JP2014150724A - 電動モータ、および減速機付モータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、高性能化を図りつつ振動や騒音を低減することができる速度可変可能な電動モータ、および減速機付モータを提供する。
【解決手段】コンミテータ１０に、回転軸３を中心にして互いに対向して配置された同電位となるセグメント１５同士を短絡する接続線を設け、ブラシ２１を低速用ブラシ２１ａと、高速用ブラシ２１ｂと、これらに共通して用いられる共通ブラシ２１ｃの３つのブラシ２１ａ〜２１ｃで構成して周方向に沿って並設し、これら高速用ブラシ２１ｂと低速用ブラシ２１ａとを同電位のセグメント１５に同時に摺接することを回避可能に形成し、高速用ブラシ２１ｂは、複数のセグメント１５のうちの第１のセグメントに低速用ブラシ２１ａが摺接している場合、第１のセグメントと同電位となるセグメントに隣接するセグメントに摺接すると共に、第１のセグメントとは摺接しない位置に配置されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、車両に搭載される電動モータ、およびこれを用いた減速機付モータに関する。

従来から、自動車用のワイパーモータとして、ブラシ付きの電動モータを用いる場合が多い。この種の電動モータでは、円筒状のヨークの内周面に複数の永久磁石を周方向に等間隔で配置し、これら永久磁石の内側にアーマチュアが回転自在に支持されている。アーマチュアは、複数のティースが放射状に形成されたアーマチュアコアを有している。各ティース間には軸線方向に長いスロットが複数形成され、所定間隔をあけたスロット間に巻線を重ね巻き方式にて巻くことでコイルを形成している。コイルは、アーマチュアコアと隣接するように回転軸に外側から嵌めこまれ、固定されたコンミテータに導通している。

コンミテータは、金属片である複数のセグメントが互いに絶縁された状態で周方向に配設されて成り、これらセグメントにそれぞれコイルの巻き始め端、および巻き終わり端が接続される。また、各セグメントはブラシに摺接可能に接続されており、このブラシを介してそれぞれのコイルに給電される。そして、給電されたコイルには磁界が形成され、ヨークの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駆動する。

ここで、近年のワイパーモータの小型、高性能化の要請から磁極数を４極（極対数が２）に多極化すると共に多スロット化し、モータの高性能化を図り、かつ４つのブラシを周方向に等間隔に配置し、モータの速度可変を可能にした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１のモータでは、４つのブラシへの通電パターンを変えることによって、ＬＯＷモード、ＭＩＤモード、およびＨＩモードのそれぞれのモードごとにコイルに供給される電流の量を変化させている。このようにすることで、磁極数が４極で、かつ多スロット化されたモータでありながらモードごとのモータ回転数を変化させることができる。

特開２００６−３５３０１９号公報

ところで、上述のモータでは、ヨークに配設された４つの永久磁石の間に、それぞれ空隙が形成されるので、各永久磁石の周方向両端を境にして永久磁石側と空隙との磁束変化が大きくなる。このため、各永久磁石の周方向両端を各ティースが通過するとき、ティースに作用する磁気的な吸引力や反発力が大きく変化してコギングトルクが発生し、電動モータの振動や騒音が大きくなる。

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、小型化、高性能化を図りつつ振動や騒音を低減することができる速度可変可能な電動モータ、および減速機付モータを提供する。

本発明は、極対数が２である永久磁石を備えたヨークと、前記ヨークに回転自在に軸支されるアーマチュアとを備え、前記アーマチュアは、前記ヨークに軸支される回転軸と、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、コイルを巻きつけるための複数のティース、および前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる複数のスロット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複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータとから成り、前記セグメントに、このセグメントを介して前記コイルに給電を行うブラシが摺接している電動モータにおいて、前記コンミテータに、前記回転軸を中心にして互いに対向して配置された同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材を設け、前記ブラシを低速用ブラシと、高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成して周方向に沿って並設し、これら高速用ブラシと低速用ブラシとを同電位の前記セグメントに同時に摺接することを回避可能に形成し、前記高速用ブラシは、前記複数のセグメントのうちの第１のセグメントに前記低速用ブラシが摺接している場合、前記第１のセグメントと同電位となるセグメントに隣接するセグメントに摺接すると共に、前記第１のセグメントとは摺接しない位置に配置され、前記アーマチュアコアは、前記複数のティースがそれぞれ周方向に等間隔であって前記回転軸を中心に点対称となるように設けられ、かつ周方向９０度間隔で前記ティースと前記スロットとが交互に存在するように形成されていることを特徴とする。

本発明は、前記高速用ブラシの周方向の幅は、前記低速用ブラシの周方向の幅および前記共通ブラシの周方向の幅よりも小さく設定されていることを特徴とする。

本発明は、前記複数のティース、および前記複数のスロットの個数を前記極対数に対して７倍、９倍、および１１倍の何れかの個数になるように設定したことを特徴とする。

本発明は、前記低速用ブラシ、および前記共通ブラシの周方向の幅を２．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲で設定したことを特徴とする。

本発明は、前記高速用ブラシの周方向の幅を１．５ｍｍ以上で、かつ２．５ｍｍよりも小さい範囲で設定したことを特徴とする。

本発明は、上記に記載の電動モータと、前記電動モータの前記回転軸に連結されたウォーム軸と、前記ウォーム軸に噛合するウォームホイールとを有することを特徴とする減速機付モータとした。

本発明では、アーマチュアコアが、複数のティースがそれぞれ周方向に等間隔であって回転軸を中心に点対称となるように設けられ、かつ周方向９０度間隔で前記ティースと前記スロットとが交互に存在するように形成されている。したがって、極対数が２の電動モータの場合には、Ｎ極とこれに対向するティース、およびスロットの相対位置関係と、Ｓ極とこれに対向するティース、およびスロットの相対位置関係とを変化させることができる。
このため、Ｎ極を通過するティース（スロット）に生じるコギングトルクの発生タイミングと、Ｓ極を通過するティース（スロット）に生じるコギングトルクの発生タイミングをずらすことができる。よって、アーマチュア全体としてコギングトルクが減少し、電動モータの振動や騒音を低減することが可能になる。

また、複数のティース、および複数のスロットの個数を極対数に対して７倍、９倍、および１１倍の何れかの個数になるように設定することで、振動や騒音を低減しつつ多スロット化を図ることができる。このため、高性能な電動モータ、および減速機付モータを提供することができる。

さらに、速度可変を可能にするにあたって、ブラシを低速用ブラシと、高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成することができるので、従来と比較して部品点数を減少させることができる。
しかも、高速用ブラシの周方向の幅を低速用ブラシの周方向の幅よりも小さく設定し、これら高速用ブラシと低速用ブラシとを同電位のセグメントに同時に摺接することを回避可能に形成している。このため、従来よりもセグメントの周方向の幅を減少させ、コンミテータの小型化を図り易い。この結果、電動モータ全体として小型化を図ることができる。

ここで、電動モータを低回転駆動する場合において、使用されない高速用ブラシがセグメントに摺接することによって等価電気回路のコイル数に差が生じ、各々コイルを流れる電流にバラツキが生じることによって電動モータの振動や騒音が増大してしまう場合がある。
しかしながら、高速用ブラシの周方向の幅を低速用ブラシの周方向の幅よりも小さく設定することで、低回転駆動時における高速用ブラシの影響を小さくすることができる。このため、より振動や騒音の小さい電動モータ、および減速機付モータを提供することができる。

本発明の実施形態における減速機付モータの平面図である。 本発明の実施形態における減速機付モータの縦断面図である。 本発明の実施形態における電動モータの横断面図である。 図２のＡ矢視図である。 本発明の実施形態におけるアーマチュアの展開図である。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、減速機付モータ１は、例えば、自動車のワイパーモータとして用いられ、電動モータ２と、電動モータ２の回転軸３に連結された減速機構４とを備えている。
電動モータ２は、有底筒状のヨーク５と、ヨーク５内に回転自在に設けられたアーマチュア６とを有している。

ヨーク５の筒部５３は略円筒状に形成されており、この内周面に４つのセグメント型の永久磁石７が周方向に等間隔で磁極が交互となるように配設されている。すなわち、ヨーク５に設けられた永久磁石７は、極対数が２に設定されている。
ヨーク５の底壁（エンド部）５１には、径方向中央に軸線方向外側に向かって突出するボス部１９が形成され、ここに回転軸３の一端を軸支するための軸受け１８が設けられている。なお、ヨーク５の外表面には、黒色塗装が施されており、この黒色塗装により、ヨーク５から外部への熱の放出量を大きくすることができ、電動モータ２の温度上昇を低くすることができる。

筒部５３の開口部５３ａには、外フランジ部５２が設けられている。外フランジ部５２には、ボルト孔（不図示）が形成されている。このボルト孔にボルト２４が挿通され、減速機構４の後述するギヤハウジング２３に形成されたボルト孔（不図示）にねじ込まれることによって、ヨーク５が減速機構４に締結固定される。

アーマチュア６は、回転軸３に外側から嵌めこまれ、固定されたアーマチュアコア８と、アーマチュアコア８に巻きつけられたアーマチュアコイル９と、回転軸３の他端側に配置されたコンミテータ１０とを備えている。アーマチュアコア８は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり（積層コア）、軟磁性粉を加圧成形したり（圧粉コア）して形成され、略円環状のコア本体１１を有している。

コア本体１１の外周部には、軸方向平面視略Ｔ字型のティース１２が１８個、周方向に沿って等間隔に放射状に設けられている。各ティース１２は、径方向に延出し巻線１４が巻きつけられる巻胴部３１と、巻胴部３１の先端に設けられ巻胴部３１に対して左右対称となるように延在する周壁部３２とで構成されている。すなわち、ティース１２の先端に設けられた周壁部３２がアーマチュアコア８の外周面を構成しており、この周壁部３２が永久磁石７と対向した状態になる。

コア本体１１の外周部に、ティース１２を放射状に設けることによって、隣接するティース１２間には、蟻溝状のスロット１３が１８箇所形成されている。スロット１３は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に形成されている。
これらスロット１３間にエナメル被覆の巻線１４を挿通し、ティース１２の巻胴部３１に絶縁材であるインシュレータ（不図示）を介して巻線１４が巻きつけられる。これにより、アーマチュアコア８の外周に、複数のアーマチュアコイル９が形成される。

ここで、１８個のティース１２を周方向に沿って等間隔に形成すると、各ティース１２と各スロット１３は、回転軸３を中心にして点対称に存在していることになる。一方、周方向に９０度間隔を開けた位置関係においては、ティース１２とスロット１３とが交互に存在した状態になる。
すなわち、本実施形態では永久磁石７が４つ（磁極数が４極）設けられているので、極対数が２であり、これに対してティース１２（スロット１３）が１８個設けられている。つまり、ティース１２（スロット１３）の個数は、極対数の９倍に設定されていることになる。

また、各ティース１２、および各スロット１３が、回転軸３を中心にして点対称であって、かつ周方向に９０度間隔を開けた位置関係でティース１２とスロット１３とが交互に存在することで、Ｎ極の永久磁石７とこれに対向している各ティース１２の相対位置関係と、Ｓ極の永久磁石７とこれに対向している各ティース１２の相対位置関係とが、スロット１３の周方向に沿った幅の半分の量だけずれた状態になる。

回転軸３のアーマチュアコア８よりも他端側には、コンミテータ１０が外側から嵌めこまれ、固定されている。このコンミテータ１０の外周面には、導電材で形成されたセグメント１５が１８枚取り付けられている。セグメント１５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方向に沿って等間隔に並列に固定されている。コンミテータ１０の外径Ｄ１は、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定されている。

各セグメント１５のアーマチュアコア８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１６が一体成形されている。ライザ１６には、アーマチュアコイル９の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線１４が掛け回わされ、巻線１４はヒュージングなどによりライザ１６に固定されている。これにより、セグメント１５とこれに対応するアーマチュアコイル９とが導通される。

また、同電位となるセグメント１５、すなわち、回転軸３を中心にして互いに対向するセグメント１５（本実施形態では９つ置きのセグメント１５）にそれぞれ対応するライザ１６には、各々接続線４０が掛け回され、この接続線４０がヒュージングによりライザ１６に固定されている（図５参照）。接続線４０は、同電位となるセグメント１５同士を短絡するためのものであって、コンミテータ１０とアーマチュアコア８との間に配されている。

このように構成されたコンミテータ１０は、減速機構４のギヤハウジング２３に面した状態になっている。ギヤハウジング２３は、一面に開口部４２ａを有する略箱状に形成され減速機構４の歯車群４１を収納するハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の開口部４２ａを閉塞するカバー４３とで構成されている。ハウジング本体４２の電動モータ２側には、ブラシ収納部２２が形成され、ここに電動モータ２のコンミテータ１０が面している。

図２〜図４に示すように、ブラシ収納部２２は、ギヤハウジング２３の電動モータ２側に凹状に形成されている。ブラシ収納部２２の周壁３０は、断面略長円形に形成されており、平面壁３０ａと円弧壁３０ｂとで構成されている。
ブラシ収納部２２の内側には、これに対応するように断面略長円形の筒状に形成されたカバー３３が設けられている。このカバー３３も平面壁３３ａと円弧壁３３ｂとを有している。さらに、カバー３３の内側には、このカバー３３に対応するように形成されたホルダステー３４が設けられている。ホルダステー３４は、ボルト３５によってハウジング本体４２の側壁４２ｂに締結固定されている。

ホルダステー３４には、周方向に沿って３箇所にブラシホルダ３６が設けられている。ブラシホルダ３６内には、それぞれブラシ２１が各々スプリングＳを介して付勢された状態で出没自在に支持されている。これらブラシ２１の先端部はスプリングＳによって付勢されているためコンミテータ１０のセグメント１５に摺接しており、外部からの電源（不図示）がブラシ２１を介してコンミテータ１０に供給される。

ブラシ２１は、陽極側に接続されている低速用ブラシ２１ａ、および高速用ブラシ２１ｂと、これら低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとに共通使用され陰極側に接続されている共通ブラシ２１ｃとで構成されている。低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃは互いに電気角で１８０°、つまり、機械角で周方向に９０°間隔をあけて配設されている。一方、高速用ブラシ２１ｂは、低速用ブラシ２１ａから周方向に角度αだけ離間して配置されている。なお、この実施形態では、共通ブラシ２１ｃを陰極側とし、低速用ブラシ２１ａ及び高速用ブラシ２１ｂを陽極側として説明するが、陽極側と陰極側を反対にしてもよい。

本実施形態においては、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃの電気抵抗値に比して、高速用ブラシ２１ａの電気抵抗値を２倍以上高く設定してある。そのため、高速用ブラシ２１ａからアーマチュアコイル９に電流が供給される電流値を下げることができる。これにより、高速用ブラシ２１ａからアーマチュアコイル９に電流が供給され、電動モータ２のアーマチュア６が高速で回転しているときに、外部負荷によりアーマチュア６が回転停止（ロック）された場合に、アーマチュアコイル９に供給される大電流（ロック電流）の電流値を下げることができる。そのため、モータドライブ装置に備わるヒューズ等の電気回路を保護するための素子の損傷を未然に防止することができる。

ここで、コンミテータ１０の同電位となるセグメント１５、すなわち、回転軸３を中心にして互いに対向するセグメント１５同士は接続線４０によって短絡されているため、ブラシ２１が摺接していないセグメントにも給電することが可能になる。したがって、高速用ブラシ２１ｂは低速用ブラシ２１ａよりも角度θだけ進角した位置に存在していることになる。なお、この実施形態においては、角度θは約３０度に設定されている。

このように、各ブラシ２１ａ〜２１ｃを配置することによって、カバー３３、およびホルダステー３４のうち、ブラシ２１ａ〜２１ｃの存在しない部分を切除することができる。すなわち、カバー３３を断面略長円形状に形成し、平面壁３３ａと円弧壁３３ｂとの接続部分近傍に低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃを配置させることができる。一方、カバー３３の低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃが配置されている箇所とは回転軸３を中心にして反対側の円弧壁３３ｂに、高速用ブラシ２１ｂを配置させることができる。このため、ブラシ収納部２２を断面略長円形状に形成することができ、ブラシ収納部２２の扁平化を図ることが可能になる。

また、図３に詳示するように、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃがコンミテータ１０と摺接する周方向のブラシ幅Ｗ１は互いに略同一に設定されている。これに対し、高速用ブラシ２１ｂがコンミテータ１０と摺接する周方向のブラシ幅Ｗ２は、低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されている。具体的には、コンミテータ１０の外径が２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定されているとき、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１は、２．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲で設定されている。一方、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２は、１．５ｍｍ以上で、かつ２．５ｍｍよりも小さい範囲で設定されている。

このように低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１と、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２を設定することにより、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。

すなわち、コンミテータ１０に接続されている接続線４０によって、例えば、低速用ブラシ２１ａは、回転軸３を中心にして点対称位置にも存在していることになる（図３における２点鎖線参照）。この場合、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとの間隔は、隣接するセグメント１５，１５の間隔とほぼ同じになる。しかしながら、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２が低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されているので、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。

高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃとの間にも同じことがいえる。すなわち、コンミテータ１０に接続されている接続線４０によって、高速用ブラシ２１ｂは、回転軸３を中心にして点対称位置にも存在していることになる。しかしながら、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２が共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されているので、これら高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。

図１、図２に示すように、ギヤハウジング２３のハウジング本体４２に収納された歯車群４１は、電動モータ２の回転軸３に連結されたウォーム軸２５と、ウォーム軸２５に噛合う段付歯車２６と、段付歯車２６に噛合うスパーギヤ２７とで構成されている。ウォーム軸２５は、一端が回転軸３に連結されると共に、他端がハウジング本体４２に回転自在に軸支されている。段付歯車２６は、ウォーム軸２５に噛合うウォームホイール２８とウォームホイール２８よりも小径に形成された小径歯車２９とが一体成形されたものである。

段付歯車２６の径方向中央には、アイドラー軸６１が圧入されている。アイドラー軸６１は、小径歯車２９とは反対側に突出しており、この突出した端部６１ａがハウジング本体４２に回転自在に軸支されている。一方、アイドラー軸６１の端部６１ａとは反対側端に存在する小径歯車２９の先端は、カバー４３に回転自在に軸支されている。このように、段付歯車２６は、ハウジング本体４２とカバー４３とで両端が軸支された状態になっている。

スパーギヤ２７は、段付歯車２６の小径歯車２９に噛合っている。スパーギヤ２７の径方向中央には、ボス部６５がカバー４３側に向かって突出形成されている。このボス部６５は、カバー４３に回転自在に支持されている。また、ボス部６５には、出力軸６２が圧入されている。出力軸６２は、ハウジング本体４２の底壁（エンド部）４２ｃから突出している。ハウジング本体４２の底壁４２ｃには、出力軸６２に対応する部位に、ボス部６３が外方に向かって突出して形成されている。このボス部６３には、出力軸６２を回転自在に軸支するためのすべり軸受け６４が設けられている。

出力軸６２のハウジング本体４２から突出した部分には、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り部６６が形成されている。この先細り部６６には、セレーション６７が形成されている。これによって、例えば、ワイパーなどを駆動するための外部機構と出力軸６２とを連結することができるようになっている。

この他に、ハウジング本体４２の側壁４２ｂには、コネクタ６８が回転軸３の軸方向に沿って突設されている。コネクタ６８は、外部からの電源を電動モータ２に供給するためのものである。コネクタ６８の受入れ口６９には接続端子７０が設けられており、この接続端子７０が電動モータ２のブラシ２１（２１ａ〜２１ｃ）に電気的に接続されている。これによって、外部からの電源がブラシ２１を介してコンミテータ１０に供給される。

さらに、ハウジング本体４２の開口縁には、カバー４３を締結固定するためのボルト座７１が一体成形されている。カバー４３の、ハウジング本体４２のボルト座７１に対応する部位には、ボルト７２を挿通可能なボルト孔（不図示）を有する取付け座７３が一体形成されている。カバー４３は、取付け座７３にボルト７２を挿通し、このボルト７２がハウジング本体４２のボルト座７１にねじ込まれることによってハウジング本体４２に締結固定される。
また、カバー４３には、コネクタ６８の接続端子７０と電動モータ２のブラシ２１とを電気的に接続するための配電基板７４が設けられている。配電基板７４には、リード線の役割を有するパターン（不図示）が形成されている。

次に、図５に基づいて、アーマチュア６のアーマチュアコア８に対し巻線１４を巻きつけるための構造について説明する。
図５は、アーマチュア６の展開図であり、隣接するティース１２間の空隙がスロット１３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１５、および各ティース１２にそれぞれ符号を附して説明する。

同図に詳しく示すように、同電位となるセグメント１５同士は、接続線４０によって短絡されている。つまり、本実施形態においては、９つ置き（例えば、１番セグメント１５と１０番セグメント１５）のセグメント１５同士が接続線４０によってそれぞれ短絡されている。
ここで、巻線１４は、第１の導線１１０と第２の導線１２０とで構成されている。なお、図５において、第１の導線１１０を実線で示し、第２の導線１２０を破線で示す。

第１の導線１１０は、３つ置きの任意のスロット１３，１３間に順方向に巻きつけられ、かつ、任意のスロット１３，１３から各々周方向に９０度ずれたスロット１３，１３間に逆方向に巻きつけられ、第１〜第９の巻線１６１〜１６９を形成している。
第２の導線１２０は、３つ置きの任意のスロット１３，１３間に順方向に巻きつけられ、かつ、任意のスロット１３，１３から各々周方向に９０度ずれたスロット１３，１３間に逆方向に巻きつけられ、他の第１〜第９の巻線１７１〜１７９を形成している。
これら第１〜第９の巻線１６１〜１６９と、他の第１〜第９の巻線１７１〜１７９は、それぞれ回転軸３を中心にして点対称位置に存在している。

すなわち、第１の導線１１０により形成された第１の巻線１６１と、第２の導線１２０により形成された他の第１の巻線１７１は、回転軸３を中心にして対向した位置に存在し、これら巻線１６１と巻線１７１とで第１の巻線の対を形成している。同様に、第２〜第９の巻線１６２〜１６９と、他の第２〜第９の巻線１７２〜１７９とでそれぞれ第２の巻線の対１６２，１７２、第３の巻線の対１６３，１７３、第４の巻線の対１６４，１７４、第５の巻線の対１６５，１７５、第６の巻線の対１６６，１７６、第７の巻線の対１６７，１７７、第８の巻線の対１６８，１７８、および第９の巻線の対１６９，１７９が形成されている。

第１〜第９の巻線１６１〜１６９は、それぞれ９本の接続線４０を介して一連に繋がれている。一方、他の第１〜第９の巻線１７１〜１７９は、それぞれ９本の接続線４０を介して一連に繋がれている。各巻線１６１〜１７９の巻き始め端、および巻き終わり端は、隣接するセグメント１５，１５間に接続されている。このように各スロット１３間に形成された第１〜第９の巻線１６１〜１６９、および他の第１〜第９の巻線１７１〜１７９は、例えば、ダブルフライヤ式の巻線機などを用いて巻くことが可能である。

次に、減速機付モータ１の作用について説明する。
まず、低回転駆動時において、減速機付モータ１の電動モータ２は、共通ブラシ２１ｃと低速用ブラシ２１ａによって電力供給される。このとき、アーマチュアコア８に巻きつけられているアーマチュアコイル９に磁界が発生し、この磁界とヨーク５に設けられた永久磁石７との間に磁気的な吸引力や反発力が生じて回転軸３が駆動する。一方、高回転駆動時においては、高速用ブラシ２１ｂによって電動モータ２は進角され、低回転駆動時よりも高回転で作動する。
回転軸３が駆動すると、減速機構４を介して出力軸６２に伝達される。出力軸６２には、ワイパーなどを駆動するための外部機構が連結されているので、出力軸６２が回転することによって、外部機構が低速で作動したり、高速で作動したりする。

ここで、電動モータ２の各ティース１２、および各スロット１３は、回転軸３を中心にして点対称であって、かつ周方向に９０度間隔を開けた位置関係、つまり、電気角１８０度間隔でティース１２とスロット１３とが交互に存在することで、Ｎ極の永久磁石７とこれに対向している各ティース１２の相対位置関係と、Ｓ極の永久磁石７とこれに対向している各ティース１２の相対位置関係とがスロット１３の周方向に沿った幅の半分の量だけずれた状態になっている。
このため、Ｎ極に対応する部分のティース１２のコギングトルクの発生タイミングと、Ｓ極に対応する部分のティース１２のコギングトルクの発生タイミングとがずれる。よって、電動モータ２全体として、コギングトルクが減少する。

また、低回転駆動時においては、共通ブラシ２１ｃと低速用ブラシ２１ａによって電力供給されるので、高速用ブラシ２１ｂには電力が供給されず、無通電状態になる。このため、高速用ブラシ２１ｂが隣接するセグメント１５，１５間に跨るように存在するとき、これらセグメント１５，１５は高速用ブラシ２１ｂによって短絡される。そして、短絡されたセグメント１５，１５に接続されている巻線１４は、単に閉ループになるだけであり、この結果、等価電気回路のコイル数に差が生じてしまう。

このとき、高速用ブラシ２１ｂにより閉ループになった巻線１４に磁束が通過するので、この磁束の変化により巻線１４に誘起電圧（逆起電力）が生じる。この誘起電圧（逆起電力）により、通電方向とは逆向きの電流が瞬間的に流れて整流が悪化し、これによってトルクリップルが増大してしまう。

しかしながら、本実施形態においては、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃの周方向のブラシ幅Ｗ１が互いに略同一に設定されている一方、高速用ブラシ２１ｂの周方向のブラシ幅Ｗ２が、低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されている（図３参照）。このため、高速用ブラシ２１ｂが隣接するセグメント１５，１５を短絡する時間を設定することができると共に、高速用ブラシ２１ｂにより閉ループが形成された巻線１４に流れる電流を減少させることができる。
一方、高回転駆動時においては、共通ブラシ２１ｃと高速用ブラシ２１ｂによって電力供給されるので、低速用ブラシ２１ａには電力が供給されず、無通電状態になる。しかしながら、低速用ブラシ２１ａでは整流を悪化させるような誘起電圧（逆起電力）が生じ難いので、高回転駆動時における低速用ブラシ２１ａの影響は殆どない。

したがって、上述の実施形態によれば、極対数が２、つまり、磁極数が４極で、かつ多スロット化（スロット数が極対数の7倍、９倍、１１倍）され、速度可変可能な電動モータ２であってもコギングトルクを減少させることができる。このため、電動モータ２（減速機付モータ１）の振動や騒音を低減することが可能になる。
とりわけ、高回転駆動時と比較して使用頻度の高い低回転駆動時において、高速用ブラシ２１ｂに起因するトルクリップルの増大を減少させることができる。このため、低回転駆動時における電動モータ２の振動や騒音をより低減することが可能になる。

また、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃの周方向のブラシ幅Ｗ１よりも高速用ブラシ２１ｂの周方向のブラシ幅Ｗ２を小さく設定することにより、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。このため、小型で、かつ多スロット化された高性能な電動モータ２を提供することが可能になる。
さらに、減速機付モータ１として、電動モータ２と、電動モータ２の回転軸３に連結された減速機構４とで構成することにより、減速機付モータ１の小型、高性能化を図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、電動モータ２のアーマチュアコア８にティース１２を１８個設け、ティース１２の個数を極対数に対して９倍に設定した場合について説明している。しかしながら、ティース１２の個数はこれに限られるものではなく、電動モータ２の多スロット化による高性能化を考慮した場合、ティース１２の個数を極対数に対して、７倍、９倍、１１倍の何れかに設定することが望ましい。

１ 減速機付モータ
２ 電動モータ
３ 回転軸
４ 減速機構
５ ヨーク
６ アーマチュア
７ 永久磁石（磁極）
８ アーマチュアコア
９ アーマチュアコイル（コイル）
１０ コンミテータ
１２ ティース
１３ スロット
１４ 巻線（コイル）
１５ セグメント
２１ ブラシ
２１ａ 低速用ブラシ
２１ｂ 高速用ブラシ
２１ｃ 共通ブラシ
２５ ウォーム軸
２８ ウォームホイール
４０ 接続線（短絡部材）
Ｄ１ 外径
Ｗ１，Ｗ２ ブラシ幅

Claims (7)

1. 極対数が２である永久磁石を備えたヨークと、
   前記ヨークに回転自在に軸支されるアーマチュアとを備え、
   前記アーマチュアは、
   前記ヨークに軸支される回転軸と、
   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、コイルを巻きつけるための複数のティース、および前記ティース間に形成され軸方向に沿って延びる複数のスロット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複数のセグメントが周方向に配置されたコンミテータとから成り、
   前記セグメントに、このセグメントを介して前記コイルに給電を行うブラシが摺接している電動モータにおいて、
   前記コンミテータに、前記回転軸を中心にして互いに対向して配置された同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材を設け、
   前記ブラシを低速用ブラシと、高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成して周方向に沿って並設し、
   これら高速用ブラシと低速用ブラシとを同電位の前記セグメントに同時に摺接することを回避可能に形成し、
   前記高速用ブラシは、
   前記複数のセグメントのうちの第１のセグメントに前記低速用ブラシが摺接している場合、前記第１のセグメントと同電位となるセグメントに隣接するセグメントに摺接すると共に、前記第１のセグメントとは摺接しない位置に配置され、
   前記アーマチュアコアは、
   前記複数のティースがそれぞれ周方向に等間隔であって前記回転軸を中心に点対称となるように設けられ、かつ周方向９０度間隔で前記ティースと前記スロットとが交互に存在するように形成されていることを特徴とする電動モータ。
2. 前記高速用ブラシの周方向の幅は、前記低速用ブラシの周方向の幅および前記共通ブラシの周方向の幅よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータ。
3. 前記複数のティース、および前記複数のスロットの個数を前記極対数に対して７倍、９倍、および１１倍の何れかの個数になるように設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動モータ。
4. 前記コンミテータの外径を２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動モータ。
5. 前記低速用ブラシ、および前記共通ブラシの周方向の幅を２．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲で設定したことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動モータ。
6. 前記高速用ブラシの周方向の幅を１．５ｍｍ以上で、かつ２．５ｍｍよりも小さい範囲で設定したことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動モータ。
7. 請求項１〜請求項６の何れかに記載の電動モータと、
   前記電動モータの前記回転軸に連結されたウォーム軸と、
   前記ウォーム軸に噛合するウォームホイールとを有することを特徴とする減速機付モータ。

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