WO2023119839A1 - 電動機及び部品収納箱 - Google Patents

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WO2023119839A1
WO2023119839A1 PCT/JP2022/039430 JP2022039430W WO2023119839A1 WO 2023119839 A1 WO2023119839 A1 WO 2023119839A1 JP 2022039430 W JP2022039430 W JP 2022039430W WO 2023119839 A1 WO2023119839 A1 WO 2023119839A1
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WO
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press
brush
electric motor
fit
fitting
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039430
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English (en)
French (fr)
Inventor
貴洋 浅野
拓也 小島
元 溝江
宏和 木倉
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by パナソニックIpマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックIpマネジメント株式会社
Publication of WO2023119839A1 publication Critical patent/WO2023119839A1/ja

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to electric motors and parts storage boxes.
  • Electric motors are widely used not only in the field of household electric appliances such as vacuum cleaners, but also in the field of electrical components such as automobiles.
  • an electric blower mounted on a vacuum cleaner uses an electric motor to rotate a rotating fan.
  • Electric motors are used in two-wheeled or four-wheeled vehicles to drive cooling fans such as radiators.
  • the brushed electric motor includes a stator, a rotor rotated by the magnetic force of the stator, a commutator attached to the rotating shaft of the rotor, and brushes in sliding contact with the commutator.
  • the brushes are housed in a brush box (see Patent Literature 1).
  • the brush box that houses the brushes will be surrounded by four walls.
  • the entire brush box is made of a resin material
  • the brush box is integrally molded using the upper and lower molds, it is difficult to remove the resin molded body of the brush box from the upper and lower molds.
  • parts such as a power supply terminal are also arranged in the brush holder, which complicates the structure of the brush holder. Therefore, when a part of the brush holder constituting the outer shell member is used as the brush box, it becomes more difficult to pull out the resin molding of the brush holder having the brush box from the upper and lower molds.
  • the entire brush box is made of metal material, the cost of the brush box increases. For this reason, it has been considered to combine a resin member and a metal member for the brush box.
  • the metal members are fixed to the resin members.
  • a method of press-fitting a press-fit portion, which is a part of the metal member, into the resin member can be considered.
  • the press-fit portion of the metal member extends in the press-fit direction.
  • the press-fit portion is a plate-like piece extending in the press-fit direction.
  • brush motors are required to have higher performance.
  • a capacitor is arranged to reduce noise generated from the electric motor. For this reason, a space for housing the capacitor is required in the housing of the electric motor.
  • the brush box is composed of a resin member and a metal member
  • the press-fitting portion of the metal member is press-fitted into the resin member by the conventional press-fitting method
  • the press-fitting portion extends in the press-fitting direction.
  • the thickness of the resin member is required by the length of the press-fit portion.
  • the press-fitting direction of the press-fit portion of the metal member is the direction in which the axis of the rotation shaft extends
  • the length of the axis of the resin member in the direction in which the axis of the rotation shaft extends becomes longer. Therefore, it becomes difficult to reduce the thickness of the electric motor.
  • An object of the present disclosure is to provide an electric motor and a parts storage box that can save space.
  • one aspect of the electric motor according to the present disclosure includes a rotor having a rotating shaft, a commutator attached to the rotating shaft, brushes in contact with the commutator, and the brushes.
  • a brush box having a resin member made of a resin material and having a concave portion; and a metal member made of a metal material, the metal member comprising a cover portion for covering the brush; a press-fitting portion that is press-fitted into the recess, wherein a surface of the press-fitting portion facing the resin member includes a folded surface that is folded back in a direction opposite to the press-fitting direction of the press-fitting portion;
  • the end portion of the portion has a corner formed by the folded surface and a side surface continuous with the folded surface, and the press-fit portion is connected to the resin member by connecting the corner to the side surface of the recess. pressed in.
  • one aspect of the component storage box according to the present disclosure is a component storage box that is arranged in a housing and stores components, and includes a resin member made of a resin material and having a concave portion, and a metal material made of a metal material. a member, wherein the metal member has a cover portion that covers the component and a press-fitting portion that is press-fitted into the recess; The end of the press-fit portion has a corner formed by the folded surface and a side surface continuous with the folded surface, and the press-fit The portion is press-fitted into the resin member by connecting the corner portion to the side surface of the recess.
  • the metal member when fixing the resin member and the metal member by press-fitting, the metal member can be press-fitted into the resin member without extending the press-fitting portion of the metal member in the press-fitting direction. Therefore, space can be saved.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the electric motor according to the embodiment when viewed obliquely from above.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric motor according to the embodiment, taken along a plane passing through the axis of the rotating shaft and passing through the brushes.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the brush holder and various components arranged in the brush holder in the electric motor according to the embodiment. 4 is an exploded perspective view of the brush holder and various parts shown in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the brush holder and various components arranged in the brush holder when viewed from the opposite side to FIG. 6 is an exploded perspective view of the brush holder and various parts shown in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the brush holder and various components arranged in the brush holder when viewed from the opposite side to FIG. 6 is an exploded perspective view of the brush holder and various parts shown in FIG. 5.
  • FIG. 5 is a perspective
  • FIG. 7A is a perspective view showing the configuration of the cover plate in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 7B is a perspective view showing the configuration of the cover plate in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 7C is a perspective view showing the configuration of the cover plate in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view showing an enlarged part of the structure shown in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 8 viewed from the X-axis direction.
  • FIG. 8 is a cross-sectional perspective view showing an enlarged part of the structure shown in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of
  • FIG. 12 is a cross-sectional view along line XII-XII in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII--XIII of FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view for explaining a method for attaching the cover plate to the brush holder in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing a state in which the cover plate is temporarily placed on the brush holder.
  • FIG. 16 is a diagram showing a first state when the first press-fitting portion of the cover plate is press-fitted into the first recess in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing a second state when the first press-fitting portion of the cover plate is press-fitted into the first recess in the electric motor according to the embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the bulk height of the first press-fit portion and the press-fit holding load in the electric motor according to the embodiment.
  • 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the first press-fit portion of the cover plate in the electric motor according to Modification 1.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the configuration of the first press-fit portion of the cover plate in the electric motor according to Modification 2.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate and the brush case portion in the electric motor according to Modification 3.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate and the brush case portion in the electric motor according to Modification 4.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the configuration of the first press-fit portion of the cover plate in the electric motor according to Modification 2.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate and the brush case portion in the electric motor according to Modification 3.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate and the brush case portion in the electric motor according to Modification 5.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate and the brush case portion in the electric motor according to Modification 6.
  • the X-axis, Y-axis and Z-axis represent three axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the X-axis and the Y-axis are orthogonal to each other and both orthogonal to the Z-axis.
  • the Z-axis direction is the direction in which the axis C of the rotating shaft 21 extends.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated.
  • the same reference numerals are assigned to substantially the same configurations, and duplicate descriptions are omitted or simplified.
  • the terms “upper” and “lower” do not necessarily refer to upward (vertically upward) and downward (vertically downward) directions in absolute spatial perception.
  • FIG. 1 is an external perspective view of an electric motor 1 according to an embodiment when viewed obliquely from above.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric motor 1 according to the embodiment taken along a plane passing through the axis C of the rotating shaft 21 and passing through the brushes 40 .
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the brush holder 60 and various components arranged in the brush holder 60 in the electric motor 1 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the brush holder 60 and various parts shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the brush holder 60 and various components arranged in the brush holder 60 when viewed from the opposite side of FIG.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the brush holder 60 and various parts shown in FIG.
  • the electric motor 1 includes a stator 10 (stator) and a rotor 20 (rotor) that rotates due to the magnetic force of the stator 10 .
  • the electric motor 1 is a brushed electric motor.
  • the electric motor 1 further includes a commutator 30 attached to a rotating shaft 21 of the rotor 20, at least one brush 40 in contact with the commutator 30, a brush spring 50 for pressing the brush 40 against the commutator 30, A brush holder 60 holding the brush 40 and a cover plate 70 covering the brush 40 are provided.
  • the electric motor 1 further includes terminals 80 electrically connected to the brushes 40 and capacitors 90 connected to the terminals 80 . As shown in FIGS. 1 and 2 , the electric motor 1 also includes a bearing 100 , a first bracket 111 and a second bracket 112 . An electric wire 120 is connected to the electric motor 1 .
  • the electric motor 1 is a type of direct current motor (DC motor) driven by direct current.
  • a magnet is used as the stator 10 of the electric motor 1 .
  • the electric motor 1 uses an armature having a coil 22 as the rotor 20 .
  • the electric motor 1 is a flat-type brushed coreless motor (flat motor) mounted on a two-wheeled or four-wheeled vehicle. Therefore, the stator 10 and the rotor 20 do not have a core (iron core), and the electric motor 1 as a whole is thin and light.
  • the electric motor 1 is a small motor used for a radiator cooling fan in a vehicle.
  • the outer diameter (diameter) ⁇ of the electric motor 1 is 120 mm or less. As an example, the outer diameter ⁇ of the electric motor 1 is ⁇ 60 mm, ⁇ 70 mm, ⁇ 90 mm, or the like.
  • the electric motor 1 is driven by an input voltage of DC 12V.
  • the stator 10 is arranged with a minute air gap between it and the rotor 20 .
  • the stator 10 generates magnetic force acting on the rotor 20 .
  • the stator 10 is configured to generate magnetic flux on the air gap surface with the rotor 20 .
  • the stator 10 constitutes a magnetic circuit together with the stator 10 which is an armature.
  • the stator 10 as a whole is substantially doughnut-shaped.
  • the stator 10 is configured such that N poles and S poles alternately and evenly exist on the air gap surface with the rotor 20 along the circumferential direction of the rotating shaft 21 .
  • the stator 10 is a magnetic field that creates magnetic flux for generating torque.
  • the stator 10 is composed of a plurality of magnets (magnets).
  • the magnets forming the stator 10 are, for example, permanent magnets.
  • the direction of the main magnetic flux generated by the stator 10 (magnet) is along the direction in which the rotating shaft 21 extends.
  • Stator 10
  • the rotor 20 has a rotating shaft 21 and coils 22 .
  • Rotor 20 is a coreless rotor that does not have a core.
  • the rotor 20 rotates around the direction of the axis C along which the rotating shaft 21 extends (also referred to simply as the "axis direction"). Rotor 20 generates a magnetic force acting on stator 10 .
  • the direction of the main magnetic flux generated by the rotor 20 is along the axial center C direction along which the rotating shaft 21 extends.
  • the rotor 20 is arranged facing the stator 10 .
  • the rotor 20 faces the stator 10 in the axial center C direction along which the rotating shaft 21 extends.
  • the coil 22 of the rotor 20 and the stator 10 face each other in the direction of the axis C along which the rotating shaft 21 extends. That is, the coil 22 and the stator 10 are arranged in the direction of the axis C of the rotating shaft 21 .
  • the rotating shaft 21 is a shaft having an axis C.
  • the rotating shaft 21 is an elongated rod-shaped member.
  • the rotating shaft 21 is a metal rod made of a metal material such as SUS (Stainless Used Steel).
  • An axis C included in the rotating shaft 21 is the center of rotation when the rotor 20 rotates.
  • the longitudinal direction of the rotating shaft 21, that is, the direction in which the rotating shaft 21 extends (stretching direction) is the axial center C direction.
  • the rotating shaft 21 is supported by bearings 100 .
  • the bearing 100 rotatably supports the rotating shaft 21 .
  • the rotating shaft 21 is press-fitted into the bearing 100 .
  • Bearing 100 is held by first bracket 111 . Specifically, the bearing 100 is press-fitted into a recess provided in the first bracket 111 and fixed.
  • bearing 100 is a ball bearing.
  • bearing 100 is a deep groove ball bearing.
  • a first end 21 a of the rotating shaft 21 is an output-side end (output shaft) and protrudes from the first bracket 111 and the bearing 100 .
  • a first end portion 21 a of the rotating shaft 21 is an end portion of the bearing 100 and the commutator 30 of the rotating shaft 21 on the side of the bearing 100 .
  • a load such as a rotating fan is attached to the first end portion 21a.
  • the electric motor 1 in which a rotating fan is attached to the rotating shaft 21 can be used as, for example, a cooling fan and an electric blower.
  • the second end 21 b of the rotary shaft 21 is the end (counter-output shaft) on the non-output side and does not protrude from the second bracket 112 .
  • the first bracket 111 and the second bracket 112 are made of metal material, for example.
  • the first bracket 111 and the second bracket 112 are made of iron-based material such as cold-rolled steel plate (Steel, Plate, Cold (SPC) material) or metal such as aluminum.
  • the first bracket 111 and the second bracket 112 constitute a housing.
  • a stator 10 and a rotor 20 are arranged in this housing.
  • the first bracket 111 is an outer shell member of the electric motor 1. As shown in FIG.
  • the first bracket 111 is formed in a bottomed tubular shape having a bottom portion and a cylindrical side wall portion. Magnets forming the stator 10 are fixed to the bottom of the first bracket 111 .
  • the coils 22 of the rotor 20 are surrounded by side walls of the first bracket 111 .
  • the material of the first bracket 111 and the second bracket 112 is not limited to the metal material, and may be a resin material. From the viewpoint of suppressing noise generated from the electric motor 1, the first bracket 111 and the second bracket 112 are preferably made of a metal material.
  • the coils 22 of the rotor 20 are wound coils.
  • the rotor 20 has multiple coils 22 .
  • the multiple coils 22 are armature windings configured by electric wires.
  • the plurality of coils 22 are wound so as to generate magnetic force acting on the stator 10 when current flows.
  • the direction of the main magnetic flux generated by each coil 22 is along the axis C along which the rotating shaft 21 extends.
  • the plurality of coils 22 are wound flat.
  • the coil surfaces of the plurality of coils 22 are arranged in a posture facing the direction along the axis C along which the rotating shaft 21 extends.
  • Each coil 22 is composed of an insulating covered wire having a core wire made of metal such as copper or aluminum and an insulating film covering the core wire.
  • the plurality of coils 22 are thin wound coils having coil layers in which insulated wires are wound in a plane.
  • the plurality of coils 22 are configured by, for example, one or a plurality of coil layers in which an insulated wire is wound substantially in a fan shape in a plan view.
  • the plurality of coils 22 configured in this way are arranged so as to surround the rotating shaft 21 when viewed from the axial center C direction along which the rotating shaft 21 extends.
  • the multiple coils 22 are electrically connected to the commutator 30 . Specifically, the multiple coils 22 are electrically connected to one of the multiple commutator segments 31 of the commutator 30 . Therefore, current flows through the plurality of coils 22 via the commutator segments 31 with which the brushes 40 are in contact.
  • a plurality of coils 22 are covered with molding resin 23 . That is, the plurality of coils 22 are resin molded. Therefore, the plurality of coils 22 are integrally molded together with the molding resin 23 by being covered with the molding resin 23 .
  • the outer shape of the mold resin 23 after molding the plurality of coils 22 is circular in plan view.
  • an insulating resin material such as phenol resin or unsaturated polyester (Bulk Molding Compound (BMC)
  • BMC Bulk Molding Compound
  • the mold resin 23 may be either thermosetting resin or thermoplastic resin.
  • the electric motor 1 is a coreless motor in which the rotor 20 has no core.
  • a plurality of thin coils 22 of the rotor 20 are molded with resin. As a result, a thin electric motor 1 with low inductance can be realized.
  • the commutator 30 is attached to the rotating shaft 21 . Therefore, the commutator 30 rotates together with the rotating shaft 21 as the rotor 20 rotates.
  • the commutator 30 is attached to the second end 21b of the rotating shaft 21 .
  • a commutator 30 attached to the rotating shaft 21 may be part of the rotor 20 .
  • the commutator 30 has a plurality of commutator pieces 31 (commutator segments) provided along the rotating direction of the rotating shaft 21 .
  • the plurality of commutator segments 31 are annularly arranged along the rotation direction of the rotation shaft 21 so as to surround the rotation shaft 21 .
  • Each commutator piece 31 has a shape of an elongated member extending in the longitudinal direction of the rotating shaft 21 .
  • the plurality of commutator segments 31 are conductive terminals made of a metal material such as copper.
  • the multiple commutator segments 31 are electrically connected to the coils 22 of the rotor 20 .
  • the plurality of commutator segments 31 are arranged insulated from each other, but are electrically connected by the coils 22 of the rotor 20 .
  • the commutator 30 is a molded commutator.
  • the commutator 30 has a configuration in which a plurality of commutator segments 31 are molded with a molding resin 23 .
  • the plurality of commutator segments 31 are embedded in the mold resin 23 so that their surfaces are exposed.
  • the mold resin 23 is the commutator main body.
  • Mold resin 23 is a substantially cylindrical member having a through hole into which rotating shaft 21 is inserted.
  • the mold resin 23 is, for example, a resin molded body made of an insulating resin material such as a thermosetting resin.
  • At least one brush 40 is in contact with the commutator 30 .
  • the tip of the brush 40 is in contact with the commutator piece 31 of the commutator 30 . Since the commutator 30 rotates as the rotating shaft 21 rotates, the brush 40 keeps contacting all the commutator segments 31 sequentially.
  • the brush 40 is a power supply brush for supplying power to the coil 22. Specifically, the brush 40 supplies power to the coil 22 by contacting the commutator segments 31 of the commutator 30 .
  • the brush 40 is connected to a terminal 80 fixed to the brush holder 60 by a pigtail wire. When the brushes 40 come into contact with the commutator segments 31 , the armature current supplied from the terminals 80 to the brushes 40 flows through the coils 22 via the commutator segments 31 .
  • the brush 40 is a conductive carbon brush made of carbon.
  • the brush 40 is an elongated substantially rectangular parallelepiped.
  • the brush 40 is preferably a carbon brush containing metal such as copper.
  • Such a brush 40 can be produced, for example, by pulverizing a kneaded material obtained by kneading graphite powder, copper powder, a binder resin, and a curing agent, compressing and molding into a rectangular parallelepiped, and firing the kneaded material.
  • a plurality of brushes 40 are provided. Specifically, as shown in FIGS. 3 to 6, the electric motor 1 is provided with two brushes 40 . Specifically, the two brushes 40 are arranged at 180° intervals along the rotation direction of the rotor 20 . That is, the angle formed by the longitudinal directions of the two brushes 40 is 180°. As long as the two brushes 40 are arranged symmetrically about the axis C of the rotating shaft 21, the angle formed by the two brushes 40 may not be 180°, and may be 90° such as 60°. It may be below.
  • the brushes 40 are always in contact with the commutator segments 31 of the commutator 30 under pressure from the brush springs 50 . That is, the brushes 40 are pressed against the commutator 30 by the brush springs 50 . In this manner, the brushes 40 receive the pressing force from the brush springs 50 and come into sliding contact with the commutator 30 .
  • the brush 40 is arranged so as to be movable in a direction (radial direction) intersecting with the axial center C direction along which the rotating shaft 21 extends due to wear with the commutator 30 .
  • the brush springs 50 are provided according to the number of brushes 40. Since the electric motor 1 is provided with two brushes 40, two brush springs 50 are also provided.
  • the brush 40 and brush spring 50 are housed in a brush holder 60 and covered with a cover plate 70 .
  • the brush spring 50 applies pressure (spring pressure) to the brush 40 by spring elastic force (spring restoring force) to urge the brush 40 toward the commutator 30 .
  • Brush spring 50 is a constant force spring. Therefore, the brush spring 50 applies a uniform load to the brush 40 . That is, the brush spring 50, which is a constant force spring, applies a uniform pressing force to the brush 40. As shown in FIG.
  • the brush spring 50 which is a constant load spring, is made of a strip-shaped wire rod.
  • the brush spring 50 which is a constant force spring, is a spiral spring.
  • a brush spring 50 which is a constant force spring, has a spiral portion 50a (coil portion) formed by spirally winding a strip-shaped wire.
  • the brush spring 50 which is a constant force spring, is made of, for example, a strip-shaped wire made of a metal material such as a steel plate.
  • the brush spring 50 which is a constant force spring, is made of a long strip-shaped metal plate. Therefore, the spiral portion 50a is a portion of the constant force spring in which a long strip-shaped metal plate is spirally wound multiple times only in one direction.
  • the brush spring 50 which is a constant force spring, generates a force (spring restoring force) to return to the original spiral state by extending one end of the wire rod from the spiral portion 50a.
  • the brush spring 50 presses the brush 40 against the commutator 30 with the spiral portion 50a. Specifically, the brush spring 50 imparts a load to the brush 40 by the spring restoring force of the spiral portion 50 a when the spiral portion 50 a contacts the rear end portion of the brush 40 .
  • the load with which the brush springs 50 press the brushes 40 against the commutator 30 is preferably at least 1 time the radial load generated during the rotation of the rotor 20 .
  • the brush spring 50 is arranged so that the spiral axis of the spiral portion 50a and the direction of the axis C along which the rotating shaft 21 extends are twisted. That is, the brush spring 50 is installed so that the spiral portion 50a is vertically placed, and the spiral surface (coil surface) of the spiral portion 50a is parallel to the axis C of the rotating shaft 21. As shown in FIG.
  • the brush spring 50 is not limited to a constant force spring, and may be a compression coil spring, a torsion spring, or the like.
  • Electric power is supplied to the brushes 40 from an external power supply arranged outside the electric motor 1 via terminals 80 .
  • the external power supply is a power supply that exists outside the electric motor 1 .
  • the external power supply supplies the electric motor 1 with a predetermined input voltage.
  • the external power supply is a DC power supply that supplies the electric motor 1 with an input voltage of DC 12V.
  • the terminals 80 receive electric power that energizes the coils 22 of the rotor 20 via the brushes 40 . Specifically, since the external power supply is a DC power supply, the terminal 80 receives a DC voltage as an input voltage.
  • the terminal 80 is fixed to the brush holder 60 by being partially press-fitted into the brush holder 60 .
  • the electric motor 1 is provided with two terminals 80 .
  • one terminal (first terminal) of the two terminals 80 is the high voltage side terminal (positive terminal).
  • the other terminal (second terminal) of the two terminals 80 is the low voltage side terminal (minus terminal).
  • Two terminals 80 are attached to the brush holder 60 .
  • a capacitor 90 for noise reduction is connected to the pair of terminals 80 so as to be connected in parallel.
  • one lead of the capacitor 90 is connected to one of the pair of terminals 80 .
  • the other lead of capacitor 90 is connected to the other of the pair of terminals 80 .
  • Two capacitors 90 are connected in parallel to the pair of terminals 80 .
  • Two capacitors 90 are arranged in recesses formed in the brush holder 60 .
  • a wire 120 is connected to the terminal 80 .
  • Terminal 80 receives power from an external power source via wire 120 .
  • the electric wire 120 is a power supply line for supplying power to the terminal 80 .
  • the electric wire 120 is a harness.
  • the electric wire 120 is connected to each of the two terminals 80 . That is, two electric wires 120 are connected to the electric motor 1 .
  • the wire 120 connected to the terminal 80 which is the high-voltage side terminal, is the high-voltage side feeder line (positive side wiring).
  • the wire 120 connected to the terminal 80 which is the low-voltage side terminal, is the low-voltage side feeder line (negative side wiring).
  • the electric wire 120 is an insulated wire such as a vinyl wire.
  • the electric wire 120 has a core wire made of a conductor such as copper and an insulating coating covering the core wire.
  • the brush 40 and the terminal 80 are connected by a pigtail wire. Specifically, one end of the pigtail wire is connected to the brush 40 . The other end of the pigtail wire is connected to terminal 80 . Electric power is supplied from an external power supply to the terminal 80 via the electric wire 120 , thereby supplying current to the brush 40 via the pigtail connected to the terminal 80 .
  • the current supplied to the brushes 40 flows through the coils 22 via the commutator segments 31 of the commutator 30 as armature current (driving current).
  • armature current driving current
  • magnetic flux is generated in the rotor 20 (coil 22).
  • the direction in which the current flows is switched depending on the positional relationship when the commutator segments 31 of the commutator 30 and the brushes 40 are in contact with each other.
  • FIG. 7A is a perspective view showing the configuration of cover plate 70 in electric motor 1 according to the embodiment.
  • FIG. 7B is a perspective view showing the configuration of cover plate 70 in electric motor 1 according to the embodiment.
  • FIG. 7C is a perspective view showing the configuration of cover plate 70 in electric motor 1 according to the embodiment.
  • 8 is a cross-sectional perspective view showing an enlarged part of the structure shown in FIG. 3.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 8.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 8 viewed from the X-axis direction.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view along line XII-XII in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII--XIII of FIG.
  • the brush holder 60 is a holding member that holds the brush 40 .
  • Brush holder 60 also holds cover plate 70 , terminals 80 and capacitor 90 .
  • the brush holder 60 is also an outer shell member forming the outer shell of the electric motor 1 .
  • the brush holder 60 covers the second bracket 112 from the outside.
  • the brush holder 60 is made of, for example, an insulating resin material.
  • the brush holder 60 is a resin molded product formed by integral molding using a resin material.
  • the resin material forming the brush holder 60 is phenol resin. However, it is not limited to this.
  • the brush holder 60 has a brush storage portion 61, which is a spatial area in which the brush 40 is stored.
  • the brush storage part 61 which is a parts storage box, is a recess formed in a concave shape.
  • the brush housing portions 61 are formed according to the number of brushes 40 .
  • Two brush storage portions 61 are formed in the brush holder 60 .
  • Each of the two brush housing portions 61 is elongated in a direction orthogonal to the axis C of the rotating shaft 21 (that is, the radial direction of the rotation of the rotating shaft 21), and has a concave rectangular cross-sectional shape. .
  • the brush storage portion 61 stores the brush spring 50 together with the brush 40 . Therefore, the longitudinal length of the brush housing portion 61 is longer than the length of the brush 40 .
  • the brush spring 50 has the spiral portion 50a behind the rear end portion of the brush 40, in other words, the spiral portion 50a is positioned opposite to the side of the brush housing portion 61 where the commutator 30 is located with respect to the brush 40. It is arranged in the brush housing part 61 so as to be positioned on the side. In this case, the outer end of the brush spring 50 is pulled out toward the commutator 30 through the lower side of the brush 40 and fixed to a concave portion formed in the front bottom portion of the brush housing portion 61 in the brush holder 60 .
  • the brush 40 housed in the brush housing portion 61 slides in the brush housing portion 61 by being pressed by the brush spring 50 .
  • the brush 40 pressed against the brush spring 50 moves toward the commutator 30 in the brush housing portion 61 as the front end of the brush 40 wears due to friction with the commutator segments 31 . That is, as the brush 40 wears, the rear end surface of the brush 40 moves in the direction (radial direction) toward the axis C of the rotating shaft 21 .
  • a cover plate 70 is provided to cover the brushes 40 housed in the brush housing portion 61 .
  • the cover plate 70 covers not only the brushes 40 but also the brush springs 50 .
  • the brush holder 60 has a brush case portion 62 that forms a brush storage portion 61 as a spatial area.
  • the brush case portion 62 is part of the resin brush holder 60 . Therefore, the brush case portion 62 is a resin member made of a resin material.
  • a cover plate 70 is arranged on the brush case portion 62 .
  • the cover plate 70 is arranged on the brush case portion 62 so as to cover the brush storage portion 61 and is fixed to the brush case portion 62 .
  • the cover plate 70 is fixed to the brush case portion 62 by partially press-fitting the cover plate 70 into the brush case portion 62 .
  • the press-fitting direction of the cover plate 70 is the Z-axis direction.
  • the brush 40 housed in the brush housing portion 61 is surrounded on four sides by the brush case portion 62 and the cover plate 70 .
  • the brush case portion 62 and the cover plate 70 constitute a brush box (brush box) that houses the brushes 40 .
  • the brush case portion 62 has a pair of side walls sandwiching a pair of side surfaces of the brush 40 and a bottom wall supporting the bottom surface of the brush 40 .
  • Each of the pair of side walls of brush case portion 62 has a side wall surface facing the side surface of brush 40 .
  • the bottom wall of the brush case portion 62 has a bottom surface facing the bottom surface of the brush 40 .
  • one of the pair of side walls of the brush case portion 62 has a portion whose height is lower than the other side wall.
  • the side wall of the brush case portion 62 and the side surface of the brush 40 may be in contact with each other. However, a gap may exist between the side wall of the brush case portion 62 and the side surface of the brush 40 so that the brush 40 can easily slide in the brush housing portion 61 . Similarly, the bottom wall of the brush case portion 62 and the bottom surface of the brush 40 may be in contact with each other. However, a gap may exist between the bottom wall of the brush case portion 62 and the bottom surface of the brush 40 .
  • the cover plate 70 is fixed to the brush case portion 62 .
  • the brush case portion 62 is formed with a first recess 62a and a second recess 62b.
  • the cover plate 70 is fixed to the brush case portion 62 by partially inserting the cover plate 70 into the first recess 62a and the second recess 62b.
  • the first recess 62a and the second recess 62b are holes having bottoms. As shown in FIG. 6, the first concave portion 62a is formed so that the brush housing portion 61 side is open. The first concave portion 62 a communicates with the brush housing portion 61 . On the other hand, the second concave portion 62b is formed independently of the brush housing portion 61. As shown in FIG. Two second recesses 62 b are provided along the longitudinal direction of the brush housing portion 61 .
  • the cover plate 70 is a metal member made of a metal material.
  • the cover plate 70 is made of, for example, brass or stainless steel (SUS).
  • the cover plate 70 is configured by a plate-like metal plate.
  • the cover plate 70 having the shapes shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C can be produced by performing sheet metal processing such as bending or pressing on a single metal plate formed into a predetermined shape.
  • the cover plate 70 includes a cover portion 71 that covers the brush 40, a first press-fitting portion 72 that is press-fitted into a first concave portion 62a formed in the brush case portion 62, and a brush case portion. and a second press-fitting portion 73 that is press-fitted into a second recess 62 b formed in the portion 62 .
  • the cover plate 70 is made of a metal plate with a constant thickness. Therefore, the cover portion 71, the first press-fitting portion 72, and the second press-fitting portion 73 are plate-shaped.
  • the first press-fitting portion 72 and the second press-fitting portion 73 are leg portions of the cover plate 70 that protrude from the side portion of the cover portion 71 .
  • the first press-fit portion 72 and the second press-fit portion 73 function as attachment portions for attaching the cover plate 70 to the brush case portion 62 .
  • the cover portion 71 is elongated along the longitudinal direction of the brush 40 .
  • a plate surface (principal surface) of the cover portion 71 is parallel to the XY plane.
  • the cover portion 71 is a top plate that serves as a main body portion of the cover plate 70 .
  • the cover portion 71 is arranged to cover the brush storage portion 61 of the brush holder 60 .
  • the cover part 71 covers not only the brush 40 but also the brush spring 50 . Specifically, the cover portion 71 covers the spiral portion 50 a of the brush spring 50 arranged behind the brush 40 .
  • the cover portion 71 is formed with a recessed groove portion 71a.
  • the groove portion 71 a is formed along the longitudinal direction of the cover portion 71 .
  • the groove portion 71a is formed so that the upper portion of the spiral portion 50a of the brush spring 50 is fitted.
  • the spiral portion 50a of the brush spring 50 that pushes the brush 40 is guided by the groove portion 71a. That is, the spiral portion 50a moves while being guided by the groove portion 71a.
  • the first press-fit portion 72 is a portion of the cover plate 70 that is press-fit into the first recess 62 a formed in the brush case portion 62 .
  • the first press-fit portion 72 is locked to the first recess 62a.
  • the first press-fit portion 72 is a locking piece that locks into the first concave portion 62a.
  • the first press-fit portion 72 extends parallel to the cover portion 71 from the side of the cover portion 71 . Therefore, when the cover plate 70 is viewed from above, the first press-fitting portion 72 extends from the side of the cover portion 71 in a direction that intersects the press-fitting direction of the first press-fitting portion 72 (press-fitting direction). Specifically, the first press-fit portion 72 extends in a direction orthogonal to the press-fit direction. In the present embodiment, the press-fitting direction of the first press-fitting portion 72 is the Z-axis direction, so the first press-fitting portion 72 extends in the Y-axis direction.
  • the first press-fitting portion 72 has a folded portion 72a folded in the direction opposite to the press-fitting direction of the first press-fitting portion 72.
  • the folded portion 72 a is formed by folding a portion of the metal plate forming the cover plate 70 .
  • the first press-fit portion 72 has a flat portion 72b that is not folded back.
  • the folded portion 72a is formed so as to fold back from the end portion of the flat portion 72b.
  • the folded portions 72a are formed on both sides of the flat portion 72b. That is, the first press-fit portion 72 has two folded portions 72a formed in a wing shape.
  • the two folded portions 72a have the same shape.
  • the folded portion 72a and the flat portion 72b have the same plate thickness.
  • the first press-fitting portion 72 has a first surface 74 that faces the brush case portion 62 (resin member) and a second surface 75 that faces the first surface 74 .
  • the first surface 74 is a lower surface that faces the bottom surface of the first recess 62a when the first press-fitting portion 72 is press-fitted into the first recess 62a.
  • the second surface 75 is the upper surface.
  • the first surface 74 includes a folded surface 74a folded in a direction opposite to the press-fitting direction of the first press-fit portion 72, and a flat surface 74b that is not folded.
  • the folded surface 74a is the lower surface of the folded portion 72a.
  • the flat surface 74b is the lower surface of the flat portion 72b.
  • the folded surfaces 74a are formed on both sides of the first press-fit portion 72 in a cross section (XZ cross section in the present embodiment) taken along a plane orthogonal to the extending direction of the first press-fit portion 72. formed. Specifically, the folded surface 74a is folded back from the flat surface 74b. The folded surfaces 74a are formed at both ends of the flat surface 74b. Therefore, the first surface 74 includes a flat surface 74b and two folded surfaces 74a positioned on both sides of the flat surface 74b.
  • a flat surface 74b of the first surface 74 faces the press-fitting direction. Specifically, the flat surface 74b is parallel to the XY plane and perpendicular to the Z-axis direction (press-fitting direction). Therefore, the folded surface 74a intersects with the press-fitting direction.
  • the angle formed by the folded surface 74a and the flat surface 74b is an obtuse angle greater than 90° and less than 180°.
  • the flat surface 74b comes into surface contact with the bottom surface of the first recess 62a. Therefore, the flat surface 74b becomes the lowest surface of the first surface 74 when the first press-fitting portion 72 is press-fitted into the first concave portion 62a.
  • the angle formed by the flat surface 74b and the folded surface 74a is equal to the angle formed by the bottom surface of the first recess 62a and the folded surface 74a. Therefore, the angle formed by the bottom surface of the first concave portion 62a and the folded surface 74a is an obtuse angle larger than 90° and smaller than 180°.
  • the end portion of the first press-fit portion 72 has a corner portion 77 composed of a first surface 74 that is a lower surface and a side surface 76 that is continuous with the first surface.
  • the corner portion 77 is composed of a folded surface 74a and a side surface 76 continuous with the folded surface 74a.
  • the first press-fitting portion 72 is press-fitted into the brush case portion 62 by connecting the corner portion 77 to the side surface of the first recess 62a.
  • the corner portion 77 bites into the side surface of the first recess 62a and engages with the first recess 62a.
  • the angle formed by the folded surface 74a and the side surface 76 is 90°. However, it is not limited to this. In this case, the angle formed by the folded surface 74a and the side surface 76 should be larger than 0° and smaller than 180°. However, from the viewpoint of improving the connection strength between the corner portion 77 and the first concave portion 62a by press-fitting, the angle formed by the folded surface 74a and the side surface 76 should be an acute angle of 90° or less.
  • the second press-fit portion 73 is a portion of the cover plate 70 that is press-fit into the second recess 62 b formed in the brush case portion 62 .
  • the second press-fit portion 73 is a locking piece that locks into the second concave portion 62b. Specifically, the locking claws provided on the side edge of the second press-fitting portion 73 bite into the side surface of the second recess 62b and are locked to the second recess 62b.
  • the second press-fitting portion 73 is pressed in from the side of the cover portion 71 (press-fitting direction). extends to As shown in FIGS. 8 and 9, the direction of press-fitting of the second press-fitting portion 73 is the Z-axis direction, so the second press-fitting portion 73 extends in the Z-axis direction.
  • a plate surface (main surface) of the second press-fit portion 73 is parallel to the press-fit direction and parallel to the XZ plane.
  • a plate surface of the second press-fit portion 73 is perpendicular to the plate surface of the cover portion 71 .
  • a component storage box 61 is a space enclosed by the brush holder 60 and the cover plate 70 .
  • the second press-fitting portion 73 is formed by bending a part of the metal plate that constitutes the cover plate 70 .
  • the cover plate 70 is also provided with two second press-fit portions 73 .
  • the two second press-fit portions 73 are provided on the same side of the pair of side portions in the width direction of the cover portion 71. ing.
  • the first press-fit portion 72 is provided at a position facing one of the two second press-fit portions 73. As shown in FIGS. The first press-fitting portion 72 faces the second press-fitting portion 73 located on the outer side (the side farther from the commutator 30 ) of the two second press-fitting portions 73 . Since the first press-fit portion 72 and the second press-fit portion 73 face each other, the cover portion 71 is positioned between the first press-fit portion 72 and the second press-fit portion 73 .
  • Only one first press-fit portion 72 is provided on the side portion of the cover portion 71 .
  • the pigtail wires connected to the brushes 40 can smoothly move toward the commutator 30 . That is, if the first press-fitting portion 72 were provided so as to face each of the pair of second press-fitting portions 73, when the pigtail wire moved toward the commutator 30 due to wear of the brush 40, the two first press-fitting portions 72 would be separated.
  • the first press-fitting portion 72 on the commutator 30 side of the press-fitting portions 72 may hinder the movement of the pigtail wire.
  • the cover plate 70 is further provided with side wall portions 78 .
  • the side wall portion 78 is provided on the side portion of the pair of widthwise side portions of the cover portion 71 where the first press-fitting portion 72 is provided.
  • the side wall portion 78 extends along the longitudinal direction of the cover portion 71 .
  • the side walls 78 cover the sides of the brush 40.
  • the side wall portion 78 covers the upper portion of the side surfaces of the brush 40 .
  • the side wall portion 78 is formed by bending a portion of the metal plate forming the cover plate 70 .
  • the brush box composed of the cover plate 70 and the brush case 62 of the brush holder 60 surrounds the four sides of the brush 40 as shown in FIG. Specifically, the upper surface of the brush 40 is covered with a cover portion 71 of a cover plate 70 that is a metal member. The bottom surface of the brush 40 and one of the pair of side surfaces of the brush 40 are covered with a brush case portion 62 that is a resin member. The other side of the pair of sides of the brush 40 is covered with both the brush case portion 62 and the cover plate 70 .
  • FIG. 14 is a perspective view for explaining a method for attaching the cover plate 70 to the brush holder 60 in the electric motor 1 according to the embodiment.
  • the first press-fit portion 72 and the second press-fit portion 73 of the cover plate 70 are inserted into the first recess 62a and the second recess 62b of the brush case portion 62, respectively, and the cover plate 70 is pushed.
  • the first press-fit portion 72 of the cover plate 70 is press-fit into the first concave portion 62 a of the brush case portion 62 .
  • the second press-fit portion 73 of the cover plate 70 is press-fit into the second recess 62 b of the brush case portion 62 . In this way the cover plate 70 can be fixed to the brush holder 60 .
  • the first press-fitting portion 72 is formed with a folded portion 72 a that is folded back in the direction opposite to the press-fitting direction of the first press-fitting portion 72 . That is, the first surface 74 of the first press-fitting portion 72 on the side of the brush case portion 62 includes a folded surface 74a that is folded in the direction opposite to the press-fitting direction of the first press-fitting portion 72. .
  • first press-fitting portion 72 At the end of the first press-fitting portion 72, there is a corner portion 77 composed of a folded surface 74a and a side surface 76 continuing from the folded surface 74a.
  • the first press-fit portion 72 is press-fitted into the first recess 62a of the brush case portion 62 by connecting the corner portion 77 to the side surface of the first recess 62a.
  • the first press-fitting portion 72 By using the first press-fitting portion 72 having such a folded portion 72a, the first press-fitting portion 72 can be fitted into the first recessed portion 62a without falling out of the first recessed portion 62a. As described above, in the present embodiment, the first press-fitting portion 72 can be press-fitted into the first concave portion 62a even though the first press-fitting portion 72 does not extend in the press-fitting direction.
  • FIG. 15 is a diagram showing a state in which the cover plate 70 is temporarily placed on the brush holder 60.
  • FIG. When inserting the first press-fit portion 72 and the second press-fit portion 73 into the first recess 62a and the second recess 62b, respectively, the cover plate 70 is temporarily placed on the brush case portion 62 (press-fit) as shown in FIG. ), the folded portion 72a of the first press-fitting portion 72 should contact the opening edge of the first recess 62a, and at the same time, the locking claw of the second press-fitting portion 73 should contact the opening edge of the second recess 62b.
  • the cover part 71 of the cover plate 70 does not tilt when inserting the first press-fitting part 72 and the second press-fitting part 73 into the first recess 62a and the second recess 62b, respectively. Therefore, it is possible to suppress an unbalanced load from being applied to the cover plate 70 at the time of press-fitting.
  • the cover plate 70 is deformed due to an unbalanced load. It can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the press-fitting loads of the first press-fitting portion 72 and the second press-fitting portion 73 from decreasing due to deformation of the cover plate 70 after the cover plate 70 is fixed to the brush holder 60 .
  • the lowermost surface of the first surface 74 of the first press-fitting portion 72 in the cover plate 70 is in contact with the bottom surface of the first recess 62a. is an obtuse angle of 90° or more and less than 180°.
  • FIG. 16 is a diagram showing a first state when the first press-fitting portion 72 of the cover plate 70 is press-fitted into the first recess 62a in the electric motor 1 according to the embodiment.
  • t is the thickness of the metal plate forming the first press-fit portion 72
  • H is the distance from the bottom surface of the first recess 62a to the top of the corner portion 77 (height of the corner).
  • the angle formed by the folded surface 74a and the bottom surface of the first concave portion 62a is preferably an angle that satisfies the relationship t ⁇ H.
  • FIG. 17 is a diagram showing a second state when the first press-fitting portion 72 of the cover plate 70 is press-fitted into the first recess 62a in the electric motor 1 according to the embodiment.
  • t ⁇ H may be satisfied.
  • bold arrow a rotational moment stress is generated in the folded portion 72 a of the first press-fitting portion 72 as indicated by a thin arrow, and the force propagates to the first press-fitting portion 72 . Therefore, force is applied to the folded portion 72a in the bending direction. Therefore, the press-fit holding load by the folded portion 72a is reduced.
  • FIG. 16 by satisfying the relationship t ⁇ H, the press-in force P (thick arrow in FIG. 16) generated by press-fitting the first press-fit portion 72 into the first recess 62a causes A horizontal compressive stress is generated in the folded portion 72 a of the first press-fitting portion 72 as indicated by a thin arrow, and the force propagates to the first press-fitting portion 72 .
  • the force applied to the folded portion 72a as shown in FIG. 17 to further bend it. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the press-fitting holding load by the folded portion 72a.
  • FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the bulk height of the first press-fit portion 72 and the press-fit holding load in the electric motor 1 according to the embodiment.
  • the length of the first press-fit portion 72 in the extending direction is not particularly limited.
  • the length in the extending direction of the first press-fit portion 72 (the direction intersecting with the groove portion 71a) is 1.0 mm to 1.5 mm.
  • the length in the extending direction of the first press-fitting portion 72 should be 0.5 mm or more. In other words, the length in the extending direction of the first press-fit portion 72 should be equal to or greater than the plate thickness of the cover plate.
  • the cover plate 70 is provided with the first press-fit portion 72 having the folded portion 72a. Therefore, when the brush case portion 62, which is a resin member, and the cover plate 70, which is a metal member, are fixed by press-fitting, the first press-fitting portion 72 of the cover plate 70 does not need to extend in the press-fitting direction. Portion 72 can be press fit into brush case portion 62 . As a result, the thickness of the press-fitting portion (first concave portion 62a) of the first press-fitting portion 72 in the brush case portion 62, which is a resin member, is made thinner than when the first press-fitting portion 72 extends in the press-fitting direction. be able to. As a result, space saving of the electric motor 1 can be achieved.
  • the first press-fit portion 72 does not extend in the axial center C direction of the rotating shaft 21 . Therefore, the thickness of the brush case portion 62 in the axial center C direction of the rotary shaft 21 can be reduced accordingly. Therefore, the thickness of the electric motor 1 can be reduced.
  • the electric motor 1 of the present embodiment includes the rotor 20 having the rotating shaft 21, the commutator 30 attached to the rotating shaft 21, the brushes 40 in contact with the commutator 30, and the brushes 40. and a brush box.
  • the brush box includes a resin member made of a resin material and having the first concave portion 62a formed thereon, and a metal member made of a metal material.
  • the metal member has a cover portion 71 that covers the brush 40 and a first press-fitting portion 72 that is press-fitted into the first concave portion 62a.
  • the surface of the first press-fit portion 72 on the resin member side includes a folded surface 74 a that is folded in the direction opposite to the press-fit direction of the first press-fit portion 72 .
  • the end portion of the first press-fitting portion 72 has a corner portion 77 composed of a folded surface 74a and a side surface continuous with the folded surface 74a.
  • the first press-fitting portion 72 is press-fitted into the resin member by connecting the corner portion 77 to the side surface of the first recess 62a.
  • the metal member when fixing the resin member and the metal member by press-fitting, the metal member can be press-fitted into the resin member without extending the press-fitting portion of the metal member in the press-fitting direction. Therefore, space can be saved.
  • the first press-fitting portion 72 is made of a plate-like metal plate, and the end surface of the first press-fitting portion 72 on the resin member side in the direction in which the first press-fitting portion 72 is press-fitted is the bottom surface of the first concave portion 62a. It is preferable that t ⁇ H, where t is the thickness of the metal plate and H is the distance from the bottom surface of the first recess 62 a to the top of the corner 77 .
  • the first press-fitting portion 72 preferably extends from the side of the cover portion 71 in a direction intersecting the press-fitting direction of the first press-fitting portion 72 when viewed from above.
  • the end surface of the first press-fitting portion 72 on the resin member side is a flat surface 74b that is in surface contact with the bottom surface of the first recess 62a. It is preferably folded.
  • the electric motor 1 has a resin brush holder 60 that holds the brushes 40 , the brush holder 60 is an outer shell member of the electric motor 1 , and the resin member is a part of the brush holder 60 .
  • the first press-fit portion 72 of the cover plate 70 is formed with a folded portion 72a folded back from the flat portion 72b.
  • the first press-fitting portion 72 is bent to have a corner on the first surface 74 .
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the first press-fit portion 72A of the cover plate 70 in the electric motor 1 according to Modification 1.
  • the first press-fitting portion 72A may be curved in an arc shape without forming a corner on the first surface 74A.
  • the first press-fit portion 72 of the cover plate 70 has a configuration in which a metal plate is bent, and the first surface 74 and the second surface 75 are similarly bent.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the configuration of the first press-fit portion 72B of the cover plate 70 in the electric motor 1 according to Modification 2.
  • the first press-fit portion 72B does not have to be a bent metal plate as long as the first surface 74 includes a folded surface 74a.
  • the first surface 74 and the second surface 75B facing the first surface 74 are vertically symmetrical.
  • the cross-sectional shape of the first press-fit portion 72B is a hexagon obtained by dropping four corners of a rectangle.
  • the brush box that houses the brush 40 is composed of the brush case portion 62 that constitutes a resin member and the cover plate 70 that constitutes a metal member.
  • the shapes of the brush case portion 62 and the cover plate 70 are not limited to those of the above embodiment. That is, the configuration surrounding the four surfaces of the brush 40 is not limited to the above embodiment.
  • the cover plate 70 that constitutes the metal member of the brush box partially covers the side surface of the brush 40 with a side wall portion 78 that is provided only on one side of the cover portion 71 .
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate 70C and the brush case portion 62C in the electric motor 1 according to Modification 3.
  • the side wall portion 78 may not be provided on the side portion of the cover portion 71C.
  • the cover plate 70C covers only the upper surface of the brush 40 with the cover portion 71C.
  • the cover portion 71C of the cover plate 70C is not formed with the groove portion 71a for guiding the spiral portion 50a.
  • the groove portion 71a may be formed in the cover portion 71C as in the above embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate 70D and the brush case portion 62D in the electric motor 1 according to Modification 4.
  • side wall portions 78D may be provided on both of a pair of side portions of the cover portion 71D.
  • the cover plate 70 ⁇ /b>D surrounds the upper surface of the brush 40 and the upper half of each of the pair of side surfaces of the brush 40 .
  • the lower half of the pair of side surfaces of the brush 40 and the bottom surface of the brush 40 are surrounded by the pair of side walls and bottom wall of the brush case portion 62D of the brush holder 60D.
  • the cover portion 71D of the cover plate 70D may be formed with the groove portion 71a similar to that of the above-described embodiment.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate 70E and the brush case portion 62E in the electric motor 1 according to Modification 5.
  • the entire pair of side surfaces of the brush 40 may be covered by a pair of side wall portions 78E provided on both sides of the cover portion 71E.
  • the cover plate 70E surrounds three surfaces of the brush 40, ie, the upper surface and the pair of side surfaces.
  • the bottom surface of the brush 40 is covered only by the bottom wall of the brush case portion 62E of the brush holder 60E.
  • the cover portion 71E of the cover plate 70E may be formed with a groove portion 71a similar to that of the above embodiment.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the cover plate 70F and the brush case portion 62F in the electric motor 1 according to Modification 6.
  • only one of the pair of side surfaces of the brush 40 may be entirely covered with a side wall portion 78F provided on only one of the pair of side portions of the cover portion 71F.
  • the upper surface and one of the pair of side surfaces of the brush 40 are surrounded by the cover plate 70F.
  • the two sides of the brush 40, the bottom and the other of the pair of side surfaces, are surrounded by one of the pair of side walls and the bottom wall of the brush case portion 62F of the brush holder 60F.
  • the cover portion 71F of the cover plate 70F may be formed with a groove portion 71a similar to that of the above embodiment.
  • a first press-fit portion 72 and a second press-fit portion 73 are formed in these cover plates 70C to 70F.
  • the cover plate 70 is provided with only one first press-fit portion 72 .
  • the cover plate 70 may be provided with a plurality of first press-fit portions 72 .
  • the cover plate 70 may have two first press-fit portions 72 .
  • the two first press-fitting portions 72 may be provided on the same side portion of the pair of side portions of the cover portion 71, or may be provided on different side portions.
  • the cover plate 70 may be provided with three or more first press-fit portions 72 .
  • the cover plate 70 is provided with the second press-fit portion 73 extending in the press-fit direction.
  • the cover plate 70 does not have to be provided with the second press-fit portion 73 .
  • the cover plate 70 may be provided with the first press-fit portion 72 instead of the second press-fit portion 73 . Thereby, it is possible to secure a press-fit holding load of a certain level or more for the cover plate 70 .
  • the cover plate 70 is provided with a total of three press-fitting portions, one first press-fitting portion 72 and two second press-fitting portions 73 .
  • the cover plate 70 is provided with two or more press-fit portions including at least the first press-fit portion 72 .
  • the electric motor 1 has only one bearing 100 .
  • the electric motor 1 may be provided with two bearings.
  • one of the two bearings can be attached to the first end 21 a of the rotating shaft 21 and the other of the two bearings can be attached to the second end 21 b of the rotating shaft 21 .
  • the electric motor 1 is a coreless motor in which the stator 10 and rotor 20 do not have cores.
  • the electric motor 1 may be an electric motor in which the stator 10 and the rotor 20 have cores.
  • a coreless motor as in the above embodiment, it is possible to realize a thin electric motor 1 with low inductance.
  • the stator 10 is composed only of permanent magnets. However, it is not limited to this.
  • the stator 10 may be a stator composed of permanent magnets and an iron core, or an armature composed of stator windings and an iron core without using permanent magnets.
  • the electric motor 1 is a flat motor with an outer size whose thickness is smaller than its outer diameter.
  • the technology of the present disclosure can also be applied to, for example, a cylindrical electric motor having a cylindrical housing with an outer size whose thickness is greater than its outer diameter.
  • the direction of the main magnetic flux generated by the stator 10 and the rotor 20 is the axial center C direction of the rotating shaft 21 .
  • the direction of the main magnetic flux generated by the stator 10 and the rotor 20 may be a direction orthogonal to the axial center C direction of the rotating shaft 21 (radial direction of rotation of the rotating shaft 21).
  • the technology of the present disclosure can also be applied to an inner rotor type motor in which the rotor 20 is arranged inside the stator 10 .
  • the electric motor 1 has been described as a vehicle motor used in a vehicle. However, it is not limited to this. The technology of the present disclosure can also be applied to electric motors used in various other electric devices, such as electric motors used in electric blowers and the like mounted on electric vacuum cleaners and the like.
  • the press-fitting technique of the present disclosure can also be applied to storage boxes other than brush boxes for storing brushes.
  • the press-fitting technique of the present disclosure can also be applied to various parts storage boxes that are arranged inside a housing and store various parts.
  • the component storage box is configured to include a resin member made of a resin material and having a concave portion, and a metal member made of a metal material.
  • the metal member has a cover portion that covers the parts stored in the storage box, and a press-fitting portion that is press-fitted into a concave portion formed in the resin member.
  • the surface of the press-fitting portion of the metal member on the resin member side includes a folded surface that is folded in a direction opposite to the press-fitting direction of the press-fitting portion.
  • the end of the press-fitting portion of the metal member has a corner formed by a folded surface and a side surface continuous with the folded surface.
  • the press-fit portion of the metal member is configured to be press-fit into the resin member by connecting the corner portion to the side surface of the recess of the resin member. With such a storage portion, the metal member can be press-fitted into the concave portion of the resin member and fixed without extending the press-fitting portion of the metal member in the press-fitting direction.
  • the technology of the present disclosure can be widely used in various products equipped with electric motors, including products in the field of electric equipment such as automobiles and the field of household electric appliances.

Abstract

回転軸を有する回転子と、回転軸に取り付けられた整流子と、整流子に接するブラシと、ブラシを収納するブラシ箱と、を備え、ブラシ箱は、樹脂材料からなる樹脂部材(例えばブラシケース部)と、金属材料からなる金属部材(例えば金属プレート)とを有し、金属部材は、ブラシを覆うカバー部と、樹脂部材に形成された第1凹部に圧入される第1圧入部とを有し、第1圧入部における樹脂部材側の面は、第1圧入部の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面を含み、第1圧入部の端部は、折り返し面と折り返し面に連続する側面とで構成される角部を有し、第1圧入部は、角部が第1凹部の側面に接続することで樹脂部材に圧入されている。

Description

電動機及び部品収納箱
 本開示は、電動機及び部品収納箱に関する。
 電動機は、電気掃除機等の家庭用電気機器分野をはじめとして、自動車等の電装分野等にも広く用いられている。例えば、電気掃除機に搭載される電動送風機には、回転ファンを回転させるために電動機が用いられている。二輪又は四輪の車両には、ラジエータ等の冷却ファンを駆動するために電動機が用いられている。
 電動機としては、ブラシを用いるブラシ付き電動機(整流子電動機)、及び、ブラシを用いないブラシレス電動機が知られている。このうち、ブラシ付き電動機は、固定子と、固定子の磁力によって回転する回転子と、回転子の回転軸に取り付けられた整流子と、整流子に摺接するブラシとを備える。ブラシ付き電動機において、ブラシは、ブラシ箱に収納されている(特許文献1を参照)。
 ブラシを収納するブラシ箱は、4面の壁によってブラシを囲むことになる。この場合、ブラシ箱全体を樹脂材料によって構成すると、上下金型を用いてブラシ箱を一体成型したときに、上下金型からブラシ箱の樹脂成型体を抜きにくい。特に、外郭部材を構成するブラシホルダの一部をブラシ箱とする場合には、ブラシホルダには電源端子等の部品も配置されることから、ブラシホルダの構造が複雑になる。よって、外郭部材を構成するブラシホルダの一部をブラシ箱とする場合には、ブラシ箱を有するブラシホルダの樹脂成型体を上下金型から一層抜きにくくなる。一方、ブラシ箱全体を金属材料によって構成すると、ブラシ箱のコストが高くなる。このため、ブラシ箱としては、樹脂部材と金属部材とを組み合わせることが考えられている。
 樹脂部材と金属部材とで構成されるブラシ箱では、金属部材は樹脂部材に固定される。このとき、単純で安価な固定方法として、金属部材の一部である圧入部を樹脂部材に圧入する方法が考えられる。この場合、金属部材の圧入部は、圧入方向に延在している。例えば、金属部材が金属板によって構成されている場合、圧入部は、圧入方向に延在する板状片である。
 ブラシ付き電動機は、小型化及び軽量化に加えて、高性能化が要求されている。例えば、車載用のブラシ付き電動機では、電動機から発生するノイズを低減するためにコンデンサが配置される。このため、電動機の筐体内には、コンデンサを収納するためのスペースが必要になる。
 しかしながら、ブラシ箱が樹脂部材と金属部材とで構成されている場合に、従来の圧入方法で金属部材の圧入部を樹脂部材に圧入すると、圧入部が圧入方向に延在しているので、少なくとも圧入部の長さの分だけ樹脂部材の厚さが必要になる。この結果、電動機の省スペース化を図ることができなくなることがある。特に、金属部材の圧入部の圧入方向が回転軸の軸心が延伸する方向になると、樹脂部材の回転軸の軸心が延伸する方向の長さが長くなる。したがって、電動機の薄型化を図ることが難しくなる。
特開2011-223710号公報
 本開示は、このような課題を解決するためになされたものである。本開示は、省スペース化を実現できる電動機及び部品収納箱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、回転軸を有する回転子と、前記回転軸に取り付けられた整流子と、前記整流子に接するブラシと、前記ブラシを収納するブラシ箱と、を備え、前記ブラシ箱は、樹脂材料からなるとともに凹部が形成された樹脂部材と、金属材料からなる金属部材とを有し、前記金属部材は、前記ブラシを覆うカバー部と、前記凹部に圧入される圧入部とを有し、前記圧入部における前記樹脂部材側の面は、前記圧入部の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面を含み、前記圧入部の端部は、前記折り返し面と前記折り返し面に連続する側面とで構成される角部を有し、前記圧入部は、前記角部が前記凹部の側面に接続することで前記樹脂部材に圧入されている。
 また、本開示に係る部品収納箱の一態様は、筐体内に配置され、部品を収納する部品収納箱であって、樹脂材料からなるとともに凹部が形成された樹脂部材と、金属材料からなる金属部材と、を備え、前記金属部材は、前記部品を覆うカバー部と、前記凹部に圧入される圧入部と、を有し、前記圧入部における前記樹脂部材側の面は、前記圧入部の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面を含み、前記圧入部の端部は、前記折り返し面と前記折り返し面に連続する側面とで構成される角部を有し、前記圧入部は、前記角部が前記凹部の側面に接続することで前記樹脂部材に圧入されている。
 本開示によれば、樹脂部材と金属部材とを圧入により固定する際に、金属部材の圧入部を圧入方向に延在させなくても樹脂部材に圧入させることができる。したがって、省スペース化を図ることができる。
図1は、実施の形態に係る電動機を斜め上方から見たときの外観斜視図である。 図2は、実施の形態に係る電動機を、回転軸の軸心を通り且つブラシを通る平面で切断したときの断面図である。 図3は、実施の形態に係る電動機において、ブラシホルダとブラシホルダに配置された各種部品の構成を示す斜視図である。 図4は、図3に示されるブラシホルダと各種部品の分解斜視図である。 図5は、図3とは反対側から見たときのブラシホルダとブラシホルダに配置された各種部品の構成を示す斜視図である。 図6は、図5に示されるブラシホルダと各種部品の分解斜視図である。 図7Aは、実施の形態に係る電動機におけるカバープレートの構成を示す斜視図である。 図7Bは、実施の形態に係る電動機におけるカバープレートの構成を示す斜視図である。 図7Cは、実施の形態に係る電動機におけるカバープレートの構成を示す斜視図である。 図8は、図3に示される構造の一部を拡大して示す断面斜視図である。 図9は、図8のIX-IX線における断面図である。 図10は、図8のX-X線における断面図である。 図11は、図8をX軸方向から見たときの断面図である。 図12は、図5のXII-XII線における断面図である。 図13は、図5のXIII-XIII線における断面図である。 図14は、実施の形態に係る電動機において、カバープレートをブラシホルダに取り付けるときの方法を説明するための斜視図である。 図15は、カバープレートをブラシホルダに仮置きした状態を示す図である。 図16は、実施の形態に係る電動機において、カバープレートの第1圧入部が第1凹部に圧入されたときの第1の状態を示す図である。 図17は、実施の形態に係る電動機において、カバープレートの第1圧入部が第1凹部に圧入されたときの第2の状態を示す図である。 図18は、実施の形態に係る電動機において、第1圧入部のカエシ高さと圧入保持荷重との関係を示す図である。 図19は、変形例1に係る電動機におけるカバープレートの第1圧入部の構成を示す断面図である。 図20は、変形例2に係る電動機におけるカバープレートの第1圧入部の構成を示す断面図である。 図21は、変形例3に係る電動機におけるカバープレートとブラシケース部との構成を模式的に示す断面図である。 図22は、変形例4に係る電動機におけるカバープレートとブラシケース部との構成を模式的に示す断面図である。 図23は、変形例5に係る電動機におけるカバープレートとブラシケース部との構成を模式的に示す断面図である。 図24は、変形例6に係る電動機におけるカバープレートとブラシケース部との構成を模式的に示す断面図である。
 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、本開示の最上位概念を示す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21の軸心Cが延伸する方向である。
 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。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。本明細書において、「上」及び「下」という用語は、必ずしも、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)及び下方向(鉛直下方)を指すものではない。
 (実施の形態)
 まず、実施の形態に係る電動機1の構成について、図1~図6を用いて説明する。図1は、実施の形態に係る電動機1を斜め上方から見たときの外観斜視図である。図2は、実施の形態に係る電動機1を、回転軸21の軸心Cを通り且つブラシ40を通る平面で切断したときの断面図である。図3は、実施の形態に係る電動機1において、ブラシホルダ60とブラシホルダ60に配置された各種部品の構成を示す斜視図である。図4は、図3に示されるブラシホルダ60と各種部品の分解斜視図である。図5は、図3とは反対側から見たときのブラシホルダ60とブラシホルダ60に配置された各種部品の構成を示す斜視図である。図6は、図5に示されるブラシホルダ60と各種部品の分解斜視図である。
 図2に示すように、電動機1は、固定子10(ステータ)と、固定子10の磁力により回転する回転子20(ロータ)とを備える。電動機1は、ブラシ付き電動機である。電動機1は、さらに、回転子20が有する回転軸21に取り付けられた整流子30と、整流子30に接する少なくとも1つのブラシ40と、ブラシ40を整流子30に押し当てるためのブラシバネ50と、ブラシ40を保持するブラシホルダ60と、ブラシ40を覆うカバープレート70とを備えている。
 図4及び図5に示すように、電動機1は、さらに、ブラシ40に電気的に接続された端子80と、端子80に接続されたコンデンサ90とを備える。図1及び図2に示すように、電動機1は、その他に、軸受け100と、第1ブラケット111と、第2ブラケット112とを備える。電動機1には、電線120が接続されている。
 電動機1は、直流により駆動する直流電動機(DCモータ)の一種である。電動機1は、固定子10として磁石が用いられている。電動機1は、回転子20としてコイル22を有する電機子が用いられている。電動機1は、二輪又は四輪等の車両に搭載される扁平型(フラット型)のブラシ付きコアレスモータ(フラットモータ)である。したがって、固定子10及び回転子20は、コア(鉄心)を有しておらず、電動機1は、全体として厚みが薄くて軽い構成になっている。具体的には、電動機1は、車両におけるラジエータの冷却ファンに用いられる小型モータである。電動機1の外径(直径)φは、120mm以下である。一例として、電動機1の外径φは、φ60mm、φ70mm又はφ90mm等である。なお、電動機1は、DC12Vの入力電圧により駆動する。
 以下、電動機1の各構成部材について詳細に説明する。
 図2に示すように、固定子10は、回転子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。固定子10は、回転子20に作用する磁力を発生させる。固定子10は、回転子20とのエアギャップ面に磁束を生成する構成になっている。固定子10は、電機子である固定子10とともに磁気回路を構成している。具体的には、固定子10は、全体として実質的にドーナツ状である。固定子10は、回転軸21の周方向に沿って回転子20とのエアギャップ面にN極とS極とが交互に均等に存在するように構成されている。固定子10は、トルクを発生するための磁束を作る界磁である。固定子10は、複数の磁石(マグネット)によって構成されている。固定子10を構成する磁石は、例えば永久磁石である。固定子10(磁石)が発生する主磁束の向きは、回転軸21が延伸する方向に沿った方向である。固定子10は、第1ブラケット111に固定されている。
 回転子20は、回転軸21及びコイル22を有する。回転子20は、コアを有さないコアレス回転子である。
 回転子20は、回転軸21が延伸する軸心C方向(単に「軸心方向」ともいう。)を回転中心として回転する。回転子20は、固定子10に作用する磁力を発生させる。回転子20が発生する主磁束の向きは、回転軸21が延伸する軸心C方向に沿った方向である。
 回転子20は、固定子10と対向して配置されている。回転子20は、回転軸21が延伸する軸心C方向において固定子10と対向している。具体的には、回転子20のコイル22と固定子10とが回転軸21が延伸する軸心C方向に対向している。つまり、コイル22と固定子10とは回転軸21の軸心Cの方向に並んでいる。
 回転軸21は、軸心Cを有するシャフトである。回転軸21は、長尺状の棒状部材である。一例として、回転軸21は、SUS(Stainless Used Steel)等の金属材料によって構成された金属棒である。回転軸21が含む軸心Cは、回転子20が回転する際の回転中心となる。回転軸21の長手方向、すなわち回転軸21が延伸する方向(延伸方向)は、軸心C方向である。
 回転軸21は、軸受け100によって支持されている。軸受け100は、1つのみである。つまり、回転軸21は、1つのみの軸受け100によって支持されている。軸受け100は、回転軸21を回転自在に支持している。回転軸21は、軸受け100に圧入されている。軸受け100は、第1ブラケット111に保持されている。具体的には、軸受け100は、第1ブラケット111に設けられた凹部に圧入されて固定されている。一例として、軸受け100は、玉軸受けである。具体的には、軸受け100は、深溝玉軸受けである。
 回転軸21の第1端部21aは、出力側の端部(出力軸)であり、第1ブラケット111及び軸受け100から突出している。回転軸21の第1端部21aは、回転軸21における軸受け100及び整流子30のうち軸受け100側の端部である。第1端部21aには、例えば回転ファン等の負荷が取り付けられる。回転軸21に回転ファンが取り付けられた電動機1は、例えば冷却ファン及び電動送風機として用いることができる。なお、回転軸21の第2端部21bは、反出力側の端部(反出力軸)であり、第2ブラケット112から突出していない。
 第1ブラケット111及び第2ブラケット112は、例えば、金属材料によって構成されている。例えば、第1ブラケット111及び第2ブラケット112は、冷間圧延鋼板(Steel、Plate、Cold(SPC)材)等の鉄系材料又はアルミニウム等の金属によって構成されている。なお、第1ブラケット111と第2ブラケット112とで筐体が構成されている。この筐体の中に固定子10と回転子20とが配置されている。
 図1及び図2に示すように、第1ブラケット111は、電動機1の外郭部材である。第1ブラケット111は、底部及び円筒状の側壁部を有する有底筒形状に形成されている。固定子10を構成する磁石は、第1ブラケット111の底部に固定されている。回転子20のコイル22は、第1ブラケット111の側壁部に囲まれている。なお、第1ブラケット111及び第2ブラケット112の材質は、金属材料に限るものではなく、樹脂材料であってもよい。電動機1から発生するノイズを抑制するとの観点では、第1ブラケット111及び第2ブラケット112は、金属材料によって構成されているとよい。
 回転子20のコイル22は、巻線コイルである。回転子20は、複数のコイル22を有する。複数のコイル22は、電線によって構成された電機子巻線である。複数のコイル22は、電流が流れることで固定子10に作用する磁力を発生するように巻回されている。各コイル22が発生する主磁束の向きは、回転軸21が延伸する軸心Cに沿った方向である。具体的には、複数のコイル22は、扁平状に巻回されている。複数のコイル22のコイル面は、回転軸21が延伸する軸心Cに沿った方向を向く姿勢で配置されている。
 各コイル22は、銅又はアルミニウム等の金属からなる芯線と芯線を被膜する絶縁膜とを有する絶縁被覆線によって構成されている。複数のコイル22は、絶縁被覆線が平面状に巻回されたコイル層を有する薄形の巻線コイルである。具体的には、複数のコイル22は、例えば、絶縁被覆線が平面視で実質的に扇状に巻回された1層又は複数のコイル層によって構成されている。このように構成された複数のコイル22は、回転軸21が延伸する軸心C方向から見たときに、回転軸21を囲むように配置されている。
 複数のコイル22は、整流子30と電気的に接続されている。具体的には、複数のコイル22は、整流子30が有する複数の整流子片31のいずれかと電気的に接続されている。したがって、複数のコイル22には、ブラシ40が接する整流子片31を介して電流が流れる。
 複数のコイル22は、モールド樹脂23で覆われている。つまり、複数のコイル22は、樹脂モールド成型されている。したがって、複数のコイル22は、モールド樹脂23で覆われることでモールド樹脂23とともに一体に成型されている。複数のコイル22をモールドした後のモールド樹脂23の外形の平面視形状は、円形である。モールド樹脂23は、例えばフェノール樹脂又は不飽和ポリエステル(Bulk Molding Compound(BMC))等の絶縁性樹脂材料を用いることができる。なお、モールド樹脂23は、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれであってもよい。
 このように、電動機1は、回転子20がコアを有していないコアレスモータである。電動機1は、回転子20の複数のコイル22が薄形で樹脂モールド成型されている。これにより、インダクタンスが低い薄型の電動機1を実現することができる。
 整流子30は、回転軸21に取り付けられている。したがって、整流子30は、回転子20が回転することで回転軸21とともに回転する。整流子30は、回転軸21の第2端部21bに取り付けられている。回転軸21に取り付けられた整流子30は、回転子20の一部であってもよい。
 整流子30は、回転軸21の回転方向に沿って設けられた複数の整流子片31(整流子セグメント)を有する。具体的には、複数の整流子片31は、回転軸21を囲むように回転軸21の回転方向に沿って円環状に配列されている。各整流子片31の形状は、回転軸21の長手方向に延在する長尺状部材である。
 複数の整流子片31は、銅等の金属材料によって構成された導電端子である。複数の整流子片31は、回転子20が有するコイル22と電気的に接続されている。複数の整流子片31は、互いに絶縁分離されて配置されているが、回転子20のコイル22によって電気的に接続されている。
 一例として、整流子30は、モールド整流子である。整流子30は、複数の整流子片31がモールド樹脂23によってモールドされた構成になっている。この場合、複数の整流子片31は、表面が露出するようにモールド樹脂23に埋め込まれている。モールド樹脂23は、整流子本体である。モールド樹脂23は、回転軸21が挿入される貫通孔を有する実質的に筒状部材である。モールド樹脂23は、例えば、熱硬化性樹脂等の絶縁性樹脂材料によって構成された樹脂成型体である。
 整流子30には、少なくとも1つのブラシ40が接触している。具体的には、ブラシ40の先端部が整流子30の整流子片31に接している。ブラシ40は、回転軸21の回転により整流子30が回転するため、全ての整流子片31と順次接触し続ける。
 ブラシ40は、コイル22に電力を供給するための給電ブラシである。具体的には、ブラシ40は、整流子30の整流子片31に接することでコイル22に電力を供給する。ブラシ40は、ピグテール線によってブラシホルダ60に固定された端子80と接続されている。ブラシ40は、ブラシ40が整流子片31に接触することで端子80からブラシ40に供給される電機子電流が整流子片31を介してコイル22に流れる。
 一例として、ブラシ40は、カーボンによって構成された導電性を有するカーボンブラシである。ブラシ40は、長尺状の実質的な直方体である。この場合、ブラシ40は、銅等の金属を含むカーボンブラシであるとよい。これにより、ブラシ40と整流子片31との接触抵抗を小さくすることができる。このようなブラシ40は、例えば、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、直方体に圧縮成型して焼成することで作製することができる。
 ブラシ40は、複数設けられている。具体的には、図3~図6に示すように、電動機1には、2つのブラシ40が設けられている。具体的には、2つのブラシ40は、回転子20の回転方向に沿って180°間隔で配置されている。つまり、2つのブラシ40の長手方向のなす角は180°である。なお、2つのブラシ40は、回転軸21の軸心Cを中心に線対称に配置されていれば、2つのブラシ40のなす角は180°でなくてもよく、例えば60°等の90°以下であってもよい。
 ブラシ40は、ブラシバネ50からの押圧力を受けて、整流子30の整流子片31と常に接している。つまり、ブラシ40は、ブラシバネ50によって整流子30に押し付けられている。このように、ブラシ40は、ブラシバネ50からの押圧力を受けて整流子30に摺接する。ブラシ40は、整流子30との摩耗により回転軸21が延伸する軸心C方向とは交差する方向(径方向)に移動可能に配置されている。
 ブラシバネ50は、ブラシ40の数に応じて設けられている。電動機1には、2つのブラシ40が設けられているので、ブラシバネ50も2つ設けられている。ブラシ40及びブラシバネ50は、ブラシホルダ60に収納されて、カバープレート70で覆われている。
 ブラシバネ50は、バネ弾性力(バネ復元力)によってブラシ40に押圧(バネ圧)を付与し、ブラシ40を整流子30に向けて付勢している。ブラシバネ50は、定荷重バネである。したがって、ブラシバネ50は、ブラシ40に均一な荷重を付与している。つまり、定荷重バネであるブラシバネ50は、ブラシ40に均一な押圧力を付与している。
 定荷重バネであるブラシバネ50は、帯状の線材により構成されている。定荷重バネであるブラシバネ50は、渦巻バネである。定荷重バネであるブラシバネ50は、帯状の線材が渦巻状に巻回された渦巻部50a(コイル部)を有する。定荷重バネであるブラシバネ50は、例えば、鋼板等の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、定荷重バネであるブラシバネ50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50aは、定荷重バネにおいて、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。定荷重バネであるブラシバネ50は、渦巻状の渦巻部50aから線材の一方の端部を引き延ばすことで、元の渦巻状の状態に戻る力(バネ復元力)が発生する。
 ブラシバネ50は、渦巻部50aによってブラシ40を整流子30に押し付けている。具体的には、ブラシバネ50は、渦巻部50aがブラシ40の後端部に接触することで、渦巻部50aのバネ復元力によってブラシ40に荷重を付与している。この場合、ブラシバネ50によりブラシ40が整流子30を押圧する荷重は、回転子20の回転中に発生するラジアル荷重に対して1倍以上であるとよい。
 ブラシバネ50は、渦巻部50aの渦巻軸と回転軸21が延伸する軸心C方向とがねじれの位置となるように配置されている。つまり、渦巻部50aが縦置きとなるようにブラシバネ50が設置されており、渦巻部50aの渦巻面(コイル面)が回転軸21の軸心Cと平行になっている。
 ブラシバネ50は、定荷重バネに限るものではなく、圧縮コイルバネ又はトーションバネ等であってもよい。
 ブラシ40には、端子80を介して、電動機1の外部に配置された外部電源から電力が供給される。外部電源は、電動機1の外部に存在する電源である。外部電源は、電動機1に所定の入力電圧を供給する。外部電源は、電動機1にDC12Vの入力電圧を供給する直流電源である。
 端子80は、ブラシ40を介して回転子20のコイル22に通電する電力を受電する。具体的には、外部電源が直流電源であるので、端子80は、入力電圧として直流電圧を受電する。端子80は、一部がブラシホルダ60に圧入されることで、ブラシホルダ60に固定されている。
 図3~図6に示すように、電動機1には、2つの端子80が設けられている。この場合、2つの端子80の一方の端子(第1端子)は、高電圧側端子(プラス端子)である。2つの端子80の他方の端子(第2端子)は、低電圧側端子(マイナス端子)である。2つの端子80は、ブラシホルダ60に取り付けられている。一対の端子80に並列接続となるように、ノイズ低減用のコンデンサ90が接続されている。具体的には、コンデンサ90の一方のリードが一対の端子80の一方に接続される。コンデンサ90の他方のリードが一対の端子80の他方に接続される。一対の端子80には、2つのコンデンサ90が並列接続されている。2つのコンデンサ90は、ブラシホルダ60に形成された凹部に配置されている。
 端子80には、電線120が接続されている。端子80は、電線120を介して外部電源から電力を受電する。電線120は、端子80に電力を供給するための給電線である。例えば、電線120は、ハーネスである。電線120は、2つの端子80の各々に接続されている。つまり、電動機1には、2本の電線120が接続されている。この場合、一対の電線120のうち高電圧側端子である端子80に接続される電線120は、高電圧側給電線(プラス側配線)である。一対の電線120のうち低電圧側端子である端子80に接続される電線120は、低電圧側給電線(マイナス側配線)である。電線120は、ビニル線等の絶縁被覆線である。電線120は、銅等の導電体からなる芯線と、芯線を被覆する絶縁被膜とを有する。
 ブラシ40と端子80とは、ピグテール線によって接続されている。具体的には、ピグテール線の一端がブラシ40に接続されている。ピグテール線の他端が端子80に接続されている。電線120によって外部電源から端子80に電力が供給されることで、端子80に接続されたピグテールを介してブラシ40に電流が供給される。
 以上のように構成される電動機1では、ブラシ40に供給される電流が電機子電流(駆動電流)として、整流子30が有する整流子片31を介してコイル22に流れる。これにより、回転子20(コイル22)に磁束が発生する。回転子20に生じた磁束と固定子10から生じる磁束との相互作用によって生じた磁気力とが、回転子20を回転させるトルクとなる。このとき、整流子30が有する整流子片31とブラシ40とが接する際の位置関係によって、電流が流れる方向が切り替えられる。このように、電流が流れる方向が切り替えられることで、固定子10と回転子20との間に発生する磁力の反発力と吸引力とで一定方向の回転力が生成され、回転子20が回転軸21を中心として回転する。
 次に、本実施の形態に係る電動機1の特徴的な構造として、ブラシホルダ60及びカバープレート70の各々の構造について、図2~図6を参照しつつ、図7A~図13を用いて説明する。図7Aは、実施の形態に係る電動機1におけるカバープレート70の構成を示す斜視図である。図7Bは、実施の形態に係る電動機1におけるカバープレート70の構成を示す斜視図である。図7Cは、実施の形態に係る電動機1におけるカバープレート70の構成を示す斜視図である。図8は、図3に示される構造の一部を拡大して示す断面斜視図である。図9は、図8のIX-IX線における断面図である。図10は、図8のX-X線における断面図である。図11は、図8をX軸方向から見たときの断面図である。図12は、図5のXII-XII線における断面図である。図13は、図5のXIII-XIII線における断面図である。
 ブラシホルダ60は、ブラシ40を保持する保持部材である。ブラシホルダ60は、カバープレート70、端子80及びコンデンサ90も保持している。図2に示すように、ブラシホルダ60は、電動機1の外郭を構成する外郭部材でもある。ブラシホルダ60は、第2ブラケット112を外側から覆っている。
 ブラシホルダ60は、例えば、絶縁性の樹脂材料によって構成されている。ブラシホルダ60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。一例として、ブラシホルダ60を構成する樹脂材料は、フェノール樹脂である。しかし、これに限らない。
 図4及び図6に示すように、ブラシホルダ60は、ブラシ40が収納される空間領域であるブラシ収納部61を有する。部品収納箱であるブラシ収納部61は、凹状に形成された凹部である。ブラシ収納部61は、ブラシ40の数に応じて形成されている。ブラシホルダ60には、2つのブラシ収納部61が形成されている。2つのブラシ収納部61の各々は、回転軸21の軸心Cと直交する方向(つまり回転軸21の回転の径方向)に長尺で、かつ、断面形状が矩形の凹状に形成されている。
 図2に示すように、ブラシ収納部61には、ブラシ40とともにブラシバネ50も収納されている。したがって、ブラシ収納部61の長手方向の長さは、ブラシ40の長さよりも長くなっている。具体的には、ブラシバネ50は、渦巻部50aがブラシ40の後端部の後方、言い換えれば、渦巻部50aがブラシ収納部61内においてブラシ40に対して整流子30が位置する側とは反対側に位置するように、ブラシ収納部61に配置される。この場合、ブラシバネ50の外側端部は、ブラシ40の下方を通って整流子30に向けて引き出されて、ブラシホルダ60におけるブラシ収納部61の前方底部に形成された凹部に固定されている。
 ブラシ収納部61に収納されたブラシ40は、ブラシバネ50によって押し付けられることで、ブラシ収納部61を摺動する。ブラシバネ50に押し付けられたブラシ40は、整流子片31との摩擦によってブラシ40の前端部が摩耗していくことで、ブラシ収納部61内を整流子30に向かって移動する。つまり、ブラシ40が摩耗していくことで、ブラシ40の後端面が回転軸21の軸心Cに向かう方向(径方向)に移動していく。
 ブラシ収納部61に収納されたブラシ40を覆うようにカバープレート70が設けられている。カバープレート70は、ブラシ40だけではなく、ブラシバネ50も覆っている。
 ブラシホルダ60は、空間領域としてのブラシ収納部61を構成するブラシケース部62を有する。ブラシケース部62は、樹脂製のブラシホルダ60の一部である。したがって、ブラシケース部62は、樹脂材料によって構成された樹脂部材である。
 ブラシケース部62の上には、カバープレート70が配置されている。具体的には、カバープレート70は、ブラシ収納部61に蓋をするようにブラシケース部62の上に配置されて、ブラシケース部62に固定される。具体的には、カバープレート70は、カバープレート70の一部がブラシケース部62に圧入されることで、ブラシケース部62に固定される。カバープレート70の圧入方向は、Z軸方向である。
 ブラシ収納部61に収納されたブラシ40は、ブラシケース部62とカバープレート70とで4面が囲まれることになる。つまり、ブラシケース部62とカバープレート70とで、ブラシ40を収納するブラシ箱(ブラシボックス)が構成されている。
 ブラシケース部62は、ブラシ40の一対の側面を挟む一対の側壁と、ブラシ40の底面を支持する底壁とを有する。ブラシケース部62の一対の側壁の各々は、ブラシ40の側面に対面する側壁面を有する。ブラシケース部62の底壁は、ブラシ40の底面に対面する底面を有する。図8~図10に示すように、ブラシケース部62の一対の側壁の一方には、他方の側壁よりも高さが低くなっている部分が存在する。
 なお、ブラシケース部62の側壁とブラシ40の側面とは接触していてもよい。しかし、ブラシ40がブラシ収納部61を摺動しやすいように、ブラシケース部62の側壁とブラシ40の側面と間に隙間が存在していてもよい。同様に、ブラシケース部62の底壁とブラシ40の底面とは接触していてもよい。しかし、ブラシケース部62の底壁とブラシ40の底面との間に隙間が存在していてもよい。
 カバープレート70は、ブラシケース部62に固定されている。具体的には、ブラシケース部62には第1凹部62aと第2凹部62bとが形成されている。カバープレート70の一部を第1凹部62a及び第2凹部62bに挿入することで、カバープレート70がブラシケース部62に固定される。
 第1凹部62a及び第2凹部62bは、底部を有する穴である。図6に示すように、第1凹部62aは、ブラシ収納部61側が開口するように形成されている。第1凹部62aは、ブラシ収納部61に連通している。一方、第2凹部62bは、ブラシ収納部61とは独立して形成されている。第2凹部62bは、ブラシ収納部61の長手方向に沿って2つ設けられている。
 カバープレート70は、金属材料によって構成された金属部材である。カバープレート70は、例えば、真鍮又はステンレス(SUS)等によって構成されている。カバープレート70は、板状の金属板によって構成されている。所定形状に形成された1枚の金属板に折り曲げ加工又はプレス加工等の板金加工を施すことで、図7A、図7B、図7Cに示される形状のカバープレート70を作製することができる。
 図7A~図11に示すように、カバープレート70は、ブラシ40を覆うカバー部71と、ブラシケース部62に形成された第1凹部62aに圧入される第1圧入部72と、ブラシケース部62に形成された第2凹部62bに圧入される第2圧入部73とを有する。カバープレート70は、厚みが一定の金属板によって構成されている。したがって、カバー部71、第1圧入部72及び第2圧入部73は、板状である。
 第1圧入部72及び第2圧入部73は、カバー部71の側部から突出するように設けられたカバープレート70の脚部である。第1圧入部72及び第2圧入部73は、カバープレート70をブラシケース部62に取り付けるための取付部として機能する。
 カバー部71は、ブラシ40の長手方向に沿って長尺状に形成されている。カバー部71の板面(主面)は、XY平面に平行である。カバー部71は、カバープレート70の本体部となる天板である。カバー部71は、ブラシホルダ60のブラシ収納部61に蓋をするように配置される。カバー部71は、ブラシ40だけではなく、ブラシバネ50も覆っている。具体的には、カバー部71は、ブラシ40の後方に配置されたブラシバネ50の渦巻部50aを覆っている。
 図7A、図7B、図7Cに示すように、カバー部71には、凹状の溝部71aが形成されている。溝部71aは、カバー部71の長手方向にそって形成されている。溝部71aは、ブラシバネ50の渦巻部50aの上部分が嵌るように形成されている。これにより、ブラシ40が摩耗する際に、ブラシ40を押すブラシバネ50の渦巻部50aは、溝部71aによってガイドされる。つまり、渦巻部50aは、この溝部71aでガイドされながら移動することになる。
 図8及び図12に示すように、第1圧入部72は、カバープレート70において、ブラシケース部62に形成された第1凹部62aに圧入される部分である。第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されることで、第1圧入部72は第1凹部62aに係止される。第1圧入部72は、第1凹部62aに係止する係止片である。
 図7A、図7B、図7Cに示すように、第1圧入部72は、カバー部71の側方からカバー部71と平行に延在している。したがって、第1圧入部72は、カバープレート70を上面視したときに、カバー部71の側方から第1圧入部72が圧入する方向(圧入方向)と交差する方向に延在している。具体的には、第1圧入部72は、圧入方向と直交する方向に延在している。本実施の形態において、第1圧入部72の圧入方向はZ軸方向なので、第1圧入部72は、Y軸方向に延在している。
 図7A、図7B、図7C及び図12に示すように、第1圧入部72は、第1圧入部72の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し部72aを有する。折り返し部72aは、カバープレート70を構成する金属板の一部を折り曲げることで形成されている。第1圧入部72は、折り返されていない平坦部72bを有する。
 折り返し部72aは、平坦部72bの端部から折り返すように形成されている。折り返し部72aは、平坦部72bの両側に形成されている。つまり、第1圧入部72は、ウイング状に形成された2つの折り返し部72aを有する。2つの折り返し部72aは、同じ形状である。折り返し部72aと平坦部72bとは、同じ板厚である。
 図12に示すように、第1圧入部72は、ブラシケース部62(樹脂部材)側の面である第1面74と、第1面74に背向する面である第2面75とを有する。第1面74は、第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときに第1凹部62aの底面に対向する下側の面である。第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときに、第1面74は、第1凹部62aの底面に接する。第2面75は、上側の面である。
 第1面74は、第1圧入部72の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面74aと、折り返されていない平坦面74bとを含む。折り返し面74aは、折り返し部72aの下面である。平坦面74bは、平坦部72bの下面である。
 図12に示すように、折り返し面74aは、第1圧入部72の延在方向に直交する平面で切断したときの断面(本実施の形態ではXZ断面)において、第1圧入部72の両側に形成されている。具体的には、折り返し面74aは、平坦面74bから折り返されている。折り返し面74aは、平坦面74bの両端部に形成されている。したがって、第1面74は、平坦面74bと、平坦面74bの両側に位置する2つの折り返し面74aとを含む。
 第1面74の平坦面74bは、圧入方向に向いている。具体的には、平坦面74bは、XY平面に平行であり、Z軸方向(圧入方向)に直交している。したがって、折り返し面74aは、圧入方向に交差している。折り返し面74aと平坦面74bとのなす角は、90°よりも大きく180°未満の鈍角である。
 第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときに、平坦面74bは、第1凹部62aの底面に面接触する。したがって、平坦面74bは、第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときに、第1面74のうちの最下面となる。この場合、平坦面74bと折り返し面74aとのなす角は、第1凹部62aの底面と折り返し面74aとのなす角と等しい。このため、第1凹部62aの底面と折り返し面74aとのなす角は、90°よりも大きく180°未満の鈍角となる。
 第1圧入部72の端部は、下面である第1面74と第1面に連続する側面76とで構成される角部77を有する。具体的には、角部77は、折り返し面74aと折り返し面74aに連続する側面76とで構成されている。第1圧入部72は、角部77が第1凹部62aの側面に接続することでブラシケース部62に圧入されている。第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときに、角部77は、第1凹部62aの側面に食い込むようにして、第1凹部62aに係止する。
 折り返し面74aと側面76とのなす角は、90°である。しかし、これに限らない。この場合、折り返し面74aと側面76とのなす角は、0°よりも大きく180°よりも小さければよい。しかし、圧入による角部77と第1凹部62aとの接続強度を向上させるとの観点では、折り返し面74aと側面76とのなす角は、90°以下の鋭角であるとよい。
 図8及び図13に示すように、第2圧入部73は、カバープレート70において、ブラシケース部62に形成された第2凹部62bに圧入される部分である。第2圧入部73が第2凹部62bに圧入されることで、第2圧入部73は第2凹部62bに係止される。第2圧入部73は、第2凹部62bに係止する係止片である。具体的には、第2圧入部73の側端縁に設けられた係止爪が第2凹部62bの側面に食い込むようにして第2凹部62bに係止している。
 図7A、図7B、図7Cに示すように、第2圧入部73は、カバープレート70を上面視したときに、カバー部71の側方から第2圧入部73が圧入する方向(圧入方向)に延在している。図8及び図9に示すように、第2圧入部73の圧入方向はZ軸方向なので、第2圧入部73は、Z軸方向に延在している。第2圧入部73の板面(主面)は、圧入方向と平行であり、XZ平面と平行である。第2圧入部73の板面は、カバー部71の板面と直交している。図中、部品収納箱61は、ブラシホルダ60とカバープレート70とで囲われた空間を言う。具体的には、図7A、図7B、図7Cに示すように、第2圧入部73は、カバープレート70を構成する金属板の一部を折り曲げることで形成されている。
 図6に示すように、第2圧入部73が圧入される第2凹部62bは、各々2つずつ設けられている。したがって、カバープレート70には、第2圧入部73も2つ設けられている。具体的には、図7A、図7B、図7C及び図8に示すように、2つの第2圧入部73は、カバー部71の幅方向の一対の側部のうちの同じ側部に設けられている。
 図7A、図7B、図7C、図8及び図11に示すように、第1圧入部72は、2つの第2圧入部73のうちの一つに対向する位置に設けられている。第1圧入部72は、2つの第2圧入部73のうち外側(整流子30から遠い側)に位置する第2圧入部73に対向している。第1圧入部72と第2圧入部73とが対向しているので、カバー部71は、第1圧入部72と第2圧入部73との間に位置している。
 第1圧入部72は、カバー部71の側部に1つしか設けられていない。これにより、ブラシ40が摩耗していったときに、ブラシ40に接続されたピグテール線が整流子30側にスムーズに移動させることができる。つまり、仮に第1圧入部72が一対の第2圧入部73の各々に対向して設けられていると、ブラシ40の摩耗によりピグテール線が整流子30側に移動したときに、2つの第1圧入部72のうちの整流子30側の第1圧入部72によってピグテール線の移動が妨げられるおそれがある。
 図7A、図7B、図7Cに示すように、カバープレート70には、さらに、側壁部78が設けられる。側壁部78は、カバー部71における幅方向の一対の側部のうち第1圧入部72が設けられた側部に設けられている。側壁部78は、カバー部71の長手方向に沿って延在している。図9及び図10に示すように、側壁部78は、ブラシ40の側面を覆っている。具体的には、側壁部78は、ブラシ40の側面のうち上部分を覆っている。側壁部78は、カバープレート70を構成する金属板の一部を折り曲げることで形成されている。
 このように構成されるカバープレート70とブラシホルダ60のブラシケース部62とで構成されるブラシ箱は、図10に示すように、ブラシ40の4面を囲っている。具体的には、ブラシ40の上面は、金属部材であるカバープレート70のカバー部71で覆われている。ブラシ40の底面とブラシ40の一対の側面のうちの一方の側面とは、樹脂部材であるブラシケース部62で覆われている。ブラシ40の一対の側面のうちの他方の側面は、ブラシケース部62とカバープレート70との両方で覆われている。
 カバープレート70をブラシホルダ60に取り付ける場合、図14に示すように、ブラシ40が収納されたブラシ収納部61を覆うようにしてカバープレート70を配置し、ブラシケース部62に向けてカバープレート70をZ軸方向(図14の矢印の方向)に移動させる。図14は、実施の形態に係る電動機1において、カバープレート70をブラシホルダ60に取り付けるときの方法を説明するための斜視図である。カバープレート70の第1圧入部72及び第2圧入部73を、ブラシケース部62の第1凹部62a及び第2凹部62bにそれぞれ挿入して、カバープレート70を押し込む。これにより、カバープレート70の第1圧入部72がブラシケース部62の第1凹部62aに圧入する。これと同時に、カバープレート70の第2圧入部73がブラシケース部62の第2凹部62bに圧入する。このようにして、カバープレート70をブラシホルダ60に固定することができる。
 このとき、第1圧入部72には、第1圧入部72の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し部72aが形成されている。つまり、第1圧入部72におけるブラシケース部62側の面である第1面74は、第1圧入部72の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面74aを含んでいる。
 第1圧入部72の端部には、折り返し面74aとこの折り返し面74aに連続する側面76とで構成される角部77が存在している。第1圧入部72は、角部77が第1凹部62aの側面に接続することで、ブラシケース部62の第1凹部62aに圧入される。
 このような折り返し部72aを有する第1圧入部72を用いることで、第1凹部62aから抜け落ちることなく、第1圧入部72を第1凹部62aに嵌め込むことができる。このように、本実施の形態では、第1圧入部72が圧入方向に延在していないにもかかわらず、第1圧入部72を第1凹部62aに圧入固定することができる。
 図15は、カバープレート70をブラシホルダ60に仮置きした状態を示す図である。第1圧入部72及び第2圧入部73をそれぞれ第1凹部62a及び第2凹部62bに挿入する際、図15に示すように、カバープレート70をブラシケース部62に仮置きした状態(圧入する前)において、第1圧入部72の折り返し部72aが第1凹部62aの開口端縁に接触すると同時に、第2圧入部73の係止爪が第2凹部62bの開口端縁に接触するとよい。
 このようにすることで、第1圧入部72及び第2圧入部73をそれぞれ第1凹部62a及び第2凹部62bに挿入する際に、カバープレート70のカバー部71が傾かない。よって、圧入時にカバープレート70に偏荷重がかかることを抑制できる。これにより、第1圧入部72及び第2圧入部73をそれぞれ第1凹部62a及び第2凹部62bに挿入して圧入する際に、カバープレート70に偏荷重がかかってカバープレート70が変形してしまうことを抑制することができる。したがって、カバープレート70をブラシホルダ60に固定した後に、カバープレート70が変形したことで、第1圧入部72及び第2圧入部73の圧入荷重が低下してしまうことを抑制できる。
 本実施の形態では、カバープレート70における第1圧入部72の第1面74の最下面が第1凹部62aの底面に接しており、第1面74の折り返し面74aと第1凹部62aの底面とのなす角は、90°以上180°未満の鈍角になっている。
 図16は、実施の形態に係る電動機1において、カバープレート70の第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときの第1の状態を示す図である。この場合、図16に示すように、第1圧入部72を構成する金属板の板厚をtとし、第1凹部62aの底面から角部77の頂点までの距離(カエシ高さ)をHとすると、折り返し面74aと第1凹部62aの底面とのなす角は、t≧Hの関係を満たすような角度であるとよい。
 図17は、実施の形態に係る電動機1において、カバープレート70の第1圧入部72が第1凹部62aに圧入されたときの第2の状態を示す図である。この点、図17に示すように、t<Hであってもよいが、t<Hの場合には、第1圧入部72が第1凹部62aに圧入したことで生じる圧入力P(図17の太矢印)によって、第1圧入部72の折り返し部72aには細矢印で示すように回転モーメントの応力が生じて、第1圧入部72に力が伝搬していくことになる。このため、折り返し部72aには、さらに折れ曲がる方向に力がかかることになる。したがって、折り返し部72aによる圧入保持荷重が低下してしまう。
 これに対して、図16に示すように、t≧Hの関係を満たすことで、第1圧入部72が第1凹部62aに圧入したことで生じる圧入力P(図16の太矢印)によって、第1圧入部72の折り返し部72aには細矢印で示すように水平方向の圧縮応力が生じて、第1圧入部72に力が伝搬する。このため、図17のような折り返し部72aにさらに折れ曲がるような力がかかることを抑制できる。よって、折り返し部72aによる圧入保持荷重が低下することを抑制できる。つまり、t≧Hの関係を満たすようにすることで、図18に示すように、従来レベルと同等の高い圧入保持荷重を維持することができる。図18は、実施の形態に係る電動機1において、第1圧入部72のカエシ高さと圧入保持荷重との関係を示す図である。
 第1圧入部72の延在方向(溝部71aと交差する方向)の長さは、特に限定されるものでない。しかし、一例として、0.5mmの板厚を有するカバープレートを用いる場合、第1圧入部72の延在方向(溝部71aと交差する方向)の長さは、1.0mm~1.5mmである。第1圧入部72によって所定の圧入保持荷重を得るには、第1圧入部72の延在方向の長さは、0.5mm以上であればよい。つまり、第1圧入部72の延在方向の長さは、カバープレートの板厚以上であればよい。
 このように、本実施の形態に係る電動機1によれば、折り返し部72aを有する第1圧入部72がカバープレート70に設けられている。したがって、樹脂部材であるブラシケース部62と金属部材であるカバープレート70とを圧入により固定する際に、カバープレート70の第1圧入部72を圧入方向に延在させなくても、第1圧入部72をブラシケース部62に圧入させることができる。これにより、第1圧入部72を圧入方向に延在させた場合と比べて、樹脂部材であるブラシケース部62における第1圧入部72の圧入部分(第1凹部62a)の厚さを薄くすることができる。この結果、電動機1の省スペース化を図ることができる。
 特に、本実施の形態では、第1圧入部72が回転軸21の軸心C方向に延在していない。よって、その分、ブラシケース部62における回転軸21の軸心C方向の厚さを薄くすることが可能になる。したがって、電動機1の薄型化を図ることができる。
 以上のように、本実施の形態の電動機1は、回転軸21を有する回転子20と、回転軸21に取り付けられた整流子30と、整流子30に接するブラシ40と、ブラシ40を収納するブラシ箱と、を備える。ブラシ箱は、樹脂材料からなるとともに第1凹部62aが形成された樹脂部材と、金属材料からなる金属部材とを有する。金属部材は、ブラシ40を覆うカバー部71と、第1凹部62aに圧入される第1圧入部72とを有する。第1圧入部72における樹脂部材側の面は、第1圧入部72の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面74aを含む。第1圧入部72の端部は、折り返し面74aと折り返し面74aに連続する側面とで構成される角部77を有する。第1圧入部72は、角部77が第1凹部62aの側面に接続することで樹脂部材に圧入されている。
 これにより、樹脂部材と金属部材とを圧入により固定する際に、金属部材の圧入部を圧入方向に延在させなくても樹脂部材に圧入させることができる。したがって、省スペース化を図ることができる。
 第1圧入部72は、板状の金属板によって構成されており、第1圧入部72が圧入される方向において、第1圧入部72における樹脂部材側の端面は、第1凹部62aの底面に接しており、金属板の板厚をtとし、第1凹部62aの底面から角部77の頂点までの距離をHとすると、t≧Hであることが好ましい。
 第1圧入部72は、上面視において、カバー部71の側方から第1圧入部72が圧入する方向と交差する方向に延在していることが好ましい。
 第1圧入部72が圧入される方向において、第1圧入部72における樹脂部材側の端面は、第1凹部62aの底面に面接触する平坦面74bであり、折り返し面74aは、平坦面74bから折り返されていることが好ましい。
 電動機1は、ブラシ40を保持する樹脂製のブラシホルダ60を備え、ブラシホルダ60は、電動機1の外郭部材であり、樹脂部材は、ブラシホルダ60の一部である。
 (変形例)
 以上、本開示に係る電動機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、上記実施の形態において、カバープレート70の第1圧入部72には、平坦部72bから折り返された折り返し部72aが形成されている。第1圧入部72は、第1面74に角が有するように屈曲している。しかし、これに限らない。図19は、変形例1に係る電動機1におけるカバープレート70の第1圧入部72Aの構成を示す断面図である。具体的には、図19に示すように、第1圧入部72Aは、第1面74Aに角が形成されておらず、円弧状に湾曲するように屈曲していてもよい。
 上記実施の形態において、カバープレート70の第1圧入部72は、金属板を屈曲させた構成であって、第1面74及び第2面75の各々が同じように折れ曲がっている。しかし、これに限らない。図20は、変形例2に係る電動機1におけるカバープレート70の第1圧入部72Bの構成を示す断面図である。例えば、図20に示すように、第1圧入部72Bは、第1面74が折り返し面74aを含んでいれば、金属板を屈曲させた構成でなくてもよい。図20に示される第1圧入部72Bでは、第1面74と第1面74に背向する第2面75Bとは上下対称な形状になっている。具体的には、第1圧入部72Bの断面形状は、矩形の4つの角を落とした6角形になっている。
 上記実施の形態において、ブラシ40を収納するブラシ箱は、樹脂部材を構成するブラシケース部62と金属部材を構成するカバープレート70とによって構成されている。しかし、ブラシケース部62及びカバープレート70の形状は、上記実施の形態の形状に限るものではない。つまり、ブラシ40の4面を囲む構成は、上記実施の形態に限定されるものではない。
 例えば、上記実施の形態において、ブラシ箱の金属部材を構成するカバープレート70は、カバー部71の側部の一方のみに設けられた側壁部78によってブラシ40の側面の一部を覆っている。しかし、これに限らない。図21は、変形例3に係る電動機1におけるカバープレート70Cとブラシケース部62Cとの構成を模式的に示す断面図である。具体的には、図21に示されるカバープレート70Cのように、カバー部71Cの側部には、側壁部78が設けられていなくてもよい。この場合、カバープレート70Cは、カバー部71Cによってブラシ40の上面のみを覆っている。ブラシ40の一対の側面全体とブラシ40の底面との3面は、ブラシホルダ60Cのブラシケース部62Cにおける一対の側壁と底壁とによって囲まれている。本変形例において、カバープレート70Cのカバー部71Cには、渦巻部50aをガイドする溝部71aが形成されていない。しかし、上記実施の形態のように、カバー部71Cには溝部71aが形成されていてもよい。
 上記実施の形態におけるカバープレート70は、カバー部71における一対の側部の一方のみに側壁部78が設けられている。しかし、これに限らない。図22は、変形例4に係る電動機1におけるカバープレート70Dとブラシケース部62Dとの構成を模式的に示す断面図である。例えば、図22に示されるカバープレート70Dのように、カバー部71Dの一対の側部の両方に側壁部78Dが設けられていてもよい。この場合、カバープレート70Dは、ブラシ40の上面とブラシ40の一対の側面の各々の上半分とを囲っている。ブラシ40の一対の側面の下半分とブラシ40の底面とは、ブラシホルダ60Dのブラシケース部62Dにおける一対の側壁と底壁とによって囲まれている。なお、本変形例でも、カバープレート70Dのカバー部71Dに、上記実施の形態と同様の溝部71aが形成されていてもよい。
 図23は、変形例5に係る電動機1におけるカバープレート70Eとブラシケース部62Eとの構成を模式的に示す断面図である。図23に示されるカバープレート70Eのように、カバー部71Eの両側に設けられた一対の側壁部78Eによってブラシ40の一対の側面全体が覆われていてもよい。本変形例では、ブラシ40における上面と一対の側面との3面がカバープレート70Eによって囲まれている。ブラシ40の底面は、ブラシホルダ60Eのブラシケース部62Eにおける底壁のみによって覆われている。カバープレート70Eのカバー部71Eに、上記実施の形態と同様の溝部71aが形成されていてもよい。
 図24は、変形例6に係る電動機1におけるカバープレート70Fとブラシケース部62Fとの構成を模式的に示す断面図である。図24に示されるカバープレート70Fのように、カバー部71Fの一対の側部の一方のみに設けられた側壁部78Fによってブラシ40の一対の側面の一方のみの全体が覆われていてもよい。ブラシ40における上面と一対の側面の一方の2面がカバープレート70Fによって囲まれている。ブラシ40における底面と一対の側面の他方との2面は、ブラシホルダ60Fのブラシケース部62Fにおける一対の側壁の一方と底壁とによって囲まれている。カバープレート70Fのカバー部71Fに、上記実施の形態と同様の溝部71aが形成されていてもよい。
 このように、ブラシ箱を構成するブラシケース部及びカバープレートにおける形状の組み合わせは、種々のものを採用することができる。なお、図21~図24には、図示されていないが、これらのカバープレート70C~70Fには、第1圧入部72と第2圧入部73とが形成されている。
 上記実施の形態において、カバープレート70には第1圧入部72が1つのみ設けられている。しかし、これに限らない。つまり、カバープレート70には第1圧入部72が複数設けられていてもよい。例えば、カバープレート70は、2つの第1圧入部72を有していてもよい。この場合、2つの第1圧入部72は、カバー部71における一対の側部のうちの同じ側部に設けられていてもよいし、異なる側部に設けられていてもよい。カバープレート70には、3つ以上の第1圧入部72が設けられていてもよい。
 上記実施の形態において、カバープレート70には、圧入方向に延在する第2圧入部73が設けられている。しかし、これに限らない。つまり、カバープレート70には、第2圧入部73が設けられていなくてもよい。この場合、カバープレート70には、第2圧入部73の代わりに第1圧入部72を設けるとよい。これにより、カバープレート70について、一定以上の圧入保持荷重を確保することができる。
 上記実施の形態では、カバープレート70には、1つの第1圧入部72と2つの第2圧入部73との合計で3つの圧入部が設けられている。しかし、これに限らない。この場合、カバープレート70に1つの第1圧入部72だけが設けられている場合でも、所定の圧入保持荷重を確保することができる。カバープレート70には、少なくとも第1圧入部72を含めて2つ以上の圧入部が設けられているとよい。
 上記実施の形態において、電動機1は、軸受け100を1つのみ備えていた。しかし、これに限らない。具体的には、電動機1は、2つの軸受けを備えていてもよい。この場合、例えば、2つの軸受けの一方を回転軸21の第1端部21aに取り付け、2つの軸受けの他方を回転軸21の第2端部21bに取り付けることができる。
 上記実施の形態において、電動機1は、固定子10及び回転子20がコアを有していないコアレスモータである。しかし、これに限らない。例えば、電動機1は、固定子10及び回転子20がコアを有する電動機であってもよい。但し、上記実施の形態のように、コアレスモータにすることで、インダクタンスが低くて且つ薄型の電動機1を実現することができる。
 上記実施の形態において、固定子10は、永久磁石のみによって構成されている。しかし、これに限らない。例えば、固定子10は、永久磁石と鉄心とによって構成された固定子であってもよいし、永久磁石を用いずに固定子巻線と鉄心とからなる電機子であってもよい。
 上記実施の形態において、電動機1は、厚みが外径より小さい外形サイズの扁平型のフラットモータである。しかし、これに限らない。本開示の技術は、例えば、厚みが外径よりも大きい外形サイズの円筒状の筐体を有する寸胴型の電動機等にも適用することができる。
 上記実施の形態において、固定子10及び回転子20が発生する主磁束の向きは、回転軸21の軸心C方向である。しかし、これに限らない。具体的には、固定子10及び回転子20が発生する主磁束の向きは、回転軸21の軸心C方向と直交する方向(回転軸21の回転の径方向)であってもよい。例えば、本開示の技術は、回転子20が固定子10の内側に配置されたインナーロータ型のモータに適用することもできる。
 上記実施の形態において、電動機1は、車両に用いられる車両用モータであると説明した。しかし、これに限らない。本開示の技術は、例えば、電気掃除機等に搭載される電動送風機等に用いられる電動機など、その他の種々の電気機器に用いられる電動機にも適用することができる。
 本開示の圧入技術は、ブラシを収納するブラシ箱以外の収納箱にも適応することができる。例えば、本開示の圧入技術は、筐体内に配置される収納箱であって、各種部品を収納する種々の部品収納箱にも適用することができる。この場合、部品収納箱は、樹脂材料からなるとともに凹部が形成された樹脂部材と、金属材料からなる金属部材とを備える構成である。その金属部材は、収納箱に収納される部品を覆うカバー部と、樹脂部材に形成された凹部に圧入される圧入部とを有する。金属部材の圧入部における樹脂部材側の面は、当該圧入部の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面を含む。金属部材の圧入部の端部は、その折り返し面と折り返し面に連続する側面とで構成される角部を有する。金属部材の圧入部は、その角部が樹脂部材の凹部の側面に接続することで、樹脂部材に圧入するように構成されている。このように構成される収納部であれば、金属部材の圧入部を圧入方向に延在させなくても、樹脂部材の凹部に圧入して固定することができる。
 なお、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、又は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各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。
 本開示の技術は、自動車等の電装分野及び家庭用電気機器分野の製品をはじめとして、電動機が搭載される種々の製品に広く利用することができる。
 1 電動機
 10 固定子
 20 回転子
 21 回転軸
 21a 第1端部
 21b 第2端部
 22 コイル
 23 モールド樹脂
 30 整流子
 31 整流子片
 40 ブラシ
 50 ブラシバネ
 50a 渦巻部
 60、60C、60D、60E、60F ブラシホルダ
 61 ブラシ収納部(部品収納箱)
 62、62C、62D、62E、62F ブラシケース部
 62a 第1凹部
 62b 第2凹部
 70、70C、70D、70E、70F カバープレート
 71、71C、71D、71E、71F カバー部
 71a 溝部
 72、72A、72B 第1圧入部
 72a 折り返し部
 72b 平坦部
 73 第2圧入部
 74、74A 第1面
 74a 折り返し面
 74b 平坦面
 75、75B 第2面
 76 側面
 77 角部
 78、78D、78E、78F 側壁部
 80 端子
 90 コンデンサ
 100 軸受け
 111 第1ブラケット
 112 第2ブラケット
 120 電線

Claims (9)

  1.  回転軸を有する回転子と、
     前記回転軸に取り付けられた整流子と、
     前記整流子に接するブラシと、
     前記ブラシを収納するブラシ箱と、を備え、
     前記ブラシ箱は、樹脂材料からなるとともに凹部が形成された樹脂部材と、金属材料からなる金属部材とを有し、
     前記金属部材は、前記ブラシを覆うカバー部と、前記凹部に圧入される圧入部とを有し、
     前記圧入部における前記樹脂部材側の面は、前記圧入部の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面を含み、
     前記圧入部の端部は、前記折り返し面と前記折り返し面に連続する側面とで構成される角部を有し、
     前記圧入部は、前記角部が前記凹部の側面に接続することで前記樹脂部材に圧入されている、
     電動機。
  2.  前記圧入部は、板状の金属板によって構成されており、
     前記圧入部が圧入される方向において、前記圧入部における前記樹脂部材側の端面は、前記凹部の底面に接しており、
     前記金属板の板厚をtとし、前記凹部の底面から前記角部の頂点までの距離をHとすると、t≧Hである、
     請求項1に記載の電動機。
  3.  前記圧入部は、上面視において、前記カバー部の側方から前記圧入部が圧入する方向と交差する方向に延在している、
     請求項2に記載の電動機。
  4.  前記折り返し面は、前記圧入部の延在方向に直交する平面で切断したときの断面において、前記圧入部の両側に形成されている、
     請求項3に記載の電動機。
  5.  前記圧入部が圧入される方向において、前記圧入部における前記樹脂部材側の端面は、前記凹部の底面に面接触する平坦面であり、
     前記折り返し面は、前記平坦面から折り返されている、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の電動機。
  6.  前記ブラシを保持する樹脂製のブラシホルダを備え、
     前記ブラシホルダは、前記電動機の外郭部材であり、
     前記樹脂部材は、前記ブラシホルダの一部である、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の電動機。
  7.  前記電動機は、扁平型である、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の電動機。
  8.  前記回転子は、コアを有していない、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の電動機。
  9.  筐体内に配置され、部品を収納する部品収納箱であって、
     樹脂材料からなるとともに凹部が形成された樹脂部材と、
     金属材料からなる金属部材と、を備え、
     前記金属部材は、前記部品を覆うカバー部と、前記凹部に圧入される圧入部と、を有し、
     前記圧入部における前記樹脂部材側の面は、前記圧入部の圧入方向とは反対側の方向に向けて折り返された折り返し面を含み、
     前記圧入部の端部は、前記折り返し面と前記折り返し面に連続する側面とで構成される角部を有し、
     前記圧入部は、前記角部が前記凹部の側面に接続することで前記樹脂部材に圧入されている、
     部品収納箱。
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