(57)【要約】【課題】磁極数が４極、かつ回転速度を切り替えるために３つのブラシを備える電動モータにおいて、モータ効率を向上させる。【解決手段】巻線のそれぞれは、アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線８１ａと、第１のコイル巻線８１ａに直列に接続され、第１のコイル巻線８１ａが巻装された４つのティース１２に隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線８１ｂとを備える。巻線１４Ａが接続され、互いに隣接するセグメントの境界部１５ａと、第１のブラシ２１ａの中心とが径方向にて略一致する位置にて摺接するようにアーマチュア６が回転配置されたとき、巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａと、磁石７ａとが径方向に重なり合う位置に対向するように、磁石がハウジング内に配置されている。【選択図】図８
2010110111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヨークであるハウジングと、
前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、
前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、
前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、
前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、
前記巻線のうちいずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部と、前記第１のブラシの中心とが回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、
前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
磁気ヨークであるハウジングと、
前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、
前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、
前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、
前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、
前記巻線のうちいずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部と、前記第３のブラシの中心とが回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、
前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする記載の電動モータ。
【請求項３】
前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線の円周方向中心と、前記いずれか一つの磁石の円周方向中心とが、径方向に互いに略重なり合うように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電動モータ。
【請求項４】
前記第２のブラシが、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から機械角２７度以上３３度以下離れた位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一方に記載の電動モータ。
【請求項５】
前記第２のブラシを形成する第１の導電材料が、前記第１及び第２のブラシを形成する第２の導電材料に比して、電気抵抗の高い導電材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一方に記載の電動モータ。
【請求項６】
磁気ヨークであるハウジングと、
前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、
前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、
前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、
前記巻線のいずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、
前記第１のブラシの円周方向中心と、前記いずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部とが回転軸の径方向にて略一致する位置となるように、前記第１のブラシが配置されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項７】
磁気ヨークであるハウジングと、
前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、
前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、
前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、
前記巻線のいずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、
前記第３のブラシの円周方向中心と、前記いずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部とが回転軸の径方向にて略一致する位置となるように、前記第３のブラシが配置されていることを特徴とする電動モータ。
【請求項８】
前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線の円周方向中心と、前記いずれか一つの磁石の円周方向中心とが、径方向に互いに略重なり合うように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の電動モータ。
【請求項９】
前記第２のブラシが、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から機械角２９度以上３３度以下離れた位置に配置されることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一方に記載の電動モータ。
【請求項１０】
前記第２のブラシを形成する第１の導電材料が、前記第１及び第２のブラシを形成する第２の導電材料に比して、電気抵抗の高い導電材料であることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一方に記載の電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、車両に搭載される電動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用のワイパーモータとして、ブラシ付きの電動モータを用いる場合が多い。この種の電動モータは、円筒状のヨークの内周面に複数の永久磁石を周方向に等ピッチで配置し、これら永久磁石の内側にアーマチュアが回転自在に支持されている。アーマチュアは、複数のティースが放射状に形成されたアーマチュアコアを有している。各ティース間には軸線方向に長いスロットが複数形成され、所定間隔をあけたスロット間に巻線を重ね巻き方式にて巻装することでコイルを形成している。コイルは、アーマチュアコアと隣接するように回転軸に外嵌固定されたコンミテータに導通している。
【０００３】
コンミテータは、金属片である複数のセグメントが互いに絶縁された状態で周方向に配設されたものであって、これらセグメントにそれぞれコイルの巻き始め端、および巻き終わり端が接続される。また、各セグメントはブラシに摺接可能に接続されており、このブラシを介してそれぞれのコイルに給電される。そして、給電されたコイルには磁界が形成され、ヨークの永久磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が駆動する。
【０００４】
ここで、近年のワイパーモータの小型、高性能化の要請から磁極数を４極（極対数が２）に多極化すると共に多スロット化し、モータの高性能化を図り、かつ３つのブラシを周方向に配置し、モータの速度可変を可能にした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１の電動モータは、電源の正極に選択的に接続される低速用ブラシと高速用ブラシと、電源の陰極に接続される共通ブラシを備えている。ここで、低速用ブラシと共通ブラシは、機械角で９０度離れた位置に配置されるとともに、高速用ブラシは低速用ブラシに対し、所定の進角に相当する角度離れた位置に配置される。そして、低速用ブラシと高速用ブラシへの通電を選択的に切り替えることにより、モータの速度可変を可能にしている。
【０００６】
通常、４極のモータにおいて、上述のような低速用ブラシと高速用ブラシを採用する場合には、機械角で１８０度離れた位置に配置された二つの共通ブラシと、これら共通ブラシに対し、それぞれ機械角で９０度離れた位置に配置された二つの低速用ブラシと、さらに、これら低速用ブラシに対し、所定の角度離れた位置に配置された二つの高速用ブラシが必要となる。すなわち、合計で６つのブラシが必要となる。
【０００７】
このように多くのブラシが必要となる速度可変が可能な４極のモータのブラシの個数を減少させるため、特許文献１のモータは、互いに点対照の位置に配置されたセグメントを均圧線で接続し、これにより、通常、６つ必要であったブラシを３つに低減する手法を採用している（例えば、特許文献１）。
【０００８】
一方、電動モータのモータ効率を向上させるべく、電機子反作用を低減させる手段として、ブラシまたは磁石の取り付け位置を回転方向に移動調整する手法が提案されている（例えば、特許文献２）。このようにブラシまたは磁石の取り付け位置を回転方向に移動調整し、電動モータのモータ効率を向上させる手法は、上記の磁極数が４極、かつ回転速度を切り替えるために３つのブラシを備えるモータにおいても適用することが求められる。
【０００９】
さらに、回転速度差を大きく生じさせるため、上記の３つのブラシのうち高速用ブラシを、低速用ブラシに対し、相当の角度以上に所定の角度離れた位置に配置した場合には、高速用ブラシに選択的に通電したとき、高速用ブラシと共通ブラシの間のアーマチュアコイルに形成される電気回路の内部抵抗が減少する。そのため、高速用ブラシから電動モータに供給される電流の電流値が過大に増加し、とりわけ外部負荷により電動モータがロックされたときに生じるロック電流が過大となることが想定される。
【特許文献１】特開２００７−１４３２７８号公報
【特許文献２】特開２００８−９９５４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、磁極数が４極、かつ回転速度を切り替えるために３つのブラシを備える電動モータにおいて、モータ効率を向上させるべく、電機子反作用を低減させる手段として、ブラシまたは磁石の取り付け位置を回転方向に適当な位置に移動調整する手法の適用が求められる。
【００１１】
さらに、高速用ブラシに選択的に通電したとき、電動モータに流れる電流の電流値が過大に増加するのを防止するため、高速用ブラシを、低速用ブラシに対し、相当の角度以上に離れた位置に配置せず、適当な位置に配置することがもとめられる。
【００１２】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、磁極数が４極、かつ回転速度を切り替えるために３つのブラシを備える電動モータにおいて、モータ効率を向上させ、さらに、高速用ブラシに選択的に通電したときに、電動モータに流れる電流の電流値が過大に増加するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、磁気ヨークであるハウジングと、前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、前記巻線のうちいずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部と、前記第１のブラシの中心とが回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されている。
【００１４】
請求項２に記載した発明は、磁気ヨークであるハウジングと、前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、前記巻線のうちいずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部と、前記第３のブラシの中心とが回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されている。
【００１５】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の電動モータにおいて、前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線の円周方向中心と、前記いずれか一つの磁石の円周方向中心とが、径方向に互いに略重なり合うように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電動モータ。
【００１６】
一方、請求項６に記載の発明は、磁気ヨークであるハウジングと、前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、前記巻線のいずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、前記第１のブラシの円周方向中心と、前記いずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部とが回転軸の径方向にて略一致する位置となるように、前記第１のブラシが配置されている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、磁気ヨークであるハウジングと、前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、回転軸と、前記回転軸上に固定され、放射状に形成された複数のティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを備え、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備える電動モータであって、前記ティースの数は１８個、前記セグメントの数は１８個、前記巻線の数は１８個であり、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、機械角が略９０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第１のブラシに対し、機械角が１８０度離れた位置から所定の角度離れた位置に配置され、前記巻線のそれぞれは、前記アーマチュアコアの互いに隣接する４つのティースを囲んで順方向に巻装される第１のコイル巻線と、前記第１のコイル巻線に直列に接続され、前記第１のコイル巻線が巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する４つのティースを囲んで逆方向に巻装される第２のコイル巻線とを備え、前記第１及び第２のコイル巻線の端部は、互いに隣接するセグメントにそれぞれ接続され、前記巻線のいずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線と、前記４つの磁石のうちいずれか一つの磁石とが径方向に重なり合う位置に対向するように前記アーマチュアが回転配置されたとき、前記第３のブラシの円周方向中心と、前記いずれか一つの巻線が接続され、互いに隣接するセグメントの境界部とが回転軸の径方向にて略一致する位置となるように、前記第３のブラシが配置されている。
【００１８】
さらに、請求項８に記載の発明は、請求項６または７のいずれかに記載の電動モータにおいて、前記いずれか一つの巻線の前記第１のコイル巻線の円周方向中心と、前記いずれか一つの磁石の円周方向中心とが、径方向に互いに略重なり合うように、前記４つの磁石が前記ハウジング内に配置されている。
【００１９】
このように、第１または第３のブラシと、磁石の相対位置を上記に示すように設定すると、電機子反作用を考慮しないときのブラシの位置である中性位置に対し、いわゆる進角を設けた位置にブラシを配置することができ、電動モータに生じる電機子反作用を低減でき、モータ効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
第１または第３のブラシと、磁石の相対位置を上記に示すように設定することにより、電動モータに生じる電機子反作用を低減でき、モータ効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、減速機付モータ１は、例えば、自動車のワイパーモータとして用いられるものであって、電動モータ２と、電動モータ２の回転軸３に連結された減速機構４とを備えている。
電動モータ２は、有底筒状のヨーク５と、ヨーク５内に回転自在に設けられたアーマチュア６とを有している。
【００２２】
ヨーク５の筒部５３は略円筒状に形成されており、この内周面に４つのセグメント型の永久磁石（磁石）７が周方向に等ピッチで磁極が順番となるように配設されている。すなわち、ヨーク５に設けられた永久磁石７は、極対数が２に設定されている。
ヨーク５の底壁（エンド部）５１には、径方向中央に軸線方向外側に向かって突出するボス部１９が形成され、ここに回転軸３の一端を軸支するための軸受け１８が設けられている。
【００２３】
筒部５３の開口部５３ａには、外フランジ部５２が設けられている。外フランジ部５２には、ボルト孔（不図示）が形成されている。このボルト孔にボルト２４が挿通され、減速機構４の後述するギヤハウジング２３に形成されたボルト孔（不図示）に螺入されることによって、ヨーク５が減速機構４に締結固定される。
【００２４】
アーマチュア６は、回転軸３に外嵌固定されたアーマチュアコア８と、アーマチュアコア８に巻装されたアーマチュアコイル９と、回転軸３の他端側に配置されたコンミテータ１０とを備えている。アーマチュアコア８は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり（積層コア）、軟磁性粉を加圧成形したり（圧粉コア）して形成されたものであって、略円環状のコア本体１１を有している。
【００２５】
コア本体１１の外周部には、構成軸方向平面視略Ｔ字型のティース１２が１８個、周方向に沿って等間隔に放射状に設けられている。各ティース１２は、径方向に延出し巻線１４が巻装される巻胴部３１と、巻胴部３１の先端に設けられ巻胴部３１に対して左右対称となるように延在する周壁部３２とで構成されている。すなわち、ティース１２の先端に設けられた周壁部３２がアーマチュアコア８の外周面を構成しており、この周壁部３２が永久磁石７と対向した状態になる。
【００２６】
コア本体１１の外周部に、ティース１２を放射状に設けることによって、隣接するティース１２間には、蟻溝状のスロット１３が１８個形成されている。スロット１３は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等ピッチに複数形成されている。
これらスロット１３間にエナメルが被覆された巻線１４を挿通し、ティース１２の巻胴部３１に被覆された絶縁材であるインシュレータ（不図示）を介して複数の巻線１４が巻装される。これら複数の巻線１４により、アーマチュアコア８の外周に、複数のアーマチュアコイル９が形成される。
【００２７】
本実施形態では永久磁石７が４個（磁極数が４極）設けられているので、極対数が２であり、これに対してティース１２（スロット１３）が１８個設けられている。つまり、ティース１２（スロット１３）の個数は、極対数の９倍（奇数倍）に設定されているということになる。
【００２８】
回転軸３のアーマチュアコア８よりも他端側には、コンミテータ１０が外嵌固定されている。このコンミテータ１０の外周面には、導電材で形成されたセグメント１５が１８個取り付けられている。セグメント１５は軸線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。コンミテータ１０の外径Ｄ１は、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定されている。
【００２９】
各セグメント１５のアーマチュアコア８側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ１６が一体成形されている。ライザ１６には、アーマチュアコイル９を形成する各巻線の巻き始め端部と巻き終わり端部が掛け回わされ、各巻線１４はヒュージングなどによりライザ１６に電気的に接続されるともに機械的に固定されている。これにより、各セグメント１５とこれに対応する各巻線１４とが導通される。
【００３０】
また、同電位となるセグメント１５、すなわち、回転軸３を中心にして互いに対向するセグメント１５（本実施形態では８つのセグメント１５をその間に挟んで配置されているセグメント１５）にそれぞれ対応するライザ１６には、各々均圧線４０が掛け回され、この均圧線４０も各巻線１４の巻き始め端部と巻き終わり端部と同様にヒュージングによりライザ１６に固定されている（図５、６参照）。均圧線４０は、同電位となるセグメント１５同士を短絡するためのものであって、コンミテータ１０とアーマチュアコア８との間の回転軸３に掛け回すように配索されている。
【００３１】
このように構成されたコンミテータ１０は、減速機構４のギヤハウジング２３に臨まされた状態になっている。ギヤハウジング２３は、一面に開口部４２ａを有する略箱状に形成され減速機構４の歯車群４１を収納するハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の開口部４２ａを閉塞するカバー４３とで構成されている。ハウジング本体４２の電動モータ２側には、ブラシ収納部２２が形成され、ここに電動モータ２のコンミテータ１０が臨まされている。
【００３２】
図２〜図４に示すように、ブラシ収納部２２は、ギヤハウジング２３の電動モータ２側に凹状に形成されたものである。ブラシ収納部２２の周壁３０は、断面略長円形に形成されており、平面壁３０ａと円弧壁３０ｂとで構成されている。
ブラシ収納部２２の内側には、これに対応するように断面略長円形の筒状に形成されたカバー３３が設けられている。このカバー３３も平面壁３３ａと円弧壁３３ｂとを有している。さらに、カバー３３の内側には、このカバー３３に対応するように形成されたホルダステー３４が設けられている。ホルダステー３４は、ボルト３５によってハウジング本体４２の側壁４２ｂに締結固定されている。
【００３３】
ホルダステー３４には、周方向３箇所にブラシホルダ３６が設けられている。ブラシホルダ３６には、それぞれブラシ２１が各々スプリングＳを介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ２１の先端部はスプリングＳによって付勢されているためコンミテータ１０のセグメント１５に摺接しており、外部からの電源（不図示）からの電流がブラシ２１を介してコンミテータ１０に供給される。
【００３４】
ブラシ２１は、陽極側に選択的に接続されている低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａ、および高速用ブラシ（第２のブラシ）２１ｂと、これら低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａまたは高速用ブラシ（第２のブラシ）２１ｂのいずれかと共通使用され陰極側に接続されている共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃとで構成されている。
【００３５】
低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃは互いに電気角で１８０°、つまり、機械角で周方向に９０°間隔をあけて配設されている。一方、高速用ブラシ２１ｂは、低速用ブラシ２１ａから周方向に１８０度にα度を加算した角度だけ離間して配置されている。なお、この実施形態では、共通ブラシ２１ｃを陰極側とし、低速用ブラシ２１ａ及び高速用ブラシ２１ｂを陽極側として説明するが、陽極側と陰極側を反対にしてもよい。
【００３６】
ここで、コンミテータ１０の同電位となるセグメント１５、すなわち、回転軸３を中心にして互いに対向するセグメント１５同士は均圧線４０によって短絡されているため、ブラシ２１が摺接していないセグメントにも給電することが可能になる。したがって、高速用ブラシ２１ｂは低速用ブラシ２１ａよりも角度αだけ進角した位置に存在していることになる。なお、この実施形態においては、角度αは２９度に設定されている。ここで、角度αは２９度に限定されないことはいうまでもなく、２７度以上３３度以下の角度であればよい。
【００３７】
このように、角度αを２９度とし、必要以上に大きな値としないことにより、高速用ブラシ（第２のブラシ）２１ｂと共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃとの間に形成されるアーマチュアコイル９の電気抵抗をある程度以上に大きな値とすることができる。このように、電気抵抗をある程度以上に大きな値とすることにより、高速用ブラシ２１ｂに流れる電流の電流値を必要以上に大きくしないことができ、電動モータ２のロック時に過大に流れる電流の電流値を抑制することができる。
【００３８】
このように、各ブラシ２１ａ〜２１ｃを配置することによって、カバー３３、およびホルダステー３４にあっては、ブラシ２１ａ〜２１ｃの存在しない部分を切除することができる。すなわち、カバー３３を断面略長円形状に形成し、平面壁３３ａと円弧壁３３ｂとの接続部分近傍に低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃを配置させることができる。
【００３９】
一方、カバー３３の低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃが一方の円弧壁３３ｂに隣接した位置に配置されているのに対し、高速用ブラシ２１ｂは、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃが配置されている一方の円弧壁３３ｂに対し、回転軸３を中心にして反対側の他の円弧壁３３ｂに隣接した位置に配置されている。このため、ブラシ収納部２２を断面略長円形状に形成することができ、ブラシ収納部２２の扁平化を図ることが可能になる。
【００４０】
また、図３に詳示するように、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃの周方向のブラシ幅Ｗ１は互いに略同一に設定されている。これに対し、高速用ブラシ２１ｂの周方向のブラシ幅Ｗ２は、低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されている。具体的には、コンミテータ１０の外径が２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定されているとき、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１は、２．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲で設定されている。一方、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２は、１．５ｍｍ以上で、かつ２．５ｍｍよりも小さい範囲で設定されている。
【００４１】
このように低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１と、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２を設定することにより、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができるようになっている。
【００４２】
すなわち、コンミテータ１０に接続されている均圧線４０によって、例えば、低速用ブラシ２１ａは、回転軸３を中心にして点対称位置にも存在していることになる（図３における２点鎖線参照）。この場合、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとの間隔は、隣接するセグメント１５，１５の間隔とほぼ同じになる。しかしながら、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２が低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されているので、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。
【００４３】
このことは、高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃとの間にも同じことがいえる。すなわち、コンミテータ１０に接続されている均圧線４０によって、高速用ブラシ２１ｂは、回転軸３を中心にして点対称位置にも存在していることになる。しかしながら、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２が共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されているので、これら高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。
【００４４】
本実施形態の電動モータは、回転速度差を大きく生じさせるため、高速用ブラシ２１ｂを、低速用ブラシ２１ａに対し、角度αの進角分離れた位置に配置されている。そのため、高速用ブラシ２１ｂに選択的に通電したとき、高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃの間のアーマチュアコイル９に形成される電気回路の内部抵抗が減少する。よって、高速用ブラシから電動モータに供給される電流の電流値が過大に増加し、とりわけ外部負荷により電動モータがロックされたときに生じるロック電流が過大となることが想定される。
【００４５】
この点、本実施形態の電動モータは、高速用ブラシ２１ｂを形成するカーボン粉を主成分とする導電材料（第１の導電材料）は、低速用ブラシ２１ａ及び共通ブラシ２１ｃを形成するカーボン粉を主成分とする導電材料（第２の導電材料）に対し、電気抵抗の高い導電材料が用いられている。このように、高速用ブラシ２１ｂを形成するカーボン粉を主成分とする導電材料（第１の導電材料）を高抵抗のものとしたため、高速用ブラシ２１ｂに選択的に通電したとき、高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃの間のアーマチュアコイル９に形成される電気回路の内部抵抗を増加させることができる。そのため、高速用ブラシ２１ｂに選択的に通電したときに電動モータ２に流れる電流の電流値が過大に増加するのを防止することを目的とする。
【００４６】
上述のように、本実施形態においては、高速用ブラシ２１ｂの導電材料（第１の導電材料）は、低速用ブラシ２１ａ及び共通ブラシ２１ｃの導電材料（第２の導電材料）に対し、電気抵抗の高い導電材料が用いられていている。しかし、これに限定されず、例えば、低速用ブラシ２１ａの導電材料を高速用ブラシ２１ｂの導電材料（第１の導電材料）と同様に高抵抗のものとしてもよい。このようにすることにより、低速用ブラシ２１ａに選択的に通電したときにも、電動モータ２に流れる電流の電流値が過大に増加することを防止することができる。
【００４７】
図１、図２に示すように、ギヤハウジング２３のハウジング本体４２に収納された歯車群４１は、電動モータ２の回転軸３に一体に連結されたウォーム軸２５と、ウォーム軸２５に噛合う段付歯車２６と、段付歯車２６に噛合うスパーギヤ２７とで構成されている。ウォーム軸２５は、一端が回転軸３に連結されると共に、他端がハウジング本体４２に回転自在に軸支されている。段付歯車２６は、ウォーム軸２５に噛合うウォームホイール２８とウォームホイール２８よりも小径に形成された小径歯車２９とが一体成形されたものである。
【００４８】
ハウジング本体４２には、アイドラー軸６１の端部６１ａが圧入固定されている。そして、アイドラー軸６１に段付歯車２６が回転自在に軸支されている。
【００４９】
スパーギヤ２７は、段付歯車２６の小径歯車２９に噛合っている。スパーギヤ２７の径方向中央には、ボス部６５がカバー４３側に向かって突出形成されている。このボス部６５は、カバー４３に回転自在に当接されている。また、ボス部６５には、出力軸６２が圧入されている。出力軸６２は、ハウジング本体４２の底壁（エンド部）４２ｃから突出している。ハウジング本体４２の底壁４２ｃには、出力軸６２に対応する部位に、ボス部６３が外方に向かって突出形成されている。このボス部６３には、出力軸６２を回転自在に軸支するためのすべり軸受け６４が設けられている。
【００５０】
出力軸６２のハウジング本体４２から突出した部分には、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り部６６が形成されている。この先細り部６６には、セレーション６７が形成されている。これによって、例えば、ワイパーなどを駆動するための外部機構と出力軸６２とを連結することができるようになっている。
【００５１】
この他に、ハウジング本体４２の側壁４２ｂには、コネクタ６８が回転軸３の軸方向に沿って突設されている。コネクタ６８は、外部の電源からの電流を電動モータ２に供給するためのものである。コネクタ６８の受入れ口６９には接続端子７０が設けられており、この接続端子７０が電動モータ２のブラシ２１（２１ａ〜２１ｃ）に電気的に接続されている。これによって、外部の電源からの電流がブラシ２１を介してコンミテータ１０に供給される。
【００５２】
さらに、ハウジング本体４２の開口縁には、カバー４３を締結固定するためのボルト座７１が一体成形されている。カバー４３は、ハウジング本体４２のボルト座７１に対応する部位に、ボルト７２を挿通可能なボルト孔（不図示）を有する取付け座７３が一体形成されている。カバー４３は、取付け座７３にボルト７２を挿通し、このボルト７２がハウジング本体４２のボルト座７１に螺入されることによってハウジング本体４２に締結固定されるようになっている。
また、カバー４３には、コネクタ６８の接続端子７０と電動モータ２のブラシ２１とを電気的に接続するための配電基板７４が設けられている。配電基板７４には、リード線の役割を有するパターン（不図示）が形成されている。
【００５３】
図５および図６基づいて、アーマチュアコア８に巻装されたアーマチュアコイル９を構成する複数の巻線１４の巻装構造について説明する。図５および図６は、アーマチュア６の展開図であり、隣接するティース１２間の空隙がスロット１３に相当している。なお、以下の図面においては、各セグメント１５、および各ティース１２にそれぞれ符号を附して説明する。
【００５４】
アーマチュアコイル９は、第１および第２の導線１０１、１０２より構成されており、この第１および第２の導線１０１、１０２が１８０度対向したダブルフライヤ方式にてアーマチュアコア８に巻装され、アーマチュアコイル９が形成される。本実施形態では、第１の導線１０１により、一の９つの巻線１４がアーマチュアコア８に巻装され、第２の導線１０２により、他の９つの巻線１４がアーマチュアコア８に巻装され、合計１８の巻線１４によりアーマチュアコイル９が形成される。ここで、均圧線４０も上記の第１および第２の導線１０１、１０２により各巻線１４とともに一連に形成される。
【００５５】
図５は、ダブルフライヤ方式にて第１の導線１０１によりアーマチュアコア８に巻装される各巻線１４のうち、最初にアーマチュアコア８に巻装される巻線１４を示す。以下同図に基づき第１の導線１０１により最初に形成される巻線１４について説明する。
【００５６】
巻線１４は、ティース１４を囲んで巻かれるコイル巻線８１と、コイル巻線８１の両端に形成される巻き始め部８２および巻き終わり部８３と、巻き始め部８２および巻き終わり部８３から一体に連続して延出した第１および第２の接続線８４、８５を有する。
【００５７】
コイル巻線８１は、互いに隣接する第１から第４の４つティース１２を囲んで順方向に巻かれた第１のコイル巻線８１ａと、第１のコイル巻線８１ａが巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する第５から第８の４つのティースを囲んで逆方向に巻装された第２のコイル巻線８１ｂを有している。ここで、第１のコイル巻線８１ａと第２のコイル巻線８１ｂは、直列に接続されている。
【００５８】
第１の接続線８４は、第１２のセグメント１５のライザ１６に接続される。一方、第２の接続線８５は、第１の接続線８４と逆の周方向に配策され第１１のセグメント１５のライザ１６に接続される。
【００５９】
次に、第１の導線１０１のアーマチュアコア８およびコンミテー１０への巻装工程について説明する。まず、第１の導線１０１の端部１０１ａが、第３のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。そして、第２のセグメント１５の方向に配策され、第３のセグメント１５に対し点対照の位置に配置された第１２のセグメント１１５のライザ１６に絡げられる。このとき、第３のセグメント１５から第１２のセグメント１５には、第１の導線１０１により均圧線４０が形成される。
【００６０】
その後、第１２のセグメント１５から第１８と第１のティース１２の間に第１の導線１０１が配策され、第１から第４のティース１２を囲んで順方向に巻きまわされ第１の巻線部８１ａを形成した後に、第５から第８のティース１２を囲んで逆方向に巻きまわされ第２の巻線部８１ｂを形成する。そして、第１の導線１０１は、第１１のセグメント１１のライザ１６に絡げられる。これが、第１の導線１０１にて、一つの均圧線４０と一つの巻線１４をアーマチュアコア８およびコンミテー１０へ巻装する工程であり、この工程が順次９回繰り返されることにより、第１の導線１０１のアーマチュアコア８およびコンミテー１０への巻装工程は完了し、第１の導線１０１により９つ巻線１４と９本の接続線がアーマチュアコア８およびコンミテー１０に巻装ないしは配策される。
【００６１】
図６は、ダブルフライヤ方式にて第２の導線１０２によりアーマチュアコア８に巻装される各巻線１４のうち、最初にアーマチュアコア８に巻装される巻線１４を示す。以下同図に基づき第２の導線１０２により形成される巻線１４について説明する。
【００６２】
巻線１４は、ティース１４を囲んで巻かれるコイル巻線８１と、コイル巻線８１の両端に形成される巻き始め部８２および巻き終わり部８３と、巻き始め部８２および巻き終わり部８３から一体に連続して延出した第１および第２の接続線８４、８５を有する。
【００６３】
コイル巻線８１は、互いに隣接する第１０から第１３の４つティース１２を囲んで順方向に巻かれた第１のコイル巻線８１ａと、第１のコイル巻線８１ａが巻装された４つのティースに隣り合って配置され、互いに隣接する第１４から第１７の４つのティース１２を囲んで逆方向に巻装された第２のコイル巻線８１ｂを有している。ここで、第１のコイル巻線８１ａと第２のコイル巻線８１ｂは、直列に接続されている。
【００６４】
第１の接続線８４は、第３のセグメント１５のライザ１６に接続される。一方、第２の接続線８５は、第１の接続線８４と逆の周方向に配策され第２のセグメント１５のライザ１６に接続される。
【００６５】
次に、第２の導線１０２のアーマチュアコア８およびコンミテー１０への巻装工程について説明する。まず、第２の導線１０２の端部１０２ａが、第１２のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。そして、第１１のセグメント１５の方向に配策され、第１２のセグメント１５に対し点対照の位置に配置された第３のセグメント１１５のライザ１６に絡げられる。このとき、第１２のセグメント１５から第３のセグメント１５には、第２の導線１０２により均圧線４０が形成される。
【００６６】
その後、第３のセグメント１５から第１８と第１のティース１２の間に第１の導線１０１が配策され、第１０から第１３のティース１２を囲んで順方向に巻きまわされ第１の巻線部８１ａを形成した後に、第１４から第１７のティース１２を囲んで逆方向に巻きまわされ第２の巻線部８１ｂを形成する。そして、第２の導線１０２は、第２のセグメント１１のライザ１６に絡げられる。これが、第２の導線１０２にて、一つの均圧線４０と一つの巻線１４をアーマチュアコア８およびコンミテー１０へ巻装する工程であり、この工程が９回繰り返されることにより、第２の導線１０２のアーマチュアコア８およびコンミテー１０への巻装工程は完了し、第２の導線１０２により９つ巻線１４と９本の接続線がアーマチュアコア８およびコンミテー１０に巻装される。
【００６７】
次に、図７及び図８に基づいて、本実施形態の電動モータ２の永久磁石７とブラシ２１の相対位置について説明する。ここで、図７は、永久磁石７とブラシ２１の相対位置を示す電動モータ２の横断面図である。一方、図８は、永久磁石７とブラシ２１の相対位置を示す電動モータ２の展開図である。
【００６８】
図７及び図８では、複数の巻線１４のうちのいずれか一つの巻線１４Ａが、１１番及び１２番セグメント１５、１５に接続されている。そして、これらの図では、この１１番及び１２番セグメント１５、１５の境界部１５ａが、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａの中心（円周方向中心）Ｌ５と回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように、アーマチュア６が回転配置された状態が示されている。
【００６９】
このような状態のとき、巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａと、４つの磁石７のうちのいずれか一つの磁石である磁石７ａとが径方向に重なり合う位置で対向するように、４つの磁石７が筒部（ハウジング）５３内に固定配置されている。詳しくは、巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａの円周方向中心Ｌ１と、いずれか一つの磁石である磁石７ａの円周方向中心Ｌ３とが、径方向に互いに重なり合う位置に対向するように、４つの磁石７が筒部（ハウジング）５３内に等ピッチにて固定配置されている。
【００７０】
本発明の実施形態においては、巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａの円周方向中心Ｌ１と、磁石７ａの円周方向中心Ｌ３との相対角度β１は０度に設定されているが、０度に限定されないことはいうまでもなく、相対角度β１は、プラスマイナス２度の範囲以内にあればよい。なお、第１１及び第１２セグメント１５、１５は、均圧線４０、４０を介して巻線１４Ｂにも接続されており、巻線１４Ｂと磁石７ｃとの相対位置関係においても上記と同様のことが言える。
【００７１】
ここで、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃは、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａに対し、機械角９０度離れた位置に配置されている。一方、４つの磁石７は機械角９０度の等ピッチで筒部（ハウジング）５３内に配置される。そのため、上述のことは、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃと、４つの磁石７のうちのいずれか一つの磁石７との間にも同様にあてはまる。
【００７２】
すなわち、いずれか一つの巻線１４が接続されたセグメント１５、１５の境界部１５ａが、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃの中心（円周方向中心）Ｌ６と回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように、アーマチュア６が回転配置されたとき、そのいずれか一つの巻線１４の第１のコイル巻線８１ａと、４つの磁石７のうちのいずれか一つの磁石である磁石７とが径方向に重なり合う位置で対向するように、４つの磁石７が筒部（ハウジング）５３内に固定配置される。
【００７３】
（第１のコイル巻線のとマグネットが径方向に重なりあるように配置⇒巻線が接続された境界部とブラシが一致）
以上では、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａまたは共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃの配置位置を基準に磁石７の配置位置について説明した。次に、磁石７の配置位置を基準に低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａまたは共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃの配置位置を説明することにより、永久磁石７とブラシ２１との相対的位置関係について説明する。
【００７４】
図７及び図８は、数の巻線１４のうちのいずれか一つの巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａと、４つの磁石７のうちいずれか一つの磁石である磁石７ａとが径方向に重なり合う位置に対向するようにアーマチュア６が回転配置された状態が示されている。詳しくは、巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａの円周方向中心Ｌ１と、磁石７ａの円周方向中心Ｌ３とが、径方向に互いに重なり合う位置に対向する状態でアーマチュア６が回転配置されている。
【００７５】
このような状態のとき、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａの円周方向中心Ｌ５と、巻線１４Ａが接続されている第１１及び第１２セグメント１５、１５の境界部１５ａとが、回転軸の径方向にて略一致する位置となるように、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａが固定配置されている。
【００７６】
本発明の実施形態においては、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａの円周方向中心Ｌ５と、第１１及び第１２セグメント１５、１５の境界部１５ａの相対角度β２は０度に設定されているが、０度に限定されないことはいうまでもなく、相対角度β２は、プラスマイナス２度の範囲以内にあればよい。
【００７７】
ここで、巻線１４Ｂは、ダブルフライヤ方式にて巻線１４Ａに対し、機械角１８０度離れた位置にてアーマチュアコア８に巻装され、均圧線４０、４０を介して第１１及び第１２セグメント１５、１５に接続されている。したがって、磁石７ａと機械角１８０度離れた位置に配置された磁石７ｃの円周方向中心Ｌ４と、巻線１４Ｂの第１のコイル巻線８１ａの円周方向中心Ｌ２とが、径方向に互いに重なり合う位置に対向する状態でアーマチュア６が回転配置されたときにおいても、上記と同様のことが言える。
【００７８】
すなわち、このような状態のときも、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａの円周方向中心Ｌ５と、巻線１４Ａが接続されている第１１及び第１２セグメント１５、１５の境界部１５ａとが、回転軸の径方向にて略一致する位置となるように、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａが固定配置されると言える。
【００７９】
ここで、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃは、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａに対し、機械角９０度離れた位置に配置されている。一方、４つの磁石７は機械角９０度の等ピッチで筒部（ハウジング）５３内に配置される。そのため、上述のことは、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃと、４つの磁石７のうちのいずれか一つの磁石７との間にも同様にあてはまる。
【００８０】
すなわち、いずれか一つの巻線１４の第１のコイル巻線８１ａと、４つの磁石７のうちのいずれか一つの磁石である磁石７とが径方向に重なり合う位置で対向するようにアーマチュア６が回転配置されたとき、そのいずれか一つの巻線１４が接続されたセグメント１５、１５の境界部１５ａが、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃの中心（円周方向中心）Ｌ６と回転軸の径方向にて略一致する位置にて摺接するように、共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃは回転配置される。
【００８１】
図７及び図８に示すように、ブラシ２１と永久磁石７の相対位置関係としているのは、電動モータ２に生じる電機子反作用を低減し、モータ効率を向上させるために、ブラシ２１または磁石７の相対位置を調整し、電動モータ２に進角を設定するためである。以下、その内容について説明する。
【００８２】
ブラシ２１または磁石７のいずれか一方の配置位置を調整することにより、電動モータ２に進角を設定することができる。以下、図９及び図１０に基づき、電機子反作用の影響がないと想定したときの、磁石７に対する磁石７の配置位置を示すとともに、磁石７に対し、低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａ及び共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃを適宜移動調整することにより、本実施形態の電動モータ２に進角が設定されていることを示す。
【００８３】
図９及び図１０では、電機子反作用の影響を考慮しないときの磁石７に対するブラシ２１の中性位置を示すものである。ここで、図９は、永久磁石７とブラシ２１の相対位置を示す電動モータ２の横断面図であり、図１０は、永久磁石７とブラシ２１の相対位置を示す電動モータ２の展開図である。
【００８４】
図９及び図１０において、巻線１４Ａの第１のコイル巻線８１ａは、互いに隣り合う第１から第４のティース１２を囲んで順方向に巻装され、巻線１４Ａの第２のコイル巻線８１ｂは、第４のティース１２に隣接する第５のティース１２から第８のティース１２を囲んで逆方向に巻装されている。また、巻線１４Ａは、第１及び第２の接続線８４、８５により、それぞれ第１１及び第１２のセグメント１５のライザ１６に接続されている。
【００８５】
このとき、ダブルフライヤ方式により、巻線１４Ａと対向する位置に巻装される巻線１４Ｂは、次のようにアーマチュアコア８に巻装される。巻線１４Ｂの第１のコイル巻線８１ａは、互いに隣り合う第１０から第１３のティース１２を囲んで順方向に巻装され、巻線１４Ｂの第２のコイル巻線８１ｂは、第１３のティース１２に隣接する第１４のティース１２から第７のティース１２を囲んで逆方向に巻装されている。また、巻線１４Ｂは、第１及び第２の接続線８４、８５により、それぞれ第２及び第３のセグメント１５のライザ１６に接続されるとともに、均圧線４０、４０により、巻線１４Ａと同様に、それぞれ第１１及び第１２のセグメント１５のライザ１６に接続されている。
【００８６】
ここで、図９及び図１０は、巻線１４Ａの導体ｂ、ｃが配置されるスロット１３ｂの円周方向中心Ｌ９が、磁石７ａ、７ｂの極間中心ＬＡと径方向に重なる位置にアーマチュア６が回転配置された状態を示す。このとき、巻線１４Ｂの導体ｆ、ｇが配置されるスロット１３ｅの円周方向中心Ｌ１１と、磁石７ｃ、７ｄの極間中心ＬＣとが径方向に重なる。また、巻線１４Ｂの導体ｈと巻線１４Ａの導体ａとに挟まれた１８番ティース１２の円周方向中心Ｌ１２と、磁石７ｄ、７ａの極間中心ＬＤとが径方向に重なるとともに、巻線１４Ａの導体ｄと巻線１４Ｂの導体ｅとに挟まれた９番ティース１２の円周方向中心Ｌ１０と、磁石７ｂ、７ｃの極間中心ＬＢとが径方向に重なる。
【００８７】
上述のようにアーマチュア６が回転配置された場合、導体ｂ、ｃは極間中心ＬＡ上に配置され、導体ｆ、ｇが極間中心ＬＣ上に配置される。一方、導体ａと導体ｈは、極間中心ＬＤに対し、導体ｄと導体ｅは、極間中心ＬＢに対し、それぞれ線対称の位置に配置されている。従って、導体ａ〜ｈは、それぞれ極間中心ＬＡ〜ＬＤに対し、線対称の位置に配置されているといえる。
【００８８】
このようにアーマチュア６が電動モータ２の内部にて回転配置された状態において、低速用ブラシ２１ａは、その円周方向中心Ｌ７が第１１及び第１２セグメント１５、１５の境界部１５ａと径方向に重なる位置に配置されている。従って、アーマチュア６の回転により、図９及び図１０に示す位置にアーマチュア６が回転配置されたとき、低速用ブラシ２１ａが第１１及び第１２セグメント１５、１５を跨ぐように摺接する。その結果、巻線１４Ａ、１４Ｂは、低速用ブラシ２１ａにより短絡され、巻線１４Ａ、１４Ｂには、電流が供給されない。
【００８９】
その場合において、上述のように、それぞれ極間中心ＬＡ〜ＬＤに対し、線対称の位置に配置されている導体ａ〜ｈ（図９にて斜線を付し、丸にて示した導体）には電流が供給されず、その他の導体（図９にて白丸にて示す導体）には、電流が供給される。このような、状態において磁石７ａ〜７ｂにより生じる主磁界に歪みが生じない場合であれば、電流が供給され、主磁界と交叉する導体（有効導体）が幾何学上最も多くなるため、モータ効率は最大となる。従って、巻線１４に電流が供給されない場合、すなわち、図９及び図１０に示すブラシ２１の位置が、電機子反作用の影響を考慮しないときの中性位置となる。
【００９０】
しかしながら、巻線１４に電流が供給されると巻線１４により生じる界磁起磁力による主磁界の歪みを考慮し、その歪みを低減させなければならない。本実施形態では、図７及び図８に示すように、図９及び図１０に示すブラシ２１の中性位置に対し、アーマチュア６の回転方向に機械角φの進角を設定し、ブラシ２１の中性位置の調整を行っている。このように機械角φの進角を設定することにより、巻線１４に電流が供給され、巻線１４により生じる界磁起磁力による主磁界の歪みを低減させることができ、これによりモータ効率の向上を図っている。ここで、本実施形態においては、機械角φ（進角）は５度に設定されている。なお、機械角φ（進角）は５度に限定されないことは言うまでもなく、３度から７度の範囲であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態における減速機付モータの平面図である。
【図２】本発明の実施形態における減速機付モータの縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態における電動モータの横断面図である。
【図４】図２のＡ矢視図である。
【図５】本発明の実施形態における第１の導線により巻装される巻線を示すアーマチュアの展開図である。
【図６】本発明の実施形態における第２の導線により巻装される巻線を示すアーマチュアの展開図である。
【図７】本発明の実施形態におけるブラシと磁石の相対位置を示す電動モータの横断面図である。
【図８】本発明の実施形態におけるブラシと磁石の相対位置を示す電動モータの展開図である。
【図９】電機子反作用を考慮しない場合におけるブラシと磁石の相対位置を示す電動モータの横断面図である。
【図１０】電機子反作用を考慮しない場合におけるブラシと磁石の相対位置を示す電動モータの展開図である。
【符号の説明】
【００９２】
１  減速機付モータ
２  電動モータ
３  回転軸
４  減速機構
５  ヨーク
６  アーマチュア
７  永久磁石（磁極）
８  アーマチュアコア
９  アーマチュアコイル（コイル）
１０  コンミテータ
１２  ティース
１３  スロット
１４  巻線（コイル）
１５  セグメント
１５ａ  境界部
１６  ライザ
２１  ブラシ
２１ａ  低速用ブラシ
２１ｂ  高速用ブラシ
２１ｃ  共通ブラシ
２５  ウォーム軸
２８  ウォームホイール
４０  均圧線（短絡部材）
８１  巻線部
８２  巻き始め部
８３  巻き終わり部
８４  第１の接続線
８５  第２の接続線
１０１  第１の導線
１０２  第２の導線
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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