CN102132474A - 电机及电刷配置方法 - Google Patents

Abstract

一种电机，包括磁体、电枢、共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷。所述磁体形成四个或四个以上的磁极部。所述电枢包括旋转轴、具有十四个齿部的电枢芯、围绕所述齿部的线圈、及换向器，所述换向器具有十四个沿所述旋转轴的圆周方向设置的换向器片。所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷沿所述旋转轴的圆周方向间隔设置并且各自具有沿所述旋转轴的圆周方向的宽度。所述齿部的数量与所述换向器片的数量相等。当所述磁体的磁极部的数量由P表示，并且齿部的数量由S表示时，(2S/P)为奇数。各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷都不同时使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

Description

电机及电刷配置方法

技术领域

本发明涉及一种包括共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷的电机，以及一种对所述三种电刷的宽度和位置进行设定的方法。

技术背景

现有技术中使用包括三个电刷并且以高速和低速两种速度来驱动的电机来驱动车辆雨刷器，所述三个电刷为共用电刷、低速驱动电刷和高速驱动电刷。专利文献1描述了一种电机的例子，所述电机包括两个固定至轭壳的内圆周表面上的磁体和一个可旋转地设在所述两个磁体内侧的电枢。所述电枢包括由所述轭壳支撑的旋转轴、固定至所述旋转轴并且其上绕有多个线圈的电枢芯、及亦固定至所述旋转轴的换向器。所述换向器包括多个沿圆周方向设在换向器外圆周表面上的换向器片。共用电刷、低速驱动电刷和高速驱动电刷设在换向器附近。各电刷的末端部可滑动地压靠着换向器的外圆周表面。共用电刷和低速驱动电刷沿换向器的圆周方向间隔180°设置。高速驱动电刷设在沿所述圆周方向与低速驱动电刷隔开预定角度的位置。当经由共用电刷和低速驱动电刷供给电流时，电枢低速旋转，而当经由共用电刷和高速驱动电刷供给电流时，电枢高速旋转。

专利文献2也描述了这种包括三个电刷的电机。此文献描述了可使用形成四极或更多极的磁体来使得电机最小化。这一文献中描述的电机包括四个固定至轭壳的内圆周表面的磁体、以及一个可旋转地设在所述磁体内侧的电枢。包括十六个径向延伸的齿部的电枢芯和具有十六片沿圆周方向排列的换向器片的换向器固定至电枢的旋转轴。十六个线圈以交叠的方式围绕电枢芯。在各对相间隔180°设置的换向器片中，这两片换向器片短路，以使它们在换向器中具有相同的电位。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]

第10-503640号日本国家阶段专利公开

[专利文献2]

第2007-143278号日本专利公开

发明内容

然而，在专利文献2中描述的电机中，有效线圈数量(供给电流时生成磁场的线圈数量)的变化取决于电刷是否使得沿旋转轴的圆周方向彼此相邻的换向器片短路而变大。例如，在专利文献2中描述的电机中，当三个电刷中没有电刷使得沿圆周方向彼此相邻的两个换向器片短路时，所有十六个线圈都有效。当三个电刷各自同时使得沿圆周方向彼此相邻的两个换向器片短路时，六个线圈发生换向，而剩余的十个线圈为有效线圈。因此，在专利文献2中描述的电机中，有效线圈的数量为十六个或十个。

图24(a)和24(b)示出了电机的另一个例子。所述电机包括磁体、电枢芯、及换向器，所述磁体具有四个磁极部，所述电枢芯具有四个齿部，而所述齿部上以交叠的方式围绕有十四个线圈，所述换向器包括十四个沿圆周方向设置的换向器片。在各对以180°间隔设置的换向器片中，这两片换向器片短路。电机的三个电刷以与专利文献1所描述的电机的电刷相同的方式配置，专利文献1中的电机包括形成两个磁极部的磁体。这一电机中，参考图24(a)，当共用电刷101使得两片沿旋转轴的圆周方向相邻的换向器片111短路时，由虚线表示的两个线圈112发生换向，而由实线表示的十二个线圈112有效。此外，参考图24(b)，当共用电刷101、低速驱动电刷102、及高速驱动电刷103各自使得两片沿旋转轴的圆周方向相邻的换向器片111短路时，由虚线表示的六个线圈112发生换向，而由实线表示的八个线圈112有效。这样，有效线圈的数量为十二个或八个。

当有效线圈的数量变化较大时，电枢的线圈中的电阻波动增大。这使得供给的电流值发生波动，并且藉此使得扭距发生波动。扭距波动使得电机震动并且示出噪声。

本发明的第一目的是对电机中线圈的电阻波动进行抑制，所述电机包括形成四个或四个以上磁极部的磁体、共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷。

本发明的第二目的是提供一种电刷配置方法，其对电机中线圈的电阻波动进行抑制，所述电机包括形成四个或四个以上磁极部的磁体、共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷。

解决问题的手段

为了达成第一目的，本发明的一个方面提供了一种电机，包括至少一个磁体、电枢、共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷。所述磁体形成四个或四个以上的磁极部。所述电枢包括旋转轴、固定至所述旋转轴并且具有多个齿部的电枢芯、围绕所述齿部的线圈、及换向器，所述换向器固定至所述旋转轴并且具有多个沿所述旋转轴的圆周方向设置的换向器片。所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷相互隔开并且沿所述旋转轴的圆周方向设置以可滑动地接触所述换向器，各电刷具有沿所述旋转轴的圆周方向的宽度。所述齿部的数量与所述换向器片的数量相等。当所述由磁体形成的磁极部的数量由P表示，并且齿部的数量由S表示时，(2S/P)为奇数。各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种类型的电刷都不同时使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

这一结构中，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷都不同时使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。因此，抑制了有效线圈的数量变化，并且抑制了线圈的电阻波动。从而，抑制了所供给电流的数值波动、抑制了扭距波动、且抑制了由扭距波动导致的电机震动。此外，抑制了有效线圈的数量减少。

较佳地，各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使得所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷依次使两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

这一结构中，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷依次使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。由此，抑制了有效线圈数量的突然变化。因此，抑制了电机中的震动生成。

较佳地，所述电枢的旋转重复短路状态和非短路状态，在所述短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中最多有两种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述非短路状态下，所述三种类型的电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

这一结构中，当处于短路状态时，最多仅有两种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。由此，通过重复短路状态和非短路状态，使得有效线圈数量的变化为最小，并且使得线圈的电阻波动为最小。从而，使得所供给电流的数值波动为最小、使得线圈的电阻波动为最小。此外，在短路状态下，所有线圈都为有效线圈。由此，可有效利用线圈。

较佳地，所述电枢的旋转这样重复双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态，即，使得所述单类型短路状态在所述双类型短路状态之前和之后进行。在所述双类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中有两种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，所述单类型短路状态下，一种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

这一结构中，双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态这样重复，即，所述单类型短路状态在所述双类型短路状态之间进行。由此，非短路状态到双类型短路状态的转换、双类型短路状态到非短路状态的转换以其中设有单类型短路状态的阶段的方式达成。因此，即使设有双类型短路状态，有效线圈的数量也不会突然变化，并且进一步防止了线圈的突然电阻波动。从而，使得所供给电流的数值突然波动为最小、扭距波动得以抑制、且进一步抑制由扭距波动造成的雨刷器电机震动。

较佳地，当所述磁体的磁极部的数量由P表示，对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A；满足：L2＜B1＜(L1+2×L2)，L2＜B2＜(L1+2×L2)，L2＜B3＜(L1+2×L2)，且A＜(n×L1+(n+1)×L2)(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P，并且对商向上取整数以获得n)。

这一结构中，通过设定各所述值满足上述条件，可容易地实现短路状态和非短路状态，在所述短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中最多有两种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，所述非短路状态下，没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

较佳地，所述电枢的旋转重复单类型短路状态和非短路状态，所述单类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中有一种电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

这一结构中，两种或两种以上类型的电刷从不同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。因此，进一步减少了有效线圈数量的变化，并且进一步抑制线圈的电阻波动。从而，抑制了所供给电流的数值波动、抑制了扭距波动、且抑制了由扭距波动造成的雨刷器电机震动。

较佳地，当所述磁体的磁极部的数量由P表示，对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3；满足：B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，A＜(n×L1+(n+1)×L2)，D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，D2＞(n1×L1+(n1-1)×L2)，D3＞(n2×L1+(n2-1)×L2)，n＝n1+n2+1(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P并且对商向上取整数以获得n，n1和n2为正整数)。

这一结构中，可容易地重复非短路状态和单类型短路状态，所述非短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路，所述单类型短路状态下，仅有一种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

较佳地，当所述磁体的磁极部的数量由P表示，对于所述旋转轴的圆周方向，所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3；满足：B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，A＜(n×L1+(n+1)×L2)，D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)，且D3＞L1(其中n为与(360°/P)的角度范围内所设换向器片的数量相等的值)。

这一结构中，通过设置各值满足上述条件，所述共用电刷、低速驱动电刷、高速驱动电刷交替并且单独地使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

较佳地，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷的排列次序为，沿所述换向器的旋转方向从后侧向前侧依次为所述共用电刷、所述高速驱动电刷、及所述低速驱动电刷。

这一结构中，所述电刷的排列次序为，沿所述换向器的旋转方向从后侧向前侧依次为所述共用电刷、所述高速驱动电刷、及所述低速驱动电刷。当驱动雨刷器电机时，由电枢的旋转生成的感应电压将电枢的磁中心(当线圈上加有电流时形成的磁极圆周方向上的中心)稍稍向换向器的旋转方向上的后侧偏移。由此，当电刷以沿换向器的旋转方向从后侧到前侧依次为共用电刷、高速驱动电刷、低速驱动电刷这一顺序布置时，以高速驱动电刷供给电流时电枢中形成的磁中心靠近以低速驱动电刷供给电流时电枢中形成的磁中心。由此，在低速和高速驱动雨刷器电机时，可更有效地使用雨刷器电机，而不会影响雨刷器电机的性能。

较佳地，沿所述旋转轴的圆周方向相邻的所述齿部之间形成有所述线圈延伸穿过的槽，并且将所述槽的总数量除以二获得的值为奇数。

这一结构中，以低速驱动电刷和高速驱动电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片的短路变得更容易。

为了达成第二目的，本发明的另一实施例提供了一种电刷配置方法，其用于设定电机中多个电刷的宽度和位置。所述电机包括至少一个磁体，其形成四个或四个以上的磁极部；和电枢。所述电枢包括旋转轴、电枢芯、线圈、及换向器。所述电枢芯固定至所述旋转轴并且具有多个齿部。所述线圈围绕所述齿部。所述换向器固定至所述旋转轴并且具有多个沿所述旋转轴的圆周方向设置的换向器片。共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷相互隔开并且沿所述旋转轴的圆周方向设置以可滑动地接触所述换向器。各电刷具有沿所述旋转轴的圆周方向的宽度。所述方法包括：将所述齿部的数量设为与所述换向器片的数量相等；将由磁体形成的磁极部的数量P和齿部的数量S设为使得2S/P为奇数；且将各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使得所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种类型的电刷都不同时使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

这一方法中，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷都不同时使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。因此，抑制了有效线圈的数量变化，并且抑制了线圈的电阻波动。从而，抑制了所供给电流的数值波动、抑制了扭距波动、且抑制了由扭距波动导致的电机震动。此外，抑制了有效线圈的数量减少。

较佳地，各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷依次使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

这一方法中，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷依次使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。由此，抑制了有效线圈数量的突然变化。因此，抑制了电机中的震动生成。

较佳地，各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使所述电枢的旋转重复短路状态和非短路状态，在所述短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中最多有两种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述非短路状态下，所述三种类型的电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

这一方法中，当处于短路状态时，最多仅有两种类型的电刷同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。由此，通过重复短路状态和非短路状态，使得有效线圈数量的变化为最小，并且使得线圈的电阻波动为最小。从而，使得所供给电流的数值波动为最小、使得线圈的电阻波动为最小。此外，在短路状态下，所有线圈都为有效线圈。由此，可有效利用线圈。

较佳地，各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使所述电枢的旋转这样重复双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态，即，所述单类型短路状态在所述双类型短路状态之前和之后进行，在所述双类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中有两种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述单类型短路状态下，一种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

这一方法中，双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态这样重复，即，所述单类型短路状态在所述双类型短路状态之间进行。由此，非短路状态到双类型短路状态的转换、双类型短路状态到非短路状态的转换以其中设有单类型短路状态的阶段式方式达成。因此，即使设有双类型短路状态，有效线圈的数量也不会突然变化，并且进一步抑制了线圈的突然电阻波动。从而，使得所供给电流的数值突然波动为最小、扭距波动得以抑制、且进一步抑制由扭距波动造成的雨刷器电机震动。

较佳地，当所述磁体的磁极部的数量由P表示，对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，各所述值设为满足：L2＜B1＜(L1+2×L2)，L2＜B2＜(L1+2×L2)，L2＜B3＜(L1+2×L2)，且A＜(n×L1+(n+1)×L2)(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P，并且对商向上取整数以获得n)。

这一方法中，通过设定各所述值满足上述条件，可容易地实现重复非短路状态和单类型短路状态的结构，在所述非短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路，在所述单类型短路状态下，所述三种类型的电刷中仅有一种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

较佳地，各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使所述电枢的旋转重复单类型短路状态和非短路状态，在所述单类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中有一种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

这一方法中，两种或两种以上类型的电刷从不同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。因此，进一步抑制了有效线圈数量的变化，并且进一步减小线圈的电阻波动。从而，抑制了所供给电流的数值变化、抑制了扭距波动、且抑制了由扭距波动造成的电机震动。

较佳地，当所述磁体的磁极部的数量由P表示，对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D 1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3，各所述值设为满足：B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，A＜(n×L1+(n+1)×L2)，D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，D2＞(n1×L1+(n1-1)×L2)，D3＞(n2×L1+(n2-1)×L2)，n＝n1+n2+1(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P并且对商向上取整数以获得n，n1和n2为正整数)。

这一方法中，可容易地重复非短路状态和单类型短路状态，在所述非短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路，在所述单类型短路状态下，仅有一种类型的电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

较佳地，当所述磁体的磁极部的数量由P表示，对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3，各所述值设为满足：B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，A＜(n×L1+(n+1)×L2)，D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)，且D3＞L1(其中n为与(360°/P)的角度范围内所设换向器片的数量相等的值)。

这一方法中，通过使得各值满足上述条件，所述共用电刷、低速驱动电刷、高速驱动电刷交替并且单独地使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

较佳地，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷的排列次序为，沿所述换向器的旋转方向从后侧向前侧依次为所述共用电刷、所述高速驱动电刷、及所述低速驱动电刷。

这一方法中，所述电刷的排列次序为，沿所述换向器的旋转方向从后侧向前侧依次为所述共用电刷、所述高速驱动电刷、及所述低速驱动电刷。当驱动雨刷器电机时，由电枢的旋转生成的感应电压将电枢的磁中心(当线圈上加有电流时形成的磁极圆周方向上的中心)稍稍向换向器的旋转方向上的后侧偏移。由此，当电刷以沿换向器的旋转方向从后侧到前侧依次为共用电刷、高速驱动电刷、低速驱动电刷这一顺序布置时，以高速驱动电刷供给电流时电枢中形成的磁中心靠近以低速驱动电刷供给电流时电枢中形成的磁中心。由此，在低速和高速驱动雨刷器电机时，可更有效地使用雨刷器电机，而不会影响雨刷器电机的性能。

较佳地，所述旋转轴的圆周方向相邻的所述齿部之间形成有所述线圈延伸穿过的槽，并且所述齿部的数量设为使得所述槽的总数量除以二获得的值为奇数。

这一方法中，以低速驱动电刷和高速驱动电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片的短路变得更容易。

附图说明

图1为示出根据本发明第一到第三实施例的雨刷器电机的示意图；

图2为雨刷器电机的沿图1中2-2线的剖视图；

图3为示出第一实施例的电机单元沿平面布置的示意图；

图4(a)～4(e)为示出第一实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图5(a)～5(d)为示出第一实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图6(a)～6(b)为示出第一实施例的雨刷器电机中有效线圈数量变化的图示；

图7为示出第二实施例的电机单元沿平面布置的示意图；

图8(a)～8(d)为示出第二实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图9(a)～9(d)为示出第二实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图10为示出第三实施例的电机单元沿平面布置的示意图；

图11(a)～11(d)为示出第三实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图12(a)～12(d)为示出第三实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图13(a)～13(d)为示出第三实施例中换向器与三种电刷位置关系的图示；

图14(a)～14(d)为示出第三实施例中换向器与三电刷位置关系的图示；

图15(a)～15(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图16(a)～16(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图17(a)～17(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图18(a)～18(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图19(a)～19(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图20(a)～20(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图21(a)～21(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图22(a)～22(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；

图23(a)～23(d)为示出另一例子中电刷的沿圆周方向的宽度和位置的图示；及

图24(a)～24(b)为示出现有的电机中有效线圈数量变化的图示。

具体实施方式

第一实施例

现参考附图描述根据本发明的第一实施例的雨刷器电机。

图1为示出本发明雨刷器电机的示意图。所述雨刷器电机作为对车辆挡风玻璃等进行刷洗的车辆雨刷器(未示)的驱动源，并且包括电机单元1和耦合至电机单元1的减速齿轮2。

电机单元1包括具有底部11a的管状轭壳11。至少一个形成四个磁极部(两个N极和连个S极)的磁体12固定至轭壳11的内圆周表面。由此，电机单元1包括两个磁路。磁体12的N极和S极沿轭壳11的圆周方向间隔设置。

电枢21可旋转地设在磁体12的径向内侧。电枢21包括旋转轴22、电枢芯24、及换向器25。旋转轴22的基端靠近轭壳11的底部11a，并且由设在底部11a的中心部的轴承23进行支撑。此外，旋转轴22的末端从轭壳11的开口朝向减速齿轮2延伸。

电枢芯24设为沿径向面向磁体12并且固定至旋转轴22以可与旋转轴22一体旋转。电枢芯24包括十四个绕旋转轴22径向向外延伸的齿部24a。沿电枢芯24的圆周方向相邻的齿部24a之间形成有槽24b(见图3)。

换向器25这样固定至旋转轴22，即在比电枢芯24更靠近减速齿轮2的部位可与旋转轴22一体旋转。如图2所示，换向器25包括由绝缘树脂材料形成且从外部配合入旋转轴22的圆柱形绝缘体26、以及十四片固定至绝缘体26的外圆周表面的换向器片27。各换向器片27由沿旋转轴22的轴向延长的矩形板形成(见图1)，并且沿绝缘体26的外圆周表面成曲线。十四片换向器片27设置为形成整体的圆柱形。换向器片27中的相邻两个沿旋转轴22的圆周方向相互间隔开。相互间隔180°的换向器片27成对，这样，本实施例中，每个第一换向器片27与第八换向器片27成对。由此，一共有七对换向器片27。诸如导线之类的短路线28使得各对换向器片27短路(参考图3)。图3中，沿圆周方向依次将十四片换向器片27标为“1”～“14”。

十四个线圈29以交叠的方式围绕齿部24a。各线圈29延伸穿过槽24b并且跨越两个齿部24a。各线圈29具有连接至一个换向器片27上的初始卷绕端和一个连接至沿旋转轴22的圆周方向相邻的另一个换向器片27上的结束卷绕端。由此，十四个线圈29串联形成一个整体的单环。当使得以间隔180°设置的各对换向器片27短路时，形成两个闭合的环。各环包括七个线圈29(参考图6(a))。

如图1所示，减速齿轮2包括固定至轭壳11的开口端的齿轮壳31。齿轮壳31具有面向轭壳11的开口。电刷架32通过螺钉33紧固至所述齿轮壳31的开口中，并且设在换向器25的外侧。电刷架32为环形，并且由绝缘树脂材料形成。

如图2所示，三个保持部32a界定在电刷架32的面向电机单元1的表面上。各保持部32a的形状为沿径向延伸的四角筒形状。形状为四角柱形状的供电电刷40插入各保持部32a。通过容纳在保持部32a中的弹簧等部件(未示)将各供电电刷40推向换向器25，并且各供电电刷40的末端部可滑动地压靠着换向器25的外圆周表面(即，各换向器片27的径向外侧表面)。位于图2中右侧的供电电刷40用作共用电刷41。位于图2中左侧的供电电刷40用作低速驱动电刷42，其和共用电刷41一起将电流供给至电枢21以低速旋转电枢21。位于图2中中间的供电电刷40用作高速驱动电刷43，其和共用电刷41一起将电流供给至电枢21以高速旋转电枢21。三个电刷41、42、43的设置顺序为沿换向器25的旋转方向从后侧到前侧依次为共用电刷41、高速驱动电刷43、低速驱动电刷42。即，高速驱动电刷43设在共用电刷41的沿换向器25旋转方向的前侧，并且低速驱动电刷42设在高速驱动电刷43的沿换向器25旋转方向的前侧。共用电刷43用作阴极电刷，低速驱动电刷42和高速驱动电刷43用作阳极电刷。各供电电刷40连接至引线44。引线44将电流供给至供电电刷40。

此外，如图1所示，沿旋转轴22的轴向延伸的圆柱形轴承座31a设在齿轮壳31的开口中。容纳在齿轮座31a中的环形轴承34轴向支撑旋转轴22的中间部。轴承34与轴承23配合以轴向支撑旋转轴22。旋转轴22延伸穿过轴承34进入齿轮壳31。螺旋形螺纹蜗杆51形成在旋转轴22的位于齿轮壳31中的部分上。与蜗杆51啮合的盘形蜗轮52容纳在齿轮壳31中。蜗杆51和蜗轮52形成降低旋转轴22转速的减速齿轮机构53。

沿蜗轮52的轴向延伸并且与蜗轮52一体旋转的圆柱形输出轴54设在蜗轮52的中心部。输出轴54的末端部突出齿轮壳31，并且固定至曲臂55的基端部。曲臂55具有通过连结机构(未示)耦合至车辆雨刷器(未示)。

在所述雨刷器电机中，当电流经由共用电刷41和低速驱动电刷42供给至电枢21时，电枢21低速旋转。此外，当电流经由共用电刷41和高速驱动电刷43供给至电枢21时，电枢21高速旋转。当电枢21旋转时，通过蜗杆51和蜗轮52使得旋转轴22的旋转减速，并且从输出轴54输出所述旋转。这使得通过连结机构耦合至曲臂55的车辆雨刷器以来回往复的方式枢转。

现描述三个供电电刷40(即，共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43)沿旋转轴22圆周方向的宽度和位置。参考图4(a)，在本实施例的雨刷器电机中，电刷41～43中各个电刷沿圆周方向的宽度和位置设定为，共用电刷41、高速驱动电刷43、低速驱动电刷42在不同的定时(timing)交替并且单独地使得沿所述圆周方向相邻的两片换向器片27短路。

首先，由磁体12形成的磁极部的数量P设为满足表达式P≥4的值。雨刷器电机中，齿部24a的数量和换向器片27的数量设为相同。若齿部24a的数量(即，换向器片27的数量)为S，则S的值设为使得(2S/P)为奇数。本实施例中，表达式P＝4和S＝14满足。由此，表达式(2S/P)得到的值为奇数“7”。

对于旋转轴22的圆周方向，换向器片27的宽度表示为L1，相邻换向器片27之间的间隔表示为L2，共用电刷41的宽度表示为B1，低速驱动电刷42的宽度表示为B2，高速驱动电刷43的宽度表示为B3，高速驱动电刷43位于中间的三电刷41～43的配置区域的宽度表示为A，位于高速驱动电刷43的相对两侧的共用电刷41和低速驱动电刷42之间的间隔表示为D1，共用电刷41和高速驱动电刷43之间的间隔表示为D2，高速驱动电刷43和低速驱动电刷42之间的间隔表示为D3。这样，这些值分别设为满足下列条件。

B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，

A＜(n×L1+(n+1)×L2)，

D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)，

D3＞L1

此处，“n”为与(360°/P)的角度范围内所设换向器片27的数量相等的值。本实施例中，P为4，且换向器片27的数量为14。由此，n为满足(360°/14)×(n-1)≤360°/4≤(360°/14)×n的值，即n＝4。

在满足上述条件的设定中，本实施例的高速驱动电刷43的沿旋转轴22圆周方向的宽度小于共用电刷41和低速驱动电刷42的这一宽度。

现参考图4和5描述当换向器25在本实施例的具有设在换向器25周围以满足上述条件的共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43的雨刷器电机中旋转时，换向器25和电刷41～43之间的关系。图4和5中，换向器25的旋转方向由箭头表示。

图4(a)和5(a)中，共用电刷41开始使得沿圆周方向相邻的“5”号和“6”号换向器片27短路。这一状态下，低速驱动电刷42具有一个设在沿圆周方向相邻的“1”号和“2”号换向器片27之间的周向端(换向器25的旋转方向上的前端)。由此，低速驱动电刷42仅接触“2”号换向器片27而不接触“1”号换向器片27。此外，高速驱动电刷43仅接触“4”号换向器片27，并且具有都从“4”号换向器片27的两个周向端向内设置的两个周向端。当共用电刷41使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路时，低速驱动电刷42和高速驱动电刷43各自仅接触一个换向器片27，而不使得两片圆周方向相邻的换向器片27短路。

当从图4(a)和5(a)的状态切换至图4(b)和5(b)所示的状态时，高速驱动电刷43开始使得沿圆周方向相邻的“3”号和“4”号换向器片27短路。这一状态下，共用电刷41结束两片相邻换向器片27的短路，并且具有一个设在“5”号和“6”号换向器片27之间的周向端(换向器25的旋转方向上的前端)。共用电刷41仅接触“6”号换向器片27而不接触“5”号换向器片27。此外，低速驱动电刷42具有一个设在沿圆周方向相邻的“1”号和“2”号换向器片27之间的周向端(换向器25的旋转方向上的后端)。低速驱动电刷42仅接触“2”号换向器片27而不接触“3”号换向器片27。如图4C所示，当高速驱动电刷43使得两片圆周方向相邻的换向器片27短路时，共用电刷41和低速驱动电刷42各自仅接触一个换向器片27，而不使得两片圆周方向相邻的换向器片27短路。

然后，当切换至图4(d)和5(c)所示的状态时，低速驱动电刷42开始使得沿圆周方向相邻的“2”号和“3”号换向器片27短路。这一状态下，高速驱动电刷43结束两片相邻的换向器片27的短路，并且具有一个设在“3”号和“4”号换向器片27之间的周向端(换向器25的旋转方向上的前端)。高速驱动电刷43仅接触“4”号换向器片27而不接触“3”号换向器片27。共用电刷41具有一个设在“5”号和“6”号换向器片27之间的周向端(换向器25的旋转方向上的前端)。共用电刷41仅接触“6”号换向器片27而不接触“5”号换向器片27。当低速驱动电刷42使得两片圆周方向相邻的换向器片27短路时，高速驱动电刷43和低速驱动电刷42各自仅接触一个换向器片27，而不使得两片圆周方向相邻的换向器片27短路。

当换向器25进一步旋转至图4(e)和5(d)所示的状态时，低速驱动电刷42结束两片沿圆周方向相邻的换向器片27的短路，并且共用电刷41以与图4(a)和5(a)所示状态相同的方式开始使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。接着，随着换向器25旋转，重复与图4(a)～4(e)和5(a)～5(d)类似的状态。换言之，在共用电刷41、高速驱动电刷43、低速驱动电刷42这一顺序下，电刷41～43交替并且单独地使得沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，当三个电刷41～43中的一个电刷使得沿圆周方向相邻的两片换向器片27短路时，剩下的两个电刷仅接触一片换向器片27。

如图6(a)所示，当三个电刷41～43中的共用电刷41使得两个周向相邻的换向器片27短路时，在十四个线圈29中，虚线表示的两个线圈被短路，而其余的十二个为有效线圈。相同地，如图6(b)所示，当高速驱动电刷43使得两个周向相邻的换向器片27短路时，在十四个线圈29中，虚线表示的两个线圈被短路，而其余的十二个为有效线圈。此外，当低速驱动电刷42使得两个周向相邻的换向器片27短路时，两个线圈被短路，而其余的十二个为有效线圈。由此，有效线圈的数量不变。这使得线圈29的电阻波动为最小。

第一实施例具有如下优点。

(1)共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43不在同一时间使得两个周向相邻的换向器片短路。更具体地，共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43交替并且单独地使得两片周向相邻的换向器片27短路。此外，两个或两个以上的电刷不在同一时间使得两个周向相邻的换向器片短路。由此，有效线圈的数量不变，并且使得线圈29的电阻波动为最小。从而，使得所供给电流的数值波动为最小，并且使得扭距波动为最小。这防止了雨刷器电机发生震动并藉此使生成的噪声很小。

(2)根据B1＞L2、B2＞L2、B3＞L2、A＜(n×L1+(n+1)×L2)、D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)、D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)、D3＞L1的条件来设定共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43的沿圆周方向的宽度和位置。通过使得各值满足上述条件，可容易地实现共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43交替并且单独地使得两片周向相邻的换向器片27短路的结构。

(3)共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43的设置顺序为沿换向器25的旋转方向从后侧到前侧依次为共用电刷41、高速驱动电刷43、低速驱动电刷42。当驱动雨刷器电机时，由电枢21的旋转生成的感应电压将电枢21的磁中心(当线圈29上加有电流时形成的磁极圆周方向上的中心)稍稍向换向器25的旋转方向上的后侧偏移。由此，当电刷41～43以沿换向器25的旋转方向从后侧到前侧依次为共用电刷41、高速驱动电刷43、低速驱动电刷42这一顺序布置时，以高速驱动电刷43供给电流时电枢21中形成的磁中心靠近以低速驱动电刷42供给电流时电枢21中形成的磁中心。由此，在低速和高速驱动雨刷器电机时，相较于以沿换向器25的旋转方向从后侧到前侧依次为低速驱动电刷42、高速驱动电刷43、共用电刷41这一顺序布置的电刷41～43，可更有效地使用雨刷器电机而不会影响雨刷器电机的性能。

(4)电枢芯24包括十四个槽24b，并且由槽的总数(即，“14”)除以二得到的数为奇数(即，“7”)。换言之，每个磁路的槽数量为奇数。从而，在本实施例中的包括形成四个磁极部的磁体12的雨刷器电机中，可容易地实现共用电刷41、低速驱动电刷42、高速驱动电刷43交替并且单独地使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的结构。

第二实施例

现参考附图描述根据本发明的第二实施例的雨刷器电机。第二实施例中，对与第一实施例的相应元件相同的元件标以类似或相同的标号。省略这类元件的描述。

图7为第二实施例的电机单元和供电电刷沿平面布置的示意图。如图7所示，第二实施例的雨刷器电机具有包括轭壳11和至少一个固定至轭壳11的内圆周表面的形成四个磁极部(两个N极和两个S极)的磁体12(参考图1)电机单元61，所述轭壳11类似于第一实施例中电机单元1的轭壳11。电枢62可旋转地设在磁体12的径向内侧。电枢62包括旋转轴22、以可一体旋转的方式固定至旋转轴22的电枢芯63、以可一体旋转的方式固定至旋转轴22的换向器64、及多个围绕电枢芯63的线圈65，其中所述换向器64的固定位置在比电枢芯63的固定位置更靠近减速齿轮2。

电枢芯63设为沿径向面向磁体12并且固定至旋转轴22以可与旋转轴22一体旋转。电枢芯63包括十八个绕旋转轴22径向向外延伸的齿部63a。沿电枢芯63的圆周方向彼此相邻的齿部63a之间形成有槽63b。

如图9(a)所示，换向器64包括由绝缘体26、以及十八片固定至绝缘体26的外圆周表面的换向器片27。十八片换向器片27沿圆周方向以相等的角间隔设置，并且相邻换向器片27沿旋转轴22的圆周方向互相隔开。如图7所示，沿圆周方向依次将十八片换向器片27标为“1”～“18”。

如图7所示，十八个线圈65以交叠的方式围绕齿部63a。各线圈65围绕电枢芯63，延伸穿过槽63b并且跨越四个沿圆周方向连续设置的齿部63a。各线圈65具有连接至一个换向器片27上的初始卷绕端和一个连接至沿圆周方向相邻的另一个换向器片27上的结束卷绕端。

以与第一实施例的电机单元1相同的方式，电机单元61耦合至减速齿轮2。第二实施例中，减速齿轮2的电刷架32(参考图2)保持六个供电电刷70，各供电电刷70的形状为沿径向延伸的四角柱形状。在六个供电电刷70中，两个为共用电刷71、两个为低速驱动电刷72、剩下两个为高速驱动电刷73。如图9(a)所示，六个供电电刷70的设置顺序为沿换向器64的旋转方向(即，电枢62的旋转方向)从后侧到前侧依次为共用电刷71、高速驱动电刷73、低速驱动电刷72等等。在图9(a)中，箭头示出了换向器64的旋转方向。此外，两个共用电刷71在换向器64的中心轴线L的相对两侧对称设置(即，沿圆周方向间隔180°)。两个低速驱动电刷72和两个高速驱动电刷73也在中心轴线L的相对两侧对称设置。

通过弹簧等部件(未示)将各供电电刷70推向换向器64，并且各供电电刷70的末端部可滑动地压靠着换向器64的外圆周表面(即，各换向器片27的径向外侧表面)。共用电刷71用作阳极电刷，低速驱动电刷72和高速驱动电刷73用作阴极电刷。各供电电刷70以与第一实施例的供电电刷40相同的方式连接至引线(未示)。所述引线将电流供给至供电电刷70。

现详细描述六个供电电刷70(即，两个共用电刷71、两个低速驱动电刷72、两个高速驱动电刷73)沿旋转轴22圆周方向的宽度和位置。参考图7，在本实施例的雨刷器电机中，电刷71～73中各个电刷的沿圆周方向的宽度和位置设定为，重复单类型短路状态(短路状态)和非短路状态。在单类型短路状态下，三种类型的供电电刷70(共用电刷71、两个低速驱动电刷72、两个高速驱动电刷73)中只有一种类型的供电电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片27短路。在非短路状态下，没有一个电刷70使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片27短路。

首先，由磁体12所形成之磁极部的数量P设为满足表达式P≥4的值。雨刷器电机中，齿部63a的数量和换向器片27的数量设为相同。若齿部63a的数量(即，换向器片27的数量)为S，则S的值设为使得(2S/P)为奇数。本实施例中，表达式P＝4和S＝18满足。由此，表达式(2S/P)得到的值为奇数“9”。

对于旋转轴22的圆周方向，换向器片27的宽度表示为L1，相邻换向器片27之间的间隔表示为L2，共用电刷71的宽度表示为B1，低速驱动电刷72的宽度表示为B2，高速驱动电刷73的宽度表示为B3，高速驱动电刷73位于中间的每组三电刷71～73的配置区域的宽度表示为A，位于高速驱动电刷73的相对两侧的共用电刷71和低速驱动电刷72之间的间隔表示为D1，共用电刷71和高速驱动电刷73之间的间隔表示为D2，高速驱动电刷73和低速驱动电刷72之间的间隔表示为D3。这样，这些值分别设为满足下列条件。

B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，

A＜(n×L1+(n+1)×n2)，

D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，

D2＞(n1×L1+(n1-1)×L2)，

D3＞(n2×L1+(n2-1)×L2)，

n＝n1+n2+1

此处，“n”为与(360°/P)的角度范围内所设换向器片27的数量相等的值。换言之，“n”为电机单元61中的换向器片27的数量(即，等于齿部63a的数量)除以磁极部数量P得到的商。当所述商并非为整数时，向上取整数(rounded up)作为“n”。此外，“n1”和“n2”为满足“n＝n1+n2+1”的正整数。本实施例中，当磁体中形成的磁极部的数量P为“4”，且换向器片27的数量为18时，例如，设为n＝5、n1＝2、且n2＝2。

本实施例中，共用电刷71、低速驱动电刷72和高速驱动电刷73的周向宽度和位置设为周向宽度B1、B2、及B3为相同值并且比换向器片27的周向宽度窄。此外，共用电刷71和低速驱动电刷72以90°间隔设在高速驱动电刷73的相对两侧，其与形成在磁体12中的相邻磁极部之间的角间隔相同。

现参考图8(a)～9(d)描述当换向器64在本实施例的具有设在换向器25周围以满足上述条件的共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73的雨刷器电机中旋转时，换向器64和电刷71～73之间的关系。图8(a)～8(d)为示出图7中所需描述部分的示意图。此外，图8(a)～8(d)仅示出一组电刷71～73，而剩余一组电刷71～73和换向器64的关系亦相同。图8(a)～9(d)中，换向器64的旋转方法由箭头表示。

图8(a)和9(a)中，共用电刷71使得沿圆周方向相邻的“2”号和“3”号换向器片27短路。在图8和图9中，使得沿圆周方向相邻的两片换向器片27短路的供电电刷70由阴影线示出。这一状态下，高速驱动电刷73具有一个设在沿圆周方向相邻的“5”号和“6”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。高速驱动电刷73仅接触“6”号换向器片27而不接触“5”号换向器片27。此外，低速驱动电刷72仅接触“7”号换向器片27。这样，图8(a)和9(a)示出了单类型短路状态，其中仅共用电刷71使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅两个线圈65进行换向(参考由图8(a)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十六个线圈仍然供有电流。这一状态下，共有十六个有效线圈。

当从图8(a)和9(a)的状态切换至8(b)和9(b)所示的状态时，高速驱动电刷73使得沿圆周方向相邻的“5”号和“6”号换向器片27短路。这一状态下，共用电刷71结束两片相邻换向器片27的短路，并且具有一个设在“2”号和“3”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。共用电刷71仅接触“2”号换向器片27而不接触“3”号换向器片27。此外，低速驱动电刷72具有一个设在沿圆周方向相邻的“6”号和“7”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。低速驱动电刷72仅接触“7”号换向器片27而不接触“6”号换向器片27。这样，图8(b)和9(b)示出了单类型短路状态，其中仅高速驱动电刷73使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅两个线圈65进行换向(参考由图8(b)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十六个线圈仍然供有电流。这一状态下，共有十六个有效线圈。

当切换至图8(c)和9(c)所示的状态时，低速驱动电刷72使得沿圆周方向相邻的“6”号和“7”号换向器片27短路。这一状态下，高速驱动电刷73结束两片相邻的换向器片27的短路，并且具有一个设在“5”号和“6”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。高速驱动电刷73仅接触“5”号换向器片27而不接触“6”号换向器片27。此外，共用电刷71仅接触“2”号换向器片27。这样，图8(c)和9(c)示出了单类型短路状态，其中仅低速驱动电刷72使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅两个线圈65进行换向(参考由图8(b)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十六个线圈仍然供有电流。这一状态下，共有十六个有效线圈。

然后，当切换至图8(d)和9(d)所示的状态时，低速驱动电刷72结束两片相邻的换向器片27的短路，并且具有一个设在“6”号和“7”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。低速驱动电刷72仅接触“6”号换向器片27而不接触“7”号换向器片27。此外，共有电刷71具有一个设在“1”号和“2”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。共用电刷71仅接触“2”号换向器片27而不接触“1”号换向器片27。此外，高速驱动电刷73仅接触“5”号换向器片27。这样，图8(d)和9(d)示出了非短路状态，其中共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73都不使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，共有十八个有效线圈。

当换向器64进一步旋转，并且转换至图8(a)和9(a)所示的状态时，电枢62的旋转重复类似于图8(a)～8(d)和图9(a)～9(d)所示状态的状态。换言之，电枢62的旋转重复仅有两个共用电刷71使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态、仅有两个高速驱动电刷73使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态、仅有两个低速驱动电刷72使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态、及共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73都不使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的非短路状态。由此，在共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73这三种类型中，两种类型的电刷从不会同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路，并且所有三种类型的电刷从不会同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。此外，如图8和9所示，本实施例中，使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的供电电刷70(电刷71～73)以与换向器64的旋转方向相同的方向(朝旋转方向的前侧)移位。

除第一实施例的(3)和(4)的优点之外，本实施例还具有下列优点。

(1)共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73从不会同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，有效线圈的数量不变，并且使得线圈29的电阻波动为最小。从而，使得所供给电流的数值波动为最小，并且使得扭距波动为最小。这防止了雨刷器电机发生震动并藉此使生成的噪声很小。此外，抑制了有效线圈数量的减小。

(2)共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73依次使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，防止有效线圈的数量突然变化。这防止雨刷器电机发生震动。

(3)重复单类型短路状态和非短路状态。由此，两种或两种以上类型的电刷从不同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。因此，进一步减少了有效线圈数量的变化，并且进一步减小线圈65的电阻波动。从而，进一步抑制所供给电流的数值变化，并且进一步抑制扭距波动。此外，在非短路状态下，所有的线圈65俱为有效线圈。由此，可有效使用线圈65。

(4)根据B1＞L2、B2＞L2、B3＞L2、A＜(n×L1+(n+1)×L2)、D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)、D2＞(n1×L1+(n1-1)×L2)、D3＞(n2×L1+(n2-1)×L2)、n＝n1+n2+1的条件来设定共用电刷71、低速驱动电刷72、高速驱动电刷73的沿圆周方向的宽度和位置。通过设定各值满足上述条件，可容易地实现重复非短路状态和单类型短路状态的结构。

第三实施例

现参考附图描述根据本发明的第三实施例的雨刷器电机。第三实施例中，对与第一实施例的相应元件相同的元件标以类似或相同的标号。省略这类元件的描述。

图10为第三实施例的电机单元和供电电刷沿平面布置的示意图。如图10所示，第三实施例中，减速齿轮2的电刷架32(参考图2)保持六个供电电刷80，各供电电刷80的形状为沿径向延伸的四角柱形状。在六个供电电刷80中，两个为共用电刷81、两个为低速驱动电刷82、剩下两个为高速驱动电刷83。如图13(a)所示，六个供电电刷80的设置顺序为沿换向器64的旋转方向(即，电枢62的旋转方向)从后侧到前侧依次为共用电刷81、高速驱动电刷83和低速驱动电刷82。在图13(a)中，箭头示出了换向器64的旋转方向。此外，两个共用电刷81在换向器64的中心轴线L的相对两侧对称设置(即，沿圆周方向间隔180°)。两个低速驱动电刷82和两个高速驱动电刷83也在中心轴线L的相对两侧对称设置。

通过弹簧等部件(未示)将各供电电刷80推向换向器64，并且各供电电刷80的末端部可滑动地压靠着换向器64的外圆周表面(即，各换向器片27的径向外侧表面)。共用电刷81用作阳极电刷，低速驱动电刷82和高速驱动电刷83用作阴极电刷。各供电电刷80以与第一实施例的供电电刷40相同的方式连接至引线(未示)。所述引线将电流供给至供电电刷80。

现详细描述六个供电电刷80(即，两个共用电刷81、两个低速驱动电刷82、两个高速驱动电刷83)沿旋转轴22圆周方向的宽度和位置。参考图10，在本实施例的雨刷器电机中，电刷81～83中各个电刷的沿圆周方向的宽度和位置设定为，重复双类型短路状态(短路状态)、单类型短路状态(短路状态)、非短路状态。在双类型短路状态下，三种类型的供电电刷80(共用电刷81、两个低速驱动电刷82、两个高速驱动电刷83)中有两种类型的供电电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片27短路。在单类型电路状态下，三种类型的供电电刷80(共用电刷81、两个低速驱动电刷82、两个高速驱动电刷83)中只有一种类型的供电电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片27短路。在非短路状态下，没有一个电刷80使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片27短路。

首先，由磁体12所形成之磁极部的数量P设为满足表达式P≥4的值。雨刷器电机中，齿部63a的数量和换向器片27的数量设为相同。若齿部63a的数量(即，换向器片27的数量)为S，则S的值设为使得(2S/P)为奇数。本实施例中，表达式P＝4和S＝18满足。由此，表达式(2S/P)得到的值为奇数“9”。

对于旋转轴22的圆周方向，换向器片27的宽度表示为L1，相邻换向器片27之间的间隔表示为L2，共用电刷81的宽度表示为B1，低速驱动电刷82的宽度表示为B2，高速驱动电刷83的宽度表示为B3，高速驱动电刷83位于中间的每组三电刷81～83的配置区域的宽度表示为A。这样，这些值分别设为满足下列条件。

L2＜B1＜(L1+2×L2)，

L2＜B2＜(L1+2×L2)，

L2＜B3＜(L1+2×L2)，

A＜(n×L1+(n+1)×L2)

此处，“n”为与(360°/P)的角度范围内所设换向器片27的数量相等的值。换言之，“n”为电机单元61中的换向器片27的数量(即，等于齿部63a的数量S)除以磁极部数量P得到的商。当所述商并非为整数时，向上取整数作为“n”。

本实施例中，共用电刷81、低速驱动电刷82、高速驱动电刷83的周向宽度和位置设为圆周方向宽度B1、B2、及B3为相同值并且比换向器片27的周向宽度窄。此外，共用电刷81和低速驱动电刷82以90°间隔设在高速驱动电刷83的相对两侧，该间隔与形成在磁体12中的相邻磁极部之间的角间隔相同。

现参考图11(a)～14(d)描述当换向器64在本实施例的具有设在换向器64周围以满足上述条件的共用电刷81、低速驱动电刷82、高速驱动电刷83的雨刷器电机中旋转时，换向器64和电刷81～83之间的关系。图11(a)～12(d)为示出图10中所需描述部分的示意图。此外，图11(a)～12(d)仅示出一组电刷81～83，而剩余一组电刷81～83和换向器64的关系亦相同。图11(a)～14(d)中，换向器64的旋转方法由箭头表示。

图11(a)和13(a)中，共用电刷81使得沿圆周方向相邻的“3”号和“4”号换向器片27短路。在图11(a)～图14(d)中，使得沿圆周方向相邻的两片换向器片27短路的供电电刷80由阴影线示出。这一状态下，高速驱动电刷83具有一个设在沿圆周方向相邻的“6”号和“7”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。高速驱动电刷83仅接触“6”号换向器片27而不接触“7”号换向器片27。此外，低速驱动电刷82仅接触“8”号换向器片27。这样，图11(a)和13(a)示出了单类型短路状态，其中仅共用电刷81使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅两个线圈65进行换向(参考由图11(a)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十六个线圈仍然供有电流。这一状态下，共有十六个有效线圈。

当从图11(a)和13(a)的状态切换至11(b)和13(b)所示的状态时，共用电刷81以类似图11(a)和13(a)所示的状态使得沿圆周方向相邻的“3”号和“4”号换向器片27短路。此外，高速驱动电刷83仅接触“6”号换向器片27，而低速驱动电刷82仅接触“8”号换向器片27。由此，保持了仅共用电刷81使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态。

当换向器64进一步旋转并且切换至图11(c)和13(c)所示的状态时，共用电刷81结束两片换向器片27的短路，并且具有一个设在“3”号和“4”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。共用电刷81仅接触“3”号换向器片27而不接触“4”号换向器片27。此外，高速驱动电刷83仅接触“6”号换向器片27。低速驱动电刷82具有一个设在圆周方向相邻的“7”号和“8”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。低速驱动电刷82仅接触“8”号换向器片27而不接触“7”号换向器片27。这样，图11(c)和13(c)示出了非短路状态，其中共用电刷81、低速驱动电刷82、高速驱动电刷83都不使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，所有十八个线圈65都供给有电流。这样，共有十八个有效线圈。

然后，当切换至图11(d)和13(d)所示的状态时，低速驱动电刷82使得沿圆周方向相邻的“7”号和“8”号换向器片27短路。这一状态下，共用电刷81具有一个设在“3”号和“4”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。共用电刷81仅接触“3”号换向器片27而不接触“4”号换向器片27。此外，高速驱动电刷83具有一个设在“5”号和“6”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。高速驱动电刷83仅接触“6”号换向器片27而不接触“5”号换向器片27。这样，图11(d)和13(d)示出了单类型短路状态，其中仅低速驱动电刷82使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅两个线圈65进行换向(参考由图11(d)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十六个线圈仍然供有电流。这一状态下，共有十六个有效线圈。

当从图11(d)和13(d)所示的状态切换至图12(a)和14(a)所示的状态时，低速驱动电刷82以类似图11(d)和13(d)所示状态的方式使得沿圆周方向相邻的“7”号和“8”号换向器片27短路。此外，共用电刷81仅接触“3”号换向器片27，而高速驱动电刷83仅接触“6”号换向器片27。由此，保持了仅低速驱动电刷82使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态。

接着，当切换至图12(b)和14(b)所示的状态时，除低速驱动电刷82之外，高速驱动电刷83使得沿圆周方向相邻的“5”号和“6”号换向器片27短路。这一状态下，共用电刷81具有一个设在“2”号和“3”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。共用电刷81仅接触“3”号换向器片27而不接触“2”号换向器片27。这样，图12(b)和14(b)示出了双类型短路状态，其中两种类型的电刷，即低速驱动电刷82和高速驱动电刷83使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅四个线圈65进行换向(参考由图12(b)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十四个线圈65仍然供有电流。这一状态下，共有十四个有效线圈。

然后，当切换至图12(c)和14(c)所示的状态时，低速驱动电刷82结束两片相邻的换向器片27的短路，并且具有一个设在“7”号和“8”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的前端)。低速驱动电刷82仅接触“7”号换向器片27而不接触“8”号换向器片27。此外，高速驱动电刷83保持使得沿圆周方向相邻的“5”号和“6”号换向器片27短路，并且共用电刷81保持仅接触“3”号换向器片27。这样，图12(c)和14(c)示出了单类型短路状态，其中仅高速驱动电刷83使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅两个线圈65进行换向(参考由图11(d)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十六个线圈65仍然供有电流。这一状态下，共有十六个有效线圈。

当切换至图12(d)和14(d)所示的状态时，除高速驱动电刷83之外，共用电刷81使得沿圆周方向相邻的“2”号和“3”号换向器片27短路。这一状态下，低速驱动电刷82具有一个设在“7”号和“8”号换向器片27之间的周向端(换向器64的旋转方向上的后端)。低速驱动电刷82仅接触“7”号换向器片27而不接触“8”号换向器片27。这样，12(d)和14(d)示出了双类型短路状态，其中两种类型的电刷，即共用电刷81和高速驱动电刷83使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。由此，在十八个线圈65中，仅四个线圈65进行换向(参考由图12(d)中的虚线所示的线圈65)，并且剩余的十四个线圈仍然供有电流。这一状态下，共有十四个有效线圈。

当换向器64进一步旋转，并且转换至图11(a)和13(a)所示的状态时，电枢62的旋转重复类似于图11(a)～11(d)、图12(a)～12(d)、图13(a)～13(d)、及图14(a)～14(d)所示状态的状态。换言之，电枢62的旋转重复仅有两个共用电刷81使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态、三种类型的电刷81～83都不使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的非短路状态、仅有两个低速驱动电刷82使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态、两种类型的电刷(即两个低速驱动电刷82和两个高速驱动电刷83)使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的双类型短路状态、仅有两个高速驱动电刷83使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的单类型短路状态、及两种类型的电刷(即两个共用电刷81和两个高速驱动电刷83)使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的双类型短路状态。由此，共用电刷81、低速驱动电刷82、高速驱动电刷83这三种类型的电刷从不会同时都使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路。此外，如图11和14所示，本实施例中，使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的供电电刷80(电刷81～83)以与换向器64的旋转方向相反的方向(朝旋转方向的后侧)移位。

除第一实施例的(3)和(4)的优点之外，第三实施例还具有下列优点。

(1)最多仅有两种类型的电刷同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。由此，通过重复双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态，有效线圈的数量变化得以减少、且线圈65的电阻波动得以减小。从而，使得所供给电流的数值变化为最小，并且使得扭距波动为最小。此外，在非短路状态下，所有的线圈65俱为有效线圈。由此，可有效使用线圈65。

(2)双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态以这样的形式重复，即，单类型短路状态在双类型短路状态之间。由此，非短路状态到双类型短路状态的转换、双类型短路状态到非短路状态的转换以其中设有单类型短路状态的阶段式方式达成。因此，即使有双类型短路状态，有效线圈的数量也不会突然变化，并且进一步抑制了线圈65的突然电阻波动。从而，使得所供给电流的数值突然波动为最小、扭距波动得以抑制、且进一步抑制由扭距波动造成的雨刷器电机的震动。

(3)根据L2＜B1＜(L1+2×L2)、L2＜B2＜(L1+2×L2)、L2＜B3＜(L1+2×L2)、及A＜(n×L1+(n+1)×L2的条件来设定共用电刷81、低速驱动电刷82、高速驱动电刷83的沿圆周方向的宽度和位置。通过使得各所述值满足上述条件，可容易地实现重复最多有两种电刷同时使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路的短路状态(即，单类型短路状态和双类型短路状态)和非短路状态的结构。

(4)在本实施例的雨刷器电机中，随着电枢62旋转，使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的供电电刷80(电刷81～83)以与换向器64的旋转方向相反的方向(朝旋转方向的后侧)移位。这在与电枢62的旋转方向相反的方向上生成了磁通量。由此，较之使得两片沿圆周方向相邻的换向器片27短路的供电电刷以与换向器64的旋转方向相同的方向(朝旋转方向的前侧)移位的雨刷器电机，本实施例的雨刷器电机用作抑制由磁通量波动造成的震动。

可以下列形式修改本发明。

在各上述实施例中，共用电刷41、71、及81，高速驱动电刷43、73、及83，和低速驱动电刷42、72、及82依次沿换向器64的旋转方向从后侧向前侧排列。然而，低速驱动电刷42、72、及82，高速驱动电刷43、73、及83，和共用电刷41、71、及81可依次沿换向器64的旋转方向从后侧向前侧排列。

第一实施例中，高速驱动电刷43的周向宽度小于共用电刷41和低速驱动电刷42。然而，只要满足B1＞L2、B2＞L2、B3＞L2、A＜(n×L1+(n+1)×L2)、D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)、D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)、D3＞L1的条件，可按需改变共用电刷41、低速驱动电刷42、及高速驱动电刷43的周向宽度。例如，如图15(a)所示，共用电刷41、低速驱动电刷42、及高速驱动电刷43的周方宽度可设为相等(即，B1＝B2＝B3)。这样，如15(a)～15(d)所示，随着换向器25的旋转，电刷41～43也将以低速驱动电刷42、高速驱动电刷43、及共用电刷41的顺序交替使得两片周向相邻的换向器片27短路。因此，获得与上述实施例相同的优点。此外，由于形状相同，共用电刷可用作三种电刷41～43。这降低了制造成本。

第三实施例中，可改变共用电刷81、低速驱动电刷82、及高速驱动电刷83的圆周方向上的宽度和位置，只要满足L2＜B1＜(L1+2×L2)、L2＜B2＜(L1+2×L2)、L2＜B3＜(L1+2×L2)、及A＜(n×L1+(n+1)×L2)的条件。

例如，电刷81～83的圆周方向上的宽度和位置可变化为如图16(a)～19(d)所示。这种情况下，换向器64的旋转会依次重复仅有共用电刷81使得相邻换向器片27短路的单类型短路状态(参考图16(a)和18(a))、两种类型的电刷(即两个共用电刷81和两个高速驱动电刷83)使得相邻换向器片27短路的双类型短路状态(参考图16(b)和18(b))、仅高速驱动电刷83使得相邻换向器片27短路的单类型短路状态(参考图16(c)和18(c))、两种类型的电刷(即低速驱动电刷82和高速驱动电刷83)使得相邻换向器片27短路的双类型短路状态(参考图16(d)和18(d))、仅有两个低速驱动电刷82使得相邻换向器片27短路的单类型短路状态(参考图17(a)、19(a)、17(b)、和19(b))、三种类型的电刷81～83都不使得相邻换向器片27短路的非短路状态(参考图17(c)和19(c))、及仅有共用电刷81使得相邻换向器片27短路的单类型短路状态(参考图17(d)和19(d))。这获得了与第三实施例的优点(1)～(3)类似的优点。

电刷81～83的圆周方向上的宽度和位置可变化为如图20(a)～23(d)所示。如图20(a)所示，这一例子中，高速驱动电刷83的圆周方向宽度设为大于共用电刷81和低速驱动电刷82的圆周方向宽度。此外，换向器64的旋转会依次重复两种类型的电刷(即共用电刷81和高速驱动电刷83)使得相邻换向器片27短路的双类型短路状态(参考图20(a)、22(a)、20(b)、和22(b))、三种类型的电刷都不使得相邻换向器片27短路的非短路状态(参考图20(c)和22(c))、两种类型的电刷(即低速驱动电刷82和高速驱动电刷83)使得相邻换向器片27短路的双类型短路状态(参考图20(d)、22(d)、21(a)、23(a)、21(b)、和23(b))、仅有高速驱动电刷83使得相邻换向器片27短路的单类型短路状态(参考图21(c)和23(c))、及两种类型的电刷(即共用电刷81和高速驱动电刷83)使得相邻换向器片27短路的双类型短路状态(参考图21(d)和23(d))。这获得了与第三实施例的优点(1)～(3)类似的优点。

第二和第三实施例中，每两个间隔180°设置的换向器片27可由短路线进行短路。这样，第二实施例中，可省略一组电刷71～73。第三实施例中，可省略一组电刷81～83。

第一实施例中，共用电刷41用作阴极电刷，而低速驱动电刷42和高速驱动电刷43用作阳极电刷。作为代替，共用电刷41可用作阳极电刷，而低速驱动电刷42和高速驱动电刷43可用作阴极电刷。这样，通过反转磁体12的结构(即，转换图3中的N极和S极)，可使得输入电流转向。这同样可应用于第二和第三实施例。

雨刷器电机(电动机单元1和61)不限于上述实施例的结构。电刷的周向上的宽度和位置可设为使得磁体12所形成磁极部数量P为大于等于“4”、齿部24a和63a的数量S与换向器片27的数量相等、“2S/P”为奇数、且共用电刷41、71、及81，低速驱动电刷42、72、及82，高速驱动电刷43、73、及83不会都同时使得相邻换向器片27短路。例如，雨刷器电机的结构可为重复双类型短路状态和非短路状态。这样，可减少有效线圈的数量以抑制雨刷器中震动的生成。

各上述实施例中，本发明应用于作为车辆雨刷器驱动源的雨刷器电机。然而，本发明可应用于雨刷器电机之外的电机。本发明可实现为不包括减速齿轮机构53的电机。

磁体12可由形成四个或四个以上磁极部的磁体12形成，或者可包括多个磁体12，各磁体12形成一个磁极。

当磁极部的数量为P，共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷组成一组的三种电刷位于与磁极部相对应的位置，并且以(720/P)°的角间隔设置。

此外，减少电刷数量的短路线可以(720/P)°的间隔连接P/2个换向器片。这样，电刷的数量可在三个或三个以上(3P/2)的范围内进行调整。例如，当磁极部的数量为六，短路线以120°间隔连接三个换向器片，并且电刷可在三到九个的范围内进行调整。当磁极部的数量为八，短路线以90°间隔连接四个换向器片，并且电刷可在三到十二个的范围内进行调整。

Claims (20)

1.一种电机，包括：

至少一个磁体，其形成四个或四个以上的磁极部；

电枢，其包括旋转轴、固定至所述旋转轴并且具有多个齿部的电枢芯、围绕所述齿部的线圈、及换向器，所述换向器固定至所述旋转轴并且具有多个沿所述旋转轴的圆周方向设置的换向器片；及

沿所述旋转轴的圆周方向设置并且相互隔开以可滑动地接触所述换向器的共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷，各电刷具有沿所述旋转轴的圆周方向的宽度；

其中所述齿部的数量与所述换向器片的数量相等；

当所述由磁体形成的磁极部的数量由P表示，并且齿部的数量由S表示时，2S/P为奇数；且

各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为，使得所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种类型的电刷都不同时使两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

2.如权利要求1所述的电机，其中各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为，使得所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷依次使两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

3.如权利要求1或2所述的电机，其中所述电枢的旋转重复短路状态和非短路状态，在所述短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中最多有两种电刷使两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述非短路状态下，所述三种电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

4.如权利要求3所述的电机，其中所述电枢的旋转这样重复双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态，即，所述单类型短路状态在所述双类型短路状态之前和之后进行，在所述双类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中有两种电刷使两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述单类型短路状态下，一种电刷使两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

5.如权利要求3或4所述的电机，其中对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A；

满足：

L2＜B1＜(L1+2×L2)，

L2＜B2＜(L1+2×L2)，

L2＜B3＜(L1+2×L2)，且

A＜(n×L1+(n+1)×L2)

(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P，并且对商向上取整数以获得n)。

6.如权利要求3所述的电机，其中所述电枢的旋转重复单类型短路状态和非短路状态，在所述单类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中的一种使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

7.如权利要求6所述的电机，其中对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3；

满足：

B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，

A＜(n×L1+(n+1)×L2)，

D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，

D2＞(n1×L1+(n1-1)×L2)，

D3＞(n2×L1+(n2-1)×L2)，

n＝n1+n2+1

(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P并且对商向上取整数以获得n，n1和n2为正整数)。

8.如权利要求6所述的电机，其中对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3；

满足：

B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，

A＜(n×L1+(n+1)×L2)，

D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，

D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)，且

D3＞L1

(其中n为与360°/P的范围内所设换向器片的数量相等的值)。

9.如权利要求1～8中任一项所述的电机，其中所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷的排列次序为，沿所述换向器的旋转方向从后侧向前侧依次为所述共用电刷、所述高速驱动电刷、及所述低速驱动电刷。

10.如权利要求1～9中任一项所述的电机，其中沿所述旋转轴的圆周方向相邻的所述齿部之间形成有所述线圈延伸穿过的槽，并且将所述槽的总数量除以二获得的值为奇数。

11.一种电刷配置方法，其用于设定电机中多个电刷的宽度和位置，所述电机包括至少一个形成四个或四个以上磁极部的磁体；和电枢，其包括旋转轴、固定至所述旋转轴并且具有多个齿部的电枢芯、围绕所述齿部的线圈、及换向器，所述换向器固定至所述旋转轴并且具有多个沿所述旋转轴的圆周方向设置的换向器片；共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷沿所述旋转轴的圆周方向设置并且相互隔开以可滑动地接触所述换向器，并且各电刷具有沿所述旋转轴的圆周方向的宽度，所述方法包括：

将所述齿部的数量设为与所述换向器片的数量相等；

将由磁极形成的磁极部的数量P和齿部的数量S设为使2S/P为奇数；且

将各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使得所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷都不同时使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

12.如权利要求11所述的电刷配置方法，其中各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷依次使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

13.如权利要求11或12所述的电刷配置方法，其中各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使得所述电枢的旋转重复短路状态和非短路状态，在所述短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中最多有两种电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述非短路状态下，所述三种电刷中没有电刷使得两片沿所述圆周方向相邻的换向器片短路。

14.如权利要求13所述的电刷配置方法，其中各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使所述电枢的旋转这样重复双类型短路状态、单类型短路状态、及非短路状态，即，使得所述单类型短路状态在所述双类型短路状态之前和之后进行，在所述双类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中有两种电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路，在所述单类型短路状态下，一种电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

15.如权利要求13或14所述的电刷配置方法，其中对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，各所述值设为满足：

L2＜B1＜(L1+2×L2)，

L2＜B2＜(L1+2×L2)，

L2＜B3＜(L1+2×L2)，且

A＜(n×L1+(n+1)×L2)

(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P，并且对商向上取整数以获得n)。

16.如权利要求13所述的电刷配置方法，其中各电刷的所述沿旋转轴圆周方向的宽度和位置设为使得所述电枢的旋转重复单类型短路状态和非短路状态，在所述单类型短路状态下，所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷这三种电刷中的一种电刷使得两片沿圆周方向相邻的换向器片短路。

17.如权利要求16所述的电刷配置方法，其中对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，且其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3，各所述值设为满足：

B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，

A＜(n×L1+(n+1)×L2)，

D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，

D2＞(n1×L1+(n1-1)×L2)，

D3＞(n2×L1+(n2-1)×L2)，

n＝n1+n2+1

(其中所述换向器片的数量除以所述磁体的磁极部数量P并且对商向上取整数以获得n，n1和n2为正整数)。

18.如权利要求16所述的电刷配置方法，其中对于所述旋转轴的圆周方向，当所述换向器片各自的宽度表示为L1，相邻换向器片之间的间隔表示为L2，所述共用电刷的宽度表示为B1，所述低速驱动电刷的宽度表示为B2，所述高速驱动电刷的宽度表示为B3，其中设有所述三种电刷的配置区域的宽度表示为A，位于所述高速驱动电刷的相对侧的所述共用电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D1，所述共用电刷和所述高速驱动电刷之间的间隔表示为D2，且所述高速驱动电刷和所述低速驱动电刷之间的间隔表示为D3，各所述值设为满足：

B1＞L2，B2＞L2，B3＞L2，

A＜(n×L1+(n+1)×L2)，

D1＞((n-1)×L1+(n-2)×L2)，

D2＞((n-2)×L1+(n-3)×L2)，且

D3＞L1

(其中n为与360°/P的角度范围内所设换向器片的数量相等的值)。

19.如权利要求11～18中任一项所述的电刷配置方法，其中所述共用电刷、低速驱动电刷、及高速驱动电刷的排列次序为，沿所述换向器的旋转方向从后侧向前侧依次为所述共用电刷、所述高速驱动电刷、及所述低速驱动电刷。

20.如权利要求11～19中任一项所述的电刷配置方法，其中沿所述旋转轴的圆周方向相邻的所述齿部之间形成有所述线圈延伸穿过的槽，并且所述齿部的数量设为使得将所述槽的总数量除以二获得的值为奇数。

Images