JP5225600B2

JP5225600B2 - Electric motor

Info

Publication number: JP5225600B2
Application number: JP2007093455A
Authority: JP
Inventors: 憲児坂田
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008253086A

Description

本発明は、低速運転と高速運転とに切り替え可能な運転速度切替え式の電動モータに関する。 The present invention relates to an operation speed switching type electric motor capable of switching between low speed operation and high speed operation.

自動車等の車両には、ウインドシールドガラス（フロントガラス）に付着した雨や雪等の付着物を払拭するためにワイパ装置が設けられる。 A vehicle such as an automobile is provided with a wiper device for wiping off deposits such as rain and snow attached to a windshield glass (front glass).

このようなワイパ装置は、ガラス面に付着する付着物の量に応じて低速運転と高速運転とに切り替える必要がある。そのため、ワイパ装置の駆動源としては、例えば特許文献１に示されるような、低速運転と高速運転とに運転速度が切替え可能な２極３ブラシ式のブラシ付き直流モータが多く用いられる。 Such a wiper device needs to be switched between a low speed operation and a high speed operation in accordance with the amount of deposits adhering to the glass surface. Therefore, as a drive source of the wiper device, for example, a two-pole three-brush brushed DC motor that can be switched between a low-speed operation and a high-speed operation as shown in Patent Document 1 is often used.

一方、モータを小型化するために、モータ極数つまりモータヨークの内面に固定される界磁部の回転方向に並ぶ磁極数を４極以上に設定するようにした多極モータが知られている。しかしながら、例えば、４極モータでは、アマチュアコアに巻装された各アマチュアコイルに所定の転流タイミングで駆動電流を供給するためには、一対の正極側ブラシと一対の負極側ブラシとをコミュテータ（整流子）に摺接させる必要があるので、ブラシ回りの構造が複雑となり、また、モータの小型化の妨げとなる。 On the other hand, in order to reduce the size of the motor, a multi-pole motor is known in which the number of motor poles, that is, the number of magnetic poles arranged in the rotation direction of the field part fixed to the inner surface of the motor yoke is set to four or more. . However, in a four-pole motor, for example, in order to supply a drive current to each armature coil wound around an amateur core at a predetermined commutation timing, a pair of positive-side brushes and a pair of negative-side brushes are commutators ( Therefore, the structure around the brush is complicated, and it is difficult to reduce the size of the motor.

そこで、例えば特許文献２に示される電動モータでは、１つの正極側ブラシとこの正極側ブラシに対して回転方向に９０度ずれて配置される１つの負極側ブラシのみをコミュテータに摺接させるとともに、互いに回転方向に１８０度ずれて配置されるセグメント片同士を接続線（均圧線）により接続することにより、一対のブラシで４極モータを作動させるようにしている。
特開２００５−０１２９４５号公報特開２０００−１６６１８５号公報 Therefore, for example, in the electric motor shown in Patent Document 2, only one positive side brush and one negative side brush arranged to be shifted by 90 degrees in the rotation direction with respect to the positive side brush are brought into sliding contact with the commutator, By connecting segment pieces that are arranged 180 degrees apart from each other in the rotational direction by connecting lines (equal pressure equalizing lines), the four-pole motor is operated by a pair of brushes.
JP 2005-012945 A JP 2000-166185 A

しかしながら、特許文献２に示される技術では、アマチュアコイルを短節巻きによりアマチュアコアに巻装するようにしているので、このモータに高速運転用ブラシを追加して速度切替え式とした場合、低速運転時に高速運転用ブラシにより短絡されるアマチュアコイルは通電により電磁力を生じるアマチュアコイルに対して対称な配置とはならない。そのため、通電されたアマチュアコイルが生じる電磁力は回転方向にアンバランスを生じ、これによりアマチュアシャフトに振れ回り力による振動が生じて、モータが騒音を発生することになる。 However, in the technique shown in Patent Document 2, the armature coil is wound around the armature core by short-pitch winding. Therefore, when a high-speed operation brush is added to this motor and the speed is switched, the low-speed operation is performed. Sometimes an amateur coil that is short-circuited by a brush for high-speed operation does not have a symmetrical arrangement with respect to an amateur coil that generates electromagnetic force when energized. Therefore, the electromagnetic force generated by the energized armature coil is unbalanced in the rotational direction, which causes vibration due to the swinging force on the armature shaft, and the motor generates noise.

本発明の目的は、低速運転時にアマチュアコイルが生じる磁気的なアンバランスを抑制して、電動モータの騒音を低減することにある。 An object of the present invention is to reduce the noise of an electric motor by suppressing magnetic imbalance generated by an amateur coil during low-speed operation.

本発明の電動モータは、低速運転と高速運転とに切り替え可能な電動モータであって、有底状に形成されたモータヨークと、前記モータヨークに回転自在に収容されるアマチュアシャフトと、回転方向に並ぶ４以上の偶数個の磁極を備え、前記モータヨークの内面に固定される界磁部と、回転方向に並ぶ偶数個のスロットを備え、前記アマチュアシャフトに固定されるアマチュアコアと、回転方向に並ぶ偶数個のセグメント片を備え、前記アマチュアシャフトに固定されるコミュテータと、前記アマチュアコアに全節巻きにより巻装され、両端が互いに隣り合う前記セグメント片に電気的に接続される複数のアマチュアコイルと、前記セグメント片に摺接する共通ブラシと、前記共通ブラシに対して前記磁極の１ピッチ分だけ回転方向にずれた位置で前記セグメント片に摺接し、前記共通ブラシと対になって前記アマチュアコイルに駆動電流を供給する低速運転用ブラシと、前記低速運転用ブラシに対して回転方向に所定角度ずれた位置で前記セグメント片に摺接し、前記共通ブラシと対になって前記アマチュアコイルに駆動電流を供給する高速運転用ブラシと、それぞれ互いに前記磁極の２ピッチ分だけ回転方向にずれた前記セグメント片同士を電気的に接続する複数の接続部材とを有し、前記共通ブラシと前記低速運転用ブラシとによる前記アマチュアコイルへの通電時に、前記高速運転用ブラシにより短絡される前記アマチュアコイルを前記高速運転用ブラシと前記アマチュアシャフトの軸心とを結ぶ直線を挟んで対称に配置することを特徴とする。 An electric motor according to the present invention is an electric motor that can be switched between a low speed operation and a high speed operation, and has a bottomed motor yoke, an armature shaft rotatably accommodated in the motor yoke, and a rotation direction. A field portion fixed to the inner surface of the motor yoke, an even number of slots arranged in the rotation direction, and an armature core fixed to the armature shaft, and a rotation direction. A commutator fixed to the armature shaft, and a plurality of armatures wound around the armature core by full-pitch winding and electrically connected to the segment pieces adjacent to each other. A coil, a common brush slidably in contact with the segment piece, and a rotational deviation by one pitch of the magnetic pole with respect to the common brush A low-speed operation brush that slidably contacts the segment piece at a position and supplies a drive current to the armature coil in a pair with the common brush, and a position shifted by a predetermined angle in the rotational direction with respect to the low-speed operation brush A brush for high-speed operation that is slidably contacted with a segment piece and supplies a driving current to the armature coil in a pair with the common brush, and the segment pieces that are shifted in the rotational direction by two pitches of the magnetic poles are electrically connected to each other. A plurality of connecting members connected to the high-speed operation brush, the armature coil being short-circuited by the high-speed operation brush when the armature coil is energized by the common brush and the low-speed operation brush It is characterized by being arranged symmetrically across a straight line connecting the axis of the amateur shaft.

本発明の電動モータは、低速運転と高速運転とに切り替え可能な電動モータであって、有底状に形成されたモータヨークと、前記モータヨークに回転自在に収容されるアマチュアシャフトと、回転方向に並ぶ４以上の偶数個の磁極を備え、前記モータヨークの内面に固定される界磁部と、回転方向に並ぶ偶数個のスロットを備え、前記アマチュアシャフトに固定されるアマチュアコアと、回転方向に並ぶ偶数個のセグメント片を備え、前記アマチュアシャフトに固定されるコミュテータと、前記アマチュアコアに全節巻きにより巻装され、両端が互いに隣り合う前記セグメント片に電気的に接続される複数のアマチュアコイルと、それぞれ互いに前記磁極の２ピッチ分だけ回転方向にずれた位置で前記セグメント片に摺接する複数の共通ブラシと、それぞれ前記共通ブラシに対して前記磁極の１ピッチ分だけ回転方向にずれた位置で前記セグメント片に摺接し、前記共通ブラシと対になって前記アマチュアコイルに駆動電流を供給する複数の低速運転用ブラシと、いずれかの前記低速運転用ブラシに対して回転方向に所定角度ずれた位置で前記セグメント片に摺接し、複数の前記共通ブラシと対になって前記アマチュアコイルに駆動電流を供給する１つの高速運転用ブラシとを有し、複数の前記共通ブラシと複数の前記低速運転用ブラシとによる前記アマチュアコイルへの通電時に、前記高速運転用ブラシにより短絡される前記アマチュアコイルを前記高速運転用ブラシと前記アマチュアシャフトの軸心とを結ぶ直線を挟んで対称に配置することを特徴とする。 An electric motor according to the present invention is an electric motor that can be switched between a low speed operation and a high speed operation, and has a bottomed motor yoke, an armature shaft rotatably accommodated in the motor yoke, and a rotation direction. A field portion fixed to the inner surface of the motor yoke, an even number of slots arranged in the rotation direction, and an armature core fixed to the armature shaft, and a rotation direction. A commutator fixed to the armature shaft, and a plurality of armatures wound around the armature core by full-pitch winding and electrically connected to the segment pieces adjacent to each other. A coil and a plurality of common braces that are slidably contacted with the segment pieces at positions displaced from each other by two pitches of the magnetic poles And a plurality of low speeds that are slidably contacted with the segment pieces at positions shifted in the rotational direction by one pitch of the magnetic pole with respect to the common brush, and that supply driving current to the armature coil in pairs with the common brush. The driving brush and one of the low-speed driving brushes are slidably contacted with the segment piece at a position shifted by a predetermined angle in the rotational direction, and a driving current is supplied to the armature coil in pairs with the plurality of common brushes. A high-speed operation brush, and when the armature coil is energized by the plurality of common brushes and the plurality of low-speed operation brushes, the armature coil that is short-circuited by the high-speed operation brush is connected to the high-speed operation brush. It arrange | positions symmetrically on both sides of the straight line which connects a driving brush and the axial center of the said armature shaft.

本発明によれば、アマチュアコアに全節巻きによりアマチュアコイルを巻装するようにしたので、低速運転時に高速運転用ブラシにより短絡されるアマチュアコイルを通電により電磁力を生じるアマチュアコイルに対して対称な配置とすることができる。したがって、通電されたアマチュアコイルが生じる電磁力を回転方向にバランスさせることによりアマチュアシャフトの振れ回り力による振動を抑制して、電動モータが生じる騒音を低減させることができる。 According to the present invention, since the armature coil is wound around the armature core by full-pitch winding, the armature coil that is short-circuited by the brush for high speed operation during low speed operation is symmetrical with respect to the armature coil that generates electromagnetic force when energized. Can be arranged. Therefore, by balancing the electromagnetic force generated by the energized armature coil in the rotational direction, it is possible to suppress the vibration caused by the swinging force of the amateur shaft and reduce the noise generated by the electric motor.

以下、本発明の実施の形態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は本発明の一実施の形態であるワイパモータを備えたワイパ装置の概略を示す説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a wiper device including a wiper motor according to an embodiment of the present invention.

図１に示す車両１１には、ウインドシールドガラス（フロントガラス）１２に付着した雨水等を払拭して運転者の視界を確保するために、ワイパ装置１３が設けられる。このワイパ装置１３は所謂タンデム式となっており、車体１４に回転自在に支持される２つのワイパ軸１５ａ，１５ｂにはそれぞれワイパアーム１６ａ，１６ｂが取り付けられる。各ワイパアーム１６ａ，１６ｂの先端にはそれぞれワイパブレード１７ａ，１７ｂが取り付けられ、これらのワイパブレード１７ａ，１７ｂはワイパアーム１６ａ，１６ｂに内装された図示しないスプリングにより付勢されてウインドシールドガラス１２に弾圧的に接触する。 The vehicle 11 shown in FIG. 1 is provided with a wiper device 13 for wiping rainwater and the like attached to a windshield glass (front glass) 12 to ensure the driver's field of view. The wiper device 13 is a so-called tandem type, and wiper arms 16a and 16b are attached to two wiper shafts 15a and 15b that are rotatably supported by the vehicle body 14, respectively. Wiper blades 17a and 17b are attached to the tips of the wiper arms 16a and 16b, respectively. These wiper blades 17a and 17b are urged by a spring (not shown) built in the wiper arms 16a and 16b to be elastically applied to the windshield glass 12. To touch.

ワイパ装置１３には、その駆動源として、電動モータとしてのワイパモータ１８が設けられる。 The wiper device 13 is provided with a wiper motor 18 as an electric motor as a drive source.

このワイパモータ１８は出力軸１８ａを備え、出力軸１８ａはリンク機構１９を介してワイパ軸１５ａ，１５ｂに連結される。ワイパモータ１８が作動すると、その動力がリンク機構１９を介して各ワイパ軸１５ａ，１５ｂに伝達され、ワイパアーム１６ａ，１６ｂが所定の角度範囲で揺動する。これにより、ワイパブレード１７ａ，１７ｂが上反転位置と下反転位置との間の払拭範囲１２ａ，１２ｂでガラス面上を揺動し、ウインドシールドガラス１２が払拭される。また、ワイパモータ１８は、ワイパアーム１６ａ，１６ｂの作動モードを高速モードと低速モードとに切り替えるために、低速運転と高速運転の２段階にその運転速度（作動速度）を切り替えることができるようになっている。 The wiper motor 18 includes an output shaft 18a, and the output shaft 18a is connected to wiper shafts 15a and 15b via a link mechanism 19. When the wiper motor 18 is operated, the power is transmitted to the wiper shafts 15a and 15b via the link mechanism 19, and the wiper arms 16a and 16b swing within a predetermined angle range. As a result, the wiper blades 17a and 17b swing on the glass surface in the wiping ranges 12a and 12b between the upper reversal position and the lower reversal position, and the windshield glass 12 is wiped. Further, since the wiper motor 18 can switch the operation mode of the wiper arms 16a and 16b between the high speed mode and the low speed mode, the operation speed (operation speed) can be switched in two stages of low speed operation and high speed operation. Yes.

図２は図１に示すワイパモータの詳細を示す断面図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図２に示すワイパモータの回路図である。 2 is a sectional view showing details of the wiper motor shown in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is a circuit diagram of the wiper motor shown in FIG.

図２、図３に示すように、このワイパモータ１８は鋼材により底付き円筒形状（有底状）に形成されるモータヨーク（継鉄）２１を備え、このモータヨーク２１の内面にはそれぞれ断面円弧状（セグメント形）に形成された４つのマグネット２２がＮ極とＳ極が交互に並ぶように回転方向（周方向）に等間隔に並べてモータヨーク２１の内周面に固定される。これらのマグネット２２は、モータヨーク２１の内面に回転方向に等間隔に並ぶ４つの磁極を備えた界磁部を構成する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the wiper motor 18 includes a motor yoke (yoke) 21 formed of a steel material in a bottomed cylindrical shape (bottomed shape). Four magnets 22 formed in an arc shape (segment shape) are fixed to the inner peripheral surface of the motor yoke 21 at equal intervals in the rotation direction (circumferential direction) so that N poles and S poles are alternately arranged. These magnets 22 constitute a field portion having four magnetic poles arranged at equal intervals in the rotation direction on the inner surface of the motor yoke 21.

モータヨーク２１の内部にはアマチュア（電機子）２３が設けられる。アマチュア２３はアマチュアシャフト２４を備え、このアマチュアシャフト２４は軸受２５によりモータヨーク２１に回転自在に支持される。これにより、アマチュアシャフト２４つまりアマチュア２３はモータヨーク２１に回転自在に収容される。 An amateur (armature) 23 is provided inside the motor yoke 21. The amateur 23 includes an amateur shaft 24, and this amateur shaft 24 is rotatably supported on the motor yoke 21 by a bearing 25. Thereby, the armature shaft 24, that is, the armature 23 is rotatably accommodated in the motor yoke 21.

なお、符号２６はアマチュアシャフト２４を軸方向に支持する支持球であり、この支持球２６により、アマチュアシャフト２４の軸方向への移動が規制される。 Reference numeral 26 denotes a support ball that supports the armature shaft 24 in the axial direction, and the movement of the armature shaft 24 in the axial direction is restricted by the support ball 26.

アマチュアシャフト２４にはアマチュアコア２７が固定される。アマチュアコア２７は回転方向に並ぶ１６個のスロット２７ａを備え、モータヨーク２１の内部に位置してその外周面は微小隙間（エアギャップ）を介してマグネット２２と対向している。 An amateur core 27 is fixed to the amateur shaft 24. The amateur core 27 is provided with 16 slots 27a arranged in the rotation direction, and is located inside the motor yoke 21 and its outer peripheral surface faces the magnet 22 through a minute gap (air gap).

また、アマチュアシャフト２４には、アマチュアコア２７に隣接してコミュテータ（整流子）２８が固定される。このコミュテータ２８は、互いに絶縁された状態で回転方向に並べて配置される１６個のセグメント片（整流子片）２８ａを備えている。 Further, a commutator (commutator) 28 is fixed to the armature shaft 24 adjacent to the armature core 27. The commutator 28 includes 16 segment pieces (commutator pieces) 28a that are arranged in the rotational direction while being insulated from each other.

図４に示すように、アマチュアコア２７には、全節巻きにより１６個のアマチュアコイル３１が巻装される。これらのアマチュアコイル３１は、磁極ピッチ（隣り合うマグネット２２の周方向の中心間距離）と等しい間隔のスロット間つまり３つのスロット２７ａを跨いだスロット間に導線を巻き付けるとともに、これを順次隣接するスロット間で行うことにより、当該アマチュアコア２７に装着される。また、各アマチュアコイル３１の両端は、それぞれコミュテータ２８の互いに隣り合うセグメント片２８ａに電気的に接続される。 As shown in FIG. 4, 16 amateur coils 31 are wound around the armature core 27 by full-pitch winding. These armature coils 31 wind a conducting wire between slots having the same interval as the magnetic pole pitch (distance between the centers of adjacent magnets 22), that is, between the slots that straddle the three slots 27a. It is attached to the said amateur core 27 by performing between. Further, both ends of each armature coil 31 are electrically connected to the segment pieces 28a adjacent to each other of the commutator 28, respectively.

このワイパモータ１８には、アマチュアコイル３１に駆動電流を供給して当該ワイパモータ１８を低速運転させるために、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３とが設けられる。 The wiper motor 18 is provided with a common brush 32 and a low-speed operation brush 33 for supplying a drive current to the armature coil 31 and causing the wiper motor 18 to operate at a low speed.

図３に示すように、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３は、互いに回転方向に磁極の１ピッチ分つまり回転方向に９０度ずれて配置され、それぞれブラシホルダ３４に支持されるとともにスプリング３５により付勢された状態でコミュテータ２８つまりセグメント片２８ａに摺接する。 As shown in FIG. 3, the common brush 32 and the low-speed operation brush 33 are arranged so as to be shifted from each other by one pitch of the magnetic pole in the rotation direction, that is, 90 degrees in the rotation direction, and are respectively supported by the brush holder 34 and by the spring 35. The slidable contact with the commutator 28, that is, the segment piece 28a, is made in the biased state.

共通ブラシ３２はその極性が正極（プラス極）、低速運転用ブラシ３３はその極性が負極（マイナス極）とされ、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３とが対となってアマチュアコイル３１に駆動電流を供給することができるようになっている。 The common brush 32 has a positive polarity (positive polarity) and the low speed operation brush 33 has a negative polarity (negative polarity). The common brush 32 and the low speed operation brush 33 are paired and driven by the amateur coil 31. An electric current can be supplied.

一方、このワイパモータ１８には、当該ワイパモータ１８の運転速度を切替え可能とするために、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３に加えて、高速運転用ブラシ３６が設けられる。 On the other hand, the wiper motor 18 is provided with a high-speed operation brush 36 in addition to the common brush 32 and the low-speed operation brush 33 so that the operation speed of the wiper motor 18 can be switched.

図３に示すように、高速運転用ブラシ３６は、低速運転用ブラシ３３に対して回転方向に所定角度ずれて配置され、ブラシホルダ３４に支持されるとともにスプリング３５により付勢された状態でセグメント片２８ａに摺接する。図示する場合では、高速運転用ブラシ３６は、共通ブラシ３２に対してアマチュアシャフト２４の軸心を中心として回転方向に鋭角にずれるとともに低速運転用ブラシ３３に対しては回転方向に鈍角にずれて配置される。 As shown in FIG. 3, the high-speed operation brush 36 is arranged at a predetermined angle in the rotational direction with respect to the low-speed operation brush 33, is supported by the brush holder 34, and is urged by the spring 35. It is in sliding contact with the piece 28a. In the illustrated case, the high-speed operation brush 36 is shifted from the common brush 32 by an acute angle in the rotation direction around the axis of the armature shaft 24, and is shifted from the low-speed operation brush 33 by an obtuse angle in the rotation direction. Be placed.

高速運転用ブラシ３６はその極性が負極（マイナス極）とされ、共通ブラシ３２と対となってアマチュアコイル３１に駆動電流を供給することができるようになっている。 The high-speed operation brush 36 has a negative polarity (minus polarity), and can supply a drive current to the armature coil 31 as a pair with the common brush 32.

図５（ａ）〜（ｃ）は高速運転用ブラシの配置の変形例を示す説明図であり、高速運転用ブラシ３６は、図３に示す位置に限らず、図５（ａ）に示すように、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３の両方に対して回転方向に鋭角にずれる位置、つまり図３に示す高速運転用ブラシ３６の位置に対して共通ブラシ３２とアマチュアシャフト２４の軸心とを通る線分に対して対称な位置に配置するようにしてもよい。 FIGS. 5A to 5C are explanatory views showing modified examples of the arrangement of the high-speed operation brush, and the high-speed operation brush 36 is not limited to the position shown in FIG. 3 but as shown in FIG. Further, with respect to both the common brush 32 and the low speed driving brush 33, the positions of the common brush 32 and the shaft of the amateur shaft 24 with respect to the position deviating at an acute angle in the rotational direction, ie, the position of the high speed driving brush 36 shown in FIG. You may make it arrange | position in the symmetrical position with respect to the line segment which passes through.

また、図５（ｂ）に示すように、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３の両方に対して回転方向に鈍角にずれる位置、つまり図３に示す高速運転用ブラシ３６の位置に対して低速運転用ブラシ３３とアマチュアシャフト２４の軸心とを通る線分に対して対称な位置に高速運転用ブラシ３６を配置するようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 5 (b), the position of the common brush 32 and the low-speed operation brush 33 is shifted to an obtuse angle in the rotational direction, that is, the position of the high-speed operation brush 36 shown in FIG. The high speed driving brush 36 may be arranged at a position symmetrical to a line segment passing through the driving brush 33 and the axis of the amateur shaft 24.

さらに、図５（ｃ）に示すように、共通ブラシ３２に対して回転方向に鈍角にずれるとともに低速運転用ブラシ３３に対して回転方向に鋭角にずれる位置、つまり図３に示す高速運転用ブラシ３６の位置に対してアマチュアシャフト２４の軸心を中心とした点対称な位置に高速運転用ブラシ３６を配置するようにしてもよい。 Further, as shown in FIG. 5C, the high-speed driving brush shown in FIG. 3 is located at an obtuse angle in the rotational direction with respect to the common brush 32 and at an acute angle in the rotational direction with respect to the low-speed driving brush 33. The high-speed operation brush 36 may be disposed at a point-symmetrical position around the axis of the amateur shaft 24 with respect to the position 36.

図４に示すように、このワイパモータ１８では、４極の界磁部に対して共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３または高速運転用ブラシ３６の一対のブラシでワイパモータ１８の作動を可能とするために、互いに回転方向に磁極の２ピッチ分つまり１８０度ずれて配置されるセグメント片２８ａ同士を、それぞれ接続部材としての接続線４１により電気的に接続するようにしている。これにより、共通ブラシ３２といずれか一方の運転用ブラシ３３，３６の一対のブラシからセグメント片２８ａを介して駆動電流が供給されると、複数の接続線４１により互いに回転方向に１８０度ずれたセグメント片２８ａ同士が等電位とされ、アマチュアコイル３１に４極に対応した転流が行われて、このワイパモータ１８を作動させることができる。 As shown in FIG. 4, in the wiper motor 18, the wiper motor 18 can be operated by a pair of brushes of the common brush 32 and the low speed operation brush 33 or the high speed operation brush 36 with respect to the four-pole field portion. In addition, the segment pieces 28a arranged so as to be shifted by two pitches of the magnetic poles in the rotation direction, that is, 180 degrees, are electrically connected to each other by connection lines 41 as connection members. As a result, when a drive current is supplied from the pair of brushes of the common brush 32 and one of the operation brushes 33 and 36 via the segment piece 28a, the plurality of connection lines 41 are displaced from each other by 180 degrees in the rotational direction. The segment pieces 28a are made equipotential, and commutation corresponding to four poles is performed on the armature coil 31, so that the wiper motor 18 can be operated.

このような構成により、界磁部を４極としても、一対のブラシによりワイパモータ１８を作動させることができ、ブラシホルダ３４への高速運転用ブラシ３６の配置位置を図３または図５に示す各位置に設定するなど、各ブラシ３２，３３，３６のレイアウト性を高めることができる。また、共通ブラシ３２と対となってアマチュアコイル３１に駆動電流を供給するブラシを低速運転用ブラシ３３と高速運転用ブラシ３６とに選択的に切り替えることにより、ワイパモータ１８の作動モードを低速運転と高速運転とに切り替えることができる。 With such a configuration, the wiper motor 18 can be operated by a pair of brushes even if the field portion has four poles, and the arrangement position of the brush 36 for high speed operation on the brush holder 34 is shown in FIG. 3 or FIG. The layout of each brush 32, 33, 36 can be improved by setting the position. In addition, the operation mode of the wiper motor 18 is changed to the low speed operation by selectively switching the brush supplying the driving current to the armature coil 31 to the common brush 32 to the low speed operation brush 33 and the high speed operation brush 36. It can be switched to high-speed operation.

なお、高速運転とはアマチュアシャフト２４の回転数が低速運転時におけるアマチュアシャフト２４の回転数よりも高くなる運転状態のことである。 The high speed operation is an operation state in which the rotational speed of the amateur shaft 24 is higher than the rotational speed of the amateur shaft 24 during low speed operation.

図２に示すように、このワイパモータ１８には、アマチュアシャフト２４の回転を減速して出力軸１８ａから出力するために、減速機５０が設けられる。 As shown in FIG. 2, the wiper motor 18 is provided with a speed reducer 50 for decelerating the rotation of the armature shaft 24 and outputting it from the output shaft 18a.

減速機５０はモータヨーク２１に固定されるギアケース５１を備え、ギアケース５１には減速機構５２が収容される。減速機構５２はギアケース５１の内部に突出するアマチュアシャフト２４の外周面に一体形成されるウォーム５３とウォーム５３に噛み合うウォームホイル５４とを備え、ウォームホイル５４の軸心に出力軸１８ａが固定される。これにより、アマチュアシャフト２４の回転は減速機構５２により所定の回転数にまで減速して出力軸１８ａから出力される。 The reduction gear 50 includes a gear case 51 fixed to the motor yoke 21, and a reduction mechanism 52 is accommodated in the gear case 51. The speed reduction mechanism 52 includes a worm 53 integrally formed on the outer peripheral surface of the armature shaft 24 protruding into the gear case 51 and a worm wheel 54 that meshes with the worm 53, and the output shaft 18 a is fixed to the shaft center of the worm wheel 54. The Thereby, the rotation of the armature shaft 24 is decelerated to a predetermined number of rotations by the decelerating mechanism 52 and output from the output shaft 18a.

また、ギアケース５１の内部には、ワイパモータ１８の作動を制御する制御基板５５が収容される。この制御基板５５は配線により図示しないワイパスイッチや車載されたバッテリ（電源）等に接続され、運転者等によりワイパスイッチが操作されると、この制御基板５５から各ブラシ３２，３３，３６に駆動電流が供給される。また、制御基板５５にはアマチュアシャフト２４に固定される回転検出用マグネット５６に対向するホールセンサ（不図示）が装着され、このホールセンサにより検出されるアマチュアシャフト２４の回転数に基づいてワイパモータ１８の作動制御が行われる。 A control board 55 that controls the operation of the wiper motor 18 is accommodated in the gear case 51. The control board 55 is connected to a wiper switch (not shown) or a battery (power source) mounted on the vehicle by wiring, and when the wiper switch is operated by a driver or the like, the control board 55 is driven to each brush 32, 33, 36. Current is supplied. A hall sensor (not shown) facing the rotation detection magnet 56 fixed to the amateur shaft 24 is mounted on the control board 55, and the wiper motor 18 is based on the number of rotations of the amateur shaft 24 detected by the hall sensor. The operation control is performed.

このワイパモータ１８では、アマチュアコイル３１を全節巻きによりアマチュアコア２７に巻装するようにしたので、このワイパモータ１８が低速運転しているときに高速運転用ブラシ３６により短絡されるアマチュアコイル３１を通電により電磁力を生じるアマチュアコイル３１に対して対称な配置として、アマチュア２３が生じる電磁力を回転方向にバランスさせることができる。 In the wiper motor 18, the armature coil 31 is wound around the armature core 27 by full-pitch winding. Therefore, the armature coil 31 that is short-circuited by the high-speed operation brush 36 when the wiper motor 18 is operating at low speed is energized. As a result, the electromagnetic force generated by the armature 23 can be balanced in the rotational direction as a symmetrical arrangement with respect to the armature coil 31 that generates the electromagnetic force.

つまり、図３に示すように、制御基板５５から正極である共通ブラシ３２と負極である低速運転用ブラシ３３とを介してアマチュアコイル３１に駆動電流が供給される低速運転時に、高速運転用ブラシ３６が隣り合うセグメント片２８ａにこれらを跨いで摺接すると、当該セグメント片２８ａに両端が接続されるアマチュアコイル３１と当該セグメント片２８ａに接続線４１により電気的に接続される各セグメント片２８ａに両端が接続されるアマチュアコイル３１とが短絡される。このとき、各アマチュアコイル３１はアマチュアコア２７に全節巻きにより巻装されるので、当該短絡されたアマチュアコイル３１は、図３において黒く塗り潰して示すように、それぞれ高速運転用ブラシ３６の軸心とアマチュアシャフト２４の軸心とを結ぶ直線Ｌを挟んで対称なスロット２７ａに装着され、当該直線Ｌを挟んで対称に配置される。つまり、当該短絡されたアマチュアコイル３１が収容される一対のスロット２７ａを結ぶ線分は直線Ｌに直交する。したがって、高速運転用ブラシ３６により短絡されるアマチュアコイル３１は、通電により一方の極性の電磁力を生じるアマチュアコイル３１（図３中×を付して示す）と他方の極性の電磁力を生じるアマチュアコイル３１（図３中黒点を付して示す）とに対して磁気的にバランスされた位置に配置されることになり、これら通電されたアマチュアコイル３１が生じる電磁力を回転方向にバランスさせることができる。 That is, as shown in FIG. 3, at the time of low-speed operation in which drive current is supplied from the control board 55 to the armature coil 31 via the common brush 32 that is the positive electrode and the low-speed operation brush 33 that is the negative electrode, When 36 slidably contacts the adjacent segment piece 28a, the armature coil 31 having both ends connected to the segment piece 28a and each segment piece 28a electrically connected to the segment piece 28a by the connection line 41 are connected. The amateur coil 31 to which both ends are connected is short-circuited. At this time, since each armature coil 31 is wound around the armature core 27 by a full-pitch winding, the short-circuited armature coil 31 is respectively centered on the axis of the high-speed operation brush 36 as shown in black in FIG. Is mounted in a symmetrical slot 27a across a straight line L connecting the axis of the armature shaft 24 and symmetrically arranged across the straight line L. That is, the line segment connecting the pair of slots 27a in which the short-circuited armature coil 31 is accommodated is orthogonal to the straight line L. Therefore, the armature coil 31 that is short-circuited by the high-speed operation brush 36 includes an armature coil 31 (indicated by x in FIG. 3) that generates an electromagnetic force of one polarity when energized and an armature that generates an electromagnetic force of the other polarity. The magnetic force generated by the energized armature coils 31 is balanced in the rotational direction with respect to the coils 31 (shown with black dots in FIG. 3). Can do.

このように、このワイパモータ１８では、低速運転時に高速運転用ブラシ３６により短絡されるアマチュアコイル３１を通電により電磁力を生じるアマチュアコイル３１に対して対称な配置とすることができるので、通電されたアマチュアコイル３１が生じる電磁力を回転方向にバランスさせてアマチュアシャフト２４の振れ回り力による振動を抑制し、これにより、ワイパモータ１８が生じる騒音を低減させることができる。 In this manner, in the wiper motor 18, the armature coil 31 that is short-circuited by the high speed operation brush 36 during low speed operation can be arranged symmetrically with respect to the armature coil 31 that generates electromagnetic force when energized. The electromagnetic force generated by the amateur coil 31 is balanced in the rotational direction to suppress the vibration caused by the swinging force of the amateur shaft 24, thereby reducing the noise generated by the wiper motor 18.

図６、図７は本発明の他の実施の形態であるワイパモータの回路図である。 6 and 7 are circuit diagrams of a wiper motor according to another embodiment of the present invention.

図３に示すワイパモータ１８では、互いに１８０度ずれて配置されるコミュテータ２８の各セグメント片２８ａ同士を接続線４１により接続して、４極の界磁部を有するワイパモータ１８を一対のブラシで作動させるようにしているが、図６に示すように、接続線４１を用いず、一対の共通ブラシ３２と一対の低速運転用ブラシ３３および１つの高速運転用ブラシ３６とをコミュテータ２８に摺接させるようにしてもよい。この場合、共通ブラシ３２は互いに磁極の２ピッチ分だけ回転方向にずれるように当該回転方向に並べて配置され、低速運転用ブラシ３３は各共通ブラシ３２に対して磁極の１ピッチ分だけ回転方向にずれて配置され、高速運転用ブラシ３６はいずれかの低速運転用ブラシ３３に対して回転方向に所定角度ずれて配置される。これにより、４つのブラシ３２，３３を介して４極に対応した駆動電流が各アマチュアコイル３１に供給され、ワイパモータ１８を作動させることができる。 In the wiper motor 18 shown in FIG. 3, the segment pieces 28a of the commutator 28 arranged 180 degrees apart from each other are connected by a connection line 41, and the wiper motor 18 having a four-pole field portion is operated by a pair of brushes. However, as shown in FIG. 6, the pair of common brushes 32, the pair of low-speed operation brushes 33, and the single high-speed operation brush 36 are slidably contacted with the commutator 28 without using the connection line 41. It may be. In this case, the common brushes 32 are arranged side by side in the rotation direction so as to be shifted in the rotation direction by two pitches of the magnetic poles, and the low speed operation brushes 33 are rotated in the rotation direction by one pitch of the magnetic poles with respect to each common brush 32. The high-speed operation brushes 36 are disposed so as to be shifted from each other by a predetermined angle in the rotational direction with respect to any of the low-speed operation brushes 33. Thereby, the drive current corresponding to 4 poles is supplied to each armature coil 31 via the four brushes 32 and 33, and the wiper motor 18 can be operated.

また、図３に示す場合では界磁部は４極とされるが、これに限らず、例えば図７に示すように、モータヨーク２１の内周面に回転方向に並ぶ２個のマグネット２２を固定して界磁部を２極とし、これを共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３または高速運転用ブラシ３６により作動させるようにしてもよい。この場合、共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３とはアマチュアシャフト２４の軸心を中心として点対称に配置され、高速運転用ブラシ３６は低速運転用ブラシ３３に対して回転方向に所定角度ずれて配置される。 In the case shown in FIG. 3, the field portion has four poles. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, two magnets 22 arranged in the rotation direction on the inner peripheral surface of the motor yoke 21. The field portion may be fixed to have two poles, and this may be operated by the common brush 32 and the low speed operation brush 33 or the high speed operation brush 36. In this case, the common brush 32 and the low-speed operation brush 33 are arranged symmetrically about the axis of the amateur shaft 24, and the high-speed operation brush 36 is deviated from the low-speed operation brush 33 by a predetermined angle in the rotational direction. Be placed.

図６、図７に示す場合においても、アマチュアコイル３１はアマチュアコア２７に全節巻きにより巻装される。これにより、低速運転時に高速運転用ブラシ３６により短絡されるアマチュアコイル３１は、図３に示す場合と同様に、通電により電磁力を生じるアマチュアコイル３１に対して対称に配置されることになり、通電されたアマチュアコイル３１が生じる電磁力を回転方向にバランスさせてアマチュアシャフト２４の振れ回り力による振動を抑制することができる。 6 and 7, the armature coil 31 is wound around the armature core 27 by full-pitch winding. Thus, the armature coil 31 that is short-circuited by the high-speed operation brush 36 during low-speed operation is arranged symmetrically with respect to the armature coil 31 that generates electromagnetic force when energized, as in the case shown in FIG. The electromagnetic force generated by the energized armature coil 31 can be balanced in the rotational direction to suppress vibration due to the swinging force of the armature shaft 24.

なお、図６、図７においては、前述した部材に対応する部材には同一の符号が付されている。 In FIGS. 6 and 7, members corresponding to those described above are denoted by the same reference numerals.

本発明は前記実施の形態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いうまでもない。例えば、前記実施の形態においては、本発明の電動モータをワイパ装置１３の駆動源となるワイパモータ１８に適用した場合を示しているが、これに限らず、他の用途に用いられる電動モータに本発明を適用してもよい。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the case where the electric motor of the present invention is applied to the wiper motor 18 that is a drive source of the wiper device 13 is shown. The invention may be applied.

また、前記実施の形態においては、モータ極数つまり界磁部の極数は２極または４極とされているが、これに限らず、４極以上で偶数個であればよい。界磁部を４極以上とした場合には、これに応じて、それぞれ極数の半数個の共通ブラシ３２と低速運転用ブラシ３３とが設けられる。 Further, in the above embodiment, the number of motor poles, that is, the number of poles in the field part is two or four. However, the number of motor poles is not limited to this and may be an even number of four or more. When the field part has four or more poles, half the number of common brushes 32 and the low-speed operation brushes 33 are provided accordingly.

本発明の一実施の形態であるワイパモータを備えたワイパ装置の概略を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline of the wiper apparatus provided with the wiper motor which is one embodiment of this invention. 図１に示すワイパモータの詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the wiper motor shown in FIG. 図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line in FIG. 図２に示すワイパモータの回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the wiper motor shown in FIG. 2. （ａ）〜（ｃ）は高速運転用ブラシの配置の変形例を示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the modification of arrangement | positioning of the brush for high-speed driving | operations. 本発明の他の実施の形態であるワイパモータの回路図である。It is a circuit diagram of the wiper motor which is other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施の形態であるワイパモータの回路図である。It is a circuit diagram of the wiper motor which is other embodiments of the present invention.

Explanation of symbols

１１車両
１２ウインドシールドガラス
１２ａ，１２ｂ払拭範囲
１３ワイパ装置
１４車体
１５ａ，１５ｂワイパ軸
１６ａ，１６ｂワイパアーム
１７ａ，１７ｂワイパブレード
１８ワイパモータ（電動モータ）
１８ａ出力軸
１９リンク機構
２１モータヨーク
２２マグネット（界磁部）
２３アマチュア
２４アマチュアシャフト
２５軸受
２６支持球
２７アマチュアコア
２７ａスロット
２８コミュテータ
２８ａセグメント片
３１アマチュアコイル
３２共通ブラシ
３３低速運転用ブラシ
３４ブラシホルダ
３５スプリング
３６高速運転用ブラシ
４１接続線
５０減速機
５１ギアケース
５２減速機構
５３ウォーム
５４ウォームホイル
５５制御基板
５６回転検出用マグネット
Ｌ直線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Vehicle 12 Windshield glass 12a, 12b Wiping range 13 Wiper device 14 Car body 15a, 15b Wiper shaft 16a, 16b Wiper arm 17a, 17b Wiper blade 18 Wiper motor (electric motor)
18a Output shaft 19 Link mechanism 21 Motor yoke 22 Magnet (field part)
23 amateur 24 amateur shaft 25 bearing 26 support ball 27 amateur core 27a slot 28 commutator 28a segment piece 31 amateur coil 32 common brush 33 brush for low speed operation 34 brush holder 35 spring 36 brush for high speed operation 41 connection line 50 speed reducer 51 gear case 52 Deceleration mechanism 53 Worm 54 Worm wheel 55 Control board 56 Magnet for rotation detection L Linear

Claims

An electric motor that can be switched between low speed operation and high speed operation,
A motor yoke formed in a bottomed shape;
An amateur shaft rotatably accommodated in the motor yoke;
A field portion that includes an even number of four or more magnetic poles arranged in the rotational direction, and is fixed to the inner surface of the motor yoke;
An amateur core having an even number of slots arranged in the rotational direction and fixed to the amateur shaft;
A commutator comprising an even number of segment pieces arranged in the rotational direction and fixed to the amateur shaft;
A plurality of armature coils wound around the armature core by full-pitch winding and electrically connected to the segment pieces whose ends are adjacent to each other;
A common brush in sliding contact with the segment piece;
A low-speed operation brush that slides against the segment piece at a position shifted in the rotational direction by one pitch of the magnetic pole with respect to the common brush, and supplies a drive current to the armature coil in a pair with the common brush;
A high-speed operation brush that slides in contact with the segment piece at a position deviated by a predetermined angle in the rotational direction with respect to the low-speed operation brush and supplies a drive current to the armature coil in a pair with the common brush;
A plurality of connecting members that electrically connect the segment pieces that are shifted from each other in the rotational direction by two pitches of the magnetic poles;
When the armature coil is energized by the common brush and the low-speed operation brush, the armature coil that is short-circuited by the high-speed operation brush sandwiches a straight line that connects the high-speed operation brush and the axis of the amateur shaft. An electric motor characterized by being arranged symmetrically.

An electric motor that can be switched between low speed operation and high speed operation,
A motor yoke formed in a bottomed shape;
An amateur shaft rotatably accommodated in the motor yoke;
A field portion that includes an even number of four or more magnetic poles arranged in the rotational direction, and is fixed to the inner surface of the motor yoke;
An amateur core having an even number of slots arranged in the rotational direction and fixed to the amateur shaft;
A commutator comprising an even number of segment pieces arranged in the rotational direction and fixed to the amateur shaft;
A plurality of armature coils wound around the armature core by full-pitch winding and electrically connected to the segment pieces whose ends are adjacent to each other;
A plurality of common brushes that are slidably contacted with the segment pieces at positions shifted from each other in the rotational direction by two pitches of the magnetic poles;
For a plurality of low speed operation, each of which is slidably contacted with the segment piece at a position shifted in the rotation direction by one pitch of the magnetic pole with respect to the common brush, and supplies a driving current to the armature coil in pairs with the common brush Brush and
One high-speed operation that slides against the segment piece at a position shifted by a predetermined angle in the rotational direction with respect to any of the low-speed operation brushes and supplies a drive current to the armature coil in pairs with the plurality of common brushes And a brush for
When the armature coil is energized by the plurality of common brushes and the plurality of low-speed operation brushes, the armature coil that is short-circuited by the high-speed operation brush is connected to the high-speed operation brush and the axis of the amateur shaft. An electric motor characterized by being arranged symmetrically across a straight line to be connected.