JP3730913B2 - 直流機とその製造方法 - 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及びその製造方法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１１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とその製造方法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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、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磁束急変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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、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磁束急変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、前記磁束急変部は、隣接するマグネットの他の部分と逆方向の磁束を発生する逆磁束部であることを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の直流機において、前記磁束急変部の回転方向幅のほぼ中央位置は、逆磁束の最大点とな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に記載の直流機の製造方法であって、前記マグネット全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、前記マグネットの所定部分に対して磁束急変部を形成するように前記第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを備えたことを特徴とすることを要旨とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の直流機の製造方法において、前記磁束急変部の回転方向幅のほぼ中央位置は逆磁束の最大点となるよう前記第２着磁工程にて該磁束急変部のみに対して逆方向の磁界を与えるようにしたことを要旨とする。
【００１１】
（作用）
請求項１〜４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が急変することから、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。
【００１２】
請求項３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方向が反転することから、従来に比べて電機子コイル内に発生する誘導起電力が確実に押さえられ逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、電機子コイル内に発生する誘導起電力が更に押さえられることから、直流機の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図る効果はより大きくなる。
【００１４】
請求項５及び６に記載の発明によれば、簡単な方法で逆磁束部を形成することができることから、直流機のコストの低減を更に図ることができる。
【００１５】
【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）に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。図１は、直流機としてのワイパモータ１の概略構造を示す部分断面図である。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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ている。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
マグネット２には、図１及び図２に２点鎖線で示すように、磁束急変部としての逆磁束部２ａが設けられている。この逆磁束部２ａは、図２に磁束分布曲線Ｐで示すように、隣接するマグネット２の他の部分と逆方向の磁束（図２にＰ１で示す部分）を有するように形成されている。本実施形態では、逆磁束部２ａ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逆磁束部２ａ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、逆磁束部２ａ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の角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００２５】
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逆磁束部２ａ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逆磁束部２ａ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は逆方向の磁束を有する逆磁束部２ａ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、図７にピークＡ２、ピークＢ２で示した従来のような逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００２６】
次に、マグネット２，３の着磁方法について図４及び図５に従って説明する。なお、本実施形態では、マグネット２，３の着磁は、マグネット２，３全体を均一に着磁させる第１着磁工程と、マグネット２の局部を着磁させる第２着磁工程にて行うようにしている。
【００２７】
「第１着磁工程」
図４に示すように、第１着磁工程において、前記マグネット２，３は、メイン着磁装置２０にて着磁される。詳述すると、メイン着磁装置２０は、第１及び第２着磁ヨーク２１，２２を備えている。第１及び第２着磁ヨーク２１，２２は、先端面が前記モータハウジングヨーク９の外周面の円弧半径よりやや大きな円弧半径を有して円弧状に形成されている。また、第１着磁ヨーク２１と第２着磁ヨーク２２は、対向配置されたマグネット２，３の位置と対応してモータハウジングヨーク９の外部から同マグネット２，３をカバー（内在）するように対向配置されている。さらに、第１着磁ヨーク２１には第１コイル２３を巻き付け、第２着磁ヨーク２２には第２コイル２４を巻き付けている。
【００２８】
そして、前記第１及び第２コイル２３，２４には、図４に示す方向（＋から−）に電流を流す。すると、第１着磁ヨーク２１と第２着磁ヨーク２２との間に位置されたマグネット２，３は、同一方向の均一な磁界にかけられて着磁される。このときのマグネット２，３内の磁束分布を図４に示すように同方向且つ均一となる。
【００２９】
「第２着磁工程」
図５に示すように、第２着磁工程において、マグネット２は、サブ着磁装置３０にて局所的に着磁される。詳述すると、サブ着磁装置３０は、先端面が前記モータハウジングヨーク９の外周面の円弧半径よりやや大きな円弧半径を有するサブ着磁ヨーク３１が設けられている。サブ着磁ヨーク３１の先端は、前記第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の角度θ１に対応する幅にて形成されている。また、サブ着磁ヨーク３１は、図５に示すように、逆磁束部２ａを形成すべくマグネット２の所定位置と対応してモータハウジングヨーク９の外部から配置されている。さらに、サブ着磁ヨーク３１には、サブコイル３２を巻き付けている。
【００３０】
そして、前記サブコイル３２には、図５に示す方向（＋から−）に電流を流す。すると、マグネット２は、その逆磁束部２ａを形成すべく所定位置と対応した部分が第１着磁工程の磁界方向と逆方向の磁界にかけられて着磁される。これにより、マグネット２には、マグネット２全体の磁束と逆方向の磁束を有する逆磁束部２ａが形成される。しかも、逆磁束部２ａは、サブ着磁ヨーク３１の先端と同じ角度幅、つまり、前記第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の角度θ１に対応する幅にて形成される。
【００３１】
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、逆磁束部２ａが設けられている。この逆磁束部２ａは、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逆磁束部２ａにさしかかるようになる場所に設けた。また、逆磁束部２ａ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した。
【００３２】
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方向が反転することから、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。
【００３３】
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。
【００３４】
（２） マグネット２に逆磁束部２ａ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。
（３） マグネット２，３は、該マグネット２，３全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、マグネット２の所定部分に対して逆磁束部２ａを形成するように第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを用いて着磁させた。
【００３５】
従って、簡単な方法で逆磁束部２ａを形成することができる。モータ１のコストの低減を図ることができる。
（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。
【００３６】
図６に示すように、直流モータ４１は、マグネット４２，４３、電機子４４、コンミテータ４５及び複数のブラシ４６〜４８を有している。
詳述すると、本実施形態の直流モータ４１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク４９内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット４２，４３が電機子４４を挟んで対向配置されている。電機子４４は、電機子コア５０とそのコア５０に巻装される電機子コイル５１とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００３７】
電機子コア５０には、複数のティース５０ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース５０ａの周囲に電機子コイル５１が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース５０ａの個数は１２個であり、そのティース５０ａが、電機子４４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５０ａ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５１が５つのティース５０ａ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。
【００３８】
コンミテータ４５は、電機子４４の一端に配設され、複数のセグメント５２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５２が周方向に３０°毎に設けられている。前記５つのティース５０ａに巻装された電機子コイル５１は該５つのティース５０ａ側の２つのセグメント５２（例えばセグメント５２ａ，５２ｂ）に結線している。
【００３９】
また、複数のブラシ４６〜４８は、コンミテータ４５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４６〜４８が配設されている。その中で、第１及び第２のブラシとしての第１及び第２ブラシ４６，４７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４８は、第２ブラシ４７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４６〜４８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。
【００４０】
前記マグネット４２，４３は、所定長さ（例えば図６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４４の中心軸に対して点対称となるように形成されている。
【００４１】
マグネット４２には、磁束急変部としての逆磁束部４２ａが設けられている。この逆磁束部４２ａは、隣接するマグネット４２の他の部分と逆方向の磁束を有するように形成されている。本実施形態では、逆磁束部４２ａは、マグネット４２の回転方向逆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に結線した前記電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向先端が該逆磁束部４２ａにさしかかるようになる場所に設定されている。また、逆磁束部４２ａは、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。
【００４２】
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、通常運転中に、電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向先端が前記逆磁束部４２ａにさしかかるとき、該電機子コイル５１が結線した両セグメント５２は第３ブラシ４８により短絡し始める。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５１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００４３】
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８は、本実施形態の直流モータ６１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、逆磁束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。
【００４４】
図８に示すように、第３のブラシとしての第３ブラシ６８に対して該ブラシ６８の回転方向逆側に位置するマグネット６３には、磁束急変部としての逆磁束部６３ａが設けられている。この逆磁束部６３ａは、隣接するマグネット６３の他の部分と逆方向の磁束を有するように形成されている。本実施形態では、逆磁束部６３ａは、マグネット６３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６８が電機子６４の回転中に両セグメント７２ａ，７２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント７２ａ，７２ｂに結線した電機子コイル７１が巻装される５つのティース７０ａの回転方向逆側第１番目ティース７０ａのティースバー回転方向後端が該逆磁束部６３ａにさしかかるようになる場所に設定されている。また、逆磁束部６３ａは、第３ブラシ６８が両セグメント７２ａ，７２ｂ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。
【００４５】
図９は、電機子６４が図８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７１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６６，６７にて給電するモータ６１の通常運転において、両セグメント７２ａ，７２ｂに結線した電機子コイル７１が巻装される５つのティース７０ａの回転方向逆側第１番目ティース７０ａのティースバー回転方向後端が逆磁束部６３ａにさしかかるとき、第３ブラシ６８が隣り合う両セグメント７２ａ，７２ｂを短絡し始める。つまり、電機子６４は図８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６８が隣り合う両セグメント７２ａ，７２ｂを短絡し始める。これに対応して、図９に示すように、電機子６４が図８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７１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００４６】
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。
【００４７】
○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、逆磁束部２ａ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、逆磁束部２ａをマグネット２の回転方向逆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、逆磁束部を、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。
【００４８】
○上記各実施形態では、逆磁束部２ａ（４２ａ，６３ａ）の逆磁束の最大点は、第３ブラシ８（４８，６８）が両セグメント１２ａ，１２ｂ（５２ａ，５２ｂ，７２ａ，７２ｂ）を短絡する期間のほぼ終了位置に位置するようにした。これに対して、図示しないが、逆磁束部の逆磁束の最大点を、第３ブラシが両セグメントを短絡する期間のほぼ中央位置に位置するようにしてもよい。この場合、上記各実施形態の効果に加えて、電機子コイル内に発生する誘導起電力が更に押さえられることから、モータ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。
【００４９】
○上記第１の実施形態において、マグネット８２には、図１０に示すような磁束急変部としての逆磁束部８２ａを形成して実施してもよい。詳述すると、この磁束変化部８２ａは、図１０に磁束分布曲線Ｐで示すように、隣接するマグネット８２の他の部分と同方向の弱い磁束（図１０にＰ２で示す部分）を有するように形成されている。この場合、上記第１の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００５０】
○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。
【００５１】
○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。
【００５２】
○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。
【００５３】
（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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２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磁束急変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。
【００５４】
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。
（２）請求項１乃至４のいずれか１に記載の直流機を構成するマグネットの着磁方法であって、前記マグネット全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、前記マグネットの所定部分に対して磁束急変部を形成するように前記第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを備えたことを特徴とするマグネットの着磁方法。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、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。
【００５６】
請求項５及び６に記載の発明によれば、直流機の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の実施形態のマグネットの磁束分布を示す説明図。
【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】 マグネットの着磁方法の第１着磁工程を示す説明図。
【図５】 マグネットの着磁方法の第２着磁工程を示す説明図。
【図６】 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７】 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８】 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９】 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１０】別例のマグネットの磁束分布を示す説明図。
【図１１】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】
１，４１，６１…直流機としての直流モータ、２，３，４２，４３，６２，６３，８２…マグネット、２ａ，４２ａ，６３ａ，８２ａ…磁束急変部としての逆磁束部、４，４４，６４…電機子、５，４５，６５…コンミテータ、６，４６，６６…第１のブラシとしての第１ブラシ、７，４７，６７…第２のブラシとしての第２ブラシ、８，４８，６８…第３のブラシとしての第３ブラシ、１０，５０，７０…電機子コア、１０ａ，５０ａ，７０ａ…ティース、１１，５１，７１…電機子コイル、１２，５２，７２…セグメント。
【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及びその製造方法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１１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とその製造方法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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、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磁束急変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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、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磁束急変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、前記磁束急変部は、隣接するマグネットの他の部分と逆方向の磁束を発生する逆磁束部であることを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の直流機において、前記磁束急変部の回転方向幅のほぼ中央位置は、逆磁束の最大点とな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に記載の直流機の製造方法であって、前記マグネット全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、前記マグネットの所定部分に対して磁束急変部を形成するように前記第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを備えたことを特徴とすることを要旨とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の直流機の製造方法において、前記磁束急変部の回転方向幅のほぼ中央位置は逆磁束の最大点となるよう前記第２着磁工程にて該磁束急変部のみに対して逆方向の磁界を与えるようにしたことを要旨とする。
【００１１】
（作用）
請求項１〜４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が急変することから、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。
【００１２】
請求項３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方向が反転することから、従来に比べて電機子コイル内に発生する誘導起電力が確実に押さえられ逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、電機子コイル内に発生する誘導起電力が更に押さえられることから、直流機の電気雑音やブラシ摩耗の低減を図る効果はより大きくなる。
【００１４】
請求項５及び６に記載の発明によれば、簡単な方法で逆磁束部を形成することができることから、直流機のコストの低減を更に図ることができる。
【００１５】
【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）に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。図１は、直流機としてのワイパモータ１の概略構造を示す部分断面図である。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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ている。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
マグネット２には、図１及び図２に２点鎖線で示すように、磁束急変部としての逆磁束部２ａが設けられている。この逆磁束部２ａは、図２に磁束分布曲線Ｐで示すように、隣接するマグネット２の他の部分と逆方向の磁束（図２にＰ１で示す部分）を有するように形成されている。本実施形態では、逆磁束部２ａ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逆磁束部２ａ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、逆磁束部２ａ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の角度θ１に対応する幅にて形成されている。
【００２５】
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逆磁束部２ａ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逆磁束部２ａ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は逆方向の磁束を有する逆磁束部２ａ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、図７にピークＡ２、ピークＢ２で示した従来のような逆向きの激しい電流変化は起きない。
【００２６】
次に、マグネット２，３の着磁方法について図４及び図５に従って説明する。なお、本実施形態では、マグネット２，３の着磁は、マグネット２，３全体を均一に着磁させる第１着磁工程と、マグネット２の局部を着磁させる第２着磁工程にて行うようにしている。
【００２７】
「第１着磁工程」
図４に示すように、第１着磁工程において、前記マグネット２，３は、メイン着磁装置２０にて着磁される。詳述すると、メイン着磁装置２０は、第１及び第２着磁ヨーク２１，２２を備えている。第１及び第２着磁ヨーク２１，２２は、先端面が前記モータハウジングヨーク９の外周面の円弧半径よりやや大きな円弧半径を有して円弧状に形成されている。また、第１着磁ヨーク２１と第２着磁ヨーク２２は、対向配置されたマグネット２，３の位置と対応してモータハウジングヨーク９の外部から同マグネット２，３をカバー（内在）するように対向配置されている。さらに、第１着磁ヨーク２１には第１コイル２３を巻き付け、第２着磁ヨーク２２には第２コイル２４を巻き付けている。
【００２８】
そして、前記第１及び第２コイル２３，２４には、図４に示す方向（＋から−）に電流を流す。すると、第１着磁ヨーク２１と第２着磁ヨーク２２との間に位置されたマグネット２，３は、同一方向の均一な磁界にかけられて着磁される。このときのマグネット２，３内の磁束分布を図４に示すように同方向且つ均一となる。
【００２９】
「第２着磁工程」
図５に示すように、第２着磁工程において、マグネット２は、サブ着磁装置３０にて局所的に着磁される。詳述すると、サブ着磁装置３０は、先端面が前記モータハウジングヨーク９の外周面の円弧半径よりやや大きな円弧半径を有するサブ着磁ヨーク３１が設けられている。サブ着磁ヨーク３１の先端は、前記第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の角度θ１に対応する幅にて形成されている。また、サブ着磁ヨーク３１は、図５に示すように、逆磁束部２ａを形成すべくマグネット２の所定位置と対応してモータハウジングヨーク９の外部から配置されている。さらに、サブ着磁ヨーク３１には、サブコイル３２を巻き付けている。
【００３０】
そして、前記サブコイル３２には、図５に示す方向（＋から−）に電流を流す。すると、マグネット２は、その逆磁束部２ａを形成すべく所定位置と対応した部分が第１着磁工程の磁界方向と逆方向の磁界にかけられて着磁される。これにより、マグネット２には、マグネット２全体の磁束と逆方向の磁束を有する逆磁束部２ａが形成される。しかも、逆磁束部２ａは、サブ着磁ヨーク３１の先端と同じ角度幅、つまり、前記第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の角度θ１に対応する幅にて形成される。
【００３１】
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、逆磁束部２ａが設けられている。この逆磁束部２ａは、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逆磁束部２ａにさしかかるようになる場所に設けた。また、逆磁束部２ａ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した。
【００３２】
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方向が反転することから、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。
【００３３】
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。
【００３４】
（２） マグネット２に逆磁束部２ａ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。
（３） マグネット２，３は、該マグネット２，３全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、マグネット２の所定部分に対して逆磁束部２ａを形成するように第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを用いて着磁させた。
【００３５】
従って、簡単な方法で逆磁束部２ａを形成することができる。モータ１のコストの低減を図ることができる。
（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。
【００３６】
図６に示すように、直流モータ４１は、マグネット４２，４３、電機子４４、コンミテータ４５及び複数のブラシ４６〜４８を有している。
詳述すると、本実施形態の直流モータ４１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク４９内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット４２，４３が電機子４４を挟んで対向配置されている。電機子４４は、電機子コア５０とそのコア５０に巻装される電機子コイル５１とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００３７】
電機子コア５０には、複数のティース５０ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース５０ａの周囲に電機子コイル５１が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース５０ａの個数は１２個であり、そのティース５０ａが、電機子４４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５０ａ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５１が５つのティース５０ａ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。
【００３８】
コンミテータ４５は、電機子４４の一端に配設され、複数のセグメント５２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５２が周方向に３０°毎に設けられている。前記５つのティース５０ａに巻装された電機子コイル５１は該５つのティース５０ａ側の２つのセグメント５２（例えばセグメント５２ａ，５２ｂ）に結線している。
【００３９】
また、複数のブラシ４６〜４８は、コンミテータ４５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４６〜４８が配設されている。その中で、第１及び第２のブラシとしての第１及び第２ブラシ４６，４７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４８は、第２ブラシ４７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４６〜４８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。
【００４０】
前記マグネット４２，４３は、所定長さ（例えば図６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４４の中心軸に対して点対称となるように形成されている。
【００４１】
マグネット４２には、磁束急変部としての逆磁束部４２ａが設けられている。この逆磁束部４２ａは、隣接するマグネット４２の他の部分と逆方向の磁束を有するように形成されている。本実施形態では、逆磁束部４２ａは、マグネット４２の回転方向逆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に結線した前記電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向先端が該逆磁束部４２ａにさしかかるようになる場所に設定されている。また、逆磁束部４２ａは、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。
【００４２】
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、通常運転中に、電機子コイル５１が巻装される５つのティース５０ａの回転方向側第１番目ティース５０ａのティースバー回転方向先端が前記逆磁束部４２ａにさしかかるとき、該電機子コイル５１が結線した両セグメント５２は第３ブラシ４８により短絡し始める。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５１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００４３】
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８は、本実施形態の直流モータ６１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、逆磁束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。
【００４４】
図８に示すように、第３のブラシとしての第３ブラシ６８に対して該ブラシ６８の回転方向逆側に位置するマグネット６３には、磁束急変部としての逆磁束部６３ａが設けられている。この逆磁束部６３ａは、隣接するマグネット６３の他の部分と逆方向の磁束を有するように形成されている。本実施形態では、逆磁束部６３ａは、マグネット６３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６８が電機子６４の回転中に両セグメント７２ａ，７２ｂを短絡し始めるとき、当該両セグメント７２ａ，７２ｂに結線した電機子コイル７１が巻装される５つのティース７０ａの回転方向逆側第１番目ティース７０ａのティースバー回転方向後端が該逆磁束部６３ａにさしかかるようになる場所に設定されている。また、逆磁束部６３ａは、第３ブラシ６８が両セグメント７２ａ，７２ｂ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。
【００４５】
図９は、電機子６４が図８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７１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６６，６７にて給電するモータ６１の通常運転において、両セグメント７２ａ，７２ｂに結線した電機子コイル７１が巻装される５つのティース７０ａの回転方向逆側第１番目ティース７０ａのティースバー回転方向後端が逆磁束部６３ａにさしかかるとき、第３ブラシ６８が隣り合う両セグメント７２ａ，７２ｂを短絡し始める。つまり、電機子６４は図８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６８が隣り合う両セグメント７２ａ，７２ｂを短絡し始める。これに対応して、図９に示すように、電機子６４が図８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７１内に発生する誘起電圧がほぼゼロになる。
【００４６】
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。
【００４７】
○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、逆磁束部２ａ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、逆磁束部２ａをマグネット２の回転方向逆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、逆磁束部を、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。
【００４８】
○上記各実施形態では、逆磁束部２ａ（４２ａ，６３ａ）の逆磁束の最大点は、第３ブラシ８（４８，６８）が両セグメント１２ａ，１２ｂ（５２ａ，５２ｂ，７２ａ，７２ｂ）を短絡する期間のほぼ終了位置に位置するようにした。これに対して、図示しないが、逆磁束部の逆磁束の最大点を、第３ブラシが両セグメントを短絡する期間のほぼ中央位置に位置するようにしてもよい。この場合、上記各実施形態の効果に加えて、電機子コイル内に発生する誘導起電力が更に押さえられることから、モータ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。
【００４９】
○上記第１の実施形態において、マグネット８２には、図１０に示すような磁束急変部としての逆磁束部８２ａを形成して実施してもよい。詳述すると、この磁束変化部８２ａは、図１０に磁束分布曲線Ｐで示すように、隣接するマグネット８２の他の部分と同方向の弱い磁束（図１０にＰ２で示す部分）を有するように形成されている。この場合、上記第１の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００５０】
○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。
【００５１】
○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。
【００５２】
○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。
【００５３】
（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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、前記電機子が前記第１のブラシと第２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磁束急変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。
【００５４】
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。
（２）請求項１乃至４のいずれか１に記載の直流機を構成するマグネットの着磁方法であって、前記マグネット全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、前記マグネットの所定部分に対して磁束急変部を形成するように前記第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを備えたことを特徴とするマグネットの着磁方法。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によれば、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。
【００５６】
請求項５及び６に記載の発明によれば、直流機の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の実施形態のマグネットの磁束分布を示す説明図。
【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】 マグネットの着磁方法の第１着磁工程を示す説明図。
【図５】 マグネットの着磁方法の第２着磁工程を示す説明図。
【図６】 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７】 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８】 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９】 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１０】別例のマグネットの磁束分布を示す説明図。
【図１１】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】
１，４１，６１…直流機としての直流モータ、２，３，４２，４３，６２，６３，８２…マグネット、２ａ，４２ａ，６３ａ，８２ａ…磁束急変部としての逆磁束部、４，４４，６４…電機子、５，４５，６５…コンミテータ、６，４６，６６…第１のブラシとしての第１ブラシ、７，４７，６７…第２のブラシとしての第２ブラシ、８，４８，６８…第３のブラシとしての第３ブラシ、１０，５０，７０…電機子コア、１０ａ，５０ａ，７０ａ…ティース、１１，５１，７１…電機子コイル、１２，５２，７２…セグメント。
Claims (6)
- 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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、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磁束急変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、磁束急変部を設け、その磁束急変部は、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磁束急変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、
前記磁束急変部は、隣接するマグネットの他の部分と逆方向の磁束を発生する逆磁束部であることを特徴とする直流機。 - 請求項３に記載の直流機において、
前記磁束急変部の回転方向幅のほぼ中央位置は、逆磁束の最大点とな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に記載の直流機の製造方法であって、
前記マグネット全体に同一方向の磁界を与える第１着磁工程と、前記マグネットの所定部分に対して磁束急変部を形成するように前記第１着磁工程の着磁方向と逆方向の磁界を与える第２着磁工程とを備えたことを特徴とする直流機の製造方法。 - 請求項５に記載の直流機の製造方法において、
前記磁束急変部の回転方向幅のほぼ中央位置は逆磁束の最大点となるよう前記第２着磁工程にて該磁束急変部のみに対して逆方向の磁界を与えるようにしたことを特徴とする直流機の製造方法。
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