(57)【要約】【課題】６極９スロット２７セグメントのモータにおいて、整流を改善し、モータ特性を向上できるモータを提供する。【解決手段】１つのティースに対し、コイルを３個設け、３個のコイルは、永久磁石の磁極中心で整流される基準相と、永久磁石の磁極中心よりも回転方向の後方で整流される進角相と、永久磁石の磁極中心よりも回転方向の前方で整流される遅角相と、に振り分けられ、永久磁石の極弧角θは、３９°≦θ≦４４°を満たすように設定され、１つのティースに巻回される全部のコイルの総巻回数を１００％としたとき、基準相のコイルの巻回数の割合Ｐｓ、進角相のコイルの巻回数の割合Ｐａ、及び遅角相のコイルの巻回数の割合Ｐｒは、Ｐｒ＝６．３±２．７％、Ｐｓ＜Ｐａを満たし、かつ割合Ｐｓは、極弧角θが大きくなるほど小さくなり、割合Ｐａは、極弧角θが大きくなるほど大きくなる、ように設定されている。【選択図】図４
2020058172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線回りに回転可能に設けられたアーマチュアと、
前記回転軸線の回転方向に沿って、等間隔に並べて配置される６個の永久磁石と、
前記アーマチュアに電流を供給する複数のブラシと、
を備え、
前記アーマチュアは、
前記回転軸線方向に沿って延びるシャフトと、
前記シャフトに設けられ、前記シャフトの径方向で前記永久磁石と対向するように配置され、コイルが巻回される９個のティースと、
前記シャフトに設けられ、前記コイルが接続されるとともに前記ブラシが摺接される２７個のセグメントを有するコンミテータと、
を備え、
１つの前記ティースに対し、所定の２つの前記セグメントに端末部が接続されている前記コイルを３個設け、
３個の前記コイルは、
前記永久磁石の磁極中心で整流される基準相と、
前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の後方で整流される進角相と、
前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の前方で整流される遅角相と、
に振り分けられ、
前記永久磁石の極弧角θ１は、
３９°≦θ１≦４４°
を満たすように設定され、
１つの前記ティースに巻回される全部の前記コイルの総巻回数を１００％としたとき、
前記基準相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｓ１、前記進角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐａ１、及び前記遅角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｒ１は、
Ｐｒ１＝６．３±２．７％
Ｐｓ１＜Ｐａ１
を満たし、かつ
前記割合Ｐｓ１は、前記極弧角θ１が大きくなるほど小さくなり、
前記割合Ｐａ１は、前記極弧角θ１が大きくなるほど大きくなる、
ように設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記割合Ｐｓは、
Ｐｓ１≒−４．３８９３・θ１＋２０４．７６
を満たすように設定され、
前記割合Ｐａ１は、
Ｐａ１≒５．４１５９・θ１−１５３．９５
を満たすように設定され、
前記割合Ｐｒ１は、
Ｐｒ１≒−１．０２６６・θ１＋４９．１９３
を満たすように設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
回転軸線回りに回転可能に設けられたアーマチュアと、
前記回転軸線の回転方向に沿って、等間隔に並べて配置される６個の永久磁石と、
前記アーマチュアに電流を供給する複数のブラシと、
を備え、
前記アーマチュアは、
前記回転軸線方向に沿って延びるシャフトと、
前記シャフトに設けられ、前記シャフトの径方向で前記永久磁石と対向するように配置され、コイルが巻回される９個のティースと、
前記シャフトに設けられ、前記コイルが接続されるとともに前記ブラシが摺接される２７個のセグメントを有するコンミテータと、
を備え、
１つの前記ティースに対し、所定の２つの前記セグメントに端末部が接続されている前記コイルを３個設け、
３個の前記コイルは、
前記永久磁石の磁極中心で整流される基準相と、
前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の後方で整流される進角相と、
前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の前方で整流される遅角相と、
に振り分けられ、
前記永久磁石の極弧角θ２は、
４４°＜θ２≦５６°
を満たすように設定され、
１つの前記ティースに巻回される全部の前記コイルの総巻回数を１００％としたとき、
前記基準相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｓ２、前記進角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐａ２、及び前記遅角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｒ２は、
Ｐｒ２＝１１．２５±３．１５％
Ｐｓ２＜Ｐａ２
を満たし、かつ
前記割合Ｐｓ２は、前記極弧角θ２が大きくなるほど大きくなり、
前記割合Ｐａ２は、前記極弧角θ２が大きくなるほど小さくなる、
ように設定されていることを特徴とするモータ。
【請求項４】
前記割合Ｐｓ２は、
Ｐｓ２≒−０．２７４２・θ２２＋２９．５１３・θ２−７５１．７
を満たすように設定され、
前記割合Ｐａ２は、
Ｐａ２≒０．３７８９・θ２２−４０．６７４・θ２＋１１３４．８
を満たすように設定され、
前記割合Ｐｒ２は、
Ｐｒ２≒−０．１０４７・θ２２＋１１．１６１・θ２−２８３．１３
を満たすように設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの中には、車両等に搭載されるブラシ付きの３相直流モータ（以下、ブラシ付きモータという）がある。このブラシ付きモータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークと、ヨークの径方向内側に回転自在に設けられたアーマチュアと、を備えている。
アーマチュアは、シャフトと、シャフトに外嵌固定されたアーマチュアコアと、シャフトにアーマチュアコアと隣接するように外嵌固定されたコンミテータと、を有している。
【０００３】
アーマチュアコアは、径方向に沿って延び、放射状に配置された複数のティースを有している。周方向に隣接する各ティース間には、蟻溝状のスロットが形成される。これらスロットを介して各ティースにコイル（巻線）が、例えば集中巻き方式にて巻回される。
コンミテータには、複数のセグメントが周方向に沿って配置されている。これらセグメントに、コイルが接続されている。また、各セグメントには、ブラシが摺接される。ブラシは、外部電源に電気的に接続される。そして、外部電源の電力がブラシを介して各セグメントに印加されることにより、各コイルに電流が供給される。
【０００４】
これにより、アーマチュアコアに所定の磁界が形成され、この磁界と永久磁石との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。このため、アーマチュアが回転する。
また、アーマチュアが回転することによって、ブラシが摺接するセグメントが順次変更される。つまり、コイルに供給される電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われる。これにより、アーマチュアが継続的に回転する。
【０００５】
この種のブラシ付きモータでは、アーマチュアの回転に伴い、ブラシがセグメントと接触、および離間を繰り返すことになる。このため、セグメント間電圧が大きいとブラシがセグメントから離間する際、コイルに蓄電された電磁エネルギーが放出されることによりブラシとセグメントとの間で放電が発生することがある。この放電エネルギーは、スパーク電圧ともいわれ、スパーク電圧が大きいと、ブラシ、およびセグメントが放電摩耗を起こし、ブラシとセグメントとの電気的接触不良を引き起こすおそれがあるとともに、ブラシの寿命が短くなる可能性がある。
【０００６】
このため、セグメント間電圧を低減したり、ブラシ付きモータのモータ性能を改善したりするために、さまざまな技術が提案されている。例えば、スロットの個数に対してセグメントの個数を３倍に設定する、いわゆる３倍セグメントのブラシ付きモータが提案されている。このようにすることで、セグメント間電圧を低減することができる。また、３倍セグメントのブラシ付きモータは、スロット数に対してセグメント数が３倍であるから、各ティースに、所定のセグメント間に端末部が接続されたコイルが３個設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１０９０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の従来技術のように、各ティースに３個のコイルが設けられている場合、これら３個のコイルは、永久磁石の磁極中心で整流される基準相と、基準相よりも早いタイミングで整流される進角相と、基準相よりも遅いタイミングで整流される遅角相と、の３個の相のコイルになることが知られている。各相のコイルは、整流のタイミングが異なるので、永久磁石の磁力の影響の受け方も変わる。このため、各相のコイルのスパーク電圧の大きさが異なってしまう。このように、スパーク電圧の大きさにばらつきがあると、整流が悪化し、モータ特性が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、永久磁石の個数が６個、ティースの個数が９個、セグメントの個数が２７個のいわゆる６極９スロット２７セグメントのモータにおいて、整流を改善し、モータ特性を向上できるモータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係るモータは、回転軸線回りに回転可能に設けられたアーマチュアと、前記回転軸線の回転方向に沿って、等間隔に並べて配置される６個の永久磁石と、前記アーマチュアに電流を供給する複数のブラシと、を備え、前記アーマチュアは、前記回転軸線方向に沿って延びるシャフトと、前記シャフトに設けられ、前記シャフトの径方向で前記永久磁石と対向するように配置され、コイルが巻回される９個のティースと、前記シャフトに設けられ、前記コイルが接続されるとともに前記ブラシが摺接される２７個のセグメントを有するコンミテータと、を備え、１つの前記ティースに対し、所定の２つの前記セグメントに端末部が接続されている前記コイルを３個設け、３個の前記コイルは、前記永久磁石の磁極中心で整流される基準相と、前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の後方で整流される進角相と、前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の前方で整流される遅角相と、に振り分けられ、前記永久磁石の極弧角θ１は、
３９°≦θ１≦４４°
を満たすように設定され、１つの前記ティースに巻回される全部の前記コイルの総巻回数を１００％としたとき、前記基準相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｓ１、前記進角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐａ１、及び前記遅角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｒ１は、
Ｐｒ１＝６．３±２．７％
Ｐｓ１＜Ｐａ１
を満たし、かつ前記割合Ｐｓ１は、前記極弧角θ１が大きくなるほど小さくなり、前記割合Ｐａ１は、前記極弧角θ１が大きくなるほど大きくなる、ように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、６極９スロット２７セグメントのモータで、かつ永久磁石の極弧角θ１が、３９°≦θ１≦４４°を満たすように設定されているとき、３個のコイルのスパーク電圧のばらつきを抑制することができる。とりわけ、遅角相のコイルのスパーク電圧を抑制することができる。このため、整流を改善でき、モータ特性を向上できる。
【００１２】
本発明に係るモータは、前記割合Ｐｓ１は、
Ｐｓ１≒−４．３８９３・θ１＋２０４．７６
を満たすように設定され、
前記割合Ｐａ１は、
Ｐａ１≒５．４１５９・θ１−１５３．９５
を満たすように設定され、
前記割合Ｐｒ１は、
Ｐｒ１≒−１．０２６６・θ１＋４９．１９３
を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
このように構成することで、６極９スロット２７セグメントのモータで、かつ永久磁石の極弧角θが、３９°≦θ１≦４４°を満たすように設定されているとき、整流をより確実に改善できる。とりわけ、遅角相のコイルのスパーク電圧を抑制することができる。このため、モータ特性をより確実に向上できる。
【００１４】
本発明に係るモータは、回転軸線回りに回転可能に設けられたアーマチュアと、前記回転軸線の回転方向に沿って、等間隔に並べて配置される６個の永久磁石と、前記アーマチュアに電流を供給する複数のブラシと、を備え、前記アーマチュアは、前記回転軸線方向に沿って延びるシャフトと、前記シャフトに設けられ、前記シャフトの径方向で前記永久磁石と対向するように配置され、コイルが巻回される９個のティースと、前記シャフトに設けられ、前記コイルが接続されるとともに前記ブラシが摺接される２７個のセグメントを有するコンミテータと、を備え、１つの前記ティースに対し、所定の２つの前記セグメントに端末部が接続されている前記コイルを３個設け、３個の前記コイルは、前記永久磁石の磁極中心で整流される基準相と、前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の後方で整流される進角相と、前記永久磁石の磁極中心よりも前記回転方向の前方で整流される遅角相と、に振り分けられ、前記永久磁石の極弧角θ２は、
４４°＜θ２≦５６°
を満たすように設定され、１つの前記ティースに巻回される全部の前記コイルの総巻回数を１００％としたとき、前記基準相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｓ２、前記進角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐａ２、及び前記遅角相の前記コイルの巻回数の割合Ｐｒ２は、
Ｐｒ２＝１１．２５±３．１５％
Ｐｓ２＜Ｐａ２
を満たし、かつ前記割合Ｐｓ２は、前記極弧角θ２が大きくなるほど大きくなり、前記割合Ｐａ２は、前記極弧角θ２が大きくなるほど小さくなる、ように設定されていることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することで、６極９スロット２７セグメントのモータで、かつ永久磁石の極弧角θが、４４°＜θ２≦５６°を満たすように設定されているとき、３個のコイルのスパーク電圧のばらつきを抑制することができる。とりわけ、遅角相のコイルのスパーク電圧を抑制することができる。このため、整流を改善でき、モータ特性を向上できる。
【００１６】
本発明に係るモータは、前記割合Ｐｓ２は、
Ｐｓ２≒−０．２７４２・θ２２＋２９．５１３・θ２−７５１．７
を満たすように設定され、
前記割合Ｐａ２は、
Ｐａ２≒０．３７８９・θ２２−４０．６７４・θ２＋１１３４．８
を満たすように設定され、
前記割合Ｐｒ２は、
Ｐｒ２≒−０．１０４７・θ２２＋１１．１６１・θ２−２８３．１３
を満たすように設定されていることを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、６極９スロット２７セグメントのモータで、かつ永久磁石の極弧角θ２が、４４°＜θ２≦５６°を満たすように設定されているとき、整流をより確実に改善できる。とりわけ、遅角相のコイルのスパーク電圧を抑制することができる。このため、モータ特性をより確実に向上できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、整流を改善し、モータ特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態におけるブラシ付きモータの軸方向に沿う断面図である。
【図２】本発明の実施形態におけるブラシ付きモータの径方向に沿う断面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるアーマチュアのティース、セグメント、及びアーマチュアコイル、接続線を展開した図である。
【図４】本発明の実施形態における各コイルの巻回数の割合の変化を示すグラフである。
【図５】発明の実施形態における条件１に基づく各コイルの割合と、従来の各コイルの割合と、のスパーク電圧の大きさを比較したグラフである。
【図６】本発明の実施形態における条件２に基づく各コイルの割合と、従来の各コイルの割合と、のスパーク電圧の大きさを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（ブラシ付きモータ）
図１は、ブラシ付きモータ１の軸方向に沿う断面図である。図２は、ブラシ付きモータ１の径方向に沿う断面図である。
ブラシ付きモータ１は、例えば、車両に搭載する電装品の駆動源として用いられる。
図１、図２に示すように、ブラシ付きモータ１は、略有底円筒形状のヨーク２内に回転自在に設けられたアーマチュア３を備え、ヨーク２の開口部２ｃがエンドブラケット１７で閉塞されている。なお、アーマチュア３の回転軸線は、ブラシ付きモータ１の軸方向と一致している。以下の説明では、回転軸線Ｏと平行な方向を単に軸方向と称する。また、以下の説明では、アーマチュア３の回転方向を周方向と称し、回転軸線Ｏと周方向とに直交するアーマチュア３の径方向を単に径方向と称する。
【００２２】
ヨーク２の周壁２ａには、外周面側に、ブラシ付きモータ１を固定するときに使用されるステー９が突設されている。また、周壁２ａの内周面には、周方向に沿って６個の永久磁石４が設けられている。
【００２３】
永久磁石４は、磁化方向が径方向とされており、内周面４ａ側と外周面４ｂ側とで磁極が異なっている。永久磁石４は、内周面側からみたとき、周方向に磁極が順番になるように並んで配置されている。また、永久磁石４は、軸方向からみて円弧状に形成されている。永久磁石４の内周面４ａの円弧中心、及び外周面４ｂの円弧中心は一致しており、それぞれ回転軸線Ｏ上に位置している。また、永久磁石４の周方向両端４ｃは、径方向外側から径方向内側に向かうに従って、若干周方向の幅が広がるように形成されている。永久磁石４における径方向内側で、かつ周方向の両端には、丸面取り部４ｄが形成されている。
ここで、永久磁石４の極弧角θとは、回転軸線Ｏを通り、永久磁石４の丸面取り部４ｄに接する２つの直線Ｌ間の角度をいう。
【００２４】
図１、図２に示すように、ヨーク２の底部２ｂには、径方向略中央にボス部１０が形成されている。このボス部１０には、アーマチュア３のシャフト５を挿通するための挿通孔１１が形成されている。また、この挿通孔１１に、シャフト５の一端側を回転自在に支持するための軸受１２が設けられている。
【００２５】
アーマチュア３は、シャフト５に固定されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に形成されたアーマチュアコイル７と、シャフト５における軸受１２とは反対の他端側に配置されたコンミテータ１３と、を備えている。
【００２６】
アーマチュアコア６は、複数の金属板を軸方向に積層したり、軟磁性粉末を加圧成形したりすることでなる。アーマチュアコア６は、ヨーク２の永久磁石４と径方向で対向するように配置されている。アーマチュアコア６は、シャフト５に嵌合固定される略円環状の回転軸固定部３１を有している。この回転軸固定部３１に形成され、軸方向に貫通する貫通孔３１ａに、シャフト５が圧入固定されている。
【００２７】
回転軸固定部３１の径方向外側には、回転軸固定部３１と同心円上に形成された外側環状部３２が設けられている。これら回転軸固定部３１と外側環状部３２との間には、両者３１，３２に跨り、互いを連結する複数（本実施形態では９本）のスポーク部３３が周方向に等間隔で設けられている。すなわち、アーマチュアコア６には、回転軸固定部３１、外側環状部３２、及びスポーク部３３によって、軸方向に貫通し、かつ軸方向からみて略扇状の開口部３４が複数（本第実施形態では９個）形成されていることになる。
【００２８】
外側環状部３２の径方向外側には、９個のティース５０が径方向外側に向かって、かつ放射状に形成されている。ティース５０は、径方向に沿うティース本体５０ａと、ティース本体５０ａの径方向外側端に一体成形され、周方向に延びる鍔部５０ｂと、を備えている。鍔部５０ｂの径方向外側の外周面には、周方向略中央に、径方向に沿うとともに軸方向全体に渡って延びるスリット５３が形成されている。
【００２９】
周方向で隣接するティース５０間には、蟻溝状のスロット５１が形成されている。これらスロット５１も周方向に沿って等間隔に９個形成される。各ティース５０には、これらティース５０の周囲を被覆する不図示のインシュレータが装着される。そして、スロット５１にエナメル被覆の後述の各コイル７１〜７３が通され、これらコイル７１〜７３が不図示のインシュレータの上から各ティース５０のティース本体５０ａに集中巻き方式によりに巻回される。これにより、アーマチュアコイル７が形成される。各ティース５０に巻回された各コイル７１〜７３の端末部は、コンミテータ１３に向かって引き出されている。なお、アーマチュアコイル７の形成方法の詳細については、後述する。
【００３０】
コンミテータ１３の外周面には、導電材で形成されたセグメント１４が２７枚取り付けられている。つまり、本実施形態のブラシ付きモータ１は、６個の永久磁石４（磁極数が６極）、９個のスロット５１（９個のティース５０）、及び２７枚のセグメント１４を有する、いわゆる６極９スロット２７セグメント（３倍セグメント）のモータである。
【００３１】
セグメント１４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。各セグメント１４のアーマチュアコア６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１５が、セグメント１４と一体形成されている。ライザ１５には、ティース５０に巻回されたアーマチュアコイル７が掛け回わされ、例えばヒュージングにより固定されている。これにより、セグメント１４とこれに対応するアーマチュアコイル７とが電気的に接続される。
【００３２】
エンドブラケット１７は、金属製で略円板状に形成されている。エンドブラケット１７の径方向略中央には、軸方向外側に向かってボス部１８が突出形成されている。このボス部１８には、シャフト５の他端側を回転自在に支持するための軸受１９が圧入固定されている。また、エンドブラケット１７の内側（図１における下側）には、ブラシユニット６０が設けられている。ブラシユニット６０は、エンドブラケット１７の内側に固定された略円板状のホルダステー２０と、ホルダステー２０のエンドブラケット１７とは反対側の面に配置された４個のブラシホルダ２１と、これらブラシホルダ２１に収納されたブラシ２２と、を主構成としている。
【００３３】
ホルダステー２０は樹脂により形成されており、径方向中央にコンミテータ１３を挿入可能な開口部２０ａを有している。また、ホルダステー２０には、開口部２０ａの周囲に、つまり、コンミテータ１３の周囲に、ブラシホルダ２１が複数（例えば４個）設けられている。各ブラシホルダ２１は、径方向に長くなるように配置されている。このような各ブラシホルダ２１には、それぞれブラシ２２がスプリング２３を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。このスプリング２３によって、コンミテータ１３のセグメント１４に各ブラシ２２の先端部が摺接される。
【００３４】
また、各ブラシ２２は、不図示のピグテールを介して外部電源に電気的に接続されている。各ブラシ２２は、正極ブラシと負極ブラシとに分類される。このようなブラシ２２は、電気角で９０°間隔を開けて配置されている。
【００３５】
（アーマチュアコイルの形成方法）
次に、図３に基づいて、アーマチュアコイル７の形成方法について説明する。
図３は、アーマチュア３のティース５０、セグメント１４、及びアーマチュアコイル７（接続線５４）、を展開した図であり、隣接するティース５０間の空隙がスロット５１に相当している。アーマチュア３は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）構造であり、各ティース５０は、周方向に沿ってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順に割り当てられている。
【００３６】
なお、以下の説明では、各ティース５０に周方向に番号を順に付すとともに、各セグメント１４に周方向に順に番号を付して説明する。また、図３では、１番のティース５０の近傍に、１番のセグメント１４が位置するように各セグメント１４に番号を付している。しかしながら、これに限られるものではなく、１番のセグメント１４の位置を任意に設定することができる。
【００３７】
図３に示すように、複数のセグメント１４のうち、同電位となるセグメント１４は、接続線（短絡線）５４によって接続されている。なお、同電位となるセグメント１４の組は、複数存在するが、ここでは、以下の各コイル７１〜７３の巻回数の割合についての説明のため、１−１０−１９番セグメント１４を接続線５４によって接続し、２−１１−２０番セグメント１４を接続線５４によって接続し、３−１２−２１番セグメント１４を接続線５４によって接続したものとする。各接続線５４は、コンミテータ１３の全周に渡って引き回されている。各接続線５４は、所定のセグメント１４のライザ１５に掛け回され、例えばヒュージングにより固定されている。
【００３８】
各ティース５０には、３個のコイル７１〜７３が集中巻き方式にて巻回されており、各コイル７１〜７３の端末部は、周方向で隣り合う２つのセグメント１４の電位差と同じ電位差となる所定の２つのセグメント１４間に接続される。
より具体的には、例えば、１番ティース５０には、２６−２７番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向（図３における時計回り方向）に巻回された第１コイル７１が形成される。また、１番ティース５０には、３−４番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向（図３における反時計回り方向）に巻回された第２コイル７２が形成される。また、１番ティース５０には、４−５番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００３９】
２番ティース５０には、２−３番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、２番ティース５０には、６−７番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、２番ティース５０には、７−８番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４０】
３番ティース５０には、５−６番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、３番ティース５０には、２７−１番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、３番ティース５０には、１−２番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４１】
４番ティース５０には、８−９番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、４番ティース５０には、１２−１３番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、４番ティース５０には、１３−１４番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４２】
５番ティース５０には、１１−１２番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、５番ティース５０には、１５−１６番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、５番ティース５０には、１６−１７番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４３】
６番ティース５０には、１４−１５番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、６番ティース５０には、９−１０番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、６番ティース５０には、１０−１１番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４４】
７番ティース５０には、１７−１８番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、７番ティース５０には、２１−２２番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、７番ティース５０には、２２−２３番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４５】
８番ティース５０には、２０−２１番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、８番ティース５０には、２４−２５番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、８番ティース５０には、２５−２６番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
【００４６】
９番ティース５０には、２３−２４番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向に巻回された第１コイル７１が形成される。また、９番ティース５０には、１８−１９番セグメント１４間に両端末部が接続され、順方向とは反対の逆方向に巻回された第２コイル７２が形成される。また、９番ティース５０には、１９−２０番セグメント１４間に両端末部が接続され、逆方向に巻回された第３コイル７３が形成される。
このように、各ティース５０には、第１コイル７１、第２コイル７２、及び第３コイル７３の３個のコイル７１〜７３が巻回されてアーマチュアコイル７が形成される。
【００４７】
このような構成のもと、不図示の外部電力が、ブラシ２２、及びブラシ２２が摺接されるセグメント１４を介し、所定のアーマチュアコイル７（第１コイル７１、第２コイル７２、及び第３コイル７３）に印加される。すると、各コイル７１〜７３に電流が供給され、所定のティース５０に磁界が形成される。この磁界とヨーク２の永久磁石４との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、アーマチュア３が回転する。アーマチュア３が回転すると、ブラシ２２が摺接されるセグメント１４が順次変更される。このため、アーマチュアコイル７（第１コイル７１、第２コイル７２、及び第３コイル７３）に供給される電流の向きが切替えられる、いわゆる整流が行われ、アーマチュア３が継続的に回転する。
【００４８】
ここで、３個のコイル７１〜７３は、接続されているセグメント１４が異なることから、各コイル７１〜７３の整流タイミングが微妙に異なってくる。つまり、第１コイル７１は、永久磁石４の磁極中心で整流される基準相となる。第２コイル７２は、永久磁石４の磁極中心よりもアーマチュア３における回転方向（以下、単に回転方向という）の後方で整流される進角相となる。第３コイル７３は、永久磁石４の磁極中心よりも回転方向の前方で整流される遅角相となる。
そこで、１つのティース５０に巻回される３個のコイル７１〜７３の総巻回数を１００％としたとき、第１コイル７１の巻回数の割合Ｐｓ、第２コイル７２の巻回数の割合Ｐａ、及び第３コイル７３の巻回数の割合Ｐｒを、それぞれ以下のように設定した。
【００４９】
（各コイルの巻回数の割合）
図４は、縦軸を各コイル７１〜７３の巻回数の割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒ［％］とし、横軸を永久磁石４の極弧角θの角度［ｄｅｇ］としたときの各コイル７１〜７３の巻回数の割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒの変化を示すグラフである。
図４に示すように、極弧角θが、
３９°≦θ≦４４°  ・・・（１）
を満たすように設定されているとき、
各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒは、
Ｐｒ＝６．３±２．７  ・・・（２）
Ｐｓ＜Ｐａ          ・・・（３）
を満たし、かつ割合Ｐｓは、極弧角θが大きくなるほど小さくなり、割合Ｐａは、極弧角θが大きくなるほど大きくなる、ように設定されている。以下、この条件と、上記式（１）〜（３）と、を満たす条件を、総称して条件１という。なお、条件１に基づく極弧角θは、請求項における極弧角θ１である。また、条件１に基づく各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒは、請求項における割合Ｐｓ１，Ｐａ１，Ｐｒ１である。
【００５０】
条件１における各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒについて詳述すると、条件１において、割合Ｐｓは、
Ｐｓ＝−４．３８９３・θ＋２０４．７６  ・・・（４）
で表すことができる一次関数の直線上の値、又はこの直線の近傍の値になる。
また、条件１において、割合Ｐａは、
Ｐａ＝５．４１５９・θ−１５３．９５  ・・・（５）
で表すことができる一次関数の直線上の値、又はこの直線の近傍の値になる。
また、条件１において、割合Ｐｒは、
Ｐｒ＝−１．０２６６・θ＋４９．１９３  ・・・（６）
で表すことができる一次関数の直線上の値、又はこの直線の近傍の値になる。
【００５１】
なお、極弧角θが３９°よりも小さくなると、永久磁石４の有効磁束が小さく、ブラシ付きモータ１としての機能を満足できなくなる可能性がある。このため、条件１において、極弧角θは、３９°以上とした。
【００５２】
一方、極弧角θが、
４４°＜θ≦５６°  ・・・（７）
を満たすように設定されているとき、
各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒは、
Ｐｒ＝１１．２５±３．１５  ・・・（８）
Ｐｓ＜Ｐａ                ・・・（９）
を満たし、かつ割合Ｐｓは、極弧角θが大きくなるほど大きくなり、割合Ｐａは、極弧角θが大きくなるほど小さくなる、ように設定されている。以下、この条件と、上記式（７）〜（９）と、を満たす条件を、総称して条件２という。なお、条件２に基づく極弧角θは、請求項における極弧角θ２である。また、条件２に基づく各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒは、請求項における割合Ｐｓ２，Ｐａ２，Ｐｒ２である。
【００５３】
条件２における各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒについて詳述すると、条件２において、割合Ｐｓは、
Ｐｓ＝−０．２７４２・θ２＋２９．５１３・θ−７５１．７  ・・・（１０）
で表すことができる二次関数の曲線上の値、又はこの曲線の近傍の値になる。
また、条件２において、割合Ｐａは、
Ｐａ＝０．３７８９・θ２−４０．６７４・θ＋１１３４．８  ・・・（１１）
で表すことができる二次関数の曲線上の値、又はこの曲線の近傍の値になる。
また、条件２において、割合Ｐｒは、
Ｐｒ＝−０．１０４７・θ２＋１１．１６１・θ−２８３．１３  ・・・（１２）
で表すことができる二次関数の曲線上の値、又はこの曲線の近傍の値になる。
【００５４】
なお、極弧角θが５６°よりも大きくなると、割合Ｐｓ，Ｐａが上記式（１０），（１１）の曲線上の値から大きく外れてくる。このため、条件２において、極弧角θは、５６°以下とした。
【００５５】
（効果）
次に、上記条件１、及び条件２の効果について説明する。
まず、条件１の効果について説明する。
図５は、縦軸を各コイル７１〜７３のスパーク電圧とし、横軸を各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒとしたときのスパーク電圧の大きさを示し、各割合を均等とした場合（図５における左側のグラフ、従来のグラフ）と、条件１に基づいて、各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒを設定した場合（図５における右側のグラフ）と、のスパーク電圧の大きさを比較したグラフである。なお、以下のグラフの結果について、接続線５４は、図３に示すように、１−１０−１９番セグメント１４を接続し、２−１１−２０番セグメント１４を接続し、３−１２−２１番セグメント１４を接続したものとする。
【００５６】
ここで、図５（ａ）の右のグラフは、極弧角θが３９°であり、割合Ｐｓを３８［％］、割合Ｐａを６３［％］、割合Ｐｒを１０［％］に設定した。
図５（ｂ）の右のグラフは、極弧角θが４０°であり、割合Ｐｓを３２［％］、割合Ｐａを７０［％］、割合Ｐｒを９［％］に設定した。
図５（ｃ）の右のグラフは、極弧角θが４２°であり、割合Ｐｓを２２［％］、割合Ｐａを６３［％］、割合Ｐｒを７［％］に設定した。
図５（ｄ）の右のグラフは、極弧角θが４３°であり、割合Ｐｓを１７［％］、割合Ｐａを８８［％］、割合Ｐｒを６［％］に設定した。
図５（ｅ）の右のグラフは、極弧角θが４４°であり、割合Ｐｓを１４［％］、割合Ｐａを９３［％］、割合Ｐｒを４［％］に設定した。
【００５７】
上記のように、図５は、極弧角θ、及び各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒがいずれも条件１を満たす。また、各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒは、上記式（４）〜（６）で表すことができる一次関数の直線上の値、又はこの直線の近傍の値になる。
図５に示すように、極弧角θ、及び各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒが条件１を満たす場合、各割合を均等とした場合と比較して、各コイル７１〜７３のスパーク電圧がほぼ同じ値になることが確認できる。とりわけ、第３コイル７３のスパーク電圧が低減されることが確認できる。
【００５８】
次に、条件２の効果について説明する。
図６は、縦軸を各コイル７１〜７３のスパーク電圧とし、横軸を各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒとしたときのスパーク電圧の大きさを示し、各割合を均等とした場合（図６における左側のグラフ、従来のグラフ）と、条件２に基づいて、各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒを設定した場合（図６における右側のグラフ）と、のスパーク電圧の大きさを比較したグラフである。
【００５９】
ここで、図６（ａ）の右のグラフは、極弧角θが４５°であり、割合Ｐｓを２６［％］、割合Ｐａを７６［％］、割合Ｐｒを９［％］に設定した。
図６（ｂ）の右のグラフは、極弧角θが４６°であり、割合Ｐｓを３０［％］、割合Ｐａを７１［％］、割合Ｐｒを１０［％］に設定した。
図６（ｃ）の右のグラフは、極弧角θが４７°であり、割合Ｐｓを３５［％］、割合Ｐａを６４［％］、割合Ｐｒを１２［％］に設定した。
図６（ｄ）の右のグラフは、極弧角θが４８°であり、割合Ｐｓを３７［％］、割合Ｐａを６１［％］、割合Ｐｒを１３［％］に設定した。
図６（ｅ）の右のグラフは、極弧角θが５１°であり、割合Ｐｓを４２［％］、割合Ｐａを５５［％］、割合Ｐｒを１４［％］に設定した。
図６（ｆ）の右のグラフは、極弧角θが５４°であり、割合Ｐｓを４６［％］、割合Ｐａを５０［％］、割合Ｐｒを１５［％］に設定した。
図６（ｇ）の右のグラフは、極弧角θが５５°であり、割合Ｐｓを４７［％］、割合Ｐａを４９［％］、割合Ｐｒを１５［％］に設定した。
図６（ｈ）の右のグラフは、極弧角θが５６°であり、割合Ｐｓを４７［％］、割合Ｐａを４８［％］、割合Ｐｒを１６［％］に設定した。
【００６０】
上記のように、図６は、極弧角θ、及び各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒがいずれも条件２を満たす。また、各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒは、上記式（１０）〜（１２）で表すことができる二次関数の曲線上の値、又はこの曲線の近傍の値になる。
図６に示すように、極弧角θ、及び各割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒが条件２を満たす場合、各割合を均等とした場合と比較して、各コイル７１〜７３のスパーク電圧がほぼ同じ値になることが確認できる。とりわけ、第３コイル７３のスパーク電圧が低減されることが確認できる。
【００６１】
したがって、上述の実施形態によれば、６個の永久磁石４（磁極数が６極）、９個のスロット５１（９個のティース５０）、及び２７枚のセグメント１４を有する、いわゆる６極９スロット２７セグメント（３倍セグメント）のブラシ付きモータ１において、上記条件１又は条件２を満たすことにより、各コイル７１〜７３のスパーク電圧のばらつきを抑制することができる。とりわけ、遅角相である第３コイル７３のスパーク電圧を抑制することができる。このため、アーマチュアコイル７（第１コイル７１、第２コイル７２、第３コイル７３）の整流を改善でき、ブラシ付きモータ１のモータ特性を確実に向上できる。
【００６２】
また、６極９スロット２７セグメントのブラシ付きモータ１において、永久磁石４の極弧角θが上記式（１）を満たし、各コイル７１〜７３の割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒが上記式（４）〜（６）で表すことができる一次関数の直線上の値、又はこの直線の近傍の値である場合、より確実にアーマチュアコイル７（第１コイル７１、第２コイル７２、第３コイル７３）の整流を改善できる。このため、ブラシ付きモータ１のモータ特性をより確実に向上できる。
【００６３】
また、６極９スロット２７セグメントのブラシ付きモータ１において、永久磁石４の極弧角θが上記式（７）を満たし、各コイル７１〜７３の割合Ｐｓ，Ｐａ，Ｐｒが上記式（１０）〜（１２）で表すことができる二次関数の曲線上の値、又はこの曲線の近傍の値である場合、より確実にアーマチュアコイル７（第１コイル７１、第２コイル７２、第３コイル７３）の整流を改善できる。このため、ブラシ付きモータ１のモータ特性をより確実に向上できる。
【００６４】
なお、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、上述の実施形態では、ブラシ付きモータ１は、車両に搭載する電装品の駆動源として用いられ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、さまざまな機器の駆動用としてブラシ付きモータ１を採用することができる。
【００６５】
また、上述の実施形態では、アーマチュアコイル７（第１コイル７１、第２コイル７２、第３コイル７３）の形成方法の一例について説明した。しかしながら、アーマチュアコイル７の形成方法は、上述の一例の形成方法に限られるものではない。１つのティース５０に巻回される３つのコイル７１〜７３の端末部が接続されるセグメント１４は、対応するセグメント１４と同電位のセグメント１４であればよい。
【００６６】
また、接続線５４は、同電位となるセグメント１４同士を、全て接続することが望ましい。さらに、接続線５４を使用しなくてもよい。接続線５４を使用しない場合、同電位となるセグメント１４に、同時にブラシ２２を摺接させることが望ましいので、この分、ブラシ２２の個数を増大する等、調整が必要である。
【００６７】
また、上述の実施形態では、永久磁石４は、内周面４ａの円弧中心、及び外周面４ｂの円弧中心が一致しており、それぞれ回転軸線Ｏ上に位置している場合について説明した。さらに、永久磁石４の周方向両端４ｃは、径方向外側から径方向内側に向かうに従って、若干周方向の幅が広がるように形成されている場合について説明した。そして、永久磁石４における径方向内側で、かつ周方向の両端には、丸面取り部４ｄが形成されている場合について説明した。永久磁石４の極弧角θとは、回転軸線Ｏを通り、永久磁石４の丸面取り部４ｄに接する２つの直線Ｌ間の角度をいう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い。永久磁石４は、内周面４ａの円弧中心、及び外周面４ｂの円弧中心が一致していなくてもよい。また、永久磁石４の周方向両端４ｃの形状も、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、若干周方向の幅が広がるように形成されていてもよいし、平行であってもよい。さらに、永久磁石４に丸面取り部４ｄを形成しなくてもよい。丸面取り部４ｄを形成しない場合、回転軸線Ｏを通り、永久磁石４の内周面側の角部を通る２つの直線Ｌ間の角度を極弧角θとすればよい。
【００６８】
また、上述の実施形態では、アーマチュアコア６は、シャフト５に嵌合固定される回転軸固定部３１と、外側環状部３２、及びスポーク部３３と、を有している場合について説明した。そして、外側環状部３２の径方向外側に、９個のティース５０が放射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、アーマチュアコア６は、シャフト５に嵌合固定可能で、かつ放射状に９個のティース５０が形成されていればよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…ブラシ付きモータ（モータ）、３…アーマチュア、４…永久磁石、５…シャフト、７…アーマチュアコイル、１３…コンミテータ、２２…ブラシ、５０…ティース、５１…スロット、７１…第１コイル（コイル）、７２…第２コイル（コイル）、７３…第３コイル（コイル）、Ｏ…回転軸線、Ｐａ…第２コイルの割合（進角相のコイルの割合）、Ｐｒ…第３コイルの割合（遅角相のコイルの割合）、Ｐｓ…第１コイルの割合（基準相のコイルの割合）、θ…極弧角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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