WO2014034554A1 - 電動モータ - Google Patents

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WO2014034554A1
WO2014034554A1 PCT/JP2013/072539 JP2013072539W WO2014034554A1 WO 2014034554 A1 WO2014034554 A1 WO 2014034554A1 JP 2013072539 W JP2013072539 W JP 2013072539W WO 2014034554 A1 WO2014034554 A1 WO 2014034554A1
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WO
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phase
winding
coil
teeth
coils
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Application number
PCT/JP2013/072539
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English (en)
French (fr)
Inventor
義親 川島
哲平 時崎
夏海 田村
Original Assignee
株式会社ミツバ
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from JP2012276265A external-priority patent/JP6172931B2/ja
Application filed by 株式会社ミツバ filed Critical 株式会社ミツバ
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Priority to US14/422,456 priority patent/US20150244224A1/en
Priority to EP13832474.4A priority patent/EP2892134B1/en
Priority to CN201380043515.3A priority patent/CN104584402B/zh
Publication of WO2014034554A1 publication Critical patent/WO2014034554A1/ja
Priority to US15/946,827 priority patent/US10734858B2/en

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/04Connections between commutator segments and windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/26DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
    • H02K23/30DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having lap or loop windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/527Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor mounted on a vehicle, for example.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-189993 filed in Japan on August 30, 2012 and Japanese Patent Application No. 2012-276265 filed on Japan on December 18, 2012. , The contents of which are incorporated herein.
  • a 3-brush motor that can switch the rotation speed
  • an armature around which an armature coil is wound is rotatably arranged inside a cylindrical yoke having a plurality of magnetic poles on its inner peripheral surface.
  • the armature has an armature core that is externally fixed to a rotating shaft, and a long slot is formed in the armature core in the axial direction.
  • a plurality of coils are formed by winding a winding by a distributed winding method at a predetermined interval. Each coil is electrically connected to each segment of the commutator attached to the rotating shaft.
  • the brushes are composed of three brushes: a low-speed brush, a high-speed brush, and a common brush used in common with these brushes.
  • the high speed brush is arranged in a more advanced form than the low speed brush.
  • Electric power is supplied by a common brush and a low speed brush during normal operation, and by a common brush and a high speed brush during high speed operation.
  • the three-brush motor can make a difference in the number of effective conductors during normal operation and high-speed operation. That is, the motor is advanced during high speed operation than during normal operation, and can be operated at a higher speed than during normal operation.
  • a motor in which the number of slots (number of slots) in the armature core is set to 16 and the number of magnetic poles is set to 4 poles.
  • a coil is wound by a distributed winding method over four teeth according to the number of magnetic poles. And the coil is connected to the commutator which has 16 segments in which the same electric potential was short-circuited (for example, refer patent document 1).
  • the above-described conventional motor is often used by being connected to a reduction gear (deceleration unit).
  • a reduction gear deceleration unit
  • the output of the motor itself can be suppressed by increasing the reduction ratio, and as a result, the motor can be reduced in size.
  • the number of slots is large, the order determined by the least common multiple of the number of magnetic poles and the number of slots becomes large. For this reason, the noise of a motor becomes a high frequency and there exists a subject that this noise becomes annoying.
  • the shape of the armature core becomes complicated as the number of slots increases, there is a problem that the productivity of the armature deteriorates. Furthermore, since the number of segments per pole pair is small, there is a problem that the inter-segment voltage increases and rectification deteriorates. And since the coil is wound around the teeth by the distributed winding method, there is a problem that the coil ends are overlapped, the coil wire cost is increased, the motor performance is lowered, and the electric motor is enlarged. .
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an electric motor that can prevent high-frequency noise, increase the productivity of an armature, and further improve commutation. It is another object of the present invention to provide an electric motor that can improve motor performance while reducing production cost and can be miniaturized.
  • an electric motor includes a yoke having a plurality of magnetic poles, a rotating shaft rotatably provided inside the yoke, and a radial attached to the rotating shaft in a radial direction.
  • An armature core having a plurality of teeth extending and a plurality of slots formed between the teeth, a coil wound around each of the teeth by a concentrated winding method, and the armature core adjacent to the rotating shaft
  • a commutator provided with a plurality of segments arranged in the circumferential direction; a low-speed brush for supplying power to the coil via the segment; a high-speed brush; and a common brush commonly used for these three brushes
  • the number of the magnetic poles wound around each tooth is set to 4 poles, 6 slots and 18 segments. Is provided with one forward winding coil formed by winding in the forward direction and two reverse winding coils formed by winding in the reverse direction, and the U-phase, V-phase, W-phase in the circumferential direction of each tooth.
  • the forward winding coils wound around each phase are U-phase, V-phase, and W-phase coils, respectively, and the reverse winding coils wound around each phase are -U-phase and -V-phase, respectively.
  • Phase, -W phase coil, between adjacent segments, U phase, -W phase, -W phase, V phase, -U phase, -U phase, W phase, -V, -V phase coil Are electrically connected in this order, and the coil routed between the armature core and the commutator is routed in the same direction around the rotation axis. .
  • the electric motor includes a yoke having a plurality of magnetic poles, a rotary shaft rotatably provided inside the yoke, and a radial shaft attached to the rotary shaft.
  • An armature core having a plurality of teeth extending radially and a plurality of slots formed between the teeth, a coil wound around each tooth by a concentrated winding method, and adjacent to the armature core on the rotating shaft
  • a commutator in which a plurality of segments are arranged in the circumferential direction, and two brushes for supplying power to the coil through the segments, the magnetic poles are four poles, the number of slots is six, the segments
  • the number of coils is set to 18 and the coils wound around each tooth are wound in the reverse direction with one forward coil formed by winding in the forward direction.
  • Each of the teeth is assigned in the order of the U-phase, V-phase, and W-phase in the circumferential direction, and each of the forward-coiled coils wound around each phase is assigned to the U-phase,
  • the reverse winding coils wound around each phase are -U-phase, -V-phase, and -W-phase coils, respectively, U-phase, -W Phase, -W phase, V phase, -U phase, -U phase, W phase, -V, -V phase coils are electrically connected in this order, and between the armature core and the commutator
  • the coil to be routed is characterized by being routed in the same direction around the rotation axis.
  • the number of slots can be reduced without deteriorating the motor performance, so that the motor order can be reduced. For this reason, it is possible to prevent high-frequency noise during high-speed rotation of the motor.
  • the shape of the armature core can be simplified correspondingly, and the productivity of the armature can be increased.
  • the size of each slot can be set larger as the number of slots is reduced. For this reason, many windings of the coil to each tooth can be set. As a result, the armature core can be reduced in size and weight.
  • the number of segments per pole pair can be increased by setting the number of segments to three or more times the number of slots. For this reason, the voltage between segments can be reduced and rectification can be improved.
  • the number of effective conductors of the coil per segment becomes small, it becomes easy to cope with variable speed by a high speed brush.
  • the space factor of the coil can be improved as compared with the case of winding the coil by the distributed winding method, and the coil ends can be overlapped. Can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the coil wire cost and to provide an inexpensive electric motor.
  • the armature core can be made smaller and the shaft can be shortened.
  • the coil routed between the armature core and the commutator is routed in the same direction around the rotation axis, the operating direction of the winding device that routes the coil can be made constant. For this reason, the burden on the winding device can be reduced, the winding workability of the coil can be improved, the tension applied to the coil is not uneven, and the space factor can be further improved. Therefore, motor performance can be improved while reducing production costs.
  • the segments having the same potential are connected by a connecting line, and the U phase, -W phase, -W phase, V phase, -U phase, -U phase, W
  • the connection lines are formed in series, and when the connection lines are formed, the coils are routed in the same direction as the direction in which the coils are routed between the armature core and the commutator, and formed in the segments.
  • the coil is wound around the riser by ⁇ winding, and the segment and the coil are connected.
  • This configuration makes it possible to reliably prevent poor connection between the segment and the coil. Moreover, since the spread of the coil under the neck of the commutator can be reliably suppressed, the contact between the coils wound around the adjacent risers can be suppressed. For this reason, it becomes possible to suppress generation
  • the number of slots can be reduced without deteriorating the motor performance, so that the motor order can be reduced. For this reason, it is possible to prevent high-frequency noise during high-speed rotation of the motor.
  • the shape of the armature core can be simplified correspondingly, and the productivity of the armature can be increased.
  • the size of each slot can be set larger as the number of slots is reduced. For this reason, many windings of the coil to each tooth can be set. As a result, the armature core can be reduced in size and weight.
  • the number of segments per pole pair can be increased by setting the number of segments to three or more times the number of slots. For this reason, the voltage between segments can be reduced and rectification can be improved.
  • the number of effective conductors of the coil per segment becomes small, it becomes easy to cope with variable speed by a high speed brush.
  • the space factor of the coil can be improved as compared with the case of winding the coil by the distributed winding method, and the coil ends can be overlapped. Can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the coil wire cost and to provide an inexpensive electric motor.
  • the armature core can be made smaller and the shaft can be shortened.
  • the coil routed between the armature core and the commutator is routed in the same direction around the rotation axis, the operating direction of the winding device that routes the coil can be made constant. For this reason, the burden on the winding device can be reduced, the winding workability of the coil can be improved, the tension applied to the coil is not uneven, and the space factor can be further improved. Therefore, motor performance can be improved while reducing production costs.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a motor with a reduction gear to which the electric motor according to the first embodiment of the present invention is applied
  • FIG. 2 is a plan view of the electric motor viewed from the axial direction.
  • the motor 1 with a speed reducer includes an electric motor 2 and a speed reduction mechanism 4 connected to a rotating shaft 3 of the electric motor 2.
  • the electric motor 2 includes a bottomed cylindrical yoke 5 and an armature 6 rotatably provided in the yoke 5.
  • the cylindrical portion 53 of the yoke 5 is formed in a substantially cylindrical shape, and four segment-type permanent magnets 7 are disposed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 53.
  • the bottom wall (end portion) 51 of the yoke 5 is formed with a bearing housing 19 projecting outward in the axial direction at the center in the radial direction, and a sliding bearing for rotatably supporting one end of the rotary shaft 3 therein. 18 is provided.
  • the sliding bearing 18 has a centering function of the rotating shaft 3.
  • An outer flange portion 52 is provided in the opening 53 a of the cylindrical portion 53.
  • Bolt holes (not shown) are formed in the outer flange portion 52.
  • a bolt (not shown) is inserted into the bolt hole, and the yoke 5 is fastened and fixed to the speed reduction mechanism 4 by being screwed into a bolt hole (not shown) formed in a gear housing 23 (described later) of the speed reduction mechanism 4.
  • the armature 6 includes an armature core 8 that is externally fixed to the rotary shaft 3, an armature coil 9 that is wound around the armature core 8, and a commutator 10 that is disposed on the other end side of the rotary shaft 3.
  • the armature core 8 is formed by laminating a plate of magnetic material punched by pressing or the like in the axial direction (laminated core), or pressure-molding soft magnetic powder (a dust core).
  • the core body 11 has a substantially cylindrical shape.
  • a through-hole 11a for press-fitting the rotary shaft 3 is formed at a substantially central portion of the core body 11 in the radial direction.
  • six radial teeth 12 that are substantially T-shaped in a plan view in the axial direction are provided radially.
  • six dovetail-shaped slots 13 are formed between adjacent teeth 12.
  • An armature coil 9 is wound around the armature core 8 through these slots 13.
  • the core main body 11 six circular holes 11b each having a circular cross section penetrating in the axial direction are formed at positions corresponding to the roots of the teeth 12 along the circumferential direction. More specifically, between the through hole 11a of the core body 11 and the tooth 12, there is a hole slightly closer to the through hole 11a than the substantially radial center between the through hole 11a and the root of the tooth 12. 11b is formed.
  • the air holes 11b are for accelerating convection of air inside the electric motor 2 and suppressing temperature rise of the electric motor 2.
  • a commutator 10 is externally fitted and fixed to the other end side of the armature core 8 of the rotating shaft 3.
  • Eighteen segments 15 made of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 10.
  • the segment 15 is made of a plate-like metal piece that is long in the axial direction, and is fixed in parallel at equal intervals along the circumferential direction while being insulated from each other.
  • the electric motor 2 has a so-called 4-pole 6-slot 18-segment configuration in which the number of permanent magnets 7 is 4 (the number of magnetic poles is 4), the number of slots 13 is 6, and the number of segments 15 is 18. It is an electric motor.
  • a riser 16 that is folded in a shape that is folded back to the outer diameter side is integrally formed at the end of each segment 15 on the armature core 8 side.
  • a terminal portion of the armature coil 9 is wound around the riser 16 and fixed by fusing or the like. Thereby, the segment 15 and the armature coil 9 corresponding to this are conducted.
  • a connecting line 17 (see FIG. 4) is routed around the risers 16 corresponding to the segments 15 having the same potential, and the connecting lines 17 are fixed to the riser 16 by fusing.
  • the connection line 17 is for short-circuiting the segments 15 having the same potential, and is routed between the commutator 10 and the armature core 8 (details will be described later).
  • the commutator 10 configured in this way is in a state of facing the gear housing 23 of the speed reduction mechanism 4.
  • the gear housing 23 is formed in a substantially box shape having an opening 42 a on one surface, and is made of an aluminum die-cast housing body 42 that houses the gear group 41 of the speed reduction mechanism 4, and a resin that closes the opening 42 a of the housing body 42. And the bottom plate 43.
  • the brush housing portion 22 is integrally formed, and the commutator 10 of the electric motor 2 is exposed here.
  • FIG. 3 is a plan view of the brush storage unit 22.
  • the brush housing portion 22 is formed in a concave shape on the side of the electric motor 2 of the gear housing 23.
  • the peripheral wall 30 of the brush housing part 22 is formed in a substantially oval cross section, and is composed of a flat wall 30a and an arc wall 30b.
  • a cover 33 formed in a cylindrical shape having a substantially oval cross section is provided inside the brush housing portion 22 so as to correspond to the inside.
  • the cover 33 also has a flat wall 33a and an arc wall 33b.
  • a holder stay 34 formed so as to correspond to the cover 33 is provided inside the cover 33.
  • the holder stay 34 is fastened and fixed to the side wall 42 b of the housing body 42 by bolts 35.
  • the holder stay 34 is provided with brush holders 36 at three locations in the circumferential direction.
  • the brushes 21 are housed in such a manner that they can be moved in and out in a state where the brushes 21 are urged through the springs S, respectively. Since the tips of the brushes 21 are urged by the spring S, they are in sliding contact with the segment 15 of the commutator 10.
  • the brush 21 is electrically connected to an external power source (not shown), for example, a battery mounted on an automobile.
  • the commutator 10 can be supplied with power from an external power source (not shown).
  • the brush 21 includes a low-speed brush 21a and a high-speed brush 21b connected to the anode side, and a common brush 21c commonly used for the low-speed brush 21a and the high-speed brush 21b and connected to the cathode side. It is configured.
  • the low speed brush 21a and the common brush 21c are disposed at an electrical angle of 180 °, that is, at a mechanical angle of 90 ° in the circumferential direction.
  • the high speed brush 21b is spaced apart from the low speed brush 21a by an angle ⁇ in the circumferential direction.
  • the common brush 21c is described as the cathode side
  • the low speed brush 21a and the high speed brush 21b are described as the anode side.
  • the anode side and the cathode side may be reversed.
  • the segments 15 having the same potential of the commutator 10, that is, the segments 15 facing each other around the rotation shaft 3 are short-circuited by the connection line 17, so that the segment to which the brush 21 is not in sliding contact is also fed. It becomes possible to do. Therefore, the high-speed brush 21b exists at a position advanced by an angle ⁇ relative to the low-speed brush 21a.
  • FIG. 4 is a development view of the armature 6, and a gap between adjacent teeth 12 corresponds to the slot 13.
  • each segment 15, each tooth 12, and the wound armature coil 9 will be described with reference numerals.
  • each tooth 12 is assigned with a U phase, a V phase, and a W phase in this order in the circumferential direction. That is, the 1st and 4th teeth 12 are the U phase, the 2nd and 5th teeth 12 are the V phase, the 3rd and 6th teeth 12 are the W phase. Further, the segments 15 having the same potential are short-circuited by the connection line 17.
  • the position corresponding to No. 1 is the position corresponding to the No. 1 tooth 12.
  • the armature coil 9 and the connecting wire 17 wound around each tooth 12 are formed by winding the winding 14 around the riser 16 of the armature core 8 or the commutator 10 by the double flyer method.
  • the double flyer method refers to a method in which the winding 14 is wound simultaneously at two locations in a point-symmetric relationship with respect to the rotating shaft 3. More specific description will be given below.
  • winding start ends 81 of the winding 14 which are wound around the riser 16 of the first segment 15 and the riser 16 of the tenth segment 15, which are at the same potential.
  • the winding direction of the winding 14 routed between the armature core 6 and the commutator 10 and the winding 14 routed to form the connection line 17 are all the same direction around the rotation shaft 3. It is set to be.
  • the direction in which the U phase, the V phase, and the W phase are sequentially assigned to each tooth 12, that is, the right direction in FIG. 4 will be simply referred to as the right direction.
  • the routing procedure of the winding 14 starting from the first segment 15 and the winding 14 starting from the tenth segment 15 is point-symmetric about the rotation axis 3, so in the following description, 10 Only the winding 14 starting from the number segment 15 will be described.
  • the winding 14 around which the winding start end 81 is wound around the riser 16 of the tenth segment 15 is then routed in the right direction while being wound around the rotary shaft 3, and has the same potential as the tenth segment 15.
  • the first segment 15 is multiplied.
  • the winding 14 is routed from the commutator 10 toward the armature core 8, it is routed rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 1-6th teeth 12.
  • N is a natural number of 1 or more
  • the U-phase coil 91a is wound around the first tooth 12 N / 3 times in the forward direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the first and second teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the first segment 15. It hangs around the riser 16 of the second segment 15.
  • the winding 14 is wound around the rotating shaft 3 in the right direction and is wound around the riser 16 of the eleventh segment 15 having the same potential as the second segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8
  • the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the third and fourth teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 91b is formed by winding the third tooth 12 N / 3 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the second and third teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the second segment 15. It hangs around the riser 16 of the third segment 15.
  • the winding 14 is wound around the rotating shaft 3 in the right direction and is wound around the riser 16 of the twelfth segment 15 having the same potential as the third segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the third and fourth teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 92b is formed by winding the third tooth 12 N / 3 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the second and third teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the third segment 15. It hangs around the riser 16 of the fourth segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is wound around the riser 16 of the 13th segment 15 having the same potential as the 4th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12.
  • the V-phase coil 91c is formed by winding the fifth tooth 12 in the forward direction N / 3 times.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 13th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 14th segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and the winding 14 is wound around the riser 16 of the fifth segment 15 having the same potential as the 14th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the first and second teeth 12.
  • the “ ⁇ U phase” coil 92a is formed by winding the No. 1 tooth 12 N / 3 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 1-6th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is adjacent to the 14th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 15th segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and the winding 14 is wound around the riser 16 of the sixth segment 15 having the same potential as the 15th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the first and second teeth 12.
  • the “ ⁇ U phase” coil 93a is formed by winding the first tooth 12 N / 3 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 1-6th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is adjacent to the 15th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 16th segment 15.
  • the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and the winding 14 is wound around the riser 16 of the seventh segment 15 having the same potential as the sixteenth segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the second and third teeth 12.
  • the W-phase coil 93b is formed by winding the third tooth 12 N / 3 times in the forward direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 3rd and 4th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is adjacent to the seventh segment 15.
  • the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and the winding 14 is wound around the riser 16 of the 17th segment 15 having the same potential as the 8th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12.
  • the “ ⁇ V phase” coil 92c is formed by winding the fifth tooth 12 N / 3 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 8th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 9th segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and the winding 14 is wound around the riser 16 of the 18th segment 15 having the same potential as the 9th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12.
  • the “ ⁇ V phase” coil 93c is formed by winding the fifth tooth 12 N / 3 times in the reverse direction.
  • winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3.
  • the winding end 14 of the winding 14 is connected to the tenth segment 15.
  • a U-phase armature coil 9U1 wound N times is formed on the first tooth 12 and includes a U-phase coil 91a, a "-U-phase” coil 92a, and a "-U-phase” coil 93a.
  • the third tooth 12 is formed with a W-phase armature coil 9W1 that is wound N times and includes a "-W-phase” coil 91b, a "-W-phase” coil 92b, and a W-phase coil 93b. .
  • the fifth tooth 12 is formed with an N-turn wound V-phase armature coil 9V1 composed of a V-phase coil 91c, a "-V-phase” coil 92c, and a "-V-phase” coil 93c. .
  • the winding 14 in which the winding start end 81 is wound around the riser 16 of the first segment 15 is simultaneously with the winding 14 in which the winding start end 81 is wound around the riser 16 of the tenth segment 15 and It is routed symmetrically around the rotation axis 3.
  • the second tooth 12 is formed with N-turned V-phase armature coil 9V2 composed of V-phase coil 91d, "-V-phase” coil 92d, and "-V-phase” coil 93d. .
  • the fourth tooth 12 is formed with a U-phase armature coil 9U2 that is wound N times and includes a U-phase coil 91e, a "-U-phase” coil 92e, and a "-U-phase” coil 93e.
  • the sixth tooth 12 is formed with an N-turn W-phase armature coil 9W2 constituted by a "-W-phase” coil 91f, a "-W-phase” coil 92f, and a W-phase coil 93f. .
  • the armature coil 9 includes U-phase armature coils 9U1 and 9U2 formed on the first and fourth teeth 12, and a V-phase armature coil 9V1 formed on the second and fifth teeth 12.
  • the phase coils 91 a to 93 f are U, “ ⁇ W”, “ ⁇ W”, V, “ ⁇ U”, “ ⁇ U”, W, “ ⁇ V”, “ ⁇ ” Electrically connected in the order of the “V” phase.
  • the winding 14 between the armature core 8 and the riser 16 of the segment 15 is routed so as to be wound around the rotary shaft 3, the thickening of the commutator 10 under the neck is suppressed. Further, the winding direction of the winding 14 routed between the armature core 6 and the commutator 10 and the winding 14 routed to form the connection line 17 are all in the same direction around the rotary shaft 3 ( Therefore, the winding 14 is wound around the riser 16 of each segment 15 by ⁇ winding.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of winding the winding around the riser of each segment.
  • the winding direction of the winding 14 routed between the armature core 6 and the commutator 10 and the winding 14 routed to form the connection line 17 is determined around the rotation axis 3.
  • a gear group 41 is accommodated in a housing body 42 in the gear housing 23 to which the electric motor 2 is attached.
  • the gear group 41 includes a worm shaft 25 connected to the rotary shaft 3 of the electric motor 2, a pair of stepped gears 26 and 26 that mesh with the worm shaft 25, and a spur gear 27 that meshes with the stepped gear 26. Has been.
  • the connecting portion 24 between the worm shaft 25 and the rotating shaft 3, that is, the other end of the rotating shaft 3 is freely rotatable by a rolling bearing 32 provided on the bottom wall 31 of the brush housing portion 22 formed in the housing body 42. It is supported by.
  • the worm shaft 25 has a first screw portion 25a and a second screw portion 25b that are opposite to each other.
  • the first screw portion 25a and the second screw portion 25b are formed in one or two strips. However, you may form the 1st screw part 25a and the 2nd screw part 25b in three or more strips.
  • a pair of stepped gears 26 and 26 are disposed on both sides of the worm shaft 25, and a pair of stepped gears 26 and 26 are engaged with the first screw portion 25a and the second screw portion 25b, respectively.
  • the pair of stepped gears 26 is formed by integrally forming a worm wheel 28 that meshes with the worm shaft 25 and a small-diameter gear 29 that has a smaller diameter than the worm wheel 28.
  • An idler shaft 61 is press-fitted into the center of the stepped gear 26 in the radial direction. The idler shaft 61 protrudes on the side opposite to the small-diameter gear 29, and the protruding end portion 61 a is rotatably supported by the housing body 42.
  • the tip of the small-diameter gear 29 existing at the end opposite to the end 61 a of the idler shaft 61 is rotatably supported by the bottom plate 43.
  • both ends of the pair of stepped gears 26 are pivotally supported by the housing body 42 and the bottom plate 43.
  • the pair of stepped gears 26 and 26 rotate in the same direction, and transmit the rotation of the worm shaft 25 to the spar gear 27. That is, the worm shaft 25 and the pair of stepped gears 26 and 26 constitute a so-called Marshall mechanism, and the thrust force applied to the worm shaft 25 is offset by the pair of stepped gears 26 and 26. It has become.
  • the spar gear 27 meshes with the small diameter gear 29 of the stepped gear 26.
  • a boss portion 65 is formed to protrude toward the bottom plate 43 side.
  • the boss 65 is rotatably supported on the bottom plate 43.
  • An output shaft 62 is press-fitted into the boss portion 65.
  • the output shaft 62 protrudes from the bottom wall (end portion) 42 c of the housing body 42.
  • a boss portion 63 is formed projecting outward at a portion corresponding to the output shaft 62.
  • the boss portion 63 is provided with a slide bearing 64 for rotatably supporting the output shaft 62.
  • a portion of the output shaft 62 that protrudes from the housing main body 42 is formed with a tapered portion 66 that gradually tapers toward the tip.
  • a serration 67 is formed in the tapered portion 66.
  • an external mechanism for driving a wiper or the like and the output shaft 62 can be connected.
  • a connector 68 projects from the side wall 42 b of the housing body 42 along the axial direction of the rotary shaft 3. The connector 68 is connected to a control device (not shown), and supplies electric power from an external power source (not shown) to the electric motor 2.
  • a substrate 71 is disposed on the inner surface 43 a of the bottom plate 43 that closes the opening 42 a of the housing body 42.
  • the board 71 is provided with a terminal 72 for electrically connecting the connector 68 and the electric motor 2.
  • the substrate 71 is provided with contactors 73a and 73b.
  • the contactors 73 a and 73 b are sliding contacts for detecting the rotational position of the spur gear 27.
  • a contact plate (not shown) is provided at a portion where the contactors 73a and 73b of the spur gear 27 are in sliding contact.
  • the contact position between the contactors 73a and 73b and the contact plate (not shown) changes or contacts / non-contacts, so that the output shaft 62 rotates.
  • the position can be detected. Signals detected by the contactors 73a and 73b are output to a control device (not shown) via the terminal 72, and rotation control of the electric motor 2 is performed.
  • a low speed brush 21a is arranged between the first and second segments 15, and a common brush 21c is arranged in the sixth segment 15, and the low speed brush 21a and the common brush are arranged.
  • the case where a voltage is applied between 21c will be described.
  • the low-speed brush 21a is disposed between the first and second segments 15 and 15, the U-phase forward winding coils 91a and 91e are short-circuited.
  • the “ ⁇ W phase” coils 91b and 91f, the “ ⁇ W phase” coils 92b and 92f, and the W phase coils 93b and 93f wound around the third tooth 12 and the sixth tooth 12 are respectively reversed. Current flows in the direction.
  • the high-speed brush 21b exists at a position advanced by an angle ⁇ relative to the low-speed brush 21a (FIG. 3). 4), the number of effective conductors to be energized is reduced as compared with the case where a voltage is applied between the low speed brush 21a and the common brush 21c. For this reason, when a voltage is applied between the high-speed brush 21b and the common brush 21c, the electric motor 2 is advanced, compared with a case where a voltage is applied between the low-speed brush 21a and the common brush 21c. Operates at high speed.
  • the number of slots of the armature core 8 is set to 6 compared to the conventional number of slots of 16, the shape of the armature core 8 can be simplified and the armature 6 can be produced by reducing the number of slots. Can increase the sex. Furthermore, the size of each slot 13 can be set larger by decreasing the number of slots. For this reason, it is possible to set a large number of turns of the winding 14 around each tooth 12, and as a result, the armature core 8 can be reduced in size and weight.
  • the number of segments is set to be three times the number of slots, the number of segments per pole pair is larger than before. For this reason, the voltage between the segments 15 can be reduced, and rectification can be improved as compared with the prior art. Further, since the number of effective conductors of the armature coil 9 per one segment 15 becomes small, it becomes easy to cope with variable speed by the high speed brush 21b. Moreover, since the winding 14 is wound around each tooth 12 by the concentrated winding method, the crossover of the winding 14 straddling between adjacent teeth 12 can be eliminated. Accordingly, the wire cost of the armature coil 9 can be reduced, and the inexpensive electric motor 2 can be provided.
  • the space factor of the winding 14 is compared with the case where the winding 14 is wound by the distributed winding method as in the prior art. And the overlap of the coil ends 9a can be reduced. For this reason, since copper loss can be reduced, the efficiency improvement of the electric motor 2 can be achieved.
  • the armature core 8 can be reduced in size and the shaft can be shortened.
  • the axial end of the core body 11 of the armature core 8 is not covered with the winding 14. For this reason, the air holes 11b formed in the core main body 11 can be reliably exposed, and air convection inside the electric motor 2 can be promoted. For this reason, the temperature rise of the electric motor 2 can be suppressed and motor efficiency can be improved.
  • the windings 14 routed between the armature core 6 and the commutator 10 are routed around the rotation shaft 3 in the same direction (right direction in FIG. 4), the windings 14 are routed.
  • the operating direction of a winding device (not shown) can be made constant. For this reason, the burden of a winding device (not shown) can be reduced, the workability of the winding 14 can be improved, the tension applied to the winding 14 is not uneven, and the space factor is further reduced. Can be improved. Therefore, the motor performance of the electric motor 2 can be improved while reducing the production cost.
  • the winding direction of the winding 14 routed to form the connection line 17 is also the same direction (right direction in FIG. 4).
  • the winding 14 is wound around the riser 16 of the segment 15 by ⁇ winding. For this reason, poor connection between the segment 15 and the winding 14 can be reliably prevented.
  • the spread of the winding 14 under the neck of the commutator 10 can be reliably suppressed, the contact between the windings 14 wound around the adjacent risers 16 can be suppressed, and the generation of heat can be suppressed.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of the riser portion of the commutator, and shows a state where the winding is wound around the riser by ⁇ winding.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of the riser portion of the commutator, and shows a state where the winding is not wound around the riser by ⁇ winding.
  • the windings 14 are wound around the risers 16 so as to surround each riser 16 by winding the windings 14 around the risers 16 by ⁇ winding.
  • the winding 14 is wound around each riser 16 by ⁇ winding, so that the winding 14 crosses under the neck of the commutator 10, and the winding 14 under the neck of the commutator 10. The spread of is suppressed.
  • the winding 14 is not wound around the riser 16 by ⁇ winding, the winding 14 does not intersect under the neck of the commutator 10 and the winding 14 spreads accordingly.
  • the windings 14 wound around the adjacent risers 16 come into contact with each other, and heat generation is promoted. For this reason, it becomes possible to suppress generation
  • FIG. 8 is a development view of the armature in the second embodiment, and corresponds to FIG.
  • the motor 1 with a speed reducer is used, for example, for driving a wiper of an automobile, and includes an electric motor 2 and a speed reduction mechanism 4 connected to the rotating shaft 3 of the electric motor 2.
  • the electric motor 2 has a bottomed cylindrical yoke 5 and an armature 6 rotatably provided in the yoke 5.
  • the electric motor 2 is disposed on the yoke 5.
  • Each tooth 12 is a motor, and the U phase, V phase, and W phase are assigned in this order in the circumferential direction, and the segments 15 having the same potential are short-circuited by a connection line 17.
  • the point, the armature coil 9 wound around each tooth 12, and the connecting wire 17 are formed by winding the winding 14 around the riser 16 of the armature core 8 or the commutator 10 by the double flyer system.
  • the winding direction of the winding 14 routed between the armature core 6 and the commutator 10 and the winding 14 routed to form the connection line 17 are all in the same direction around the rotary shaft 3.
  • the basic configuration such as the points set in this way is the same as in the first embodiment described above (the same applies to the following embodiments).
  • the difference between the second embodiment and the first embodiment described above is that the armature coils 9U1 to 9W2 formed on the teeth 12 of the first embodiment are formed with the phase coils 91a to 93f.
  • the armature coils 9U1 to 9W2 formed in the teeth 12 of the second embodiment are in the same phase and are wound in the same direction.
  • Coils 91a to 93f are formed on the two corresponding teeth 12 continuously.
  • connection structure and armature coil winding structure Connection line connection structure and armature coil winding structure
  • connection structure of the connection wire 17 and the winding structure of the armature coils 9U1 to 9W2 will be described in detail.
  • winding 14 is demonstrated as the 1st segment 15 and the 10th segment 15 similarly to the above-mentioned 1st Embodiment.
  • routing procedure of the winding 14 starting from the first segment 15 and the winding 14 starting from the tenth segment 15 is point-symmetric about the rotation axis 3, so in the following description, 10 Only the winding 14 starting from the number segment 15 will be described.
  • the winding 14 around which the winding start end 81 is wound around the riser 16 of the tenth segment 15 is then routed in the right direction while being wound around the rotary shaft 3, and has the same potential as the tenth segment 15.
  • the first segment 15 is multiplied.
  • the winding 14 is routed from the commutator 10 toward the armature core 8, it is routed rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 1-6th teeth 12.
  • N is a natural number of 1 or more
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the first and second teeth 12, and the winding 14 is routed rightward and pulled into the slot 13 between the third and fourth teeth 12.
  • the U-phase coil 91e is formed by winding the fourth tooth 12 N / 6 times in the forward direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 10th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 11th segment 15.
  • the winding 14 is drawn around in the right direction, and is wound around the riser 16 of the second segment 15 having the same potential as the 11th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the first to sixth teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 91f is formed by winding the sixth tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12, and this winding 14 is routed rightward and pulled into the slot 13 between the 3rd and 4th teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 91b is formed by winding the third tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the second and third teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the second segment 15. It hangs around the riser 16 of the third segment 15.
  • the winding 14 is wound around the rotating shaft 3 in the right direction, and is wound around the riser 16 of the twelfth segment 15 having the same potential as the third segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the third and fourth teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 92b is formed by winding the third tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 2-3 teeth 12, the winding 14 is pulled rightward, and pulled into the slot 13 between the 1-6 teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 92f is formed by winding the sixth tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 12th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 13th segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is wound around the riser 16 of the fourth segment 15 having the same potential as the 13th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the first and second teeth 12.
  • the second tooth 12 is wound N / 6 times in the forward direction to form the V-phase coil 91d.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 2-3 teeth 12, the winding 14 is pulled rightward, and is pulled into the slot 13 between the 4-5 teeth 12. Then, the fifth phase 12 is wound N / 6 times in the forward direction to form a V-phase coil 91c. Next, the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 13th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 14th segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is wound around the riser 16 of the fifth segment 15 having the same potential as the 14th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the first and second teeth 12.
  • the “ ⁇ U phase” coil 92a is formed by winding the first tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 1-6th teeth 12, the winding 14 is routed rightward, and is pulled into the slot 13 between the 4th-5th teeth 12. Then, the “ ⁇ U phase” coil 92e is formed by winding the fourth tooth 12 N / 6 times in the reverse direction. Next, the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 3rd and 4th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 5th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 6th segment 15.
  • the winding 14 is pulled around in the right direction, and is wound around the riser 16 of the 15th segment 15 having the same potential as the 6th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12.
  • the “ ⁇ U phase” coil 93e is formed by winding the fourth tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 3rd and 4th teeth 12, and the winding 14 is drawn rightward and pulled into the slot 13 between the 1-2th teeth 12.
  • the “ ⁇ U phase” coil 93a is formed by winding the No. 1 tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 1-6th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is adjacent to the 15th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 16th segment 15.
  • the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is wound around the riser 16 of the seventh segment 15 having the same potential as the 16th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the second and third teeth 12.
  • the third tooth 12 is wound N / 6 times in the forward direction to form a W-phase coil 93b.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 3rd and 4th teeth 12, and the winding 14 is pulled rightward and pulled into the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12.
  • the W-phase coil 93f is formed by winding the sixth tooth 12 N / 6 times in the forward direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 1-6th teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is adjacent to the 7th segment 15. Hang around the riser 16 of the eighth segment 15.
  • the winding 14 is pulled rightward and is wound around the riser 16 of the 17th segment 15 having the same potential as the 8th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the 5th and 6th teeth 12.
  • the “ ⁇ V phase” coil 92c is formed by winding the fifth tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12, and the winding 14 is pulled rightward and pulled into the slot 13 between the 2-3th teeth 12.
  • the “ ⁇ W phase” coil 92d is formed by winding the second tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the first and second teeth 12, and this winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and is adjacent to the 17th segment 15. It hangs around the riser 16 of the 18th segment 15.
  • the winding 14 is drawn around in the right direction, and is wound around the riser 16 of the 9th segment 15 having the same potential as the 18th segment 15.
  • the winding 14 is again routed from the commutator 10 toward the armature core 8, the winding 14 is pulled rightward while being wound around the rotary shaft 3, and is drawn into the slot 13 between the second and third teeth 12.
  • the “ ⁇ V phase” coil 93d is formed by winding the second tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the first and second teeth 12, and the winding 14 is pulled rightward and pulled into the slot 13 between the fifth and sixth teeth 12.
  • the “ ⁇ V phase” coil 93c is formed by winding the fifth tooth 12 N / 6 times in the reverse direction.
  • the winding 14 is pulled out from the slot 13 between the 4th and 5th teeth 12, and the winding 14 is routed to the right while being wound around the rotary shaft 3, and adjacent to the 9th segment 15.
  • the tenth segment 15 is hung around the riser 16, and the winding end end 82 of the winding 14 is connected to the tenth segment 15.
  • the first tooth 12 has a U-phase armature coil 9U1 wound N / 2 times composed of a U-phase coil 91a, a "-U-phase” coil 92a, and a "-U-phase” coil 93a. It is formed.
  • the third tooth 12 is formed with an N / 2-turned W-phase armature coil 9W1 composed of a "-W-phase” coil 91b, a "-W-phase” coil 92b, and a W-phase coil 93b. Is done.
  • the fifth tooth 12 is formed with an N / 2-turned V-phase armature coil 9V1 composed of a V-phase coil 91c, a "-V-phase” coil 92c, and a "-V-phase” coil 93c. Is done. Then, the phase coils 91a to 93f wound in the same direction and in the same direction are continuously formed on the corresponding two teeth 12.
  • the winding 14 in which the winding start end 81 is wound around the riser 16 of the first segment 15 is simultaneously with the winding 14 in which the winding start end 81 is wound around the riser 16 of the tenth segment 15 and It is routed symmetrically around the rotation axis 3.
  • armature coils 9U1 to 9W2 of each phase wound N / 2 times are formed.
  • the armature coil 9 includes U-phase armature coils 9U1 and 9U2 formed on the first and fourth teeth 12, and V-phase armature coils 9V1 and 9V2 formed on the second and fifth teeth 12.
  • FIG. 9 is a plan view of the brush storage portion in the third embodiment, and corresponds to FIG.
  • FIG. 10 is a development view of the armature in the third embodiment, and corresponds to FIG.
  • the difference between the third embodiment and the first embodiment described above is that, in the first embodiment, the brush 21 is a low-speed brush 21a connected to the anode side,
  • the third embodiment is composed of three brushes 21 including a high-speed brush 21b and a common brush 21c commonly used for the low-speed brush 21a and the high-speed brush 21b and connected to the cathode side.
  • the brush 121 is composed of two brushes 121, an anode side brush 121a connected to the anode side and a cathode side brush 121b connected to the cathode side.
  • the anode-side brush 121a and the cathode-side brush 121b are disposed at an electrical angle of 180 °, that is, at a mechanical angle of 90 ° in the circumferential direction.
  • the wiper blade is reciprocated using the two motors 1 with a speed reducer.
  • the wiper blade can be adjusted in the reciprocating wiping range between the lower reverse position and the upper reverse position. It can also be set inside the car body to improve the aesthetics of the entire car.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and a so-called single flyer system may be adopted, and the phase coils 91a to 93f may be formed while winding the winding 14 around each tooth 12 N / 3 times. That is, each phase coil 91a to 93f may be formed on each tooth 12 at once. In such a configuration, the number of parallel circuits is two.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a motor with a reduction gear to which the electric motor according to the present invention is applied.
  • a motor 101 with a speed reducer is used, for example, for driving a wiper of an automobile, and includes an electric motor 102 and a speed reducing mechanism 104 connected to a rotating shaft 103 of the electric motor 102.
  • the electric motor 102 includes a bottomed cylindrical yoke 105 and an armature 106 that is rotatably provided in the yoke 105.
  • the cylindrical portion 153 of the yoke 105 is formed in a substantially cylindrical shape, and four segment type magnets 107 are arranged on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 153.
  • the magnet 107 is not limited to the segment type, and a ring type may be used.
  • a bearing housing 119 is formed on the bottom wall (end portion) 151 of the yoke 105 so as to project outward in the axial direction at the radial center, and a sliding bearing for rotatably supporting one end of the rotary shaft 103 therein. 118 is provided.
  • the sliding bearing 118 has a centering function of the rotating shaft 103.
  • An outer flange portion 152 is provided in the opening 153 a of the cylinder portion 153.
  • Bolt holes (not shown) are formed in the outer flange portion 152.
  • a bolt (not shown) is inserted into the bolt hole, and the yoke 105 is fastened and fixed to the speed reduction mechanism 104 by being screwed into a bolt hole (not shown) formed in the gear housing 123 of the speed reduction mechanism 104 to be described later. Is done.
  • FIG. 12 is a perspective view of the armature
  • FIG. 13 is a plan view of the armature core constituting the armature.
  • the armature 106 includes an armature 180 that is externally fitted and fixed to the rotating shaft 103, and a commutator 110 that is disposed on the other end side (the speed reduction mechanism 104 side) of the rotating shaft 103.
  • the armature 180 includes an armature core 108, an armature coil 109 formed on the armature core 108, and an insulator 160 that insulates between the armature core 108 and the armature coil 109.
  • the armature core 108 is formed by laminating plate materials of magnetic material punched by pressing or the like in the axial direction (laminated core) or pressure-molding soft magnetic powder (a dust core).
  • the core body 111 has a substantially cylindrical shape.
  • a through hole 111 a for press-fitting the rotating shaft 103 is formed in the substantially central portion of the core body 111 in the radial direction.
  • six teeth 112 are provided radially on the outer peripheral portion of the core body 111.
  • the teeth 112 are formed in a substantially T-shape in a plan view in the axial direction, and the winding body 112a and the winding body 112a project radially from the core body 111 along the radial direction, and the tip of the winding body 112a. It extends along the circumferential direction of the armature core 108 and includes a flange portion 112b that forms the outer periphery of the armature core 108.
  • 18 segments 115 made of a conductive material are attached to the outer peripheral surface of the commutator 110 that is fitted and fixed to the other end side of the armature core 108 of the rotating shaft 103.
  • the segment 115 is made of a plate-like metal piece that is long in the axial direction, and is fixed in parallel at equal intervals along the circumferential direction while being insulated from each other.
  • the electric motor 102 is configured as a so-called four-pole six-slot 18-segment electric motor in which the number of magnetic poles is four, the number of slots 113 is six, and the number of segments 115 is eighteen.
  • a riser 116 is integrally formed at the end of each segment 115 on the armature core 108 side so as to be folded back to the outer diameter side.
  • a terminal portion of the armature coil 109 is wound around the riser 116 and fixed by fusing or the like.
  • connection lines 117 are respectively wound around the risers 116 corresponding to the segments 115 having the same potential, and the connection lines 117 are fixed to the riser 116 by fusing.
  • the connection line 117 is for short-circuiting the segments 115 having the same potential, and is routed between the commutator 110 and the armature core 108.
  • the commutator 110 configured as described above is in a state of facing the gear housing 123 of the speed reduction mechanism 104.
  • the gear housing 123 includes an aluminum die-cast housing main body 142 formed in a substantially box shape having an opening 142 a on one surface, and a resin bottom plate 143 that closes the opening 142 a of the housing main body 142. Yes.
  • the housing body 142 houses the gear group 141 of the speed reduction mechanism 104.
  • a brush housing part 122 is formed integrally with the housing main body 142 on the electric motor 102 side, and a commutator 110 of the electric motor 102 is exposed to the brush housing part 122.
  • the brush housing part 122 is formed in a concave shape on the electric motor 102 side of the gear housing 123.
  • a holder stay 134 is provided inside the brush housing part 122.
  • the holder stay 134 is provided with a plurality of brush holders (not shown), and the brush 121 is housed in each brush holder so as to be able to appear and retract.
  • the brush 121 is for supplying electric power from an external power source (for example, a battery mounted in an automobile) to the commutator 110.
  • the brush 121 is urged toward the commutator 110 by a spring (not shown), and its tip is in sliding contact with the segment 115.
  • FIG. 14 is a development view of the armature, and a gap between adjacent teeth corresponds to a slot.
  • each segment 115, each tooth 112, and the formed armature coil 109 will be described with reference numerals.
  • each tooth 112 is assigned a U phase, a V phase, and a W phase in this order in the circumferential direction. That is, the 1st and 4th teeth 112 are the U phase, the 2nd and 5th teeth 112 are the V phase, and the 3rd and 6th teeth 112 are the W phase.
  • the position corresponding to the number 1 is a position corresponding to the number 1 tooth 112.
  • FIG. 14 the case where the winding direction of the winding 114 around each tooth 112 is clockwise is referred to as a forward direction, and the case where it is counterclockwise is referred to as a reverse direction.
  • the winding start end 114a of the winding 114 is started to be wound from the first segment 115, the winding 114 is then drawn into the slot 113 between the 1-6th teeth 112 existing in the vicinity of the first segment 115. .
  • n is a natural number and a multiple of 3
  • the concentrated winding method is applied to the first tooth 112 n / 3 times in the forward direction. Wrap it.
  • the winding 114 is pulled out from the slot 113 between the first and second teeth 112 and is wound around the riser 116 of the second segment 115 adjacent to the first segment 115.
  • the winding end end end 114 b is connected to the second segment 115.
  • a U-phase first coil 191 wound in the forward direction around the first tooth 112 is formed between the first and second segments 115.
  • the winding 114 is wound around the riser 116 of the fifth segment 115 and the winding start end 114 a is drawn into the slot 113 between the first and second teeth 112. Then, the first tooth 112 is wound n / 3 times in the reverse direction by the concentrated winding method. Subsequently, the winding 114 is pulled out from the slot 113 between the 1st to 6th teeth 112 and is wound around the riser 116 of the 6th segment 115 adjacent to the 5th segment 115. Then, the winding end end 114 b is connected to the sixth segment 115. As a result, a “ ⁇ U” phase second coil 192 wound around the first tooth 112 in the reverse direction is formed between the fifth and sixth segments 115.
  • the winding 114 is wound around the riser 116 of the sixth segment 115 and the winding start end 114 a is drawn into the slot 113 between the first and second teeth 112. Then, the first tooth 112 is wound n / 3 times in the reverse direction by the concentrated winding method. Subsequently, the winding 114 is drawn out from the slot 113 between the 1-6th teeth 112 and is wound around the riser 116 of the 7th segment 115 adjacent to the 6th segment 115. Then, the winding end end 114 b is connected to the seventh segment 115. As a result, a “ ⁇ U” phase third coil 193 wound around the first tooth 112 in the reverse direction is formed between the 6th and 7th segments 115.
  • the first tooth 112 corresponding to the U-phase has a U-phase first coil 191 formed by winding the winding 114 n / 3 times in the forward direction and the winding 114 in the reverse direction by n / 3.
  • An n-turn armature coil 109 composed of a “ ⁇ U” -phase second coil 192 and a “ ⁇ U” -phase third coil 193 is formed. Then, by sequentially performing this operation between the segments 115 corresponding to the respective phases, the armature core 108 is formed with the three-phase armature coil 109 including the first coil 191, the second coil 192, and the third coil 193.
  • the coils 191 to 193 of the U, “ ⁇ W”, “ ⁇ W”, V, “ ⁇ U”, “ ⁇ U”, W, “ ⁇ V”, and “ ⁇ V” phases are arranged between the adjacent segments 115. Electrically connected in order.
  • connection positions of the winding start end 114a and the winding end end 114b of the winding 114 forming the coils 191 to 193 of each phase to the segment 115 are U, “ ⁇ W”, “ ⁇ W” between adjacent segments 115.
  • V, “ ⁇ U”, “ ⁇ U”, W, “ ⁇ V”, and “ ⁇ V” phase coils 191 to 193 may be electrically connected in this order.
  • resin armatures 160 are mounted on the armature core 108 from both ends in the axial direction, and the winding 114 is wound around the two insulators 160.
  • FIG. 15 is a perspective view of a state where an insulator is mounted on an armature core
  • FIG. 16 is an enlarged perspective view of the insulator mounted on the armature core as seen from the commutator side
  • FIG. 17 is a perspective view of the insulator.
  • the insulator 160 includes a core body covering portion 161 that covers the core body 111 of the armature core 108 and a teeth covering portion 162 that covers the teeth 112.
  • the core main body covering portion 161 and the teeth covering portion 162 are integrally formed of an insulating material such as a resin.
  • the core main body covering portion 161 includes a main body covering portion end surface 161 a that covers the axial end portion of the core main body 111 and a main body covering portion side surface 161 b that covers the outer peripheral surface of the core main body 111.
  • a substantially cylindrical shaft insertion portion 163 is formed to protrude outward in the axial direction at the center in the radial direction of the main body covering portion end surface 161a.
  • the rotation shaft 103 is inserted through the shaft insertion portion 163.
  • the main body covering portion side surface 161b is formed to extend from the outer peripheral edge portion of the main body covering portion end surface 161a to the approximate center in the axial direction of the armature core 108.
  • the teeth covering portion 162 has a teeth covering portion end surface 162 a that covers the axial end portion of the tooth 112, and a teeth covering portion side surface 162 b that covers the side surface of the tooth 112.
  • Teeth covering portion end surface 162 a is formed in a substantially T shape in an axial plan view so as to correspond to the shape of teeth 112. More specifically, the teeth covering portion end surface 162a includes a winding drum covering portion end surface 164a that covers the axial end surface of the winding drum portion 112a of the tooth 112, and a heel covering portion end surface 164b that covers the axial end surface of the flange portion 112b. And are integrally molded.
  • the teeth covering portion side surface 162b is formed in a substantially L-shaped cross section, and is a side edge of the winding sleeve covering portion end surface 164a on the teeth covering portion end surface 162a and a radially inner side of the collar covering portion end surface 164b. It extends from the edge to the substantially axial center of the armature core 108. More specifically, the teeth covering portion side surface 162b includes a winding drum covering portion side surface 165a that covers the side surface of the winding drum portion 112a of the teeth 112, and a heel covering portion side surface that covers the radially inner side surface of the flange portion 112b. 165b is integrally formed.
  • two partition walls 166 and 167 of a plate-like first partition wall 166 and second partition wall 167 are integrally formed over the entire circumference on the teeth coating portion end surface 162a and the teeth coating portion side surface 162b.
  • the 1st partition wall 166 is arrange
  • the second partition wall 167 is disposed approximately in the middle between the first partition wall 166 and the heel cover portion end surface 164b and the heel cover portion side surface 165b.
  • a flat portion 168 is formed at the corners of the partition walls 166 and 167.
  • the two partition walls 166 and 167 divide a portion where the winding 114 of the tooth covering portion 162 is wound into three rooms.
  • three accommodation portions 171, 172, and 173 in which the three coils 191, 192, and 193 are separately accommodated are formed in the teeth covering portion 162. That is, the first accommodating portion 171 among the three accommodating portions 171 to 173 is formed on the radially inner side of the first partition wall 166 of the teeth covering portion 162.
  • the first coil 191 is accommodated in the first accommodating portion 171.
  • the second storage portion 172 of the three storage portions 171 is formed between the first partition wall 166 and the second partition wall 167 of the teeth covering portion 162.
  • a second coil 192 is accommodated in the second accommodating portion 172.
  • the 3rd accommodating part 173 of the three accommodating parts 171 is formed in the radial direction outer side of the 2nd partition wall 167 of the teeth coating
  • a third coil 193 is accommodated in the third accommodating portion 173.
  • the three coils 191, 192, 193 are accommodated in the accommodating portions 171 to 173 on the radially inner side as the order of formation becomes earlier. That is, first, the first coil 181 is formed by winding the winding 114 around the first housing portion 171. Subsequently, the second coil 182 is formed by winding the winding 114 around the second housing portion 172. Next, the third coil 183 is formed by winding the winding 114 around the third housing portion 173.
  • the chamfered portions 168 are formed at the corners of the partition walls 166 and 167, when the coils 191 to 193 are accommodated in the accommodating portions 171 to 173, the coils 191 to 193 are formed.
  • the winding workability of the winding 114 is improved. That is, the winding portion 114 can be smoothly wound by the flattening portion 168 without the winding 114 being caught on the partition walls 166 and 167.
  • a roll-breaking prevention plate 169 is integrally formed at a connecting portion between the winding drum covering portion end surface 164a of the teeth covering portion 162 and the main body covering portion end surface 161a of the core main body covering portion 161.
  • the collapse preventing plate 169 is for preventing the collapse of the first coil 191 accommodated in the first accommodating portion 171.
  • the collapse preventing plate 169 also has a role of defining the first accommodating portion 171.
  • a roll preventing projection 170 is integrally formed on the end surface 164b of the heel cover 162 of the teeth cover 162 at substantially the center in the circumferential direction.
  • the unrolling prevention convex portion 170 is for preventing the third coil 193 housed in the third housing portion 173 from being unrolled.
  • the unrolling prevention convex portion 170 also has a role of defining the third housing portion 173.
  • each of the partition walls 166, 167, the collapse preventing plate 169, and the collapse preventing convex portion 170 are formed so as to satisfy the following relationship.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing the relative relationship between each partition wall, the roll-breaking prevention plate, and the roll-breaking prevention convex portion. That is, as shown in FIG. 18, the height of the anti-collapse plate 169 is T1, the height of the first partition wall 166 is T2, the height of the second partition wall 167 and the height of the anti-collapse projection 170. When the height is T3, each height T1, T2, T3 is T1 ⁇ T2 ⁇ T3 (1) It is set to satisfy.
  • the distance between the collapse preventing plate 169 and the first partition wall 166 is L1
  • the distance between the first partition wall 166 and the second partition wall 167 is L2
  • the second partition wall 167 is collapsed.
  • each distance L1, L2, L3 is L1 ⁇ L2 ⁇ L3 (2) It is set to satisfy.
  • the volume (refer to a continuous line hatch part) of the 1st storage part 171 formed by the unrolling prevention board 169, the teeth covering part 162, and the 1st partition wall 166 is set to Y1, and the 1st partition wall 166, the teeth cover part 162, and
  • the volume of the second housing portion 172 formed by the second partition wall 167 is Y2, and the second partition wall 167, the teeth covering portion 162, and the collapse preventing projection 170 are formed.
  • each volume Y1, Y2, Y3 is Y1 ⁇ Y2 ⁇ Y3 (3) It is set to satisfy.
  • the coils 191 to 193 located on the radially inner side can be kept low. That is, among the three coils 191 to 193, the winding height of the first coil 191 is the lowest, and the winding height of the third coil 193 is the highest.
  • the teeth 112 extend radially from the armature core 108, the distance between adjacent teeth 112 is narrower toward the radially inner portion. For this reason, the coils 191 to 193 located on the inner side in the radial direction are kept at a lower winding height, thereby avoiding contact between the coils 191 to 193 adjacent in the circumferential direction.
  • three coils 191 to 193 are formed when the volume Y1 of the first housing portion 171, the volume Y2 of the second housing portion 172, and the volume Y3 of the third housing portion 173 satisfy Equation (3), respectively.
  • the lengths of the windings 114 can be made the same.
  • a gear group 141 is housed in the housing body 142 in the gear housing 123 to which the electric motor 102 is attached.
  • the gear group 141 includes a worm shaft 125 coupled to the rotating shaft 103 of the electric motor 102, a stepped gear 126 that meshes with the worm shaft 125, and a spar gear 127 that meshes with the stepped gear 126.
  • One end of the worm shaft 125 is connected to the rotating shaft 103, and the other end is rotatably supported by the housing main body 142.
  • the connecting portion 124 between the worm shaft 125 and the rotating shaft 103, that is, the other end of the rotating shaft 103 is rotatably supported by a rolling bearing 132 provided in the housing main body 142.
  • the spur gear 127 is provided with an output shaft 128, and the tip of the output shaft 128 protrudes from the housing body 142.
  • a tapered portion 129 is formed at the tip of the output shaft 128, and a serration 130 is formed in the tapered portion 129.
  • the serration 130 is used when, for example, an external mechanism for driving a wiper or the like and the output shaft 128 are connected.
  • the U-phase first coil 191 is short-circuited. Then, a current in the reverse direction (counterclockwise direction in FIG. 14) flows through the second coil 192 of the “ ⁇ U” phase, and a forward direction (clockwise direction in FIG. 14) flows through the third coil 193 of the “ ⁇ U” phase. Current flows. That is, since currents in opposite directions flow through the second coil 192 and the third coil 193, the magnetic field is canceled and no torque is generated between the second coil 192 and the third coil 193.
  • a magnetic field is formed in each of the second, third, fifth and sixth teeth 112.
  • the directions of these magnetic fields are in order in the circumferential direction.
  • a magnetic attractive force or repulsive force acts in the same direction at a point-symmetrical position about the rotation shaft 103.
  • the rotating shaft 103 rotates.
  • the brush 121 arranged between the first and second segments 115 can be advanced to rotate the rotating shaft 103 at a high speed.
  • the first partition wall is formed on the teeth covering portion 162 of the insulator 160 attached to the armature core 108. Since the three accommodating portions 171 to 173 are formed by providing the 166 and the second partition wall 167, the arrangement positions of the three coils 191 to 193 constituting the armature coil 109 can be divided. For this reason, the winding operation of the winding 114 can be easily performed, and the winding thickness of the winding 114 can be reduced.
  • the three coils 191 to 193 are accommodated in the radially inner accommodating portions 171 to 173 as the order in which they are formed is earlier. That is, first, the first coil 181 is formed by winding the winding 114 around the first housing portion 171. Subsequently, the first coil 182 is formed by winding the winding 114 around the second housing portion 172. Next, the third coil 183 is formed by winding the winding 114 around the third housing portion 173. Therefore, the coils 191 to 193 can be formed smoothly on the tooth 112 as compared with the case where the winding 114 is wound in order from the tip end side of the tooth 112. And it can prevent that the coil
  • the flattening portions 168 are formed at the corners of the partition walls 166 and 167, when the coils 191 to 193 are housed in the housing portions 171 to 173, the coils 191 to 193 are formed.
  • the winding workability of the winding 114 can be improved. That is, the winding operation of the winding 114 can be performed more smoothly by the flattening portion 168 without the winding 114 being caught on the partition walls 166 and 167.
  • the two partition walls 166 and 167 of the first partition wall 166 and the second partition wall 167 were integrally formed over the entire circumference on the teeth coating portion end surface 162a and the teeth coating portion side surface 162b. For this reason, the arrangement locations of the three coils 191 to 193 can be reliably divided, the winding work of the winding 114 can be performed more easily, and the winding thickness of the winding 114 is also reliably reduced. can do.
  • the roll preventing plate 169 is integrally formed at the connection portion between the winding drum cover end surface 164a of the teeth covering portion 162 and the main body covering portion end surface 161a of the core main body covering portion 161, it is accommodated in the first accommodating portion 171. Thus, the collapse of the first coil 191 can be reliably prevented.
  • the roll prevention protrusion 170 is integrally formed in the circumferential center of the heel cover part end surface 164b of the teeth cover part 162, the third coil 193 housed in the third housing part 173 is prevented from being unrolled. be able to.
  • Each of the partition walls 166, 167, the anti-collapse plate 169, and the anti-collapse convex portion 170 is formed so as to satisfy the expressions (1) to (3), and therefore, among the three coils 191 to 193,
  • the winding height of the first coil 191 can be made the lowest, and the winding height of the third coil 193 can be made the highest. Therefore, the winding 114 can be efficiently wound around each tooth 112 while avoiding contact between the coils 191 to 193 adjacent in the circumferential direction. And the space factor of the coil
  • winding 114 can be improved. Furthermore, the lengths of the windings 114 forming the three coils 191 to 193 can be made the same, and the characteristics of the electric motor 102 can be stabilized.
  • the roll-rolling prevention plate 169 when the roll-rolling prevention plate 169 is integrally formed at the connection portion between the winding drum covering portion end surface 164a of the teeth covering portion 162 and the main body covering portion end surface 161a of the core main body covering portion 161.
  • the two partition walls 166 and 167 of the first partition wall 166 and the second partition wall 167 are integrally formed over the entire circumference on the teeth coating portion end surface 162a and the teeth coating portion side surface 162b. I explained the case. However, it is not restricted to this, For example, you may comprise like the following modifications.
  • FIG. 19 is a perspective view of a state in which an insulator is attached to the armature core in the first modification of the fourth embodiment.
  • the difference between the above-described fourth embodiment and this first modification is that the insulator 160 of the above-described fourth embodiment is different from the end surface 164a of the winding sleeve covering portion 162 of the teeth covering portion 162.
  • the anti-collapse plate 169 is integrally formed with the connecting portion of the core main body cover portion 161 with the main body cover portion end surface 161a. There is no point.
  • the first accommodating portion 171 is located on the innermost radial direction among the three accommodating portions 171 to 173. That is, the first accommodating portion 171 is formed at the root of the tooth 112, and the first coil 191 accommodated in the first accommodating portion 171 is unrolled by the first partition wall 166 and the main body covering portion side surface 161b. Is suppressed. Therefore, even when configured as in the first modification, the same effects as those of the fourth embodiment described above can be achieved.
  • FIG. 20 is a perspective view of a state in which an insulator is attached to the armature core in the second modification of the fourth embodiment.
  • the fourth partition has a first partition wall on the teeth covering portion end face 162a and the teeth covering portion side face 162b.
  • the plate-shaped first partition wall 366 and the second partition wall 367 are formed only on the teeth covering portion end surface 162a. Is the point that is formed. Even in the case of such a configuration, the arrangement positions of the three coils 191 to 193 can be divided. For this reason, there can exist an effect similar to the above-mentioned 4th Embodiment.
  • FIG. 21 is a perspective view of the armature core according to the third modification of the fourth embodiment with an insulator attached thereto.
  • the difference between the second modified example and the third modified example is that, in the second modified example described above, the winding drum covering part end surface 164a of the teeth covering part 162 and the core body covering part 161 are provided.
  • the collapse preventing plate 169 is integrally formed at the connecting portion with the main body covering portion end surface 161a
  • the third modified example is that the collapse preventing plate 169 is not integrally molded.
  • the first accommodating portion 171 defined by the roll preventing plate 169 is located at the root of the tooth 112. For this reason, the first coil 191 accommodated in the first accommodating portion 171 is suppressed from being collapsed by the first partition wall 166 and the main body covering portion side surface 161b. Therefore, even when configured as in the third modification, the same effects as in the second modification described above can be achieved.
  • FIG. 22 is a development view of the armature in the fifth embodiment. As shown in the figure, the difference between the fourth embodiment and the fifth embodiment is that 18 segments 115 are attached to the commutator 110 of the fourth embodiment, whereas the fifth embodiment is different from the fifth embodiment.
  • the commutator 210 has 12 segments 115 attached thereto.
  • the electric motor 10202 of the fifth embodiment is configured as a so-called four-pole six-slot 12-segment electric motor in which the number of magnetic poles is four, the number of slots 113 is six, and the number of segments 115 is twelve. ing.
  • the armature core 108 constituting the armature 180 of the fourth embodiment includes a three-phase armature coil 109 including three coils 191 to 193 including a first coil 191, a second coil 192, and a third coil 193.
  • the armature core 108 constituting the armature 280 of the fifth embodiment has a three-phase structure armature including two coils 291 and 292 of a first coil 291 and a second coil 292. The difference is that a coil 209 is formed.
  • the shape of the armature coil 209 is different, the shape of the insulator 260 that insulates the armature coil 209 from the armature core 108 is different from the shape of the insulator 160 of the fourth embodiment. These will be described more specifically below.
  • each tooth 112 is assigned a U phase, a V phase, and a W phase in this order in the circumferential direction. That is, the 1st and 4th teeth 112 are the U phase, the 2nd and 5th teeth 112 are the V phase, and the 3rd and 6th teeth 112 are the W phase.
  • the position corresponding to the number 1 is a position corresponding to the number 1 tooth 112. Further, the segments 115 having the same potential are short-circuited by the connection line 117.
  • the case where the winding direction of the winding 114 around each tooth 112 is clockwise is referred to as a forward direction, and the case where it is counterclockwise is referred to as a reverse direction.
  • the winding start end 114a of the winding 114 is started to be wound from the first segment 115, the winding 114 is then drawn into the slot 113 between the 1-6th teeth 112 existing in the vicinity of the first segment 115. .
  • n is a natural number and a multiple of 2
  • the concentrated winding method is applied to the first tooth 112 n / 2 times in the forward direction. Wrap it.
  • the winding 114 is pulled out from the slot 113 between the first and second teeth 112 and is wound around the riser 116 of the second segment 115 adjacent to the first segment 115.
  • the winding end end end 114 b is connected to the second segment 115.
  • a U-phase first coil 291 wound in the forward direction around the first tooth 112 is formed between the first and second segments 115.
  • the winding 114 in which the winding start end 114 a is wound around the riser 116 of the fourth segment 115 is drawn into the slot 113 between the first and second teeth 112. And it winds to the 1st teeth 112 by the concentrated winding method in the n / 2 reverse direction. Subsequently, the winding 114 is pulled out from the slot 113 between the 1-6th teeth 112 and is wound around the riser 116 of the 5th segment 115 adjacent to the 4th segment 115. Then, the winding end end 114 b is connected to the fifth segment 115. As a result, a “ ⁇ U” phase second coil 292 wound around the first tooth 112 in the reverse direction is formed between the 4th and 5th segments 115.
  • the first tooth 112 corresponding to the U-phase has a U-phase first coil 191 formed by winding the winding 114 n / 2 times in the forward direction, and the winding 114 in the reverse direction.
  • An n-turn armature coil 209 composed of a second coil 192 of “ ⁇ U” phase formed by two turns is formed.
  • the armature core 108 is formed with an armature coil 209 having a three-phase structure including the first coil 291 and the second coil 292, and the adjacent segment 115
  • “ ⁇ W”, V, “ ⁇ U”, W, and “ ⁇ V” phases are electrically connected in this order.
  • connection place to the segment 115 of the winding start end 114a and the winding end end 114b of the winding 114 forming the coils 291 and 292 of each phase is U, “ ⁇ W”, V, “ The coils 291 and 292 of the “ ⁇ U”, W, and “ ⁇ V” phases may be electrically connected in this order.
  • FIG. 23 is a perspective view of an armature core with an insulator attached thereto.
  • the insulator 260 includes a core body covering portion 161 that covers the core body 111 of the armature core 108 and a teeth covering portion 162 that covers the teeth 112.
  • the core main body covering portion 161 and the teeth covering portion 162 are integrally formed of an insulating material such as a resin.
  • the two partition walls 166 and 167 are integrally molded over the perimeter to the teeth coating
  • only one partition wall 266 is integrally formed over the entire periphery of the teeth covering portion end surface 162a and the teeth covering portion side surface 162b of the teeth covering portion 162.
  • the partition wall 266 is formed in a plate shape, and is disposed slightly outside in the radial direction from the radial center of the teeth covering portion 162. Further, a flattening portion 268 is formed at the corner of the partition wall 266.
  • the partition wall 266 By forming the partition wall 266 on the teeth coating portion end surface 162a and the teeth coating portion side surface 162b, a portion where the winding 114 of the teeth coating portion 162 is wound is partitioned into two rooms.
  • the two accommodating parts 271 and 272 in which the two coils 291 and 292 are separately accommodated are formed in the teeth covering part 162. That is, the first accommodating portion 271 of the two accommodating portions 271 and 272 is formed on the radially inner side of the partition wall 266 of the teeth covering portion 162.
  • the first coil 291 is accommodated in the first accommodating portion 271.
  • the 2nd accommodating part 272 of the two accommodating parts 271 is formed in the radial direction outer side of the partition wall 266 of the teeth coating
  • the second coil 292 is accommodated in the second accommodating portion 272.
  • the first coil 291 that is formed in the early order is accommodated in the first accommodating portion 271 that is located on the radially inner side
  • the second coil 292 that is formed in the later order is located on the radially outer side. 2 is accommodated in the accommodating portion 272.
  • the chamfered portion 268 is formed at the corner of the partition wall 266, when the coils 291 and 292 are housed in the housing portions 271 and 272, the windings that form the coils 291 and 292 are formed.
  • the winding workability of 114 is improved.
  • a roll-breaking prevention plate 169 is integrally formed at a connecting portion between the winding drum covering portion end surface 164a of the teeth covering portion 162 and the main body covering portion end surface 161a of the core main body covering portion 161.
  • a roll preventing projection 170 is integrally formed on the end surface 164b of the heel cover 162 of the teeth cover 162 at substantially the center in the circumferential direction.
  • the partition wall 266, the collapse preventing plate 169, and the collapse preventing convex portion 170 are formed so as to satisfy the following relationships, respectively.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram showing a relative relationship between the partition wall, the roll-breaking prevention plate, and the roll-breaking prevention convex portion. That is, as shown in FIG. 24, when the height of the anti-collapse plate 169 is T4 and the height of the partition wall 266 is T5, each height T4, T5 is: T4 ⁇ T5 (4) It is set to satisfy.
  • each distance L4, L5 is: L4 ⁇ L5 (5) It is set to satisfy.
  • the volume of the first accommodating portion 271 (see the solid hatched portion) formed by the roll prevention plate 169, the teeth covering portion 162 and the partition wall 266 is Y4, and the partition wall 266, the teeth covering portion 162 and the roll preventing projection
  • the volume of the second housing portion 272 formed by the portion 170 is Y5
  • each volume Y4, Y5 is Y4 ⁇ Y5 (6) It is set to satisfy.
  • the partition wall 266 and the collapse prevention plate 169 so as to satisfy the expressions (4) and (5), the winding height of the first coil 291 located on the radially inner side can be kept low. Further, the volume Y4 of the first housing portion 271 and the volume Y5 of the second housing portion 272 satisfy the expression (6), respectively, so that the lengths of the windings 114 forming the two coils 291 and 292 are the same. Can be. Therefore, according to the above-described fifth embodiment, even when the armature coil 209 is composed of two coils 291 and 292, the same effects as those of the above-described fourth embodiment can be obtained.
  • FIG. 25 is a perspective view of a state in which an insulator is attached to the armature core in the first modification of the fifth embodiment.
  • the difference between the above-described fifth embodiment and the first modification is that the insulator 260 of the above-described fifth embodiment is different from the end surface 164a of the winding drum covering portion of the teeth covering portion 162.
  • the anti-collapse plate 169 is integrally formed with the connecting portion of the core main body cover portion 161 with the main body cover portion end surface 161a. There is no point.
  • the first housing portion 171 defined by the roll preventing plate 169 is located at the root of the tooth 112. For this reason, the first coil 291 housed in the first housing portion 171 is prevented from being collapsed by the first partition wall 166 and the main body covering portion side surface 161b. Therefore, even when configured as in the first modification, the same effects as those of the fifth embodiment described above can be achieved.
  • FIG. 26 is a perspective view of a state in which an insulator is mounted on the armature core according to the second modification of the fifth embodiment.
  • a partition wall 266 is provided on the teeth covering portion end surface 162a and the teeth covering portion side surface 162b.
  • a plate-like partition wall 466 is formed only on the teeth covering portion end surface 162a. Even in such a case, the arrangement locations of the two coils 291 and 292 can be divided. For this reason, there can exist an effect similar to the above-mentioned 5th Embodiment.
  • FIG. 27 is a perspective view showing a state in which an insulator is attached to the armature core in the third modification of the fifth embodiment.
  • the difference between the second modified example and the third modified example is that, in the second modified example described above, the winding drum covering part end surface 164a of the teeth covering part 162 and the core body covering part 161 are provided. While the collapse preventing plate 169 is integrally formed at the connecting portion with the main body covering portion end surface 161a, the third modified example is that the collapse preventing plate 169 is not integrally molded. Even in this case, the same effects as those of the second modification of the fifth embodiment described above can be obtained.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and can be used as a drive source for various devices.
  • the electric motor 102 includes the bottomed cylindrical yoke 105 and the armature 106 that is rotatably provided in the yoke 105, and the winding 114 is wound around the armature core 108.
  • the electric motor may be composed of a stator and a rotor provided so as to be rotatable with respect to the stator. Under such a configuration, an insulator is mounted on the stator core of the stator, and a winding is wound from above the insulator.
  • the present embodiment can be applied to an insulator used for this.
  • the electric motor 102 of the above-described fourth embodiment is configured with 4 poles, 6 slots, 18 segments
  • the case where the electric motor 102 of the fifth embodiment is configured with 4 poles, 6 slots, 12 segments will be described. did.
  • the present invention is not limited to this, and the insulator of this embodiment can be applied to various electric motors having a structure in which the armature coil is formed of a plurality of coils. In this case, it is desirable to change the number of partition walls according to the number of coils constituting the armature coil. For example, when the number of coils constituting the armature coil is four, it is desirable to provide three partition walls on the teeth covering portion 162 to form four accommodating portions.
  • the present invention is not limited to this, and round chamfered portions may be formed instead of the flattened portions 168 and 268. Even when round chamfered portions are formed on the partition walls 166, 167, the winding 114 does not get caught on the partition walls 166, 167, 266, and is smooth. The winding operation of the winding 114 can be performed.
  • each partition wall 166,167,366,367,266,466 was formed in plate shape.
  • the present invention is not limited to this, and each of the partition walls 166, 167, 366, 367, 266, 466 has the coils 191, 192, 193, 291 and 292 arranged separately on the teeth covering portion 162, respectively. Any shape can be used.
  • a plurality of protrusions and the like may be formed at arbitrary locations.

Landscapes

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Abstract

各ティース(12)を周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている逆巻きコイルをそれぞれ-U相、-V相、-W相のコイルとしたとき、隣接するセグメント間に、U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルをこの順で電気的に接続し、且つ、アーマチュアコア(8)とコンミテータ(10)との間に引き回される巻線(14)は、回転軸周りに同一方向に向かって引き回されている。

Description

電動モータ
 この発明は、例えば、車両に搭載される電動モータに関するものである。
 本願は、2012年8月30日に日本国に出願された特願2012-189993号、及び2012年12月18日に日本国に出願された特願2012-276265号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 例えば、自動車用のワイパーモータとして、回転速度を切替えることができる3ブラシ式モータが用いられることがある。この種のモータは、内周面に複数の磁極を備えた円筒状のヨークの内側に、アーマチュアコイルが巻装されたアーマチュアが回転自在に配置されている。アーマチュアは、回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有しており、アーマチュアコアには、軸方向に長いスロットが形成されている。このスロットには、所定間隔をあけて巻線が分布巻方式にて巻装され、複数のコイルが形成されている。各コイルは、回転軸に取り付けられたコンミテータの各セグメントに導通している。
 各セグメントは、ブラシと摺接可能になっている。ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらブラシに共通して用いられる共通ブラシの3つのブラシで構成されている。高速用ブラシは、低速用ブラシよりも進角された形で配置されている。そして、通常作動時は共通ブラシと低速用ブラシによって、高速作動時は共通ブラシと高速用ブラシによって電力供給されるようになっている。このように構成することによって、3ブラシ式モータは、通常作動時と高速作動時の有効導体数に差をつけることができる。つまり、高速作動時には通常作動時よりもモータが進角され、通常作動時よりも高回転で作動させることができる。
 ここで、ワイパーモータ等の車両に搭載されるモータは、車両搭載性の向上等の要求から常に小型化が求められている。このため、例えば、アーマチュアコアのスロットの個数(スロット数)を16個に設定すると共に、磁極数を4極に設定したモータが開示されている。このモータは、磁極数に応じて4つのティースに跨る分布巻方式にてコイルが巻回されている。そして、同電位同士が短絡された16枚のセグメントを有するコンミテータに、コイルを接続している(例えば、特許文献1参照)。
特開2010-226847号公報
 ところで、上述の従来技術のモータは、大きい出力を得るために、減速機(減速部)に連結されて用いられることが多い。ここで、モータの小型化を図る手段として減速機の減速比を大きくすることが考えられる。減速比を大きくすることにより、モータ自体の出力を抑えることができ、この結果、モータを小型化することができるからである。
 このとき、減速比を大きくする分、モータの回転数を増加させる必要があるが、スロット数が多い場合、磁極数とスロット数との最小公倍数により決定する次数が大きくなる。
このため、モータの騒音が高周波になり、この騒音が耳障りになるという課題がある。
 また、スロットの個数が多い分、アーマチュアコアの形状が複雑になるので、アーマチュアの生産性が悪化するという課題がある。
 さらに、一極対あたりのセグメント数が少ないので、セグメント間電圧が大きくなり、整流性が悪化するという課題がある。
 そして、ティースに、分布巻方式にてコイルを巻回するので、コイルエンドの重なりが多くなり、コイルの線材コストが嵩むと共に、モータ性能を低下させ、電動モータが大型化してしまうという課題がある。
 そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高周波の騒音を防止すると共に、アーマチュアの生産性を高め、さらに整流性を向上できる電動モータを提供するものである。また、生産コストを低減させつつモータ性能を向上させることができ、小型化を図ることが可能な電動モータを提供するものである。
 本発明の第1の態様によれば、電動モータは、複数の磁極を有するヨークと、前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延びる複数のティース、及びこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、各ティースに、それぞれ集中巻方式にて巻装されるコイルと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う低速用ブラシ、高速用ブラシ、及びこれらに共通して用いられる共通ブラシの3つのブラシとを備え、前記磁極を4極、前記スロットの個数を6つ、前記セグメントの個数を18つに設定し、各ティースに巻装されているコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成されて2つの逆巻きコイルとを備え、各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ-U相、-V相、-W相のコイルとしたとき、隣接するセグメント間に、U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルをこの順で電気的に接続し、且つ、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回される前記コイルは、前記回転軸周りに同一方向に向かって引き回されていることを特徴とする。
 また、本発明の第2の態様によれば、電動モータは、複数の磁極を有するヨークと、前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延びる複数のティース、及びこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、各ティースに、それぞれ集中巻方式にて巻装されるコイルと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う2つのブラシとを備え、前記磁極を4極、前記スロットの個数を6つ、前記セグメントの個数を18つに設定し、各ティースに巻装されているコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成されて2つの逆巻きコイルとを備え、各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ-U相、-V相、-W相のコイルとしたとき、隣接するセグメント間に、U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルをこの順で電気的に接続し、且つ、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回される前記コイルは、前記回転軸周りに同一方向に向かって引き回されていることを特徴とする。
 このように構成することで、モータ性能を悪化させることなくスロット数を減少させることができるので、モータの次数を減少することができる。このため、モータの高速回転時における高周波の騒音を防止することが可能になる。
 また、スロット数を減少させることにより、この分、アーマチュアコアの形状が簡素化でき、アーマチュアの生産性を高めることができる。さらに、スロット数を減少させる分、各々スロットの大きさを大きく設定することができる。このため、各ティースへのコイルの巻回数を多く設定することができる。この結果、アーマチュアコアの小型、軽量化を図ることが可能になる。
 そして、セグメント数をスロット数の3倍以上に設定することにより、一極対あたりのセグメント数を多くすることができる。このため、セグメント間電圧を小さくすることができ、整流性を向上させることが可能になる。また、1つのセグメントあたりのコイルの有効導体数が小さくなるので、高速用ブラシによる速度可変が対応し易くなる。
 また、ティースに、集中巻方式にてコイルを巻回するので、分布巻方式にてコイルを巻回する場合と比較してコイルの占積率を向上させることができると共に、コイルエンドの重なりを減少させることができる。このため、コイルの線材コストを低減させることができ、安価な電動モータを提供することが可能になる。さらに、モータ性能を同一とした場合、アーマチュアコアの小型、軸短化を図ることができる。
 また、アーマチュアコアとコンミテータとの間に引き回されるコイルが、回転軸周りに同一方向に向かって引き回されるので、コイルを引き回す巻線装置の動作方向を一定にすることができる。このため、巻線装置の負担を軽減することができ、コイルの巻線作業性を向上させることができると共に、コイルにかかるテンションにムラがなくなり、さらに占積率を向上させることができる。よって、生産コストを低減させつつモータ性能を向上させることができる。
 本発明に係る電動モータは、各セグメントのうち、同電位となるセグメント同士を接続線により接続し、前記U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルを形成する際に、これらU相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルと共に前記接続線を一連に形成し、この接続線を形成する際に、前記コイルを、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回す際の方向と同一方向となるように引き回し、前記セグメントに形成されているライザに、前記コイルをα巻により巻き付け、前記セグメントと前記コイルとを接続したことを特徴とする。
 このように構成することで、セグメントとコイルとの接続不良を確実に防止することができる。また、コンミテータの首下のコイルの広がりを確実に抑制できるので、隣り合うライザに掛け回されたコイル同士の接触を抑制できる。このため、熱の発生を抑えることが可能になると共に、コイルの被覆が剥離して隣り合うライザに掛け回されたコイル同士が接触することによる電動モータの作動不良を防止することができる。
 上述した電動モータによれば、モータ性能を悪化させることなくスロット数を減少させることができるので、モータの次数を減少することができる。このため、モータの高速回転時における高周波の騒音を防止することが可能になる。
 また、スロット数を減少させることにより、この分、アーマチュアコアの形状が簡素化でき、アーマチュアの生産性を高めることができる。さらに、スロット数を減少させる分、各々スロットの大きさを大きく設定することができる。このため、各ティースへのコイルの巻回数を多く設定することができる。この結果、アーマチュアコアの小型、軽量化を図ることが可能になる。
 そして、セグメント数をスロット数の3倍以上に設定することにより、一極対あたりのセグメント数を多くすることができる。このため、セグメント間電圧を小さくすることができ、整流性を向上させることが可能になる。また、1つのセグメントあたりのコイルの有効導体数が小さくなるので、高速用ブラシによる速度可変が対応し易くなる。
 また、ティースに、集中巻方式にてコイルを巻回するので、分布巻方式にてコイルを巻回する場合と比較してコイルの占積率を向上させることができると共に、コイルエンドの重なりを減少させることができる。このため、コイルの線材コストを低減させることができ、安価な電動モータを提供することが可能になる。さらに、モータ性能を同一とした場合、アーマチュアコアの小型、軸短化を図ることができる。
 また、アーマチュアコアとコンミテータとの間に引き回されるコイルが、回転軸周りに同一方向に向かって引き回されるので、コイルを引き回す巻線装置の動作方向を一定にすることができる。このため、巻線装置の負担を軽減することができ、コイルの巻線作業性を向上させることができると共に、コイルにかかるテンションにムラがなくなり、さらに占積率を向上させることができる。よって、生産コストを低減させつつモータ性能を向上させることができる。
本発明の実施形態における減速機付モータの縦断面図である。 本発明の実施形態における電動モータを軸方向からみた平面図である。 本発明の実施形態におけるブラシ収納部の平面図である。 本発明の第1実施形態におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第1実施形態における各セグメントのライザへの巻線の掛け回し方法を示す説明図である。 本発明の第1実施形態におけるコンミテータのライザ部分の拡大斜視図であって、ライザに巻線がα巻により巻き付けられている状態を示す。 本発明の第1実施形態におけるコンミテータのライザ部分の拡大斜視図であって、ライザに巻線がα巻により巻き付けられていない状態を示す。 本発明の第2実施形態におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第3実施形態におけるブラシ収納部の平面図である。 本発明の第3実施形態におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第4実施形態における減速機付モータの縦断面図である。 本発明の第4実施形態におけるアーマチュアの斜視図である。 本発明の第4実施形態におけるアーマチュアコアの平面図である。 本発明の第4実施形態におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第4実施形態におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第4実施形態におけるアーマチュアコアに装着されたインシュレータをコンミテータ側からみた拡大斜視図。 本発明の第4実施形態におけるインシュレータの斜視図である。 本発明の第4実施形態における各仕切り壁、巻崩れ防止板及び巻崩れ防止凸部の相対関係を示す説明図である。 本発明の第4実施形態の第1変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第4実施形態の第2変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第4実施形態の第3変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第5実施形態におけるアーマチュアの展開図である。 本発明の第5実施形態におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第5実施形態における仕切り壁、巻崩れ防止板及び巻崩れ防止凸部の相対関係を示す説明図である。 本発明の第5実施形態の第1変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第5実施形態の第2変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。 本発明の第5実施形態の第3変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
(第1実施形態)
(減速機付モータ)
 次に、この発明の第1実施形態を図1~図6に基づいて説明する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る電動モータが適用された減速機付モータの縦断面図、図2は、電動モータを軸方向からみた平面図である。
 図1、図2に示すように、減速機付モータ1は、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸3に連結された減速機構4とを備えている。電動モータ2は、有底筒状のヨーク5と、ヨーク5内に回転自在に設けられたアーマチュア6とを有している。
 ヨーク5の筒部53は略円筒状に形成されており、この筒部53の内周面には、4つのセグメント型の永久磁石7が配設されている。
 ヨーク5の底壁(エンド部)51には、径方向中央に軸方向外側に向かって突出する軸受ハウジング19が形成され、ここに回転軸3の一端を回転自在に軸支するための滑り軸受18が設けられている。この滑り軸受18は、回転軸3の調心機能を有している。
 筒部53の開口部53aには、外フランジ部52が設けられている。外フランジ部52には、ボルト孔(不図示)が形成されている。このボルト孔に不図示のボルトが挿通されるとともに、減速機構4の後述するギヤハウジング23に形成された不図示のボルト孔に螺入されることによって、ヨーク5が減速機構4に締結固定される。
 アーマチュア6は、回転軸3に外嵌固定されたアーマチュアコア8と、アーマチュアコア8に巻装されたアーマチュアコイル9と、回転軸3の他端側に配置されたコンミテータ10とを備えている。アーマチュアコア8は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり(積層コア)、軟磁性粉を加圧成形したり(圧粉コア)して形成されたものであって、略円柱状のコア本体11を有している。
 コア本体11の径方向略中央には、回転軸3を圧入するための貫通孔11aが形成されている。また、コア本体11の外周部には、軸方向平面視略T字型のティース12が放射状に6つ設けられている。コア本体11の外周部に、ティース12を放射状に設けることによって、隣接するティース12間には、蟻溝状のスロット13が6つ形成されている。
これらスロット13を介してアーマチュアコア8にアーマチュアコイル9が巻装される。
 ここで、コア本体11には、ティース12の根元に対応する位置に、それぞれ軸方向に貫通する断面円形状の空孔11bが周方向に沿って6つ形成されている。より具体的には、コア本体11の貫通孔11aとティース12との間には、これら貫通孔11aとティース12の根元との間の径方向略中央よりもやや貫通孔11a寄りに、空孔11bが形成されている。この空孔11bは、電動モータ2の内部での空気の対流を促進し、電動モータ2の温度上昇を抑えるためのものである。
 回転軸3のアーマチュアコア8よりも他端側には、コンミテータ10が外嵌固定されている。このコンミテータ10の外周面には、導電材で形成されたセグメント15が18枚取り付けられている。セグメント15は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。
 このように、電動モータ2は、永久磁石7が4つ(磁極数が4極)、スロット13の個数が6つ、セグメント15の枚数が18枚に設定された所謂4極6スロット18セグメントの電動モータである。
 また、各セグメント15のアーマチュアコア8側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ16が一体成形されている。ライザ16には、アーマチュアコイル9の端末部が掛け回わされ、ヒュージングなどにより固定されている。これにより、セグメント15と、これに対応するアーマチュアコイル9とが導通される。
 また、同電位となるセグメント15にそれぞれ対応するライザ16には、接続線17(図4参照)が掛け回され、この接続線17がヒュージングによりライザ16に固定されている。接続線17は、同電位となるセグメント15同士を短絡するためのものであって、コンミテータ10とアーマチュアコア8との間に引き回される(詳細は後述する)。
 このように構成されたコンミテータ10は、減速機構4のギヤハウジング23に臨まされた状態になっている。ギヤハウジング23は、一面に開口部42aを有する略箱状に形成され減速機構4の歯車群41を収納するアルミダイキャスト製のハウジング本体42と、ハウジング本体42の開口部42aを閉塞する樹脂製のボトムプレート43とで構成されている。ハウジング本体42の電動モータ2側には、ブラシ収納部22が一体成形され、ここに電動モータ2のコンミテータ10が臨まされている。
(ブラシ収納部)
 図3は、ブラシ収納部22の平面図である。
 図3に示すように、ブラシ収納部22は、ギヤハウジング23の電動モータ2側に凹状に形成されたものである。ブラシ収納部22の周壁30は、断面略長円形に形成されており、平面壁30aと円弧壁30bとで構成されている。
 ブラシ収納部22の内側には、これに対応するように断面略長円形の筒状に形成されたカバー33が設けられている。このカバー33も平面壁33aと円弧壁33bとを有している。さらに、カバー33の内側には、このカバー33に対応するように形成されたホルダステー34が設けられている。ホルダステー34は、ボルト35によってハウジング本体42の側壁42bに締結固定されている。
 ホルダステー34には、周方向3箇所にブラシホルダ36が設けられている。ブラシホルダ36には、それぞれブラシ21が各々スプリングSを介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ21の先端部はスプリングSによって付勢されているためコンミテータ10のセグメント15に摺接している。また、ブラシ21は、不図示の外部電源、例えば、自動車に搭載されているバッテリに電気的に接続されている。そして、コンミテータ10に、不図示の外部電源からの電力を給電することができるようになっている。
 ブラシ21は、陽極側に接続されている低速用ブラシ21a、および高速用ブラシ21bと、これら低速用ブラシ21aと高速用ブラシ21bとに共通使用され陰極側に接続されている共通ブラシ21cとで構成されている。低速用ブラシ21aと共通ブラシ21cは、互いに電気角で180°、つまり、機械角で周方向に90°間隔をあけて配設されている。一方、高速用ブラシ21bは、低速用ブラシ21aから周方向に角度αだけ離間して配置されている。尚、本実施形態では、共通ブラシ21cを陰極側とし、低速用ブラシ21a、および高速用ブラシ21bを陽極側として説明するが、陽極側と陰極側を反対にしてもよい。
 ここで、コンミテータ10の同電位となるセグメント15、すなわち、回転軸3を中心にして互いに対向するセグメント15同士は接続線17によって短絡されているため、ブラシ21が摺接していないセグメントにも給電することが可能になる。したがって、高速用ブラシ21bは低速用ブラシ21aよりも角度θだけ進角した位置に存在していることになる。
(接続線の結線構造、及びアーマチュアコイルの巻装構造)
 ここで、図4に基づいて、接続線17の結線構造、及びアーマチュアコイル9の巻装構造について詳述する。
 図4は、アーマチュア6の展開図であり、隣接するティース12間の空隙がスロット13に相当している。尚、以下の図4においては、各セグメント15、各ティース12、及び巻装されたアーマチュアコイル9にそれぞれ符号を付して説明する。
 同図に示すように、各ティース12は、それぞれU相、V相、W相が周回り方向にこの順で割り当てられている。つまり、1番、4番ティース12がU相、2番、5番ティース12がV相、3番、6番ティース12がW相になっている。また、同電位となるセグメント15同士は、接続線17によって短絡されている。ここで、セグメント15に付した番号のうち、1番に相当する位置は、1番ティース12に対応する位置とする。
 そして、各ティース12に巻装されるアーマチュアコイル9、及び接続線17は、アーマチュアコア8やコンミテータ10のライザ16に、巻線14をダブルフライヤ方式によって巻回されることにより形成されている。尚、ダブルフライヤ方式とは、回転軸3を中心にして点対称となる関係で2箇所同時に巻線14を巻回する方式をいう。以下、より具体的に説明する。
 ここで、巻線14の巻き始め端81は2つ存在しており、それぞれ同電位となる1番セグメント15のライザ16と、10番セグメント15のライザ16とに掛け回されている。そして、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向は、回転軸3周りに全て同一方向となるように設定されている。
 尚、以下の説明において、各ティース12にU相、V相、W相を順に割り当てた方向、つまり、図4における右方向を、単に右方向と称して説明する。
 また、1番セグメント15から巻き始められる巻線14と、10番セグメント15から巻き始められる巻線14の引き回し手順は、回転軸3を中心にして点対称となるので、以下の説明では、10番セグメント15から巻き始められる巻線14のみについて説明する。
 10番セグメント15のライザ16に巻き始め端81が掛け回される巻線14は、この後、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回され、10番セグメント15と同電位の1番セグメント15に掛け回される。そして、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。次に、各ティース12に巻線14をそれぞれN(Nは1以上の自然数)回、巻回するものとした場合、1番ティース12にN/3回順方向に巻回してU相コイル91aを形成する。
 続いて、1-2番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1番セグメント15に隣接する2番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、2番セグメント15と同電位の11番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、3-4番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、3番ティース12にN/3回逆方向に巻回して「-W相」コイル91bを形成する。
 続いて、2-3番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、2番セグメント15に隣接する3番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、3番セグメント15と同電位の12番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、3-4番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、3番ティース12にN/3回逆方向に巻回して「-W相」コイル92bを形成する。
 続いて、2-3番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、3番セグメント15に隣接する4番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、4番セグメント15と同電位の13番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、4-5番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、5番ティース12にN/3回順方向に巻回してV相コイル91cを形成する。
 続いて、5-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、13番セグメント15に隣接する14番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、14番セグメント15と同電位の5番セグメント15のライザ16に巻線14を掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-2番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、1番ティース12にN/3回逆方向に巻回して「-U相」コイル92aを形成する。
 続いて、1-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、14番セグメント15に隣接する15番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、15番セグメント15と同電位の6番セグメント15のライザ16に巻線14を掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-2番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、1番ティース12にN/3回逆方向に巻回して「-U相」コイル93aを形成する。
 続いて、1-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、15番セグメント15に隣接する16番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、16番セグメント15と同電位の7番セグメント15のライザ16に巻線14を掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、2-3番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、3番ティース12にN/3回順方向に巻回してW相コイル93bを形成する。
 続いて、3-4番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、7番セグメント15に隣接する8番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、8番セグメント15と同電位の17番セグメント15のライザ16に巻線14を掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、5-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、5番ティース12にN/3回逆方向に巻回して「-V相」コイル92cを形成する。
 続いて、4-5番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、8番セグメント15に隣接する9番セグメント15のライザ16に掛け回す。次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、9番セグメント15と同電位の18番セグメント15のライザ16に巻線14を掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、5-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、5番ティース12にN/3回逆方向に巻回して「-V相」コイル93cを形成する。
 その後、4-5番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、9番セグメント15に隣接する10番セグメント15のライザ16に掛け回し、この10番セグメント15に巻線14の巻き終わり端82を接続する。
 これにより、1番ティース12には、U相コイル91a、「-U相」コイル92a、及び「-U相」コイル93aにより構成されるN回巻回されたU相のアーマチュアコイル9U1が形成される。また、3番ティース12には、「-W相」コイル91b、「-W相」コイル92b、及びW相コイル93bにより構成されるN回巻回されたW相のアーマチュアコイル9W1が形成される。さらに、5番ティース12には、V相コイル91c、「-V相」コイル92c、及び「-V相」コイル93cにより構成されるN回巻回されたV相のアーマチュアコイル9V1が形成される。
 一方、1番セグメント15のライザ16に巻き始め端81が掛け回される巻線14は、上述の10番セグメント15のライザ16に巻き始め端81が掛け回された巻線14と同時に、且つ回転軸3を中心にして点対称に引き回される。
 そして、2番ティース12には、V相コイル91d、「-V相」コイル92d、及び「-V相」コイル93dにより構成されるN回巻回されたV相のアーマチュアコイル9V2が形成される。また、4番ティース12には、U相コイル91e、「-U相」コイル92e、及び「-U相」コイル93eにより構成されるN回巻回されたU相のアーマチュアコイル9U2が形成される。さらに、6番ティース12には、「-W相」コイル91f、「-W相」コイル92f、及びW相コイル93fにより構成されるN回巻回されたW相のアーマチュアコイル9W2が形成される。
 このように、アーマチュアコイル9は、1番、4番ティース12に形成されているU相のアーマチュアコイル9U1,9U2と、2番、5番ティース12に形成されているV相のアーマチュアコイル9V1,9V2と、3番、6番ティース12に形成されているW相のアーマチュアコイル9W1,9W2とにより構成され、並列回路数が4つとなる。
 そして、隣接するセグメント15間には、各相コイル91a~93fがU,「-W」,「-W」,V,「-U」,「-U」,W,「-V」,「-V」相の順で電気的に順次接続されている。
 ここで、図2に詳示するように、各ティース12には巻線14が集中巻方式により巻回されているので、隣接するティース12間に跨る巻線14の渡り線が無くなる。すなわち、アーマチュアコア8の軸方向端部に存在するアーマチュアコイル9のコイルエンド9aの重なりが、分布巻方式にて巻線14を巻回する場合と比較して減少される。このため、アーマチュアコア8のコア本体11の軸方向端部が巻線14で覆われることなく、コア本体11に形成されている空孔11bが露出する。
 また、アーマチュアコア8とセグメント15のライザ16との間の巻線14が、回転軸3に掛け回されるように引き回されているので、コンミテータ10の首下の巻太りが抑えられる。
 さらに、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向が、回転軸3周りに全て同一方向(図4における右方向)となるように設定されているので、各セグメント15のライザ16に、巻線14がα巻により巻き付けられる。
 α巻について、図5に基づいて詳述する。
 図5は、各セグメントのライザへの巻線の掛け回し方法を示す説明図である。
 同図に示すように、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向が、回転軸3周りに全て同一方向(図4における右方向)となるように設定されていることから、各セグメント15のライザ16に掛け回される巻線14は、常に左方向からライザ16に掛け回され、右方向へと引き出される。このため、図5のA部に示すように、ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられる。
(減速機構)
 図1に示すように、このような電動モータ2が取付けられているギヤハウジング23には、ハウジング本体42に歯車群41が収納されている。歯車群41は、電動モータ2の回転軸3に連結されたウォーム軸25と、ウォーム軸25に噛合う1対の段付歯車26,26と、段付歯車26に噛合うスパーギヤ27とで構成されている。
 ウォーム軸25は、一端が回転軸3に連結されると共に、他端がハウジング本体42に回転自在に軸支されている。ウォーム軸25と回転軸3との連結部24、つまり、回転軸3の他端は、ハウジング本体42に形成されたブラシ収納部22の底壁31に設けられている転がり軸受32に、回転自在に支持されている。
 また、ウォーム軸25は、互いに逆ネジの第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bを有している。これら第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bは、1条又は2条に形成されている。しかしながら、第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bを、3条以上に形成してもよい。
 ウォーム軸25を挟んで両側には、1対の段付歯車26,26が配置され、第1ネジ部25a、及び第2ネジ部25bに、それぞれ1対の段付歯車26,26が噛合されている。
 1対の段付歯車26は、ウォーム軸25に噛合うウォームホイール28と、ウォームホイール28よりも小径に形成された小径歯車29とが一体成形されたものである。段付歯車26の径方向中央には、アイドラー軸61が圧入されている。アイドラー軸61は、小径歯車29とは反対側に突出しており、この突出した端部61aがハウジング本体42に回転自在に軸支されている。一方、アイドラー軸61の端部61aとは反対側端に存在する小径歯車29の先端は、ボトムプレート43に回転自在に軸支されている。
 このように、1対の段付歯車26は、ハウジング本体42とボトムプレート43とで両端が軸支されている。そして、1対の段付歯車26,26は、それぞれ同方向に回転し、スパーギヤ27にウォーム軸25の回転を伝達する。すなわち、ウォーム軸25と、1対の段付歯車26,26とにより所謂マーシャル機構を構成しており、1対の段付歯車26,26によりウォーム軸25にかかるスラスト力が相殺されるようになっている。
 スパーギヤ27は、段付歯車26の小径歯車29に噛合っている。スパーギヤ27の径方向中央には、ボス部65がボトムプレート43側に向かって突出形成されている。このボス部65は、ボトムプレート43に回転自在に支持されている。また、ボス部65には、出力軸62が圧入されている。出力軸62は、ハウジング本体42の底壁(エンド部)42cから突出している。ハウジング本体42の底壁42cには、出力軸62に対応する部位に、ボス部63が外方に向かって突出形成されている。このボス部63には、出力軸62を回転自在に軸支するためのすべり軸受64が設けられている。
 出力軸62のハウジング本体42から突出した部分には、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り部66が形成されている。この先細り部66には、セレーション67が形成されている。これによって、例えば、ワイパなどを駆動するための外部機構と出力軸62とを連結することができるようになっている。
 また、ハウジング本体42の側壁42bには、コネクタ68が回転軸3の軸方向に沿って突設されている。コネクタ68は、不図示の制御機器に接続され、不図示の外部電源の電力を電動モータ2に供給する。
 ハウジング本体42の開口部42aを閉塞するボトムプレート43には、内面43aに基板71が配置されている。この基板71には、コネクタ68と電動モータ2とを電気的に接続するためのターミナル72が設けられている。また、基板71には、コンタクタ73a,73bが設けられている。コンタクタ73a,73bは、スパーギヤ27の回転位置を検出するための摺動接点である。スパーギヤ27のコンタクタ73a,73bが摺接する部位には、不図示のコンタクトプレートが設けられている。
 そして、スパーギヤ27、つまり、出力軸62の回転に伴って、コンタクタ73a,73bとコンタクトプレート(不図示)との接触位置が変化したり、接触/非接触したりすることによって出力軸62の回転位置が検出できるようになっている。コンタクタ73a,73bによって検出された信号は、ターミナル72を介して不図示の制御機器に出力され、電動モータ2の回転制御が行われる。
(電動モータの作用)
 次に、図4に基づいて、電動モータ2の作用について説明する。
 例えば、図4に示すように、1-2番セグメント15間に低速用ブラシ21aが配置され、6番セグメント15に共通ブラシ21cが配置された状態であって、これら低速用ブラシ21aと共通ブラシ21cとの間に電圧を印加した場合について説明する。
 この場合、1-2番セグメント15,15間に跨って低速用ブラシ21aが配置されているので、U相の順巻きコイル91a,91eが短絡した状態になる。
 一方、1番ティース12、及び4番ティース12に巻回されている「-U」相コイル92a,92eには逆方向(図4における反時計回り方向)に電流が流れる。他方、1番ティース12、及び4番ティース12に巻回されている「-U」相コイル93a,93eには順方向(図4における時計回り方向)に電流が流れる。このように、1番ティース12、及び4番ティース12に巻回され、ブラシ21a,21cによって短絡されない「-U」相コイル92a,92e、及び「-U」相コイル93a,93eには、互いに逆向きの電流が流れるので磁界が相殺され、永久磁石7との間にトルクが発生しない。
 これに対し、2番ティース12、及び5番ティース12に巻回されているV相コイル91c,91d、「-V相」コイル92c,92d、及び「-V相」コイル93c,93dには、それぞれ順方向に電流が流れる。
 一方、3番ティース12、及び6番ティース12に巻回されている「-W相」コイル91b,91f、「-W相」コイル92b,92f、及びW相コイル93b,93fには、それぞれ逆方向に電流が流れる。
 すると、2,3,5,6番ティース12にそれぞれ磁界が形成される。これらの磁界の向きは、周回り方向に順番になるので、各ティース12に形成される磁界と永久磁石7との間に磁気的な吸引力や反発力が回転軸3を中心にして点対称位置で同じ方向に作用する。そして、これによって回転軸3が回転する。
 回転軸3が回転し始めると、ブラシ21a,21cに摺接するセグメント15が順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われる。これにより、回転軸3が回転し続ける。
 これに対し、高速用ブラシ21bと共通ブラシ21cとの間に電圧を印加した場合、高速用ブラシ21bは、低速用ブラシ21aよりも角度θだけ進角した位置に存在しているので(図3、図4参照)、低速用ブラシ21aと共通ブラシ21cとの間に電圧を印加する場合と比較して、通電される有効導体数が減少する。このため、高速用ブラシ21bと共通ブラシ21cとの間に電圧を印加した場合、電動モータ2が進角され、低速用ブラシ21aと共通ブラシ21cとの間に電圧を印加する場合と比較して高回転で作動する。
(効果)
 したがって、上述の第1実施形態によれば、ヨーク5に永久磁石7を4つ設け、アーマチュアコア8にスロット13を6つ形成し、コンミテータ10にセグメント15を18枚設け、磁極数とスロット数との最小公倍数により決定する次数を12次とすることができる。これに対し、従来の電動モータは、磁極数が4極、スロット数が16に設定されているので、次数が32次となる。このため、モータ性能を悪化させることなく、従来と比較して次数を減少させることができるので、電動モータ2の高速回転時における高周波の騒音を防止することができる。
 また、従来のスロット数が16であるのに対し、アーマチュアコア8のスロット数を6に設定しているので、スロット数を減少した分、アーマチュアコア8の形状を簡素化でき、アーマチュア6の生産性を高めることができる。
 さらに、スロット数を減少させる分、各々スロット13の大きさを大きく設定することができる。このため、各ティース12への巻線14の巻回数を多く設定することができ、この結果、アーマチュアコア8の小型、軽量化を図ることが可能になる。
 そして、セグメント数がスロット数の3倍に設定されているので、一極対あたりのセグメント数が従来よりも多くなる。このため、セグメント15間の電圧を小さくすることができ、従来よりも整流性を向上させることができる。また、1つのセグメント15あたりのアーマチュアコイル9の有効導体数が小さくなるので、高速用ブラシ21bによる速度可変が対応し易くなる。
 また、各ティース12には巻線14が集中巻方式により巻回されているので、隣接するティース12間に跨る巻線14の渡り線を無くすことができる。この分、アーマチュアコイル9の線材コストを低減させることができ、安価な電動モータ2を提供することが可能になる。
 さらに、各ティース12に、集中巻方式にて巻線14を巻回するので、従来のように、分布巻方式にて巻線14を巻回する場合と比較して巻線14の占積率を向上させることができると共に、コイルエンド9aの重なりを減少させることができる。このため、銅損を低減できるので、電動モータ2の高効率化を図ることができる。そして、モータ性能を同一とした場合、アーマチュアコア8の小型、軸短化を図ることができる。
 そして、巻線14の渡り線を無くすことにより、アーマチュアコア8のコア本体11の軸方向端部が巻線14で覆われることがない。このため、コア本体11に形成されている空孔11bを確実に露出させることができ、電動モータ2の内部での空気の対流を促進することができる。このため、電動モータ2の温度上昇を抑制でき、モータ効率を向上させることが可能になる。
 また、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14が、全て回転軸3周りに同一方向(図4における右方向)に向かって引き回されるので、巻線14を引き回す不図示の巻線装置の動作方向を一定にすることができる。このため、不図示の巻線装置の負担を軽減することができ、巻線14の巻線作業性を向上させることができると共に、巻線14にかかるテンションにムラがなくなり、さらに占積率を向上させることができる。よって、生産コストを低減させつつ電動モータ2のモータ性能を向上させることができる。
 さらに、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14に加え、接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向も同一方向(図4における右方向)に設定されており、セグメント15のライザ16に、巻線14がα巻により巻き付けられている。このため、セグメント15と巻線14との接続不良を確実に防止することができる。また、コンミテータ10の首下の巻線14の広がりを確実に抑制できるので、隣り合うライザ16に掛け回された巻線14同士の接触を抑制し、熱の発生を抑えることが可能になる。
 これら巻線14の接続不良、及び熱の発生の抑制について、図6、図7に基づいて詳述する。
 図6は、コンミテータのライザ部分の拡大斜視図であって、ライザに巻線がα巻により巻き付けられている状態を示す。図7は、コンミテータのライザ部分の拡大斜視図であって、ライザに巻線がα巻により巻き付けられていない状態を示す。
 図6に示すように、各ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられることにより、巻線14が各ライザ16の周囲を囲繞するように掛け回される。これに対し、ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられていない場合、換言すればライザ16に巻線14がU巻状に巻き付けられている場合、巻線14がライザ16に引っ掛かっているだけの状態になる。このため、各ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられることにより、セグメント15と巻線14との接続不良を確実に防止することができる。
 また、図6に示すように、各ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられることにより、コンミテータ10の首下で巻線14が交差した状態になり、コンミテータ10の首下における巻線14の広がりが抑制される。これに対し、ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられていない場合、コンミテータ10の首下で巻線14が交差することなく、この分、巻線14が広がってしまう。このように、コンミテータ10の首下で巻線14が広がると、隣り合うライザ16に掛け回された巻線14同士が接触してしまい、熱の発生が促進されてしまう。このため、各ライザ16に巻線14がα巻により巻き付けられることにより、熱の発生を抑えることが可能になる。
(第2実施形態)
 次に、この発明の第2実施形態を、図1、図2を援用し、図8に基づいて説明する。
 図8は、第2実施形態におけるアーマチュアの展開図であり、図4に対応している。尚、第1実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する(以下の実施形態についても同様)。
 この第2実施形態において、減速機付モータ1は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものであって、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸3に連結された減速機構4とを備えている点、電動モータ2は、有底筒状のヨーク5と、ヨーク5内に回転自在に設けられたアーマチュア6とを有している点、電動モータ2は、ヨーク5に配設された永久磁石7が4つ、アーマチュアコア8に形成されているスロット13の個数が6つ、コンミテータ10に設けられているセグメント15の枚数が18枚に設定された所謂4極6スロット18セグメントの電動モータである点、各ティース12は、それぞれU相、V相、W相が周回り方向にこの順で割り当てられている点、同電位となるセグメント15同士は、接続線17によって短絡されている点、各ティース12に巻装されるアーマチュアコイル9、及び接続線17は、アーマチュアコア8やコンミテータ10のライザ16に、巻線14をダブルフライヤ方式によって巻回されることにより形成されている点、アーマチュアコア6とコンミテータ10との間に引き回される巻線14、及び接続線17を形成するために引き回される巻線14の引き回し方向は、回転軸3周りに全て同一方向となるように設定されている点等の基本的構成は、上述した第1実施形態と同様である(以下の実施形態についても同様)。
 ここで、この第2実施形態と前述の第1実施形態との相違点は、第1実施形態の各ティース12に形成されているアーマチュアコイル9U1~9W2は、各相コイル91a~93fが形成される毎に巻線14が所定のセグメント15に接続されるが、第2実施形態の各ティース12に形成されているアーマチュアコイル9U1~9W2は、同相で、且つ同じ方向に巻回される各相コイル91a~93fが、対応する2つのティース12に連続して形成される点にある。
(接続線の結線構造、及びアーマチュアコイルの巻装構造)
 以下、接続線17の結線構造、及びアーマチュアコイル9U1~9W2の巻装構造について詳述する。
 尚、巻線14の巻き始め箇所は、前述の第1実施形態と同様に、1番セグメント15、及び10番セグメント15として説明する。また、1番セグメント15から巻き始められる巻線14と、10番セグメント15から巻き始められる巻線14の引き回し手順は、回転軸3を中心にして点対称となるので、以下の説明では、10番セグメント15から巻き始められる巻線14のみについて説明する。
 10番セグメント15のライザ16に巻き始め端81が掛け回される巻線14は、この後、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回され、10番セグメント15と同電位の1番セグメント15に掛け回される。そして、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。次に、各ティース12に巻線14をそれぞれN(Nは1以上の自然数)回、巻回するものとした場合、1番ティース12にN/6回順方向に巻回してU相コイル91aを形成する。
 続いて、1-2番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、3-4番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、4番ティース12にN/6回順方向に巻回してU相コイル91eを形成する。次に、4-5番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、10番セグメント15に隣接する11番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、11番セグメント15と同電位の2番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、6番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-W相」コイル91fを形成する。
 続いて、5-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、3-4番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、3番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-W相」コイル91bを形成する。次に、2-3番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、2番セグメント15に隣接する3番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、3番セグメント15と同電位の12番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、3-4番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、3番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-W相」コイル92bを形成する。
 続いて、2-3番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、1-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、6番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-W相」コイル92fを形成する。次に、5-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、12番セグメント15に隣接する13番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、13番セグメント15と同電位の4番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-2番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、2番ティース12にN/6回順方向に巻回してV相コイル91dを形成する。
 続いて、2-3番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、4-5番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、5番ティース12にN/6回順方向に巻回してV相コイル91cを形成する。次に、5-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、13番セグメント15に隣接する14番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、14番セグメント15と同電位の5番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、1-2番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、1番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-U相」コイル92aを形成する。
 続いて、1-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、4-5番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、4番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-U相」コイル92eを形成する。次に、3-4番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、5番セグメント15に隣接する6番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、6番セグメント15と同電位の15番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、4-5番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、4番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-U相」コイル93eを形成する。
 続いて、3-4番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、1-2番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、1番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-U相」コイル93aを形成する。次に、1-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、15番セグメント15に隣接する16番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、16番セグメント15と同電位の7番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、2-3番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、3番ティース12にN/6回順方向に巻回してW相コイル93bを形成する。
 続いて、3-4番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、5-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、6番ティース12にN/6回順方向に巻回してW相コイル93fを形成する。次に、1-6番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、7番セグメント15に隣接する8番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、8番セグメント15と同電位の17番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、5-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、5番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-V相」コイル92cを形成する。
 続いて、4-5番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、2-3番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、2番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-W相」コイル92dを形成する。次に、1-2番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、17番セグメント15に隣接する18番セグメント15のライザ16に掛け回す。
 次に、巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、18番セグメント15と同電位の9番セグメント15のライザ16に掛け回す。再び、巻線14をコンミテータ10からアーマチュアコア8に向かって引き回す際、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、2-3番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、2番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-V相」コイル93dを形成する。
 続いて、1-2番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を右方向に向かって引き回し、5-6番ティース12の間のスロット13に引き込む。そして、5番ティース12にN/6回逆方向に巻回して「-V相」コイル93cを形成する。次に、4-5番ティース12の間のスロット13から巻線14を引き出し、この巻線14を、回転軸3に掛け回すようにしながら右方向に向かって引き回し、9番セグメント15に隣接する10番セグメント15のライザ16に掛け回し、この10番セグメント15に巻線14の巻き終わり端82を接続する。
 これにより、1番ティース12には、U相コイル91a、「-U相」コイル92a、及び「-U相」コイル93aにより構成されるN/2回巻回されたU相のアーマチュアコイル9U1が形成される。また、3番ティース12には、「-W相」コイル91b、「-W相」コイル92b、及びW相コイル93bにより構成されるN/2回巻回されたW相のアーマチュアコイル9W1が形成される。さらに、5番ティース12には、V相コイル91c、「-V相」コイル92c、及び「-V相」コイル93cにより構成されるN/2回巻回されたV相のアーマチュアコイル9V1が形成される。
 そして、同相で、且つ同じ方向に巻回される各相コイル91a~93fが、対応する2つのティース12に連続して形成される。
 一方、1番セグメント15のライザ16に巻き始め端81が掛け回される巻線14は、上述の10番セグメント15のライザ16に巻き始め端81が掛け回された巻線14と同時に、且つ回転軸3を中心にして点対称に引き回される。そして、N/2回巻回された各相のアーマチュアコイル9U1~9W2が形成される。
 これにより、アーマチュアコイル9は、1番、4番ティース12に形成されているU相のアーマチュアコイル9U1,9U2と、2番、5番ティース12に形成されているV相のアーマチュアコイル9V1,9V2と、3番、6番ティース12に形成されているW相のアーマチュアコイル9W1,9W2とにより構成され、並列回路数は4つとなる。
 ここで、各相のアーマチュアコイル9U1~9W2の巻線14の巻回数Nが奇数である場合、1番セグメント15、及び10番セグメント15から巻き始められる巻装工程のうちの一方の巻回数を1ターン多くし、他方の巻回数を1ターン少なくすればよい。
 したがって、上述の第2実施形態では、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第3実施形態)
 次に、この発明の第3実施形態を、図9、図10に基づいて説明する。
 図9は、第3実施形態におけるブラシ収納部の平面図であり、図3に対応している。また、図10は、第3実施形態におけるアーマチュアの展開図であり、図4に対応している。
 図9、図10に示すように、この第3実施形態と前述の第1実施形態との相違点は、第1実施形態では、ブラシ21は、陽極側に接続されている低速用ブラシ21a、および高速用ブラシ21bと、これら低速用ブラシ21aと高速用ブラシ21bとに共通使用され陰極側に接続されている共通ブラシ21cとの3つのブラシ21で構成されているのに対し、第3実施形態では、ブラシ121は、陽極側に接続されている陽極側ブラシ121aと、陰極側に接続されている陰極側ブラシ121bとの2つのブラシ121で構成されている点にある。
 陽極側ブラシ121aと陰極側ブラシ121bは、互いに電気角で180°、つまり、機械角で周方向に90°間隔をあけて配設されている。
 このように構成した減速機付モータ1を、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いる場合、2つの減速機付モータ1を用いてワイパブレードを往復動させる。これにより、前述の第1実施形態と同様の効果を奏することができる。これに加え、ワイパブレードを下反転位置と上反転位置との間における往復払拭範囲を調整したり、ワイパブレードの未使用時のワイパの収納位置を、ワイパ使用時のワイパの下反転位置よりも車体の内部に設定し、自動車全体の美観性を向上させたりすることも可能になる。
 尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
 例えば、上述の第2実施形態では、所謂ダブルフライヤ方式により、各ティース12に巻線14をN/6回ずつ巻回しながら各相コイル91a~93fを形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、所謂シングルフライヤ方式を採用し、各ティース12に巻線14をN/3回ずつ巻回しながら各相コイル91a~93fを形成してもよい。すなわち、各相コイル91a~93fを、各ティース12に一度に形成してもよい。このように構成する場合、並列回路数は2つとなる。
(第4実施形態)
(減速機付モータ)
 次に、この発明の第4実施形態を図11~図18に基づいて説明する。
 図11は、本発明に係る電動モータが適用された減速機付モータの縦断面図である。
 同図に示すように、減速機付モータ101は、例えば、自動車のワイパ駆動用に用いるものであって、電動モータ102と、電動モータ102の回転軸103に連結された減速機構104とを備えている。電動モータ102は、有底筒状のヨーク105と、ヨーク105内に回転自在に設けられたアーマチュア106とを有している。
 ヨーク105の筒部153は略円筒状に形成されており、この筒部153の内周面には、4つのセグメント型のマグネット107が配設されている。尚、マグネット107は、セグメント型に限られるものではなく、リング型のものを使用してもよい。
 ヨーク105の底壁(エンド部)151には、径方向中央に軸方向外側に向かって突出する軸受ハウジング119が形成され、ここに回転軸103の一端を回転自在に軸支するための滑り軸受118が設けられている。この滑り軸受118は、回転軸103の調心機能を有している。
 筒部153の開口部153aには、外フランジ部152が設けられている。外フランジ部152には、ボルト孔(不図示)が形成されている。このボルト孔に不図示のボルトが挿通され、減速機構104の後述するギヤハウジング123ギヤハウジング123に形成された不図示のボルト孔に螺入されることによって、ヨーク105が減速機構104に締結固定される。
 図12は、アーマチュアの斜視図、図13は、アーマチュアを構成するアーマチュアコアの平面図である。
 図11~図13に示すように、アーマチュア106は、回転軸103に外嵌固定された電機子180と、回転軸103の他端側(減速機構104側)に配置されたコンミテータ110とを備えている。
 電機子180は、アーマチュアコア108と、アーマチュアコア108に形成されたアーマチュアコイル109と、これらアーマチュアコア108とアーマチュアコイル109との間を絶縁するインシュレータ160とを有している。
 アーマチュアコア108は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり(積層コア)、軟磁性粉を加圧成形したり(圧粉コア)して形成されたものであって、略円柱状のコア本体111を有している。
 図13に詳示するように、コア本体111の径方向略中央には、回転軸103を圧入するための貫通孔111aが形成されている。また、コア本体111の外周部には、ティース112が放射状に6つ設けられている。ティース112は、軸方向平面視略T字型に形成されたものであって、コア本体111から径方向に沿って放射状に突出する巻胴部112a巻胴部112aと、巻胴部112aの先端から周方向に沿って延び、アーマチュアコア108の外周を構成する鍔部112bとにより構成されている。
 このような構成のもと、隣接するティース112間には、蟻溝状のスロット113が6つ形成される。これらスロット113に巻線114を通し、ティース112の巻胴部112aに巻線114を巻回してアーマチュアコイル109が形成される(アーマチュアコイル109の形成方法の詳細は後述する)。
 図11、図12に示すように、回転軸103のアーマチュアコア108よりも他端側に外嵌固定されたコンミテータ110には、外周面に導電材で形成されたセグメント115が18枚取り付けられている。セグメント115は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。
 このように、電動モータ102は、磁極数が4極、スロット113の個数が6つ、セグメント115の枚数が18枚に設定された所謂4極6スロット18セグメントの電動モータとして構成されている。
 また、各セグメント115のアーマチュアコア108側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ116が一体成形されている。ライザ116には、アーマチュアコイル109の端末部が掛け回わされ、ヒュージングなどにより固定されている。これにより、セグメント115と、これに対応するアーマチュアコイル109とが導通される。
 さらに、同電位となるセグメント115に対応するライザ116には、それぞれ接続線117が掛け回され、この接続線117がヒュージングによりライザ116に固定されている。接続線117は、同電位となるセグメント115同士を短絡するためのものであって、コンミテータ110とアーマチュアコア108との間に引き回される。
 このように構成されたコンミテータ110は、図11に示すように、減速機構104のギヤハウジング123に臨まされた状態になっている。ギヤハウジング123は、一面に開口部142aを有する略箱状に形成されたアルミダイキャスト製のハウジング本体142と、ハウジング本体142の開口部142aを閉塞する樹脂製のボトムプレート143とで構成されている。
 ハウジング本体142には、減速機構104の歯車群141が収納される。また、ハウジング本体142の電動モータ102側には、ブラシ収納部122が一体成形され、ここに電動モータ102のコンミテータ110が臨まされている。
 ブラシ収納部122は、ギヤハウジング123の電動モータ102側に凹状に形成されたものである。ブラシ収納部122の内側には、ホルダステー134が設けられている。ホルダステー134には、複数のブラシホルダ(不図示)が設けられており、各ブラシホルダにブラシ121が出没自在に収納されている。ブラシ121は、コンミテータ110に外部電源(例えば、自動車に搭載されるバッテリ等)からの電力を給電するためのものである。ブラシ121は、不図示のスプリングによってコンミテータ110側に向かって付勢されており、その先端がセグメント115に摺接している。
(アーマチュアコイルの形成方法)
 次に、図14に基づいて、アーマチュアコイル109の形成方法の一例について説明する。
 図14は、アーマチュアの展開図であり、隣接するティース間の空隙がスロットに相当している。尚、以下の図14においては、各セグメント115、各ティース112、及び形成されたアーマチュアコイル109にそれぞれ符号を付して説明する。
 同図に示すように、各ティース112は、それぞれU相、V相、W相が周方向にこの順で割り当てられている。つまり、1番、4番ティース112がU相、2番、5番ティース112がV相、3番、6番ティース112がW相になっている。ここで、セグメント115に付した番号のうち、1番に相当する位置は、1番ティース112に対応する位置とする。
 尚、図14において、各ティース112への巻線114の巻回方向が時計回りであるときを順方向と称し、反時計回りであるときを逆方向と称して説明する。
 まず、例えば、巻線114の巻き始め端114aを1番セグメント115より巻き始める場合、この後、巻線114を1番セグメント115近傍に存在する1-6番ティース112の間のスロット113に引き込む。そして、各ティース112に巻線114を、それぞれn(nは自然数であって、3の倍数)回巻回するものとした場合、1番ティース112にn/3回順方向に集中巻方式にて巻回する。
 続いて、1-2番ティース112の間のスロット113から巻線114を引き出し、1番セグメント115に隣接する2番セグメント115のライザ116に掛け回す。そして、2番セグメント115に巻き終わり端114bを接続する。これにより、1-2番セグメント115間には、1番ティース112に順方向に巻回されたU相の第1コイル191が形成される。
 また、5番セグメント115のライザ116に巻き始め端114aを掛け回した巻線114を、1-2番ティース112の間のスロット113に引き込む。そして、1番ティース112にn/3回逆方向に集中巻方式にて巻回する。
 続いて、1-6番ティース112の間のスロット113から巻線114を引き出し、5番セグメント115に隣接する6番セグメント115のライザ116に掛け回す。そして、6番セグメント115に巻き終わり端114bを接続する。これにより、5-6番セグメント115間には、1番ティース112に逆方向に巻回された「-U」相の第2コイル192が形成される。
 さらに、6番セグメント115のライザ116に巻き始め端114aを掛け回した巻線114を、1-2番ティース112の間のスロット113に引き込む。そして、1番ティース112にn/3回逆方向に集中巻方式にて巻回する。
 続いて、1-6番ティース112の間のスロット113から巻線114を引き出し、6番セグメント115に隣接する7番セグメント115のライザ116に掛け回す。そして、7番セグメント115に巻き終わり端114bを接続する。これにより、6-7番セグメント115間には、1番ティース112に逆方向に巻回された「-U」相の第3コイル193が形成される。
 したがって、U相に相当する1番ティース112には、巻線114が順方向にn/3回巻回されて形成されるU相の第1コイル191、巻線114が逆方向にn/3回巻回されて形成される「-U」相の第2コイル192及び「-U」相の第3コイル193で構成されるn回巻きのアーマチュアコイル109が形成される。
 そして、これを各相に対応するセグメント115間で順次行うことにより、アーマチュアコア108には第1コイル191、第2コイル192及び第3コイル193を備えた3相構造のアーマチュアコイル109が形成され、隣接するセグメント115間にU,「-W」,「-W」,V,「-U」,「-U」,W,「-V」,「-V」相のコイル191~193がこの順で電気的に順次接続される。
 尚、各相のコイル191~193を形成する巻線114の巻き始め端114a及び巻き終わり端114bのセグメント115への接続箇所は、隣接するセグメント115間にU,「-W」,「-W」,V,「-U」,「-U」,W,「-V」,「-V」相のコイル191~193がこの順で電気的に順次接続されていればよい。
 ここで、アーマチュアコア108には、軸方向両端側からそれぞれ樹脂製のインシュレータ160が装着されており、これら2つのインシュレータ160の上から巻線114が巻回されるようになっている。
(インシュレータ)
 図15は、アーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図、図16は、アーマチュアコアに装着されたインシュレータをコンミテータ側からみた拡大斜視図、図17は、インシュレータの斜視図である。
 図15~図17に示すように、インシュレータ160は、アーマチュアコア108のコア本体111を被覆するコア本体被覆部161と、ティース112を被覆するティース被覆部162とを備えている。コア本体被覆部161及びティース被覆部162は、樹脂等の絶縁材料により一体成形されている。
 コア本体被覆部161は、コア本体111の軸方向端部を被覆する本体被覆部端面161aと、コア本体111の外周面を被覆する本体被覆部側面161bとを有している。本体被覆部端面161aの径方向中央には、略円筒状の軸挿通部163が軸方向外側に向かって突出形成されている。この軸挿通部163には、回転軸103が挿通される。
 本体被覆部側面161bは、本体被覆部端面161aの外周縁部から、アーマチュアコア108の軸方向略中央に至るまで延出形成されている。
 ティース被覆部162は、ティース112の軸方向端部を被覆するティース被覆部端面162aと、ティース112の側面を覆うティース被覆部側面162bとを有している。
 ティース被覆部端面162aは、ティース112の形状に対応するように軸方向平面視略T字状に形成されている。より具体的には、ティース被覆部端面162aは、ティース112の巻胴部112aの軸方向端面を被覆する巻胴被覆部端面164aと、鍔部112bの軸方向端面を被覆する鍔被覆部端面164bとが一体成形されている。
 一方、ティース被覆部側面162bは、断面略L字状に形成されたものであって、ティース被覆部端面162aにおける巻胴被覆部端面164aの側縁及び鍔被覆部端面164bの径方向内側の側縁からアーマチュアコア108の軸方向略中央に至るまで延出している。より具体的には、ティース被覆部側面162bは、ティース112の巻胴部112aの側面を被覆する巻胴被覆部側面165aと、鍔部112bの径方向内側の内側面を被覆する鍔被覆部側面165bとが一体成形されている。
 ここで、ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bには、板状の第1仕切り壁166及び第2仕切り壁167の2つの仕切り壁166,167が全周に渡って一体成形されている。そして、第1仕切り壁166は、ティース被覆部162の径方向略中央に配置されている。さらに、第2仕切り壁167は、第1仕切り壁166と、鍔被覆部端面164b及び鍔被覆部側面165bとの間の略中間に配置されている。また、各仕切り壁166,167の角部には、平面取り部168が形成されている。
 ここで、2つの仕切り壁166,167は、ティース被覆部162の巻線114が巻回される箇所を3つの部屋に区画している。これにより、ティース被覆部162に、3つのコイル191,192,193がそれぞれ別々に収容される3つの収容部171,172,173が形成される。
 すなわち、3つの収容部171~173のうちの第1収容部171は、ティース被覆部162の第1仕切り壁166の径方向内側に形成される。そして、第1収容部171に第1コイル191が収容される。また、3つの収容部171のうちの第2収容部172は、ティース被覆部162の第1仕切り壁166と第2仕切り壁167との間に形成される。そして、第2収容部172には、第2コイル192が収容される。さらに、3つの収容部171のうちの第3収容部173は、ティース被覆部162の第2仕切り壁167の径方向外側に形成される。そして、第3収容部173には、第3コイル193が収容される。
 このように、3つコイル191,192,193は、形成される順序が早いほど、径方向内側の収容部171~173に収容される。すなわち、まず、第1収容部171に巻線114を巻回して第1コイル181を形成する。続いて、第2収容部172に巻線114を巻回して第2コイル182を形成する。次に、第3収容部173に巻線114を巻回して第3コイル183を形成する。
 ここで、各仕切り壁166,167の角部には、平面取り部168が形成されているので、各収容部171~173に各コイル191~193を収容する際、これらコイル191~193を形成する巻線114の巻回作業性が向上する。すなわち、平面取り部168により、各仕切り壁166,167に巻線114が引っ掛かることがなく、スムーズに巻線114の巻回作業を行うことができる。
 また、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部には、巻崩れ防止板169が一体成形されている。巻崩れ防止板169は、第1収容部171に収容される第1コイル191の巻崩れを防止するためのものである。巻崩れ防止板169は、第1収容部171を画成する役割も有している。
 さらに、ティース被覆部162の鍔被覆部端面164bには、周方向略中央に巻崩れ防止凸部170が一体成形されている。巻崩れ防止凸部170は、第3収容部173に収容される第3コイル193の巻崩れを防止するためのものである。巻崩れ防止凸部170は、第3収容部173を画成する役割も有している。
 ここで、各仕切り壁166,167、巻崩れ防止板169及び巻崩れ防止凸部170は、それぞれ以下の関係が成立するように形成されている。
 図18は、各仕切り壁、巻崩れ防止板及び巻崩れ防止凸部の相対関係を示す説明図である。
 すなわち、図18に示すように、巻崩れ防止板169の高さをT1とし、第1仕切り壁166の高さをT2とし、第2仕切り壁167の高さ及び巻崩れ防止凸部170の高さをT3としたとき、各高さT1,T2,T3は、
 T1≦T2≦T3・・・(1)
 を満たすように設定されている。
 さらに、巻崩れ防止板169と第1仕切り壁166との間の距離をL1とし、第1仕切り壁166と第2仕切り壁167との間の距離をL2とし、第2仕切り壁167と巻崩れ防止凸部170との間の距離をL3としたとき、各距離L1,L2,L3は、
 L1≧L2≧L3・・・(2)
 を満たすように設定されている。
 そして、巻崩れ防止板169、ティース被覆部162及び第1仕切り壁166により形成される第1収容部171の容積(実線ハッチ部参照)をY1とし、第1仕切り壁166、ティース被覆部162及び第2仕切り壁167により形成される第2収容部172の容積(2点鎖線ハッチ部参照)をY2とし、第2仕切り壁167、ティース被覆部162及び巻崩れ防止凸部170により形成される第3収容部173の容積(1点鎖線ハッチ部参照)をY3としたとき、各容積Y1,Y2,Y3は、
 Y1≒Y2≒Y3・・・(3)
 を満たすように設定されている。
 式(1),(2)を満たすように、各仕切り壁166,167、巻崩れ防止板169及び巻崩れ防止凸部170を形成することにより、径方向内側に位置するコイル191~193ほど、巻線高さを低く抑えることができる。すなわち、3つのコイル191~193のうち、第1コイル191の巻線高さが最も低くなり、第3コイル193の巻線高さが最も高くなる。
 ここで、図13に詳示するように、ティース112は、アーマチュアコア108から放射状に延びているので、径方向内側の部位ほど、隣接するティース112間の距離が狭くなっている。このため、径方向内側に位置するコイル191~193ほど巻線高さを低く抑えることにより、周方向に隣接するコイル191~193同士の接触が回避される。これに加え、第1収容部171の容積Y1、第2収容部172の容積Y2及び第3収容部173の容積Y3が、それぞれ式(3)を満たすことにより、3つのコイル191~193を形成している各巻線114の長さを同一にすることができる。
(減速機構)
 図11に戻り、このような電動モータ102が取付けられているギヤハウジング123には、ハウジング本体142に歯車群141が収納されている。歯車群141は、電動モータ102の回転軸103に連結されたウォーム軸125と、ウォーム軸125に噛合う段付歯車126と、段付歯車126に噛合うスパーギヤ127とで構成されている。
 ウォーム軸125は、一端が回転軸103に連結されると共に、他端がハウジング本体142に回転自在に軸支されている。ウォーム軸125と回転軸103との連結部124、つまり、回転軸103の他端は、ハウジング本体142に設けられている転がり軸受132に、回転自在に支持されている。
 スパーギヤ127には出力軸128が設けられており、この出力軸128の先端がハウジング本体142から突出した状態になっている。また、出力軸128の先端には、先細り部129が形成されており、さらに、先細り部129にはセレーション130が形成されている。このセレーション130は、例えば、ワイパなどを駆動するための外部機構と出力軸128とを連結するときに利用される。
(電動モータの動作)
 次に、図14に基づいて、電動モータ102の動作について説明する。
 電動モータ102の動作説明にあたり、例えば、図14に示すように、1-2番セグメント115間にブラシ121が配置されると共に、6番セグメント115にブラシ121が配置され、これら2つのブラシ121の間に電圧が印加された場合について説明する。
 このような場合、U相の第1コイル191は、短絡された状態になる。そして、「-U」相の第2コイル192に逆方向(図14における反時計回り方向)の電流が流れ、「-U」相の第3コイル193に順方向(図14における時計回り方向)の電流が流れる。すなわち、第2コイル192及び第3コイル193には、互いに逆向きの電流が流れるので磁界が相殺され、マグネット107との間にトルクが発生しない。
 これに対し、V相の第1コイル191、「-V」相の第2コイル192及び「-V」相の第3コイル193には、それぞれ順方向に電流が流れる。また、「-W」相の第1コイル191、「-W」相の第2コイル192及び「-W」相の第3コイル193には、それぞれ逆方向に電流が流れる。
 すると、2,3,5,6番ティース112にそれぞれ磁界が形成される。これらの磁界の向きは、周回り方向に順番になる。このため、各ティース112に形成される磁界とマグネット107との間に、磁気的な吸引力や反発力が回転軸103を中心にして点対称位置で同じ方向に作用する。そして、これによって回転軸103が回転する。
 尚、例えば、上述の電動モータ102の動作の説明において、1-2番セグメント115間に配置されたブラシ121を進角させ、回転軸103を高速回転させることも可能である。
(効果)
 したがって、上述の第4実施形態によれば、アーマチュアコア108に巻線114を形成してアーマチュアコイル109を形成するにあたり、アーマチュアコア108に装着するインシュレータ160のティース被覆部162に、第1仕切り壁166及び第2仕切り壁167を設けて3つの収容部171~173を形成しているので、アーマチュアコイル109を構成する3つのコイル191~193の配置箇所を区分けすることができる。このため、巻線114の巻回作業を容易に行うことが可能になり、巻線114の巻太りも低減することができる。
 また、3つのコイル191~193は、形成される順序が早いほど、径方向内側の収容部171~173に収容されるようになっている。すなわち、まず、第1収容部171に巻線114を巻回して第1コイル181を形成する。続いて、第2収容部172に巻線114を巻回して第1コイル182を形成する。次に、第3収容部173に巻線114を巻回して第3コイル183を形成する。このため、ティース112の先端側から順に巻線114を巻回していく場合と比較して、ティース112にスムーズに各コイル191~193を形成することができる。そして、巻線114が嵩張ってしまうことを防止でき、巻線114の巻太りを確実に低減することが可能になる。
 さらに、各仕切り壁166,167の角部には、平面取り部168が形成されているので、各収容部171~173に各コイル191~193を収容する際、これらコイル191~193を形成する巻線114の巻回作業性を向上させることができる。すなわち、平面取り部168により、各仕切り壁166,167に巻線114が引っ掛かることがなく、よりスムーズに巻線114の巻回作業を行うことができる。
 また、ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、第1仕切り壁166及び第2仕切り壁167の2つの仕切り壁166,167を全周に渡って一体成形した。このため、確実に3つのコイル191~193の配置箇所を区分けすることができ、巻線114の巻回作業をさらに容易に行うことが可能になり、且つ巻線114の巻太りも確実に低減することができる。
 さらに、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169を一体成形したので、第1収容部171に収容される第1コイル191の巻崩れを確実に防止することができる。また、ティース被覆部162の鍔被覆部端面164bに、周方向略中央に巻崩れ防止凸部170を一体成形したので、第3収容部173に収容される第3コイル193の巻崩れを防止することができる。
 また、各仕切り壁166,167、巻崩れ防止板169及び巻崩れ防止凸部170は、式(1)~(3)を満たすように形成されているので、3つのコイル191~193のうち、第1コイル191の巻線高さを最も低くすることができ、第3コイル193の巻線高さを最も高くすることができる。
 このため、周方向に隣接するコイル191~193同士の接触を回避しつつ、効率よく各ティース112に巻線114を巻回することができる。そして、巻線114の占積率を向上させることができる。さらに、3つのコイル191~193を形成している各巻線114の長さを同一にすることができ、電動モータ102の特性を安定させることができる。
 尚、上述の第4実施形態では、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169を一体成形した場合について説明した。
 また、上述の第4実施形態では、ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、第1仕切り壁166及び第2仕切り壁167の2つの仕切り壁166,167を全周に渡って一体成形した場合について説明した。
 しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、以下の変形例のように構成してもよい。
(第1変形例)
 図19は、本第4実施形態の第1変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、上述の第4実施形態と、この第1変形例との相違点は、上述の第4実施形態のインシュレータ160には、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169が一体成形されているのに対し、第1変形例には、巻崩れ防止板169が一体成形されていない点にある。
 第1収容部171は、3つの収容部171~173のうち、最も径方向内側に位置している。すなわち、第1収容部171は、ティース112の根本に形成されており、第1収容部171に収容される第1コイル191は、第1仕切り壁166と本体被覆部側面161bとにより、巻崩れが抑制される。
 したがって、第1変形例のように構成した場合であっても、前述の第4実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第2変形例)
 図20は、本第4実施形態の第2変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、上述の第4実施形態と、この第2変形例との相違点は、第4実施形態には、ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、第1仕切り壁166及び第2仕切り壁167が全周に渡って一体成形されているのに対し、第2変形例では、ティース被覆部端面162aのみに、板状の第1仕切り壁366及び第2仕切り壁367が形成されている点にある。
 このように構成した場合であっても、3つのコイル191~193の配置箇所を区分けすることができる。このため、前述の第4実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第3変形例)
 図21は、本第4実施形態の第3変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、第2変形例と、この第3変形例との相違点は、上述の第2変形例では、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169が一体成形されているのに対し、第3変形例には、巻崩れ防止板169が一体成形されていない点にある。
 ここで、第1変形例でも述べたように、巻崩れ防止板169が画成する第1収容部171は、ティース112の根本に位置している。このため、第1収容部171に収容される第1コイル191は、第1仕切り壁166と本体被覆部側面161bとにより、巻崩れが抑制される。
 したがって、第3変形例のように構成した場合であっても、前述の第2変形例と同様の効果を奏することができる。
(第5実施形態)
 次に、この発明の第5実施形態を図22~図24に基づいて説明する。尚、第4実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する。
 図22は、第5実施形態におけるアーマチュアの展開図である。
 同図に示すように、第4実施形態と第5実施形態との相違点は、第4実施形態のコンミテータ110には、セグメント115が18枚取り付けられているのに対し、第5実施形態のコンミテータ210には、セグメント115が12枚取り付けられている点にある。すなわち、第5実施形態の電動モータ10202は、磁極数が4極、スロット113の個数が6つ、セグメント115の枚数が12枚に設定された所謂4極6スロット12セグメントの電動モータとして構成されている。
 また、第4実施形態の電機子180を構成するアーマチュアコア108には、第1コイル191、第2コイル192及び第3コイル193の3つのコイル191~193を備えた3相構造のアーマチュアコイル109が形成されているのに対し、第5実施形態の電機子280を構成するアーマチュアコア108には、第1コイル291及び第2コイル292の2つのコイル291,292を備えた3相構造のアーマチュアコイル209が形成されている点が異なる。
 さらに、アーマチュアコイル209の形状が異なることに伴い、このアーマチュアコイル209とアーマチュアコア108とを絶縁するインシュレータ260の形状が、第4実施形態のインシュレータ160の形状と異なる。
 これらについて、より具体的に以下に説明する。
(アーマチュアコイルの形成方法)
 まず、図22に基づいて、第5実施形態におけるアーマチュアコイル209の形成方法の一例について説明する。
 同図に示すように、各ティース112は、それぞれU相、V相、W相が周方向にこの順で割り当てられている。つまり、1番、4番ティース112がU相、2番、5番ティース112がV相、3番、6番ティース112がW相になっている。
 ここで、セグメント115に付した番号のうち、1番に相当する位置は、1番ティース112に対応する位置とする。また、接続線117によって、同電位となるセグメント115同士が短絡されている。
 尚、図22において、各ティース112への巻線114の巻回方向が時計回りであるときを順方向と称し、反時計回りであるときを逆方向と称して説明する。
 まず、例えば、巻線114の巻き始め端114aを1番セグメント115より巻き始める場合、この後、巻線114を1番セグメント115近傍に存在する1-6番ティース112の間のスロット113に引き込む。そして、各ティース112に巻線114を、それぞれn(nは自然数であって、2の倍数)回巻回するものとした場合、1番ティース112にn/2回順方向に集中巻方式にて巻回する。
 続いて、1-2番ティース112の間のスロット113から巻線114を引き出し、1番セグメント115に隣接する2番セグメント115のライザ116に掛け回す。そして、2番セグメント115に巻き終わり端114bを接続する。これにより、1-2番セグメント115間には、1番ティース112に順方向に巻回されたU相の第1コイル291が形成される。
 また、4番セグメント115のライザ116に巻き始め端114aを掛け回した巻線114を、1-2番ティース112の間のスロット113に引き込む。そして、1番ティース112にn/2回逆方向に集中巻方式にて巻回する。
 続いて、1-6番ティース112の間のスロット113から巻線114を引き出し、4番セグメント115に隣接する5番セグメント115のライザ116に掛け回す。そして、5番セグメント115に巻き終わり端114bを接続する。これにより、4-5番セグメント115間には、1番ティース112に逆方向に巻回された「-U」相の第2コイル292が形成される。
 したがって、U相に相当する1番ティース112には、巻線114が順方向にn/2回巻回されて形成されるU相の第1コイル191と、巻線114が逆方向にn/2回巻回されて形成される「-U」相の第2コイル192とで構成されるn回巻きのアーマチュアコイル209が形成される。
 そして、これを各相に対応するセグメント115間で順次行うことにより、アーマチュアコア108には第1コイル291及び第2コイル292を備えた3相構造のアーマチュアコイル209が形成され、隣接するセグメント115間にU,「-W」,V,「-U」,W,「-V」相のコイル291,292がこの順で電気的に順次接続される。
 尚、各相のコイル291,292を形成する巻線114の巻き始め端114a及び巻き終わり端114bのセグメント115への接続箇所は、隣接するセグメント115間にU,「-W」,V,「-U」,W,「-V」相のコイル291,292がこの順で電気的に順次接続されていればよい。
(インシュレータ)
 図23は、アーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、インシュレータ260は、アーマチュアコア108のコア本体111を被覆するコア本体被覆部161と、ティース112を被覆するティース被覆部162とを備えている。コア本体被覆部161及びティース被覆部162は、樹脂等の絶縁材料により一体成形されている。
 ここで、第4実施形態では、ティース被覆部162におけるティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、2つの仕切り壁166,167が全周に渡って一体成形されている。しかしながら、第5実施形態では、ティース被覆部162におけるティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、1つの仕切り壁266のみ全周に渡って一体成形されている。
 この仕切り壁266は、板状に形成されており、ティース被覆部162の径方向略中央よりもやや径方向外側に配置されている。また、仕切り壁266の角部には、平面取り部268が形成されている。
 ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに仕切り壁266を形成することにより、ティース被覆部162の巻線114が巻回される箇所が2つの部屋に区画される。これにより、ティース被覆部162に、2つのコイル291,292がそれぞれ別々に収容される2つの収容部271,272が形成される。
 すなわち、2つの収容部271,272のうちの第1収容部271は、ティース被覆部162の仕切り壁266の径方向内側に形成される。そして、第1収容部271に、第1コイル291が収容される。また、2つの収容部271のうちの第2収容部272は、ティース被覆部162の仕切り壁266の径方向外側に形成される。そして、第2収容部272に、第2コイル292が収容される。
 このように、形成される順序が早い第1コイル291は、径方向内側に位置する第1収容部271に収容され、形成される順序が遅い第2コイル292は、径方向外側に位置する第2収容部272に収容される。
 ここで、仕切り壁266の角部には、平面取り部268が形成されているので、各収容部271,272に各コイル291,292を収容する際、各コイル291,292を形成する巻線114の巻回作業性が向上する。
 また、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部には、巻崩れ防止板169が一体成形されている。さらに、ティース被覆部162の鍔被覆部端面164bには、周方向略中央に巻崩れ防止凸部170が一体成形されている。
 ここで、仕切り壁266、巻崩れ防止板169及び巻崩れ防止凸部170は、それぞれ以下の関係が成立するように形成されている。
 図24は、仕切り壁、巻崩れ防止板及び巻崩れ防止凸部の相対関係を示す説明図である。
 すなわち、図24に示すように、巻崩れ防止板169の高さをT4とし、仕切り壁266の高さをT5としたとき、各高さT4,T5は、
 T4≦T5・・・(4)
 を満たすように設定されている。
 さらに、巻崩れ防止板169と仕切り壁266との間の距離をL4とし、仕切り壁266と巻崩れ防止凸部170との間の距離をL5としたとき、各距離L4,L5は、
 L4≧L5・・・(5)
 を満たすように設定されている。
 そして、巻崩れ防止板169、ティース被覆部162及び仕切り壁266により形成される第1収容部271の容積(実線ハッチ部参照)をY4とし、仕切り壁266、ティース被覆部162及び巻崩れ防止凸部170により形成される第2収容部272の容積(1点鎖線ハッチ部参照)をY5としたとき、各容積Y4,Y5は、
 Y4≒Y5・・・(6)
 を満たすように設定されている。
 式(4),(5)を満たすように、仕切り壁266及び巻崩れ防止板169を形成することにより、径方向内側に位置する第1コイル291の巻線高さを低く抑えることができる。また、第1収容部271の容積Y4及び第2収容部272の容積Y5が、それぞれ式(6)を満たすことにより、2つのコイル291,292を形成している各巻線114の長さを同一にすることができる。
 したがって、上述の第5実施形態によれば、アーマチュアコイル209を2つのコイル291,292で構成した場合であっても、前述の第4実施形態と同様の効果を奏することができる。
 尚、上述の第5実施形態では、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169を一体成形した場合について説明した。
 また、上述の第5実施形態では、ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、仕切り壁266を全周に渡って一体成形した場合について説明した。
 しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、以下の変形例のように構成してもよい。
(第1変形例)
 図25は、本第5実施形態の第1変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、上述の第5実施形態と、この第1変形例との相違点は、上述の第5実施形態のインシュレータ260には、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169が一体成形されているのに対し、第1変形例には、巻崩れ防止板169が一体成形されていない点にある。
 ここで、巻崩れ防止板169が画成する第1収容部171は、ティース112の根本に位置している。このため、第1収容部171に収容される第1コイル291は、第1仕切り壁166と本体被覆部側面161bとにより、巻崩れが抑制される。
 したがって、第1変形例のように構成した場合であっても、前述の第5実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第2変形例)
 図26は、本第5実施形態の第2変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、上述の第5実施形態と、この第2変形例との相違点は、第5実施形態には、ティース被覆部端面162a及びティース被覆部側面162bに、仕切り壁266が全周に渡って一体成形されているのに対し、第2変形例では、ティース被覆部端面162aのみに、板状の仕切り壁466が形成されている点にある。
 このように構成した場合であっても、2つのコイル291,292の配置箇所を区分けすることができる。このため、前述の第5実施形態と同様の効果を奏することができる。
(第3変形例)
 図27は、本第5実施形態の第3変形例におけるアーマチュアコアにインシュレータを装着した状態の斜視図である。
 同図に示すように、第2変形例と、この第3変形例との相違点は、上述の第2変形例では、ティース被覆部162の巻胴被覆部端面164aと、コア本体被覆部161の本体被覆部端面161aとの接続部に、巻崩れ防止板169が一体成形されているのに対し、第3変形例には、巻崩れ防止板169が一体成形されていない点にある。
 このように構成した場合であっても、前述の第5実施形態の第2変形例と同様の効果を奏することができる。
 尚、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
 例えば、減速機付モータ101は、自動車のワイパ駆動用に用いるものである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな装置の駆動源として用いることが可能である。
 また、上述の実施形態では、電動モータ102は、有底筒状のヨーク105と、ヨーク105内に回転自在に設けられたアーマチュア106とを有し、アーマチュアコア108に巻線114が巻回されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、電動モータを、ステータと、ステータに対して回転自在に設けられたロータとで構成してもよい。このような構成のもと、ステータのステータコアにインシュレータが装着され、このインシュレータの上から、巻線が巻回される。これに用いられるインシュレータに、本実施形態を適用することができる。
 さらに、上述の第4実施形態の電動モータ102は、4極6スロット18セグメントに構成されており、第5実施形態の電動モータ102は、4極6スロット12セグメントに構成されている場合について説明した。
 しかしながら、これに限られるものではなく、アーマチュアコイルが複数のコイルで形成されている構造の各種電動モータに、本実施形態のインシュレータを適用することができる。この場合、アーマチュアコイルを構成するコイルの個数に応じて仕切り壁の数を変化させることが望ましい。例えば、アーマチュアコイルを構成するコイルの個数が4つである場合、ティース被覆部162に3つの仕切り壁を設け、4つの収容部を形成することが望ましい。
 また、上述の第4実施形態では、各仕切り壁166,167の角部に、平面取り部168を形成した場合について説明した。さらに、上述の第5実施形態では、仕切り壁266に、平面取り部268を形成した場合について説明した。
 しかしながら、これに限られるものではなく、平面取り部168,268に代わって丸面取り部を形成してもよい。各仕切り壁166,167仕切り壁166,167,266に丸面取り部を形成した場合であっても、各仕切り壁166,167仕切り壁166,167,266に巻線114が引っ掛かることがなく、スムーズに巻線114の巻回作業を行うことができる。
 さらに、上述の実施形態では、各仕切り壁166,167,366,367,266,466が板状に形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各仕切り壁166,167,366,367,266,466は、ティース被覆部162上に、各コイル191,192,193,291,292をそれぞれ別々に配置することができる形状であればよい。例えば、各仕切り壁166,167,366,367,266,466に代わって、突起などを任意の箇所に複数形成してもよい。
1 減速機付モータ
2 電動モータ
3 回転軸
5 ヨーク
7 永久磁石(磁極)
8 アーマチュアコア
9 アーマチュアコイル(コイル)
10 コンミテータ
12 ティース
13 スロット
14 巻線(コイル)
15 セグメント
16 ライザ
17 接続線
21 ブラシ
21a 低速用ブラシ
21b 高速用ブラシ
21c 共通ブラシ
91a,91e U相コイル(U相のコイル)
92a,93a,92e,93e -U相コイル(-U相のコイル)
91b,92b,91f,92f -W相コイル(-W相のコイル)
93b,93f W相コイル(W相のコイル)
91c,91d V相コイル(V相のコイル)
92c,93c,92d,93d -V相コイル(-V相のコイル)
9U1,9U2 U相のアーマチュアコイル
9V1,9V2 V相のアーマチュアコイル
9W1,9W2 W相のアーマチュアコイル

Claims (10)

  1.  複数の磁極を有するヨークと、
     前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
     前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延びる複数のティース、及びこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
     各ティースに、それぞれ集中巻方式にて巻装されるコイルと、
     前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
     前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う低速用ブラシ、高速用ブラシ、及びこれらに共通して用いられる共通ブラシの3つのブラシとを備え、
     前記磁極を4極、前記スロットの個数を6つ、前記セグメントの個数を18つに設定し、
     各ティースに巻装されているコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成されて2つの逆巻きコイルとを備え、
     各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ-U相、-V相、-W相のコイルとしたとき、
     隣接するセグメント間に、U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルをこの順で電気的に接続し、
     且つ、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回される前記コイルは、前記回転軸周りに同一方向に向かって引き回されている電動モータ。
  2.  複数の磁極を有するヨークと、
     前記ヨークの内側に回転自在に設けられる回転軸と、
     前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延びる複数のティース、及びこれらティース間に形成される複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
     各ティースに、それぞれ集中巻方式にて巻装されるコイルと、
     前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
     前記セグメントを介して前記コイルに給電を行う2つのブラシとを備え、
     前記磁極を4極、前記スロットの個数を6つ、前記セグメントの個数を18つに設定し、
     各ティースに巻装されているコイルは、順方向に巻回して形成された1つの順巻きコイルと、逆方向に巻回して形成されて2つの逆巻きコイルとを備え、
     各ティースを周回り方向にU相、V相、W相の順で割り当て、各相に巻装されている前記順巻きコイルをそれぞれU相、V相、W相のコイルとし、各相に巻装されている前記逆巻きコイルをそれぞれ-U相、-V相、-W相のコイルとしたとき、
     隣接するセグメント間に、U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルをこの順で電気的に接続し、
     且つ、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回される前記コイルは、前記回転軸周りに同一方向に向かって引き回されている電動モータ。
  3.  各セグメントのうち、同電位となるセグメント同士を接続線により接続し、
     前記U相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルを形成する際に、これらU相、-W相、-W相、V相、-U相、-U相、W相、-V、-V相のコイルと共に前記接続線を一連に形成し、
     この接続線を形成する際に、前記コイルを、前記アーマチュアコアと前記コンミテータとの間に引き回す際の方向と同一方向となるように引き回し、
     前記セグメントに形成されているライザに、前記コイルをα巻により巻き付け、前記セグメントと前記コイルとを接続した請求項1又は請求項2に記載の電動モータ。
  4.  少なくとも前記ティースの周囲を覆うように形成された絶縁性を有するインシュレータを備え、
     前記コイルは、前記ティースに、前記インシュレータの上から巻線を巻回して形成され、
     前記インシュレータに、複数の前記電機子コイルのうちの少なくとも1つの配置場所を決定する仕切り部を設け、
     前記仕切り部によって、前記インシュレータ上に、前記コイルを収容する収容部が少なくとも2つ形成されている請求項1又は請求項2に記載の電動モータ。
  5.  前記仕切り部は、少なくとも前記インシュレータの軸方向一端に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の電動モータ。
  6.  前記仕切り部は、前記インシュレータの全周に渡って設けられていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電動モータ。
  7.  前記仕切り部は、前記各収容部の容積が略同一となるように設けられていることを特徴とする請求項4~請求項6の何れか1項に記載の電動モータ。
  8.  前記各仕切り部の突出高さが互いに異なっていることを特徴とする請求項4~請求項7の何れか1項に記載の電動モータ。
  9.  前記各仕切り部の突出高さは、径方向内側に位置するほど、より低く設定されていることを特徴とする請求項8に記載の電機子。
  10.  前記各収容部のうち、径方向内側に位置する前記収容部から径方向外側に位置する前記収容部へと、順に前記電機子コイルが収容されていることを特徴とする請求項4~請求項9の何れか1項に記載の電動モータ。
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