WO2019116732A1 - モータ装置 - Google Patents

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WO2019116732A1
WO2019116732A1 PCT/JP2018/039359 JP2018039359W WO2019116732A1 WO 2019116732 A1 WO2019116732 A1 WO 2019116732A1 JP 2018039359 W JP2018039359 W JP 2018039359W WO 2019116732 A1 WO2019116732 A1 WO 2019116732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
teeth
motor device
region
insulator
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/039359
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
夏海 田村
哲平 時崎
康嗣 山内
Original Assignee
株式会社ミツバ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社ミツバ filed Critical 株式会社ミツバ
Publication of WO2019116732A1 publication Critical patent/WO2019116732A1/ja

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    • 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

Definitions

  • a core body fixed to a rotating shaft, a plurality of teeth projecting radially outward from the core body, an insulator mounted on the teeth, and a coil wound around the teeth via the insulator;
  • the present invention relates to a motor device including a plurality of segments to which a coil is connected and a brush is in sliding contact.
  • Patent Document 1 is an electric motor with a brush, and is used, for example, as a drive source of a power window device.
  • the electric motor described in Patent Document 1 includes an armature that is rotated by the supply of a drive current.
  • the armature includes an armature core fixed to a motor rotation shaft, a plurality of teeth radially provided on the armature core, an insulator mounted on the teeth, a coil wound on the teeth through the insulator, and a brush And a commutator that is in sliding contact with the other.
  • the insulator insulates the teeth from the coil, and the insulator is provided with a restricting portion which restricts the movement of the coil inward in the radial direction of the armature core.
  • the coil wound around the teeth through the insulator is suppressed from moving radially inward of the armature core with respect to the restricting portion. Therefore, the winding disorder of the coil wound by several teeth can be suppressed and the space factor of a coil can be improved.
  • each coil layer in order to make the winding number and length of the coil of each coil layer constant, it is possible to arrange and arrange each coil layer in the protrusion direction of teeth.
  • the coil of the first coil layer is strongly wound in order to increase the space factor of the coil, the coils are displaced in the protrusion direction of the teeth and dispersed. That is, it is difficult to concentrate and wind the coils at a predetermined location along the protrusion direction of the teeth, and winding disturbance also occurs in the second coil layer and the third coil layer.
  • An object of the present invention is to provide a motor device capable of improving a space factor of coils by arranging a plurality of coil layers in order in a protruding direction of teeth while suppressing variations in the number of turns and length of coils of a plurality of coil layers. It is to do.
  • a motor device comprising: a wound coil; and a plurality of segments to which the coil is connected and a brush is in sliding contact, and the insulator is provided corresponding to the proximal end side of the teeth Provided between the first area and the second area, the second area provided corresponding to the tip side of the teeth, and the first area with respect to the second area
  • the ratio of the number of teeth to the number of segments is 1: n (n is a natural number of 2 or more), and the teeth are wound with the coil a plurality of times.
  • Yl layer is provided n layer in the protruding direction of the teeth, the step portion is disposed on the distal end side of the teeth than 1/3 of the projecting height of the teeth from the base end side of the teeth.
  • the first region is a flat surface parallel to the protrusion direction of the teeth.
  • the stepped portion is provided at a portion corresponding to an axial end of the core main body and supports a coil end of the coil.
  • the stepped portion is provided in a portion corresponding to a slot between the adjacent teeth, and supports a coil side of the coil.
  • the second region is an inclined surface which is inclined so as to approach the teeth as it goes to the tip side of the teeth.
  • the slot between the adjacent teeth is a slant groove inclined along the axial direction of the core body.
  • the insulator is provided with a first region corresponding to the proximal end side of the teeth and a second region corresponding to the distal end side of the teeth, and between the first region and the second region Further, a step portion is provided to make the first region recessed relative to the second region.
  • the coil is hooked on the step portion, and the displacement of the coil along the protrusion direction of the teeth is suppressed. Therefore, it is possible to improve the space factor of the coil by arranging the plurality of coil layers in order in the protrusion direction of the teeth while suppressing the variation in the number of turns and the length of the coils of the plurality of coil layers.
  • the step portion is disposed from the base end side of the teeth to the tip end side of the teeth more than 1/3 of the protrusion height of the teeth, the three-phase doubled three-phase coil having two coil layers suitable for vehicle use
  • the space factor can be effectively improved with respect to the electric motor A having a segment structure and the electric motor B having a three-phase three-fold segment structure having three layers of coil layers. Therefore, further reduction in size and weight of the on-vehicle motor device can be realized.
  • the electric motor A is an electric motor having U phase, V phase and W phase (3 phase) and provided with segments twice as many as the number of slots
  • the electric motor B is U phase and V It is an electric motor which has a phase, W phase (three phases), and is equipped with a segment whose number is three times the number of slots.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view (with coil) taken along the line AA of FIG. 4; (A), (b) is an expanded sectional view in alignment with the BB line of FIG. 4 explaining the manufacturing procedure of an insulator, and the winding condition of a coil. It is an expanded view which shows the winding state of a coil.
  • FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 showing a second embodiment.
  • FIG. 16 is a view corresponding to FIG. 5 showing a second embodiment.
  • FIG. 10 is a partial enlarged cross-sectional view showing a coil layer of Embodiment 2;
  • FIG. 18 is a development view showing a wound state of a coil of Embodiment 3;
  • FIG. 1 is a schematic view showing a wiper apparatus mounted on a vehicle
  • FIG. 2 is a plan view showing the wiper motor of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view showing an armature of the wiper motor of FIG. 5 is an exploded perspective view showing a pair of insulators and an armature core
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4 (coil 7 (a) and 7 (b) are enlarged sectional views taken along the line B-B of FIG. 4 explaining the manufacturing procedure of the insulator and the winding condition of the coil
  • FIG. 8 shows the winding condition of the coil. Each shown the expanded view which shows.
  • a windshield 11 is provided on the front side of the vehicle 10.
  • a DR-side wiper member 12 and an AS-side wiper member 13 for wiping away rain water or the like adhering to the windshield 11 are provided on the windshield 11.
  • the DR side indicates the driver's side
  • the AS side indicates the passenger side.
  • the DR side wiper member 12 includes a DR side wiper blade 12a and a DR side wiper arm 12b.
  • the DR side wiper blade 12a is rotatably mounted on the tip end side of the DR side wiper arm 12b.
  • the AS-side wiper member 13 includes an AS-side wiper blade 13 a and an AS-side wiper arm 13 b.
  • the AS side wiper blade 13a is rotatably mounted on the tip side of the AS side wiper arm 13b.
  • the DR side and AS side wiper blades 12a and 13a are in elastic contact with the windshield 11 by the biasing force of a tension spring (not shown) provided inside the DR side and AS side wiper arms 12b and 13b. There is.
  • the DR side and AS side wiper blades 12a and 13a synchronize the DR side and AS side wiping ranges 11a and 11b formed between the lower reversing position LRP and the upper reversing position URP on the windshield 11, respectively. It reciprocates in the same direction. That is, the wiping patterns of the DR side and AS side wiper blades 12a and 13a are tandem.
  • a wiper device 14 for rocking the DR side and AS side wiper blades 12a and 13a is mounted on the front side of the windshield 11 in the vehicle 10.
  • the wiper device 14 converts the rotational movement of the wiper motor 15 driven by the operation of a wiper switch (not shown) provided in the vehicle interior etc. and the wiper motor 15 into swinging movement of the wiper blades 12a and 13a on the DR side and AS side.
  • a link mechanism 16 16
  • the wiper motor 15 is rotationally driven.
  • the link mechanism 16 is driven to swing, and the DR side pivot shaft 17 a and the AS side pivot shaft 17 b provided in the vehicle 10 are swung.
  • the DR side and AS side wiper members 12 and 13 fixed to the DR side and AS side pivot shafts 17a and 17b are swung on the windshield 11, and the rain water etc. attached to the windshield 11 becomes beautiful. Be wiped out.
  • the wiper motor (motor device) 15 includes a motor unit 20 and a reduction mechanism unit 30.
  • the motor unit 20 includes a motor case 21 formed in a bottomed cylindrical shape by pressing (deep drawing) a conductive material such as a steel plate.
  • Four permanent magnets 22 are fixed to the inner wall of the motor case 21.
  • An armature 40 is rotatably provided inside the permanent magnets 22 via a predetermined gap, and an armature shaft (rotational shaft) 23 is fixed to the rotation center of the armature 40. That is, the motor case 21 rotatably accommodates the armature 40 and the armature shaft 23.
  • the proximal end side (right side in the figure) of the armature shaft 23 is supported by the bottom 21 a of the motor case 21 via a bearing member (not shown).
  • the tip end side (left side in the drawing) of the armature shaft 23 extends to the inside of the housing 31 forming the speed reduction mechanism 30.
  • a pair of worms 24 a and 24 b are integrally provided on the tip end side of the armature shaft 23. That is, the pair of worms 24 a and 24 b are rotated by the rotation of the armature shaft 23.
  • a commutator 25 formed in a substantially cylindrical shape is fixed between the worm 24 b and the armature 40 along the longitudinal direction of the armature shaft 23.
  • the end of the coil 26 wound around the armature 40 is electrically connected to the commutator 25.
  • three brushes 27 are in sliding contact with the outer peripheral portion of the commutator 25.
  • an electromagnetic force is generated in the armature 40, and the armature shaft 23 is rotated at a predetermined rotation number and rotation direction.
  • one of the three brushes 27 is a common brush, and the other two are a high brush and a low brush. Thereby, the operation speed of the wiper motor 15 is switched to high speed and low speed according to the operation of the wiper switch.
  • the speed reduction mechanism 30 includes a housing 31 and a housing cover 32.
  • the housing 31 is formed in a substantially bathtub shape by casting a conductive material such as aluminum.
  • the housing 31 is connected to the opening side (left side in FIG. 2) of the motor case 21 by a plurality of fastening screws 18 (only two are shown in FIG. 2).
  • a worm wheel 33 is rotatably accommodated inside the housing 31, a worm wheel 33 is rotatably accommodated.
  • the worm wheel 33 is formed in a substantially disk shape by injection molding of a plastic material such as polyacetal (POM).
  • POM polyacetal
  • the base end side of the output shaft 34 which consists of steel rods is being fixed to the rotation center of the worm wheel 33. As shown in FIG.
  • a pair of counter gears 35a and 35b is provided between the worm wheel 33 and the pair of worms 24a and 24b. That is, the pair of counter gears 35 a and 35 b are meshed with the pair of worms 24 a and 24 b and the worm wheel 33. Thus, the worm wheel 33 is rotated by the rotation of the armature shaft 23 via the pair of counter gears 35a and 35b.
  • the pair of worms 24a and 24b, the pair of counter gears 35a and 35b, and the worm wheel 33 are for reducing the rotation of the armature shaft 23 to output torque increased torque from the output shaft 34, and a reduction mechanism It constitutes SD.
  • the distal end side of the output shaft 34 is disposed outside the housing 31, and the link mechanism 16 (see FIG. 1) is connected to the distal end side of the output shaft 34.
  • the connector cover 32 a is integrally provided on the housing cover 32.
  • An external connector (not shown) on the vehicle side is connected to the connector connection portion 32a, whereby a drive current is supplied to each of the three brushes 27.
  • a plurality of conductive members made of brass or the like, and electronic parts such as choke coils and capacitors (none of which are shown) are provided.
  • the conductive members and the electronic components are all fixed to the inside of the housing cover 32.
  • the armature 40 forming the motor unit 20 is formed by laminating a plurality of thin electromagnetic steel plates (not shown) on an armature core 41 and the armature core 41 by means of concentrated winding.
  • a coil 26 wound with the number of turns, and a pair of insulators 42 provided between the armature core 41 and the coil 26 to insulate between them are provided. That is, the coil 26 is wound around the teeth 41 b (see FIG. 5) of the armature core 41 via the insulator 42.
  • the armature core 41 is shaded in light color, and the coil 26 (coil block) is darkened. The color is shaded.
  • the lump of the coil 26 wound by concentrated winding is represented by the square in order to make it intelligible.
  • the armature core 41 includes an annular core body 41 a on the radially inner side thereof. Then, the outer peripheral portion of the armature shaft 23 (see FIG. 3) is firmly fixed to the inner side in the radial direction of the core body 41a by press-fitting or the like. Thereby, the armature shaft 23 is rotated as the armature core 41 rotates.
  • a total of six teeth 41 b are integrally provided on the radially outer side of the core main body 41 a. More specifically, the teeth 41b radially project radially outward from the core main body 41a, and are arranged at equal intervals (60 degree intervals) in the circumferential direction of the core main body 41a.
  • the core main body 41a and the six teeth 41b are formed by pressing a thin electromagnetic steel plate or the like, and are integrated so as not to be separated from each other.
  • the base end side of the teeth 41b is connected to the core main body 41a, and wide end portions 41c protruding on both sides in the circumferential direction of the armature core 41 are integrally provided on the tip end side of the teeth 41b.
  • a slot (groove) 41d is provided between the adjacent teeth 41b, and the coil 26 (see FIG. 3) is inserted into the slot 41d from the gap SL between the adjacent wide portions 41c. It has become. Specifically, the coil 26 is introduced into the slot 41d from the gap SL by an automatic winding machine or the like (not shown), and wound from the proximal end side (the core main body 41a side) of the tooth 41b. .
  • the slot 41 d and the gap SL form a diagonal groove (skew) inclined along the axial direction of the core body 41 a (the armature core 41).
  • the slot 41d and the clearance SL may not be inclined grooves, but may be straight grooves along the axial direction of the core body 41a.
  • the slots 41d can be formed as oblique grooves by shifting the electromagnetic steel plates circumferentially by a predetermined angle.
  • the slots 41d can be formed as straight grooves by overlapping all the electromagnetic steel sheets to be stacked in the circumferential direction without shifting.
  • the coil 26 is wound around the teeth 41 b (see FIG. 5), and has a pair of coil sides 26 a disposed inside the slot 41 d and an armature core outside the slot 41 d. And 41 a pair of coil ends 26 b disposed at the axial end. A part (coil 26) of the coil end 26b on the side of the commutator 25 of the pair of coil ends 26b is electrically connected to the commutator 25.
  • the commutator 25 is provided with a total of 18 segments (commutator pieces) 25a at its outer peripheral portion. And these segments 25a are being fixed (unified) to the diameter direction outside of mold resin part 25b formed cylindrically. That is, each brush 27 is in sliding contact with each segment 25a. Further, the armature shaft 23 is fixed by press fitting on the inner side in the radial direction of the mold resin portion 25b.
  • a riser 25c formed by folding back the end of each segment 25a is provided on the armature core 41 side (right side in the drawing) along the axial direction of the commutator 25, a riser 25c formed by folding back the end of each segment 25a is provided on the armature core 41 side (right side in the drawing) along the axial direction of the commutator 25.
  • a portion (coil 26) of the coil end 26b drawn from the coil end 26b on the side of the commutator 25 is electrically connected to these risers 25c in a conductive manner.
  • a pair of insulators 42 is mounted on both axial sides of the armature core 41. These insulators 42 insulate between the armature core 41 (the teeth 41 b) and the coil 26 (see FIG. 3), and are formed in a predetermined shape by a resin material such as plastic. That is, the pair of insulators 42 is provided between the armature core 41 and the coil 26 and mounted on the teeth 41 b.
  • the pair of insulators 42 are formed in substantially the same shape so as to be mirror-symmetrical about the armature core 41 in the axial direction. Specifically, only the axial dimension of the insertion cylinder 42b through which the armature shaft 23 is inserted is different, and the insertion cylinder 42b of the insulator 42 on the side of the commutator 25 along the axial direction of the armature core 41 is the other insulator It is longer than the 42 insertion cylinders 42b. Therefore, the detailed structure of the insulator 42 on the side of the commutator 25 will be described below as a representative.
  • the insulator 42 includes a main body portion 42 a formed in a substantially disc shape.
  • An insertion cylinder 42b into which the armature shaft 23 (see FIG. 3) is inserted is integrally provided at one side in the thickness direction of the main body portion 42a and at the central portion of the main body portion 42a.
  • the insertion tube 42 b protrudes from the main body 42 a toward the commutator 25.
  • a slot insertion portion 42c to be inserted into the slot 41d from the axial direction of the armature core 41 is integrally provided.
  • the slot insertion portion 42c is protruded from the main body portion 42a toward the armature core 41, and a total of six slot insertion portions 42c are provided corresponding to the six slots 41d.
  • the tip portions of the slot insertion portions 42c of both insulators 42 are slots 41d. It has height dimensions that do not collide with each other.
  • a notch 42d is provided in a portion corresponding to the gap SL of the armature core 41 in each slot insertion portion 42c. Thereby, the introduction of the coil 26 into the slot insertion portion 42c is permitted.
  • the slot insertion portion 42c and the notch portion 42d are respectively inclined in accordance with the inclination (skew) of the slot 41d.
  • a stepped portion 42e is provided on one side in the thickness direction of the main body portion 42a, that is, on the insertion cylinder 42b side of the main body portion 42a. As shown in FIG. 4, the stepped portion 42e is disposed between the insertion cylinder 42b and the outer peripheral portion 42f of the main portion 42a in the radial direction of the main portion 42a.
  • the stepped portion 42e forms a first region AR1 inside the radial direction of the main body portion 42a, and forms a second region AR2 outside the radial direction of the main body portion 42a. That is, the first area AR1 is provided corresponding to the proximal end side of the tooth 41b, and the second area AR2 is provided corresponding to the distal end side of the tooth 41b. More specifically, the stepped portion 42e is provided between the first area AR1 and the second area AR2, and the first area AR1 is recessed with respect to the second area AR2. That is, as shown in FIG. 6, the first area AR1 is recessed more toward the teeth 41b (the armature core 41) than the second area AR2.
  • the first area AR1 and the second area AR2 are flat surfaces parallel to the projecting direction of the tooth 41b (the horizontal direction in the figure), and the step 42e is a first area AR1. And the second area AR2 are connected by a smooth curve.
  • the insulating film such as enamel applied on the surface of the coil 26 wound in the first and second regions AR1 and AR2 is not damaged.
  • the height difference G between the first area AR1 and the second area AR2 is set to a size slightly larger than the wire diameter (diameter) D of the coil 26 (G> D).
  • the coil 26 is better hooked on the step 42e, and the first coil layer CL1 is in the protruding direction of the teeth 41b (tip side of the teeth 41b). Deviation is effectively suppressed.
  • the position of the step portion 42e along the protrusion direction of the tooth 41b is arranged from the base end side of the tooth 41b to the tip end side of the tooth 41b rather than 1/3 of the protrusion height of the tooth 41b.
  • the step portion 42 e has a distance S (L / 3 ⁇ S ⁇ 2 ⁇ L / 3) from the base end side of the teeth 41 b. It is placed in position.
  • the stepped portion 42e is provided at an axial end of the core body 41a and at a portion corresponding to the teeth 41b.
  • a part of the coil end 26b of the coil 26 is supported by the step 42e so as not to be displaced. Therefore, as shown in FIG. 6, the first coil layer CL1 is shifted in the protruding direction of the teeth 41b between the edges where the second coil layer CL2 and the third coil layer CL3 are wound. Is effectively suppressed.
  • the insulator 42 is injection-molded as shown in FIG. 7 (a).
  • the insulator 42 includes an upper mold UM for molding the main body 42a, the insertion cylinder 42b, the step 42e and the outer peripheral part 42f, and a lower mold LM for molding the slot insertion part 42c and the notch 42d. Butt is formed by filling the interior (cavity) with a molten resin (not shown). Therefore, as shown in FIG. 7B, the parting line PL is formed at the boundary between the main body portion 42a of the completed insulator 42 and the slot insertion portion 42c.
  • the upper mold UM is used as a fixed mold and the lower mold LM is used as the upper mold UM.
  • the movable mold can be driven to be driven downward to twist.
  • the parting line PL is formed on the way along the longitudinal direction (vertical direction in the drawing) of the slot insertion portion 42c, it is necessary to drive the upper and lower molds UM and LM apart to mutually twist each other.
  • the upper and lower molds UM and LM need to be separately driven, leading to a significant drop in workability.
  • a pair of corner portions CV on the first and second regions AR1 and AR2 side of the main body portion 42a is formed into an arc shape, thereby preventing the coil 26 from being bent at an acute angle and applying an excessive load.
  • the straight portions ST are provided on the side of the slot insertion portion 42c of the pair of corner portions CV in the main body portion 42a.
  • the coil 26 does not need to be largely bent between the slot insertion portion 42c inclined with respect to the axial direction of the insulator 42 and the main body portion 42a, and the load on the coil 26 is reduced.
  • the upper mold so that a minute step d (see FIG. 7A) is formed between the part where the parting line PL is formed, that is, between the main body 42a and the slot insertion part 42c.
  • the UM and the lower mold LM are shifted by a predetermined amount in a direction (left and right direction in the drawing) intersecting the axial direction of the insulator 42.
  • FIG. 7B when the winding direction of the coil 26 is clockwise (in the direction of the thick dashed arrow), the slot is inserted in the slot insertion portion 42c side at an inclination angle of ⁇ ° with respect to the main portion 42a.
  • the part side edge 42c1 is formed, and the body part side edge 42a1 is formed on the side of the slot insertion part 42c whose inclination angle with respect to the body part 42a is ⁇ ° ( ⁇ ° ⁇ °). This prevents the coil 26 from being pressed against the relatively sharp parting line PL, which also reduces the load on the coil 26.
  • the load (aggressiveness) on the coil 26 is reduced. Therefore, the coil 26 can be wound more strongly around the insulator 42, and it is more effective that the third coil layer CL3 (see FIG. 6) deviates from the predetermined position from the first coil layer CL1. Can be suppressed.
  • the coil 26 provided on the armature core 41 is wound in the procedure as shown in the developed view of FIG.
  • the motor unit 20 (see FIG. 1) forming the wiper motor 15 has U phase, V phase and W phase (three phases) as shown in FIG. 8, and the number of slots 41 d (teeth 41 b) is six. , Three times as many as 18 segments 25a, and further having a total of four permanent magnets 22. That is, in the present embodiment, the ratio of the number of teeth 41 b to the number of segments 25 a is 1: 3.
  • the motor unit 20 is a 4P6S18Seg-type (4-pole 6-slot 18-segment type) electric motor, and is an electric motor suitable for use in a vehicle that has been reduced in size, weight and efficiency.
  • the motor unit 20 an electric motor of "4P6S18Seg type", as shown in FIG. 6, the coil 26 is wound multiple times in the projecting direction of the teeth 41b (left and right direction in the figure).
  • Three coil layers (CL1, CL2, CL3) are provided side by side.
  • the proximal end side of the teeth 41 b (radial direction inner side of the armature core 41 )
  • the coils 26 are wound in order. That is, from the base end side of the teeth 41b, the first coil layer CL1, the second coil layer CL2, and the third coil layer CL3 are wound in that order.
  • the first coil layer CL1 U-phase coil layer
  • the coil 26 is wound on the third tooth 41b of W phase in the reverse direction (counterclockwise direction) so as to straddle the 11th segment 25a and the 12th segment 25a.
  • a plurality of turns are wound to wind a second coil layer CL2 (-W-phase coil layer).
  • the coil 26 is reversely wound on the W-phase third tooth 41b so as to straddle the 12th segment 25a and the 13th segment 25a (counterclockwise rotation Winding a plurality of times in the direction (direction) to wind a third coil layer CL3 (-W-phase coil layer). Thereafter, these series of operations are repeated for each tooth 41 b.
  • the sign of “-” in the quadrangle corresponding to the second coil layer CL2 indicated by the thick broken line arrow and the third coil layer CL3 indicated by the thick dashed dotted line arrow indicates these coils. It is shown that the direction of the drive current flowing through the layers CL2 and CL3 is the same as the winding direction of the coil 26 (counterclockwise direction). Also, the alphabets a, b, c, d and e described on the left side in the figure indicate that they follow the alphabets a, b, c, d and e described on the right side in the figure.
  • the first coil layer CL1, the second coil layer CL2 and the third coil layer CL3 are continuous with each other. Can not be wound up. That is, focusing on one tooth 41b, after the first coil layer CL1 is wound, a predetermined interval is generated between the winding of the second coil layer CL2 and the winding of the second coil layer CL2. Become. The occurrence of this interval causes loosening of the first coil layer CL1 wound with a predetermined force.
  • the shift (movement) of the coil 26 in the projecting direction of the tooth 41b due to the loosening of the first coil layer CL1 is effectively suppressed by being hooked on the step portion 42e. Therefore, the occurrence of the winding disorder of the coil 26 is effectively suppressed.
  • part of the second coil layer CL2 is wound at the winding timing of the second coil layer CL2 after leaving a predetermined interval. It is disposed on the first coil layer CL1 (see FIG. 6). Therefore, the loosened first coil layer CL1 is wound and tightened, and the slack of the first coil layer CL1 is removed.
  • the loose first coil layer CL1 can be wound and tightened, and hence the space factor of the coil 26 Can be easily improved.
  • each coil layer CL1, CL2, CL3 can be formed by a block of the coil 26 having the same number of turns and the same length, in other words, as shown in FIG. 6, the volume of the coil 26 is made by each coil layer CL1, CL2, CL3.
  • the armature 40 can be made substantially identical and electrically well-balanced.
  • the insulator 42 includes the first area AR1 corresponding to the base end side of the tooth 41b and the second area AR2 corresponding to the tip end side of the tooth 41b. , And a step 42e is provided between the first area AR1 and the second area AR2 to make the first area AR1 recessed relative to the second area AR2.
  • the space factor of the coil 26 is determined by arranging the three coil layers CL1, CL2, CL3 in order in the protruding direction of the tooth 41b while suppressing the variation in the number of turns and the length of the coil 26 of the three coil layers CL1, CL2, CL3. It can be improved.
  • the step portion 42e is disposed from the base end side of the tooth 41b to the tip end side of the tooth 41b more than 1/3 of the protrusion height of the tooth 41b, it has three coil layers suitable for automotive use.
  • the space factor can be effectively improved with respect to the wiper motor 15 (motor unit 20) having a three-phase three-fold segment structure. Therefore, the further reduction in size and weight of the wiper motor 15 used as a motor device for vehicles can be realized.
  • the wiper motor 15 since the first area AR1 and the second area AR2 are flat surfaces parallel to the direction in which the teeth 41b protrude, the shape of the insulator 42 is not complicated. As a result, the manufacturing process of the insulator 42 can be simplified.
  • the step portion 42e is provided at a portion corresponding to the axial end portion of the core main body 41a and supports the coil end 26b of the coil 26. Can be easily visually observed from the outside. Thus, the winding work of the coil 26 can be performed more accurately.
  • the wiper motor 15 since the slots 41d between the adjacent teeth 41b are inclined grooves along the axial direction of the core body 41a, the rotation of the armature shaft 23 is performed. Unevenness can be effectively suppressed. Therefore, the wiper motor 15 more excellent in quietness can be realized, and it is suitable for use in, for example, an electric car with little noise.
  • FIG. 9 is a view corresponding to FIG. 4 showing the second embodiment
  • FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 5 showing the second embodiment
  • FIG. 11 is a partially enlarged sectional view showing a coil layer of the second embodiment Respectively.
  • Embodiment 2 differs from Embodiment 1 only in the shape of a pair of insulators 50 mounted on both sides in the axial direction of armature core 41.
  • the coil end 26b is supported by the step portion 42e (see FIG. 6), but in the second embodiment, the coil side 26a is supported by the step portion 55.
  • the pair of insulators 50 are formed in substantially the same shape so as to be mirror-symmetrical about the armature core 41 in the axial direction. .
  • the insertion tube 52 of the insulator 50 (right side in FIG. 10) of the commutator 25 along the axial direction of the armature core 41 is longer than the insertion tube 52 of the other insulator 50.
  • the insulator 50 includes a main body 51 formed in a substantially regular hexagonal shape. As described above, in the second embodiment, the main body 51 is formed in a substantially regular hexagonal shape, and as shown in FIG. 9, when the armature core 41 is viewed from the axial direction, the wide portion 41 c of the distal end side of the teeth 41 b is A part is exposed. As a result, unnecessary portions of the insulator 50 are scraped to reduce the size and weight while minimizing the occurrence of distortion of the insulator 50 at the time of curing of the resin.
  • an insertion cylinder 52 through which the armature shaft 23 (see FIG. 3) is inserted is integrally provided.
  • the insertion tube 52 protrudes from the main body 51 toward the commutator 25.
  • a slot insertion portion 53 to be inserted into the slot 41d from the axial direction of the armature core 41 is integrally provided.
  • the slot insertion portion 53 is protruded from the main body portion 51 toward the armature core 41, and a total of six slot insertion portions 53 are provided corresponding to the six slots 41d.
  • the tip portions of the slot insertion portions 53 of both insulators 50 It has height dimensions that do not collide with each other.
  • a notch 54 is provided in a portion corresponding to the clearance SL of the armature core 41 in each slot insertion portion 53.
  • the slot insertion portion 53 and the notch portion 54 are respectively inclined in accordance with the inclination (skew) of the slot 41 d.
  • a pair of step portions 55 are provided along the longitudinal direction of the slot insertion portion 53.
  • the step portions 55 are opposed to each other inside the slot insertion portion 53, and are disposed at positions corresponding to substantially middle portions along the protrusion direction of the teeth 41b. That is, as shown in FIG. 11, the step portion 55 is provided in a portion corresponding to the slot 41d between the adjacent teeth 41b.
  • the stepped portion 55 forms a first region AR1 in a portion corresponding to the radial inner side of the armature core 41, and forms a second region AR2 in a portion corresponding to the radial outer side of the armature core 41. That is, the first area AR1 is provided corresponding to the proximal end side of the tooth 41b, and the second area AR2 is provided corresponding to the distal end side of the tooth 41b. More specifically, the stepped portion 55 is provided between the first area AR1 and the second area AR2, and the first area AR1 is recessed with respect to the second area AR2. That is, as shown in FIG. 11, the first area AR1 is recessed more toward the teeth 41b (the armature core 41) than the second area AR2.
  • the first area AR1 is a flat surface parallel to the protruding direction of the teeth 41b, and the second area AR2 approaches the teeth 41b as it goes to the tip end of the teeth 41b. It has become an inclined surface that is inclined. And the level
  • the insulating film such as enamel applied on the surface of the coil 26 wound in the first and second regions AR1 and AR2 is not damaged.
  • the height difference G between the first area AR1 and the second area AR2 is set to a size slightly larger than the wire diameter (diameter) D of the coil 26 (G> D).
  • the position of the step portion 55 along the protrusion direction of the tooth 41b is arranged from the base end side of the tooth 41b to the tip end side of the tooth 41b rather than 1/3 of the protrusion height of the tooth 41b.
  • the step portion 55 has a distance S (L / 3 ⁇ S ⁇ 2 ⁇ L / 3) from the base end side of the tooth 41b. It is placed in position.
  • the first coil layer CL1 is shifted in the protruding direction of the teeth 41b between the edges where the second coil layer CL2 and the third coil layer CL3 are wound. Is effectively suppressed.
  • winding structure of the coil 26 in the second embodiment is exactly the same as the winding structure of the coil 26 in the first embodiment. That is, also in the second embodiment, the “4P6S18 Seg type” electric motor is used as in the first embodiment.
  • the developed view of the coil 26 is exactly the same as that shown in FIG.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the step portion 55 supports the coil side 26a, the hooked portion of the coil 26 can be increased as compared with the first embodiment in which the coil end 26b is supported. Therefore, the three coil layers CL1, CL2, and CL3 can be arranged in order along the projecting direction of the teeth 41b with higher accuracy, and the armature 40 with better balance can be realized.
  • the space factor of the coil 26 is smaller than that of the first embodiment. It can be improved more.
  • FIG. 12 shows a development view showing a wound state of the coil of the third embodiment.
  • the wound structure of the coil 26 is different from the first embodiment. Specifically, it is wound in the procedure as shown in the developed view of FIG.
  • the electric motor according to the third embodiment has U phase, V phase and W phase (three phases), and the number of slots 41 d (teeth 41 b) is six, twice that number. It comprises a number 12 of segments 60 and furthermore has a total of 4 permanent magnets 22. That is, in the third embodiment, the ratio of the number of teeth 41 b to the number of segments 60 is 1: 2.
  • the electric motor according to the third embodiment is an electric motor of 4P6S12Seg type (4-pole 6-slot 12-segment type), and is mounted on the vehicle in the same manner as in the first embodiment for achieving reduction in size, weight and efficiency.
  • the first coil layer CL1 (U-phase coil layer) is wound around the No. teeth 41b by winding the coil 26 a plurality of times in the forward direction (clockwise direction).
  • the coil 26 is reversed to the W phase third tooth 41b so as to straddle the eighth segment 60 and the ninth segment 60 (counterclockwise direction).
  • the second coil layer CL2 (-W-phase coil layer) is wound a plurality of times. Thereafter, these series of operations are repeated for each tooth 41 b.
  • the first coil layer CL1 and the second coil layer CL2 can not be wound continuously with each other. . That is, focusing on one tooth 41b, after the first coil layer CL1 is wound, a predetermined interval is generated between the winding of the second coil layer CL2 and the winding of the second coil layer CL2. Become. The occurrence of this interval causes loosening of the first coil layer CL1 wound with a predetermined force.
  • the displacement (movement) of the coil 26 with respect to the protrusion direction of the tooth 41b due to the loosening of the first coil layer CL1 is indicated by the step 42e (see FIG. 6) is effectively suppressed by hooking. Therefore, the occurrence of the winding disorder of the coil 26 is effectively suppressed.
  • the number of coil layers arranged in the protrusion direction of the teeth 41 b is two (CL1 and CL2). Therefore, the position of the step portion 42e along the protrusion direction of the tooth 41b is arranged on the tip side of the tooth 41b in comparison with the first embodiment.
  • the positional relationship of the step 42 e is set to be “L / 3 ⁇ S ⁇ 2 ⁇ L / 3” with reference to FIG. 6.
  • the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
  • the step portion 55 supporting the coil side 26a as in the second embodiment can also be adopted.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention.
  • the insulators 42 (50) mounted on both sides in the axial direction of the armature core 41 are provided with the step portions 42e (55), but the present invention is limited thereto
  • the stepped portion 42e (55) may be provided on at least one of the insulators 42 (50). Further, it is possible to provide both of the stepped portion 42e supporting the coil end 26b and the stepped portion 55 supporting the coil side 26a with respect to one insulator.
  • the wiper motor 15 is used as the drive source of the wiper device 14 whose wiping pattern is the tandem type, but the present invention is not limited to this. It can also be used as a drive source of a wiper device of a pattern, or a drive source of a wiper device such as a railway vehicle or an aircraft.
  • the motor device is the wiper motor 15.
  • the present invention is not limited thereto.
  • drive sources such as a power window device and a slide door opening and closing device mounted on a vehicle It can apply also to the motor apparatus used for these.
  • the motor device is used as a drive source of a power window device mounted on a vehicle such as an automobile and a wiper device.

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Abstract

インシュレータ42に、ティース41bの基端側に対応した第1領域AR1と、ティース41bの先端側に対応した第2領域AR2と、が設けられ、また、第1領域AR1と第2領域AR2との間に、第1領域AR1を第2領域AR2に対して窪ませる段差部42eが設けられている。これにより、段差部42eにコイル層CL1のコイル26が引っ掛けられ、ティース41bの突出方向に沿うコイル26のずれが抑えられる。よって、コイル層CL1,CL2,CL3のコイル26の巻数および長さのばらつきを抑えつつ、ティース41bの突出方向にコイル層CL1,CL2,CL3を整然と並べてコイル26の占積率を向上させることができる。

Description

モータ装置
 本発明は、回転軸に固定されたコア本体と、コア本体から径方向外側に突出された複数のティースと、ティースに装着されたインシュレータと、インシュレータを介してティースに巻装されたコイルと、コイルが接続され、かつブラシが摺接される複数のセグメントと、を備えたモータ装置に関する。
 従来、自動車等の車両に搭載される電動モータには、例えば、特許文献1に記載された電動モータがある。特許文献1に記載された電動モータは、ブラシ付きの電動モータであって、例えばパワーウィンドウ装置の駆動源に用いられる。
 特許文献1に記載された電動モータは、駆動電流の供給により回転されるアーマチュアを備えている。アーマチュアは、モータ回転軸に固定されたアーマチュアコアと、アーマチュアコアに放射状に設けられた複数のティースと、ティースに装着されたインシュレータと、インシュレータを介してティースに巻装されたコイルと、ブラシが摺接されるコンミテータと、を備えている。
 インシュレータは、ティースとコイルとを絶縁するものであり、このインシュレータには、アーマチュアコアの径方向内側にコイルが移動するのを規制する規制部が設けられている。これにより、インシュレータを介してティースに巻装されたコイルが、規制部よりもアーマチュアコアの径方向内側に移動することが抑えられる。よって、複数のティースに巻装されるコイルの巻き乱れが抑えられて、コイルの占積率を向上させることができる。
特開2014-042376号公報
 しかしながら、上述の特許文献1に記載された電動モータでは、コイルを複数回巻いて形成されたコイル層を、1つのティースに対して複数層設ける場合には、ティースの突出方向と交差する方向(ティースの厚み方向)に、複数のコイル層が重ねられることになる。よって、複数のコイル層のコイルの巻数をそれぞれ一定としたときに、例えば、1層目のコイル層のコイルの長さよりも、3層目のコイル層のコイルの長さの方が長くなってしまう。これにより、それぞれのコイル層の間で抵抗値のばらつきが生じて、電気的にアンバランスな状態となる。
 そこで、それぞれのコイル層のコイルの巻数および長さを一定にするために、ティースの突出方向にそれぞれのコイル層を並べて配置することが考えられる。しかしながらこの場合には、コイルの占積率を高めるために、例えば、1層目のコイル層のコイルを強く巻くと、当該コイルがティースの突出方向にずれて分散されてしまう。つまり、ティースの突出方向に沿う所定箇所にコイルを集約して巻くのが難しく、2層目のコイル層や3層目のコイル層においても巻き乱れが生じてしまう。
 本発明の目的は、複数のコイル層のコイルの巻数および長さのばらつきを抑えつつ、ティースの突出方向に複数のコイル層を整然と並べてコイルの占積率を向上させることができるモータ装置を提供することにある。
 本発明の一態様では、回転軸に固定されたコア本体と、前記コア本体から径方向外側に突出された複数のティースと、前記ティースに装着されたインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻装されたコイルと、前記コイルが接続され、かつブラシが摺接される複数のセグメントと、を備えたモータ装置であって、前記インシュレータは、前記ティースの基端側に対応して設けられた第1領域と、前記ティースの先端側に対応して設けられた第2領域と、前記第1領域と前記第2領域との間に設けられ、前記第1領域を前記第2領域に対して窪ませる段差部と、を有し、前記ティースの数と前記セグメントの数との比が、1:n(nは2以上の自然数)であり、前記ティースには、前記コイルを複数回巻いて形成されたコイル層が、前記ティースの突出方向にn層設けられ、前記段差部が、前記ティースの基端側から前記ティースの突出高さの1/3よりも前記ティースの先端側に配置されている。
 本発明の他の態様では、前記第1領域は、前記ティースの突出方向と平行な平坦面となっている。
 本発明の他の態様では、前記段差部は、前記コア本体の軸方向端部に対応する部分に設けられ、前記コイルのコイル端を支持している。
 本発明の他の態様では、前記段差部は、隣り合う前記ティースの間のスロットに対応する部分に設けられ、前記コイルのコイル辺を支持している。
 本発明の他の態様では、前記第2領域は、前記ティースの先端側に行くに連れて、前記ティースに近付くように傾斜された傾斜面となっている。
 本発明の他の態様では、隣り合う前記ティースの間のスロットが、前記コア本体の軸方向に沿って傾斜された斜溝となっている。
 本発明によれば、インシュレータに、ティースの基端側に対応した第1領域と、ティースの先端側に対応した第2領域と、が設けられ、また、第1領域と第2領域との間に、第1領域を第2領域に対して窪ませる段差部が設けられている。これにより、段差部にコイルが引っ掛けられて、ティースの突出方向に沿うコイルのずれが抑えられる。よって、複数のコイル層のコイルの巻数および長さのばらつきを抑えつつ、ティースの突出方向に複数のコイル層を整然と並べてコイルの占積率を向上させることができる。
 また、段差部が、ティースの基端側からティースの突出高さの1/3よりもティースの先端側に配置されているため、車載用に適した2層のコイル層を有する3相2倍セグメント構造の電動モータAや、3層のコイル層を有する3相3倍セグメント構造の電動モータBに対して、効果的に占積率を向上させることができる。よって、車載用のモータ装置のさらなる小型軽量化を実現できる。なお、電動モータAは、U相,V相,W相(3相)を有し、スロットの数の2倍の数のセグメントを備えた電動モータであり、電動モータBは、U相,V相,W相(3相)を有し、スロットの数の3倍の数のセグメントを備えた電動モータである。
車両に搭載されるワイパ装置を示す概要図である。 図1のワイパモータを示す平面図である。 図2のワイパモータのアーマチュアを示す斜視図である。 インシュレータが装着されたアーマチュアコア(コイル無)を軸方向から見た平面図である。 一対のインシュレータおよびアーマチュアコアを示す分解斜視図である。 図4のA-A線に沿う断面図(コイル有)である。 (a),(b)は、インシュレータの製造手順およびコイルの巻装具合を説明する図4のB-B線に沿う拡大断面図である。 コイルの巻装状態を示す展開図である。 実施の形態2を示す図4に対応した図である。 実施の形態2を示す図5に対応した図である。 実施の形態2のコイル層を示す部分拡大断面図である。 実施の形態3のコイルの巻装状態を示す展開図である。
 以下、本発明の実施の形態1について図面を用いて詳細に説明する。
 図1は車両に搭載されるワイパ装置を示す概要図を、図2は図1のワイパモータを示す平面図を、図3は図2のワイパモータのアーマチュアを示す斜視図を、図4はインシュレータが装着されたアーマチュアコア(コイル無)を軸方向から見た平面図を、図5は一対のインシュレータおよびアーマチュアコアを示す分解斜視図を、図6は図4のA-A線に沿う断面図(コイル有)を、図7(a),(b)はインシュレータの製造手順およびコイルの巻装具合を説明する図4のB-B線に沿う拡大断面図を、図8はコイルの巻装状態を示す展開図をそれぞれ示している。
 図1に示されるように、車両10の前方側には、フロントガラス11が設けられている。フロントガラス11上には、当該フロントガラス11に付着した雨水等を払拭するDR側ワイパ部材12およびAS側ワイパ部材13が設けられている。ここで、DR側は運転席側を示し、AS側は助手席側を示している。
 DR側ワイパ部材12は、DR側ワイパブレード12aとDR側ワイパアーム12bとを備えている。DR側ワイパブレード12aは、DR側ワイパアーム12bの先端側に回動自在に装着されている。また、AS側ワイパ部材13は、AS側ワイパブレード13aとAS側ワイパアーム13bとを備えている。AS側ワイパブレード13aは、AS側ワイパアーム13bの先端側に回動自在に装着されている。
 そして、DR側,AS側ワイパブレード12a,13aは、DR側,AS側ワイパアーム12b,13bの内側に設けられた引張ばね(図示せず)の付勢力により、フロントガラス11にそれぞれ弾性接触されている。
 また、DR側,AS側ワイパブレード12a,13aは、フロントガラス11上の下反転位置LRPと上反転位置URPとの間に形成されたDR側,AS側払拭範囲11a,11bを、それぞれ同期して同一方向に往復するようになっている。すなわち、DR側,AS側ワイパブレード12a,13aの払拭パターンは、タンデム型となっている。
 車両10におけるフロントガラス11の前方側には、DR側,AS側ワイパブレード12a,13aを揺動させるワイパ装置14が搭載されている。ワイパ装置14は、車室内等に設けられるワイパスイッチ(図示せず)の操作により駆動されるワイパモータ15と、ワイパモータ15の回転運動をDR側,AS側ワイパブレード12a,13aの揺動運動に変換するリンク機構16と、を備えている。
 そして、操作者がワイパスイッチを操作することで、ワイパモータ15が回転駆動される。すると、リンク機構16が揺動駆動されて、車両10に設けられたDR側ピボット軸17aおよびAS側ピボット軸17bが揺動される。これにより、DR側,AS側ピボット軸17a,17bに固定されたDR側,AS側ワイパ部材12,13が、フロントガラス11上で揺動されて、フロントガラス11に付着した雨水等が綺麗に払拭される。
 図2に示されるように、ワイパモータ(モータ装置)15は、モータ部20および減速機構部30を備えている。モータ部20は、鋼板等の導電材料をプレス加工(深絞り加工)することで有底筒状に形成されたモータケース21を備えている。モータケース21の内壁には、4つの永久磁石22(図2では2つのみ示す)が固定されている。これらの永久磁石22の内側には、所定の隙間を介してアーマチュア40が回転自在に設けられ、アーマチュア40の回転中心にはアーマチュア軸(回転軸)23が固定されている。すなわち、モータケース21は、アーマチュア40およびアーマチュア軸23を回転自在に収容している。
 アーマチュア軸23の基端側(図中右側)は、軸受部材(図示せず)を介してモータケース21の底部21aに支持されている。一方、アーマチュア軸23の先端側(図中左側)は、減速機構部30を形成するハウジング31の内部にまで延在されている。そして、アーマチュア軸23の先端側には、一対のウォーム24a,24bが一体に設けられている。つまり、一対のウォーム24a,24bは、アーマチュア軸23の回転により回転される。
 アーマチュア軸23の長手方向に沿うウォーム24bとアーマチュア40との間には、略円筒形状に形成されたコンミテータ25が固定されている。コンミテータ25には、アーマチュア40に巻装されたコイル26の端部が電気的に接続されている。
 また、コンミテータ25の外周部分には、3つのブラシ27(図2では2つのみ示す)が摺接される。これにより、3つのブラシ27を介してコンミテータ25およびコイル26に駆動電流を供給することで、アーマチュア40に電磁力が発生して、アーマチュア軸23が所定の回転数および回転方向で回転される。
 なお、3つのブラシ27のうちの1つは共通(Common)ブラシであり、その他の2つはハイ(High)ブラシおよびロー(Low)ブラシである。これにより、ワイパスイッチの操作に応じて、ワイパモータ15の作動速度が高速および低速に切り替えられる。
 減速機構部30は、ハウジング31およびハウジングカバー32を備えている。ハウジング31は、アルミ等の導電材料を鋳造成形することで略バスタブ形状に形成されている。そして、ハウジング31は、複数の締結ねじ18(図2では2つのみ示す)により、モータケース21の開口側(図中左側)に連結されている。
 ハウジング31の内部には、ウォームホイール33が回転自在に収容されている。ウォームホイール33は、ポリアセタール(POM)等のプラスチック材料を射出成形することで、略円盤状に形成されている。そして、ウォームホイール33の回転中心には、鋼棒よりなる出力軸34の基端側が固定されている。
 また、ウォームホイール33と一対のウォーム24a,24bとの間には、一対のカウンタギヤ35a,35bが設けられている。すなわち、一対のカウンタギヤ35a,35bは、一対のウォーム24a,24bおよびウォームホイール33に噛み合わされている。これにより、ウォームホイール33は、一対のカウンタギヤ35a,35bを介してアーマチュア軸23の回転により回転される。
 一対のウォーム24a,24b,一対のカウンタギヤ35a,35bおよびウォームホイール33は、アーマチュア軸23の回転を減速して高トルク化された回転力を出力軸34から出力させるものであって、減速機構SDを構成している。なお、出力軸34の先端側は、ハウジング31の外部に配置され、出力軸34の先端側には、リンク機構16(図1参照)が連結されている。
 また、ハウジングカバー32には、コネクタ接続部32aが一体に設けられている。コネクタ接続部32aには、車両側の外部コネクタ(図示せず)が接続され、これにより3つのブラシ27のそれぞれに駆動電流が供給される。ここで、コネクタ接続部32aと3つのブラシ27との間には、黄銅等よりなる複数の導電部材や、チョークコイルおよびキャパシター等の電子部品(いずれも図示せず)が設けられている。そして、これらの導電部材や電子部品は、いずれもハウジングカバー32の内側に固定されている。
 図3に示されるように、モータ部20を形成するアーマチュア40は、薄肉の電磁鋼板(図示せず)を複数枚積層して形成されたアーマチュアコア41と、アーマチュアコア41に集中巻で所定の巻数で巻装されたコイル26と、アーマチュアコア41とコイル26との間に設けられ、両者の間を絶縁する一対のインシュレータ42と、を備えている。つまり、コイル26は、インシュレータ42を介してアーマチュアコア41のティース41b(図5参照)に巻装されている。
 ここで、図3ないし図5では、アーマチュアコア41とコイル26との配置関係を判り易くするために、アーマチュアコア41には薄色の網掛けを施し、コイル26(コイルの塊)には濃色の網掛けを施している。なお、図3では、集中巻で巻装されたコイル26の塊を、判り易くするために角形で表現している。
 図5に示されるように、アーマチュアコア41は、その径方向内側に環状のコア本体41aを備えている。そして、コア本体41aの径方向内側に、アーマチュア軸23(図3参照)の外周部分が圧入等により強固に固定される。これにより、アーマチュア軸23は、アーマチュアコア41の回転に伴って回転される。
 コア本体41aの径方向外側には、合計6つのティース41bが一体に設けられている。より具体的には、それぞれのティース41bは、コア本体41aから径方向外側に放射状に突出されており、コア本体41aの周方向に等間隔(60度間隔)で配置されている。なお、コア本体41aおよび6つのティース41bは、薄肉の電磁鋼板をプレス加工等することで形成され、互いに分離不能に一体化されている。
 ティース41bの基端側はコア本体41aに連結され、ティース41bの先端側にはアーマチュアコア41の周方向両側に突出された幅広部41cが一体に設けられている。そして、隣り合うティース41bの間には、スロット(溝)41dが設けられており、このスロット41dには、隣り合う幅広部41cの間の隙間SLからコイル26(図3参照)が入り込むようになっている。具体的には、コイル26は、自動巻線機等(図示せず)により、隙間SLからスロット41dに導入され、ティース41bに対してその基端側(コア本体41a側)から巻装される。
 ここで、スロット41dおよび隙間SLは、コア本体41a(アーマチュアコア41)の軸方向に沿って傾斜された斜溝(スキュー)となっている。これにより、アーマチュアコア41の回転ムラが効果的に抑えられている。ただし、ワイパモータ15に必要とされる仕様によっては、スロット41dおよび隙間SLを斜溝とせずに、コア本体41aの軸方向に沿って真っ直ぐな直溝にしても良い。
 なお、これらの斜溝および直溝の選択は、電磁鋼板を積層してアーマチュアコア41を形成する際に容易に選択することができる。すなわち、電磁鋼板を一枚一枚重ねる際に、それぞれを周方向に所定角度ずつずらしていくことで、スロット41dを斜溝にすることができる。これに対し、積層する電磁鋼板の全てを周方向にずらさずに重ねることで、スロット41dを直溝にすることができる。
 図3に示されるように、コイル26は、ティース41b(図5参照)に巻装された状態で、スロット41dの内部に配置される一対のコイル辺26aと、スロット41dの外部でかつアーマチュアコア41の軸方向端部に配置される一対のコイル端26bとを備えている。そして、一対のコイル端26bのうちのコンミテータ25側のコイル端26bの一部(コイル26)が、コンミテータ25に電気的に接続されている。
 コンミテータ25は、その外周部分に合計18個のセグメント(整流子片)25aが設けられている。そして、これらのセグメント25aは、筒状に形成されたモールド樹脂部25bの径方向外側に固定(一体化)されている。つまり、各セグメント25aには、各ブラシ27が摺接されるようになっている。また、モールド樹脂部25bの径方向内側には、アーマチュア軸23が圧入により固定されている。
 コンミテータ25の軸方向に沿うアーマチュアコア41側(図中右側)には、それぞれのセグメント25aの端部を折り返して形成されたライザー25cが設けられている。そして、これらのライザー25cには、コンミテータ25側のコイル端26bから引き出されたコイル端26bの一部(コイル26)が、導通可能に引っ掛けられて、電気的に接続されている。
 図5に示されるように、アーマチュアコア41の軸方向両側には、一対のインシュレータ42が装着されている。これらのインシュレータ42は、アーマチュアコア41(ティース41b)と、コイル26(図3参照)との間を絶縁するものであって、プラスチック等の樹脂材料により所定形状に形成されている。つまり、一対のインシュレータ42は、アーマチュアコア41とコイル26との間に設けられ、ティース41bに装着されている。
 一対のインシュレータ42は、アーマチュアコア41をその軸方向から挟んで鏡像対称となるように、それぞれ略同じ形状に形成されている。具体的には、アーマチュア軸23が挿通される挿通筒42bの軸方向寸法のみが異なっており、アーマチュアコア41の軸方向に沿うコンミテータ25側のインシュレータ42の挿通筒42bの方が、他方のインシュレータ42の挿通筒42bよりも長くなっている。よって、以下、コンミテータ25側のインシュレータ42を代表して、その詳細構造について説明する。
 インシュレータ42は、略円板状に形成された本体部42aを備えている。本体部42aの厚み方向一側でかつ本体部42aの中心部分には、アーマチュア軸23(図3参照)が挿通される挿通筒42bが一体に設けられている。この挿通筒42bは、本体部42aからコンミテータ25側に向けて突出されている。
 一方、本体部42aの厚み方向他側でかつ本体部42aの外周寄りの部分には、アーマチュアコア41の軸方向からスロット41dに挿入されるスロット挿入部42cが一体に設けられている。スロット挿入部42cは、本体部42aからアーマチュアコア41側に向けて突出され、6つのスロット41dに対応して合計6つ設けられている。
 また、スロット挿入部42cの本体部42aからの突出高さは、アーマチュアコア41の軸方向両側にそれぞれインシュレータ42を装着した状態で、両方のインシュレータ42のスロット挿入部42cの先端部分が、スロット41d内で互いにぶつからない高さ寸法となっている。
 さらに、それぞれのスロット挿入部42cにおけるアーマチュアコア41の隙間SLに対応する部分には、切欠部42dが設けられている。これにより、コイル26のスロット挿入部42cの内部への導入が許容される。なお、スロット挿入部42cおよび切欠部42dは、スロット41dの傾斜(スキュー)に合わせてそれぞれ傾斜されている。
 本体部42aの厚み方向一側、つまり本体部42aの挿通筒42b側には、段差部42eが設けられている。この段差部42eは、図4に示されるように、本体部42aの径方向に対して、本体部42aの挿通筒42bと外周部42fとの間に配置されている。
 そして、段差部42eは、本体部42aの径方向内側に第1領域AR1を形成し、本体部42aの径方向外側に第2領域AR2を形成している。つまり、第1領域AR1はティース41bの基端側に対応して設けられ、第2領域AR2はティース41bの先端側に対応して設けられている。より具体的には、段差部42eは、第1領域AR1と第2領域AR2との間に設けられ、第1領域AR1を第2領域AR2に対して窪ませている。すなわち、図6に示されるように、第1領域AR1の方が第2領域AR2よりもティース41b(アーマチュアコア41)側に凹んでいる。
 また、図6に示されるように、第1領域AR1および第2領域AR2は、それぞれティース41bの突出方向(図中左右方向)と平行な平坦面とされ、段差部42eは、第1領域AR1と第2領域AR2とを滑らかな曲線で繋いでいる。これにより、第1,第2領域AR1,AR2に巻装されるコイル26の表面に塗布されたエナメル等の絶縁膜(図示せず)を傷付けることが無い。
 そして、第1領域AR1と第2領域AR2との高低差Gは、コイル26の線径(直径)Dよりも若干大きい寸法に設定されている(G>D)。これにより、一点鎖線で囲った部分Bに示されるように、段差部42eに対するコイル26の引っ掛かりを良好にして、1層目のコイル層CL1がティース41bの突出方向(ティース41bの先端側)にずれることが、効果的に抑えられる。
 ここで、ティース41bの突出方向に沿う段差部42eの位置は、ティース41bの基端側からティース41bの突出高さの1/3よりもティース41bの先端側に配置されている。具体的には、ティース41bの突出方向に沿う長さ寸法をLとしたときに、段差部42eは、ティース41bの基端側から距離S(L/3<S<2×L/3)の位置に配置されている。
 また、段差部42eは、コア本体41aの軸方向端部で、かつティース41bに対応する部分に設けられている。これにより、コイル26のコイル端26bの一部が、段差部42eによりずれないように支持される。したがって、図6に示されるように、2層目のコイル層CL2および3層目のコイル層CL3を巻装する迄の間に、1層目のコイル層CL1がティース41bの突出方向にずれることが効果的に抑えられる。
 ここで、インシュレータ42は、図7(a)に示されるように射出成形される。具体的には、インシュレータ42は、本体部42a,挿通筒42b,段差部42eおよび外周部42fを成形する上金型UMと、スロット挿入部42cおよび切欠部42dを成形する下金型LMとを突き合わせて、これらの内部(キャビティ)に溶融樹脂(図示せず)を充填することで形成される。よって、図7(b)に示されるように、完成したインシュレータ42の本体部42aとスロット挿入部42cとの境界部分に、パーティングラインPLが形成される。
 なお、本体部42aとスロット挿入部42cとの境界部分に、パーティングラインPLが形成されるようにすることで、上金型UMを固定金型として、下金型LMを上金型UMに対して捩るように下降駆動される可動金型とすることができる。ちなみに、スロット挿入部42cの長手方向(図中上下方向)に沿う途中にパーティングラインPLが形成されるようにすると、上下金型UM,LMの双方を互いに捩るように離間駆動させる必要があり、上下金型UM,LMを個別に駆動させる必要が生じて作業性の大幅な低下を招くことになる。
 そして、インシュレータ42に巻装されるコイル26に対する負荷(攻撃性)を軽減するために、本実施の形態では、以下に示されるように工夫を施している。
 第1に、本体部42aの第1,第2領域AR1,AR2側の一対の角部CVを円弧形状にし、これにより、コイル26が鋭角に屈曲されて負荷が掛かり過ぎるのを防止している。
 第2に、本体部42aにおける一対の角部CVのスロット挿入部42c側に、直線部STをそれぞれ設けている。これにより、インシュレータ42の軸方向に対して傾斜されたスロット挿入部42cと、本体部42aとの間において、コイル26を大きく屈曲させずに済み、コイル26に対する負荷を軽減するようにしている。
 第3に、パーティングラインPLが形成される部分、すなわち本体部42aとスロット挿入部42cとの間に、微小な段差d(図7(a)参照)が形成されるように、上金型UMと下金型LMとを、インシュレータ42の軸方向と交差する方向(図中左右方向)に所定量にずらしている。ただし、図7(b)に示されるように、コイル26の巻き方向が時計回り方向(太破線矢印方向)の場合に、本体部42aに対する傾斜角度がα°のスロット挿入部42c側にスロット挿入部側エッジ42c1が形成されるようにし、かつ本体部42aに対する傾斜角度がβ°(β°<α°)のスロット挿入部42c側に本体部側エッジ42a1が形成されるようにする。これにより、コイル26が比較的鋭利なパーティングラインPLに押し付けられることが防止され、これによってもコイル26に対する負荷を軽減するようにしている。
 このように、インシュレータ42の形状を工夫することで、コイル26に対する負荷(攻撃性)が軽減される。したがって、インシュレータ42に対してコイル26をより強く巻装することが可能となり、1層目のコイル層CL1から3層目のコイル層CL3(図6参照)が所定の位置からずれることがより効果的に抑えられる。
 本実施の形態では、アーマチュアコア41に設けられるコイル26は、図8の展開図に示されるような手順で巻装される。ワイパモータ15を形成するモータ部20(図1参照)は、図8に示されるように、U相,V相,W相(3相)を有し、スロット41d(ティース41b)の数が6つで、その3倍の数の18個のセグメント25aを備え、さらには合計4つの永久磁石22を有している。つまり、本実施の形態では、ティース41bの数とセグメント25aの数との比が、1:3となっている。
 言い換えれば、モータ部20は、4P6S18Seg型(4極6スロット18セグメント型)の電動モータであり、小型軽量化かつ高効率化が図られた車載用に適した電動モータとなっている。このように、モータ部20を「4P6S18Seg型」の電動モータとすることで、図6に示されるように、ティース41bの突出方向(図中左右方向)に、コイル26を複数回巻いて形成されたコイル層(CL1,CL2,CL3)が3層並んで設けられる。
 そして、図6および図8に示されるように、ティース41bおよびコア本体41aが互いに分離不能に一体化されたアーマチュアコア41に対しては、ティース41bの基端側(アーマチュアコア41の径方向内側)から、コイル26が順番に巻装される。すなわち、ティース41bの基端側から、1層目のコイル層CL1,2層目のコイル層CL2,3層目のコイル層CL3が、その順番で巻装される。
 より具体的にコイル26の巻装手順について述べると、例えば、図8の太い実線矢印に示されるように、まず、10番セグメント25aと11番セグメント25aとを跨ぐようにして、U相の4番ティース41bにコイル26を順方向(時計回り方向)で複数回巻いて1層目のコイル層CL1(U相のコイル層)を巻装する。
 次いで、図8の太い破線矢印に示されるように、11番セグメント25aと12番セグメント25aとを跨ぐようにして、W相の3番ティース41bにコイル26を逆方向(反時計回り方向)で複数回巻いて2層目のコイル層CL2(-W相のコイル層)を巻装する。
 これに引き続き、図8の太い一点鎖線矢印に示されるように、12番セグメント25aと13番セグメント25aとを跨ぐようにして、W相の3番ティース41bにコイル26を逆方向(反時計回り方向)で複数回巻いて3層目のコイル層CL3(-W相のコイル層)を巻装する。その後、これらの一連の動作をティース41b毎に繰り返す。
 なお、太い破線矢印で示した2層目のコイル層CL2および太い一点鎖線矢印で示した3層目のコイル層CL3に対応して付した四角形の中の「-」の符号は、これらのコイル層CL2,CL3に流れる駆動電流の向きが、コイル26の巻回方向と同じ逆向き(反時計回り方向)であることを示している。また、図中左側に記載されたアルファベットa,b,c,d,eは、図中右側に記載されたアルファベットa,b,c,d,eに続くことを示している。
 このように、図8の展開図に示されたコイル26の巻装手順では、1層目のコイル層CL1と、2層目のコイル層CL2および3層目のコイル層CL3と、を互いに連続して巻装することができない。つまり、1つのティース41bに着目すると、1層目のコイル層CL1を巻装した後から、2層目のコイル層CL2を巻装する迄の間に、所定のインターバル(間隔)が生じることになる。このインターバルの発生は、せっかく所定の力で巻装した1層目のコイル層CL1に、緩みを発生させる原因となる。
 そこで、本実施の形態では、1層目のコイル層CL1の緩みに起因したティース41bの突出方向に対するコイル26のずれ(移動)を、段差部42eに引っ掛けることで効果的に抑えている。したがって、コイル26の巻き乱れの発生が効果的に抑えられる。
 このとき、1層目のコイル層CL1の緩みが発生したとしても、所定のインターバルをあけた後の2層目のコイル層CL2の巻装タイミングで、2層目のコイル層CL2の一部が1層目のコイル層CL1の上に配置される(図6参照)。そのため、緩んでしまった1層目のコイル層CL1が巻き締めされて、1層目のコイル層CL1の緩みが除去される。このように、本実施の形態では、コイル26を巻くタイミングにインターバルがあるにも関わらす、緩んでしまった1層目のコイル層CL1を巻き締めすることができ、ひいてはコイル26の占積率を容易に向上可能となっている。
 また、ティース41bに対するそれぞれのコイル層CL1,CL2,CL3(3層)の巻き乱れの発生が抑えられて、これらのコイル層CL1,CL2,CL3は、図6に示されるように、ティース41bの突出方向に整然と並べられる。したがって、それぞれのコイル層CL1,CL2,CL3を同じ巻数同じ長さのコイル26の塊で形成でき、言い換えれば図6に示されるようにコイル26の体積をそれぞれのコイル層CL1,CL2,CL3で略同一にすることができ、電気的にバランスの良いアーマチュア40となる。
 以上詳述したように、本実施の形態に係るワイパモータ15によれば、インシュレータ42に、ティース41bの基端側に対応した第1領域AR1と、ティース41bの先端側に対応した第2領域AR2と、が設けられ、また、第1領域AR1と第2領域AR2との間に、第1領域AR1を第2領域AR2に対して窪ませる段差部42eが設けられている。
 これにより、段差部42eに1層目のコイル層CL1を形成するコイル26が引っ掛けられて、ティース41bの突出方向に沿うコイル26のずれが抑えられる。よって、3つのコイル層CL1,CL2,CL3のコイル26の巻数および長さのばらつきを抑えつつ、ティース41bの突出方向に3つのコイル層CL1,CL2,CL3を整然と並べてコイル26の占積率を向上させることができる。
 また、段差部42eが、ティース41bの基端側からティース41bの突出高さの1/3よりもティース41bの先端側に配置されているため、車載用に適した3層のコイル層を有する3相3倍セグメント構造のワイパモータ15(モータ部20)に対して、効果的に占積率を向上させることができる。よって、車載用のモータ装置として使用されるワイパモータ15のさらなる小型軽量化を実現できる。
 さらに、本実施の形態に係るワイパモータ15によれば、第1領域AR1および第2領域AR2が、ティース41bの突出方向と平行な平坦面となっているので、インシュレータ42の形状を複雑化させずに済み、インシュレータ42の製造工程を簡素化することができる。
 また、本実施の形態に係るワイパモータ15によれば、段差部42eは、コア本体41aの軸方向端部に対応する部分に設けられ、コイル26のコイル端26bを支持しているので、コイル26の巻装状態を外部から容易に目視することができる。よって、コイル26の巻装作業をより精度良く行うことが可能となる。
 さらに、本実施の形態に係るワイパモータ15によれば、隣り合うティース41bの間のスロット41dが、コア本体41aの軸方向に沿って傾斜された斜溝となっているので、アーマチュア軸23の回転ムラを効果的に抑えることができる。よって、より静粛性に優れたワイパモータ15を実現でき、例えば、騒音の少ない電気自動車等に用いて好適となる。
 次に、本発明の実施の形態2について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
 図9は実施の形態2を示す図4に対応した図を、図10は実施の形態2を示す図5に対応した図を、図11は実施の形態2のコイル層を示す部分拡大断面図をそれぞれ示している。
 図9ないし図11に示されるように、実施の形態2においては、実施の形態1に比して、アーマチュアコア41の軸方向両側に装着される一対のインシュレータ50の形状のみが異なっている。そして、実施の形態1では段差部42eにコイル端26bを支持させていたが(図6参照)、実施の形態2では段差部55にコイル辺26aを支持させている。
 なお、一対のインシュレータ50は、実施の形態1のインシュレータ42(図5参照)と同様に、アーマチュアコア41をその軸方向から挟んで鏡像対称となるように、それぞれ略同じ形状に形成されている。そして、アーマチュアコア41の軸方向に沿うコンミテータ25側のインシュレータ50(図10中右側)の挿通筒52の方が、他方のインシュレータ50の挿通筒52よりも長くなっている。
 インシュレータ50は、略正六角形形状に形成された本体部51を備えている。このように、実施の形態2では本体部51を略正六角形形状しており、図9に示されるようにアーマチュアコア41を軸方向から見たときに、ティース41bの先端側の幅広部41cの一部が露出される。これにより、インシュレータ50の不要な部分を削ぎ落として小型軽量化を図りつつ、樹脂の硬化時におけるインシュレータ50の歪みの発生を最小限に抑えている。
 また、本体部51の厚み方向一側でかつ本体部51の中心部分には、アーマチュア軸23(図3参照)が挿通される挿通筒52が一体に設けられている。この挿通筒52は、本体部51からコンミテータ25側に向けて突出されている。
 一方、本体部51の厚み方向他側でかつ本体部51の外周寄りの部分には、アーマチュアコア41の軸方向からスロット41dに挿入されるスロット挿入部53が一体に設けられている。スロット挿入部53は、本体部51からアーマチュアコア41側に向けて突出され、6つのスロット41dに対応して合計6つ設けられている。
 また、スロット挿入部53の本体部51からの突出高さは、アーマチュアコア41の軸方向両側にそれぞれインシュレータ50を装着した状態で、両方のインシュレータ50のスロット挿入部53の先端部分が、スロット41d内で互いにぶつからない高さ寸法となっている。
 さらに、それぞれのスロット挿入部53におけるアーマチュアコア41の隙間SLに対応する部分には、切欠部54が設けられている。これにより、コイル26のスロット挿入部53の内部への導入が許容される。なお、スロット挿入部53および切欠部54は、スロット41dの傾斜(スキュー)に合わせてそれぞれ傾斜されている。
 スロット挿入部53の内側には、当該スロット挿入部53の長手方向に沿うようにして一対の段差部55が設けられている。これらの段差部55は、スロット挿入部53の内側で互いに対向され、かつティース41bの突出方向に沿う略中間部分に対応した位置に配置されている。すなわち、段差部55は、図11に示されるように、隣り合うティース41bの間のスロット41dに対応する部分に設けられている。
 そして、段差部55は、アーマチュアコア41の径方向内側に対応する部分に第1領域AR1を形成し、アーマチュアコア41の径方向外側に対応する部分に第2領域AR2を形成している。つまり、第1領域AR1はティース41bの基端側に対応して設けられ、第2領域AR2はティース41bの先端側に対応して設けられている。より具体的には、段差部55は、第1領域AR1と第2領域AR2との間に設けられ、第1領域AR1を第2領域AR2に対して窪ませている。すなわち、図11に示されるように、第1領域AR1の方が第2領域AR2よりもティース41b(アーマチュアコア41)側に凹んでいる。
 また、図11に示されるように、第1領域AR1は、ティース41bの突出方向と平行な平坦面とされ、第2領域AR2は、ティース41bの先端側に行くに連れて、ティース41bに近付くように傾斜された傾斜面となっている。そして、段差部55は、第1領域AR1と第2領域AR2とを滑らかな曲線で繋いでいる。これにより、第1,第2領域AR1,AR2に巻装されるコイル26の表面に塗布されたエナメル等の絶縁膜(図示せず)を傷付けることが無い。
 そして、第1領域AR1と第2領域AR2との高低差Gは、コイル26の線径(直径)Dよりも若干大きい寸法に設定されている(G>D)。これにより、一点鎖線で囲った部分Cに示されるように、段差部55に対するコイル26の引っ掛かりを良好にして、1層目のコイル層CL1がティース41bの突出方向(ティース41bの先端側)にずれることが、効果的に抑えられる。
 ここで、ティース41bの突出方向に沿う段差部55の位置は、ティース41bの基端側からティース41bの突出高さの1/3よりもティース41bの先端側に配置されている。具体的には、ティース41bの突出方向に沿う長さ寸法をLとしたときに、段差部55は、ティース41bの基端側から距離S(L/3<S<2×L/3)の位置に配置されている。
 これにより、コイル26のコイル辺26aの一部が、段差部55によりずれないように支持される。したがって、図11に示されるように、2層目のコイル層CL2および3層目のコイル層CL3を巻装する迄の間に、1層目のコイル層CL1がティース41bの突出方向にずれることが効果的に抑えられる。
 ここで、実施の形態2のインシュレータ50においても、実施の形態1のインシュレータ42と同様に、図7に示されるような上下金型(図示せず)によって射出成形される。したがって、本体部51とスロット挿入部53との間に、パーティングライン(図示せず)が形成され、実施の形態1のインシュレータ42と同様の理屈でコイル26に対する負荷(攻撃性)が軽減される。
 また、実施の形態2におけるコイル26の巻装構造は、実施の形態1におけるコイル26の巻装構造と全く同じである。すなわち、実施の形態2においても、実施の形態1と同様に「4P6S18Seg型」の電動モータとなっている。したがって、コイル26の展開図は、図8に示されるものと全く同じである。
 以上のように形成された実施の形態2においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態2では、段差部55はコイル辺26aを支持するので、コイル端26bを支持する実施の形態1に比して、コイル26の引っ掛かり部分を増加させることができる。したがって、3つのコイル層CL1,CL2,CL3を、より高精度でティース41bの突出方向に沿うよう整然と並べることが可能となり、さらにバランスの良いアーマチュア40を実現できる。
 また、第2領域AR2を、ティース41bの先端側に行くに連れて、ティース41bに近付くように傾斜された傾斜面としたので、実施の形態1に比して、コイル26の占積率をより向上させることができる。
 次に、本発明の実施の形態3について図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態1と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
 図12は実施の形態3のコイルの巻装状態を示す展開図を示している。
 図12に示されるように、実施の形態3においては、実施の形態1に比して、コイル26の巻装構造のみが異なっている。具体的には、図12の展開図に示されるような手順で巻装される。
 図12に示されるように、実施の形態3の電動モータでは、U相,V相,W相(3相)を有し、スロット41d(ティース41b)の数が6つで、その2倍の数の12個のセグメント60を備え、さらには合計4つの永久磁石22を有している。つまり、実施の形態3では、ティース41bの数とセグメント60の数との比が、1:2となっている。
 言い換えれば、実施の形態3の電動モータは、4P6S12Seg型(4極6スロット12セグメント型)の電動モータであって、実施の形態1と同様に小型軽量化かつ高効率化が図られた車載用に適した電動モータとなっている。このように、「4P6S12Seg型」の電動モータとすることで、図12に示されるように、ティース41bに、コイル26を複数回巻いて形成されたコイル層(CL1,CL2)が2層並んで設けられる。
 より具体的にコイル26の巻装手順について述べると、例えば、図12の太い実線矢印に示されるように、まず、7番セグメント60と8番セグメント60とを跨ぐようにして、U相の4番ティース41bにコイル26を順方向(時計回り方向)で複数回巻いて1層目のコイル層CL1(U相のコイル層)を巻装する。
 次いで、図12の太い一点鎖線矢印に示されるように、8番セグメント60と9番セグメント60とを跨ぐようにして、W相の3番ティース41bにコイル26を逆方向(反時計回り方向)で複数回巻いて2層目のコイル層CL2(-W相のコイル層)を巻装する。その後、これらの一連の動作をティース41b毎に繰り返す。
 このように、図12の展開図に示されたコイル26の巻装手順においても、1層目のコイル層CL1と、2層目のコイル層CL2とを互いに連続して巻装することができない。つまり、1つのティース41bに着目すると、1層目のコイル層CL1を巻装した後から、2層目のコイル層CL2を巻装する迄の間に、所定のインターバル(間隔)が生じることになる。このインターバルの発生は、せっかく所定の力で巻装した1層目のコイル層CL1に、緩みを発生させる原因となる。
 そこで、本実施の形態3においても、実施の形態1と同様に、1層目のコイル層CL1の緩みに起因したティース41bの突出方向に対するコイル26のずれ(移動)を、段差部42e(図6参照)に引っ掛けることで効果的に抑えている。したがって、コイル26の巻き乱れの発生が効果的に抑えられる。
 ここで、実施の形態3では、ティース41bの突出方向に並べられるコイル層の数が2層(CL1,CL2)となっている。したがって、ティース41bの突出方向に沿う段差部42eの位置を、実施の形態1に比して、ティース41bのより先端側に配置するようにする。ただし、段差部42eの位置関係は、図6を参照しつつ、「L/3<S<2×L/3」の位置関係となるようにする。
 以上のように形成された実施の形態3においても、実施の形態1と同様の作用効果を奏することができる。なお、実施の形態3において、実施の形態2のようなコイル辺26aを支持する段差部55を採用することもできる。
 本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態では、アーマチュアコア41の軸方向両側に装着される双方のインシュレータ42(50)に、段差部42e(55)を設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、段差部42e(55)は、少なくともいずれか一方のインシュレータ42(50)に設けることもできる。また、1つのインシュレータに対して、コイル端26bを支持する段差部42eおよびコイル辺26aを支持する段差部55の双方を設けることもできる。
 さらに、上記各実施の形態では、ワイパモータ15を、払拭パターンがタンデム型のワイパ装置14の駆動源に用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、対向払拭型等、他の払拭パターンのワイパ装置の駆動源や、鉄道車両や航空機等のワイパ装置の駆動源にも用いることができる。
 また、上記各実施の形態では、モータ装置として、ワイパモータ15であるものを示したが、本発明はこれに限らず、例えば、車両に搭載されるパワーウィンドウ装置やスライドドア開閉装置等の駆動源に用いられるモータ装置にも適用することができる。
 その他、上記各実施の形態における各構成要素の材質,形状,寸法,数,設置箇所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、上記各実施の形態に限定されない。
 モータ装置は、自動車等の車両に搭載されるパワーウィンドウ装置やワイパ装置等の駆動源に用いられる。

Claims (6)

  1.  回転軸に固定されたコア本体と、
     前記コア本体から径方向外側に突出された複数のティースと、
     前記ティースに装着されたインシュレータと、
     前記インシュレータを介して前記ティースに巻装されたコイルと、
     前記コイルが接続され、かつブラシが摺接される複数のセグメントと、
    を備えたモータ装置であって、
     前記インシュレータは、
     前記ティースの基端側に対応して設けられた第1領域と、
     前記ティースの先端側に対応して設けられた第2領域と、
     前記第1領域と前記第2領域との間に設けられ、前記第1領域を前記第2領域に対して窪ませる段差部と、
    を有し、
     前記ティースの数と前記セグメントの数との比が、1:n(nは2以上の自然数)であり、
     前記ティースには、前記コイルを複数回巻いて形成されたコイル層が、前記ティースの突出方向にn層設けられ、
     前記段差部が、前記ティースの基端側から前記ティースの突出高さの1/3よりも前記ティースの先端側に配置されている、
    モータ装置。
  2.  請求項1記載のモータ装置において、
     前記第1領域は、前記ティースの突出方向と平行な平坦面となっている、
    モータ装置。
  3.  請求項1記載のモータ装置において、
     前記段差部は、前記コア本体の軸方向端部に対応する部分に設けられ、前記コイルのコイル端を支持している、
    モータ装置。
  4.  請求項1記載のモータ装置において、
     前記段差部は、隣り合う前記ティースの間のスロットに対応する部分に設けられ、前記コイルのコイル辺を支持している、
    モータ装置。
  5.  請求項4記載のモータ装置において、
     前記第2領域は、前記ティースの先端側に行くに連れて、前記ティースに近付くように傾斜された傾斜面となっている、
    モータ装置。
  6.  請求項1記載のモータ装置において、
     隣り合う前記ティースの間のスロットが、前記コア本体の軸方向に沿って傾斜された斜溝となっている、
    モータ装置。
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