(57)【要約】【課題】小型の電動モータを提供することを課題とする。【解決手段】図（ａ）に示すように、第２導線３９は、第２セグメントを出発し、第２スロット２２に巻かれ、第８セグメントに結線され、この第８セグメントを出発し、第５スロット２５に巻かれ、第１４セグメントに結線され、この第１４セグメントを出発し、第８スロット２８に巻かれ図（ｂ）に続く。図（ｂ）に示すように、第２導線３９は、第４セグメントに結線され、この第４セグメントを出発し、第３スロット２３に巻かれ、第１０セグメントに結線され、この第１０セグメントを出発し、第６スロット２６に巻かれ、第１６セグメントに結線され、この第１６セグメントを出発し、図（ｃ）に続く。例えば第３スロット２３に第２導線３９が、例えば４重巻きされる。第３スロット２３からモータ軸方向への第２導線３９の張り出す長さは、ごく小さい。結果、小型の電動モータが提供される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石からなる固定子と、複数のスロットに導線を巻いてなる回転子と、この回転子と共に回転し複数のセグメントからなる整流子と、この整流子に摺接する給電ブラシとを備える電動モータにおいて、
前記給電ブラシの総数は４であり、前記回転子の回転方向に沿って陽極ブラシが２個配置され、次に陰極ブラシが２個配置され、
前記固定子の磁極数は、前記給電ブラシの数より多く配置され、前記セグメントの数は、前記スロットの数の２倍に設定され、
前記導線は、前記スロットの各々に集中巻きされる第１導線と第２導線の２本からなり、前記第１導線は奇数番目の前記セグメントに結線され、第２導線は偶数番目の前記セグメントに結線されることを特徴とする電動モータ。
【請求項２】
前記スロットは、数が８であって第１スロット〜第８スロットからなり、
前記セグメントは、数が１６であって第１セグメント〜第１６セグメントからなり、
前記第１導線は、前記第１セグメントから出発し、前記第３スロットに巻かれ、前記第７セグメントに結線され、この第７セグメントから出発する要領で、
セグメントにあっては、第１、第７、第１３、第３、第９、第１５、第５、第１１に順に結線され、スロットにあっては、第３、第６、第１、第４、第７、第２、第５、第８に順に巻かれ、
前記第２導線は、前記第２セグメントから出発し、前記第２スロットに巻かれ、前記第８セグメントに結線され、この第８セグメントから出発する要領で、
セグメントにあっては、第２、第８、第１４、第４、第１０、第１６、第６、第１２に順に結線され、スロットにあっては、第２、第５、第８、第３、第６、第１、第４、第７に順に巻かれ、
前記給電ブラシは、前記第１セグメント及び前記第１２セグメントに前記陽極ブラシが摺接するときに、前記第４セグメント及び前記第９セグメントに前記陰極ブラシが摺接するように配列されていることを特徴とする請求項１記載の電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータは、固定子と回転子とからなるが、両方が電磁石であるものと一方が電磁石で他方が永久磁石であるものなど、各種の形態の直流モータが実用化されてきた（例えば、特許文献１（図１１）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の電動モータの要部展開図、すなわち、従来のブラシとスロットの配置及び導線の巻き方を説明する図であり、電動モータ１００は、２個の陽極ブラシ１０１、１０２と２個の陰極ブラシ１０３、１０４を備える。これらのブラシ１０１〜１０４に摺動する整流子１０５は、第１セグメント〜第２６セグメントからなる。回転子１０７は、第１スロット〜第２６スロットからなる。
【０００４】
すなわち、特許文献１に記載される電動モータ１００は、整流子１０５のセグメントの数が２６であり、回転子１０７のスロットの数が２６である。モータ軸の一周に２６個のセグメントを割り付けるため、モータ軸の径を小さくすることが難しくなる。また、セグメントの数が多いほど導線（コイル）の巻付け作業が面倒になる。電動モータの低コスト化や小型化を図る上で、セグメント数の低減及びスロット数の低減が望まれる。
【０００５】
また、導線の巻き方にも改良の余地がある。
例えば第１５セグメントから延びる導線１１１は、反セグメント側で第１８スロット〜第２１スロットに沿わされ、セグメント側で第２２スロット〜第２６スロットに沿わされ、途中、第２４セグメントに結線される。すなわち、導線１１１は波形に配置される。
例えば、第２１セグメントの反セグメント側に着目すると、４本の導線１１１〜１１４が重なっている。この部位の導線１１１〜１１４を次図で概念的に説明する。
【０００６】
図１２は従来の巻き方での問題点を示す模式図であり、第１８〜第２１スロットに沿って導線１１１が巻かれる。１スロットずれた位置にて、第１９スロットから導線１１２が延び、同様に、第２０スロットから導線１１３が延び、第２１スロットから導線１１４が延びる。すると、第２１スロット近傍では、合計４本の導線１１１〜１１４が存在し、第２１スロットから導線１１１〜１１４がＬだけモータ軸方向へ張り出す。導線１１１〜１１４にモータケースが干渉しないように、モータケースを大型化する必要がある。モータの小型化を図る上で、導線１１１〜１１４の重なりを解消することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１９９９８７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、セグメント数の低減及びスロット数の低減が可能で且つ導線の重なりを低減することができる電動モータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、永久磁石からなる固定子と、複数のスロットに導線を巻いてなる回転子と、この回転子と共に回転し複数のセグメントからなる整流子と、この整流子に摺接する給電ブラシとを備える電動モータにおいて、
前記給電ブラシの総数は４であり、前記回転子の回転方向に沿って陽極ブラシが２個配置され、次に陰極ブラシが２個配置され、
前記固定子の磁極数は、前記給電ブラシの数より多く配置され、前記セグメントの数は、前記スロットの数の２倍に設定され、
前記導線は、前記スロットの各々に集中巻きされる第１導線と第２導線の２本からなり、前記第１導線は奇数番目の前記セグメントに結線され、第２導線は偶数番目の前記セグメントに結線されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明では、スロットは、数が８であって第１スロット〜第８スロットからなり、セグメントは、数が１６であって第１セグメント〜第１６セグメントからなり、
第１導線は、第１セグメントから出発し、第３スロットに巻かれ、第７セグメントに結線され、この第７セグメントから出発する要領で、セグメントにあっては、第１、第７、第１３、第３、第９、第１５、第５、第１１に順に結線され、スロットにあっては、第３、第６、第１、第４、第７、第２、第５、第８に順に巻かれ、
第２導線は、第２セグメントから出発し、第２スロットに巻かれ、第８セグメントに結線され、この第８セグメントから出発する要領で、セグメントにあっては、第２、第８、第１４、第４、第１０、第１６、第６、第１２に順に結線され、スロットにあっては、第２、第５、第８、第３、第６、第１、第４、第７に順に巻かれ、
給電ブラシは、第１セグメント及び第１２セグメントに陽極ブラシが摺接するときに、第４セグメント及び第９セグメントに陰極ブラシが摺接するように配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明では、導線をスロットの各々に集中巻きすることにした。隣り合う導線が重なる心配がないので、モータ軸方向への導線の張り出しは僅かであり、モータケースの小型化が可能となる。
【００１２】
請求項２に係る発明では、スロットの数が８で、セグメントの数は１６である。従来のモータはスロットの数が２６で、セグメントの数も２６であったから、この従来に比較して本発明では、スロットの数及びセグメントの数を大幅に低減できる。結果、電動モータの低コスト化や小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電動モータにおける固定子の正面図である。
【図２】本発明の電動モータにおける回転子及び整流子の正面図である。
【図３】本発明に係る電動モータの要部正面図である。
【図４】第１導線の巻き方を説明する図である。
【図５】第１導線が巻かれた第３スロットの正面図である。
【図６】第２導線の巻き方を説明する図である。
【図７】第２導線が巻かれた第３スロットの正面図である。
【図８】本発明に係る電動モータの要部展開図である。
【図９】図７の９−９断面図である。
【図１０】変更例を示す図である。
【図１１】従来の電動モータの要部展開図である。
【図１２】従来の巻き方での問題点を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００１５】
図３で本発明の係る電動モータの正面図（ただし要部）を示すが、この図の理解を容易にするために、先に図１で固定子を説明し、図２で回転子及び整流子を説明する。
【００１６】
図１に示すように、固定子１０は、回転子（図２、符号２０）を囲うように環状に配置される６個の永久磁石１１〜１６からなる。
図２に示すように、回転子２０は、第１〜第８スロット２１〜２８を備え、これらの第１〜第８スロット２１〜２８に、後述する第１・第２導線が巻かれる。
回転子２０と一緒に回転する整流子２９には、第１〜第１６セグメントが等ピッチで配置されている。
【００１７】
第１セグメントは図面奥へ延びる導体の帯であり、一端（奥端）が切り起こされて、係止部２９ａとされる。この係止部２９ａに後述する導線（コイル）を絡めるなどして結線することができる。第２〜第１６セグメントも同様に係止部２９ａを有する。
【００１８】
図３に示すように、電動モータＭは、永久磁石１１〜１６からなる固定子１０と、複数のスロット２１〜２８を有する回転子２０と、複数のセグメントからなる整流子２９と、この整流子２９に摺接する給電ブラシ３０とを備える。
給電ブラシ３０は、時計廻りに整流子２９を囲うように配置される２本の陽極ブラシ３１、３２及び２本の陰極ブラシ３３、３４からなる。
永久磁石１１〜１６及びブラシ３１〜３４は、非回転部材であり、回転子２０及び整流子２９は、回転部材である。
【００１９】
図３では、回転中心３５より左側に陽極ブラシ３１、３２が配置され、回転中心３５より右側に陰極ブラシ３３、３４が配置される。図示せぬ陽極側ターミナルが陽極ブラシ３１、３２の近傍に配置され、同様に、図示せぬ陰極側ターミナルが陰極ブラシ３３、３４の近傍に配置される。陽極側ターミナルと陰極側ターミナルが干渉する心配がないため、陽極側ターミナル及び陰極側ターミナルの形状を簡略化できる。
【００２０】
電動モータＭは、スロットの数が８で、セグメントの数は１６である。従来の電動モータ（図１１、符号１００）はスロットの数が２６で、セグメントの数も２６であったから、この従来に比較して本発明では、スロットの数及びセグメントの数を大幅に低減できる。結果、電動モータＭの低コスト化や小型化が図れる。
【００２１】
なお、永久磁石１１〜１６の数（磁極数）とスロット２１〜２８の数とセグメントの数が大きいほど、円滑な回転性能が得られる。数の組み合わせは表１に示すものが実施可能である。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
パターン１〜２が、本発明の電動モータＭに採用できる。すなわち、磁極数の数はブラシの数４より多い６が採用でき、スロットの数は８、１０が採用でき、セグメントの数はスロットの数の２倍であればよい。
【００２４】
次に、導線の巻き方について説明する。
図４（ａ）に示すように、第１導線３７は、第１セグメントを出発し、第３スロット２３に巻かれ、第７セグメントに結線され、この第７セグメントを出発し、第６スロット２６に巻かれ、第１３セグメントに結線され、この第１３セグメントを出発し、図４（ｂ）に続く。
【００２５】
図５に示すように、第１セグメントを出発した第１導線３７は、第３スロット２３の下半部に、右回りに例えば２０回巻かれる。他のスロットについても同様である。その後、第１導線３７は第７セグメントに結線される。この結線は、絡める、巻き付ける、接合する、挟める、嵌める、の何れでもよく、電気的接続が達成できれば手法は任意である。
【００２６】
図４（ｂ）に示すように、第１導線３７は、第１スロット２１に巻かれ（例えば２０回集中巻きされ）、第３セグメントに結線され、この第３セグメントを出発し、第４スロット２４に巻かれ、第９セグメントに結線され、この第９セグメントを出発し、第７スロット２７に巻かれ、第１５セグメントに結線され、この第１５セグメントを出発し、図４（ｃ）に続く。
【００２７】
図４（ｃ）に示すように、第１導線３７は、第２スロット２２に巻かれ、第５セグメントに結線され、この第５セグメントを出発し、第５スロット２５に巻かれ、第１１セグメントに結線され、この第１１セグメントを出発し、第８スロット２８に巻かれ、第１セグメントに結線される。
第１導線３７は、モータ軸廻りを３周させることで、第１〜第８スロット２１〜２８の全てに、各々２０回程度集中巻きされる。
【００２８】
次に、図６（ａ）に示すように、第２導線３９は、第２セグメントを出発し、第２スロット２２に巻かれ、第８セグメントに結線され、この第８セグメントを出発し、第５スロット２５に巻かれ、第１４セグメントに結線され、この第１４セグメントを出発し、第８スロット２８に巻かれ図６（ｂ）に続く。
【００２９】
図６（ｂ）に示すように、第２導線３９は、第４セグメントに結線され、この第４セグメントを出発し、第３スロット２３に巻かれ、第１０セグメントに結線され、この第１０セグメントを出発し、第６スロット２６に巻かれ、第１６セグメントに結線され、この第１６セグメントを出発し、図６（ｃ）に続く。
【００３０】
図７に示すように、第４セグメントを出発した第２導線３９は、第３スロット２３の上半部分に、左回りに例えば２０回巻かれる。他のスロットについても同様である。その後、第２導線３９は第１０セグメントに接続される。
【００３１】
図６（ｃ）に示すように、第２導線３９は、第１スロット２１に巻かれ、第６セグメントに結線され、この第６セグメントを出発し、第４スロット２４に巻かれ、第１２セグメントに結線され、この第１２セグメントを出発し、第７スロット２７に巻かれ、第２セグメントに結線される。
第２導線３９は、モータ軸廻りを３周させることで、第１〜第８スロット２１〜２８の全てに巻き付けることができる。
【００３２】
以上に述べた図４（ａ）〜（ｃ）と図６（ａ）〜（ｃ）を重ねると、図８に示すように、第１導線３７と第２導線３９が巻かれた電動モータＭが得られる。
【００３３】
図９に示すように、第３スロット２３に第２導線３９が、例えば４重巻きされる。４重巻き×５段で２０巻きになる。
第３スロット２３からモータ軸方向への第２導線３９の張り出す長さは、ｄである。
【００３４】
一方、従来例である図１２を参照して、導線１１１は４重巻きの線（コイル）からなり、同様に、導線１１２〜１１４は各々４重巻きの線からなる。そのため、第２１スロットからモータ軸方向への張り出し長さをＬとすると、このＬはｄより格段に大きくなる。
逆に、張り出し長さｄは、ごく小さい。結果、（ａ）に示す実施例の方が、（ｂ）に示す比較例よりも、モータケースの小型化が図れる。
【００３５】
次に、本発明に係る変更例を説明する。
図１０（ａ）に示すように、第１セグメントを出発した第１導線３７は、第３スロット２３に、均等に且つ右回りに例えば２０回巻かれる。その後、第１導線３７は第７セグメントに結線される。
図１０（ｂ）に示すように、第４セグメントを出発した第２導線３９は、第１導線３７に、均等に且つ左回りに例えば２０回巻かれる。
このように、本発明では多様な巻き方が採用できる。
【００３６】
尚、上記の表１は好適例を示したものであって、３個の永久磁石で６極でも可能であり、永久磁石の数は６個に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、小型の直流モータに好適である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｍ…電動モータ、１０…固定子、１１〜１６…永久磁石、２０…回転子、２１〜２８…第１〜第８スロット、２９…整流子、３０…給電ブラシ、３１、３２…陽極ブラシ、３３、３４…陰極ブラシ、３５…回転中心、３７…導線（第１導線）、３９…導線（第２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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【図１１】
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【図１２】
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