JP5825841B2 - 電気モーター - Google Patents

Description

本発明は、電気モーターに関連し、特に、電気モーターの巻線形回転子（wound rotor）に関する。

単相直巻モーター（single phase series motor）は、交流電力または直流電力のどちらでも、動作することができるユニバーサルモーターとしても知られている。それは、巻線形固定子（wound stator）をもつ単相直巻モーターであり、巻線形回転子の回転子巻線（rotor winding）は、ブラシを経由して固定子巻線（stator winding）に直列に接続される。高い回転速度、小さいサイズ、低重量、高い起動トルク、簡便な速度調節、直巻励振のような特徴のおかげで、該ユニバーサルモーターは、高い回転速度、小さいサイズ、低重量を必要とする低電力電気器具を駆動するためによく用いられる。例えば、フードミキサー、掃除機、家庭用ミシン、電動工具などによく用いられる。

図５と図６を参照すると、典型的な周知のユニバーサルモーターは、回転子と固定子を含む。回転子は、シャフト２２と、該シャフトに固定された整流子（図示せず）と、該整流子近傍のシャフトに固定された回転子鉄心とを有し、そして、複数の回転子極（rotor pole）２６と、該回転子極を取り巻いて該整流子に接続された回転子巻線（図示せず）とを有する。固定子は、矩形形状のヨークを含む固定子鉄心と、該ヨークの対向する２つの側から内側に伸びる２つの歯（teeth）４３（固定子極（stator pole））と、それに巻かれた固定子巻線４４を有する。さらに、モーターは、該固定子巻線に電気を送電するために、整流子とのすり接触（sliding contact）を行うブラシ（図示せず）も含む。固定子巻線が通電したとき、反極性の２つの磁極が、固定子極において生じ、そして、２つの磁気回路が形成される。各磁気回路は、図６に示されるように、比較的長い経路となるように、２つの固定子極、回転子の半分、ヨークの側面を通過する。さらに、各回転子巻線の両端は、一般的に、整流子の２つのセグメントに接続される。

モーターの整流性能（commutation performance）は、特に、回転子巻線の巻数が比較的多い場合に良くない。それゆえに、改良された電気モーターが求められる。

したがって、本発明は、シャフトを有する回転子と、前記シャフトに固定され、複数の歯を有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心近傍のシャフトに固定され、複数のセグメントを有する整流子と、前記歯に巻かれ、前記セグメントに接続された回転子巻線ユニットと、前記回転子と磁気的に対となる固定子と、前記整流子との電気的すり接触（sliding electrical contact）を行うブラシとを含み、前記回転子巻線ユニットのそれぞれは、一組の近接セグメント（adjacent segment）に接続され、少なくとも１つの回転子巻線ユニットは、直接に接続された少なくとも２つのコイルを含み、前記コイルのそれぞれは、直列に直接接続され、少なくとも１つの歯によって互いに分離された、少なくとも２つのサブコイルを含み、前記コイルの最初のサブコイルと最後のサブコイルは、それぞれ、一組のセグメントに接続される、電気モーターを提供する。

好ましくは、前記固定子は２Ｐ個の磁極を生じるように構成され、前記整流子はｍ個のセグメントＺ１〜Ｚｍを有し、前記回転子鉄心はｎ個の歯を有する。ただし、Ｐは１より大きい整数であり、ｍとｎはＰよりもより大きい偶数である。

好ましくは、前記回転子はｍ個の回転子巻線ユニットＲ１〜Ｒｍを有し、各回転子巻線ユニットＲｋは、一組の近接セグメントＺｋとＺｋ＋１に接続され、ｋがｍ／Ｐの整数倍（integer multiple）であるときにＰ＋１個のコイルから成り、ｋがｍ／Ｐの整数倍でなく、

であるときにＰ個のコイルから成る。

好ましくは、ｋ≠ｍ／Ｐの場合に、回転子巻線ユニットＲｋの各コイルによって接続された一組のセグメントは、実質的に同じ極性に属する。

好ましくは、一組の近接セグメントＺｍとＺ１に接続された回転子巻線ユニットＲｍはＰ−１個のコイルから成る。

好ましくは、

の場合に、回転子巻線ユニットＲｋのコイルは同じ巻線方向となる。

好ましくは、

の場合に、回転子巻線ユニットＲｋとＲｋ＋２は同じ巻線方向となり、回転子巻線ユニットＲｋとＲｋ＋１は正反対の巻線方向となる。

好ましくは、セグメントの数の歯の数に対する比率は１，２または３である。

好ましくは、前記コイルのぞれぞれは、直列に直接接続され、１つの歯によって互いに分離された、２つのサブコイルを含む。

好ましくは、前記少なくとも２つのサブコイルは、同じ巻線方向となる。

好ましくは、前記固定子は、ヨークを有する固定子鉄心であって、該ヨークは、第一部分から伸びる２つの主極（primary pole）をそれぞれ備える、少なくとも２つの第一部分と、第二部分から伸びる２つの補助極（auxiliary pole）をそれぞれ備える、少なくとも２つの第二部分とを含み、前記少なくとも２つの主極と前記少なくとも２つの補助極は、前記固定子鉄心の円周方向に交互に配置され、前記少なくとも２つの主極はそれらに巻かれた固定子巻線を有する、固定子鉄心と、前記固定子巻線であって、電気を流したときに、同じ極性を伴う少なくとも２つの主磁極（primary magnetic pole）が、前記少なくとも２つの主極において生じ、前記主磁極の極性とは正反対となる、同じ極性を伴う少なくとも２つの誘導磁極（induced magnetic pole）が、前記少なくとも２つの補助極において生じるように、構成される前記固定子巻線とを含む。

好ましくは、前記補助極には固定子巻線がない。

あるいは、前記補助極はそれらに巻かれた固定子巻線を備え、前記補助極に巻かれた前記固定子巻線は、前記主極に巻かれた前記固定子巻線よりも少ない巻数となる。

好ましくは、前記ヨークの前記第一部分は、前記ヨークの前記第二部分よりも狭い。

好ましくは、前記回転子の外径の前記固定子の最小外寸に対する比率は、７：１０よりも大きい。

本発明の好ましい実施形態は、ほんの一例として、添付図面の図を参照して説明される。図において、複数の図に現れる同一の構造、要素または部品は、概して、それらが現れるすべての図において同じ参照番号が付けられる。図に示される構成要素や特徴の大きさは、一般的に、簡便性や表現の明確性のために、必ずしもスケール通りに示されない。図の一覧を次に列挙する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に従う電気モーターの断面概略図である。 図２は、図１のモーターに対する磁路（magnetic path）の図である。 図３は、図１のモーターに対する簡略化された巻き型の図である。 図４は、図３の巻き型を説明するテーブルである。 図５は、従来のユニバーサルモーターの断面概略図である。 図６は、図５のモーターに対する磁路の図である。

本発明の好ましい実施形態に従う単相直巻モーターは、図１に示される。図１は、回転子巻線が省略された、モーターの横断面の概略図である。モーターは、回転子２０と、回転子２０と磁気的に対となる固定子４０とを含む。

回転子２０は、シャフト２０と、シャフト２０に固定された回転子鉄心２４と、回転子鉄心２４に近接するシャフト２２に固定された固定された整流子（図示せず）とを含む。回転子２４は、該回転子の軸方向に、軟鉄板（lamination）を積み重ねることで形成される。回転子鉄心２４はｎ個の歯２６を備え、歯２６に巻かれたｍ個の回転子巻線ユニット３６がある。巻線溝（winding slot）２８は、それぞれ隣接する２つの歯２６の間に形成される。整流子は、ｍ個のセグメント（バーとも呼ばれる）３０を備える。回転子巻線ユニット３６は、回転子鉄心２４の巻線溝２８で巻きつけられ、整流子のセグメント３０に接続される。この実施形態では、ｍは３６に等しく、ｎは１８に等しい。

固定子４０は、固定子鉄心４２と固定子巻線４４を含む。固定子鉄心４２は、モーターの軸方向に、軟鉄板を積む重ねることで形成され、２つの第一部分４６と２つの第二部分４８を有するヨークを含む。第一部分４６と第二部分４８は、固定子鉄心４２の円周方向に、交互に配置される。２つの主極５０と２つの補助極５２は、それぞれ第一部分４６と第二部分４８から内側に伸びる。固定子巻線４４は、主極５０に巻きつけられ、補助極５２に巻きつけられる巻線はない。また、モーターは、整流子を経由して回転子巻線ユニット３６に電気を送電するために、該整流子とのすり接触を行うように、固定子４０に対して固定された２つのブラシ６０も備える。固定子鉄心４２は左右対称である。主極５０と補助極５２は突出極（salient pole）であり、それぞれ、ヨークから内側に放射状に伸びるネック（neck）５４と、該ネック５４から円周状に伸びる磁極片（pole shoe）５６とを含む。各磁極片５６は、モーター２０に面する連続的な弧状面（continuous arced surface）を形成する。同時に、該磁極片は断続的な円筒壁（intermittent cylindrical wall）を形成する。

円周方向において、主極５０のネックは、補助極５２のネックよりも狭い。半径方向において、第一部分４６は第二部分４８よりも狭く、第一部分４６と主極５０の磁極片５６との間の距離は、第二部分４８と補助極５２の磁極片５６との間の距離よりも大きい。このように、より大きな空間は、固定子巻線４４を収容するために、第一部分４６と主極５０との間に形成される。上述した円周方向と半径方向については、円形または円柱構造に対してだけでなく、正方形や楕円形などのような他の形状も、本発明の範囲に含まれることを理解されるべきである。

固定子巻線４４が通電したとき、同じ極性を伴う２つの主磁極は、固定子巻線４４によって、２つの主極５０において生じ、主磁極の極性とは反対となる極性であって、同じ極性を伴う２つの誘導された磁極は、２つの補助極５２において生じる。つまり、図２に示されるように、４つの磁極と４つの磁路が形成される。各磁路は、主極５０、固定子ヨーク、補助極５２、補助極５２と回転子２０との間の空隙（air gap）、回転子２０、主極５０と回転子との間の空隙を通り抜ける。

実施形態において、回転子２０は外径Ｄを有し、固定子４０は最小外のり寸法Ｙし、外径Ｄと最小外のり寸法Ｙとの比率は、７：１０よりも大きい。回転子２０の外径は、回転子鉄心２４の外径を意味する。固定子４０の最小外のり寸法は、固定子４０の中心を通って伸びる直線と、固定子鉄心４２の外縁との２つの交点間の距離を意味する。

回転子２０の外径Ｄは、極５０と５２の磁極片の弧状面（arced surface）によって定められる円の直径よりも、わずかに小さく、また、当該円と回転子２０の最小外径との比率は、７：１０よりも大きい。主極５０と回転子鉄心４２との間の距離は、補助極５２と回転子鉄心４２との間の距離と等しいか、または、異なることもあり得ると理解すべきである。当該２つの距離が異なっている場合、主極５０の磁極片の弧状面と補助極５２の磁極片の弧状面は、異なる直径の２つの円を定める。この構成において、円の直径とは、より小さい方の円の直径を意味する。

好ましい実施形態では、補助極５２は、突出極として形成されるように、第二部分４８の内側から内部に突き出る。あるいは、補助極５２は、第二部分４８の内側に対して埋め込まれた非突出極（non-salient pole）として、形成することもできる。補助極５２が突出極である場合、それらは、それらに巻かれた固定子巻線をも備えることもでき、補助極５２に巻かれた当該固定子巻線は、主極５０に巻かれた固定子巻線４４よりも少ない巻数とすることもできる。

本発明における回転子巻線ユニットの好ましい巻き型を、おおまかに説明する。説明を簡単にするために、整流子のセグメント（すなわち、バー）３０は、Ｚ₁〜Ｚ_mで表され、回転子鉄心２４の巻線溝２８は、Ｓ₁〜Ｓ_nで表され、回転子２０の回転子巻線ユニット３６は、Ｒ₁〜Ｒ_mで表される。そして、固定子磁極の数は２Ｐである。バーＺ_kは、回転子巻線ユニットＲ_kを経由して、バーＺ_k+1に電気的に接続される。ｋがｍ／Ｐの整数倍でないとき、回転子巻線ユニットＲ_kは、直列に接続されたＰ個のコイルから成る。ｋがｍ／Ｐの整数倍であるとき、回転子巻線ユニットＲ_kは直列に接続されたＰ＋１個のコイルから成る。バーＺ_mは、単一のコイルから成る回転子巻線ユニットＲ_mを経由してバーＺ_mに隣接するバーＺ₁に電気的に接続される。回転子巻線ユニット３６の各コイルＷ_iは、２つのバー３０に接続され、第一サブコイルＷ_iaと、当該第一サブコイルＷ_iaと直接直列に接続され、少なくとも１つの歯によって当該第一サブコイルＷ_iaから分離した、第二サブコイルＷ_ibとを含む。各コイルの２つのサブコイルは、同じ巻方向となり、それは、当該コイルの巻き方向でもある。第一サブコイルＷ_iaと第二サブコイルＷ_ibは、それぞれ２つのバーに接続される。好ましくは、歯数（tooth number）ｑは、サブコイルが巻かれた、歯の数であり、第一サブコイルＷ_iaの歯数ｑは、第二サブコイルＷ_ibの歯数と等しい。歯数ｑは、式｜ｑ−ｎ／２Ｐ｜＜１を満足する整数である。ただし、ｎ／２Ｐは磁極ピッチ（pole pitch）である。上記説明において、Ｐは１よりも大きい整数であり、ｍとｎはＰよりも大きい偶数であり、

、

である。好ましくは、ｍのｎに対する比率は２であり、ｑはｎ／２Ｐよりも小さい整数であり、ｍのｎに対する比率は、１，２または３となり得る。

ｋがｍ／Ｐの整数倍ではないとき、バーＺ_kとＺ_k+1に接続された回転子巻線ユニットＲ_kは、回転子鉄心２４の周囲に巻きつけて、直列に接続されたＰ個のコイルから成る。各コイルによって接続された２つのバーは、実質的に同じ極性に属する。ここでは、同じ極性に属する２またはそれ以上のバーとは、２またはそれ以上のバーが、同じ極性の磁極間の距離でお互いに分離されるということを意味している。周知のように、２Ｐ個の固定子磁極と、ｍ個のバーを有する整流子とを備えるモーターに対して、バーの数で測定される、同じ極性の磁極間の距離は、ｍ／Ｐに等しい。好ましい実施形態では、Ｐは２に等しく、ｍ／Ｐは１８に等しい。各回転子巻線ユニットＲ_kは、バーＺ_kとＺ_k+1に直列に接続される２つのコイルから成る。さらに、２つのコイルは、共有のバーＺ_yにも接続される。ただし、

であり、ｙは式｜ｋ−ｙ｜＝ｍ／Ｐまたは式｜ｋ＋１−ｙ｜＝ｍ／Ｐを満たす。

ｋがｍ／Ｐの整数倍であるとき、回転子巻線ユニットＲ_kは、直列に接続されたＰ＋１個のコイルから成る。最初のＰ個のコイルのそれぞれは、実質的に同じ極性に属する２つのバーに接続され、最後のコイルは、互いに隣接する２つのバーに接続される。

ここで図３と図４を参照し、好ましい実施形態における、回転子巻線ユニットの巻き型を、詳細に説明する。図３は、巻線の線図であり、最上部の列は、固定子で支えられる２つのブラシＣ₁とＣ₂を表し、２番目の列は、整流子の３６個のセグメントＺ₁〜Ｚ₃₆を表し、３番目の列は、回転子鉄心の１８個の歯と、当該歯によって形成された１８個の巻線溝Ｓ₁〜Ｓ₁₈を表し、４番目の列は、固定子の４つの極を表す。図４は、回転子巻線ユニットの巻き型を表にしたテーブルであり、コイルの巻線の方向から見ると、“スロットイン”とは、コイルの各サブコイルが巻き込まれた、第一巻線溝を意味し、“スロットアウト”とは、当該サブコイルが巻き込まれた、第二巻線溝を意味する。

バーＺ₁は、２つのコイルＷ₁とＷ₁₉から成る回転子巻線ユニットＲ₁を経由してバーＺ₂に電気的に接続される。また、２つのコイルＷ₁とＷ₁₉は、バーＺ₁と同じ極性に属する共通のバーＺ₁₉に接続される。コイルＷ₁はバーＺ₁とＺ₁₉に接続され、一方、コイルＷ₁₉はバーＺ₁₉とＺ₂に接続される。コイルＷ₁は、コイルＷ₁₉と同じ巻線方向となり、図３に示すように、両方とも時計回り方向である。コイルＷ₁の第一サブコイルＷ_1aは、巻線溝Ｓ₅とＳ₁の間の歯に巻かれ、コイルＷ₁の第二サブコイルＷ_1bは、巻線溝Ｓ₆とＳ₂の間の歯に巻かれる。コイルＷ₁₉の第一サブコイルＷ_19aは巻線溝Ｓ₁₄とＳ₁₀の間の歯に巻かれ、コイルＷ₁₉の第二サブコイルＷ_19bは巻線溝Ｓ₁₅とＳ₁₁の間の歯に巻かれる。

バーＺ２は、２つのコイルＷ₂とＷ₂₀から成る回転子巻線ユニットＲ₂を経由してバーＺ₃に電気的に接続される。また、２つのコイルＷ₂とＷ₂₀は、バーＺ₂と同じ極性に属する共通のバーＺ₂₀に接続される。コイルＷ₂はバーＺ₂とＺ₂₀に接続され、一方、コイルＷ₂₀はバーＺ₂₀とＺ₃に接続される。コイルＷ₂は、コイルＷ₂₀と同じ巻線方向となるが、コイルＷ₁とＷ₁₉の巻線方向とは正反対となる。コイルＷ₂の第一サブコイルＷ_2aは、巻線溝Ｓ₆とＳ₁₀の間の歯に巻かれ、コイルＷ₂の第二サブコイルＷ_2bは、巻線溝Ｓ₇とＳ₁₁の間の歯に巻かれる。コイルＷ₂₀の第一サブコイルＷ_20aは巻線溝Ｓ₁₅とＳ₁の間の歯に巻かれ、コイルＷ₂₀の第二サブコイルＷ_20bは巻線溝Ｓ₁₆とＳ₂の間の歯に巻かれる。

バーＺ₁とＺ₂の電気的接続と同じように、バーＺ₃は、２つのコイルＷ₃とＷ₂₁から成る回転子巻線ユニットＲ₃を経由してバーＺ₄に電気的に接続される。また、２つのコイルＷ₃とＷ₂₁は、バーＺ₃と同じ極性に属する共通のバーＺ₂₁に接続される。コイルＷ₃はバーＺ₃とＺ₂₁に接続され、一方、コイルＷ₂₁はバーＺ₂₁とＺ₄に接続される。コイルＷ₁とＷ₁₉と同様に、コイルＷ₃とＷ₂₁も時計回り方向に巻かれる。コイルＷ₃の第一サブコイルＷ_3aは、巻線溝Ｓ₆とＳ₂の間の歯に巻かれ、コイルＷ₃の第二サブコイルＷ_3bは、巻線溝Ｓ₇とＳ₃の間の歯に巻かれる。コイルＷ₂₁の第一サブコイルＷ_21aは巻線溝Ｓ₁₅とＳ₁₁の間の歯に巻かれ、コイルＷ₂₁の第二サブコイルＷ_21bは巻線溝Ｓ₁₆とＳ₁₂の間の歯に巻かれる。

バーＺ₂とＺ₃の電気的接続と同じように、バーＺ₄は、２つのコイルＷ₄とＷ₂₂から成る回転子巻線ユニットＲ₄を経由してバーＺ₅に電気的に接続される。また、２つのコイルＷ₄とＷ₂₂は、バーＺ₄と同じ極性に属する共通のバーＺ₂₂に接続される。コイルＷ₄はバーＺ₄とＺ₂₂に接続され、一方、コイルＷ₂₂はバーＺ₂₂とＺ₅に接続される。コイルＷ₂とＷ₂₀と同様に、コイルＷ₄とＷ₂₂も反時計回り方向に巻かれる。コイルＷ₄の第一サブコイルＷ_4aは、巻線溝Ｓ₇とＳ₁₁の間の歯に巻かれ、コイルＷ₄の第二サブコイルＷ_4bは、巻線溝Ｓ₈とＳ₁₁の間の歯に巻かれる。コイルＷ₂₂の第一サブコイルＷ_22aは巻線溝Ｓ₁₆とＳ₂の間の歯に巻かれ、コイルＷ₂₂の第二サブコイルＷ_22bは巻線溝Ｓ₁₇とＳ₁₃の間の歯に巻かれる。以下同様である。

好ましい実施形態における回転子巻線ユニットの巻き型は、次のようにまとめることができる。

１）

かつｋ≠ｍ／Ｐまたは１８である場合に、バーＺ_kとＺ_k+1は直列に接続された２つのコイルから成る。また、当該２つのコイルは、バーＺ_kと同じ極性に属する共通のバーＺ_yに接続される。

のときに、ｙはｋ＋ｍ／Ｐまたはｋ＋１８に等しく、

のときに、ｙはｋ−（ｍ／Ｐ−１）またはｋ−１７に等しい。各回転子巻線ユニットＲ_kの各コイルの第一サブコイルは、当該コイルの第二サブコイルと同じ歯数ｑを囲んで、巻きつけられる。ただし、ｑは、｜ｑ−ｎ／２Ｐ｜＜１の式を満たす整数、すなわち、４または５である。巻線材の消費を減らすためには、ｑは４に等しい方が好ましい。他方、

の場合に、回転子巻線ユニットＲ_kの２つのコイルは同じ巻き方向となり、ｎ／Ｐまたは９番目の歯によって互いに分離される。

の場合に、Ｒ_k+2とＲ_kは同じ巻き方向となり、１つの歯によって互いに分離され、Ｒ_k+1とＲ_kは正反対の巻き方向となり、１つの歯によって互いに分離される。回転子巻線ユニットＲ₁からＲ₁₇の構成と同様に、回転子巻線ユニットＲ₁₉からＲ₃₅も構成される。これは、好ましくは、ダブルフライ巻線機（double fly winding machine）を用いて成し遂げられる。

２）ｋがｍまたは３６に等しい場合に、バーＺ₃₆とＺ₁に接続された回転子巻線ユニットＲ₃₆は１つのコイルＷ₃₆から成る。コイルＷ₃₆の第一サブコイルＷ_36aは、巻線溝Ｓ₅とＳ₉の間の歯に巻かれ、コイルＷ₃₆の第二サブコイルＷ_36bは、巻線溝Ｓ₆とＳ₁₀の間の歯に巻かれる。

３）ｋがｍ／Ｐまたは１８の場合に、バーＺ₁₈とＺ₁₉に接続される回転子巻線ユニットＲ₁₈は、３つのコイルから成り、第一コイルＷ₁₈はバーＺ₁₈とＺ₃₆に接続され、第二コイルＷ₃₆はバーＺ₃₆とＺ₁に接続され、第三コイルＷ₁はバーＺ₁とＺ₁₉に接続される。コイルＷ₁₈の第一サブコイルＷ_18aは、巻線溝Ｓ₁₄とＳ₁₈の間の歯に巻かれ、コイルＷ₁₈の第二サブコイルＷ_18bは、巻線溝Ｓ₁₅とＳ₁の間の歯に巻かれる。他の２つのコイルＷ₃₆とＷ₁は、上述したとおりであり、ここでもう一度説明はしない。

好ましくは、各コイルの第一サブコイルは、当該コイルの第二サブコイルと同じ巻数となる。また、第二サブコイルは、第一サブコイルと比べて異なる巻数とすることもあり得る。

従来のユニバーサルモーターでは、整流子セグメントのそれぞれのペアは、ただ１つのサブコイルを有するコイルを経由して互いに接続され、整流コイル（commutating coil）で生じる誘導起電力（induction electromotive force）は、回転子巻線ユニットの全巻数ｘの二乗に正比例する。本発明では、セグメントのほとんどすべてのペアは、２またはそれ以上のサブコイルを有するコイルを経由して互いに接続され、整流コイルで生じる誘導起電力は、

に正比例する。ただし、

と

は、それぞれ２つのサブコイルの巻数である。ｘが、

に等しいとすると、本発明における整流コイルの誘導起電力は、より小さくなる。したがって、整流性能は改善され、モーターの平均寿命を長くすることができる。さらに、２つのセグメントに接続された各コイルの２つのサブコイルは、より多くの巻線溝に巻かれるので、巻き工程（winding process）における初期巻線不均衡（initial wining unbalance）を減らすことができる。

上記説明と本願の特許請求の範囲において、各動詞“〜から成る”、“〜を含む”、“〜を有する”、“〜を備える”と、その変形の動詞は、明言された項目（stated item）の存在を明示するが、付加的な項目（additional item）の存在を排除しないように、包括的な意味（inclusive sense）で用いられる。

本発明は、１以上の実施形態に関して説明したが、様々な変更が可能であることは、当業者には十分に理解される。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照することにより、決定されるべきである。

例えば、モーターのブラシの数は２つに限定されない。各回転子巻線ユニットは、２つよりも多いサブコイルを含むことも可能であり、同じ回転子巻線ユニットのサブコイルは、異なる巻数となることもあり得る。

Claims (13)

1. シャフトを有する回転子と、
   前記シャフトに固定され、複数の歯を有する回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心近傍のシャフトに固定され、複数のセグメントを有する整流子と、
   前記歯に巻かれ、前記セグメントに接続された回転子巻線ユニットと、
   前記回転子と磁気的に対となる固定子と、
   前記整流子との電気的すり接触を行うブラシとを含み、
   前記回転子巻線ユニットのそれぞれは、一組の近接セグメントに接続され、少なくとも１つの回転子巻線ユニットは、直接に接続された少なくとも２つのコイルを含み、前記コイルのそれぞれは、直列に直接接続され、少なくとも１つの歯によって互いに分離された、少なくとも２つのサブコイルを含み、前記コイルの最初のサブコイルと最後のサブコイルは、それぞれ、一組のセグメントに接続され、
   前記固定子は２Ｐ個の磁極を生じるように構成され、前記整流子はｍ個のセグメントＺ ₁ 〜Ｚ _m を有し、前記回転子鉄心はｎ個の歯を有し、Ｐは１より大きい整数であり、ｍとｎはＰよりもより大きい偶数であり、
   前記回転子はｍ個の回転子巻線ユニットＲ ₁ 〜Ｒ _m を有し、各回転子巻線ユニットＲ _k は、一組の近接セグメントＺ _k とＺ _k+1 に接続され、ｋがｍ／Ｐの整数倍であるときにＰ＋１個のコイルから成り、ｋがｍ／Ｐの整数倍でなく、
   

   

   であるときにＰ個のコイルから成ることを特徴とする電気モーター。
2. ｋ≠ｍ／Ｐの場合に、回転子巻線ユニットＲ_kの各コイルによって接続された一組のセグメントは、実質的に同じ極性に属する、請求項１に記載の電気モーター。
3. 一組の近接セグメントＺ_mとＺ₁に接続された回転子巻線ユニットＲ_mはＰ−１個のコイルから成る、請求項１または２に記載の電気モーター。
4. 

   の場合に、回転子巻線ユニットＲ_kのコイルは同じ巻線方向となる、請求項１から３いずれか１項に記載の電気モーター。
5. 

   の場合に、回転子巻線ユニットＲ_kとＲ_k+2は同じ巻線方向となり、回転子巻線ユニットＲ_kとＲ_k+1は正反対の巻線方向となる、請求項４に記載の電気モーター。
6. セグメント数の歯数に対する比率は、１，２または３である、請求項１から５いずれか１項に記載の電気モーター。
7. 前記コイルのぞれぞれは、直列に直接接続され、１つの歯によって互いに分離された、２つのサブコイルを含む、請求項１から６いずれか１項に記載の電気モーター。
8. 前記少なくとも２つのサブコイルは、同じ巻線方向となる、請求項１から７いずれか１項に記載の電気モーター。
9. 前記固定子は、
   ヨークを有する固定子鉄心であって、該ヨークは、第一部分から伸びる２つの主極をそれぞれ備える、少なくとも２つの第一部分と、第二部分から伸びる少なくとも２つの補助極をそれぞれ備える、少なくとも２つの第二部分とを含み、前記少なくとも２つの主極と前記少なくとも２つの補助極は、前記固定子鉄心の円周方向に交互に配置され、前記少なくとも２つの主極はそれらに巻かれた固定子巻線を有する、固定子鉄心と、
   前記固定子巻線であって、電気を流したときに、同じ極性を伴う少なくとも２つの主磁極が、前記少なくとも２つの主極において生じ、前記主磁極の極性とは正反対となる、同じ極性を伴う少なくとも２つの誘導磁極が、前記少なくとも２つの補助極において生じるように、構成される前記固定子巻線と
   を含むことを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の電気モーター。
10. 前記補助極には固定子巻線がない、請求項９に記載の電気モーター。
11. 前記補助極はそれらに巻かれた固定子巻線を備え、前記補助極に巻かれた前記固定子巻線は、前記主極に巻かれた前記固定子巻線よりも少ない巻数となる、請求項９に記載の電気モーター。
12. 前記ヨークの前記第一部分は、前記ヨークの前記第二部分よりも狭い、請求項９から１１いずれか１項に記載の電気モーター。
13. 前記回転子の外径の前記固定子の最小外寸に対する比率は、７：１０よりも大きい、請求項１から１２いずれか１項に記載の電気モーター。

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