JP5743409B2 - 電気モータ - Google Patents

Description

本発明は、整流子を伴う巻線型回転子を有する電気モータに係り、より詳細には、集中巻線を有する多極ＰＭＤＣモータ及びこのようなモータを合体した冷却ファンモジュールに係る。ここで使用する「多極」とは、４つ以上の固定子極を有するモータを意味する。又、本発明は、６つ又は８つの固定子極を有するＰＭＤＣモータに特に適用される。

ＰＭＤＣモータは、良く知られており、多くの用途がある。顧客の需要により推し進められる現在のトレンドは、より小型で、より軽量で、及び／又はよりパワフルなモータに向かっている。１つのこのような用途が、乗物エンジンのための冷却モジュールのファンモータである。近代的な乗物エンジン区画では常にスペースが貴重であり、又、燃料消費量を減少するための主たるターゲットは、重量である。従って、性能を低下することのない、より小型で、より軽量のモータが要望される。

固定子極の数を、例えば、２極から４極へ増加すると、電力密度が高くなり、これは、モータの性能を高めるように試みるときに重要である。しかしながら、他のファクタにも影響が及ぶ。通常、モータの物理的なサイズを減少するときには、他の設計変更がなされない場合、性能が低下することになる。

ＰＭＤＣ（永久磁石直流）モータには、整流子を伴う巻線型回転子が通常使用される。この形式の回転子は、多数の突極又は歯を有し、その周りに電機子巻線が巻かれる。巻線は、歯の周りにコイルを形成し、そして回転子は、巻線トンネルを形成する多数のスロットを有し、その巻線トンネルを通して巻線が延びる。従って、コイルは、スロット内に横たわる２つの軸方向に延びる部分と、回転子コアの軸方向端の軸方向に対して横方向に延びるヘッドとして知られた２つの端部とを有する。ヘッドは、力を与えるものではなく、コイルの軸方向に延びる部分と部分の間に電気的接続をなすように働くだけである。ほとんどの回転子では、コイルの配列及び巻線技術のために、あるヘッドが他のヘッドをカバーし又はそれにクロスオーバーする。従って、あるヘッドは、１つ、２つ又はそれ以上の貴重に巻かれたヘッドにクロスするために回転子コアから軸方向に著しい距離にわたって延びねばならない。この距離は、モータの性能を何ら高めず、モータの軸方向長さを追加し、当然ながら、コイルを形成するのに使用される全ワイヤ量を付加することになる。

ヘッドの高さを減少する１つの既知の仕方が、非対称的ラミネーションとして知られた電機子ラミネーションを有する４極２０スロットモータを示したGate SPAによるヨーロッパ特許第ＥＰ１０９３２０８号に説明されている。非対称的ラミネーションは、巻線ヘッドの重畳を減少又は排除することによって巻線ヘッドの高さを減少するように設計されている。しかしながら、この設計は、スロット形状が複雑なために首尾良く製造へ至らせることが困難であると分かっている。

別の仕方は、集中型巻線として知られた巻線技術を使用することである。集中型巻線とは、単一極の周りに巻かれた巻線である。このように、コイルが別の極のコイルに重畳しないので、ヘッドの高さが最小に保たれる。しかしながら、多数の回転子極を伴う電機子の場合、通常、集中型巻線は、特に、小型で小サイズのＰＭＤＣモータ用のオプションではない。

回転子極は、回転子コアにスロットを作ることにより形成されるので、回転子極数は、しばしば、回転子スロット数又は単にスロット数と称されて、単に極数と称される固定子極数との混同を少なくしている。整流子セグメントは、通常、バーと称される。従って、６つの固定子極、９つの回転子極、及び１８セグメントの整流子を伴うモータは、６極９スロット１８バーモータと称される。本明細書でも、適宜、この慣例を使用する。バーの数がスロットの数に等しいときは、通常、バーの数を言及しない。固定子極と回転子極との混同を回避するために、回転子極を参照するときには「歯」という語を使用する。

従って、性能又は電力を減少することなくＰＭＤＣモータの重量及びサイズを減少することが望まれる。又、５つ以上の固定子極を有するＰＭＤＣモータについてもこれを達成することが望まれる。高電力密度の用途を取り扱う１つの手段として多極モータ（即ち、５つ以上の固定子極をもつモータ）が普及しつつある。

これを達成する１つの好ましい仕方は、モータの軸方向長さを短縮して、モータをよりコンパクトに、より軽量にすると共に、使用するワイヤの量を減少し、それにより、材料コストを節約することである。これを行う１つの仕方は、集中型巻線をもつ回転子を使用することである。

本発明は、多極ＰＭＤＣモータのモータ性能を改善する簡単な巻線構成を提供することにより、既知の集中型巻線モータに関連した問題を減少することを目的とする。

従って、本発明は、その１つの態様において、２ｎ個の固定子極を有する永久磁石固定子を収容する固定子ハウジングと、固定子に直面して回転可能に装着された回転子であって、シャフト、シャフトに嵌合された回転子コア、回転子コアの一端に隣接してシャフトに嵌合された整流子、回転子コアの歯の周りに巻かれて整流子のセグメントに電気的に接続された巻線を含むような回転子と、巻線へ電力を伝達するために整流子にスライド接触する複数のブラシを含むブラシギアとを備え、回転子コアは、ｍ個の回転子歯を有し、回転子巻線は、ｍ個のコイルを有し、各コイルは、回転子歯の各１つの周りに巻かれ、各回転子歯は、前記コイルの１つを支持し、整流子は、２ｍ個のセグメントを有し、各コイルは、整流子セグメントの各対に接続され、少なくとも１つのセグメントは、コイルの１つのみに直結され、少なくとも１つのセグメントは、コイルの２つに直結され、そして少なくとも１つのセグメントは、どのコイルにも直結されないようにしたＤＣモータを提供する。

好ましくは、各コイルは、隣接整流子セグメントの各対に接続される。

好ましくは、巻線は、各コイルが、その一端において、逆方向に巻かれたコイルに接続されるように配置される。

好ましくは、同じ整流子セグメントに直結された２個のコイルは、逆方向に巻かれる。

好ましくは、各コイルは、隣接歯の周りに巻かれた別のコイルに接続される。

好ましくは、同じ整流子セグメントに直結される２個のコイルは、２個の隣接する歯の周りに各々巻かれる。

好ましくは、ｍは、３ｎに等しい。

好ましくは、ブラシギアは、ｎ対未満のブラシを有する。

好ましくは、ロータは、整流子の選択されたセグメントを電気的に一緒に接続する複数のイコライザを有し、どのコイルにも直結されない少なくとも１つのセグメントは、各イコライザを経て少なくとも１つのコイルに接続される。

好ましくは、モータは、６個の固定子極と、９個の歯と、整流子の周囲に不均一に離間された４個のブラシとを有し、整流子は、１８個のセグメント及び６個のイコライザを有し、各イコライザは、４個のセグメントの各グループを電気的に一緒に接続し、前記４個のセグメントは、整流子の周囲に均一に離間される。

或いは又、ブラシギアは、４個又は６個のブラシを有し、回転子は、１２個の歯を有し、固定子は、８個の固定子極を有し、ブラシは、整流子の周りに不均一に離間され、整流子は、セグメント及び６個のイコライザを有し、各イコライザは、４個のセグメントの各グループを電気的に一緒に接続し、前記４個のセグメントは、整流子の周囲に均一に離間される。

第２の態様によれば、本発明は、乗物の内燃機関のための冷却ファンモジュールにおいて、ファンと、ハウジングと、上述したＤＣモータとを備え、ファンがモータにより駆動され、そしてモータがハウジングにより支持されるような冷却ファンモジュールも提供する。

以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。２つ以上の図に現れる同じ構造物、要素又は部品は、一般的に、それらが現れる全ての図において同じ参照番号で示す。図示されたコンポーネント及び特徴部の寸法は、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであって、必ずしも正しいスケールで示されていない。

本発明によるモータを合体した車のラジエータの冷却ファンモジュールを示す図である。 図１の冷却ファンモジュールのモータの分解図である。 第１の好ましい実施形態による６極９スロット１８バーモータを示す断面図である。 図３のモータの巻線図である。 図３と同様であるが、第２の好ましい実施形態による８極１２スロット２４バーモータの断面図である。 図５のモータの巻線図である。

図１は、例えば、乗物のラジエータを冷却するのに使用される冷却ファンモジュール１０を示す。このモジュールは、ラジエータ等に嵌合されるファンカバーを形成するハウジング１１を有する。ハウジングは、冷却空気の流れを発生するためのファン１３を駆動する電気モータ１２を支持する。

図２は、モータ１２の分解図である。このモータは、第１エンドキャップ１４と、回転子１５と、固定子ハウジング１６と、ブラシ２６を支持するブラシカード１７の形態のブラシギアと、モータをモジュールハウジングに固定するための装着突起１９を有する第２エンドキャップ１８とを有している。固定子ハウジング１６は、この場合６個の永久磁石２０を含む永久磁石固定子を支持する。固定子ハウジングは、２つのエンドキャップ１４、１８によって閉じられる開放端を有する。回転子１５は、シャフト２１と、このシャフト２１に嵌合されたコア２２と、コアの一端に隣接してシャフトに嵌合された整流子２３と、コアの歯（回転子突極）に巻かれて整流子に終端された巻線２４とを有する。回転子１５は、コアが固定子に直面し且つシャフト２１がエンドキャップ１４、１８により保持されたベアリング２５に回転可能に支持されるようにして、ハウジング内に装着される。シャフト２１は、第１エンドキャップ１４を貫通して延びて、ファンに係合する。ブラシカード１７は、第２エンドキャップ１８に隣接して配置されて、それに支持されるのが好ましい。ブラシカード１７は、整流子２３とスライド接触するためにブラシかごにスライド可能に受け入れられたブラシを支持する。この実施例では、６個の固定子極をなす６個の永久磁石と、周囲方向に離間された位置で整流子に係合する４個のブラシとがある。

回転子巻線は、図２では、コア２２における塊２４で表されている。実際には、ワイヤのコイルである巻線は、コアの個々の歯の周りに、歯当たり１つのコイルで、巻かれる。各コイルは、２つの軸方向部分及び２つの横方向部分を有する。軸方向部分は、回転子を通して軸方向に延びる。横方向部分は、回転子の軸に対して横方向に延び、軸方向部分に単に接触する。又、横方向部分は、巻線ヘッドとしても知られている。

図３に示すように、固定子は、固定子ハウジング１６と、固定子極を形成する６個の磁石２０とを含む。回転子１５は、９個のＴ字型の歯２７を有する回転子コア２２と、各歯に巻かれた回転子巻線２４と、１８セグメント整流子２３とを含む。

回転子コア２３は、軟鋼及び珪素鋼のようなシート金属材料から型抜きされた多数のラミネーションを一緒にスタックすることにより形成される。回転子コアの鮮鋭なエッジから巻線を保護するために、図示されていないスパイダーとして知られている絶縁層がラミネーションのスタックの軸方向両端に配置される。各スパイダーは、電気絶縁材料から作られ、射出成形プラスチック部品であるのが好ましい。スパイダーに代わるものは、コイルを巻く前にコアに施されるエポキシ被覆である。しかしながら、エポキシ被覆は、施すのにより高価で且つ時間もかかる。

各歯２７は、同一のものであり、エアギャップを横切って固定子を向いた面を有している。各歯２７は、歯の面に沿って軸方向に延びる２つの溝２８を有する。溝２８の各対は、歯の中心線から周囲方向に等離間される。

図４は、図３のモータの展開巻線図であり、回転子の部品が直線的にレイアウトされている。歯、整流子セグメント、ブラシ、及び巻線は、概略的に示されている。歯Ｔ１からＴ９は、最上行に沿ってフラットに置かれている。整流子セグメントＣ１からＣ１８は、第２の行に沿ってフラットに置かれている。巻線の描写を容易にするために、整流子セグメントＣ１からＣ３が行の終わりに繰り返されている。各歯は、単一の巻線を有する。巻線は、線Ｗ１からＷ９によって表される。ブラシＢ１からＢ４は、おおよその離間位置において整流子セグメントの下に示されている。

巻き付けプロセスについて以下に説明する。巻き付けは、電機子ワイヤの一端を整流子セグメント、例えば、Ｃ１に接続することによって開始される。次いで、ワイヤが歯Ｔ１の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれ、整流子セグメントＣ２に終端されて、コイルＷ１を形成する。ワイヤは、次いで、セグメントＣ３に接続され、歯Ｔ２の周りを時計方向に巻かれて、巻線Ｗ２を形成し、セグメントＣ４に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ５に接続され、歯Ｔ３の周りを時計方向に巻かれて、巻線Ｗ３を形成し、セグメントＣ６に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ１０に接続され、歯Ｔ４の周りを反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれて、巻線Ｗ４を形成し、セグメントＣ１１に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ１２に接続され、歯Ｔ５の周りを反時計方向に巻かれて、巻線Ｗ５を形成し、次いで、セグメントＣ１３に接続され、歯Ｔ７の周りを時計方向に巻かれて巻線Ｗ７を形成し、次いで、セグメントＣ１４に接続され、歯Ｔ６の周りを反時計方向に巻かれて巻線Ｗ６を形成し、次いで、セグメントＣ１５に接続され、歯Ｔ８の周りを時計方向に巻かれて巻線Ｗ８を形成し、そしてセグメントＣ１６に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ１７に接続され、歯Ｔ９の周りを時計方向に巻かれて巻線Ｗ９を形成し、そしてセグメントＣ１８に終端される。

図４に示すように、全てのコイルは、２つの隣接するセグメントに各々接続される。６個のコイルは、順方向に巻かれるが、３個のコイルは、逆方向に巻かれる。逆方向に巻かれたコイルの１つＷ６は、順方向に巻かれたコイルＷ７、Ｗ８に接続された２つの隣接セグメントＣ１４、Ｃ１５の間に接続され、そして順方向に巻かれたコイルの１つＷ７は、逆方向に巻かれたコイルＷ５、Ｗ６に接続された２つの隣接セグメントＣ１３、Ｃ１４の間に接続される。換言すれば、セグメントＣ１３及びセグメントＣ１４は、２つのコイルに直結される。セグメントＣ１３に直結される２つのコイルは、各々、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向に巻かれる。セグメントＣ１４に直結される２つのコイルは、各々、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向に巻かれる。

ブラシＢ１からＢ４は、整流子の周りに等しく離間されていない。６極モータの場合、６個のブラシ、即ち３対を期待する。しかしながら、これは高価であり、ここに示す実施形態では、４個のブラシ、即ち２対のブラシが使用される。従って、ブラシは、直径方向に対向した対で離間され、それらの対は、３対のブラシがあって一対のブラシが除去されたかのように離間され、即ち１つの対Ｂ１及びＢ３が、第２の対Ｂ２及びＢ４から６０°離間される。即ち、Ｂ１は、Ｂ２から６０°であり、Ｂ２は、Ｂ３から１２０°であり、Ｂ３は、Ｂ４から６０°であり、そしてＢ４は、Ｂ１から１２０°である。ブラシＢ１及びＢ４は、同じ極性であって電気的に一緒に接続され、例えば、正のブラシである。同様に、ブラシＢ２及びＢ３は、同じ極性であって電気的に一緒に接続され、例えば、負のブラシである。

第３対のブラシがないことを補償するために、６個のイコライザＥ１からＥ６が使用される。各イコライザは、３つの等離間された整流子セグメントを電気的に一緒に接続し、モータが、あたかも３対のブラシを有しているかのように動作できるようにする。いずれのコイルにも直結されていないセグメントＣ７、Ｃ８又はＣ９を含めて、各セグメントがイコライザに接続され、従って、セグメントＣ７、Ｃ８及びＣ９は、イコライザを経てコイルに間接的に接続される。ここに示す実施形態では、３つのセグメントＣ１、Ｃ７及びＣ１３がイコライザＥ１に接続され、そして３つのコイルＷ１、Ｗ５及びＷ７が３つのセグメントに接続される。又、３つのセグメントＣ２、Ｃ８及びＣ１４がイコライザＥ２に接続され、そして３つのコイルＷ１、Ｗ６及びＷ７が３つのセグメントに接続され、等々となる。ここに示す実施形態では、同じイコライザに接続されるセグメントの数は、３であり、セグメントに接続されるコイルの数に等しい。

理論的には、一対のブラシしか使用できないが、２対のブラシを使用することで、各ブラシにより搬送される最大電流が減少され、より小さい断面積のブラシの使用が許されるか、又はブラシの電流密度が単に減少される。イコライザは、外部でもよいが、整流子の本体内に配置されるのが好ましい。

図５及び６は、本発明の別の実施形態を示す。モータは、８極（８固定子極）１２スロット（１２回転子極）２４バー（２４整流子セグメント）ＰＭＤＣモータである。８極モータの場合、８個のブラシ、即ち４対を期待する。しかしながら、この実施形態では、４個のブラシ、即ち２対のブラシが使用される。これらブラシは、整流子の周囲方向に離間され、対角方向に対向するブラシが電気的に一緒に接続される。ブラシの間隔は、４対の対角方向に対向するブラシが整流子の周りに等離間されそして２対のブラシが除去されたというものである。従って、残りのブラシ対は、図６に概略的に示すように４５°離間される。対角方向に対向するブラシは、電気的に一緒に接続され、即ちブラシＢ１及びＢ３は、同じ極性であって、例えば、正のブラシであり、そしてブラシＢ２及びＢ４は、電気的に一緒に接続され、例えば、負のブラシである。

固定子は、固定子ハウジング及び８個の磁石極を含む。回転子は、１２個の歯を有する回転子コア、１２個の巻線、及び２４セグメントの整流子を備えている。

図６は、図４と同様に、図５の電機子の展開巻線図である。歯、整流子セグメント、ブラシ、及び巻線は、概略的に示されている。歯Ｔ１からＴ１２は、最上行に沿ってフラットに置かれている。整流子セグメントＣ１からＣ２４は、第２の行に沿ってフラットに置かれている。巻線の描写を容易にするために、整流子セグメントＣ２３及びＣ２４が行の始めに繰り返されている。巻線は、線Ｗ１からＷ１２によって表される。各歯は、単一の巻線を有し、そして各巻線は、単一の歯の周りに巻かれる。ブラシＢ１からＢ４は、おおよその離間位置において整流子セグメントの下に示されている。

巻き付けプロセスについて以下に説明する。巻き付けは、電機子ワイヤの一端を整流子セグメント、例えば、Ｃ２４に接続することにより開始される。次いで、ワイヤが歯Ｔ２の周りに反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれてコイルＷ２を形成し、次いで、セグメントＣ１に接続され、歯Ｔ１の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれてコイルＷ１を形成し、次いで、セグメントＣ２に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ４に接続され、歯Ｔ４の周りに反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれてコイルＷ４を形成し、次いで、セグメントＣ５に接続され、歯Ｔ３の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれてコイルＷ３を形成し、次いで、セグメントＣ６に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ８に接続され、歯Ｔ６の周りに反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれてコイルＷ６を形成し、次いで、セグメントＣ９に接続され、歯Ｔ５の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれてコイルＷ５を形成し、次いで、セグメントＣ１０に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ１２に接続され、歯Ｔ８の周りに反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれてコイルＷ８を形成し、次いで、セグメントＣ１３に接続され、歯Ｔ７の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれてコイルＷ７を形成し、次いで、セグメントＣ１４に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ１６に接続され、歯Ｔ１０の周りに反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれてコイルＷ１０を形成し、次いで、セグメントＣ１７に接続され、歯Ｔ９の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれてコイルＷ９を形成し、次いで、セグメントＣ１８に終端される。ワイヤは、次いで、セグメントＣ２０に接続され、歯Ｔ１２の周りに反時計方向（ＣＣＷ）に巻かれてコイルＷ１２を形成し、次いで、セグメントＣ２１に接続され、歯Ｔ１１の周りに時計方向（ＣＷ）に巻かれてコイルＷ１１を形成し、次いで、セグメントＣ２２に終端される。

第３対及び第４対のブラシがないことを補償するために、各々４つの整流子セグメントを一緒にリンクする６個のイコライザＥ１−Ｅ６が存在する。従って、各セグメントは、９０°離間された別のセグメントに電気的に接続され、モータは、あたかも４対のブラシを有するかのように動作することができる。例えば、セグメントＣ１、Ｃ７、Ｃ１３及びＣ１９は、イコライザＥ１を経て電気的に一緒に接続され、そしてコイルＷ１、Ｗ２、Ｗ７及びＷ８は、４つのセグメントに電気的に接続され、等々となる。

２対のブラシでは、イコライザは、欠落ブラシに接触すべきセグメントへ電力を供給し、従って、モータは、あたかも４対のブラシを有するかのように動作することができる。従って、ブラシの対は、負荷を分担するように電気的に並列に接続され、そしてイコライザは、ブラシ間に循環する電流に関連した問題を防止する。イコライザの使用で、モータは、１、２又は３対のブラシを使用することが許されるが、２対が好ましい。

図６に見られるように、コイルは、整流子の順次のセグメントに接続される順次の対で巻かれる。各対の一方のコイルは、時計方向に巻かれ、他方のコイルは、反時計方向に巻かれる。又、各コイル対のコイルが接続されるセグメントは、物理的に順次に逆方向である。コイルの対は、３つの順次のセグメントに接続され、コイルの対の左側のコイルは、コイルが接続される隣接セグメントの右側のセグメントに接続される。

モータの動作について以下に述べる。モータ端子に電力が供給されると、ブラシが選択されたセグメントに接触するので、選択されたコイルに電流が流れる。電流は、１つのブラシを通り、１つのセグメントを通り、次いで、種々のコイルを通して流れて、固定子の磁石に関連して回転子を駆動するのに必要な磁力を生成する。電力が正のブラシから負のブラシへ流れるときに、ある歯（回転子極）がＮ極となり、そしてある歯（回転子極）がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子を駆動させる。

図３及び４の第１の実施形態を第１の実施例として取り上げ、そしてブラシＢ１及びＢ４が正のブラシで、ブラシＢ１がセグメントＣ１に接触し且つブラシＢ４がセグメントＣ１３に接触すると共に、ブラシＢ２及びＢ３が負のブラシで、ブラシＢ２がセグメントＣ４に接触し且つブラシＢ３がセグメントＣ１０に接触すると仮定し、電流路及びそれにより生じる磁界について以下に説明する。

電流は、正のブラシＢ１、Ｂ４を通り、セグメントＣ１、Ｃ７、Ｃ１３を経て、２つの並列経路へ流れ込み、その一方の経路は、コイルＷ１／Ｗ７（Ｗ１及びＷ７は、イコライザＥ１、Ｅ２により並列に接続される）、Ｗ６、Ｗ２／Ｗ８（Ｗ２及びＷ８は、イコライザＥ３、Ｅ４により並列に接続される）を通るものであり、他方の経路は、コイルＷ５、Ｗ３／Ｗ９（Ｗ３及びＷ９は、イコライザＥ５、Ｅ６により並列に接続される）、Ｗ４を通るものであり、次いで、セグメントＣ４、Ｃ１０、Ｃ１６を通して負のブラシＢ２、Ｂ３へと流れ込む。

これは、回転子に次の磁極を生成する。即ち、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９は、Ｎ極となり、歯Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７及びＴ８は、Ｓ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に回転させる。

回転子が回転すると、ブラシが整流子上を移動して、次々のセグメントと接触をなし、回転子の磁界に次のような変化を生じさせる。

ブラシＢ１がセグメントＣ１、Ｃ２と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１３、Ｃ１４と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ４、Ｃ５と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１０、Ｃ１１と接触すると、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動し続ける。

ブラシＢ１がセグメントＣ２と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１４と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ５と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１１と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ２、Ｃ３と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１４、Ｃ１５と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ５、Ｃ６と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１１、Ｃ１２と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ３と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１５と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ６と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１２と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ９がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ３、Ｃ４と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１５、Ｃ１６と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ６、Ｃ７と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１２、Ｃ１３と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７がＮ極となり、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ４と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１６と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ７と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１３と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ８がＮ極となり、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ４、Ｃ５と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１６、Ｃ１７と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ７、Ｃ８と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１３、Ｃ１４と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８がＮ極となり、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ５と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１７と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ８と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１４と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ５、Ｃ６と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１７、Ｃ１８と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ８、Ｃ９と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１４、Ｃ１５と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ６と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１８と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ９と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１５と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ９がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ６、Ｃ７と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１８、Ｃ１と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ９、Ｃ１０と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１５、Ｃ１６と接触すると、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

回転子が移動し続けると、ブラシＢ１がセグメントＣ７と接触し、ブラシＢ４がセグメントＣ１と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ１０と接触し、そしてブラシＢ３がセグメントＣ１６と接触し、イコライザによってサイクルが繰り返される。

図５及び６の第２の実施形態を第２の実施例として参照し、そしてブラシＢ１及びＢ３が正のブラシで、ブラシＢ１がセグメントＣ１に接触し且つブラシＢ３がセグメントＣ１３に接触すると共に、ブラシＢ２及びＢ４が負のブラシで、ブラシＢ２がセグメントＣ４に接触し且つブラシＢ４がセグメントＣ１６に接触すると仮定し、電流路及びそれにより生じる磁界について以下に説明する。

電流は、正のブラシＢ１、Ｂ３を通り、セグメントＣ１、Ｃ７、Ｃ１３、Ｃ１９を経て、４つの並列経路へ流れ込み、１つの経路は、コイルＷ１、Ｗ６、Ｗ５を通り、別の経路は、コイルＷ７、Ｗ１２、Ｗ１１を通り、第３の経路は、コイルＷ２、Ｗ９、Ｗ１０を通り、そして第４の経路は、コイルＷ８、Ｗ３、Ｗ４を通るものであり、次いで、セグメントＣ４、Ｃ１０、Ｃ１６、Ｃ２２を通して負のブラシＢ２、Ｂ４へと流れ込む。

これは、回転子に次の磁極を生成する。即ち、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１２は、Ｎ極となり、歯Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ１０、Ｔ１１は、Ｓ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に回転させる。

回転子が回転すると、ブラシが整流子上を移動して、次々のセグメントと接触をなし、回転子の磁界に次のような変化を生じさせる。

ブラシＢ１がセグメントＣ１、Ｃ２と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１３、Ｃ１４と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ４、Ｃ５と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１６、Ｃ１７と接触すると、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１２がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１１がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動し続ける。

ブラシＢ１がセグメントＣ２と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１４と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ５と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１７と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１２がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１１がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ２、Ｃ３と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１４、Ｃ１５と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ５、Ｃ６と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１７、Ｃ１８と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ１０がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１１がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ３と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１５と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ６と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１８と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ１０がＮ極となり、歯Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１１、Ｔ１２がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ３、Ｃ４と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１５、Ｃ１６と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ６、Ｃ７と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１８、Ｃ１９と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ１０がＮ極となり、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１２がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ４と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１６と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ７と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１９と接触すると、歯Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ８、Ｔ１０、Ｔ１１がＮ極となり、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１２がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ４、Ｃ５と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１６、Ｃ１７と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ７、Ｃ８と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ１９、Ｃ２０と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１１がＮ極となり、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１２がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ５と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１７と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ８と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ２０と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１１がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１２がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ５、Ｃ６と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１７、Ｃ１８と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ８、Ｃ９と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ２０、Ｃ２１と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ１１がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ１０がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ６と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１８と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ９と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ２１と接触すると、歯Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１１、Ｔ１２がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ１０がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

ブラシＢ１がセグメントＣ６、Ｃ７と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１８、Ｃ１９と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ９、Ｃ１０と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ２１、Ｃ２２と接触すると、歯Ｔ３、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１２がＮ極となり、歯Ｔ１、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ１０がＳ極となって、固定子極と作用し、回転子をＣＣＷ方向に駆動させる。

回転子が移動し続けると、ブラシＢ１がセグメントＣ７と接触し、ブラシＢ３がセグメントＣ１９と接触し、ブラシＢ２がセグメントＣ１０と接触し、そしてブラシＢ４がセグメントＣ２２と接触し、イコライザによってサイクルが繰り返される。

この独特で且つ新規な巻線設計では、銅の重量が減少され、効率が改善されるか、又は同じ性能で鋼の重量を更に減少することができ、電機子及びモータの軸方向長さが減少され、そして全モータコストが最小にされる。

本発明のある実施形態は、ラジエータ及び／又はエアコンディショニング装置の凝縮器を冷却するために乗物に使用される冷却ファンモジュールのファンを駆動するモータとして使用するのに特に適している。

本発明の説明及び特許請求の範囲において、動詞「備える(comprise)」「含む(include)」及び「有する(have)」並びにその活用変化は、各々、動詞の目的語（１つ又は複数）が、必ずしも、その動詞の目的語（１つ又は複数）の構成要素、成分、要因又は一部分の完全なリストではないことを指示するために使用される。

本発明は、好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲のみによって決定されるものとする。

例えば、好ましい実施形態のモータは、４つのブラシしかもたないブラシギア及びイコライザの使用を示したが、本発明は、イコライザを使用したり固定子極と同数のブラシを有したりせずに、実施することができる。この場合、ブラシは、整流子の周囲に等離間されることになる。

１０：冷却ファンモジュール
１１：ハウジング
１２：電気モータ
１３：ファン
１４：第１エンドキャップ
１５：回転子
１６：固定子ハウジング
１７：ブラシカード（ブラシギア）
１８：第２エンドキャップ
１９：装着突起
２０：永久磁石
２１：シャフト
２２：コア
２３：整流子
２４：巻線
２５：ベアリング
２６：ブラシ
２７：Ｔ字型の歯
２８：溝
Ｅ１〜Ｅ６：イコライザ
Ｃ１〜Ｃ２４：整流子セグメント
Ｂ１〜Ｂ４：ブラシ
Ｗ１〜Ｗ１２：巻線
Ｔ１〜Ｔ１２：歯

Claims (8)

1. ２ｎ個の固定子極を有する永久磁石固定子を収容する固定子ハウジング(16)と、
   前記固定子に直面して回転可能に装着された回転子(15)であって、シャフト(21)、シャフトに嵌合された回転子コア(22)、回転子コア(22)の一端に隣接してシャフトに嵌合された整流子(23)、回転子コア(22)の歯(27)の周りに巻かれ、整流子(23)のセグメントに電気的に接続された回転子巻線(24)を含むような回転子(15)と、
   前記回転子巻線(24)へ電力を伝達するために前記整流子(23)にスライド接触する複数のブラシ(26)を含むブラシギアと、
   を備え、前記回転子コア(22)は、ｍ個の回転子歯(27)を有し、前記回転子巻線(24)は、ｍ個のコイルを有し、各コイルは、前記回転子歯(27)の各１つの周りに巻かれ、各回転子歯(27)は、前記コイルの１つを支持し、前記整流子(23)は、２ｍ個のセグメントを有し、各コイルは、整流子セグメントの各対に接続され、少なくとも１つのセグメントは、コイルの１つのみに直結され、少なくとも１つのセグメントは、コイルの２つに直結され、そして少なくとも１つのセグメントは、どのコイルにも直結されないようにし、
   前記コイルのうちの複数が、順方向に巻かれ、前記コイルの残りが、逆方向に巻かれ、逆方向に巻かれたコイルの１つが、２つの順方向に巻かれたコイルにそれぞれ接続された２つの隣接セグメントの間に接続され、順方向に巻かれたコイルの１つが、逆方向に巻かれたコイルにそれぞれ接続された２つの隣接セグメントの間に接続されたＤＣモータ。
2. 各コイルは、隣接整流子セグメントの各対に接続される、請求項１に記載のＤＣモータ。
3. 同じ整流子セグメントに直結される２つのコイルは、逆方向に巻かれる、請求項１又は２に記載のＤＣモータ。
4. 前記ブラシギアは、ｎ対未満のブラシ(26)を有する、請求項１から３のいずれかに記載のＤＣモータ。
5. 前記回転子(15)は、前記整流子(23)の選択されたセグメントを電気的に一緒に接続する複数のイコライザを有し、どのコイルにも直結されない少なくとも１つのセグメントは、各イコライザを経て少なくとも１つのコイルに接続される、請求項４に記載のＤＣモータ。
6. 前記ＤＣモータは、６個の固定子極(20)と、９個の歯(27)と、前記整流子(23)の周囲に不均一に離間された４個のブラシ(26)とを有し、前記整流子は、１８個のセグメント及び６個のイコライザを有し、各イコライザは、３個のセグメントの各グループを電気的に一緒に接続し、前記３個のセグメントは、前記整流子(23)の周囲に均一に離間される、請求項５に記載のＤＣモータ。
7. 順方向に巻かれた前記コイルの少なくとも３つは、３個の隣接する歯にそれぞれ巻かれ、３つの順方向に巻かれた前記コイルは、前記整流子の６個のセグメントに電気的に接続される、請求項６に記載のＤＣモータ。
8. 乗物の内燃機関のための冷却ファンモジュールにおいて、ファンと、ハウジングと、請求項１から７のいずれかに記載のＤＣモータとを備え、前記ファンが前記ＤＣモータにより駆動され、そして前記ＤＣモータが前記ハウジングにより支持されるような冷却ファンモジュール。

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