JP2022053708A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンミテータの回転により発生する電流リップルの波形を正弦波に近付けることができ、ひいては構造の簡素化および小型軽量化を図ることが可能なモータ装置を提供する。
【解決手段】一対のブラシ５０がコンミテータ２６を中心とした１８０°間隔の対向配置からコンミテータ２６の周方向に互いにずれて設けられ、コンミテータ２６の回転により最小値Ｒ１，中間値Ｒ２および最大値Ｒ３の電流リップルを出力する。これにより、電流リップルの波形を正弦波に近付けることができる。したがって、従前のようなセンサマグネットや回転センサを省略することができ、ひいては構造の簡素化および小型軽量化を図ることが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、回転軸を有するアーマチュアと、回転軸に固定されたコンミテータと、コンミテータを中心に対向配置された一対のブラシと、を備えたモータ装置に関する。

従来、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ装置等の駆動源には、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構付きのモータ装置が用いられている。そして、車室内の操作スイッチ等を操作することでモータ装置が正方向または逆方向に駆動され、これによりウィンドウガラス等の開閉体が開閉される。

このようなモータ装置が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたモータ装置は、環状のセンサマグネットが固定されたアーマチュア軸と、アーマチュア軸の近傍に配置され、回転センサが実装されたセンサ基板と、を備えている。そして、アーマチュア軸の回転状態を示す正弦波の検出信号が、回転センサからコントローラに出力されて、ひいてはコントローラはアーマチュア軸の回転状態を制御する。

特開２０１４－１５５４２５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載されたモータ装置では、アーマチュア軸（回転軸）の回転状態を、センサマグネットおよび回転センサを用いて制御するようにしている。したがって、センサマグネットおよび回転センサ（センサ基板）を有する分、モータ装置の小型軽量化には限界があった。

そこで、モータ装置の駆動時に発生する電流リップル（脈流）を利用して、コントローラに回転軸の回転状態を把握させて、これにより回転軸の回転状態を制御することが考えられる。すなわち、電流リップルを上手く利用することができれば、センサマグネットおよび回転センサを省略することが可能となる。

具体的には、ブラシ付きのモータ装置では、コンミテータを形成する複数のセグメントをブラシが跨ぐたびに有効導体数が変化する。この有効導体数の変化がモータ装置に流れる電流（モータ電流）を変動させる。

例えば、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、合計８つのセグメントＳＧを備え、かつ１８０°間隔で対向配置された２つのブラシＢＲを有するモータ装置の場合には、コンミテータＣＭの回転に伴って、有効導体数が８（跨がない）→６（跨ぐ）→８→６…と変化する。そして、コンミテータＣＭが１回転（３６０°）する間に８回の電流リップル（最小値Ｒ１および最大値Ｒ３）が発生する。なお、図７（ａ），（ｂ）においては、コンミテータＣＭが半回転（１８０°回転）する間に４回の電流リップル（最小値Ｒ１および最大値Ｒ３）が発生することを示している。

しかしながら、図７（ｂ）に示されるように、電流リップルの波形は矩形波となっており、従前のような回転センサの出力のように正弦波にはなっていない。仮に、矩形波の電流リップルを、従前のような回転センサのように正弦波に近付けることができれば、コントローラは、従前と同様に回転軸の回転状態を把握し、かつ回転軸を精度良く制御することが可能となる。

本発明の目的は、コンミテータの回転により発生する電流リップルの波形を正弦波に近付けることができ、ひいては構造の簡素化および小型軽量化を図ることが可能なモータ装置を提供することにある。

本発明のモータ装置では、回転軸を有するアーマチュアと、前記回転軸に固定されたコンミテータと、前記コンミテータに摺接される一対のブラシと、を備えたモータ装置であって、前記一対のブラシが前記コンミテータを中心とした１８０°間隔の対向配置から前記コンミテータの周方向に互いにずれて設けられ、前記コンミテータの回転により最小値，中間値および最大値の電流リップルを出力することを特徴とする。

本発明のモータ装置によれば、最小値，中間値および最大値からなる電流リップルを出力するため、電流リップルの波形を正弦波に近付けることができる。したがって、従前のようなセンサマグネットや回転センサを省略することができ、ひいては構造の簡素化および小型軽量化を図ることが可能となる。

本発明のモータ装置の概要を示す斜視図である。 回転軸の軸方向に沿うモータ部の断面図である。 図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態１（両方ずらし）の電流リップルを説明する説明図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、コンミテータの回転に伴う有効導体数の変化を説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、比較例（ずらし無し）を説明する図５に対応した図である。 （ａ），（ｂ）は、電流リップルを形成する中間値の設定ロジックを説明する説明図である。 （ａ），（ｂ）は、実施の形態２（片方ずらし）を説明する図５に対応した図である。 ブラシのずれ角の適正値（正弦波への近さ）を検討した比較グラフである。

以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明のモータ装置の概要を示す斜視図を、図２は回転軸の軸方向に沿うモータ部の断面図を、図３は図２のＡ－Ａ線に沿う断面図を、図４は図２のＢ－Ｂ線に沿う断面図を、図５（ａ），（ｂ）は実施の形態１（両方ずらし）の電流リップルを説明する説明図を、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）はコンミテータの回転に伴う有効導体数の変化を説明する説明図を、図７（ａ），（ｂ）は比較例（ずらし無し）を説明する図５に対応した図を、図８（ａ），（ｂ）は電流リップルを形成する中間値の設定ロジックを説明する説明図をそれぞれ示している。

図１に示されるモータ装置１０は、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ装置の駆動源に用いられ、ウィンドウガラスを昇降させるウィンドウレギュレータを駆動するものである。モータ装置１０は、小型でありながら大きな出力が得られる減速機構付きのモータ装置であり、車両のドア内に形成された幅狭のスペースに設置される。モータ装置１０は、モータ部２０とギヤ部３０とを備えており、これらは互いに複数の締結ねじ（図示せず）によって連結され、ユニット化されている。

図１ないし図３に示されるように、モータ部２０は、磁性体からなる鋼板を深絞り加工等することで有底筒状に形成されたヨーク２１を備えている。ヨーク２１は、その軸方向と交差する方向の断面形状が略小判形状に形成されており、これによりヨーク２１は扁平形状とされ、車両への搭載性を向上させている。

また、ヨーク２１の内壁には、当該ヨーク２１の軸方向と交差する方向の断面形状が略円弧形状に形成された一対のマグネット２２が固定されている。具体的には、これら２つのマグネット２２は互いに１８０°間隔で対向配置されており、接着剤等（図示せず）によりヨーク２１の内壁に強固に固定されている。

２つのマグネット２２の径方向内側には、所定の隙間（エアギャップ）Ｓを介して、アーマチュア２３が回転自在に設けられている。アーマチュア２３は、合計８つのスロットＳＬを備えており、これらのスロットＳＬには、インシュレータ（絶縁体）ＩＳを介してコイル２４が重ね巻き等の巻き方で巻装されている。

アーマチュア２３の回転中心には、アーマチュア軸（回転軸）２５が固定されている。アーマチュア軸２５の軸方向一側（図２中右側）は、ヨーク２１の段付底部２１ａに装着された第１軸受部材Ｂ１により回転自在に支持されている。また、アーマチュア軸２５の軸方向他側（図２中左側）は、ギヤハウジング３１の内部に装着された第２軸受部材Ｂ２（図１参照）により回転自在に支持されている。

図２および図４に示されるように、アーマチュア軸２５の軸方向中央寄りの部分で、かつアーマチュア２３の近傍には、略筒状に形成されたコンミテータ（整流子）２６が固定されている。コンミテータ２６の径方向外側には、合計８つのセグメント（整流子片）２７が設けられている。そして、それぞれのセグメント２７には、コイル２４が電気的に接続されている。

このように、本実施の形態のモータ装置１０は、２つのマグネット２２と、８つのスロットＳＬと、８つのセグメント２７と、を有する２極８スロット８セグメント型のモータ装置となっている。これにより、モータ装置１０は、小型軽量化かつ高トルク化に優れており、車両に搭載されるアクチュエータとして有効に利用可能となっている。

また、アーマチュア軸２５の軸方向他側（図２中左側）には、減速機構ＳＤを形成するウォーム２８が、圧入等により強固に固定されている。そして、ウォーム２８は、減速機構ＳＤを形成するウォームホイール３２の歯部３２ａ（図１参照）に噛み合わされている。これにより、アーマチュア軸２５の回転が減速され、減速されて高トルク化された回転力が、ウォームホイール３２の出力部３３（図１参照）から、モータ装置１０の駆動対象物であるウィンドウレギュレータに出力される。

図１に示されるように、ギヤ部３０は、プラスチック等の樹脂材料により所定形状に形成されたギヤハウジング３１を備えている。当該ギヤハウジング３１においても、ヨーク２１と同様に扁平形状となっている。なお、ギヤハウジング３１の内部構造を分かり易くするために、ギヤハウジング３１の詳細は図示せず、ギヤハウジング３１の外形のみを想像線（二点鎖線）で示している。

ギヤハウジング３１の内部には、ウォーム減速機からなる減速機構ＳＤが回転自在に収容されている。減速機構ＳＤは、アーマチュア軸２５に固定されたウォーム２８と、ウォーム２８に噛み合わされる歯部３２ａを備えたウォームホイール３２とから構成されている。

ウォームホイール３２の回転中心には、セレーション部３３ａを備えた出力部３３が一体に設けられている。そして、出力部３３は、ウィンドウレギュレータの入力部（図示せず）に動力伝達可能に接続されるようになっている。なお、出力部３３の軸方向およびアーマチュア軸２５の軸方向は、互いに直交している。

また、図２に示されるように、ヨーク２１の軸方向において段付底部２１ａ側とは反対側には、開口部２１ｂが設けられている。当該開口部２１ｂには、プラスチック等の樹脂材料よりなるブラシホルダ４０が装着されている。すなわち、ヨーク２１の開口部２１ｂは、ブラシホルダ４０により閉塞されている。

図１，図２および図４に示されるように、ブラシホルダ４０は、ヨーク２１の断面形状と同様に略小判形状に形成されたホルダ本体４１を備えている。ホルダ本体４１には、アーマチュア軸２５の軸方向と交差する方向に広がる底壁部４２と、当該底壁部４２の周囲を囲うようにして配置された側壁部４３と、が設けられている。ここで、側壁部４３は、アーマチュア軸２５の軸方向に延在されており、側壁部４３の延在方向における略中間部分の内側に、底壁部４２が一体に設けられている。

そして、側壁部４３の延在方向一側（図２中右側）が、ヨーク２１の開口部２１ｂに差し込まれて固定されている。一方、側壁部４３の延在方向他側（図２中左側）が、ギヤハウジング３１のホルダ固定部（図示せず）に差し込まれて固定されている。すなわち、ブラシホルダ４０は、モータ装置１０を組み立てた状態において、ヨーク２１およびギヤハウジング３１の双方に支持される。

また、図２および図４に示されるように、底壁部４２の略中央部分には、アーマチュア軸２５が挿通される挿通孔４２ａが設けられている。挿通孔４２ａの部分には、アーマチュア軸２５に固定されたコンミテータ２６が、微小隙間を介して配置されており、コンミテータ２６は、底壁部４２に接触すること無く、スムーズに回転可能となっている。

図１，図２および図４に示されるように、底壁部４２のギヤハウジング３１側の面には、アーマチュア軸２５の軸方向に延びる筒状部４５が一体に設けられている。筒状部４５は、その軸方向と交差する方向の断面形状が、ホルダ本体４１の断面形状と同様に略小判形状に形成されており、筒状部４５の基端側が、底壁部４２の略中央部分に固定されている。すなわち、筒状部４５の径方向内側は、挿通孔４２ａに連通されている。

また、筒状部４５の先端側で、かつ筒状部４５の径方向内側には、第３軸受部材Ｂ３が装着されている。第３軸受部材Ｂ３は、図２に示されるように、アーマチュア軸２５の軸方向における略中間部分を回転自在に支持している。具体的には、第３軸受部材Ｂ３は、アーマチュア軸２５の軸方向におけるコンミテータ２６とウォーム２８との間に配置されている。

このように、アーマチュア軸２５は、第１軸受部材Ｂ１，第２軸受部材Ｂ２および第３軸受部材Ｂ３の合計３箇所で支持されている。これにより、ウォーム２８とウォームホイール３２の歯部３２ａとの噛み合い状態を、モータ装置１０に掛かる負荷の大きさに関わらず適正に保持することができる。

さらに、図４に示されるように、底壁部４２のギヤハウジング３１側には、略箱形状に形成された一対のブラシガイド４６と、一対のチョークコイルＣＣと、一対の駆動用導電部材４７と、１つのコンデンサＫＤと、がそれぞれ配置されている。そして、筒状部４５（コンミテータ２６）を中心に、一対のブラシガイド４６が互いに対向配置され、一対のチョークコイルＣＣが互いに対向配置され、さらには一対の駆動用導電部材４７と１つのコンデンサＫＤとが互いに対向配置されている。

そして、一対のブラシガイド４６は、略直方体形状に形成されたブラシ（カーボンブラシ）５０を、それぞれ移動自在に支持（保持）している。なお、一対のブラシ５０は、それぞれブラシスプリング４８のばね力により、所定の押圧力でコンミテータ２６に向けて押圧されている。これにより、高速回転されるコンミテータ２６に対してブラシ５０が確実に摺接されて、コンミテータ２６に確実に駆動電流が供給される。

また、図１および図２に示されるように、ブラシホルダ４０には、コネクタ接続部４４が一体に設けられている。コネクタ接続部４４は、略箱形状に形成されており、当該コネクタ接続部４４には、外部コネクタ（図示せず）を介して車載コントローラ（コントローラ）ＣＵが接続されている。ここで、車載コントローラＣＵは、モータ装置１０の回転状態、つまりアーマチュア軸２５の回転を制御するものであって、ＣＰＵやその他の電子部品（図示せず）を備えている。

コネクタ接続部４４は、橋渡し部４４ａを介してブラシホルダ４０に一体化されており、当該橋渡し部４４ａの内部には、一対の導電部材４４ｂがインサート成形により埋設されている。そして、これら一対の導電部材４４ｂの基端部（ブラシホルダ４０側）は、一対の駆動用導電部材４７（図４参照）にそれぞれ電気的に接続されている。これに対し、一対の導電部材４４ｂの先端部（コネクタ接続部４４側）は、コネクタ接続部４４の内部に露出されている。

これにより、コネクタ接続部４４に外部コネクタを接続するだけで、モータ装置１０と車載コントローラＣＵとが互いに確実に電気的に接続される。よって、ブラシホルダ４０に保持された一対のブラシ５０（図４参照）に対して駆動電流が供給され、ひいてはモータ装置１０が駆動される。

ここで、車載コントローラＣＵは、モータ装置１０への駆動電流の供給に加えて、モータ装置１０に流れる電流の変動を監視するようになっている。つまり、車載コントローラＣＵに実装されたＣＰＵは、一対のブラシ５０，コンミテータ２６およびコイル２４に流れている実電流値を検出するようになっている。具体的には、車載コントローラＣＵのＣＰＵは、図５（ｂ）に示されるように、コンミテータ２６（アーマチュア軸２５）の回転に伴い発生する電流リップル（脈流）の最小値Ｒ１，中間値Ｒ２，最大値Ｒ３の出現タイミングや出現回数等を監視（検出）している。

そして、車載コントローラＣＵは、コンミテータ２６の回転に伴い発生した電流リップルの３つの値（最小値Ｒ１，中間値Ｒ２，最大値Ｒ３）に基づいて、アーマチュア軸２５の回転状態を制御するようになっている。すなわち、車載コントローラＣＵは、最小値および最大値のみの矩形波ではなく、最小値Ｒ１，中間値Ｒ２，最大値Ｒ３からなる正弦波に近付けられた波形（検出電流）に基づいて、アーマチュア軸２５の回転状態を把握しつつ、アーマチュア軸２５の回転状態を精度良く制御可能となっている。

図４に示されるように、一対のブラシガイド４６に保持された一対のブラシ５０は、コンミテータ２６を中心にそれぞれ互いに対向配置されている。より具体的には、駆動用導電部材４７の近くの一方のブラシ５０（図中上側）は、コンミテータ２６を軸方向から見たときに、当該コンミテータ２６の中心を通る基準線ＢＬに対して、コンミテータ２６の周方向であるＣＣＷ（反時計回り）矢印の方向に、γ°（約４°）だけずれて配置されている。これに対し、コンデンサＫＤの近くの他方のブラシ５０（図中下側）は、コンミテータ２６を軸方向から見たときに、当該コンミテータ２６の中心を通る基準線ＢＬに対して、コンミテータ２６の周方向であるＣＷ（時計回り）矢印の方向に、γ°（約４°）だけずれて配置されている。

すなわち、基準線ＢＬに対して、一対のブラシ５０のうちの一方（図中上側）はコンミテータ２６の周方向一側（ＣＣＷ方向）に、一対のブラシ５０のうちの他方（図中下側）はコンミテータ２６の周方向他側（ＣＷ方向）に、それぞれずれ角γ°でずれている。

これにより、図中上側の一方のブラシ５０は、駆動用導電部材４７と一方のチョークコイルＣＣ（図中右側）との間において、駆動用導電部材４７寄りに配置されている。これに対し、図中下側の他方のブラシ５０は、他方のチョークコイルＣＣ（図中左側）とコンデンサＫＤとの間において、他方のチョークコイルＣＣ寄りに配置されている。また、駆動用導電部材４７側におけるそれぞれのブラシ５０の離間角度は、約１７２°（１８０°－（約４°×２））となっている。これに対し、コンデンサＫＤ側におけるそれぞれのブラシ５０の離間角度は、約１８８°（１８０°＋（約４°×２））となっている。

ここで、図５（ａ）は、図４に示されるコンミテータ２６および一対のブラシ５０のみを図示して簡素化したものであり、一対のブラシ５０は、それぞれ基準線ＢＬ上に無く、当該基準線ＢＬ上を真っ直ぐに移動しない。つまり、一対のブラシ５０は、それぞれ１８０°間隔の対向配置ではなく、コンミテータ２６を中心とした１８０°間隔の対向配置からコンミテータ２６の周方向に互いにずれて設けられている。このように、両方のブラシ５０をそれぞれ基準線ＢＬからコンミテータ２６の異なる周方向にγ°（約４°）ずらすことで、コンミテータ２６（アーマチュア軸２５）の矢印Ｒ方向への回転に伴い、モータ装置１０は、図５（ｂ）に示されるような電流リップルを出力する。よって、車載コントローラＣＵ（図１および図２参照）は、図５（ｂ）に示されるような電流リップルを検出する。

図５（ｂ）は、コンミテータ２６が半回転（１８０°回転）したときの電流リップルを示しており、電流リップルの最小値Ｒ１および最大値Ｒ３が、それぞれ４回ずつ出現していることが判る。よって、コンミテータ２６が１回転（３６０°回転）したときには、電流リップルの最小値Ｒ１および最大値Ｒ３は、それぞれ８回ずつ出現することになる。これは、本実施の形態に係るモータ装置１０が、合計８つのセグメント２７を有しており、かつこれらのセグメント２７に対して、コンミテータ２６を中心にそれぞれ互いに対向配置された一対のブラシ５０が摺接するためである。

さらに、図５（ｂ）に示されるように、本実施の形態に係るモータ装置１０では、電流リップルの最小値Ｒ１と最大値Ｒ３との間に中間値Ｒ２が出現している。これは、図５（ａ）に示されるように、両方のブラシ５０を基準線ＢＬからそれぞれ矢印方向にγ°（約４°）ずらしたことに起因している。

具体的には、図６（ａ）に示されるように、コンミテータ２６の矢印Ｒ方向への回転に伴い、一対のブラシ５０がいずれもセグメント２７の上にある場合には、有効導体数は８となり、かつ抵抗値大（＝最小値Ｒ１）となる。

また、図６（ｂ）に示されるように、コンミテータ２６の矢印Ｒ方向への回転に伴い、一方のブラシ５０がセグメント２７の上にあり、他方のブラシ５０が隣り合うセグメント２７を跨いでいる場合には、一対のセグメント２７が短絡（short circuit）して、その結果、有効導体数は７となり、かつ抵抗値中（＝中間値Ｒ２）となる。

さらに、図６（ｃ）に示されるように、コンミテータ２６の矢印Ｒ方向への回転に伴い、一対のブラシ５０がそれぞれ隣り合うセグメント２７を跨いでいる場合には、二対のセグメント２７が短絡して、その結果、有効導体数は６となり、かつ抵抗値小（＝最大値Ｒ３）となる。

そして、上述のような有効導体数の変化は、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、コンミテータ２６の矢印Ｒ方向への回転に伴い、…８→７→６→７→８→７→６→７→８…のようになる。また、コンミテータ２６の回転により発生する電流リップルの最小値Ｒ１および最大値Ｒ３の出現時間の比率は、１：１となっている。つまり、図５（ｂ）に示されるように、最小値Ｒ１の幅寸法Ｗａと最大値Ｒ３の幅寸法Ｗｂとは、それぞれ同じ幅寸法となっている（Ｗａ＝Ｗｂ）。

なお、最小値Ｒ１の幅寸法Ｗａと最大値Ｒ３の幅寸法Ｗｂとの大小関係は、コンミテータ２６の回転方向に沿うセグメント２７の幅寸法や、コンミテータ２６の回転方向に沿うブラシ５０の幅寸法を、それぞれ適宜調整することで決定される。

ここで、電流リップルを正弦波に近付けるには、図５（ｂ）に示されるように、電流リップルの中間値Ｒ２の出現時間（幅寸法Ｗ１）の長短を調整すれば良い。ただし、中間値Ｒ２の出現時間（幅寸法Ｗ１）を長くし過ぎると、最小値Ｒ１および最大値Ｒ３の出現時間が短くなって、三角波に近くなり正弦波から遠ざかることになる。これに対し、中間値Ｒ２の出現時間（幅寸法Ｗ１）を短くし過ぎると、最小値Ｒ１および最大値Ｒ３からなる矩形波（図７（ｂ）参照）に近くなり、正弦波から遠ざかることになる。

そこで、本実施の形態では、以下の設定ロジックに基づいて、中間値Ｒ２の出現時間（幅寸法Ｗ１）を決定している。まず、図７（ａ），（ｂ）に示されるように、一対のブラシＢＲがコンミテータＣＭを中心に１８０°間隔で対向配置された「ずらし無し（ずれ角０°）の比較例」を基準に考える。

図７（ａ）に示されるように、一対のブラシＢＲを、それぞれ基準線ＢＬ上に配置し、当該基準線ＢＬ上を真っ直ぐに移動させるようにした場合には、それぞれのブラシＢＲは隣り合うセグメントＳＧを同時に跨ぐことになる。そのため、有効導体数は、コンミテータＣＭの矢印Ｒ方向への回転に伴い、…８→６→８→６→８→６…のように変化する。その結果、最小値Ｒ１の幅寸法Ｗａおよび最大値Ｒ３の幅寸法Ｗｂをそれぞれ同じ幅寸法にすることはできるが、図５（ｂ）に示されるような中間値Ｒ２が出現しない。

このときの電流リップル１周期分に着目すると、図８（ａ）のようになる。すなわち、電流リップル１周期を（Ａ）から（Ｌ）で１２等分した場合に、網掛けの（Ｃ）および（Ｉ）の部分において、電流リップルの最小値Ｒ１と最大値Ｒ３とが切り替わっている。この切替部分（Ｃ）および（Ｉ）は、当該矩形波と同じ周期の正弦波の最小値と最大値との間の中間値に相当する。

そこで、本実施の形態では、図８（ｂ）に示されるように、（Ｃ）および（Ｉ）の部分の両側の網掛けの（Ｂ），（Ｄ），（Ｈ）および（Ｊ）の部分において、有効導体数が７となり電流リップルが中間値Ｒ２となる部分を形成している。これにより、段差状となった中間値Ｒ２の出現時間（幅寸法Ｗ１）をある程度確保しつつ、電流リップルを程よく正弦波に近付くようにしている。

具体的には、下記式（１）ないし（３）に基づいて、コンミテータ２６の周方向一側および周方向他側へのそれぞれのブラシ５０（図４および図５（ａ）参照）の基準線ＢＬからのずれ角γ°を算出している。

３６０°（コンミテータ１回転）÷ｎ（電流リップル出現数）＝α°（電流リップル１周期）…（１）
α°÷１２（分割数）＝β°（ずれ角基準値）…（２）
β°±（β°×０．１（公差））＝γ°…（３）

そして、上記式（１）に対して、モータ装置１０（２極８スロット８セグメント型）の仕様から得られる定数を代入する。すなわち、モータ装置１０は、電流リップル出現数が８であるため、ｎに８を代入する。これにより、それぞれの計算を進めていくと、α°＝４５°，β°＝３．７５°，γ°＝３．３７５°および４．１２５°となる。ここで、本実施の形態においては、γ°＝４．１２５°を採用し、かつ設計値として容易に管理可能なようにγ°＝約４°としている。

これにより、図８（ｂ）に示されるように、電流リップル１周期を１２等分した網掛けの（Ｂ），（Ｄ），（Ｈ）および（Ｊ）の部分において、有効導体数が７となり電流リップルが中間値Ｒ２となる部分が形成される。よって、段差状に形成された中間値Ｒ２の幅寸法をＷ１としつつ、最小値Ｒ１および最大値Ｒ３を含む電流リップル全体を、程よく正弦波に近付けることが可能となる。ここで、本実施の形態においては、特に２極８スロット８セグメント型のモータ装置１０に対応させて、程よい分割数１２に設定したが、必要に応じて他の分割数に設定することもできる。

以上詳述したように、本実施の形態に係るモータ装置１０によれば、最小値Ｒ１，中間値Ｒ２および最大値Ｒ３からなる電流リップルを出力するため、電流リップルの波形を正弦波に近付けることができる。したがって、従前のようなセンサマグネットや回転センサを省略することができ、ひいては構造の簡素化および小型軽量化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態に係るモータ装置１０によれば、コンミテータ２６の回転により発生する電流リップルの最小値Ｒ１および最大値Ｒ３の出現時間の比率が、１：１となっているので、これらに中間値Ｒ２が加えられて、電流リップルをより綺麗な正弦波に近付けることが可能となり、より精度良くアーマチュア軸２５を制御することが可能となる。

さらに、本実施の形態に係るモータ装置１０によれば、コンミテータ２６を軸方向から見たときに、コンミテータ２６の中心を通る基準線ＢＬに対して、一対のブラシ５０のうちの一方がコンミテータ２６の周方向一側に、一対のブラシ５０のうちの他方がコンミテータ２６の周方向他側に、それぞれ下記式（１）ないし（３）から得られるずれ角γ°でずれている。

３６０°（コンミテータ１回転）÷ｎ（電流リップル出現数）＝α°（電流リップル１周期）…（１）
α°÷１２（分割数）＝β°（ずれ角基準値）…（２）
β°±（β°×０．１（公差））＝γ°…（３）

したがって、正弦波に近い電流リップルを発生するモータ装置を、例えば、セグメントの数等の仕様に応じて容易に設計することが可能となる。

また、本実施の形態に係るモータ装置１０によれば、モータ装置１０は、２つのマグネット２２と、８つのスロットＳＬと、８つのセグメント２７と、を有するので、小型軽量化かつ高トルク化に優れたモータ装置１０を実現することができ、車両に搭載されるアクチュエータとして有効に利用することが可能となる。

さらに、本実施の形態に係るモータ装置１０によれば、モータ装置１０に車載コントローラＣＵが接続されており、車載コントローラＣＵは正弦波に近付けられた電流リップルを検出してアーマチュア軸２５の回転を制御するので、車載コントローラＣＵのプログラムを殆ど改変することなく、センサマグネットや回転センサを備えないモータ装置１０に容易に変更することができる。

次に、本発明の実施の形態２について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。

図９（ａ），（ｂ）は実施の形態２（片方ずらし）を説明する図５に対応した図を、図１０はブラシのずれ角の適正値（正弦波への近さ）を検討した比較グラフをそれぞれ示している。

図９（ａ），（ｂ）に示されるように、実施の形態２では、上述した実施の形態１に比して、一対のブラシ５０のうちの一方（図中上側）が基準線ＢＬ上にあり、一対のブラシ５０のうちの他方（図中下側）がコンミテータ２６の周方向（ＣＷ方向）にγ°（約４°）だけずらした点が異なっている。つまり、実施の形態２では、片方のブラシ５０のみを基準線ＢＬからコンミテータ２６の周方向（ＣＷ方向）にずらしている（片方ずらし）。なお、ずれ角γ°の求め方は、上述した実施の形態１と同じである。

これにより、実施の形態２の電流リップルは、図９（ｂ）のようになる。具体的には、最小値Ｒ１の幅寸法Ｗａと最大値Ｒ３の幅寸法Ｗｂとは、それぞれ同じ幅寸法となり（Ｗａ＝Ｗｂ）、中間値Ｒ２の出現時間（幅寸法Ｗ２）が、実施の形態１（図５（ｂ）参照）に比して短くなる（Ｗ２＜Ｗ１）。

したがって、実施の形態１に比して多少は劣るものの、中間値Ｒ２の電流リップルが出現しないもの（図７（ａ），（ｂ）参照）に比して、当該電流リップルを正弦波に近付けることができる。よって、実施の形態２においても、上述した実施の形態１と略同様の作用効果を奏することができる。

ここで、２極８スロット８セグメント型のモータ装置１０において、基準線ＢＬに対する２つのブラシ５０のずれ角を種々変更して、どの形態がどのアーマチュア回転数（rpm）においてどれだけ正弦波に近付くのかを検討した（パワースペクトル解析）。

その結果、図１０に示されるように、電流リップルが矩形波である、ずらし無し（０°，０°）の太い一点鎖線グラフを基準として、実施の形態１である、両方ずらし（＋４°，－４°）の太い実線グラフ、および実施の形態２である、片方ずらし（＋４°，０°）の太い破線グラフは、アーマチュア回転数の略全域においてそれぞれ正弦波に近付いていることが判った。なお、実施の形態１（両方ずらし）の電流リップルの方が、実施の形態２（片方ずらし）の電流リップルよりも正弦波に近付いていることが判る。

また、その他の形態として、両方ずらし（＋２°，－２°）の細い二点鎖線グラフ、および両方ずらし（＋６°，－６°）の細い破線グラフについても検討した。両方ずらし（＋２°，－２°）の電流リップルは、ブラシの配置関係が実質的に実施の形態２（片方ずらし）と同じになるため、当該実施の形態２の電流リップルと略同様に、アーマチュア回転数の略全域において正弦波に近付いていることが判った。その一方で、両方ずらし（＋６°，－６°）の電流リップルは、特に、アーマチュア回転数の低速領域（図中左側）において、正弦波から遠ざかって矩形波に近付くことが判った。

したがって、これらの結果を踏まえると、２極８スロット８セグメント型のモータ装置１０においては、実施の形態１である、両方ずらし（＋４°，－４°）を採用するのが望ましいことが確認できた。なお、特に、モータ装置１０をパワーウィンドウ装置の駆動源に用いる場合には、その使用状態におけるアーマチュア２３の回転数が、中速領域から高速領域の間のＮ１からＮ２となる。そのため、モータ装置１０をパワーウィンドウ装置の駆動源に用いる場合には、例えば、両方ずらし（＋６°，－６°）を採用することもできる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、モータ装置１０が２極８スロット８セグメント型（２－８－８型）であるものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、２－１０－１０型，４－１０－１０型，４－６－６型，４－６－１２型等、他の型式のモータ装置にも適用することができる。

また、上記各実施の形態においては、ブラシホルダ４０の底壁部４２に、一対のチョークコイルＣＣや１つのコンデンサＫＤ等の電子部品を設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、これらのチョークコイルＣＣやコンデンサＫＤ等の電子部品を備えないモータ装置（所謂単純な一般モータ）にも適用することができる。

さらに、上記各実施の形態においては、モータ装置１０を、パワーウィンドウ装置の駆動源に適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、他の車載装置、例えばパワースライドドア装置，シートスライド装置，ワイパ装置等の駆動源にも適用することができる。

その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質，形状，寸法，数，設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。

１０：モータ装置，２０：モータ部，２１：ヨーク，２１ａ：段付底部，２１ｂ：開口部，２２：マグネット，２３：アーマチュア，２４：コイル，２５：アーマチュア軸（回転軸），２６：コンミテータ，２７：セグメント，２８：ウォーム，３０：ギヤ部，３１：ギヤハウジング，３２：ウォームホイール，３２ａ：歯部，３３：出力部，３３ａ：セレーション部，４０：ブラシホルダ，４１：ホルダ本体，４２：底壁部，４２ａ：挿通孔，４３：側壁部，４４：コネクタ接続部，４４ａ：橋渡し部，４４ｂ：導電部材，４５：筒状部，４６：ブラシガイド，４７：駆動用導電部材，４８：ブラシスプリング，５０：ブラシ，Ｂ１：第１軸受部材，Ｂ２：第２軸受部材，Ｂ３：第３軸受部材，ＢＬ：基準線，ＢＲ：ブラシ，ＣＣ：チョークコイル，ＣＭ：コンミテータ，ＣＵ：車載コントローラ（コントローラ），ＫＤ：コンデンサ，Ｒ１：最小値，Ｒ２：中間値，Ｒ３：最大値，ＳＤ：減速機構，ＳＧ：セグメント，ＳＬ：スロット

Claims (6)

1. 回転軸を有するアーマチュアと、
   前記回転軸に固定されたコンミテータと、
   前記コンミテータに摺接される一対のブラシと、
   を備えたモータ装置であって、
   前記一対のブラシが前記コンミテータを中心とした１８０°間隔の対向配置から前記コンミテータの周方向に互いにずれて設けられ、前記コンミテータの回転により最小値，中間値および最大値の電流リップルを出力することを特徴とする、
   モータ装置。
2. 前記コンミテータの回転により発生する前記電流リップルの最小値および最大値の出現時間の比率が、１：１であることを特徴とする、
   請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記コンミテータを軸方向から見たときに、前記コンミテータの中心を通る基準線に対して、前記一対のブラシのうちの一方が前記コンミテータの周方向一側に、前記一対のブラシのうちの他方が前記コンミテータの周方向他側に、それぞれ下記式（１）ないし（３）から得られるずれ角γ°でずれていることを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載のモータ装置。
   ３６０°（コンミテータ１回転）÷ｎ（電流リップル出現数）＝α°（電流リップル１周期）…（１）
   α°÷１２（分割数）＝β°（ずれ角基準値）…（２）
   β°±（β°×０．１（公差））＝γ°…（３）
4. 前記コンミテータを軸方向から見たときに、前記コンミテータの中心を通る基準線に対して、前記一対のブラシのうちの一方が前記基準線上にあり、前記一対のブラシのうちの他方が前記コンミテータの周方向に下記式（１）ないし（３）から得られるずれ角γ°でずれていることを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載のモータ装置。
   ３６０°（コンミテータ１回転）÷ｎ（電流リップル出現数）＝α°（電流リップル１周期）…（１）
   α°÷１２（分割数）＝β°（ずれ角基準値）…（２）
   β°±（β°×０．１（公差））＝γ°…（３）
5. 前記モータ装置は、２つのマグネットと、８つのスロットと、８つのセグメントと、を有することを特徴とする、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のモータ装置。
6. 前記モータ装置にコントローラが接続されており、前記コントローラは前記電流リップルを検出して前記回転軸の回転を制御することを特徴とする、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ装置。

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