JP7314845B2

JP7314845B2 - モータ

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Publication number: JP7314845B2
Application number: JP2020052997A
Authority: JP
Inventors: 亮介小栗
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-03-24
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: WO2021192482A1; JP2021153364A; US20230021176A1; DE112021001793T5; CN115413395A

Description

本開示は、モータに関する。

下記特許文献１には、自動車内のアクチュエータとして用いられる直流モータが開示されている。この文献に記載されたモータでは、電機子の一部を構成するモータ巻線（複数のコイル）への通電がブラシ及び整流子によって切替えられるようになっている。これに加えて、この文献に記載されたモータでは、モータ巻線の導体数（コイル巻数）をコイルごとに変化させることによって、所望の周波数信号を発生させることが可能となっている。

特許第５３０６３４６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された構成では、モータ巻線の導体数（コイル巻数）の設定によっては、ブラシと整流子との間で火花が発生する場合がある。この火花の発生は、ブラシの摩耗量の増加や異音の発生を招く。

本開示は上記事実を考慮し、ブラシと整流子との間で火花が発生することを抑制することができるモータを得ることが目的である。

上記課題を解決するモータ（１０、３８）は、回転可能に支持された回転軸（１２）と、前記回転軸と一体回転可能に設けられた電機子コア（２６）と、導電性の巻線が環状に巻かれることによって前記電機子コアのまわりに形成されていると共に回転周方向に並んで配置され、最も回転径方向内側に配置されたものに対して回転径方向外側に配置されたもののうちいずれかの巻数が最も回転径方向内側に配置されたものの巻数よりも多い巻数に設定された複数のコイル（２８）と、前記回転軸と一体回転可能に設けられ、前記複数のコイルを形成する前記巻線が接続される整流子（２４）と、前記整流子と接した状態で設けられ、前記回転軸と共に回転する前記整流子と摺動することで各々の前記コイルへの通電が切替えられるブラシ（１８）と、を備えている。

この様に構成することで、ブラシと整流子との間で火花が発生することを抑制することができる。

本実施形態のモータを示す平面図である。図１に示されたモータの一部を構成する電機子の配線等を模式的に示す模式図である。ブラシと整流子との間で発生する火花のエネルギを説明するためのグラフである。コイル番号とコイルインダクタンスとの関係を示すグラフである。コイル番号とコイルの電気抵抗との関係を示すグラフである。コイル番号とコイル巻数との関係を示すグラフである。回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図である。回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図７Ａよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図７Ｂよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図７Ｃよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。回転子が回転している際における整流後電流の向きや大きさを模式的に示す模式図であり、図７Ｄよりも回転子の回転が進んだ状態を示している。本実施形態のモータの火花エネルギ及び比較例に係るモータの火花エネルギを示すグラフである。他の例のコイル番号とコイル巻数との関係を示すグラフである。他の例のモータの一部を構成する電機子の配線等を模式的に示す図２に対応する模式図である。

図１及び図２を用いて、本発明の実施形態に係るモータ１０について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Ｚ方向、矢印Ｒ方向及び矢印Ｃ方向は、モータ１０の回転軸１２の回転軸方向一方側、回転径方向外側及び回転周方向一方側をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、回転軸１２の回転軸方向、回転径方向、回転周方向を示すものとする。

図１及び図２に示されるように、本実施形態のモータ１０は、固定子１４と、回転子１６と、一対のブラシ１８と、を備えた４極１０スロットの直流モータである。

図２に示されるように、固定子１４は、一例として筒状に形成されたハウジングの径方向側の面に複数のマグネット２０が固定されること等により構成されている。本実施形態の固定子１４は、４つのマグネット２０を含んで構成されている。また、本実施形態では、径方向内側がＮ極とされたマグネット２０Ｎと、径方向内側がＳ極とされたマグネット２０Ｓとが、周方向に沿って等間隔に配置されている。

図１及び図２に示されるように、回転子１６は、固定子１４の径方向内側に配置されている。この回転子１６は、図示しない軸受によって回転可能に支持された回転軸１２と、回転軸１２に固定された電機子２２及び整流子２４（図２参照）と、を含んで構成されている。

図１に示されるように、電機子２２は、磁性材料を用いて形成された電機子コア２６と、電機子コア２６のまわりに形成された複数のコイル２８と、を備えている。

電機子コア２６は、当該電機子コア２６の径方向内側の部分を形成する軸芯部３０を備えている。この軸芯部３０の中心には、回転軸１２が圧入等によって固定されている。また、電機子コア２６は、軸芯部３０から径方向外側へ向けて突出するすると共に軸方向から見て略Ｔ字状に形成された複数の（本実施形態では１０個の）ティース部３２を備えている。この複数のティース部３２は、周方向へ等間隔に配置されている。

ここで、複数のティース部３２には、周方向に沿って順番に番号を付すことにする。また、その番号は、各々のティース部３２を示す符号３２の末尾にカッコ書きで示す。なお、この番号は「ティース部番号」と呼ぶ。

また、周方向に隣合う一対のティース部３２の間を「スロット」と呼ぶ。本実施形態では、１０個のスロットが形成されている。また、複数のスロットには、周方向に沿って順番に符号Ｓ１～Ｓ１０を付すことにする。１番目のティース部３２（１）と２番目のティース部３２（２）の間のスロットには、符号Ｓ１を付す。また、２番目のティース部３２（２）と３番目のティース部３２（３）の間のスロットには、符号Ｓ２を付す。以下同様にして、各々スロットに符号Ｓ３～Ｓ１０を付す。

複数のコイル２８は、導電性の巻線が電機子コア２６のまわりに環状に巻かれることによって形成されている。

具体的には、スロットＳ１とスロットＳ３との間において２番目のティース部３２（１）と３番目のティース部３２（３）のまわりに巻線が巻かれることにより１番目のコイル２８（１）が形成されている。１番目のコイル２８（１）は、２番目のティース部３２（１）及び３番目のティース部３２（３）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。なお、コイル２８を示す符号２８の後にカッコ書きで付された番号を「コイル番号」と呼ぶ。

また、スロットＳ２とスロットＳ４との間において３番目のティース部３２（３）と４番目のティース部３２（４）のまわりに巻線が巻かれることにより２番目のコイル２８（２）が形成されている。２番目のコイル２８（２）における周方向一方側は、４番目のティース部３２（４）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、２番目のコイル２８（２）における周方向他方側は、１番目のコイル２８（１）における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ３とスロットＳ５との間において４番目のティース部３２（４）と５番目のティース部３２（５）のまわりに巻線が巻かれることにより３番目のコイル２８（３）が形成されている。３番目のコイル２８（３）における周方向一方側は、５番目のティース部３２（５）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、３番目のコイル２８（３）における周方向他方側は、２番目のコイル２８（２）における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ４とスロットＳ６との間において５番目のティース部３２（５）と６番目のティース部３２（６）のまわりに巻線が巻かれることにより４番目のコイル２８（４）が形成されている。４番目のコイル２８（４）における周方向一方側は、６番目のティース部３２（６）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、４番目のコイル２８（４）における周方向他方側は、３番目のコイル２８（３）における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ５とスロットＳ７との間において６番目のティース部３２（６）と７番目のティース部３２（７）のまわりに巻線が巻かれることにより５番目のコイル２８（５）が形成されている。５番目のコイル２８（５）は、６番目のティース部３２（６）及び７番目のティース部３２（７）における径方向外側の端部と対応する位置かつ４番目のコイル２８（４）における周方向一方側及び６番目のコイル２８（６）における周方向他方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ６とスロットＳ８との間において７番目のティース部３２（７）と８番目のティース部３２（８）のまわりに巻線が巻かれることにより６番目のコイル２８（６）が形成されている。６番目のコイル２８（６）は、７番目のティース部３２（７）及び８番目のティース部３２（８）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。

また、スロットＳ７とスロットＳ９との間において８番目のティース部３２（８）と９番目のティース部３２（９）のまわりに巻線が巻かれることにより７番目のコイル２８（７）が形成されている。７番目のコイル２８（７）における周方向一方側は、９番目のティース部３２（９）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、７番目のコイル２８（７）における周方向他方側は、６番目のコイル２８（６）における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ８とスロットＳ１０との間において９番目のティース部３２（９）と１０番目のティース部３２（１０）のまわりに巻線が巻かれることにより８番目のコイル２８（８）が形成されている。８番目のコイル２８（８）における周方向一方側は、１０番目のティース部３２（１０）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、８番目のコイル２８（８）における周方向他方側は、７番目のコイル２８（７）における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ９とスロットＳ１との間において１０番目のティース部３２（１０）と１番目のティース部３２（１）のまわりに巻線が巻かれることにより９番目のコイル２８（９）が形成されている。９番目のコイル２８（９）における周方向一方側は、１番目のティース部３２（１）における径方向内側の端部と対応する位置に位置している。また、９番目のコイル２８（９）における周方向他方側は、８番目のコイル２８（８）における周方向一方側に対して径方向外側に位置している。

また、スロットＳ１０とスロットＳ２との間において１番目のティース部３２（１）と２番目のティース部３２（２）のまわりに巻線が巻かれることにより１０番目のコイル２８（１０）が形成されている。１０番目のコイル２８（１０）は、１番目のティース部３２（１）及び２番目のティース部３２（２）における径方向外側の端部と対応する位置かつ９番目のコイル２８（９）における周方向一方側及び１番目のコイル２８（１）における周方向他方側に対して径方向外側に位置している。

ここで、１番目のコイル２８（１）と６番目のコイル２８（６）とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、２番目のコイル２８（２）と７番目のコイル２８（７）とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、３番目のコイル２８（３）と８番目のコイル２８（８）とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、４番目のコイル２８（４）と９番目のコイル２８（９）とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。また、５番目のコイル２８（５）と１０番目のコイル２８（１０）とは、互いに回転中心軸を対象の中心として点対称な構成となっている。そのため、以下の説明においては、６番目のコイル２８（６）、７番目のコイル２８（７）、８番目のコイル２８（８）、９番目のコイル２８（９）及び１０番目のコイル２８（１０）を１番目のコイル２８（１）、２番目のコイル２８（２）、３番目のコイル２８（３）、４番目のコイル２８（４）及び５番目のコイル２８（５）とそれぞれ同じ又は対応するものとして説明する場合がある。

図２に示されるように、整流子２４は、回転軸１２（図１参照）に固定される図示しない固定部と、銅板等を用いて形成されていると共に固定部の径方向外側の面に固定された複数の（本実施形態では１０個の）整流子片３４と、を含んで構成されている。複数の整流子片３４は、周方向に沿って等間隔に配置されている。ここで、複数の整流子片３４には、周方向に沿って順番に番号を付すことにする。また、その番号は、各々の整流子片３４を示す符号３４の末尾にカッコ書きで示す。なお、この番号は「整流子片番号」と呼ぶ。

ここで、１番目のコイル２８（１）を形成する巻線の両端末部は、７番目の整流子片３４（７）及び８番目の整流子片３４（８）にそれぞれ接続されている。また、５番目のコイル２８（５）を形成する巻線の両端末部は、１番目の整流子片３４（１）及び２番目の整流子片３４（２）にそれぞれ接続されている。また、図示は省略するが、２番目のコイル２８（２）を形成する巻線の両端末部は、８番目の整流子片３４（８）及び９番目の整流子片３４（９）にそれぞれ接続されている。また、３番目のコイル２８（３）を形成する巻線の両端末部は、９番目の整流子片３４（９）及び１０番目の整流子片３４（１０）にそれぞれ接続されている。また、４番目のコイル２８（４）を形成する巻線の両端末部は、１０番目の整流子片３４（１０）及び１番目の整流子片３４（１）にそれぞれ接続されている。また、６番目のコイル２８（６）を形成する巻線の両端末部は、２番目の整流子片３４（２）及び３番目の整流子片３４（３）にそれぞれ接続されている。また、７番目のコイル２８（７）を形成する巻線の両端末部は、３番目の整流子片３４（３）及び４番目の整流子片３４（４）にそれぞれ接続されている。また、８番目のコイル２８（８）を形成する巻線の両端末部は、４番目の整流子片３４（４）及び５番目の整流子片３４（５）にそれぞれ接続されている。また、９番目のコイル２８（９）を形成する巻線の両端末部は、５番目の整流子片３４（５）及び６番目の整流子片３４（６）にそれぞれ接続されている。また、１０番目のコイル２８（１０）を形成する巻線の両端末部は、６番目の整流子片３４（６）及び７番目の整流子片３４（７）にそれぞれ接続されている。

また、２番目の整流子片３４（２）と７番目の整流子片３４（７）とは、接続線３６を介して電気的に接続されている。さらに、３番目の整流子片３４（３）と８番目の整流子片３４（８）とは、接続線３６を介して電気的に接続されている。なお、図示は省略するが、４番目の整流子片３４（４）と９番目の整流子片３４（９）とは、接続線３６を介して電気的に接続されている。また、５番目の整流子片３４（５）と１０番目の整流子片３４（１０）とは、接続線３６を介して電気的に接続されている。さらに、１番目の整流子片３４（１）と５番目の整流子片３４（５）とは、接続線３６を介して電気的に接続されている。

一対のブラシ１８は、整流子２４の径方向外側において当該整流子２４の各整流子片３４と当接可能な位置に設けられている。一対のブラシ１８は、図示しないブラシホルダに支持されることで周方向及び軸方向への移動が制限されていると共に径方向へ移動可能となっている。また、一対のブラシ１８は、ブラシホルダ内に設けられた図示しないスプリングによって整流子２４側（径方向内側）へ付勢されている。また、本実施形態では、一のブラシ１８（プラス側のブラシ１８）が一の整流子片３４の周方向の中央部と対応する位置に位置している状態では、他のブラシ１８（マイナス側のブラシ１８）が周方向に隣合う一対の整流子片３４の間と対応するに位置するように、各々のブラシ１８の周方向の位置が設定されている。具体的には、一のブラシ１８が１番目の整流子片３４（１）の周方向の中央部と対応する位置に位置している状態では、他のブラシ１８が３番目の整流子片３４（３）と４番目の整流子片３４（４）との間と対応するに位置するように、各々のブラシ１８の周方向の位置が設定されている。

以上説明した本実施形態のモータ１０では、一対のブラシ１８が整流子２４の各整流子片３４と摺動することで、各々のコイル２８への通電が切り替えられる。これにより、回転子１６が回転する。

ここで、図３には、コイル２８を流れる電流の値及び向きを縦軸として、時間を横軸として示したグラフが示されている。なお、コイル２８を流れる電流の向きの一方側及び他方側は、グラフの縦軸のプラス及びマイナスとそれぞれ対応している。このグラフに示されるように、コイル２８を流れる電流の向きが切り替わる際においては、破線Ｌ１で示されるように緩やかに切り替わることが理想的ではあるが、電機子２２を構成する各々のコイル２８の設定によっては、実線Ｌ２で示されるように急激に切り替わる場合がある。単位時間当たりの電流の変化量は、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花を発生させるエネルギ（以下「火花エネルギ」と呼ぶ）の高低に対応し、このエネルギが高くなると、ブラシ１８の摩耗量の増加や異音の発生という観点で好ましくない場合がある。特に、実線Ｌ２で示された単位時間当たりの電流の変化量が多い領域Ａでは、火花エネルギが高くなり（当該領域Ａにおいて電流の変化量と時間との積で示される部分の面積Ｓの大きさが大きくなり）、ブラシ１８の摩耗量の増加や異音の発生を招く。また、この領域Ａにおける一方側への電流のピーク値Ｐ１は、コイル２８のインダクタンスが増加するにつれて大きくなり、この領域Ａにおける他方側への電流のピーク値Ｐ２は、コイル２８の電気抵抗が下がるにつれて大きくなることが解析によりわかっている。このことを考慮して、本開示のモータ１０では、各々のコイル２８を以下のように設定した。

（各々のコイル２８の設定）
図４には、コイル２８のインダクタンスを縦軸として、コイル番号を横軸として示したグラフが示されている。ここで、二点鎖線で示されたインダクタンスは、各コイル２８が同じ巻数（一例として３４ターン）で巻かれた場合を示しており、実線で示されたインダクタンスは、前述の火花を抑制するための設定が適用された場合を示している。

各コイル２８が同じ巻数で巻かれた場合について説明すると、コイル番号が１番目から５番目（６番目から１０番目）へ増えるにつれて、インダクタンスが減少していることがわかる。各々のコイル２８のインダクタンスの差異は、主にコイル２８の芯として機能する部分（ティース部３２）の透磁率が各々のコイル２８で異なること等による差異である。

図５には、コイル２８の電気抵抗を縦軸として、コイル番号を横軸として示したグラフが示されている。ここで、二点鎖線で示された電気抵抗は、各コイル２８が同じ巻数（一例として３４ターン）で巻かれた場合を示しており、実線で示された電気抵抗は、前述の火花を抑制するための設定が適用された場合を示している。

各コイル２８が同じ巻数で巻かれた場合について説明すると、コイル番号が１番目から５番目（６番目から１０番目）へ増えるにつれて、電気抵抗が増加していることがわかる。各々のコイル２８の電気抵抗の差異は、主にコイル２８を形成する巻線の長さが各々のコイル２８で異なること等による差異である。

そして、図３に示されるように、単位時間当たりの電流の変化量が多い領域Ａにおける一方側への電流のピーク値Ｐ１を下げるという観点では、コイル２８のインダクタンスを下げることが効果的である。また、この領域Ａにおける他方側への電流のピーク値Ｐ２を下げるという観点では、コイル２８の電気抵抗を大きくすることが効果的である。そこで、図４及び図５に示されるように、本実施形態では、各コイル２８が同じ巻数で巻かれた場合に最もインダクタンスが低くなっている５番目（１０番目）のコイル２８を巻数調節コイルとして着目し、図６に示されるように、この５番目（１０番目）のコイル２８の巻数を３４ターンから４２ターンへ増加させることで当該コイル２８の電気抵抗を増加させた。これに加えて、１番目から４番目（６番目から９番目）のコイル２８の巻数を３４ターンから３２ターンへ減少させることにより、これらのコイル２８のインダクタンスを減少させた。なお、５番目（１０番目）のコイル２８の巻数を３４ターンから４２ターンへ増加させると共に、１番目から４番目（６番目から９番目）のコイル２８の巻数を３４ターンから３２ターンへ減少させることにより、低周波信号を発生させることが可能となっている。これによりモータ１０のセンサレス化という要求に対応させている。

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図７Ａ～図７Ｅには、各々のコイル２８への通電が一対のブラシ１８及び整流子２４（図２参照）を介して切替えられる（整流される）過程を示す模式図（回路の模式図）が示されている。なお、コイル２８を示す四角形状の枠内に示された番号はコイル番号である。また、一対のブラシ１８に対して紙面左側の回路Ｃ１を流れる電流の向きを矢印Ｉ１で示し、左側の回路Ｃ１を流れる電流の大きさを矢印Ｉ１の太さで示す。さらに、一対のブラシ１８に対して紙面右側の回路Ｃ２を流れる電流の向きを矢印Ｉ２で示し、右側の回路Ｃ２を流れる電流の大きさを矢印Ｉ２の太さで示す。なお、矢印Ｉ１、Ｉ２の太さが太いほど回路Ｃ１、Ｃ２を流れる整流後電流の電流値が高いことを示している。また、各々のコイル２８の回転方向を矢印ＣＷで示す。

図７Ａに示されるように、前述の巻数（ターン数）の調節により電気抵抗が増加された５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である右側の回路Ｃ２の一部を構成している状態では、右側の回路Ｃ２を流れる整流後電流Ｉ２を巻数（ターン数）が調節される前の構成と比べて小さくすることができる。その結果、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である右側の回路Ｃ２の一部を構成している状態では、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。

図７Ａ示された状態よりも各々のコイル２８の回転が進んだ図７Ｂに示されるように、前述の巻数（ターン数）の調節により電気抵抗が増加された５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である左側の回路Ｃ１の一部を構成していない状態であっても、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）以外のコイル２８は、前述の巻数（ターン数）の調節によりインダクタンスが減少されている。これにより、整流後回路である左側の回路Ｃ１を流れる整流後電流Ｉ１（前述の電流のピーク値Ｐ２（図３参照）に対応）は、巻数が調節される前よりも大きくなるが、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）以外のコイル２８のインダクタンスが減少されていることにより前述の電流のピーク値Ｐ１（図３参照）が小さくなる。その結果、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が左側の回路Ｃ１の一部を構成していない状態であっても、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。

図７Ｂ示された状態よりも各々のコイル２８の回転が進んだ図７Ｃに示されるように、前述の巻数（ターン数）の調節により電気抵抗が増加された５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である右側の回路Ｃ２の一部を構成している状態では、右側の回路Ｃ２を流れる整流後電流Ｉ２を巻数（ターン数）が調節される前の構成と比べて小さくすることができる。その結果、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である右側の回路Ｃ２の一部を構成している状態では、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。なお、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が左側の回路Ｃ１の一部を構成している状態についても同様に、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。

図７Ｃ示された状態よりも各々のコイル２８の回転が進んだ図７Ｄに示されるように、前述の巻数（ターン数）の調節により電気抵抗が増加された５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である左側の回路Ｃ１の一部を構成していない状態であっても、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）以外のコイル２８は、前述の巻数（ターン数）の調節によりインダクタンスが減少されている。これにより、整流後回路である左側の回路Ｃ１を流れる整流後電流Ｉ１（前述の電流のピーク値Ｐ２（図３参照）に対応）は、巻数が調節される前よりも大きくなるが、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）以外のコイル２８のインダクタンスが減少されていることにより前述の電流のピーク値Ｐ１（図３参照）が小さくなる。その結果、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が左側の回路Ｃ１の一部を構成していない状態であっても、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。

図７Ｄ示された状態よりも各々のコイル２８の回転が進んだ図７Ｅに示されるように、前述の巻数（ターン数）の調節により電気抵抗が増加された５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である右側の回路Ｃ２の一部を構成している状態では、右側の回路Ｃ２を流れる整流後電流Ｉ２を巻数（ターン数）が調節される前の構成と比べて小さくすることができる。その結果、５番目のコイル２８（１０番目のコイル２８）が整流後回路である右側の回路Ｃ２の一部を構成している状態では、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。

また、図７Ｅ示された状態よりも各々のコイル２８の回転が進んだ場合についても同様に、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。なお、各々のコイル２８の回転方向が矢印ＣＷとは反対方向である場合についても上記と同様に、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花エネルギが高くなることを抑制することができる。

ここで、図８には、巻数（ターン数）が調節される前の構成Ｓ１において各々のコイル２８に蓄えられる火花エネルギと、前述のように巻数（ターン数）が調節された後の構成Ｓ２において各々のコイル２８に蓄えられる火花エネルギとを比較したグラフが示されている。この図に示されるように、巻数（ターン数）が調節された後の構成Ｓ２では、巻数（ターン数）が調節される前の構成Ｓ１と比べて、１番目から４番目のコイル２８に蓄えられる火花エネルギを低減させることができる。また、巻数（ターン数）が調節された後の構成Ｓ２では、巻数（ターン数）が調節される前の構成Ｓ１と比べて、５番目のコイル２８に蓄えられる火花エネルギは増加している。しかしながら、巻数（ターン数）が調節された後の構成Ｓ２における５番目のコイル２８に蓄えられる火花エネルギは、巻数（ターン数）が調節される前の構成Ｓ１において各々のコイル２８に蓄えられる火花エネルギのピーク値（１番目のコイル２８に蓄えられるエネルギ）よりも低減されている。

以上説明したように巻数（ターン数）を前述のように調節することにより、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花が発生することを抑制することができる。

なお、本実施形態では、５番目（１０番目）のコイル２８の巻数を増加させ、１番目から４番目（６番目から９番目）のコイル２８の巻数を減少させることにより、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花が発生することを抑制した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示されるように、４番目（９番目）のコイル２８の巻数を増加させ、１番目、２番目、３番目及び５番目（６番目、７番目、８番目及び１０番目）のコイル２８の巻数を減少させることにより、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花が発生することを抑制してもよい。

また、本実施形態では、ブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花が発生することを抑制するための構成を４極１０スロットのモータ１０に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０においてその一部が模式的に示されるように、２極８スロットのモータ３８にブラシ１８と整流子２４の整流子片３４との間で火花が発生することを抑制するための構成を適用してもよい。

以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０モータ、１２回転軸、１８ブラシ、２４整流子、２６電機子コア、２８コイル、２８（５）コイル（巻数調節コイル）、２８（１０）コイル（巻数調節コイル）、３８モータ

Claims

回転可能に支持された回転軸（１２）と、
前記回転軸と一体回転可能に設けられた電機子コア（２６）と、
導電性の巻線が環状に巻かれることによって前記電機子コアのまわりに形成されていると共に回転周方向に並んで配置され、最も回転径方向内側に配置されたものに対して回転径方向外側に配置されたもののうちいずれかの巻数が最も回転径方向内側に配置されたものの巻数よりも多い巻数に設定された複数のコイル（２８）と、
前記回転軸と一体回転可能に設けられ、前記複数のコイルを形成する前記巻線が接続される整流子（２４）と、
前記整流子と接した状態で設けられ、前記回転軸と共に回転する前記整流子と摺動することで各々の前記コイルへの通電が切替えられるブラシ（１８）と、
を備え、
前記複数のコイルの巻数がそれぞれ同じ巻数に設定されていると仮定した場合に最もインダクタンスが低くなる前記コイルを巻数調節コイルとし、
前記巻数調節コイルの巻数が、他の前記コイルの巻数に対して多い巻数に設定されており、
前記複数のコイルは、回転中心軸を対象の中心として互いに点対称な構成となっている三対以上の前記コイルであり、
前記複数のコイルの巻数がそれぞれ同じ巻数に設定されていると仮定した場合に、各々の対の前記コイルのインダクタンスが、互いに異なるインダクタンスとなっており、
前記複数のコイルの巻数がそれぞれ同じ巻数に設定されていると仮定した場合に、最もインダクタンスが低くなる一対の前記コイルを巻数調節コイルとし、
前記巻数調節コイルとなっている一対の前記コイルの巻数が、他の対の前記コイルの巻数に対して多い巻数に設定されていると共に、前記巻数調節コイルとなっている一対の前記コイルのインダクタンスが、他の対の前記コイルのインダクタンスに対して大きなインダクタンスに設定されているモータ（１０、３８）。
最も回転径方向外側に配置された前記コイルの巻数が、最も回転径方向外側に配置された前記コイルに対して回転径方向内側に配置された各々の前記コイルの巻数よりも多い巻数に設定された請求項１に記載のモータ。