直流モータおよび直流モータの巻線方法
【課題】スロットを整流子片の半数とする構成を採用しつつ、高出力化にも対応することができる直流モータおよび直流モータの巻線方法を提供する。
【解決手段】６つのブラシ１５を設けたので、ブラシ１５を６つ未満とする場合に比べて、１つのブラシ当たりの負荷電流が低減される。また、同電位となるべき整流子片４１間を接続する均圧線も存在しない。さらに、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正負のブラシ間における同位相の整流子片４１に導通される。このため、同極で分散された３つのブラシ１５の各整流子片４１に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂの少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる。
【解決手段】６つのブラシ１５を設けたので、ブラシ１５を６つ未満とする場合に比べて、１つのブラシ当たりの負荷電流が低減される。また、同電位となるべき整流子片４１間を接続する均圧線も存在しない。さらに、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正負のブラシ間における同位相の整流子片４１に導通される。このため、同極で分散された３つのブラシ１５の各整流子片４１に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂの少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ付きの直流モータおよび直流モータの巻線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付きの直流モータとしては、たとえば特許文献１に示される構成が知られている。当該直流モータは、６つの磁極を有する円筒状のヨーク、ヨークの内部に回転可能に設けられる電機子、および電機子と一体回転する整流子を備えてなる。電機子の鉄心は９つのティースを有し、各ティースには巻き方向が異なる２つの巻線が設けられている。整流子は、回転方向に沿って並ぶ１８枚の整流子片を有している。各整流子片には、各巻線の巻き始めの端部および巻き終わりの端部が掛けまわされている。また、同電位となる整流子片同士は均圧線により短絡されている。各整流子片には、２つのブラシが摺接する。両ブラシを介して各巻線に給電することにより、各巻線に磁界が形成される。そして、ヨークの磁極との間に生じる磁気的な吸引力および反発力によって電機子が回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のものも含め直流モータには、より高い出力が求められることもある。この場合、直流モータに供給する電流を増大させることが考えられる。ところが、特許文献１の直流モータにおいて電流を増大させた場合には、ブラシの寿命が懸念される。すなわち、一のブラシで負担する電流が増大するので、整流火花によって生じる電気的摩耗が助長されるおそれがある。また、供給される電流が大きくなるほど均圧線の径を大きく設定する必要がある。このため、均圧線の配設スペースを確保しにくくなることも懸念される。このように、特許文献１の直流モータは、高出力化の観点から改善の余地があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、スロットを整流子片の半数とする構成を採用しつつ、高出力化にも対応することができる直流モータおよび直流モータの巻線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、６つの磁極を有する円筒状のヨークと、ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備え、同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通されることをその要旨とする。
【０００７】
本発明によれば、６つのブラシを設けたので、ブラシを６つ未満とする場合に比べて、１つのブラシ当たりの負荷電流が低減される。電気的摩耗も抑制されるので、ブラシの寿命が確保される。また、同電位となるべき整流子片間を接続する均圧線も存在しない。このため、均圧線の配設スペースを確保する必要はない。したがって、直流モータの高出力化に対応することが可能である。
【０００８】
ここで、６つのブラシを設ける場合には、つぎのような問題が懸念される。すなわち、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシを各整流子片に対して同期接触させるのが理想であるところ、各ブラシの組み付け誤差などに起因して、各ブラシの整流子片に対する接触タイミングがずれるおそれがある。すると、第１および第２の巻線に対する給電タイミング、ひいては第１および第２の巻線の励磁および非励磁のタインミングについても同期しなくなる。
【０００９】
そしてたとえば、各ティースに設けられる第１および第２の巻線がそれぞれ同じ正極側のブラシと負極側のブラシとの間の整流子片に導通されるようにした場合、換言すれば同じ正極側のブラシからの給電により励磁されるようにした場合には、つぎのような状況が発生する。すなわち、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の第１および第２の巻線は、本来同じタイミングで励磁状態あるいは非励磁状態となるところ、当該３組のうち１組または２組が励磁され、残りの２組または１組が励磁されないといった状況が発生する。このため、各ティースと各磁極との間におけるトルクの発生タイミングがずれてトルクが偏在化する。したがって、直流モータの円滑な回転が阻害されて、回転むらなどが発生するおそれがある。
【００１０】
この点、本発明によれば、各ティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正負のブラシ間における同位相の整流子に導通される。すなわち、各ティースに設けられる第１および第２の巻線は、それぞれ異なる正極側のブラシからの給電により励磁される。このため、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシの各整流子片に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、各組の第１および第２の巻線の少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる蓋然性が高められる。したがって、電機子の回転方向における磁界の不均衡、ひいてはモータトルクの偏在が抑制されて、直流モータの円滑な回転が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、第１の巻線の両端は、それぞれ整流子の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片に接続されることをその要旨とする。
【００１２】
通常、電機子は回転軸を介してヨークに支持される。そして回転軸の端部はヨークの外部に突出し、この突出した部分を介して直流モータの回転を外部機器などに伝達する。直流モータの用途によっては、回転軸に曲げ方向の外力が印加されることもある。この場合、整流子と各巻線とをつなぐ巻線リード部分に、圧縮応力あるいは引張応力が発生するおそれがある。
【００１３】
この点、本発明によれば、第１の巻線の両端は、それぞれ整流子の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片に接続される。このため、各巻線と各巻線リード部分が接続される各整流子片とは、回転軸を挟んで互いに反対側に位置する。したがって、回転軸に曲げ方向の外力が印加された場合、リード部分の第１の端部側には引張応力あるいは圧縮応力が発生し、第２の端部側には圧縮応力あるいは引張応力が発生する。すなわち、リード部分において、引張応力と圧縮応力とが相殺される。このため、巻線のリード部分の疲労などによる損傷が抑制される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、第１の巻線における巻き始め端部または巻き終わり端部は、直近の整流子片に接続されてなることをその要旨とする。
【００１５】
本発明によれば、各第１の巻線の端部と各整流子片との間の巻線リード部分の長さが短くなる。このため、巻線リード部分が短縮される分だけ巻線抵抗損が小さくなる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、第１の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、それぞれ交わらずに同じ方向へ延び、かつ互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなることをその要旨とする。
【００１６】
本発明によれば、第１の巻線における巻き始め端部および巻き終わり端部、正確には各巻線リード部分が重なることがない。
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、第２の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、互いに交わって同じ方向に沿って延び、かつ当該第２の巻線の近傍において互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなることをその要旨とする。
【００１７】
本発明によれば、各第２の巻線の端部と各整流子片との間の巻線リード部分の長さを短くすることが可能となる。このため、巻線リード部分が短縮される分だけ巻線抵抗損が小さくなる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、６つの磁極を有する円筒状のヨークと、ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備えてなる直流モータの巻線方法において、同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通されるように、かつ第１の巻線および第２の巻線を一連で巻装することをその要旨とする。
【００１９】
本発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、第１の巻線および第２の巻線の巻装作業が一連の動作で行われる。一筆書きのように連続で巻装作業を行うことができるため、巻線を形成する毎に導線を切断するなどの作業が不要である。このため、巻線作業の工数を低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スロットを整流子片の半数とする構成を採用しつつ、高出力化にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施の形態の直流モータを軸線に沿って切断した断面図。
【図２】（ａ）は、第１の実施の形態における電機子の展開図、（ｂ）は回転軸に曲げ方向の外力が印加された状態の巻線リード部分を示す電機子などの概略的な正面図。
【図３】第２の実施の形態における電機子の展開図。
【図４】第３の実施の形態における電機子の展開図。
【図５】第４の実施の形態における電機子の展開図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１および図２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
【００２３】
＜直流モータの概略構成＞
図１に示すように、直流モータ１１は、筒状の固定子１２、ならびに固定子１２の内部に回転可能に支持される電機子１３および整流子１４、ならびに固定子１２の内部に固定されて整流子１４に摺接する複数個のブラシ１５を備えてなる。
【００２４】
＜固定子＞
固定子１２は、円筒状のヨークハウジング２１、およびヨークハウジング２１の内周面に固定された６個の永久磁石２２を備えている。ヨークハウジング２１は、有蓋筒状のフロントハウジング２３、およびフロントハウジング２３の開口部を閉塞する有底筒状のエンドハウジング２４を有している。各永久磁石２２は、フロントハウジング２３の周方向に沿って等角度間隔に、かつ正極および負極が交互となるように設けられている。
【００２５】
＜電機子＞
電機子１３は、回転軸３１に外嵌して固定された鉄心３２、および鉄心３２に巻装されたエナメル被覆の巻線３３を備えてなる。
【００２６】
回転軸３１は、フロントハウジング２３のボス２３ａおよびエンドハウジング２４のボス２４ａにそれぞれ設けられた２つの軸受３４，３５を介してヨークハウジング２１に対して回転可能に支持されている。回転軸３１の第１の端部はフロントハウジング２３を貫通して外部へ突き出ている。回転軸３１の第２の端部は、エンドハウジング２４の内部に位置している。
【００２７】
鉄心３２は、複数枚の電磁鋼板が積層されることにより円柱状をなしている。鉄心３２は、その半径方向において各永久磁石２２と隙間を介して対向している。鉄心３２の外周部には、回転軸３１を中心として放射状に延びる９つのＴ字型のティース３６が形成されている。各ティース３６は、鉄心３２の円周方向に沿って等角度間隔で設けられている。また、各ティース３６は、鉄心３２の軸方向における全長にわたって設けられている。互いに隣り合うティース３６の間には、合計９つの蟻溝状のスロット３７が形成されている。各ティース３６には、後述する巻線手順によって、巻線３３が巻装されている。巻線３３は、導線が逆方向に巻回された逆巻線３３ａ、および導線が順方向に巻回された順巻線３３ｂからなる。
【００２８】
＜整流子＞
整流子１４は、鉄心３２のエンドハウジング２４側に設けられている。整流子１４は、図示しない円筒状の絶縁体の周面にティース３６の個数の２倍、すなわち１８個の整流子片（セグメント）４１が固定されてなる。各整流子片４１は、整流子１４の軸方向へ延びる短冊状の金属片からなるとともに、互いに絶縁された状態で絶縁体の周方向に沿って等間隔で並んでいる。各整流子片４１の鉄心３２側の端部には、外径側に折り返されたライザ４２が一体形成されている。ライザ４２には、巻線３３における巻き始め端部、および巻き終わり端部がそれぞれ掛け回わされる。巻線３３は、ヒュージングによりライザ４２に固定される。これにより、各整流子片４１と各整流子片４１に対応する巻線３３とが電気的に接続される。
【００２９】
＜ブラシ＞
６つのブラシ１５は、エンドハウジング２４の内周面に設けられた６つのブラシホルダ５１にそれぞれ収容されている。各ブラシホルダ５１は、合成樹脂材料により有底筒状に形成されている。各ブラシホルダ５１は、エンドハウジング２４の円周方向において等角度間隔に、かつヨークハウジング２１の軸方向において各永久磁石２２と対応するように設けられている。
【００３０】
各ブラシ１５と各ブラシホルダ５１の底壁との間には、圧縮コイルばね５２が介在されている。各ブラシ１５は、圧縮コイルばね５２の弾性力により常時各ブラシホルダ５１から突出する方向へ付勢される。各ブラシ１５の各ブラシホルダ５１から突出する方向への変位は、各ブラシ１５の先端が整流子１４の外周面に当接することにより規制される。整流子１４の回転に伴い、各ブラシ１５の先端は整流子１４（各整流子片４１）の外周面に摺接する。外部電源からの電力は、各ブラシ１５を介して整流子１４に供給される。
【００３１】
なお、６つのブラシ１５のうち３つのブラシ１５は正電位が印加される正極ブラシ、残りの３つは負電位が印加される負極ブラシである。正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５は、整流子１４の円周方向において等間隔に設けられる。
【００３２】
＜巻線の巻装手順＞
つぎに、巻線の巻装手順を図２（ａ）に基づいて説明する。図２（ａ）は、電機子１３および整流子１４の展開図である。同図において、互いに隣接するティース３６，３６間の空隙はスロット３７に相当する。また同図では、各整流子片４１に１番〜１８番、各ティース３６に１番〜９番の番号を付して区別する。さらに図２（ａ）では、１，２番の整流子片４１間、７，８番の整流子片４１間および１３，１４番の整流子片４１間にそれぞれ正極となるブラシ１５が、４，５番の整流子片４１間、１０，１１番の整流子片４１間および１６，１７番の整流子片４１間にそれぞれ負極となるブラシ１５が接触した状態を示す。
【００３３】
さて、巻線３３が、たとえば２番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず２番の整流子片４１のライザ４２（図２（ａ）では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、４番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例では、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。
【００３４】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図２（ａ）の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５に、同じく第２端は４，５番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００３５】
＜巻線の作用＞
つぎに、前述のように巻装された巻線の作用を説明する。
本例のように６つのブラシ１５を設ける場合には、つぎのような問題が懸念される。すなわち、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシ１５を各整流子片４１に対して同期接触させるのが理想であるところ、各ブラシ１５の組み付け誤差などに起因して、各ブラシ１５の整流子片４１に対する接触タイミングがずれるおそれがある。すると、各逆巻線３３ａおよび各順巻線３３ｂに対する給電タイミング、ひいては各逆巻線３３ａおよび各順巻線３３ｂの励磁および非励磁のタインミングについても同期しなくなる。
【００３６】
そしてたとえば、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂがそれぞれ同じ正極側のブラシ１５と負極側のブラシ１５との間の整流子片４１に導通されるようにした場合、換言すれば同じ正極側のブラシ１５からの給電により励磁されるようにした場合には、つぎのような状況が発生する。すなわち、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、本来同じタイミングで励磁状態あるいは非励磁状態となるところ、当該３組のうち１組または２組が励磁され、残りの２組または１組が励磁されないといった状況が発生する。このため、各ティース３６と各永久磁石２２との間におけるトルクの発生タイミングがずれて、トルクが偏在化する。したがって、直流モータ１１の円滑な回転が阻害されて、回転むらなどが発生するおそれがある。
【００３７】
この点、本例によれば、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正負のブラシ１５間における同位相の整流子１４に導通される。すなわち、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、それぞれ異なる正極側のブラシ１５からの給電により励磁される。たとえば、３番のティース３６の逆巻線３３ａは、１，２番の整流子片４１，４１間に存在する正極となるブラシ１５からの給電により励磁される。同じく３番のティース３６の順巻線３３ｂは、１６，１７番の整流子片４１，４１間に存在する負極となるブラシ１５からの給電により励磁される。このため、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシ１５の各整流子片４１に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、各組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂの少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる蓋然性が高められる。したがって、トルクの発生タイミングの不均衡、ひいてはトルクの偏在が抑制されて、直流モータ１１の円滑な回転が可能となる。
【００３８】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）６つのブラシ１５を設けたので、ブラシ１５を６つ未満とする場合に比べて、１つのブラシ当たりの負荷電流が低減される。電気的摩耗も抑制されるので、ブラシ１５の寿命が確保される。また、同電位となるべき整流子片４１間を接続する均圧線も存在しない。このため、均圧線の配設スペースを確保する必要はない。したがって、直流モータ１１の高出力化に対応することが可能である。
【００３９】
（２）さらに、前述したように、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正負のブラシ間における同位相の整流子片４１に導通される。このため、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシ１５の各整流子片４１に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂの少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる。したがって、モータトルクの偏在が抑制されて、直流モータの円滑な回転が実現される。
【００４０】
（３）直流モータ１１の用途によっては、回転軸３１の外端部に曲げ方向の外力が印加されることもある。この場合、整流子１４と各巻線３３とをつなぐ巻線リード部分に、圧縮応力あるいは引張応力が発生するおそれがある。この点、本例によれば、順巻線３３ｂの両端は、それぞれ整流子１４の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片４１に接続される。このため、図２（ｂ）に示されるように、各順巻線３３ｂと各巻線リード部分が接続される各整流子片４１とは、回転軸３１を挟んで互いに反対側に位置する。したがって、回転軸３１の外端部に曲げ方向の外力が印加された場合、リード部分の第１の端部側には引張応力あるいは圧縮応力が発生し、第２の端部側には圧縮応力あるいは引張応力が発生する。すなわち、リード部分において、引張応力と圧縮応力とが相殺される。このため、順巻線３３ｂのリード部分の疲労などによる損傷が抑制される。
【００４１】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、本発明の第２の実施の形態を説明する。本例は、巻線の巻き方の点で前記第１の実施の形態と異なり、基本的には先の図１に示される直流モータと同様の構成を有している。したがって、前記第１の実施の形態と同一の部材および構成については同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００４２】
さて、図３に示すように、巻線３３が、たとえば２番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず２番の整流子片４１のライザ４２（図３では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、８番のティース３６に対する直近の整流子片４１、ここでは１６番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例では、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。本例の巻線パターンは、図２（ａ）に示される巻線パターンにおける順巻線３３ｂの第２端（番号の大きい整流紙片４１に接続される側の端部）を、６つの整流子片４１分だけ番号が小さくなる方へずらしたものとなる。
【００４３】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図３の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５に、同じく第２端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は１３，１４番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００４４】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１），（２）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（４）順巻線３３ｂの第２端は、当該順巻線３３ｂが設けられるティース３６に対する直近の整流子片４１に接続される。このため、直近の整流子片４１に接続しない場合に比べて、順巻線３３ｂの第２端と整流子片４１とを接続する巻線３３のリード部分の長さが短縮される。巻線３３のリード部分が短縮される分だけ巻線３３の抵抗損失も小さくなる。
【００４５】
＜第３の実施の形態＞
つぎに、本発明の第３の実施の形態を説明する。本例は、巻線の巻装パターンの点で第２の実施の形態と異なる。
【００４６】
さて、図４に示すように、巻線３３が、たとえば２番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず２番の整流子片４１のライザ４２（図４では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、１０番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例においても、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。本例の巻線パターンは、図２（ａ）に示される巻線パターンにおける順巻線３３ｂの第２端（番号の大きい整流紙片４１に接続される側の端部）を、６つの整流子片４１分だけ番号が小さくなる方へずらしたものとなる。
【００４７】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図４の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５に、同じく第２端は１０，１１番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は７，８番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００４８】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１），（２）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）順巻線３３ｂの第１端および第２端と整流子片４１とをそれぞれ接続する巻線３３のリード部分は、交差せず同方向へ延びる。このため、順巻線３３ｂの両端リード部分が重なることがない。
【００４９】
＜第４の実施の形態＞
つぎに、本発明の第４の実施の形態を説明する。本例は、巻線の巻装パターンの点で第１の実施の形態と異なる。
【００５０】
さて、図５に示すように、巻線３３が、たとえば８番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず８番の整流子片４１のライザ４２（図５では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、４番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例においても、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。本例の巻線パターンは、図２（ａ）に示される巻線パターンにおける逆巻線３３ａの第１端（番号の小さい整流紙片４１に接続される側の端部）を、６つの整流子片４１分だけ番号が大きくなる方へずらしたものとなる。
【００５１】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図５の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は４，５番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は７，８番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は１３，１４番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００５２】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１）〜（３）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（６）逆巻線３３ａの第２端は、第１の実施の形態に比べて、自身に近い整流子片４１に接続される。このため、逆巻線３３ａの第２端と整流子片４１とを接続する巻線３３のリード部分の長さが短縮される。巻線３３のリード部分が短縮される分だけ巻線３３の抵抗損失も小さくなる。
【００５３】
＜直流モータの用途＞
なお、各実施の形態の直流モータの用途は様々であるところ、たとえば自動車のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の駆動源となるＡＢＳモータとして使用することができる。ＡＢＳは、ブレーキ圧を断続的に緩めることによりタイヤのロックを防ぐシステムである。そして、ＡＢＳモータは、減圧のために吐出されたブレーキ液を、再び元の油圧シリンダに押し戻す油圧ポンプを駆動する。
【符号の説明】
【００５４】
１１…直流モータ、１４…整流子、１５…ブラシ、２１…ヨークハウジング（ヨーク）、２２…永久磁石（磁極）、３２…鉄心、３３ａ…逆巻線（第２の巻線）、３３ｂ…順巻線（第１の巻線）、３６…ティース、４１…整流子片。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ付きの直流モータおよび直流モータの巻線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシ付きの直流モータとしては、たとえば特許文献１に示される構成が知られている。当該直流モータは、６つの磁極を有する円筒状のヨーク、ヨークの内部に回転可能に設けられる電機子、および電機子と一体回転する整流子を備えてなる。電機子の鉄心は９つのティースを有し、各ティースには巻き方向が異なる２つの巻線が設けられている。整流子は、回転方向に沿って並ぶ１８枚の整流子片を有している。各整流子片には、各巻線の巻き始めの端部および巻き終わりの端部が掛けまわされている。また、同電位となる整流子片同士は均圧線により短絡されている。各整流子片には、２つのブラシが摺接する。両ブラシを介して各巻線に給電することにより、各巻線に磁界が形成される。そして、ヨークの磁極との間に生じる磁気的な吸引力および反発力によって電機子が回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２７８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のものも含め直流モータには、より高い出力が求められることもある。この場合、直流モータに供給する電流を増大させることが考えられる。ところが、特許文献１の直流モータにおいて電流を増大させた場合には、ブラシの寿命が懸念される。すなわち、一のブラシで負担する電流が増大するので、整流火花によって生じる電気的摩耗が助長されるおそれがある。また、供給される電流が大きくなるほど均圧線の径を大きく設定する必要がある。このため、均圧線の配設スペースを確保しにくくなることも懸念される。このように、特許文献１の直流モータは、高出力化の観点から改善の余地があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、スロットを整流子片の半数とする構成を採用しつつ、高出力化にも対応することができる直流モータおよび直流モータの巻線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、６つの磁極を有する円筒状のヨークと、ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備え、同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通されることをその要旨とする。
【０００７】
本発明によれば、６つのブラシを設けたので、ブラシを６つ未満とする場合に比べて、１つのブラシ当たりの負荷電流が低減される。電気的摩耗も抑制されるので、ブラシの寿命が確保される。また、同電位となるべき整流子片間を接続する均圧線も存在しない。このため、均圧線の配設スペースを確保する必要はない。したがって、直流モータの高出力化に対応することが可能である。
【０００８】
ここで、６つのブラシを設ける場合には、つぎのような問題が懸念される。すなわち、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシを各整流子片に対して同期接触させるのが理想であるところ、各ブラシの組み付け誤差などに起因して、各ブラシの整流子片に対する接触タイミングがずれるおそれがある。すると、第１および第２の巻線に対する給電タイミング、ひいては第１および第２の巻線の励磁および非励磁のタインミングについても同期しなくなる。
【０００９】
そしてたとえば、各ティースに設けられる第１および第２の巻線がそれぞれ同じ正極側のブラシと負極側のブラシとの間の整流子片に導通されるようにした場合、換言すれば同じ正極側のブラシからの給電により励磁されるようにした場合には、つぎのような状況が発生する。すなわち、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の第１および第２の巻線は、本来同じタイミングで励磁状態あるいは非励磁状態となるところ、当該３組のうち１組または２組が励磁され、残りの２組または１組が励磁されないといった状況が発生する。このため、各ティースと各磁極との間におけるトルクの発生タイミングがずれてトルクが偏在化する。したがって、直流モータの円滑な回転が阻害されて、回転むらなどが発生するおそれがある。
【００１０】
この点、本発明によれば、各ティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正負のブラシ間における同位相の整流子に導通される。すなわち、各ティースに設けられる第１および第２の巻線は、それぞれ異なる正極側のブラシからの給電により励磁される。このため、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシの各整流子片に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、各組の第１および第２の巻線の少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる蓋然性が高められる。したがって、電機子の回転方向における磁界の不均衡、ひいてはモータトルクの偏在が抑制されて、直流モータの円滑な回転が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、第１の巻線の両端は、それぞれ整流子の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片に接続されることをその要旨とする。
【００１２】
通常、電機子は回転軸を介してヨークに支持される。そして回転軸の端部はヨークの外部に突出し、この突出した部分を介して直流モータの回転を外部機器などに伝達する。直流モータの用途によっては、回転軸に曲げ方向の外力が印加されることもある。この場合、整流子と各巻線とをつなぐ巻線リード部分に、圧縮応力あるいは引張応力が発生するおそれがある。
【００１３】
この点、本発明によれば、第１の巻線の両端は、それぞれ整流子の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片に接続される。このため、各巻線と各巻線リード部分が接続される各整流子片とは、回転軸を挟んで互いに反対側に位置する。したがって、回転軸に曲げ方向の外力が印加された場合、リード部分の第１の端部側には引張応力あるいは圧縮応力が発生し、第２の端部側には圧縮応力あるいは引張応力が発生する。すなわち、リード部分において、引張応力と圧縮応力とが相殺される。このため、巻線のリード部分の疲労などによる損傷が抑制される。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、第１の巻線における巻き始め端部または巻き終わり端部は、直近の整流子片に接続されてなることをその要旨とする。
【００１５】
本発明によれば、各第１の巻線の端部と各整流子片との間の巻線リード部分の長さが短くなる。このため、巻線リード部分が短縮される分だけ巻線抵抗損が小さくなる。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、第１の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、それぞれ交わらずに同じ方向へ延び、かつ互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなることをその要旨とする。
【００１６】
本発明によれば、第１の巻線における巻き始め端部および巻き終わり端部、正確には各巻線リード部分が重なることがない。
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、第２の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、互いに交わって同じ方向に沿って延び、かつ当該第２の巻線の近傍において互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなることをその要旨とする。
【００１７】
本発明によれば、各第２の巻線の端部と各整流子片との間の巻線リード部分の長さを短くすることが可能となる。このため、巻線リード部分が短縮される分だけ巻線抵抗損が小さくなる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、６つの磁極を有する円筒状のヨークと、ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備えてなる直流モータの巻線方法において、同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通されるように、かつ第１の巻線および第２の巻線を一連で巻装することをその要旨とする。
【００１９】
本発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、第１の巻線および第２の巻線の巻装作業が一連の動作で行われる。一筆書きのように連続で巻装作業を行うことができるため、巻線を形成する毎に導線を切断するなどの作業が不要である。このため、巻線作業の工数を低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スロットを整流子片の半数とする構成を採用しつつ、高出力化にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施の形態の直流モータを軸線に沿って切断した断面図。
【図２】（ａ）は、第１の実施の形態における電機子の展開図、（ｂ）は回転軸に曲げ方向の外力が印加された状態の巻線リード部分を示す電機子などの概略的な正面図。
【図３】第２の実施の形態における電機子の展開図。
【図４】第３の実施の形態における電機子の展開図。
【図５】第４の実施の形態における電機子の展開図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１および図２（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
【００２３】
＜直流モータの概略構成＞
図１に示すように、直流モータ１１は、筒状の固定子１２、ならびに固定子１２の内部に回転可能に支持される電機子１３および整流子１４、ならびに固定子１２の内部に固定されて整流子１４に摺接する複数個のブラシ１５を備えてなる。
【００２４】
＜固定子＞
固定子１２は、円筒状のヨークハウジング２１、およびヨークハウジング２１の内周面に固定された６個の永久磁石２２を備えている。ヨークハウジング２１は、有蓋筒状のフロントハウジング２３、およびフロントハウジング２３の開口部を閉塞する有底筒状のエンドハウジング２４を有している。各永久磁石２２は、フロントハウジング２３の周方向に沿って等角度間隔に、かつ正極および負極が交互となるように設けられている。
【００２５】
＜電機子＞
電機子１３は、回転軸３１に外嵌して固定された鉄心３２、および鉄心３２に巻装されたエナメル被覆の巻線３３を備えてなる。
【００２６】
回転軸３１は、フロントハウジング２３のボス２３ａおよびエンドハウジング２４のボス２４ａにそれぞれ設けられた２つの軸受３４，３５を介してヨークハウジング２１に対して回転可能に支持されている。回転軸３１の第１の端部はフロントハウジング２３を貫通して外部へ突き出ている。回転軸３１の第２の端部は、エンドハウジング２４の内部に位置している。
【００２７】
鉄心３２は、複数枚の電磁鋼板が積層されることにより円柱状をなしている。鉄心３２は、その半径方向において各永久磁石２２と隙間を介して対向している。鉄心３２の外周部には、回転軸３１を中心として放射状に延びる９つのＴ字型のティース３６が形成されている。各ティース３６は、鉄心３２の円周方向に沿って等角度間隔で設けられている。また、各ティース３６は、鉄心３２の軸方向における全長にわたって設けられている。互いに隣り合うティース３６の間には、合計９つの蟻溝状のスロット３７が形成されている。各ティース３６には、後述する巻線手順によって、巻線３３が巻装されている。巻線３３は、導線が逆方向に巻回された逆巻線３３ａ、および導線が順方向に巻回された順巻線３３ｂからなる。
【００２８】
＜整流子＞
整流子１４は、鉄心３２のエンドハウジング２４側に設けられている。整流子１４は、図示しない円筒状の絶縁体の周面にティース３６の個数の２倍、すなわち１８個の整流子片（セグメント）４１が固定されてなる。各整流子片４１は、整流子１４の軸方向へ延びる短冊状の金属片からなるとともに、互いに絶縁された状態で絶縁体の周方向に沿って等間隔で並んでいる。各整流子片４１の鉄心３２側の端部には、外径側に折り返されたライザ４２が一体形成されている。ライザ４２には、巻線３３における巻き始め端部、および巻き終わり端部がそれぞれ掛け回わされる。巻線３３は、ヒュージングによりライザ４２に固定される。これにより、各整流子片４１と各整流子片４１に対応する巻線３３とが電気的に接続される。
【００２９】
＜ブラシ＞
６つのブラシ１５は、エンドハウジング２４の内周面に設けられた６つのブラシホルダ５１にそれぞれ収容されている。各ブラシホルダ５１は、合成樹脂材料により有底筒状に形成されている。各ブラシホルダ５１は、エンドハウジング２４の円周方向において等角度間隔に、かつヨークハウジング２１の軸方向において各永久磁石２２と対応するように設けられている。
【００３０】
各ブラシ１５と各ブラシホルダ５１の底壁との間には、圧縮コイルばね５２が介在されている。各ブラシ１５は、圧縮コイルばね５２の弾性力により常時各ブラシホルダ５１から突出する方向へ付勢される。各ブラシ１５の各ブラシホルダ５１から突出する方向への変位は、各ブラシ１５の先端が整流子１４の外周面に当接することにより規制される。整流子１４の回転に伴い、各ブラシ１５の先端は整流子１４（各整流子片４１）の外周面に摺接する。外部電源からの電力は、各ブラシ１５を介して整流子１４に供給される。
【００３１】
なお、６つのブラシ１５のうち３つのブラシ１５は正電位が印加される正極ブラシ、残りの３つは負電位が印加される負極ブラシである。正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５は、整流子１４の円周方向において等間隔に設けられる。
【００３２】
＜巻線の巻装手順＞
つぎに、巻線の巻装手順を図２（ａ）に基づいて説明する。図２（ａ）は、電機子１３および整流子１４の展開図である。同図において、互いに隣接するティース３６，３６間の空隙はスロット３７に相当する。また同図では、各整流子片４１に１番〜１８番、各ティース３６に１番〜９番の番号を付して区別する。さらに図２（ａ）では、１，２番の整流子片４１間、７，８番の整流子片４１間および１３，１４番の整流子片４１間にそれぞれ正極となるブラシ１５が、４，５番の整流子片４１間、１０，１１番の整流子片４１間および１６，１７番の整流子片４１間にそれぞれ負極となるブラシ１５が接触した状態を示す。
【００３３】
さて、巻線３３が、たとえば２番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず２番の整流子片４１のライザ４２（図２（ａ）では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、４番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例では、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。
【００３４】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図２（ａ）の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５に、同じく第２端は４，５番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００３５】
＜巻線の作用＞
つぎに、前述のように巻装された巻線の作用を説明する。
本例のように６つのブラシ１５を設ける場合には、つぎのような問題が懸念される。すなわち、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシ１５を各整流子片４１に対して同期接触させるのが理想であるところ、各ブラシ１５の組み付け誤差などに起因して、各ブラシ１５の整流子片４１に対する接触タイミングがずれるおそれがある。すると、各逆巻線３３ａおよび各順巻線３３ｂに対する給電タイミング、ひいては各逆巻線３３ａおよび各順巻線３３ｂの励磁および非励磁のタインミングについても同期しなくなる。
【００３６】
そしてたとえば、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂがそれぞれ同じ正極側のブラシ１５と負極側のブラシ１５との間の整流子片４１に導通されるようにした場合、換言すれば同じ正極側のブラシ１５からの給電により励磁されるようにした場合には、つぎのような状況が発生する。すなわち、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、本来同じタイミングで励磁状態あるいは非励磁状態となるところ、当該３組のうち１組または２組が励磁され、残りの２組または１組が励磁されないといった状況が発生する。このため、各ティース３６と各永久磁石２２との間におけるトルクの発生タイミングがずれて、トルクが偏在化する。したがって、直流モータ１１の円滑な回転が阻害されて、回転むらなどが発生するおそれがある。
【００３７】
この点、本例によれば、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正負のブラシ１５間における同位相の整流子１４に導通される。すなわち、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、それぞれ異なる正極側のブラシ１５からの給電により励磁される。たとえば、３番のティース３６の逆巻線３３ａは、１，２番の整流子片４１，４１間に存在する正極となるブラシ１５からの給電により励磁される。同じく３番のティース３６の順巻線３３ｂは、１６，１７番の整流子片４１，４１間に存在する負極となるブラシ１５からの給電により励磁される。このため、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシ１５の各整流子片４１に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、各組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂの少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる蓋然性が高められる。したがって、トルクの発生タイミングの不均衡、ひいてはトルクの偏在が抑制されて、直流モータ１１の円滑な回転が可能となる。
【００３８】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）６つのブラシ１５を設けたので、ブラシ１５を６つ未満とする場合に比べて、１つのブラシ当たりの負荷電流が低減される。電気的摩耗も抑制されるので、ブラシ１５の寿命が確保される。また、同電位となるべき整流子片４１間を接続する均圧線も存在しない。このため、均圧線の配設スペースを確保する必要はない。したがって、直流モータ１１の高出力化に対応することが可能である。
【００３９】
（２）さらに、前述したように、各ティース３６に設けられる逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正負のブラシ間における同位相の整流子片４１に導通される。このため、同極（正極または負極）で分散された３つのブラシ１５の各整流子片４１に対する接触タイミングが同期しない場合であれ、互いに１２０°だけ位相がずれた３組の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂの少なくとも一方は、同時に励磁または非励磁の状態になる。したがって、モータトルクの偏在が抑制されて、直流モータの円滑な回転が実現される。
【００４０】
（３）直流モータ１１の用途によっては、回転軸３１の外端部に曲げ方向の外力が印加されることもある。この場合、整流子１４と各巻線３３とをつなぐ巻線リード部分に、圧縮応力あるいは引張応力が発生するおそれがある。この点、本例によれば、順巻線３３ｂの両端は、それぞれ整流子１４の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片４１に接続される。このため、図２（ｂ）に示されるように、各順巻線３３ｂと各巻線リード部分が接続される各整流子片４１とは、回転軸３１を挟んで互いに反対側に位置する。したがって、回転軸３１の外端部に曲げ方向の外力が印加された場合、リード部分の第１の端部側には引張応力あるいは圧縮応力が発生し、第２の端部側には圧縮応力あるいは引張応力が発生する。すなわち、リード部分において、引張応力と圧縮応力とが相殺される。このため、順巻線３３ｂのリード部分の疲労などによる損傷が抑制される。
【００４１】
＜第２の実施の形態＞
つぎに、本発明の第２の実施の形態を説明する。本例は、巻線の巻き方の点で前記第１の実施の形態と異なり、基本的には先の図１に示される直流モータと同様の構成を有している。したがって、前記第１の実施の形態と同一の部材および構成については同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００４２】
さて、図３に示すように、巻線３３が、たとえば２番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず２番の整流子片４１のライザ４２（図３では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、８番のティース３６に対する直近の整流子片４１、ここでは１６番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例では、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。本例の巻線パターンは、図２（ａ）に示される巻線パターンにおける順巻線３３ｂの第２端（番号の大きい整流紙片４１に接続される側の端部）を、６つの整流子片４１分だけ番号が小さくなる方へずらしたものとなる。
【００４３】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図３の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５に、同じく第２端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は１３，１４番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００４４】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１），（２）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（４）順巻線３３ｂの第２端は、当該順巻線３３ｂが設けられるティース３６に対する直近の整流子片４１に接続される。このため、直近の整流子片４１に接続しない場合に比べて、順巻線３３ｂの第２端と整流子片４１とを接続する巻線３３のリード部分の長さが短縮される。巻線３３のリード部分が短縮される分だけ巻線３３の抵抗損失も小さくなる。
【００４５】
＜第３の実施の形態＞
つぎに、本発明の第３の実施の形態を説明する。本例は、巻線の巻装パターンの点で第２の実施の形態と異なる。
【００４６】
さて、図４に示すように、巻線３３が、たとえば２番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず２番の整流子片４１のライザ４２（図４では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、１０番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例においても、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。本例の巻線パターンは、図２（ａ）に示される巻線パターンにおける順巻線３３ｂの第２端（番号の大きい整流紙片４１に接続される側の端部）を、６つの整流子片４１分だけ番号が小さくなる方へずらしたものとなる。
【００４７】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図４の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は１，２番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５に、同じく第２端は１０，１１番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は７，８番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００４８】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１），（２）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（５）順巻線３３ｂの第１端および第２端と整流子片４１とをそれぞれ接続する巻線３３のリード部分は、交差せず同方向へ延びる。このため、順巻線３３ｂの両端リード部分が重なることがない。
【００４９】
＜第４の実施の形態＞
つぎに、本発明の第４の実施の形態を説明する。本例は、巻線の巻装パターンの点で第１の実施の形態と異なる。
【００５０】
さて、図５に示すように、巻線３３が、たとえば８番の整流子片４１から巻き始められた場合、まず８番の整流子片４１のライザ４２（図５では図示略。以下同じ。）に導線を掛け回した後、当該導線を３番のティース３６と４番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、３番のティース３６に導線を特定回数だけ逆方向に巻装して逆巻線３３ａを形成する。続いて、２番のティース３６と３番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、９番の整流子片４１のライザ４２に掛け回した後、７番のティース３６と８番のティース３６との間のスロット３７に引き込む。そして、８番のティース３６に導線を特定回数だけ順方向に巻装して順巻線３３ｂを形成する。続いて、８番のティース３６と９番のティース３６との間のスロット３７から導線を引き出して、４番の整流子片４１のライザ４２に掛け回す。ここまでを１パターンとして、以後、同様のパターンでの巻装作業を連続して繰り返す。本例においても、合計９回だけ同じ巻装パターンを繰り返せば、巻線作業は完了となる。本例の巻線パターンは、図２（ａ）に示される巻線パターンにおける逆巻線３３ａの第１端（番号の小さい整流紙片４１に接続される側の端部）を、６つの整流子片４１分だけ番号が大きくなる方へずらしたものとなる。
【００５１】
この巻線手順を経ることにより、各ティース３６の逆巻線３３ａおよび順巻線３３ｂは、互いに異なる正極となるブラシ１５と負極となるブラシ１５との間における同位相の整流子片４１に導通される。たとえば、図５の状態において、３番のティース３６における逆巻線３３ａの第１端は４，５番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は７，８番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。また、３番のティース３６における順巻線３３ｂの第１端は１６，１７番の整流子片４１，４１間の負極となるブラシ１５に、同じく第２端は１３，１４番の整流子片４１，４１間の正極となるブラシ１５にそれぞれ導通する。
【００５２】
したがって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態の（１）〜（３）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（６）逆巻線３３ａの第２端は、第１の実施の形態に比べて、自身に近い整流子片４１に接続される。このため、逆巻線３３ａの第２端と整流子片４１とを接続する巻線３３のリード部分の長さが短縮される。巻線３３のリード部分が短縮される分だけ巻線３３の抵抗損失も小さくなる。
【００５３】
＜直流モータの用途＞
なお、各実施の形態の直流モータの用途は様々であるところ、たとえば自動車のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の駆動源となるＡＢＳモータとして使用することができる。ＡＢＳは、ブレーキ圧を断続的に緩めることによりタイヤのロックを防ぐシステムである。そして、ＡＢＳモータは、減圧のために吐出されたブレーキ液を、再び元の油圧シリンダに押し戻す油圧ポンプを駆動する。
【符号の説明】
【００５４】
１１…直流モータ、１４…整流子、１５…ブラシ、２１…ヨークハウジング（ヨーク）、２２…永久磁石（磁極）、３２…鉄心、３３ａ…逆巻線（第２の巻線）、３３ｂ…順巻線（第１の巻線）、３６…ティース、４１…整流子片。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
６つの磁極を有する円筒状のヨークと、
ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、
各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、
各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、
鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、
ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備え、
同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通される直流モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の直流モータにおいて、
第１の巻線の両端は、それぞれ整流子の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片に接続される直流モータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、
第１の巻線における巻き始め端部または巻き終わり端部は、直近の整流子片に接続されてなる直流モータ。
【請求項４】
請求項１に記載の直流モータにおいて、
第１の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、それぞれ交わらずに同じ方向へ延び、かつ互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなる直流モータ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、
第２の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、互いに交わって同じ方向に沿って延び、かつ当該第２の巻線の近傍において互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなる直流モータ。
【請求項６】
６つの磁極を有する円筒状のヨークと、
ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、
各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、
各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、
鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、
ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備えてなる直流モータの巻線方法において、
同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通されるように、かつ第１の巻線および第２の巻線を一連で巻装する直流モータの巻線方法。
【請求項１】
６つの磁極を有する円筒状のヨークと、
ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、
各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、
各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、
鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、
ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備え、
同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通される直流モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の直流モータにおいて、
第１の巻線の両端は、それぞれ整流子の回転方向における少なくとも１８０°だけ位相がずれた２つの整流子片に接続される直流モータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、
第１の巻線における巻き始め端部または巻き終わり端部は、直近の整流子片に接続されてなる直流モータ。
【請求項４】
請求項１に記載の直流モータにおいて、
第１の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、それぞれ交わらずに同じ方向へ延び、かつ互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなる直流モータ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の直流モータにおいて、
第２の巻線における巻き始め端部および巻き終わりの端部は、互いに交わって同じ方向に沿って延び、かつ当該第２の巻線の近傍において互いに隣り合う２つの整流子片に接続されてなる直流モータ。
【請求項６】
６つの磁極を有する円筒状のヨークと、
ヨークの内部に回転可能に設けられて当該回転方向に並ぶ９つのティースを有する鉄心と、
各ティースに対して順方向に巻回された第１の巻線と、
各ティースに対して第１の巻線とは逆方向に巻回された第２の巻線と、
鉄心と一体回転可能に設けられて回転方向に並ぶ１８枚の整流子片を有する整流子と、
ヨークの内部に保持されて各整流子片に対する摺接を通じて各巻線へ給電する２つを１組とする３組のブラシと、を備えてなる直流モータの巻線方法において、
同一のティースに設けられる第１および第２の巻線は、互いに異なる正極側のブラシと負極側のブラシとの間における同位相の整流子片に導通されるように、かつ第１の巻線および第２の巻線を一連で巻装する直流モータの巻線方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９９１０９（Ｐ２０１３−９９１０９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９５２４（Ｐ２０１１−２３９５２４）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
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