JP2007267515A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】低速用と高速用のブラシを備えた３ブラシモータの振動や騒音、磁気ノイズなどの低減を図る。
【解決手段】モータ１は、１２本のティース９と、ティース９の間に形成された１２個のスロット１１と、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂ及び共通ブラシ２１ｃとを有する。スロット１１ａ,１１ｆ間にコイル７Ａを巻装し、スロット１１ａに隣接するスロット１１ｂと回転軸５の中心に対し点対称位置に存在するスロット１１ｈとスロット１１ａとの間にコイル７Ａとは逆方向にコイル７Ｂを巻装する。モータ１の動作に伴って高速用ブラシ２１ｂによる無通電コイルが１スロット隣の位置（Ｐ１−Ｑ１,Ｐ２−Ｑ２）に交互に現れる。無通電コイルＰ１−Ｑ２,Ｐ２−Ｑ１は対向位置に交互に発生し、無通電コイルが非対称位置に常在することがなく、磁気的なバランスが安定し、アーマチュアの振れ回り力が抑えられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両等に搭載される電動モータに関し、特に、ワイパ装置等の駆動源に使用される高速用と低速用のブラシを有する電動モータに関する。

一般に、自動車等の車両に取り付けられたワイパ装置の駆動源としては、ブラシ付きの電動モータ（以下、適宜モータと略記する）が多く使用されている。この種のモータは、内周面に磁石を取り付けた円筒状のヨークの内側に、アーマチュアコイルが巻装されたアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている。アーマチュアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有しており、アーマチュアコアには軸方向に長いスロットが複数形成されている。このスロットには、所定間隔をあけて巻線が巻装され、複数のコイルが形成される。コイルは、回転軸に取り付けられたコンミテータ片に導通している。コンミテータ片はブラシと摺接しており、ブラシを介してコイルに給電することにより磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が駆動される。

このようなモータでは、例えば、２極１２スロットの場合、コイルは次のようにして形成される。図８はアーマチュアコイルの展開図であり、１２個のコンミテータ片５１と１２個のティース５２にそれぞれ番号１〜１２を付して示したものである。図８に示すように、ここでは例えば巻線５３Ａは、３番コンミテータ片から巻出され、１−２番ティースの間のスロット５４ａと、スロット５４ａから数えて５スロット目のスロット５４ｆ（６−７番ティース間）との間に導線をｎ回（複数回；例えば、左巻２０回）巻回する。このようにしてスロット５４ａ,５４ｆ間に巻装された巻線５３Ａは、４番コンミテータ片に接続され、コイル５５Ａが形成される。なお、スロット５４ａ,５４ｆ間のように、あるスロットと、そのスロットから数えて５番目（ｎ番目）のスロットとの間に導線を巻回する巻線形態を、以後、５スロット跨ぎ（ｎスロット跨ぎ）と称する。

コイル５５Ａを形成した後、回転軸を３０°左回りに回転させる。そして、４番コンミテータ片から巻出される巻線５３Ｂを、２−３番ティースの間のスロット５４ｂと７−８番ティースの間のスロット５４ｇ間に、５スロット跨ぎにて複数回巻回（例えば、左巻２０回）する。スロット５４ｂ,５４ｇ間に巻装された巻線５３Ｂは、５番コンミテータ片に接続され、コイル５５Ｂが形成される。同様に、各コンミテータ片５１から巻出された巻線５３は、各スロット間に複数回巻装されてコイル５５を形成し、この操作を回転軸を３０°ずつ回転させつつ繰り返す。すなわち、前例で言えば、「左巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」→「回転軸３０°左回転」→「左巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」を繰り返すことにより、複数のコイル５５がアーマチュアコアの周回りに形成される。

一方、ワイパ装置の駆動源として使用されるモータでは、所定回転を出力する通常の動作の他に、豪雨等に対応すべく高速回転動作を行うことが求められる。すなわち、ワイパ装置用モータでは、通常（低速）と高速の２つの作動形態が必要となり、しかも、両作動形態は瞬時に切り替えることができなければならない。そこで、かかるモータでは、図９に示すように、通常作動(LOW)時に使用する低速用ブラシ６１の他に、高速作動(HI)時に使用する高速用ブラシ６２を設け、ブラシの切り換えによりモータ回転数を変化させている。

低速用ブラシ６１と高速用ブラシ６２は、共通ブラシ６３と共に一対のブラシ対を形成する。各ブラシ６１〜６３は共にコンミテータ６４に摺接しており、通常作動時は、共通ブラシ６３と低速用ブラシ６１によって電力供給を行う。一方、高速作動時は、陽極又は負極ブラシの一方を高速用ブラシ６２に切り換え、共通ブラシ６３と高速用ブラシ６２によって電力供給を行う。高速用ブラシ６２は、低速用ブラシ６１から回転方向に角度αだけずれた位置に配置されている。高速作動時は、この高速用ブラシ６２によってモータは進角調整された形となり、通常作動時よりも回転数が増加し、高速払拭動作が可能となる。
特開2002-305861号公報 特開2003-153501号公報

ところが、このように低速用ブラシ６１の他に高速用ブラシ６２を持つ３ブラシモータでは、通常作動時に高速用ブラシ６２が隣接するコンミテータ片に接触すると、その間に接続されたコイル５５が短絡される。例えば、図８において、通常作動時に低速用ブラシ６１が３番、共通ブラシ６３が９番コンミテータ片に接触しているとき、高速用ブラシ６２が４番と５番のコンミテータ片に跨って接触すると、コイル５５Ｂが短絡される。図１０は、高速用ブラシ６２による短絡コイルの位置を示す説明図である。

前述のように、コイル５５Ｂは、２−３番ティースの間のスロット５４ｂと７−８番ティースの間のスロット５４ｇ間に巻装されており、４,５番のコンミテータ片を高速用ブラシ６２が短絡すると、図１０に示すような位置にあるコイル５５Ｂが短絡される。その後、モータが回転し、５,６番、６,７番と順次コンミテータ片が短絡されると、それに伴って、図１０のコイル５５Ｂの位置にあるコイルが、順次、無通電状態（実際は単独の循環電流が発生）となる。しかしながら、このような無通電コイルは、図１０からも分かるように、ブラシ６１,６３に対し非対称な位置に常在しており、このため、アーマチュアの磁気バランスが崩れ、振れ回り力が発生するという問題があった。

一般に、モータ作動時には、低速用ブラシ６１と共通ブラシ６３の間の電流は、コイル群を２つに分かれて流れ、左回りと右回りの２系統の回路が形成される。すなわち、前例のように、３番,９番のコンミテータ片にブラシ６１,６３が接触している場合、３番コンミテータ片から４番，５番・・・９番と流れる回路と、３番コンミテータ片から２番，１番・・・９番と流れる回路が存在する。ところが、高速用ブラシ６２が存在すると、高速用ブラシ６２側の回路系統に短絡コイルが生じ、短絡コイルが存在しない側の系統の回路よりも電流が流れるコイル数が少なくなる。従って、両ブラシ６１,６３間は、回路系統によって流れる電流値に差が生じ、この点においても磁気バランスが崩れる。

このように、高速用ブラシ６２による短絡コイルは、回路系統の面でも磁気的アンバランスを現出し、その短絡コイルが図１０のように非対称の位置に生じる従来のモータでは、振れ回り力がより顕著になり、モータの振動や騒音の原因となるという問題があった。また、高速用ブラシのない通常の２ブラシモータでは、モータから生じる磁気ノイズは比較的小さいが、前述のような３ブラシモータでは、磁気的なアンバランスのため、磁気ノイズが増大するという問題もあった。

本発明の目的は、低速用と高速用のブラシを備えた３ブラシモータの振動や騒音、磁気ノイズなどの低減を図ることにある。

本発明の電動モータは、回転軸に取り付けられ、径方向に向かって放射状に延びる複数のティースと、前記ティースの間に形成され軸方向に沿って延びる複数のスロットとを備えるアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ、前記スロットと同数のコンミテータ片を周方向に配置したコンミテータと、前記コンミテータと摺接する第１ブラシと、前記第１ブラシから所定角度周方向に離間して設けられ、前記コンミテータと摺接する第２ブラシと、前記コンミテータと摺接し、前記第１ブラシ又は前記第２ブラシの何れか一方と共に使用される第３ブラシと、前記コンミテータの第１コンミテータ片から第１スロット及び第２スロット間に巻装され、前記第１コンミテータ片に隣接する第２コンミテータ片へ接続される第１コイルと、前記第２コンミテータ片から、前記第１スロットに隣接する第３スロットと前記回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと、前記第１スロットとの間に前記第１コイルとは逆方向に巻装され、前記第２コンミテータ片に隣接する第３コンミテータ片に接続される第２コイルとを有することを特徴とする。

本発明にあっては、第１〜第３ブラシを備えた電動モータにて、第１スロット及び第２スロット間に巻装される第１コイルと、第１スロットに隣接する第３スロットと回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと第１スロットとの間に第１コイルとは逆方向に巻装される第２コイルとを設けることにより、第２ブラシによる無通電コイルが、電動モータの動作に伴って１スロット隣の位置に交互に現れる。この際、無通電コイルは、対向位置に交互に発生し、従来のモータのように非対称位置に無通電コイルが常在する場合に比して、磁気的なバランスが安定し、アーマチュアの振れ回り力が抑えられる。

前記電動モータにおいて、前記第１コイル及び前記第２コイルを短節巻にて前記ティースに巻装しても良い。また、前記電動モータに１２本の前記ティースと１２個の前記スロットを設け、前記第１コイル及び前記第２コイルを５スロット跨ぎにて前記ティースに巻装し、前記第２コイルを、前記第１コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１スロットに対し前記第３スロットとは反対側の第１方向に２１０°回転させた状態で巻装するようにしても良い。さらに、前記第２コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１方向と逆方向の第２方向に１５０°回転させて次の前記第１コイルを巻装するようにしても良い。

本発明の他の電動モータは、回転軸に取り付けられ、径方向に向かって放射状に延びる複数のティースと、前記ティースの間に形成され軸方向に沿って延びる複数のスロットとを備えるアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ、前記スロットと同数のコンミテータ片を周方向に配置したコンミテータと、前記コンミテータと摺接する第１ブラシと、前記第１ブラシから所定角度周方向に離間して設けられ、前記コンミテータと摺接する第２ブラシと、前記コンミテータと摺接し、前記第１ブラシ又は前記第２ブラシの何れか一方と共に使用される第３ブラシと、前記コンミテータの第１コンミテータ片から第１スロット及び第２スロット間に巻装され、前記第１コンミテータ片に隣接する第２コンミテータ片へ接続される第１コイルと、前記第２コンミテータ片から、前記第１スロットに隣接する第３スロットと前記回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと、前記第３スロットとの間に前記第１コイルとは逆方向に巻装され、前記第２コンミテータ片に隣接する第３コンミテータ片に接続される第２コイルとを有することを特徴とする。

本発明にあっては、第１〜第３ブラシを備えた電動モータにて、第１スロット及び第２スロット間に巻装される第１コイルと、第１スロットに隣接する第３スロットと回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと第３スロットとの間に第１コイルとは逆方向に巻装される第２コイルとを設けることにより、第２ブラシによる無通電コイルが、電動モータの動作に伴って回転軸を挟んだ対向位置に発生する。このため、従来のモータのように非対称位置に無通電コイルが常在する場合に比して、磁気的なバランスが安定し、アーマチュアの振れ回り力が抑えられる。

前記電動モータにおいて、前記第１コイル及び前記第２コイルを全節巻にて前記ティースに巻装しても良い。また、前記電動モータに１２本の前記ティースと１２個の前記スロットを設け、前記第１コイル及び前記第２コイルを６スロット跨ぎにて前記ティースに巻装し、前記第２コイルを、前記第１コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１スロットに対し前記第３スロットとは反対側の第１方向に２１０°回転させた状態で巻装するようにしても良い。さらに、前記第２コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１方向と逆方向の第２方向に１５０°回転させて次の前記第１コイルを巻装するようにしても良い。

本発明の電動モータによれば、第１ブラシと、第１ブラシから所定角度周方向に離間して設けられた第２ブラシと、第１ブラシ又は第２ブラシの何れか一方と共に使用される第３ブラシとを備える電動モータにて、第１スロット及び第２スロット間に巻装された第１コイルと、第１スロットに隣接する第３スロットと回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと第１スロットとの間に第１コイルとは逆方向に巻装される第２コイルとを設けたので、電動モータの動作に伴って生じる第２ブラシによる無通電コイルを、隣接するスロットの位置に交互に出現させることが可能となる。これにより、無通電コイルを対向位置に交互に配置することができ、従来のモータのように非対称位置に無通電コイルが常在する場合に比して、磁気的なバランスが安定し、アーマチュアの振れ回り力を抑えることが可能となる。従って、モータの振動や騒音を低減させることが可能となると共に、磁気的なアンバランスが小さくなるため、磁気ノイズの発生も抑えられる。

本発明の他の電動モータによれば、第１ブラシと、第１ブラシから所定角度周方向に離間して設けられた第２ブラシと、第１ブラシ又は第２ブラシの何れか一方と共に使用される第３ブラシとを備える電動モータにて、第１スロット及び第２スロット間に巻装された第１コイルと、第１スロットに隣接する第３スロットと回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと第３スロットとの間に第１コイルとは逆方向に巻装される第２コイルとを設けたので、電動モータの動作に伴って生じる第２ブラシによる無通電コイルを、回転軸を挟んだ対向位置に出現させることが可能となる。これにより、従来のモータのように非対称位置に無通電コイルが常在する場合に比して、磁気的なバランスが安定し、アーマチュアの振れ回り力を抑えることが可能となる。従って、モータの振動や騒音を低減させることが可能となると共に、磁気的なアンバランスが小さくなるため、磁気ノイズの発生も抑えられる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１である電動モータの構成を示す一部断面側面図である。モータ１は、自動車用ワイパ装置の駆動源として使用され、図１に示すように、有底円筒形状のモータハウジング２内にアーマチュア３を回動自在に配置した構成となっている。モータハウジング２の内周面には、周方向に一対の永久磁石４が固定されている。この永久磁石４によって、電動モータ１は２極に構成されている。

アーマチュア３は、回転軸５に固定されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に巻装されたアーマチュアコイル７とから構成されている。アーマチュアコア６は、リング状の金属板８を複数枚積層して構成されている。金属板８の外周部には、Ｔ字形のティース９（図３参照）が周方向に沿って複数個（本実施例では１２個）放射状に形成されている。アーマチュアコア６の外周には、複数枚の金属板８を回転軸５に回り止め状に外嵌することにより、隣接するティース９間に蟻溝状のスロット１１が凹設される。スロット１１は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って複数個（１２個）形成されている。所定間隔をあけて存するスロット１１間にはエナメル被覆の巻線１２が巻装され、これによりアーマチュアコア６の外周に複数のアーマチュアコイル７が形成される。

アーマチュアコア６の一端側には、コンミテータ（整流子）１３が隣接して配置されている。コンミテータは、外形略円筒形状に形成され回転軸５に外嵌固定される絶縁部と、絶縁部の外周面に取り付けられる導電材にて形成された複数枚のコンミテータ片１４（本実施例では１２枚）から構成されている。コンミテータ片１４は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って並列状に固定される。各コンミテータ片１４のアーマチュアコア６側の端部には、外径側に折返す形で折り曲げられたライザ１５が一体形成されている。ライザ１５には、アーマチュアコイル７の巻き始め端部と巻き終り端部となる巻線１２が懸回され、フュージングにより固定されている。これにより、コンミテータ片１４とこれに対応するアーマチュアコイル７とが電気的に接続される。

回転軸５の一端部は、モータハウジング２に取り付けられた軸受１６によって回動自在に支持されており、アーマチュア３はモータハウジング２内に回動自在に内装される。モータハウジング２の開口端にはカバー１７が設けられており、このカバー１７の内側にはホルダステー１８が取り付けられている。ホルダステー１８には、周方向３箇所にブラシホルダ１９が形成されている。ブラシホルダ１９にはそれぞれブラシ２１が出没自在に内装されている。ブラシ２１の突出先端部（内径側先端部）はコンミテータ１３に摺接しており、外部からの電源がブラシ２１を介してコンミテータ１３に供給される。

当該モータ１では、ブラシ２１として、低速用ブラシ（第１ブラシ）２１ａと高速用ブラシ（第２ブラシ）２１ｂ及び共通ブラシ（第３ブラシ）２１ｃが設けられている。各ブラシ２１ａ〜２１ｃの配置は図９と同様であり、高速用ブラシ２１ｂは低速用ブラシ２１ａから回転方向に角度α（例えば、４５°）だけ周方向に離間して設けられている。そして、通常作動時は共通ブラシ２１ｃと低速用ブラシ２１ａによって、高速作動時は、共通ブラシ２１ｃと高速用ブラシ２１ｂによって電力供給が行われる。高速作動時は、高速用ブラシ２１ｂによってモータ１は進角され、通常作動時よりも高回転で作動する。なお、ブラシ２１ｃ側とブラシ２１ａ,２１ｂ側の何れを陽極又は陰極にしても良い。

このようなモータ１では、アーマチュアコイル７は次のようにして巻装される。図２は、アーマチュア３におけるアーマチュアコイル７の巻線展開図（一部）、図３は、アーマチュアコイル７の巻装位置を示す説明図である。モータ１では、アーマチュアコイル７は重巻方式にて巻装され、スロット１１間に５スロット跨ぎにて順次巻装された短節巻線となっている。そこで、例えば、巻線１２を４番コンミテータ片（第１コンミテータ片）１４ｄから巻き始める場合を考えると、まず、４番コンミテータ片１４ｄのライザ１５に巻線１２の一端を懸け回し、４番コンミテータ片１４ｄと巻線１２を電気的に接続する。４番コンミテータ片１４ｄに接続された巻線１２は、図２に示すように、１−２番ティース９ａ,９ｂの間のスロット（第１スロット）１１ａと６−７番ティース９ｆ,９ｇの間のスロット（第２スロット）１１ｆとの間に、左巻きにて２０ターン巻回される（図２,３の［１］）。スロット１１ａ,１１ｆ間に巻装された巻線１２は、その後、５番コンミテータ片（第２コンミテータ片）１４ｅに接続され、コイル（第１コイル）７Ａが形成される。

コイル７Ａを形成した後、当該モータ１では、従来のモータと異なり、回転軸５を２１０°右回り（第１方向）に回転させる。回転軸５を回転させた後、５番コンミテータ片１４ｅから巻出される巻線１２は、１−２番ティース９ａ,９ｂの間のスロット１１ａと８−９番ティース９ｈ,９ｉの間のスロット（第４スロット）１１ｈとの間に巻回される（図２,３の［２］）。スロット１１ｈは、スロット１１ａに隣接するスロット１１ｂ（第３スロット）と回転軸５の中心に対し点対称位置に存在しており、巻線１２は、このスロット（第４スロット）１１ｈとスロット（第１スロット）１１ａとの間に５スロット跨ぎにて巻装される。この際、巻線１２は、コイル７Ａと巻線電流方向を揃えるため、コイル７Ａとは反対に右巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ａ,１１ｈ間に巻装された巻線１２は、６番コンミテータ片（第３コンミテータ片）１４ｆに接続され、コイル（第２コイル）７Ｂが形成される。

コイル７Ｂを形成した後、回転軸５を１５０°左回り（第２方向）に回転させる。その後、巻線１２は、６番コンミテータ片１４ｆから３−４番ティース９ｃ,９ｄの間のスロット１１ｃと８−９番ティース９ｈ,９ｉの間のスロット１１ｈとの間に巻回される（図２,３の［３］）。この場合、巻線１２は、スロット１１ｃ,１１ｈ間に左巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ｃ,１１ｈに巻装された巻線１２は、その後、７番コンミテータ片１４ｇに接続され、コイル７Ｃ（次の第１コイル）が形成される。

コイル７Ｃを形成した後、再び、回転軸５を２１０°右回りに回転させる。そして、３−４番ティース９ｃ,９ｄの間のスロット１１ｃと１０−１１番ティース９ｊ,９ｋの間のスロット１１ｊとの間に巻線１２を巻回する（図２,３の［４］）。巻線１２は、コイル７Ｂと同様に右巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ｃ,１１ｊ間に巻装された巻線１２は、８番コンミテータ片１４ｈに接続され、コイル７Ｄ（次の第２コイル）が形成される。その後、前述同様に、「回転軸１５０°左回転」→「左巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」→「回転軸２１０°右回転」→「右巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」の動作を繰り返すことにより、第１スロット及び第２コイルの組を複数備えたアーマチュアコイル７がアーマチュアコア６の周回りに形成される。なお、このような巻線形態を採用するに当たっては、巻線機のプログラム変更にて量産適用可能であり、工程作業時間（ラインタクト）のロスも現行機に比してほとんど生じない。

このような巻線構造を有するモータ１において、例えば、３番コンミテータ片１４ｃに低速用ブラシ２１ａ、９番コンミテータ片１４ｉに共通ブラシ２１ｃが接触した場合を考える。このとき、高速用ブラシ２１ｂは、図２に示すように、４,５番コンミテータ片１４ｄ,１４ｅと接触し、コイル７Ａが短絡される。図４はモータ１における短絡コイルの配置を示す説明図であり、図４（ａ）は、高速用ブラシ２１ｂが４,５番コンミテータ片１４ｄ,１４ｅと接触した状態を示している。この場合、短絡され無通電コイルとなったコイル７Ａは、図４（ａ）に黒丸にて示した位置に存在する。

次に、アーマチュア３が回転し、４番コンミテータ片１４ｄに低速用ブラシ２１ａ、１０番コンミテータ片１４ｊに共通ブラシ２１ｃが接触すると、高速用ブラシ２１ｂは、５,６番コンミテータ片１４ｅ,１４ｆと接触する。このとき、コイル７Ｂが短絡され、図４（ｂ）に黒丸にて示した位置に無通電コイルが配置される。さらに、アーマチュア３が回転し、５番コンミテータ片１４ｅに低速用ブラシ２１ａ、１１番コンミテータ片１４ｋに共通ブラシ２１ｃが接触すると、高速用ブラシ２１ｂは、６,７番コンミテータ片１４ｆ,１４ｇと接触する。このとき、コイル７Ｃが短絡され、図４（ｃ）に黒丸にて示した位置に無通電コイルが配置される。この場合、図４（ａ）,（ｃ）から明らかなように、図４（ｃ）の状態では、図４（ａ）と同じ位置に無通電コイルが存在する。

アーマチュア３がさらに回転し、６番コンミテータ片１４ｆに低速用ブラシ２１ａ、１２番コンミテータ片１４ｌに共通ブラシ２１ｃが接触すると、高速用ブラシ２１ｂは、７,８番コンミテータ片１４ｇ,１４ｈと接触する。このとき、コイル７Ｄが短絡され、図４（ｄ）に黒丸にて示した位置に無通電コイルが配置される。この場合もまた、図４（ｂ）,（ｄ）から明らかなように、図４（ｄ）の状態では、図４（ｂ）と同じ位置に無通電コイルが存在する。その後、アーマチュア３の回転に伴い、高速用ブラシ２１ｂが跨って接触するコンミテータ片１４が順次ずれて行き、それに伴い、図４（ａ）と図４（ｂ）の状態が繰り返される。

すなわち、当該モータ１では、図４（ａ）（ｂ）の黒丸位置に無通電コイルが交互に現れる。そして、無通電コイルは、アーマチュア３の回転と共に瞬時に入れ替わる。この場合、図４（ａ）黒丸Ｐ１,Ｐ２は、図４（ｂ）の黒丸Ｑ１,Ｑ２に対し（Ｐ１−Ｑ１,Ｐ２−Ｑ２）１スロット隣にずれた位置にあり、Ｐ１,Ｑ２とＱ１,Ｐ２は互いに１８０°対向する位置に配置されている。また、Ｐ１,Ｑ２はブラシ２１ａ,２１ｃを結ぶ線分Ｌに対して１スロット目、Ｐ２,Ｑ１は同じく２スロット目に位置しており、Ｐ１,Ｐ２とＱ１,Ｑ２は、線分Ｌに対して反転対称位置にある。

このようにモータ１では、巻線１２を、「左巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」→「回転軸２１０°右回転」→「右巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」→「回転軸１５０°左回転」→「左巻２０Ｔ・５スロット跨ぎ」のように巻装することにより、アーマチュア３の回転に伴って、無通電コイルが対向位置に交互に発生する。このため、図１０に示した従来のモータのように非対称位置に無通電コイルが常在する場合に比して、磁気的なバランスが安定し、アーマチュア３の振れ回り力が抑えられる。従って、モータの振動や騒音（特に、アーマチュア回転１２次の振動や作動音）を低減させることが可能となると共に、磁気的なアンバランスが小さくなるため、磁気ノイズの発生も抑えられる。

次に、本発明の実施例２として、巻線１２を全節巻線とした形態について説明する。図５は、本発明の実施例２であるモータにおけるアーマチュアコイルの巻線展開図（一部）、図６は、図５のモータにおけるアーマチュアコイルの巻装位置を示す説明図である。本実施例のモータもモータ自体としての構成は実施例１のモータと同様であり、当該実施例では、実施例１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。

実施例２においてもアーマチュアコイル７は重巻方式にて巻装されるが、スロット１１間には６スロット跨ぎにて順次巻装され、巻線形態としては全節巻線となっている。なお、全節巻を採用する関係から、図６に示すように、当該実施例のモータは、実施例１のモータ１に対してコンミテータ１３が１５°進角した状態で取り付けられている（図３参照）。そこで、前例と同様に、巻線１２を４番コンミテータ片１４ｄから巻き始める場合、４番コンミテータ片１４ｄのライザ１５に懸け回された巻線１２は、図５に示すように、１−２番ティース９ａ,９ｂの間のスロット１１ａと７−８番ティース９ｇ,９ｈの間のスロット１１ｇとの間に、左巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ａ,１１ｇ間に巻装された巻線１２は、その後、５番コンミテータ片１４ｅに接続され、コイル７Ａが形成される。

コイル７Ａを形成した後、当該実施例では、回転軸５を２１０°右回りに回転させる。回転軸５を回転させた後、５番コンミテータ片１４ｅから巻出される巻線１２は、２−３番ティース９ｂ,９ｃの間のスロット１１ｂと８−９番ティース９ｈ,９ｉの間のスロット１１ｈとの間に巻回される。スロット１１ｈは、スロット１１ａに隣接するスロット１１ｂと回転軸５の中心に対し点対称位置に存在しており、巻線１２は、このスロット１１ｈ（第４スロット）とスロット１１ａに隣接するスロット１１ｂ（第３スロット）との間に６スロット跨ぎにて巻装される。この際、巻線１２は、コイル７Ａと巻線電流方向を揃えるため、コイル７Ａとは反対に右巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ｂ,１１ｈ間に巻装された巻線１２は、６番コンミテータ片１４ｆに接続され、コイル７Ｂが形成される。

コイル７Ｂを形成した後、回転軸５を１５０°左回りに回転させる。その後、巻線１２は、６番コンミテータ片１４ｆから３−４番ティース９ｃ,９ｄの間のスロット１１ｃと９−１０番ティース９ｉ,９ｊの間のスロット１１ｉとの間に巻回される。この場合、巻線１２は、スロット１１ｃ,１１ｉ間に左巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ｃ,１１ｉに巻装された巻線１２は、その後、７番コンミテータ片１４ｇに接続され、コイル７Ｃが形成される。

コイル７Ｃを形成した後、再び、回転軸５を２１０°右回りに回転させる。そして、４−５番ティース９ｄ,９ｅの間のスロット１１ｄと１０−１１番ティース９ｊ,９ｋの間のスロット１１ｊとの間に巻線１２を巻回する。巻線１２は、コイル７Ｂと同様に右巻きにて２０ターン巻回される。スロット１１ｄ,１１ｊ間に巻装された巻線１２は、８番コンミテータ片１４ｈに接続され、コイル７Ｄが形成される。その後、「回転軸１５０°左回転」→「左巻２０Ｔ・６スロット跨ぎ」→「回転軸２１０°右回転」→「右巻２０Ｔ・６スロット跨ぎ」の動作を繰り返すことにより、複数のコイルを備えたアーマチュアコイル７がアーマチュアコア６の周回りに形成される。なお、このような巻線形態を採用するに当たっては、巻線機の改造が必要となるが、ラインタクトのロスは現行機に比してほとんど生じない。

このような巻線構造を有する実施例２のモータでは、前述同様、例えば、３番コンミテータ片１４ｃに低速用ブラシ２１ａ、９番コンミテータ片１４ｉに共通ブラシ２１ｃが接触し、高速用ブラシ２１ｂが４,５番コンミテータ片１４ｄ,１４ｅと接触すると、図５から分かるようにコイル７Ａが短絡される。図７は、実施例２における短絡コイルの配置を示す説明図であり、図７（ａ）は、高速用ブラシ２１ｂが４,５番コンミテータ片１４ｄ,１４ｅと接触した状態を示している。この場合、短絡され無通電コイルとなったコイル７Ａは、図７（ａ）に黒丸にて示した位置に存在する。

次に、アーマチュア３が回転し、高速用ブラシ２１ｂが５,６番コンミテータ片１４ｅ,１４ｆと接触すると、コイル７Ｂが短絡され、図７（ｂ）に黒丸にて示した位置に無通電コイルが配置される。さらに、アーマチュア３が回転し、高速用ブラシ２１ｂが６,７番コンミテータ片１４ｆ,１４ｇと接触すると、コイル７Ｃが短絡され、図７（ｃ）に黒丸にて示した位置に無通電コイルが配置される。この場合、図７（ａ）,（ｃ）から明らかなように、図７（ｃ）の状態では、図７（ａ）と同じ位置に無通電コイルが存在する。

アーマチュア３がさらに回転し、高速用ブラシ２１ｂが７,８番コンミテータ片１４ｇ,１４ｈと接触すると、コイル７Ｄが短絡され、図７（ｄ）に黒丸にて示した位置に無通電コイルが配置される。この場合もまた、図７（ｂ）,（ｄ）から明らかなように、図７（ｄ）の状態では、図７（ｂ）と同じ位置に無通電コイルが存在する。その後、アーマチュア３の回転に伴い、高速用ブラシ２１ｂが跨って接触するコンミテータ片１４が順次ずれて行き、それに伴い、図７（ａ）と図７（ｂ）の状態が繰り返される。

すなわち、実施例２では、図７（ａ）（ｂ）の黒丸位置に無通電コイルが交互に現れ、無通電コイルは、アーマチュア３の回転と共に瞬時に入れ替わる。この場合、図７（ａ）（ｂ）の黒丸は、１８０°対向した位置に常に存在する。このため、図１０に示した従来のモータのように非対称位置に無通電コイルが常在する場合に比して、磁気的なバランスが安定し、アーマチュア３の振れ回り力が抑えられる。特に、実施例２の構成の場合、無通電コイルが１８０°対向位置に存在するため、磁気的バランスがより安定し、アーマチュア３の振れ回り力もより効果的に抑えられる。従って、モータの振動や騒音（特に、アーマチュア回転１２次の振動や作動音）をより効果的に低減させることが可能となると共に、磁気的なアンバランスもより小さくなるため、磁気ノイズの発生もさらに抑えられる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述のモータ１では１２個のスロットを有する構成となっているが、スロット数は１２には限定されず、８以上の偶数値を適宜採用可能である。また、前述の実施例では、本発明をワイパ装置の駆動源として使用されるモータについて説明したが、その適用対象はワイパ装置用電動モータには限定されず、他の車載モータやロボット等の産業用機械、パソコンやその周辺機器等のＩＴ機器にも適用可能である。
また、上述の実施例においては円筒形のコンミテータを有するモータに本発明を適用した形態について説明したが、これに限らずディスク型コンミテータを有するモータにも本発明は適用可能である。

本発明の実施例１である電動モータの構成を示す一部断面側面図である。 実施例１の電動モータにおけるアーマチュアコイルの巻線展開図である。 アーマチュアコイルの巻装位置を示す説明図である。 実施例１の電動モータにおける短絡コイルの配置を示す説明図である。 本発明の実施例２である電動モータにおけるアーマチュアコイルの巻線展開図である。 実施例２の電動モータにおけるアーマチュアコイルの巻装位置を示す説明図である。 実施例２の電動モータにおける短絡コイルの配置を示す説明図である。 従来の電動モータにおけるアーマチュアコイルの巻線展開図である。 ３ブラシ構造の電動モータにおけるブラシ配置を示す説明図である。 高速用ブラシによる短絡コイルの位置を示す説明図である。

符号の説明

１ 電動モータ
２ モータハウジング
３ アーマチュア
４ 永久磁石
５ 回転軸
６ アーマチュアコア
７ アーマチュアコイル
７Ａ コイル（第１コイル）
７Ｂ コイル（第２コイル）
７Ｃ コイル（次の第１コイル）
７Ｄ コイル
８ 金属板
９ ティース
９ａ〜９ｌ ティース
１１ スロット
１１ａ〜１１ｌ スロット
１２ 巻線
１３ コンミテータ
１４ コンミテータ片
１４ａ〜１４ｌ コンミテータ片
１５ ライザ
１６ 軸受
１７ カバー
１８ ホルダステー
１９ ブラシホルダ
２１ ブラシ
２１ａ 低速用ブラシ（第１ブラシ）
２１ｂ 高速用ブラシ（第２ブラシ）
２１ｃ 共通ブラシ（第３ブラシ）
５１ コンミテータ片
５２ ティース
５３ 巻線
５３Ａ,５３Ｂ 巻線
５４ａ,５４ｂ,５４ｆ,５４ｇ スロット
５５ コイル
５５Ａ,５５Ｂ コイル
６１ 低速用ブラシ
６２ 高速用ブラシ
６３ 共通ブラシ
６４ コンミテータ

Claims (8)

1. 回転軸に取り付けられ、径方向に向かって放射状に延びる複数のティースと、前記ティースの間に形成され軸方向に沿って延びる複数のスロットとを備えるアーマチュアコアと、
   前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ、前記スロットと同数のコンミテータ片を周方向に配置したコンミテータと、
   前記コンミテータと摺接する第１ブラシと、
   前記第１ブラシから所定角度周方向に離間して設けられ、前記コンミテータと摺接する第２ブラシと、
   前記コンミテータと摺接し、前記第１ブラシ又は前記第２ブラシの何れか一方と共に使用される第３ブラシと、
   前記コンミテータの第１コンミテータ片から第１スロット及び第２スロット間に巻装され、前記第１コンミテータ片に隣接する第２コンミテータ片へ接続される第１コイルと、
   前記第２コンミテータ片から、前記第１スロットに隣接する第３スロットと前記回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと、前記第１スロットとの間に前記第１コイルとは逆方向に巻装され、前記第２コンミテータ片に隣接する第３コンミテータ片に接続される第２コイルとを有することを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１記載の電動モータにおいて、前記第１コイル及び前記第２コイルは、短節巻にて前記ティースに巻装されることを特徴とする電動モータ。
3. 請求項１又は２記載の電動モータにおいて、前記電動モータは、１２本の前記ティースと１２個の前記スロットを備え、前記第１コイル及び前記第２コイルが５スロット跨ぎにて前記ティースに巻装され、
   前記第２コイルは、前記第１コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１スロットに対し前記第３スロットとは反対側の第１方向に２１０°回転させた状態で巻装されることを特徴とする電動モータ。
4. 請求項３記載の電動モータにおいて、前記第２コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１方向と逆方向の第２方向に１５０°回転させて次の前記第１コイルを巻装することを特徴とする電動モータ。
5. 回転軸に取り付けられ、径方向に向かって放射状に延びる複数のティースと、前記ティースの間に形成され軸方向に沿って延びる複数のスロットとを備えるアーマチュアコアと、
   前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ、前記スロットと同数のコンミテータ片を周方向に配置したコンミテータと、
   前記コンミテータと摺接する第１ブラシと、
   前記第１ブラシから所定角度周方向に離間して設けられ、前記コンミテータと摺接する第２ブラシと、
   前記コンミテータと摺接し、前記第１ブラシ又は前記第２ブラシの何れか一方と共に使用される第３ブラシと、
   前記コンミテータの第１コンミテータ片から第１スロット及び第２スロット間に巻装され、前記第１コンミテータ片に隣接する第２コンミテータ片へ接続される第１コイルと、
   前記第２コンミテータ片から、前記第１スロットに隣接する第３スロットと前記回転軸の中心に対し点対称位置に存在する第４スロットと、前記第３スロットとの間に前記第１コイルとは逆方向に巻装され、前記第２コンミテータ片に隣接する第３コンミテータ片に接続される第２コイルとを有することを特徴とする電動モータ。
6. 請求項５記載の電動モータにおいて、前記第１コイル及び前記第２コイルは、全節巻にて前記ティースに巻装されることを特徴とする電動モータ。
7. 請求項５又は６記載の電動モータにおいて、前記電動モータは、１２本の前記ティースと１２個の前記スロットを備え、前記第１コイル及び前記第２コイルが６スロット跨ぎにて前記ティースに巻装され、
   前記第２コイルは、前記第１コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１スロットに対し前記第３スロットとは反対側の第１方向に２１０°回転させた状態で巻装されることを特徴とする電動モータ。
8. 請求項７記載の電動モータにおいて、前記第２コイルを巻装した後、前記回転軸を前記第１方向と逆方向の第２方向に１５０°回転させて次の前記第１コイルを巻装することを特徴とする電動モータ。

Images