JP2001320862A

JP2001320862A - 回転電機

Info

Publication number: JP2001320862A
Application number: JP2000133884A
Authority: JP
Inventors: Kyohei Yamamoto; 京平山本; Toshinori Tanaka; 俊則田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2001-11-16
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: JP3469164B2; US20010038252A1; US6462454B2

Abstract

(57)【要約】【課題】作動音を低減することができる回転電機を得
る。【解決手段】この発明の回転電機は、ヨークと、この
ヨークの内壁面に固定された４極以上の多極で構成され
た界磁部と、このヨーク内に回転自在に設けられたシャ
フト４と、このシャフト４に固定され、コア９の外周面
に軸線方向に延びて形成された偶数のスロット１１に導
線１９が重巻方式で巻回された巻線２１を有するアマチ
ュア２０と、シャフト４の端部に固定され複数個のセグ
メント１６から構成された整流子６と、この整流子６の
表面に当接した複数個のブラシとを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両のハ
ンドルの操作力をアシストする電動パワーステアリング
装置用モータに適用される回転電機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５５は従来の電動パワーステアリング
装置用モータ（以下、電動モータと略称する。）１００
の側断面図であり、この電動モータ１００は、円筒状の
ヨーク１と、このヨーク１内に対向して固定され周方向
に２個配置された界磁永久磁石２と、ヨーク１内に軸受
３により回転自在に設けられたシャフト４と、このシャ
フト４に固定されたアマチュア５と、シャフト４の端部
に固定され複数個の銅製のセグメント１６から構成され
た整流子６と、この整流子６の表面にスプリング７の弾
性力により当接したブラシ８とを備えている。

【０００３】アマチュア５は、軸線方向に延びた複数の
スロット１１を有するコア９と、スロット１１に導線が
重巻方式で巻回されて構成された巻線１０とを備えてい
る。２極、重巻方式の上記電動モータ１００では、セグ
メント１６に当接するブラシ８を介して外部から電流を
巻線１０に供給することにより、アマチュア５は電磁作
用により、シャフト４とともに回転する。

【０００４】上記電動モータ１００は、車の重量の比較
的軽い小排気量の車に主に用いられていたため、電動モ
ータ１００のアシストトルクは小さく、従って、電動モ
ータ１００の作動音は極めて小さく、車室内でも殆ど気
にならない程度の大きさであった。

【０００５】ところで、低燃費、排ガス低減等の社会動
向により、車の重量が大きい、中、大排気量車にも、省
燃費、軽量化のために、油圧式によるパワーステアリン
グ装置の代わりに、直流モータによるパワーステアリン
グ装置が採用され始めている。この場合、トルクの大き
な電動モータが必要となるが、２極、重巻方式のままで
設計すると、大きな体格のモータになってしまうので、
小型化、高トルクにするためには、４極化等の多極化が
必要となる。

【０００６】図５６及び図５７は２極、スロット数１４
の直流モータ（以下、２極モータと略称する。）と、多
極機の例として４極、スロット数２１の直流モータ（以
下、４極モータと略称する。）とを比較した図である。
この図は、２極モータ及び４極モータにおいてアマチュ
アが偏心位置で作動した時にアマチュアに作用する磁気
吸引力の差異を本願発明者が磁界解析により求めたもの
である。図中、・印が固定子中心、即ち本来の回転中心
を示しており、×印が偏心時の回転中心を示している。
そして、この図から分かるように、４極モータは２極モ
ータと比較して、振動、騒音が発生し易いことが分か
る。

【０００７】つまり、本来のアマチュアの中心位置を起
点として偏心方向角度０度から３６０度までの各方向に
それぞれ同一量偏心（偏心量０．１ｍｍ）させたときア
マチュアに作用する力を調べたときに、２極モータでは
偏心方向へは最大０．４５Ｎ程度の磁気吸引力が作用す
るのに対して、４極モータでは偏心方向へは最大２．７
Ｎ程度（２極モータの６倍）の磁気吸引力が作用する。
２極モータでは偏心による磁気吸引力の方向性が顕著に
見られ、極間方向（偏心方向角度９０度、２７０度）に
偏心した場合には、極中心方向（偏心方向角度０度、１
８０度）に偏心した場合と比較して、偏心方向に対する
力を比較したときに約２倍（０．４５／０．２１）の磁
気吸引力が作用する。一方、４極モータでは顕著な方向
性が見られない。つまり、偏心方向角度０度から３６０
度までの全角度において偏心方向に対する力は２．７Ｎ
程度であり、このことは、「２極モータでは偏心に対し
て安定の方向が存在するが、４極モータでは安定な方向
が存在しない。」ということを意味しており、この差異
が振動、騒音の差異に関係していると考えられる。この
ように、小型化、高トルクにするためには、４極化等の
多極化が必要となるが、振動、騒音の問題が残る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、小型化、高
トルク化に対処するために多極化した場合の巻線方式と
して重巻の他、例えば一重波巻方式のアマチュアが考え
られる。重巻では、一般に極数と同数のブラシが設けら
れるが、一重波巻では２つのブラシを設けるのが一般的
である。図５８および図５９は多極化の一例として４
極、スロット数２１のアマチュアに作用する磁気吸引力
を示す図であり、図５８は重巻、４ブラシ方式、図５９
は一重波巻、２ブラシ方式の場合を示している。両図を
比較したときに、アマチュアがコアの１スロット分回転
するときにアマチュアに作用する磁気吸引力は、一重波
巻のアマチュアの場合には矢印イに示すように常に一定
の半径外側方向であるのに対して、重巻、スロット数２
１のアマチュアの場合には矢印ロに示すように周方向に
変動しており、重巻、スロット数２１のアマチュアでは
回転振動が生じ易く、それだけ作動音が生じやすいとい
う問題点があった。

【０００９】また、多極、奇数スロット、重巻方式の場
合、ヨーク磁気回路のアンバランス、アマチュアの偏
心、ブラシを流れる電流の不均一、工作誤差等の影響に
より、アマチュアの巻線の回路間に誘起する起電力に差
が生じ、アマチュア内にはブラシを通じて流れる循環電
流が生じ、その結果ブラシ整流作用の悪化、ブラシから
発生する整流火花の増加に伴う、ブラシ及び整流子の高
温化、寿命低下、トルクリップルの増加、並びにこれら
の複合作用により、作動音が大きくなるといった問題点
もあった。一方、多極、奇数スロット、一重波巻方式の
場合には、トルクリップルが大きくなる（図５８の重巻
方式の場合には、０．０９６％であるのに対して、図５
９の一重波巻方式の場合には、１．３７％）という問題
点があった。

【００１０】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題とするものであって、作動音を低減するこ
とができる等の回転電機を得ることを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る回転電機は、ヨークと、このヨークの内壁面に固定さ
れた４極で構成された界磁部と、このヨーク内に回転自
在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、
コアの外周面に軸線方向に延びて形成された偶数のスロ
ットに導線が二重波巻方式で巻回されて構成された巻線
を有するアマチュアと、前記シャフトの端部に固定され
複数個のセグメントから構成された整流子と、この整流
子の表面に当接した複数個のブラシとを備えたものであ
る。

【００１２】この発明の請求項２に係る回転電機では、
スロット数は極数の倍数でない。

【００１３】この発明の請求項３に係る回転電機では、
ヨークと、このヨークの内壁面に固定された４極で構成
された界磁部と、このヨーク内に回転自在に設けられた
シャフトと、このシャフトに固定され、コアの外周面に
軸線方向に延びて極対数の倍数で形成されたスロットに
導線が二重波巻方式で巻回されて構成された巻線を有す
るアマチュアと、前記シャフトの端部に固定され複数個
のセグメントから構成された整流子と、この整流子の表
面に当接した複数個のブラシとを備えたものである。

【００１４】この発明の請求項４に係る回転電機では、
スロット数は、極対数の倍数であり、かつ極数の倍数で
ない。

【００１５】この発明の請求項５に係る回転電機は、ヨ
ークと、このヨークの内壁面に固定された６極以上で構
成された界磁部と、このヨーク内に回転自在に設けられ
たシャフトと、このシャフトに固定され、コアの外周面
に軸線方向に延びて形成された極対数の倍数でかつ極数
の倍数でない数のスロットに導線が多重波巻方式で巻回
されて構成された巻線を有するアマチュアと、前記シャ
フトの端部に固定され複数個のセグメントから構成され
た整流子と、この整流子の表面に当接した複数個のブラ
シとを備えたものである。

【００１６】この発明の請求項６に係る回転電機では、
アマチュア回路内に回路間に生じる誘導起電力の差によ
りブラシに流れる循環電流を防止するために、同電位で
あるべきセグメント同士を電気的に接続した均圧部材を
備えている。

【００１７】この発明の請求項７に係る回転電機では、
均圧部材の個数をＫ、コアのスロット数をＮｓ、ブラシ
のセグメントの跨ぎ数の最大値をｎとしたときに、Ｎｓ
／（ｎ×２）≦Ｋ≦Ｎｓで構成したものである。

【００１８】この発明の請求項８に係る回転電機では、
整流子の軸線上に整流子に隣接して設けられ軸線方向に
積層された複数の均圧部材を有する均圧装置を備えてい
る。

【００１９】この発明の請求項９に係る回転電機では、
一方のセグメントに一端部が接続された均圧部材は、そ
の他端部がスロットを通って他方のセグメントに接続さ
れている。

【００２０】この発明の請求項１０に係る回転電機で
は、均圧部材は、周方向に複数配列されたセグメントか
ら構成された円筒状の整流子本体の内側に設けられてい
る。

【００２１】この発明の請求項１１に係る回転電機で
は、絶縁基板と、この絶縁基板に形成された導電膜から
なるとともにセグメントと電気的に接続された均圧部材
とから構成されたプリント配線板を有する。

【００２２】この発明の請求項１２に係る回転電機で
は、均圧部材は、整流子の側面に密接して設けられてい
る。

【００２３】この発明の請求項１３に係る回転電機で
は、ＰＷＭ（pulse width modulation）駆動により巻線
の通電電流が制御されている。

【００２４】この発明の請求項１４に係る回転電機で
は、導線はエナメル被覆の丸線である。

【００２５】この発明の請求項１５に係る界磁部はヨー
クの内壁面に間隔をおいて配設された複数個の永久磁石
で構成されている。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
電動パワーステアリング装置用モータ（以下、電動モー
タと略称する。）の例を説明するが、従来と同一または
相当部材は同一符号を付して説明する。図１はこの発明
の実施の形態１の電動モータの内部構造の側断面図、図
２は図１の要部拡大図である。磁極数が４極、スロット
１１の数が２４、二重波巻、４ブラシ方式である電動モ
ータは、円筒状のヨーク１と、このヨーク１内に周方向
に間隔をおいて４個固定されたフェライトで構成された
永久磁石２と、ヨーク１内に軸受３により回転自在に設
けられたシャフト４と、このシャフト４に固定されたア
マチュア２０と、シャフト４の端部に固定され複数個の
セグメント１６から構成された整流子６と、この整流子
６の表面にスプリング７の弾性力により当接していると
ともに等分間隔で４個配設されたブラシ８と、アマチュ
ア２０と整流子６との間にシャフト４に固定された均圧
装置２２とを備えている。なお、図中において、ヨーク
１、永久磁石２、軸受３、スプリング７及びブラシ８は
示されていない。アマチュア２０は、軸線方向に延びた
２４個のスロット１１を有するコア９と、数が２４のス
ロット１１に導線１９が二重波巻方式で巻回されて構成
された巻線２１とを備えている。

【００２７】図３（ａ）は均圧装置２２の展開正面図、
図３（ｂ）は図３（ａ）の均圧装置２２の側面図であ
り、均圧装置２２は、ベース２３上に、均圧部材である
銅板等で構成されたターミナル２４及び絶縁板２５が交
互に１２個積層されて構成されている。

【００２８】図４（ａ）、図４（ｂ）はベース２３の正
面図、及び側面図であり、円環状のベース本体２７に
は、１２本のピン２６が円周方向に沿って等分間隔で立
設されている。

【００２９】図５は均圧部材であるターミナル２４の正
面図であり、円環状のターミナル本体２８には２４箇所
に円周方向に沿って等分間隔で孔２９が形成されてい
る。また、ターミナル本体２８には互いに対向し、かつ
外側方向に延びた均圧線部３０ａ、３０ｂが設けられて
いる。

【００３０】図６は絶縁板２５の正面図であり、この絶
縁板２５では、円環状の絶縁板本体３１の２４箇所に円
周方向に沿って等分間隔で孔３２が形成されている。

【００３１】なお、図７には二重波巻方式の巻線図（巻
線完了図ではない。）が示されており、図７の例では、
スロット数２２のアマチュアの場合であり、実線の導線
１９、破線の導線１９が図に示すように波巻として巻回
され、実線の巻線回路と、破線の巻線回路との二つの巻
線回路ができている。

【００３２】上記電動モータでは、ベース２３上にター
ミナル２４及び絶縁板２５を交互に各々１２個ずつ積み
重ねて均圧装置２２を組立る。このときターミナル２４
を各々１５度毎回転させ、ターミナル２４の孔２９にベ
ース２３のピン２６を貫通させて、ベース２３にターミ
ナル２４を固定する。また、絶縁板２５の孔３２にベー
ス２３のピン２６を貫通させて、ベース２３に絶縁板２
５を固定する。その後、ピン２６の先端部をかしめるこ
とで、一体化された均圧装置２２が出来上がる。その
後、均圧装置２２、整流子６の順序でシャフト４に嵌着
する。シャフト４には回転方向の位置決めのために軸線
方向に延びた突起部１４が形成されており、この突起部
１４にフェノール樹脂で構成された、ベース２３及び整
流子本体１５が弾性変形して係止している。

【００３３】次に、均圧線部３０ａ，３０ｂをフック３
４に沿うように折り曲げ、コア９に導線１９を二重波巻
方式で巻回して巻線２１を形成して、アマチュア２０を
形成する。このときには、図９に示すように、セグメン
ト１６のフック３４の一面で導線１９が係止され、フッ
ク３４の他面で均圧線部３０ａ，３０ｂの端部が当接し
ている。その後、フック３４に導線１９及び均圧線部３
０ａ，３０ｂの端部をヒュージングにより電気的に同時
に２４箇所接合する。

【００３４】図１０は、磁極数が４極、スロット１１の
数が２４個、二重波巻、４ブラシ方式の上記電動モータ
におけるアマチュア２０に作用する磁気吸引力、及びト
ルクリップルを本願発明者が磁界解析で求めた図であ
る。先に図６１に示した、４極、重巻、４ブラシで、ス
ロット数２１のアマチュア５では、アマチュア５に作用
する磁気吸引力が、周方向に変動しており、アマチュア
５に回転振動が生じ易く、それだけ作動音が生じ易かっ
たのに対して、スロット数が偶数の２４である二重波巻
のアマチュア２０の場合には、アマチュア２０に作用す
る磁気吸引力はゼロであり、回転振動によって生じる作
動音が生じないことが分かる。

【００３５】図１１は、４極、二重波巻で、スロット数
が偶数の２２の場合におけるアマチュアに作用する磁気
吸引力、及びトルクリップルを本願発明者が磁界解析で
求めた図である。この図から分かるようにスロット数２
２の二重波巻のアマチュアの場合にも、アマチュアに作
用する磁気吸引力はゼロであり、回転振動によって生じ
る作動音が生じないことが分かる。また、先の図５９に
示した一重波巻のアマチュアの場合には、トルク波形の
高低差の値のトルク値に占める割合を示すトルクリップ
ル（ｐ−ｐ）が１．３７％であるのに対して、スロット
数２２で二重波巻のアマチュアの場合にはトルクリップ
ル（ｐ−ｐ）が０．８７６％と一重波巻の場合と比較し
て小さい。このため、図１２に示すように、制御ユニッ
ト１３からのモータ駆動信号により、ＰＷＭ（pulse wi
dth modulation）駆動される電動モータ１８のトルクリ
ップルが低減され、ハンドル１２を握るドライバーの操
舵感が一重波巻の電動モータと比較して向上する。

【００３６】なお、上記構成の均圧装置２２では、円環
状のターミナル本体２８を用いたが、材料である銅の使
用量を節減するために、図１３に示すように、ターミナ
ル５２のターミナル本体５０を円弧状にしてもよい。

【００３７】また、図１４及び図１５に示すように、均
圧装置６０のターミナル２４及び絶縁板２５を各６個ず
つベース２３に交互に積層し、フック３４に一つおきに
ターミナル２４を電気的に接続してもよいし、二つおき
にターミナル２４を用いて電気的に接続してもよい。

【００３８】なお、回路間で生じる誘導起電力の差によ
りブラシに流れる循環電流を防止するには、均圧部材で
あるターミナルの数量が多いほど効果的であるが、前述
したように均圧装置の工作性、コストの点を加味して数
量を減らしてもよい。

【００３９】ところで、ターミナルの個数をＫ、コアの
スロット数をＮｓ、ブラシのセグメントの跨ぎ数の最大
値をｎとしたときに、Ｎｓ／（ｎ×２）≦Ｋ≦Ｎｓを満
たすターミナルの個数であれば、作動音は小さいことが
分かった。つまり、図１６はＮｓ＝２２、ｎ＝３のとき
の評価図であり、評価点が１０点満点で６点以上が合格
であり、上式はこの評価点基準を満たす式である。

【００４０】また、上記構成の電動モータでは、量産可
能にして製造コスト低減のために、巻線２１の導線１９
としてエナメル被覆の丸線を用いて、機械巻線ができる
ようになっているが、この機械巻線でも完全に整列して
巻回することができず、巻線の各回路間の抵抗、インダ
クタンスのばらつきが大きくなるおそれがある。しかし
ながら、均圧装置２２を備えたことにより、各回路間で
生じる誘導起電力の差によりブラシに流れる循環電流は
防止されるので、巻線各回路間の抵抗、インダクタンス
のばらつきにより生じる不都合は生じない。

【００４１】また、上記構成の電動モータは、操舵性と
の相関性が大きいトルクリップルの低減のため、フェラ
イトで構成された界磁永久磁石２を用いている。界磁を
巻線方式としたときには、一般的には、磁束密度が永久
磁石よりも高くなり、磁極と対向する位置にコアのスロ
ットがある場合と、ティースがある場合とでは、アマチ
ュアの回転方向の位置変化による空隙磁束密度変化が大
きく、トルクリップルが大きくなる。通常、フェライト
の界磁永久磁石の場合の空隙平均磁束密度は約３〜４０
００ガウスに対して、巻線方式の場合には約２倍の７〜
８０００ガウスであり、巻線方式とした場合、トルクリ
ップルが大きくなり、またコアのティース部での磁気吸
引力の変動が大きく、電磁音も大きい。また、フェライ
トの界磁永久磁石を用いた場合、電動モータの小型化、
組付け作業性の向上及びコスト低減が可能となる。

【００４２】このように、電動モータではフェライトの
界磁永久磁石を用いることが有効であるが、この場合、
界磁の磁束密度が低いため、アマチュアの導線の巻数を
多くしてトルク特性を確保するようになっている。この
ため、界磁磁石がアマチュア反作用の影響を大きく受
け、界磁磁極の磁束分布の磁気的中心点が、アマチュア
の回転方向と反対方向に大きくずれる。通常のモータで
はブラシ位置を幾何学的磁極中心位置からアマチュアの
回転方向と反対の回転方向にシフトさせてこの磁気的中
心点のずれを補償し、良好な磁束分布を確保している。
しかしながら、この電動モータでは左右の両方向に回転
するため、上記のようにブラシ位置をアマチュアの回転
方向と反対方向にシフトさせてこの磁気的中心点のずれ
を補償して良好な磁束分布を確保することができない。

【００４３】従って、この電動モータでは、この磁束分
布の悪化を補償するために、アマチュア２０に均圧装置
２２を設けることで、巻線の各回路の誘起電圧のバラン
ス性の向上と相俟って良好な磁束分布を確保でき、下記
の（１）〜（６）ような格別の効果を得ることができ
る。

【００４４】（１）電動モータの作動音が図１７に示す
ように低減するため、電動モータをハンドルコラムに取
り付けても、ドライバーに不快な操舵時の作動音を感じ
させない。そして、電動モータを車室内にあるコラムに
取り付けることが可能となるため、従来では、例えば図
１８に示すようにエンジン室のラック４０に電動モータ
１００を取り付けていたが、その場合よりも、熱及び水
に対する耐環境性が格別に有利になるため、それだけ電
動モータを安価に製造できる。

【００４５】（２）二重波巻、４ブラシ方式であるた
め、トルクリップルの低減が図られ、電動モータが制御
ユニット１３からのモータ駆動信号により、ＰＷＭ駆動
されても、電動モータの駆動時の振動がハンドル１２に
は殆ど伝達されず、ドライバーの操舵感は悪化されな
い。

【００４６】また、電動モータのトルクリップルが低減
するため、制御ユニット１３のＰＷＭ駆動方式の設計自
由度が高くなり、応答性、微小電流での制御性の向上を
図り、操舵感を更に向上させることができる。

【００４７】また、保舵音（ハンドル１２をある位置に
固定した状態でブラシ８とセグメント１６との接触状態
の微小な変化によるアマチュア２０に流れる電流の変化
によるトルク変化で電動モータが振動を起こして生じる
音をいう。電動モータが駆動していない状態で系のバッ
クラッシュ分の微小変位間で発生する振動音をいう。）
を低減することができる。従来の一重波巻の２ブラシ方
式では、トルクリップルが大きいため、保舵音が発生し
易かったが、この保舵音の発生を制御ユニット１３で抑
えようとして、制御ゲインを大きくすると、図１９に示
すように、保舵音の程度を示すトルク変動は小さくなる
が、作動音（半径方向磁気吸引力）が大きくなり、保舵
音と作動音との両方を抑えることができなかった。一
方、二重波巻、４ブラシ方式を用いた電動モータでは、
保舵音と作動音との両方の発生を抑制することができ
る。

【００４８】（３）２重波巻、４ブラシ方式であるた
め、ブラシ８の電流密度を低くすることができ、電動モ
ータの許容通電時間を長くすることができる。電動モー
タでは、車庫入れとか、車をＵターンするときにハンド
ル１２を最大角度迄切る、所謂「据切り・端当て状態」
で使われる頻度が高いが、この時は電動モータのアマチ
ュアは殆ど回転せずに、トルクのみ発生しており、電動
モータの拘束状態で使用されることになる。この時、温
度上昇の一番厳しいブラシ８の電流密度を下げることが
できるので、「据切り・端当て状態」での使用可能時間
が長くなり、電動モータの利便性が向上する。また、ブ
ラシ８の寿命が長くなり、電動モータの信頼性、耐久性
が向上する。

【００４９】（４）２重波巻、４ブラシ方式であるた
め、一重波巻と比較して、同一性能の条件下では巻線２
１の導線の断面積を略１／２にすることができ、導線が
変形し易くなり、巻線性が向上し、また導線の線径が小
さくなるため、コア９のスロット１１内での隙間が少な
くなるため、スペースファクタを大きくとることがで
き、電動モータの小型化が可能となる。従って、操舵性
で重要な要因であるアマチュア２０の慣性モーメント、
ロストルクを下げることができる。

【００５０】（５）巻線の各回路間の誘導起電力のバラ
ンスが良くなることにより、トルクリップルの一層の低
減が図られ、ハンドル１２に伝達されるトルクリップル
が少なく、ドライバーの操舵感を一層向上させることが
できる。

【００５１】（６）良好な整流作用を得ることができる
ため、ブラシ８の寿命が長くなる、ブラシ８の温度上昇
を抑えることができる、ブラシ８の整流音（火花音）を
小さくすることができるといった効果に加えて、火花の
発生が少ないため、ラジオノイズ等に有利である。特
に、ハンドルコラムに取り付けてラジオの電源回路等と
接近して使用せざるを得ないときでも、ラジオノイズ等
に与える影響が少ない。また、火花発生が少ないため、
ブラシ８を整流子６に押圧するスプリング７の荷重を少
なくすることができるので、ブラシ押圧によるロストル
クを少なくすることができ、またブラシ８の押圧による
摩擦熱の発生を少なくすることができる。従って、二重
波巻、４ブラシ方式であっても、一重波巻、２ブラシ方
式と比較して同等のロストルクにすることが可能にな
る。

【００５２】なお、上記の実施の形態では、４極、２４
スロット及び２２スロットで二重波巻の電動パワーステ
アリング装置用モータについて説明したが、スロット数
はこれに限定されるものではなく、アマチュアに対して
半径方向に磁気吸引力を生じない偶数のスロット数であ
れば騒音低減効果がある。加えて、極対数の倍数でない
数とすれば、トルクリップルも低減することができる。

【００５３】図２０ないし図２２には、二重波巻であっ
て、４極２０スロット、４極２６スロット、４極２８ス
ロットの場合における、アマチュアに作用する磁気吸引
力とトルクが示されており、いずれの例においても半径
方向の磁気吸引力は作用していないことがわかる。これ
らの結果をまとめたものが図２３であり、スロット数を
偶数あるいは極対数の倍数に選定した場合には半径方向
に磁気吸引力を生じず、かつ極数の倍数でなければ、ト
ルクリップルも低減できることがわかる。

【００５４】また、極数に関しても４極に限定されるも
のではなく、６極、８極といった４極以上でもよい。図
２４ないし図２６には、三重波巻であって、６極、２４
スロット、６極、２１スロット、６極２７スロットの例
が示されている。なお、図８には、６極、２１スロッ
ト、三重波巻の例であり、実線の導線１９、破線の導線
１９、一点鎖線の導線１９が図に示すように波巻として
巻回され、実線の巻線回路と、破線の巻線回路及び一点
鎖線の巻線回路の三つの巻線回路ができている。なお、
この巻線図は巻線完了図ではない。図２４においては、
スロット数が極数の倍数であるので、トルクリップルが
大きくなっている。図２５及び図２６はスロット数が極
対数の倍数、かつ極数の倍数でない場合であり、いずれ
においても半径方向磁気吸引力は作用せず、かつトルク
リップルは小さく抑えられている。これらの結果をまと
めたものが図２７であり、極対数の倍数であれば半径方
向に磁気吸引力を生じず、かつ極数の倍数でなければ、
トルクリップルも低減できることがわかる。８極以上の
場合も四重波巻として極対数の倍数かつ極数の倍数でな
ければ同様となる。なお、二重波巻、三重波巻、四重波
巻を多重波巻と称している。スロット数が極対数の倍数
である場合には、前述の均圧部材を設けることができる
ので、循環電流を防止し、整流作用を向上することがで
きる。

【００５５】また、上記実施の形態１の電動モータで
は、絶縁板２５を介してターミナル２４が積層された均
圧装置２２は整流子６の片側に隣接して配置されてお
り、ターミナル２４の積層された均圧装置２２が受ける
遠心力は小さいので、遠心力により均圧装置２２が破損
することは防止されるとともに、シャフト４の軸線方向
の長さは短くてすむ。また、均圧装置２２の取り付け、
取り外し作業はブラシに干渉されることなく行うことが
できる。さらにまた、電動モータ自体の分解、組立の作
業性が向上する。

【００５６】なお、均圧装置は整流子６のフック３４と
反対側に整流子６に隣接して設けてもよい。この場合に
は、アマチュア５と整流子６との間は空間であり、アマ
チュア５の導線１９と整流子６のフック３４との電気的
接続を均圧装置に干渉されることなく、行うことができ
る。また、均圧装置は、均圧装置のベースと整流子６の
整流子本体１５とをフェノール樹脂で一体化したもので
もよい。この場合には、均圧装置と整流子とは一体化さ
れており、電動モータの組立作業、分解作業がそれだけ
簡単になる。また、均圧装置は、径寸法が異なる円弧状
のターミナル本体から両端部が半径方向に延び、かつタ
ーミナル本体が径方向に配設され、また端部が周方向に
間隔をおいて配設された複数のターミナルが絶縁樹脂部
で一体化されたものでもよい。この場合には、各ターミ
ナル本体は径方向に沿って配設されており、電動モータ
の軸線方向の寸法を短くすることができる。また、この
絶縁樹脂部を整流子本体とフェノール樹脂で一体化して
もよい。また、ターミナル同士の短絡を防止するため
に、均圧装置の表面に絶縁樹脂膜を形成するようにして
もよい。

【００５７】実施の形態２．図２８はこの発明の実施の
形態２の電動モータの要部断面図であり、この電動モー
タは、シャフト４に固定されたアマチュア１０２と、こ
のアマチュア１０２の片側に設けられた整流子１０３と
を備えている。アマチュア１０２は、軸線方向に延びた
２２個のスロットを有するコア１０４と、スロットにエ
ナメル被覆の銅線で構成された導線１０５が二重波巻方
式で巻回されて構成された巻線１０６とを備えている。
整流子１０３は、シャフト１の端部に固定され周方向に
複数配列されたセグメント１０８を有している。このセ
グメント１０８には均圧部材１０９が接続されており、
同電位であるべきセグメント１０８同士が電気的に接続
されている。この均圧部材１０９は導線１０５と同一部
材で構成されている。

【００５８】図２９ないし図３１はセグメント１０８同
士を電気的に接続した均圧部材１０９を示す図である。
この均圧線１０９は、一端部がセグメント１０８のフッ
ク１３１ａに係止された状態でフック１３１ａから１８
０°反対側のコア１０４のスロット１５１ａを通ってコ
ア１０４の一側面まで延びており、その後シャフト４を
跨ぎスロット１５１ａと対向したスロット１５１ｂを通
ってコア１０４の他側面まで延びて、スロット１５１ｂ
から１８０°反対側のセグメント１０８のフック１３１
ｂに係止されている。同様に、一端部がフック１３２ａ
に係止された均圧部材１０９はフック１３２ａから１８
０°反対側のコア１０４のスロット１５２ａを通ってコ
ア１０４の一側面まで延びており、その後シャフト４を
跨ぎスロット１５２ａと対向したスロット１５２ｂを通
って、コア１０４の他側面まで延びて、スロット１５２
ｂから１８０°反対側のセグメント１０８のフック１３
２ｂに係止されている。以下、他９本の各均圧部材１０
９も、それぞれ一端部がフック１３３ａ〜１４１ａに係
止され、スロット１５３ａ〜１６１ａ、スロット１５３
ｂ〜１６１ｂを通って、他端部がフック１３３ｂ〜１４
１ｂに係止されている。そして、上記のように各均圧部
材１０９が同電位であるべきセグメント１０８同士を物
理的に接続した後、コア１０４の各スロット１５１ａ〜
１６１ａ、１５１ｂ〜１６１ｂに導線１０５を二重波巻
方式で巻回し、各フック１３１ａ〜１４１ａ、１３１ｂ
〜１４１ｂと、均圧部材１０９及び導線１０５とをヒュ
ージング等により電気的に接続する。

【００５９】この実施の形態２の電動モータでは、各均
圧部材１０９は、各フック１３１ａ〜１４１ａ、１３１
ｂ〜１４１ｂと各スロット１５１ａ〜１６１ａ、１５１
ｂ〜１６１ｂとの間、及びスロット１５１ａ〜１６１ａ
とスロット１５１ｂ〜１６１ｂとの間では、それぞれシ
ャフト４を跨ぐようにして橋渡しされており、均圧部材
１０９はシャフト４の一部に当接して、確実に位置決め
されている。また、均圧部材１０９は幅の狭いスロット
１５１ａ〜１６１ａ、１５１ｂ〜１６１ｂの底面に当接
しており、均圧部材１０９を設けたことにより、アマチ
ュア１０２の径方向の寸法が大きくなるようなことはな
い。

【００６０】なお、図３２の電動モータのように、各フ
ックとコアの各スロットとの間では均圧部材１１０をシ
ャフト４を跨ぐようにして橋渡し、またスロットを通っ
てシャフト４で巻かれた後、再び同じスロットを通って
各フックに係止するようにしてもよい。この場合には、
均圧部材１１０は往路と復路とでは同じスロットを通っ
ており、均圧部材１１０で発生する誘起電圧は互いに相
殺されており、巻線１０６の回路間の誘起電圧の差によ
り生じる循環電流を防止するという効果を十分に得るこ
とができる。

【００６１】また、フックの代わりに、断面凹凸形状の
ライザ片を用いてもよい。また、整流子とコアとの間で
均圧部材の一対の渡り部を並設するようにしてもよい。
この場合、均圧部材がコアのスロットに巻回される途中
において、巻線装置のノズルと、整流子及びコアとの相
対移動が一方向でよく、巻線作業性及び巻線装置の簡素
化を図ることができる。

【００６２】実施の形態３．図３３はこの発明の実施の
形態３の整流子を含む電動モータの断面図、図３４は図
３３の要部拡大図である。

【００６３】この電動モータは、ヨーク２２０と、この
ヨーク２２０の内壁面に固定された永久磁石２２１と、
ヨーク２２０内に回転自在に設けられたシャフト４と、
シャフト４に固定されたアマチュア２２３と、アマチュ
ア２２３の片側にシャフト４に固定されて設けられた整
流子２２４とを備えている。アマチュア２２３は、軸線
方向に延びた複数のスロットを有するコア２２５と、ス
ロットに導線２３５が二重波巻方式で巻回されて構成さ
れた巻線２２６とを備えている。

【００６４】ブラシ２３３が当接する整流子２２４は、
周方向に複数配列されたセグメント２２７から構成され
た整流子本体２２８を備えている。このセグメント２２
７には巻線２２６が電気的に接続されている。整流子本
体２２８の内側の空間部には複数の均圧部材２２９を固
定した絶縁樹脂部２３１が充填されている。均圧部材片
２２９は鉄製であり、銅で構成された同電位であるべき
セグメント２２７同士を電気的に接続している。

【００６５】図３５ないし図３８は整流子２２４の製造
過程を示す部分断面図である。先ず、円筒状の筒体２３
６の内壁面に均圧部材２２９を配置し、固定手段である
レーザ２３４を用いて均圧部材２２９を筒体２３６の所
定の内壁面に固定した後、筒体２３６内に絶縁樹脂を充
填して筒体２３６内に絶縁樹脂部２３１を形成する。そ
の後、筒体２３６を軸線方向に沿って周方向に等分間隔
で切断して複数のセグメント２２７を形成する。最後
に、セグメント２２７のフック２３７を折り曲げ、セグ
メント２２７と導線２３５とを電気的に接続する。

【００６６】図３９ないし図４２は整流子２２４の製造
過程をそれぞれ示す図であり、図４０はリング状の均圧
部材２２９に形成された一対の突出部２２９ａが筒体２
３６の所定のティース部２３６ａにレーザ２３４により
溶接された状態を示す図（図３６が対応図）である。図
４１はインサートモールド成形により、筒体２３６の空
間部に絶縁樹脂が充填され絶縁樹脂部２３１が形成され
た状態を示す図（図３７が対応図）である。図４２は筒
体２３６を軸線方向に沿って周方向に等分間隔で切断し
て複数のセグメント２２７が形成された状態を示す図
（図３８が対応図）である。

【００６７】上記構成の電動モータでは、複数の均圧部
材２２９が整流子本体２２８の内側に配置され、コンパ
クトになるとともに、絶縁樹脂部２３１により確実に固
定され、同電位であるべきセグメント２２７同士は電気
的に確実に接続される。なお、上記実施の形態ではレー
ザ溶接により固定する例について説明したが、これ以外
の固定手段、例えばロー付けや導電性樹脂等を用いた
り、あるいはこれらを併用してもよい。この場合、均圧
部材の材料は鉄に限らず、銅等を用いてもよい。

【００６８】なお、セグメントの内壁面に被係止部であ
る凹部を形成し、均圧部材の突出部に凹部と係合する係
止部である凸部を形成してもよい。この場合には、均圧
部材はセグメントに対して周方向に確実に位置決めさ
れ、かつ確実に電気的に接続される。また、セグメント
の根元部に被嵌着部を形成し、また均圧部材の突出部に
被嵌着部に嵌着する嵌着部を形成し、整流子の回転時に
セグメントが遠心力で飛び出すのを防止するようにして
もよい。

【００６９】また、セグメントの内壁面にそれぞれ端面
からの軸線方向の深さが異なる溝部を形成し、この溝部
の底面に均圧部材の突出部を固定することで、各均圧部
材を所定の間隔で配置するようにしてもよい。また、均
圧部材に隣接した均圧部材との間隙を確保するスペーサ
を設けることで、隣接した均圧部材同士、あるいは接続
すべきセグメント以外のセグメントと均圧部材との短絡
を確実に防止できる。また、複数の均圧部材を予め絶縁
樹脂でプリモールドして均圧部材本体を形成し、次にこ
の均圧部材本体を筒体の内側に挿着し、その後筒体と均
圧部材本体との間の空間に絶縁樹脂を充填し、最後に筒
体を軸線方向に沿って周方向に間隔をおいて複数に切断
して整流子片を形成するようにしてもよい。また、セグ
メントと均圧部材とが接続されるそれぞれの位置が整流
子本体の端面から同一の距離の長さにすることで、溶接
による高さ位置を一定にし、溶接装置を簡略化するよう
にしてもよい。また、均圧部材を整流子本体の内壁面に
沿って軸線方向に斜めに走っている同一形状にし、この
均圧部材を組み合わせることで、セグメントと均圧部材
とが接続されるそれぞれの位置が整流子本体の端面から
２位置に限定でき、均圧部材の使用材料量を低減するこ
とができるとともに、接続作業性が向上する。

【００７０】実施の形態４．図４３はこの発明の実施の
形態４による電動モータの要部断面図であり、整流子３
０６は、周方向に等分間隔で複数個配設されたセグメン
ト３０９と、このセグメント３０９の内側に設けられセ
グメント３０９の固定及びセグメント３０９間の絶縁を
行う整流子モールド部３１０とから構成されている。

【００７１】図４４は図４３の整流子３０６の断面図で
あり、セグメント３０９の根元部には、セグメント３０
９相互の距離を保つと共に、セグメント３０９と整流子
モールド部３１０とを固定するための嵌合部３１１が形
成されている。インサートモールド成形時に、金型内に
注入された樹脂が嵌合部３１１間に流れ込み、樹脂が固
化した後でセグメント３０９を支持する部分となる。ま
た、整流子モールド部３１０の内径側にはシャフト３０
３を通す軸穴３１２が形成されている。即ち、整流子モ
ールド部３１０は、セグメント３０９を遠心力から支持
する役割、セグメント３０９相互の距離を確保する役割
とともに、整流子３０６をシャフト３０３に固定する役
割も果たしている。

【００７２】図４５ないし図４８は図４３に示した均圧
装置３０７を示すものであり、均圧装置３０７は、絶縁
基板３１３の上に導体層をエッチング等の加工を施して
形成された均圧部材である接続板３１４を含むプリント
配線板３１５が複数個積層されて構成されている。絶縁
基板１３の周縁部には等分間隔をおいて貫通孔３１６が
形成されている。この貫通孔３１６の数はセグメント３
０９の数に対応しており、この実施の形態ではセグメン
ト数２２、４極、スロット数２２、二重波巻の直流電動
モータであり、２２個の貫通孔３１６が形成されてい
る。均圧部材である接続板３１４は、常に同電位にある
べきセグメント３０９を結ぶようにパターンが形成され
ている。つまり、互いに対向した位置に半径外側方向に
突出した突出部３１７が形成されており、またこの突出
部３１７に貫通孔３１８が形成されている。

【００７３】この均圧装置３０７は、円形に加工された
複数個のプリント配線板３１５を積層してもよいし、一
枚の絶縁板にエッチング加工により複数の接続板を設
け、この絶縁板を複数枚積層した後に、打ち抜き加工等
により個々の均圧装置３０７に分離して形成してもよ
い。また、接続板３１４の厚みｔが７０μｍ、接続板３
１４の突出部１７の幅Ｗが５ｍｍとすれば、突出部３１
７の断面積は０．３５ｍｍ ²となり、直径０．７ｍｍの
導線とほぼ同程度の電流容量を確保することができる。

【００７４】次に、セグメント３０９とプリント配線板
３１５の接続板３１４との接続方法について、図４９、
図５０及び図５１を用いて説明する。セグメント３０９
には図５２に示した如く、予め丸棒形状の接続用突起３
１９が一体加工により形成されている。一方、接続板３
１４の貫通孔３１８、及びこの貫通孔３１８に重なった
絶縁基板３１３の貫通孔３１６の内壁面にはそれぞれ導
電膜３２０が形成されている。そして、貫通孔３１８及
び貫通孔３１６が重なって形成されたスルーホールに接
続用突起３１９を圧入することにより、セグメント３０
９と接続板３１４とは電気的に接続される。

【００７５】なお、接続板３１４の貫通孔３１８と重な
らない絶縁基板３１３の貫通穴３１６にも接続用突起３
１９が貫通しており、この接続用突起３１９は他の接続
板３１４を介して同じ電位となるべきセグメント３０９
同士を電気的に接続している。

【００７６】図５２はセグメント３０９と接続板３１４
との位置関係を示している。この実施の形態の均圧装置
３０７は、１１枚の均圧部材である接続板３１４ａ〜３
１４ｋが積層されており、それぞれの接続板３１４ａ〜
３１４ｋはその突出部３１７が対向した位置にあるセグ
メント３０９同士と電気的に接続されている。なお、接
続板３１４ａ〜３１４ｋの積層順番は任意である。

【００７７】上記構成の電動モータでは、図４３に示し
たように、均圧装置３０７は、整流子３０６の側面でか
つフック３２０と反対側に配置されているので、コア３
０４に巻線３０５を施す工程において、均圧装置３０７
が巻線作業の邪魔にならない。また、均圧装置３０７の
外径寸法は整流子３０６のブラシ接触面の外径よりも小
さいので、固定子に回転子を組み入れる組立工程におい
て、ブラシを整流子３０６の半径以上に半径外側方向に
移動させながら作業を行う必要が無くなり、電動モータ
の生産性を向上させることができる。

【００７８】なお、接続用突起３１９は丸棒形状に限定
されるものではなく、角棒状の接続用突起であってもよ
い。この場合は、接続用突起の角の部分で部分的に導電
膜と接合することになるので、スルーホールに接続用突
起をより簡単に圧入することができる。また、接続用突
起の挿入後に、ハンダや銅等のロウ付け材によるロウ付
け等の手段を用いて接続用突起をプリント配線板に固定
してもよい。さらに、整流子は、セグメントの両端部に
鉤形状の係止部が形成されているものでもよい。また、
８極２４スロットの電動モータでは、同電位となるべき
セグメントが４個ずつ、全部で６組存在するため、均圧
装置として、単一のプリント配線板の均圧部材で４つの
セグメントと電気的に接続されているものでもよい。

【００７９】また、均圧装置のプリント配線板の接続板
の数については、本来同電位となるべき整流子片のすべ
てと接続するのが望ましいが、必要に応じて省略するこ
とができる。また、均圧装置は、セグメントと別個であ
る接続ピンでプリント配線板を貫通したものでもよい。
この場合には、接続ピンの位置決め精度をより向上させ
ることができ、また接続ピンの断面寸法精度の管理が容
易となる。また、接続ピンは多数本にすることで、接続
板と接続ピンとの接触面積を広くすることができ、接触
部における電流容量を増加させることができる。

【００８０】また、接続ピンと複数個のプリント配線板
とを予め一体化しておき、プリント配線板から突出した
接続ピンの端部を整流子に挿入して、均圧装置と整流子
とを一体化してもよい。この場合には、機械的強度の弱
い複数個のプリント配線板を予めブロック化しており、
この状態で均圧装置が整流子と結合されるので、生産性
が向上する。また、均圧装置は、整流子の軸線方向端部
でセグメントのフック側に設け、かつ整流子の外径寸法
よりも小さい外径寸法であってもよい。この場合には、
例えば自動巻線機による巻線工程の妨げとなることな
く、コアに導線を巻回することができ、かつ電動モータ
の軸線方向の長さを短くすることができる。また、均圧
装置は、整流子の軸線方向端部で整流子と樹脂で一体化
してもよい。この場合には、両者は強固に固定されてお
り、機械的強度が向上する。

【００８１】また、均圧装置の接続板の形状は、円形に
限定されるものではなく、常に同電位にあるべきセグメ
ントを結ぶような形状のパターンであればよい。また、
均圧装置は、絶縁基板の両面に接続板を形成するように
してもよい。この場合には、プリント配線板の積層枚数
を低減でき、電動モータの軸線方向の長さを小さくする
ことができる。

【００８２】実施の形態５．図５３はこの発明の実施の
形態５の電動モータの要部断面図、図５４は図５３の電
動モータのＡ−Ａ線に沿う断面図である。この電動モー
タでは、シャフト４０１の端部に固定され周方向に複数
配列された２２個のセグメント４０７を有する整流子４
０８に密接して均圧部材４０９が設けられている。

【００８３】均圧部材４０９は、一端部がセグメント４
０７のフック４３１ａに係止され、他端部がフック４３
１ａに対向したフック４３１ｂに係止されている。同様
に、一端部がセグメント４０７のフック４３２ａに係止
され、他端部がフック４３２ａに対向したフック４３２
ｂに係止されている。以下、他の９本の各均圧部材４０
９も、それぞれ一端部がフック４３３ａ〜４４１ａに係
止され、他端部がフック４３３ｂ〜４４１ｂに係止され
ている。

【００８４】上記構成の電動モータでは、均圧部材４０
９と導線とが同一径、同一材料（銅線の表面にエナメル
皮膜が施されている。）の線材を用いて、整流子４０３
の側面に均圧部材４０９を密接し、またコア４０４に巻
線を設ける。この場合の製造手順は、先ず同電位である
べきセグメント４０７同士のフックに線材を係止した
後、切断する。この作業を繰り返して１１本の各均圧部
材４０９の一端部をフック４３１ａ〜４４１ａに他端部
をフック４３１ｂ〜４４１ｂにそれぞれ接続する。その
後、線材をコア４０４にフック４３１ａ〜４４１ｂを介
して二重波巻方式で巻回して、コア４０４に巻線を設け
る。この線材の係止、切断及び巻回の一連の工程は巻線
機で行われるので、効率よく行われる。そして、このよ
うにして、各均圧部材４０９が同電位であるべきセグメ
ント４０７同士で物理的に接続され、かつコア４０４の
各スロットに導線４０６が二重波巻方式で巻回された
後、各フック４３１ａ〜４４１ｂは、ヒュージング等に
より、均圧部材４０９及び導線とそれぞれ同時に電気的
に接続される。

【００８５】なお、セグメントのフックのコア側に均圧
部材が係止される係止部を設けることで、均圧部材の接
続工程の後、引き続き巻線の製造を行う必要性がなく、
電動モータの製造工程の自由度が向上する。また、均圧
部材用係止部はフックの反対側に設けてもよい。この場
合には、均圧部材の影響を受けることなく、導線をフッ
クを介してスロットに巻回して円滑に導線を形成するこ
とができる。また、均圧部材用係止部に係止された均圧
部材と整流子とは樹脂で一体化するようにしてもよい。
この場合には、均圧部材と係止部との接続は確実であ
り、製造途中で外れるようなことはなく、生産性が向上
する。また、整流子の側面にシャフトに嵌着される筒状
のつばを設け、均圧部材をつばに巻き掛けされた状態で
セグメント同士を電気的に接続するようにしてもよい。
この場合には、均圧部材の係止はシャフトに巻き掛けし
て行う必要性がなくなり、製造工程の自由度が向上す
る。

【００８６】なお、上記各実施の形態では、電動モータ
について説明したが、この発明は、発電機にも適用する
ことができる。また、極数、スロット数及び均圧部材の
数についても、各実施の形態で述べた例に限定されるも
のではない。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１に係る回転電機によれば、ヨークと、このヨークの内
壁面に固定された４極で構成された界磁部と、このヨー
ク内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフト
に固定され、コアの外周面に軸線方向に延びて形成され
た偶数のスロットに導線が二重波巻方式で巻回されて構
成された巻線を有するアマチュアと、前記シャフトの端
部に固定され複数個のセグメントから構成された整流子
を備えたので、アマチュアに対する半径方向の磁気吸引
力のトータルはゼロであり、作動音の要因となる回転振
動は生じず、作動音を低減することができる。

【００８８】また、この発明の請求項２に係る回転電機
では、スロットの個数は偶数であり、かつ極数の倍数で
ないので、作動音を低減することができるとともに、ト
ルクリップルも低減され、ハンドルを握るドライバーの
操舵感が向上する。

【００８９】また、この発明の請求項３に係る回転電機
では、ヨークと、このヨークの内壁面に固定された４極
で構成された界磁部と、このヨーク内に回転自在に設け
られたシャフトと、このシャフトに固定され、コアの外
周面に軸線方向に延びて極対数の倍数だけ形成されたス
ロットに導線が二重波巻方式で巻回されて構成された巻
線を有するアマチュアと、前記シャフトの端部に固定さ
れ複数個のセグメントから構成された整流子とを備えた
ので、アマチュアに対する半径方向の磁気吸引力のトー
タルはゼロであり、作動音の要因となる回転振動は生じ
ず、作動音を低減することができる。

【００９０】また、この発明の請求項４に係る回転電機
では、スロットの個数は、極対数の倍数であり、かつ極
数の倍数でないので、作動音を低減することができると
ともに、トルクリップルも低減され、ハンドルを握るド
ライバーの操舵感が向上する。

【００９１】また、この発明の請求項５に係る回転電機
では、ヨークと、このヨークの内壁面に固定された６極
以上で構成された界磁部と、このヨーク内に回転自在に
設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、コア
の外周面に軸線方向に延びて形成された極対数の倍数で
かつ極数の倍数でない数のスロットに導線が多重波巻方
式で巻回されて構成された巻線を有するアマチュアと、
前記シャフトの端部に固定され複数個のセグメントから
構成された整流子と、この整流子の表面に当接した複数
個のブラシとを備えたので、アマチュアに対する半径方
向の磁気吸引力のトータルはゼロであり、作動音の要因
となる回転振動は生じず、作動音を低減することができ
る。

【００９２】また、この発明の請求項６に係る回転電機
では、アマチュア回路同士を均圧部材を用いて電気的に
接続したので、アマチュア回路間で生じる誘導起電力の
差によりブラシに流れる循環電流を防止することがで
き、その結果ブラシ整流作用を向上させることができ、
またブラシから発生する整流火花を抑制することができ
る。また、作動音、トルクリップルのそれぞれの大きさ
を低減することができる。

【００９３】また、この発明の請求項７に係る回転電機
では、均圧部材の個数をＫ、コアのスロット数をＮｓ、
ブラシのセグメントの跨ぎ数の最大値をｎとしたとき
に、Ｎｓ／（ｎ×２）≦Ｋ≦Ｎｓになるように均圧部材
の本数を設定することができ、適当な個数に設定するこ
とができ、過剰品質を防止することができる。

【００９４】また、この発明の請求項８に係る回転電機
では、整流子の軸線上に整流子に隣接して設けられ軸線
方向に積層された複数の均圧部材を有する均圧装置を備
えているので、均圧装置が配置された位置はシャフトに
隣接しており、均圧装置が受ける遠心力は小さくてす
み、遠心力により均圧装置が破損することを防止するこ
とができる。また、整流子及びモータの軸線方向の長さ
は短くてすむ。さらに、均圧装置の取り付け、取り外し
作業はブラシと干渉されることなく円滑に行われる。さ
らにまた、モータ自体の分解、組立の作業性も向上す
る。

【００９５】また、この発明の請求項９に係る回転電機
では、一方のセグメントに一端部が接続された均圧部材
は、その他端部がスロットを通って他方のセグメントに
接続されているので、均圧部材はスロット内に収まって
おり、均圧部材を保持する部材が不要であるとともに、
小型化される。

【００９６】また、この発明の請求項１０に係る回転電
機では、均圧部材は、周方向に複数配列されたセグメン
トから構成された円筒状の整流子本体の内側に設けられ
ているので、均圧部材は整流子本体の内側に配置され、
コンパクトになるとともに、絶縁樹脂部により確実に固
定され、同電位であるべきセグメント同士は電気的に確
実に接続される。

【００９７】また、この発明の請求項１１に係る回転電
機では、絶縁基板と、この絶縁基板に形成された導電膜
からなるとともにセグメントと電気的に接続された均圧
部材とから構成されたプリント配線板を有するので、小
型化が図れる。また、整流子と均圧部材とは別体である
ので、均圧部材は、整流子よりも小さい、適切な静電容
量を設定することができる。

【００９８】また、この発明の請求項１２に係る回転電
機では、均圧部材は、整流子の側面に密接して設けられ
ているので、均圧部材を支える部材が不要となり、部品
点数を削減することができるとともに、均圧部材が占め
る空間は小さくなり、全体を小型化することができる。

【００９９】また、この発明の請求項１３に係る回転電
機によれば、ＰＷＭ（pulse widthmodulation）駆動に
より巻線の通電電流が制御されているので、所望の電圧
を電力ロスを少なくして印加することができ、制御ユニ
ットを小型化することができる。

【０１００】また、この発明の請求項１４に係る回転電
機によれば、導線はエナメル被覆の丸線であるので、コ
アに導線を巻回する工程を機械化することがより簡単に
なり、アマチュアの量産化が可能となり、製造コストが
低減される。

【０１０１】また、この発明の請求項１５に係る回転電
機によれば、界磁部はヨークの内壁面に間隔をおいて配
設された複数個の永久磁石で構成されているので、トル
クリップルの大きさを低減することができる。また、小
型化、組付け作業性の向上及びコスト低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１のパワーステアリン
グ装置用モータの内部の断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】図３（ａ）は図１の均圧装置の展開正面図、
図３（ｂ）は図３（ａ）の側面図である。

【図４】図４（ａ）は図１の均圧装置のベースの正面
図、図４（ｂ）は図４（ａ）の側面図である。

【図５】図１の均圧装置のターミナルの正面図であ
る。

【図６】図１の均圧装置の絶縁板の正面図である。

【図７】４極、二重波巻、４ブラシ、２２スロットの
場合の巻線図（巻線完了図ではない。）である。

【図８】６極、三重波巻、２１スロットの場合の巻線
図（巻線完了図ではない。）である。

【図９】図１の要部拡大図である。

【図１０】４極、二重波巻、４ブラシ、２４スロット
の場合のアマチュアに作用する磁気吸引力を説明するた
めの図である。

【図１１】４極、二重波巻、４ブラシ、２２スロット
の場合のアマチュアに作用する磁気吸引力を説明するた
めの図である。

【図１２】制御ユニットのブロック図である。

【図１３】ターミナルの他の例を示す正面図である。

【図１４】アマチュアの他の例を示す側断面図であ
る。

【図１５】図１４の要部拡大図である。

【図１６】ターミナルの個数と聴感評価点との関係を
示す図である。

【図１７】各モータにおけるモータ出力クラスとモー
タ作動音との関係を示す図である。

【図１８】回転電機がピニオンに取付られたときの様
子を示す斜視図である。

【図１９】制御ゲインと、トルク変動及び半径方向の
磁気吸引力との関係を示す図である。

【図２０】４極、二重波巻、スロット数２０、４ブ
ラシ方式のアマチュアに作用する電磁吸引力を説明する
ための図である。

【図２１】４極、二重波巻、スロット数２６、４ブラ
シ方式のアマチュアに作用する電磁吸引力を説明するた
めの図である。

【図２２】４極、二重波巻、スロット数２８、４ブラ
シ方式のアマチュアに作用する電磁吸引力を説明するた
めの図である。

【図２３】４極、二重波巻、スロット数２０，２２，
２４，２６，２８、４ブラシ方式の各電動パワーステア
リング装置用モータのトルクリップル、及び電磁吸引力
の関係を示す図である。

【図２４】６極、三重波巻、スロット数２４、６ブラ
シ方式の電動パワーステアリング装置用モータのトルク
リップル、及び電磁吸引力の関係を示す図である。

【図２５】６極、三重波巻、スロット数２１、６ブラ
シ方式の電動パワーステアリング装置用モータの電磁吸
引力及びトルクリップルを説明するための図である。

【図２６】６極、三重波巻、スロット数２７、６ブラ
シ方式の電動パワーステアリング装置用モータの電磁吸
引力及びトルクリップルを説明するための図である。

【図２７】６極、三重波巻、スロット数２１，２４，
２７、６ブラシ方式の電動パワーステアリング装置用モ
ータの電磁吸引力及びトルクリップルを説明するための
図である。

【図２８】この発明の実施の形態２の電動パワーステ
アリング装置用モータの内部断面図である。

【図２９】図２８の整流子の断面図である。

【図３０】図２８のコアに均圧部材が巻回された状態
を説明する説明図である。

【図３１】図２８のコアに均圧部材が巻回された状態
を説明する説明図である。

【図３２】別の電動パワーステアリング装置用モータ
の内部断面図である。

【図３３】この発明の実施の形態３の整流子を含む電
動パワーステアリング装置用モータの内部断面図であ
る。

【図３４】図３３の電動パワーステアリング装置用モ
ータの要部拡大図である。

【図３５】図３３の整流子の製造途中の部分断面図で
ある。

【図３６】図３３の整流子の製造途中の部分断面図で
ある。

【図３７】図３３の整流子の製造途中の部分断面図で
ある。

【図３８】図３３の整流子の製造終了時の部分断面図
である。

【図３９】図３３の均圧部材の正面図である。

【図４０】図３３の整流子の製造途中の正断面図であ
る。

【図４１】図３３の整流子の製造途中の正断面図であ
る。

【図４２】図３３の整流子の製造途中の正断面図であ
る。

【図４３】この発明の実施の形態４の電動パワーステ
アリング装置用モータの要部断面図である。

【図４４】図４３の整流子の断面図である。

【図４５】図４３の均圧装置のプリント配線板の正面
図である。

【図４６】図４３のプリント配線板の積層方法を示す
概念図である。

【図４７】図４３の均圧装置の斜視図である。

【図４８】図４３の均圧装置の断面図である。

【図４９】図４３の整流子の斜視図である。

【図５０】図４３のセグメントの接続用突起の横断面
図である。

【図５１】図４３のセグメントの接続用突起とプリン
ト配線板との接続状態を示す断面図である。

【図５２】図４３のセグメントと接続板との接続状態
を示す図である。

【図５３】この発明の実施の形態５の電動パワーステ
アリング装置用モータの要部断面図である。

【図５４】図５３の電動パワーステアリング装置用モ
ータのＡーＡ線に沿った断面図である。

【図５５】従来の電動パワーステアリング装置用モー
タの断面図である。

【図５６】２極モータ、及び４極モータの磁気吸引力
を説明するための図である。

【図５７】２極モータ、及び４極モータの磁気吸引力
を説明するための図である。

【図５８】４極、重巻、スロット数２１、４ブラシ方
式の電動パワーステアリング装置用モータの電磁吸引
力、及びトルクリップルを説明するための図である。

【図５９】４極、波巻、スロット数２１，２ブラシ方
式の電動パワーステアリング装置用モータの電磁吸引
力、及びトルクリップルを説明するための図である。

【符号の説明】

４シャフト、６，１０３，２２４，３０６，４０３
整流子、９，１０４コア、１１スロット、１６，１０
８，２２７，３０９，４０７セグメント、１９，１０
５導線、２０，１０２，４０２アマチュア、２１，
１０６巻線、２２，３０７均圧装置、２４，１０
９，２２９，４０９均圧部材、３１５プリント配線
板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 23/38 Ｈ０２Ｋ 23/38 Ｈ０２Ｐ 7/29 Ｈ０２Ｐ 7/29 ＧＦターム(参考） 5H571 AA03 BB02 BB03 BB10 HD01 MM02 5H603 AA10 BB04 BB12 CA02 CA05 CA10 CB01 CB11 CC03 CD06 CD11 CD21 CE01 EE01 5H604 BB03 BB08 CC01 CC05 CC15 5H613 AA01 AA02 AA03 BB04 BB08 BB15 BB27 GA05 GA06 GB01 GB02 GB05 GB08 GB09 GB13 GB17 KK03 KK06 KK07 KK08 KK09 KK10 PP05 PP07 PP08 QQ05 QQ06 QQ07 SS05 SS08 5H623 AA02 AA03 AA04 AA10 BB07 GG12 GG23 HH03 HH04 JJ03 JJ08 LL03 LL10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヨークと、このヨークの内壁面に固定された４極で構成された界磁
部と、このヨーク内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、コアの外周面に軸線方向に延
びて形成された偶数のスロットに導線が二重波巻方式で
巻回されて構成された巻線を有するアマチュアと、前記シャフトの端部に固定され複数個のセグメントから
構成された整流子と、この整流子の表面に当接した複数個のブラシと、を備えた回転電機。
【請求項２】スロット数は極数の倍数でない請求項１
に記載の回転電機。
【請求項３】ヨークと、このヨークの内壁面に固定された４極で構成された界磁
部と、このヨーク内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、コアの外周面に軸線方向に延
びて極対数の倍数で形成されたスロットに導線が二重波
巻方式で巻回されて構成された巻線を有するアマチュア
と、前記シャフトの端部に固定され複数個のセグメントから
構成された整流子と、この整流子の表面に当接した複数個のブラシと、を備えた回転電機。
【請求項４】スロット数は、極対数の倍数であり、か
つ極数の倍数でない請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】ヨークと、このヨークの内壁面に固定された６極以上で構成された
界磁部と、このヨーク内に回転自在に設けられたシャフトと、このシャフトに固定され、コアの外周面に軸線方向に延
びて形成された極対数の倍数でかつ極数の倍数でない数
のスロットに導線が多重波巻方式で巻回されて構成され
た巻線を有するアマチュアと、前記シャフトの端部に固定され複数個のセグメントから
構成された整流子と、この整流子の表面に当接した複数個のブラシと、を備えた回転電機。
【請求項６】アマチュア回路内に回路間に生じる誘導
起電力の差によりブラシに流れる循環電流を防止するた
めに、同電位であるべきセグメント同士を電気的に接続
した均圧部材を有する均圧装置を備えた請求項１ないし
請求項５の何れかに記載の回転電機。
【請求項７】均圧部材の個数をＫ、コアのスロット数
をＮｓ、ブラシのセグメントの跨ぎ数の最大値をｎとし
たときに、Ｎｓ／（ｎ×２）≦Ｋ≦Ｎｓで構成した請求
項６に記載の回転電機。
【請求項８】均圧部材は、整流子の軸線上に整流子に
隣接して設けられ軸線方向に積層されている請求項６ま
たは請求項７に記載の回転電機。
【請求項９】一方のセグメントに一端部が接続された
均圧部材は、その他端部がスロットを通って他方のセグ
メントに接続されている請求項６または請求項７に記載
の回転電機。
【請求項１０】均圧部材は、周方向に複数配列された
セグメントから構成された円筒状の整流子本体の内側に
設けられている請求項６または請求項７に記載の回転電
機。
【請求項１１】絶縁基板と、この絶縁基板に形成され
た導電膜からなるとともにセグメントと電気的に接続さ
れた均圧部材とから構成されたプリント配線板を有する
請求項６または請求項７に記載の回転電機。
【請求項１２】均圧部材は、整流子の側面に密接して
設けれている請求項６または請求項７に記載の回転電
機。
【請求項１３】ＰＷＭ（pulse width modulation）駆
動により巻線の通電電流が制御されている請求項１ない
し請求項１２の何れかに記載の回転電機。
【請求項１４】導線はエナメル被覆の丸線である請求
項１ないし請求項１３の何れかに記載の回転電機。
【請求項１５】界磁部はヨークの内壁面に間隔をおい
て配設された複数個の永久磁石で構成されている請求項
１ないし請求項１４の何れかに記載の回転電機。