JP7077134B2 - ロータ及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、ロータ及びモータに関するものである。

従来、ロータコアにおけるティースに電線が巻き回されてコイルが形成され、このコイルに対する鎖交磁束を受けて回転するロータや、このようなロータを備えたモータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一般に、ロータの回転ムラを抑えて振動や音を低減させるために、ロータコアにおけるティースの数を増やし、複数のティースに電線が巻き回される分布巻によってコイルが形成されることがある。また、コイルがこのように形成されることで、コイルに対する鎖交磁束が多くなり、モータの出力トルクを高めることができる。特許文献１に記載のロータにおいてもこのような構成が採用されている。

特開２００３－０４７２２４号公報

ここで、上記のロータでは、整流子片の数が多く、ロータ製造時におけるコイル接続作業の作業性の点で改善の余地が見られる。

従って、本発明は、上記のような改善の余地に着目し、整流子片の数を低減させることができるロータ及びモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１のロータは、シャフトと、前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが偶数設けられたロータコアと、２つ以上の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて複数形成されたコイルと、前記コイルの数に応じた数の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、を備える。前記ティースは、前記シャフトから径方向外側に延出した本体部と、当該本体部の先端から前記軸回りに沿って両側に張り出した張出し部と、を有し、前記ロータコアは、前記張出し部の前記軸回りの角度幅が所定の第１幅に形成された第１ティースと、前記張出し部の前記角度幅が前記第１幅よりも広い第２幅に形成された第２ティースと、を前記ティースとして有し、１つの前記第１ティースを間に挟んで２つの前記第２ティースが前記軸回りに配列されたものであり、前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成されるとともに、一対の前記第２ティースの相互間に電線が巻き回されたものであり、前記コイルの両端が前記整流子における何れか一対の整流子片に接続されていることを特徴とする。

本発明の第２のロータは、シャフトと、前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが８ｎ個（ｎは自然数）設けられたロータコアと、３個の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて４ｎ個形成されたコイルと、前記コイルの数に応じた数の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、を備える。前記ティースは、前記シャフトから径方向外側に延出した本体部と、当該本体部の先端から前記軸回りに沿って両側に張り出した張出し部と、を有し、前記ロータコアは、前記張出し部の前記軸回りの角度幅が所定の第１幅に形成された第１ティースと、前記張出し部の前記角度幅が前記第１幅よりも広い第２幅に形成された第２ティースと、を前記ティースとして有し、１つの前記第１ティースを間に挟んで２つの前記第２ティースが前記軸回りに配列されたものであり、前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成されるとともに、一対の前記第２ティースの相互間に電線が巻き回されたものであり、前記コイルの両端が前記整流子における何れか一対の整流子片に接続されていることを特徴とする。

また、本発明のモータは、上述した本発明の第１のロータや第２のロータと、前記シャフトに沿って各々が延在するとともに、前記ロータコアを相互間に挟んで前記軸回りに配置された一対又は複数対の磁石と、前記整流子に各々が接する一対又は複数対のブラシと、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、２つのティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるようにコイルが形成されることから、コイルの形成数はティースの数の１／２となる。そして、コイルの端部が接続される整流子片が、コイルの数に応じた数だけ設けられることとなっている。上記のようにティースの数に対してコイルの形成数が抑えられるので、整流子片の数も抑えられることとなる。このように、本発明によれば、整流子片の数を低減させることができる。

本発明の第１実施形態にかかるモータの外観斜視図である。 図１中のＶ１１－Ｖ１１線に沿ったモータの断面図である。 図１及び図２に示されているロータの外観図である。 図２及び図３に示されているロータにおけるコイルの配置を示す模式図である。 図４に示されているコイルの接続状態を示す模式図である。 図１～図５に示されている第１実施形態のロータ及びモータに対する比較例を、図４と同様の模式図で示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるロータ及びモータを、図４と同様の模式図で示す図である。 本発明の第３実施形態にかかるロータ及びモータを、図４と同様の模式図で示す図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。まず、第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるモータの外観斜視図であり、図２は、図１中のＶ１１－Ｖ１１線に沿ったモータの断面図である。図２には、Ｖ１１－Ｖ１１線に沿った断面図の隣に、この断面図におけるＶ１２－Ｖ１２線に沿った断面図も示されている。

本実施形態のモータ１は直流モータであり、ハウジング１１、ロータ１２、一対の永久磁石１３、一対のブラシ１４、一対のブラシアーム１５、一対の電源端子１６、及びエンドキャップ１７、を備えている。

ハウジング１１が、金属で有底円筒形状に形成された部材である。ハウジング１１における円形の底壁１１１の中央には、ロータ１２のシャフト１２１が貫通する貫通孔１１１ａと、このシャフト１２１に対する軸受１１１ｂと、が設けられている。

ロータ１２は、シャフト１２１を回転軸として、その軸１２１ａ回りに回転する、このモータ１における回転子であって、ロータコア１２２にコイル１２３が収められ、整流子１２４を介してコイル１２３に供給される直流電流に応じて回転するものである。このロータ１２については、後で詳細に説明する。

一対の永久磁石１３は、このモータ１における固定子であって、シャフト１２１に沿って各々が延在する円弧板状の磁石である。これら一対の永久磁石１３は、ロータ１２におけるロータコア１２２を相互間に挟んでシャフト１２１の軸１２１ａ回りに対面配置されるように、ハウジングの周壁１１２の内面に貼付されている。また、一対の永久磁石１３は、互いに異極性どうしが向かい合うように配置されており、一方の永久磁石１３を発した磁束が、ロータコア１２２を通って他方の永久磁石１３へと至るようになっている。このとき、その他方の永久磁石１３へと至った磁束は、金属製のハウジング１１の周壁１１２を磁路として通過し、上記の一方の永久磁石１３へと帰還する。ロータ１２は、このような磁束とロータ１２のコイルを流れる電流によって回転する。

一対のブラシ１４は、カーボンで形成されたブラシであり、ロータ１２における整流子１２４に各々が接するように配置されている。

一対のブラシアーム１５は、各々がブラシ１４と電源端子１６とを電気的に繋ぐ金属アームであり、一方の端部にブラシ１４が固定され、他方の端部が電源端子１６に固定されている。また、各ブラシアーム１５は、弾性を持った板バネとなっており、端部のブラシ１４を所定の押付け力で整流子１２４に押し付けている。ブラシ１４の部分は銀や銅、それらを含む合金の薄膜をブラシアーム１５に張り付けて用いる場合もある。

一対の電源端子１６は、端部をモータ１の外部に露出させた状態でエンドキャップ１７に固定された金属端子である。外部に露出させた端部に、例えば直流電源からの電線等が接続されて直流電流が供給される。また、モータ１の内部側の端部が上記のようにブラシアーム１５に固定されている。電源端子１６の外部側の端部に供給された直流電流は、内部側の端部からブラシアーム１５へ、ブラシアーム１５からブラシ１４へ、ブラシ１４から整流子１２４へ、整流子１２４からコイル１２３へと供給される。

エンドキャップ１７は、ハウジング１１の開口１１ａを塞ぐ円形の部材であり、その中央に、ロータ１２のシャフト１２１が貫通する貫通孔１７１と、このシャフト１２１に対する軸受１７２と、が設けられている。シャフト１２１は、ハウジング１１の底壁１１１側の軸受１１１ｂと、このエンドキャップ１７側の軸受１７２と、で回転自在に軸支されている。

次に、ロータ１２について詳細に説明する。

図３は、図１及び図２に示されているロータの外観図である。この図３には、ロータ１２の側面図及び、ロータ１２を整流子１２４側から見た平面図が示されている。

ロータ１２は、シャフト１２１、ロータコア１２２、コイル１２３、及び整流子１２４を備える。

シャフト１２１は、ロータ１２の回転軸となる金属棒であり、上述したように一対の軸受１１１ｂ，１７２によって回転自在に軸支される。

ロータコア１２２は、シャフト１２１に中央を貫通された積層コアであり、シャフト１２１から径方向外側に延出するようにティース１２２ａが偶数設けられている。詳細には、ティース１２２ａは、８ｎ個（ｎは自然数）設けられており、本実施形態では、ｎ＝１とした８個のティース１２２ａが設けられている。

コイル１２３は、２つのティース１２２ａの相互間に形成される電線スロット１２２ｂに電線が収まるように巻き回されて偶数形成されている。具体的には４ｎ個（本実施形態では、ｎ＝１とした４個）のコイル１２３が形成されている。このコイル１２３については、後で別図を用いて詳細に説明する。

整流子１２４は、コイル１２３の数に応じた数、本実施形態では同数となる４個の整流子片１２４ａがシャフト１２１の軸１２１ａ回りに、相互間に微小間隙を空けつつ円筒形をなすように配置されたものである。上記のコイル１２３は、後述するように整流子１２４に接続され、この整流子１２４を介して各コイル１２３に直流電流が流される。

図４は、図２及び図３に示されているロータにおけるコイルの配置を示す模式図である。

本実施形態のモータ１のロータ１２では、ロータコア１２２が１番から８番までの８個のティース１２２ａを有し、これらのティース１２２ａに電線１２３ａが巻き回されてＡ１１，Ｂ１１，Ｃ１１，Ｄ１１の４個のコイル１２３が形成されている。各コイル１２３は、２つ以上のティース１２２ａ、詳細には、３個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されて形成されている。コイル１２３は、これら３個のティース１２２ａにおいて、軸１２１ａ回りの配列端に位置する一対のティース１２２ａに架け渡されて巻き回されている。

ここで、各ティース１２２ａは、シャフト１２１から径方向外側に延出した本体部１２２ａ－１と、当該本体部１２２ａ－１の先端から軸１２１ａ回りに沿って両側に張り出した張出し部１２２ａ－２と、を有している。上記の一対のティース１２２ａがなす角度θ１１は、一方のティース１２２ａにおける張出し部１２２ａ－２の端部と、他方のティース１２２ａにおける張出し部１２２ａ－２の端部と、の相互間の角度である。

更に言えば、本実施形態では、モータ１は、Ｎ極とＳ極とが向き合って配置された一対の永久磁石１３が、軸１２１ａ回りに互いに同等な角度幅θ１２を有するように設けられている。この角度幅θ１２は、凡そ１３５°に設定されている。そして、各コイル１２３が、永久磁石１３の角度幅θ１２に応じた数（本実施形態では３個）のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されたものとなっている。

各コイル１２３は、このような３個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されて形成されている。また、上述したように、何れのコイル１２３も、２つのティース１２２ａの相互間に形成される電線スロット１２２ｂに１コイル分の電線１２３ａが収まるように形成されている。そして、このように形成されたコイル１２３の両端が、整流子１２４における何れか一対の整流子片１２４ａに接続されている。

図５は、図４に示されているコイルの接続状態を示す模式図である。図中のＳ１、Ｓ２はそれぞれ巻き回し開始位置である。

まず、電線１２３ａは４番の整流子片１２４ａに接続され、２番及び３番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂを通って、７番及び８番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂへと向かう。ここで、図５では、図示が簡略化されているが、電線１２３ａがこれら２つの電線スロット１２２ｂを繰り返し通過するように巻き回されてＡ１１のコイル１２３が形成される。このＡ１１のコイル１２３の巻終わりは、７番及び８番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂとなる。Ａ１１のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、１番の整流子片１２４ａに接続される。

以上の巻き回しにより、１番、２番、及び８番の３個のティース１２２ａを内側に収めるＡ１１のコイル１２３が形成される。Ａ１１のコイル１２３の両端は、４番及び１番の２つの整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。

１番の整流子片１２４ａに接続された電線は、４番及び５番のティース１２２ａ、１番及び２番のティース１２２ａ、の各相互間の電線スロット１２２ｂを経由して巻き回される。この巻き回しにより、２番から４番のティース１２２ａを内側に収めるＣ１１のコイル１２３が形成される。Ｃ１１のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、２番の整流子片１２４ａに接続される。Ｃ１１のコイル１２３の両端は、１番及び２番の整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。

Ａ１１のコイル１２３と同時に対称位置にあるＤ１１のコイル１２３が巻き回される。電線１２３ａは２番の整流子片１２４ａに接続され、６番及び７番のティース１２２ａ、３番及び４番のティース１２２ａ、の各相互間の電線スロット１２２ｂを経由して巻き回される。この巻き回しにより、４番から６番のティース１２２ａを内側に収めるＤ１１のコイル１２３が形成される。Ｄ１１のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、３番の整流子片１２４ａに接続される。Ｄ１１のコイル１２３の両端は、２番及び３番の整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。

３番の整流子片１２４ａに接続された電線１２３ａは、１番及び８番のティース１２２ａ、５番及び６番のティース１２２ａ、の各相互間の電線スロット１２２ｂを経由して巻き回される。この巻き回しにより、６番から８番のティース１２２ａを内側に収めるＢ１１のコイル１２３が形成される。Ｂ１１のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、４番の整流子片１２４ａに接続される。Ｂ１１のコイル１２３の両端は、３番及び４番の整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。

ここで、各整流子片１２４ａにおける接続点は、整流子片１２４ａの外周面に立設されたフック端子である。電線１２３ａは、まず、４番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられた状態からスタートし、Ａ１１のコイル１２３が巻き回されると、１番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられる。引き続き、電線１２３ａは、Ｃ１１のコイル１２３の巻き回しに供され、この巻き回しが終わると、２番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられる。同時に電線１２３ａは、２番の整流子片１２４ａのフック端子にかけられた状態からスタートし、Ａ１１のコイル１２３の巻き回しとほぼ同時に電線１２３ａは、Ｄ１１のコイル１２３の巻き回しに供され、この巻き回しが終わると、３番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられる。電線１２３ａは、Ｂ１１のコイル１２３の巻き回しに供され、この巻き回しが終わると、４番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられる。このようにＡ１１～Ｄ１１のコイル１２３の巻き回しが終了すると、電線１２３ａが掛けられた状態の各フック端子に対してスポット溶接が行われる。このスポット溶接により、電線１２３ａ、即ち各コイル１２３の、各整流子片１２４ａに対する機械的及び電気的な接続が行われる。

次に、以上に説明した第１実施形態のロータ１２及びモータ１に対する比較例について説明する。

図６は、図１～図５に示されている第１実施形態のロータ及びモータに対する比較例を、図４と同様の模式図で示す図である。尚、この図６では、図４に示されている構成要素と同等な構成要素については、図４と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素についての重複説明を省略する。

この比較例のモータ５は、第１実施形態と同様の一対の永久磁石１３の相互間に、第１実施形態とは異なるロータ５２が配置されている。比較例のロータ５２は、まず、第１実施形態と同様のロータコア１２２を備えている。そして、このロータコア１２２に対し、第１実施形態とは異なる手法で電線５２３ａが巻き回されて、Ａ５１，Ｂ５１，Ｃ５１，Ｄ５１，Ｅ５１，Ｆ５１，Ｇ５１，Ｈ５１の８個のコイル５２３が形成されている。

Ａ５１のコイル５２３は１番、２番、８番のティース１２２ａを内側に収めて形成され、Ｂ５１のコイル５２３は１番から３番のティース１２２ａを内側に収めて形成され、Ｃ５１のコイル５２３は２番から４番のティース１２２ａを内側に収めて形成される。また、Ｄ５１のコイル５２３は３番から５番のティース１２２ａを内側に収めて形成され、Ｅ５１のコイル５２３は４番から６番のティース１２２ａを内側に収めて形成され、Ｆ５１のコイル５２３は５番から７番のティース１２２ａを内側に収めて形成される。また、Ｇ５１のコイル５２３は６番から８番のティース１２２ａを内側に収めて形成され、Ｈ５１のコイル５２３は７番、８番、１番のティース１２２ａを内側に収めて形成される。

これらのコイル５２３は、２つのティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂに２コイル分の電線５２３ａが収まるように形成される。そして、各コイル５２３の両端が、整流子５２４における１番から８番の整流子片５２４ａのうちの何れか一対の整流子片５２４ａに接続される。また、一対のブラシ５４は、８つの整流子片５２４ａそれぞれがシャフト１２１の軸１２１ａ回りに４５°弱の角度幅で形成されていることに合せて、各々軸１２１ａ回りに４５°弱の角度幅の円弧状に形成されている。

以上に説明した比較例のロータ５２及びモータ５では、整流子片５２４ａの数が多く、ロータ５２の製造時におけるコイル接続作業の作業性の点で改善の余地が見られる。

これに対し、上述した第１実施形態のロータ１２及びモータ１によれば、２つのティース１２２ａの相互間に形成される電線スロット１２２ｂに１コイル分の電線１２３ａが収まるようにコイル１２３が形成される。その結果、コイル１２３の形成数はティース１２２ａの数の１／２となる。そして、コイル１２３の端部が接続される整流子片１２４ａが、コイル１２３の数に応じ、その同数だけ設けられることとなっている。上記のようにティース１２２ａの数に対してコイル１２３の形成数が抑えられるので、整流子片１２４ａの数も、上述した比較例に比べて抑えられることとなる。このように、第１実施形態のロータ１２及びモータ１によれば、整流子片１２４ａの数を低減させることができる。

上述したようにコイル１２３の形成は、途中で整流子片１２４ａに接続しつつ電線１２３ａを巻き回して行われるが、この作業に当たって整流子片１２４ａの数は少ない方が望ましい。第１実施形態では、この整流子片１２４ａの数が、コイル１２３の半数まで抑えられているので、良好な作業性の下で、コイル１２３の形成及び整流子片１２４ａへの接続作業を行うことができる。

また、本実施形態によれば、上記のように整流子片１２４ａの数を低減させることができるので、この整流子片１２４ａに対するコイル１２３の接続作業の回数を低減させてロータ１２、つまりはモータ１の生産工数を削減させることができる。

また、本実施形態によれば、整流子片１２４ａの数を低減させることで、整流子１２４における各整流子片１２４ａのサイズを大きくすることができる。上述した比較例では、整流子片５２４ａの数は８個となっており、軸１２１ａ回りの角度幅は４５°弱となっている。これに対し、本実施形態では、整流子片１２４ａの数は半数の４個であり、軸１２１ａ回りの角度幅は略２倍の９０°弱となっている。そして、この整流子片１２４ａのサイズを受けて、本実施形態では、整流子１２４に接するブラシ１４のサイズも、軸１２１ａ回りの角度幅で、比較例におけるブラシ５４の略２倍の９０°弱となっている。つまり、本実施形態のモータ１では、比較例のモータ５と比べて略２倍の接触面積でブラシ１４が整流子１２４に接することから、両者間の電気的な接触抵抗が略半分まで低減している。ブラシ１４と整流子１２４との接触抵抗の低減は、モータ１の長寿命化に繋がるので好適である。

また、本実施形態によれば、１つの電線スロット１２２ｂに収められる電線１２３ａは１コイル分となる。このため、比較例のように１つの電線スロット１２２ｂに２コイル分の電線５２３ａを収める場合等と比較して、電線スロット１２２ｂにおける巻線占積を向上させることができる。

また、本実施形態では、ロータコア１２２は、ティース１２２ａが８個設けられたものであり、整流子１２４は、ティース１２２ａの数の半数となる４個の整流子片１２４ａが設けられたものとなっている。このロータ１２は、コイル１２３が受ける鎖交磁束の増加と整流子片１２４ａの数の低減とを好適に両立させた一態様である。尚、ティースが８の整数倍の個数設けられ、整流子がその半数設けられたロータについても、本実施形態と同様の好適な態様となる。

また、本実施形態では、一対の永久磁石１３は、軸１２１ａ回りに互いに同等な角度幅θ１２を有しており、コイル１２３は、この角度幅θ１２に応じた３個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されたものとなっている。これにより、永久磁石１３が発する磁束のうち、ロータ１２の回転に有効な鎖交磁束を良好に増加させることができる。

また、本実施形態では、ブラシ１４は、軸１２１ａ回りに９０°弱の角度幅で整流子１２４に接する。ブラシ１４におけるこの角度幅は、４個の整流子片１２４ａのうちの一対の整流子片１２４ａに短絡を避けて接触し得る最大幅となる。つまり、本実施形態によれば、ブラシ１４のサイズが最大化されており、これにより、ブラシ１４と整流子１２４との電気的な接触抵抗が低減されており、モータ１の長寿命化が図られている。

次に、第２実施形態について説明する。

図７は、本発明の第２実施形態にかかるロータ及びモータを、図４と同様の模式図で示す図である。尚、この図７では、図４に示されている構成要素と同等な構成要素については、図４と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素についての重複説明を省略する。

第２実施形態のモータ２は、第１実施形態と同様の一対の永久磁石１３の相互間に、第１実施形態とはロータコア２２２の形状が異なるロータ２２が配置されている。第２実施形態のロータコア２２２は、互いに形状が異なる第１ティース２２２ａと第２ティース２２２ｂとを有するものとなっている。

第１ティース２２２ａは、張出し部２２２ａ－２におけるシャフト１２１の軸１２１ａ回りの角度幅が所定の第１幅ｗ２１に形成され、本体部２２２ａ－１の軸１２１ａ回りの厚みが所定の第１厚みｔ２１に形成されたものである。

他方、第２ティース２２２ｂは、張出し部２２２ｂ－２の軸１２１ａ回りの角度幅が第１幅ｗ２１よりも広い第２幅ｗ２２に形成され、本体部２２２ｂ－１の軸１２１ａ回りの厚みが第１厚みｔ２１よりも厚い第２厚みｔ２２に形成されたものである。また、本体部２２２ｂ－１における第２厚みｔ２２は、張出し部２２２ｂ－２における第２幅ｗ２２に応じた厚みとなっている。

本実施形態のロータコア２２２は、１つの第１ティース２２２ａを間に挟んで２つの第２ティース２２２ｂが軸１２１ａ回りに配列されたものである。具体的には、ロータコア２２２は、４個の第１ティース２２２ａと４個の第２ティース２２２ｂとが軸１２１ａ回りに交互に配列されたものとなっている。本実施形態では、１番、３番、５番、７番が第１ティース２２２ａであり、２番、４番、６番、８番が第２ティース２２２ｂである。

このようなロータコア２２２に、第１実施形態と同様の巻き方で電線１２３ａが巻き回されてＡ１１、Ｂ１１、Ｃ１１、Ｄ１１の４個のコイル１２３が形成されている。この結果、各コイル１２３は、一対の第２ティース２２２ｂの相互間に電線１２３ａが巻き回されたものとなっている。Ａ１１のコイル１２３は、２番及び８番の第２ティース２２２ｂに巻き回されたものであり、Ｂ１１のコイル１２３は、６番及び８番の第２ティース２２２ｂに巻き回されたものである。また、Ｃ１１のコイル１２３は、２番及び４番の第２ティース２２２ｂに巻き回されたものであり、Ｄ１１のコイル１２３は、４番及び６番の第２ティース２２２ｂに巻き回されたものである。

整流子１２４においては、第１実施形態と同様に、Ａ１１のコイル１２３の両端が４番及び１番の整流子片１２４ａに接続され、Ｃ１１のコイル１２３の両端が１番及び２番の整流子片１２４ａに接続される。また、Ｄ１１のコイル１２３の両端が２番及び３番の整流子片１２４ａに接続され、Ｂ１１のコイル１２３の両端が３番及び４番の整流子片１２４ａに接続される。

以上に説明した第２実施形態のロータ２２及びモータ２でも、上述の第１実施形態と同様に、整流子片１２４ａの数を低減させることができることは言うまでもない。

また、本実施形態によれば、１つのコイル１２３に対する鎖交磁束は、このコイル１２３が巻き回された一対の第２ティース２２２ｂが軸１２１ａ回りに成す角度範囲θ２１を通る磁束となる。一方の第２ティース２２２ｂの張出し部２２２ｂ－２における他方の第２ティース２２２ｂとは反対側の端部から、もう一方の第２ティース２２２ｂの張出し部２２２ｂ－２における他方の第２ティース２２２ｂとは反対側の端部までが上記の角度範囲θ２１となる。本実施形態によれば、第２ティース２２２ｂの張出し部２２２ｂ－２が、相対的に広い第２幅ｗ２２に形成されていることから、鎖交磁束が通過可能な角度範囲θ２１も広くなり、これにより鎖交磁束の増加を図ることができる。本実施形態では、図７に示されているように、この角度範囲θ２１が、一対の永久磁石１３の、軸１２１ａ回りの角度幅θ１２と略同等に設定されている。これにより、永久磁石１３が発する磁束の殆どが、コイル１２３に対する鎖交磁束となってロータ２２の回転に寄与することとなっている。

また、本実施形態では、第２ティース２２２ｂにおける幅広の張出し部２２２ｂ－２で受けられた磁束が、この張出し部２２２ｂ－２の第２幅ｗ２２に応じた厚い本体部２２２ｂ－１を通過することとなる。これにより、幅広の張出し部２２２ｂ－２で受けられた磁束が本体部２２２ｂ－１を、磁束密度が抑えられた状態で通過することができるので、この本体部２２２ｂ－１における磁気飽和の発生が抑えられる。このように、本実施形態によれば、ロータ２２における良好な磁気特性を得ることができる。

次に、第３実施形態について説明する。

図８は、本発明の第３実施形態にかかるロータ及びモータを、図４と同様の模式図で示す図である。

第３実施形態のモータ３は、図１～図５に示されている第１実施形態のモータ１の別例である。以下、第３実施形態のモータ３について、第１実施形態のモータ１との相違点について説明する。

本実施形態のモータ３では、ロータ３２が備えるロータコア３２２におけるティース３２２ａの数等を規定する自然数ｎが２に設定されている。即ち、本実施形態では、ティース３２２ａは、ｎ＝２とした、１番から１６番までの１６個のティース３２２ａが設けられている。コイル３２３は、各電線スロット３２２ｂに１コイル分の電線３２３ａが収まるようにＡ２１，Ｂ２１，Ｃ２１，Ｄ２１，Ｅ２１，Ｆ２１，Ｇ２１，Ｈ２１の８個が形成されている。

整流子３２４は、コイル３２３の数に応じて１番から８番までの８個の整流子片３２４ａを備えている。

また、本実施形態では、二対のブラシ３４１，３４２が設けられ、二対の永久磁石３３１，３３２が、異極性どうしが隣り合うように配置されている。なお、１８０度（＝３６０／ｎ）角度がずれた位置の整流子片間を短絡することによってブラシの数を４（＝２ｎ）から２に低減することも可能である。

以上に説明した第３実施形態のモータ３は、上述した第１実施形態のモータ１が、図４に示されているように２極モータであるのに対し、４極モータとなっている。第３実施形態のモータ３は、コイル３２３を形成するための電線３２３ａを巻き回すティース間の角度が第１実施形態より小さいことを除けば、間に３つのティースを挟む巻き回し方等は第１実施形態のモータ１と同等である。

この第３実施形態のロータ３２及びモータ３でも、上述の第１実施形態と同様に、整流子片３２４ａの数を低減させることができることは言うまでもない。

尚、以上に説明した第１～第３実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のロータやモータの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、第１及び第２実施形態では、本発明にいうロータの一例として、ｎ＝１としたときの８ｎ＝８個のティース１２２ａが設けられたロータ１２や、第１ティース２２２ａと第２ティース２２２ｂとで８個のティースが設けられたロータ２２が例示されている。第１実施形態のロータ１２では、３個のティース１２２ａを内側に収める４ｎ＝４個のコイル１２３が形成されている。同様に、第２実施形態のロータ２２でも、第１ティース２２２ａと第２ティース２２２ｂとで３個のティースを内側に収める４ｎ＝４個のコイル１２３が形成されている。また、これらのロータ１２，２２には、コイル１２３と同数の４個の整流子片１２４ａを有する整流子１２４が設けられている。また、第３実施形態では、ｎ＝２とした１６個のティース３２２ａと、３個のティース３２２ａを内側に収める８個のコイル３２３と、を有するロータ３２が例示されている。本発明にいうロータは、これらに限るものではなく、１以上の整数であれば上記のｎを他の整数に設定したものであってもよい。

また、第１及び第２実施形態では、本発明にいうモータの一例として、一対の永久磁石１３の間にロータ１２，２２が配置されたモータ１，２が例示されている。また、第３実施形態では、二対の永久磁石３３１，３３２の間にロータ３２が配置されたモータ３が例示されている。しかしながら、本発明にいうモータは、これらに限るものではなく、複数対の磁石の間にロータが配置されたものであってもよい。この場合、コイルについては、１つの電線スロットに１コイル分の電線が収まるように複数形成すればよく、整流子片については、コイルの数に応じた数に設ければよい。

また、第１及び第２実施形態では、本発明にいうモータの一例として、一対のブラシ１４を備えたモータ１，２が例示され、第３実施形態では、二対のブラシ３４１，３４２を備えたモータ３が例示されている。しかしながら、本発明にいうモータは、これらに限るものではなく、他の数のブラシを備えたものであってもよい。

１，２，３ モータ
１２，２２，３２ ロータ
１３，３３１，３３２ 永久磁石
１４，３４１，３４２ ブラシ
１２１ シャフト
１２２，２２２，３２２ ロータコア
１２２ａ，３２２ａ ティース
１２２ａ－１，２２２ａ－１，２２２ｂ－１ 本体部
１２２ａ－２，２２２ａ－２，２２２ｂ－２ 張出し部
１２２ｂ，３２２ｂ 電線スロット
１２３，３２３ コイル
１２３ａ，３２３ａ 電線
１２４，３２４ 整流子
１２４ａ，３２４ａ 整流子片
２２２ａ 第１ティース
２２２ｂ 第２ティース
θ１１ 角度
θ１２ 角度幅
θ２１ 角度範囲
ｔ２１ 第１厚み
ｔ２２ 第２厚み
ｗ２１ 第１幅
ｗ２２ 第２幅

Claims (7)

1. シャフトと、
   前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが偶数設けられたロータコアと、
   ２つ以上の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて複数形成されたコイルと、
   前記コイルの数に応じた数の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、
   を備え、
   前記ティースは、前記シャフトから径方向外側に延出した本体部と、当該本体部の先端から前記軸回りに沿って両側に張り出した張出し部と、を有し、
   前記ロータコアは、前記張出し部の前記軸回りの角度幅が所定の第１幅に形成された第１ティースと、前記張出し部の前記角度幅が前記第１幅よりも広い第２幅に形成された第２ティースと、を前記ティースとして有し、１つの前記第１ティースを間に挟んで２つの前記第２ティースが前記軸回りに配列されたものであり、
   前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成されるとともに、一対の前記第２ティースの相互間に電線が巻き回されたものであり、前記コイルの両端が前記整流子における何れか一対の整流子片に接続されていることを特徴とするロータ。
2. シャフトと、
   前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが８ｎ個（ｎは自然数）設けられたロータコアと、
   ３個の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて４ｎ個形成されたコイルと、
   前記コイルの数に応じた数の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、
   を備え、
   前記ティースは、前記シャフトから径方向外側に延出した本体部と、当該本体部の先端から前記軸回りに沿って両側に張り出した張出し部と、を有し、
   前記ロータコアは、前記張出し部の前記軸回りの角度幅が所定の第１幅に形成された第１ティースと、前記張出し部の前記角度幅が前記第１幅よりも広い第２幅に形成された第２ティースと、を前記ティースとして有し、１つの前記第１ティースを間に挟んで２つの前記第２ティースが前記軸回りに配列されたものであり、
   前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成されるとともに、一対の前記第２ティースの相互間に電線が巻き回されたものであり、前記コイルの両端が前記整流子における何れか一対の整流子片に接続されていることを特徴とするロータ。
3. 前記第２ティースにおける前記本体部は、前記軸回りの厚みが前記第２幅に応じ、前記第１ティースにおける前記本体部の前記軸回りの厚みよりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記ロータコアは、前記ティースが８又はその整数倍の数設けられたものであり、
   前記整流子は、前記ティースの数の半数の整流子片が設けられたものであることを特徴とする請求項１～３のうち何れか一項に記載のロータ。
5. 請求項１～４のうち何れか一項に記載のロータと、
   前記シャフトに沿って各々が延在するとともに、前記ロータコアを相互間に挟んで前記軸回りに配置された一対又は複数対の磁石と、
   前記整流子に各々が接する一対又は複数対のブラシと、
   を備えたことを特徴とするモータ。
6. 前記一対又は複数対の磁石は、前記軸回りに互いに同等な角度幅を有しており、
   前記コイルは、前記角度幅に応じた数の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されたものであることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
7. 前記ロータコアは、前記ティースが８つ設けられたものであり、
   前記コイルが４つ形成され、
   前記整流子が４つの整流子片を有するものであり、
   前記ブラシは、前記軸回りに９０°弱の角度幅で前記整流子に接するものであることを特徴とする請求項５又は６に記載のモータ。

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