JP2022007299A - 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】回転軸線を中心に点対称位置に存在するコイルの巻回方向が同一で、かつ回転軸線回り方向で隣り合うコイルの巻回方向が互いに逆方向であり、複数のセグメント１５は、各々微小スリット１７を間に挟んで配置され、各微小スリット１７の周方向中央と回転軸線を通る２つの直線の間の角度が、２３．５°、２２．５°、２１．５°、２２．５°の順に割り当てられている。【選択図】図６

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され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、継続的にアーマチュアが回転され、回転出力がシャフトから取り出される。

ところで、このような電動モータにおいて、例えば、陽極側及び陰極側のブラシのセグメントへの当接が、一方は１つのセグメントに当接し、他方は２つのセグメントに跨るように当接する状態になってしまうと、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てしまう。これが電動モータの整流を悪化させるとともに電動モータの駆動時の振動や騒音の原因となってしまう可能性がある。そこで、磁気バランスの優れた電動モータとすることで整流悪化を改善するとともに駆動時の振動や騒音を低減することができる電動モータが提案されている。

特開２００７－２０２３９１号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、整流悪化を改善でき、かつ電動モータの駆動騒音を低減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）が増加してしまう可能性があった。そして、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１６個のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸線回りの方向で隣り合う４つの前記ティースに跨って巻回される複数のコイルと、前記コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに各々スリットを間に挟んで配置された１６個のセグメントと、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、前記回転軸線を中心に点対称位置に存在する前記コイルの巻回方向が同一で、かつ前記回転軸線回り方向で隣り合う前記コイルの巻回方向が互いに逆方向であり、各前記スリットの周方向中央と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度が、２３．５°、２２．５°、２１．５°、２２．５°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１６個のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸線回りの方向で隣り合う４つの前記ティースに跨って巻回される複数のコイルと、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１６個のセグメントと、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配置された４個のマグネットと、を備え、前記回転軸線を中心に点対称位置に存在する前記コイルの巻回方向が同一で、かつ前記回転軸線回り方向で隣り合う前記コイルの巻回方向が互いに逆方向であり、前記４個のマグネットは、前記ティースとの対向面の磁極が前記回転軸線回り方向で交互になるように配置されており、前記回転軸線回り方向で隣り合う前記マグネットの間に形成される隙間は、幅の狭い狭隙間と前記狭隙間の幅よりも広い幅の広隙間とが前記回転軸線回り方向で順番に並んで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１６個のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸線回りの方向で隣り合う４つの前記ティースに跨って巻回される複数のコイルと、前記コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに各々スリットを間に挟んで配置された１６個のセグメントと、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配置された４個のマグネットと、を備え、前記回転軸線を中心に点対称位置に存在する前記コイルの巻回方向が同一で、かつ前記回転軸線回り方向で隣り合う前記コイルの巻回方向が互いに逆方向であり、各前記スリットの周方向中央と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度が、２３．５°、２２．５°、２１．５°、２２．５°の順に割り当てられており、前記４個のマグネットは、前記ティースとの対向面の磁極が前記回転軸線回り方向で交互になるように配置されており、前記回転軸線回り方向で隣り合う前記マグネットの間に形成される隙間は、幅の狭い狭隙間と前記狭隙間の幅よりも広い幅の広隙間とが前記回転軸線回り方向で順番に並んで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。 図１のＡ－Ａ線に沿う断面図。 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電動モータのトルクリップルの変化を均等セグメントと不等セグメントとで比較したグラフ。 本発明の実施形態におけるブラシの後端電圧を均等セグメントと不等セグメントとで比較したグラフ。 本発明の実施形態の変形例におけるヨーク及びアーマチュアの径方向に沿う断面図。 本発明の実施形態の変形例における電動モータのコギングトルク及びトルクリップルのＰ－Ｐ値を、マグネットの間隔が等間隔の場合と不等間隔の場合とで比較したグラフ。 本発明の実施形態の変形例におけるブラシの後端電圧を、グネットの間隔が等間隔の場合と不等間隔の場合とで比較したグラフ。

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の外観側面図である。図２は、減速機付きモータ１の断面図である。図３は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

図１から図３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交するアーマチュア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。ヨーク５の底壁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。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。

また、筒部５３の内周面５３ａには、４つのマグネット７が周方向に等間隔で設けられている。マグネット７のアーマチュア６との対向面の磁極は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互になる。マグネット７は、軸方向からみて筒部５３の内周面５３ａに沿うように円弧状に形成されている。より具体的には、マグネット７における外周面７ａの曲率半径Ｒｍ１は、筒部５３における内周面５３ａの曲率半径Ｒｙ１と同一である。これに対し、マグネット７における内周面７ｂの曲率半径Ｒｍ２は、曲率半径Ｒｍ１よりも大きい。このため、マグネット７は、周方向中央から周方向両端に向かうに従って、漸次径方向の厚さが薄くなる。

＜アーマチュア＞
図４は、アーマチュア６の側面図である。
図２から図４に示すように、アーマチュア６は、シャフト３の外周面でマグネット７に対応する位置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１６個設けられている。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１６個形成されている。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を重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。
ここで、ティース１２の鍔部１２ｂはアーマチュアコア８の外周を構成しており、その曲率半径Ｒｔ１は、ヨーク５の筒部５３における内周面５３ａの曲率半径Ｒｙ１と同一である。また、ティース１２の鍔部１２ｂは、マグネット７と径方向で対向している。マグネット７における内周面７ｂの曲率半径Ｒｍ２は、筒部５３における内周面５３ａの曲率半径Ｒｙ１よりも大きい。このため、ティース１２の鍔部１２ｂとマグネット７の内周面７ｂとの間隔は、マグネット７の周方向中央から周方向両端に向かうに従って漸次大きくなる。

＜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１６個のセグメント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１６個、セグメント１５の個数が１６個のいわゆる４極１６スロット１６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）からなる。これら不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚが、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、第２不等セグメント１５ｙ、・・・、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、第２不等セグメント１５ｙ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１６番まで周方向に順に番号を付したとき、１，５，９，１３番のセグメント１５は、第１不等セグメント１５ｘとなる。２，４，６，８，１０，１２，１４，１６番のセグメント１５は、第２不等セグメント１５ｙとなる。３，７，１１，１５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、微小スリット（請求項におけるスリットの一例）１７が形成されている。この微小スリット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。微小スリット１７の周方向の幅は全て同一である。

ここで、各微小スリット１７の周方向中央と回転軸線Ｃとを通る２つの直線Ｌ１，Ｌ２の間の角度θは、２３．５°、２２．５°、２１．５°、２２．５°の順に割り当てられている。そして、角度θが２３．５°の領域に、第１不等セグメント１５ｘが配置されている。角度θが２２．５°の領域に、第２不等セグメント１５ｙが配置されている。角度θが２１．５°の領域に、第３不等セグメント１５ｚが配置されている。以下の説明では、第１不等セグメント１５ｘが配置されている角度領域を角度θｘとする。第２不等セグメント１５ｙが配置されている角度領域を角度θｙとする。第３不等セグメント１５ｚが配置されている角度領域を角度θｚとする。
なお、各角度θｘ，θｙ，θｚは、高精度に上記角度である必要はなく、製造誤差の許容範囲内であればよい。例えば、各角度θｘ，θｙ，θｚの製造誤差は、－０．５°程度あってよい。

図２、図３に戻り、各不等セグメント１５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１５と、これに対応するコイル９とが導通される。

また、図５に示すように、ライザ１６には、同電位となる不等セグメント１５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１４が設けられている。すなわち、１，９番の不等セグメント１５同士、２，１０番の不等セグメント１５同士、３，１１番の不等セグメント１５同士、４，１２番の不等セグメント１５同士、５，１３番の不等セグメント１５同士、６，１４番の不等セグメント１５同士、７，１５番の不等セグメント１５同士、８，１６番の不等セグメント１５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１５に摺接されている。

ブラシ２１は、陽極（＋）側に接続されている低速用ブラシ２１ａ、及び高速用ブラシ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°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から周方向に一定の角度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。

＜コイルの形成方法＞
次に、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。
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。

図５に示すように、コイル９は、周方向で隣り合う４つのティース１２に跨って巻回される。換言すれば、コイル９は、周方向で３つのスロット１３を飛ばしたスロット１３間に順次巻装する重巻方式にて巻回する。
より具体的には、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２番の第２不等セグメント１５ｙより巻き始める場合、この後、コイル９を２番の第２不等セグメント１５ｙの近傍に存在する１６－１番ティース１２の間のスロット１３に引き込む。そして、このスロット１３と４－５番ティース１２の間のスロット１３との間に、コイル９を順方向に巻回し、第１コイル９１を形成する。

次に、４－５番ティース９の間のスロット１３と８－９番ティース１２の間のスロット１３との間に、コイル９を逆方向に巻回し、第２コイル９２を形成する。
次に、８－９番ティース９の間のスロット１３と１２－１３番ティース１２の間のスロット１３との間に、コイル９を順方向に巻回し、第３コイル９３を形成する。
次に、１２－１３番ティース９の間のスロット１３と１６－１番ティース１２の間のスロット１３との間に、コイル９を逆方向に巻回し、第４コイル９４を形成する。

この後、１２－１３番ティース１２の間のスロット１３から引き出されたコイル９の巻き終わり端（請求項における端末部の一例）９ｂを、２番の第２不等セグメント１５ｙに隣接する３番の第３不等セグメント１５ｚに接続する。
そして、これを順次各隣接するセグメント１５の間に、４つのコイル９１～９４を繰り返しながら巻き進むことにより、各隣接するセグメント１５の間に、周方向に機械角で９０°の角度間隔を有する４つの第１～第４コイル９１～９４が形成される。すなわち、各マグネット７に対向する各スロット１３間には、都合４つのコイル９１～９４が重ねて巻回された短節巻線のコイル９が形成される。

また、４つのコイル９１～９４は、回転軸線Ｃを中心に対称配置されている第１コイル９１と第３コイル９３の巻回方向が順方向で同一方向である。さらに、回転軸線Ｃを中心に対称配置されている第２コイル９２と第４コイル９４の巻回方向が逆方向で同一方向である。一方、周方向で隣り合うコイル９１～９４の巻回方向は互いに逆方向になる。以下、このように形成された４つのコイル９１～９４を、バランス巻きのコイル９１～９４と称する場合がある。

＜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、低回転駆動時において３番の不等セグメント１５ｚに低速用ブラシ２１ａ、７番の不等セグメント１５ｚに共通ブラシ２１ｃが摺接した場合、高速用ブラシ２１ｂは１２番の不等セグメント１５ｙと１３番の不等セグメント１５ｘとに跨って摺接する。このとき、１２番の不等セグメント１５ｙは４番の不等セグメント１５ｙと短絡し、１３番の不等セグメント１５ｘは５番の不等セグメント１５ｘと短絡しているため、各コイル９１～９４が高速用ブラシ２１ｂによって短絡される。

しかしながら、これらコイル９１～９４は四方に等分に巻回されているため、通電されているコイル９のエリアが四方共に等しくなる。すなわち、回転軸線Ｃ（シャフト３）を中心に四方の通電コイルの有効導体数が等しくなる。コイル９が通電されることにより、アーマチュア６（ティース１２）に磁界が形成される。この磁界とマグネット７との間に、磁気的な吸引力や反発力が生じ、シャフト３が回転する。

次に、各コイル９への通電状態について説明する。
例えば、低速用ブラシ２１ａ（陽極側）と共通ブラシ２１ｃ（陰極側）を用いて電動モータ２を低回転駆動させた場合、低速用ブラシ２１ａが摺接している３番の不等セグメント１５ｚに接続されているコイル９に電流が流れ、この電流は引き続き各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ、接続線１４、及びこれらに対応するコイル９を通って共通ブラシ２１ｃが摺接している７番の不等セグメント１５ｘへと流れていく。

一方、１１番の不等セグメント１５ｚは、低速用ブラシ２１ａが摺接している３番の不等セグメント１５ｚに接続線１４によって短絡されている。このため、１１番の不等セグメント１５ｚに接続されているコイル９にも電流が流れる。そして、この電流は引き続き各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ、接続線１４、及びこれらに対応するコイル９を通って共通ブラシ２１ｃが摺接している７番の不等セグメント１５ｚへと流れていく。

すなわち、低速用ブラシ２１ａが３番の不等セグメント１５ｚを印加することによって流れる電流は、３番の不等セグメント１５ｚに接続されているコイル９から共通ブラシ２１ｃに向かって流れる電流と、１１番の不等セグメント１５ｚに接続されているコイル９から共通ブラシ２１ｃに向かって流れる電流との２通り存在することになる。したがって、コイル９は２つの並列回路数を有する構造になっていることになる。このことは、高速用ブラシ２１ｂ（陽極側）と共通ブラシ２１ｃ（陰極側）を用いて電動モータ２を高回転駆動させた場合であっても同様である。このように、バランス巻きのコイル９１～９４とすることで磁気バランスの優れた電動モータ２とすることができ、整流悪化を改善するとともに駆動時の振動や騒音を低減することができる。

次に、図７に基づいて、各不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの作用について説明する。
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，１５ｙとの微小スリット１７の位置を比較した図である。
図７に示すように、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚが配置される角度θｘ，θｙ，θｚ（角度領域）は、それぞれ２３．５°、２２．５°、２１．５°である。このため、例えば１－２番の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ間の微小スリット１７が、進角０°に位置しているのに対し、３－４番の不等セグメント１５ｚ，１５ｙ間の微小スリット１７、及び４－５番の不等セグメント１５ｙ，１５ｘ間の微小スリット１７が進角側に変位する。

次に、図８、図９に基づいて、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚによる効果について説明する。
図８は、縦軸を電動モータ２のトルクリップル〔Ｎｍ〕とし、横軸を次数成分としたときのトルクリップルの変化を示すグラフである。また、図８は、コンミテータに使用されるセグメントとして、セグメント幅が全て同一の均等セグメント（以下、単に均等セグメントと称する）を用いた場合と本実施形態の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを用いた場合とを比較している。
図８に示すように、均等セグメントを用いた場合と比較して不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを用いた場合のトルクリップルが低減されていることが確認できる。とりわけ、トルクリップルのピークが低減されていることが確認できる。

図９は、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〕を、コンミテータに使用されるセグメントとして均等セグメントを用いた場合と本実施形態の不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを用いた場合とで比較したグラフである。
図９に示すように、均等セグメントを用いた場合と不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚを用いた場合とでブラシ２１の後端電圧に殆ど差が無いことが確認できる。

したがって、上述の実施形態によれば、４極１６スロット１６セグメントの電動モータ２で、かつバランス巻きのコイル９１～９４を有する電動モータ２において、駆動騒音を確実に低減できる。

〔変形例〕
図１０は、本実施形態の変形例におけるヨーク５及びアーマチュア６の径方向に沿う断面図である。図１０は、前述の図３に対応している。
ここで、上述の実施形態では、ヨーク５における筒部５３の内周面５３ａに、４つのマグネット７が周方向に等間隔で設けられている場合（以下、単にマグネット７の間隔が等間隔の場合と称する）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、図１０に示すように、周方向で隣り合うマグネット７の間に形成される隙間Ｓは、幅の狭い狭隙間Ｓｎと狭隙間Ｓｎの幅よりも広い幅の広隙間Ｓｗとが周方向で順番に並んでいてもよい。なお、以下の説明では、狭隙間Ｓｎと広隙間Ｓｗとが交互に並ぶ場合をマグネット７の間隔が不等間隔の場合と称する。このようなマグネット７の間隔が不等間隔の場合、セグメント１５は、不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚで構成されていなくてもよく、均等セグメントで構成されていてもよい。

図１１は、電動モータ２のコギングトルクのＰ－Ｐ値〔Ｎｍ〕及び電動モータ２のトルクリップルのＰ－Ｐ値〔Ｎｍ〕を、マグネット７の間隔が等間隔の場合と不等間隔の場合とで比較したグラフである。図１１では、セグメント１５は均等セグメントである。
図１１に示すように、マグネット７の間隔が不等間隔の場合、マグネット７の間隔が等間隔の場合よりも電動モータ２のコギングトルクのＰ－Ｐ値及びトルクリップルのＰ－Ｐ値が低減されることが確認できる。

図１２は、ブラシ２１の後端電圧〔Ｖ〕を、マグネット７の間隔が等間隔の場合と不等間隔の場合とで比較したグラフである。
図１２に示すように、マグネット７の間隔が等間隔の場合と不等間隔の場合とでブラシ２１の後端電圧に殆ど差が無いことが確認できる。

したがって、マグネット７の間隔を不等間隔とした場合であっても、前述の実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、マグネット７の間隔を不等間隔とし、さらにセグメント１５を不等セグメント１５ｘ，１５ｙ，１５ｚで構成してもよい。このような場合であっても、上述の実施形態及び変形例と同様の効果を奏する。

また、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、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。

上述の実施形態では、マグネット７は、外周面７ａの曲率半径Ｒｍ１と内周面７ｂの曲率半径Ｒｍ２とが異なり、周方向中央から周方向両端に向かうに従って、漸次径方向の厚さが薄くなるように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、マグネット７は、径方向の厚さが均一な軸方向からみて円弧状に形成されていてもよい。

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…各マグネット、７…マグネット、７ａ…外周面、７ｂ…内周面、８…アーマチュアコア、９…コイル、９ａ…巻き始め端（端末部）、９ｂ…巻き終わり端（端末部）、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、１４…接続線、１５…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…微小スリット、１８…滑り軸受、１９…軸受ハウジング、２１…ブラシ、２１ａ…低速用ブラシ、２１ｂ…高速用ブラシ、２１ｃ…共通ブラシ、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、５３ａ…内周面、８０…アーマチュア本体、９１…第１コイル、９２…第２コイル、９３…第３コイル、９４…第４コイル、Ｃ…回転軸線、Ｓｎ…狭隙間、Ｓｗ…広隙間

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１６個のティースを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸線回りの方向で隣り合う４つの前記ティースに跨って巻回される複数のコイルと、
   前記コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに各々スリットを間に挟んで配置された１６個のセグメントと、
   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、
   前記回転軸線を中心に点対称位置に存在する前記コイルの巻回方向が同一で、かつ前記回転軸線回り方向で隣り合う前記コイルの巻回方向が互いに逆方向であり、
   各前記スリットの周方向中央と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度が、２３．５°、２２．５°、２１．５°、２２．５°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１６個のティースを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸線回りの方向で隣り合う４つの前記ティースに跨って巻回される複数のコイルと、
   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１６個のセグメントと、
   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配置された４個のマグネットと、
   を備え、
   前記回転軸線を中心に点対称位置に存在する前記コイルの巻回方向が同一で、かつ前記回転軸線回り方向で隣り合う前記コイルの巻回方向が互いに逆方向であり、
   前記４個のマグネットは、前記ティースとの対向面の磁極が前記回転軸線回り方向で交互になるように配置されており、
   前記回転軸線回り方向で隣り合う前記マグネットの間に形成される隙間は、幅の狭い狭隙間と前記狭隙間の幅よりも広い幅の広隙間とが前記回転軸線回り方向で順番に並んでいる
   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１６個のティースを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸線回りの方向で隣り合う４つの前記ティースに跨って巻回される複数のコイルと、
   前記コイルの端末部が接続され、前記回転軸線回りに各々スリットを間に挟んで配置された１６個のセグメントと、
   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配置された４個のマグネットと、
   を備え、
   前記回転軸線を中心に点対称位置に存在する前記コイルの巻回方向が同一で、かつ前記回転軸線回り方向で隣り合う前記コイルの巻回方向が互いに逆方向であり、
   各前記スリットの周方向中央と前記回転軸線を通る２つの直線の間の角度が、２３．５°、２２．５°、２１．５°、２２．５°の順に割り当てられており、
   前記４個のマグネットは、前記ティースとの対向面の磁極が前記回転軸線回り方向で交互になるように配置されており、
   前記回転軸線回り方向で隣り合う前記マグネットの間に形成される隙間は、幅の狭い狭隙間と前記狭隙間の幅よりも広い幅の広隙間とが前記回転軸線回り方向で順番に並んでいる
   ことを特徴とする電動モータ。

Images