JP2014045540A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】各ティースに集中巻きされた２種類の巻線について互いに抵抗値が等しくなるように調整された回転電機を提供する。
【解決手段】２ｍ個（ｍは自然数）のマグネット２と、ｎ個（ｎは３以上の自然数）のティース１１ａ〜１１ｃを有する電機子コア３と、２ｎ個のセグメント１４ａ〜１４ｆと、互いに並列回路をなした第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂと、隣り合う２つのセグメント１４ａ〜１４ｆと常に摺接するブラシ５，６と、を備えた直流モータＭにおいて、第１巻線Ｃａが接続されたセグメントと、第２巻線Ｃｂが接続されたセグメントとがモータ回転方向に沿って交互に配置され、各ティース１１ａ〜１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａが集中巻きされた第１領域Ｓ１と第２巻線Ｃｂが集中巻きされた第２領域Ｓ２とが互いに異なり、かつ、第１巻線Ｃａと第２巻線Ｃｂとの間で磁路長が等しくなるように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが各ティース１１ａ〜１１ｃに集中巻きされている。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転電機に係り、特に、電機子コアに複数設けられたティースの各々に２種類の巻線が集中巻きされている回転電機に関する。

電機子コアにティースが複数設けられている回転電機の中には、各ティースに２種類の巻線が集中巻きされている機器が存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の直流モータでは、上記２種類の巻線の各々が互いに電気的に独立しており、各巻線は、整流子を構成する複数個の整流子片（セグメント）のうち、互いに異なる整流子片に接続されている。そして、整流子片にブラシが当接することで各巻線に電流が流れる際、各ティースに集中巻きされた２種類の巻線の各々には、互いに異なる電流が流れるようになる。このような構成により、特許文献１に記載の直流モータでは、例えば、整流時に各ティースにおける磁極の作用を分散させてモータ回転時の振動を低減させることが可能となる。

特開２００９−１５９７８３号公報

ところで、整流時に各ティースにおける磁極の作用を分散させるうえで、各ティースに集中巻きされた２種類の巻線の各々については、同一の抵抗値となっていることが求められる。しかし、特許文献１に記載の直流モータでは、図１０に示すように、各ティース１０１に巻回された２種類の巻線Ｃａｘ，Ｃｂｘのうちの一方の巻線Ｃａｘが、ティース１０１に直接巻回されているのに対し、もう一方の巻線Ｃｂｘがティースに直接巻回されている巻線Ｃａｘの外側に重なるように巻かれている。したがって、特許文献１に記載の直流モータでは、各ティース１０１において２種類の巻線Ｃａｘ，Ｃｂｘの各々の巻回数が等しくなっていたとしても、図１１に示すように、各巻線Ｃａｘ，Ｃｂｘの磁路長が異なるので各巻線の抵抗値が異なってしまう。
なお、図１０及び図１１は、従来の直流モータ、より具体的には特許文献１に記載の直流モータの構成を示す図であり、図１０は、従来の直流モータの巻線配置を示す模式図であり、図１１は、図１０のＡ−Ａ断面を示す図である。

以上のような状況では、上述の効果、すなわち、各ティース１０１に２種類の巻線Ｃａｘ，Ｃｂｘを集中巻きすることで整流時に各ティース１０１における磁極の作用を分散させる効果が低減してしまうおそれがある。
そこで、本発明の目的は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、各ティースに集中巻きされた２種類の巻線について互いに抵抗値が等しくなるように調整された回転電機を提供することにある。

前記課題は、本発明の回転電機によれば、偶数の磁極数をなすマグネットと、該マグネットと対向するティースを複数有する電機子コアと、前記ティースの個数を２倍した数だけ設けられ、前記電機子コアの回転方向に沿って並べられた整流子片と、該整流子片に接続され、互いに並列回路をなした状態で前記ティースの各々に集中巻きされた第１巻線及び第２巻線と、前記整流子片のうち、隣り合う２つの前記整流子片と常に摺接するブラシと、を備え、前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが互いに異なり、前記ティースの各々において、前記第１巻線が集中巻きされた第１領域と前記第２巻線が集中巻きされた第２領域とが互いに異なり、かつ、前記第１領域に集中巻きされた分の前記第１巻線の長さと前記第２領域に集中巻きされた分の前記第２巻線の長さとが等しくなるように前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティースの各々に集中巻きされていることにより解決される。

上記の回転電機では、各ティースにおいて、第１巻線が集中巻きされた第１領域と第２巻線が集中巻きされた第２領域とが互いに異なる位置に設けられる。このように各ティースにおいて第１巻線が集中巻きされる領域と第２巻線が集中巻きされる領域が異なることで、各ティースでは、第１巻線及び第２巻線の各々の磁路長が等しくなるように両巻線を集中巻きすることが可能になる。この結果、各ティースに集中巻きされた２種類の巻線の間で抵抗値が等しくなり、以て、整流時に各ティースにおける磁極の作用を分散させる効果が良好に得られるようになる。
また、上記の回転電機では、各ティースにおいて第１巻線が集中巻きされる領域と第２巻線が集中巻きされる領域が異なるため、巻線の巻回作業をより容易に行うことが可能になる。具体的に説明すると、各ティースに第１巻線を集中巻きして当該第１巻線の外側に第２巻線を重ねて集中巻きする構成では、第２巻線の巻回後に第１巻線をティースに巻回することができない。これに対して、上記の回転電機では、各ティースにおいて第１巻線が集中巻きされる領域と第２巻線が集中巻きされる領域が異なるので、一方の巻線の巻回作業が他方の巻線の巻回作業と干渉することなく行われる。この結果、各ティースにおける第１巻線及び第２巻線の各々の巻回作業が容易に行われることになる。

また、上記の回転電機については、前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが交互に配置されており、前記ティースの各々において、前記第１領域と前記第２領域とが前記回転方向に沿って同一の位置に配置され、かつ、前記ティースの延出方向に沿って異なる位置に配置されるように前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティースの各々に集中巻きされていると好適である。
上記の構成であれば、各ティースにおいて第１巻線が集中巻される領域と第２巻線が集中巻きされる領域が電機子コアの回転方向に沿って同じ位置に配置され、かつ、ティースの延出方向に沿って異なる位置に配置されるので、第１巻線及び第２巻線の各々を同じ巻回数だけ集中巻きすれば、各巻線の磁路長が等しくなるようになる。さらに、第１巻線が集中巻きされる領域と第２巻線が集中巻きされる領域がティースの延出方向に沿って異なる位置にあるので、各ティースにおける第１巻線及び第２巻線の各々の巻回作業がより容易に行われることになる。

また、上記の回転電機については、前記延出方向における前記ティースの中央部には、前記回転方向に沿って突出した突起が設けられており、前記ティースの各々において、前記突起が設けられた領域よりも前記マグネットから離れた領域が前記第１領域となり、前記突起が設けられた領域よりも前記マグネットに近い領域が前記第２領域となることとしてもよい。
あるいは、上記の回転方向において、前記ティースは、前記マグネットと対向する対向部と、該対向部に向けて前記延出方向に沿って延出した延出部とを有し、前記第１巻線及び前記第２巻線は、前記延出部に集中巻きされ、前記延出部の外表面に絶縁層が形成されており、該絶縁層のうち、前記延出方向において前記外表面の中央部に形成された部分は前記回転方向に沿って隆起した隆起部が設けられており、前記ティースの各々において、前記隆起部が設けられた領域よりも前記対向部から離れた領域が前記第１領域となり、前記隆起部が設けられた領域よりも前記対向部に近い領域が前記第２領域となることとしてもよい。
上記の構成では、ティースの延出方向の中途位置に突起や隆起部が設けられることにより、各ティースにおいて第１巻線が集中巻きされる領域と第２巻線が集中巻きされる領域とを上記の突起や隆起部によって区画することが可能となる。これにより、各ティースにおける第１巻線及び第２巻線の各々の巻回作業がより一層容易に行われることになる。

さらに、前述した課題は、本発明の第２の回転電機によれば、偶数の磁極数をなすマグネットと、該マグネットと対向するティースを複数有する電機子コアと、前記ティースの個数を２倍した数だけ設けられ、前記電機子コアの回転方向に沿って並べられた整流子片と、該整流子片に接続され、互いに並列回路をなした状態で前記ティースの各々に集中巻きされた第１巻線及び第２巻線と、前記整流子片のうち、隣り合う２つの前記整流子片と常に摺接するブラシと、を備え、前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが互いに異なり、前記ティースの各々において、前記第１巻線が集中巻きされた第１領域の外側に前記第２巻線が集中巻きされた第２領域が重なるように、前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティース中の同一部位に集中巻きされており、前記第２巻線の断面積が前記１巻線の断面積よりも大きいことによって解決される。

また、前述した課題は、本発明の第３の回転電機によれば、偶数の磁極数をなすマグネットと、該マグネットと対向するティースを複数有する電機子コアと、前記ティースの個数を２倍した数だけ設けられ、前記電機子コアの回転方向に沿って並べられた整流子片と、該整流子片に接続され、互いに並列回路をなした状態で前記ティースの各々に集中巻きされた第１巻線及び第２巻線と、前記整流子片のうち、隣り合う２つの前記整流子片と常に摺接するブラシと、を備え、前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが互いに異なり、前記ティースの各々において、前記第１巻線が集中巻きされた第１領域の外側に前記第２巻線が集中巻きされた第２領域が重なるように、前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティース中の同一部位に集中巻きされており、前記第２巻線を構成する材質が前記１巻線を構成する材質よりも低抵抗な材料であることによって解決される。

上述した本発明の第２または第３の回転電機では、ティースの各々において、第１巻線が集中巻きされた第１領域の外側に第２巻線が集中巻きされた第２領域が位置するように第１巻線及び第２巻線がティース中の同一部位に集中巻きされる。このため、各ティースにおいて第１巻線及び第２巻線を同じ巻回数だけ巻回すると、必然的に第１巻線と第２巻線との間で磁路長が異なってしまう。そこで、第２巻線の断面積を第１巻線の断面積よりも大きくしたり、第２巻線の材質を第１巻線の材質よりも低抵抗な材料にしたりすることによって磁路長の違いを相殺し、これにより、各ティースに集中巻きされた２種類の巻線の抵抗値が等しくなる。

本発明の回転電機によれば、各ティースに集中巻きされた２種類の巻線の間で抵抗値が等しくなり、以て、整流時に各ティースにおける磁極の作用を分散させる効果が良好に得られるようになる。

本発明の一実施形態に係る直流モータの基本構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る直流モータの電機子コア回りの構成を示す図である。 巻線構造の展開図である。 各巻線とセグメントの接続状態を示す模式図である。 本発明の第１例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。 図５のＢ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面を示す図である。 本発明の第２例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。 本発明の第３例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。 本発明の第４例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。 従来の直流モータの巻線配置を示す模式図である。 図１０のＡ−Ａ断面を示す図である。

本発明の回転電機に関して、直流モータ（以下、単にモータ）を一例として挙げて、その具体的構成について図１乃至９を参照しながら説明する。以下では、本発明に係る直流モータの構成について複数の例（第１例〜第４例）を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る直流モータの基本構成を示す図であり、モータの回転中心を通る平面で切断した際の断面を模式的に示した図である。図２は、本発明の一実施形態に係る直流モータの電機子コア回りの構成を示す図であり、モータの回転軸と直交する平面で切断した際の断面を模式的に示した図である。なお、説明を分かり易くするために、図２中、巻線については図示を省略している。図３は、巻線構造の展開図である。図４は、各巻線とセグメントの接続状態を示す模式図である。
図５乃至９は、本発明の一実施形態に係る直流モータの構成例を示す図であり、図５は、本発明の第１例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面を示す模式図である。図７は、本発明の第２例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。図８は、本発明の第３例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。図９は、本発明の第４例に係る直流モータの巻線配置を示す模式図である。なお、図５、７、８、９においては、図を分かり易くするために、巻線の断面の大きさや巻回数等が実際のものと異なっている。

先ず、本発明に係る直流モータの構成のうち、第１例〜第４例の間で共通する内容について、図１乃至４を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る直流モータＭは、基本構成の面では公知の直流モータと同様である。すなわち、本実施形態に係る直流モータＭは、図１に示すように、回転軸１と、複数のマグネット２と、電機子コア３と、整流子４と、２つのブラシ５，６とを有する。複数のマグネット２の各々は、磁極をなすものであり、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶように環状に並んでいる。回転軸１及び電機子コア３は、環状に並んだマグネット２の内側に配置され、回転自在に構成されている。ここで、電機子コア３の回転方向とは、回転軸１の回転方向、すなわち、モータ回転方向と一致する。

電機子コア３は、図２に図示されたティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃを複数有している。各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、略Ｔ字状をなしており、回転軸１の径方向に沿って延出し、延出方向の先端部にてマグネット２に対向している。つまり、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、マグネット２と対向する略円弧形状の対向部１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、対向部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに向けて直線状に延出した延出部１３ａ，１３ｂ，１３ｃとを有している。そして、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出部１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、金属導線からなる巻線が集中巻きされてコイルが形成されている。

なお、本実施形態では、電機子コア３の外表面には、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃのマグネット２との対向面（換言すると、対向部１２ａ，１２ｂ，１２ｃの外表面）を除き、絶縁層７が形成されている。本実施形態において、絶縁層７は、絶縁性を有する樹脂を電機子コア３の外形形状に合わせて成形して得られるものである。ただし、絶縁層７の形成方法としては、上記の方法以外にも考えられ、例えば、絶縁性を有する粉体塗料を塗装して形成してもよく、あるいは絶縁テープや絶縁紙等を貼り付けて形成してもよい。

整流子４は、環状に並ぶ複数の整流子片（以下、セグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ）により構成されており、回転軸１と一体的に回転する。各セグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆには、上述した巻線、より具体的には各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに形成されたコイルの端末に相当する部分が接続されている。そして、各セグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆの外周にブラシ５，６が摺接すると、コイルに電流が流れるようになる。すなわち、ブラシ５，６は、給電ブラシであり、一方のブラシ５が陽極側ブラシに該当し、他方のブラシ６が陰極側ブラシに該当する。

なお、２つのブラシ５，６は、モータ回転方向に沿って互いに約１８０度離れるように配置されている。また、本実施形態において、２つのブラシ５，６は、それぞれ、複数のセグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆのうち、隣り合う２つのセグメントと常時摺接するように構成されている。具体的に説明すると、モータ回転方向における各セグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆの長さ、セグメント間の隙間の長さ、及び、ブラシ５，６の長さをそれぞれｄ、ｘ、Ｗとしたときに、本実施形態では、ブラシ５，６の長さＷが下記の式（１）を満たすように設定されている。
ｄ＋２ｘ＜Ｗ＜２ｄ＋２ｘ （１）
したがって、各ブラシ５，６は、セグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆと摺接する際、常に、互いに隣り合う位置にある２つのセグメント（例えば、セグメント１４ａ，１４ｂ）に摺接する。なお、各ブラシ５，６は、モータ回転方向に沿って互いに約１８０度離れているので、セグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆのうち、一方のブラシ５と接しているセグメントと、他方のブラシ６と接しているセグメントとは、モータ回転方向に沿って約１８０度離れた位置関係にある。

ところで、本発明は、磁極数とティース数とセグメント数が所定の個数に設定された直流モータＭに対して適用されるものである。より具体的に説明すると、本発明に係る直流モータＭは、磁極数が２ｍ（ｍは自然数）となり、かつ、ティース数がｎ（ｎは３以上の自然数）となり、さらに、セグメント数が２ｎとなるように構成されている。以下では、このような条件を満たす直流モータＭの構成として、磁極数が２、ティース数が３、セグメント数が６となった直流モータＭ（換言すると、ｍ＝１、ｎ＝３の構成）を一例に挙げて説明する。

本実施形態に係る直流モータＭでは、図３及び４に示すように、互いに異なる２種類の巻線Ｃａ，Ｃｂが各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きされている。この２種類の巻線Ｃａ，Ｃｂは、図４に示すように、互いに並列回路をなした状態で各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きされている。ここで、２種類の巻線Ｃａ，Ｃｂのうち、一方が第１巻線Ｃａに相当し、他方が第２巻線Ｃｂに相当する。

より分かり易く説明すると、図３及び４に示すように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々は、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて集中巻きされることによりコイルを形成する。図４中、第１巻線Ｃａによって形成されたコイルは、白抜き四角形で表されており、第１のティース１１ａに形成されたコイルには記号α１が，第２のティース１１ｂに形成されたコイルには記号α２が，第３のティース１１ｃに形成されたコイルには記号α３がそれぞれ付されている。同様に、図４中、第２巻線Ｃｂによって形成されたコイルは、ハッチング付き四角形で表されており、第１のティース１１ａに形成されたコイルには記号β１が，第２のティース１１ｂに形成されたコイルには記号β２が，第３のティース１１ｃに形成されたコイルには記号β３がそれぞれ付されている。

そして、第１巻線Ｃａと第２巻線Ｃｂとは、互いに異なるセグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆに接続されている。具体的に説明すると、図３及び４に示すうに、モータ回転方向において、第１巻線Ｃａが接続されたセグメント１４ａ，１４ｃ，１４ｅと、第２巻線Ｃｂが接続されたセグメント１４ｂ，１４ｄ，１４ｆとが交互に配置されている。例えば、第１巻線Ｃａは、図３に示すように、セグメント１４ａと電気的に接続されているとともに、第１のティース１１ａに対して一定方向に所定の長さ分だけ巻回されることでコイルα１を形成する。そして、第１巻線Ｃａは、セグメント１４ａから見てモータ回転方向に沿って１個飛びの位置にあるセグメント１４ｃと電気的に接続されている。また、第１巻線Ｃａは、第２のティース１１ｂに巻回されてコイルα２を形成し、セグメント１４ｃから見てモータ回転方向に沿って１個飛びの位置にあるセグメント１４ｅと電気的に接続されている。さらに、第１巻線Ｃａは、第３のティース１１ｃに巻回されてコイルα３を形成し、セグメント１４ｅから見てモータ回転方向に沿って１個飛びの位置にあるセグメント１４ａに戻っている。

一方、第２巻線Ｃｂは、図３に示すように、セグメント１４ｂと電気的に接続されているとともに、第１のティース１１ａに対して一定方向に所定の長さ分だけ巻回されることでコイルβ１を形成する。そして、第２巻線Ｃｂは、セグメント１４ｂから見てモータ回転方向に沿って１個飛びの位置にあるセグメント１４ｄと電気的に接続されている。また、第２巻線Ｃｂは、第２のティース１１ｂに巻回されてコイルβ２を形成し、セグメント１４ｄから見てモータ回転方向に沿って１個飛びの位置にあるセグメント１４ｆと電気的に接続されている。さらに、第２巻線Ｃｂは、第３のティース１１ｃに巻回されてコイルβ３を形成し、セグメント１４ｆから見てモータ回転方向に沿って１個飛びの位置にあるセグメント１４ｂに戻っている。

以上のように、本実施形態では、第１巻線Ｃａが、モータ回転方向に沿って１個飛び状態で並ぶセグメント１４ａ，１４ｃ，１４ｅに連続して接続されており、第２巻線Ｃｂが、モータ回転方向に沿って１個飛び状態で並ぶセグメント１４ｂ，１４ｄ，１４ｆに連続して接続されている。そして、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、第１巻線Ｃａからなるコイルα１，α２，α３、及び、第２巻線Ｃｂからなるコイルβ１，β２，β３の双方が形成されている。つまり、本実施形態では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きされた巻線が、互いに異なる電流が流れる２種類の巻線、すなわち、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂによって構成されている。これにより、整流時に各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける磁極の作用を分散することができ、回転時の振動を低減することができる。

ところで、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａが巻回された部分（すなわち、コイルα１，α２，α３）と第２巻線Ｃｂが巻回された部分（すなわち、コイルβ１，β２，β３）との間で抵抗値が異なると、上述した磁極作用に対する分散効果が良好に得られなくなってしまう。これに対して、本実施形態に係る直流モータＭでは、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａが巻回されてなるコイルα１，α２，α３と第２巻線Ｃｂが巻回されてなるコイルβ１，β２，β３との間で抵抗値が等しくなるような構成になっている。
以下、第１巻線Ｃａからなるコイルα１，α２，α３と第２巻線Ｃｂからなるコイルβ１，β２，β３との間で抵抗値が等しくなる構成について説明する。

（第１例）
第１巻線Ｃａからなるコイルα１，α２，α３と第２巻線Ｃｂからなるコイルβ１，β２，β３との間で抵抗値が等しくなる構成の第１例について図５及び６を参照しながら説明する。
第１例に係る直流モータＭでは、図５に示すように、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向中央部に、モータ回転方向に沿って外側に突出した突起２１が設けられている。この突起２１は、ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出部１３ａ，１３ｂ，１３ｃから延出し、当該延出部１３ａ,１３ｂ，１３ｃと一体的に形成されている。なお、突起２１の表面には、前述した絶縁層７が形成されている。

そして、図５に示すように、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃでは、突起２１が設けられた領域よりもマグネット２から離れた領域に第１巻線Ｃａが集中巻きされてコイルα１，α２，α３が形成されている。一方、突起２１が設けられた領域よりもマグネット２に近い領域に第２巻線Ｃｂが集中巻きされてコイルβ１，β２，β３が形成されている。なお、第１例では、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが、いずれも同一材料（例えば、銅線またはアルミ線）からなり、同一の断面積（線径）を有している。

上述したように、第１例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａが集中巻きされた領域と第２巻線Ｃｂが集中巻きされた領域とが互いに異なるように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが各ティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃに集中巻きされている。ここで、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａが集中巻きされた領域とは、コイルα１，α２，α３が形成された領域のことであり、以下、第１領域Ｓ１と呼ぶ。また、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第２巻線Ｃｂが集中巻きされた領域とは、コイルβ１，β２，β３が形成された領域のことであり、以下、第２領域Ｓ２と呼ぶ。

第１例に係る構成についてより詳しく説明すると、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とがモータ回転方向に沿って同一の位置に配置され、かつ、ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向に沿って異なる位置に配置されるように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々が各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きされている。より具体的に説明すると、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、突起２１が設けられた領域よりもマグネット２から離れた領域が第１領域Ｓ１となっており、突起２１が設けられた領域よりもマグネット２に近い領域が第２領域Ｓ２となっている。

一方、第１例では、図５及び６に示すように、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回数が等しくなっている。

そして、第１例では、以上までに説明してきた構成が採用される結果、図６に示すように、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１領域Ｓ１に集中巻きされた分の第１巻線Ｃａの長さと第２領域Ｓ２に集中巻きされた分の第２巻線Ｃｂの長さとが等しくなる。換言すると、第１例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１領域Ｓ１に集中巻きされた分の第１巻線Ｃａの長さと第２領域Ｓ２に集中巻きされた分の第２巻線Ｃｂの長さとが等しくなるように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きされている。

つまり、第１例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の磁路長が等しくなるように、両巻線Ｃａ，Ｃｂが集中巻きされるようになる。この結果、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きされた第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの間で抵抗値が等しくなる。より具体的に説明すると、同一のティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに形成されているコイル間（例えば、コイルα１，β１間）においてコイル抵抗値が等しくなる。これにより、第１例に係る直流モータＭでは、整流時に各ティースにおける磁極の作用を分散させる効果が良好に得られるようになる。

なお、第１例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａが集中巻きされる第１領域Ｓ１と第２巻線Ｃｂが集中巻きされる第２領域Ｓ２とが異なるため、各巻線Ｃａ，Ｃｂの巻回作業をより容易に行うことが可能になる。より具体的に説明すると、第１巻線Ｃａの巻回作業と第２巻線Ｃｂの巻回作業とが互いに干渉し合わずに行われるので、例えば、第１巻線Ｃａの巻回作業の前後を問わず、第２巻線Ｃｂの巻回作業を進めることが可能となる。これにより、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回作業が容易に行われるようになる。

また、第１例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とがモータ回転方向に沿って同一の位置に配置され、かつ、ティースの１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向に沿って異なる位置に配置されている。このような構成であれば、各領域Ｓ１，Ｓ２に対応する巻線Ｃａ，Ｃｂを同じ巻回数だけ集中巻きすれば、各巻線Ｃａ，Ｃｂの磁路長が等しくなるようになる。そのうえ、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とがティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向に沿って異なる位置にあるので、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回作業がより容易に行われるようになる。

さらに、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向の中途位置に突起２１を設けることにより、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とが明瞭に区画されるため、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回作業がより一層容易に行われるようになる。なお、突起２１の突出量については、図５に示すように、第１巻線Ｃａや第２巻線Ｃｂが巻回されることにより形成される巻回層（すなわち、コイルα１，α２，α３，β１，β２，β３）の厚みに相当する量だけ確保されているとよい。

（第２例）
次に、第１巻線Ｃａからなるコイルα１，α２，α３と第２巻線Ｃｂからなるコイルβ１，β２，β３との間で抵抗値が等しくなる構成の第２例について図７を参照しながら説明する。
第２例に係る直流モータＭの構成は、上述した第１例に係る直流モータＭの構成と大部分で共通する。一方、第１例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向の中途位置に突起２１が形成されているのに対し、第２例では、図７に示すように、上記の突起２１の代わりに、絶縁層７の隆起部７ａが形成されている。この隆起部７ａは、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出部１３ａ，１３ｂ，１３ｃの外表面に形成された絶縁層７のうち、ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向において当該外表面の中央部に形成された、モータ回転方向に沿って隆起した部分である。

そして、第２例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、隆起部７ａが設けられた領域よりも対向部１２ａ，１２ｂ，１２ｃから離れた領域が第１領域Ｓ１となり、隆起部７ａが設けられた領域よりも対向部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに近い領域が第２領域Ｓ２となる。

以上のように、第２例では、第１例における突起２１と同様の機能を有する部位を、絶縁層７の一部を隆起させることによって設けている。これにより、第２例においても、上述した第１例で得られた効果と同様の効果が得られるようになる。すなわち、第２例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向の中途位置に絶縁層７の隆起部７ａを設けることにより、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とが明瞭に区画されるため、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回作業が容易に行われるようになる。

なお、第１例では、上述した突起２１が各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向の中途位置に形成されるように電機子コア３の外形形状を成形する必要がある。これに対し、第２例では、電機子コア３の外表面に絶縁層７を形成する際に、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向の中途位置に相当する部分を隆起させることにより、上記の隆起部７ａを形成させることが可能となる。したがって、第２例に係る構成は、通常の外形形状（具体的には、突起２１が形成されていない形状）となった電機子コア３を準備し、当該電機子コア３の外表面に絶縁層７を形成する段階で上記の隆起部７ａを設けることにより実現可能となる。このため、第２例に係る構成は、例えば、既製品の直流モータＭに対して本発明を適用する際の構成として有効である。

（第３例）
次に、第１巻線Ｃａからなるコイルα１，α２，α３と第２巻線Ｃｂからなるコイルβ１，β２，β３との間で抵抗値が等しくなる構成の第３例について図８を参照しながら説明する。
前述した第１例及び第２例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１領域Ｓ１と第２領域Ｓ２とがモータ回転方向に沿って同一の位置に配置され、かつ、ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向に沿って異なる位置に配置されることとした。これに対して、第３例では、図８に示すように、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａが集中巻きされた第１領域Ｓ１の外側に第２巻線Ｃｂが集中巻きされた第２領域Ｓ２が重なるように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｂ中の同一部位に集中巻きされている。

一方、第３例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回数が等しくなっており、かつ、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが、いずれも同一材料によって構成されている。

以上のように構成された第３例では、必然的に、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の磁路長が相違するようになる。そして、第３例では、かかる磁路長の相違を相殺すべく、第１巻線Ｃａよりも断面積（線径）が大きくなった第２巻線Ｃｂが用いられている。これにより、第３例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の磁路長が相違していたとしても、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の抵抗値を等しくさせることが可能となる。

なお、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の抵抗値を等しくさせることができる、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの間における断面積（線径）の比ｒは、下記の式（２）により与えられる。
ｒ＝Ａａ／Ａｂ＝Ｌｂ／Ｌａ （２）
上式において、Ａａは、第１巻線Ｃａの断面積を、Ａｂは、第２巻線Ｃｂの断面積を、Ｌａは、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａが集中巻きされた分の磁路長を、Ｌｂは、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第２巻線Ｃｂが集中巻きされた分の磁路長を、それぞれ示している。

（第４例）
次に、第１巻線Ｃａからなるコイルα１，α２，α３と第２巻線Ｃｂからなるコイルβ１，β２，β３との間で抵抗値が等しくなる構成の第４例について図９を参照しながら説明する。
第４例の巻線配置は、第３例の巻線配置と略同様となっている。すなわち、第４例では、図９に示すように、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａが集中巻きされた第１領域Ｓ１の外側に第２巻線Ｃｂが集中巻きされた第２領域Ｓ２が重なるように、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂが各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｂ中の同一部位に集中巻きされている。

また、第４例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の巻回数が等しくなっており、かつ、第１巻線Ｃａの断面積（線径）と第２巻線Ｃｂの断面積（線径）とが互いに等しくなっている。

以上のように構成された第４例では、第３例と同様、必然的に各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の磁路長が相違するようになる。これに対して、第４例では、かかる磁路長の相違を相殺すべく、第２巻線Ｃｂを構成する材質として、第１巻線Ｃａを構成する材質よりも低抵抗な材料が用いられている。これにより、第４例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の磁路長が相違していたとしても、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の抵抗値を等しくさせることが可能となる。

なお、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの各々の抵抗値を等しくさせることができる、第１巻線Ｃａ及び第２巻線Ｃｂの間における抵抗率の比ｔは、下記の式（３）により与えられる。
ｔ＝ρａ／ρｂ＝Ｌｂ／Ｌａ （３）
上式において、ρａは、第１巻線Ｃａの抵抗率を、ρｂは、第２巻線Ｃｂの抵抗率を、Ｌａは、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第１巻線Ｃａが集中巻きされた分の磁路長を、Ｌｂは、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおける第２巻線Ｃｂが集中巻きされた分の磁路長を、それぞれ示している。

以上までに本発明の一実施形態に係る回転電機、具体的には直流モータＭの構成例について説明してきたが、上述の構成例は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、上記の構成例のうち、第１例や第２例では、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃにおいて第１巻線Ｃａが集中巻きされる領域（第１領域Ｓ１）と第２巻線Ｃｂが集中巻きされる領域（第２領域Ｓ２）を区画するために、各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃの延出方向の中途位置に突起２１や隆起部７ａを設けることとした。ただし、これに限定されるものではなく、第１例や第２例と同様の巻線配置にて各巻線Ｃａ，Ｃｂを各ティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃに集中巻きする構成において、突起２１や隆起部７ａが設けられていないこととしてもよい。

また、本発明は、前述したように、磁極数が２ｍ（ｍは自然数）、ティース数がｎ（ｎは３以上の自然数）、セグメント数が２ｎである場合に適用されるものであり、上記の構成例では、磁極数が２、ティース数が３、セグメント数が６となった構成（つまり、ｍ＝１、ｎ＝３の構成）を一例に挙げて説明した。この構成は、言い換えれば、磁極数が２ｉ（ｉは自然数）、ティース数が３ｉ、セグメント数が６ｉとなった構成である。つまり、上記の構成例に係る直流モータＭは、２ｉ個のマグネット２と、３ｉ個のティース１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する電機子コア３と、モータ回転方向に沿って６ｉ個並べられたセグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆとを有している。また、上記の構成例に係る直流モータＭでは、モータ回転方向に沿って並べられたセグメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆのうち、任意のセグメントを基準として数えて奇数番目に位置するセグメントに第１巻線Ｃａが連続して接続されており、偶数番目に位置するセグメントに第２巻線Ｃｂが連続して接続されている。このような構成であれば、モータ回転がよりスムーズとなり、さらに、第１巻線Ｃａと第２巻線Ｃｂが互いに近接する位置に配置されるようになるので、巻線Ｃａ，Ｃｂの巻回状態が乱雑状態となるのを抑制することが可能となる。
なお、当然ながら、磁極数が２ｍ、ティース数がｎ、セグメント数が２ｎである限り、自然数ｍ、ｎが上記の値（ｍ＝１、ｎ＝３）以外の値となった場合にも本発明は適用可能である。

また、上記の構成例は、本発明に係る回転電機の一例である直流モータＭに関するものであるが、本発明は、直流モータＭ以外の回転電機、例えば、オルタネータのような発電機にも適用可能である。

Ｍ 直流モータ
１ 回転軸、２ マグネット、３ 電機子コア、４ 整流子
５，６ ブラシ、７ 絶縁層、７ａ 隆起部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ティース
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 対向部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 延出部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ セグメント
２１ 突起
１０１ ティース
Ｃａ 第１巻線、Ｃｂ 第２巻線
Ｓ１ 第１領域、Ｓ２ 第２領域
Ｃａｘ，Ｃｂｘ 巻線

Claims (6)

1. 偶数の磁極数をなすマグネットと、
   該マグネットと対向するティースを複数有する電機子コアと、
   前記ティースの個数を２倍した数だけ設けられ、前記電機子コアの回転方向に沿って並べられた整流子片と、
   該整流子片に接続され、互いに並列回路をなした状態で前記ティースの各々に集中巻きされた第１巻線及び第２巻線と、
   前記整流子片のうち、隣り合う２つの前記整流子片と常に摺接するブラシと、を備え、
   前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが互いに異なり、
   前記ティースの各々において、前記第１巻線が集中巻きされた第１領域と前記第２巻線が集中巻きされた第２領域とが互いに異なり、かつ、前記第１領域に集中巻きされた分の前記第１巻線の長さと前記第２領域に集中巻きされた分の前記第２巻線の長さとが等しくなるように前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティースの各々に集中巻きされていることを特徴とする回転電機。
2. 前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが交互に配置されており、
   前記ティースの各々において、前記第１領域と前記第２領域とが前記回転方向に沿って同一の位置に配置され、かつ、前記ティースの延出方向に沿って異なる位置に配置されるように前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティースの各々に集中巻きされていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記延出方向における前記ティースの中央部には、前記回転方向に沿って突出した突起が設けられており、
   前記ティースの各々において、前記突起が設けられた領域よりも前記マグネットから離れた領域が前記第１領域となり、前記突起が設けられた領域よりも前記マグネットに近い領域が前記第２領域となることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 前記ティースは、前記マグネットと対向する対向部と、該対向部に向けて前記延出方向に沿って延出した延出部とを有し、
   前記第１巻線及び前記第２巻線は、前記延出部に集中巻きされ、
   前記延出部の外表面に絶縁層が形成されており、
   該絶縁層のうち、前記延出方向において前記外表面の中央部に形成された部分は前記回転方向に沿って隆起した隆起部が設けられており、
   前記ティースの各々において、前記隆起部が設けられた領域よりも前記対向部から離れた領域が前記第１領域となり、前記隆起部が設けられた領域よりも前記対向部に近い領域が前記第２領域となることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
5. 偶数の磁極数をなすマグネットと、
   該マグネットと対向するティースを複数有する電機子コアと、
   前記ティースの個数を２倍した数だけ設けられ、前記電機子コアの回転方向に沿って並べられた整流子片と、
   該整流子片に接続され、互いに並列回路をなした状態で前記ティースの各々に集中巻きされた第１巻線及び第２巻線と、
   前記整流子片のうち、隣り合う２つの前記整流子片と常に摺接するブラシと、を備え、
   前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが互いに異なり、
   前記ティースの各々において、前記第１巻線が集中巻きされた第１領域の外側に前記第２巻線が集中巻きされた第２領域が重なるように、前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティース中の同一部位に集中巻きされており、
   前記第２巻線の断面積が前記１巻線の断面積よりも大きいことを特徴とする回転電機。
6. 偶数の磁極数をなすマグネットと、
   該マグネットと対向するティースを複数有する電機子コアと、
   前記ティースの個数を２倍した数だけ設けられ、前記電機子コアの回転方向に沿って並べられた整流子片と、
   該整流子片に接続され、互いに並列回路をなした状態で前記ティースの各々に集中巻きされた第１巻線及び第２巻線と、
   前記整流子片のうち、隣り合う２つの前記整流子片と常に摺接するブラシと、を備え、
   前記回転方向において、前記第１巻線が接続された前記整流子片と、前記第２巻線が接続された前記整流子片とが互いに異なり、
   前記ティースの各々において、前記第１巻線が集中巻きされた第１領域の外側に前記第２巻線が集中巻きされた第２領域が重なるように、前記第１巻線及び前記第２巻線が前記ティース中の同一部位に集中巻きされており、
   前記第２巻線を構成する材質が前記１巻線を構成する材質よりも低抵抗な材料であることを特徴とする回転電機。

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