JP2021191015A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動騒音を確実に低減できる電動モータを提供する。【解決手段】第１コイル９１、第２コイル９２、及び第３コイル９３の巻き始め端９ａ及び巻き終わり端９ｂは、それぞれ回転軸線回りで隣り合う３つのセグメント１５のうちの２つのセグメント１５に第１コイル９１、第２コイル９２、及び第３コイル９３の順に接続されており、第１コイル９１の巻回数は４３回、第２コイル９２の巻回数は１８回、第３コイル９３の巻回数は４４回、又は、第１コイル９１の巻回数は４２回、第２コイル９２の巻回数は１９回、第３コイル９３の巻回数は４４回であり、３つのセグメント１５のそれぞれの回転軸線回りの両端と回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、２５°、１５°、２０°の順に割り当てられている。【選択図】図５

Description

本発明は、電動モータに関する。

一般に、電動モータとして、例えば、円筒状のヨークの内周面にマグネットを配置し、このマグネットよりも径方向内側に、アーマチュアを回転軸線回りに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。アーマチュアは、ヨークに対して回転軸線回りに回転自在に設けられたシャフトと、シャフトに固定されたアーマチュアコアと、アーマチュアコアの各ティースに巻回されたコイルと、シャフトに固定され、アーマチュアコアと一体となって回転するコンミテータと、コンミテータに摺接され外部電源と電気的に接続されたブラシと、を備えている。

アーマチュアコアは、シャフトに嵌合固定される円環状のコア本体を有している。このコア本体の外周に、径方向外側に向かって放射状に延びる複数のティースが設けられている。コイルは、各ティース間に形成されるスロットを介し、各ティースに巻回されている。コンミテータは、回転軸線回り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いる。各コイルの端末部は、回転軸線回り方向に隣接するセグメント間、又はこのセグメント間の同等の電位差のセグメント間に接続される。各セグメントに、複数のブラシが摺接される。

このような構成のもと、ブラシによりセグメントを介して各コイルに直流電流が供給されると、アーマチュアコアに磁界が形成される。そして、この磁界と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、アーマチュア及びシャフトが回転する。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、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る。そして、アーマチュアが継続的に回転し、回転出力がシャフトから取り出される。

ところで、回転出力を大きくするために、シャフトに減速機を連結することが多い。減速機を連結する分、シャフトの回転数を増加させる必要がある。このような場合、電動モータのスロット数が多いと、マグネットの磁極数とスロット数との最小公倍数により決定するコギングトルクやトルクリップルの次数が大きくなる。この次数が大きくなると電動モータの駆動騒音が高音質になり、耳障りになる。このため、スロット数に対してセグメントの個数を３倍とし、各ティースに３つのコイルを集中巻き方式にて巻回する技術が提案されている。このように構成することで、電動モータのコギングトルクやトルクリップルの次数を低減でき、電動モータの駆動騒音を低音質化することができる。

特開２０１４−５０１７８号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、電動モータのコギングトルクやトルクリップルの次数を低減でき、電動モータの駆動騒音を低音質化できる点では優れているが、コギングトルクやトルクリップルのＰ−Ｐ値（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ値）が増加し、電動モータの駆動騒音を確実に低減できるとはいいにくいという課題があった。

そこで、本発明は、駆動騒音を確実に低減できる電動モータを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明に係る電動モータは、回転軸線回りに回転自在に設けられ、前記回転軸線に直交する径方向に沿って延びる６つのティースを有するアーマチュアコアと、各前記ティースに集中巻き方式にて巻回される基準角コイル、進角コイル、及び遅角コイルと、前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに配置された１８つのセグメントと、前記セグメントを介して前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルに給電を行うブラシと、前記ティースと前記径方向で対向配置され、前記回転軸線回りに４極の磁極が配列されたマグネットと、を備え、前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部は、それぞれ前記回転軸線回りで隣り合う３つの前記セグメントのうちの２つの前記セグメントに前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの順に接続されており、前記基準角コイルの巻回数は４３回、前記進角コイルの巻回数は１８回、前記遅角コイルの巻回数は４４回、又は、前記基準角コイルの巻回数は４２回、前記進角コイルの巻回数は１９回、前記遅角コイルの巻回数は４４回であり、前記３つの前記セグメントのそれぞれの前記回転軸線回りの両端と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、２５°、１５°、２０°の順に割り当てられていることを特徴とする。

本発明に係る電動モータは、回転軸線回りに回転自在に設けられ、前記回転軸線に直交する径方向に沿って延びる６つのティースを有するアーマチュアコアと、前記ティースに集中巻き方式にて巻回されるコイルと、前記コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに配置された１８つのセグメントと、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うブラシと、前記ティースと前記径方向で対向配置され、前記回転軸線回りに４極の磁極が配列されたマグネットと、を備え、各前記ティースにそれぞれ３つの前記コイルが巻回されており、前記３つの前記コイルが、順方向に巻回して形成された１つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成された２つの逆巻きコイルと、により構成されている電動モータであって、前記セグメントに１番から１８番まで前記回転軸線回りに順に番号を付し、各前記ティースを前記回転軸線回りにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、１番の前記セグメントから１８番の前記セグメントの各隣接する前記セグメント間に、Ｕ相、−Ｗ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記コイルの巻回数は４３回、−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相の前記コイルの巻回数は番号の小さい前記セグメント間に接続される前記コイルから順に１８回、４４回、又は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記コイルの巻回数は４２回、−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相の前記コイルの巻回数は番号の小さい前記セグメント間に接続される前記コイルから順に１９回、４４回であり、前記セグメントの前記回転軸線回りの両端と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、１番の前記セグメントから２５°、１５°、２０°の順で繰り返し割り当てられていることを特徴とする。

本発明に係る電動モータは、回転軸線回りに回転自在に設けられ、前記回転軸線に直交する径方向に沿って延びる６つのティースを有するアーマチュアコアと、各前記ティースに集中巻き方式にて巻回される基準角コイル、進角コイル、及び遅角コイルと、前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに配置された１８つのセグメントと、前記セグメントを介して前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルに給電を行うブラシと、前記ティースと前記径方向で対向配置され、前記回転軸線回りに４極の磁極が配列されたマグネットと、を備え、前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部は、それぞれ前記回転軸線回りで隣り合う３つの前記セグメントのうちの２つの前記セグメントに前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの順に接続されており、前記進角コイルの巻回数は、前記基準角コイルの巻回数及び前記遅角コイルの巻回数と異なり、前記３つの前記セグメントのそれぞれの前記回転軸線回り方向の両端と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、３０°、１５°、１５°の順に割り当てられていることを特徴とする。

本発明によれば、電動モータの駆動騒音を確実に低減できる。

本発明の実施形態における減速機付きモータの外観側面図。 本発明の実施形態における減速機付きモータの断面図。 本発明の実施形態におけるアーマチュアの側面図。 本発明の実施形態におけるアーマチュアコアの平面図。 本発明の実施形態におけるアーマチュア及びマグネットを展開した図。 本発明の実施形態におけるセグメントの周方向の幅についての説明図。 本発明の実施形態における均等セグメントと、不等セグメントとのスリットの位置を比較した図。 本発明の実施形態におけるセグメントの周方向の幅と各コイルの巻回数とを変化させて電動モータのトルクリップルの差を比較したグラフ。 本発明の実施形態におけるセグメントの周方向の幅と各コイルの巻回数とを変化させて各コイルでのブラシの後端電圧の差を比較したグラフ。 本発明の実施形態におけるセグメントの周方向の幅と各コイルの巻回数とを変化させて電動モータのトルクリップルの差を比較したグラフ。 本発明の実施形態におけるセグメントの周方向の幅と各コイルの巻回数とを変化させて各コイルでのブラシの後端電圧の差を比較したグラフ。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜減速機付きモータ＞
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は、本発明に係る電動モータ２が適用された減速機付きモータ１の外観側面図、図２は、減速機付きモータ１の断面図である。

図１、図２に示すように、減速機付きモータ１は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものである。減速機付きモータ１は、電動モータ２と、電動モータ２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内に回転軸線Ｃ回りに回転自在に設けられたアーマチュア６と、アーマチュア６に給電を行うためのブラシ２１と、を備えた、いわゆるブラシ付きの直流モータである。
以下の説明では、アーマチュア６の回転軸線Ｃ方向を単に軸方向、アーマチュア６の回転軸線Ｃ回り方向を周方向、軸方向及び周方向に直行するアーマチュア６の径方向を単に径方向と称して説明する。

ヨーク５の筒部５３は、円筒状に形成されている。筒部５３の内周面には、マグネット７が設けられている。マグネット７は、周方向にＮ極とＳ極とが交互になるように４つの磁極が形成されている。
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が形成されている。この軸受ハウジング１９に、シャフト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。滑り軸受１８は、シャフト３の調心機能を有している。

筒部５３の開口部には、径方向外側に向かって張り出す外フランジ部５２が屈曲形成されている。外フランジ部５２に、減速機構４のギアハウジング２３の端部が固定される。これにより、電動モータ２と減速機構４とが一体に結合される。

＜アーマチュア＞
図３は、アーマチュア６の側面図である。
図２、図３に示すように、アーマチュア６は、シャフト３の外周面に嵌合固定されたアーマチュア本体８０と、シャフト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である。しかしながらこれに限れるものではなく、例えばアーマチュアコア８を、軟磁性粉を加圧成形した圧粉コアとしてもよい。

＜アーマチュアコア＞
図４は、アーマチュアコア８の平面図である。
図４に示すように、アーマチュアコア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、シャフト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、周方向に等間隔でティース１２が放射状に６つ設けられている。各ティース１２は、軸方向からみてＴ字型に形成されている。すなわち、各ティース１２は、コア本体１１から径方向に沿って放射状に突出するティース本体１２ａと、ティース本体１２ａの先端から周方向に沿って延び、アーマチュアコア８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、周方向で隣接するティース１２間には、スロット１３が６つ形成されている。これらスロット１３にコイル９を通し、ティース本体１２ａの外周にコイル９を集中巻方式で巻回している。コイル９の巻回方法の詳細は、後述する。

＜コンミテータ＞
図３に示すように、コンミテータ１０はシャフト３の外周面に嵌合固定されている。コンミテータ１０の外周面には、導電材で形成された１８つのセグメント１５が周方向に互いに絶縁が確保されて並んで設けられている。つまり、本実施形態の電動モータ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の個数がスロット１３の個数の３倍である１８つのいわゆる４極６スロット１８セグメントのブラシ付き直流モータである。

図５は、アーマチュア６及びマグネット７を展開した図である。
ここで、図３、図５に示すように、セグメント１５は、周方向の幅が異なる３つの不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ（第１不等セグメント１５ｘ、第２不等セグメント１５ｙ、第３不等セグメント１５ｚ）からなり、これら不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚがこの順で周方向に並んで配置されている。すなわち、セグメント１５に１番から１８番まで周方向に順に番号を付したとき、１，４，７，１０，１３，１６番のセグメント１５は、第１不等セグメント１５ｘとなる。２，５，８，１１，１４，１７番のセグメント１５は、第２不等セグメント１５ｙとなる。３，６，９，１２，１５，１８番のセグメント１５は、第３不等セグメント１５ｚとなる。以下、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの周方向の幅について説明する。

図６は、セグメント１５（不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ）の周方向の幅についての説明図である。
図５、図６に示すように、各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの間には、スリット１７が形成されている。このスリット１７を介して各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚが周方向に並んで配置されることにより、各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの絶縁が確保される。スリット１７の周方向の幅は全て同一である。

ここで、セグメント１５の周方向の幅とは、セグメント１５の周方向の両端（回転軸線Ｃ回りの両端）と回転軸線Ｃとを通る２つの直線Ｌ１，Ｌ２の間の角度θで示される。本実施形態では、第１不等セグメント１５ｘの角度θｘは、２５°である。第２不等セグメント１５ｙの角度θｙは、１５°である。第３不等セグメント１５ｚの角度θｚは、２０°である。

図２、図３に戻り、各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚのアーマチュアコア８側の端部には、径方向外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、コイル９の端末部が掛け回わされ（図示略）、ヒュージングなどにより固定されている。これにより、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚと、これに対応するコイル９とが導通される。

また、図示を省略するが、ライザ１６には、同電位となる不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ同士（機械角で１８０°間隔をあけて配置され、シャフト３を中心にして対向配置されているセグメント同士）を接続する接続線が設けられている。すなわち、１，１０番の第１不等セグメント１５ｘ同士、２，１１番の第２不等セグメント１５ｙ同士、３，１２番の第３不等セグメント１５ｚ同士、４，１３番の第１不等セグメント１５ｘ同士、５，１４番の第２不等セグメント１５ｙ同士、６，１５番の第３不等セグメント１５ｚ同士、７，１６番の第１不等セグメント１５ｘ同士、８，１７番の第２不等セグメント１５ｙ同士、９，１８番の第３不等セグメント１５ｚ同士は、それぞれ図示しない接続線を介して接続されている。

このように構成されたコンミテータ１０は、図２に示すように、減速機構４のギアハウジング２３に臨まされている。ギアハウジング２３には、減速機構４の歯車群４１が収納されている。また、ギアハウジング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、ホルダステーやブラシホルダ（いずれも図示しない）を介して複数のブラシ２１が出没自在に収納されている。ブラシ２１は、図示しない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いる。ブラシ２１の先端が、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚに摺接されている。ブラシ２１は、図示しない外部電源に電気的に接続されており、陽極（＋）側に接続されたブラシと、陰極（−）側に接続されたブラシと、を有している。

＜コイルの形成方法＞
次に、図４、図５に基づいて、コイル９の形成方法の一例について説明する。図５において、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。また、図５では、各ティース１２、及び形成されたコイル９に、それぞれ符号を付して説明する。

図４、図５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相に割り当てられている。ここで、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ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。図５において、各ティース１２へのコイル９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、コイル９の巻き始め端（請求項における端末部の一例）９ａを１番の第１不等セグメント１５ｘより巻き始める場合、この後、コイル９を１番の第１不等セグメント１５ｘの近傍に存在する１−６番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、１番ティース１２にコイル９を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からコイル９を引き出し、１番の第１不等セグメント１５ｘに隣接する２番の第２不等セグメント１５ｙのライザ１６に掛け回す。そして、２番の第２不等セグメント１５ｙに巻き終わり端（請求項における端末部の一例）９ｂを接続する。これにより、１−２番の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ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（順巻コイル）９１が形成される。

また、５番の第２不等セグメント１５ｙのライザ１６に巻き始め端９ａを掛け回したコイル９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からコイル９を引き出し、５番の第２不等セグメント１５ｙに隣接する６番の第３不等セグメント１５ｚのライザ１６に掛け回す。そして、６番の第３不等セグメント１５ｚに巻き終わり端９ｂを接続する。これにより、５−６番の不等セグメント１５ｙ，１５ｚ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（逆巻きコイル）９２が形成される。

さらに、６番の第３不等セグメント１５ｚのライザ１６に巻き始め端９ａを掛け回したコイル９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からコイル９を引き出し、６番の第３不等セグメント１５ｚに隣接する７番の第１不等セグメント１５ｘのライザ１６に掛け回す。そして、７番の第１不等セグメント１５ｘに巻き終わり端９ｂを接続する。これにより、６−７番の不等セグメント１５ｚ，１５ｘ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（逆巻きコイル）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、順方向に巻回されて形成されるＵ相の第１コイル９１、逆方向に巻回されて形成される「−Ｕ」相の第２コイル９２、及び「−Ｕ」相の第３コイル９３の３つのコイル９が形成される。
そして、これを各相に対応する不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ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及び第３コイル９３の３つのコイル９が形成される。また、周方向で隣接する不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ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を形成するコイル９の巻き始め端９ａ及び巻き終わり端９ｂの不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚへの接続箇所は、周方向に隣接する不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ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。また、各コイル９１〜９３の形成順序も上述の順序に限られるものではなく、任意の順序とすることができる。

＜電動モータの動作＞
次に、電動モータ２の動作について説明する。
例えば、図５に示すように、１−２番の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ間に陽極（＋）のブラシ２１が配置されるとともに、６番の不等セグメント１５ｚに陰極（−）のブラシ２１が配置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５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５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起磁力（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及び「−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シャフト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、これによってシャフト３が回転する。

＜基準角コイル、進角コイル、遅角コイルについて＞
ここで、各ティース１２に形成されている３つのコイル９１〜９３は、電流が流れることにより生じる起磁力のベクトル（以下、起磁力ベクトルと称する）が基準角（進角０°）となる基準角コイルと、基準角に対して電気角で進角方向にずれる進角コイルと、基準角に対して電気角で遅角方向にずれる遅角コイルと、に機能分けされる。以下、このことについて詳述する。

すなわち、アーマチュア６が回転して、例えば１番の第１不等セグメント１５ｘに陽極（＋）のブラシ２１が配置されるとともに、５−６番の不等セグメント１５ｙ，１５ｚ間に陰極（−）のブラシ２１が配置されたとき、５−６番の不等セグメント１５ｙ，１５ｚ間の第２コイル９２がブラシ２１によって短絡される。この際、Ｕ相のティース１２は、進角０°の基準角の位置（ティース１２が磁極に正対する位置）から電気角で進角方向にずれた位置にある。従って、Ｕ相のティース１２に、進角方向の起磁力ベクトルが発生する。

次に、アーマチュア６が回転し、例えば１−２番の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ間に陽極（＋）のブラシ２１が配置されるとともに、６番の不等セグメント１５ｚに陰極（−）のブラシ２１が配置されたとき、１−２番の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ間の第１コイル９１が短絡される。この際、Ｕ相のティース１２は、進角０°の基準角の位置にあり、この位置で整流される。従って、Ｕ相のティース１２に、進角０°の基準角の起磁力ベクトルが発生する。

次に、アーマチュア６が回転し、例えば２番の第２不等セグメント１５ｙに陽極（＋）のブラシ２１が配置されるとともに、６−７番の不等セグメント１５ｚ，１５ｘ間に陰極（−）のブラシ２１が配置されたとき、６−７番の不等セグメント１５ｚ，１５ｘ間の第３コイル９３が短絡される。この際、Ｕ相のティース１２は、基準角から電気角で遅角方向にずれた位置にある。従って、Ｕ相のティース１２に、遅角方向の起磁力ベクトルが発生する。

このように、第１コイル９１は、進角無しの起磁力ベクトルを発生する基準角コイルとして機能している。第２コイル９２は、進角の起磁力ベクトルを発生する進角コイルとして機能している。第３コイル９３は、遅角の起磁力ベクトルを発生する遅角コイルとして機能している。
ここで、本実施形態では、各コイル９１〜９３の巻回数のパターンを、以下の２通りとしている。すなわち、第１コイル９１の巻回数を４３回、第２コイル９２の巻回数を１８回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターンと、第１コイル９１の巻回数を４２回、第２コイル９２の巻回数を１９回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターンと、の２通りの巻回数のパターンがある。

図７は、周方向の幅が全て同一のセグメント（均等セグメント）と、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚとのスリット１７の位置を比較した図である。
また、図７に示すように、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚは、それぞれ２５°、１５°、２０°である。このため、例えば１−２番の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ間のスリット１７が、進角０°に位置しているのに対し、２−３番の不等セグメント１５ｙ，１５ｚ間のスリット１７、及び３−４番の不等セグメント１５ｚ，１５ｘ間のスリット１７が進角側に変位する。

図８は、セグメント１５の周方向の幅と各コイル９１〜９３の巻回数とを変化させて電動モータ２のトルクリップル（６次成分、１２次成分、１８次成分）〔Ｎｍ〕の差を比較したグラフである。なお、図８中、横軸に記載された例えば「２０−２０−２０_３５Ｔ３５Ｔ３５Ｔ」とは、セグメント１５の角度が全て２０°であり、各コイル９１〜９３の巻回数が全て３５回であることを示している（以下の図９から図１１も同様）。

図８に示すように、本実施形態のように、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚが、それぞれ２５°、１５°、２０°であり、かつ各コイル９１〜９３の巻回数のパターンが第１コイル９１の巻回数を４３回、第２コイル９２の巻回数を１８回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターン、又は第１コイル９１の巻回数を４２回、第２コイル９２の巻回数を１９回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターンのいずれかである場合、電動モータ２のトルクリップルを低減できることが確認できる。

図９は、セグメント１５の周方向の幅と各コイル９１〜９３の巻回数とを変化させて第１コイル９１（基準角コイル：基準角相）、第２コイル９２（進角コイル：進角相）、及び第３コイル９３（遅角コイル：遅角相）における整流終期のセグメント１５に対するブラシ２１の後端接触電圧△Ｖ（以下、ブラシ２１の後端電圧と称する）〔Ｖ〕の差を比較したグラフである。
図９に示すように、本実施形態のように、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚが、それぞれ２５°、１５°、２０°であり、かつ各コイル９１〜９３の巻回数のパターンが第１コイル９１の巻回数を４３回、第２コイル９２の巻回数を１８回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターン、又は第１コイル９１の巻回数を４２回、第２コイル９２の巻回数を１９回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターンのいずれかである場合、各コイル９１〜９３でのブラシ２１の後端電圧の差を低減できることが確認できる。

したがって、上述の実施形態によれば、４極６スロット１８セグメントの電動モータ２において、駆動騒音を確実に低減できる。

〔変形例〕
なお、上述の実施形態では、４極６スロット１８セグメントの電動モータ２において、各ティース１２に３つのコイル９１〜９３が形成されており、各コイル９１〜９３の巻回数のパターンが第１コイル９１の巻回数を４３回、第２コイル９２の巻回数を１８回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターン、又は第１コイル９１の巻回数を４２回、第２コイル９２の巻回数を１９回、第３コイル９３の巻回数を４４回とするパターンのいずれかである場合について説明した。また、セグメント１５は、セグメント１５は、周方向の幅が異なる３つの不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚからなり、各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚが、それぞれ２５°、１５°、２０°であ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、４極６スロット１８セグメントの電動モータ２において、各コイル９１〜９３の巻回数が異なり、かつ各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚが、それぞれ３０°、１５°、１５°であってもよい。

図１０は、セグメント１５の周方向の幅と各コイル９１〜９３の巻回数とを変化させて電動モータ２のトルクリップル（６次成分、１２次成分、１８次成分）〔Ｎｍ〕の差を比較したグラフである。
図１０に示すように、本実施形態のように、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚが、それぞれ３０°、１５°、１５°であり、かつ各コイル９１〜９３の巻回数が異なる場合、電動モータ２のトルクリップルを低減できることが確認できる。

図１１は、セグメント１５の周方向の幅と各コイル９１〜９３の巻回数とを変化させて第１コイル９１（基準角コイル：基準角相）、第２コイル９２（進角コイル：進角相）、及び第３コイル９３（遅角コイル：遅角相）におけるブラシ２１の後端接触電圧△Ｖ〔Ｖ〕の差を比較したグラフである。
図１１に示すように、本実施形態のように、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの角度θｘ，θｙ，θｚが、それぞれ３０°、１５°、１５°であり、かつ各コイル９１〜９３の巻回数が異なる場合、各コイル９１〜９３でのブラシ２１の後端電圧の差を低減できることが確認できる。なお、図１０では、第１コイル９１の巻回数を４０回、第２コイル９２の巻回数を２５回、第３コイル９３の巻回数を４０回とする場合、及び第１コイル９１の巻回数を４５回、第２コイル９２の巻回数を１５回、第３コイル９３の巻回数を４５回とする場合を示している。

したがって、上述の変形例によれば、４極６スロット１８セグメントの電動モータ２において、駆動騒音を確実に低減できる。

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、減速機付きモータ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、さまざまな用途に減速機付きモータ１を採用することが可能である。

また、上述の実施形態では、同電位となる不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ同士は、図示しない接続線によって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、同電位となる不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ同士を接続線によって接続しなくてもよい。この場合、同電位となる不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚに、同時にブラシ２１が摺接されるようにブラシ２１を設ければよい。

１…減速機付きモータ、２…電動モータ、３…シャフト、４…減速機構、５…ヨーク、６…アーマチュア、７…マグネット、８…アーマチュアコア、９…コイル、９ａ…巻き始め端、９ｂ…巻き終わり端、１０…コンミテータ、１１…コア本体、１１ａ…貫通孔、１２…ティース、１２ａ…ティース本体、１２ｂ…鍔部、１３…スロット、１５…セグメント、１５ｘ…第１不等セグメント、１５ｘ…第１不等セグメント、１５ｙ…第２不等セグメント、１５ｚ…第３不等セグメント、１６…ライザ、１７…スリット、１８…滑り軸受、１９…軸受ハウジング、２１…ブラシ、２２…ブラシ収納部、２３…ギアハウジング、４１…歯車群、５１…底壁、５２…外フランジ部、５３…筒部、８０…アーマチュア本体、９１…第１コイル（順巻きコイル、基準角コイル）、９２…第２コイル（逆巻きコイル、進角コイル）、９３…第３コイル（逆巻きコイル、遅角コイル）、Ｃ…回転軸線

Claims (3)

1. 回転軸線回りに回転自在に設けられ、前記回転軸線に直交する径方向に沿って延びる６つのティースを有するアーマチュアコアと、
   各前記ティースに集中巻き方式にて巻回される基準角コイル、進角コイル、及び遅角コイルと、
   前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに配置された１８つのセグメントと、
   前記セグメントを介して前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルに給電を行うブラシと、
   前記ティースと前記径方向で対向配置され、前記回転軸線回りに４極の磁極が配列されたマグネットと、
   を備え、
   前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部は、それぞれ前記回転軸線回りで隣り合う３つの前記セグメントのうちの２つの前記セグメントに前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの順に接続されており、
   前記基準角コイルの巻回数は４３回、前記進角コイルの巻回数は１８回、前記遅角コイルの巻回数は４４回、又は、前記基準角コイルの巻回数は４２回、前記進角コイルの巻回数は１９回、前記遅角コイルの巻回数は４４回であり、
   前記３つの前記セグメントのそれぞれの前記回転軸線回りの両端と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、２５°、１５°、２０°の順に割り当てられている
   ことを特徴とする電動モータ。
2. 回転軸線回りに回転自在に設けられ、前記回転軸線に直交する径方向に沿って延びる６つのティースを有するアーマチュアコアと、
   前記ティースに集中巻き方式にて巻回されるコイルと、
   前記コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに配置された１８つのセグメントと、
   前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うブラシと、
   前記ティースと前記径方向で対向配置され、前記回転軸線回りに４極の磁極が配列されたマグネットと、
   を備え、
   各前記ティースにそれぞれ３つの前記コイルが巻回されており、
   前記３つの前記コイルが、順方向に巻回して形成された１つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成された２つの逆巻きコイルと、により構成されている電動モータであって、
   前記セグメントに１番から１８番まで前記回転軸線回りに順に番号を付し、
   各前記ティースを前記回転軸線回りにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、
   １番の前記セグメントから１８番の前記セグメントの各隣接する前記セグメント間に、Ｕ相、−Ｗ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続され、
   Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記コイルの巻回数は４３回、−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相の前記コイルの巻回数は番号の小さい前記セグメント間に接続される前記コイルから順に１８回、４４回、又は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の前記コイルの巻回数は４２回、−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相の前記コイルの巻回数は番号の小さい前記セグメント間に接続される前記コイルから順に１９回、４４回であり、
   前記セグメントの前記回転軸線回りの両端と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、１番の前記セグメントから２５°、１５°、２０°の順で繰り返し割り当てられている
   ことを特徴とする電動モータ。
3. 回転軸線回りに回転自在に設けられ、前記回転軸線に直交する径方向に沿って延びる６つのティースを有するアーマチュアコアと、
   各前記ティースに集中巻き方式にて巻回される基準角コイル、進角コイル、及び遅角コイルと、
   前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに配置された１８つのセグメントと、
   前記セグメントを介して前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルに給電を行うブラシと、
   前記ティースと前記径方向で対向配置され、前記回転軸線回りに４極の磁極が配列されたマグネットと、
   を備え、
   前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの端末部は、それぞれ前記回転軸線回りで隣り合う３つの前記セグメントのうちの２つの前記セグメントに前記基準角コイル、前記進角コイル、及び前記遅角コイルの順に接続されており、
   前記進角コイルの巻回数は、前記基準角コイルの巻回数及び前記遅角コイルの巻回数と異なり、
   前記３つの前記セグメントのそれぞれの前記回転軸線回り方向の両端と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度は、３０°、１５°、１５°の順に割り当てられている
   ことを特徴とする電動モータ。

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