JP2012200148A - ブラシ付モータ - Google Patents

Abstract

【課題】セグメント間電圧を低減させ、コイルを集中巻方式で巻装した場合であっても回転速度を可変させることができるブラシ付モータを提供する。
【解決手段】各ティース９は、順方向に集中巻方式にて巻装された第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗと、逆方向に集中巻方式にて巻装された第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗとを備え、セグメント１４を回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する２つのセグメント群４１，４２で構成し、各セグメント群４１，４２の同電位となるセグメント１４同士を接続線２５ａ，２５ｂで短絡し、ティース９を回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する２つのティース群４６，４７で構成した。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両等に搭載されるブラシ付モータに関するものである。

一般に、ブラシ付きの３相直流モータは、内周面に永久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場合が多い。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軸方向に長いティースが複数形成され、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３相構造のコイルが集中巻方式にて巻装されている。

各コイルは、回転軸に取り付けられた各セグメントに導通している。各セグメントは複数のブラシと摺接可能になっており、これらブラシを介してコイルに直流電流が供給される。そして、アーマチュアコアに形成される磁界と永久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される。この回転によってブラシが摺接するセグメントが順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われ、アーマチュアコアが継続的に回転する。

この種の直流モータでは、アーマチュアの回転に伴い、ブラシがセグメントと接触、および離間を繰り返すことになる。このため、セグメント間電圧が大きいとブラシがセグメントから離間する際、コイルに蓄電された電磁エネルギーが放出されることによりブラシとセグメントとの間で放電が発生することがある。ブラシとセグメントとの間で放電が発生すると、ブラシ、およびセグメントが放電摩耗を起こし、ブラシとセグメントとの電気的接触不良を引き起こすおそれがあると共に、ブラシの寿命が短くなるおそれがある。このため、例えば、セグメントの数をスロットの数に対して２倍に設定し、セグメント間の電圧を低減させる技術が提案されている。このようにすることで、ブラシ、およびセグメントの放電摩耗の低減を図ることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−６６３３号公報

ところで、上述の従来技術のような直流モータで回転速度を可変させようとしても並列回路数が２回路になるため、直流モータの回転速度を可変させるのが困難である。例えば、ブラシの数を２つから４つに変更して通電されるブラシの数を変更し、これによって速度可変させようとすることも考えられる。しかしながら、並列回路数が２回路では、コイルの有効導体数や通電電流が変化しないので、直流モータの回転速度を可変することが困難である。また、並列回路数を４回路にするべく、ティースにコイルを重ね巻（分布巻）方式にて巻装することも考えられるが、集中巻方式と比較して占積率が低下するために直流モータの大型化、モータ効率の低下を招く。

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、セグメント間電圧を低減させ、コイルを集中巻方式で巻装した場合であっても回転速度を可変させることができるブラシ付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、磁極を８極有するヨークと、前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、前記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１２個のティースと、前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる１２個のスロットとを有す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２４枚のセグメントを周回り方向に配置したコンミテータと、前記セグメントに摺接し、給電を行うための４つのブラシとから成り、各セグメントは、互いにスリットを介して配置され、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、前記回転軸を中心にして対向配置されると共に、異極側同士のブラシは、これら異極側同士のブラシ間に２つ又は３つのスリットが配置されるように間隔をあけて配置され、各ティースは、互いに隣接するセグメント間に電気的に接続され順方向に集中巻方式にて巻装された第一コイルと、互いに隣接する他のセグメント間に電気的に接続され逆方向に集中巻方式にて巻装された第二コイルとを備え、前記第一コイルの巻き始め端が接続されているセグメントと前記第二コイルの巻き始め端が接続されているセグメントとの間には、２つの隣接したセグメントが配置されるように設定されているブラシ付モータであって、前記セグメントを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する１２個ずつの２つのセグメント群で構成し、各セグメント群の同電位となるセグメント同士を短絡部材で短絡し、前記ティースを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する６つずつの２つのティース群で構成したことを特徴とする。

本発明によれば、ティースに集中巻方式にてコイルを巻装しても、閉回路が２つ形成されるので、並列回路数を４回路とすることができる。つまり、集中巻方式での１つの閉回路での並列回路数が２回路となるため、この閉回路をティース群毎に設けることで並列回路数を４回路とすることができる。これに加え、２つの閉回路を回転軸を中心にして点対称に配置すると共に、４つのブラシのうち、同極側同士のブラシを回転軸を中心にして対向配置し、且つ異極側同士のブラシを、これら異極側同士のブラシ間に２つ又は３つのスリットが配置されるように間隔をあけて配置している。このため、２つの閉回路それぞれに陽極側ブラシと陰極側ブラシとの組みを１組ずつ配置することができ、４ブラシ通電時、３ブラシ通電時、および２ブラシ通電時において、電流が流れるコイルの本数を変化させ、それぞれトルクの大きさを変化させることが可能になる。よって、コイルを集中巻方式で巻装した場合であっても、４つのブラシの通電パターンを変えることで回転速度の切替えを行うことができる。

また、セグメント数がスロット数に対して２倍に設定されているので、セグメント間電圧を低減させることができる。さらに、相毎に巻装されているコイルを互いに隣接する２つのセグメント間に接続すればよく、相毎の整流の中心を隣接するセグメント間の中心とすることができる。つまり、セグメントとセグメントとの間のスリットを整流の中心とすることができるため、磁極の中心、およびブラシの中心と、整流の中心を容易に合致させることができる。よって、モータ性能を向上させることができる。

本発明の実施形態におけるブラシ付モータの縦断面図である。 本発明の実施形態におけるブラシ付モータのブラシ配置図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの作用説明図である。 本発明の第二実施形態におけるアーマチュアの展開図である。

次に、この発明の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示すように、図１に示すように、ブラシ付モータ１は、例えば、自動車のパワーウインドウモータ、ワイパモータ、およびファンモータ等に用いられる車両搭載用の直流モータであって、有底円筒形状のヨーク２内にアーマチュア３を回転自在に配置している。ヨーク２の内周面には周回り方向にセグメント型の永久磁石４が磁極を順番に変えながら８個固定されている。

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、アーマチュアコア６の一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、リング状の金属板８を軸線方向に複数枚積層したものである。金属板８の外周部には軸線方向平面視で略Ｔ字状を有するティース９が放射状に１２個形成されている。各ティース９には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相が周回り方向にこの順で割り当てられている。

複数枚の金属板８を回転軸５に外嵌することにより、アーマチュアコア６の外周には隣接するティース９間に蟻溝状のスロット１１が形成されている。スロット１１は軸線方向に沿って延びており、周回り方向に沿って等間隔に１２個形成されている。このスロット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。

コンミテータ１３は回転軸５の一端に外嵌固定されている。コンミテータ１３の外周面には、導電材で形成されたセグメント１４が２４枚取り付けられている。すなわち、コンミテータ１３には、スロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられている。セグメント１４は軸線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回り方向に沿って等間隔に並列に固定されている。

各セグメント１４のアーマチュアコア６側の端部には、外径側に折り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を形成する巻線１２の巻き始め端６１、および巻き終わり端６２（後述の図３で詳述する）が掛け回わされている。これら巻き始め端６１、および巻き終わり端６２は、ヒュージングによりライザ１５に固定されている。これにより、セグメント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。また、ライザ１５には、同電位となるセグメント１４同士に後述する接続線２５ａ，２５ｂが掛け回されてヒュージングにより固定され、同電位のセグメント１４同士が短絡されている。

回転軸５の他端側は、ヨーク２に突出形成されたボス内の軸受け１６によって回転自在に支持されている。一方、ヨーク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には周回り方向に沿ってブラシホルダ１９が４箇所設けられている。
ブラシホルダ１９には、それぞれブラシ２１がスプリング２９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２１の先端部は、スプリング２９によって付勢されているためコンミテータ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に供給されるようになっている。

図２に示すように、ブラシ２１は、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂとの組みを２つ備えた４つのブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂで構成されている。そして、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａ同士、および陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂ同士は互いに回転軸５を中心に対向配置されていると共に、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂは周回り方向に４５°間隔をあけて配置されている。すなわち、同極側同士のブラシは、機械角で１８０°、異極側同士のブラシは電気角で１８０°間隔をあけて配置されている。なお、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂとの配置を互いに反対にしてもよい。

このように、永久磁石４が８個、つまり、磁極が８極、スロット１１が１２個、セグメント１４が２４枚設けられ、８極１２スロット２４セグメントの３相に構成されたブラシ付モータ１のアーマチュア３には、以下のように巻線１２が巻装されてアーマチュアコイル７が形成されている。

図３は、アーマチュア３のセグメント１４（ライザ１５）とティース９を展開した図面であり、隣接するティース９間の空隙がスロット１１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１４、各ティース９、および巻装された巻線１２にそれぞれ符号を附し、各ティース９にＵ相、Ｖ相、Ｗ相をこの順で割り当てて説明する。つまり、１番、４番、７番、１０番ティース９がＵ相、２番、５番、８番、１１番ティース９がＶ相、３番、６番、９番、１２番ティース９がＷ相になっている。

ここで、セグメント１４は、回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一セグメント群４１と第二セグメント群４２との２つのセグメント群４１，４２で構成され、各々セグメント群４１，４２には、同電位となるセグメント１４同士を短絡する接続線２５ａ，２５ｂが接続されている。すなわち、１番セグメント１４から１２番セグメント１４に至る間の１２個のセグメント１４で第一セグメント群４１を構成すると共に、１３番セグメント１４から２４番セグメント１４に至る間の１２個のセグメント１４で第二セグメント群４２を構成している。

そして、第一セグメント群４１のうち、同電位となる５つ置きのセグメント１４（例えば、１番セグメント１４と７番セグメント１４）同士が接続線２５ａによって短絡されていると共に、第二セグメント群４２のうち、同電位となる５つ置きのセグメント１４（例えば、１３番セグメント１４と１９番セグメント１４）同士が接続線２５ｂによって短絡されている。

また、ティース９も隣接する各セグメント群４１，４２に対応するように回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一ティース群４６と第二ティース群４７との２つのティース群４６，４７で構成されている。すなわち、１番ティース９から６番ティース９に至る間の６つのティース９で第一ティース群４６を構成していると共に、７番ティース９から１２番ティース９に至る間の６つのティース９で第二ティース群４７を構成している。

これらセグメント群４１，４２とティース群４６，４７は、それぞれ対を成して２つの閉回路を形成している。すなわち、第一セグメント群４１と第一ティース群４６とで第一閉回路Ｈ１を構成し、第一ティース群４６の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第一セグメント群４１の各セグメント１４に接続されている。一方、第二セグメント群４２と第二ティース群４７とで第二閉回路Ｈ２を構成し、第二ティース群４７の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第二セグメント群４２の各セグメント１４に接続されている。

より詳しく、巻線１２の巻装方法について説明する。
まず、第一閉回路Ｈ１において、巻線１２は、例えばその巻き始め端６１が１番セグメント１４より巻き始められた場合、まず、１番セグメント１４のライザ１５に掛け回された後、巻線１２を１番セグメント１４の近傍に存在する１−１２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、各ティース９に巻線１２をそれぞれｎ（ｎは１以上の自然数）回巻装するものとした場合、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻装して順巻きコイル３３ａを形成する。

続いて、１−２番ティース９の間のスロット１１から巻線１２を引き出し、３−４番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、４番ティース９にｎ／２回順方向に巻装した順巻きコイル３３ｂを形成する。巻線１２は、順巻きコイル３３ｂを形成した後、４−５番ティース９の間のスロット１１から引き出し、４番ティース９の近傍に存在する８番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、８番セグメント１４に巻線１２の巻き終わり端６２が接続される。これにより、１−８番セグメント１４，１４間には１番ティース９と４番ティース９に順方向に巻装され、かつ直列接続された一対の順巻きコイル３３ａ，３３ｂを備えるＵ相の第一コイル３３Ｕが形成される。

なお、巻き終わり端６２が接続されている８番セグメント１４と１番セグメント１４に隣接する２番セグメント１４は、接続線２５ａにより短絡されている。このため、１−８番セグメント１４，１４間の電位差は、隣接するセグメント間の電位差と等しくなる。したがって、第一コイル３３は、隣接する１−２番セグメント１４，１４間（互いに隣接するセグメント間）に電気的に接続されており、この１−２番セグメント１４，１４間にＵ相の第一コイル３３Ｕが形成されているのと等しいことになる。

一方、４番セグメント１４のライザ１５に掛け回された巻線１２を４−５番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、４番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装して逆巻きコイル３４ｂを形成する。
続いて、３−４番ティース９の間のスロット１１から巻線１２を引き出し、１−２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装して逆巻きコイル３４ａを形成する。

巻線１２は、逆巻きコイル３４ａを形成した後、１−１２番ティース９の間のスロット１１から引き出し、４番セグメント１４に隣接する５番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、５番セグメント１４に巻線１２の巻き終わり端６２が接続される。これにより、４−５番セグメント１４，１４間（互いに隣接する他のセグメント間）には１番ティース９と４番ティース９に逆方向に巻装され、かつ直列接続された一対の逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを備える「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕが形成される。
このように、Ｕ相に相当する１番ティース９、および４番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕと巻線１２が逆方向にｎ／２回巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４とを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。

また、一方の陽極側ブラシ５１ａが１−２番セグメント１４，１４間に当接しているとき、一方の陰極側ブラシ５１ｂは４−５番セグメント１４，１４間に当接している。すなわち、順方向に巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕの巻き始め端６１が接続されている１番セグメント１４と逆方向に巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕの巻き始め端６１が接続されている４番セグメント１４との相対位置は、１組のブラシ５１ａ，５１ｂの相対位置に対応するように周回り方向に４５°の間隔を開けて存在するように設定されている。

同様にして、例えば、巻線１２の巻き始め端６１が３番セグメント１４より巻き始められた場合、Ｖ相に相当する２番ティース９と５番ティース９にそれぞれｎ／２回順方向に巻装して順巻きコイル３３ａ，３３ｂを形成してＶ相の第一コイル３３Ｖを形成する。その後、巻き終わり端６２を１０番セグメント１４に接続する。

一方、２番ティース９と５番ティース９とにそれぞれｎ／２回逆巻き方向に巻装した逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを形成して「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖを形成する。この「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖの巻き始め端６１、および巻き終わり端６２は、６−７番セグメント１４，１４に接続されている。すなわち、「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖの巻き始め端６１が接続されている６番セグメント１４は、Ｖ相の第一コイル３３Ｖの巻き始め端６１が接続されている３番セグメント１４から周回り方向に４５°の間隔を開けて存在している。

このようにすることで、Ｖ相に相当する２番ティース９、および５番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装されたＶ相の第一コイル３３Ｖと巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された「−Ｖ」相の第二コイル３４Ｖとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント１４間で順次行うことにより、アーマチュアコア６には３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ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１４同士が接続線２５によって短絡されているので、各々隣接するセグメント１４間は、両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗがこの順で電気的に順次接続された構造となっている。
このような巻装方法とすることで、第一閉回路Ｈ１において、各相の第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗの巻き始め端６１が接続されているセグメント１４と各相の第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗの巻き始め端６１が接続されているセグメント１４との相対位置が１組のブラシ５１ａ，５１ｂ同士の相対位置と等しくすることができる。

第二閉回路Ｈ２についても同様に巻線１２が巻装されている。すなわち、第二ティース群４７の各ティース９に、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗと巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７を形成する。そして、第二セグメント群４２の各々隣接するセグメント１４間に、両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗをこの順で電気的に順次接続する。

このように、８極１２スロット２４セグメントで構成されたブラシ付モータ１は、３相集中巻で４極６スロットの２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２を有することになる。これら閉回路Ｈ１，Ｈ２は、周回り方向に並列した状態で形成されているので、アーマチュア３は、回転軸５を中心にして点対称に２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２を配置した状態になる。
これに加え、同極側同士のブラシ２１（陽極側ブラシ５１ａ，５２ａ、または陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂ）が機械角で１８０°、異極側同士のブラシ２１が電気角で１８０°（機械角で４５°）間隔に配置されている。このため、１つの閉回路に並列回路数が２回路となり、アーマチュア３には、集中巻方式であっても並列回路数が４回路構成されることになる。

次に、図４〜図６に基づいて、この第一実施形態のアーマチュア３の作用について説明する。
まず、図４に示すように、例えば、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａがそれぞれ１−２番セグメント１４，１４間、１３−１４番セグメント１４，１４間に存在し、陰極側ブラシ５１ｂ，５２ｂがそれぞれ４−５番セグメント１４，１４間、１６−１７番セグメント１４，１４間に存在している場合、つまり、各閉回路Ｈ１，Ｈ２上に各々１組のブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂがそれぞれ存在している場合であって、これら全てを通電させた状態について説明する。

この場合では、各閉回路Ｈ１，Ｈ２のＵ相の第一コイル３３Ｕ、および第二コイル３４Ｕが各ブラシ５１ａ〜５２ｂに短絡され、その他のＶ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗに電流が流れる。Ｖ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖにはティース９に対して順方向（図４における時計回り）に電流が流れる一方、Ｗ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗにはティース９に対して逆方向（図４における反時計回り）に電流が流れる。

次に、図５に示すように、各ブラシ５１ａ〜５２ｂの位置が図４と同様で、かつ４つのブラシ５１ａ〜５２ｂのうち、３つのブラシを通電させた場合、つまり、例えば、陽極側ブラシ５１ａ，５２ａと、２つのセグメント群４１，４２のうちの第一セグメント群４１に存在している（４−５番セグメント１４，１４間に存在している）陰極側ブラシ５１ｂの３つのブラシに通電した場合について説明する。

この場合、第一閉回路Ｈ１にあっては、Ｖ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗに電流が流れる。第一閉回路Ｈ１のＵ相の第一コイル３３Ｕ、および第二コイル３４Ｕが各ブラシ５１ａ〜５２ｂに短絡されている。
一方、第二閉回路Ｈ２にあっては、第二セグメント群４２に存在している陰極側ブラシ５２ｂが通電されていないので、第二閉回路Ｈ２の各相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗには電流が流れない。したがって、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの全てを通電させた場合（図４参照）と比較して、電流の流れるコイルが半分になる。

これは、２つのブラシを通電させた場合であっても、各閉回路Ｈ１，Ｈ２上、つまり、各セグメント群４１，４２に各々１組のブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂがそれぞれ存在している場合であれば同じことがいえる。つまり、図５において、第一セグメント群４１に存在している陽極側ブラシ５１ａと陰極側ブラシ５１ｂの１組のブラシ５１ａ，５２ｂのみを通電させた場合であっても第一閉回路Ｈ１のＶ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗのみに電流が流れる。

しかしながら、図６に示すように、例えば、１組のブラシ５１ａ，５１ｂに通電し、かつこれらブラシ５１ａ，５２ｂが１１−１２番セグメント１４，１４間と、１４−１５番セグメント１４，１４間に存在するとき、つまり、１組のブラシ５１ａ，５１ｂが２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２（２つのセグメント群４１，４２）に跨って存在しているときは、何れのコイル３３Ｕ〜３４Ｗにも電流が流れない、無通電状態となる。

したがって、上述の第一実施形態によれば、８極１２スロット２４セグメントの３相に構成されたブラシ付モータ１のアーマチュア３に、３相集中巻きで４極６スロットの閉回路Ｈ１，Ｈ２を２つ形成することで並列回路数を合計４回路とすることができる。
このため、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの全てを通電させたときには、例えば、Ｖ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗに電流が流れる（図４参照）。一方、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂのうち、３つのブラシを通電させた場合、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの全てを通電させた場合と比較して、電流の流れるコイルが半分になる（図５参照）。このため、３ブラシ通電時のトルクを４ブラシ通電時の半分のトルクとすることができる。

また、２つのブラシ、つまり、１組のブラシ５１ａ，５１ｂのみを通電させたときは、例えば、第一閉回路Ｈ１のＶ相のコイル３３Ｖ，３４Ｖ、およびＷ相のコイル３３Ｗ，３４Ｗのみに電流が流れる場合と、何れのコイル３３Ｕ〜３４Ｗにも電流が流れない無通電状態となる場合とがある（図６参照）。このため、無通電状態の間、アーマチュア３の回転軸５は惰性で回転することになり、この結果、２ブラシ通電時は３ブラシ通電時よりもトルクが低減される。

すなわち、４つのブラシ５１ａ〜５２ｂの通電パターンを変えることで電流が流れる巻線１２の本数を変化させることができ、トルクの大きさを変化させることが可能になる。よって、巻線１２を集中巻方式でアーマチュアコア６に巻装した場合であっても、アーマチュア３の回転軸５の回転速度の切替えを行うことができる。

また、コンミテータ１３には、スロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられているので、巻線１２に電流を供給する場合、各ブラシ５１ａ〜５２ｂによるセグメント１４間の印加電圧を低減することができる。このため、ブラシ５１ａ〜５２ｂとセグメント１４との間での放電を防止することが可能になる。

さらに、セグメント数がスロット数の２倍に設定されていても、相毎に巻装されている巻線１２を互いに隣接する２つのセグメント１４間に接続することができ、相毎の整流の中心を隣接するセグメント間の中心とすることができる。
具体的には、Ｕ相のコイル３３Ｕ，３４Ｕが形成されている１−２番セグメント１４，１４で考えた場合、１番セグメント１４と２番セグメント１４との間のスリット２７を整流の中心とすることができる（図３参照）。このため、このスリット２７と、相の中心である永久磁石４の中心、およびブラシ２１（図３においては陽極側ブラシ５１ａ）の中心とを容易に合致させることができる。このようにすることで、進角と遅角との整流の差異をなくす（整流を改善する）ことができ、モータの性能を向上させることができる。

そして、隣接するセグメント１４間は、各相の両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗがこの順で電気的に順次接続された構造となっているため、アーマチュアコイル７に適正な磁界を形成することができる。よって、確実にモータ特性を向上させることができる。

次に、この発明の第二実施形態を図１、図２を援用し、図７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、ブラシ付モータ１は８極１２スロット２４セグメントの３相に構成されたものである点、コンミテータ１３に摺接する４つのブラシ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂは同極側同士が機械角で１８０°、異極側同士が電気角で１８０°間隔をあけて配置されている点、セグメント１４は、回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一セグメント群４１と第二セグメント群４２との２つのセグメント群４１，４２で構成され、各々セグメント群４１，４２には、同電位となるセグメント１４同士を短絡する接続線２５ａ，２５ｂが接続されている点、ティース９も隣接する各セグメント群４１，４２に対応するように回転軸５を中心にして互いに点対称位置に存在する第一ティース群４６と第二ティース群４７との２つのティース群４６，４７で構成されている点、これらセグメント群４１，４２とティース群４６，４７は、それぞれ対を成して２つの閉回路Ｈ１，Ｈ２を形成し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、前記第一実施形態の各閉回路Ｈ１，Ｈ２は、それぞれ同じ相同士のティース９に一対の順巻きコイル３３ａ，３３ｂを直列接続して各相の第一コイル３３Ｕ、３３Ｖ，３３Ｗを形成すると共に、逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを直列接続して各相の第二コイル３４Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗを形成しているのに対し、この第二実施形態の各閉回路Ｈ１，Ｈ２は、それぞれティース９毎に別体の巻線１２を巻装して各相の第一コイル３３Ｕ、３３Ｖ，３３Ｗ、および各相の第二コイル３４Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗを形成している。

より詳しくは、例えば、第一閉回路Ｈ１において、巻線１２の巻き始め端６１が１番セグメント１４より巻き始められた場合、まず、１番セグメント１４のライザ１５に掛け回された後、巻線１２を１番セグメント１４近傍に存在する１−１２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻装する。
続いて、巻線１２は１−２番ティース９の間のスロット１１から引き出され、１番セグメント１４に隣接する２番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、２番セグメント１４に巻き終わり端６２が接続される。これにより、１−２番セグメント１４，１４間には、１番ティース９に順方向に巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕが形成される。

一方、４番セグメント１４のライザ１５に掛け回された巻線１２を１−２番ティース９の間のスロット１１に引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装する。
続いて、巻線１２は１−１２番ティース９の間のスロット１１から引き出され、４番セグメント１４に隣接する５番セグメント１４のライザ１５に掛け回される。そして、５番セグメント１４に巻き終わり端６２が接続される。これにより、４−５番セグメント１４，１４間には、１番ティース９に逆方向に巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕが形成される。

したがって、Ｕ相に相当する１番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回巻装されたＵ相の第一コイル３３Ｕと巻線１２が逆方向にｎ／２回巻装された「−Ｕ」相の第二コイル３４Ｕとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント１４間で順次行うことにより、アーマチュアコア６には３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。

第二閉回路Ｈ２についても同様に巻線１２が巻装されている。すなわち、第二ティース群４７の各ティース９それぞれに、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第一コイル３３Ｕ〜３３Ｗと巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された各相の第二コイル３４Ｕ〜３４Ｗとを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７を形成する。そして、第二セグメント群４２の各々隣接するセグメント１４間に、両隣が互いに異相、かつ順逆交互となるようにＵ，「−Ｗ」，Ｖ，「−Ｕ」，Ｗ，「−Ｖ」相のコイル３３Ｕ〜３４Ｗをこの順で電気的に順次接続する。

このように、各閉回路Ｈ１，Ｈ２の各ティース群４６，４７のティース９毎に、それぞれ各相の第一コイル３３Ｕ、３３Ｖ，３３Ｗと、各相の第二コイル３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗを巻装してアーマチュアコイル７を形成すると、前記第一実施形態の場合と比較して、並列回路数を増加させることができる。この場合、並列回路数と極数が同じ数となる（具体的には８回路）。
したがって、上述の第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と同様の効果に加え、並列回路数を増やすことができるので、巻線１２の線径を細くすることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、第一セグメント群４１と第一ティース群４６とで第一閉回路Ｈ１を構成し、第一ティース群４６の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第一セグメント群４１の各セグメント１４に接続されている一方、第二セグメント群４２と第二ティース群４７とで第二閉回路Ｈ２を構成し、第二ティース群４７の各ティース９に巻装されている巻線１２は、全て第二セグメント群４２の各セグメント１４に接続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、第一セグメント群４１と第二ティース群４７とで閉回路を構成する一方、第二セグメント群４２と第一ティース群４６とで閉回路を構成してもよい。この場合、各閉回路内で巻線１２の巻き始め端６１、および巻き終わり端６２をそれぞれ対応するセグメント１４に接続するようにすればよい。

また、上述の実施形態では、アーマチュアコア６は、リング状の金属板８を軸方向に複数枚積層したものであって、金属板８の外周部には略Ｔ字状を有するティース９が形成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、アーマチュアコア６を周回り方向に分割可能な分割コア方式としてもよいし、ティース９を軸方向に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有するように形成してもよい。

１ ブラシ付モータ
２ ヨーク
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
９ ティース
１１ スロット
１２ 巻線
１３ コンミテータ
１４ セグメント
２１ ブラシ
２５ａ，２５ｂ 接続線（短絡部材）
３３Ｕ，３３Ｖ，３３Ｗ 第一コイル
３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗ 第二コイル
４１ 第一セグメント群（セグメント群）
４２ 第二セグメント群（セグメント群）
４６ 第一ティース群（ティース群）
４７ 第二ティース群（ティース群）
５１ａ，５２ａ 陽極側ブラシ
５１ｂ，５２ｂ 陰極側ブラシ
６１ 巻き始め端
６２ 巻き終わり端
Ｈ１ 第一閉回路
Ｈ２ 第二閉回路

Claims (1)

1. 磁極を８極有するヨークと、
   前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
   前記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１２個のティースと、前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる１２個のスロットとを有す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２４枚のセグメントを周回り方向に配置したコンミテータと、
   前記セグメントに摺接し、給電を行うための４つのブラシとから成り、
   各セグメントは、互いにスリットを介して配置され、
   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、前記回転軸を中心にして対向配置されると共に、異極側同士のブラシは、これら異極側同士のブラシ間に２つ又は３つのスリットが配置されるように間隔をあけて配置され、
   各ティースは、互いに隣接するセグメント間に電気的に接続され順方向に集中巻方式にて巻装された第一コイルと、互いに隣接する他のセグメント間に電気的に接続され逆方向に集中巻方式にて巻装された第二コイルとを備え、
   前記第一コイルの巻き始め端が接続されているセグメントと前記第二コイルの巻き始め端が接続されているセグメントとの間には、２つの隣接したセグメントが配置されるように設定されているブラシ付モータであって、
   前記セグメントを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する１２個ずつの２つのセグメント群で構成し、各セグメント群の同電位となるセグメント同士を短絡部材で短絡し、
   前記ティースを前記回転軸を中心にして互いに点対称位置に存在する６つずつの２つのティース群で構成したことを特徴とするブラシ付モータ。

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