(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークと、
前記ヨークの内周側に配置された界磁磁石と、
前記界磁磁石の内周側に隙間を介して回転可能に支持された電機子と、
前記電機子の中心軸上に配置されたシャフトと、
前記シャフトの周方向に配置された複数の整流子片と、
前記電機子の外周上に配置された複数の電機子スロット部と、
一定数の前記電機子スロット部を挟んで離間する２個の前記電機子スロット部の開口部側に巻装された巻回数Ｎａの上段コイルと、
前記上段コイルと並列に接続され、これらの２個の前記電機子スロット部の底部側に巻装された巻回数Ｎｂの下段コイルと、
を備え、前記巻回数Ｎａを前記巻回数Ｎｂより小さくすることで、前記上段コイルと前記下段コイルの合成インダクタンスを小さくし、
前記上段コイルの巻回数Ｎａと前記下段コイルの巻回数Ｎｂは、
前記下段コイルの抵抗値が前記上段コイルの抵抗値より大きくなるように設定される
ことを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
エンジンを稼働させるために必要な周辺機器である車両用補機を備え、
前記車両用補機は、直流モータを有し、
前記直流モータは、
ヨークと、
前記ヨークの内周側に配置された界磁磁石と、
前記界磁磁石の内周側に隙間を介して回転可能に支持された電機子と、
前記電機子の中心軸上に配置されたシャフトと、
前記シャフトの周方向に配置された複数の整流子片と、
前記電機子の外周上に配置された複数の電機子スロット部と、
一定数の前記電機子スロット部を挟んで離間する２個の前記電機子スロット部の開口部側に巻装された巻回数Ｎａの上段コイルと、
前記上段コイルと並列に接続され、これらの２個の前記電機子スロット部の底部側に巻装された巻回数Ｎｂの下段コイルと、
を有し、前記巻回数Ｎａは前記巻回数Ｎｂより小さくすることで、前記上段コイルと前記下段コイルの合成インダクタンスを小さくし、
前記上段コイルの巻回数Ｎａと前記下段コイルの巻回数Ｎｂは、
前記下段コイルの抵抗値が前記上段コイルの抵抗値より大きくなるように設定される
ことを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータ及びこれを備えた車両に係り、特に、電機子巻線として並列に接続された上段コイルと下段コイルを有する直流モータ及びこれを備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流モータは、容易に高出力が得られることから、例えば、車両の油圧ポンプ駆動用モータとして用いられている。近年、車両の燃費（燃料消費率）を低く抑えるため、油圧ポンプ以外の車両用補機にも直流モータが用いられるようになってきている。このような事情により、直流モータの車両への搭載数が増加傾向にある。この傾向に対応するためには、モータ出力を維持しつつ、小形軽量化を推進しなければならない。これに伴い、車両に搭載する直流モータに要求される出力係数（モータ出力をモータ体積で除した値）は上昇の一途をたどっている。
【０００３】
ところで、各コイルが一本の巻線導体で構成された波巻の直流モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、直流モータの印加電圧は、車両に搭載するバッテリの保障電圧が最大電圧となるため、直流モータに流れる電流を大きくすること（大電流化）により出力係数を増加させている。しかし、大電流化すると直流モータの温度が上昇する。そこで、適正な巻線導体径を選択することにより、温度上昇を許容範囲内に抑えている。具体的には、大電流化に対応するため、巻線導体径をそれに応じて大きく設定している。このとき、巻線導体が電機子に設けられたスロットの内側にしっかり収まるように、巻回時の張力を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１５１２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大電流化に対応するため、特許文献１に開示された直流モータにおいて、巻線導体径を太くしすぎると取り回しづらく、巻線導体の巻回が困難となる。また、巻回時の張力を高く設定するのにも限界がある。さらに、巻線導体と端子との接続が煩雑となり、組立工数が増加してコスト上昇の要因となる。また、巻線導体がスロットから次のスロットへ周回される部分を巻線導体の渡り線というが、渡り線が重なり合うコイルエンド部は、巻線導体径を太くするのに伴って大きくなり、モータが大形化する。
【０００７】
この対応として、細い巻線導体を少なくとも２本並列化して用いることで、巻線導体の巻回性を改善しつつ、巻線導体の断面積を増加させていたが、巻線導体同士が撚り合わされることで巻線導体同士の電気的ショートの懸念があった。これを解消するために、コイル固定と絶縁性の確保を目的に、ワニス処理を行っているが、モータ組立工数が増大してしまいコスト上昇を招いていた。
【０００８】
さらに、並列化した電機子コイルの抵抗値の不均等が原因で起きる電流の偏りは、モータの余計な温度上昇を招き、モータの出力係数や効率を低下させる。
【０００９】
また、特許文献１で開示された直流モータでは、整流を安定化し、整流終了時の火花電圧を減少させることができないという問題があった。整流を安定化し、整流終了時の火花電圧を減少させるには、合成インダクタンスを低減することが重要な検討課題である。
【００１０】
本発明の目的は、整流特性が良好で、かつ、出力係数の低下を抑制することができる直流モータ及びこれを備えた車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の直流モータは、ヨークと、前記ヨークの内周側に配置された界磁磁石と、前記界磁磁石の内周側に隙間を介して回転可能に支持された電機子と、前記電機子の中心軸上に配置されたシャフトと、前記シャフトの周方向に配置された複数の整流子片と、前記電機子の外周上に配置された複数の電機子スロット部と、一定数の前記電機子スロット部を挟んで離間する２個の前記電機子スロット部の開口部側に巻装された巻回数Ｎａの上段コイルと、前記上段コイルと並列に接続され、これらの２個の前記電機子スロット部の底部側に巻装された巻回数Ｎｂの下段コイルを備え、前記巻回数Ｎａは前記巻回数Ｎｂより小さくすることで、前記上段コイルと前記下段コイルの合成インダクタンスを小さくし、前記上段コイルの巻回数Ｎａと前記下段コイルの巻回数Ｎｂは、前記下段コイルの抵抗値が前記上段コイルの抵抗値より大きくなるように設定されるようにしたものである。
【００１２】
これにより、上段コイルと下段コイルの合成インダクタンスが小さくなる。合成インダクタンスの低減により、整流子片にかかる電圧（火花電圧）が小さくなるので、直流モータの整流特性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、整流特性が良好で、かつ、出力係数の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態である直流モータを側面から見た断面図である。
【図２】図１に示す直流モータを軸方向から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態である直流モータに用いる整流子片の断面図である。
【図４】本発明の実施形態である直流モータに用いる整流子片の使用状況を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態である直流モータに用いる上段コイル及び下段コイルを電機子の軸方向からみた模式図である。
【図６】図２に示す直流モータの巻線構造を表す巻線結線図である。
【図７】本発明の実施形態である直流モータに用いる１番目〜３番目の上段コイル及び下段コイルで構成される回路の回路図である。
【図８】上段コイルの巻回数と下段コイルの巻回数の和が２０という条件で、それぞれの巻回数を変更したときの、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、合成インダクタンス値Ｌｐ、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、合成抵抗値Ｒｐを表す図である。
【図９】図８に示すインダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、合成インダクタンス値Ｌｐのグラフを表す図である。
【図１０】図８に示す抵抗値Ｒ１、Ｒ２、合成抵抗値Ｒｐのグラフを表す図である。
【図１１】本発明の実施形態である直流モータを備えた車両の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図１０を用いて本発明の実施形態を説明する。以下では、６極１７スロット波巻の直流モータを例にして説明する。この直流モータは、例えば、車両の油圧ポンプに用いられるものである。
【００１６】
最初に、図１〜図２を用いて、直流モータの構成を説明する。図１は、本発明の実施形態である直流モータを側面から見た断面図である。
【００１７】
直流モータ１は、ヨーク３、フロントブラケット１２、界磁磁石４及び電機子３０（回転子）を備える。
【００１８】
ヨーク３は、略円筒形状であり、反出力軸側軸受６ｂを備える。図１に示すように、反出力軸側軸受６ｂは、ヨーク３の端面の中央部に配置され、シャフト１０の一端を回転可能に支持する。
【００１９】
フロントブラケット１２は、略円盤状であり、ブラシホルダ１３、出力軸側軸受６ａを備える。フロントブラケット１２は、ヨーク３の端部に配置される。ブラシホルダ１３は、ブラシ８を保持する。ブラシ加圧用ばね９は、ブラシホルダ１３とブラシ８の間に配置される。ブラシ８は、ブラシ加圧用ばね９（弾性体）の弾性力により整流子片７の方向に付勢され、整流子片７に摺接する。これにより、ブラシ８は、外部から供給される電力を、整流子片７を介して後述する上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂに供給する。出力側軸受６ａは、フロントブラケット１２の中心部に配置され、シャフト１０の他端を回転可能に支持する。
【００２０】
界磁磁石４（固定子）は、ヨーク３の内周面に配置され、磁場を生成する。
【００２１】
電機子３０は、略円柱形状であり、電機子鉄心２、上段コイル５ａ、下段コイル５ｂ、整流子片７、シャフト１０を備える。電機子鉄心２は、略円盤上の薄板鋼板を積層して形成される。シャフト１０は、電機子３０の中心軸上に配置され、出力軸側軸受６ａ及び反出力軸側軸受６ｂによって回転可能に支持される。ここで、電機子３０の外径直径寸法は、界磁磁石の内径直径寸法よりも小さい。これにより、電機子３０は、界磁磁石４の内周側に隙間を介して回転可能に支持される。
【００２２】
整流子片７は、シャフト１０の一部に配置され、外部から供給される電力を上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂに供給する。整流子片７の構成の詳細については、図３〜図４を用いて後述する。なお、整流子片７とシャフト１０は、フェノール樹脂１１で固定されている。上段コイル５ａは、電機子鉄心２の外周側（図１の上側）に配置される。一方、下段コイル５ｂは、電機子鉄心２の内周側（図１の下側）に配置される。
【００２３】
図２は、図１に示す直流モータを軸方向から見た断面図である。なお、図１と同一の部分には、同一の符号を付す。また、図２では、上段コイル５ａを実線、下段コイル５ｂを破線で表しているが、見易さの観点からすべてのコイルを実線又は破線で図示していない。
【００２４】
電機子歯部２０は、電機子鉄心２の外周に等間隔で形成（配置）される。また、隣接する２つの電機子歯部２０の間に、電機子スロット部２１が形成される。すなわち、電機子スロット部２１は、電機子鉄心２の外周に等間隔で形成（配置）される。本実施形態では、電機子鉄心２には、１７個の電機子歯部２０と１７個の電機子スロット部２１がある。
【００２５】
６個の界磁磁石４（固定子）は、ヨーク３の内周面の周方向に等間隔で配置される。
【００２６】
上段コイル５ａは、電機子スロット部２１の開口部側（上層側）に配置される。一方、下段コイル５ｂは、電機子スロット部２１の底部側（下層側）に配置される。１個の電機子スロット部２１には、２個の上段コイル５ａのコイル片５１ａ、２個の下段コイル５ｂのコイル片５１ｂが存在する。
【００２７】
１７個の整流子片７は、シャフト１０の周方向に等間隔で配置される。
【００２８】
次に、図３〜図４を用いて、整流子片７の構成の詳細を説明する。図３は、整流子片７の断面図である。また、図４は、整流子片７の使用状況を説明するための図である。
【００２９】
整流子７は、金属（導電性部材）で構成され、図３に示すように、ブラシ８と摺接する摺接部７ａ、フック形状のフック部７ｂ及び整流子７を固定するフェノール樹脂１１に対するアンカーとして機能するアンカー部７ｃを備える。フック部７ｂは、図４に示すように、上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂの巻線導体を引っ掛けることができる。このように巻線導体を引っ掛けた後、溶接することにより、上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂの巻線導体が整流子片７のフック部７ｂに固定される。
【００３０】
次に、図２を用いて、上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂを巻装する工程を説明する。上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂを巻装する工程は、すべての下段コイル５ｂを順次巻装する第１の巻装工程と、すべての上段コイル５ｂを順次巻装する第２の巻装工程に分けられる。ここで、上段コイル５ａは、電機子スロット２１の開口部側に配置され、下段コイル５ｂは、電機子スロット部２１の底部側に配置されるため、第１の巻装工程が完了してから、第２の巻装工程が実行される。
（第１の巻装工程）
まず、１本の連続する巻線導体（図２の太い破線）の一端が１番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。巻線導体の他端は、１番目の電機子スロット部２１の底部側に挿入される。続いて、巻線導体は、１番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する４番目の電機子スロット部２１の底部側との間において、巻回数Ｎｂで巻回される。そして、巻線導体は、７番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、１番目の下段コイル５ｂが巻装される。
【００３１】
次に、巻線導体は、７番目の電機子スロット部２１の底部側に挿入される。続いて、巻線導体は、７番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する１０番目の電機子スロット部２１の底部側との間において、巻回数Ｎｂで巻回される。そして、巻線導体は、１３番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、２番目の下段コイル５ｂが巻装される。
【００３２】
さらに、巻線導体は、１３番目の電機子スロット部２１の底部側に挿入される。続いて、巻線導体は、１３番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する１６番目の電機子スロット部２１の底部側との間において、巻回数Ｎｂで巻回される。そして、巻線導体は、２番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、３番目の下段コイル５ｂが巻装される。
【００３３】
続いて、巻線導体（図２の細い破線）は、２番目の電機子スロット部２１の底部側に挿入される。巻線導体は、２番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する５番目の電機子スロット部２１の底部側との間において、巻回数Ｎｂで巻回される。そして、巻線導体は、８番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、４番目の下段コイル５ｂが巻装される。
【００３４】
次に、巻線導体は、８番目の電機子スロット部２１の底部側に挿入される。巻線導体は、８番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する１１番目の電機子スロット部２１の底部側との間において、巻回数Ｎｂで巻回される。そして、巻線導体は、１４番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、５番目の下段コイル５ｂが巻装される。
【００３５】
さらに、巻線導体は、１４番目の電機子スロット部２１の底部側に挿入される。巻線導体は、１４番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する１７番目の電機子スロット部２１の底部側との間において、巻回数Ｎｂで巻回される。そして、巻線導体は、３番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、６番目の下段コイル５ｂが巻装される。
【００３６】
以下、同様にして下段コイル５ｂが巻装される。第１の巻装工程において、巻線導体が経由する整流子片の番号を順に列記すると、１、７、１３、２、８、１４、３、９、１５、４、１０、１６、５、１１、１７、６、１２、１となる。したがって、すべての下段コイル５ｂの巻終わりは、１番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。
（第２の巻装工程）
すべての下段コイル５ｂの巻終わりは、上段コイル５ａの巻始めとなる。第１の巻装工程で、最後に１番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられた巻線導体（図２の太い実線）は、１番目の電機子スロット部２１の開口部側に挿入される。続いて、巻線導体は、１番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する４番目の電機子スロット部２１の開口部側との間において、巻回数Ｎａ（Ｎａ＜Ｎｂ）で巻回される。そして、巻線導体は、７番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、１番目の上段コイル５ａが巻装される。
【００３７】
次に、巻線導体は、７番目の電機子スロット部２１の開口部側に挿入される。巻線導体は、７番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する１０番目の電機子スロット部２１の開口部側との間において、巻回数Ｎａで巻回される。そして、巻線導体は、１３番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、２番目の上段コイル５ａが巻装される。
【００３８】
巻線導体は、１３番目の電機子スロット部２１の開口部側に挿入される。巻線導体は、１３番目の電機子スロット部２１と２つの電機子スロット部２１を挟んで離間する１６番目の電機子スロット部２１の開口部側との間において、巻回数Ｎａで巻回される。そして、巻線導体は、２番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。このようにして、３番目の上段コイル５ａが巻装される。
【００３９】
以下、同様にして上段コイル５ａが巻装される。第２の巻装工程において、巻線導体が経由する整流子片の番号を順に列記すると、１、７、１３、２、８、１４、３、９、１５、４、１０、１６、５、１１、１７、６、１２、１となる。したがって、すべての上段コイル５ａの巻終わりは、１番目の整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられる。
【００４０】
第１及び第２の巻装工程が実行された後、各整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けられた上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂの巻線導体は、溶接により整流子片７のフック部７ｂに固定される。これにより、すべての上段コイル５ａ及びすべての下段コイル５ｂが整流子片７に確実に接続される。また、巻回時の巻線導体をフック部７ｂに引っ掛けることにより、巻回時の張力を高く設定することができる。
【００４１】
本実施形態では、すべての上段コイル５ａとすべての下段コイル５ｂは、１本の連続する巻線導体で構成される。すなわち、すべての上段コイル５ａとすべての下段コイル５ｂは、いわゆる一筆書きの要領で巻回される。これにより、すべての上段コイル５ａとすべての下段コイル５ｂを１回で容易に巻回することができる。なお、本実施形態では、上段コイル５ａの巻線導体の線径と下段コイル５ｂの線径は等しい。
【００４２】
図５は、上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂを電機子３０の軸方向からみた模式図である。図５では、説明を簡単にするため、７個の電機子歯部２０、６個の電機子スロット部２１、７個の整流子片７を示す。この例では、巻回数Ｎａ＝９の上段コイル５ａと、巻回数Ｎｂ＝１１の下段コイル５ｂが１番目の整流子片７と７番目の整流子片７に並列に接続されている。
【００４３】
次に、図２及び図６を用いて、このように構成される直流モータ１の巻線構造を説明する。図２に示すように、１個の電機子スロット部２１には、上段コイル５ａの２個のコイル片５１ａと下段コイル５ｂの２個のコイル片５１ｂがあり、合計４個のコイル片５１がある。したがって、電機子３０の全体には、６８個（４個×１７スロット）のコイル片５１がある。
【００４４】
図６は、図２に示す直流モータ１の巻線構造を表す巻線結線図である。図６中、上段コイル５ａは実線で、下段コイル５ｂは破線で示される。なお、図６では、１７個の電機子歯部２０、１７個の電機子スロット部２１、１７個の整流子片７、２個のブラシ（陽極と陰極）を示す。１個の整流子片７には、２個の上段コイル５ａの巻線導体及び２個の下段コイル５ｂの巻線導体が接続されているため、合計４個の巻線導体が接続される。
【００４５】
次に、図２を用いて、本発明の実施形態である直流モータの動作を説明する。ブラシ８（図２で不図示）に電圧を印加すると、ブラシ８に摺接する整流子片７に電流が流れる。続いて、整流子片７に接続された上段コイル５ａと下段コイル５ｂに電流が流れる。これにより、界磁磁石４が作る磁界と上段コイル５ａと下段コイル５ｂが作る磁界の相互作用によって、連続的な回転トルクが発生し、機械的な出力が得られる。
【００４６】
次に、図７〜図１０を用いて、本発明の実施形態である直流モータ１の作用効果を説明する。図７は、１番目〜３番目の上段コイル５ａ及び下段コイル５ｂで構成される回路の回路図である。なお、図７では、ｉ番目の整流子片７を符号７（Ｎｏ．ｉ）で表す。この回路は、３個の上段コイル５ａと、３個の下段コイル５ｂで構成される。すなわち、この回路は、合計６個のコイルで構成される。１番目の上段コイル５ａと下段コイル５ｂは電気的に並列に１番目の整流子片７と７番目の整流子片７に接続される。２番目の上段コイル５ａと下段コイル５ｂは電気的に並列に７番目の整流子片７と１３番目の整流子片７に接続される。３番目の上段コイル５ａと下段コイル５ｂは電気的に並列に１３番目の整流子片７と２番目の整流子片７に接続される。
【００４７】
以下、説明を簡単にするため、並列に接続された、１番目の上段コイル５ａと下段コイル２ｂについて説明する。ここで、上段コイル５ａ、下段コイル５ｂのインダクタンス値をそれぞれＬ１、Ｌ２とし、上段コイル５ａ、下段コイル５ｂの抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２とする。また、上段コイル５ａと下段コイル５ｂの合成インダクタンス値、合成抵抗値をそれぞれ、Ｌｐ、Ｒｐとする。
【００４８】
磁束の通りやすさは、電機子スロット部２１に対するコイルの配列位置、電機子鉄心２の材質及び電機子スロット部２１の形状などによって左右される。本実施形態では、上段コイル５ａは、電機子スロット部２１の開口部側に配置され、下段コイル５ｂは、電機子スロット部２１の底部側に配置される。このため、下段コイル５ｂの方が、上段コイル５ａよりも電機子鉄心２に対して磁束が通りやすい。したがって、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂが同じであれば、下段コイル５ｂのインダクタンス値Ｌ２は、上段コイル５ａのインダクタンス値Ｌ１よりも大きくなる。
【００４９】
一方、コイルの抵抗値は、巻線導体の線径が同一であれば、コイルの周長によって決定される。すなわち、コイルの抵抗値は、巻線導体の線径が同一であれば、コイルを構成する巻線導体の長さによって決定される。本実施形態では、上段コイル５ａの方が、下段コイル５ｂよりも電機子３０の外周側に位置する。このため、上段コイル５ａの渡り線の長さは、下段コイル５ｂの渡り線の長さよりも長くなる。したがって、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂが同じであれば、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１は、下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２よりも大きくなる。
【００５０】
上段コイル５ａの抵抗値が、下段コイル５ｂの抵抗値に対してどの程度の割合で大きくなるかは、電機子３０の外形直径寸法と電機子３０の軸方向寸法の比率で変化する。
【００５１】
電機子３０の外形直径寸法が電機子３０の軸方向寸法よりも大きい、すなわち、電機子３０が扁平な構造の場合には、上段コイル５ａの抵抗値が下段コイル５ｂの抵抗値より大きくなる割合が増大する。電機子３０が扁平な構造の場合の方が、コイルの抵抗値に対する巻線導体の渡り線の影響が大きいからである。
【００５２】
一方、電機子３０の外形直径寸法が電機子３０の軸方向寸法よりも小さい、すなわち、電機子３０が胴長な構造の場合には、上段コイル５ａの抵抗値が下段コイル５ｂの抵抗値より大きくなる割合が減少する。電機子３０が扁平な構造の場合とは逆に、コイルの抵抗値に対する巻線導体の渡り線の影響が小さいからである。
【００５３】
次に、図８〜図１０を用いて、上段コイル５ａと下段コイル５ｂの抵抗値及びインダクタンス値について説明する。
【００５４】
図８は、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂの和が２０（一定）という条件で、それぞれの巻回数を変更したときの、インダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、合成インダクタンス値Ｌｐ、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、合成抵抗値Ｒｐを表す図である。検討した上段コイル５ａの巻回数と下段コイル５ｂの巻回数の条件は、（上段コイル５ａの巻回数／下段コイル５ｂの巻回数）：（１２ターン／８ターン）、（１１ターン／９ターン）、（１０ターン／１０ターン）、（９ターン／１１ターン）及び（８ターン／１２ターン）の５つのケースである。
【００５５】
図９は、図８に示すインダクタンス値Ｌ１、Ｌ２、合成インダクタンス値Ｌｐのグラフを表す図である。図１０は、図８に示す抵抗値Ｒ１、Ｒ２、合成抵抗値Ｒｐのグラフを表す図である。図９に示すように、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂの和が２０の条件では、下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂが大きくなるほど、上段コイル５ａと下段コイル５ｂの合成インダクタンス値は、小さくなる。なお、上段コイル５ａのインダクタンス値Ｌ１は、上段コイル５ａの巻回数Ｎａが小さくなるほど、小さくなる。また、下段コイル５ｂのインダクタンス値Ｌ２は、下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂが大きくなるほど、大きくなる。
【００５６】
一方、図１０に示すように、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂの和が２０の条件では、上段コイル５ａの巻回数Ｎａ＝９、下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂ＝１１のときに、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２が等しくなる。なお、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１は、上段コイル５ａの巻回数Ｎａが小さくなるほど、小さくなる。また、下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２は、下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂが大きくなるほど、大きくなる。
【００５７】
本実施形態では、上段コイル５ａの巻回数Ｎａ＝９、下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂ＝１１のときに、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２が等しくなったが、電機子３０の形状により、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２が等しくなる巻回数は異なる。前述したように、コイルの抵抗値は、巻線導体の線径が同一であれば、コイルを構成する巻線導体の長さによって決定される。したがって、上段コイル５ａを構成する巻線導体の長さと、下段コイル５ｂを構成する巻線導体の長さが等しくなるように、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂを設定すれば、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２は等しくなる。
【００５８】
しかし、電機子３０の形状によっては、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂを調整しても、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２は必ずしも等しくならない。この場合、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイルの抵抗値Ｒ２の差が最も小さくなるように上段コイルの巻回数Ｎａと前記下段コイルの巻回数Ｎｂを設定すればよい。具体的には、前述したように、コイルの抵抗値は、巻線導体の線径が同一であれば、コイルを構成する巻線導体の長さによって決定される。したがって、上段コイル５ａを構成する巻線導体の長さと、下段コイル５ｂを構成する巻線導体の長さの差が最も小さくなるように、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂを設定すれば、上段コイル５ａの抵抗値Ｒ１と下段コイル５ｂの抵抗値Ｒ２の差は最も小さくなる。
【００５９】
また、本実施形態の直流モータ１では、上段コイル５ａが９ターン、下段コイル５ｂが１１ターンの条件が、合成インダクタンスの低減と、抵抗の均等化の両方に効果があった。これより、整流特性の向上と同時に、並列化した巻線に流れる電流を均等化でき、電流値の偏りが解消されジュール発熱が減少し、モータの温度上昇の抑制に繋げることができた。
【００６０】
すなわち、合成インダクタンスの低減により、整流子片７にかかる電圧（火花電圧）が小さくなるので、直流モータ１の整流特性が向上する。さらに、モータの温度上昇の抑制により、直流モータ１の出力係数の低下を抑制することができる。したがって、直流モータ１は、整流特性が良好で、かつ、出力係数の低下を抑制することができる。
【００６１】
これに対し、整流性能の向上を重視したい場合には、上段コイル５ａが９ターン、下段コイル５ｂが１１ターンの条件設定を選択するよりも、合成インダクタンスを積極的に低減できる、上段コイル５ａが８ターン、下段コイル５ｂが１２ターンの条件のように、上段コイル５ａの巻回数を減少させたほうが良い。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、上段コイル５ａと下段コイル５ｂの合成インダクタンスが小さくなる。このため、整流子片７にかかる電圧（火花電圧）が小さくなるので、直流モータ１の整流特性が向上する。さらに、上段コイルの抵抗値と下段コイルの抵抗値が均等化されるため、電流の偏りがなくなり、モータの温度上昇を抑えることができる。このため、直流モータ１の出力係数の低下を抑制することができる。したがって、直流モータ１は、整流特性が良好で、かつ、出力係数の低下を抑制することができる。また、巻始めから巻終わりまで、１本の巻線導体を用いて整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けながら巻装したので、複数の上段コイル及び複数の下段コイルを整流子片に確実に接続することができる。
【００６３】
（変形例）
上記実施形態では、巻始めから巻終わりまで、１本の巻線導体を用いて整流子片７のフック部７ｂに引っ掛けながら巻装したので、下段コイル５ｂの巻終わりを接続する整流子片７と、上段コイル７ａの巻始めを接続する整流子片７が一致するが、これは必ずしも一致しなくてもよい。
【００６４】
本変形例では、上段コイル５ａは、一本の連続する第１の巻線導体で構成され、下段コイル５ｂは、一本の連続する第２の巻線導体で構成される。ここで、第１の巻線導体と第２の巻線導体は別の巻線導体である。なお、第１の巻線導体の線径と第２の巻線導体の線径は同一である。
【００６５】
１本の巻線導体を用いて一筆書きの要領で巻装した場合は、下段コイル５ｂの巻終わりを接続する整流子片７と、上段コイル５ａの巻始めを接続する整流子片７が一義的に決定される。これに対し、上段コイル５ａと下段コイル５ｂにそれぞれ巻線導体を１本ずつ用いた場合は、上段コイル５ａの巻始めの位置を任意に設定することができる。上段コイル５ａの巻始めの位置を調整することで、上段コイル５ａと下段コイル５ｂの渡り線の重なり部をコンパクトにすることができる。また、複数の上段コイル及び複数の下段コイルの巻回をそれぞれ容易にすることができる。
【００６６】
次に、本発明の実施形態である直流モータ１を車両の油圧ポンプ駆動用モータとして搭載した車両を例にして説明する。
【００６７】
図１１は、本発明の実施形態である直流モータ１を備えた車両の概略構成図である。
【００６８】
車両５０の構成は、動力系とブレーキ系に大別される。動力系は、エンジンＥＮＧ、変速機ＴＭ、差動装置ＤＥＦ、フロントドライブシャフトＦＤＳ、前輪ＦＷ、リアドライブシャフトＲＤＳ、後輪ＲＷを備える。一方、ブレーキ系は、ブレーキペダル部ＢＰ、油圧ポンプＯＰ（車両用補機）、リザーバＲ、電子制御ユニットＥＣＵ、ブレーキアクチュエータＢＡ、ブレーキキャリパＢＣを備える。なお、車両用補機は、エンジンを稼動させるために必要な周辺機器である。
【００６９】
以下、特徴的な部分である油圧ポンプＯＰの構成、作用効果を中心に説明する。油圧ポンプＯＰは、油圧ポンプ駆動用モータとして直流モータ１を備える。車両の運転者が、ブレーキを踏むと、ブレーキペダルＢＰの踏込角度を示すブレーキ情報は、ブレーキペダル部ＢＰから電子制御ユニットＥＣＵに入力される。電子制御ユニットＥＣＵは、ブレーキ情報に基づいて、油圧ポンプＯＰに搭載された直流モータ１の出力を制御する。直流モータ１で駆動される油圧ポンプＯＰは、電子制御ユニットＥＣＵの制御の下、リサーバＲから供給される作動油を加圧する。ブレーキアクチュエータＢＡは、油圧ポンプＯＰによって加えられた圧力を４個のブレーキキャリパＢＣに伝える。この圧力により、ブレーキキャリパＢＣが作動し、ブレーキがかかる。
【００７０】
直流モータ１の出力係数は従来の直流モータと比べて高いため、モータ出力を維持しつつ、直流モータ１を小型化することができる。これにより、車両５０の小型化にも寄与することができる。
【００７１】
本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。上記の各構成、機能、処理部、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。
【００７２】
上記実施形態では、６極１７スロット波巻の直流モータを例にして説明したが、界磁磁石４の数（極数）、電機子スロット部２１の数（スロット数）は任意である。また、巻回方式も波巻に限定されず、任意である。
【００７３】
上記実施形態では、上段コイル５ａの巻回数Ｎａと下段コイル５ｂの巻回数Ｎｂの和は２０としたが、この和は任意である。
【００７４】
上記実施形態では、直流モータ１を油圧ポンプ駆動用モータとして車両に搭載しているが、車両に搭載する直流モータ１の用途は任意である。
【符号の説明】
【００７５】
１…直流モータ
２…電機子鉄心
３…ヨーク
４…界磁磁石
５ａ…上段コイル
５ｂ…下段コイル
６ａ…出力軸側軸受
６ｂ…反出力軸側軸受
７…整流子片
７ａ…摺接部
７ｂ…フック部
７ｃ…アンカー部
８…ブラシ
９…ブラシ加圧用ばね
１０…シャフト
１１…フェノール樹脂
１２…フロントブラケット
１３…ブラシホルダ
２０…電機子歯部
２１…電機子スロット部
３０…電機子
５０…車両
５１…コイル片
【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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