JP4638283B2 - Multi-pole motor - Google Patents

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Description

本発明は、2速度以上の動作切り換えが可能な4極以上の多極モータに関し、特に、車両用ワイパ装置の駆動源等に使用されるモータに関する。   The present invention relates to a multipolar motor having four or more poles capable of switching operations at two speeds or more, and more particularly to a motor used for a drive source of a vehicle wiper device.

従来より、自動車等の車両用ワイパ装置の駆動源としては、起動トルクが大きく、高負荷時に大きなトルクが得られるブラシ付きDCモータが広く使用されている。このようなワイパモータでは、ワイパ装置の低速・高速作動(HI/LOW)モードに対応して、モータ側にて2速度切り換えが可能な3ブラシ構造が採用されることが多い。図11は、2速度切り換えが可能なワイパモータのブラシ配置構成を示す説明図である。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a drive source for a vehicle wiper device such as an automobile, a brushed DC motor that has a large starting torque and can obtain a large torque at a high load has been widely used. Such a wiper motor often employs a three-brush structure capable of switching between two speeds on the motor side in accordance with the low speed / high speed operation (HI / LOW) mode of the wiper device. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a brush arrangement configuration of a wiper motor capable of switching between two speeds.

図11に示すように、従来のワイパモータでは、コモンブラシ51a(−)と、低速(LOW)用ブラシ51b(+)、高速(HI)用ブラシ51c(+)の3個のブラシが設けられ、高速用ブラシ51cは、低速用ブラシ51bよりも進角した位置に配置される。例えば、特開2002-315274号公報にも、同様の3ブラシ構造を有するワイパモータが開示されており、ドライバのスイッチ切り換えに応じて、使用するブラシを切り換え、ワイパ装置の2速度作動を実現している。また、実開平7-28756号公報では、3ブラシ構造のワイパモータを使用したワイパ装置において、制御上の工夫により、低速と高速の間に中間速のモードを実現したものが示されている。
特開2002−315274号公報 実開平7−28756号公報 特開2000−166185号公報 特開平3−11963号公報 特開2001−95219号公報 特開2001−112217号公報 特開2002−17061号公報 特開2002−58227号公報 特開2002−218692号公報 特開2002−233123号公報 特開2002−305861号公報 特開2004−56851号公報 特開2004−274816号公報 特開2004−274821号公報 特開2004−289992号公報
As shown in FIG. 11, the conventional wiper motor is provided with three brushes: a common brush 51a (-), a low speed (LOW) brush 51b (+), and a high speed (HI) brush 51c (+). The high speed brush 51c is disposed at a position advanced from the low speed brush 51b. For example, also JP 2002 -315274, discloses a wiper motor having a similar 3 brush structure, depending on the switch switching the driver to switch the brush to be used, to achieve a second speed operation of the wiper device Yes. Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-28756 discloses a wiper device using a wiper motor having a three-brush structure that realizes an intermediate speed mode between a low speed and a high speed by means of control.
JP 2002-315274 A Japanese Utility Model Publication No. 7-28756 JP 2000-166185 A Japanese Patent Laid-Open No. 3-11963 JP 2001-95219 A JP 2001-112217 A JP 2002-17061 A JP 2002-58227 A JP 2002-218692 A JP 2002-233123 A JP 2002-305861 A JP 2004-56851 A JP 2004-274816 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-274821 JP 2004-289992 A

一方、従来のワイパモータは、構造的に簡単な2極モータが主流であり、現状では4極以上の多極モータは市場には殆ど存在していない。これに対し、近年、ワイパモータの小型・軽量化の要請から、コアやマグネット、ヨーク等の小型・薄型化が図れる4極モータの採用が検討されている。しかしながら、4極重巻仕様のモータにて2速度切り換えを実現しようとすると、図12に示すように、コモン/低速用/高速用のブラシが2組必要となり、合計6個のブラシ(51a,51a',51b,51b',51c,51c')を配置しなければならない。このようにブラシ個数が増加すると、製品コストが増大すると共に、ブラシ同士が近接し、部品レイアウト上も好ましくない。このため、小型・軽量化の要請に対しては、4極モータを如何に小型化するかが製品開発の中心とならざるを得ないという問題があった。   On the other hand, conventional wiper motors are mainly two-pole motors that are structurally simple. At present, there are few multi-pole motors having four or more poles in the market. On the other hand, in recent years, adoption of a 4-pole motor capable of reducing the size and thickness of cores, magnets, yokes, and the like has been studied in response to demands for reducing the size and weight of wiper motors. However, if two-speed switching is to be realized with a motor with four-pole winding specifications, two sets of brushes for common / low speed / high speed are required as shown in FIG. 12, and a total of six brushes (51a, 51a, 51a ′, 51b, 51b ′, 51c, 51c ′) must be arranged. When the number of brushes increases in this way, the product cost increases and the brushes are close to each other, which is not preferable in terms of component layout. For this reason, in response to the demand for reduction in size and weight, there has been a problem that how to reduce the size of the four-pole motor has become the center of product development.

本発明の目的は、4極重巻仕様のワイパモータにおいて、ブラシ個数の増大を抑えつつ、2速度以上の動作切り換えを実現し、モータの小型軽量化を図ると共に、コストアップを抑え、レイアウト性の向上を図ることにある。   The object of the present invention is to realize a switching operation of two or more speeds while suppressing an increase in the number of brushes in a 4-pole double winding type wiper motor, to reduce the size and weight of the motor, to reduce the cost, and to improve the layout. The goal is to improve.

本発明の多極モータは、4極以上の界磁磁極と、重巻にて巻装された電機子巻線と、周方向に等間隔で配置された複数個のブラシとを有し、前記ブラシを選択的に通電させることにより、2速度以上の作動モードを形成した多極モータであって、前記ブラシは、正極第1ブラシとそれに対向配置された正極第2ブラシと、負極第1ブラシとそれに対向配置された負極第2ブラシとからなり、前記作動モードとして、前記正極第1ブラシ及び前記負極第1ブラシが通電される低速モードと、前記4個のブラシの全てが通電される高速モードと、前記正極第1ブラシと前記負極第1及び負極第2ブラシが通電される中速モードとを有し、前記電機子巻線は、隣接する整流子片間に接続された複数のコイルから形成され、前記個々のコイルは、回転軸に対し点対称に配置された複数の副コイルを備え、前記副コイルにより、前記ブラシによって短絡された前記コイルを回転軸に対し点対称に配置し、前記低速モード時における磁気的なバランスを均一化することを特徴とする。
The multipolar motor of the present invention has four or more field magnetic poles, armature windings wound in multiple windings, and a plurality of brushes arranged at equal intervals in the circumferential direction, A multipolar motor in which an operation mode of two speeds or more is formed by selectively energizing a brush, wherein the brush includes a positive first brush, a positive second brush disposed opposite thereto, and a negative first brush. And a negative second brush arranged opposite thereto, and the operation mode includes a low speed mode in which the positive first brush and the negative first brush are energized, and a high speed in which all the four brushes are energized. A plurality of coils having a mode, a medium speed mode in which the positive first brush and the negative first and second negative brush are energized, and the armature winding is connected between adjacent commutator pieces The individual coils are formed from rotating A plurality of secondary coils arranged symmetrically with respect to the axis, and the secondary coil arranged with the coil short-circuited by the brush symmetrically with respect to the rotational axis to provide a magnetic balance in the low-speed mode. It is characterized by making it uniform .

本発明にあっては、例えば、4極重巻モータにおいて、4個のブラシを等分に配置し、各ブラシに対する通電状態を適宜制御することにより、モータ回転数を少なくとも2速度以上に変化させることができる。従って、多極機においてもブラシ数を大幅に増大させることなく、多極機による小型・軽量化のメリットを享受しつつ、HI,LO等の2速度以上の作動が実現できる。また、電機子巻線に関する磁気的なアンバランス、特に、ワイパモータにて特に多用される低速モード時の磁気的アンバランスが解消され、モータの耐久性向上が図られる。
In the present invention, for example, in a quadrupole winding motor, four brushes are equally arranged, and the motor rotation speed is changed to at least two speeds or more by appropriately controlling the energization state of each brush. be able to. Therefore, even in a multi-pole machine, the operation of two or more speeds such as HI and LO can be realized while enjoying the advantages of small size and light weight by the multi-pole machine without significantly increasing the number of brushes. In addition, the magnetic unbalance related to the armature winding, particularly the magnetic unbalance in the low-speed mode particularly frequently used in the wiper motor, is eliminated, and the durability of the motor is improved.

前記多極モータにおいて、前記ブラシを、正極第1ブラシとそれに対向配置された正極第2ブラシと、負極第1ブラシとそれに対向配置された負極第2ブラシとから構成し、前記正極第1ブラシ及び前記負極第1ブラシが通電される低速モードと、前記4個のブラシの全てが通電される高速モードとを設定しても良い。また、前記多極モータに、前記正極第1ブラシと、前記負極第1及び負極第2ブラシとが通電される中速モードをさらに設けても良く、これにより、当該多極モータをワイパモータとして使用した場合、従来のワイパ装置にはないMIDモードを付加することができる。   In the multipolar motor, the brush includes a positive first brush, a positive second brush disposed opposite to the positive first brush, a negative first brush, and a negative second brush disposed opposite the positive brush, and the positive first brush. In addition, a low speed mode in which the negative first brush is energized and a high speed mode in which all of the four brushes are energized may be set. The multipolar motor may be further provided with a medium speed mode in which the positive first brush and the negative first and second negative brush are energized, whereby the multipolar motor is used as a wiper motor. In this case, it is possible to add a MID mode that the conventional wiper device does not have.

前記多極モータにおいて、前記電機子巻線を隣接する整流子片間に接続された複数のコイルから形成し、回転軸に対し点対称に配置された複数の副コイルを前記個々のコイルに設けても良い。このような巻線形態を採用することにより、ブラシによって短絡されるコイルが、モータ回転軸に対し対称な位置関係に配置される。従って、電機子巻線に関する磁気的なアンバランスが解消され、モータの耐久性が向上する。   In the multipolar motor, the armature winding is formed from a plurality of coils connected between adjacent commutator pieces, and a plurality of subcoils arranged symmetrically with respect to the rotation axis are provided in the individual coils. May be. By adopting such a winding configuration, the coil short-circuited by the brush is arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the motor rotation axis. Therefore, the magnetic imbalance related to the armature winding is eliminated, and the durability of the motor is improved.

一方、前記多極モータが、車両用ワイパ装置の駆動源として使用されるワイパモータであっても良い。   On the other hand, the multipolar motor may be a wiper motor used as a drive source of the vehicle wiper device.

本発明の多極モータによれば、4極以上の界磁磁極を備え、電機子巻線が重巻にて巻装された多極モータにて、周方向に等間隔に複数個のブラシを設け、各ブラシを選択的に通電させることにより2速度以上の作動モードを形成できるので、多極機においてもブラシ数を大幅に増大させることなく、多極機による小型・軽量化のメリットを享受しつつ、HI,LO等の2速度以上の作動が実現することが可能となる。   According to the multipolar motor of the present invention, a plurality of brushes are provided at equal intervals in the circumferential direction in a multipolar motor having four or more field magnetic poles and armature windings wound in multiple turns. Since each brush can be selectively energized, an operation mode of 2 speeds or more can be created, so even in a multi-pole machine, the benefits of miniaturization and weight reduction can be enjoyed without significantly increasing the number of brushes. However, it is possible to realize the operation of two or more speeds such as HI and LO.

例えば、前記多極モータにおいて、ブラシを、正極第1ブラシとそれに対向配置された正極第2ブラシと、負極第1ブラシとそれに対向配置された負極第2ブラシとから構成し、正極第1ブラシと負極第1ブラシのみを通電することにより低速モードが、また、4個のブラシの全てを通電することにより高速モードが設定できる。さらに、正極第1ブラシと、負極第1及び負極第2ブラシを通電することにより、従来のワイパ装置にはない中速モードを付加できる。   For example, in the multipolar motor, the brush comprises a positive first brush, a positive second brush disposed opposite to the positive first brush, a negative first brush and a negative second brush disposed opposite the positive first brush, and the positive first brush. The low speed mode can be set by energizing only the negative first brush and the high speed mode can be set by energizing all four brushes. Further, by supplying current to the positive first brush and the negative first and second negative brushes, it is possible to add a medium speed mode that is not found in a conventional wiper device.

また、本発明の多極モータによれば、4極以上の界磁磁極を備え、電機子巻線が重巻にて巻装された多極モータにおいて、電機子巻線を隣接する整流子片間に接続された複数のコイルから形成し、回転軸に対し点対称に配置された複数の副コイルを個々のコイルに設ける巻線形態を採用することにより、ブラシによって短絡されるコイルがモータ回転軸に対し対称な位置関係に配置されるので、電機子巻線に関する磁気的なアンバランスが解消され、モータの耐久性向上を図ることが可能となる。   In addition, according to the multipolar motor of the present invention, in a multipolar motor having four or more field magnetic poles and armature windings wound in multiple windings, adjacent armature windings are commutator pieces. The coil that is short-circuited by the brush rotates by adopting a winding form that is formed from a plurality of coils connected in between and that has a plurality of secondary coils arranged in point symmetry with respect to the rotation axis. Since they are arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the axis, the magnetic imbalance related to the armature winding is eliminated, and the durability of the motor can be improved.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1であるワイパモータの構成を示す断面図である。ワイパモータ1は、自動車用ワイパ装置の駆動源として使用され、モータ部Mと、モータ部Mの回転出力を減速する減速部Rとから構成されている。モータ部Mは、図1に示すように、有底円筒形状のモータハウジング2内にアーマチュア3を回動自在に配置した構成となっている。モータハウジング2の内周面には、周方向に2対4個の永久磁石(界磁磁極)4が固定されており、この永久磁石4によってワイパモータ1は4極に構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a wiper motor that is Embodiment 1 of the present invention. The wiper motor 1 is used as a drive source for an automobile wiper device, and includes a motor unit M and a deceleration unit R that decelerates the rotational output of the motor unit M. As shown in FIG. 1, the motor unit M has a configuration in which an armature 3 is rotatably disposed in a bottomed cylindrical motor housing 2. Two to four permanent magnets (field magnetic poles) 4 are fixed to the inner peripheral surface of the motor housing 2 in the circumferential direction, and the wiper motor 1 is configured with four poles by the permanent magnets 4.

アーマチュア3は、回転軸5に固定されたアーマチュアコア6と、アーマチュアコア6に巻装されたアーマチュアコイル(電機子巻線)7とから構成されている。回転軸5の図中左端部は、モータハウジング2に取り付けられた軸受8によって回動自在に支持されており、アーマチュア3はモータハウジング2内に回動自在に内装される。アーマチュアコア6は、リング状の金属板9を複数枚積層して構成されており、回転軸5に固定されている。アーマチュアコア6の外周には、軸方向に沿ってスロット11が凹設されている。スロット11間には巻線12が重巻にて巻装される。この巻線12によって、アーマチュアコア6の外周にアーマチュアコイル7が形成される。   The armature 3 includes an armature core 6 fixed to the rotating shaft 5 and an armature coil (armature winding) 7 wound around the armature core 6. The left end portion of the rotating shaft 5 in the figure is rotatably supported by a bearing 8 attached to the motor housing 2, and the armature 3 is rotatably mounted in the motor housing 2. The armature core 6 is configured by laminating a plurality of ring-shaped metal plates 9 and is fixed to the rotating shaft 5. A slot 11 is recessed along the axial direction on the outer periphery of the armature core 6. A winding 12 is wound between the slots 11 with multiple windings. An armature coil 7 is formed on the outer periphery of the armature core 6 by the winding 12.

アーマチュアコア6の一端側には、コンミテータ13が隣接して配置されている。コンミテータ13は、回転軸5に外嵌固定されている。コンミテータ13の外周面には、導電材にて形成されたコンミテータ片(整流子片)14が複数枚取り付けられている。コンミテータ片14は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って並列状に固定される。各コンミテータ片14のアーマチュアコア6側の端部には、ライザ15が形成されている。ライザ15には、アーマチュアコイル7の巻き始め端部と巻き終り端部となる巻線12が巻回され、フュージングにより固定されている。これにより、コンミテータ片14とこれに対応するアーマチュアコイル7とが電気的に接続される。   A commutator 13 is disposed adjacent to one end side of the armature core 6. The commutator 13 is externally fixed to the rotating shaft 5. A plurality of commutator pieces (commutator pieces) 14 formed of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 13. The commutator piece 14 is made of a plate-like metal piece that is long in the axial direction, and is fixed in parallel along the circumferential direction while being insulated from each other. A riser 15 is formed at the end of each commutator piece 14 on the armature core 6 side. A winding 12 serving as a winding start end and a winding end end of the armature coil 7 is wound around the riser 15 and fixed by fusing. Thereby, the commutator piece 14 and the armature coil 7 corresponding to this are electrically connected.

モータハウジング2の開口端には、減速部Rを構成するアルミダイキャスト製のギヤハウジング16が取り付けられている。ギヤハウジング16の図中左端部内側には、ホルダステー17が取り付けられている。図2に示すように、ホルダステー17には周方向4箇所に2対のブラシホルダ18が対向配置されており、モータ部Mは4並列回路4ブラシ構成となっている。ブラシホルダ18には、それぞれブラシ19(19a〜19d)が出没自在に内装されている。各ブラシ19は、ブラシ19aと19c、ブラシ19bと19dがそれぞれ同極性(19a,19c:+、19b,19d:−)となっている。   A gear housing 16 made of aluminum die cast that constitutes the speed reduction portion R is attached to the opening end of the motor housing 2. A holder stay 17 is attached to the inside of the left end of the gear housing 16 in the drawing. As shown in FIG. 2, the holder stay 17 is provided with two pairs of brush holders 18 opposed to each other at four locations in the circumferential direction, and the motor unit M has a 4-parallel circuit 4-brush configuration. The brush holder 18 is internally provided with brushes 19 (19a to 19d) that can be moved in and out. In each brush 19, the brushes 19a and 19c and the brushes 19b and 19d have the same polarity (19a, 19c: +, 19b, 19d :-), respectively.

各ブラシ19の突出先端部(内径側先端部)はコンミテータ13に摺接しており、ブラシ19はスプリング21によってコンミテータ13に押接されている。各ブラシ19にはピグテール22が取り付けられており、ピグテール22を介して図示しない電源と電気的に接続されている。コンミテータ13には、ピグテール22,ブラシ19を介して外部電源から電力が供給される。   The protruding tip (inner diameter side tip) of each brush 19 is in sliding contact with the commutator 13, and the brush 19 is pressed against the commutator 13 by a spring 21. A pigtail 22 is attached to each brush 19 and is electrically connected to a power source (not shown) via the pigtail 22. Electric power is supplied to the commutator 13 from an external power source via the pigtail 22 and the brush 19.

減速部Rのギヤハウジング16内には、回転軸5の右端部とウォームホイール23等が収容されている。ギヤハウジング16内には、回転軸5の中央部を回転自在に支持する軸受24が固定されている。回転軸5の先端部にはウォーム25が形成されており、ウォーム25はウォームホイール23と噛合している。ウォームホイール23は出力軸26に固定されている。モータ部Mが作動し回転軸5が回転すると、その回転はウォーム25からウォームホイール23に伝達され、出力軸26が回転する。出力軸26は、図示しないリンク機構を介してワイパアームと接続されており、出力軸26の回転に伴いワイパアームが所定の払拭動作を行う。   In the gear housing 16 of the speed reducing portion R, the right end portion of the rotating shaft 5, the worm wheel 23, and the like are accommodated. A bearing 24 that rotatably supports the central portion of the rotating shaft 5 is fixed in the gear housing 16. A worm 25 is formed at the tip of the rotating shaft 5, and the worm 25 meshes with the worm wheel 23. The worm wheel 23 is fixed to the output shaft 26. When the motor unit M operates and the rotary shaft 5 rotates, the rotation is transmitted from the worm 25 to the worm wheel 23, and the output shaft 26 rotates. The output shaft 26 is connected to a wiper arm via a link mechanism (not shown), and the wiper arm performs a predetermined wiping operation as the output shaft 26 rotates.

このような構成からなるワイパモータ1では、各ブラシ19を次のように切り換えることにより、HI,LOWの2速度に加え、その中間の速度を持つMIDモードを形成する。すなわち、当該ワイパモータ1は、4個のブラシ19a〜19dにて「通常作動(低速)−中速−高速」の3モードを実現している。図3(a)はワイパモータ1のブラシ構成を示す説明図、図3(b)は各モードにおける通電ブラシを示す一覧表、図4は各モードにおけるブラシ通電状態を示す説明図である。   In the wiper motor 1 having such a configuration, the MID mode having an intermediate speed in addition to the two speeds of HI and LOW is formed by switching each brush 19 as follows. That is, the wiper motor 1 realizes three modes of “normal operation (low speed) —medium speed—high speed” with the four brushes 19 a to 19 d. 3A is an explanatory diagram showing the brush configuration of the wiper motor 1, FIG. 3B is a list showing energizing brushes in each mode, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing brush energizing states in each mode.

図2,図3(a)に示すように、ワイパモータ1のブラシ19は、4個のブラシ19a〜19dが90°間隔で等分に対向配置されており、ここでは、ブラシ19a(正極第1ブラシ)を+(1)、19b(負極第1ブラシ)を−(1)、19c(正極第2ブラシ)を+(2)、19d(負極第2ブラシ)を−(2)とする。この場合、LOWモードでは、図4(a)におけるスイッチSW1,SW2が何れもOFFされ、図3(b)-(a)に示すように+(1)と−(1)が通電される。すなわち、+(1)と−(1)が電源側と接続され、一対のブラシのみが使用される。従って、二対のブラシを共に使用した場合(後述するHIモード)に比して供給電流量が制限され、モータ回転数が低くなる。   As shown in FIGS. 2 and 3 (a), the brush 19 of the wiper motor 1 has four brushes 19a to 19d that are equally spaced at 90 ° intervals. Here, the brush 19a (the first positive electrode 1) Brush (+) is set to + (1), 19b (negative electrode first brush) is set to-(1), 19c (positive electrode second brush) is set to + (2), and 19d (negative electrode second brush) is set to-(2). In this case, in the LOW mode, the switches SW1 and SW2 in FIG. 4 (a) are both turned OFF, and + (1) and − (1) are energized as shown in FIGS. 3 (b)-(a). That is, + (1) and − (1) are connected to the power supply side, and only a pair of brushes are used. Therefore, the amount of supplied current is limited and the motor rotation speed is lower than when two pairs of brushes are used together (HI mode described later).

次に、HIモードでは、図4(c)に示すように、スイッチSW1,SW2が共にONされ、+(1),+(2),−(1),−(2)の4本のブラシが全て通電される(図3(b)-(c))。このように、対向する二対4本のブラシが通電されると、一対のブラシ(+(1),−(1))に通電する場合よりも供給電流量が増大し、モータ回転数が高くなる。一方、当該ワイパモータ1で新設されるMIDモードでは、図4(b)に示すように、スイッチSW1はOFFのままSW2がONされ、+(1)と−(1)及び−(2)が通電される(図3(b)-(b))。つまり、4個のブラシ19a〜19dのうち、3個が使用される形となり、供給電流量が一対のブラシ(+(1),−(1))を使用する場合よりは多いが、二対のブラシを共に使用した場合よりは少なくなる。従って、この場合は、LOWモードとHIモードの中間のモータ回転数となる。   Next, in the HI mode, as shown in FIG. 4 (c), the switches SW1 and SW2 are both turned ON, and four brushes of + (1), + (2), − (1), and − (2). Are all energized (FIG. 3 (b)-(c)). In this way, when two opposed four brushes are energized, the amount of supplied current increases and the motor rotation speed is higher than when a pair of brushes (+ (1),-(1)) is energized. Become. On the other hand, in the MID mode newly established in the wiper motor 1, as shown in FIG. 4 (b), the switch SW1 remains OFF and the SW2 is turned ON, and + (1),-(1) and-(2) are energized. (FIG. 3 (b)-(b)). That is, three of the four brushes 19a to 19d are used, and the amount of supply current is larger than when a pair of brushes (+ (1),-(1)) is used, but two pairs This is less than when both brushes are used. Therefore, in this case, the motor speed is intermediate between the LOW mode and the HI mode.

このように、当該ワイパモータ1では、4個のブラシ19a〜19dに対する通電状態を図3(b)のように制御することにより、モータ回転数を低速−中速−高速に変化させることができる。すなわち、4極モータでありながら、4個のブラシにてモータ速度を2速度以上に切り換えることができる。従って、多極機においてもブラシ数を大幅に増大させることなく、HI,LO作動を実現でき、多極機による小型・軽量化のメリットを享受しつつ、従来のワイパモータにはないMIDモードをも付加することが可能となる。なお、HI,MID,LOWの各モードにおいて間欠作動を行わせることもでき、トータルで6モードの作動形態が実現可能である。   As described above, in the wiper motor 1, the motor rotation speed can be changed from low speed to medium speed to high speed by controlling the energization states of the four brushes 19a to 19d as shown in FIG. That is, although the motor is a 4-pole motor, the motor speed can be switched to 2 speeds or more with four brushes. Therefore, HI, LO operation can be realized without greatly increasing the number of brushes even in multipole machines, and the MID mode not available in conventional wiper motors can be achieved while enjoying the advantages of miniaturization and weight reduction with multipole machines. It becomes possible to add. In addition, intermittent operation can be performed in each mode of HI, MID, and LOW, and a total of six modes of operation can be realized.

一方、図3(b)のような制御形態を採ると、最も使用頻度の高いLOWモードでは、+(1)と−(1)を通電する組み合わせとなる。ところが、+(1)と−(1)を通電すると、図4(a)からも分かるように、ブラシ間で並列回路の巻線長が異なり電気的にアンバランスとなる上に、+(2),−(2)によって短絡されるアーマチュアコイル7が回転軸5に対し対称に配されず、磁気的にもアンバランスとなる。そこで、ワイパモータ1では、かかる磁気的アンバランスを解消すべく、隣接するコンミテータ片14間に接続された個々のコイルを、回転軸に対し点対称に配置された複数の副コイルにて形成する巻線形態を採用し、モータ耐久性の向上を図っている。   On the other hand, when the control form as shown in FIG. 3B is adopted, in the LOW mode with the highest use frequency, a combination of energizing + (1) and − (1) is obtained. However, when + (1) and-(1) are energized, as shown in FIG. 4 (a), the winding lengths of the parallel circuits differ between the brushes and become electrically unbalanced, and + (2 ),-(2), the armature coil 7 short-circuited is not arranged symmetrically with respect to the rotating shaft 5 and is unbalanced magnetically. Therefore, in the wiper motor 1, in order to eliminate such magnetic imbalance, individual coils connected between adjacent commutator pieces 14 are formed by a plurality of subcoils arranged symmetrically with respect to the rotation axis. Employs a linear configuration to improve motor durability.

図5(a)〜(d)は、前述の巻線形態の例を示す巻線展開図である。図5(a)の巻線形態では、巻線12をアーマチュアコア6の対向する位置に2つに分けて巻装する。すなわち、図5(a)では、例えば3番コンミテータ片14cより巻き始められた巻線12は、3番コンミテータ片14cのライザ15に懸け回された後、1−2番ティースの間のスロット11aと5−6番ティースの間のスロット11eとの間に巻装され、コイル7A(副コイル)が形成される。コイル7Aは、アーマチュアコイル7における所定のターン数nの半分の回数(n/2)巻装される。   FIGS. 5A to 5D are winding development views showing examples of the above-described winding forms. In the form of winding shown in FIG. 5 (a), the winding 12 is wound in two at the position where the armature core 6 faces. That is, in FIG. 5A, for example, the winding 12 started to be wound from the third commutator piece 14c is suspended around the riser 15 of the third commutator piece 14c, and then the slot 11a between the first and second teeth. And a slot 11e between the 5th and 6th teeth, and a coil 7A (subcoil) is formed. The coil 7A is wound a number of times (n / 2) that is half the predetermined number of turns n in the armature coil 7.

コイル7Aはその後、スロット11e,11aと径方向に対向する、すなわち、周方向に180°回転した位置に存在する11−12番ティースの間のスロット11kと15−16番ティースの間のスロット11oの間に巻装され、コイル7B(副コイル)が形成される。コイル7Bは、コイル7Aと同じ方向に、所定のターン数nの半分の回数(n/2)で巻装され、その後、巻線12は4番コンミテータ片14dに接続される。これにより、3,4番コンミテータ片14c,14dの間には、径方向に対向し、かつ直列接続された一対のコイル7A,7Bを備えたアーマチュアコイル7が形成される。同様に、隣接するコンミテータ片14間には、径方向に対向し、かつ直列接続された一対のコイル7A,7Bを備えたアーマチュアコイル7を形成する。   Thereafter, the coil 7A is opposed to the slots 11e and 11a in the radial direction, that is, the slot 11k between the slots 11k and 11-16 between the 11th and 12th teeth which are present at a position rotated by 180 ° in the circumferential direction. The coil 7B (subcoil) is formed. The coil 7B is wound in the same direction as the coil 7A by a half number (n / 2) of the predetermined number n of turns, and then the winding 12 is connected to the fourth commutator piece 14d. Thereby, between the 3rd and 4th commutator pieces 14c and 14d, the armature coil 7 provided with a pair of coils 7A and 7B opposed in series and connected in series is formed. Similarly, between the adjacent commutator pieces 14, an armature coil 7 including a pair of coils 7 </ b> A and 7 </ b> B opposed in series and connected in series is formed.

次に、図5(b)の巻線形態では、巻線12を四方に等分に巻装する。すなわち、図5(b)では、例えば3番コンミテータ片14cより巻き始められた巻線12は、スロット11a−11e間に(n/4)ターン巻装され(コイル7A)、次に、スロット11eからスロット11jに向い、スロット11a,11eから周方向に90°ずれた位置にあるスロット11f,11jの間に巻装される(コイル7B)。コイル7Bは、コイル7Aと極性の異なる磁極(永久磁石4)に対向するため、スロット11f−11j間では、巻線12は、11a−11e間とは逆の巻き方向で(n/4)ターン巻装される。その後、巻線12は、スロット11fからスロット11kに向い、スロット11f,11jから周方向に90°ずれた位置(スロット11a,11eに対しては180°対向位置)にあるスロット11k,11oの間に巻装される(コイル7C;副コイル)。スロット11k−11o間では、巻線12は、11a−11e間と同じ巻き方向で(n/4)ターン巻装される。   Next, in the winding configuration of FIG. 5 (b), the winding 12 is wound equally in all directions. That is, in FIG. 5 (b), for example, the winding 12 started from the third commutator piece 14c is wound (n / 4) turns between the slots 11a-11e (coil 7A), and then the slot 11e. From the slots 11a and 11e to the slot 11j and is wound between the slots 11f and 11j at a position shifted by 90 ° in the circumferential direction (coil 7B). Since the coil 7B faces the magnetic pole (permanent magnet 4) having a polarity different from that of the coil 7A, the winding 12 is turned by (n / 4) turns between the slots 11f-11j in the opposite winding direction to that between 11a-11e. Wrapped. Thereafter, the winding 12 is located between the slots 11k and 11o at positions shifted from the slots 11f and 11k by 90 ° in the circumferential direction from the slots 11f and 11j (180 ° opposite positions to the slots 11a and 11e). (Coil 7C; secondary coil). Between the slots 11k-11o, the winding 12 is wound (n / 4) turns in the same winding direction as between 11a-11e.

スロット11k−11o間に巻装した後、巻線12はさらに、スロット11oからスロット11pに向い、スロット11k,11oから周方向に90°ずれた位置(スロット11f,11jに対しては180°対向位置)にあるスロット11p,11tの間に巻装される(コイル7D;副コイル)。スロット11p−11t間では、巻線12は、11a−11e間とは逆の巻き方向で(n/4)ターン巻装される。巻線12は、その後、スロット11pから4番コンミテータ片14dに接続される。この場合も、コイル7A〜7Dは回転軸5に対し点対称に等しく配置されており、ブラシ19によって短絡されたアーマチュアコイル7は、回転軸5に対し対称な位置関係に配置される。   After winding between the slots 11k-11o, the winding 12 is further directed from the slot 11o to the slot 11p, and at a position shifted by 90 ° in the circumferential direction from the slots 11k, 11o (opposite 180 ° to the slots 11f, 11j). The coil is wound between the slots 11p and 11t at the position (coil 7D; secondary coil). Between the slots 11p-11t, the winding 12 is wound (n / 4) turns in a winding direction opposite to that between 11a-11e. The winding 12 is then connected to the fourth commutator piece 14d from the slot 11p. Also in this case, the coils 7 </ b> A to 7 </ b> D are equally arranged symmetrically with respect to the rotating shaft 5, and the armature coil 7 short-circuited by the brush 19 is arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the rotating shaft 5.

図5(c)の巻線形態では、図5(a)と同様に、巻線12をアーマチュアコア6の対向する位置に2つに分けて巻装するが、巻線12の巻装方式が(a)とは異なっている。ここでは、3番コンミテータ片14cより巻き始められた巻線12は、スロット11a−11e間に、まず((n/2)-m)回巻装される。次に、巻線12は、スロット11e,11aと径方向に対向するスロット11k,11oの間に(n/2)ターン巻装される(コイル7B)。その後、巻線12は、スロット11oからスロット11aに向い、スロット11a−11e間にm回巻装され、4番コンミテータ片14dに接続される。つまり、スロット11a−11e間には、先の((n/2)-m)回と合わせて巻線12が(n/2)ターン巻装されコイル7Aが形成される。   In the winding configuration of FIG. 5 (c), the winding 12 is wound in two at opposite positions of the armature core 6 as in FIG. 5 (a). It is different from (a). Here, the winding wire 12 started to be wound from the third commutator piece 14c is first wound ((n / 2) -m) times between the slots 11a-11e. Next, the winding 12 is wound (n / 2) turns between the slots 11e and 11a and the slots 11k and 11o facing in the radial direction (coil 7B). Thereafter, the winding 12 faces from the slot 11o to the slot 11a, is wound m times between the slots 11a-11e, and is connected to the fourth commutator piece 14d. That is, between the slots 11a-11e, the winding 12 is wound (n / 2) turns together with the previous ((n / 2) -m) turns to form the coil 7A.

図5(d)の巻線形態では、図5(b)と同様に、巻線12を四方に等分に巻装するが、巻線12の巻装方式が(c)とは異なり、図5(c)と同様の形態となっている。すなわち、3番コンミテータ片14cより巻き始められた巻線12は、スロット11a−11e間に、まず((n/2)-m)回巻装される。次に、巻線12は、スロット11f−11j間にてコイル7B、スロット11k−11oにてコイル7C、スロット11p−11t間にてコイル7Dを図5(c)と同様に形成する。その後、巻線12は、スロット11pからスロット11aに向い、スロット11a−11e間にm回巻装され、4番コンミテータ片14dに接続される。つまり、スロット11a−11e間には、先の((n/2)-m)回と合わせて巻線12が(n/2)ターン巻装されコイル7Aが形成される。   In the winding configuration of FIG. 5 (d), the winding 12 is equally wound in all directions as in FIG. 5 (b), but the winding method of the winding 12 is different from (c). It has the same form as 5 (c). That is, the winding 12 started to be wound from the third commutator piece 14c is first wound ((n / 2) -m) between the slots 11a-11e. Next, in the winding 12, the coil 7B is formed between the slots 11f-11j, the coil 7C is formed between the slots 11k-11o, and the coil 7D is formed between the slots 11p-11t similarly to FIG. Thereafter, the coil 12 is wound from the slot 11p toward the slot 11a, m times between the slots 11a-11e, and connected to the fourth commutator piece 14d. That is, between the slots 11a-11e, the winding 12 is wound (n / 2) turns together with the previous ((n / 2) -m) turns to form the coil 7A.

このように、図5に例示したような巻線形態を採用すると、ブラシ19によって短絡されたアーマチュアコイル7は、コイル7A,7B(7C,7D)により、常に、回転軸5に対し対称な位置関係に配置される。従って、アーマチュアコイル7に関する磁気的なアンバランスが解消され、LOWモードにおいても均一な磁気バランスとなり、モータの耐久性が向上する。図6はワイパモータ1の耐久試験結果であり、(a)はHIモード、(b)はLOWモードにおける結果を示している。   As described above, when the winding form illustrated in FIG. 5 is employed, the armature coil 7 short-circuited by the brush 19 is always positioned symmetrically with respect to the rotation axis 5 by the coils 7A and 7B (7C and 7D). Placed in a relationship. Therefore, the magnetic imbalance related to the armature coil 7 is eliminated, the magnetic balance is uniform even in the LOW mode, and the durability of the motor is improved. FIG. 6 shows the result of the durability test of the wiper motor 1, (a) shows the result in the HI mode, and (b) shows the result in the LOW mode.

図6に示すように、前述のような巻線形態を採用した場合、従来の重巻巻線に比して、ブラシ摩耗速度が大幅に低下する。すなわち、HIモードでは、正極・負極共に1/4強、LOWモードでは、正極は約1/5,1/7、負極は約1/6,1/20となった。これに伴い、耐久性も大幅に向上し、HIモードでは約4.5倍、LOWモードでは約20倍と大きく向上した。図6の試験は、現在の自動車用電装品の通常電圧(14V仕様)よりも過酷な条件である高電圧仕様(42V)にて試験を実施しており、通常電圧ではより高い耐久性が得られる。また、高電圧仕様が採用された場合でも、当該ワイパモータ1は十分な耐久性を有していることが分かる。   As shown in FIG. 6, when the winding configuration as described above is adopted, the brush wear speed is significantly reduced as compared with the conventional heavy winding. That is, in the HI mode, both of the positive electrode and the negative electrode were slightly over 1/4, and in the LOW mode, the positive electrode was about 1/5, 1/7, and the negative electrode was about 1/6, 1/20. Along with this, the durability has also been greatly improved. The HI mode is about 4.5 times higher and the LOW mode is about 20 times higher. The test in Fig. 6 is conducted at a high voltage specification (42V), which is a severer condition than the normal voltage (14V specification) of current automotive electrical components, and higher durability is obtained at the normal voltage. It is done. Further, even when the high voltage specification is adopted, it can be seen that the wiper motor 1 has sufficient durability.

次に、本発明の実施例2として、均圧線(均圧部材)を用いてブラシ数を削減した形態について説明する。図7は、本発明の実施例2であるワイパモータのブラシ構成を示す説明図である。本実施例のワイパモータも、その基本構成は、図11に示した実施例1のワイパモータ1と同様であり、4極重巻の仕様となっている。なお、以下の実施例では、実施例1と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。   Next, as Embodiment 2 of the present invention, a mode in which the number of brushes is reduced using a pressure equalizing line (pressure equalizing member) will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a brush configuration of a wiper motor that is Embodiment 2 of the present invention. The basic configuration of the wiper motor of the present embodiment is the same as that of the wiper motor 1 of the first embodiment shown in FIG. In the following embodiments, the same members and portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施例のワイパモータでは、アーマチュアコイル7の等電位点を均圧線にて接続する。すなわち、アーマチュアコイル7の対向するコイル同士を均圧線にて接続する。これにより、同電位にて対向するブラシ19の一方(19p',19q',19r')が存在しなくとも、これらのブラシによって給電されるコイルに対しては、他方側のブラシ19p(第1ブラシ),19q(第2ブラシ),19r(第3ブラシ)から均圧線を介して給電が行われる。従って、図7に破線にて示したように、対向するブラシ19の一方側(19p',19q',19r')を削減しても、均圧線によって、削減されたブラシが存在する場合と同様にアーマチュアコイル7に給電することが可能となる。   In the wiper motor of this embodiment, the equipotential points of the armature coil 7 are connected by a pressure equalizing line. That is, the opposing coils of the armature coil 7 are connected by a pressure equalizing line. Thus, even if one of the brushes 19 (19p ', 19q', 19r ') facing at the same potential does not exist, the other side brush 19p (the first brush 19p) is applied to the coil fed by these brushes. Electric power is supplied from the brushes, 19q (second brush), and 19r (third brush) via a pressure equalizing line. Therefore, as shown by a broken line in FIG. 7, even if one side (19p ′, 19q ′, 19r ′) of the opposing brush 19 is reduced, there is a reduced brush due to the pressure equalization line. Similarly, power can be supplied to the armature coil 7.

本実施例では、LOWモード時は、ブラシ19p,19qが使用される。この際、アーマチュアコイル7に対しては、ブラシ19p,19qを介して給電が行われるが、均圧線を介して、ブラシ19p',19q'によって給電されるべきコイルにも電流が流れる。従って、実質的には、ブラシ19p,19q,19p',19q'の4ブラシに通電した場合と同様の状態でモータが駆動される。一方、HIモード時は、ブラシ19q,19rが使用される。この場合も、ブラシ19q,19rを介して給電が行われるが、均圧線を介して、ブラシ19p',19r'によって給電されるべきコイルにも電流が流れる。従って、実質的には、ブラシ19r',19q,19r,19q'の4ブラシに通電した場合と同様の状態でモータが駆動される。ブラシ19r,19r'はブラシ19p',19pに対し、(θ/2)°進角した位置に配置されており、HIモードではLOWモードよりもモータの回転数が高くなる。   In this embodiment, the brushes 19p and 19q are used in the LOW mode. At this time, power is supplied to the armature coil 7 via the brushes 19p and 19q, but current also flows to the coils to be supplied by the brushes 19p ′ and 19q ′ via the pressure equalization line. Therefore, the motor is driven substantially in the same state as when the four brushes 19p, 19q, 19p ′, 19q ′ are energized. On the other hand, in the HI mode, the brushes 19q and 19r are used. In this case as well, power is supplied through the brushes 19q and 19r, but current also flows to the coils to be supplied by the brushes 19p ′ and 19r ′ through the pressure equalizing lines. Therefore, the motor is driven substantially in the same state as when the four brushes 19r ′, 19q, 19r, 19q ′ are energized. The brushes 19r and 19r ′ are disposed at positions advanced by (θ / 2) ° with respect to the brushes 19p ′ and 19p, and the motor rotation speed is higher in the HI mode than in the LOW mode.

このように、均圧線を用いると、2速度を実現しつつブラシ個数を6個から3個へと削減でき、これは、図11に示した従来の2極モータと同様のブラシ個数となる。このため、モータを多極化したにもかかわらず、ブラシ個数増大に伴うコストアップがなく、また、ブラシ周りでの損失増大もない。さらに、HI作動用のブラシ19rを、LOW作動用ブラシ19p’の近くに隣接して配置する必要がなく、HI,LOWブラシの近接配置問題も生じない。従って、多極機においてもブラシ数を増大させることなく、HI,LO作動を実現でき、従来の2極機に対し小型・軽量化を図ることが可能となる。   In this way, using the pressure equalization line, the number of brushes can be reduced from six to three while realizing two speeds, which is the same number of brushes as the conventional two-pole motor shown in FIG. . For this reason, although the number of motors is increased, there is no increase in cost due to an increase in the number of brushes, and there is no increase in loss around the brushes. Furthermore, it is not necessary to arrange the brush 19r for HI operation adjacent to the brush 19p 'for LOW operation, and the problem of the close arrangement of the HI and LOW brushes does not occur. Accordingly, HI and LO operations can be realized without increasing the number of brushes even in a multi-pole machine, and it is possible to reduce the size and weight of the conventional two-pole machine.

加えて、本実施例のように、均圧線を使用することにより、アーマチュアコイル7の電気的なバランスが向上し、振れ回り力が低減し、騒音や振動を低減させることが可能となると共に、高電圧化にも対応可能な耐久性を得ることができる。なお、図11に示した従来の2極機では、ブラシ51a〜51cにより、図中に矢印で示したような方向にアーマチュア3が押される。これに対し、図7のブラシ構成とした場合には、アーマチュア3はブラシ19p,19q,19rによって概ね三方から押圧される。従って、図11の場合よりも、アーマチュア3に対するブラシ押圧荷重が均等化され、アーマチュア3の回転バランスが安定する。   In addition, by using a pressure equalizing line as in this embodiment, the electrical balance of the armature coil 7 is improved, the whirling force is reduced, and noise and vibration can be reduced. In addition, it is possible to obtain durability that can cope with high voltage. In the conventional two-pole machine shown in FIG. 11, the armature 3 is pushed in the direction shown by the arrow in the figure by the brushes 51a to 51c. On the other hand, in the case of the brush configuration of FIG. 7, the armature 3 is pressed from approximately three directions by the brushes 19p, 19q, and 19r. Therefore, compared with the case of FIG. 11, the brush pressing load on the armature 3 is equalized, and the rotation balance of the armature 3 is stabilized.

さらに、本発明の実施例3として、実施例2のワイパモータにHI,LOW以外の作動モードを付加した形態について説明する。図8(a)は本発明の実施例3であるワイパモータのブラシ構成を示す説明図、(b)は(a)のモータにおける各モードごとの通電ブラシを示す一覧表である。図8のモータでは、図7のブラシ19p,19q,19rに加えて、実施例2では削除した19q'をθ°進角方向にずらす形で配置し、HI作動用のブラシ19sを新たに設置する。図7では、ブラシ19rはHI作動モードとされているが、ここでは、θ進角させたHI作動用ブラシ19sを設けることにより、(θ/2)°進角させたブラシ19rは、HI,LOWの中間のMID作動用ブラシとなる。   Furthermore, as Embodiment 3 of the present invention, a mode in which an operation mode other than HI and LOW is added to the wiper motor of Embodiment 2 will be described. FIG. 8A is an explanatory diagram showing a brush configuration of a wiper motor that is Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 8B is a list showing energizing brushes for each mode in the motor of FIG. In the motor shown in FIG. 8, in addition to the brushes 19p, 19q, and 19r shown in FIG. 7, the 19q ′ deleted in the second embodiment is arranged so as to be shifted in the θ ° advance direction, and a brush 19s for HI operation is newly installed. To do. In FIG. 7, the brush 19r is in the HI operation mode. Here, the brush 19r advanced by (θ / 2) ° by providing the HI operation brush 19s advanced by θ is HI, It becomes a brush for MID operation in the middle of LOW.

図8(b)に示すように、図8(a)のモータにおいては、LOWモードでは、ブラシ19p(+(1)),19q(−(1))が通電される。実施例2の場合と同様、当該モータには均圧線が設けられており、4極機でありながら1対のブラシ19p,19qにて4ブラシ機と同様に作動する。次に、HIモードでは、ブラシ19p(+(1)),19s(−(2))が通電される。ブラシ19sは、LOW作動用ブラシの配置位置(図8では、均圧線使用によりブラシ自体は省かれている)からθ°進角した位置に設けられており、モータはLOWモードよりも高い回転数で作動する。これに加え、当該モータでは、MIDモードが設けられており、この場合にはブラシ19r(+(2)),19q(−(1))が通電される。ブラシ19rは、LOW作動用ブラシの配置位置(同上)から(θ/2)°進角した位置に設けられており、モータはLOWモードとHIモードの中間の回転数で作動する。   As shown in FIG. 8B, in the motor of FIG. 8A, the brushes 19p (+ (1)) and 19q (-(1)) are energized in the LOW mode. As in the case of the second embodiment, the motor is provided with a pressure equalizing line, and operates in the same manner as the 4-brush machine with a pair of brushes 19p and 19q although it is a 4-pole machine. Next, in the HI mode, the brushes 19p (+ (1)) and 19s (-(2)) are energized. The brush 19s is provided at a position advanced by θ ° from the arrangement position of the brush for LOW operation (in FIG. 8, the brush itself is omitted by using the pressure equalizing line), and the motor rotates at a higher speed than in the LOW mode. Operates on numbers. In addition to this, the motor is provided with a MID mode. In this case, the brushes 19r (+ (2)) and 19q (-(1)) are energized. The brush 19r is provided at a position advanced by (θ / 2) ° from the position where the brush for LOW operation (same as above) is arranged, and the motor operates at an intermediate rotational speed between the LOW mode and the HI mode.

図9(a)は図8の変形例を示す説明図、(b)は各モードごとの通電ブラシを示す一覧表である。図9の場合、ブラシ19r(+(2)),19s(−(2))が共に、LOW作動用ブラシの配置位置(同上)からθ'°進角した位置に設けられている。この場合、LOWモードでは、前述同様にブラシ19p(+(1)),19q(−(1))が通電される。これに対し、HIモードではブラシ19r(+(2)),19s(−(2))が通電され、θ'°の進角効果が得られ、図8のものよりもHIモードの高効率化が図られる。一方、MIDモードは、2つのパターンがあり、ブラシ19r(+(2)),19q(−(1)):MID 1、あるいは、ブラシ19p(+(1)),19s(−(2)):MID 2が通電され、(θ'/2)°進角した状態の回転速度が得られる。   FIG. 9A is an explanatory diagram showing a modification of FIG. 8, and FIG. 9B is a list showing energizing brushes for each mode. In the case of FIG. 9, both the brushes 19r (+ (2)) and 19s (-(2)) are provided at positions advanced by θ ′ ° from the arrangement position (same as above) of the brush for LOW operation. In this case, in the LOW mode, the brushes 19p (+ (1)) and 19q (-(1)) are energized as described above. On the other hand, in the HI mode, the brushes 19r (+ (2)) and 19s (-(2)) are energized, and an advance angle effect of θ ′ ° is obtained. Is planned. On the other hand, the MID mode has two patterns: brush 19r (+ (2)), 19q (-(1)): MID 1 or brush 19p (+ (1)), 19s (-(2)) : MID 2 is energized, and a rotational speed of (θ ′ / 2) ° advanced is obtained.

本実施例の形態では、MIDモード以外に、LOWモードよりも低速回転の超LOWモードを設定することもできる。図10(a)は超LOWモードを設定した場合のブラシ構成を示す説明図、(b)は(a)のモータにおける各モードごとの通電ブラシを示す一覧表である。図10の場合、ブラシ19t(+(2))が、LOW作動用ブラシの配置位置からθ°遅角した位置に設けられている。その他のブラシは図8と同様の配置となっている。この場合も前述同様、LOWモードではブラシ19p(+(1)),19q(−(1))が、HIモードでは、ブラシ19p(+(1)),19s(−(2))が通電される。これに対し、超LOWモードではブラシ19t(+(2)),19q(−(1))が通電される。ブラシ19tは、LOW作動用ブラシの配置位置(同上)からθ°遅角(−θ°進角)した位置に設けられており、モータはLOWモードよりも低い回転数で作動する。   In the form of this embodiment, in addition to the MID mode, an ultra-LOW mode that is slower than the LOW mode can be set. FIG. 10A is an explanatory diagram showing a brush configuration when the ultra-low mode is set, and FIG. 10B is a list showing energization brushes for each mode in the motor of FIG. In the case of FIG. 10, the brush 19t (+ (2)) is provided at a position that is delayed by θ ° from the position where the brush for LOW operation is arranged. The other brushes are arranged in the same manner as in FIG. In this case as well, the brushes 19p (+ (1)) and 19q (-(1)) are energized in the LOW mode, and the brushes 19p (+ (1)) and 19s (-(2)) are energized in the HI mode. The In contrast, in the ultra-low mode, the brushes 19t (+ (2)) and 19q (-(1)) are energized. The brush 19t is provided at a position that is θ ° retarded (−θ ° advanced) from the arrangement position (same as above) of the LOW actuating brush, and the motor operates at a lower rotational speed than in the LOW mode.

このように、本実施例では、実施例2の3ブラシ構成によって空いたスペースを活用し、そこにブラシをもう一つ付加することにより、従来の4極機と同様の4ブラシ構成でありながら、MIDモードや超LOWモードを備えた3速度を実現できる。すなわち、多極機においてもブラシ数を大幅に増大させることなく、HI,LO作動以外の新たな作動モードを実現でき、従来の2極機に対し小型・軽量化を図りつつ、多様な作動形態を提供することが可能となる。   As described above, in this embodiment, the space that is vacated by the three-brush configuration of the second embodiment is utilized, and another brush is added thereto, so that the 4-brush configuration is the same as that of the conventional 4-pole machine. Three speeds with MID mode and ultra-low mode can be realized. In other words, new operation modes other than HI and LO operation can be realized without greatly increasing the number of brushes in multipolar machines, and various operation modes can be achieved while reducing the size and weight of conventional two-pole machines. Can be provided.

なお、実施例2,3では、4極機を例にとって説明したが、6極以上の多極機に前述のような構成を適用しても良い。例えば、6極機に均圧線を適用すれば、通常はブラシが6個必要となるが、LOWモードは2個のブラシで作動可能である。この際、本来ブラシが配置されるスペースが4箇所空くことから、そこに別作動モード用のブラシを適宜配置することにより、HI,LOW以外にさらに4種類の作動モードを追加できる。つまり、モータが多極となればなるほど作動モードの種類も増やすことが可能となる。   In the second and third embodiments, a 4-pole machine has been described as an example. However, the above-described configuration may be applied to a multi-pole machine having 6 or more poles. For example, if a pressure equalization line is applied to a 6-pole machine, normally 6 brushes are required, but the LOW mode can be operated with 2 brushes. At this time, there are four spaces where the brushes are originally arranged. Therefore, four types of operation modes other than HI and LOW can be added by appropriately arranging brushes for different operation modes there. That is, the number of operation modes can be increased as the number of motors increases.

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、磁気的アンバランスを解消する巻線形態は図5の例には限定されず、種々の形態が採用可能である。なお、図5ではアーマチュアコイル7のターン数が偶数回の場合について述べたが、奇数回の場合には、例えば、コイル7A,7Bに0.5ターンずつ巻回数を割り振るなどして、アンバランス解消巻線を構成することができる。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, the winding form for eliminating the magnetic imbalance is not limited to the example of FIG. 5, and various forms can be adopted. In FIG. 5, the case where the number of turns of the armature coil 7 is an even number is described. However, in the case where the number of turns is an odd number, for example, the number of turns is assigned to the coils 7A and 7B by 0.5 turns. A cancellation winding can be constructed.

一方、前述の実施例では、本発明のモータを自動車用ワイパ装置の駆動源として使用した場合について説明したが、その用途はこれには限定されず、パワーウインド用モータや筒型ファンモータなどの車載モータ、パソコン等のOA機器用のモータなどにも適用可能である。パワーウインド用モータの場合、例えば、超LOWモードにより、車内温度調節時や喫煙時等に窓をわずかに開ける機能を付加することなども可能となる。また、ファンモータにも作動切り換え機能を付加することが可能となる。   On the other hand, in the above-described embodiment, the case where the motor of the present invention is used as a drive source of an automobile wiper device has been described. However, the application is not limited to this, and a power window motor, a cylindrical fan motor, etc. It can also be applied to motors for OA equipment such as in-vehicle motors and personal computers. In the case of a motor for a power window, for example, it is possible to add a function of slightly opening a window when adjusting the temperature inside the vehicle or smoking in the super low mode. In addition, an operation switching function can be added to the fan motor.

本発明の実施例1であるワイパモータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the wiper motor which is Example 1 of this invention. 図1のワイパモータにおけるギヤハウジング左端面の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the gear housing left end surface in the wiper motor of FIG. (a)は図1のワイパモータのブラシ構成を示す説明図、(b)は各モードにおける通電ブラシを示す一覧表である。(a) is explanatory drawing which shows the brush structure of the wiper motor of FIG. 1, (b) is a table | surface which shows the electricity supply brush in each mode. 各モードにおけるブラシ通電状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the brush electricity supply state in each mode. (a)〜(d)は、本発明による巻線形態の一例を示す巻線展開図である。(a)-(d) is a coil | winding expansion | deployment figure which shows an example of the coil | winding form by this invention. 本発明によるワイパモータの耐久試験結果であり、(a)はHIモード、(b)はLOWモードにおける結果を示している。FIG. 3 shows durability test results of the wiper motor according to the present invention, where (a) shows the results in the HI mode and (b) shows the results in the LOW mode. 本発明の実施例2であるワイパモータのブラシ構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the brush structure of the wiper motor which is Example 2 of this invention. (a)は本発明の実施例3であるワイパモータのブラシ構成を示す説明図、(b)は(a)のモータにおける各モードごとの通電ブラシを示す一覧表である。(a) is explanatory drawing which shows the brush structure of the wiper motor which is Example 3 of this invention, (b) is a table | surface which shows the electricity supply brush for every mode in the motor of (a). (a)は図8の変形例を示す説明図、(b)は(a)のモータにおける各モードごとの通電ブラシを示す一覧表である。(a) is explanatory drawing which shows the modification of FIG. 8, (b) is a table | surface which shows the electricity supply brush for every mode in the motor of (a). (a)は超LOWモードを設定した場合のブラシ構成を示す説明図、(b)は(a)のモータにおける各モードごとの通電ブラシを示す一覧表である。(a) is explanatory drawing which shows the brush structure at the time of setting a super LOW mode, (b) is a table | surface which shows the energizing brush for every mode in the motor of (a). 2速度切り換えが可能な従来のワイパモータのブラシ配置構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the brush arrangement structure of the conventional wiper motor which can switch 2 speeds. 従来のワイパモータを4極化した場合のブラシ配置構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the brush arrangement structure at the time of making the conventional wiper motor into 4 poles.

符号の説明Explanation of symbols

1 ワイパモータ
2 モータハウジング
3 アーマチュア
4 永久磁石(界磁磁極)
5 回転軸
6 アーマチュアコア
7 アーマチュアコイル(電機子巻線)
7A〜7D コイル
8 軸受
9 金属板
11 スロット
11a,11e,11f,11j,11o,11p,11t スロット
12 巻線
13 コンミテータ
14 コンミテータ片(整流子片)
14c 3番コンミテータ片
14d 4番コンミテータ片
15 ライザ
16 ギヤハウジング
17 ホルダステー
18 ブラシホルダ
19 ブラシ
19a 正極第1ブラシ
19b 負極第1ブラシ
19c 正極第2ブラシ
19d 負極第2ブラシ
19p,19p' ブラシ
19q,19q' ブラシ
19r,19r' ブラシ
19s HI作動用ブラシ
19t 超LOW作動用ブラシ
21 スプリング
22 ピグテール
23 ウォームホイール
24 軸受
25 ウォーム
26 出力軸
51a,51a' コモンブラシ
51b,51b' 低速用ブラシ
51c,51c' 高速用ブラシ
M モータ部
R 減速部
1 Wiper motor 2 Motor housing 3 Armature 4 Permanent magnet (field magnetic pole)
5 Rotating shaft 6 Armature core 7 Armature coil (armature winding)
7A to 7D Coil 8 Bearing 9 Metal plate 11 Slot 11a, 11e, 11f, 11j, 11o, 11p, 11t Slot 12 Winding 13 Commutator 14 Commutator piece (commutator piece)
14c No. 3 commutator piece 14d No. 4 commutator piece 15 Riser 16 Gear housing 17 Holder stay 18 Brush holder 19 Brush 19a Positive first brush 19b Negative first brush 19c Positive second brush 19d Negative second brush 19p, 19p 'Brush 19q, 19q 'Brushes 19r, 19r' Brushes 19s Brushes for HI actuation 19t Brushes for ultra-low actuation 21 Spring 22 Pigtail 23 Worm wheel 24 Bearing 25 Worm 26 Output shaft 51a, 51a 'Common brush 51b, 51b' Low speed brush 51c, 51c 'High speed Brush M Motor part R Deceleration part

Claims (2)

4極以上の界磁磁極と、重巻にて巻装された電機子巻線と、周方向に等間隔で配置された複数個のブラシとを有し、前記ブラシを選択的に通電させることにより、2速度以上の作動モードを形成した多極モータであって、
前記ブラシは、正極第1ブラシとそれに対向配置された正極第2ブラシと、負極第1ブラシとそれに対向配置された負極第2ブラシとからなり、
前記作動モードとして、前記正極第1ブラシ及び前記負極第1ブラシが通電される低速モードと、前記4個のブラシの全てが通電される高速モードと、前記正極第1ブラシと前記負極第1及び負極第2ブラシが通電される中速モードとを有し、
前記電機子巻線は、隣接する整流子片間に接続された複数のコイルから形成され、
前記個々のコイルは、回転軸に対し点対称に配置された複数の副コイルを備え、
前記副コイルにより、前記ブラシによって短絡された前記コイルを回転軸に対し点対称に配置し、前記低速モード時における磁気的なバランスを均一化することを特徴とする多極モータ。
And 4 or more poles of the field magnetic poles, an armature winding installed in heavy winding, and a plurality of brushes which are arranged at equal intervals in the circumferential direction, thereby selectively energizing said brush Is a multi-pole motor having an operation mode of 2 speeds or more ,
The brush includes a positive first brush, a positive second brush disposed opposite to the positive first brush, a negative first brush, and a negative second brush disposed opposite to the first brush.
The operation mode includes a low speed mode in which the positive first brush and the negative first brush are energized, a high speed mode in which all of the four brushes are energized, the positive first brush, the negative first and Medium-speed mode in which the negative electrode second brush is energized,
The armature winding is formed from a plurality of coils connected between adjacent commutator pieces,
The individual coils include a plurality of subcoils arranged symmetrically with respect to the rotation axis,
The multi-pole motor according to claim 1, wherein the coil short-circuited by the brush is arranged point-symmetrically with respect to the rotation axis by the sub-coil, and the magnetic balance in the low-speed mode is made uniform .
請求項1記載の多極モータにおいて、前記多極モータが、車両用ワイパ装置の駆動源として使用されるワイパモータであることを特徴とする多極モータ。
The multipolar motor according to claim 1, wherein the multipolar motor is a wiper motor used as a drive source of a vehicle wiper device .
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