JP3730912B2 - 直流機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネットを有した直流機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、自動車ワイパモータは、ブラシを有する直流モータが採用されている。この中では、３ブラシモータ、所謂第３のブラシを用いたモータがある。この種のモータは、モータの回転速度を変える目的でその第３のブラシが用いられている。その主な原理としては、使用する磁束を減少させることによってモータの回転速度を高くするものである。具体的には、設置位置の異なるブラシを設けておき、電機子コイルの通電範囲をブラシの選択（組み合わせ）により変えることで簡単に実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の構成はモータの通常運転（低速仕様）において、高速用のブラシ（第３のブラシ）が隣り合う整流子片を跨ぐ毎に、該ブラシ（第３のブラシ）により短絡される電機子コイル中に発生している誘導起電力により通電方向と逆向きに大きな電流が瞬間的に流れる。図１２において、ピークＡ２，Ｂ２は、その電機子コイル中に流れるコイル電流の瞬間変化を示している。これにより、ブラシで火花放電が発生することから、電気雑音やブラシ摩耗を引き起こし、所謂第３のブラシによる整流障害を引き起こす。そこで、モータの駆動回路に雑音防止ためのコイル（インダクター）やコンデンサ等を複数組み合わせて対応していた。これは、モータの部品点数及びコストの低減を図る上の問題点となった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、マグネットの磁束分布を変えることで、所謂第３のブラシによる整流障害を取り除くことができ、部品点数及びコストの低減を図ることができる直流機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えた直流機において、前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向側第１番目ティースのティースバー回転方向先端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えた直流機において、前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向逆側第１番目ティースのティースバー回転方向後端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の直流機において、前記構成部は、前記マグネットを分断した分割片間に形成された隙間に透磁率の大きい材料を埋め込んで電機子の中心軸と平行となるように全体に亘って形成されるようにしたことを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の直流機において、前記構成部は、前記マグネットを切り欠いて形成された切り欠き部に透磁率の大きい材料を埋め込むように形成されるようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の直流機において、前記構成部は、軟鋼から形成されていることを要旨とする。
（作用）
請求項１〜５に記載の発明によれば、第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡する瞬間に磁束の変化が減少することから、従来に比べて電機子コイル内に発生する誘導起電力が押さえられ逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、マグネットの幅方向全体に亘って磁束が減少することから、直流機の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図る作用はより大きくなる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、構造が簡単であり、材料の部分がはっきりさせつつ容易に製造できる。
請求項５に記載の発明によれば、構成部は軟鋼から形成されているため、マグネット全体の剛性を確保できるとともに、マグネットの製造は容易である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を直流機としての直流モータ（例えばワイパモータ）に具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態のワイパモータ１の概略構造を示す部分断面図である。
【００１３】
図１に示すように、ワイパモータ１は、マグネット２，３、電機子４、コンミテータ５及び複数のブラシ６〜８を有している。
詳述すると、本実施形態のワイパモータ１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク９内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット２，３が電機子４を挟んで対向配置されている。電機子４は、電機子コア１０とそのコア１０に巻装される電機子コイル１１とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００１４】
電機子コア１０には、複数のティース１０ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース１０ａの周囲に電機子コイル１１が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース１０ａの個数は１２個であり、そのティース１０ａが、電機子４の周方向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合うティース１０ａは、その中心線のなす角（モータ電機子スロット角）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。また、図示を省略しているが、複数の電機子コイル１１が５つのティース１０ａ毎に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。
【００１５】
コンミテータ５は、電機子４の一端に配設され、複数のセグメント１２を有して構成されている。本実施形態では、１２個のセグメント１２が周方向に３０°毎に設けられている。図１に示すように、前記５つのティース１０ａに巻装された電機子コイル１１は該５つのティース１０ａと略対向する側の２つのセグメント１２（例えばセグメント１２ａ，１２ｂ）に結線している。
【００１６】
また、複数のブラシ６〜８は、コンミテータ５に摺接するように付勢された状態で配設されている。本実施形態では、３つのブラシ６〜８が配設されている。その中で、図１に示すように、第１及び第２のブラシとしての第１及び第２ブラシ６，７は、１８０°離れた（対向する）関係に配設され、第３のブラシとしての第３ブラシ８は、第１ブラシ６と所定の角度δをなすように配設されている。本実施形態では、角度δは第１ブラシ６から回転方向になす鋭角となるように設定されている。さらに、ブラシ６〜８は、それぞれの端子６ａ〜８ａを介して直流電源回路１３に接続されている。
【００１７】
詳述すると、直流電源回路１３は、直流電源１４と切り替えスイッチ１５を備えて、ブラシ６，８は、それぞれ端子６ａ，８ａ及び切り替えスイッチ１５を介して直流電源１４のプラス電極に接続され、第２ブラシ７は、端子７ａを介して直流電源１４のマイナス電極に接続されている。つまり、運転状況によって切り替えスイッチ１５を切り替えてブラシ６，７を介してモータ１に給電させるか又はブラシ７，８を介してモータ１に給電させるかを選択する。
【００１８】
本実施形態では、通常運転（低速仕様）の場合、ブラシ６，７を介してモータ１に給電させるよう切り替えスイッチ１５を切り替え、高速運転の場合、ブラシ７，８を介してモータ１に給電させるよう切り替えスイッチ１５を切り替えるようにしている。つまり、ブラシ６，７は、低速回転である第１ポジションに配置され、ブラシ７，８は、高速回転である第２ポジションに配置されている。
【００１９】
そして、切り替えスイッチ１５の切替によって、直流電源１４から供給される直流電流が、ブラシ６，７又はブラシ７，８とコンミテータ５のセグメント１２を経て電機子コイル１１に流れる。これによって、電機子４が時計回り方向（図中、Ｘ矢印方向）に回転する。
【００２０】
前記マグネット２，３は、所定長さ（例えば図１に示すように、前記モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（４θ＝１２０°）に対応した長さ）にて互いに電機子４の中心軸に対して点対称となるように形成されている。
【００２１】
マグネット２には、図１及び図２に示すように、所定位置に該マグネット２より透磁率の大きい材料からなる構成部としての軟鋼構成部１６が設けられている。本実施形態では、マグネット２は２つの分割片２ａ，２ｂに分断され、その両分割片２ａ，２ｂ間に隙間２ｃが形成されている。前記軟鋼構成部１６は、前記隙間２ｃにマグネット２より透磁率の大きい材料としての軟鋼を埋め込むように形成されている。つまり、図２に示すように、軟鋼構成部１６は電機子４の中心軸と平行となるように全体に亘って前記両分割片２ａ，２ｂと一体に形成されている。
【００２２】
また、前記軟鋼構成部１６は、マグネット２の回転方向側端部に近い所定場所に設けられている。この所定場所は、図１に示すように、第３ブラシ８が電機子４の回転中に両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント１２ａ，１２ｂに結線した前記電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が該軟鋼構成部１６にさしかかるようになる場所に設定されている。また、図１に示すように、軟鋼構成部１６は、第３ブラシ８が両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡する期間となる回転方向角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００２３】
図３は、ブラシ６，７にて給電する状態（通常運転）で第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２を短絡するとき、当該両セグメント１２に結線した電機子コイル１１に流れる電流の変化を示している。本実施形態では、図１に示すように、ブラシ６，７にて給電する状態（通常運転）で電機子４が時計回り方向に回転する場合、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２を短絡し始めるとき、当該両セグメント１２に結線した電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が前記軟鋼構成部１６にさしかかる。言い換えれば、通常運転中に、電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が前記軟鋼構成部１６にさしかかるとき、該電機子コイル１１が結線した両セグメント１２は第３ブラシ８により短絡し始める。ブラシ６，７にて給電するモータ１の通常運転において、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡するとき、両セグメント１２ａ，１２ｂに結線した電機子コイル１１が巻装されるティース１０ａは透磁率の大きい軟鋼構成部１６にさしかかることから、従来に比べて電機子コイル１１内に発生する誘導起電力が押さえられる。これにより、図３に示すように、電機子コイル１１内に流れるコイル電流ではピークＡ１及びピークＢ１が表したが、従来のような逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００２４】
以上記述したように、本実施の形態によれば、下記のような特徴を有する。
（１） マグネット２には、該マグネット２より透磁率の大きい材料からなる軟鋼構成部１６を設けた。その軟鋼構成部１６は、電機子４が第１ブラシ６と第２ブラシ７にて給電され回転する状態で、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント１２ａ，１２ｂに結線した電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が該構成部１６にさしかかるようになる場所に設けられている。また、構成部１６は、第３ブラシ８が両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡する期間となる回転方向角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００２５】
従って、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２を短絡する瞬間に磁束の変化が減少することから、従来に比べて電機子コイル１１内に発生する誘導起電力が押さえられ逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００２６】
その結果、第３ブラシ８での火花放電が防止され、モータ１の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図ることができる。これにより、モータ１の駆動回路に雑音防止ためのコイル（インダクター）やコンデンサ等を複数組み合わせる必要がなくなり、モータ１の部品点数及びコストの低減を図ることができる。
【００２７】
（２） マグネット２に透磁率の大きい軟鋼構成部１６を設けることにより第３ブラシによる整流障害を低減することができるため、製造も容易でコスト的にも有利である。
【００２８】
（３） 軟鋼構成部１６は、電機子４の中心軸と平行となるように全体に亘って形成されているため、モータ１の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図る効果はより大きくなる。
【００２９】
（４） 軟鋼構成部１６は、軟鋼から形成されている。従って、マグネット２全体の剛性を確保できるとともに、マグネット２の製造は容易である。
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施実施を図面に従って説明する。図４は、本実施形態の直流モータ２１の概略構造を示す部分断面図である。
【００３０】
図４に示すように、直流モータ２１は、マグネット２２，２３、電機子２４、コンミテータ２５及び複数のブラシ２６〜２８を有している。
詳述すると、本実施形態の直流モータ２１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク２９内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット２２，２３が電機子２４を挟んで対向配置されている。電機子２４は、電機子コア３０とそのコア３０に巻装される電機子コイル３１とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００３１】
電機子コア３０には、複数のティース３０ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース３０ａの周囲に電機子コイル３１が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース３０ａの個数は１２個であり、そのティース３０ａが、電機子２４の周方向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合うティース３０ａは、その中心線のなす角（モータ電機子スロット角）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。また、図示を省略しているが、複数の電機子コイル３１が５つのティース３０ａ毎に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。
【００３２】
コンミテータ２５は、電機子２４の一端に配設され、複数のセグメント３２を有して構成されている。本実施形態では、１２個のセグメント３２が周方向に３０°毎に設けられている。図４に示すように、前記５つのティース３０ａに巻装された電機子コイル３１は該５つのティース３０ａ側の２つのセグメント３２（例えばセグメント３２ａ，３２ｂ）に結線している。
【００３３】
また、複数のブラシ２６〜２８は、コンミテータ２５に摺接するように付勢された状態で配設されている。本実施形態では、３つのブラシ２６〜２８が配設されている。その中で、図４に示すように、第１及び第２のブラシとしての第１及び第２ブラシ２６，２７は、１８０°離れた（対向する）関係に配設され、第３のブラシとしての第３ブラシ２８は、第２ブラシ２７と所定の角度δ１をなすように配設されている。さらに、図示しないが、ブラシ２６〜２８は、それぞれの端子を介して直流電源回路に接続されている。
【００３４】
前記マグネット２２，２３は、所定長さ（例えば図４に示すように、前記モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（５θ＝１５０°）に対応した長さ）にて互いに電機子２４の中心軸に対して点対称となるように形成されている。
【００３５】
図４に示すように、マグネット２２には、該マグネット２２より透磁率の大きい材料からなる構成部としての軟鋼構成部３６が設けられている。本実施形態では、マグネット２２は２つの分割片２２ａ，２２ｂに分断され、その両分割片２２ａ，２２ｂ間に隙間２２ｃが形成されている。前記軟鋼構成部３６は、前記隙間２２ｃにマグネット２２より透磁率の大きい材料としての軟鋼を埋め込むように形成されている。つまり、軟鋼構成部３６は電機子２４の中心軸と平行となるように全体に亘って前記両分割片２２ａ，２２ｂと一体に形成されている。
【００３６】
また、前記軟鋼構成部３６は、マグネット２２の回転方向側端部に近い所定場所に設けられている。この所定場所は、第３ブラシ２８が電機子２４の回転中に両セグメント３２ａ，３２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント３２ａ，３２ｂに結線した前記電機子コイル３１が巻装される５つのティース３０ａの回転方向側第１番目ティース３０ａのティースバー回転方向先端が軟鋼構成部３６にさしかかるようになる場所に設定されている。また、軟鋼構成部３６は、第３ブラシ２８が両セグメント３２ａ，３２ｂを短絡する期間となる回転方向の角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００３７】
図５は、電機子２４が図４で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に、電機子コイル３１に発生する誘起電圧の変化を示している。本実施形態では、通常運転中に、電機子コイル３１が巻装される５つのティース３０ａの回転方向側第１番目ティース３０ａのティースバー回転方向先端が前記軟鋼構成部３６にさしかかるとき、該電機子コイル３１が結線した両セグメント３２は第３ブラシ２８により短絡し始める。つまり、電機子２４は図４で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転した位置に第３ブラシ２８が隣り合う両セグメント３２ａ，３２ｂを短絡し始める。これに対応して、図５に示すように、電機子２４が図４で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転したとき、電機子コイル３１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００３８】
以上記述したように、本実施の形態によれば、第１の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施実施を図面に従って説明する。図６は、本実施形態の直流モータ４１の概略構造を示す部分断面図である。なお、本実施形態は、第２の実施形態とは、軟鋼構成部を設けたマグネットが異なるという点が相違するため、説明の便宜上、同じ直流モータの構成についての詳細な説明を省略し、相違する部分のみ詳しく説明する。
【００３９】
図６に示すように、第３のブラシとしての第３ブラシ４８に対して該ブラシ４８の回転方向逆側に位置するマグネット４３には、該マグネット４３より透磁率の大きい材料からなる構成部としての軟鋼構成部５６が設けられている。本実施形態では、マグネット４３は２つの分割片４３ａ，４３ｂに分断され、その両分割片４３ａ，４３ｂ間に隙間４３ｃが形成されている。前記軟鋼構成部５６は、前記隙間４３ｃにマグネット４３より透磁率の大きい材料としての軟鋼を埋め込むように形成されている。つまり、軟鋼構成部５６は電機子４４の中心軸と平行となるように全体に亘って前記両分割片４３ａ，４３ｂと一体に形成されている。
【００４０】
また、前記軟鋼構成部５６は、マグネット４３の回転方向側端部に近い所定場所に設けられている。この所定場所は、前記第３ブラシ４８が電機子４４の回転中に両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント５２ａ，５２ｂに結線した電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向逆側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向後端が軟鋼構成部５６にさしかかるようになる場所に設定されている。また、軟鋼構成部５６は、前記第３ブラシ４８が両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡する期間となる回転方向の角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００４１】
図７は、電機子４４が図６で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に、電機子コイル５１に発生する誘起電圧の変化を示している。本実施形態では、ブラシ４６，４７にて給電するモータ４１の通常運転において、両セグメント５２ａ，５２ｂに結線した電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向逆側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向後端が軟鋼構成部５６にさしかかるとき、第３ブラシ４８が隣り合う両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡し始める。つまり、電機子４４は図６で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転した位置に第３ブラシ４８が隣り合う両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡し始める。これに対応して、図７に示すように、電機子４４が図６で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転したとき、電機子コイル５１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００４２】
従って、本実施の形態によれば、第１及び２の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
【００４３】
○上記各実施形態では、図８に示すように、マグネット６２の側面６２ａを切り欠いて形成された切り欠き部６２ｂに軟鋼材料を埋め込むように形成されてなる構成部６６にて実施してもよい。また、図９に示すように、マグネット７２を貫通して形成された切り欠き部としての貫通孔７２ａに軟鋼材料を埋め込むように形成されてなる構成部７６にて実施してもよい。さらに、図１０及び図１１に示すように、マグネット８２の内側面を切り欠いて形成された切り欠き部８２ａに軟鋼材料を埋め込むように形成されてなる構成部８６にて実施してもよい。これらの場合、上記各実施形態とほぼ同様な効果を得ることができるとともに、材料の分布がはっきりさせつつ容易に製造できる。
【００４４】
○上記第１の実施形態では、第３ブラシ８は第１ブラシ６と回転方向側の鋭角をなすように配置され、軟鋼構成部１６はマグネット２の回転方向側端部に近い位置に設けられて実施した。これに対して、第３ブラシ８を第１ブラシ６と回転方向側の鈍角をなすように配置し、軟鋼構成部１６をマグネット２の反回転方向側端部に近い位置に設けて実施してもよい。また、図示しないが、第３ブラシ８を第１ブラシ６と反回転方向側の鈍角又は鈍角をなすように配置し、透磁率の大きい構成部を、マグネット３に設けて実施してもよい。この場合、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、第２及び第３の実施形態も同様な思想で変更してもよい。
【００４５】
○構成部１６，３６，５６，６６，７６，８６を、軟鋼以外の透磁率の大きい材料にて形成してもよい。
○第１の実施形態のマグネットは、モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（４θ＝１２０°）に対応した長さ以外の長さにて形成してもよい。第２及び第３の実施形態のマグネットは、モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（５θ＝１５０°）に対応した長さ以外の長さにて形成してもよい。
【００４６】
○第３のブラシを複数個設けて実施してもよい。
○本発明をティースが１２個以外の複数個設けられたモータに具体化して実施してもよい。同一電機子コイルが巻装されるティースを５個以外のｎ個にて実施してもよい。
【００４７】
○第１の実施形態では、直流機としてワイパモータ１に具体化したが、直流機としてワイパモータ１以外のその他のモータに具体化してもよい。
次に上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４８】
（１）等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えたワイパモータにおいて、前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向側第１番目ティースのティースバー回転方向先端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを特徴とするワイパモータ。
【００４９】
従って、第３のブラシによる整流障害を取り除くことができ、ワイパモータの部品点数及びコストの低減を図ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、第３のブラシによる整流障害を取り除くことができ、直流機の部品点数及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図２】 第１の実施形態の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図３】 第１の実施形態の電機子コイル内に流れるコイル電流の変化を示すグラフ。
【図４】 第２の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図５】 第２の実施形態の電機子コイル内に発生する誘起電圧の変化を示すグラフ。
【図６】 第３の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図７】 第３の実施形態の電機子コイル内に発生する誘起電圧の変化を示すグラフ。
【図８】 別例の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図９】 別例の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図１０】別例の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図１１】別例の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図１２】従来の電機子コイル内に流れるコイル電流の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１，２１，４１…直流機としての直流モータ、２，３，２２，２３，４２，４３，６２，７２，８２…マグネット、２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ，４３ａ，４３ｂ…マグネットを構成する分割片、２ｃ，２２ｃ，４３ｃ…マグネットを構成する両分割片間の隙間、４，２４，４４…電機子、５，２５，４５…コンミテータ、６，２６，４６…第１のブラシとしての第１ブラシ、７，２７，４７…第２のブラシとしての第２ブラシ、８，２８，４８…第３のブラシとしての第３ブラシ、１０，３０，５０…電機子コア、１０ａ，３０ａ，５０ａ…ティース、１１，３１，５１…電機子コイル、１２，３２，５２…セグメント、１６，３６，５６，６６，７６，８６〜２３…透磁率の大きい材料からなる構成部、６２ｂ，７２ａ，８２ａ…切り欠き部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネットを有した直流機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来では、自動車ワイパモータは、ブラシを有する直流モータが採用されている。この中では、３ブラシモータ、所謂第３のブラシを用いたモータがある。この種のモータは、モータの回転速度を変える目的でその第３のブラシが用いられている。その主な原理としては、使用する磁束を減少させることによってモータの回転速度を高くするものである。具体的には、設置位置の異なるブラシを設けておき、電機子コイルの通電範囲をブラシの選択（組み合わせ）により変えることで簡単に実現していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の構成はモータの通常運転（低速仕様）において、高速用のブラシ（第３のブラシ）が隣り合う整流子片を跨ぐ毎に、該ブラシ（第３のブラシ）により短絡される電機子コイル中に発生している誘導起電力により通電方向と逆向きに大きな電流が瞬間的に流れる。図１２において、ピークＡ２，Ｂ２は、その電機子コイル中に流れるコイル電流の瞬間変化を示している。これにより、ブラシで火花放電が発生することから、電気雑音やブラシ摩耗を引き起こし、所謂第３のブラシによる整流障害を引き起こす。そこで、モータの駆動回路に雑音防止ためのコイル（インダクター）やコンデンサ等を複数組み合わせて対応していた。これは、モータの部品点数及びコストの低減を図る上の問題点となった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、マグネットの磁束分布を変えることで、所謂第３のブラシによる整流障害を取り除くことができ、部品点数及びコストの低減を図ることができる直流機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えた直流機において、前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向側第１番目ティースのティースバー回転方向先端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えた直流機において、前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向逆側第１番目ティースのティースバー回転方向後端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の直流機において、前記構成部は、前記マグネットを分断した分割片間に形成された隙間に透磁率の大きい材料を埋め込んで電機子の中心軸と平行となるように全体に亘って形成されるようにしたことを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の直流機において、前記構成部は、前記マグネットを切り欠いて形成された切り欠き部に透磁率の大きい材料を埋め込むように形成されるようにしたことを要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の直流機において、前記構成部は、軟鋼から形成されていることを要旨とする。
（作用）
請求項１〜５に記載の発明によれば、第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡する瞬間に磁束の変化が減少することから、従来に比べて電機子コイル内に発生する誘導起電力が押さえられ逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、マグネットの幅方向全体に亘って磁束が減少することから、直流機の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図る作用はより大きくなる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、構造が簡単であり、材料の部分がはっきりさせつつ容易に製造できる。
請求項５に記載の発明によれば、構成部は軟鋼から形成されているため、マグネット全体の剛性を確保できるとともに、マグネットの製造は容易である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を直流機としての直流モータ（例えばワイパモータ）に具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態のワイパモータ１の概略構造を示す部分断面図である。
【００１３】
図１に示すように、ワイパモータ１は、マグネット２，３、電機子４、コンミテータ５及び複数のブラシ６〜８を有している。
詳述すると、本実施形態のワイパモータ１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク９内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット２，３が電機子４を挟んで対向配置されている。電機子４は、電機子コア１０とそのコア１０に巻装される電機子コイル１１とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００１４】
電機子コア１０には、複数のティース１０ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース１０ａの周囲に電機子コイル１１が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース１０ａの個数は１２個であり、そのティース１０ａが、電機子４の周方向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合うティース１０ａは、その中心線のなす角（モータ電機子スロット角）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。また、図示を省略しているが、複数の電機子コイル１１が５つのティース１０ａ毎に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。
【００１５】
コンミテータ５は、電機子４の一端に配設され、複数のセグメント１２を有して構成されている。本実施形態では、１２個のセグメント１２が周方向に３０°毎に設けられている。図１に示すように、前記５つのティース１０ａに巻装された電機子コイル１１は該５つのティース１０ａと略対向する側の２つのセグメント１２（例えばセグメント１２ａ，１２ｂ）に結線している。
【００１６】
また、複数のブラシ６〜８は、コンミテータ５に摺接するように付勢された状態で配設されている。本実施形態では、３つのブラシ６〜８が配設されている。その中で、図１に示すように、第１及び第２のブラシとしての第１及び第２ブラシ６，７は、１８０°離れた（対向する）関係に配設され、第３のブラシとしての第３ブラシ８は、第１ブラシ６と所定の角度δをなすように配設されている。本実施形態では、角度δは第１ブラシ６から回転方向になす鋭角となるように設定されている。さらに、ブラシ６〜８は、それぞれの端子６ａ〜８ａを介して直流電源回路１３に接続されている。
【００１７】
詳述すると、直流電源回路１３は、直流電源１４と切り替えスイッチ１５を備えて、ブラシ６，８は、それぞれ端子６ａ，８ａ及び切り替えスイッチ１５を介して直流電源１４のプラス電極に接続され、第２ブラシ７は、端子７ａを介して直流電源１４のマイナス電極に接続されている。つまり、運転状況によって切り替えスイッチ１５を切り替えてブラシ６，７を介してモータ１に給電させるか又はブラシ７，８を介してモータ１に給電させるかを選択する。
【００１８】
本実施形態では、通常運転（低速仕様）の場合、ブラシ６，７を介してモータ１に給電させるよう切り替えスイッチ１５を切り替え、高速運転の場合、ブラシ７，８を介してモータ１に給電させるよう切り替えスイッチ１５を切り替えるようにしている。つまり、ブラシ６，７は、低速回転である第１ポジションに配置され、ブラシ７，８は、高速回転である第２ポジションに配置されている。
【００１９】
そして、切り替えスイッチ１５の切替によって、直流電源１４から供給される直流電流が、ブラシ６，７又はブラシ７，８とコンミテータ５のセグメント１２を経て電機子コイル１１に流れる。これによって、電機子４が時計回り方向（図中、Ｘ矢印方向）に回転する。
【００２０】
前記マグネット２，３は、所定長さ（例えば図１に示すように、前記モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（４θ＝１２０°）に対応した長さ）にて互いに電機子４の中心軸に対して点対称となるように形成されている。
【００２１】
マグネット２には、図１及び図２に示すように、所定位置に該マグネット２より透磁率の大きい材料からなる構成部としての軟鋼構成部１６が設けられている。本実施形態では、マグネット２は２つの分割片２ａ，２ｂに分断され、その両分割片２ａ，２ｂ間に隙間２ｃが形成されている。前記軟鋼構成部１６は、前記隙間２ｃにマグネット２より透磁率の大きい材料としての軟鋼を埋め込むように形成されている。つまり、図２に示すように、軟鋼構成部１６は電機子４の中心軸と平行となるように全体に亘って前記両分割片２ａ，２ｂと一体に形成されている。
【００２２】
また、前記軟鋼構成部１６は、マグネット２の回転方向側端部に近い所定場所に設けられている。この所定場所は、図１に示すように、第３ブラシ８が電機子４の回転中に両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント１２ａ，１２ｂに結線した前記電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が該軟鋼構成部１６にさしかかるようになる場所に設定されている。また、図１に示すように、軟鋼構成部１６は、第３ブラシ８が両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡する期間となる回転方向角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００２３】
図３は、ブラシ６，７にて給電する状態（通常運転）で第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２を短絡するとき、当該両セグメント１２に結線した電機子コイル１１に流れる電流の変化を示している。本実施形態では、図１に示すように、ブラシ６，７にて給電する状態（通常運転）で電機子４が時計回り方向に回転する場合、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２を短絡し始めるとき、当該両セグメント１２に結線した電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が前記軟鋼構成部１６にさしかかる。言い換えれば、通常運転中に、電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が前記軟鋼構成部１６にさしかかるとき、該電機子コイル１１が結線した両セグメント１２は第３ブラシ８により短絡し始める。ブラシ６，７にて給電するモータ１の通常運転において、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡するとき、両セグメント１２ａ，１２ｂに結線した電機子コイル１１が巻装されるティース１０ａは透磁率の大きい軟鋼構成部１６にさしかかることから、従来に比べて電機子コイル１１内に発生する誘導起電力が押さえられる。これにより、図３に示すように、電機子コイル１１内に流れるコイル電流ではピークＡ１及びピークＢ１が表したが、従来のような逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００２４】
以上記述したように、本実施の形態によれば、下記のような特徴を有する。
（１） マグネット２には、該マグネット２より透磁率の大きい材料からなる軟鋼構成部１６を設けた。その軟鋼構成部１６は、電機子４が第１ブラシ６と第２ブラシ７にて給電され回転する状態で、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント１２ａ，１２ｂに結線した電機子コイル１１が巻装される５つのティース１０ａの回転方向側第１番目ティース１０ａのティースバー回転方向先端が該構成部１６にさしかかるようになる場所に設けられている。また、構成部１６は、第３ブラシ８が両セグメント１２ａ，１２ｂを短絡する期間となる回転方向角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００２５】
従って、第３ブラシ８が隣り合う両セグメント１２を短絡する瞬間に磁束の変化が減少することから、従来に比べて電機子コイル１１内に発生する誘導起電力が押さえられ逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００２６】
その結果、第３ブラシ８での火花放電が防止され、モータ１の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図ることができる。これにより、モータ１の駆動回路に雑音防止ためのコイル（インダクター）やコンデンサ等を複数組み合わせる必要がなくなり、モータ１の部品点数及びコストの低減を図ることができる。
【００２７】
（２） マグネット２に透磁率の大きい軟鋼構成部１６を設けることにより第３ブラシによる整流障害を低減することができるため、製造も容易でコスト的にも有利である。
【００２８】
（３） 軟鋼構成部１６は、電機子４の中心軸と平行となるように全体に亘って形成されているため、モータ１の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図る効果はより大きくなる。
【００２９】
（４） 軟鋼構成部１６は、軟鋼から形成されている。従って、マグネット２全体の剛性を確保できるとともに、マグネット２の製造は容易である。
（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施実施を図面に従って説明する。図４は、本実施形態の直流モータ２１の概略構造を示す部分断面図である。
【００３０】
図４に示すように、直流モータ２１は、マグネット２２，２３、電機子２４、コンミテータ２５及び複数のブラシ２６〜２８を有している。
詳述すると、本実施形態の直流モータ２１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク２９内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット２２，２３が電機子２４を挟んで対向配置されている。電機子２４は、電機子コア３０とそのコア３０に巻装される電機子コイル３１とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００３１】
電機子コア３０には、複数のティース３０ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース３０ａの周囲に電機子コイル３１が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース３０ａの個数は１２個であり、そのティース３０ａが、電機子２４の周方向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合うティース３０ａは、その中心線のなす角（モータ電機子スロット角）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。また、図示を省略しているが、複数の電機子コイル３１が５つのティース３０ａ毎に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。
【００３２】
コンミテータ２５は、電機子２４の一端に配設され、複数のセグメント３２を有して構成されている。本実施形態では、１２個のセグメント３２が周方向に３０°毎に設けられている。図４に示すように、前記５つのティース３０ａに巻装された電機子コイル３１は該５つのティース３０ａ側の２つのセグメント３２（例えばセグメント３２ａ，３２ｂ）に結線している。
【００３３】
また、複数のブラシ２６〜２８は、コンミテータ２５に摺接するように付勢された状態で配設されている。本実施形態では、３つのブラシ２６〜２８が配設されている。その中で、図４に示すように、第１及び第２のブラシとしての第１及び第２ブラシ２６，２７は、１８０°離れた（対向する）関係に配設され、第３のブラシとしての第３ブラシ２８は、第２ブラシ２７と所定の角度δ１をなすように配設されている。さらに、図示しないが、ブラシ２６〜２８は、それぞれの端子を介して直流電源回路に接続されている。
【００３４】
前記マグネット２２，２３は、所定長さ（例えば図４に示すように、前記モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（５θ＝１５０°）に対応した長さ）にて互いに電機子２４の中心軸に対して点対称となるように形成されている。
【００３５】
図４に示すように、マグネット２２には、該マグネット２２より透磁率の大きい材料からなる構成部としての軟鋼構成部３６が設けられている。本実施形態では、マグネット２２は２つの分割片２２ａ，２２ｂに分断され、その両分割片２２ａ，２２ｂ間に隙間２２ｃが形成されている。前記軟鋼構成部３６は、前記隙間２２ｃにマグネット２２より透磁率の大きい材料としての軟鋼を埋め込むように形成されている。つまり、軟鋼構成部３６は電機子２４の中心軸と平行となるように全体に亘って前記両分割片２２ａ，２２ｂと一体に形成されている。
【００３６】
また、前記軟鋼構成部３６は、マグネット２２の回転方向側端部に近い所定場所に設けられている。この所定場所は、第３ブラシ２８が電機子２４の回転中に両セグメント３２ａ，３２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント３２ａ，３２ｂに結線した前記電機子コイル３１が巻装される５つのティース３０ａの回転方向側第１番目ティース３０ａのティースバー回転方向先端が軟鋼構成部３６にさしかかるようになる場所に設定されている。また、軟鋼構成部３６は、第３ブラシ２８が両セグメント３２ａ，３２ｂを短絡する期間となる回転方向の角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００３７】
図５は、電機子２４が図４で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に、電機子コイル３１に発生する誘起電圧の変化を示している。本実施形態では、通常運転中に、電機子コイル３１が巻装される５つのティース３０ａの回転方向側第１番目ティース３０ａのティースバー回転方向先端が前記軟鋼構成部３６にさしかかるとき、該電機子コイル３１が結線した両セグメント３２は第３ブラシ２８により短絡し始める。つまり、電機子２４は図４で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転した位置に第３ブラシ２８が隣り合う両セグメント３２ａ，３２ｂを短絡し始める。これに対応して、図５に示すように、電機子２４が図４で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転したとき、電機子コイル３１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００３８】
以上記述したように、本実施の形態によれば、第１の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施実施を図面に従って説明する。図６は、本実施形態の直流モータ４１の概略構造を示す部分断面図である。なお、本実施形態は、第２の実施形態とは、軟鋼構成部を設けたマグネットが異なるという点が相違するため、説明の便宜上、同じ直流モータの構成についての詳細な説明を省略し、相違する部分のみ詳しく説明する。
【００３９】
図６に示すように、第３のブラシとしての第３ブラシ４８に対して該ブラシ４８の回転方向逆側に位置するマグネット４３には、該マグネット４３より透磁率の大きい材料からなる構成部としての軟鋼構成部５６が設けられている。本実施形態では、マグネット４３は２つの分割片４３ａ，４３ｂに分断され、その両分割片４３ａ，４３ｂ間に隙間４３ｃが形成されている。前記軟鋼構成部５６は、前記隙間４３ｃにマグネット４３より透磁率の大きい材料としての軟鋼を埋め込むように形成されている。つまり、軟鋼構成部５６は電機子４４の中心軸と平行となるように全体に亘って前記両分割片４３ａ，４３ｂと一体に形成されている。
【００４０】
また、前記軟鋼構成部５６は、マグネット４３の回転方向側端部に近い所定場所に設けられている。この所定場所は、前記第３ブラシ４８が電機子４４の回転中に両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント５２ａ，５２ｂに結線した電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向逆側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向後端が軟鋼構成部５６にさしかかるようになる場所に設定されている。また、軟鋼構成部５６は、前記第３ブラシ４８が両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡する期間となる回転方向の角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００４１】
図７は、電機子４４が図６で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に、電機子コイル５１に発生する誘起電圧の変化を示している。本実施形態では、ブラシ４６，４７にて給電するモータ４１の通常運転において、両セグメント５２ａ，５２ｂに結線した電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向逆側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向後端が軟鋼構成部５６にさしかかるとき、第３ブラシ４８が隣り合う両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡し始める。つまり、電機子４４は図６で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転した位置に第３ブラシ４８が隣り合う両セグメント５２ａ，５２ｂを短絡し始める。これに対応して、図７に示すように、電機子４４が図６で示すＡ（０°）位置からＢ（１８０°）位置へ回転する間に約９０°回転したとき、電機子コイル５１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００４２】
従って、本実施の形態によれば、第１及び２の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
【００４３】
○上記各実施形態では、図８に示すように、マグネット６２の側面６２ａを切り欠いて形成された切り欠き部６２ｂに軟鋼材料を埋め込むように形成されてなる構成部６６にて実施してもよい。また、図９に示すように、マグネット７２を貫通して形成された切り欠き部としての貫通孔７２ａに軟鋼材料を埋め込むように形成されてなる構成部７６にて実施してもよい。さらに、図１０及び図１１に示すように、マグネット８２の内側面を切り欠いて形成された切り欠き部８２ａに軟鋼材料を埋め込むように形成されてなる構成部８６にて実施してもよい。これらの場合、上記各実施形態とほぼ同様な効果を得ることができるとともに、材料の分布がはっきりさせつつ容易に製造できる。
【００４４】
○上記第１の実施形態では、第３ブラシ８は第１ブラシ６と回転方向側の鋭角をなすように配置され、軟鋼構成部１６はマグネット２の回転方向側端部に近い位置に設けられて実施した。これに対して、第３ブラシ８を第１ブラシ６と回転方向側の鈍角をなすように配置し、軟鋼構成部１６をマグネット２の反回転方向側端部に近い位置に設けて実施してもよい。また、図示しないが、第３ブラシ８を第１ブラシ６と反回転方向側の鈍角又は鈍角をなすように配置し、透磁率の大きい構成部を、マグネット３に設けて実施してもよい。この場合、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、第２及び第３の実施形態も同様な思想で変更してもよい。
【００４５】
○構成部１６，３６，５６，６６，７６，８６を、軟鋼以外の透磁率の大きい材料にて形成してもよい。
○第１の実施形態のマグネットは、モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（４θ＝１２０°）に対応した長さ以外の長さにて形成してもよい。第２及び第３の実施形態のマグネットは、モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（５θ＝１５０°）に対応した長さ以外の長さにて形成してもよい。
【００４６】
○第３のブラシを複数個設けて実施してもよい。
○本発明をティースが１２個以外の複数個設けられたモータに具体化して実施してもよい。同一電機子コイルが巻装されるティースを５個以外のｎ個にて実施してもよい。
【００４７】
○第１の実施形態では、直流機としてワイパモータ１に具体化したが、直流機としてワイパモータ１以外のその他のモータに具体化してもよい。
次に上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４８】
（１）等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えたワイパモータにおいて、前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向側第１番目ティースのティースバー回転方向先端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを特徴とするワイパモータ。
【００４９】
従って、第３のブラシによる整流障害を取り除くことができ、ワイパモータの部品点数及びコストの低減を図ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、第３のブラシによる整流障害を取り除くことができ、直流機の部品点数及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図２】 第１の実施形態の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図３】 第１の実施形態の電機子コイル内に流れるコイル電流の変化を示すグラフ。
【図４】 第２の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図５】 第２の実施形態の電機子コイル内に発生する誘起電圧の変化を示すグラフ。
【図６】 第３の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図７】 第３の実施形態の電機子コイル内に発生する誘起電圧の変化を示すグラフ。
【図８】 別例の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図９】 別例の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図１０】別例の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図１１】別例の軟鋼構造部を設けたマグネットの斜視図。
【図１２】従来の電機子コイル内に流れるコイル電流の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１，２１，４１…直流機としての直流モータ、２，３，２２，２３，４２，４３，６２，７２，８２…マグネット、２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ，４３ａ，４３ｂ…マグネットを構成する分割片、２ｃ，２２ｃ，４３ｃ…マグネットを構成する両分割片間の隙間、４，２４，４４…電機子、５，２５，４５…コンミテータ、６，２６，４６…第１のブラシとしての第１ブラシ、７，２７，４７…第２のブラシとしての第２ブラシ、８，２８，４８…第３のブラシとしての第３ブラシ、１０，３０，５０…電機子コア、１０ａ，３０ａ，５０ａ…ティース、１１，３１，５１…電機子コイル、１２，３２，５２…セグメント、１６，３６，５６，６６，７６，８６〜２３…透磁率の大きい材料からなる構成部、６２ｂ，７２ａ，８２ａ…切り欠き部。
Claims (5)
- 等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えた直流機において、
前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向側第１番目ティースのティースバー回転方向先端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを特徴とする直流機。 - 等角度間隔に設けた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装し前記電機子コイルがコンミュテータに結線される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置される一対のマグネットと、前記電機子の中心軸に対して対向位置に配置され、前記コンミュテータのセグメントに接触する第１及び第２のブラシと、該第１及び第２のブラシの対向位置から所定角度をなして配置され、前記セグメントに接触する少なくとも１つの第３のブラシとを備えた直流機において、
前記一対のマグネット中の１つのマグネットには、該マグネットより透磁率の大きい材料からなる構成部を設け、その構成部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２のブラシにて給電され回転する状態で、前記第３のブラシが隣り合う両セグメントを短絡し始めるとき、当該両セグメントに結線した電機子コイルが巻装される複数のティースの回転方向逆側第１番目ティースのティースバー回転方向後端が該構成部にさしかかるようになる場所に設けられているとともに、第３のブラシが両セグメントを短絡する期間となる回転方向角度に対応する幅にて形成されていることを特徴とする直流機。 - 請求項１又は２に記載の直流機において、
前記構成部は、前記マグネットを分断した分割片間に形成された隙間に透磁率の大きい材料を埋め込んで電機子の中心軸と平行となるように全体に亘って形成されるようにしたことを特徴とする直流機。 - 請求項１又は２に記載の直流機において、
前記構成部は、前記マグネットを切り欠いて形成された切り欠き部に透磁率の大きい材料を埋め込むように形成されるようにしたことを特徴とする直流機。 - 請求項１乃至４のいずれか１に記載の直流機において、
前記構成部は、軟鋼から形成されていることを特徴とする直流機。
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