JP5085311B2 - 多極直流モータ - Google Patents

Description

本発明は、多極直流モータに関するものである。

従来、多極直流モータでは、高占積巻線を実現する方法として、集中巻やＳＣ巻等が知られている。図１１は、例えば特許文献１に記載される集中巻の巻線を有する電機子の平面図である。同図に示されるように、この電機子９１は、回転軸９２と、該回転軸９２に固定された電機子コア９３とを備える。電機子コア９３は、回転軸９２を中心として放射状に延びる８個のティースＴ９１〜Ｔ９８を有している。そして、ティースＴ９１〜Ｔ９８には、巻線Ｍ９１〜Ｍ９８がそれぞれ集中巻にて巻装されている。このような構成にあって、整流子の外周に摺接する陽極側及び陰極側ブラシを通じて巻線Ｍ９１〜Ｍ９８に給電することで、径方向に対向する２つの巻線で整流が行われる。なお、各巻線Ｍ９１〜Ｍ９８に付した番号「１」〜「４」は、整流の順番を表すもので、同時に整流が行われる対向の巻線には「’」付の番号を付している。
特開２００４−８８９１５号公報

ところで、このように径方向に対向する２つの巻線で整流を行う構成では、整流時の振動が集中しやすく、回転時の振動が大きくなってしまう。例えば、図１１において上下に対向する番号「１」、「1'」の巻線Ｍ９１，Ｍ９５で整流が行われているとして、各巻線Ｍ９１，Ｍ９５の対向する径方向への整流時の振動の大きさを「１」で表すと、隣接する巻線Ｍ９２，Ｍ９６の対向する径方向及び巻線Ｍ９４，Ｍ９８の対向する径方向への振動の大きさは「１／２」となり、当該振動が上下に集中していることが確認される。

一方、ＳＣ巻の巻線を有する電機子では、コイルエンドが大きくなり、あるいは製造工数が大きくなる等の問題がある。
本発明の目的は、巻線の占積率を向上しつつ、回転時の振動を減少することができる多極直流モータを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、磁極数Ｐの界磁極を有する固定子と、ティース数Ｎのティースを有するスロット数Ｎの電機子コアと、「Ｎ×（Ｐ／２）」となるセグメント数Ｓのセグメントを有する整流子と、前記各ティースに複数回集中的に巻回されてなる巻線と、前記セグメントに摺接して給電を行う陽極側及び陰極側ブラシと、を備えた多極直流モータであって、前記各巻線は、対応する一対の前記セグメントに電気的に接続され、一の前記ティースに全巻回量の一部が巻回されてなる上層の第１巻回部と、該第１巻回部に直列接続され当該ティースのＡ個（Ａは、２Ｎ／Ｐの切り捨て若しくは切り上げの整数）隣の前記ティースに全巻回量の残りが前記第１巻回部と同一方向に巻回されてなる下層の第２巻回部とを有する導線が、全ての前記ティースに亘って配設されて該全てのティースにそれぞれ構成されてなり、前記各ティースに巻回される巻線は、一のティースに対し下層をなす前記第２巻回部が巻回された後に前記セグメントに結線され、その後に該第２巻回部が巻回された同じティースに対し上層をなす前記第１巻回部が巻回されて、各巻線における上層及び下層が形成されていることを要旨とする。

同構成によれば、対応する一対のセグメントに電気的に接続される導線において、一のティースに全巻回量の一部が巻回されてなる第１巻回部と、離れた位置となるＡ個隣のティースに全巻回量の残りが巻回されてなる第２巻回部とには、互いに同一の電流が流れる。そして、各ティースに巻回される巻線は、互いに異なる導線からなり、互いに異なる電流が流れる２層の第１及び第２巻回部で構成されるため、例えば整流時に当該ティースにおける磁極の作用を分散することができ、回転時の振動を減少することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多極直流モータにおいて、Ａは、「２Ｎ／Ｐ」の四捨五入で得られる整数であることを要旨とする。
同構成によれば、より理想的な配置で巻線が巻回されることで、出力を増大することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の多極直流モータにおいて、前記各巻線を構成する前記第１及び第２巻回部の巻回量の比は、「１：１」であることを要旨とする。

同構成によれば、前記各巻線を構成する２層の前記第１及び第２巻回部の巻回量の比が「１：１」であることで、例えば整流時に当該ティースにおける磁極の作用をより均一に分散することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多極直流モータにおいて、前記各導線の前記第１及び第２巻回部間を接続する渡り線は、軸方向において前記整流子の反対側に配置されていることを要旨とする。

同構成によれば、前記渡り線は、軸方向において前記整流子の反対側に配置されていることで、整流子側と干渉することなく簡易に配線することができる。また、前記渡り線が、整流子側に配置されないことで、全体としてすっきりとした配線となる。

本発明によれば、巻線の占積率を向上しつつ、回転時の振動を減少することができる多極直流モータを提供することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図７に従って説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の直流モータ１０１は、固定子１０２と電機子（回転子）１０３とを備えている。固定子１０２は、略有底筒形状のヨークハウジング１０４と、該ヨークハウジング１０４の内周面に等角度間隔で配置固着された６個（磁極数Ｐ＝６）の界磁極としてのマグネット１０５とを備えている。

電機子１０３は、図２に示すように、回転軸１０６と、該回転軸１０６に固定された電機子コア１０７と、同じく回転軸１０６に固定された整流子１０８とを備える。電機子１０３は、回転軸１０６の両端側がヨークハウジング１０４及びその開口部を塞ぐエンドハウジングＥにそれぞれ保持された軸受Ｇにて回転可能に支持されている。尚、この状態で整流子１０８の外周には、前記エンドハウジングＥに保持された陽極側及び陰極側のブラシ１０９，１１０が摺接可能に押圧接触される。又、この状態で電機子コア１０７はマグネット１０５と対向して周囲を囲まれるように配置される。

電機子コア１０７は、図１に示すように、回転軸１０６を中心として放射状に延びる８個のティースＴ１〜Ｔ８を有し、該ティースＴ１〜Ｔ８間にはそれぞれスロットＳ１〜Ｓ８が形成されている。つまり、ティース数Ｎ及びスロット数Ｎは「８」である。そして、ティースＴ１〜Ｔ８には、スロットＳ１〜Ｓ８内を通るように複数回集中的に巻回されてなる巻線Ｍ１〜Ｍ８がそれぞれインシュレータ１１１（図２参照）を介して巻装されている。

整流子１０８は、図２に示すように、整流子本体１１２と短絡部材１１３とからなる。整流子本体１１２は、略円筒形状の本体絶縁材１１４と、本体絶縁材１１４の外周面にそれぞれ周方向に隙間を有して並設される２４個のセグメント１〜２４（図４参照）とを備える。このセグメント１〜２４は本体絶縁材１１４の外周で略円筒状をなし、その径方向外側から前記陽極側及び陰極側のブラシ１０９，１１０が当接（押圧接触）されることになる。尚、図４は、直流モータ１０１（電機子１０３）を平面状に展開した模式図である。

短絡部材１１３は、整流子本体１１２の軸方向端部に固定され、図４に示すように、２４個のセグメント１〜２４を１２０度間隔に電気的に接続し、例えば、セグメント１，９，１７の組や、セグメント５，１３，２１の組を短絡された（同電位）状態とする。詳しくは、短絡部材１１３は、図３に示すように、絶縁層（絶縁紙）１１５を挟む２つの層にそれぞれ２４個ずつ配置された短絡片１１６，１１７を備える。一方（図３中、紙面手前側の層）の各短絡片１１６は、その径方向内側端部が径方向外側端部に対して周方向一方（図３中、時計回り方向）に６０°ずれるように形成されている。又、他方（図３中、紙面奥側の層であって、破線で示す）の各短絡片１１７は、その径方向内側端部が径方向外側端部に対して周方向他方（図３中、反時計回り方向）に６０°ずれるように形成されている。そして、２つの層の各短絡片１１６，１１７は、互いに径方向内側端部同士、及び径方向外側端部同士が（絶縁層１１５を挟まずに）それぞれ電気的に接続され、径方向中間部同士が（絶縁樹脂１１５を挟んで）電気的に離間されている。これにより、短絡部材１１３における短絡片１１６，１１７の径方向外側端部は、１２０度間隔に電気的に接続されることになる。

そして、短絡部材１１３は、その各径方向外側端部がセグメント１〜２４にそれぞれ電気的に接続されるように整流子本体１１２に固定されている。又、本実施の形態では、他方（図３中、紙面奥側の層）の短絡片１１７における径方向外側端部に前記巻線Ｍ１〜Ｍ８の端部を接続固定するための延出接続部１１７ａが形成されている。この延出接続部１１７ａは、２４個の短絡片１１７において、周方向に２つ置きに（即ち全体で８個）形成されている。

次に、本実施の形態の巻線Ｍ１〜Ｍ８の構造について図４に基づき説明する。同図に示されるように、巻線Ｍ１〜Ｍ８は、対応する一対のセグメント（延出接続部１１７ａ）に電気的に接続される８個の導線Ｄによって構成されている。例えば各巻線Ｍ１〜Ｍ８の全巻回量がＷとして、セグメント９に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄは、ティースＴ３に対し一方向（図４中、時計回り方向）に全巻回量Ｗの一部（巻回量Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第１巻回部Ｍａと、３個隣のティースＴ６に対し同一方向に全巻回量Ｗの残り（巻回量Ｗｂ＝Ｗ−Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第２巻回部Ｍｂとを有し、他方の端部がセグメント１８に電気的に接続されている。本実施の形態では、第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂの巻回量Ｗａ，Ｗｂがそれぞれ全巻回量Ｗの半分（＝Ｗ／２）に設定されている。同様に、セグメント１８に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄは、ティースＴ６に対し一方向に全巻回量Ｗの一部（巻回量Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第１巻回部Ｍａと、３個隣の前記ティースＴ１に対し同一方向に全巻回量Ｗの残り（巻回量Ｗｂ）が連続的に巻回されてなる第２巻回部Ｍｂとを有し、他方の端部がセグメント３に電気的に接続されている。他の６個の導線Ｄも、同様の規則性で対応する一対のセグメントに電気的に接続されている。第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂが直列接続となる各導線Ｄは、これら第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂ間を短絡（接続）する渡り線Ｍｃを形成する。全ての渡り線Ｍｃは、軸方向において前記整流子１０８の反対側に配置されている（図１参照）。そして、本実施の形態では、全ての導線Ｄの抵抗が互いに同等になるように設定されている。

尚、各導線Ｄにおいて、第１巻回部Ｍａの配置されるティースから、第２巻回部Ｍｂの配置されるティースまでのティースの個数をＡとすると、個数Ａは、「２Ｎ／Ｐ」の四捨五入で得られる整数となっている。具体的には、「２Ｎ／Ｐ＝２×８／６＝２．６…」であることから、「Ａ＝３」となっている。そして、整流が行われる一の導線Ｄの第２巻回部Ｍｂが配置されるティースには、次の整流が行われる他の導線Ｄの第１巻回部Ｍａが配置されている。つまり、各ティースＴ１〜Ｔ８に巻回される巻線Ｍ１〜Ｍ８は、互いに異なる２つの導線Ｄの一方の導線Ｄの第１巻回部Ｍａと他方の導線Ｄの第２巻回部Ｍｂとで構成されている。例えばティースＴ６には、セグメント９に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄの第２巻回部Ｍｂと、セグメント１８（１０）に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄの第１巻回部Ｍａとが配置されており、巻線Ｍ６は、一方の導線Ｄの第２巻回部Ｍｂと、他方の導線Ｄの第１巻回部Ｍａとで構成されている。

又、第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂは、各巻線Ｍ１〜Ｍ８においてその上層及び下層をそれぞれ形成している。既述のように、第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂの巻回量Ｗａ，Ｗｂは共に全巻回量Ｗの半分であり、従って各巻線Ｍ１〜Ｍ８を構成する第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂの巻回量（巻回ターン数）の比は、「１：１」である。

図５は、本実施の形態における整流時の振動特性を説明する電機子１０３の平面図である。同図において、各巻線Ｍ１〜Ｍ８に付した番号「１」〜「４」は、整流の順番を表すもので、同時に整流が行われる対向の巻線には「’」付の番号を付している。

ここで、対応する一対のセグメントに電気的に接続される一の導線Ｄで整流が行われ、例えば巻線Ｍ１で第１巻回部Ｍａに係る整流が、巻線Ｍ４で第２巻回部Ｍｂに係る整流が行われるものとする。この場合、全巻回量Ｗの１つの巻回部のみを有する巻線（図１１参照）で整流が行われたときの振動の大きさを「１」で表すと、巻線Ｍ１，Ｍ５の対向する径方向への第１巻回部Ｍａに係る振動の大きさは「１／２」となり、隣接する巻線Ｍ２，Ｍ６の対向する径方向及び巻線Ｍ４，Ｍ８の対向する径方向への第１巻回部Ｍａに係る振動の大きさはそれぞれ「１／４」となる。同様に、巻線Ｍ４，Ｍ８の対向する径方向への第２巻回部Ｍｂに係る振動の大きさは「１／２」となり、隣接する巻線Ｍ５，Ｍ１の対向する径方向及び巻線Ｍ３，Ｍ７の対向する径方向への第２巻回部Ｍｂに係る振動の大きさはそれぞれ「１／４」となる。従って、巻線Ｍ１，Ｍ５の対向する径方向及び巻線Ｍ４，Ｍ８の対向する径方向への各振動の大きさは「３／４＝１／２＋１／４」となる。又、巻線Ｍ２，Ｍ６の対向する径方向及び巻線Ｍ３，Ｍ７の対向する径方向への各振動の大きさは「１／４」となる。このように、径方向に対向する２つの巻線を１組とする２組の巻線で整流を行うことで、整流時の振動が分散され、ひいては回転時の振動が減少される。

図６（ａ）（ｂ）は、全巻回量Ｗの１つの巻回部のみを有する従来の巻線（図１１参照）及び本実施の形態の巻線Ｍ１〜Ｍ８をそれぞれ採用した場合の各種給電電流に対する直流モータ１０１の回転角度と磁束密度Ｔとの関係を示すグラフである。同図から明らかなように、従来の巻線に比べ、巻線Ｍ１〜Ｍ８を採用した場合の方が図中、太実線で示す磁束密度Ｔの差分（即ち変動）が小さくなっており、単位面積当たりの振動が小さくなることがわかる。

次に、巻線Ｍ１〜Ｍ８の製造態様について図４及び図７を併せ参照して説明する。この巻線Ｍ１〜Ｍ８の製造は、回転軸１０６に電機子コア１０７及び整流子１０８が装着された状態で公知の巻線巻回装置により行われる。

まず、巻線Ｍ１〜Ｍ８の素材である電線の始端Ｗｓ（図４参照）が整流子１０８の反対側で隣接するティースＴ２，Ｔ３間に電気的に開放された状態で配置されているとして、該電線は、ティースＴ４に延びて該ティースＴ４に対し一方向（図４中、時計回り方向）に巻回量Ｗｂだけ連続的に巻回され第２巻回部Ｍｂを形成する（図７（ａ）参照）。この第２巻回部Ｍｂが巻線Ｍ４の下層をなすことはいうまでもない。そして、第２巻回部Ｍｂを形成した電線は、セグメント１２（延出接続部１１７ａ）に結線された後に、当該ティースＴ４に対し前記第２巻回部Ｍｂの上から一方向（図４中、時計回り方向）に巻回量Ｗａだけ連続的に巻回され第１巻回部Ｍａを形成する（図７（ｂ）参照）。この第１巻回部Ｍａが巻線Ｍ４の上層をなすことはいうまでもない。そして、第１巻回部Ｍａを形成した電線は、整流子１０８の反対側で渡り線Ｍｃを形成しつつ、２個のティースＴ５，Ｔ６を飛ばし３個隣のティースＴ７まで延びて該ティースＴ７に対し一方向（図４中、時計回り方向）に巻回量Ｗｂだけ連続的に巻回され第２巻回部Ｍｂを形成する（図７（ｃ）参照）。以降、同様の規則性で図７（ｂ）（ｃ）の工程を繰り返すことで、全てのティースＴ１〜Ｔ８に渡って第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂが形成される。そして、最後のティースＴ１に第１巻回部Ｍａを形成した電線は、前記始端Ｗｓに延びてその終端Ｗｅを電気的に接続する。つまり、ティースＴ１，Ｔ４間の渡り線Ｍｃ（導線Ｄ）は、始端Ｗｓ及び終端Ｗｅが電気的に接続されることで構成されている。

その後、各セグメント（延出接続部１１７ａ）に結線された電線が、ヒュージング等で接合されることにより、対応する一対のセグメントに電気的に接続される８個の導線Ｄが製造されるとともに、これら導線Ｄによって各ティースＴ１〜Ｔ８に巻線Ｍ１〜Ｍ８が製造される。巻線Ｍ１〜Ｍ８は、１本の電線による、いわゆるシングルフライヤで製造されている。

図７（ｄ）に示すように、本実施の形態では、全ての導線Ｄが巻線の上層をなす第１巻回部Ｍａと、下層をなす第２巻回部Ｍｂとで構成されることで、導線Ｄ間のばらつきが抑制されている。尚、図７（ｅ）に、下層のみをなす第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂで構成される導線Ｄ１や、上層のみをなす第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂで構成される導線Ｄ２を示したように、これら導線Ｄ１，Ｄ２の混在する状態では、導線間のばらつきが著しくなるのは容易に推定される。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）各ティースＴ１〜Ｔ８に巻回される巻線Ｍ１〜Ｍ８は、互いに異なる導線Ｄからなり、互いに異なる電流が流れる２層の第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂで構成されるため、例えば整流時に当該ティースＴ１〜Ｔ８における磁極の作用を分散することができ、回転時の振動を減少することができる。また、通常の集中巻と同様に、巻線の占積率を向上することができる。

（２）個数Ａは、「２Ｎ／Ｐ」の四捨五入で得られる整数であり、より理想的な配置で巻線Ｍ１〜Ｍ８が巻回されることで、出力を増大することができる。
（３）各巻線Ｍ１〜Ｍ８を構成する２層の第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂの巻回量の比が「１：１」であることで、例えば整流時に当該ティースＴ１〜Ｔ８における磁極の作用をより均一に分散することができる。

（４）第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂを有する導線Ｄの全てが巻線Ｍ１〜Ｍ８の上層及び下層の１組で構成されるため、導線Ｄ間のばらつきを抑制することができ、巻線抵抗の均一化を図ることができる。

（５）渡り線Ｍｃは、軸方向において整流子１０８の反対側に配置されていることで、整流子１０８側と干渉することなく簡易に配線することができる。また、渡り線Ｍｃが、整流子１０８側に配置されないことで、全体としてすっきりとした配線となる。

（６）全ての導線Ｄの抵抗が互いに同等になるように設定されることで、各巻線Ｍ１〜Ｍ８の電気的な特性をより均一にすることができる。
（７）巻線Ｍ１〜Ｍ８の自己インダクタンスを小さくすることができる。具体的には、通常の集中巻の巻線の約６割まで減少することが確認されている。

（８）巻線Ｍ１〜Ｍ８の素材である電線の始端Ｗｓ及び終端Ｗｅを、巻線Ｍ１〜Ｍ８と整流子１０８との接合部以外の場所で接続したことで、該整流子１０８の結線を全て均等にすることができ、３重結合部等、接合信頼性が不安定となる部位の発生を回避することができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施の形態を図８に従って説明する。尚、第２の実施の形態は、対応する一対のセグメント（延出接続部１１７ａ）に電気的に接続される導線及び巻線の規則性を変更したのみの構成であるため、前記第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。

同図に示されるように、本実施の形態の電機子の備える巻線Ｍ１１〜Ｍ１８は、その下層のみを形成する４個の導線Ｄ１１と、上層のみを形成する４個の導線Ｄ１２とによって構成されている。例えば各巻線Ｍ１１〜Ｍ１８の全巻回量がＷとして、セグメント２０に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ１１は、ティースＴ８に対し一方向（図８中、時計回り方向）に全巻回量Ｗの一部（巻回量Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第１巻回部Ｍａ１と、３個隣のティースＴ３に対し同一方向に全巻回量Ｗの残り（巻回量Ｗｂ＝Ｗ−Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第２巻回部Ｍｂ１とを有し、他方の端部がセグメント１３に電気的に接続されている。同様に、セグメント５に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ１２は、ティースＴ３に対し一方向（図８中、時計回り方向）に全巻回量Ｗの一部（巻回量Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第１巻回部Ｍａ２と、３個隣のティースＴ６に対し同一方向に全巻回量Ｗの残り（巻回量Ｗｂ）が連続的に巻回されてなる第２巻回部Ｍｂ２とを有し、他方の端部がセグメント２２に電気的に接続されている。両導線Ｄ１１，Ｄ１２を１組とする他の３組の導線Ｄ１１，Ｄ１２も、同様の規則性で対応する一対のセグメントに電気的に接続されている。第１及び第２巻回部Ｍａ１，Ｍｂ１が直列接続となる各導線Ｄ１１は、これら第１及び第２巻回部Ｍａ１，Ｍｂ１間を短絡（接続）する渡り線Ｍｃ１を形成するとともに、第１及び第２巻回部Ｍａ２，Ｍｂ２が直列接続となる各導線Ｄ１２は、これら第１及び第２巻回部Ｍａ２，Ｍｂ２間を短絡（接続）する渡り線Ｍｃ２を形成する。全ての渡り線Ｍｃ１，Ｍｃ２は、軸方向において前記整流子１０８の反対側に配置されている。

尚、整流が行われる一の導線Ｄ１１又はＤ１２の第２巻回部Ｍｂ１又はＭｂ２が配置されるティースには、次の整流が行われる他の導線Ｄ１２又はＤ１１の第１巻回部Ｍａ２又はＭａ１が配置されている。つまり、各ティースＴ１〜Ｔ８に巻回される巻線Ｍ１１〜Ｍ１８は、一方の導線Ｄ１１又はＤ１２の第２巻回部Ｍｂ１又はＭｂ２と他方の導線Ｄ１２又はＤ１１の第１巻回部Ｍａ２又はＭａ１とで構成されている。例えばティースＴ３には、セグメント２０に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ１１の第２巻回部Ｍｂ１と、セグメント５（２１）に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ１２の第１巻回部Ｍａ２とが配置されており、巻線Ｍ１３は、一方の導線Ｄ１１の第２巻回部Ｍｂ１と、他方の導線Ｄ１２の第１巻回部Ｍａ２とで構成されている。

又、導線Ｄ１１の第１及び第２巻回部Ｍａ１，Ｍｂ１は、各巻線Ｍ１１〜Ｍ１８の下層のみを形成しており、導線Ｄ１２の第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂは、各巻線Ｍ１１〜Ｍ１８の上層のみを形成している。

以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１の実施形態における（１）〜（３）（５）（７）の効果と同様の効果が得られるようになる。
（第３の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第３の実施の形態を図９に従って説明する。尚、第３の実施の形態は、対応する一対のセグメントに電気的に接続されて巻線を構成する導線の規則性を変更したのみの構成であるため、前記第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。

同図に示されるように、本実施の形態の電機子の備える巻線Ｍ２１〜Ｍ２８は、巻回方向が互いに逆向きの関係となる導線Ｄ２１，Ｄ２２を１組とする４組の導線Ｄ２１，Ｄ２２によって構成されている。例えば各巻線Ｍ２１〜Ｍ２８の全巻回量がＷとして、セグメント１０に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ２１は、ティースＴ３に対し一方向（図９中、時計回り方向）に全巻回量Ｗの一部（巻回量Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第１巻回部Ｍａ３と、隣のティースＴ４に対し逆方向（図９中、反時計回り方向）に全巻回量Ｗの残り（巻回量Ｗｂ＝Ｗ−Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第２巻回部Ｍｂ３とを有し、他方の端部がセグメント１１に電気的に接続されている。一方、セグメント１３に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ２２は、ティースＴ４に対し一方向（図９中、反時計回り方向）に全巻回量Ｗの一部（巻回量Ｗａ）が連続的に巻回されてなる第１巻回部Ｍａ４と、隣のティースＴ５に対し逆方向（図９中、時計回り方向）に全巻回量Ｗの残り（巻回量Ｗｂ）が連続的に巻回されてなる第２巻回部Ｍｂ４とを有し、他方の端部がセグメント１４に電気的に接続されている。両導線Ｄ２１，Ｄ２２を１組とする他の３組の導線Ｄ２１，Ｄ２２も、同様の規則性で対応する一対のセグメントに電気的に接続されている。第１及び第２巻回部Ｍａ３，Ｍｂ３が直列接続となる各導線Ｄ２１は、これら第１及び第２巻回部Ｍａ３，Ｍｂ３間を短絡（接続）する渡り線Ｍｃ３を形成するとともに、第１及び第２巻回部Ｍａ４，Ｍｂ４が直列接続となる各導線Ｄ２２は、これら第１及び第２巻回部Ｍａ４，Ｍｂ４間を短絡（接続）する渡り線Ｍｃ４を形成する。全ての渡り線Ｍｃ３，Ｍｃ４は、軸方向において前記整流子１０８の反対側に配置されている。

尚、各ティースＴ１〜Ｔ８に巻回される巻線Ｍ２１〜Ｍ２８は、一方の導線Ｄ２１又はＤ２２の第２巻回部Ｍｂ３又はＭｂ４と他方の導線Ｄ２２又はＤ２１の第１巻回部Ｍａ４又はＭａ３とで構成されている。例えばティースＴ４には、セグメント１０に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ２１の第２巻回部Ｍｂ３と、セグメント１３に一方の端部が電気的に接続された導線Ｄ２２の第１巻回部Ｍａ４とが配置されており、巻線Ｍ２４は、一方の導線Ｄ２１の第２巻回部Ｍｂ３と、他方の導線Ｄ２２の第１巻回部Ｍａ４とで構成されている。

又、導線Ｄ２１，Ｄ２２の第１巻回部Ｍａ３，Ｍａ４は、各巻線Ｍ２１〜Ｍ２８においてその上層を形成しており、第２巻回部Ｍｂ３，Ｍｂ４は、各巻線Ｍ２１〜Ｍ２８においてその上層及び下層を形成している。つまり、導線Ｄ２１，Ｄ２２の全てが巻線Ｍ２１〜Ｍ２８の上層及び下層の１組で構成されている。

以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１の実施形態における（１）（３）〜（７）の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
（１）導線Ｄ２１の第１及び第２巻回部Ｍａ３，Ｍｂ３の巻回方向を互いに逆向きにし、導線Ｄ２２の第１及び第２巻回部Ｍａ４，Ｍｂ４の巻回方向を互いに逆向きにしたことで、巻線Ｍ２１〜Ｍ２８の混雑を抑えることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図１０に示すように、前記第１の実施の形態の巻線Ｍ１〜Ｍ８は、２本の電線による、いわゆるダブルフライヤで製造してもよい。具体的には、巻線Ｍ１〜Ｍ８の素材である一方の電線の始端Ｗｓ１を整流子１０８の反対側で隣接するティースＴ２，Ｔ３間に電気的に開放された状態で配置するとともに、他方の電線の始端Ｗｓ２を同じく整流子１０８の反対側で隣接するティースＴ６，Ｔ７間に電気的に開放された状態で配置する。つまり、これら始端Ｗｓ１，Ｗｓ２を、周方向で互いに１８０度ずらして配置する。この状態で、前述の規則性に従って両電線を同時に配線し、全てのティースＴ１〜Ｔ８に渡って第１及び第２巻回部Ｍａ，Ｍｂを形成する。そして、一方の電線の終端Ｗｅ１を他方の電線の前記始端Ｗｓ２に電気的に接続するとともに、他方の電線の終端Ｗｅ２を一方の電線の前記始端Ｗｓ１に電気的に接続する。このように２本の電線を同時に利用して巻線Ｍ１〜Ｍ８を製造することで、巻回工程の時間を短縮することができる。

・前記第１及び第２の実施の形態の各導線Ｄ（Ｄ１１，Ｄ１２）において、第１巻回部Ｍａ（Ｍａ１，Ｍａ２）の配置されるティースから、第２巻回部Ｍｂ（Ｍｂ１，Ｍｂ２）の配置されるティースまでの個数Ａは、２Ｎ／Ｐの切り捨て若しくは切り上げの整数であってもよい。

・前記各実施の形態において、セグメント同士の結線、即ち同電位接続を、短絡部材１１３に代えて、互いに絶縁された複数の導電線で行ってもよい。
・前記各実施の形態において、陽極側及び陰極側のブラシ１０９，１１０の少なくとも一方を、２本又は３本設けてもよい。

・直流モータ１０１の磁極数Ｐは「６」に限定されるものではない。又、ティース数Ｎ及びスロット数Ｎは「８」に限定されるものではない。さらに、セグメント数Ｓは「２４」に限定されるものではない。即ち、磁極数Ｐが４以上の偶数、スロット数ＮがＮ＝Ｐ±２（ただし、Ｐ＝４のときＮ＝６）、整流子のセグメント数ＳがＳ＝Ｎ×（Ｐ／２）の直流モータであればよい。

次に、上記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。
・全ての前記導線の抵抗が互いに同等になるように設定されることを特徴とする。この技術的思想によれば、全ての前記導線の抵抗が互いに同等であることで、前記各巻線の電気的な特性をより均一にすることができる。

第１の実施の形態における直流モータの概略平面図。 同実施の形態における直流モータの概略断面図。 同実施の形態における短絡部材の平面図。 同実施の形態における直流モータを平面状に展開した模式図。 同実施の形態の動作を説明する平面図。 （ａ）（ｂ）は、同実施の形態の動作を説明するグラフ。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、同実施の形態の製造態様を示す平面図であり、（ｄ）（ｅ）は、各巻回部の配置態様を示す概略図。 第２の実施の形態における直流モータを平面状に展開した模式図。 第３の実施の形態における直流モータを平面状に展開した模式図。 別例における直流モータを平面状に展開した模式図。 従来の直流モータの概略平面図。

符号の説明

Ｄ，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２…導線、Ｍ１〜Ｍ８，Ｍ１１〜Ｍ１８，Ｍ２１〜Ｍ２８…巻線、Ｍａ，Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ４…第１巻回部、Ｍｂ，Ｍｂ１，Ｍｂ２，Ｍｂ３，Ｍｂ４…第２巻回部、Ｍｃ，Ｍｃ１，Ｍｃ２，Ｍｃ３，Ｍｃ４…渡り線、Ｔ１〜Ｔ８…ティース、１〜２４…セグメント、１０２…固定子、１０７…電機子コア、１０８…整流子、１０９，１１０…ブラシ。

Claims (4)

1. 磁極数Ｐの界磁極を有する固定子と、
   ティース数Ｎのティースを有するスロット数Ｎの電機子コアと、
   「Ｎ×（Ｐ／２）」となるセグメント数Ｓのセグメントを有する整流子と、
   前記各ティースに複数回集中的に巻回されてなる巻線と、
   前記セグメントに摺接して給電を行う陽極側及び陰極側ブラシと、
   を備えた多極直流モータであって、
   前記各巻線は、
   対応する一対の前記セグメントに電気的に接続され、一の前記ティースに全巻回量の一部が巻回されてなる上層の第１巻回部と、該第１巻回部に直列接続され当該ティースのＡ個（Ａは、２Ｎ／Ｐの切り捨て若しくは切り上げの整数）隣の前記ティースに全巻回量の残りが前記第１巻回部と同一方向に巻回されてなる下層の第２巻回部とを有する導線が、全ての前記ティースに亘って配設されて該全てのティースにそれぞれ構成されてなり、
   前記各ティースに巻回される巻線は、一のティースに対し下層をなす前記第２巻回部が巻回された後に前記セグメントに結線され、その後に該第２巻回部が巻回された同じティースに対し上層をなす前記第１巻回部が巻回されて、各巻線における上層及び下層が形成されていることを特徴とする多極直流モータ。
2. 請求項１に記載の多極直流モータにおいて、
   Ａは、「２Ｎ／Ｐ」の四捨五入で得られる整数であることを特徴とする多極直流モータ。
3. 請求項１又は２に記載の多極直流モータにおいて、
   前記各巻線を構成する前記第１及び第２巻回部の巻回量の比は、「１：１」であることを特徴とする多極直流モータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の多極直流モータにおいて、
   前記各導線の前記第１及び第２巻回部間を接続する渡り線は、軸方向において前記整流子の反対側に配置されていることを特徴とする多極直流モータ。

Images