込むことで前記筒部に固定されている、
    請求項1~8のいずれか1項に記載の電動機。
  10. 前記第1折り返し部には、前記折り返し構造の差し込み方向に沿って延在する第1スリットが形成されており、
    前記ブラシ保持器は、前記筒部の外壁の外面に立設し且つ前記差し込み方向に沿って延在する突条部を有し、
    前記定荷重バネは、前記折り返し構造が前記筒部の開口端部に差し込まれるとともに前記第1スリットが前記突条部に差し込まれることで前記筒部に固定されている、
    請求項9に記載の電動機。
  11. 前記折り返し構造は、さらに、前記第1折り返し部に立設する第2折り返し部を有し、
    前記第2折り返し部には、前記第1スリットに連続する第2スリットが形成されており、
    前記第2スリットは、前記第2折り返し部の先端まで切り欠くことなく形成されている、
    請求項10に記載の電動機。
  12. 前記第1折り返し部と前記対向部との隙間は、前記折り返し構造の折り返し位置から離れるほど狭くなっている、
    請求項10又は11に記載の電動機。
  13. さらに、一方の端部が前記ブラシに接続され、且つ、他方の端部が前記ブラシに電力を提供する電極端子に接続された導電線を有し、
    前記導電線の長さは、前記ブラシが最大摩耗した場合でも前記定荷重バネが前記ブラシに押圧力を付与するように設定されている、
    請求項1~12のいずれか1項に記載の電動機。
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