WO2023223661A1 - 電動機 - Google Patents

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WO2023223661A1
WO2023223661A1 PCT/JP2023/011217 JP2023011217W WO2023223661A1 WO 2023223661 A1 WO2023223661 A1 WO 2023223661A1 JP 2023011217 W JP2023011217 W JP 2023011217W WO 2023223661 A1 WO2023223661 A1 WO 2023223661A1
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WO
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brush
pressing member
spiral portion
constant force
electric motor
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Application number
PCT/JP2023/011217
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English (en)
French (fr)
Inventor
勇輝 吉岡
Original Assignee
パナソニックIpマネジメント株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation

Definitions

  • the present disclosure relates to an electric motor.
  • Electric motors are widely used not only in the field of household electrical equipment such as vacuum cleaners, but also in the field of electrical equipment such as automobiles.
  • an electric blower mounted on a vacuum cleaner uses an electric motor to rotate a rotary fan.
  • Two-wheel or four-wheel vehicles use electric motors 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 a brush that slides into contact with the commutator.
  • a brush spring In a brushed electric motor, a brush spring is used to press the brush against the commutator.
  • the brush spring uses spring elasticity to apply pressure to the brush.
  • coil springs or torsion springs Conventionally, coil springs or torsion springs have been used as brush springs for brushed electric motors.
  • the constant force spring is a spiral spring having a spiral portion in which a band-shaped wire rod is spirally wound.
  • the constant force spring is arranged so that the spiral portion is in contact with the rear end surface of the brush. This allows the spiral portion to apply a constant load to the rear end surface of the brush by utilizing the force of the spiral portion returning to its original state when the strip-shaped wire is stretched from the spiral portion.
  • the present disclosure has been made to solve such problems.
  • the present disclosure aims to provide a long-life electric motor.
  • one aspect of the electric motor according to the present disclosure includes a rotor having a rotating shaft extending in an axial direction, a commutator attached to the rotating shaft, and a front end surface in contact with the commutator. and a brush having a rear end surface located on the opposite side to the front end surface, and a first spiral part and a second spiral part each made of a band-shaped wire rod wound in a spiral, and the front end surface of the brush.
  • a constant force spring having a fixed end on the side; and a pressing member that contacts the rear end surface of the brush and presses the brush against the commutator by a load from the constant force spring.
  • each of the pressing members When the brush is viewed from the axis in a direction opposite to the direction in which the brush is pressed against the commutator by the load from the constant load spring, each of the pressing members has a first portion that protrudes from the rear end surface of the brush.
  • the brush has a first end portion and a second end portion, and the brush has a load generated when the band-shaped wire pulled out from the first spiral portion of the constant force spring returns to its original state.
  • a load generated when the band-shaped wire pulled out from the second spiral portion of the constant load spring returns to its original position is applied to the second end of the pressing member, so that the commutator It is preferable that it be pressed against.
  • the pressing member has a first end in contact with an inner surface of the first spiral portion of the constant force spring, and a second end in contact with an inner surface of the second spiral portion of the constant force spring. is preferred.
  • the pressing member has the first end in contact with the outer surface of the fixed end side of the constant force spring in the first spiral portion of the constant force spring, and the second end in contact with the outer surface of the fixed end side of the constant force spring in the first spiral portion of the constant force spring. It is preferable that the spiral portion be in contact with the outer surface of the fixed end side of the constant force spring.
  • each of the first spiral portion and the second spiral portion of the constant force spring is in contact with the pressing member at one point. preferable.
  • the pressing member In a contact portion between the pressing member and each of the first spiral portion and the second spiral portion of the constant force spring, the pressing member may have a circular cross-sectional shape.
  • the rear end surface of the brush is in contact with the pressing member at two points in a cross section taken along a plane passing through the axis of the rotating shaft.
  • Recesses are formed at the two points of contact with the pressing member on the rear end surface of the brush, and in a cross section taken along a plane passing through the axis of the rotating shaft, the two points are It may be a contact portion between the pressing member and the opening edge of the recess.
  • the electric motor further includes a brush holder having a brush accommodating portion for accommodating the brush, and a first slit extending along the longitudinal direction of the brush is formed on one side of the brush accommodating portion. , a second slit extending along the longitudinal direction of the brush is formed on the other side surface of the brush storage section, and the pressing member has a first end that is connected to the first slit of the brush storage section. It is preferable that the second end protrudes from the second slit of the brush housing.
  • the first spiral portion and the second spiral portion of the constant force spring are arranged to sandwich the brush storage portion.
  • the constant force spring has a connecting portion in which a band-shaped wire forming the first spiral portion and a band-like wire forming the second spiral portion are connected, and the connecting portion is configured to Preferably, the fixed end is the fixed end.
  • the connecting portion of the constant force spring is fixed to the brush holder.
  • the pressing member is a linear and elongated rod-shaped member, the first end of the pressing member is one end in the longitudinal direction of the rod-shaped member, and the second end of the pressing member is may be the other longitudinal end of the rod-shaped member.
  • the pressing member includes a linear and elongated rod-shaped portion that is in contact with and protrudes from the rear end surface of the brush, and a rod-shaped portion that extends from one end of the rod-shaped portion toward the commutator side. a second extending portion extending from the other end of the rod-shaped portion toward the commutator side, and the first end of the pressing member is connected to the first extending portion.
  • the second end of the pressing member may be an end of the second extending portion.
  • the rear end surface of the brush may have an arc shape when the brush is viewed from above.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the electric blower according to the first embodiment, taken along a plane that passes through the axis of the rotating shaft and passes through a pair of brushes.
  • FIG. 2 is a sectional view of the electric blower according to the first embodiment, taken along a plane that passes through the axis of the rotating shaft and a pair of magnets that are the stator.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the electric blower according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the electric blower according to the first embodiment, taken along a plane that passes through a pair of brushes and is orthogonal to the axis of the rotating shaft.
  • FIG. 5 is a perspective view of an assembly in which a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member are combined in the electric motor according to the first embodiment, as viewed diagonally from the front.
  • FIG. 6 is a perspective view of an assembly in which a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member are combined in the electric motor according to the first embodiment, as viewed diagonally from the rear.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an assembly that combines a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member in the electric motor according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view showing how the pressing member moves toward the commutator due to wear of the brush in an assembly that combines a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member.
  • FIG. 9 is a side view showing how the pressing member moves toward the commutator due to wear of the brush in an assembly that combines a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member.
  • FIG. 10 is a sectional view showing a brush and a constant force spring set in a brush holder in a conventional electric motor.
  • FIG. 11 is a diagram of a brush and a constant force spring in a conventional electric motor as viewed from the back side.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an assembly in which a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member are combined in the electric motor according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an assembly that combines a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member in the electric motor according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an assembly in which a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member are combined in the electric motor according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a top view of an assembly in which a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member are combined in the electric motor according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an assembly that combines a brush, a brush holder, a constant force spring, and a pressing member in the electric motor according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an assembly in
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a brush, a constant force spring, and a pressing member in an electric motor according to Modification Example 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a brush, a constant force spring, and a pressing member in an electric motor according to a second modification.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a brush, a constant force spring, and a pressing member in an electric motor according to modification 3.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a brush, a constant force spring, and a pressing member in an electric motor according to modification 4.
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a brush, a constant force spring, and a pressing member in an electric motor according to modification 5.
  • FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a brush, a constant force spring, and a pressing member in an electric motor according to modification 6.
  • FIG. 22 is a diagram showing how the pressing member is tilted with respect to the brush due to the load difference between the first spiral portion and the second spiral portion in the constant force spring in the electric motor according to the first embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram showing how the pressing member is tilted with respect to the brush due to the load difference between the first spiral portion and the second spiral portion in the constant force spring in the electric motor according to Modification Example 7.
  • 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 are orthogonal to the Z-axis.
  • the Z-axis direction is the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated.
  • components that are substantially the same as those in other figures are denoted by the same reference numerals, and overlapping explanations will be omitted or simplified.
  • the terms “upper” and “lower” do not necessarily refer to the upper direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view (XZ cross-section) of the electric blower 1 according to the first embodiment, taken along a plane that passes through the axis C of the rotating shaft 13 and a pair of brushes 60.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view (YZ cross-section) of the electric blower 1 according to the first embodiment, taken along a plane that passes through the axis C of the rotating shaft 13 and a pair of magnets 21 that are the stator 20.
  • FIGS. 1 and 2 the flow of air flowing into the electric blower 1 when the rotary fan 3 rotates is shown by thick arrows.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the electric blower 1 according to the first embodiment.
  • the electric blower 1 includes an electric motor 2, a rotating fan 3, an air guide 4, and a fan case 5.
  • Electric motor 2 has a rotor 10 and a stator 20.
  • the rotating fan 3 is attached to a rotating shaft 13 that the electric motor 2 has. Air discharged from the rotating fan 3 flows into the air guide 4.
  • the fan case 5 houses the rotating fan 3.
  • the electric blower 1 is used, for example, in a vacuum cleaner.
  • the electric motor 2 is a fan motor that rotates the rotary fan 3.
  • the electric motor 2 is a DC motor that receives a DC power source as an input.
  • the electric motor 2 is a brushed commutator electric motor.
  • the electric motor 2 includes a rotor 10 (rotor), a stator 20 (stator), a yoke 30, a frame 40, a bracket 50, a brush 60, and a brush holder 70. , a constant force spring 80 which is a brush spring, and a pressing member 90.
  • the rotor 10, stator 20, and yoke 30 are arranged within a frame 40. The detailed configuration of each member of the electric motor 2 will be described later.
  • the rotating fan 3 sucks air into an outer shell (housing) formed by a frame 40 and a fan case 5.
  • the rotary fan 3 is a centrifugal fan that can obtain high suction pressure.
  • wind pressure is generated, air is sucked in through the intake port 5c of the fan case 5, and air is discharged from the rotary fan 3.
  • Air discharged from the rotating fan 3 flows into the air guide 4.
  • the rotating fan 3 is made of, for example, a resin material or a metal material such as aluminum.
  • the rotating fan 3 includes a first side plate provided with a suction port, a second side plate facing the first side plate with a predetermined gap therebetween, and a plurality of fans sandwiched between the first side plate and the second side plate. It has wings.
  • Each of the plurality of fan blades has a plate shape that is curved in an arc shape. The plurality of fan blades are arranged radially in a spiral manner.
  • the air guide 4 has a function of forming an air flow path.
  • the air guide 4 rectifies and discharges air sucked in from the intake port 5c of the fan case 5 by the rotation of the rotary fan 3. Air discharged from the air guide 4 flows into the frame 40 via the bracket 50. The air discharged from the air guide 4 is not only discharged into the frame 40 but also to the outside of the frame 40 via the bracket 50.
  • the air guide 4 includes a main body portion 4a, an annular annular portion 4b surrounding the main body portion 4a with a gap between the main body portion 4a, and a plurality of connecting plates 4c connecting the main body portion 4a and the annular portion 4b.
  • the gap between the main body portion 4a and the annular portion 4b serves as a ventilation path.
  • the main body portion 4a is a disc body having a through hole for fixing to the bracket 50.
  • the annular portion 4b functions as a support portion that supports the end portion of the side wall portion 5b of the fan case 5 in the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends (the thrust direction).
  • Each of the plurality of connecting plates 4c functions as a guide plate for forming an air flow path.
  • each of the plurality of connecting plates 4c has a plate shape that is curved in an arc shape.
  • the plurality of connecting plates 4c are arranged radially so as to spiral outward from the through hole of the main body 4a.
  • the air guide 4 is made of, for example, a resin material. However, the air guide 4 may be made of a metal material.
  • the fan case 5 is a housing that houses the rotating fan 3.
  • the fan case 5 is a cover that covers the rotating fan 3 and the air guide 4.
  • the fan case 5 is a metal cover made of a metal material.
  • the fan case 5 may be a resin cover made of a resin material.
  • the fan case 5 has a lid part 5a that covers the upper part of the rotating fan 3 and the air guide 4, and a side wall part 5b that covers the side parts of the rotating fan 3 and the air guide 4.
  • the fan case 5 has an intake port 5c (intake port) for sucking in outside air.
  • the intake port 5c is a circular through hole provided in the center of the lid portion 5a.
  • the fan case 5 is fixed to a bracket 50.
  • Fan case 5 is fixed to bracket 50 via air guide 4.
  • a fan case spacer having an opening corresponding to the intake port 5c may be attached to the intake port 5c of the fan case 5.
  • a part of the air that has reached the bracket 50 flows into the frame 40 via the bracket 50, passes through the interior of the frame 40, and is exhausted to the outside from the exhaust port 40b of the frame 40. That is, the air that has flowed into the frame 40 is discharged to the outside of the electric blower 1 while cooling the heat-generating parts (windings, etc.) of the electric motor 2.
  • the other part of the air that has reached the bracket 50 is directly discharged to the outside of the electric blower 1 via the bracket 50 without passing through the inside of the frame 40.
  • the airflow can be discharged to the outside of the electric blower 1 without causing loss due to passing through the inside of the frame 40.
  • the rotor 10 of the electric motor 2 is arranged with a small air gap between it and the stator 20.
  • the rotor 10 is an inner rotor.
  • the rotor 10 is arranged inside the stator 20.
  • the rotor 10 has a rotating shaft 13. The rotor 10 rotates around the axis C of the rotating shaft 13 due to the magnetic force generated by the stator 20.
  • the rotor 10 generates magnetic force that acts on the stator 20.
  • the direction of the main magnetic flux generated by the rotor 10 is a direction perpendicular to the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends.
  • the rotor 10 is an armature.
  • the rotor 10 includes a rotor core 11 (rotor core) attached to a rotating shaft 13 , a winding coil 12 wound around the rotor core 11 , a rotating shaft 13 , and a commutator 14 .
  • the winding coil 12 is shown schematically.
  • the rotor core 11 is an armature core around which a winding coil 12 is wound.
  • the rotor core 11 is a laminate in which a plurality of electromagnetic steel sheets are laminated in the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends.
  • the rotor core 11 is not limited to a laminate of electromagnetic steel sheets.
  • the rotor core 11 may be a bulk body made of a magnetic material.
  • the rotor core 11 has a plurality of teeth, each of which protrudes radially outward of the rotating shaft 13.
  • the plurality of teeth extend radially in a direction (radial direction) orthogonal to the axis C of the rotating shaft 13.
  • the plurality of teeth are magnetic poles.
  • the plurality of teeth generates magnetic force that acts on the stator 20 when current flows through the winding coil 12 wound around each tooth.
  • the winding coil 12 is wound around the rotor core 11. Specifically, the winding coil 12 is wound around a plurality of teeth of the rotor core 11. The winding coil 12 may be wound around the rotor core 11 via an insulator. The winding coil 12 is electrically connected to the commutator pieces 14a of the commutator 14. When current flows through the winding coil 12 via the commutator 14, a magnetic force acting on the stator 20 is generated in each tooth of the rotor core 11.
  • a rotating shaft 13 is fixed at the center of the rotor core 11.
  • the rotating shaft 13 is a shaft including an axis C.
  • the rotating shaft 13 is an elongated rod-like member such as a metal rod.
  • the axis C of the rotating shaft 13 is the center around which the rotor 10 rotates.
  • the longitudinal direction (extending direction) of the rotating shaft 13 is the extending direction (axial center direction) of the axis C.
  • the rotating shaft 13 is fixed to the rotor core 11 so as to pass through the rotor core 11 so as to extend on both sides of the rotor core 11 in the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends. Specifically, the rotating shaft 13 is inserted into a through hole provided at the center of the rotor core 11 and fixed to the rotor core 11 .
  • the rotating shaft 13 is fixed to the rotor core 11 by, for example, being press-fitted or shrink-fitted into a through hole of the rotor core 11.
  • the rotating shaft 13 is rotatably supported by a first bearing 15 and a second bearing 16. Specifically, a first portion 13 a of the rotating shaft 13 that protrudes from the rotor core 11 to one side is supported by the first bearing 15 . A second portion 13b of the rotating shaft 13 that protrudes from the rotor core 11 to the other side is supported by the second bearing 16.
  • the first bearing 15 and the second bearing 16 are bearings such as ball bearings. In this way, the rotating shaft 13 is rotatably supported by the first bearing 15 and the second bearing 16.
  • the first bearing 15 is fixed to a bracket 50.
  • the second bearing 16 is fixed to the bottom of the frame 40. That is, the bracket 50 is the first bracket. Frame 40 is the second bracket.
  • the first portion 13a of the rotating shaft 13 protrudes from the first bearing 15.
  • the rotating fan 3 is attached to the tip of the first portion 13a of the rotating shaft 13 that protrudes from the first bearing 15.
  • the commutator 14 is attached to the rotating shaft 13. Therefore, the commutator 14 rotates together with the rotating shaft 13.
  • the commutator 14 is attached to the second portion 13b of the rotating shaft 13. Specifically, the commutator 14 is arranged between the rotor core 11 and the second bearing 16 on the rotating shaft 13 .
  • the commutator 14 is composed of a plurality of commutator pieces 14a arranged in an annular shape surrounding the rotating shaft 13.
  • the plurality of commutator pieces 14a are insulated and separated from each other in the rotational direction of the rotating shaft 13. As described above, each of the plurality of commutator pieces 14a is electrically connected to the winding coil 12.
  • stator 20 faces the rotor 10. Specifically, stator 20 faces rotor core 11 .
  • the stator 20 is arranged on the outer peripheral side of the rotor core 11 in the radial direction.
  • the stator 20 includes a plurality of magnets 21 arranged at intervals from each other in the circumferential direction of the rotor 10 .
  • the magnet 21 is a field magnet that creates magnetic flux for generating torque.
  • the magnet 21 is, for example, a permanent magnet having an S pole and an N pole.
  • the plurality of magnets 21 are arranged so that north poles and south poles alternate along the rotational direction (circumferential direction) of the rotating shaft 13.
  • the stator 20 is composed of two magnets 21 facing each other with the rotor 10 in between.
  • a minute air gap exists between the inner surface of each magnet 21 and the outer peripheral surface of the rotor 10 (rotor core 11).
  • the magnet 21 is fixed to the yoke 30.
  • the yoke 30 surrounds the magnet 21.
  • the yoke 30 and the magnet 21 constitute a magnetic circuit (field). Therefore, yoke 30 may be considered part of stator 20.
  • the yoke 30 has a cylindrical shape with a constant thickness.
  • the yoke 30 entirely surrounds the rotor 10 and stator 20 (magnets 21).
  • the yoke 30 is made of a magnetic material such as iron.
  • the frame 40 is a housing (case) that houses parts that constitute the electric motor 2, such as the rotor 10 and the stator 20.
  • the frame 40 is an outer member (outer shell) of the electric blower 1 and the electric motor 2.
  • the frame 40 can be made of a metal material such as aluminum, for example.
  • a plurality of exhaust ports 40b are formed in each of the side wall and bottom of the frame 40 for discharging the air sucked in by the rotation of the rotary fan 3.
  • the frame 40 has a bulging portion 41 in which a portion of the side wall portion of the frame 40 bulges outward in the radial direction.
  • Gap G is a spatial region between this bulge 41 and yoke 30.
  • the bulging portion 41 is a rib formed on a protrusion.
  • the bulge portion 41 can be formed by pressing the side wall portion of the frame 40.
  • the bracket 50 covers the opening 40a of the frame 40.
  • the bracket 50 partially covers the opening 40a of the frame 40 without completely blocking the opening 40a. That is, with the bracket 50 attached to the frame 40, the air rectified by the air guide 4 flows into the frame 40.
  • the bracket 50 is provided with a plurality of through holes as openings through which the air rectified by the air guide 4 passes. Specifically, as shown in FIGS. 1 to 3, the bracket 50 has four first through holes 51 located on the inside in the radial direction, and four first through holes 51 located on the outside in the radial direction of the first through holes 51. A second through hole 52 is provided.
  • the bracket 50 is fixed to the frame 40.
  • the bracket 50 and the frame 40 are fixed by joining the bracket 50 to a portion (recess) between two adjacent bulges 41 of the side wall portion of the frame 40.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view (XY cross-sectional view) of the electric blower 1 according to the first embodiment, taken along a plane that passes through the pair of brushes 60 and is orthogonal to the axis C of the rotating shaft 13.
  • FIG. 5 is a perspective view of an assembly in which the brush 60, the brush holder 70, the constant force spring 80, and the pressing member 90 are combined in the electric motor 2 according to the first embodiment, as viewed diagonally from the front.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view (XY cross-sectional view) of the electric blower 1 according to the first embodiment, taken along a plane that passes through the pair of brushes 60 and is orthogonal to the axis C of the rotating shaft 13.
  • FIG. 5 is a perspective view of an assembly in which the brush 60, the brush holder 70, the constant force spring 80, and the pressing member 90 are combined in the electric motor 2 according to the first embodiment, as viewed diagonally from the front.
  • FIG. 6 is a perspective view of an assembly in which the brush 60, the brush holder 70, the constant force spring 80, and the pressing member 90 are combined in the electric motor 2 according to the first embodiment, as viewed diagonally from the rear.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an assembly in which the brush 60, the brush holder 70, the constant force spring 80, and the pressing member 90 are combined in the electric motor 2 according to the first embodiment.
  • (a) is a top view
  • (b) is a rear view
  • (c) is a side view
  • (d) is a sectional view taken along the line dd in (a).
  • the brush 60 is in contact with the commutator 14. Specifically, the brush 60 is in contact with the commutator piece 14a of the commutator 14.
  • the brush 60 is a power supply brush (current-carrying brush) that supplies power to the winding coil 12 of the rotor 10.
  • the brush 60 is connected to a pigtail wire (not shown) that is electrically connected to a power terminal that receives power from an external power source.
  • the current (armature current) supplied to the brush 60 via this pigtail wire flows to the winding coil 12 of the rotor 10 via the commutator piece 14a.
  • the brush 60 is made of an electrically conductive material.
  • the brush 60 is a carbon brush made of carbon.
  • the brush 60 is a metal graphite brush containing metal such as copper and carbon.
  • brush 60 is a carbon brush containing copper.
  • the brush 60 can be manufactured by pulverizing a mixture of graphite powder, copper powder, binder resin, and hardening agent, compression molding it into a rectangular parallelepiped, and firing it.
  • the brush 60 has a long shape in its initial state before it wears out.
  • the brush 60 is an elongated substantially rectangular parallelepiped.
  • the brush 60 has a front end surface 61 which is a surface in contact with the commutator 14, and a rear end surface 62 which is a surface opposite to the front end surface 61.
  • the front end surface 61 of the brush 60 is an end surface at the front end, which is one end of the brush 60 in the longitudinal direction.
  • the front end surface 61 is an end surface of the brush 60 on the rotating shaft 13 side (commutator 14 side).
  • the front end surface 61 is a sliding surface that comes into sliding contact with the commutator piece 14a of the commutator 14.
  • the rear end surface 62 of the brush 60 is the end surface at the rear end portion which is the other end of the brush 60 in the longitudinal direction.
  • the rear end surface 62 is an end surface of the brush 60 on the side opposite to the rotating shaft 13 side.
  • a pressing member 90 is in contact with the rear end surface 62.
  • the pressing member 90 is in contact with a recess 63 formed in the rear end surface 62.
  • the recess 63 is formed at a portion of the rear end surface 62 that contacts the pressing member 90 .
  • the recess 63 is formed such that a portion of the rear end surface 62 is recessed toward the front end surface 61 side.
  • the recess 63 is formed so as to cut out the rear end surface 62 in a rectangular shape when viewed in cross section. Specifically, the shape of the recess 63 is rectangular in the XZ cross section.
  • the recess 63 is a groove extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the brush 60. As shown in FIG. 4, the recess 63 is formed from one side of the brush 60 to the other side.
  • the recess 63 can be formed, for example, by cutting off a part of the flat rear end surface 62 of the rectangular parallelepiped brush with a drill or the like and making a cut in the rear end surface 62.
  • the recess 63 may be formed not by cutting the flat end surface of the brush 60 but by using a mold used when sintering the brush 60.
  • the brush 60 is pressed against the commutator 14 by receiving a load from a constant force spring 80 via a pressing member 90. Therefore, the brush 60 is directly pressed against the commutator 14 by the pressing member 90.
  • the brush 60 is indirectly pressed against the commutator 14 by a constant force spring 80. Since the brush 60 is pressed against the commutator 14, the brush 60 is always in contact with the commutator 14 during operation of the electric motor 2. As a result, the front end surface 61 of the brush 60 is worn out due to friction with the commutator 14, and the brush 60 becomes shorter. That is, as the front end surface 61 of the brush 60 pressed toward the commutator 14 by the pressing member 90 wears, the rear end surface 62 moves toward the commutator 14 .
  • the brush 60 is in contact with the commutator piece 14a of the commutator 14 in a direction intersecting the axis C of the rotating shaft 13 (that is, in the radial direction of rotation of the rotating shaft 13).
  • the brush 60 is arranged so that its longitudinal direction is perpendicular to the axis C of the rotating shaft 13 (radial direction).
  • a plurality of brushes 60 are arranged. Specifically, two brushes 60 are arranged. In this case, a pair of brushes 60 are provided, which are arranged to face each other with the commutator 14 in between so as to sandwich the commutator 14 therebetween. In other words, the pair of brushes 60 are arranged to face each other with the commutator 14 in between.
  • the electric motor 2 operates and the commutator 14 rotates together with the rotating shaft 13, the front end surface 61 of each brush 60 continues to contact all the commutator pieces 14a in sequence.
  • the brush 60 is held by a brush holder 70.
  • the brush 60 is held by the brush holder 70 so as to be movable in a direction (radial direction) intersecting the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends.
  • Brush holder 70 is fixed to frame 40.
  • the brush holder 70 is inserted into an opening provided in the frame 40 and fixed to the frame 40 with screws or the like.
  • the brush holders 70 are arranged according to the number of brushes 60. In this embodiment, two brushes 60 are arranged. Therefore, two brush holders 70 are also arranged.
  • the brush holder 70 has a brush storage section 71 that stores the brush 60 as a brush holding section that holds the brush 60.
  • the brush storage part 71 is a cylindrical part surrounding the brush 60.
  • the brush storage portion 71 has a substantially elongated rectangular tube shape that extends in a direction intersecting the direction in which the axis C of the rotating shaft 13 extends.
  • the brush holder 70 is a resin molded product made of an insulating resin material.
  • Both ends of the brush storage section 71 in the longitudinal direction are open.
  • the brush 60 is arranged in the brush storage part 71 with the front end surface 61 exposed from the opening thereof.
  • the brush 60 stored in the brush storage portion 71 comes into contact with the commutator piece 14a of the commutator 14 by protruding from this opening.
  • the brush 60 may be arranged in the brush storage section 71 while being stored in a brush box made of a metal plate.
  • slits 72 extending along the longitudinal direction of the brush 60 are formed on both sides of the brush storage section 71. Specifically, a first slit 72a extending along the longitudinal direction of the brush 60 is formed on one side surface of the brush storage section 71. A second slit 72b extending along the longitudinal direction of the brush 60 is formed on the other side of the brush storage section 71. The first slit 72a and the second slit 72b are provided in parallel at the same height position.
  • a constant force spring 80 is fixed to the brush holder 70. That is, the brush holder 70 holds not only the brush 60 but also the constant force spring 80. Specifically, the brush holder 70 is provided with a recess 73 for fixing the constant force spring 80. The recess 73 is provided at the front end of the brush holder 70. The constant force spring 80 is fixed to the brush holder 70 by inserting the band-shaped wire rod constituting the constant force spring 80 into the recess 73 .
  • the constant force spring 80 is a brush spring for pressing the brush 60 against the commutator 14.
  • the constant force spring 80 presses the brush 60 against the commutator 14 by applying a load not directly to the brush 60 but to a pressing member 90 arranged behind the rear end surface 62 of the brush 60. There is.
  • the constant force spring 80 is a spring for applying a uniform load to the brush 60.
  • the constant force spring 80 applies a uniform load to the pressing member 90, thereby applying a uniform load to the brush 60.
  • the constant load spring 80 applies a load to the pressing member 90 so that the pressing member 90 can press the brush 60 .
  • the constant force spring 80 is made of a band-shaped wire rod.
  • the constant force spring 80 is a spiral spring, and has a spiral portion (coil portion) in which a band-shaped wire is spirally wound.
  • the constant force spring 80 has, as a pair of spiral parts, a first spiral part 81 and a second spiral part 82, each of which is made of a strip-shaped wire material wound in a spiral shape.
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are arranged so as to sandwich the brush 60 therebetween.
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are arranged so as to sandwich the brush storage portion 71 of the brush holder 70 .
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are configured in a spiral shape by winding around the width direction of the brush 60.
  • the constant force spring 80 is arranged such that the coil surfaces of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 face the side surface of the brush storage portion 71 . Therefore, the plate surface of the strip-like wire rod that constitutes the first spiral portion 81 drawn out from the first spiral portion 81 and the plate surface of the strip-shaped wire rod that constitutes the second spiral portion 82 pulled out from the second spiral portion 82. is parallel to a plane (XY plane) orthogonal to the axis C of the rotating shaft 13. Note that the central axis of the first spiral portion 81 and the central axis of the second spiral portion 82 coincide with each other.
  • the constant force spring 80 further includes a connecting portion 83 that connects the strip-shaped wire rod that constitutes the first spiral portion 81 and the strip-shaped wire rod that constitutes the second spiral portion 82 .
  • the connecting portion 83 in the constant force spring 80 becomes a fixed end of the constant force spring 80. In other words, the connecting portion 83 is fixed at a predetermined location.
  • the connecting portion 83 is fixed to the brush holder 70. Specifically, the connecting portion 83 is locked in a recess 73 provided in the brush holder 70.
  • the connecting portion 83 is composed of a band-shaped wire rod.
  • the wire that constitutes the first spiral portion 81, the strip-shaped wire that constitutes the second spiral portion 82, and the strip-shaped wire that constitutes the connecting portion 83 are integral.
  • the constant force spring 80 is composed of one wire rod.
  • the wire rod forming the first spiral portion 81, the strip-shaped wire rod forming the second spiral portion 82, and the strip-shaped wire rod forming the connecting portion 83 have the same plate width. However, it is not limited to this.
  • the constant force spring 80 is composed of a single strip-shaped metal plate formed into a predetermined shape.
  • the shape of the band-shaped metal plate constituting the constant force spring 80 before forming the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 is U-shaped when viewed from above.
  • the first spiral portion 81 can be formed by spirally winding a band-shaped wire forming one leg of the U-shaped metal plate a plurality of times.
  • the second spiral portion 82 can be formed by spirally winding a band-shaped wire forming the other leg of the U-shaped metal plate a plurality of times. Therefore, the shape of one circumference of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 is circular.
  • the first spiral part 81 and the second spiral part 82 configured in this way are such that when the belt-shaped wire is pulled out from the first spiral part 81 and the second spiral part 82, the pulled-out belt-shaped wire returns to its original state. It has a spring elastic force (spring restoring force) that tends to loosen.
  • the thickness of the metal plate constituting the constant force spring 80 is, for example, 0.1 mm or less. As an example, the thickness of the metal plate constituting the constant force spring 80 is 0.08 mm or 0.05 mm. The thickness of the metal plate constituting the constant force spring 80 is not limited to 0.1 mm or less. The thickness of the metal plate constituting the constant force spring 80 may be thicker than 0.1 mm as long as it can be wound spirally. The shape of the band-shaped metal plate constituting the constant force spring 80 does not have to be U-shaped.
  • a band-shaped wire forming the first spiral portion 81 is pulled out along one side of the brush 60.
  • a band-shaped wire forming the second spiral portion 82 is pulled out along the other side of the brush 60 .
  • the band-shaped wire forming the first spiral portion 81 is pulled out along one side of the brush storage portion 71 of the brush holder 70 and toward the commutator 14 side.
  • the band-shaped wire forming the second spiral portion 82 is pulled out along the other side of the brush storage portion 71 of the brush holder 70 and toward the commutator 14 side.
  • the pressing member 90 presses the brush 60 against the commutator 14 by the load from the constant force spring 80.
  • the pressing member 90 is in contact with the rear end surface 62 of the brush 60. That is, the pressing member 90 presses the rear end surface 62 of the brush 60 toward the commutator 14 due to the load from the constant force spring 80.
  • the pressing member 90 has a first end 91 and a second end 92 that each protrude from the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the pressing member 90 is a linear and elongated rod-shaped member. Therefore, the first end 91 is one end in the longitudinal direction of the pressing member 90, which is a rod-shaped member.
  • the second end 92 is the other end in the longitudinal direction of the pressing member 90, which is a rod-shaped member.
  • the pressing member 90 is a cylindrical rod-shaped member. However, it is not limited to this.
  • the pressing member 90 may be a rod-shaped member such as a cylinder.
  • the pressing member 90 is, for example, a metal rod made of a metal material. However, it is not limited to this.
  • the pressing member 90 may be a resin rod made of a resin material.
  • the first end 91 and second end 92 of the pressing member 90 protruding from the rear end surface 62 of the brush 60 are inserted into the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 of the constant force spring 80, respectively.
  • the first end 91 of the pressing member 90 is inserted into the first spiral portion 81 and is in contact with the inner surface of the first spiral portion 81 .
  • the second end 92 of the pressing member 90 is inserted into the second spiral portion 82 and is in contact with the inner surface of the second spiral portion 82 .
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 are arranged to sandwich the brush storage portion 71 of the brush holder 70. Therefore, the first end 91 and the second end 92 of the pressing member 90 protrude from the slits 72 provided on both sides of the brush storage section 71. Specifically, the first end 91 of the pressing member 90 protrudes from the first slit 72a formed in the brush storage portion 71 and is inserted into the first spiral portion 81. Similarly, the second end 92 of the pressing member 90 protrudes from the second slit 72b formed in the brush storage portion 71 and is inserted into the second spiral portion 82.
  • each of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 is in contact with the pressing member 90 at one point.
  • the pressing member 90 is in contact with the recess 63 formed in the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the cross-sectional shape of the recess 63 is rectangular.
  • the cross-sectional shape of the pressing member 90 is circular. Therefore, as shown in FIG. 7(d), the rear end surface 62 of the brush 60 is in contact with the pressing member 90 at two points in the XZ cross section. Specifically, in the XZ cross section, the pressing member 90 is in contact with the recess 63 at two points: the upper opening edge and the lower opening edge.
  • the brush 60, brush holder 70, constant force spring 80, and pressing member 90 configured in this way are assembled to the electric motor 2 in the following manner. Specifically, the brush 60 is inserted into the brush storage portion 71 of the brush holder 70 toward the commutator 14 .
  • the pressing member 90 is arranged behind the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 are hooked onto the first end portion 91 and the second end portion 92 of the pressing member 90, and the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are wound into a spiral shape.
  • a band-shaped wire rod is pulled out from the spiral portion 82 and the connecting portion 83 is inserted into the recess 73 to fix the connecting portion 83 to the brush holder 70.
  • the constant force spring 80 and the pressing member 90 can be set in the brush holder 70.
  • the strip-shaped wire rods are pulled out from the first spiral section 81 and the second spiral section 82, a load is generated that causes the strip-shaped wire rods forming the first spiral section 81 and the second spiral section 82 to return to their original positions. are doing.
  • the pressing member 90 presses the brush 60 toward the commutator 14 due to the load caused by the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 .
  • a load generated when the band-shaped wire pulled out from the first spiral portion 81 returns to its original state is applied to the first end portion 91 of the pressing member 90 .
  • a load generated when the band-shaped wire pulled out from the second spiral portion 82 returns to its original state is applied to the second end portion 92 of the pressing member 90 .
  • the pressing member 90 is pulled toward the commutator 14 by the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 . Therefore, the pressing member 90 in contact with the rear end surface 62 of the brush 60 presses the rear end surface 62 of the brush 60. Therefore, the brush 60 is pressed against the commutator 14. In this way, the constant force spring 80 presses the brush 60 against the commutator 14 via the pressing member 90 due to the load caused by the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 .
  • the current supplied to the brushes 60 flows as an armature current (drive current) to the winding coil 12 of the rotor 10 via the commutator 14, so that the Magnetic flux is generated.
  • the magnetic force generated by the interaction between the magnetic flux generated from the rotor 10 and the magnetic flux generated from the stator 20 becomes a torque that rotates the rotor 10.
  • the direction in which the current flows is switched depending on the positional relationship when the commutator piece 14a of the commutator 14 and the brush 60 are in contact with each other.
  • the constant force spring 80 applies a load to the brush 60 by the pressing member 90, which is generated when the band-shaped wire is pulled out from the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82.
  • the pressing member 90 is pressed against the rear end surface 62 of the brush 60 by the load caused by the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 .
  • FIG. 8 shows how the pressing member 90 moves toward the commutator 14 due to wear of the brush 60 in an assembly that combines the brush 60, the brush holder 70, the constant force spring 80, and the pressing member 90.
  • FIG. 9 shows how the pressing member 90 moves toward the commutator 14 due to wear of the brush 60 in an assembly that combines the brush 60, brush holder 70, constant force spring 80, and pressing member 90.
  • FIG. 8 and 9 as the brush 60 is worn and the pressing member 90 moves toward the commutator 14, the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 exert a spring restoring force. trying to get back to normal.
  • the band-shaped wire rods forming each of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are unwound. Therefore, as the brush 60 wears, the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 also move closer to the commutator 14. As a result, as the brush 60 wears out, the pressing member 90 inserted into the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 moves toward the commutator 14 while pressing the brush 60 toward the commutator 14. go.
  • FIG. 10 is a sectional view showing the brush 60 and constant force spring 80X set in the brush holder 70X in the conventional electric motor 2X.
  • FIG. 11 is a diagram of the brush 60 and constant force spring 80X of the conventional electric motor 2X as viewed from the back side.
  • the constant force spring 80X has one spiral portion 81X.
  • the constant force spring 80X is arranged such that the spiral portion 81X is located in the brush storage portion 71X of the brush holder 70X together with the brush 60.
  • the spiral portion 81X of the constant force spring 80X is configured in a spiral shape by winding around the axial direction of the rotating shaft of the electric motor 2X.
  • the spiral portion 81X of the constant force spring 80X is arranged behind the rear end surface 62 of the brush 60. That is, the spiral portion 81X is arranged in a range in which the brush 60 can slide.
  • the length of the brush 60 must be shortened by the dimension of the spiral portion 81X. Therefore, the life of the electric motor 2X is shortened. On the other hand, if the length of the brush 60 is not shortened, the length of the brush holder 70X must be increased. Therefore, the electric motor 2X becomes larger.
  • the height of the brush 60 is determined by the width of the strip-shaped wire that constitutes the constant force spring 80X.
  • the width of the strip-shaped wire rod constituting the constant force spring 80X needs to be greater than a certain value from the viewpoint of the load generated by the spiral portion 81X and the manufacturing of the constant force spring 80X.
  • the rear end surface 62 of the brush 60X needs to have a margin on which the spiral portion 81X is applied. Therefore, as shown in FIG.
  • the height of the brush 60 needs to be higher than the height of the spiral portion 81X.
  • the height of the brush 60 needs to be greater than the width of the strip-shaped wire that constitutes the constant force spring 80X. In this way, when the constant force spring 80X is used as the brush spring and the spiral portion 81X is arranged behind the brush 60, the height of the brush 60 must be increased. Therefore, it becomes difficult to reduce the thickness of the electric motor 2X.
  • a constant force spring 80 having a first spiral portion 81 and a second spiral portion 82 is used as the brush spring.
  • a pressing member 90 is arranged so as to be in contact with the rear end surface 62 of the brush 60. Therefore, by applying a load to the pressing member 90 by the constant load spring 80, the pressing member 90 presses the brush 60 against the commutator 14.
  • the pressing member 90 has a first end 91 and a second end 92 that each protrude from the rear end surface 62 of the brush 60.
  • a load generated when the band-shaped wire pulled out from the first spiral portion 81 returns to its original state is applied to the first end 91 of the pressing member 90 .
  • the brush 60 is pressed against the commutator 14 by a load generated when the band-shaped wire pulled out from the second spiral portion 82 returns to its original state, which is applied to the second end 92 of the pressing member 90.
  • the brush 60 can be pressed against the commutator 14 by the constant force spring 80 without arranging the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 behind the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the loads of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 can be transferred through the pressing member 90. It can be applied to the brush 60.
  • the constant force spring 80 is used as the brush spring, there is no need to shorten the length of the brush 60. Therefore, a long-life electric motor 2 can be realized.
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 do not need to be arranged on the rear end surface 62 of the brush 60. Therefore, unlike the conventional electric motor 2X, there is no need to increase the height (length in the Z-axis direction) of the brush 60. In other words, it is not necessary to make the height of the brush 60 larger than the width of the strip-like wire material forming the constant force spring 80. Thereby, even if the constant force spring 80 is used as the brush spring, a small electric motor 2 can be easily realized.
  • the first end 91 of the pressing member 90 is inserted into the first spiral portion 81 of the constant force spring 80 and is in contact with the inner surface of the first spiral portion 81.
  • the second end 92 of the pressing member 90 is inserted into the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 and is in contact with the inner surface of the second spiral portion 82 .
  • the pressing member 90 is a linear and elongated rod-shaped member.
  • the first end 91 is one end in the longitudinal direction of the rod-shaped member.
  • the second end 92 is the other end in the longitudinal direction of the rod-shaped member.
  • the pressing member 90 can be manufactured at low cost. Therefore, even if the pressing member 90 is used as a new additional component when pressing the brush 60 against the commutator 14 using the constant force spring 80, it is possible to prevent the cost of the electric motor 2 from increasing significantly. can.
  • each of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 is in contact with the pressing member 90 at one point.
  • the cross-sectional shape of the pressing member 90 is circular at the contact portion between the pressing member 90 and each of the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 .
  • the rear end surface 62 of the brush 60 is connected to the pressing member 90. touching at a point.
  • a recess 63 is formed in a portion of the rear end surface 62 of the brush 60 that contacts the pressing member 90.
  • the pressing member 90 and the rear end surface 62 of the brush 60 come into contact at two points at the opening edge of the recess 63.
  • the pressing member 90 contacts at two points, one opening edge and the other opening edge of the recess 63 in the Z-axis direction. Thereby, it is possible to suppress the pressing member 90 from wobbling in the Z-axis direction.
  • a first slit 72a and a second slit 72b extending along the longitudinal direction of the brush 60 are provided on one side and the other side of the brush storage portion 71 in the brush holder 70. are formed respectively.
  • the first end 91 of the pressing member 90 protrudes from the first slit 72a.
  • the second end 92 of the pressing member 90 protrudes from the second slit 72b.
  • the pressing member 90 is moved through the first slit 72a and the second slit 72b. can be slid toward the commutator 14 along. That is, the pressing member 90 can be moved toward the commutator 14 while being held by the brush holder 70. In this way, the first slit 72a and the second slit 72b function as a guide portion when the pressing member 90 moves toward the commutator 14 side.
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 are arranged to sandwich the brush storage portion 71 in which the brush 60 is stored. That is, the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are arranged on the sides of the brush 60.
  • the constant force spring 80 has a connecting portion 83 in which a band-shaped wire forming the first spiral portion 81 and a band-shaped wire forming the second spiral portion 82 are connected. ing.
  • the connecting portion 83 serves as a fixed end of the constant force spring 80.
  • connection part 83 is directed toward the connecting portion 83 instead of toward the side. Therefore, when the brush 60 wears out, the connecting part 83 does not move toward the first spiral part 81 and the second spiral part 82, but the first spiral part 81 and the second spiral part 82 move toward the connecting part 83. Move to the side.
  • the connecting portion 83 of the constant force spring 80 is fixed to the brush holder 70. Specifically, the connecting portion 83 is fixed to the recess 73 of the brush holder 70.
  • the constant force spring 80 can be easily fixed to the brush holder 70 using the connecting portion 83 as a fixed end.
  • the electric motor 2 of this embodiment includes the rotor 10 having the rotating shaft 13 extending in the axial direction, the commutator 14 attached to the rotating shaft 13, and the front end surface 61 in contact with the commutator 14. and a rear end surface 62 located on the opposite side to the front end surface 61;
  • a constant force spring 80 having a fixed end on the front end surface 61 side of the brush 60 and a pressing member 90 that contacts the rear end surface 62 of the brush 60 and presses the brush 60 against the commutator 14 by the load from the constant force spring 80.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an assembly in which a brush 60, a brush holder 70, a constant force spring 80, and a pressing member 90A are combined in an electric motor 2A according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the configuration of an assembly in which a brush 60, a brush holder 70, a constant force spring 80, and a pressing member 90A are combined in an electric motor 2A according to the second embodiment.
  • (a) is a top view
  • (b) is a rear view
  • (c) is a side view
  • (d) is a cross-sectional view taken along the line dd in (a).
  • the electric motor 2A according to this embodiment differs from the electric motor 2 according to the first embodiment in the configuration of the pressing member 90A.
  • the pressing member 90A in this embodiment has a configuration that is the same as the pressing member 90 in the first embodiment described above, and further includes a first slip-off prevention section 91a and a second slip-off prevention section 92a.
  • the first fall-off prevention portion 91a has a function of preventing the pressing member 90A inserted into the first spiral portion 81 of the constant force spring 80 from falling off from the first spiral portion 81.
  • the first slip-off prevention portion 91a is provided at the first end portion 91 of the pressing member 90A.
  • the first slip-off preventing portion 91a is a large diameter portion that is larger in diameter than the cylindrical rod portion of the pressing member 90A.
  • the first slip-off prevention portion 91a has a disk shape.
  • the second fall-off prevention portion 92a has a function of preventing the pressing member 90A inserted into the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 from falling off from the second spiral portion 82.
  • the second slip-off prevention portion 92a is provided at the second end portion 92 of the pressing member 90A.
  • the second slip-off preventing portion 92a is a large diameter portion that is larger in diameter than the cylindrical rod portion of the pressing member 90A.
  • the second slip-off prevention portion 92a has a disk shape.
  • the shapes of the first fall-off prevention part 91a and the second fall-off prevention part 92a are not limited to a disk shape.
  • the first slip-off preventing portion 91a and the second slip-off preventing portion 92a may have any shape as long as the pressing member 90A does not fall off from the first spiral portion 81 or the second spiral portion 82.
  • the shapes of the first fall-off prevention part 91a and the second fall-off prevention part 92a are such that when the pressing member 90A tries to move in the direction of falling off from the first spiral part 81 or the second spiral part 82, the first spiral part 81 Alternatively, it may have any shape as long as it can be caught in the second spiral portion 82.
  • the electric motor 2A according to the present embodiment has the same configuration as the electric motor 2 according to the first embodiment, except that the pressing member 90A includes a first slip-off prevention part 91a and a second drop-off prevention part 92a. .
  • the electric motor 2A according to this embodiment has the same effects as the electric motor 2 according to the first embodiment.
  • the electric motor 2A according to the present embodiment by applying a load to the pressing member 90A using the constant force spring 80 having the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82, A pressing member 90A presses the brush 60 against the commutator 14.
  • the pressing member 90A includes a first fall-off prevention part 91a and a second fall-off prevention part 92a.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an assembly in which a brush 60, a brush holder 70, a constant force spring 80, and a pressing member 90B are combined in an electric motor 2B according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a top view of an assembly in which the brush 60, brush holder 70, constant force spring 80, and pressing member 90B are combined in the electric motor 2B according to the third embodiment.
  • the electric motor 2B according to the present embodiment differs from the electric motor 2 according to the first embodiment in the configuration of the pressing member 90B.
  • the pressing member 90 was composed only of a linear and elongated rod-shaped member.
  • the pressing member 90B includes a linear and elongated rod-shaped portion 93, a first extending portion 94, and a second extending portion 95.
  • the first extending portion 94 extends from one end of the rod-shaped portion 93 toward the commutator 14 side.
  • the second extending portion 95 extends from the other end of the rod-shaped portion 93 toward the commutator 14 side.
  • the rod-shaped portion 93 is in contact with the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the rod-shaped portion 93 protrudes from the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the rod-shaped portion 93 is, for example, cylindrical.
  • the first extending portion 94 extends along one side of the brush 60.
  • the end of the first extending portion 94 is the first end 91B of the pressing member 90B.
  • the first end portion 91B is formed to protrude from the end of the first extension portion 94 toward the side opposite to the brush 60 side.
  • the first end portion 91B which is the end portion of the first extension portion 94, is in contact with the first spiral portion 81 of the constant force spring 80.
  • the first end portion 91B is in contact with the outer surface of the fixed end side of the constant force spring 80 in the first spiral portion 81. That is, the first end portion 91B is in contact with the outer surface of the first spiral portion 81 on the connecting portion 83 side and the outer surface on the connecting portion 83 side of the outer surface on the opposite side to the connecting portion 83 side.
  • the first end portion 91B has a cylindrical surface that makes surface contact with the outer surface of the first spiral portion 81.
  • the second extending portion 95 extends along the other side of the brush 60.
  • the end of the second extending portion 95 is the second end 92B of the pressing member 90B.
  • the second end portion 92B is formed to protrude from the end of the second extension portion 95 toward the side opposite to the brush 60 side.
  • the second end portion 92B which is the end portion of the second extension portion 95, is in contact with the second spiral portion 82 of the constant force spring 80.
  • the second end portion 92B is in contact with the outer surface of the fixed end side of the constant force spring 80 in the second spiral portion 82. That is, the second end portion 92B is in contact with the outer surface of the second spiral portion 82 on the coupling portion 83 side and the outer surface on the coupling portion 83 side of the outer surface on the opposite side to the coupling portion 83 side.
  • the second end portion 92B has a cylindrical surface that makes surface contact with the outer surface of the second spiral portion 82.
  • the first end 91 of the pressing member 90 is inserted into the first spiral portion 81 of the constant force spring 80 and comes into contact with the inner surface of the first spiral portion 81, and the pressing member 90
  • the second end portion 92 of the constant force spring 80 was inserted into the second spiral portion 82 of the constant force spring 80 and was in contact with the inner surface of the second spiral portion 82 .
  • the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 apply a load to the pressing member 90 so as to pull the first end 91 and the second end 92 of the pressing member 90 toward the commutator 14, respectively. was.
  • the first end 91B of the pressing member 90B is in contact with the outer surface of the constant force spring 80 on the commutator 14 side (fixed end side) in the first spiral portion 81, and the pressing member 90B
  • the second end portion 92B of the constant force spring 80 is in contact with the outer surface of the constant force spring 80 on the commutator 14 side (fixed end side) in the second spiral portion 82.
  • the electric motor 2B according to this embodiment has the same effects as the electric motor 2 according to the above embodiment.
  • the electric motor 2B according to the present embodiment by applying a load to the pressing member 90B by the constant force spring 80 having the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82, A pressing member 90B presses the brush 60 against the commutator 14.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration of a brush 60C, a constant force spring 80, and a pressing member 90 in an electric motor according to Modification Example 1.
  • a brush 60C in which the recess 63 is not formed in the rear end surface 62 may be used.
  • the pressing member 90 which has a circular cross-sectional shape, and the rear end surface 62 of the brush 60C do not contact at two points but at one point.
  • the cross-sectional shape of the pressing member 90 at the contact portion with the rear end surface 62 of the brush 60 is circular.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration of a brush 60, a constant force spring 80, and a pressing member 90D in an electric motor according to a second modification.
  • the cross-sectional shape of the pressing member 90D at the contact portion with the rear end surface 62 of the brush 60 may be rectangular.
  • the pressing member 90 and the rear end surface 62 of the brush 60C are not in point contact but in surface contact.
  • the cross-sectional shape of the pressing member 90D is, for example, a rectangle.
  • the cross-sectional shape of the pressing member 90D may be a diamond shape or the like.
  • the pressing member 90D and the first spiral portion 81 do not contact at one point but at two points. Therefore, in this modification, the frictional resistance between the pressing member 90D and the first spiral portion 81 becomes larger than in the first to third embodiments, and the sliding performance of the constant force spring 80 may be slightly inferior. There is.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration of the brush 60, constant force spring 80, and pressing member 90D in the electric motor according to Modification 3.
  • the pressing member 90D is placed in the recess 63 of the brush 60 so that only one corner of the pressing member 90D contacts the first spiral portion 81, as shown in FIG. It is best to have them touch each other. Thereby, the pressing member 90D and the first spiral portion 81 come into contact with each other at one point, so that the frictional resistance between the pressing member 90D and the first spiral portion 81 can be reduced. Therefore, the slidability of the constant force spring 80 can be improved.
  • the pressing member 90D and the rear end surface 62 of the brush 60 further come into contact at two points. Thereby, it is also possible to suppress the pressing member 90D from shaking when the brush 60 slides.
  • FIG. 19 is a diagram showing the configuration of a brush 60E, a constant force spring 80, and a pressing member 90D in an electric motor according to modification 4.
  • a pressing member 90D having a rectangular cross-sectional shape
  • the shape of the recess 63E formed in the rear end surface 62 of the brush 60E may be triangular instead of rectangular, as shown in FIG. Thereby, the pressing member 90D can be fitted into the recess 63E. Therefore, it is possible to further suppress the pressing member 90D from shaking when the brush 60E slides.
  • FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a brush 60F, a constant force spring 80, and a pressing member 90F in an electric motor according to modification 5.
  • a pressing member 90F having a triangular cross-sectional shape may be used.
  • the recess 63F formed in the rear end surface 62 of the brush 60F may be formed so that one side of the pressing member 90F makes surface contact.
  • FIG. 21 is a diagram showing the configuration of a brush 60F, a constant force spring 80, and a pressing member 90G in an electric motor according to modification 6.
  • a pressing member 90G having a circular arc cross-sectional shape may be used.
  • the load that the first spiral portion 81 applies to the brush 60 via the pressing member 90 and the load that the second spiral portion 82 applies to the brush 60 via the pressing member 90 are as follows. , are basically the same. However, due to manufacturing errors or the like, variations may occur in the load due to the first spiral portion 81 and the load due to the second spiral portion 82. In this case, there is a possibility that the pressing member 90 will tilt as the brush 60 slides due to the difference in load between the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 .
  • FIG. 22 is a diagram showing how the pressing member 90 is tilted with respect to the brush due to the load difference between the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 in the constant force spring 80 in the electric motor according to the first embodiment.
  • the pressing member 90 tilts toward the second spiral portion 82, which has a larger load.
  • the load from the constant load spring 80 via the pressing member 90 is concentrated at one point on the corner of the edge of the rear end surface 62 of the brush 60.
  • the brush 60 pressed by the pressing member 90 may be tilted, and the sliding properties of the brush 60 may be reduced.
  • FIG. 23 is a diagram showing how the pressing member 90 is tilted with respect to the brush 60H due to the load difference between the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 in the constant force spring in the electric motor according to Modification Example 7.
  • a brush 60H whose rear end surface 62 has an arcuate shape when viewed from above.
  • the constant force spring 80 is arranged in a posture in which the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are arranged in a posture parallel to the XY plane (horizontal posture).
  • the constant force spring 80 may be arranged such that the first spiral portion 81 and the second spiral portion 82 are arranged in a posture parallel to the Z-axis direction (vertical posture).
  • the stator 20 is composed of a magnet 21.
  • the stator 20 may include a stator core and a winding coil wound around the stator core.
  • the electric blower 1 is used in a vacuum cleaner.
  • the electric blower 1 may be used for air towels and the like.
  • the electric motor 2 is used in the electric blower 1 in the electric blower 1 in the electric blower 1 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the electric motor 2 may be used for electric equipment other than the electric blower 1.
  • the electric motor 2 may be used not only for household equipment but also for industrial equipment.
  • the electric motor, electric blower, etc. of the present disclosure can be used in various electric devices including household electric devices such as vacuum cleaners.

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Abstract

電動機は、軸心方向に延伸する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、整流子に接する前端面及び前端面とは反対側に位置する後端面を有するブラシと、各々が渦巻状に巻かれた帯状の線材からなる第1渦巻部及び第2渦巻部を有するとともに、前端面側に固定端を有する定荷重バネと、ブラシの後端面に接し、定荷重バネからの荷重によりブラシを整流子に押し付ける押付部材と、を備える。

Description

電動機
 本開示は、電動機に関する。
 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。
 ブラシ付き電動機では、ブラシを整流子に押し付けるために、ブラシバネが用いられる。ブラシバネは、バネ弾性を利用してブラシに押圧を付与する。従来、ブラシ付き電動機のブラシバネとして、コイルバネ又はトーションバネが用いられていた。
 しかしながら、コイルバネ又はトーションバネでは、ブラシが摩耗する前の押圧(初圧)とブラシの摩耗により電動機が寿命に到達したときの押圧(終圧)との差が大きい。したがって、コイルバネ又はトーションバネでは、一定以上の終圧を確保するために初圧を高く設定しておく必要がある。このため、初期段階では、回転子の回転時にブラシと整流子との摩擦が大きくなり、ブラシの摺動損が大きくなる。この結果、電動機の効率の低下及び電動機の寿命(ブラシの寿命)の低下を招く。
 そこで、初圧と終圧との差を小さくしてブラシに均一な荷重(押圧)を付与するために、ブラシバネとして定荷重バネを用いる技術が提案されている(例えば特許文献1)。定荷重バネは、帯状の線材が渦巻状に巻かれた渦巻部を有する渦巻バネである。定荷重バネは、渦巻部をブラシの後端面に接触するように配置される。これにより、渦巻部から帯状の線材を引き延ばした際に渦巻部が元に戻る力を利用して、渦巻部によりブラシの後端面に一定の荷重を与えることができる。
 しかしながら、渦巻部を有するブラシバネを用いた従来の電動機では、ブラシが移動する方向において、ブラシバネの渦巻部がブラシの後端面の後方に配置される。したがって、従来の電動機では、少なくとも渦巻部の寸法分だけブラシの長さを短くしなければならない。このため、電動機の寿命が短くなるという問題がある。
実開平5-29268号公報
 本開示は、このような問題を解決するためになされたものである。本開示は、長寿命の電動機を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本開示に係る電動機の一態様は、軸心方向に延伸する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前端面及び前記前端面とは反対側に位置する後端面を有するブラシと、各々が渦巻状に巻かれた帯状の線材からなる第1渦巻部及び第2渦巻部を有するとともに、前記ブラシの前記前端面側に固定端を有する定荷重バネと、前記ブラシの前記後端面に接し、前記定荷重バネからの荷重により前記ブラシを前記整流子に押し付ける押付部材と、を備える。
 前記押付部材は、前記軸心から前記定荷重バネからの荷重により前記ブラシを前記整流子に押し付ける方向と反対方向に向かって前記ブラシを見たとき、各々が前記ブラシの前記後端面からはみ出す第1端部及び第2端部を有し、前記ブラシは、前記定荷重バネの前記第1渦巻部から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が前記押付部材の前記第1端部に加えられるとともに、前記定荷重バネの前記第2渦巻部から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が前記押付部材の前記第2端部に加えられることで、前記整流子に押し付けられている、ことが好ましい。
 前記押付部材は、前記第1端部が前記定荷重バネの前記第1渦巻部の内面に接し、前記第2端部が前記定荷重バネの前記第2渦巻部の内面に接している、ことが好ましい。
 前記押付部材は、前記第1端部が前記定荷重バネの前記第1渦巻部における前記定荷重バネの前記固定端側の外面に接し、前記第2端部が前記定荷重バネの前記第2渦巻部における前記定荷重バネの前記固定端側の外面に接している、ことが好ましい。
 前記回転軸の軸心を通る平面で切断したときの断面において、前記定荷重バネの前記第1渦巻部及び前記第2渦巻部の各々は、前記押付部材と一点で接触している、ことが好ましい。
 前記押付部材と前記定荷重バネの前記第1渦巻部及び前記第2渦巻部の各々との接触部分において、前記押付部材の断面形状は、円形であってもよい。
 前記回転軸の軸心を通る平面で切断したときの断面において、前記ブラシの前記後端面は、前記押付部材と二点で接触している、ことが好ましい。
 前記ブラシの前記後端面における前記押付部材との前記二点の接触部分に、凹部が形成されており、前記回転軸の軸心を通る平面で切断したときの断面において、前記二点は、前記押付部材と前記凹部の開口端縁との接触部分であってもよい。
 前記電動機は、さらに、前記ブラシを収納するブラシ収納部を有するブラシホルダを備え、前記ブラシ収納部の一方の側面に、前記ブラシの長手方向に沿って延在する第1スリットが形成されており、前記ブラシ収納部の他方の側面に、前記ブラシの長手方向に沿って延在する第2スリットが形成されており、前記押付部材は、前記第1端部が前記ブラシ収納部の前記第1スリットから突出し、前記第2端部が前記ブラシ収納部の前記第2スリットから突出する、ことが好ましい。
 前記定荷重バネの前記第1渦巻部及び前記第2渦巻部は、前記ブラシ収納部を挟むように配置されている、ことが好ましい。
 前記定荷重バネは、前記第1渦巻部を構成する帯状の線材と前記第2渦巻部を構成する帯状の線材とが連結された連結部を有し、前記連結部は、前記定荷重バネの前記固定端である、ことが好ましい。
 前記定荷重バネの前記連結部は、前記ブラシホルダに固定されている、ことが好ましい。
 前記押付部材は、直線状で長尺状の棒状部材であり、前記押付部材の前記第1端部が前記棒状部材の長手方向の一方の端部であり、前記押付部材の前記第2端部が前記棒状部材の長手方向の他方の端部であってもよい。
 前記押付部材は、前記ブラシの前記後端面に接し且つ前記後端面からはみ出す直線状で長尺状の棒状部と、前記棒状部の一方の端部から前記整流子側に向かって延在する第1延在部と、前記棒状部の他方の端部から前記整流子側に向かって延在する第2延在部と、を有し、前記押付部材の前記第1端部が前記第1延在部の端部であり、前記押付部材の前記第2端部が前記第2延在部の端部であってもよい。
 前記ブラシを上面視したときに前記ブラシの前記後端面は、円弧形状であってもよい。本開示に係る電動機は、渦巻部を有するブラシバネを用いてもブラシを短くする必要がないので、長寿命の電動機を実現することができる。
図1は、回転軸の軸心を通るとともに一対のブラシを通る平面で切断したときの実施の形態1に係る電動送風機の断面図である。 図2は、回転軸の軸心を通るとともに固定子である一対の磁石を通る平面で切断したときの実施の形態1に係る電動送風機の断面図である。 図3は、実施の形態1に係る電動送風機の分解斜視図である。 図4は、一対のブラシを通り且つ回転軸の軸心と直交する平面で切断したときの実施の形態1に係る電動送風機の断面図である。 図5は、実施の形態1に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体を、斜め前方から見たときの斜視図である。 図6は、実施の形態1に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体を、斜め後方から見たときの斜視図である。 図7は、実施の形態1に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体の構成を示す図である。 図8は、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体において、ブラシの摩耗によって押付部材が整流子に向かって移動していくときの様子を示す斜視図である。 図9は、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体において、ブラシの摩耗によって押付部材が整流子に向かって移動していくときの様子を示す側面図である。 図10は、従来の電動機において、ブラシホルダにセットされたブラシ及び定荷重バネを示す断面図である。 図11は、従来例の電動機におけるブラシ及び定荷重バネを背面側から見たときの図である。 図12は、実施の形態2に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体を示す斜視図である。 図13は、実施の形態2に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体の構成を示す図である。 図14は、実施の形態3に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体を示す斜視図である。 図15は、実施の形態3に係る電動機において、ブラシ、ブラシホルダ、定荷重バネ及び押付部材を組み合わせた組立体の上面図である。 図16は、変形例1に係る電動機におけるブラシと定荷重バネと押付部材との構成を示す図である。 図17は、変形例2に係る電動機におけるブラシと定荷重バネと押付部材との構成を示す図である。 図18は、変形例3に係る電動機におけるブラシと定荷重バネと押付部材との構成を示す図である。 図19は、変形例4に係る電動機におけるブラシと定荷重バネと押付部材との構成を示す図である。 図20は、変形例5に係る電動機におけるブラシと定荷重バネと押付部材との構成を示す図である。 図21は、変形例6に係る電動機におけるブラシと定荷重バネと押付部材との構成を示す図である。 図22は、実施の形態1に係る電動機において、定荷重バネにおける第1渦巻部と第2渦巻部との荷重差によって押付部材がブラシに対して傾く様子を示す図である。 図23は、変形例7に係る電動機において、定荷重バネにおける第1渦巻部と第2渦巻部との荷重差によって押付部材がブラシに対して傾く様子を示す図である。
 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、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序等は、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。
 本明細書及び図面において、X軸、Y軸及びZ軸は、三次元直交座標系の三軸を表している。X軸及びY軸は、互いに直交し、かつ、いずれもZ軸に直交する軸である。本実施の形態において、Z軸方向は、回転軸13の軸心C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、他の図と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1)
 実施の形態1に係る電動機2が搭載される電動送風機1の全体の構成について、図1~図3を用いて説明する。図1は、回転軸13の軸心Cを通るとともに一対のブラシ60を通る平面で切断したときの実施の形態1に係る電動送風機1の断面(XZ断面)図である。図2は、回転軸13の軸心Cを通るとともに固定子20である一対の磁石21を通る平面で切断したときの実施の形態1に係る電動送風機1の断面(YZ断面)図である。図1及び図2では、回転ファン3が回転したときに電動送風機1内に流れる空気の流れを太線矢印で示している。図3は、実施の形態1に係る電動送風機1の分解斜視図である。
 図1~図3に示すように、電動送風機1は、電動機2と、回転ファン3と、エアガイド4と、ファンケース5と、を備える。電動機2は、回転子10及び固定子20を有する。回転ファン3は、電動機2が有する回転軸13に取り付けられている。エアガイド4は、回転ファン3から排出された空気が流れ込む。ファンケース5は、回転ファン3を収納する。電動送風機1は、例えば、電気掃除機に用いられる。
 電動機2は、回転ファン3を回転させるファンモータである。一例として、電動機2は、直流電源を入力とする直流電動機である。電動機2は、ブラシ付きの整流子電動機である。
 電動機2は、図1~図3に示すように、回転子10(ロータ)と、固定子20(ステータ)と、ヨーク30と、フレーム40と、ブラケット50と、ブラシ60と、ブラシホルダ70と、ブラシバネである定荷重バネ80と、押付部材90と、を備える。回転子10、固定子20及びヨーク30は、フレーム40内に配置されている。電動機2の各部材の詳細な構成については、後述する。
 回転ファン3は、フレーム40とファンケース5とにより構成される外殻(ハウジング)内に空気を吸引する。一例として、回転ファン3は、高い吸引圧力が得られる遠心ファンである。回転ファン3が回転することにより風圧が発生し、ファンケース5の吸気口5cから空気が吸い込まれ、回転ファン3から空気が排出される。回転ファン3から排出された空気はエアガイド4に流れ込む。回転ファン3は、例えば樹脂材料やアルミニウム等の金属材料によって構成される。
 一例として、回転ファン3は、吸込口が設けられた第1側板と、所定の間隙を隔てて第1側板に対面する第2側板と、第1側板及び第2側板に挟持された複数のファン翼とを有する。複数のファン翼は、各々が円弧状に湾曲する板状である。複数のファン翼は、渦を巻くように放射状に配置されている。
 エアガイド4は、気流の流路を形成する機能を有する。例えば、エアガイド4は、回転ファン3の回転によって、ファンケース5の吸気口5cから吸引された空気を整流して排出する。エアガイド4から排出された空気は、ブラケット50を介してフレーム40の内部に流入する。エアガイド4から排出された空気は、フレーム40の内部に排出されるだけではなく、ブラケット50を介してフレーム40の外部にも排出される。
 エアガイド4は、本体部4aと、本体部4aと隙間をあけて本体部4aを囲む円環状の環状部4bと、本体部4a及び環状部4bを連結する複数の連結板4cとを有する。本体部4aと環状部4bとの間の隙間は、通風路となる。
 本体部4aは、ブラケット50に固定するための貫通孔を有する円板体である。環状部4bは、ファンケース5の側壁部5bにおける回転軸13の軸心Cが延伸する方向(スラスト方向)の端部を支持する支持部として機能する。複数の連結板4cの各々は、気流の流路を形成するためのガイド板として機能する。具体的には、複数の連結板4cは、各々が円弧状に湾曲する板形状である。複数の連結板4cは、本体部4aの貫通孔から外側に向かって渦を巻くように放射状に配置されている。エアガイド4は、例えば樹脂材料によって構成されている。しかし、エアガイド4は、金属材料によって構成されていてもよい。
 ファンケース5は、回転ファン3を収納する筐体である。ファンケース5は、回転ファン3及びエアガイド4を覆うカバーである。一例として、ファンケース5は、金属材料によって構成された金属カバーである。しかし、ファンケース5は、樹脂材料によって構成された樹脂カバーであってもよい。
 ファンケース5は、回転ファン3及びエアガイド4の上方部分を覆う蓋部5aと、回転ファン3及びエアガイド4の側方部分を覆う側壁部5bとを有する。ファンケース5は、外気を吸い込むための吸気口5c(吸込口)を有する。吸気口5cは、蓋部5aの中央部に設けられた円形の貫通孔である。
 ファンケース5は、ブラケット50に固定されている。ファンケース5は、エアガイド4を介してブラケット50に固定されている。ファンケース5の吸気口5cには、吸気口5cに対応する開口部を有するファンケーススペーサが取り付けられていてもよい。
 以上のように構成される電動送風機1では、電動機2が備える回転子10が回転すると、回転ファン3が回転し、ファンケース5の吸気口5cからファンケース5の内部に空気が吸引される。これにより、回転ファン3の内部に空気が流れ込む。回転ファン3に吸引された空気は、回転ファン3が有するファン翼により高圧に圧縮されて、回転ファン3の外周側部から径方向外側に排出される。回転ファン3から排出された空気は、ファンケース5の側壁部5bに沿ってエアガイド4に流れ込み、エアガイド4の通風路を通ってブラケット50に到達する。
 ブラケット50に到達した空気の一部は、ブラケット50を介してフレーム40の内部に流入し、フレーム40の内部を通ってフレーム40の排気口40bから外部に排出される。つまり、フレーム40の内部に流入した空気は、電動機2の発熱部品(巻線等)を冷却しながら、電動送風機1の外に排出される。
 一方、ブラケット50に到達した空気の他の一部は、フレーム40の内部を通過することなく、ブラケット50を介して電動送風機1の外に直接排出される。これにより、フレーム40の内部を通過することによる損失を発生させることなく、電動送風機1の外に気流を排出することができる。
 次に、電動機2が備える各部材の詳細な構成について、図1~図3を参照して説明する。
 図1及び図2に示すように、電動機2の回転子10は、固定子20との間に微小なエアギャップを介して配置されている。回転子10は、インナーロータである。回転子10は、固定子20の内側に配置されている。回転子10は、回転軸13を有している。回転子10は、固定子20が発生する磁力によって、回転軸13の軸心Cを回転中心として回転する。
 回転子10は、固定子20に作用する磁力を発生する。具体的には、回転子10が発生する主磁束の向きは、回転軸13の軸心Cが延伸する方向と直交する方向である。回転子10は、電機子である。回転子10は、回転軸13に取り付けられた回転子鉄心11(ロータコア)と、回転子鉄心11に巻回された巻線コイル12と、回転軸13と、整流子14とを有する。図1~図3において、巻線コイル12は、模式的に示されている。
 回転子鉄心11は、巻線コイル12が巻回された電機子コアである。回転子鉄心11は、複数の電磁鋼板が回転軸13の軸心Cが延伸する方向に積層された積層体である。回転子鉄心11は、電磁鋼板の積層体に限らない。回転子鉄心11は、磁性材料によって構成されたバルク体であってもよい。
 回転子鉄心11は、各々が回転軸13の径方向外側に向かって突出する複数のティースを有する。複数のティースは、回転軸13の軸心Cと直交する方向(ラジアル方向)に放射状に延在している。複数のティースは、磁極である。複数のティースは、各ティースに巻回された巻線コイル12に電流が流れることで、固定子20に作用させる磁力を発生させる。
 巻線コイル12は、回転子鉄心11に巻き回されている。具体的には、巻線コイル12は、回転子鉄心11の複数のティースに巻き回されている。巻線コイル12は、インシュレータを介して回転子鉄心11に巻回されていてもよい。巻線コイル12は、整流子14が有する整流子片14aと電気的に接続されている。整流子14を介して巻線コイル12に電流が流れることで、固定子20に作用する磁力が回転子鉄心11の各ティースに生じる。
 回転子鉄心11の中心には、回転軸13が固定されている。回転軸13は、軸心Cを含むシャフトである。回転軸13は、金属棒等の長尺状の棒状部材である。回転軸13の軸心Cは、回転子10が回転する際の中心となる。回転軸13の長手方向(延伸方向)は、軸心Cの延伸する方向(軸心方向)である。
 回転軸13は、回転軸13の軸心Cが延伸する方向において回転子鉄心11の両側に延在するように、回転子鉄心11を貫通する状態で回転子鉄心11に固定されている。具体的には、回転軸13は、回転子鉄心11の中心に設けられた貫通孔に挿入されて、回転子鉄心11に固定されている。回転軸13は、例えば、回転子鉄心11の貫通孔に圧入したり焼き嵌めしたりすることで、回転子鉄心11に固定されている。
 回転軸13は、第1軸受け15と第2軸受け16とに回転可能に支持されている。具体的には、回転子鉄心11から一方側に突出する回転軸13の第1部位13aが、第1軸受け15に支持されている。回転子鉄心11から他方側に突出する回転軸13の第2部位13bが、第2軸受け16に支持されている。一例として、第1軸受け15及び第2軸受け16は、ボールベアリング等のベアリングである。このように、回転軸13は、回転自在な状態で第1軸受け15と第2軸受け16とに支持されている。第1軸受け15は、ブラケット50に固定されている。第2軸受け16は、フレーム40の底部に固定されている。つまり、ブラケット50は、第1ブラケットである。フレーム40は、第2ブラケットである。
 回転軸13の第1部位13aは、第1軸受け15から突出している。第1軸受け15から突出した回転軸13の第1部位13aの先端部には、回転ファン3が取り付けられている。
 整流子14は、回転軸13に取り付けられている。したがって、整流子14は、回転軸13とともに回転する。整流子14は、回転軸13の第2部位13bに取り付けられている。具体的には、整流子14は、回転軸13における回転子鉄心11と、第2軸受け16との間に配置されている。
 整流子14は、回転軸13を囲むように円環状に配列された複数の整流子片14aによって構成されている。複数の整流子片14aは、回転軸13の回転方向に互いに絶縁分離されている。上記のように、複数の整流子片14aの各々は、巻線コイル12と電気的に接続されている。
 図2に示すように、固定子20は、回転子10に対向している。具体的には、固定子20は、回転子鉄心11に対向している。固定子20は、回転子鉄心11の径方向の外周側に配置されている。固定子20は、回転子10の周方向に亘って互いに間隔をあけて配置された複数の磁石21である。磁石21は、トルクを発生するための磁束を作る界磁石である。磁石21は、例えばS極及びN極を有する永久磁石である。複数の磁石21は、回転軸13の回転方向(周方向)に沿ってN極とS極とが交互に存在するように配置されている。
 固定子20は、回転子10を介して対向する2つの磁石21によって構成されている。各磁石21の内面と回転子10(回転子鉄心11)の外周面との間には、微小なエアギャップが存在する。磁石21は、ヨーク30に固定されている。
 図2に示すように、ヨーク30は、磁石21を囲っている。ヨーク30は、磁石21とともに磁気回路(界磁)を構成している。したがって、ヨーク30は、固定子20の一部とみなしてもよい。ヨーク30は、厚さが一定の筒状である。ヨーク30は、回転子10及び固定子20(磁石21)の全体を囲っている。ヨーク30は、鉄等の磁性材料によって構成されている。
 図1及び図2に示すように、フレーム40は、回転子10及び固定子20等の電動機2を構成する部品を収納する筐体(ケース)である。フレーム40は、電動送風機1及び電動機2の外郭部材(外殻)である。フレーム40は、例えばアルミニウム等の金属材料によって構成することができる。
 図2及び図3に示すように、フレーム40の側壁部及び底部の各々には、回転ファン3の回転によって吸引した空気を排出するための複数の排気口40bが形成されている。
 図1及び図2に示すように、ヨーク30の外面とフレーム40の内面との間には、回転軸13の軸心Cが延伸する方向(回転軸方向)に沿って、通風路となる隙間Gが形成されている。本実施の形態において、隙間Gは、複数形成されている。
 図1~図3に示すように、フレーム40は、フレーム40の側壁部の一部が径方向外側に膨出する膨出部41を有する。隙間Gは、この膨出部41とヨーク30との間の空間領域である。膨出部41は、突条に形成されたリブである。例えば、フレーム40の側壁部をプレス加工することによって、膨出部41を形成することができる。
 図1及び図2に示すように、ブラケット50は、フレーム40の開口部40aを覆っている。ブラケット50は、フレーム40の開口部40aを完全に塞ぐことなく、フレーム40の開口部40aを部分的に覆っている。つまり、フレーム40にブラケット50が取り付けられた状態において、エアガイド4で整流された空気は、フレーム40内に流入する。
 ブラケット50には、エアガイド4で整流された空気が通過する開口として複数の貫通孔が設けられている。具体的には、図1~図3に示すように、ブラケット50には、径方向内側に位置する4つの第1貫通孔51と、第1貫通孔51よりも径方向外側に位置する4つの第2貫通孔52とが設けられている。
 ブラケット50は、フレーム40に固定されている。例えば、ブラケット50とフレーム40とは、フレーム40の側壁部のうち隣り合う2つの膨出部41の間の部位(凹部)とブラケット50とが接合されることで固定されている。
 次に、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90の詳細な構成について、図1~図3を参照しつつ、図4~図7を用いて説明する。図4は、一対のブラシ60を通り且つ回転軸13の軸心Cと直交する平面で切断したときの実施の形態1に係る電動送風機1の断面図(XY断面図)である。図5は、実施の形態1に係る電動機2において、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90を組み合わせた組立体を斜め前方から見たときの斜視図である。図6は、実施の形態1に係る電動機2において、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90を組み合わせた組立体を、斜め後方から見たときの斜視図である。図7は、実施の形態1に係る電動機2において、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90を組み合わせた組立体の構成を示す図である。図7において、(a)は上面図であり、(b)は背面図であり、(c)は側面図であり、(d)は(a)のd-d線における断面図である。
 図1、図2及び図4に示すように、ブラシ60は、整流子14に接している。具体的には、ブラシ60は、整流子14が有する整流子片14aに接している。ブラシ60は、回転子10の巻線コイル12に電力を供給する給電ブラシ(通電ブラシ)である。例えば、ブラシ60には、外部電源からの電力を受電する電源端子と電気的に接続されたピグテール線(図示せず)が接続されている。ブラシ60が整流子片14aに接することで、このピグテール線を介してブラシ60に供給される電流(電機子電流)が整流子片14aを介して回転子10の巻線コイル12に流れる。
 ブラシ60は、導電性を有する導電体によって構成されている。具体的には、ブラシ60は、カーボンによって構成されたカーボンブラシである。一例として、ブラシ60は、銅等の金属とカーボンとを含む金属黒鉛質ブラシである。本実施の形態において、ブラシ60は、銅を含むカーボンブラシである。ブラシ60は、黒鉛粉と銅紛とバインダー樹脂と硬化剤とを混錬した混錬物を粉砕して、直方体に圧縮成形して焼成することで作製することができる。ブラシ60は、摩耗する前の初期状態では長尺状である。一例として、ブラシ60は、長尺状の実質的な直方体である。
 図4に示すように、ブラシ60は、整流子14に接する面である前端面61と、前端面61とは反対側の面である後端面62とを有する。
 ブラシ60の前端面61は、ブラシ60の長手方向の一方の端部である前端部における端面である。前端面61は、ブラシ60の回転軸13側(整流子14側)の端面である。前端面61は、整流子14の整流子片14aに摺接する摺接面である。
 ブラシ60の後端面62は、ブラシ60の長手方向の他方の端部である後端部における端面である。後端面62は、ブラシ60の回転軸13側とは反対側の端面である。後端面62には、押付部材90が接触している。具体的には、図4に示すように、押付部材90は、後端面62に形成された凹部63に接触している。つまり、凹部63は、後端面62における押付部材90との接触部分に形成されている。
 図7の(c)及び(d)に示すように、凹部63は、後端面62の一部が前端面61側に向かって凹むように形成されている。凹部63は、断面視において、後端面62を矩形状に切り欠くように形成されている。具体的には、凹部63の形状は、XZ断面において、矩形である。
 凹部63は、ブラシ60の長手方向に直交する方向に延在する溝である。凹部63は、図4に示すように、ブラシ60の一方の側面から他方の側面にわたって形成されている。凹部63は、例えば、直方体のブラシの平坦な後端面62の一部をドリル等で削り取って、後端面62に切り込みを入れることで形成することができる。凹部63は、ブラシ60の平坦な端面を切削して形成するのではなく、ブラシ60を焼結する際の金型によって形成してもよい。
 ブラシ60は、押付部材90を介して定荷重バネ80による荷重を受けることで、整流子14に押し付けられている。したがって、ブラシ60は、直接的には押付部材90によって整流子14に押し付けられている。ブラシ60は、間接的には定荷重バネ80によって整流子14に押し付けられている。ブラシ60が整流子14に押し付けられることで、電動機2の動作中において、ブラシ60は、整流子14と常に接触する。この結果、整流子14との摩擦によってブラシ60の前端面61が摩耗し、ブラシ60が短くなっていく。つまり、押付部材90によって整流子14に向けて押し付けられたブラシ60は、前端面61が摩耗するにつれて、後端面62が整流子14に向かって移動していく。
 図4に示すように、ブラシ60は、回転軸13の軸心Cと交差する方向(つまり回転軸13の回転の径方向)において、整流子14が有する整流子片14aに接触している。ブラシ60は、その長手方向が回転軸13の軸心Cと直交する方向(径方向)となるように配置されている。
 ブラシ60は、複数配置されている。具体的には、2つのブラシ60が配置されている。この場合、整流子14を挟持するように整流子14を挟んで対向して配置された一対のブラシ60が、設けられている。つまり、一対のブラシ60は、整流子14を間にして対向して配置されている。電動機2が動作して回転軸13とともに整流子14が回転することで、各ブラシ60の前端面61は、全ての整流子片14aと順次接触し続ける。
 図1に示すように、ブラシ60は、ブラシホルダ70に保持されている。具体的には、ブラシ60は、回転軸13の軸心Cが延伸する方向と交差する方向(径方向)に移動できるように、ブラシホルダ70に保持されている。ブラシホルダ70は、フレーム40に固定されている。例えば、ブラシホルダ70は、フレーム40に設けられた開口部に挿入されて、ネジ等によってフレーム40に固定されている。ブラシホルダ70は、ブラシ60の個数に応じて配置されている。本実施の形態では、2つのブラシ60が配置されている。よって、ブラシホルダ70も2つ配置されている。
 図5~図7に示すように、ブラシホルダ70は、ブラシ60を保持するブラシ保持部として、ブラシ60を収納するブラシ収納部71を有する。一例として、ブラシ収納部71は、ブラシ60を囲む筒状の筒部である。ブラシ収納部71は、回転軸13の軸心Cが延伸する方向と交差する方向に延在する長尺状の実質的な角筒形状である。ブラシホルダ70は、絶縁性樹脂材料によって構成された樹脂成型品である。
 ブラシ収納部71の長手方向の両端部は、開口している。ブラシ60は、前端面61がその開口から露出する状態でブラシ収納部71内に配置されている。ブラシ収納部71に収納されたブラシ60は、この開口から突出することで、整流子14の整流子片14aに接触する。ブラシ60は、金属板からなるブラシ箱に収納された状態で、ブラシ収納部71内に配置されていてもよい。
 図6に示すように、ブラシ収納部71の両側面には、ブラシ60の長手方向に沿って延在するスリット72が形成されている。具体的には、ブラシ収納部71の一方の側面には、ブラシ60の長手方向に沿って延在する第1スリット72aが形成されている。ブラシ収納部71の他方の側面には、ブラシ60の長手方向に沿って延在する第2スリット72bが形成されている。第1スリット72aと第2スリット72bとは、同じ高さ位置に平行に設けられている。
 図5~図7に示すように、ブラシホルダ70には、定荷重バネ80が固定されている。つまり、ブラシホルダ70は、ブラシ60だけではなく、定荷重バネ80も保持している。具体的には、ブラシホルダ70には、定荷重バネ80を固定するための凹部73が設けられている。凹部73は、ブラシホルダ70の前端部に設けられている。定荷重バネ80を構成する帯状の線材が凹部73に差し込まれることで、定荷重バネ80がブラシホルダ70に固定される。
 定荷重バネ80は、ブラシ60を整流子14に押し付けるためのブラシバネである。定荷重バネ80は、ブラシ60に直接荷重を与えているのではなく、ブラシ60の後端面62の後方に配置された押付部材90に荷重を与えることで、ブラシ60を整流子14に押し付けている。
 定荷重バネ80は、ブラシ60に均一な荷重を付与するためのバネである。定荷重バネ80は、押付部材90に均一な荷重を付与することで、ブラシ60に均一な荷重を付与している。つまり、定荷重バネ80は、押付部材90がブラシ60を押し付けるための荷重を押付部材90に付与している。
 図5~図7に示すように、定荷重バネ80は、帯状の線材により構成されている。定荷重バネ80は、渦巻バネであり、帯状の線材が渦巻状に巻かれた渦巻部(コイル部)を有する。定荷重バネ80は、一対の渦巻部として、各々が渦巻状に巻かれた帯状の線材からなる第1渦巻部81及び第2渦巻部82を有する。
 第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、ブラシ60を挟むように配置されている。第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、ブラシホルダ70のブラシ収納部71を挟むように配置されている。
 第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、ブラシ60の短手方向を中心とする巻き回しで渦巻状に構成されている。つまり、定荷重バネ80は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82のコイル面がブラシ収納部71の側面に対面するように配置されている。したがって、第1渦巻部81から引き出された第1渦巻部81を構成する帯状の線材の板面と、第2渦巻部82から引き出された第2渦巻部82を構成する帯状の線材の板面とは、回転軸13の軸心Cと直交する平面(XY平面)と平行になっている。なお、第1渦巻部81の巻き回しの中心軸と第2渦巻部82の巻き回しの中心軸とは一致している。
 定荷重バネ80は、さらに、第1渦巻部81を構成する帯状の線材と第2渦巻部82を構成する帯状の線材とを連結する連結部83を有する。定荷重バネ80における連結部83は、定荷重バネ80の固定端となる。つまり、連結部83は、所定の箇所に固定される。連結部83は、ブラシホルダ70に固定されている。具体的には、連結部83は、ブラシホルダ70に設けられた凹部73に係止されている。
 連結部83は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82と同様に、帯状の線材によって構成されている。第1渦巻部81を構成する線材と、第2渦巻部82を構成する帯状の線材と、連結部83を構成する帯状の線材とは、一体である。つまり、定荷重バネ80は、1つの線材によって構成されている。第1渦巻部81を構成する線材と、第2渦巻部82を構成する帯状の線材と、連結部83を構成する帯状の線材とは、同じ板幅である。しかし、これに限らない。
 定荷重バネ80は、所定形状に形成された帯状の1枚の金属板によって構成されている。第1渦巻部81及び第2渦巻部82を形成する前の定荷重バネ80を構成する帯状の金属板の形状は、上面視で、コの字状である。この場合、第1渦巻部81は、コの字状の金属板の一方の脚部を構成する帯状の線材を、渦巻状に複数回巻いていくことで、形成することができる。同様に、第2渦巻部82は、コの字状の金属板の他方の脚部を構成する帯状の線材を、渦巻状に複数回巻いていくことで、形成することができる。したがって、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の一周分の形状は、円形である。
 このように構成される第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82から帯状の線材が引き出されることで、引き出された帯状の線材が元に戻ろうとするバネ弾性力(バネ復元力)を有する。
 定荷重バネ80を構成する金属板の厚さは、例えば、0.1mm以下である。一例として、定荷重バネ80を構成する金属板の厚さは、0.08mm又は0.05mmである。定荷重バネ80を構成する金属板の厚さは、0.1mm以下であることに限るものではない。定荷重バネ80を構成する金属板の厚さは、渦巻状に巻くことができれば、定荷重バネ80を構成する金属板の厚さは、0.1mmより厚くてもよい。定荷重バネ80を構成する帯状の金属板の形状は、コの字状でなくてもよい。
 図5~図7に示すように、ブラシホルダ70に設置された定荷重バネ80については、第1渦巻部81を構成する帯状の線材が、ブラシ60の一方の側面に沿って引き出される。第2渦巻部82を構成する帯状の線材が、ブラシ60の他方の側面に沿って引き出される。具体的には、第1渦巻部81を構成する帯状の線材は、ブラシホルダ70のブラシ収納部71の一方の側面に沿って、且つ整流子14側に向かって引き出される。第2渦巻部82を構成する帯状の線材は、ブラシホルダ70のブラシ収納部71の他方の側面に沿って、且つ整流子14側に向かって引き出される。
 押付部材90は、定荷重バネ80からの荷重によりブラシ60を整流子14に押し付けている。押付部材90は、ブラシ60の後端面62に接している。つまり、押付部材90は、定荷重バネ80からの荷重により、ブラシ60の後端面62を整流子14に向けて押し付けている。
 図7の(a)及び(b)に示すように、押付部材90は、各々がブラシ60の後端面62からはみ出す第1端部91及び第2端部92を有する。押付部材90は、直線状で長尺状の棒状部材である。したがって、第1端部91は、棒状部材である押付部材90の長手方向の一方の端部である。第2端部92は、棒状部材である押付部材90の長手方向の他方の端部である。一例として、押付部材90は、円柱状の棒状部材である。しかし、これに限らない。例えば、押付部材90は、円筒状等の棒状部材であってもよい。押付部材90は、一例として、金属材料によって構成された金属棒である。しかし、これに限らない。例えば、押付部材90は、樹脂材料によって構成された樹脂棒であってもよい。
 ブラシ60の後端面62からはみ出した押付部材90の第1端部91及び第2端部92は、定荷重バネ80の第1渦巻部81及び第2渦巻部82にそれぞれ挿入されている。具体的には、押付部材90の第1端部91は、第1渦巻部81に挿入されて第1渦巻部81の内面に接している。押付部材90の第2端部92は、第2渦巻部82に挿入されて第2渦巻部82の内面に接している。
 上記のように、定荷重バネ80における第1渦巻部81及び第2渦巻部82が、ブラシホルダ70のブラシ収納部71を挟むように配置されている。このため、押付部材90における第1端部91及び第2端部92は、ブラシ収納部71の両側面に設けられたスリット72から突出している。具体的には、押付部材90の第1端部91は、ブラシ収納部71に形成された第1スリット72aから突出して、第1渦巻部81に挿入されている。同様に、押付部材90の第2端部92は、ブラシ収納部71に形成された第2スリット72bから突出して、第2渦巻部82に挿入されている。
 押付部材90と第1渦巻部81及び第2渦巻部82の各々との接触部分において、押付部材90の断面形状は、円形である。したがって、図7の(c)に示すように、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の各々は、押付部材90と一点で接触している。
 上記のように、押付部材90は、ブラシ60の後端面62に形成された凹部63に接触している。XZ断面において、凹部63の断面形状は、矩形である。押付部材90の断面形状は、円形である。したがって、図7の(d)に示すように、XZ断面において、ブラシ60の後端面62は、押付部材90と二点で接触している。具体的には、XZ断面において、押付部材90は、凹部63における上側の開口端縁と、下側の開口端縁との二点で接触している。
 このように構成されるブラシ60とブラシホルダ70と定荷重バネ80と押付部材90とは、次のようにして電動機2に組み付けられる。具体的には、整流子14に向けてブラシ60をブラシホルダ70のブラシ収納部71に挿入する。押付部材90をブラシ60の後端面62の後方に配置する。定荷重バネ80の第1渦巻部81及び第2渦巻部82を押付部材90の第1端部91及び第2端部92に引っ掛けて、渦巻状に巻かれた第1渦巻部81及び第2渦巻部82から帯状の線材を引き出して連結部83を凹部73に差し込んで連結部83をブラシホルダ70に固定する。これにより、定荷重バネ80と押付部材90とをブラシホルダ70にセットすることができる。
 このとき、第1渦巻部81及び第2渦巻部82から帯状の線材が引き出されることで、第1渦巻部81及び第2渦巻部82を構成する帯状の線材が元に戻ろうとする荷重が発生している。第1渦巻部81及び第2渦巻部82による荷重によって、押付部材90がブラシ60を整流子14に向けて押し付ける。具体的には、第1渦巻部81から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が押付部材90の第1端部91に付与される。第2渦巻部82から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が押付部材90の第2端部92に付与される。これらにより、押付部材90が第1渦巻部81及び第2渦巻部82によって整流子14側に向けて引っ張られる。このため、ブラシ60の後端面62に接する押付部材90がブラシ60の後端面62を押し付ける。よって、ブラシ60が整流子14に押し付けられる。このように、定荷重バネ80は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82による荷重によって、押付部材90を介してブラシ60を整流子14に押し付けている。
 以上のように構成される電動機2では、ブラシ60に供給される電流が電機子電流(駆動電流)として整流子14を介して回転子10の巻線コイル12に流れることで、回転子10に磁束が発生する。回転子10から生じた磁束と固定子20から生じる磁束との相互作用によって生成された磁気力が、回転子10を回転させるトルクとなる。このとき、整流子14の整流子片14aとブラシ60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、回転子10と固定子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る。この回転力によって、回転子10が回転軸13の軸心Cを中心として回転する。これにより、電動送風機1では、回転軸13に取り付けられた回転ファン3が回転する。
 このように回転子10が回転すると、整流子14に接触するブラシ60の前端面61が摩耗する。このとき、ブラシ60は、押付部材90を介して定荷重バネ80から常に一定の荷重(押圧力)を受けて、整流子14に押し付けられている。これにより、整流子14との摩擦によってブラシ60の前端面61が摩耗していくにしたがって、ブラシ60は、ブラシホルダ70のブラシ収納部71を整流子14に向かって摺動する。つまり、ブラシ60の後端面62が整流子14に向かって移動していく。
 このとき、定荷重バネ80は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82から帯状の線材が引き出されることで発生する荷重を、押付部材90によってブラシ60に付与している。これにより、ブラシ60の後端面62には、第1渦巻部81及び第2渦巻部82による荷重によって、押付部材90が押し付けられている。
 図8は、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90を組み合わせた組立体において、ブラシ60の摩耗によって押付部材90が整流子14に向かって移動していくときの様子を示す斜視図である。図9は、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90を組み合わせた組立体において、ブラシ60の摩耗によって押付部材90が整流子14に向かって移動していくときの様子を示す側面図である。図8及び図9に示すように、ブラシ60が摩耗して押付部材90が整流子14に向かって移動するにつれて、定荷重バネ80における第1渦巻部81及び第2渦巻部82がバネ復元力によって元に戻ろうとする。これにより、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の各々を構成する帯状の線材が巻き戻されていく。したがって、ブラシ60が摩耗するにつれて、第1渦巻部81及び第2渦巻部82も整流子14に近づいていく。これにより、第1渦巻部81及び第2渦巻部82に挿入された押付部材90は、ブラシ60が摩耗するにつれて、ブラシ60を整流子14に向けて押し付けながら整流子14に向かって移動していく。
 次に、本実施の形態に係る電動機2の作用効果について、従来の電動機2Xと比較して説明する。図10は、従来の電動機2Xにおいて、ブラシホルダ70Xにセットされたブラシ60及び定荷重バネ80Xを示す断面図である。図11は、従来例の電動機2Xにおけるブラシ60及び定荷重バネ80Xを背面側から見たときの図である。
 図10に示すように、従来の電動機2Xでは、定荷重バネ80Xが1つの渦巻部81Xを有している。定荷重バネ80Xは、渦巻部81Xがブラシ60とともにブラシホルダ70Xのブラシ収納部71Xに位置するように配置される。このとき、定荷重バネ80Xの渦巻部81Xは、電動機2Xの回転軸の軸心方向を中心とする巻き回しで渦巻状に構成される。定荷重バネ80Xの渦巻部81Xは、ブラシ60の後端面62の後方に配置される。つまり、ブラシ60が摺動可能な範囲に渦巻部81Xが配置される。このため、従来の電動機2Xでは、渦巻部81Xの寸法分だけブラシ60の長さを短くしなければならなくなる。よって、電動機2Xの寿命が短くなる。一方、ブラシ60の長さを短くしない場合は、ブラシホルダ70Xの長さを長くしなければならない。よって、電動機2Xが大型化してしまう。
 ブラシバネとして定荷重バネ80Xを用いた電動機2Xでは、ブラシ60の高さが、定荷重バネ80Xを構成する帯状の線材の板幅によって決まる。具体的には、まず、定荷重バネ80Xを構成する帯状の線材の板幅は、渦巻部81Xにより生成される荷重及び定荷重バネ80Xの製造上の観点で、一定以上必要となる。しかも、渦巻部81Xの荷重(押圧力)を受けるブラシ60のガタツキを抑制するために、ブラシ60Xの後端面62には、渦巻部81Xのかかりシロが必要になる。このため、図11に示すように、ブラシ60の高さは、渦巻部81Xの高さよりも高くする必要がある。つまり、ブラシ60の高さは、定荷重バネ80Xを構成する帯状の線材の板幅よりも大きくする必要がある。このように、ブラシバネとして定荷重バネ80Xを用いて渦巻部81Xをブラシ60の後方に配置すると、ブラシ60の高さを高くしなければならない。よって、電動機2Xの薄型化が難しくなる。
 これに対して、本実施の形態に係る電動機2では、ブラシバネとして、第1渦巻部81及び第2渦巻部82を有する定荷重バネ80を用いている。ブラシ60の後端面62に接するように押付部材90が配置されている。したがって、定荷重バネ80によって押付部材90に荷重を付与することで、押付部材90がブラシ60を整流子14に押し付けている。
 具体的には、押付部材90は、各々がブラシ60の後端面62からはみ出す第1端部91及び第2端部92を有している。ブラシ60は、第1渦巻部81から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が、押付部材90の第1端部91に加えられる。ブラシ60は、第2渦巻部82から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が、押付部材90の第2端部92に加えられることで、整流子14に押し付けられている。
 この構成により、ブラシ60の後端面62の後方に第1渦巻部81及び第2渦巻部82を配置しなくても、定荷重バネ80によって、ブラシ60を整流子14に押し付けることができる。つまり、ブラシ60が摺動可能な範囲に第1渦巻部81及び第2渦巻部82を配置しなくても、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の荷重を、押付部材90を介してブラシ60に付与することができる。これにより、ブラシバネとして定荷重バネ80を用いたとしても、ブラシ60の長さを短くする必要がない。よって、長寿命の電動機2を実現することができる。
 しかも、ブラシ60の後端面62に第1渦巻部81及び第2渦巻部82を配置しなくてもよい。よって、従来の電動機2Xのように、ブラシ60の高さ(Z軸方向の長さ)を高くする必要もない。つまり、ブラシ60の高さを、定荷重バネ80を構成する帯状の線材の板幅より大きくする必要がない。これにより、ブラシバネとして定荷重バネ80を用いたとしても、小型の電動機2を容易に実現することができる。
 本実施の形態に係る電動機2において、押付部材90の第1端部91は、定荷重バネ80の第1渦巻部81に挿入されて、第1渦巻部81の内面に接している。押付部材90の第2端部92は、定荷重バネ80の第2渦巻部82に挿入されて、第2渦巻部82の内面に接している。
 この構成により、ブラシ60の摩耗により第1渦巻部81及び第2渦巻部82を構成する帯状の線材が元に戻ろうとするときに、第1渦巻部81及び第2渦巻部82に挿入された押付部材90は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82によって引っ張られる。これにより、定荷重バネ80の荷重を押付部材90を介してブラシ60に付与することができる。したがって、ブラシ60を整流子14に押し付けることができる。
 本実施の形態において、押付部材90は、直線状で長尺状の棒状部材である。第1端部91は、棒状部材の長手方向の一方の端部である。第2端部92は、棒状部材の長手方向の他方の端部である。
 この構成により、押付部材90を低コストで作製することができる。よって、定荷重バネ80を用いてブラシ60を整流子14に押し付けるに際して、新たな追加部品として押付部材90を用いることになっても、電動機2のコストが大幅にアップすることを抑制することができる。
 本実施の形態に係る電動機2において、回転軸13の軸心Cを通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渦巻部81及び第2渦巻部82の各々は、押付部材90と一点で接触している。具体的には、押付部材90と第1渦巻部81及び第2渦巻部82の各々との接触部分において、押付部材90の断面形状は、円形である。
 この構成により、第1渦巻部81及び第2渦巻部82と押付部材90との摩擦抵抗を軽減することができる。よって、定荷重バネ80の摺動性を向上させることができる。これにより、第1渦巻部81及び第2渦巻部82による荷重を、押付部材90に安定して付与することができる。
 本実施の形態に係る電動機2において、回転軸13の軸心Cを通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、ブラシ60の後端面62は、押付部材90と二点で接触している。
 この構成により、ブラシ60の摺動時に、ブラシ60の後端面62に接する押付部材90がぶれることを抑制できる。
 具体的には、ブラシ60の後端面62における押付部材90との接触部分に、凹部63が形成されている。これにより、押付部材90とブラシ60の後端面62とは、凹部63の開口端縁において二点で接触する。具体的には、XZ断面において、押付部材90は、凹部63のZ軸方向における一方の開口端縁と他方の開口端縁との二点で接触している。これにより、押付部材90がZ軸方向にぶれることを抑制できる。
 本実施の形態に係る電動機2において、ブラシホルダ70におけるブラシ収納部71の一方の側面と他方の側面とには、ブラシ60の長手方向に沿って延在する第1スリット72a及び第2スリット72bがそれぞれ形成されている。押付部材90の第1端部91は、第1スリット72aから突出している。押付部材90の第2端部92は、第2スリット72bから突出している。
 この構成により、ブラシ60が摩耗して第1渦巻部81及び第2渦巻部82を構成する帯状の線材が巻き戻されていく際に、押付部材90を、第1スリット72a及び第2スリット72bに沿って整流子14に向けてスライド移動させることができる。つまり、押付部材90をブラシホルダ70に保持させながら、整流子14に向けて移動させることができる。このように、第1スリット72a及び第2スリット72bは、押付部材90が整流子14側に移動する際のガイド部として機能する。
 本実施の形態に係る電動機2において、定荷重バネ80における第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、ブラシ60が収納されたブラシ収納部71を挟むように配置されている。つまり、第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、ブラシ60の側方に配置されている。
 この構成により、第1渦巻部81及び第2渦巻部82を有する定荷重バネ80を用いたとしても、電動機2の高さが高くなることを抑制することができる。よって、小型の電動機2を実現することができる。
 本実施の形態に係る電動機2において、定荷重バネ80は、第1渦巻部81を構成する帯状の線材と第2渦巻部82を構成する帯状の線材とが連結された連結部83を有している。連結部83が定荷重バネ80の固定端になっている。
 この構成により、第1渦巻部81及び第2渦巻部82から引き出された帯状の線材が元に戻るときに発生する荷重の方向は、連結部83が第1渦巻部81及び第2渦巻部82側に向かう方向ではなく、第1渦巻部81及び第2渦巻部82が連結部83側に向かう方向となる。したがって、ブラシ60が摩耗したときに、連結部83が第1渦巻部81及び第2渦巻部82側に移動していくのではなく、第1渦巻部81及び第2渦巻部82が連結部83側に移動する。第1渦巻部81及び第2渦巻部82が連結部83側に向かう方向に荷重が発生することで、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の荷重によって押付部材90をブラシ60の後端面62に押し付けることができる。この結果、ブラシ60は、押付部材90によって整流子14に向けて押し付けられる。
 この場合、定荷重バネ80の連結部83は、ブラシホルダ70に固定されている。具体的には、連結部83は、ブラシホルダ70の凹部73に固定されている。
 この構成により、連結部83を固定端として定荷重バネ80をブラシホルダ70に容易に固定することができる。
 以上のように、本実施の形態の電動機2は、軸心方向に延伸する回転軸13を有する回転子10と、回転軸13に取り付けられた整流子14と、整流子14に接する前端面61及び前端面61とは反対側に位置する後端面62を有するブラシ60と、各々が渦巻状に巻かれた帯状の線材からなる第1渦巻部81及び第2渦巻部82を有するとともに、ブラシ60の前端面61側に固定端を有する定荷重バネ80と、ブラシ60の後端面62に接し、定荷重バネ80からの荷重によりブラシ60を整流子14に押し付ける押付部材90と、を備える。
 これにより、長寿命の電動機を実現することができる。
 (実施の形態2)
 次に、実施の形態2について、図12及び図13を用いて説明する。図12は、実施の形態2に係る電動機2Aにおいて、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90Aを組み合わせた組立体を示す斜視図である。図13は、実施の形態2に係る電動機2Aにおいて、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90Aを組み合わせた組立体の構成を示す図である。図13において、(a)は上面図であり、(b)は背面図であり、(c)は側面図であり、(d)は(a)のd-d線における断面図である。
 本実施の形態に係る電動機2Aは、上記実施の形態1に係る電動機2に対して、押付部材90Aの構成が異なる。具体的には、本実施の形態における押付部材90Aは、上記実施の形態1における押付部材90において、さらに、第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aを備える構成になっている。
 第1抜け防止部91aは、定荷重バネ80の第1渦巻部81に挿入された押付部材90Aが、第1渦巻部81から抜け落ちることを防止する機能を有する。第1抜け防止部91aは、押付部材90Aの第1端部91に設けられている。第1抜け防止部91aは、押付部材90Aにおける円柱状の棒状部よりも径が大きい径大部である。一例として、第1抜け防止部91aは、円板状である。
 第2抜け防止部92aは、定荷重バネ80の第2渦巻部82に挿入された押付部材90Aが、第2渦巻部82から抜け落ちることを防止する機能を有する。第2抜け防止部92aは、押付部材90Aの第2端部92に設けられている。第2抜け防止部92aは、押付部材90Aにおける円柱状の棒状部よりも径が大きい径大部である。一例として、第2抜け防止部92aは、円板状である。
 第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aの形状は、円板状に限るものではない。第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aの形状は、押付部材90Aが第1渦巻部81又は第2渦巻部82から抜け落ちない形状であればよい。例えば、第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aの形状は、押付部材90Aが第1渦巻部81又は第2渦巻部82から抜け落ちる方向に移動しようとする際に、第1渦巻部81又は第2渦巻部82に引っ掛かるような形状であればよい。
 本実施の形態に係る電動機2Aは、押付部材90Aが第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aを備えていること以外については、上記実施の形態1に係る電動機2と同じ構成である。
 したがって、本実施の形態に係る電動機2Aは、上記実施の形態1に係る電動機2と同様の効果を奏する。例えば、本実施の形態に係る電動機2Aでは、上記実施の形態1と同様に、第1渦巻部81及び第2渦巻部82を有する定荷重バネ80によって押付部材90Aに荷重を付与することで、押付部材90Aがブラシ60を整流子14に押し付けている。
 この構成により、ブラシバネとして定荷重バネ80を用いたとしても、ブラシ60の長さを短くする必要がない。したがって、長寿命の電動機2Aを実現できる。また、ブラシ60の高さを高くする必要がない。したがって、小型の電動機2Aを容易に実現することができる。
 電動機2Aでは、押付部材90Aが、第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aを備えている。
 この構成により、定荷重バネ80によって押付部材90Aには整流子14に向かう方向の荷重がかかっている。このため、図13の(c)に示すように、側面視において、押付部材90Aの第1抜け防止部91a及び第2抜け防止部92aは、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の一部と重なる。これにより、Y軸方向に押付部材90Aが移動したときに、第1抜け防止部91aが第1渦巻部81に引っ掛かる、又は第2抜け防止部92aが第2渦巻部82に引っ掛かる。したがって、ブラシ60が摺動して押付部材90Aが整流子14に向かって移動する際に、第1渦巻部81又は第2渦巻部82から押付部材90Aが抜け落ちてしまうことを抑制できる。
 (実施の形態3)
 次に、実施の形態3について、図14及び図15を用いて説明する。図14は、実施の形態3に係る電動機2Bにおいて、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90Bを組み合わせた組立体を示す斜視図である。図15は、実施の形態3に係る電動機2Bにおいて、ブラシ60、ブラシホルダ70、定荷重バネ80及び押付部材90Bを組み合わせた組立体の上面図である。
 本実施の形態に係る電動機2Bは、上記実施の形態1に係る電動機2に対して、押付部材90Bの構成が異なる。具体的には、上記実施の形態1に係る電動機2では、押付部材90は、直線状で長尺状の棒状部材のみで構成されていた。しかし、本実施の形態に係る電動機2Bでは、押付部材90Bは、直線状で長尺状の棒状部93と、第1延在部94と、第2延在部95とを備えている。第1延在部94は、棒状部93の一方の端部から整流子14側に向かって延在する。第2延在部95は、棒状部93の他方の端部から整流子14側に向かって延在する。
 棒状部93は、ブラシ60の後端面62に接している。棒状部93は、ブラシ60の後端面62からはみ出している。棒状部93は、例えば、円柱状である。
 第1延在部94は、ブラシ60の一方の側面に沿って延在している。第1延在部94の端部は、押付部材90Bの第1端部91Bである。第1端部91Bは、第1延在部94の端部からブラシ60側とは反対側に向かって突出するように形成されている。
 第1延在部94の端部である第1端部91Bは、定荷重バネ80の第1渦巻部81に接している。第1端部91Bは、第1渦巻部81における定荷重バネ80の固定端側の外面に接している。つまり、第1端部91Bは、第1渦巻部81における連結部83側の外面、及び連結部83側とは反対側の外面のうち連結部83側の外面に接している。第1端部91Bは、第1渦巻部81の外面に面接触する円筒面を有している。
 第2延在部95は、ブラシ60の他方の側面に沿って延在している。第2延在部95の端部は、押付部材90Bの第2端部92Bである。第2端部92Bは、第2延在部95の端部からブラシ60側とは反対側に向かって突出するように形成されている。
 第2延在部95の端部である第2端部92Bは、定荷重バネ80の第2渦巻部82に接している。第2端部92Bは、第2渦巻部82における定荷重バネ80の固定端側の外面に接している。つまり、第2端部92Bは、第2渦巻部82における連結部83側の外面、及び連結部83側とは反対側の外面のうち連結部83側の外面に接している。第2端部92Bは、第2渦巻部82の外面に面接触する円筒面を有している。
 このように構成される電動機2Bでは、上記実施の形態1に係る電動機2に対して、定荷重バネ80による押付部材90Bへの荷重の与え方が異なる。
 具体的には、上記実施の形態1では、押付部材90の第1端部91が、定荷重バネ80の第1渦巻部81に挿入されて第1渦巻部81の内面に接し、押付部材90の第2端部92が、定荷重バネ80の第2渦巻部82に挿入されて第2渦巻部82の内面に接していた。これにより、第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、押付部材90のそれぞれ第1端部91及び第2端部92を整流子14側に引っ張るようにして押付部材90に荷重を付与していた。
 これに対して、本実施の形態では、押付部材90Bの第1端部91Bが、第1渦巻部81における定荷重バネ80の整流子14側(固定端側)の外面に接し、押付部材90Bの第2端部92Bが、第2渦巻部82における定荷重バネ80の整流子14側(固定端側)の外面に接している。この構成により、第1渦巻部81及び第2渦巻部82は、押付部材90Bのそれぞれ第1端部91B及び第2端部92Bを整流子14側に向けて押すようにして荷重を付与している。
 押付部材90B以外については、本実施の形態に係る電動機2Bと上記実施の形態1に係る電動機2とは同じ構成である。
 したがって、本実施の形態に係る電動機2Bは、上記実施の形態に係る電動機2と同様の効果を奏する。例えば、本実施の形態に係る電動機2Bでは、上記実施の形態1と同様に、第1渦巻部81及び第2渦巻部82を有する定荷重バネ80によって押付部材90Bに荷重を付与することで、押付部材90Bがブラシ60を整流子14に押し付けている。
 この構成により、ブラシバネとして定荷重バネ80を用いたとしても、ブラシ60の長さを短くする必要がない。このため、長寿命の電動機2Bを実現できる。また、ブラシ60の高さを高くする必要がない。このため、小型の電動機2Bを容易に実現することができる。
 (変形例)
 以上、本開示の技術について、実施の形態1~3に基づいて説明した。しかし、本開示の技術は、上記実施の形態1~3に限定されるものではない。
 例えば、上記実施の形態1~3において、ブラシ60の後端面62には凹部63が形成されている。しかし、これに限らない。図16は、変形例1に係る電動機におけるブラシ60Cと定荷重バネ80と押付部材90との構成を示す図である。具体的には、図16に示すように、後端面62に凹部63が形成されていないブラシ60Cを用いてもよい。この場合、断面形状が円形の押付部材90とブラシ60Cの後端面62とは、二点接触ではなく、一点で接触する。
 上記実施の形態1~3において、ブラシ60の後端面62との接触部分における押付部材90の断面形状は、円形である。しかし、これに限らない。図17は、変形例2に係る電動機におけるブラシ60と定荷重バネ80と押付部材90Dとの構成を示す図である。例えば、図17に示すように、ブラシ60の後端面62との接触部分における押付部材90Dの断面形状は、矩形であってもよい。この場合、押付部材90とブラシ60Cの後端面62とは、点接触ではなく面接触する。押付部材90Dの断面形状は、例えば、長方形である。しかし、押付部材90Dの断面形状は、ひし形等であってもよい。
 図17において、押付部材90Dと第1渦巻部81とは、一点で接触するのではなく、二点で接触する。このため、本変形例では、上記実施の形態1~3と比べて、押付部材90Dと第1渦巻部81との摩擦抵抗が大きくなって、定荷重バネ80の摺動性がやや劣る可能性がある。
 図18は、変形例3に係る電動機におけるブラシ60と定荷重バネ80と押付部材90Dとの構成を示す図である。断面形状が矩形の押付部材90Dを用いる場合は、図18に示すように、押付部材90Dにおける1つの角のみが第1渦巻部81に当接するように、押付部材90Dをブラシ60の凹部63に当接させるとよい。これにより、押付部材90Dと第1渦巻部81とが一点で接触するので、押付部材90Dと第1渦巻部81との摩擦抵抗を軽減できる。よって、定荷重バネ80の摺動性を向上させることができる。図18では、さらに、押付部材90Dとブラシ60の後端面62とが二点で接触することになる。これにより、ブラシ60の摺動時に押付部材90Dがぶれることを抑制することもできる。
 図19は、変形例4に係る電動機におけるブラシ60Eと定荷重バネ80と押付部材90Dとの構成を示す図である。断面形状が矩形の押付部材90Dを用いる場合、図19に示すように、ブラシ60Eの後端面62に形成する凹部63Eの形状を、矩形ではなく、三角形にしてもよい。これにより、凹部63Eに押付部材90Dを嵌合させることができる。したがって、ブラシ60Eの摺動時に押付部材90Dがぶれることを一層抑制することができる。
 図20は、変形例5に係る電動機におけるブラシ60Fと定荷重バネ80と押付部材90Fとの構成を示す図である。図20に示すように、断面形状が三角形の押付部材90Fを用いてもよい。この場合、ブラシ60Fの後端面62に形成する凹部63Fは、押付部材90Fの一辺が面接触するように形成してもよい。図21は、変形例6に係る電動機におけるブラシ60Fと定荷重バネ80と押付部材90Gとの構成を示す図である。この場合、図21に示すように、断面形状に円弧を含む押付部材90Gを用いてもよい。
 上記実施の形態1における定荷重バネ80において、第1渦巻部81が押付部材90を介してブラシ60に与える荷重と、第2渦巻部82が押付部材90を介してブラシ60に与える荷重とは、基本的には同じである。しかし、製造誤差等によって、第1渦巻部81による荷重と第2渦巻部82による荷重とにバラツキが生じることがある。この場合、第1渦巻部81と第2渦巻部82との荷重差によって、ブラシ60が摺動するにつれて、押付部材90が傾いていくおそれがある。図22は、実施の形態1に係る電動機において、定荷重バネ80における第1渦巻部81と第2渦巻部82との荷重差によって押付部材90がブラシに対して傾く様子を示す図である。例えば、図22に示すように、第2渦巻部82の荷重が第1渦巻部81の荷重よりも大きい場合、ブラシ60が摩耗する前の(a)の初期状態からブラシ60が摩耗した(b)の状態になったときに、押付部材90は、荷重が大きい方の第2渦巻部82側に倒れるようにして傾く。この場合、押付部材90を介した定荷重バネ80による荷重は、ブラシ60の後端面62の端縁の角に1点集中する。この結果、押付部材90によって押し付けられるブラシ60が傾いてしまい、ブラシ60の摺動性が低下するおそれがある。
 図23は、変形例7に係る電動機において、定荷重バネにおける第1渦巻部81と第2渦巻部82との荷重差によって押付部材90がブラシ60Hに対して傾く様子を示す図である。図23に示すように、上面視したときの後端面62の形状が円弧形状であるブラシ60Hを用いるとよい。これにより、第1渦巻部81と第2渦巻部82とに荷重差があってブラシ60Hが摺動するにつれて押付部材90が傾いていったとしても、ブラシ60Hが傾くことを抑制できる。具体的には、図23に示すように、第2渦巻部82の荷重が第1渦巻部81の荷重よりも大きい場合、ブラシ60Hが摩耗する前の(a)の初期状態からブラシ60Hが摩耗した(b)の状態になったときに、押付部材90は、荷重が大きい方の第2渦巻部82側に倒れるようにして傾く。しかし、押付部材90を介した定荷重バネ80による荷重は、ブラシ60Hの後端面62の端縁ではなく、後端面62の端縁よりも中央よりに集中する。この結果、押付部材90によって押し付けられるブラシ60Hが傾くことを抑制できる。したがって、ブラシ60Hの摺動性が低下することを抑制できる。
 上記実施の形態1~3において、定荷重バネ80は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の並び方向がXY平面と平行な姿勢(横置きの姿勢)で配置されている。しかし、これに限らない。具体的には、定荷重バネ80は、第1渦巻部81及び第2渦巻部82の並び方向がZ軸方向と平行な姿勢(縦置きの姿勢)で、配置されていてもよい。
 上記実施の形態において、固定子20は、磁石21によって構成されている。しかし、これに限らない。例えば、固定子20は、固定子鉄心と固定子鉄心に巻回された巻線コイルとによって構成されていてもよい。
 上記実施の形態において、電動送風機1は、電気掃除機に用いる場合について説明した。しかし、これに限らない。例えば、電動送風機1は、エアタオル等に用いてもよい。
 上記実施の形態では、電動機2を電動送風機1に用いる例を説明した。しかし、これに限らず、電動機2は、電動送風機1以外の電気機器に用いてもよい。電動機2は、家庭用機器に用いる場合に限らず、産業用機器に用いてもよい。
 その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態、又は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
 本開示の電動機及び電動送風機等は、電気掃除機等の家庭用電気機器をはじめとして種々の電気機器に利用することができる。
 1 電動送風機
 2、2A、2B 電動機
 3 回転ファン
 4 エアガイド
 4a 本体部
 4b 環状部
 4c 連結板
 5 ファンケース
 5a 蓋部
 5b 側壁部
 5c 吸気口
 10 回転子
 11 回転子鉄心
 12 巻線コイル
 13 回転軸
 13a 第1部位
 13b 第2部位
 14 整流子
 14a 整流子片
 15 第1軸受け
 16 第2軸受け
 20 固定子
 21 磁石
 30 ヨーク
 40 フレーム
 40a 開口部
 40b 排気口
 41 膨出部
 50 ブラケット
 51 第1貫通孔
 52 第2貫通孔
 60、60C、60E、60F、60H ブラシ
 61 前端面
 62 後端面
 63、63E、63F 凹部
 70 ブラシホルダ
 71 ブラシ収納部
 72 スリット
 72a 第1スリット
 72b 第2スリット
 73 凹部
 80 定荷重バネ
 81 第1渦巻部
 82 第2渦巻部
 83 連結部
 90、90A、90B、90D、90F、90G 押付部材
 91、91B 第1端部
 91a 第1抜け防止部
 92、92B 第2端部
 92a 第2抜け防止部
 93 棒状部
 94 第1延在部
 95 第2延在部

Claims (15)

  1.  軸心方向に延伸する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前端面及び前記前端面とは反対側に位置する後端面を有するブラシと、
     各々が渦巻状に巻かれた帯状の線材からなる第1渦巻部及び第2渦巻部を有するとともに、前記ブラシの前記前端面側に固定端を有する定荷重バネと、
     前記ブラシの前記後端面に接し、前記定荷重バネからの荷重により前記ブラシを前記整流子に押し付ける押付部材と、を備える、
     電動機。
  2.  前記押付部材は、前記軸心から前記定荷重バネからの荷重により前記ブラシを前記整流子に押し付ける方向と反対方向に向かって前記ブラシを見たとき、各々が前記ブラシの前記後端面からはみ出す第1端部及び第2端部を有し、
     前記ブラシは、前記定荷重バネの前記第1渦巻部から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が前記押付部材の前記第1端部に加えられるとともに、前記定荷重バネの前記第2渦巻部から引き出された帯状の線材が元に戻るときに生じる荷重が前記押付部材の前記第2端部に加えられることで、前記整流子に押し付けられている、
     請求項1に記載の電動機。
  3.  前記押付部材は、前記第1端部が前記定荷重バネの前記第1渦巻部の内面に接し、前記第2端部が前記定荷重バネの前記第2渦巻部の内面に接している、
     請求項2に記載の電動機。
  4.  前記押付部材は、前記第1端部が前記定荷重バネの前記第1渦巻部における前記定荷重バネの前記固定端側の外面に接し、前記第2端部が前記定荷重バネの前記第2渦巻部における前記定荷重バネの前記固定端側の外面に接している、
     請求項2に記載の電動機。
  5.  前記回転軸の軸心を通る平面で切断したときの断面において、前記定荷重バネの前記第1渦巻部及び前記第2渦巻部の各々は、前記押付部材と一点で接触している、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の電動機。
  6.  前記押付部材と前記定荷重バネの前記第1渦巻部及び前記第2渦巻部の各々との接触部分において、前記押付部材の断面形状は、円形である、
     請求項5に記載の電動機。
  7.  前記回転軸の軸心を通る平面で切断したときの断面において、前記ブラシの前記後端面は、前記押付部材と二点で接触している、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の電動機。
  8.  前記ブラシの前記後端面における前記押付部材との接触部分に、凹部が形成されており、
     前記回転軸の軸心を通る平面で切断したときの断面において、前記二点は、前記押付部材と前記凹部の開口端縁との接触部分である、
     請求項7に記載の電動機。
  9.  さらに、前記ブラシを収納するブラシ収納部を有するブラシホルダを備え、
     前記ブラシ収納部の一方の側面に、前記ブラシの長手方向に沿って延在する第1スリットが形成されており、
     前記ブラシ収納部の他方の側面に、前記ブラシの長手方向に沿って延在する第2スリットが形成されており、
     前記押付部材は、前記第1端部が前記ブラシ収納部の前記第1スリットから突出し、前記第2端部が前記ブラシ収納部の前記第2スリットから突出する、
     請求項2~4のいずれか1項に記載の電動機。
  10.  前記定荷重バネの前記第1渦巻部及び前記第2渦巻部は、前記ブラシ収納部を挟むように配置されている、
     請求項9に記載の電動機。
  11.  前記定荷重バネは、前記第1渦巻部を構成する帯状の線材と前記第2渦巻部を構成する帯状の線材とが連結された連結部を有し、
     前記連結部は、前記定荷重バネの前記固定端である、
     請求項9に記載の電動機。
  12.  前記定荷重バネの前記連結部は、前記ブラシホルダに固定されている、
     請求項11に記載の電動機。
  13.  前記押付部材は、直線状で長尺状の棒状部材であり、
     前記押付部材の前記第1端部は、前記棒状部材の長手方向の一方の端部であり、
     前記押付部材の前記第2端部は、前記棒状部材の長手方向の他方の端部である、
     請求項2~4のいずれか1項に記載の電動機。
  14.  前記押付部材は、前記ブラシの前記後端面に接し且つ前記後端面からはみ出す直線状で長尺状の棒状部と、前記棒状部の一方の端部から前記整流子側に向かって延在する第1延在部と、前記棒状部の他方の端部から前記整流子側に向かって延在する第2延在部と、を有し、
     前記押付部材の前記第1端部は、前記第1延在部の端部であり、
     前記押付部材の前記第2端部は、前記第2延在部の端部である、
     請求項2~4のいずれか1項に記載の電動機。
  15.  前記ブラシを上面視したときに前記ブラシの前記後端面は、円弧形状である、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の電動機。
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Citations (3)

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JPS54124906U (ja) * 1978-02-22 1979-08-31
CN201369484Y (zh) * 2009-03-24 2009-12-23 吴雳鸣 带有色标尺限位锁定的碳刷装置
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