JP3881259B2 - 回転機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動の防止を図ることができる回転機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開昭５５−１４７９６４号公報では、マグネット数を２ｍｎ個（ｍは１以上の整数、ｎは３以上の整数）、コアのティース数をｍ（２ｎ±１）個、コンミテータのセグメント数をｍｎ（２ｎ±１）個にした直流電動機が開示されている。この場合、ｍ＝１，ｎ＝３のとき、電動機のマグネット数が６となり、ティース数が７又は５となり、セグメント数が２１又は１５となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような直流電動機のティース数が奇数となるため、各ティースに作用する磁力の合力、つまり各ティースのトルクベクトルの合成値（合成トルクベクトル）はゼロにならず、ロータのラジアル方向にその合力が常に働くようになる。
【０００４】
図６７に、従来の６極７スロット（ティース数が７個）電動機のティースにおけるトルクベクトルの合成図を示す。図６７に示すように、７個のティース１１０を有するロータ１１１の回りに６個のマグネット１１２が配置されている。ロータ１１１が図６７（ａ）で示すＡ位置から図６７（ｆ）で示すＦ位置まで反時計回り方向に回転するときの各ティース１１０に作用する磁力の大きさ及び方向は、それぞれ図６７（ａ）〜図６７（ｆ）に１点鎖線矢印で示すように変化する。各ティース１１０のトルクベクトルｔａ〜ｔｇを合成して得た合成トルクベクトルＴは、図６７（ａ）〜図６７（ｆ）に実線矢印で示すように変化する。従って、ロータ１１１は、その回転中において、径方向（ラジアル方向）に常にゼロではない合成トルクベクトルＴで表した力が働いていることから、ロータ（つまりモータ）振動の原因となる。
【０００５】
また一般に、直流電動機や発電機などの回転機器の電機子では、インナー（巻線）ロータ及びアウター（マグネット）ロータ型のインナー（巻線）ステータを構成する積層コアがある。それらの積層コアに集中巻線を施すとき、図６８に示すように、コア１１３のティース１１４先端の幅Ｗ１と、巻線１１５を整列させて巻くためのスロット内スペースＳ１を確保する必要がある。また、図６９に示すように、コア１１６のティース１１７先端の幅Ｗ２と、巻線１１８を整列させて巻くためのスロット内スペースＳ２を確保する必要がある。そのため、巻線１１５，１１８の占積率を大きくすることができない。また、ティース１１４，１１７先端の幅Ｗ１，Ｗ２が広いと、コギングトルクが大きくなることから回転機器の振動が大きくなるといった問題点がある。
【０００６】
これらの問題点を解消するために、特開平９−１９１５８８号公報及び特開平１０−４６４０号公報では、分割されたティースに巻線を巻回してからコアに組み付けるという技術が開示されている。
【０００７】
上記公報の技術では、生産部品としてコア本体と複数のティースがあるため、組み付け前の部品点数が多くなり、生産管理上に問題点があった。また、特開平１０−４６４０号公報に開示された技術の場合、半数のティースがコア本体と完全に分割されている状態からコア本体に嵌合することによってコアは一体に組み付けられている。そのため、嵌合状態の前記ティース部の嵌合部は、その磁気抵抗がコア本体と一体に形成されたティース部の磁気抵抗より高くなり、同一コアには異なる磁気抵抗のティース部が存在してしまう。さらに、このようなコアをインナーロータに用いた場合、回転による遠心力で前記嵌合部ではゆるみが発生してしまう。その結果、各ティース部に作用する磁力が不均一となり、モータ振動の原因となってしまう。
【０００８】
本発明は上記のような問題を鑑みなされたものであって、その目的は振動の発生を防止することができる回転機器を提供することにある。
【００１６】
【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、複数の磁極を有する固定子と、前記磁極と対向するよう配設され、巻線が巻回される複数のスロットを有する回転子と、前記回転子に固定され前記巻線に接続される整流子と、前記整流子に摺接する複数のブラシとを備えた回転機器において、前記回転子のラジアル方向への力がゼロ、もしくは前記各スロットにおけるトルクベクトルの合成値がゼロとなるように、前記磁極及びスロットの数を設定し、前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）としたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
ｍｏｄ（ｎ，２）＝０ （Ｄ）
に満足する組み合わせにし、前記整流子は、略円筒状に形成された絶縁体と、その絶縁体の外周面に複数配置されるセグメントと、全てのセグメントが通電されるように各セグメントに接続され、複数のセグメントのうち同位相のセグメントを短絡する短絡線とを有し、前記複数のスロットに巻回された各巻線は、その両端部がそれぞれ前記セグメントに接続され、前記同位相のセグメントを短絡する短絡線は、その一方の端部が前記巻線の一方の端部と接続されたセグメントに接続されるとともに短絡線の他方の端部が前記巻線の他方の端部と接続されたセグメントに接続され、短絡線の中央部が前記巻線と非接続となるセグメントに接続されることを要旨とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、複数の磁極を有する固定子と、前記磁極と対向するよう配設され、巻線が巻回される複数のスロットを有する回転子と、前記回転子に固定され前記巻線に接続される整流子と、前記整流子に摺接する複数のブラシとを備えた回転機器において、前記回転子のラジアル方向への力がゼロ、もしくは前記各スロットにおけるトルクベクトルの合成値がゼロとなるように前記磁極及びスロットの数を設定し、前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）とし、ｋを自然数とし、ｎの各因数を１を除いた因数としたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
ｍｏｄ（ｎ，２）＝１且つｍｏｄ（（ｎの各因数）×ｋ，２）＝０ （Ｅ）
（ｎの各因数）×ｋ＝２ｍ （Ｆ）
に満足する組み合わせにし、前記整流子は、略円筒状に形成された絶縁体と、その絶縁体の外周面に複数配置されるセグメントと、全てのセグメントが通電されるように各セグメントに接続され、複数のセグメントのうち同位相のセグメントを短絡する短絡線とを有し、前記複数のスロットに巻回された各巻線は、その両端部がそれぞれ前記セグメントに接続され、前記同位相のセグメントを短絡する短絡線は、その一方の端部が前記巻線の一方の端部と接続されたセグメントに接続されるとともに短絡線の他方の端部が前記巻線の他方の端部と接続されたセグメントに接続され、短絡線の中央部が前記巻線と非接続となるセグメントに接続されることを要旨とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転機器において、前記磁極の数を６に設定し、前記スロットの数を８に設定したことを要旨とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転機器において、前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）とし、短節巻係数をＫとしたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
Ｋ＝ｓｉｎ（（π／２）×（２ｍ／ｎ）） （Ｂ）
の式で表される短節巻係数ＫがＫ＞０．９に満足する組み合わせにしたことを要旨とする。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１に記載の回転機器において、前記回転子のコアは、第１の嵌合部を有するリング部と、第２の嵌合部を有し前記リング部から放射状に形成されるティース部とからなる第１及び第２コア部を備え、前記第１コア部の第１の嵌合部と第２コア部の第２の嵌合部を嵌合させ、第２コア部の第１の嵌合部と第１コア部の第２の嵌合部を嵌合させることによって、第１コア部と第２コア部を積層させてなることを要旨とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の回転機器において、前記ティース部は、前記リング部から放射状に一体形成された一体ティースと、該一体ティースと同一形状に形成され且つ前記第２の嵌合部を有し、当該一体ティースに固着した分割ティースとからなることを要旨とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の回転機器において、前記第１及び第２コア部は、磁性粉体を圧縮成形することで前記リング部とティース部とが一体に形成されることを要旨とする。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１に記載の回転機器において、前記磁極の数を６に設定し、前記スロットの数を８に設定し、該スロットには前記巻線が集中巻にて巻回されたことを要旨とする。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１に記載の回転機器において、前記短絡線を、前記絶縁体の外周面に略Ｖ字状となるよう配置し、該短絡線におけるＶ字の中央部を前記巻線が非接続となるセグメントに接続し、該短絡線について、その中央部の接続は３つのセグメントおきに行われることを要旨とする。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の回転機器において、前記短絡線の中央部を前記セグメントに接合した後、該短絡線の端部を前記巻線の端部とともにセグメントに接合することを要旨とする。
【００３７】
（作用）
請求項１〜３に記載の発明によれば、各スロットで生じるトルクベクトルは軸対称のスロット間において大きさが等しく方向が相反するため、各スロットのトルクベクトルを合成した結果、その合成トルクベクトルは常にゼロとなる。従って、従来技術に比べ、回転子がラジアル方向への力の作用によって振動することが防止される。
【００３８】
請求項１及び２に記載の発明によれば、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせは容易に選ばれる。
また、巻線が接続された２つのセグメントと、巻線が非接続となる１つのセグメントとが短絡線を介して短絡されるので、回転機器の駆動時に全てのセグメントを通電させることが可能となる。従って、通電の有無によってセグメントの磨耗度合が異なりセグメント間に段差が生じることが回避される。これにより、振動及び騒音を抑制できる。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、出力の大きな回転機器の短節巻係数Ｋに対応する磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせは容易に選ばれる。
【００４０】
請求項５〜８に記載の発明によれば、回転機器において、径方向及び軸方向ともにコンパクトにすることができ、かつ振動及び騒音を抑制することができる。
【００４１】
請求項７に記載の発明によれば、第１及び第２コア部は、磁性粉体を圧縮成形することで１部品として形成されるので、部品点数を低減する上で好ましいものとなる。
【００４３】
請求項９に記載の発明によれば、短絡線が絶縁体の外周面に略Ｖ字状となるよう配置され、該短絡線におけるＶ字の中央部は巻線が非接続となるセグメントに接続される。また、各短絡線について、Ｖ字の中央部の接続が３つのセグメントおきに行われる。このようにすれば、短絡線を設けたことによる重量バランスの悪化が防止される。
【００４４】
請求項１０に記載の発明によれば、整流子の各セグメントに短絡線及び巻線が容易に接合される。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を６極８スロットの回転機器としての直流電動機に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００４６】
図１に示すように、本実施形態の直流電動機３１は、固定子３２と回転子としての電機子３３を備えている。固定子３２は、ヨーク３４と該ヨーク３４内に配設された複数の磁極としてのマグネット３５から構成されている。本実施形態では、６個のマグネット３５は、ヨーク３４の内周面に等角度間隔にて配置固定されている。
【００４７】
前記電機子３３のコア３３ｃには、図２に示すように、複数のティース３６が設けられている。本実施形態では、８個のティース３６が等角度間隔にて設けられている。各ティース３６間には、８個のスロット３７が形成されている。なお、図３において、８個のティース３６及びスロット３７をそれぞれ区別するために番号「３６」と「３７」に「ａ」〜「ｈ」の符号を付し、第１〜第８ティース３６ａ〜３６ｈ及び第１〜第８スロット３７ａ〜３７ｈとする。
【００４８】
また、図１に示すように、電機子３３の一端には、整流子としてのコンミテータ３８がブラシ３９と摺接するように配置されている。コンミテータ３８は複数のセグメント４０を有し、本実施形態では、２４個のセグメント４０が等角度間隔にて設けられ、説明の便宜上、図３及び図４において第１セグメント１〜第２４セグメント２４にてセグメント４０の順番を示す。
【００４９】
そして、上記のように形成された電機子３３は、前記マグネット３５に囲まれるように回転軸３３ａを介して回転可能にヨーク３４内に支持収容されている。なお、本実施形態では、６個のブラシ３９は、その電機子径方向における中心線がそれぞれ前記６個のマグネット３５の径方向中心線と一致するよう設定され、等角度間隔でコンミテータ３８に摺接するように配設されている。
【００５０】
図３は、本実施形態の電機子３３への巻線結線を示す説明図であり、図４は、同じく電機子３３への巻線結線を示す展開図である。本実施形態では、図３及び図４に示すように、電機子３３への巻線巻回は、２つのセグメント４０おきに結線を施すようにしている。以下、電機子３３への巻線巻回について詳述する。
【００５１】
図３及び図４に示すように、第１セグメント１に結線した巻線４１（図３において破線で示す）を、第３スロット３７ｃと第２スロット３７ｂ間の第６ティース３６ｆに所定ターン数にて巻回した後、第１０セグメント１０に結線させる。次に、第１０セグメント１０に結線した巻線４１を、第６スロット３７ｆと第５スロット３７ｅ間の第１ティース３６ａに所定ターン数にて巻回した後、第１９セグメント１９に結線させる。第１９セグメント１９に結線した巻線４１を、第１スロット３７ａと第８スロット３７ｈ間の第４ティース３６ｄに所定ターン数にて巻回した後、第４セグメント４に結線させる。
【００５２】
また、前記第４セグメント４に結線した巻線４１（図３において実線で示す）を、第４スロット３７ｄと第３スロット３７ｃ間の第７ティース３６ｇに所定ターン数にて巻回した後、第１３セグメント１３に結線させる。次に、第１３セグメント１３に結線した巻線４１を、第７スロット３７ｇと第６スロット３７ｆ間の第２ティース３６ｂに所定ターン数にて巻回した後、第２２セグメント２２に結線させる。第２２セグメント２２に結線した巻線４１を、第２スロット３７ｂと第１スロット３７ａ間の第５ティース３６ｅに所定ターン数にて巻回した後、第７セグメント７に結線させる。
【００５３】
さらに、前記第７セグメント７に結線した巻線４１（図３において２点鎖線で示す）を、第５スロット３７ｅと第４スロット３７ｄ間の第８ティース３６ｈに所定ターン数にて巻回した後、第１６セグメント１６に結線させる。次に、第１６セグメント１６に結線した巻線４１を、第８スロット３７ｈと第７スロット３７ｇ間の第３ティース３６ｃに所定ターン数にて巻回した後、第１セグメント１に結線させる。そして、電機子３３には巻線４１が巻回される。
【００５４】
図５に、上記のように形成された直流電動機３１の各ティース３６ａ〜３６ｈに作用する磁力及び合成トルクベクトルを示している。電機子３３が図５（ａ）で示すＡ位置から図５（ｆ）で示すＦ位置まで反時計回り方向に回転するときの各ティース３６ａ〜３６ｈに作用する磁力の大きさ及び方向は、それぞれ１点鎖線矢印で示すトルクベクトルｔａ〜ｔｈとなるように変化する。例えば図５（ａ）に示す状態でのトルクベクトルｔａ〜ｔｈを説明すると、Ｓ極に磁化された第６ティース３６ｆにおけるトルクベクトルｔｃは、軸対称に位置しＮ極に磁化された第２ティース３６ｂにおけるトルクベクトルｔｇとは、大きさが等しく方向が相反するようになっている。つまり、各ティース３６ａ〜３６ｈで生じるトルクベクトルｔａ〜ｔｈは軸対称のティース間において大きさが等しく方向が相反する。そのため、各ティース３６ａ〜３６ｈのトルクベクトルｔａ〜ｔｈを合成した結果、その合成トルクベクトルは、常にゼロとなる。
【００５５】
次に、本実施形態の直流電動機３１の特徴について説明する。
（１）本実施形態では、固定子３２を構成するマグネット３５の数を６にし、電機子３３のスロット３７の数を８に設定した。従って、電機子３３の各ティース３６（つまりスロット３７）の合成トルクベクトルがゼロとなり、電機子３３のラジアル方向への力がゼロとなる。その結果、従来技術に比べ、ラジアル方向への力の作用によって回転子は振動することが防止される。
【００５６】
（２）本実施形態では、電機子３３への巻線巻回は、２つのセグメント４０おきに結線を施すようにしている。また、６個のブラシ３９は、等角度間隔でコンミテータ３８に摺接するように配設されている。従って、２個の同電位のブラシ３９間で順番に整流か行われることから、ブラシ２個使用の場合に比べ、各ブラシ３９の寿命を向上することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
本発明を任意偶数個の磁極（マグネット）と任意個のティース（スロット）を有する直流電動機に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態の直流電動機は第１の実施形態の直流電動機とは構造がほぼ同じであり、磁極（マグネット）の数を任意偶数個とし、ティース（スロット）の数を任意個として一般化にした応用例である。
【００５８】
本実施形態では、直流電動機の磁極数を２ｍ個（ｍは１以上の整数）とし、電機子のティース数をｎ個（ｎは３以上の整数）とする。つまり、直流電動機は、２ｍ個のマグネットが３６０／２ｍ度の角度ごとにＮ極とＳ極が交互に配置され、その内径側にｎ個のティースを３６０／ｎ度の角度ごとに配置されている。そのため、磁極数２ｍとティース数ｎとの対応関係は次の式（Ａ）に満足するとき、直流電動機として成立する。言い換えれば、磁極数２ｍとティース数ｎとの対応関係は次の式（Ａ）に満足しないとき、直流電動機として成立しない。
【００５９】
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
また、本実施形態では、直流電動機の回転子としての電機子への巻線は短節巻方式にて行われており、直流電動機の短節巻係数Ｋは磁極数２ｍ及びティース数ｎとの関係は次の式（Ｂ）に示されている。なお、短節巻係数Ｋとは、磁極ピッチに対して巻線辺の間隔を考慮した係数であり、直流電動機の出力に比例する。つまり、短節巻係数Ｋが大きければ大きいほど直流電動機の出力は大きくなる。
【００６０】
Ｋ＝ｓｉｎ（（π／２）×（２ｍ／ｎ）） （Ｂ）
さらに、一般的に、直流電動機のコギングトルクの値はコギングトルクの脈動数（コギングトルク山数とも言う）Ｈに反比例し、電機子の回転一周当たりのコギングトルクの脈動数Ｈは磁極数２ｍとティース数ｎの最小公倍数となっている。コギングトルクの脈動数Ｈを次の式（Ｃ）で表す。
【００６１】
Ｈ＝ＬＣＭ（２ｍ，ｎ） （Ｃ）
つまり、磁極数２ｍとティース数ｎの最小公倍数が大きければコギングトルク脈動数が大きくなり、コギングトルクの値は小さくなる。
【００６２】
そして、本出願人は直流電動機の磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせと、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力との関係を調べ、その一部分のデータを図９〜図３２に示す。図９〜図１６は６極７ティース（磁極数２ｍ＝６、ティース数ｎ＝７）、電機子回転角が０°〜７０°間の電動直流機における電機子に作用される軸接線力及び軸法線力を測定したデータを示すグラフである。図１７〜図２４は６極８ティース（磁極数２ｍ＝６、ティース数ｎ＝８）、電機子回転角が０°〜７０°間の電動直流機における電機子に作用される軸接線力及び軸法線力を測定したデータを示すグラフである。図２５〜図３２は６極９ティース（磁極数２ｍ＝６、ティース数ｎ＝９）、電機子回転角が０°〜７０°間の電動直流機における電機子に作用される軸接線力及び軸法線力を測定したデータを示すグラフである。なお、図９〜図３２の各図（ａ）は電機子に作用される軸接線力のデータを示し、各図（ｂ）は電機子に作用される軸法線力のデータを示している。また、図９〜図３２の中において、破線の矢印が各ティースでの作用力を表し、細実線の矢印が各ティースのトルクベクトルを表し、太実線の矢印が合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）を表している。各図面中の数字の単位はニュートン（Ｎ）である。
【００６３】
図９〜図１６に示すように、０°〜７０°間のいずれの電機子回転角においても、電機子に作用される合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）はゼロにならない。従って、この６極７ティース（スロット）の電動直流機は従来技術で説明したように、回転中の電機子が常にラジアル方向の力の作用を受けて振動する。
【００６４】
図１７〜図２４に示すように、０°〜７０°間のいずれの電機子回転角においても、電機子に作用される合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）はゼロになっている。従って、この６極８ティース（スロット）の電動直流機は第１の実施形態で説明したように、回転中の電機子がラジアル方向の力の作用を受けず振動しない。
【００６５】
図２５〜図３２に示すように、０°〜７０°間のいずれの電機子回転角においても、電機子に作用される合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）はゼロになっている。従って、この６極９ティース（スロット）の電動直流機は、その回転中の電機子がラジアル方向の力の作用を受けず振動しない。
【００６６】
そして、本出願人は、直流電動機の磁極数２ｍ（＝２〜２４）及びティース数ｎ（＝３〜２５）と、直流電動機の短節巻係数Ｋ、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との対応関係を表すデータを図６〜図８に示している。
【００６７】
図６〜図８に示すように、直流電動機の磁極数２ｍ及びティース数ｎは前記式（Ａ）に満足するとともに、ティース数ｎは次の式（Ｄ）に満足するとき、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００６８】
ｍｏｄ（ｎ，２）＝０ （Ｄ）
つまり、式（Ｄ）によれば、ティース数ｎが偶数である場合、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００６９】
また、図６〜図８に示すように、直流電動機の磁極数２ｍ及びティース数ｎは前記式（Ａ）に満足するとともに、ティース数ｎは次の式（Ｅ）（Ｆ）に満足するとき、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００７０】
ｍｏｄ（ｎ，２）＝１且つｍｏｄ（（ｎの各因数）×ｋ，２）＝０ （Ｅ）
（ｎの各因数）×ｋ＝２ｍ （Ｆ）
ここで、ｋは自然数である。ｎの各因数は１を除いた因数である。
【００７１】
つまり、式（Ｅ）（Ｆ）によれば、ティース数ｎが奇数である場合、ティース数ｎの各因数（１を除く）と自然数ｋとの積は偶数であり、且つティース数ｎの各因数（１を除く）と自然数ｋとの積が磁極数２ｍに等しいとき、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００７２】
例を挙げて説明すると、前記６極７ティースの直流電動機の場合、ティース数ｎが７（奇数）であり、ティース数ｎの因数（１を除く）は７しかない。そして、（ｎの各因数）×ｋ（＝７，１４，２１，２８・・・・・）の中に式（Ａ）に満足する偶数はないため、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせはない。
【００７３】
また、前記６極９ティースの直流電動機の場合、ティース数ｎが９（奇数）であり、ティース数ｎの因数（１を除く）は３，９がある。例えばティース数ｎの因数（１を除く）は３である場合、３×ｋ（＝３，６，９，１２・・・・・）の中に式（Ａ）に満足する偶数は６（＝２ｍ）があるため、磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせは６極９ティースの場合において電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００７４】
従って、ティース数ｎが偶数である場合、式（Ａ）に満足する直流電動機の磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを選べば、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロになり、電機子の振動のない直流電動機を得ることができる。
【００７５】
また、図６〜図８では、磁極数２ｍ（＝２〜２４）及びティース数ｎ（＝３〜２５）に対応した直流電動機の短節巻係数Ｋを示している。そして、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせの中に短節巻係数Ｋが大きな（例えばＫ＞０．９）組み合わせを選べば、出力の大きな直流電動機を得ることができる。
【００７６】
さらに、図６〜図８では、磁極数２ｍ（＝２〜２４）及びティース数ｎ（＝３〜２５）に対応した直流電動機のコギングトルクの脈動数（コギングトルク山数）Ｈを示している。そして、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせの中にコギングトルク山数Ｈが大きな組み合わせを選べば、コギングトルクの値が小さい直流電動機を得ることができる。
【００７７】
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１） 電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎを、式（Ａ）及び式（Ｄ）に満足した組み合わせ又は式（Ａ）及び（Ｅ）（Ｆ）に満足した組み合わせにした。従って、それらの式に基づいて電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを容易に選ぶことができる。
【００７８】
（２） 磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせに対応して直流電動機の短節巻係数Ｋを式（Ｂ）で表した。従って、その式（Ｂ）に基づいて短節巻係数Ｋの大きな磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを選ぶことによって、出力の大きな直流電動機を得ることができる。
【００７９】
（３） 磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせに対応して直流電動機のコギングトルクの脈動数（コギングトルク山数）Ｈを式（Ｃ）で表した。従って、その式（Ｃ）に基づいてコギングトルクの脈動数Ｈの大きな磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを選ぶことによって、コギングトルクの値が小さい直流電動機を得ることができる。
【００８０】
なお、上記各実施形態は次のように変更してもよい。
○第１の実施形態において、電機子３３への巻線は１周目と２周目を分けて並列巻回するように実施してもよい。詳述すると、１周目の巻線巻回において、図３３及び図３４に示すように、まず、第２セグメント２に結線した巻線４２（図３３において実線で示す）を、第３スロット３７ｃと第２スロット３７ｂ間の第６ティース３６ｆに所定ターン数にて巻回した後、第８セグメント８に結線させる。次に、第８セグメント８に結線した巻線４２を、第５スロット３７ｅと第４スロット３７ｄ間の第８ティース３６ｈに所定ターン数にて巻回した後、第１４セグメント１４に結線させる。第１４セグメント１４に結線した巻線４２を、第７スロット３７ｇと第６スロット３７ｆ間の第２ティース３６ｂに所定ターン数にて巻回した後、第２０セグメント２０に結線させる。最後に、第２０セグメント２０に結線した巻線４２を、第１スロット３７ａと第８スロット３７ｈ間の第４ティース３６ｄに所定ターン数にて巻回した後、第２セグメント２に結線させることによって１周目の巻線巻回が終了する。
【００８１】
また、２周目の巻線巻回において、図３３及び図３５に示すように、まず、第５セグメント５に結線した巻線４３（図３３において破線で示す）を、第４スロット３７ｄと第３スロット３７ｃ間の第７ティース３６ｇに所定ターン数にて巻回した後、第１１セグメント１１に結線させる。次に、第１１セグメント１１に結線した巻線４３を、第６スロット３７ｆと第５スロット３７ｅ間の第１ティース３６ａに所定ターン数にて巻回した後、第１７セグメント１７に結線させる。第１７セグメント１７に結線した巻線４３を、第８スロット３７ｈと第７スロット３７ｇ間の第３ティース３６ｃに所定ターン数にて巻回した後、第２３セグメント２３に結線させる。最後に、第２３セグメント２３に結線した巻線４３を、第２スロット３７ｂと第１スロット３７ａ間の第５ティース３６ｅに所定ターン数にて巻回した後、第５セグメント５に結線させることによって２周目の巻線巻回が終了する。
【００８２】
上記の構成によれば、６個のブラシ３９による給電の並列回路数が２個となり、並列回路数が１個のものに比べ各巻線４２，４３に流れる電流が半分となる。従って、各巻線４２，４３に流れる電流の密度が並列回路数が１個の場合と同じにすれば、巻線断面積を半分にすることができ、巻線４２，４３の線径を小さくすることができることから、スロット面積を有効に利用することができる。尚、この場合、コンミテータ３８に摺接するブラシ３９の摺接幅はセグメント４０の幅より大きくする必要がある。つまり、ブラシ３９は常に相隣る２つのセグメント４０を跨るようにセグメント４０に摺接する必要がある。
【００８３】
○また、第１の実施形態において、電機子３３への巻線は巻線間に渡り線を設けるように実施してもよい。詳述すると、図３６及び図３７に示すように、第１セグメント１に結線した巻線４４を、第９セグメント９に渡って結線させてから、第４スロット３７ｄと第３スロット３７ｃ間の第７ティース３６ｇに所定ターン数にて巻回し、第８セグメント８に結線させる。次に、第８セグメント８に結線した巻線４４を、第２４セグメント２４に渡って結線させてから、第１スロット３７ａと第８スロット３７ｈ間の第４ティース３６ｄに所定ターン数にて巻回し、第２３セグメント２３に結線させる。そして、第２３セグメント２３に結線した巻線４４を、第７セグメント７に渡って結線させてから、第１５セグメント１５に渡って結線させる。
【００８４】
第１５セグメント１５に結線した巻線４４を、第６スロット３７ｆと第５スロット３７ｅ間の第１ティース３６ａに所定ターン数にて巻回し、第１４セグメント１４に結線させる。第１４セグメント１４に結線した巻線４４を、第６セグメント６に渡って結線させてから、第３スロット３７ｃと第２スロット３７ｂ間の第６ティース３６ｆに所定ターン数にて巻回し、第５セグメント５に結線させる。第５セグメント５に結線した巻線４４を、第１３セグメント１３に渡って結線させてから、第２１セグメント２１に渡って結線させる。
【００８５】
第２１セグメント２１に結線した巻線４４を、第８スロット３７ｈと第７スロット３７ｇ間の第３ティース３６ｃに所定ターン数にて巻回し、第２０セグメント２０に結線させる。第２０セグメント２０に結線した巻線４４を、第１２セグメント１２に渡って結線させてから、第５スロット３７ｅと第４スロット３７ｄ間の第８ティース３６ｈに所定ターン数にて巻回し、第１１セグメント１１に結線させる。第１１セグメント１１に結線した巻線４４を、第３セグメント３に渡って結線させてから、第２スロット３７ｂと第１スロット３７ａ間の第５ティース３６ｅに所定ターン数にて巻回し、第２セグメント２に結線させる。第２セグメント２に結線した巻線４４を、第１０セグメント１０に渡って結線させてから、第１８セグメント１８に渡って結線させる。
【００８６】
第１８セグメント１８に結線した巻線４４を、第７スロット３７ｇと第６スロット３７ｆ間の第２ティース３６ｂに所定ターン数にて巻回し、第１７セグメント１７に結線させてから、第９セグメントに渡って結線させる。
【００８７】
その後、第１６セグメント１６と第８セグメント８を渡り線４５で連結させ、第１９セグメント１９と第１１セグメント１１を渡り線４５で連結させる。また、第２２セグメント２２と第６セグメント６を渡り線４５で連結させ、第４セグメント４と第１２セグメント１２を渡り線４５で連結させる。
【００８８】
上記の構成によれば、渡り線４５を設けたため、すべての同位相のセグメント間が短絡されることから、ブラシ３９を図３７に示すような２個にすることができる。その結果、部品点数の低減によるコストダウンを図ることができる。
【００８９】
○上記各実施形態では、固定子側に磁極を設け、回転子側にスロットを設けた直流電動機に具体化して実施したが、回転子側に磁極を設け、固定子側にスロットを設けた回転機器に具体化して実施してもよい。
【００９０】
（第３の実施形態）
以下、本発明を回転機器としての電動モータのコアに具体化した第３の実施形態について説明する。図３８は本実施形態のコアの斜視図である。図３９は、本実施形態のコアの分解斜視図である。
【００９１】
図３８及び図３９に示すように、本実施形態のコア５０は、第１コア部５１と第２コア部５２を備え、第１コア部５１と第２コア部５２を互いに組み付けることにより形成されている。第１コア部５１と第２コア部５２は、同じ構成にて形成されている。詳述すると、第１及び第２コア部５１，５２は、図４０及び図４１に示すように、中心孔５３ａを有するリング部５３と、該リング部５３の外周から外方へ等角度間隔（９０°）で放射状に延設された複数（４個）の一体ティース５４と、各一体ティース５４上に設けた分割ティース５５とを備えている。リング部５３と一体ティース５４は、図４２に示すコア粗材５６を構成する。
【００９２】
図４０及び図４２に示すように、前記リング部５３の外周面においては、相隣る一体ティース５４間の中間位置に第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部５７が設けられている。つまり、第１及び第２コア部５１，５２には、それぞれ４つの分割ティース嵌合凹部５７が設けられている。この分割ティース嵌合凹部５７は、断面楔状に形成されている。
【００９３】
前記分割ティース５５は、図４３に示すように、巻線巻回部５５ａと、該巻線巻回部５５ａの一端（先端）に形成される先端部５５ｂと、前記巻線巻回部５５ａの他端（基端）に形成される第２の嵌合部としての嵌合突部５５ｃとを備えている。前記巻線巻回部５５ａは前記一体ティース５４の巻線巻回部５４ａと同じ形状に形成され、前記先端部５５ｂは前記一体ティース５４の先端部５４ｂと同じ形状に形成されている。前記嵌合突部５５ｃは、前記分割ティース嵌合凹部５７と同じ断面楔状に形成されている。また、各分割ティース５５は、前記各一体ティース５４と同じ軸線方向厚さにて形成されている。つまり、分割ティース５５は、前記リング部５３と同じ厚さにて形成されている。
【００９４】
そして、図４０及び図４１に示すように、４つの分割ティース５５は、その巻線巻回部５５ａ及び先端部５５ｂがそれぞれ各一体ティース５４の巻線巻回部５４ａ及び先端部５４ｂと合わせながら、嵌合突部５５ｃが前記リング部５３上に配置されるようにコア粗材５６に固着される。これにより、第１及び第２コア部５１，５２は形成される。その後、積層された一体ティース５４と分割ティース５５からなるティース部５８に対して絶縁処理を施す。なお、本実施形態では、前記分割ティース５５は、かしめにてコア粗材５６に固着されている。また、第１及び第２コア部５１，５２のティース部５８に対する絶縁処理は、樹脂成形にて行う。
【００９５】
以下、上記のように形成された第１コア部５１と第２コア部５２への巻線巻回、組み付けによるコア５０の製造方法を説明する。
図４０に示すように、まず、第１及び第２コア部５１，５２の各ティース部５８に集中巻線にて巻線（コイル）５９を巻回する（図４０において１つのティース部５８への巻線５９のみを示している）。このとき、各巻線端部（図示せず）の引き出し方向は、第１及び第２コア部５１，５２の軸線方向にし、第１コア部５１においては一体ティース５４側から（図３９では上向き）引き出され、第２コア部５２においては分割ティース５５側から（図３９では上向き）引き出されるようにしている。
【００９６】
そして、図３９に示すように、第１コア部５１の分割ティース５５と第２コア部５２の分割ティース５５を互いに対向させ、第１コア部５１の分割ティース５５と第２コア部５２の分割ティース嵌合凹部５７、第１コア部５１の分割ティース嵌合凹部５７と第２コア部５２の分割ティース５５との軸方向位置を一致させる。つまり、第１コア部５１と第２コア部５２は、円周方向に互いに４５°ずらした状態となる。この状態から、第１及び第２コア部５１，５２の分割ティース５５を第２及び第１コア部５２，５１の分割ティース嵌合凹部５７に嵌合させることによって、図３８に示すような８スロットを有するコア５０は形成される。このとき、前記各巻線端部は軸線方向において同じ向き（図３８及び図３９では共に矢印Ａで示す上向き）にて引き出される。
【００９７】
最後に、一体となったコア５０のリング部５３の中心孔５３ａに電動モータの回転軸（シャフト）を嵌挿させる（図示せず）。
次に、上記のように構成した本実施形態のコア５０の特徴について説明する。
【００９８】
（１）本実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２は、それぞれ一体ティース５４と嵌合突部５５ｃを有する分割ティース５５とからなるティース部５８と、リング部５３の外周に形成された分割ティース嵌合凹部５７を備えている。そして、分割ティース５５の嵌合突部５５ｃと分割ティース嵌合凹部５７を嵌合し、第１コア部５１と第２コア部５２を積層することによってコア５０は形成される。従って、コア５０を組み付けるための組み付け前の部品は、第１コア部５１と第２コア部５２の２部品しかないため、部品点数の低減と組付けの簡素化を図ることができる。
【００９９】
（２）本実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２のティース部５８は、リング部５３と一体に形成された一体ティース５４と、該一体ティース５４上に固着した分割ティース５５とから構成されている。従って、コア５０をインナーロータに用いた場合においても、回転による遠心力で分割ティース５５のゆるみが発生しないことから、コア５０を用いた電動モータ性能向上を図ることができる。
【０１００】
（３）本実施形態では、分割ティース５５は、リング部５３と同じ厚さにて形成され、第１コア部５１と第２コア部５２は同じものに形成されている。従って、各ティース部５８はすべて同じに形成され、各ティース部５８の磁気抵抗が同じとなる。その結果、特開平１０−４６４０号公報のように各ティース部の磁気抵抗が異なるモータに比べ、コア５０を用いた電動モータの性能向上を図ることができる。
【０１０１】
（４）本実施形態では、コア５０の組み付けにおいて、第１及び第２コア部５１，５２の各ティース部５８にそれぞれ巻線５９を巻回してから、第１コア部５１と第２コア部５２を積層させるようにした。従って、第１コア部５１と第２コア部５２を組み付けてから各ティース部５８にそれぞれ巻線５９を巻回することより巻線５９を容易に巻回することができる。この場合、各ティース部５８の先端部間の幅（図３８で示す幅Ｂ）を小さくすることができる。その結果、コア５０を用いた電動モータのコギングトルクを低減することができ、電動モータの振動を低減することができる。また、スロット内スペースを有効に利用できることから、巻線５９の占積率を大きくすることができ、電動モータの小型化を図ることができる。
【０１０２】
（５）本実施形態では、第１コア部５１の各ティース部５８に巻回される巻線５９の引き出し端と第２コア部５２の各ティース部５８に巻回される巻線５９の引き出し端を逆方向にした。従って、第１コア部５１と第２コア部５２が積層されたときそれぞれの巻線５９の引き出し端が同一方向に引き出される。その結果、巻線５９を容易に取扱うことができる。
【０１０３】
（第４の実施形態）
以下、本発明を回転機器としての電動モータのコアに具体化した第４の実施形態について説明する。図４４は本実施形態のコアの斜視図である。図４５は、本実施形態のコアの分解斜視図である。
【０１０４】
本実施形態のコア７０は、第１コア部７１と第２コア部７２を備え、第１コア部７１と第２コア部７２を互いに組み付けることにより形成されている。第１コア部７１と第２コア部７２は、同じ構成にて形成されている。詳述すると、第１及び第２コア部７１，７２は、図４５に示すように、リング部７３と、該リング部７３の内周から内方へ等角度間隔（１２０°）で放射状に延設された複数（３個）の一体ティース７４と、各一体ティース７４上に設けた分割ティース７５とを備えている。リング部７３と一体ティース７４は、図４７に示すコア粗材７６を構成する。
【０１０５】
図４６及び図４７に示すように、前記リング部７３の内周面７３ａにおいては、相隣る一体ティース７４間の中間位置に第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部７７が設けられている。つまり、第１及び第２コア部７１，７２には、それぞれ３つの分割ティース嵌合凹部７７が設けられている。この分割ティース嵌合凹部７７は、断面楔状に形成されている。
【０１０６】
前記分割ティース７５は、図４８に示すように、巻線巻回部７５ａと、該巻線巻回部７５ａの一端（先端）に形成される先端部７５ｂと、前記巻線巻回部７５ａの他端（基端）に形成される第２の嵌合部としての嵌合突部７５ｃとを備えている。前記巻線巻回部７５ａは前記一体ティース７４の巻線巻回部７４ａと同じ形状に形成され、前記先端部７５ｂは前記一体ティース７４の先端部７４ｂと同じ形状に形成されている。前記嵌合突部７５ｃは、前記分割ティース嵌合凹部７７と同じ断面楔状に形成されている。また、各分割ティース７５は、前記各一体ティース７４と同じ軸線方向厚さにて形成されている。つまり、分割ティース７５は、前記リング部７３と同じ厚さにて形成されている。
【０１０７】
そして、図４６に示すように、３つの分割ティース７５は、その巻線巻回部７５ａ及び先端部７５ｂがそれぞれ各一体ティース７４の巻線巻回部７４ａ及び先端部７４ｂと合わせながら、嵌合突部７５ｃが前記リング部７３上に配置されるようにコア粗材７６に固着される。これにより、第１及び第２コア部７１，７２は形成される。その後、積層された一体ティース７４と分割ティース７５からなるティース部７８に対して絶縁処理を施す。なお、本実施形態では、前記分割ティース７５は、かしめにてコア粗材７６に固着されている。また、第１及び第２コア部７１，７２のティース部７８に対する絶縁処理は、樹脂成形にて行う。
【０１０８】
以下、上記のように形成された第１コア部７１と第２コア部７２への巻線巻回、組み付けによるコア７０の製造方法を説明する。
図４６に示すように、まず、第１及び第２コア部７１，７２の各ティース部７８に集中巻線にて巻線（コイル）７９を巻回する（図４６において１つのティース部７８への巻線７９のみを示している）。このとき、各巻線端部（図示せず）の引き出し方向は、第１及び第２コア部７１，７２の軸線方向にし、第１コア部７１においては一体ティース７４側から（図４５では上向き）引き出され、第２コア部７２においては分割ティース７５側から（図４５では上向き）引き出されるようにしている。
【０１０９】
そして、図４５に示すように、第１コア部７１の分割ティース７５と第２コア部７２の分割ティース７５を互いに対向させ、第１コア部７１の分割ティース７５と第２コア部７２の分割ティース嵌合凹部７７、第１コア部７１の分割ティース嵌合凹部７７と第２コア部７２の分割ティース７５との軸方向位置を一致させる。つまり、第１コア部７１と第２コア部７２は、円周方向に互いに６０°ずらした状態となる。この状態から、第１及び第２コア部７１，７２の分割ティース７５を第２及び第１コア部７２，７１の分割ティース嵌合凹部７７に嵌合させることによって、図４４に示すような６スロットを有するコア７０は形成される。このとき、前記各巻線端部は軸線方向において同じ向き（図４４及び図４５では共に矢印Ｃで示す上向き）にて引き出される。
【０１１０】
従って、本実施形態のコア７０によれば、第３の実施形態の特徴に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
以下、本発明を回転機器としての電動モータのコアに具体化した第５の実施形態について図面に従って説明する。なお、本実施形態は、第３の実施形態に比べ、前記巻線５９が各ティース部５８に配設されたインシュレータに巻回されることと、第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部５７及び第２の嵌合部としての嵌合突部５５ｃの構造が異なる。説明の便宜上、第３の実施形態と同じの部分に対して同じ符号を付しその説明を省略し、第３の実施形態と異なる部分について詳しく説明する。
【０１１１】
図５０及び図５１に示すように、本実施形態では、各ティース部５８（ティース５４，５５）には、インシュレータ８０が配設されている。前記インシュレータ８０は、巻線巻回部８０ａ、先端絶縁部８０ｂ及び嵌合端絶縁部８０ｃを備えている。前記巻線巻回部８０ａには、巻線５９が巻装されている。前記嵌合端絶縁部８０ｃは、周方向において所定長さ（図５０及び図５１で示す所定角度αに対応した円弧長）にて円弧状に形成されている。
【０１１２】
また、本実施形態の分割ティース５５の嵌合突部５５ｃは、周方向において前記嵌合端絶縁部８０ｃとほぼ同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて形成されている。前記分割ティース嵌合凹部５７は、周方向において前記嵌合突部５５ｃと同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて形成されている。嵌合突部５５ｃの周方向両端には凹部５５ｄが設けられ、分割ティース嵌合凹部５７の周方向両端には前記凹部５５ｄに嵌合する凸部５７ａが設けられている。本実施形態では、前記所定角度αは、３６０°／（ティース本数又はスロット数）、つまりα＝３６０°／８＝４５°となるように設定されている。
【０１１３】
そして、前記嵌合端絶縁部８０ｃが前記嵌合突部５５ｃの外周面に当接するようインシュレータ８０を各ティース部５８に配設し、前記巻線巻回部８０ａに巻線５９を巻装する。各分割ティース５５の嵌合突部５５ｃを前記分割ティース嵌合凹部５７に嵌合することによって、第１コア部５１と第２コア部５２は組付けられる。
【０１１４】
従って、この構成によれば、前記嵌合突部５５ｃが前記所定角度αに対応した円弧長にて形成された前記インシュレータ８０の嵌合端絶縁部８０ｃより短い円弧長（例えば図４９で示す所定角度β（＜α）に対応した円弧長）にて形成された場合に比べ、巻線５９の巻装による前記嵌合端絶縁部８０ｃのたわみが防止される。詳述すると、前記インシュレータ８０は外力により変形されない硬質の絶縁材（樹脂）から形成される場合と、外力により変形される軟質の絶縁材（樹脂）から形成される場合がある。図４９に示すように、第３の実施形態の各ティース部５８に軟質（巻線５９の巻装圧力により変形する材質）の絶縁材（樹脂）からなるインシュレータ８０が配設される場合、前記嵌合突部５５ｃの両端から突出した嵌合端絶縁部８０ｃの両端が巻線５９の巻装圧力によりたわんでしまい、分割ティース５５が分割ティース嵌合凹部５７に嵌合するときの邪魔となる。つまり、分割ティース５５が分割ティース嵌合凹部５７に嵌合するとき、たわんでいる嵌合端絶縁部８０ｃの両端はリング部５３と干渉し、第１コア部５１と第２コア部５２との組み付けを行いにくくなる。そして、前記嵌合突部５５ｃ（又はインシュレータ当接部５５ｅ）を嵌合端絶縁部８０ｃとほぼ同じ円弧長にて形成することによって、第１コア部５１と第２コア部５２との組付性を向上することができる。
【０１１５】
なお、上記各実施形態は次のように変更してもよい。
○上記第３の実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２には、それぞれ４個のティース部５８を形成し、第１及び第２コア部５１，５２からなるコア５０は８スロットとなるようにしたが、第１及び第２コア部５１，５２には、それぞれ４個以外の個数（例えば３個、５個以上）のティース部５８を形成し、第１及び第２コア部５１，５２からなるコア５０は８スロット以外のスロット数（例えば６スロット、１０スロット以上）となるようにしてもよい。
【０１１６】
○上記第４の実施形態では、第１及び第２コア部７１，７２には、それぞれ３個のティース部７８を形成し、第１及び第２コア部７１，７２からなるコア７０は６スロットとなるようにしたが、第１及び第２コア部７１，７２には、それぞれ３個以外の個数（例えば４個以上）のティース部７８を形成し、第１及び第２コア部７１，７２からなるコア７０は６スロット以外のスロット数（例えば８スロット以上）となるようにしてもよい。
【０１１７】
○上記第３及び第４の実施形態では、第１の嵌合部（分割ティース嵌合凹部５７，７７）を凹状に形成し、第２の嵌合部（嵌合突部５５ｃ，７５ｃ）を凸状に形成したが、第１の嵌合部を凸状に形成し、第２の嵌合部を凹状に形成してもよい。第１及び第２の嵌合部を楔状以外の断面形状にて形成してもよい。
【０１１８】
○上記第３及び第４の実施形態では、分割ティース５５，７５はそれぞれ一体ティース５４，７４と合わせながらコア粗材５６，７６にかしめにて固着したが、固着方法として、溶接又は接着剤による接着等にて実施してもよい。
【０１１９】
○上記第３の実施形態では、一体となったコア５０のリング部５３の中心孔５３ａに電動モータの回転軸（シャフト）を嵌挿させるようにしたが、第１及び第２コア部５１，５２のどちらか一方のリング部中心孔５３ａに電動モータの回転軸を嵌挿させてから、他方の第１及び第２コア部と嵌合するようにしてもよい。
【０１２０】
○上記第３の実施形態では、各ティース部の磁気抵抗が変わらないようにするために、電動モータのコアを次のような形態にて実施してもよい。図５２に示すように、コア６０は、複数（８つ）のティース嵌合凹部６１を設けたリング部６２と、巻線６３が巻回され前記各ティース嵌合凹部６１に嵌合されるティース部６４を備えている。
【０１２１】
前記ティース嵌合凹部６１は、図５３に示すように、リング部６２の外周面に等角度間隔にて設けられている。前記ティース部６４は、図５４に示すように、巻線巻回部６４ａと、該巻線巻回部６４ａの一端（先端）に形成される先端部６４ｂと、前記巻線巻回部６４ａの他端（基端）に形成される嵌合突部６４ｃから構成されている。そして、絶縁処理された各ティース部６４の巻線巻回部６４ａに巻線６３を巻回させてから、前記嵌合突部６４ｃを前記リング部６２のティース嵌合凹部６１に嵌合させることによってコア６０は形成される。
【０１２２】
この場合、各ティース部６４の磁気抵抗が均一となり、特開平１０−４６４０号公報の回転機器のように各ティース部の磁気抵抗が異なるモータに比べ、コア６０を用いた電動モータの性能向上を図ることができる。
【０１２３】
○上記第３及び第４の実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２，７１，７２の各ティース部５８，７８に対する絶縁処理は樹脂成形にて行ったが、第１及び第２コア部５１，５２，７１，７２の各ティース部５８，７８に対する絶縁処理はインシュレータにて実施してもよい。
【０１２４】
○上記第５の実施形態を次のような形態にて実施してもよい。図５５及び図５６に示すように、各分割ティース５５には、インシュレータたわみ防止部を設ける。詳述すると、前記各分割ティース５５は、巻線巻回部５５ａと、該巻線巻回部５５ａの一端（先端）に形成される先端部５５ｂと、前記巻線巻回部５５ａの他端（基端）に形成されるインシュレータたわみ防止部としての薄板部５５ｅと、該薄板部５５ｅの中央から延設される第２の嵌合部としての嵌合突部５５ｆとを備えている。前記薄板部５５ｅは、周方向において前記インシュレータ８０の嵌合端絶縁部８０ｃとほぼ同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて円弧状に形成されている。前記嵌合突部５５ｆは、断面楔状に形成されている。
【０１２５】
また、前記リング部５３の外周面には、相隣る一体ティース５４間に凹部５７ｂが設けられている。この凹部５７ｂは、前記嵌合突部５５ｆが嵌合するための第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部５７ｃと、前記薄板部５５ｅを収容するための収容凹部５７ｄとを備えている。前記分割ティース嵌合凹部５７ｃは前記嵌合突部５５ｆと同じ断面形状にて形成されている。前記収容凹部５７ｄは、周方向において前記薄板部５５ｅとほぼ同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて形成され、径方向において前記薄板部５５ｅの厚さとほぼ同じ深さにて形成されている。
【０１２６】
そして、前記嵌合端絶縁部８０ｃが前記薄板部５５ｅの外周面に当接するようインシュレータ８０を各ティース部５８に配設し、前記巻線巻回部８０ａに巻線５９を巻装する。各分割ティース５５の嵌合突部５５ｃを前記分割ティース嵌合凹部５７に嵌合するとともに前記薄板部５５ｅを前記収容凹部５７ｄに収容することによって、第１コア部５１と第２コア部５２は組付けられる。従って、この構成によれば、前記第５の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
なお、第５の実施形態及び本別例の構成を第４の実施形態のコア７０及び前記別例のコア６０に具体化して実施してもよい。
また、第５の実施形態の嵌合突部５５ｃ（又は本別例の薄板部５５ｅ）の周方向長さが前記インシュレータ８０の嵌合端絶縁部８０ｃの周方向長さと同じ又はそれより長く形成されれば、前記所定角度αを３６０°／（ティース本数又はスロット数）より小さく設定してもよい。
【０１２８】
○上記第３の実施形態のコア５０を第１の実施形態の直流電動機における電機子（回転子）コアとして用いてもよい。このコア５０を用いた電機子への巻線の結線は、上述したように、図４の結線方法、図３３及び図３４の結線方法、図３７の結線方法のいずれかの方法により行うようにする。このようにすれば、直流電動機における径方向及び軸方向ともにコンパクトにすることができ、かつ振動及び騒音を抑制することができる。勿論、６極８スロットの直流電動機に限るものではなく、スロット数が偶数であれば磁極数及びスロット数は適宜変更してもよい。但し、第２実施形態で説明したように、電機子に作用される合成トルクベクトルが０となり、電機子のラジアル方向への力がゼロとなる直流電動機に具体化する。そして、その直流電動機におけるコアとして、第３の実施形態におけるコア（回転子のコア）５０や第４の実施形態におけるコア（固定子のコア）７０のように、第１コア部と第２コア部とからなる分割コアを用いるようにする。
【０１２９】
（第６の実施形態）
本発明を具体化した第６の実施形態を図面に従って説明する。図５７及び図５８には、６極８スロットの直流電動機における電機子（回転子）９１の概略構成を示している。なお、図５７は電機子９１の断面図であり、図５８は電機子９１を軸方向から見た図である。
【０１３０】
図５７及び図５８に示すように、電機子９１は、回転軸９２と、回転軸９２の中央部に固定されるコア９３と、回転軸９２の一端に固定されるコンミテータ９４とを備えている。
【０１３１】
コア９３は、第１コア部９５と第２コア部９６とを備え、第１コア部９５と第２コア部９６を互いに組み付けることにより形成されている。図５９には第１コア部９５の構成を示し、図６０には第２コア部９６の構成を示している。なお、図５９（ａ）及び図６０（ａ）は、第１コア部９５及び第２コア部９６をコンミテータ９４側から見た図であり、図５９（ｂ）及び図６０（ｂ）は、第１コア部９５及び第２コア部９６の断面図である。
【０１３２】
詳述すると、図５９に示すように、第１コア部９５は、中心孔９７ａを有するリング部９７と、該リング部９７の外周から外方へ等角度間隔（９０°）で放射状に延設された４個のティース部９８とを備えている。図６０に示すように、第２コア部９６も、第１コア部９５と同様に、中心孔９７ａを有するリング部９７と、該リング部９７の外周から外方へ等角度間隔（９０°）で放射状に延設された４個のティース部９８とを備えている。第１コア部９５及び第２コア部９６において、各ティース部９８は、リング部９７の２倍以上の厚さ（軸方向の長さ）を有して形成されている。そして、図５９（ｂ）に示すように、第１コア部９５において、その軸方向中心より下方側にリング部９７が設けられ、図６０（ｂ）に示すように、第２コア部９６において、その軸方向中心より上方側にリング部９７が設けられている。
【０１３３】
なお、本実施形態において、図６０の第２コア部９６を上下逆に配置すると、その構成（リング部９７及びティース部９８の形状等）は、図５９の第１コア部９５と同一となる。これら第１コア部９５及び第２コア部９６は、磁性粉体を圧縮成形することでリング部９７とティース部９８とが一体に形成されている。
【０１３４】
図５９及び図６０に示すように、第１コア部９５及び第２コア部９６におけるティース部９８は、巻線巻回部９８ｘと、該巻線巻回部９８ｘの一端（先端）に形成される先端部９８ｙとを備える。巻線巻回部９８ｘには、その形状に合わせて成形されたインシュレータ９９が配設され、同インシュレータ９９を介して巻線１００が巻回されている。ここで、巻線１００は各ティース部９８に集中巻にて巻回され、その巻線１００の両端は、コンミテータ９４側となる図の上側から引き出されている。具体的には、インシュレータ９９において、リング部９７側には、巻線１００を引っ掛ける係止部９９ａが形成されており、同係止部９９ａを通して巻線１００を引き出すようにしている。
【０１３５】
そして、上記のように各ティース部９８に巻線１００を巻回した第１コア部９５と第２コア部９６とを互いに対向させて、各リング部９７が重なるように軸線方向の位置を一致させる。さらに、ティース部９８の位置を円周方向に４５°ずらした状態で、第１コア部９５と第２コア部９６とを互いに組み付ける。このとき、第１コア部９５におけるリング部９７が第２コア部９６におけるティース部９８の内側に嵌め込まれ、第２コア部９６におけるリング部９７が第１コア部９５におけるティース部９８の内側に嵌め込まれる。
【０１３６】
より詳しくは、第１コア部９５におけるリング部９７の外周面９７ｂと第２コア部９６におけるティース部９８の内側面（図６０（ｂ）ではティース部下側の内側面）９８ｚとが当接され、その当接部位が接着剤等により固着されている。一方、第２コア部９６におけるリング部９７の外周面９７ｂと第１コア部９５におけるティース部９８の内側面（図５９（ｂ）ではティース部上側の内側面）９８ｚとが当接され、その当接部位が接着剤等により固着されている。これにより、図６１に示すように、８個のティース部９８が等角度間隔に配設されたコア９３が製造される。このコア９３では、合計１６本の巻線端部が図６１の上方に引き出された状態となる。なお、本実施形態では、第１及び第２コア部９５，９６において、リング部９７の外周面９７ｂが第１の嵌合部に相当し、ティース部９８の内側面９８ｚが第２の嵌合部に相当する。
【０１３７】
図６２に示すように、コンミテータ９４は、略円筒状に形成された絶縁体１０１と、その絶縁体１０１の外周面に複数配置されるセグメント１０２とを備える。同コンミテータ９４は、上記第１実施形態と同様に２４個のセグメント１０２を有する。各セグメント１０２は、ブラシ３９が摺接する本体部１０２ａと、本体部１０２ａの一端に設けれ、巻線１００を結線する巻線接合部１０２ｂとからなる。また、絶縁体１０１は、大径部１０１ａと、該大径部１０１ａよりも径が小さな小径部１０１ｂとを有し、大径部１０１ａの外周面に各セグメント１０２が固定されている。
【０１３８】
上記第１実施形態では、図４に示すように、電機子３３への巻線巻回は、２つのセグメント４０おきに結線を施すようにしていた。この場合、結線されていないセグメント４０は永久に通電されることがない。そのため、通電されるセグメント４０と通電されないセグメント４０とが混在し、直流電動機３１を長時間駆動する場合には、その通電の有無によって、セグメント４０の摩耗度合に差が生じコンミテータ３８の外周面に段差が発生することが懸念される。
【０１３９】
これに対し、本実施形態では、ティース部９８に巻回した巻線（コア巻線）１００に加え、短絡線１０３を各セグメント１０２に結線することにより、直流電動機の駆動時に、全てのセグメント１０２が通電されるよう構成している。
【０１４０】
図６３は、本実施形態の電機子９１への巻線結線を示す展開図である。なお、図６３では、セグメント１０２の順番を第１セグメント１〜第２４セグメント２４にて示している。また、８個のティース部９８、コア巻線１００、短絡線１０３をそれぞれ区別するために番号「９８」、「１００」、「１０３」に「ａ」〜「ｈ」の符号を付し、第１ティース９８ａ〜第８ティース９８ｈ、第１コア巻線１００ａ〜第８コア巻線１００ｈ、第１短絡線１０３ａ〜第８短絡線１０３ｈとして示している。
【０１４１】
本実施形態では、１本の短絡線１０３によって同位相となる３つのセグメント１０２が短絡されている。なお、本実施形態の直流電動機は６極８スロットであるので、２４個のセグメント１０２において８個おきに配置されるセグメント１０２が同位相となる。
【０１４２】
より詳しくは、第１短絡線１０３ａは、第１セグメント１と、第９セグメント９と、第１７セグメント１７とを短絡し、第２短絡線１０３ｂは、第４セグメント４と、第１２セグメント１２と、第２０セグメント２０とを短絡している。また、第３短絡線１０３ｃは、第７セグメント７と、第１５セグメント１５と、第２３セグメント２３とを短絡し、第４短絡線１０３ｄは、第１０セグメント１０と、第１８セグメント１８と、第２セグメント２とを短絡している。さらに、第５短絡線１０３ｅは、第１３セグメント１３と、第２１セグメント２１と、第５セグメント５とを短絡し、第６短絡線１０３ｆは、第１６セグメント１６と、第２４セグメント２４と、第８セグメント８とを短絡している。また、第７短絡線１０３ｇは、第１９セグメント１９と、第３セグメント３と、第１１セグメント１１とを短絡し、第８短絡線１０３ｈは、第２２セグメント２２と、第６セグメント６と、第１４セグメント１４とを短絡している。
【０１４３】
第１ティース９８ａに巻回した第１コア巻線１００ａは、第２セグメント２と第３セグメント３とに結線され、第２ティース９８ｂに巻回した第２コア巻線１００ｂは、第５セグメント５と第６セグメント６とに結線される。第３ティース９８ｃに巻回した第３コア巻線１００ｃは、第８セグメント８と第９セグメント９とに結線され、第４ティース９８ｄに巻回した第４コア巻線１００ｄは、第１１セグメント１１と第１２セグメント１２とに結線される。第５ティース９８ｅに巻回した第５コア巻線１００ｅは、第１４セグメント１４と第１５セグメント１５とに結線され、第６ティース９８ｆに巻回した第６コア巻線１００ｆは、第１７セグメント１７と第１８セグメント１８とに結線される。第７ティース９８ｇに巻回した第７コア巻線１００ｇは、第２０セグメント２０と第２１セグメント２１とに結線され、第８ティース９８ｈに巻回した第８コア巻線１００ｈは、第２３セグメント２３と第２４セグメント２４とに結線される。このように、各ティース部９８を巻回したコア巻線１００の両端は、隣接する２つのセグメント１０２にそれぞれ接続されている。
【０１４４】
また、セグメント１０２において、第１セグメント１、第４セグメント４、第７セグメント７、第１０セグメント１０、第１３セグメント１３、第１６セグメント１６、第１９セグメント１９、第２２セグメント２２は、コア巻線１００が非接続となっている。そして、これらコア巻線１００が結線されないセグメント１０２には、各短絡線１０３の中央部分が結線されている。
【０１４５】
次に、コア巻線１００及び短絡線１０３をコンミテータ９４に結線する際の手順を説明する。先ず、コンミテータ９４における各セグメント１０２に短絡線１０３のみを結線する。具体的には、図６４に示すように、短絡線１０３ａ〜１０３ｈの中央部を折り曲げ、その中央部をコア巻線１００が結線されないセグメント１０２の巻線接合部（２つの爪の間）１０２ｂに挟み込む。この短絡線１０３ａ〜１０３ｈは、略Ｖ字状となるように絶縁体１０１の外周面に沿って配置され、その両端は、中央部を固定したセグメント１０２に対し、８つのセグメント１０２をおいた位置にあるセグメント１０２の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれる。
【０１４６】
例えば、第１短絡線１０３ａが短絡する第１セグメント１、第９セグメント９、第１７セグメント１７において、第１短絡線１０３ａの中央部が２つに折り曲げられて第１セグメント１の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれる。また、第１短絡線１０３ａの一端が第９セグメント９の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれ、第１短絡線１０３ａの他端が第１７セグメント１７の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれる。他の短絡線１０３ｂ〜１０３ｈも同様に略Ｖ字状となるよう各セグメントに挟み込まれる。そして、Ｖ字の中央となるセグメント１０２の巻線接合部１０２ｂがヒュージングにより接合される。これにより、短絡線１０３における中央部が各セグメント１０２（第１セグメント１、第４セグメント４、第７セグメント７、第１０セグメント１０、第１３セグメント１３、第１６セグメント１６、第１９セグメント１９、第２２セグメント２２）に電気的に接続され固定される。なお、図６４は、Ｖ字中央となるセグメント１０２についてヒュージングを実施した状態を示している。同図に示されるように、本実施形態では、Ｖ字中央のセグメント１０２は３つのセグメント１０２おきに配置される。
【０１４７】
その後、Ｖ字の端部となるセグメント（図６４におけるヒュージングの未実施のセグメント）１０２の巻線接合部１０２ｂに、各ティース部９８に巻回したコア巻線１００の端部が挟み込まれる。つまり、Ｖ字の端部となるセグメント１０２の巻線接合部１０２ｂには、短絡線１０３の端部に加えてコア巻線１００の端部が挟み込まれる。例えば、第９セグメント９の巻線接合部１０２ｂには第１短絡線１０３ａと第３コア巻線１００ｃの端部が挟み込まれ、第１７セグメント１７には第１短絡線１０３ａと第６コア巻線１００ｆの端部が挟み込まれる。他のセグメントにおける巻線接合部１０２ｂにも同様に短絡線１０３とコア巻線１００の端部が挟み込まれる。その状態で同巻線接合部１０２ｂがヒュージングにより接合される。これにより、短絡線１０３の端部とコア巻線１００の端部がセグメント１０２に電気的に接続され固定される。
【０１４８】
本実施形態のコンミテータ９４において、Ｖ字中央となるセグメント１０２には、短絡線１０３が折り曲げられて結線され、Ｖ字端部となるセグメント１０２には、短絡線１０３とコア巻線１００が各１本ずつ結線される。従って、各セグメント１０２には、２本の線が接続されることとなるため、接合（ヒュージング）条件が等しくなり、機械的・電気的に安定した接合が可能となる。
【０１４９】
また、本実施形態では、上述したように、６極、８スロット、２４セグメント、集中巻の直流電動機に具体化しており、同位相となる３つのセグメント１０２を短絡する短絡線１０３には、２つのコア巻線１００が接続されている。従って、短絡線１０３により短絡される３つのセグメント１０２のいずれに対してブラシ３９が当接したとしても、短絡線１０３に流れる電流は、ブラシ３９の当接位置に関係なく、コア巻線１００に流れる電流と等しくなる。
【０１５０】
ここで、図６５を用いて短絡線１０３に流れる電流とコア巻線１００に流れる電流との関係を説明する。図６５では、短絡線１０３により短絡される３つのセグメント１０２を「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」として示している。セグメント１０２のＡ，Ｂ，Ｃのいずれかにブラシ３９が摺接して電流（＝２ｉ）が供給される場合、セグメント１０２のＡからコア巻線１００に流れる電流ｉａとセグメント１０２のＣからコア巻線１００に流れる電流ｉｃと、短絡線１０３に流れる電流ｉとが等しくなる（ｉ＝ｉａ＝ｉｃ）。
【０１５１】
因みに、６極、２４スロット、２４セグメント、重ね巻の直流電動機の場合では、図６６に示すように、各セグメント（「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」）にコア巻線１００が接続される。そのため、例えば、セグメントのＡにブラシ３９が当接する場合には、短絡線１０３のＡ−Ｂ間には、セグメントのＢからコア巻線１００に流れる電流ｉｂとセグメントのＣからコア巻線１００に流れる電流ｉｃとが加算された電流（ｉｂ＋ｉｃ）が流れる。つまり、短絡線１０３にはコア巻線１００の２倍の電流が流れるため、短絡線１０３を太くしたり、セグメントのＡ−Ｃ間にも短絡線１０３を追加しＶ字型ではなくΔ型の結線としたりする必要がある。
【０１５２】
これに対し、本実施形態では、図６５に示すように、短絡線１０３に流れる電流ｉがコア巻線１００に流れる電流ｉａ，ｉｃと等しくなるため、短絡線１０３を太くしたり、Δ型の結線としたりする必要がない。よって、短絡線１０３の長さを短くすることができ、短絡線１０３を配置するスペースが低減される。
【０１５３】
上記のように構成した本実施形態の特徴について説明する。
（１）コア９３は、各ティース部９８に巻線１００を巻回した第１及び第２コア部９５，９６を積層してなる。この場合、巻線１００の巻回時には隣接するティース部９８が存在しないため、上記第３実施形態と同様に巻線１００の占積率を大きくすることができる。従って、直流電動機における径方向及び軸方向ともにコンパクトにすることができ、かつ振動及び騒音を抑制することができる。
【０１５４】
（２）第１及び第２コア部９５，９６は、磁性粉体を圧縮成形することで１部品として形成されるので、直流電動機における部品点数を低減する上で好ましいものとなる。
【０１５５】
（３）コア巻線１００が接続された２つのセグメント１０２と、コア巻線１００が非接続となる１つのセグメント１０２とが短絡線１０３を介して短絡され、直流電動機の駆動時には、２４個の全セグメント１０２が通電される。従って、通電の有無によってセグメント１０２の磨耗度合が異なりセグメント１０２間に段差が生じることが回避される。これにより、振動及び騒音を抑制できる。
【０１５６】
また、短絡線１０３により全ての同位相のセグメント１０２間が接続されるので、ブラシ３９の個数を２個にすることができる。つまり、６個のブラシ３９が必要である第１実施形態の直流電動機３１と比較してブラシ３９の個数を低減でき、直流電動機のコストダウンを図ることができる。
【０１５７】
（４）短絡線１０３が絶縁体１０１の外周面に略Ｖ字状となるよう配置され、該短絡線１０３におけるＶ字の中央部はコア巻線１００が非接続となるセグメント１０２に接続される。また、各短絡線１０３について、そのＶ字の中央部の接続が３つのセグメント１０２おきに行われている。この場合、短絡線１０３を設けたことによる重量バランスの悪化を防止でき、電機子９１における重量バランスを良好に保つことができる。
【０１５８】
（５）短絡線１０３の中央部をセグメント１０２に接合した後、該短絡線１０３の端部をコア巻線１００の端部とともにセグメント１０２に接合するようにした。このようにすれば、コンミテータ９４の各セグメント１０２に短絡線１０３及びコア巻線１００を容易に接合することができる。
【０１５９】
なお、上記各実施形態は次のように変更してもよい。
○上記第３実施形態において、第１コア部５１と第２コア部５２は、分割ティース５５を一体ティース５４に固着することによりティース部５８が形成されていたがこれに限定されるものではない。具体的には、第１コア部５１及び第２コア部５２を、上記第６実施形態のように磁性粉体を圧縮成形することでそれぞれ１部品として形成してもよい。このようにすれば、直流電動機における部品点数を低減することができる。
【０１６０】
○上記各実施形態及び別例では、本発明を直流電動機（電動モータ）に具体化して実施したが、本発明を電動モータ以外の回転機器に具体化して実施してもよい。
【０１６１】
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。
（１）第１コア部（５１，７１）の各ティース部（５８，７８）に巻回される巻線（５９，７９）の引き出し端と第２コア部（５２，７２）の各ティース部（５８，７８）に巻回される巻線（５９，７９）の引き出し端を逆方向にした。
【０１６２】
（２）前記固定子のコアは、リング部（７３）と、前記リング部（７３）に設けられた第１の嵌合部（７７）と、前記リング部（７３）から放射状に一体形成された一体ティース（７４）と、該一体ティース（７４）と同一形状に形成され且つ第２の嵌合部（７５ｃ）を有し、当該一体ティース（７４）に固着した分割ティース（７５）とからなるティース部（７８）とを有する第１及び第２コア部（７１，７２）を備え、前記第１コア部（７１）の第１の嵌合部（７７）と第２コア部（７２）の第２の嵌合部（７５ｃ）を嵌合させ、第２コア部（７２）の第１の嵌合部（７７）と第１コア部（７１）の第２の嵌合部（７５ｃ）を嵌合させることによって、第１コア部（７１）と第２コア部（７２）を積層させてなる。
【０１６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、合成トルクベクトルの作用による振動の発生を防止することができる回転機器を提供することができる。
請求項１及び２に記載の発明によれば、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる回転機器を得ることができる。
また、コンパクトで振動、騒音が小さい回転機器を得ることができる。
【０１６６】
請求項４に記載の発明によれば、出力の大きな回転機器を得ることができる。
【０１６７】
請求項５〜８に記載の発明によれば、コンパクトで振動、騒音が小さい回転機器を得ることができる。
請求項９に記載の発明によれば、短絡線を設けたことによる重量バランスの悪化を防止することができる。
【０１６８】
請求項１０に記載の発明によれば、整流子の各セグメントに短絡線及び巻線を容易に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の直流電動機の断面図。
【図２】 同じく直流電動機の要部平面図。
【図３】 同じく直流電動機の電機子への巻線巻回を示す説明図。
【図４】 同じく直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図５】 同じく直流電動機の合成トルクベクトルを示す説明図。
【図６】 第２の実施形態の磁極数とティース数の組み合わせと、短節巻係数Ｋ、軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との関係を示す表。
【図７】 第２の実施形態の磁極数とティース数の組み合わせと、短節巻係数Ｋ、軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との関係を示す表。
【図８】 第２の実施形態の磁極数とティース数の組み合わせと、短節巻係数Ｋ、軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との関係を示す表。
【図９】 ６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１０】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が１０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１１】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が２０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１２】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が３０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１３】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が４０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１４】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が５０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１５】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が６０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１６】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が７０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１７】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１８】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が１０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１９】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が２０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２０】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が３０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２１】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が４０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２２】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が５０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２３】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が６０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２４】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が７０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２５】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２６】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が１０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２７】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が２０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２８】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が３０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２９】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が４０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３０】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が５０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３１】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が６０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３２】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が７０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３３】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す説明図。
【図３４】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図３５】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図３６】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す説明図。
【図３７】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図３８】第３の実施形態のコアの斜視図。
【図３９】第３の実施形態のコアの分解斜視図。
【図４０】第３の実施形態のコアを構成する第１及び第２コア部の平面図。
【図４１】第３の実施形態のコアを構成する第１及び第２コア部の正面図。
【図４２】同じく第１及び第２コア部を構成するコア粗材の平面図。
【図４３】同じく分割ティースの平面図。
【図４４】第４の実施形態のコアの斜視図。
【図４５】第４の実施形態のコアの分解斜視図。
【図４６】第４の実施形態のコアを構成する第１及び第２コア部の平面図。
【図４７】同じく第１及び第２コア部を構成するコア粗材の平面図。
【図４８】同じく分割ティースの平面図。
【図４９】インシュレータが配設されたコアの組付けを示す要部分解平面図。
【図５０】第５の実施形態のコアの要部平面図。
【図５１】第５の実施形態のコアの要部分解平面図。
【図５２】別例のコアの平面図。
【図５３】別例のコアの構成するリング部の平面図。
【図５４】別例のコアの構成するティース部の平面図。
【図５５】別例のコアの要部平面図。
【図５６】別例のコアの要部分解平面図。
【図５７】第６実施形態における電機子の断面図。
【図５８】第６実施形態における電機子の平面図。
【図５９】（ａ）は第１コア部の平面図、（ｂ）は第１コア部の断面図。
【図６０】（ａ）は第２コア部の平面図、（ｂ）は第２コア部の断面図。
【図６１】（ａ）はコアの平面図、（ｂ）はコアの断面図。
【図６２】コンミテータの断面図。
【図６３】電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図６４】短絡線のセグメントへの結線を説明するための説明図。
【図６５】短絡線及びコア巻線を流れる電流を説明するための説明図。
【図６６】短絡線及びコア巻線を流れる電流を説明するための説明図。
【図６７】従来の直流電動機の合成トルクベクトルを示す説明図。
【図６８】従来のコアの平面図。
【図６９】従来のコアの平面図。
【符号の説明】
３１…回転機器としての直流電動機、３２…固定子、３３…回転子としての電機子、３５…磁極としてのマグネット、３７…スロット、３８…整流子としてのコンミテータ、３９…ブラシ、４１〜４５…巻線、５０，６０，７０…回転機器としての電動モータのコア、５１，７１…第１コア部、５２，７２…第２コア部、５３，７３…リング部、５４，７４…一体ティース、５５，７５…分割ティース、５５ｃ，５５ｆ，７５ｃ…第２の嵌合部としての嵌合突部、５５ｅ…インシュレータたわみ防止部としての薄板部、５７，５７ｃ，７７…第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部、５８，７８…ティース部、５９，７９…巻線、８０…インシュレータ、８０ｃ…嵌合端絶縁部、９１…回転子としての電機子、９３…コア、９４…整流子としてのコンミテータ、９５…第１コア部、９６…第２コア部、９７…リング部、９７ｂ…第１の嵌合部としての外周面、９８…ティース部、９８ｚ…第２の嵌合部としての内側面、１００…巻線、１０１…絶縁体、１０２…セグメント、１０３…短絡線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動の防止を図ることができる回転機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開昭５５−１４７９６４号公報では、マグネット数を２ｍｎ個（ｍは１以上の整数、ｎは３以上の整数）、コアのティース数をｍ（２ｎ±１）個、コンミテータのセグメント数をｍｎ（２ｎ±１）個にした直流電動機が開示されている。この場合、ｍ＝１，ｎ＝３のとき、電動機のマグネット数が６となり、ティース数が７又は５となり、セグメント数が２１又は１５となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような直流電動機のティース数が奇数となるため、各ティースに作用する磁力の合力、つまり各ティースのトルクベクトルの合成値（合成トルクベクトル）はゼロにならず、ロータのラジアル方向にその合力が常に働くようになる。
【０００４】
図６７に、従来の６極７スロット（ティース数が７個）電動機のティースにおけるトルクベクトルの合成図を示す。図６７に示すように、７個のティース１１０を有するロータ１１１の回りに６個のマグネット１１２が配置されている。ロータ１１１が図６７（ａ）で示すＡ位置から図６７（ｆ）で示すＦ位置まで反時計回り方向に回転するときの各ティース１１０に作用する磁力の大きさ及び方向は、それぞれ図６７（ａ）〜図６７（ｆ）に１点鎖線矢印で示すように変化する。各ティース１１０のトルクベクトルｔａ〜ｔｇを合成して得た合成トルクベクトルＴは、図６７（ａ）〜図６７（ｆ）に実線矢印で示すように変化する。従って、ロータ１１１は、その回転中において、径方向（ラジアル方向）に常にゼロではない合成トルクベクトルＴで表した力が働いていることから、ロータ（つまりモータ）振動の原因となる。
【０００５】
また一般に、直流電動機や発電機などの回転機器の電機子では、インナー（巻線）ロータ及びアウター（マグネット）ロータ型のインナー（巻線）ステータを構成する積層コアがある。それらの積層コアに集中巻線を施すとき、図６８に示すように、コア１１３のティース１１４先端の幅Ｗ１と、巻線１１５を整列させて巻くためのスロット内スペースＳ１を確保する必要がある。また、図６９に示すように、コア１１６のティース１１７先端の幅Ｗ２と、巻線１１８を整列させて巻くためのスロット内スペースＳ２を確保する必要がある。そのため、巻線１１５，１１８の占積率を大きくすることができない。また、ティース１１４，１１７先端の幅Ｗ１，Ｗ２が広いと、コギングトルクが大きくなることから回転機器の振動が大きくなるといった問題点がある。
【０００６】
これらの問題点を解消するために、特開平９−１９１５８８号公報及び特開平１０−４６４０号公報では、分割されたティースに巻線を巻回してからコアに組み付けるという技術が開示されている。
【０００７】
上記公報の技術では、生産部品としてコア本体と複数のティースがあるため、組み付け前の部品点数が多くなり、生産管理上に問題点があった。また、特開平１０−４６４０号公報に開示された技術の場合、半数のティースがコア本体と完全に分割されている状態からコア本体に嵌合することによってコアは一体に組み付けられている。そのため、嵌合状態の前記ティース部の嵌合部は、その磁気抵抗がコア本体と一体に形成されたティース部の磁気抵抗より高くなり、同一コアには異なる磁気抵抗のティース部が存在してしまう。さらに、このようなコアをインナーロータに用いた場合、回転による遠心力で前記嵌合部ではゆるみが発生してしまう。その結果、各ティース部に作用する磁力が不均一となり、モータ振動の原因となってしまう。
【０００８】
本発明は上記のような問題を鑑みなされたものであって、その目的は振動の発生を防止することができる回転機器を提供することにある。
【００１６】
【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、複数の磁極を有する固定子と、前記磁極と対向するよう配設され、巻線が巻回される複数のスロットを有する回転子と、前記回転子に固定され前記巻線に接続される整流子と、前記整流子に摺接する複数のブラシとを備えた回転機器において、前記回転子のラジアル方向への力がゼロ、もしくは前記各スロットにおけるトルクベクトルの合成値がゼロとなるように、前記磁極及びスロットの数を設定し、前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）としたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
ｍｏｄ（ｎ，２）＝０ （Ｄ）
に満足する組み合わせにし、前記整流子は、略円筒状に形成された絶縁体と、その絶縁体の外周面に複数配置されるセグメントと、全てのセグメントが通電されるように各セグメントに接続され、複数のセグメントのうち同位相のセグメントを短絡する短絡線とを有し、前記複数のスロットに巻回された各巻線は、その両端部がそれぞれ前記セグメントに接続され、前記同位相のセグメントを短絡する短絡線は、その一方の端部が前記巻線の一方の端部と接続されたセグメントに接続されるとともに短絡線の他方の端部が前記巻線の他方の端部と接続されたセグメントに接続され、短絡線の中央部が前記巻線と非接続となるセグメントに接続されることを要旨とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、複数の磁極を有する固定子と、前記磁極と対向するよう配設され、巻線が巻回される複数のスロットを有する回転子と、前記回転子に固定され前記巻線に接続される整流子と、前記整流子に摺接する複数のブラシとを備えた回転機器において、前記回転子のラジアル方向への力がゼロ、もしくは前記各スロットにおけるトルクベクトルの合成値がゼロとなるように前記磁極及びスロットの数を設定し、前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）とし、ｋを自然数とし、ｎの各因数を１を除いた因数としたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
ｍｏｄ（ｎ，２）＝１且つｍｏｄ（（ｎの各因数）×ｋ，２）＝０ （Ｅ）
（ｎの各因数）×ｋ＝２ｍ （Ｆ）
に満足する組み合わせにし、前記整流子は、略円筒状に形成された絶縁体と、その絶縁体の外周面に複数配置されるセグメントと、全てのセグメントが通電されるように各セグメントに接続され、複数のセグメントのうち同位相のセグメントを短絡する短絡線とを有し、前記複数のスロットに巻回された各巻線は、その両端部がそれぞれ前記セグメントに接続され、前記同位相のセグメントを短絡する短絡線は、その一方の端部が前記巻線の一方の端部と接続されたセグメントに接続されるとともに短絡線の他方の端部が前記巻線の他方の端部と接続されたセグメントに接続され、短絡線の中央部が前記巻線と非接続となるセグメントに接続されることを要旨とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転機器において、前記磁極の数を６に設定し、前記スロットの数を８に設定したことを要旨とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の回転機器において、前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）とし、短節巻係数をＫとしたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
Ｋ＝ｓｉｎ（（π／２）×（２ｍ／ｎ）） （Ｂ）
の式で表される短節巻係数ＫがＫ＞０．９に満足する組み合わせにしたことを要旨とする。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１に記載の回転機器において、前記回転子のコアは、第１の嵌合部を有するリング部と、第２の嵌合部を有し前記リング部から放射状に形成されるティース部とからなる第１及び第２コア部を備え、前記第１コア部の第１の嵌合部と第２コア部の第２の嵌合部を嵌合させ、第２コア部の第１の嵌合部と第１コア部の第２の嵌合部を嵌合させることによって、第１コア部と第２コア部を積層させてなることを要旨とする。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の回転機器において、前記ティース部は、前記リング部から放射状に一体形成された一体ティースと、該一体ティースと同一形状に形成され且つ前記第２の嵌合部を有し、当該一体ティースに固着した分割ティースとからなることを要旨とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の回転機器において、前記第１及び第２コア部は、磁性粉体を圧縮成形することで前記リング部とティース部とが一体に形成されることを要旨とする。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１に記載の回転機器において、前記磁極の数を６に設定し、前記スロットの数を８に設定し、該スロットには前記巻線が集中巻にて巻回されたことを要旨とする。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１に記載の回転機器において、前記短絡線を、前記絶縁体の外周面に略Ｖ字状となるよう配置し、該短絡線におけるＶ字の中央部を前記巻線が非接続となるセグメントに接続し、該短絡線について、その中央部の接続は３つのセグメントおきに行われることを要旨とする。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の回転機器において、前記短絡線の中央部を前記セグメントに接合した後、該短絡線の端部を前記巻線の端部とともにセグメントに接合することを要旨とする。
【００３７】
（作用）
請求項１〜３に記載の発明によれば、各スロットで生じるトルクベクトルは軸対称のスロット間において大きさが等しく方向が相反するため、各スロットのトルクベクトルを合成した結果、その合成トルクベクトルは常にゼロとなる。従って、従来技術に比べ、回転子がラジアル方向への力の作用によって振動することが防止される。
【００３８】
請求項１及び２に記載の発明によれば、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせは容易に選ばれる。
また、巻線が接続された２つのセグメントと、巻線が非接続となる１つのセグメントとが短絡線を介して短絡されるので、回転機器の駆動時に全てのセグメントを通電させることが可能となる。従って、通電の有無によってセグメントの磨耗度合が異なりセグメント間に段差が生じることが回避される。これにより、振動及び騒音を抑制できる。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、出力の大きな回転機器の短節巻係数Ｋに対応する磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせは容易に選ばれる。
【００４０】
請求項５〜８に記載の発明によれば、回転機器において、径方向及び軸方向ともにコンパクトにすることができ、かつ振動及び騒音を抑制することができる。
【００４１】
請求項７に記載の発明によれば、第１及び第２コア部は、磁性粉体を圧縮成形することで１部品として形成されるので、部品点数を低減する上で好ましいものとなる。
【００４３】
請求項９に記載の発明によれば、短絡線が絶縁体の外周面に略Ｖ字状となるよう配置され、該短絡線におけるＶ字の中央部は巻線が非接続となるセグメントに接続される。また、各短絡線について、Ｖ字の中央部の接続が３つのセグメントおきに行われる。このようにすれば、短絡線を設けたことによる重量バランスの悪化が防止される。
【００４４】
請求項１０に記載の発明によれば、整流子の各セグメントに短絡線及び巻線が容易に接合される。
【００４５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を６極８スロットの回転機器としての直流電動機に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
【００４６】
図１に示すように、本実施形態の直流電動機３１は、固定子３２と回転子としての電機子３３を備えている。固定子３２は、ヨーク３４と該ヨーク３４内に配設された複数の磁極としてのマグネット３５から構成されている。本実施形態では、６個のマグネット３５は、ヨーク３４の内周面に等角度間隔にて配置固定されている。
【００４７】
前記電機子３３のコア３３ｃには、図２に示すように、複数のティース３６が設けられている。本実施形態では、８個のティース３６が等角度間隔にて設けられている。各ティース３６間には、８個のスロット３７が形成されている。なお、図３において、８個のティース３６及びスロット３７をそれぞれ区別するために番号「３６」と「３７」に「ａ」〜「ｈ」の符号を付し、第１〜第８ティース３６ａ〜３６ｈ及び第１〜第８スロット３７ａ〜３７ｈとする。
【００４８】
また、図１に示すように、電機子３３の一端には、整流子としてのコンミテータ３８がブラシ３９と摺接するように配置されている。コンミテータ３８は複数のセグメント４０を有し、本実施形態では、２４個のセグメント４０が等角度間隔にて設けられ、説明の便宜上、図３及び図４において第１セグメント１〜第２４セグメント２４にてセグメント４０の順番を示す。
【００４９】
そして、上記のように形成された電機子３３は、前記マグネット３５に囲まれるように回転軸３３ａを介して回転可能にヨーク３４内に支持収容されている。なお、本実施形態では、６個のブラシ３９は、その電機子径方向における中心線がそれぞれ前記６個のマグネット３５の径方向中心線と一致するよう設定され、等角度間隔でコンミテータ３８に摺接するように配設されている。
【００５０】
図３は、本実施形態の電機子３３への巻線結線を示す説明図であり、図４は、同じく電機子３３への巻線結線を示す展開図である。本実施形態では、図３及び図４に示すように、電機子３３への巻線巻回は、２つのセグメント４０おきに結線を施すようにしている。以下、電機子３３への巻線巻回について詳述する。
【００５１】
図３及び図４に示すように、第１セグメント１に結線した巻線４１（図３において破線で示す）を、第３スロット３７ｃと第２スロット３７ｂ間の第６ティース３６ｆに所定ターン数にて巻回した後、第１０セグメント１０に結線させる。次に、第１０セグメント１０に結線した巻線４１を、第６スロット３７ｆと第５スロット３７ｅ間の第１ティース３６ａに所定ターン数にて巻回した後、第１９セグメント１９に結線させる。第１９セグメント１９に結線した巻線４１を、第１スロット３７ａと第８スロット３７ｈ間の第４ティース３６ｄに所定ターン数にて巻回した後、第４セグメント４に結線させる。
【００５２】
また、前記第４セグメント４に結線した巻線４１（図３において実線で示す）を、第４スロット３７ｄと第３スロット３７ｃ間の第７ティース３６ｇに所定ターン数にて巻回した後、第１３セグメント１３に結線させる。次に、第１３セグメント１３に結線した巻線４１を、第７スロット３７ｇと第６スロット３７ｆ間の第２ティース３６ｂに所定ターン数にて巻回した後、第２２セグメント２２に結線させる。第２２セグメント２２に結線した巻線４１を、第２スロット３７ｂと第１スロット３７ａ間の第５ティース３６ｅに所定ターン数にて巻回した後、第７セグメント７に結線させる。
【００５３】
さらに、前記第７セグメント７に結線した巻線４１（図３において２点鎖線で示す）を、第５スロット３７ｅと第４スロット３７ｄ間の第８ティース３６ｈに所定ターン数にて巻回した後、第１６セグメント１６に結線させる。次に、第１６セグメント１６に結線した巻線４１を、第８スロット３７ｈと第７スロット３７ｇ間の第３ティース３６ｃに所定ターン数にて巻回した後、第１セグメント１に結線させる。そして、電機子３３には巻線４１が巻回される。
【００５４】
図５に、上記のように形成された直流電動機３１の各ティース３６ａ〜３６ｈに作用する磁力及び合成トルクベクトルを示している。電機子３３が図５（ａ）で示すＡ位置から図５（ｆ）で示すＦ位置まで反時計回り方向に回転するときの各ティース３６ａ〜３６ｈに作用する磁力の大きさ及び方向は、それぞれ１点鎖線矢印で示すトルクベクトルｔａ〜ｔｈとなるように変化する。例えば図５（ａ）に示す状態でのトルクベクトルｔａ〜ｔｈを説明すると、Ｓ極に磁化された第６ティース３６ｆにおけるトルクベクトルｔｃは、軸対称に位置しＮ極に磁化された第２ティース３６ｂにおけるトルクベクトルｔｇとは、大きさが等しく方向が相反するようになっている。つまり、各ティース３６ａ〜３６ｈで生じるトルクベクトルｔａ〜ｔｈは軸対称のティース間において大きさが等しく方向が相反する。そのため、各ティース３６ａ〜３６ｈのトルクベクトルｔａ〜ｔｈを合成した結果、その合成トルクベクトルは、常にゼロとなる。
【００５５】
次に、本実施形態の直流電動機３１の特徴について説明する。
（１）本実施形態では、固定子３２を構成するマグネット３５の数を６にし、電機子３３のスロット３７の数を８に設定した。従って、電機子３３の各ティース３６（つまりスロット３７）の合成トルクベクトルがゼロとなり、電機子３３のラジアル方向への力がゼロとなる。その結果、従来技術に比べ、ラジアル方向への力の作用によって回転子は振動することが防止される。
【００５６】
（２）本実施形態では、電機子３３への巻線巻回は、２つのセグメント４０おきに結線を施すようにしている。また、６個のブラシ３９は、等角度間隔でコンミテータ３８に摺接するように配設されている。従って、２個の同電位のブラシ３９間で順番に整流か行われることから、ブラシ２個使用の場合に比べ、各ブラシ３９の寿命を向上することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
本発明を任意偶数個の磁極（マグネット）と任意個のティース（スロット）を有する直流電動機に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態の直流電動機は第１の実施形態の直流電動機とは構造がほぼ同じであり、磁極（マグネット）の数を任意偶数個とし、ティース（スロット）の数を任意個として一般化にした応用例である。
【００５８】
本実施形態では、直流電動機の磁極数を２ｍ個（ｍは１以上の整数）とし、電機子のティース数をｎ個（ｎは３以上の整数）とする。つまり、直流電動機は、２ｍ個のマグネットが３６０／２ｍ度の角度ごとにＮ極とＳ極が交互に配置され、その内径側にｎ個のティースを３６０／ｎ度の角度ごとに配置されている。そのため、磁極数２ｍとティース数ｎとの対応関係は次の式（Ａ）に満足するとき、直流電動機として成立する。言い換えれば、磁極数２ｍとティース数ｎとの対応関係は次の式（Ａ）に満足しないとき、直流電動機として成立しない。
【００５９】
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
また、本実施形態では、直流電動機の回転子としての電機子への巻線は短節巻方式にて行われており、直流電動機の短節巻係数Ｋは磁極数２ｍ及びティース数ｎとの関係は次の式（Ｂ）に示されている。なお、短節巻係数Ｋとは、磁極ピッチに対して巻線辺の間隔を考慮した係数であり、直流電動機の出力に比例する。つまり、短節巻係数Ｋが大きければ大きいほど直流電動機の出力は大きくなる。
【００６０】
Ｋ＝ｓｉｎ（（π／２）×（２ｍ／ｎ）） （Ｂ）
さらに、一般的に、直流電動機のコギングトルクの値はコギングトルクの脈動数（コギングトルク山数とも言う）Ｈに反比例し、電機子の回転一周当たりのコギングトルクの脈動数Ｈは磁極数２ｍとティース数ｎの最小公倍数となっている。コギングトルクの脈動数Ｈを次の式（Ｃ）で表す。
【００６１】
Ｈ＝ＬＣＭ（２ｍ，ｎ） （Ｃ）
つまり、磁極数２ｍとティース数ｎの最小公倍数が大きければコギングトルク脈動数が大きくなり、コギングトルクの値は小さくなる。
【００６２】
そして、本出願人は直流電動機の磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせと、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力との関係を調べ、その一部分のデータを図９〜図３２に示す。図９〜図１６は６極７ティース（磁極数２ｍ＝６、ティース数ｎ＝７）、電機子回転角が０°〜７０°間の電動直流機における電機子に作用される軸接線力及び軸法線力を測定したデータを示すグラフである。図１７〜図２４は６極８ティース（磁極数２ｍ＝６、ティース数ｎ＝８）、電機子回転角が０°〜７０°間の電動直流機における電機子に作用される軸接線力及び軸法線力を測定したデータを示すグラフである。図２５〜図３２は６極９ティース（磁極数２ｍ＝６、ティース数ｎ＝９）、電機子回転角が０°〜７０°間の電動直流機における電機子に作用される軸接線力及び軸法線力を測定したデータを示すグラフである。なお、図９〜図３２の各図（ａ）は電機子に作用される軸接線力のデータを示し、各図（ｂ）は電機子に作用される軸法線力のデータを示している。また、図９〜図３２の中において、破線の矢印が各ティースでの作用力を表し、細実線の矢印が各ティースのトルクベクトルを表し、太実線の矢印が合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）を表している。各図面中の数字の単位はニュートン（Ｎ）である。
【００６３】
図９〜図１６に示すように、０°〜７０°間のいずれの電機子回転角においても、電機子に作用される合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）はゼロにならない。従って、この６極７ティース（スロット）の電動直流機は従来技術で説明したように、回転中の電機子が常にラジアル方向の力の作用を受けて振動する。
【００６４】
図１７〜図２４に示すように、０°〜７０°間のいずれの電機子回転角においても、電機子に作用される合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）はゼロになっている。従って、この６極８ティース（スロット）の電動直流機は第１の実施形態で説明したように、回転中の電機子がラジアル方向の力の作用を受けず振動しない。
【００６５】
図２５〜図３２に示すように、０°〜７０°間のいずれの電機子回転角においても、電機子に作用される合成トルクベクトル（軸接線力又は軸方線力）はゼロになっている。従って、この６極９ティース（スロット）の電動直流機は、その回転中の電機子がラジアル方向の力の作用を受けず振動しない。
【００６６】
そして、本出願人は、直流電動機の磁極数２ｍ（＝２〜２４）及びティース数ｎ（＝３〜２５）と、直流電動機の短節巻係数Ｋ、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との対応関係を表すデータを図６〜図８に示している。
【００６７】
図６〜図８に示すように、直流電動機の磁極数２ｍ及びティース数ｎは前記式（Ａ）に満足するとともに、ティース数ｎは次の式（Ｄ）に満足するとき、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００６８】
ｍｏｄ（ｎ，２）＝０ （Ｄ）
つまり、式（Ｄ）によれば、ティース数ｎが偶数である場合、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００６９】
また、図６〜図８に示すように、直流電動機の磁極数２ｍ及びティース数ｎは前記式（Ａ）に満足するとともに、ティース数ｎは次の式（Ｅ）（Ｆ）に満足するとき、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００７０】
ｍｏｄ（ｎ，２）＝１且つｍｏｄ（（ｎの各因数）×ｋ，２）＝０ （Ｅ）
（ｎの各因数）×ｋ＝２ｍ （Ｆ）
ここで、ｋは自然数である。ｎの各因数は１を除いた因数である。
【００７１】
つまり、式（Ｅ）（Ｆ）によれば、ティース数ｎが奇数である場合、ティース数ｎの各因数（１を除く）と自然数ｋとの積は偶数であり、且つティース数ｎの各因数（１を除く）と自然数ｋとの積が磁極数２ｍに等しいとき、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００７２】
例を挙げて説明すると、前記６極７ティースの直流電動機の場合、ティース数ｎが７（奇数）であり、ティース数ｎの因数（１を除く）は７しかない。そして、（ｎの各因数）×ｋ（＝７，１４，２１，２８・・・・・）の中に式（Ａ）に満足する偶数はないため、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせはない。
【００７３】
また、前記６極９ティースの直流電動機の場合、ティース数ｎが９（奇数）であり、ティース数ｎの因数（１を除く）は３，９がある。例えばティース数ｎの因数（１を除く）は３である場合、３×ｋ（＝３，６，９，１２・・・・・）の中に式（Ａ）に満足する偶数は６（＝２ｍ）があるため、磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせは６極９ティースの場合において電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロとなる。
【００７４】
従って、ティース数ｎが偶数である場合、式（Ａ）に満足する直流電動機の磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを選べば、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力はゼロになり、電機子の振動のない直流電動機を得ることができる。
【００７５】
また、図６〜図８では、磁極数２ｍ（＝２〜２４）及びティース数ｎ（＝３〜２５）に対応した直流電動機の短節巻係数Ｋを示している。そして、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせの中に短節巻係数Ｋが大きな（例えばＫ＞０．９）組み合わせを選べば、出力の大きな直流電動機を得ることができる。
【００７６】
さらに、図６〜図８では、磁極数２ｍ（＝２〜２４）及びティース数ｎ（＝３〜２５）に対応した直流電動機のコギングトルクの脈動数（コギングトルク山数）Ｈを示している。そして、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせの中にコギングトルク山数Ｈが大きな組み合わせを選べば、コギングトルクの値が小さい直流電動機を得ることができる。
【００７７】
次に、本実施形態の効果を記載する。
（１） 電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎを、式（Ａ）及び式（Ｄ）に満足した組み合わせ又は式（Ａ）及び（Ｅ）（Ｆ）に満足した組み合わせにした。従って、それらの式に基づいて電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを容易に選ぶことができる。
【００７８】
（２） 磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせに対応して直流電動機の短節巻係数Ｋを式（Ｂ）で表した。従って、その式（Ｂ）に基づいて短節巻係数Ｋの大きな磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを選ぶことによって、出力の大きな直流電動機を得ることができる。
【００７９】
（３） 磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせに対応して直流電動機のコギングトルクの脈動数（コギングトルク山数）Ｈを式（Ｃ）で表した。従って、その式（Ｃ）に基づいてコギングトルクの脈動数Ｈの大きな磁極数２ｍとティース数ｎの組み合わせを選ぶことによって、コギングトルクの値が小さい直流電動機を得ることができる。
【００８０】
なお、上記各実施形態は次のように変更してもよい。
○第１の実施形態において、電機子３３への巻線は１周目と２周目を分けて並列巻回するように実施してもよい。詳述すると、１周目の巻線巻回において、図３３及び図３４に示すように、まず、第２セグメント２に結線した巻線４２（図３３において実線で示す）を、第３スロット３７ｃと第２スロット３７ｂ間の第６ティース３６ｆに所定ターン数にて巻回した後、第８セグメント８に結線させる。次に、第８セグメント８に結線した巻線４２を、第５スロット３７ｅと第４スロット３７ｄ間の第８ティース３６ｈに所定ターン数にて巻回した後、第１４セグメント１４に結線させる。第１４セグメント１４に結線した巻線４２を、第７スロット３７ｇと第６スロット３７ｆ間の第２ティース３６ｂに所定ターン数にて巻回した後、第２０セグメント２０に結線させる。最後に、第２０セグメント２０に結線した巻線４２を、第１スロット３７ａと第８スロット３７ｈ間の第４ティース３６ｄに所定ターン数にて巻回した後、第２セグメント２に結線させることによって１周目の巻線巻回が終了する。
【００８１】
また、２周目の巻線巻回において、図３３及び図３５に示すように、まず、第５セグメント５に結線した巻線４３（図３３において破線で示す）を、第４スロット３７ｄと第３スロット３７ｃ間の第７ティース３６ｇに所定ターン数にて巻回した後、第１１セグメント１１に結線させる。次に、第１１セグメント１１に結線した巻線４３を、第６スロット３７ｆと第５スロット３７ｅ間の第１ティース３６ａに所定ターン数にて巻回した後、第１７セグメント１７に結線させる。第１７セグメント１７に結線した巻線４３を、第８スロット３７ｈと第７スロット３７ｇ間の第３ティース３６ｃに所定ターン数にて巻回した後、第２３セグメント２３に結線させる。最後に、第２３セグメント２３に結線した巻線４３を、第２スロット３７ｂと第１スロット３７ａ間の第５ティース３６ｅに所定ターン数にて巻回した後、第５セグメント５に結線させることによって２周目の巻線巻回が終了する。
【００８２】
上記の構成によれば、６個のブラシ３９による給電の並列回路数が２個となり、並列回路数が１個のものに比べ各巻線４２，４３に流れる電流が半分となる。従って、各巻線４２，４３に流れる電流の密度が並列回路数が１個の場合と同じにすれば、巻線断面積を半分にすることができ、巻線４２，４３の線径を小さくすることができることから、スロット面積を有効に利用することができる。尚、この場合、コンミテータ３８に摺接するブラシ３９の摺接幅はセグメント４０の幅より大きくする必要がある。つまり、ブラシ３９は常に相隣る２つのセグメント４０を跨るようにセグメント４０に摺接する必要がある。
【００８３】
○また、第１の実施形態において、電機子３３への巻線は巻線間に渡り線を設けるように実施してもよい。詳述すると、図３６及び図３７に示すように、第１セグメント１に結線した巻線４４を、第９セグメント９に渡って結線させてから、第４スロット３７ｄと第３スロット３７ｃ間の第７ティース３６ｇに所定ターン数にて巻回し、第８セグメント８に結線させる。次に、第８セグメント８に結線した巻線４４を、第２４セグメント２４に渡って結線させてから、第１スロット３７ａと第８スロット３７ｈ間の第４ティース３６ｄに所定ターン数にて巻回し、第２３セグメント２３に結線させる。そして、第２３セグメント２３に結線した巻線４４を、第７セグメント７に渡って結線させてから、第１５セグメント１５に渡って結線させる。
【００８４】
第１５セグメント１５に結線した巻線４４を、第６スロット３７ｆと第５スロット３７ｅ間の第１ティース３６ａに所定ターン数にて巻回し、第１４セグメント１４に結線させる。第１４セグメント１４に結線した巻線４４を、第６セグメント６に渡って結線させてから、第３スロット３７ｃと第２スロット３７ｂ間の第６ティース３６ｆに所定ターン数にて巻回し、第５セグメント５に結線させる。第５セグメント５に結線した巻線４４を、第１３セグメント１３に渡って結線させてから、第２１セグメント２１に渡って結線させる。
【００８５】
第２１セグメント２１に結線した巻線４４を、第８スロット３７ｈと第７スロット３７ｇ間の第３ティース３６ｃに所定ターン数にて巻回し、第２０セグメント２０に結線させる。第２０セグメント２０に結線した巻線４４を、第１２セグメント１２に渡って結線させてから、第５スロット３７ｅと第４スロット３７ｄ間の第８ティース３６ｈに所定ターン数にて巻回し、第１１セグメント１１に結線させる。第１１セグメント１１に結線した巻線４４を、第３セグメント３に渡って結線させてから、第２スロット３７ｂと第１スロット３７ａ間の第５ティース３６ｅに所定ターン数にて巻回し、第２セグメント２に結線させる。第２セグメント２に結線した巻線４４を、第１０セグメント１０に渡って結線させてから、第１８セグメント１８に渡って結線させる。
【００８６】
第１８セグメント１８に結線した巻線４４を、第７スロット３７ｇと第６スロット３７ｆ間の第２ティース３６ｂに所定ターン数にて巻回し、第１７セグメント１７に結線させてから、第９セグメントに渡って結線させる。
【００８７】
その後、第１６セグメント１６と第８セグメント８を渡り線４５で連結させ、第１９セグメント１９と第１１セグメント１１を渡り線４５で連結させる。また、第２２セグメント２２と第６セグメント６を渡り線４５で連結させ、第４セグメント４と第１２セグメント１２を渡り線４５で連結させる。
【００８８】
上記の構成によれば、渡り線４５を設けたため、すべての同位相のセグメント間が短絡されることから、ブラシ３９を図３７に示すような２個にすることができる。その結果、部品点数の低減によるコストダウンを図ることができる。
【００８９】
○上記各実施形態では、固定子側に磁極を設け、回転子側にスロットを設けた直流電動機に具体化して実施したが、回転子側に磁極を設け、固定子側にスロットを設けた回転機器に具体化して実施してもよい。
【００９０】
（第３の実施形態）
以下、本発明を回転機器としての電動モータのコアに具体化した第３の実施形態について説明する。図３８は本実施形態のコアの斜視図である。図３９は、本実施形態のコアの分解斜視図である。
【００９１】
図３８及び図３９に示すように、本実施形態のコア５０は、第１コア部５１と第２コア部５２を備え、第１コア部５１と第２コア部５２を互いに組み付けることにより形成されている。第１コア部５１と第２コア部５２は、同じ構成にて形成されている。詳述すると、第１及び第２コア部５１，５２は、図４０及び図４１に示すように、中心孔５３ａを有するリング部５３と、該リング部５３の外周から外方へ等角度間隔（９０°）で放射状に延設された複数（４個）の一体ティース５４と、各一体ティース５４上に設けた分割ティース５５とを備えている。リング部５３と一体ティース５４は、図４２に示すコア粗材５６を構成する。
【００９２】
図４０及び図４２に示すように、前記リング部５３の外周面においては、相隣る一体ティース５４間の中間位置に第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部５７が設けられている。つまり、第１及び第２コア部５１，５２には、それぞれ４つの分割ティース嵌合凹部５７が設けられている。この分割ティース嵌合凹部５７は、断面楔状に形成されている。
【００９３】
前記分割ティース５５は、図４３に示すように、巻線巻回部５５ａと、該巻線巻回部５５ａの一端（先端）に形成される先端部５５ｂと、前記巻線巻回部５５ａの他端（基端）に形成される第２の嵌合部としての嵌合突部５５ｃとを備えている。前記巻線巻回部５５ａは前記一体ティース５４の巻線巻回部５４ａと同じ形状に形成され、前記先端部５５ｂは前記一体ティース５４の先端部５４ｂと同じ形状に形成されている。前記嵌合突部５５ｃは、前記分割ティース嵌合凹部５７と同じ断面楔状に形成されている。また、各分割ティース５５は、前記各一体ティース５４と同じ軸線方向厚さにて形成されている。つまり、分割ティース５５は、前記リング部５３と同じ厚さにて形成されている。
【００９４】
そして、図４０及び図４１に示すように、４つの分割ティース５５は、その巻線巻回部５５ａ及び先端部５５ｂがそれぞれ各一体ティース５４の巻線巻回部５４ａ及び先端部５４ｂと合わせながら、嵌合突部５５ｃが前記リング部５３上に配置されるようにコア粗材５６に固着される。これにより、第１及び第２コア部５１，５２は形成される。その後、積層された一体ティース５４と分割ティース５５からなるティース部５８に対して絶縁処理を施す。なお、本実施形態では、前記分割ティース５５は、かしめにてコア粗材５６に固着されている。また、第１及び第２コア部５１，５２のティース部５８に対する絶縁処理は、樹脂成形にて行う。
【００９５】
以下、上記のように形成された第１コア部５１と第２コア部５２への巻線巻回、組み付けによるコア５０の製造方法を説明する。
図４０に示すように、まず、第１及び第２コア部５１，５２の各ティース部５８に集中巻線にて巻線（コイル）５９を巻回する（図４０において１つのティース部５８への巻線５９のみを示している）。このとき、各巻線端部（図示せず）の引き出し方向は、第１及び第２コア部５１，５２の軸線方向にし、第１コア部５１においては一体ティース５４側から（図３９では上向き）引き出され、第２コア部５２においては分割ティース５５側から（図３９では上向き）引き出されるようにしている。
【００９６】
そして、図３９に示すように、第１コア部５１の分割ティース５５と第２コア部５２の分割ティース５５を互いに対向させ、第１コア部５１の分割ティース５５と第２コア部５２の分割ティース嵌合凹部５７、第１コア部５１の分割ティース嵌合凹部５７と第２コア部５２の分割ティース５５との軸方向位置を一致させる。つまり、第１コア部５１と第２コア部５２は、円周方向に互いに４５°ずらした状態となる。この状態から、第１及び第２コア部５１，５２の分割ティース５５を第２及び第１コア部５２，５１の分割ティース嵌合凹部５７に嵌合させることによって、図３８に示すような８スロットを有するコア５０は形成される。このとき、前記各巻線端部は軸線方向において同じ向き（図３８及び図３９では共に矢印Ａで示す上向き）にて引き出される。
【００９７】
最後に、一体となったコア５０のリング部５３の中心孔５３ａに電動モータの回転軸（シャフト）を嵌挿させる（図示せず）。
次に、上記のように構成した本実施形態のコア５０の特徴について説明する。
【００９８】
（１）本実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２は、それぞれ一体ティース５４と嵌合突部５５ｃを有する分割ティース５５とからなるティース部５８と、リング部５３の外周に形成された分割ティース嵌合凹部５７を備えている。そして、分割ティース５５の嵌合突部５５ｃと分割ティース嵌合凹部５７を嵌合し、第１コア部５１と第２コア部５２を積層することによってコア５０は形成される。従って、コア５０を組み付けるための組み付け前の部品は、第１コア部５１と第２コア部５２の２部品しかないため、部品点数の低減と組付けの簡素化を図ることができる。
【００９９】
（２）本実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２のティース部５８は、リング部５３と一体に形成された一体ティース５４と、該一体ティース５４上に固着した分割ティース５５とから構成されている。従って、コア５０をインナーロータに用いた場合においても、回転による遠心力で分割ティース５５のゆるみが発生しないことから、コア５０を用いた電動モータ性能向上を図ることができる。
【０１００】
（３）本実施形態では、分割ティース５５は、リング部５３と同じ厚さにて形成され、第１コア部５１と第２コア部５２は同じものに形成されている。従って、各ティース部５８はすべて同じに形成され、各ティース部５８の磁気抵抗が同じとなる。その結果、特開平１０−４６４０号公報のように各ティース部の磁気抵抗が異なるモータに比べ、コア５０を用いた電動モータの性能向上を図ることができる。
【０１０１】
（４）本実施形態では、コア５０の組み付けにおいて、第１及び第２コア部５１，５２の各ティース部５８にそれぞれ巻線５９を巻回してから、第１コア部５１と第２コア部５２を積層させるようにした。従って、第１コア部５１と第２コア部５２を組み付けてから各ティース部５８にそれぞれ巻線５９を巻回することより巻線５９を容易に巻回することができる。この場合、各ティース部５８の先端部間の幅（図３８で示す幅Ｂ）を小さくすることができる。その結果、コア５０を用いた電動モータのコギングトルクを低減することができ、電動モータの振動を低減することができる。また、スロット内スペースを有効に利用できることから、巻線５９の占積率を大きくすることができ、電動モータの小型化を図ることができる。
【０１０２】
（５）本実施形態では、第１コア部５１の各ティース部５８に巻回される巻線５９の引き出し端と第２コア部５２の各ティース部５８に巻回される巻線５９の引き出し端を逆方向にした。従って、第１コア部５１と第２コア部５２が積層されたときそれぞれの巻線５９の引き出し端が同一方向に引き出される。その結果、巻線５９を容易に取扱うことができる。
【０１０３】
（第４の実施形態）
以下、本発明を回転機器としての電動モータのコアに具体化した第４の実施形態について説明する。図４４は本実施形態のコアの斜視図である。図４５は、本実施形態のコアの分解斜視図である。
【０１０４】
本実施形態のコア７０は、第１コア部７１と第２コア部７２を備え、第１コア部７１と第２コア部７２を互いに組み付けることにより形成されている。第１コア部７１と第２コア部７２は、同じ構成にて形成されている。詳述すると、第１及び第２コア部７１，７２は、図４５に示すように、リング部７３と、該リング部７３の内周から内方へ等角度間隔（１２０°）で放射状に延設された複数（３個）の一体ティース７４と、各一体ティース７４上に設けた分割ティース７５とを備えている。リング部７３と一体ティース７４は、図４７に示すコア粗材７６を構成する。
【０１０５】
図４６及び図４７に示すように、前記リング部７３の内周面７３ａにおいては、相隣る一体ティース７４間の中間位置に第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部７７が設けられている。つまり、第１及び第２コア部７１，７２には、それぞれ３つの分割ティース嵌合凹部７７が設けられている。この分割ティース嵌合凹部７７は、断面楔状に形成されている。
【０１０６】
前記分割ティース７５は、図４８に示すように、巻線巻回部７５ａと、該巻線巻回部７５ａの一端（先端）に形成される先端部７５ｂと、前記巻線巻回部７５ａの他端（基端）に形成される第２の嵌合部としての嵌合突部７５ｃとを備えている。前記巻線巻回部７５ａは前記一体ティース７４の巻線巻回部７４ａと同じ形状に形成され、前記先端部７５ｂは前記一体ティース７４の先端部７４ｂと同じ形状に形成されている。前記嵌合突部７５ｃは、前記分割ティース嵌合凹部７７と同じ断面楔状に形成されている。また、各分割ティース７５は、前記各一体ティース７４と同じ軸線方向厚さにて形成されている。つまり、分割ティース７５は、前記リング部７３と同じ厚さにて形成されている。
【０１０７】
そして、図４６に示すように、３つの分割ティース７５は、その巻線巻回部７５ａ及び先端部７５ｂがそれぞれ各一体ティース７４の巻線巻回部７４ａ及び先端部７４ｂと合わせながら、嵌合突部７５ｃが前記リング部７３上に配置されるようにコア粗材７６に固着される。これにより、第１及び第２コア部７１，７２は形成される。その後、積層された一体ティース７４と分割ティース７５からなるティース部７８に対して絶縁処理を施す。なお、本実施形態では、前記分割ティース７５は、かしめにてコア粗材７６に固着されている。また、第１及び第２コア部７１，７２のティース部７８に対する絶縁処理は、樹脂成形にて行う。
【０１０８】
以下、上記のように形成された第１コア部７１と第２コア部７２への巻線巻回、組み付けによるコア７０の製造方法を説明する。
図４６に示すように、まず、第１及び第２コア部７１，７２の各ティース部７８に集中巻線にて巻線（コイル）７９を巻回する（図４６において１つのティース部７８への巻線７９のみを示している）。このとき、各巻線端部（図示せず）の引き出し方向は、第１及び第２コア部７１，７２の軸線方向にし、第１コア部７１においては一体ティース７４側から（図４５では上向き）引き出され、第２コア部７２においては分割ティース７５側から（図４５では上向き）引き出されるようにしている。
【０１０９】
そして、図４５に示すように、第１コア部７１の分割ティース７５と第２コア部７２の分割ティース７５を互いに対向させ、第１コア部７１の分割ティース７５と第２コア部７２の分割ティース嵌合凹部７７、第１コア部７１の分割ティース嵌合凹部７７と第２コア部７２の分割ティース７５との軸方向位置を一致させる。つまり、第１コア部７１と第２コア部７２は、円周方向に互いに６０°ずらした状態となる。この状態から、第１及び第２コア部７１，７２の分割ティース７５を第２及び第１コア部７２，７１の分割ティース嵌合凹部７７に嵌合させることによって、図４４に示すような６スロットを有するコア７０は形成される。このとき、前記各巻線端部は軸線方向において同じ向き（図４４及び図４５では共に矢印Ｃで示す上向き）にて引き出される。
【０１１０】
従って、本実施形態のコア７０によれば、第３の実施形態の特徴に記載の効果とほぼ同様な効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
以下、本発明を回転機器としての電動モータのコアに具体化した第５の実施形態について図面に従って説明する。なお、本実施形態は、第３の実施形態に比べ、前記巻線５９が各ティース部５８に配設されたインシュレータに巻回されることと、第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部５７及び第２の嵌合部としての嵌合突部５５ｃの構造が異なる。説明の便宜上、第３の実施形態と同じの部分に対して同じ符号を付しその説明を省略し、第３の実施形態と異なる部分について詳しく説明する。
【０１１１】
図５０及び図５１に示すように、本実施形態では、各ティース部５８（ティース５４，５５）には、インシュレータ８０が配設されている。前記インシュレータ８０は、巻線巻回部８０ａ、先端絶縁部８０ｂ及び嵌合端絶縁部８０ｃを備えている。前記巻線巻回部８０ａには、巻線５９が巻装されている。前記嵌合端絶縁部８０ｃは、周方向において所定長さ（図５０及び図５１で示す所定角度αに対応した円弧長）にて円弧状に形成されている。
【０１１２】
また、本実施形態の分割ティース５５の嵌合突部５５ｃは、周方向において前記嵌合端絶縁部８０ｃとほぼ同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて形成されている。前記分割ティース嵌合凹部５７は、周方向において前記嵌合突部５５ｃと同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて形成されている。嵌合突部５５ｃの周方向両端には凹部５５ｄが設けられ、分割ティース嵌合凹部５７の周方向両端には前記凹部５５ｄに嵌合する凸部５７ａが設けられている。本実施形態では、前記所定角度αは、３６０°／（ティース本数又はスロット数）、つまりα＝３６０°／８＝４５°となるように設定されている。
【０１１３】
そして、前記嵌合端絶縁部８０ｃが前記嵌合突部５５ｃの外周面に当接するようインシュレータ８０を各ティース部５８に配設し、前記巻線巻回部８０ａに巻線５９を巻装する。各分割ティース５５の嵌合突部５５ｃを前記分割ティース嵌合凹部５７に嵌合することによって、第１コア部５１と第２コア部５２は組付けられる。
【０１１４】
従って、この構成によれば、前記嵌合突部５５ｃが前記所定角度αに対応した円弧長にて形成された前記インシュレータ８０の嵌合端絶縁部８０ｃより短い円弧長（例えば図４９で示す所定角度β（＜α）に対応した円弧長）にて形成された場合に比べ、巻線５９の巻装による前記嵌合端絶縁部８０ｃのたわみが防止される。詳述すると、前記インシュレータ８０は外力により変形されない硬質の絶縁材（樹脂）から形成される場合と、外力により変形される軟質の絶縁材（樹脂）から形成される場合がある。図４９に示すように、第３の実施形態の各ティース部５８に軟質（巻線５９の巻装圧力により変形する材質）の絶縁材（樹脂）からなるインシュレータ８０が配設される場合、前記嵌合突部５５ｃの両端から突出した嵌合端絶縁部８０ｃの両端が巻線５９の巻装圧力によりたわんでしまい、分割ティース５５が分割ティース嵌合凹部５７に嵌合するときの邪魔となる。つまり、分割ティース５５が分割ティース嵌合凹部５７に嵌合するとき、たわんでいる嵌合端絶縁部８０ｃの両端はリング部５３と干渉し、第１コア部５１と第２コア部５２との組み付けを行いにくくなる。そして、前記嵌合突部５５ｃ（又はインシュレータ当接部５５ｅ）を嵌合端絶縁部８０ｃとほぼ同じ円弧長にて形成することによって、第１コア部５１と第２コア部５２との組付性を向上することができる。
【０１１５】
なお、上記各実施形態は次のように変更してもよい。
○上記第３の実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２には、それぞれ４個のティース部５８を形成し、第１及び第２コア部５１，５２からなるコア５０は８スロットとなるようにしたが、第１及び第２コア部５１，５２には、それぞれ４個以外の個数（例えば３個、５個以上）のティース部５８を形成し、第１及び第２コア部５１，５２からなるコア５０は８スロット以外のスロット数（例えば６スロット、１０スロット以上）となるようにしてもよい。
【０１１６】
○上記第４の実施形態では、第１及び第２コア部７１，７２には、それぞれ３個のティース部７８を形成し、第１及び第２コア部７１，７２からなるコア７０は６スロットとなるようにしたが、第１及び第２コア部７１，７２には、それぞれ３個以外の個数（例えば４個以上）のティース部７８を形成し、第１及び第２コア部７１，７２からなるコア７０は６スロット以外のスロット数（例えば８スロット以上）となるようにしてもよい。
【０１１７】
○上記第３及び第４の実施形態では、第１の嵌合部（分割ティース嵌合凹部５７，７７）を凹状に形成し、第２の嵌合部（嵌合突部５５ｃ，７５ｃ）を凸状に形成したが、第１の嵌合部を凸状に形成し、第２の嵌合部を凹状に形成してもよい。第１及び第２の嵌合部を楔状以外の断面形状にて形成してもよい。
【０１１８】
○上記第３及び第４の実施形態では、分割ティース５５，７５はそれぞれ一体ティース５４，７４と合わせながらコア粗材５６，７６にかしめにて固着したが、固着方法として、溶接又は接着剤による接着等にて実施してもよい。
【０１１９】
○上記第３の実施形態では、一体となったコア５０のリング部５３の中心孔５３ａに電動モータの回転軸（シャフト）を嵌挿させるようにしたが、第１及び第２コア部５１，５２のどちらか一方のリング部中心孔５３ａに電動モータの回転軸を嵌挿させてから、他方の第１及び第２コア部と嵌合するようにしてもよい。
【０１２０】
○上記第３の実施形態では、各ティース部の磁気抵抗が変わらないようにするために、電動モータのコアを次のような形態にて実施してもよい。図５２に示すように、コア６０は、複数（８つ）のティース嵌合凹部６１を設けたリング部６２と、巻線６３が巻回され前記各ティース嵌合凹部６１に嵌合されるティース部６４を備えている。
【０１２１】
前記ティース嵌合凹部６１は、図５３に示すように、リング部６２の外周面に等角度間隔にて設けられている。前記ティース部６４は、図５４に示すように、巻線巻回部６４ａと、該巻線巻回部６４ａの一端（先端）に形成される先端部６４ｂと、前記巻線巻回部６４ａの他端（基端）に形成される嵌合突部６４ｃから構成されている。そして、絶縁処理された各ティース部６４の巻線巻回部６４ａに巻線６３を巻回させてから、前記嵌合突部６４ｃを前記リング部６２のティース嵌合凹部６１に嵌合させることによってコア６０は形成される。
【０１２２】
この場合、各ティース部６４の磁気抵抗が均一となり、特開平１０−４６４０号公報の回転機器のように各ティース部の磁気抵抗が異なるモータに比べ、コア６０を用いた電動モータの性能向上を図ることができる。
【０１２３】
○上記第３及び第４の実施形態では、第１及び第２コア部５１，５２，７１，７２の各ティース部５８，７８に対する絶縁処理は樹脂成形にて行ったが、第１及び第２コア部５１，５２，７１，７２の各ティース部５８，７８に対する絶縁処理はインシュレータにて実施してもよい。
【０１２４】
○上記第５の実施形態を次のような形態にて実施してもよい。図５５及び図５６に示すように、各分割ティース５５には、インシュレータたわみ防止部を設ける。詳述すると、前記各分割ティース５５は、巻線巻回部５５ａと、該巻線巻回部５５ａの一端（先端）に形成される先端部５５ｂと、前記巻線巻回部５５ａの他端（基端）に形成されるインシュレータたわみ防止部としての薄板部５５ｅと、該薄板部５５ｅの中央から延設される第２の嵌合部としての嵌合突部５５ｆとを備えている。前記薄板部５５ｅは、周方向において前記インシュレータ８０の嵌合端絶縁部８０ｃとほぼ同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて円弧状に形成されている。前記嵌合突部５５ｆは、断面楔状に形成されている。
【０１２５】
また、前記リング部５３の外周面には、相隣る一体ティース５４間に凹部５７ｂが設けられている。この凹部５７ｂは、前記嵌合突部５５ｆが嵌合するための第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部５７ｃと、前記薄板部５５ｅを収容するための収容凹部５７ｄとを備えている。前記分割ティース嵌合凹部５７ｃは前記嵌合突部５５ｆと同じ断面形状にて形成されている。前記収容凹部５７ｄは、周方向において前記薄板部５５ｅとほぼ同じ長さ（つまり前記所定角度αに対応した円弧長）にて形成され、径方向において前記薄板部５５ｅの厚さとほぼ同じ深さにて形成されている。
【０１２６】
そして、前記嵌合端絶縁部８０ｃが前記薄板部５５ｅの外周面に当接するようインシュレータ８０を各ティース部５８に配設し、前記巻線巻回部８０ａに巻線５９を巻装する。各分割ティース５５の嵌合突部５５ｃを前記分割ティース嵌合凹部５７に嵌合するとともに前記薄板部５５ｅを前記収容凹部５７ｄに収容することによって、第１コア部５１と第２コア部５２は組付けられる。従って、この構成によれば、前記第５の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
【０１２７】
なお、第５の実施形態及び本別例の構成を第４の実施形態のコア７０及び前記別例のコア６０に具体化して実施してもよい。
また、第５の実施形態の嵌合突部５５ｃ（又は本別例の薄板部５５ｅ）の周方向長さが前記インシュレータ８０の嵌合端絶縁部８０ｃの周方向長さと同じ又はそれより長く形成されれば、前記所定角度αを３６０°／（ティース本数又はスロット数）より小さく設定してもよい。
【０１２８】
○上記第３の実施形態のコア５０を第１の実施形態の直流電動機における電機子（回転子）コアとして用いてもよい。このコア５０を用いた電機子への巻線の結線は、上述したように、図４の結線方法、図３３及び図３４の結線方法、図３７の結線方法のいずれかの方法により行うようにする。このようにすれば、直流電動機における径方向及び軸方向ともにコンパクトにすることができ、かつ振動及び騒音を抑制することができる。勿論、６極８スロットの直流電動機に限るものではなく、スロット数が偶数であれば磁極数及びスロット数は適宜変更してもよい。但し、第２実施形態で説明したように、電機子に作用される合成トルクベクトルが０となり、電機子のラジアル方向への力がゼロとなる直流電動機に具体化する。そして、その直流電動機におけるコアとして、第３の実施形態におけるコア（回転子のコア）５０や第４の実施形態におけるコア（固定子のコア）７０のように、第１コア部と第２コア部とからなる分割コアを用いるようにする。
【０１２９】
（第６の実施形態）
本発明を具体化した第６の実施形態を図面に従って説明する。図５７及び図５８には、６極８スロットの直流電動機における電機子（回転子）９１の概略構成を示している。なお、図５７は電機子９１の断面図であり、図５８は電機子９１を軸方向から見た図である。
【０１３０】
図５７及び図５８に示すように、電機子９１は、回転軸９２と、回転軸９２の中央部に固定されるコア９３と、回転軸９２の一端に固定されるコンミテータ９４とを備えている。
【０１３１】
コア９３は、第１コア部９５と第２コア部９６とを備え、第１コア部９５と第２コア部９６を互いに組み付けることにより形成されている。図５９には第１コア部９５の構成を示し、図６０には第２コア部９６の構成を示している。なお、図５９（ａ）及び図６０（ａ）は、第１コア部９５及び第２コア部９６をコンミテータ９４側から見た図であり、図５９（ｂ）及び図６０（ｂ）は、第１コア部９５及び第２コア部９６の断面図である。
【０１３２】
詳述すると、図５９に示すように、第１コア部９５は、中心孔９７ａを有するリング部９７と、該リング部９７の外周から外方へ等角度間隔（９０°）で放射状に延設された４個のティース部９８とを備えている。図６０に示すように、第２コア部９６も、第１コア部９５と同様に、中心孔９７ａを有するリング部９７と、該リング部９７の外周から外方へ等角度間隔（９０°）で放射状に延設された４個のティース部９８とを備えている。第１コア部９５及び第２コア部９６において、各ティース部９８は、リング部９７の２倍以上の厚さ（軸方向の長さ）を有して形成されている。そして、図５９（ｂ）に示すように、第１コア部９５において、その軸方向中心より下方側にリング部９７が設けられ、図６０（ｂ）に示すように、第２コア部９６において、その軸方向中心より上方側にリング部９７が設けられている。
【０１３３】
なお、本実施形態において、図６０の第２コア部９６を上下逆に配置すると、その構成（リング部９７及びティース部９８の形状等）は、図５９の第１コア部９５と同一となる。これら第１コア部９５及び第２コア部９６は、磁性粉体を圧縮成形することでリング部９７とティース部９８とが一体に形成されている。
【０１３４】
図５９及び図６０に示すように、第１コア部９５及び第２コア部９６におけるティース部９８は、巻線巻回部９８ｘと、該巻線巻回部９８ｘの一端（先端）に形成される先端部９８ｙとを備える。巻線巻回部９８ｘには、その形状に合わせて成形されたインシュレータ９９が配設され、同インシュレータ９９を介して巻線１００が巻回されている。ここで、巻線１００は各ティース部９８に集中巻にて巻回され、その巻線１００の両端は、コンミテータ９４側となる図の上側から引き出されている。具体的には、インシュレータ９９において、リング部９７側には、巻線１００を引っ掛ける係止部９９ａが形成されており、同係止部９９ａを通して巻線１００を引き出すようにしている。
【０１３５】
そして、上記のように各ティース部９８に巻線１００を巻回した第１コア部９５と第２コア部９６とを互いに対向させて、各リング部９７が重なるように軸線方向の位置を一致させる。さらに、ティース部９８の位置を円周方向に４５°ずらした状態で、第１コア部９５と第２コア部９６とを互いに組み付ける。このとき、第１コア部９５におけるリング部９７が第２コア部９６におけるティース部９８の内側に嵌め込まれ、第２コア部９６におけるリング部９７が第１コア部９５におけるティース部９８の内側に嵌め込まれる。
【０１３６】
より詳しくは、第１コア部９５におけるリング部９７の外周面９７ｂと第２コア部９６におけるティース部９８の内側面（図６０（ｂ）ではティース部下側の内側面）９８ｚとが当接され、その当接部位が接着剤等により固着されている。一方、第２コア部９６におけるリング部９７の外周面９７ｂと第１コア部９５におけるティース部９８の内側面（図５９（ｂ）ではティース部上側の内側面）９８ｚとが当接され、その当接部位が接着剤等により固着されている。これにより、図６１に示すように、８個のティース部９８が等角度間隔に配設されたコア９３が製造される。このコア９３では、合計１６本の巻線端部が図６１の上方に引き出された状態となる。なお、本実施形態では、第１及び第２コア部９５，９６において、リング部９７の外周面９７ｂが第１の嵌合部に相当し、ティース部９８の内側面９８ｚが第２の嵌合部に相当する。
【０１３７】
図６２に示すように、コンミテータ９４は、略円筒状に形成された絶縁体１０１と、その絶縁体１０１の外周面に複数配置されるセグメント１０２とを備える。同コンミテータ９４は、上記第１実施形態と同様に２４個のセグメント１０２を有する。各セグメント１０２は、ブラシ３９が摺接する本体部１０２ａと、本体部１０２ａの一端に設けれ、巻線１００を結線する巻線接合部１０２ｂとからなる。また、絶縁体１０１は、大径部１０１ａと、該大径部１０１ａよりも径が小さな小径部１０１ｂとを有し、大径部１０１ａの外周面に各セグメント１０２が固定されている。
【０１３８】
上記第１実施形態では、図４に示すように、電機子３３への巻線巻回は、２つのセグメント４０おきに結線を施すようにしていた。この場合、結線されていないセグメント４０は永久に通電されることがない。そのため、通電されるセグメント４０と通電されないセグメント４０とが混在し、直流電動機３１を長時間駆動する場合には、その通電の有無によって、セグメント４０の摩耗度合に差が生じコンミテータ３８の外周面に段差が発生することが懸念される。
【０１３９】
これに対し、本実施形態では、ティース部９８に巻回した巻線（コア巻線）１００に加え、短絡線１０３を各セグメント１０２に結線することにより、直流電動機の駆動時に、全てのセグメント１０２が通電されるよう構成している。
【０１４０】
図６３は、本実施形態の電機子９１への巻線結線を示す展開図である。なお、図６３では、セグメント１０２の順番を第１セグメント１〜第２４セグメント２４にて示している。また、８個のティース部９８、コア巻線１００、短絡線１０３をそれぞれ区別するために番号「９８」、「１００」、「１０３」に「ａ」〜「ｈ」の符号を付し、第１ティース９８ａ〜第８ティース９８ｈ、第１コア巻線１００ａ〜第８コア巻線１００ｈ、第１短絡線１０３ａ〜第８短絡線１０３ｈとして示している。
【０１４１】
本実施形態では、１本の短絡線１０３によって同位相となる３つのセグメント１０２が短絡されている。なお、本実施形態の直流電動機は６極８スロットであるので、２４個のセグメント１０２において８個おきに配置されるセグメント１０２が同位相となる。
【０１４２】
より詳しくは、第１短絡線１０３ａは、第１セグメント１と、第９セグメント９と、第１７セグメント１７とを短絡し、第２短絡線１０３ｂは、第４セグメント４と、第１２セグメント１２と、第２０セグメント２０とを短絡している。また、第３短絡線１０３ｃは、第７セグメント７と、第１５セグメント１５と、第２３セグメント２３とを短絡し、第４短絡線１０３ｄは、第１０セグメント１０と、第１８セグメント１８と、第２セグメント２とを短絡している。さらに、第５短絡線１０３ｅは、第１３セグメント１３と、第２１セグメント２１と、第５セグメント５とを短絡し、第６短絡線１０３ｆは、第１６セグメント１６と、第２４セグメント２４と、第８セグメント８とを短絡している。また、第７短絡線１０３ｇは、第１９セグメント１９と、第３セグメント３と、第１１セグメント１１とを短絡し、第８短絡線１０３ｈは、第２２セグメント２２と、第６セグメント６と、第１４セグメント１４とを短絡している。
【０１４３】
第１ティース９８ａに巻回した第１コア巻線１００ａは、第２セグメント２と第３セグメント３とに結線され、第２ティース９８ｂに巻回した第２コア巻線１００ｂは、第５セグメント５と第６セグメント６とに結線される。第３ティース９８ｃに巻回した第３コア巻線１００ｃは、第８セグメント８と第９セグメント９とに結線され、第４ティース９８ｄに巻回した第４コア巻線１００ｄは、第１１セグメント１１と第１２セグメント１２とに結線される。第５ティース９８ｅに巻回した第５コア巻線１００ｅは、第１４セグメント１４と第１５セグメント１５とに結線され、第６ティース９８ｆに巻回した第６コア巻線１００ｆは、第１７セグメント１７と第１８セグメント１８とに結線される。第７ティース９８ｇに巻回した第７コア巻線１００ｇは、第２０セグメント２０と第２１セグメント２１とに結線され、第８ティース９８ｈに巻回した第８コア巻線１００ｈは、第２３セグメント２３と第２４セグメント２４とに結線される。このように、各ティース部９８を巻回したコア巻線１００の両端は、隣接する２つのセグメント１０２にそれぞれ接続されている。
【０１４４】
また、セグメント１０２において、第１セグメント１、第４セグメント４、第７セグメント７、第１０セグメント１０、第１３セグメント１３、第１６セグメント１６、第１９セグメント１９、第２２セグメント２２は、コア巻線１００が非接続となっている。そして、これらコア巻線１００が結線されないセグメント１０２には、各短絡線１０３の中央部分が結線されている。
【０１４５】
次に、コア巻線１００及び短絡線１０３をコンミテータ９４に結線する際の手順を説明する。先ず、コンミテータ９４における各セグメント１０２に短絡線１０３のみを結線する。具体的には、図６４に示すように、短絡線１０３ａ〜１０３ｈの中央部を折り曲げ、その中央部をコア巻線１００が結線されないセグメント１０２の巻線接合部（２つの爪の間）１０２ｂに挟み込む。この短絡線１０３ａ〜１０３ｈは、略Ｖ字状となるように絶縁体１０１の外周面に沿って配置され、その両端は、中央部を固定したセグメント１０２に対し、８つのセグメント１０２をおいた位置にあるセグメント１０２の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれる。
【０１４６】
例えば、第１短絡線１０３ａが短絡する第１セグメント１、第９セグメント９、第１７セグメント１７において、第１短絡線１０３ａの中央部が２つに折り曲げられて第１セグメント１の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれる。また、第１短絡線１０３ａの一端が第９セグメント９の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれ、第１短絡線１０３ａの他端が第１７セグメント１７の巻線接合部１０２ｂに挟み込まれる。他の短絡線１０３ｂ〜１０３ｈも同様に略Ｖ字状となるよう各セグメントに挟み込まれる。そして、Ｖ字の中央となるセグメント１０２の巻線接合部１０２ｂがヒュージングにより接合される。これにより、短絡線１０３における中央部が各セグメント１０２（第１セグメント１、第４セグメント４、第７セグメント７、第１０セグメント１０、第１３セグメント１３、第１６セグメント１６、第１９セグメント１９、第２２セグメント２２）に電気的に接続され固定される。なお、図６４は、Ｖ字中央となるセグメント１０２についてヒュージングを実施した状態を示している。同図に示されるように、本実施形態では、Ｖ字中央のセグメント１０２は３つのセグメント１０２おきに配置される。
【０１４７】
その後、Ｖ字の端部となるセグメント（図６４におけるヒュージングの未実施のセグメント）１０２の巻線接合部１０２ｂに、各ティース部９８に巻回したコア巻線１００の端部が挟み込まれる。つまり、Ｖ字の端部となるセグメント１０２の巻線接合部１０２ｂには、短絡線１０３の端部に加えてコア巻線１００の端部が挟み込まれる。例えば、第９セグメント９の巻線接合部１０２ｂには第１短絡線１０３ａと第３コア巻線１００ｃの端部が挟み込まれ、第１７セグメント１７には第１短絡線１０３ａと第６コア巻線１００ｆの端部が挟み込まれる。他のセグメントにおける巻線接合部１０２ｂにも同様に短絡線１０３とコア巻線１００の端部が挟み込まれる。その状態で同巻線接合部１０２ｂがヒュージングにより接合される。これにより、短絡線１０３の端部とコア巻線１００の端部がセグメント１０２に電気的に接続され固定される。
【０１４８】
本実施形態のコンミテータ９４において、Ｖ字中央となるセグメント１０２には、短絡線１０３が折り曲げられて結線され、Ｖ字端部となるセグメント１０２には、短絡線１０３とコア巻線１００が各１本ずつ結線される。従って、各セグメント１０２には、２本の線が接続されることとなるため、接合（ヒュージング）条件が等しくなり、機械的・電気的に安定した接合が可能となる。
【０１４９】
また、本実施形態では、上述したように、６極、８スロット、２４セグメント、集中巻の直流電動機に具体化しており、同位相となる３つのセグメント１０２を短絡する短絡線１０３には、２つのコア巻線１００が接続されている。従って、短絡線１０３により短絡される３つのセグメント１０２のいずれに対してブラシ３９が当接したとしても、短絡線１０３に流れる電流は、ブラシ３９の当接位置に関係なく、コア巻線１００に流れる電流と等しくなる。
【０１５０】
ここで、図６５を用いて短絡線１０３に流れる電流とコア巻線１００に流れる電流との関係を説明する。図６５では、短絡線１０３により短絡される３つのセグメント１０２を「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」として示している。セグメント１０２のＡ，Ｂ，Ｃのいずれかにブラシ３９が摺接して電流（＝２ｉ）が供給される場合、セグメント１０２のＡからコア巻線１００に流れる電流ｉａとセグメント１０２のＣからコア巻線１００に流れる電流ｉｃと、短絡線１０３に流れる電流ｉとが等しくなる（ｉ＝ｉａ＝ｉｃ）。
【０１５１】
因みに、６極、２４スロット、２４セグメント、重ね巻の直流電動機の場合では、図６６に示すように、各セグメント（「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」）にコア巻線１００が接続される。そのため、例えば、セグメントのＡにブラシ３９が当接する場合には、短絡線１０３のＡ−Ｂ間には、セグメントのＢからコア巻線１００に流れる電流ｉｂとセグメントのＣからコア巻線１００に流れる電流ｉｃとが加算された電流（ｉｂ＋ｉｃ）が流れる。つまり、短絡線１０３にはコア巻線１００の２倍の電流が流れるため、短絡線１０３を太くしたり、セグメントのＡ−Ｃ間にも短絡線１０３を追加しＶ字型ではなくΔ型の結線としたりする必要がある。
【０１５２】
これに対し、本実施形態では、図６５に示すように、短絡線１０３に流れる電流ｉがコア巻線１００に流れる電流ｉａ，ｉｃと等しくなるため、短絡線１０３を太くしたり、Δ型の結線としたりする必要がない。よって、短絡線１０３の長さを短くすることができ、短絡線１０３を配置するスペースが低減される。
【０１５３】
上記のように構成した本実施形態の特徴について説明する。
（１）コア９３は、各ティース部９８に巻線１００を巻回した第１及び第２コア部９５，９６を積層してなる。この場合、巻線１００の巻回時には隣接するティース部９８が存在しないため、上記第３実施形態と同様に巻線１００の占積率を大きくすることができる。従って、直流電動機における径方向及び軸方向ともにコンパクトにすることができ、かつ振動及び騒音を抑制することができる。
【０１５４】
（２）第１及び第２コア部９５，９６は、磁性粉体を圧縮成形することで１部品として形成されるので、直流電動機における部品点数を低減する上で好ましいものとなる。
【０１５５】
（３）コア巻線１００が接続された２つのセグメント１０２と、コア巻線１００が非接続となる１つのセグメント１０２とが短絡線１０３を介して短絡され、直流電動機の駆動時には、２４個の全セグメント１０２が通電される。従って、通電の有無によってセグメント１０２の磨耗度合が異なりセグメント１０２間に段差が生じることが回避される。これにより、振動及び騒音を抑制できる。
【０１５６】
また、短絡線１０３により全ての同位相のセグメント１０２間が接続されるので、ブラシ３９の個数を２個にすることができる。つまり、６個のブラシ３９が必要である第１実施形態の直流電動機３１と比較してブラシ３９の個数を低減でき、直流電動機のコストダウンを図ることができる。
【０１５７】
（４）短絡線１０３が絶縁体１０１の外周面に略Ｖ字状となるよう配置され、該短絡線１０３におけるＶ字の中央部はコア巻線１００が非接続となるセグメント１０２に接続される。また、各短絡線１０３について、そのＶ字の中央部の接続が３つのセグメント１０２おきに行われている。この場合、短絡線１０３を設けたことによる重量バランスの悪化を防止でき、電機子９１における重量バランスを良好に保つことができる。
【０１５８】
（５）短絡線１０３の中央部をセグメント１０２に接合した後、該短絡線１０３の端部をコア巻線１００の端部とともにセグメント１０２に接合するようにした。このようにすれば、コンミテータ９４の各セグメント１０２に短絡線１０３及びコア巻線１００を容易に接合することができる。
【０１５９】
なお、上記各実施形態は次のように変更してもよい。
○上記第３実施形態において、第１コア部５１と第２コア部５２は、分割ティース５５を一体ティース５４に固着することによりティース部５８が形成されていたがこれに限定されるものではない。具体的には、第１コア部５１及び第２コア部５２を、上記第６実施形態のように磁性粉体を圧縮成形することでそれぞれ１部品として形成してもよい。このようにすれば、直流電動機における部品点数を低減することができる。
【０１６０】
○上記各実施形態及び別例では、本発明を直流電動機（電動モータ）に具体化して実施したが、本発明を電動モータ以外の回転機器に具体化して実施してもよい。
【０１６１】
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。
（１）第１コア部（５１，７１）の各ティース部（５８，７８）に巻回される巻線（５９，７９）の引き出し端と第２コア部（５２，７２）の各ティース部（５８，７８）に巻回される巻線（５９，７９）の引き出し端を逆方向にした。
【０１６２】
（２）前記固定子のコアは、リング部（７３）と、前記リング部（７３）に設けられた第１の嵌合部（７７）と、前記リング部（７３）から放射状に一体形成された一体ティース（７４）と、該一体ティース（７４）と同一形状に形成され且つ第２の嵌合部（７５ｃ）を有し、当該一体ティース（７４）に固着した分割ティース（７５）とからなるティース部（７８）とを有する第１及び第２コア部（７１，７２）を備え、前記第１コア部（７１）の第１の嵌合部（７７）と第２コア部（７２）の第２の嵌合部（７５ｃ）を嵌合させ、第２コア部（７２）の第１の嵌合部（７７）と第１コア部（７１）の第２の嵌合部（７５ｃ）を嵌合させることによって、第１コア部（７１）と第２コア部（７２）を積層させてなる。
【０１６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、合成トルクベクトルの作用による振動の発生を防止することができる回転機器を提供することができる。
請求項１及び２に記載の発明によれば、電機子に作用される軸接線力及び軸法線力がゼロとなる回転機器を得ることができる。
また、コンパクトで振動、騒音が小さい回転機器を得ることができる。
【０１６６】
請求項４に記載の発明によれば、出力の大きな回転機器を得ることができる。
【０１６７】
請求項５〜８に記載の発明によれば、コンパクトで振動、騒音が小さい回転機器を得ることができる。
請求項９に記載の発明によれば、短絡線を設けたことによる重量バランスの悪化を防止することができる。
【０１６８】
請求項１０に記載の発明によれば、整流子の各セグメントに短絡線及び巻線を容易に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態の直流電動機の断面図。
【図２】 同じく直流電動機の要部平面図。
【図３】 同じく直流電動機の電機子への巻線巻回を示す説明図。
【図４】 同じく直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図５】 同じく直流電動機の合成トルクベクトルを示す説明図。
【図６】 第２の実施形態の磁極数とティース数の組み合わせと、短節巻係数Ｋ、軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との関係を示す表。
【図７】 第２の実施形態の磁極数とティース数の組み合わせと、短節巻係数Ｋ、軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との関係を示す表。
【図８】 第２の実施形態の磁極数とティース数の組み合わせと、短節巻係数Ｋ、軸接線力及び軸法線力、コギングトルク山数との関係を示す表。
【図９】 ６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１０】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が１０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１１】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が２０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１２】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が３０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１３】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が４０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１４】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が５０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１５】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が６０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１６】６極７ティース直流電動機において、電機子回転角が７０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１７】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１８】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が１０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図１９】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が２０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２０】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が３０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２１】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が４０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２２】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が５０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２３】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が６０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２４】６極８ティース直流電動機において、電機子回転角が７０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２５】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２６】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が１０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２７】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が２０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２８】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が３０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図２９】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が４０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３０】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が５０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３１】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が６０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３２】６極９ティース直流電動機において、電機子回転角が７０°であるときの軸接線力及び軸法線力を示すグラフ。
【図３３】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す説明図。
【図３４】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図３５】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図３６】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す説明図。
【図３７】別例の直流電動機の電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図３８】第３の実施形態のコアの斜視図。
【図３９】第３の実施形態のコアの分解斜視図。
【図４０】第３の実施形態のコアを構成する第１及び第２コア部の平面図。
【図４１】第３の実施形態のコアを構成する第１及び第２コア部の正面図。
【図４２】同じく第１及び第２コア部を構成するコア粗材の平面図。
【図４３】同じく分割ティースの平面図。
【図４４】第４の実施形態のコアの斜視図。
【図４５】第４の実施形態のコアの分解斜視図。
【図４６】第４の実施形態のコアを構成する第１及び第２コア部の平面図。
【図４７】同じく第１及び第２コア部を構成するコア粗材の平面図。
【図４８】同じく分割ティースの平面図。
【図４９】インシュレータが配設されたコアの組付けを示す要部分解平面図。
【図５０】第５の実施形態のコアの要部平面図。
【図５１】第５の実施形態のコアの要部分解平面図。
【図５２】別例のコアの平面図。
【図５３】別例のコアの構成するリング部の平面図。
【図５４】別例のコアの構成するティース部の平面図。
【図５５】別例のコアの要部平面図。
【図５６】別例のコアの要部分解平面図。
【図５７】第６実施形態における電機子の断面図。
【図５８】第６実施形態における電機子の平面図。
【図５９】（ａ）は第１コア部の平面図、（ｂ）は第１コア部の断面図。
【図６０】（ａ）は第２コア部の平面図、（ｂ）は第２コア部の断面図。
【図６１】（ａ）はコアの平面図、（ｂ）はコアの断面図。
【図６２】コンミテータの断面図。
【図６３】電機子への巻線巻回を示す展開図。
【図６４】短絡線のセグメントへの結線を説明するための説明図。
【図６５】短絡線及びコア巻線を流れる電流を説明するための説明図。
【図６６】短絡線及びコア巻線を流れる電流を説明するための説明図。
【図６７】従来の直流電動機の合成トルクベクトルを示す説明図。
【図６８】従来のコアの平面図。
【図６９】従来のコアの平面図。
【符号の説明】
３１…回転機器としての直流電動機、３２…固定子、３３…回転子としての電機子、３５…磁極としてのマグネット、３７…スロット、３８…整流子としてのコンミテータ、３９…ブラシ、４１〜４５…巻線、５０，６０，７０…回転機器としての電動モータのコア、５１，７１…第１コア部、５２，７２…第２コア部、５３，７３…リング部、５４，７４…一体ティース、５５，７５…分割ティース、５５ｃ，５５ｆ，７５ｃ…第２の嵌合部としての嵌合突部、５５ｅ…インシュレータたわみ防止部としての薄板部、５７，５７ｃ，７７…第１の嵌合部としての分割ティース嵌合凹部、５８，７８…ティース部、５９，７９…巻線、８０…インシュレータ、８０ｃ…嵌合端絶縁部、９１…回転子としての電機子、９３…コア、９４…整流子としてのコンミテータ、９５…第１コア部、９６…第２コア部、９７…リング部、９７ｂ…第１の嵌合部としての外周面、９８…ティース部、９８ｚ…第２の嵌合部としての内側面、１００…巻線、１０１…絶縁体、１０２…セグメント、１０３…短絡線。
Claims (10)
- 複数の磁極（３５）を有する固定子（３２）と、
前記磁極（３５）と対向するよう配設され、巻線（４１〜４５）が巻回される複数のスロット（３７）を有する回転子（３３）と、
前記回転子（３３）に固定され前記巻線（４１〜４５）に接続される整流子（３８）と、
前記整流子（３８）に摺接する複数のブラシ（３９）とを備えた回転機器において、
前記回転子（３３）のラジアル方向への力がゼロ、もしくは前記各スロット（３７）におけるトルクベクトルの合成値がゼロとなるように、前記磁極（３５）及びスロット（３７）の数を設定し、
前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）としたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
ｍｏｄ（ｎ，２）＝０ （Ｄ）
に満足する組み合わせにし、
前記整流子は、略円筒状に形成された絶縁体と、その絶縁体の外周面に複数配置されるセグメントと、全てのセグメントが通電されるように各セグメントに接続され、複数のセグメントのうち同位相のセグメントを短絡する短絡線とを有し、
前記複数のスロットに巻回された各巻線は、その両端部がそれぞれ前記セグメントに接続され、
前記同位相のセグメントを短絡する短絡線は、その一方の端部が前記巻線の一方の端部と接続されたセグメントに接続されるとともに短絡線の他方の端部が前記巻線の他方の端部と接続されたセグメントに接続され、短絡線の中央部が前記巻線と非接続となるセグメントに接続されることを特徴とする回転機器。 - 複数の磁極（３５）を有する固定子（３２）と、
前記磁極（３５）と対向するよう配設され、巻線（４１〜４５）が巻回される複数のスロット（３７）を有する回転子（３３）と、
前記回転子（３３）に固定され前記巻線（４１〜４５）に接続される整流子（３８）と、
前記整流子（３８）に摺接する複数のブラシ（３９）と
を備えた回転機器において、
前記回転子（３３）のラジアル方向への力がゼロ、もしくは前記各スロット（３７）におけるトルクベクトルの合成値がゼロとなるように、前記磁極（３５）及びスロット（３７）の数を設定し、
前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）とし、ｋを自然数とし、ｎの各因数を１を除いた因数としたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
０＜２ｍ＜２ｎ（ただし、ｎ≠２ｍ） （Ａ）
ｍｏｄ（ｎ，２）＝１且つｍｏｄ（（ｎの各因数）×ｋ，２）＝０ （Ｅ）
（ｎの各因数）×ｋ＝２ｍ （Ｆ）
に満足する組み合わせにし、
前記整流子は、略円筒状に形成された絶縁体と、その絶縁体の外周面に複数配置されるセグメントと、全てのセグメントが通電されるように各セグメントに接続され、複数のセグメントのうち同位相のセグメントを短絡する短絡線とを有し、
前記複数のスロットに巻回された各巻線は、その両端部がそれぞれ前記セグメントに接続され、
前記同位相のセグメントを短絡する短絡線は、その一方の端部が前記巻線の一方の端部と接続されたセグメントに接続されるとともに短絡線の他方の端部が前記巻線の他方の端部と接続されたセグメントに接続され、短絡線の中央部が前記巻線と非接続となるセグメ ントに接続されることを特徴とする回転機器。 - 請求項１又は２に記載の回転機器において、
前記磁極の数を６に設定し、前記スロットの数を８に設定したことを特徴とする回転機器。 - 請求項１又は２に記載の回転機器において、
前記磁極の数を２ｍ（ｍは１以上の整数）とし、前記スロットの数をｎ（ｎは３以上の整数）とし、短節巻係数をＫとしたとき、磁極数２ｍとスロット数ｎを、
Ｋ＝ｓｉｎ（（π／２）×（２ｍ／ｎ）） （Ｂ）
の式で表される短節巻係数ＫがＫ＞０．９に満足する組み合わせにしたことを特徴とする回転機器。 - 請求項１〜４のいずれか１に記載の回転機器において、
前記回転子（３３，９１）のコア（５０，９３）は、
第１の嵌合部（５７，５７ｃ，９７ｂ）を有するリング部（５３，９７）と、第２の嵌合部（５５ｃ，９８ｚ）を有し前記リング部（５３，９７）から放射状に形成されるティース部（５８，９８）とからなる第１及び第２コア部（５１，５２，９５，９６）を備え、前記第１コア部（５１，９５）の第１の嵌合部（５７，５７ｃ，９７ｂ）と第２コア部（５２，９６）の第２の嵌合部（５５ｃ，５５ｆ，９８ｚ）を嵌合させ、第２コア部（５２，９６）の第１の嵌合部（５７，５７ｃ，９７ｂ）と第１コア部（５１，９５）の第２の嵌合部（５５ｃ，５５ｆ，９８ｚ）を嵌合させることによって、第１コア部（５１，９５）と第２コア部（５２，９６）を積層させてなることを特徴とする回転機器。 - 請求項５に記載の回転機器において、
前記ティース部（５８）は、前記リング部（５３）から放射状に一体形成された一体ティース（５４）と、該一体ティース（５４）と同一形状に形成され且つ前記第２の嵌合部（５５ｃ）を有し、当該一体ティース（５４）に固着した分割ティース（５５）とからなることを特徴とする回転機器。 - 請求項５に記載の回転機器において、
前記第１及び第２コア部（９５，９６）は、磁性粉体を圧縮成形することで前記リング部（９７）とティース部（９８）とが一体に形成されることを特徴とする回転機器。 - 請求項５〜７のいずれか１に記載の回転機器において、
前記磁極の数を６に設定し、前記スロットの数を８に設定し、該スロットには前記巻線（５９，１００）が集中巻にて巻回されたことを特徴とする回転機器。 - 請求項１〜８のいずれか１に記載の回転機器において、
前記短絡線（１０３）を、前記絶縁体（１０１）の外周面に略Ｖ字状となるよう配置し、該短絡線（１０３）におけるＶ字の中央部を前記巻線（１００）が非接続となるセグメント（１０２）に接続し、該短絡線（１０３）について、その中央部の接続は３つのセグメント（１０２）おきに行われることを特徴とする回転機器。 - 請求項９に記載の回転機器において、
前記短絡線（１０３）の中央部を前記セグメント（１０２）に接合した後、該短絡線（１０３）の端部を前記巻線（１００）の端部とともにセグメント（１０２）に接合することを特徴とする回転機器。
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