JP2009240031A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁極数を８極としてもブラシの設置個数とブラシのレイアウトを最適化することで、さらなる長寿命化、高性能化を図ることが可能な電動モータを提供する。
【解決手段】ヨークの筒部に配設された８極の永久磁石４と、回転軸にアーマチュアコアと隣接して設けられコイルが接続されているセグメントを周方向に複数配置したコンミテータ１３と、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材と、セグメントに摺接し、このセグメントを介してコイルに給電を行う４つのブラシ２２とを備えた電動モータ１であって、４つのブラシ２２は、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの組みを２つ備えて構成され、同極側同士のブラシ２２は、機械角で９０°周方向に間隔をあけて配置されていると共に、異極側同士のブラシ２２は、一方では機械角で１３５°周方向に間隔をあけて配置され、他方では機械角で４５°周方向に間隔をあけて配置されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両に搭載される電動モータに関するものである。

従来から、車両等に搭載されるブラシ付きの電動モータが知られている。この電動モータは、内周面に複数個の磁石を取り付けた円筒状のヨークの内周面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いる。アーマチュアコアには、巻線を巻装するためのティースが放射状に形成され、これらティース間に軸方向に長いスロットが形成されている。

各ティースには巻線が巻装され、アーマチュアコイルが形成されている。アーマチュアコイルは、回転軸に取り付けられた各セグメントに導通している。各セグメントはブラシと摺接可能になっており、このブラシからセグメントに電圧を印加することによってアーマチュアコイルに電流が給電されるようになっている。このとき、アーマチュアコイルに磁界が形成され、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回転するようになっている。

ここで、ブラシは陽極側ブラシ（正ブラシ）と陰極側ブラシ（負ブラシ）との組みで構成され、ヨークの内周面に設けられた磁石が４個、つまり、磁極が４極の電動モータにあっては、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みが２組設けられる。そして、同極側同士のブラシを機械角で１８０°周方向に間隔をあけて配置すると共に、異極側同士のブラシを電気角で１８０°周方向に間隔をあけて配置する。磁石が４個の場合、各磁石を周方向に等間隔で配置すると、各磁石は機械角で９０°間隔に配置されることになる。このため、各ブラシは、周方向に等間隔で配置された状態になる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６２５０７号公報

ところで、近年、この種の電動モータにおいては、さらなる小型化、長寿命化、および高性能化が望まれている。そこで、例えば、磁極数を８極に多極化するなどして、電動モータの高出力化、小型化、および長寿命化を図ることが考えられる。このような８極の電動モータにあっては、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みが４組必要になる。この場合、各ブラシの摺動損の増加を考慮するとブラシの設置個数が多すぎる。このため、ブラシの設置個数を減少すべく同電位となるセグメント同士を短絡することが考えられる。

同電位となるセグメント同士を短絡すると陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みは１組で足りることになるが、ブラシ１つあたりの電流密度を考慮するとブラシの設置個数が少なすぎる。これらに対し、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組とすると、ブラシの摺動損とブラシ１つあたりの電流密度とのバランスをとることができるが、これらのブラシをただ単に周方向に等間隔で配置したのでは所定のコイルに所定の電流を供給することが困難で、電動モータが正常に動作しなくなる。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、磁極数を８極としてもブラシの設置個数とブラシのレイアウトを最適化しつつ、部品点数を低減できる電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、筒部を有するヨークと、前記筒部の内周面に配設された８極の磁極と、前記ヨークに回転自在に軸支される回転軸と、前記回転軸に外嵌固定されコイルが巻装された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コイルが接続されているセグメントを周方向に複数配置したコンミテータと、同電位となる前記セグメント同士を短絡する短絡部材と、前記セグメントに摺接し、このセグメントを介して前記コイルに給電を行う４つのブラシとを備えた電動モータであって、前記４つのブラシは、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２つ備えて構成され、同極側同士のブラシは、機械角で９０°周方向に間隔をあけて配置されていると共に、異極側同士のブラシは、一方では機械角で１３５°周方向に間隔をあけて配置され、他方では機械角で４５°周方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、前記筒部の開口部を閉塞するブラケットと、前記ブラケットの内側に設けられ前記４つのブラシを保持するためのホルダステーと、前記ホルダステーに設けられ外部電源に電気的に接続される給電部とを備え、前記ホルダステーに、前記給電部と前記陽極側ブラシとを接続する陽極側ターミナルを１つ設けると共に、前記給電部と前記陰極側ブラシとを接続する陰極側ターミナルを１つ設けてもよい。

このように構成することで、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組とすることができ、ブラシの摺動損とブラシ１つあたりの電流密度とのバランスをとることができる。また、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組としても、所定のコイルに所定の電流を供給することができ、電動モータを正常に動作させることができる。
さらに、同極同士のブラシを一箇所に集中配置できる。つまり、例えば、陽極側ブラシをホルダステーの右半分に配置し、陰極側ブラシをホルダステーの左半分に配置することができる。

請求項３に記載した発明は、筒部を有するヨークと、前記筒部の内周面に配設された８極の磁極と、前記ヨークに回転自在に軸支される回転軸と、前記回転軸に外嵌固定されコイルが巻装された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コイルが接続されているセグメントを周方向に複数配置したコンミテータと、同電位となる前記セグメント同士を短絡する短絡部材と、前記セグメントに摺接し、このセグメントを介して前記コイルに給電を行う４つのブラシとを備えた電動モータであって、前記４つのブラシは、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２つ備えて構成され、同極側同士のブラシは、機械角で１８０°周方向に間隔をあけて配置されていると共に、異極側同士のブラシは、機械角で４５°周方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする。
この場合、請求項４に記載した発明のように、前記筒部の開口部を閉塞するブラケットと、前記ブラケットの内側に設けられ前記４つのブラシを保持するためのホルダステーと、前記ホルダステーに設けられ外部電源に電気的に接続される一対の給電部とを備え、前記ホルダステーに、前記給電部と前記陽極側ブラシとを接続する陽極側ターミナルと、前記給電部と前記陰極側ブラシとを接続する陰極側ターミナルとの組みを２組設け、一方の給電部には、これと一方の陽極側ブラシとが一方の陽極側ターミナルで接続されると共に、前記一方の給電部と一方の陰極側ブラシとが一方の陰極側ターミナルで接続され、他方の給電部には、これと他方の陽極側ブラシとが他方の陽極側ターミナルで接続されると共に、前記他方の給電部と他方の陰極側ブラシとが他方の陰極側ターミナルで接続されてもよい。

このように構成することで、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組とし、各ブラシを回転軸を中心にして点対称に配置することができる。

請求項１、および請求項２に記載した発明によれば、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組とすることができ、ブラシの摺動損とブラシ１つあたりの電流密度とのバランスをとることができる。また、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組としても、所定のコイルに所定の電流を供給することができ、電動モータを正常に動作させることができる。
さらに、同極同士のブラシを一箇所に集中配置できる。つまり、例えば、陽極側ブラシをホルダステーの右半分に配置し、陰極側ブラシをホルダステーの左半分に配置することができる。このため、外部電源の電力を各ブラシに供給するために、給電部を１つ設けると共に、陽極側ターミナルと陰極側ターミナルをそれぞれ１つずつ設けるだけでよくなる。このため、ホルダステーに配設される部品点数を従来よりも削減することができる。

請求項３、および請求項４に記載した発明によれば、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２組とし、各ブラシを回転軸を中心にして点対称に配置することができるので、電動モータの重量バランスを向上させることができ、さらに、ブラシ同士が対向に配置されることで、コンミテータへの接圧のバランスを最適にすることができる。

次に、この発明の第一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、電動モータ１は、所謂ブラシ付の直流（ＤＣ）モータであって、車両に搭載する電装品（例えば、ラジエータファン）の駆動源となるものである。電動モータ１は、有底円筒形状のヨーク２内に回転自在に設けられたアーマチュア３を備え、ヨーク２の開口部２ｃがエンドブラケット１７で閉塞されている。

ヨーク２の筒部２ａには、内面に周方向に沿って等間隔に永久磁石４が８個並設され、磁極数は８極になっている。また、ヨーク２のエンド部（底部）２ｂには、径方向略中央にボス部１０が形成されている。このボス部１０には、アーマチュア３の回転軸５を挿通するための挿通孔１１が形成されていると共に、回転軸５の一端側を回転自在に支持するための軸受け１２が内装されている。

アーマチュア３は、回転軸５に外嵌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、回転軸５の他端側に配置されたコンミテータ１３とから構成されている。アーマチュアコア６は、複数の金属板を軸方向に積層したり、軟磁性粉末を加圧成形したりすることで成るものである。

アーマチュアコア６は、回転軸５に外嵌固定される略円環状の回転軸固定部６１を有している。回転軸固定部６１に形成されている挿通孔６１ａに回転軸５が圧入固定されている。この回転軸固定部６１の径方向外側には、回転軸固定部６１と同心円上に形成された外側環状部６２が設けられている。これら回転軸固定部６１と外側環状部６２との間には、両者６１，６２に跨り互いを連結するスポーク部６３が周方向に等間隔で複数本設けられている。すなわち、アーマチュアコア６には、回転軸固定部６１、外側環状部６２、およびスポーク部６３によって、軸方向に貫通する貫通孔６４が複数形成されていることになる。

外側環状部６２の径方向外側には、軸方向平面視略Ｔ字状のティース３６が周方向に沿って等間隔に１０個放射状に形成されている。隣接するティース３６間には、蟻溝状のスロット３７（図３参照）が形成されている。スロット３７は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に１０個形成されている。そして、このスロット３７にエナメル被覆の巻線３８が通され、この巻線３８が不図示のインシュレータを介して集中巻にてティース３６に巻装されている。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が形成されるようになっている。

また、アーマチュアコア６には、径方向中央に軸方向の平面視で略円形の凹部３０，３０が形成されている。これら凹部３０，３０のうち、コンミテータ１３側に形成されている凹部３０には、リング状のガイド部６６がインロー嵌合されている。このガイド部６６は、各ティース３６間に配索される巻線３８の渡り線部分がコンミテータ１３の後述するライザ４３と干渉しないようにするためのものである。

コンミテータ１３は、回転軸５に外嵌固定され円柱状に形成されている樹脂モールド体４０と、この樹脂モールド体４０の外周面に露出配設された２０枚のセグメント４１と、樹脂モールド体４０に埋設され２０枚のセグメント４１のうちの同電位セグメント同士を短絡させる短絡部材４２とで構成されている。
セグメント４１は軸方向に長い板状の金属片から成るものであって、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。セグメント４１のアーマチュアコア６側端には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ４３が一体成形されている。

ライザ４３はセグメント４１にアーマチュアコイル７を接続させるためのものであって、アーマチュアコイル７から引き出された巻線３８の巻き始め端と巻き終わり端とがそれぞれ掛け回わされ、ヒュージングにより固定されるようになっている。これにより、セグメント４１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。
短絡部材４２は、複数の短絡リング４６を軸方向に間隔をあけて積層したものである。
すなわち、同電位セグメント同士を１つの短絡リング４６で短絡させている。

ここで、この第一実施形態の電動モータ１は、永久磁石４（磁極）が８個、スロット３７が１０個、セグメント４１が２０枚であって、アーマチュアコア６のティース３６に巻線３８が集中巻にて巻装された８極１０スロット２０セグメントの５相直流モータである。このため、４つ置きに配置されたセグメント４１が同電位セグメント同士となる（図３参照）。したがって、同電位セグメントの組みが５つ形成されるので、短絡部材４２は５つの短絡リング４６で構成されている。

エンドブラケット１７は、金属製で略円盤形状に形成されたものであって、径方向略中央にボス部１８が突出形成されている。このボス部１８には、回転軸５の他端側を回転自在に支持するための軸受け１９が圧入固定されている。
エンドブラケット１７の外周部側には、外側に向かって延出するステー９が設けられている。このステー９は、電動モータ１を外部機器に固定するときに使用されるものであって、バーリング加工によって形成されたボルト孔９ａがヨーク２とは反対側に向かって突設されている。
エンドブラケット１７の内側には、ホルダステー２０が取り付けられている。ホルダステー２０は、樹脂製で略円盤状に形成されたものであって、この内面にブラシホルダ２１が４つ固定されている。

図２に示すように、ブラシホルダ２１は真鋳などで直方体の箱状に形成されたものであって、長手方向が径方向に沿うように放射状に配置されている。ブラシホルダ２１には、それぞれブラシ２２がスプリング２３を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ２２の先端部は、スプリング２３によって付勢されているためコンミテータ１３のセグメント４１に摺接した状態になっている。

ここで、ブラシ２２は、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの組みを２つ備えた構成となっている。そして、陽極側ブラシ２２ａ、および陰極側ブラシ２２ｂは、それぞれ同極側同士のブラシ２２が機械角で９０°周方向に間隔をあけた状態で配置され、異極側同士のブラシ２２が一方で機械角１３５°、他方で機械角４５°周方向に間隔をあけた状態で配置されている。
すなわち、この第一実施形態では８個の永久磁石４が周方向に等間隔で配設されているので、同極側同士のブラシ２２は電気角で３６０°周方向に間隔をあけた状態で配置され、異極側同士のブラシ２２は電気角で１８０°周方向に間隔をあけた状態で配置されていることになる。そして、同極同士のブラシが一箇所に集中配置された状態になっている。つまり、陽極側ブラシ２２ａ，２２ａは、ホルダステー２０の右半分（図２における紙面右半分）に配置された状態である一方、陰極側ブラシ２２ｂ，２２ｂは、ホルダステー２０の左半分（図２における紙面左半分）に配置された状態になっている。

また、ホルダステー２０には、互いに機械角で１３５°間隔をあけて配置されている陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの間の略中央に、給電部７０が設けられている。この給電部７０は陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとに電力を供給するためのものであって、不図示の外部電源が電気的に接続されている。さらに、給電部７０には、弧状に形成された陽極側ターミナル７１、および陰極側ターミナル７２の一端がそれぞれ接続されている。

陽極側ターミナル７１は、ホルダステー２０の内面側に配設され給電部７０と陽極側ブラシ２２ａとを接続するためのものであって、給電部７０から２つの陽極側ブラシ２２ａ，２２ａが配置されている部位に対応するように延出している。そして、陽極側ブラシ２２ａに一端が接続されているピグテール７３は、この他端が陽極側ターミナル７１に接続されるようになっている。陽極側ターミナル７１には、陽極側ブラシ２２ａのピグテール７３に対応する部位に、径方向外側に向かって突出する接続部７４，７４が形成されている。この接続部７４，７４にピグテール７３の他端が接続される。

一方、陰極側ターミナル７２は、ホルダステー２０の内面側に配設され給電部７０と陰極側ブラシ２２ｂとを接続するためのものであって、給電部７０から２つの陰極側ブラシ２２ｂ，２２ｂが配置されている部位に対応するように延出している。そして、陰極側ブラシ２２ｂに一端が接続されているピグテール７３は、この他端が陰極側ターミナル７２に接続されるようになっている。陰極側ターミナル７２には、陰極側ブラシ２２ｂのピグテール７３に対応する部位に、径方向外側に向かって突出する接続部７５，７５が形成されている。この接続部７５，７５にピグテール７３の他端が接続される。
このような構成のもと、外部電源の電力は、給電部７０、各ターミナル７１，７２、ピグテール７３、ブラシ２２、およびセグメント４１を介してアーマチュアコイル７に供給される。

次に、図３に基づいて、アーマチュアコイル７の巻装状態について説明する。
同図は、アーマチュア３のセグメント４１（ライザ４３）とティース３６、ヨーク２側に固着される永久磁石４、そして、短絡部材４２の短絡リング４６を展開した図面であり、隣接するティース３６間の空隙がスロット３７に相当している。なお、以下の図面においては、各セグメント４１、各ティース３６、および巻装された巻線３８にそれぞれ符号を付して説明する。

同図に示すように、同電位となるセグメント４１同士は、短絡リング４６によって短絡されている。つまり、４つ置きのセグメント４１同士が短絡リング４６によってそれぞれ短絡されている。
また、各ティース３６には、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相が周回り方向にこの順で割り当てられている。つまり、１番、６番ティース３６がＵ相、２番、７番ティース３６がＶ相、３番、８番ティース３６がＷ相、４番、９番ティース３６がＸ相、５番、１０番ティース３６がＹ相になっている。

巻線３８は、例えば、その巻き始め端８１が１番セグメント４１ａより巻き始められた場合、まず、１番セグメント４１ａのライザ４３に掛け回された後、巻線３８を１番セグメント４１ａの近傍に存在する１−１０番ティース３６の間のスロット３７ａに引き込む。
そして、１番ティース３６にｎ（ｎは１以上の自然数）回巻装して第一コイル７ａを形成する。
続いて、１−２番ティース３６の間のスロット３７ｂから巻線３８を引き出し、５−６番ティース３６の間のスロット３７ｃに引き込む。そして、６番ティース３６にｎ回巻装して第二コイル７ｂを形成する。これら１番ティース３６と６番ティース３６は、互いに回転軸５を中心に点対称位置に存在している。

巻線３８は、第二コイル７ｂを形成した後、６−７番ティース３６の間のスロット３７ｄから引き出し、６番ティース３６の近傍に存在する１２番セグメント４１ｂのライザ４３に掛け回される。そして、１２番セグメント４１ｂに巻線３８の巻き終わり端８２が接続される。これにより、１，１２番セグメント４１ａ，１４ｂの間には１番ティース３６と６番ティース３６に巻装され、かつ直列接続された一対のコイル７ａ，７ｂを備えるアーマチュアコイル７（Ｕ相）が形成される。なお、巻き終わり端８２が接続されている１２番セグメント４１ｂと１番セグメント４１ａに隣接する２番セグメント４１ｅは、短絡リング４６により短絡されている。このため、１番セグメント４１ａ、１２番セグメント４１ｂ間の電位差は、隣接するセグメント（セグメント４１ａ，４１ｅ）間の電位差と等しくなる。

同様にして、例えば、巻線３８の巻き始め端８１が３番セグメント４１ｃより巻き始められた場合、まず、３番セグメント４１ｃのライザ４３に掛け回された後、巻線３８を３番セグメント４１ｃ近傍に存在する１−２番ティース３６の間のスロット３７ｂに引き込む。そして、２番ティース３６にｎ回巻装して第一コイル７ａを形成する。
続いて、２−３番ティース３６の間のスロット３７ｅから巻線３８を引き出し、６−７番ティース３６の間のスロット３７ｄに引き込む。そして、７番ティース３６にｎ回巻装して第二コイル７ｂを形成する。これら２番ティース３６と７番ティース３６は、互いに回転軸５を中心に点対称位置に存在している。

巻線３８は、第二コイル７ｂを形成した後、７−８番ティース３６の間のスロット３７ｆから引き出され、７番ティース３６の近傍に存在する１４番セグメント４１ｄのライザ４３に掛け回される。そして、１４番セグメント４１ｄに巻線３８の巻き終わり端８２が接続される。これにより、２，１４番セグメント４１ｅ，４１ｄの間には２番ティース３６と７番ティース３６に巻装され、かつ直列接続された一対のコイル７ａ，７ｂを備えるアーマチュアコイル７（Ｖ相）が形成される。
そして、これを順次各セグメント４１間に二つのコイル７ａ，７ｂを繰り返し形成しながら巻き進むことにより、アーマチュアコア６には５相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。

また、同電位となるセグメント４１同士が短絡リング４６によって短絡されているため、結果的に隣接するセグメント４１間には、Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ相のアーマチュアコイル７がこの順で電気的に順次接続された構造となっている。つまり、１−２番セグメント４１ａ，１４ｅ間にはＵ相のアーマチュアコイル７が、２−３番セグメント４１ｅ，１４ｃ間にはＸ相のアーマチュアコイル７が接続され、続けて隣接するセグメント４１間にＶ，Ｙ，Ｗ相のアーマチュアコイル７がそれぞれ接続されている。

したがって、上述の第一実施形態によれば、磁極が８極の電動モータ１であっても、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの組みを２組とすることができる。また、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの組みを２組としても、所定のコイルに所定の電流を供給することができ（図２、図３参照）、電動モータ１を正常に動作させることができる。

さらに、同極同士のブラシが一箇所に集中配置された状態になっている。つまり、陽極側ブラシ２２ａ，２２ａは、ホルダステー２０の右半分（図２における紙面右半分）に配置された状態である一方、陰極側ブラシ２２ｂ，２２ｂは、ホルダステー２０の左半分（図２における紙面左半分）に配置された状態になっている。このため、外部電源の電力を各ブラシ２２に供給するために、ホルダステー２０に給電部７０を１つ、また、陽極側ターミナル７１と陰極側ターミナル７２をそれぞれ１つずつ設けるだけでよくなる。よって、ホルダステー２０に配設される部品点数を従来よりも削減することができる。

そして、給電部７０は、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの間のうち、互いに機械角で１３５°間隔をあけて配置されている陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの間の略中央に設けられている。このため、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの間隔が機械角で４５°のスペースに給電部７０を設けるよりも電動モータ１の重量バランスがよい。

なお、この第一実施形態では、陽極側ターミナル７１、および陰極側ターミナル７２がホルダステー２０の内面側に配設されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図４に示すように、ホルダステー２０に陽極側ターミナル７１、および陰極側ターミナル７２をインサートモールドしてもよい。この場合、各ターミナル７１，７２の接続部７４，７５を露出させてピグテール７３と接続するようにする。このようにすることで、ホルダステー２０上に陽極側ターミナル７１、および陰極側ターミナル７２が露出配置されず、各ターミナル７１，７２の損傷を防止することが可能になる。

次に、この発明の第二実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
この第二実施形態において、電動モータ１は、永久磁石４（磁極）が８個、スロット３７が１０個、セグメント４１が２０枚であって、アーマチュアコア６のティース３６に巻線３８が集中巻にて巻装された８極１０スロット２０セグメントの５相直流モータである点、４つ置きに配置された同電位のセグメント４１同士が短絡部材４２の短絡リング４６でそれぞれ短絡されている点、エンドブラケット１７の内側に樹脂製のホルダステー２０が取り付けられ、このホルダステー２０の内面に陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの組みが２組配設されている点等の基本的構成は、前記第一実施形態と同様である。

ここで、陽極側ブラシ２２ａ、および陰極側ブラシ２２ｂは、それぞれ同極側同士のブラシ２２が機械角で１８０°周方向に間隔をあけた状態で配置され、異極側同士のブラシ２２が一方で機械角１３５°、他方で機械角４５°周方向に間隔をあけた状態で配置されている。すなわち、異極側同士のブラシ２２は電気角で１８０°周方向に間隔をあけた状態で配置されていることになる。

また、ホルダステー２０には、機械角で１３５°間隔をあけて配置されている陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの間の略中央に、一対の給電部９０ａ，９０ｂ、つまり、第一給電部９０ａと第二給電部９０ｂとがそれぞれ設けられている。第一給電部９０ａ（図５における下方側の給電部）には、１組の陽極側ブラシ２２ａ、および陰極側ブラシ２２ｂと、第一給電部９０ａとを接続する１組の第一陽極側ターミナル９１ａ、および第一陰極側ターミナル９２ａの一端が接続されている。

第一陽極側ターミナル９１ａは、ホルダステー２０の内面側に配設され、第一給電部９０ａからこれに近設する陽極側ブラシ２２ａが配置されている部位に至るまで延出している。また、第一陽極側ターミナル９１ａの陽極側ブラシ２２ａ側端には、陽極側ブラシ２２ａのピグテール７３を接続するための接続部９４が形成されている。
一方、第一陰極側ターミナル９２ａは、ホルダステー２０の内面側に配設され、第一給電部９０ａからこれに近設する陰極側ブラシ２２ｂが配置されている部位に至るまで延出している。また、第一陰極側ターミナル９２ａの陰極側ブラシ２２ｂ側端には、陰極側ブラシ２２ｂのピグテール７３を接続するための接続部９５が形成されている。

第二給電部９０ｂ（図５における上方側の給電部）には、１組の陽極側ブラシ２２ａ、および陰極側ブラシ２２ｂと、第二給電部９０ｂとを接続する１組の第二陽極側ターミナル９１ｂ、および第二陰極側ターミナル９２ｂの一端が接続されている。これら第二陽極側ターミナル９１ｂ、および第二陰極側ターミナル９２ｂは、上述の第一陽極側ターミナル９１ａ、および第一陰極側ターミナル９２ａと同様に形成されているので説明を省略する。

したがって、上述の第二実施形態によれば、陽極側ブラシ２２ａと陰極側ブラシ２２ｂとの組みを２組とすることができる。
これに加え、磁極が８極の４つのブラシ２２を有する電動モータ１において、ブラシ２２のレイアウトのバリエーションを増加させることができる。
さらに、陽極側ブラシ２２ａ、および陰極側ブラシ２２ｂは、それぞれ同極側同士のブラシ２２が機械角で１８０°周方向に間隔をあけた状態で配置され、異極側同士のブラシ２２が一方で機械角１３５°、他方で機械角４５°周方向に間隔をあけた状態で配置されている。すなわち、各ブラシ２２が回転軸５を中心にして点対称に配置された状態になっているので、電動モータ１の重量バランスをさらに向上させることができ、さらに、ブラシ同士が対向に配置されることで、コンミテータへの接圧のバランスを最適にすることができる。

なお、この第二実施形態では、各ターミナル９１ａ〜９２ｂがホルダステー２０の内面側に配設されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、図６に示すように、ホルダステー２０に各ターミナル９１ａ〜９２ｂを接続部９４，９５を露出させた状態でインサートモールドしてもよい。

また、上述の実施形態では、図３のアーマチュア３の展開図に基づいて、アーマチュアコイル７の巻装状態の一例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、以下の図７〜図９に示す他の実施形態のように、さまざまな巻装状態のアーマチュアコイル７を形成することができる。
図７の場合、巻線３８は、例えば、その巻き始め端８１が１番セグメント４１ａより巻き始められた場合、まず、１番セグメント４１ａのライザ４３に掛け回された後、巻線３８を１番セグメント４１ａ近傍に存在する１−１０番ティース３６の間のスロット３７ａに引き込む。そして、１番ティース３６にｎ回巻装する。

続いて、巻線３８は１−２番ティース３６の間のスロット３７ｂから引き出され、１番セグメント４１ａに隣接する２番セグメント４１ｅのライザ４３に掛け回される。そして、２番セグメント４１ｅに巻き終わり端８２が接続される。これにより、１，２番セグメント４１ａ，４１ｅの間には１番ティース３６に巻装されたＵ相のアーマチュアコイル７が形成される。そして、これを順次隣接するセグメント４１間にティース３６毎に巻装されたアーマチュアコイル７を繰り返し形成しながら巻き進むことにより、アーマチュアコア６には５相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。

また、同電位となるセグメント４１同士が短絡部材４２の短絡リング４６によって短絡されているため、結果的に隣接するセグメント４１間には、Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ相のアーマチュアコイル７がこの順で電気的に順次接続された構造となっている。
このように、ティース３６毎にアーマチュアコイル７を形成すると、同じ相同士のティース３６にそれぞれ形成された一対のコイル７ａ，７ｂを直列接続してアーマチュアコイル７を形成する場合の並列回路数（モータの並列回路数が２）と比較して、並列回路数を増加させることができる（モータの並列回路数が４）。このため、巻線３８の線径を細くすることが可能になる。

図８の場合、巻線３８は、例えば、その巻き始め端８１が１９番セグメント４１ｆより巻き始められた場合、まず、１９番セグメント４１ｆのライザ４３に掛け回された後、巻線３８を１−１０番ティース３６の間のスロット３７ａに引き込む。そして、１番ティース３６にｎ（ｎは１以上の自然数）回巻装して第一Ｕ相コイル７６ａを形成する。

続いて、１−２番ティース３６の間のスロット３７ｂから巻線３８を引き出し、５−６番ティース３６の間のスロット３７ｃに引き込む。そして、６番ティース３６にｎ回巻装して第二Ｕ相コイル７６ｂを形成する。なお、これら１番ティース３６と６番ティース３６は、互いに回転軸５を中心に点対称位置に存在している。
巻線３８は、第二Ｕ相コイル７７ｂを形成した後、６−７番ティース３６の間のスロット３７ｄから引き出し、１５番セグメント４１ｇのライザ４３に掛け回される。これにより１９，１５番セグメント４１ｆ，４１ｇ間には、１番ティース３６と６番ティース３６に巻装され、かつ直列巻きされたＵ相のアーマチュアコイル７が形成される。

ここで、第二Ｕ相コイル７７ｂを形成した後に巻線３８が掛け回される１５番セグメント４１ｇは、短絡リング４６によって２０番セグメント４１ｊと短絡している。この２０番セグメント４１ｊは、巻線３８の巻き始め端８１が掛け回されている１９番セグメント４１ｆに隣接配置されている。すなわち、１９番セグメント４１ｆ、１５番セグメント４１ｇ間の電位差は、隣接するセグメント４１間の電位差と等しくなる。

続いて、１５番セグメント４１ｇに掛け回された巻線３８を８−９番ティース３６の間のスロット３７ｇに引き込む。そして、９番ティース３６にｎ回巻装して第一Ｘ相コイル７７ａを形成する。そして、９−１０番ティース３６の間のスロット３７ｈから巻線３８を引き出し、３−４番ティース３６の間のスロット３７ｉに引き込んで４番ティース３６にｎ回巻装された第二Ｘ相コイル７７ｂを形成する。なお、これら９番ティース３６と４番ティース３６も互いに回転軸５を中心に点対称位置に存在している。

巻線３８は、第二Ｘ相コイル７２ｂを形成した後、４−５番ティース３６の間のスロット３７ｊから引き出し、１１番セグメント４１ｈのライザ４３に掛け回される。これにより１５，１１番セグメント４１ｇ，４１ｈ間には、９番ティース３６と４番ティース３６に巻装され、かつ直列巻きされたＸ相のアーマチュアコイル７が形成される。１５，１１番セグメント４１ｇ，４１ｈ間の電位差も短絡部材４２の短絡リング４６によって隣接するセグメント４１間の電位差と等しくなっている。

次に、Ｘ相のアーマチュアコイル７を形成した巻線３８は、７番ティース３６、２番ティース３６に直列巻きのＶ相のアーマチュアコイル７を形成して７番セグメント４１ｉのライザ４３に掛け回される。引き続き、巻線３８は５番ティース３６、１０番ティース３６にＹ相のアーマチュアコイル７を形成し、３番セグメント４１ｃに掛け回された後、３番ティース３６、８番ティース３６にＷ相コイル８０を形成する。そして、Ｗ相コイル８０を形成した巻線３８は、この巻き終わり端８２を１９番セグメント４１ｆに接続して巻装作業を完了する。

これにより、アーマチュアコア６には、５相のコイル、つまり、Ｕ相、Ｘ相、Ｖ相、Ｙ相、およびＷ相のアーマチュアコイル７が形成される。
ここで、巻線３８は、各相のアーマチュアコイル７を形成する度に所定のセグメント４１に掛け回されるが、その都度巻線３８を切断することなく引き回して他相のコイルを形成しているので、結果的にＵ相、Ｘ相、Ｖ相、Ｙ相、Ｗ相のアーマチュアコイル７がこの順で直列に接続された状態になっている。

また、各相のコイルが直列に接続されているので、結果的にＵ相のアーマチュアコイル７とＸ相のアーマチュアコイル７との間に配索された巻線３８が１５番セグメント４１ｇに接続された状態になっている。これと同様に、Ｘ相のアーマチュアコイル７とＶ相のアーマチュアコイル７との間に配索された巻線３８が１１番セグメント４１ｈに接続され、Ｖ相のアーマチュアコイル７とＹ相のアーマチュアコイル７との間に配索された巻線３８が７番セグメント４１ｉに接続され、Ｙ相のアーマチュアコイル７とＷ相のアーマチュアコイル７との間に配索された巻線３８が３番セグメント４１ｃに接続され、Ｗ相のアーマチュアコイル７とＵ相のアーマチュアコイル７との間に配索された巻線３８が１９番セグメント４１ｆに接続された状態になっている。すなわち、異相間に配索される巻線３８が接続されたセグメント４１においては、隣り合うセグメント４１、例えば、３番セグメント４１ｃと７番セグメント４１ｉが隣接するセグメント４１である２−３番セグメント４１ｅ，４１ｃ間の電位差に等しくなっている。

したがって、各ティース３６に巻線３８を一連に巻装しつつ、電動モータ１を正常に回転駆動させることができる。このため、各ティース３６に巻線３８を巻装する度に切断し、巻き始め端８１、および巻き終わり端８２となる端末部をそれぞれセグメント４１に結線する必要がなくなる。よって、巻装作業の工数を低減することが可能になる。

図９の場合、例えば、その巻き始め端８１が１９番セグメント４１ｆより巻き始められた場合、まず、１９番セグメント４１ｆのライザ４３に掛け回された後、巻線３８を１−１０番ティース３６の間のスロット３７ａに引き込む。そして、１番ティース３６にｎ回巻装してＵ相のアーマチュアコイル７を形成する。

続いて、１−２番ティース３６の間のスロット３７ｂから巻線３８を引き出し、５番セグメント４１ｋのライザ４３に掛け回される。５番セグメント４１ｋは、短絡リング４６によって１９番セグメント４１ｆに隣接する２０番セグメント４１ｊと短絡している。
次に、５番セグメント４１ｋから引き出された巻線３８は４番ティース３６にｎ回巻装してＸ相のアーマチュアコイル７を形成し、１１番セグメント４１ｈに掛け回される。

このように巻線３８を順次各ティース３６にＵ相、Ｘ相、Ｖ相、Ｙ相、Ｗ相の順に形成するように一連で巻装していく。また、異相間に配索される巻線３８が接続されるセグメント４１にあっては、隣り合うセグメント４１が隣接するセグメント４１間の電位差に等しくなるように巻装する。
したがって、図８の電動モータ１の並列回路数が２であるのに対して、図９の電動モータ１の並列回路数を増加させることができる（並列回路数が４）。このため、巻線３８の線径を細くすることが可能になる。

本発明の第一実施形態における電動モータの構成を示す縦断面図である。 本発明の第一実施形態におけるブラシの配置図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の第一実施形態におけるブラシの配置図である。 本発明の第二実施形態におけるブラシの配置図である。 本発明の第二実施形態におけるブラシの配置図である。 本発明の他の実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の他の実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の他の実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。

符号の説明

１ 電動モータ
２ ヨーク
２ａ 筒部
２ｂ エンド部
２ｃ 開口部
３ アーマチュア
４ 永久磁石（磁極）
５ 回転軸
６ アーマチュアコア
７ アーマチュアコイル（コイル）
１３ コンミテータ
１７ エンドブラケット（ブラケット）
２０ ホルダステー
２２ ブラシ
２２ａ 陽極側ブラシ
２２ｂ 陰極側ブラシ
４１ セグメント
４２ 短絡部材
４６ 短絡リング
７０，９０ａ，９０ｂ 給電部
７１ 陽極側ターミナル
７２ 陰極側ターミナル
７４，７５，９４，９５ 接続部
９１ａ 第一陽極側ターミナル（一方の陽極側ターミナル）
９１ｂ 第二陽極側ターミナル（他方の陽極側ターミナル）
９２ａ 第一陰極側ターミナル（一方の陰極側ターミナル）
９２ｂ 第二陰極側ターミナル（他方の陰極側ターミナル）

Claims (4)

1. 筒部を有するヨークと、
   前記筒部の内周面に配設された８極の磁極と、
   前記ヨークに回転自在に軸支される回転軸と、
   前記回転軸に外嵌固定されコイルが巻装された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コイルが接続されているセグメントを周方向に複数配置したコンミテータと、
   同電位となる前記セグメント同士を短絡する短絡部材と、
   前記セグメントに摺接し、このセグメントを介して前記コイルに給電を行う４つのブラシとを備えた電動モータであって、
   前記４つのブラシは、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２つ備えて構成され、
   同極側同士のブラシは、機械角で９０°周方向に間隔をあけて配置されていると共に、
   異極側同士のブラシは、一方では機械角で１３５°周方向に間隔をあけて配置され、他方では機械角で４５°周方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする電動モータ。
2. 前記筒部の開口部を閉塞するブラケットと、
   前記ブラケットの内側に設けられ前記４つのブラシを保持するためのホルダステーと、
   前記ホルダステーに設けられ外部電源に電気的に接続される給電部とを備え、
   前記ホルダステーに、前記給電部と前記陽極側ブラシとを接続する陽極側ターミナルを１つ設けると共に、前記給電部と前記陰極側ブラシとを接続する陰極側ターミナルを１つ設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 筒部を有するヨークと、
   前記筒部の内周面に配設された８極の磁極と、
   前記ヨークに回転自在に軸支される回転軸と、
   前記回転軸に外嵌固定されコイルが巻装された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コイルが接続されているセグメントを周方向に複数配置したコンミテータと、
   同電位となる前記セグメント同士を短絡する短絡部材と、
   前記セグメントに摺接し、このセグメントを介して前記コイルに給電を行う４つのブラシとを備えた電動モータであって、
   前記４つのブラシは、陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを２つ備えて構成され、
   同極側同士のブラシは、機械角で１８０°周方向に間隔をあけて配置されていると共に、
   異極側同士のブラシは、機械角で４５°周方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とする電動モータ。
4. 前記筒部の開口部を閉塞するブラケットと、
   前記ブラケットの内側に設けられ前記４つのブラシを保持するためのホルダステーと、
   前記ホルダステーに設けられ外部電源に電気的に接続される一対の給電部とを備え、
   前記ホルダステーに、前記給電部と前記陽極側ブラシとを接続する陽極側ターミナルと、前記給電部と前記陰極側ブラシとを接続する陰極側ターミナルとの組みを２組設け、
   一方の給電部には、これと一方の陽極側ブラシとが一方の陽極側ターミナルで接続されると共に、前記一方の給電部と一方の陰極側ブラシとが一方の陰極側ターミナルで接続され、
   他方の給電部には、これと他方の陽極側ブラシとが他方の陽極側ターミナルで接続されると共に、前記他方の給電部と他方の陰極側ブラシとが他方の陰極側ターミナルで接続されることを特徴とする請求項３に記載の電動モータ。

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