JP2015171179A - アーマチュアコア、アーマチュア、および電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】複数のコイルをティースに巻回する場合のコイルの巻崩れを防止する。
【解決手段】放射状に延在する複数のティース１２を有し、各ティースの巻胴部１２ａに複数のコイル９１、９２、９３が集中巻方式で巻回され、少なくとも１層目のコイルの最下側の巻線１４が、巻胴部の基端側の巻付面に密着して巻回されると共に、後から巻回される２層目のコイルが、その少なくとも一部を１層目のコイルの上に重ねて巻回されるアーマチュアコア８Ａにおいて、巻胴部の外周の１層目のコイルの巻付面の少なくとも一部に、１層目のコイルの最下側の巻線の、巻胴部の延在方向における位置ずれを規制する規制部としての段差１２ａ１が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数のコイルが各ティースに巻回されるアーマチュアコア、そのアーマチュアコアに複数のコイルを巻回して構成したアーマチュア、および、そのアーマチュアを用いた電動モータに関するものである。

電動モータとして、例えば、有底筒状のヨークの内周面にモータマグネットを配置し、このモータマグネットよりも径方向内側にアーマチュアを回転自在に設けたブラシ付きの直流モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
アーマチュアは、回転軸に外嵌固定される円環状のコア本体の外周に、径方向外方に向かって放射状に延びる複数のティースを設けたアーマチュアコアと、該アーマチュアコアの各ティースにティース間のスロットを介して巻回されたアーマチュアコイルと、アーマチュアコアと一体回転するように前記回転軸上に設けられるコンミテータと、を備えている。

コンミテータは、周方向に互いに絶縁された状態で並んで配置された複数のセグメントを有しており、これらセグメントに、各アーマチュアコイルの端末部が接続されている。さらに、セグメントには複数のブラシが摺接されている。そして、ブラシによりセグメントを介して各アーマチュアコイルに直流電流が供給されると、アーマチュアコアに形成される磁界とモータマグネットとの間に生じる磁気的な吸引力や反発力により、アーマチュアおよび回転軸が回転する。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、アーマチュアコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、いわゆる整流が行われて、アーマチュアが継続的に回転し、回転出力が回転軸から取り出される。

ところで、コンミテータが回転すると、セグメントに対してブラシが接触、離間を繰り返すことになる。このため、セグメント間の電圧が大きいと、セグメントからブラシが離間する際に放電が発生することがある。これを防止するための手段として、例えば、アーマチュアコアのティースの数に対してコンミテータのセグメントの数を２倍や３倍に設定し、セグメント間の電圧を低減させる方法がある。このような場合、アーマチュアコアの各ティースに、複数本の巻線を用いて複数のコイルを形成することが行われている。

ここで、各ティースに複数のコイルを巻回する場合、コイルごとに順番に巻いて行く。例えば、ティースに１番目のコイルを巻いたら、２番目のコイルを巻いて行き、３番目のコイルがある場合は、２番目のコイルを巻いてから３番目のコイルを巻いて行く。その際、１番目（１層目）のコイルの上に少なくとも一部が重なるように２番目（２層目）のコイルを巻いて行くことになる。

特開２００７−２２８７５４号公報

ところが、上側に巻かれるコイルにより下側に巻かれるコイルが滑りを生じることにより、下側のコイルに弛みが生じ巻崩れが起こることがある。図１４はその例を示している。
この図１４においては、ティース１０１２の巻胴部１０１２ｂの巻付面に第１のコイル１０９１を巻回し、その上に第２のコイル１０９２を巻回し、その上に第３のコイル１０９３を巻回しているが、第１のコイル１０９１の最下側に弛み（図１４中Ａで示す箇所）が生じることにより、コイル全体に巻崩れが起こっている。このような巻崩れが起きると、スロット１０１３内の巻線スペースが減少し、巻線可能なコイル占積率が低下する。また、各ティース１０１２上における各コイルの配置が不均一になることにより、アーマチュア１０８０のバランスが悪化する等の問題がある。

本発明は、上記事情を考慮し、複数のコイルをティースに巻回する場合のコイルの巻崩れを防止することのできるアーマチュアコア、そのアーマチュアコアを用いたアーマチュア、そのアーマチュアを用いた電動モータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係るアーマチュアコアは、円環状のコア本体の外周に径方向外方に向けて放射状に延在する複数のティースを有し、前記各ティースの巻胴部に複数のコイルが巻回され、少なくとも１層目のコイルの最下側の巻線が、前記巻胴部の基端側の巻付面に密着して巻回されると共に、後から巻回される２層目のコイルが、その少なくとも一部を前記１層目のコイルの上に重ねて巻回されるアーマチュアコアにおいて、前記巻胴部の外周の前記１層目のコイルの巻付面の少なくとも一部に、前記１層目のコイルの最下側の巻線の、前記ティースの延在方向における位置ずれを規制する規制部が設けられていることを特徴とする。

このアーマチュアコアによれば、１層目のコイルの最下側の巻線の、ティースの延在方向における位置ずれを規制部によって規制することができる。従って、１層目のコイルの上側に巻かれる２層目のコイルによって、先に下側に巻かれた１層目のコイルに滑りが生じ、その結果、１層目のコイルが弛んで巻崩れが起こるのを防止することができる。従って、アーマチュアコアのスロット内の巻線スペースの増加を図ることができ、コイル占積率の向上が可能になる。また、コイルの巻崩れ防止により、各ティースにおける各コイルの配置の均等化を図ることができ、アーマチュアのバランスの改善が可能となる。

本発明に係るアーマチュアコアは、前記コア本体の軸方向から見たときの前記巻胴部の幅方向両側面のうちの少なくとも一方の側面に、前記規制部が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、アーマチュアコアを複数の同形状のコアプレートの積層体として構成した場合に、各コアプレートの該当箇所に規制部となる形状を付加しておくだけで、積層体として構成した状態で規制部を設けることができ、簡単に実現することができる。

本発明に係るアーマチュアコアにおける前記規制部は、前記巻胴部の前記延在方向の中央、または前記延在方向の中央よりも前記延在方向内方側に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、段差の位置により、１層目のコイルの最下側の巻線が確実に適正位置に保持される。

本発明に係るアーマチュアコアにおける前記規制部は、前記１層目のコイルの巻付面の前記延在方向外方側の端部に設けられた段差によって構成されており、該段差を境に、前記延在方向内方側の前記１層目のコイルの巻付面が、前記延在方向外方側の巻付面よりも高さが低く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、径方向内方側の１層目のコイルの巻付面に密着して巻回された１層目のコイルの最下側の巻線のうち、段差に当たる巻線が、その段差によって巻胴部の延在方向外方側へ移動しないように位置規制されるので、他の最下側の巻線が位置ずれを起こさなくなる。従って、最下側の巻線の上側に巻回される巻線も位置ずれを起こさなくなり、結果として、１層目のコイルが弛んだり巻き崩れを起こしたりせずに２層目以降のコイルを巻回でき、コイルの巻き付け状態が安定する。

本発明に係るアーマチュアコアは、前記段差の高低差が、前記コイルを構成する巻線の半径以上に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、アーマチュアコアによれば、段差の高さにより、１層目のコイルの最下側の巻線が確実に適正位置に保持される。

本発明に係るアーマチュアコアにおける前記規制部は、前記１層目のコイルの巻付面の前記延在方向外方側の端部に形成され、前記コイルを構成する巻線の嵌まる凹部であり、
前記凹部の深さは、前記巻線の半径以下に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、巻付面上に形成された凹部に巻線が嵌まることで、巻線自体が段差の役割をなすことになって、１層目のコイルの最下側の巻線の位置ずれを防止することができる。

本発明に係るアーマチュアは、上記に記載のアーマチュアコアの各ティースの巻胴部に、複数のコイルが集中巻方式で順番に巻回されており、前記巻胴部の巻付面に最下側の巻線が密着するように１層目のコイルが巻回された上に、２層目以降のコイルが、その少なくとも一部が前記１層目のコイルの上に重なるように巻回されていることを特徴とする。

この構成によれば、上記のアーマチュアコアを備えるため、コイルの巻崩れを有効に防止することができる。従って、コイル占積率の向上とバランスの改善を図ることができる。

本発明に係る電動モータは、上記に記載のアーマチュアと、該アーマチュアにより形成される磁界に対し、磁気的な吸引力や反発力を生じさせるマグネットと、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、コイル占積率の高い高品質な電動モータを提供できる。

本発明によれば、複数のコイルを各ティースに巻回する場合のコイルの巻崩れを防止することができる。従って、アーマチュアにおけるコイル占積率の向上とバランスの改善を図ることができる。

本発明の第１実施形態における減速機付きモータの外観側面図である。 本発明の第１実施形態における減速機付きモータの縦断面図である。 本発明の第１実施形態におけるアーマチュアの側面図である。 本発明の第１実施形態におけるアーマチュアコアの説明図で、（ａ）はアーマチュアコアの軸方向から見た図（コアプレートの平面図に相当）、（ａ）のＢ部の拡大図である。 本発明の第１実施形態におけるアーマチュアの部分断面図である。 本発明の第１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１実施形態の第１変形例におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第２実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た図（コアプレートの平面図に相当）である。 本発明の第３実施形態におけるアーマチュアコアの説明図で、（ａ）はアーマチュアコアの軸方向から見た図、（ａ）のＣ部の拡大図である。 本発明の第４実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た図（コアプレートの平面図に相当）である。 本発明の第５実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た部分平面図（コアプレートの平面図に相当）である。 本発明の第６実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た部分断面図（コアプレートの平面図に相当）である。 従来のアーマチュアの部分断面図である。

（第１実施形態）
（減速機付モータ）
次に、この発明の第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るアーマチュアコアを備える電動モータが適用された減速機付モータの外観側面図、図２は、その縦断面図である。

図１および図２に示すように、減速機付モータ１は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものであって、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とを備えている。電動モータ２は、有底筒状のモータハウジングを兼ねたヨーク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、この筒部５３の内周面には、４つのセグメント型のマグネット７が配設されている。なお、マグネット７は、セグメント型に限られるものではなく、リング型のものを使用してもよい。

ヨーク５の底壁（エンド部）５１には、径方向中央に軸方向外側に向かって突出する軸受ハウジング１９が形成され、ここに回転軸３の一端を回転自在に軸支するための滑り軸受１８が設けられている。この滑り軸受１８は、回転軸３の調心機能を有している。

筒部５３の開口部には外フランジ部５２が設けられ、その外フランジ部５２に減速機構４のギヤハウジング２３の端部が固定されることで、電動モータ２と減速機構４とが一体に結合されている。

（アーマチュア）
図３は、アーマチュアの外観側面図である。
図２および図３に示すように、アーマチュア６は、回転軸３に外嵌固定されたアーマチュア本体８０と、回転軸３の他端側（減速機構４側）に配置されたコンミテータ１０とを備えている。

アーマチュア本体８０は、アーマチュアコア８と、アーマチュアコア８に巻回されたアーマチュアコイル９とを有している。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コアプレートを軸方向に積層することで形成された積層コアよりなる。なお、アーマチュアコア８として、軟磁性粉を加圧成形した圧粉コアを使用することも可能である。

（アーマチュアコア）
図４（ａ）は、アーマチュアコアを軸方向から見た図であって、１枚のコアプレートの平面形状を示す図でもある。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ部の巻線を一緒に描いた拡大図である。また、図５は、巻線を巻いたアーマチュアコアの部分拡大断面図である。

ここで、以下に使う方向についての用語を定義する。まず、「軸方向」とは、アーマチュア６の軸方向つまり回転軸３の軸方向のことである。「径方向」とは、アーマチュア６の径方向のことである。「径方向内方」とは、アーマチュア６の径方向における回転軸３に向かう方向のこと、「径方向外方」とは、その反対の方向のことである。また、「周方向」とは、アーマチュア６の周方向であり、回転軸３の周方向のことである。
また、以下に説明するアーマチュアコアは、細かい形状の違いに拘りなく述べる場合は、共通符号「８」で示し、実施形態ごとに僅かに形状が違うことで区別して述べる場合は、共通符号「８」に大文字アルファベットを追加して示す。

（アーマチュアコア）
図４（ａ）に示すように、この第１実施形態におけるアーマチュアコア８Ａ（８）は、円環状のコア本体１１を有している。コア本体１１の中心には、回転軸３を圧入するための貫通孔１１ａが形成されている。また、コア本体１１の外周部には、周方向に等間隔にティース１２が放射状に６つ設けられている。各ティース１２は、軸方向平面視略Ｔ字型に形成されたものであって、コア本体１１から径方向に沿って放射状に突出する巻胴部１２ａと、巻胴部１２ａの先端から周方向に沿って延び、アーマチュアコア８Ａの外周を構成する鍔部１２ｂとにより構成されている。

このような構成により、隣接するティース１２間にはスロット１３が６つ形成されている。そして、図５に示すように、これらスロット１３にエナメル被覆の巻線１４を通し、ティース１２の巻胴部１２ａの外周に巻線１４を集中巻方式で巻回することで、アーマチュアコイル９が形成されている（アーマチュアコイル９の形成方法の詳細は後述する）。

（アーマチュアコイル）
この場合、図５に示すように、各ティース１２の巻胴部１２ａの外周には、アーマチュアコイル９を構成する３つのコイル９１、９２、９３が順番に集中巻方式で巻回されている。まず、第１コイル９１を構成する巻線１４が１層目としてティース１２に巻回されている。次にその上から第２コイル９２を構成する巻線１４が２層目としてティース１２に巻回されている。そして、最後に第３コイル９３を構成する巻線１４が３層目としてティース１２に巻回されている。なお、コイル９１、９２、９３の巻回に先立って、アーマチュアコア８Ａの各コアプレートには、エポキシ樹脂等の粉末塗装が施されて表面に絶縁膜が形成されているものとする。よって、別部品である樹脂成形品のインシュレータは使用していない。

（３つのコイル）
前述した１層目のコイル９１は、各ティース１２の巻胴部１２ａの径方向（延在方向）内方側の巻付面に巻線１４を巻回することで形成されている。また、２層目のコイル９２は、その上から、より径方向外方寄りの位置に、先に巻いた１層目のコイル９１に一部が重なるように巻線１４を巻回することで形成されている。また、３層目のコイル９３は、更にその上から、より径方向外方寄りの位置に、先に巻いた２層目のコイル９２に一部が重なるように巻線１４を巻回することで形成されている。ここで、１層目のコイル９１は、最下側の巻線１４が、巻胴部１２ａの基端側の巻付面上に密着する状態で巻回されている。

このように、各コイル９１、９２、９２を構成する巻線１４の巻き付けが順番に行われて行くと、前述したように、１層目のコイル９１の巻線１４が、その上に巻かれる２層目のコイル９２の巻き付け時の力により、巻胴部１２ａ上で滑りを生じ、弛みを起こして、コイル全体に巻崩れが発生するおそれがある。

（規制部）
そこで、この実施形態のアーマチュアコア８Ａでは、図４（ａ）および図５に示すように、巻胴部１２ａの外周の１層目のコイル９１の巻付面の少なくとも一部に、規制部１２ａ１が設けられている。規制部１２ａ１は、１層目のコイル９１の最下側の巻線１４の径方向における位置ずれを規制するものである。ティース１２の巻胴部１２ａは、断面矩形であるから、断面矩形の少なくとも１辺に相当する巻付面（４つの巻付面のうちの１つ）に規制部１２ａ１があればよい。しかし、ここでは、アーマチュアコア８Ａが積層コアであることを考慮して、矩形断面の４辺に相当する４つの巻付面のうちの軸方向から見て巻胴部１２ａの幅方向両側面に規制部１２ａ１が設けられている。なお、規制部１２ａ１は、軸方向に連続して設けられている。

（規制部としての段差）
この実施形態のアーマチュアコア８Ａにおける規制部１２ａ１は、１層目のコイル９１の巻付面の径方向外方側の端部に設けられた段差１２ａ１（規制部と同符号で示す）によって構成されている。そして、その段差１２ａ１を境に、径方向内方側の１層目のコイル９１の巻付面が、径方向外方側のそれ以外のコイル９２、９３の巻付面よりも高さが低く設定されている。つまり、ティース１２の幅寸法の変化によって、段差１２ａ１が形成されている。

図４（ａ）に示すように、段差１２ａ１が設けられた１層目のコイル９１の巻付面のティース１２（巻胴部１２ａ）の延在方向における長さＬ２は、ティース１２の延在方向における全巻付面の長さＬ１の半分以下に設定されている。換言すれば、段差１２ａ１は、ティース１２（巻胴部１２ａ）の延在方向の中央、またはこの中央よりも延在方向内方側に形成されている。
また、図４（ｂ）に示すように、段差１２ａ１の高さ（高低差）Ｈは、コイル９１を構成する巻線１４の半径ｈ以上に設定されている。

（段差による効果）
このようにアーマチュアコア８Ａが構成されているので、このアーマチュアコア８Ａの各ティース１２の巻胴部１２ａに、第１コイル９１の巻線１４と、第２コイル９２の巻線１４と、第３コイル９３の巻線１４とを順番に巻回することにより、巻崩れのない３つのコイル９１、９２、９３からなるアーマチュアコイル９を構成することができる。

すなわち、図５に示すように、ティース１２の巻胴部１２ａの径方向内方側の巻付面に密着させて、１層目の第１コイル９１の巻線１４を巻回する。そうすると、１層目のコイル９１の最下側の巻線１４のうち、段差１２ａ１に直接当たる巻線１４が、その段差１２ａ１によって径方向外方側へ移動しないように位置規制される。そして、他の最下側の巻線１４も、それに倣って同様に位置規制される。

次いで、１層目のコイル９１を巻いた後に、２層目、３層目のコイル９２、９３を順番に、一部を下側のコイルに重ねながら巻き付けることで、アーマチュアコイル９を完成させる。その際、２層目のコイル９２や３層目のコイル９３を巻回するときにも、１層目のコイル９１の最下側の巻線１４が段差１２ａ１によって位置規制されている。このため、巻線１４が滑りによって弛むことがなく、コイル全体の巻崩れが起こらなくなり、コイル９１、９２、９３の巻き付け状態が安定する。その結果、アーマチュアコア８Ａのスロット１３内の巻線スペースの増加が図られ、コイル占積率が向上する。また、コイル９１、９２、９３の巻崩れ防止により、各ティース１２における各コイル９１、９２、９３の配置の均等化が図られるので、アーマチュア６のバランスの改善が可能となる。

また、各ティース１２の幅方向両側面に規制部としての段差１２ａ１を設ける場合は、アーマチュアコア８Ａを構成する各コアプレートの該当箇所に規制部となる段差１２ａ１を付加しておくだけで、簡単に実現することができる。また、段差１２ａ１を設けたの位置（寸法Ｌ２で規制される位置）や高低差Ｈの設定により、１層目のコイル９１の最下側の巻線１４を確実に適正位置に保持することができる、つまり、１層目のコイル９１の最下側の巻線１４が段差１２ａ１を乗り上げてしまうことを防止できる。このため、コイル９１、９２、９３の巻崩れを確実に防ぐことができる。

（コンミテータ）
次に、アーマチュアの他の構成について述べる。
図２および図３に示すように、回転軸３のアーマチュアコア８よりも他端側（減速機構４側）に外嵌固定されたコンミテータ１０には、外周面に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。このように、電動モータ２は、磁極数が４極、スロット１３の個数が６つ、セグメント１５の枚数が１８枚に設定されたいわゆる４極６スロット１８セグメントの電動モータとして構成されている。

また、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の端末部が掛け回わされ、ヒュージングなどにより固定されている。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。

さらに、同電位となるセグメント１５に対応するライザ１６には、それぞれ接続線１７（後述）が掛け回され、この接続線１７がヒュージングによりライザ１６に固定されている。接続線１７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との間に引き回される。

このように構成されたコンミテータ１０は、図１に示すように、減速機構４のギヤハウジング２３に臨まされた状態になっている。ギヤハウジング２３には、減速機構４の歯車群４１が収納されている。また、ギヤハウジング２３の電動モータ２側には、ブラシ収納部２２が一体成形され、ここに電動モータ２のコンミテータ１０が臨まされている。

ブラシ収納部２２の内側には、ホルダステーやブラシホルダ（不図示）を介してブラシ２１が出没自在に収納されている。ブラシ２１は、コンミテータ１０に外部電源（例えば、自動車に搭載されるバッテリ等）からの電力を給電するためのものである。ブラシ２１は、不図示のスプリングによってコンミテータ１０側に向かって付勢されており、その先端がセグメント１５に摺接している。

（アーマチュアコイルの形成方法）
次に、図６に基づいて、アーマチュアコイル９の形成方法の一例について説明する。
図６は、アーマチュアの展開図であり、隣接するティース間の空隙がスロットに相当している。なお、以下の図６においては、各セグメント１５、各ティース１２、および、形成されたアーマチュアコイル９にそれぞれ符号を付して説明する。

同図に示すように、各ティース１２は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相が周方向にこの順で割り当てられている。つまり、１番、４番ティース１２がＵ相、２番、５番ティース１２がＶ相、３番、６番ティース１２がＷ相になっている。ここで、セグメント１５に付した番号のうち、１番に相当する位置は、１番ティース１２に対応する位置とする。

なお、図６において、各ティース１２への巻線１４の巻回方向が時計回りであるときを順方向と称し、反時計回りであるときを逆方向と称して説明する。

まず、例えば、巻線１４の巻き始め端１４ａを１番セグメント１５より巻き始める場合、この後、巻線１４を１番セグメント１５近傍に存在する１−６番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、各ティース１２に巻線１４を、それぞれｎ（ｎは自然数であって、３の倍数）回巻回するものとした場合、１番ティース１２にｎ／３回順方向に集中巻方式にて巻回する。

続いて、１−２番ティース１２の間のスロット１３から巻線１４を引き出し、１番セグメント１５に隣接する２番セグメント１５のライザ１６に掛け回す。そして、２番セグメント１５に巻き終わり端１４ｂを接続する。これにより、１−２番セグメント１５間には、１番ティース１２に順方向に巻回されたＵ相の第１コイル９１が形成される。

また、５番セグメント１５のライザ１６に巻き始め端１４ａを掛け回した巻線１４を、１−２番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、１番ティース１２にｎ／３回逆方向に集中巻方式にて巻回する。
続いて、１−６番ティース１２の間のスロット１３から巻線１４を引き出し、５番セグメント１５に隣接する６番セグメント１５のライザ１６に掛け回す。そして、６番セグメント１５に巻き終わり端１４ｂを接続する。これにより、５−６番セグメント１５間には、１番ティース１２に逆方向に巻回された「−Ｕ」相の第２コイル９２が形成される。

さらに、６番セグメント１５のライザ１６に巻き始め端１４ａを掛け回した巻線１４を、１−２番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、１番ティース１２にｎ／３回逆方向に集中巻方式にて巻回する。

続いて、１−６番ティース１２の間のスロット１３から巻線１４を引き出し、６番セグメント１５に隣接する７番セグメント１５のライザ１６に掛け回す。そして、７番セグメント１５に巻き終わり端１４ｂを接続する。これにより、６−７番セグメント１５間には、１番ティース１２に逆方向に巻回された「−Ｕ」相の第３コイル９３が形成される。

したがって、Ｕ相に相当する１番ティース１２には、巻線１４が順方向にｎ／３回巻回されて形成されるＵ相の第１コイル９１、巻線１４が逆方向にｎ／３回巻回されて形成される「−Ｕ」相の第２コイル９２および「−Ｕ」相の第３コイル９３で構成されるｎ回巻きのアーマチュアコイル９が形成される。

そして、これを各相に対応するセグメント１５間で順次行うことにより、アーマチュアコア８には第１コイル９１、第２コイル９２および第３コイル９３を備えた３相構造のアーマチュアコイル９が形成され、隣接するセグメント１５間にＵ、「−Ｗ」、「−Ｗ」、Ｖ、「−Ｕ」、「−Ｕ」、Ｗ、「−Ｖ」、「−Ｖ」相のコイル９１〜９３がこの順で電気的に順次接続される。

なお、各相のコイル９１〜９３を形成する巻線１４の巻き始め端１４ａおよび巻き終わり端１４ｂのセグメント１５への接続箇所は、隣接するセグメント１５間にＵ、「−Ｗ」、「−Ｗ」、Ｖ、「−Ｕ」、「−Ｕ」、Ｗ、「−Ｖ」、「−Ｖ」相のコイル９１〜９３がこの順で電気的に順次接続されていればよい。

（電動モータの動作）
次に、図６に基づいて、電動モータ２の動作について説明する。
電動モータ２の動作説明にあたり、例えば、図６に示すように、１−２番セグメント１５間にブラシ２１が配置されると共に、６番セグメント１５にブラシ２１が配置され、これら２つのブラシ２１の間に電圧が印加された場合について説明する。

このような場合、Ｕ相の第１コイル９１は、短絡された状態になる。そして、「−Ｕ」相の第２コイル９２に逆方向（図６における反時計回り方向）の電流が流れ、「−Ｕ」相の第３コイル９３に順方向（図６における時計回り方向）の電流が流れる。すなわち、第２コイル９２および第３コイル９３には、互いに逆向きの電流が流れるので磁界が相殺され、マグネット７との間にトルクが発生しない。

これに対し、Ｖ相の第１コイル９１、「−Ｖ」相の第２コイル９２および「−Ｖ」相の第３コイル９３には、それぞれ順方向に電流が流れる。また、「−Ｗ」相の第１コイル９１、「−Ｗ」相の第２コイル９２および「−Ｗ」相の第３コイル９３には、それぞれ逆方向に電流が流れる。

すると、２、３、５、６番ティース１２にそれぞれ磁界が形成される。これらの磁界の向きは、周回り方向に順番になる。このため、各ティース１２に形成される磁界とマグネット７との間に、磁気的な吸引力や反発力が回転軸３を中心にして点対称位置で同じ方向に作用する。そして、これによって回転軸３が回転する。
なお、例えば、上述の電動モータ２の動作の説明において、１−２番セグメント１５間に配置されたブラシ２１を進角させ、回転軸３を高速回転させることも可能である。

（第１変形例）
図７は、第１実施形態の第１変形例におけるアーマチュアの展開図である。
同図に示すように、第１実施形態とこの第１変形例との相違点は、第１実施形態のコンミテータ１０には、セグメント１５が１８枚取り付けられているのに対し、この第１変形例のコンミテータ２１０には、セグメント１５が１２枚（ティース１２の数の２倍の枚数）取り付けられている点にある。すなわち、この変形例の電動モータ２０２は、磁極数が４極、スロット１３の個数が６つ、セグメント１５の枚数が１２枚に設定されたいわゆる４極６スロット１２セグメントの電動モータとして構成されている。

また、第１実施形態のアーマチュアを構成するアーマチュアコア８には、第１コイル９１、第２コイル９２および第３コイル９３の３つのコイル９１〜９３を備えた３相構造のアーマチュアコイル９が形成されているのに対し、この第１変形例のアーマチュアを構成するアーマチュアコア８には、第１コイル９１および第２コイル９２の２つのコイルを備えた３相構造のアーマチュアコイル２０９が形成されている点が異なる。

（アーマチュアコイルの形成方法）
図７に基づいて、アーマチュアコイル２０９の形成方法の一例について説明する。

図７に示すように、各ティース１２は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相が周方向にこの順で割り当てられている。つまり、１番、４番ティース１２がＵ相、２番、５番ティース１２がＶ相、３番、６番ティース１２がＷ相になっている。ここで、セグメント１５に付した番号のうち、１番に相当する位置は、１番ティース１２に対応する位置とする。また、接続線１７によって、同電位となるセグメント１５同士が短絡されている。なお、図７において、各ティース１２への巻線１４の巻回方向が時計回りであるときを順方向と称し、反時計回りであるときを逆方向と称して説明する。

まず、例えば、巻線１４の巻き始め端１４ａを１番セグメント１５より巻き始める場合、この後、巻線１４を１番セグメント１５近傍に存在する１−６番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、各ティース１２に巻線１４を、それぞれｎ（ｎは自然数であって、２の倍数）回巻回するものとした場合、１番ティース１２にｎ／２回順方向に集中巻方式にて巻回する。

続いて、１−２番ティース１２の間のスロット１３から巻線１４を引き出し、１番セグメント１５に隣接する２番セグメント１５のライザ１６に掛け回す。そして、２番セグメント１５に巻き終わり端１４ｂを接続する。これにより、１−２番セグメント１５間には、１番ティース１２に順方向に巻回されたＵ相の第１コイル２９１が形成される。

また、４番セグメント１５のライザ１６に巻き始め端１４ａを掛け回した巻線１４を、１−２番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、１番ティース１２にｎ／２回逆方向に集中巻方式にて巻回する。

続いて、１−６番ティース１２の間のスロット１３から巻線１４を引き出し、４番セグメント１５に隣接する５番セグメント１５のライザ１６に掛け回す。そして、５番セグメント１５に巻き終わり端１４ｂを接続する。これにより、４−５番セグメント１５間には、１番ティース１２に逆方向に巻回された「−Ｕ」相の第２コイル２９２が形成される。

したがって、Ｕ相に相当する１番ティース１２には、巻線１４が順方向にｎ／２回巻回されて形成されるＵ相の第１コイル９１と、巻線１４が逆方向にｎ／２回巻回されて形成される「−Ｕ」相の第２コイル９２とで構成されるｎ回巻きのアーマチュアコイル２０９が形成される。

そして、これを各相に対応するセグメント１５間で順次行うことにより、アーマチュアコア８には第１コイル９１および第コイル２９２を備えた３相構造のアーマチュアコイル２０９が形成され、隣接するセグメント１５間にＵ、「−Ｗ」、Ｖ、「−Ｕ」、Ｗ、「−Ｖ」相のコイル９１、９２がこの順で電気的に順次接続される。

なお、各相のコイル９１、９２を形成する巻線１４の巻き始め端１４ａおよび巻き終わり端１４ｂのセグメント１５への接続箇所は、隣接するセグメント１５間にＵ、「−Ｗ」、Ｖ、「−Ｕ」、Ｗ、「−Ｖ」相のコイル９１、９２がこの順で電気的に順次接続されていればよい。

（第２変形例）
図８は、第１実施形態の第２変形例におけるアーマチュアの展開図である。
同図に示すように、第１変形例と第２変形例との相違点は、第１変形例では磁極数が４極（磁極対数２）になっていたが、第２変形例では磁極数が６極（磁極対数３）になっている点、また、アーマチュアコア８のティース１２の数が６個であったのが９個になっている点、コンミテータ３１０のセグメント１５の個数が、１２枚であったのが１８枚になっている点である。各ティース１２には、第１コイル９１と第２コイル９２がこの順番で巻回されている。

また、第２変形例では、同相のティース１２に巻線１４が連続して巻回されている点が、前述の第１変形例および第２変形例と異なる。すなわち、第２変形例では、１つのティース１２に巻回された巻線１４が、一旦セグメント１５に接続されることなく、同相のティース１２（例えば、１番ティース１２と、４番ティース１２と、７番ティース１２）に巻回され、同相のティース１２全てに巻線１４を巻回してコイル９１，９２を形成した後、巻線１４の巻き終わり端が所定のセグメント１５に接続される。

（第２実施形態）
図９は、第２実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た図である。
同図に示すように、このアーマチュアコア８Ｂでは、各ティース１２の巻胴部１２ａの幅方向の両側面に、規制部として凸部１２ａ２が設けられている。この凸部１２ａ２も、第１実施形態の段差１２ａ１と同じ働きをする。

（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態におけるアーマチュアコアの説明図であって、（ａ）はアーマチュアコアの軸方向から見た図、（ａ）のＣ部の拡大図である。
図１０（ａ）に示すように、このアーマチュアコア８Ｃでは、各ティース１２の巻胴部１２ａの幅方向の両側面に、規制部として、１層目のコイル９１を構成する巻線１４の嵌まる凹部１２ａ３が設けられている。

そして、図１０（ｂ）に示すように、その凹部１２ａ３の深さｄが、巻線１４の半径ｈ以下に設定されている。このアーマチュアコア８Ｃによれば、巻付面上に形成された凹部１２ａ３に巻線１４（１４Ｃ）が嵌まることで、この巻線１４Ｃ自体が第１実施形態と同様の段差の役割をなすことになって、１層目のコイルの最下側の巻線の位置ずれを防止することができる。

（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た図である。
同図に示すように、このアーマチュアコア８Ｄでは、各ティース１２の巻胴部１２ａの幅方向の両側に、規制部として、１段目の段差１２ａ４と２段目の段差１２ａ５が径方向内方から外方に位置をずらして２段に設けられている。この場合、１段目の段差１２ａ４は、１層面のコイル９１のずれ防止用、２段目の段差１２ａ５は２層目のコイル９２のずれ防止用として機能する。

（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た図である。
同図に示すように、このアーマチュアコア８Ｅでは、各ティース１２の巻胴部１２ａの幅方向の両側面に、規制部として、巻線１４（図５参照）の嵌まる大きさの凹部１２ａ６が連続して多数設けられている。このように、多数の凹部１２ａ６を設けることにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第６実施形態）
図１３は、第６実施形態におけるアーマチュアコアの軸方向から見た図である。
図１３に示すように、このアーマチュアコア８Ｆでは、各ティース１２の巻胴部１２ａの幅方向の両側面に、規制部として、巻線１４（図５参照）と同じ径の線材１２ａ７が溶接、接着等の手段で固着されている。この線材１２ａ７も、第１実施形態の段差１２ａ１と同じ働きをする。

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。
例えば、上述の実施形態では、自動車のワイパ駆動用に用いる減速機付モータ１のアーマチュアコア８，８Ａ〜８Ｆに、巻線１４の巻崩れを防止するためのさまざまな規制部を設けた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、さまざまな電動モータのアーマチュアコアに、上述の実施形態の規制部を適用することができる。

１…減速機付きモータ
２…電動モータ
６…アーマチュア
８，８Ａ〜８Ｆ…アーマチュアコア
１１…コア本体
１２…ティース
１２ａ…巻胴部
１２ａ１…段差（規制部）
１２ａ２…凸部（規制部）
１２ａ３…凹部（規制部）
１２ａ４…第１の段差（規制部）
１２ａ５…第２の段差（規制部）
１２ａ６…凹部（規制部）
１２ａ７…線材（規制部）
１４…巻線
９１，９２，９３…コイル

Claims (8)

1. 円環状のコア本体の外周に径方向外方に向けて放射状に延在する複数のティースを有し、前記各ティースの巻胴部に複数のコイルが巻回され、少なくとも１層目のコイルの最下側の巻線が、前記巻胴部の基端側の巻付面に密着して巻回されると共に、後から巻回される２層目のコイルが、その少なくとも一部を前記１層目のコイルの上に重ねて巻回されるアーマチュアコアにおいて、
   前記巻胴部の外周の前記１層目のコイルの巻付面の少なくとも一部に、前記１層目のコイルの最下側の巻線の、前記ティースの延在方向における位置ずれを規制する規制部が設けられていることを特徴とするアーマチュアコア。
2. 前記コア本体の軸方向から見たときの前記巻胴部の幅方向両側面のうちの少なくとも一方の側面に、前記規制部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアーマチュアコア。
3. 前記規制部は、前記巻胴部の前記延在方向の中央、または前記延在方向の中央よりも前記延在方向内方側に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアーマチュアコア。
4. 前記規制部は、前記１層目のコイルの巻付面の前記延在方向外方側の端部に設けられた段差によって構成されており、該段差を境に、前記延在方向内方側の前記１層目のコイルの巻付面が、前記延在方向外方側の巻付面よりも高さが低く設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のアーマチュアコア。
5. 前記段差の高低差が、前記コイルを構成する巻線の半径以上に設定されていることを特徴とする請求項４に記載のアーマチュアコア。
6. 前記規制部は、前記１層目のコイルの巻付面の前記延在方向外方側の端部に形成され、前記コイルを構成する巻線の嵌まる凹部であり、
   前記凹部の深さは、前記巻線の半径以下に設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のアーマチュアコア。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のアーマチュアコアの各ティースの巻胴部に、複数のコイルが集中巻方式で順番に巻回されており、前記巻胴部の巻付面に最下側の巻線が密着するように１層目のコイルが巻回された上に、２層目以降のコイルが、その少なくとも一部が前記１層目のコイルの上に重なるように巻回されていることを特徴とするアーマチュア。
8. 請求項７に記載のアーマチュアと、該アーマチュアにより形成される磁界に対し、磁気的な吸引力や反発力を生じさせるマグネットと、を備えたことを特徴とする電動モータ。

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