(57)【要約】      （修正有）【課題】ブラシの摩耗によるモータの効率の低下を抑えて高い効率を維持する。【解決手段】ＤＣモータはステータ及びロータを備える。ロータはシャフトと、シャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含む。整流子は複数のセグメントを含む。電機子はコイルを含み、コイルと整流子とがデルタ結線される。整流子にはブラシが接触可能に設けられる。ブラシは単一の材質によりブロック状に形成され、整流子との接触部の断面積と、接触部から反対側端部までの各部位の断面積とが同じに構成される。コイルの抵抗値Ｒｃに対するブラシの抵抗値Ｒｂの比率を抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃとすると、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してモータ効率が一つのピークを持つように増減する関係を有する。新品時において、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを、モータ効率が抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してピークから減少する側に対応する所定範囲の値（３５〜４５％）に設定している。【選択図】図７
2006158032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ及びロータと、
前記ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、
前記整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、
前記電機子は、導線を巻いた巻線を含み、前記巻線と前記整流子とがデルタ結線されることと、
前記整流子に接触可能に設けられるブラシと
を備えたＤＣモータにおいて、
前記ブラシは、単一の材質によりブロック状に形成されると共に、前記整流子との接触部の断面積と、前記接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積とが同じに構成されることと、
前記巻線の抵抗値に対する前記ブラシの抵抗値の比率を抵抗値比率とすると、その抵抗値比率の増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することと、
新品時において、前記抵抗値比率を、前記モータの効率が前記抵抗値比率の増加に対して前記ピークから減少する側に対応する所定範囲の値に設定することと
を備えたことを特徴とするＤＣモータ。
【請求項２】
前記ピークに対応する前記抵抗値比率が２５％であるとき、前記所定範囲に対応する前記抵抗値比率が３５〜４５％であることを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ。
【請求項３】
ステータ及びロータと、
前記ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、
前記整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、
前記電機子は、導線を巻いた巻線を含み、前記巻線と前記整流子とがデルタ結線されることと、
前記整流子に接触可能に設けられるブラシと
を備えたＤＣモータにおいて、
前記ブラシは、単一の材質によりブロック状に形成されると共に、前記整流子との接触部の断面積が最大となり、前記接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積が前記接触部から離れるほど減少するように構成されることを特徴とするＤＣモータ。
【請求項４】
ステータ及びロータと、
前記ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、
前記整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、
前記電機子は、導線を巻いた巻線を含み、前記巻線と前記整流子とがデルタ結線されることと、
前記整流子に接触可能に設けられるブラシと
を備えたＤＣモータにおいて、
前記ブラシは、抵抗率の異なる複数の材質によりブロック状に形成されると共に、前記整流子との接触部の断面積と、前記接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積とが同じに構成され、前記整流子との接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、前記接触部から離れるほど増大するように構成されることを特徴とするＤＣモータ。
【請求項５】
ステータ及びロータと、
前記ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、
前記整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、
前記電機子は、導線を巻いた巻線を含み、前記巻線と前記整流子とがデルタ結線されることと、
前記整流子に接触可能に設けられるブラシと
を備えたＤＣモータにおいて、
前記ブラシは、抵抗率の異なる複数の材質によりブロック状に形成されると共に、前記整流子との接触部の断面積が最大となり、前記接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積が前記接触部から離れるほど減少するように構成され、前記整流子との接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、前記接触部から離れるほど増大するように構成されることを特徴とするＤＣモータ。
【請求項６】
前記ブラシは、前記シャフトの軸線に対して前記ブラシの中心軸が垂直をなすように配置され、前記接触部から離れるほど、前記シャフトの軸線と平行な方向における前記ブラシの幅が減少することにより前記ブラシの断面積が減少するように構成されることを特徴とする請求項３又は５に記載のＤＣモータ。
【請求項７】
前記ブラシは、前記シャフトの軸線に対して前記ブラシの中心軸が平行をなすように配置され、前記接触部から離れるほど、前記シャフトの軸線に垂直な方向における前記ブラシの幅が減少することにより前記ブラシの断面積が減少するように構成されることを特徴とする請求項３又は５に記載のＤＣモータ。
【請求項８】
前記巻線の抵抗値に対する前記ブラシの抵抗値の比率を抵抗値比率とすると、その抵抗値比率の増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することと、
新品時において、前記抵抗値比率を、前記モータの効率が前記ピークとなるときの値に設定することと
を備えたことを特徴とする請求項３乃至７の何れかに記載のＤＣモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、整流子と、その整流子に接触するブラシとを備えたＤＣモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のＤＣモータとして、例えば、下記の特許文献１に記載された電動機がある。この電動機のブラシは、整流子に接して摩耗する部分の略全長が抵抗率の異なる２種以上の導電材で形成される。すなわち、このブラシは、導電材のうち最も抵抗率の高い導電材で形成されたブラシ主部と、ブラシ主部の導電材よりも抵抗率の低い他の導電材で形成された導体とから構成される。ブラシ主部の内部には、導体が複数分散してブラシ主部の長手方向に沿って埋設される。特許文献１に記載の電動機は、上記のようなブラシを使用することで、ブラシにおける電流の抵抗損失を少なくすることができ、運転効率を向上させることができるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１０３４４７号公報（第２−５頁、図１，３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１には、ブラシが摩耗することや、ブラシの摩耗粉と電流の流れを阻害する物質との関係については記載があるものの、ブラシが摩耗することによるブラシの抵抗値の変化については記載も示唆もされていない。ここで、ＤＣモータは、電力を動力に変換する装置であることから、その「効率」が問題になる。モータの「効率」は、電気的入力に対する機械的出力の比を百分率で表したものである。一般に、抵抗は銅損となり、モータの効率を低下させるので、ブラシに使用される材質についてもコストと信頼性の許容範囲内で極力抵抗値の少ない材料が選ばれている。加えて、特許文献１には、ブラシの抵抗値と、ＤＣモータに使われる巻線の抵抗値との関係、例えば、ＤＣモータに使われる巻線の抵抗値に対するブラシの抵抗値の比率（以下「抵抗値比率」と言う。）については記載も示唆もされていない。また、この「抵抗値比率」とモータの「効率」との関係についても、特許文献１には何も記載されていない。従って、特許文献１に記載の電動機では、上記した「抵抗値比率」との関係では、モータの「効率」について最適な値を使用しているとは言えなかった。また、ブラシが摩耗してブラシの抵抗値が変化すると、上記した「抵抗値比率」が変化することになり、モータの「効率」が低下するという問題が考えられる。
【０００５】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ブラシの摩耗によるモータの効率の低下を抑えて高い効率を維持することを可能にしたＤＣモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ステータ及びロータと、ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、電機子は、導線を巻いた巻線を含み、巻線と整流子とがデルタ結線されることと、整流子に接触可能に設けられるブラシとを備えたＤＣモータにおいて、ブラシは、単一の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積と、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積とが同じに構成されることと、巻線の抵抗値に対するブラシの抵抗値の比率を抵抗値比率とすると、その抵抗値比率の増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することと、新品時において、抵抗値比率を、モータの効率が抵抗値比率の増加に対してピークから減少する側に対応する所定範囲の値に設定することとを備えたことを趣旨とする。
【０００７】
上記発明の構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子に接触するブラシの接触部が摩耗してブラシが短くなる。ここで、ブラシは、単一の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積と、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積とが同じに構成されるので、摩耗により変移する接触部の断面積は常に同じとなり、摩耗によりブラシが短くなる分だけブラシの抵抗値が小さくなる。
ここで、巻線の抵抗値に対するブラシの抵抗値の比率を抵抗値比率とすると、その抵抗値比率の増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することから、ＤＣモータが使用されるに伴いブラシが短くなることで、抵抗値比率が減少することになる。上記発明では、新品時において、抵抗値比率を、モータの効率が抵抗値比率の増加に対してピークから減少する側に対応する所定範囲の値に設定するので、ＤＣモータが使用されるに伴い、抵抗値比率が所定範囲から減少して、モータの効率はピークへ向けて増加し、その後にピークから減少することになり、モータの効率がピークを含む値となる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、ピークに対応する抵抗値比率が２５％であるとき、所定範囲に対応する抵抗値比率が３５〜４５％であることを趣旨とする。
【０００９】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用において、新品時における抵抗値比率を、上記したピークに対応する抵抗値比率が２５％であるとき、上記した所定範囲に対応する抵抗値比率が３５〜４５％となるので、ＤＣモータが使用されるに伴いブラシの抵抗値が減少すると、抵抗値比率が３５〜４５％から２５％へ向けて減少することで、モータの効率はピークへ向けて増加し、その後、抵抗値比率が２５％から減少することで、モータの効率はピークから減少することになり、モータの効率がピークを含む値となる。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、ステータ及びロータと、ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、電機子は、導線を巻いた巻線を含み、巻線と整流子とがデルタ結線されることと、整流子に接触可能に設けられるブラシとを備えたＤＣモータにおいて、ブラシは、単一の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積が最大となり、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積が接触部から離れるほど減少するように構成されることを趣旨とする。
【００１１】
上記発明の構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子に接触するブラシの接触部が摩耗してブラシが短くなる。これに対し、ブラシは、単一の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積が最大となり、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積が接触部から離れるほど減少するように構成されるので、摩耗により変移する接触部の断面積は徐々に小さくなる。従って、ブラシが短くなる分だけ、接触部の断面積が小さくなるので、総じてブラシの抵抗値の変化は小さくなる。ここで、モータの効率は、ブラシの抵抗値の変化に応じて変化することが分かっている。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシが摩耗しても、ブラシの抵抗値の変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、ステータ及びロータと、ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、電機子は、導線を巻いた巻線を含み、巻線と整流子とがデルタ結線されることと、整流子に接触可能に設けられるブラシとを備えたＤＣモータにおいて、ブラシは、抵抗率の異なる複数の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積と、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積とが同じに構成され、整流子との接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部から離れるほど増大するように構成されることを趣旨とする。
【００１３】
上記発明の構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子に接触するブラシの接触部が摩耗してブラシが短くなる。これに対し、ブラシは、抵抗率の異なる複数の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積と、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積とが同じに構成される。加えて、整流子との接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部から離れるほど増大するように構成される。このため、摩耗により変移する接触部の断面積は常に同じとなるが、その断面にて抵抗率の高い材質が占める割合は大きくなる。従って、ブラシが短くなる分だけ、接触部の抵抗値が大きくなるので、総じてブラシの抵抗値の変化は小さくなる。ここで、モータの効率は、ブラシの抵抗値の変化に応じて変化することが分かっている。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシが摩耗しても、ブラシの抵抗値の変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、ステータ及びロータと、ロータは、シャフトと、そのシャフト上に設けられる整流子及び電機子とを含むことと、整流子は、複数のセグメントにより構成されることと、電機子は、導線を巻いた巻線を含み、巻線と整流子とがデルタ結線されることと、整流子に接触可能に設けられるブラシとを備えたＤＣモータにおいて、ブラシは、抵抗率の異なる複数の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積が最大となり、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積が接触部から離れるほど減少するように構成され、整流子との接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部から離れるほど増大するように構成されることを趣旨とする。
【００１５】
上記発明の構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子に接触するブラシの接触部が摩耗してブラシが短くなる。これに対し、ブラシは、抵抗率の異なる複数の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子との接触部の断面積が最大となり、接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位の断面積が接触部から離れるほど減少するように構成される。加えて、整流子との接触部からその接触部とは反対側の端部までの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部から離れるほど増大するように構成される。従って、ブラシが短くなる分だけ、接触部の断面積が小さくなり、かつ、接触部の断面の抵抗率が高くなるので、総じてブラシの抵抗値の変化が小さくなる。ここで、モータの効率は、ブラシの抵抗値の変化に応じて変化することが分かっている。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシが摩耗しても、ブラシの抵抗値の変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項３又は５に記載の発明において、ブラシは、シャフトの軸線に対してブラシの中心軸が垂直をなすように配置され、接触部から離れるほど、シャフトの軸線と平行な方向におけるブラシの幅が減少することによりブラシの断面積が減少するように構成されることを趣旨とする。
【００１７】
上記発明の構成によれば、請求項３又は５に記載の発明の作用において、摩耗によりブラシが短くなる分だけ、シャフトの軸線と平行な方向におけるブラシの幅が減少することによりブラシの断面積が小さくなる。この場合、ブラシについて、ブラシ幅角度を変化させない方向の幅を変化させることで、ブラシの接触部の断面積を小さくすることができる。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項３又は５に記載の発明において、ブラシは、シャフトの軸線に対してブラシの中心軸が平行をなすように配置され、接触部から離れるほど、シャフトの軸線に垂直な方向におけるブラシの幅が減少することによりブラシの断面積が減少するように構成されることを趣旨とする。
【００１９】
上記発明の構成によれば、請求項３又は５に記載の発明の作用において、摩耗によりブラシが短くなる分だけ、シャフトの軸線に垂直な方向におけるブラシの幅が減少することによりブラシの断面積が小さくなる。この場合、ブラシについて、ブラシ幅角度を変化させない方向の幅を変化させることで、ブラシの接触部の断面積を小さくすることができる。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項３乃至７の何れかに記載の発明において、巻線の抵抗値に対するブラシの抵抗値の比率を抵抗値比率とすると、その抵抗値比率の増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することと、新品時において、抵抗値比率を、モータの効率がピークとなるときの値に設定することとを備えたことを趣旨とする。
【００２１】
上記発明の構成によれば、請求項３乃至７の何れかに記載の発明の作用において、抵抗値比率が、モータの効率がピークとなるときの値に設定されるので、ＤＣモータがある期間使用されても、モータの効率は、ピークとなるときの値に対して変化が小さくなる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１又は２に記載の発明によれば、ブラシが摩耗してもモータの効率がピークを含む値となるので、ブラシの摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。
【００２３】
請求項３乃至５の何れかに記載の発明によれば、ブラシが摩耗してもブラシの抵抗値の変化が小さく、抵抗値比率の変化が小さくなるので、ブラシの摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。
【００２４】
請求項６又は７に記載の発明によれば、請求項３又は５に記載の発明の効果に加え、ブラシ幅角度が変化しない分だけ、モータの効率の変化を抑えることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、請求項３乃至７の何れかに記載の発明と比べ、ブラシが摩耗しても、モータの効率が、ピークとなるときの値に対して変化が小さいので、ブラシの摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を最高に近い値に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明のＤＣモータを集中巻型ブラシ付ＤＣモータに具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００２７】
この実施形態の集中巻型ブラシ付ＤＣモータ（以下、単に「ＤＣモータ」と言う。）の基本構造は、従来の一般的なＤＣモータのそれと基本的に同じである。図１には、本実施形態におけるＤＣモータの主要ま内部構成を平面図に示す。図２に、整流子とブラシの関係を平面図に示す。このＤＣモータは、主として、電動式の燃料ポンプに使用される。
【００２８】
このＤＣモータは、ステータ１及びロータ２を備える。ステータ１は、ヨークを兼ねたハウジング３と、そのハウジング３の内側に配置された環状の界磁石４とを含む。界磁石４は、隣り合うＮ極とＳ極を一極対とする複数の極対５より構成される。
【００２９】
ロータ２は、シャフト６と、そのシャフト６上に設けられた整流子７及び電機子８とを含む。電機子８は、鉄心であって、複数のスロット（鉄心溝）９を含み、隣り合うスロット９の間には導線１０が巻かれ、それら導線１０により集中巻型の巻線としてのコイル１１が構成される。
【００３０】
図１，２に示すように、整流子７は、複数の扇形のセグメント７ａにより円柱状に構成される。各セグメント７ａは、スリット７ｂを介して互いに分離する。この整流子７の端面には、通電用の複数のブラシ１２が接触可能に設けられる。これらブラシ１２は、ハウジング３の端部を覆うブラケット（図示略）に支持される。
【００３１】
図３に示すように、整流子７の各セグメント７ａと各導線１０との結線方法はデルタ結線となっている。また、界磁石４の極対５の数（以下「極対数」と言う。）Ｎｐは「２」であり、スロット９の数（以下「スロット数」と言う。）Ｎｓは「６」となっている。
【００３２】
図２に示すように、シャフト６の軸線Ｌを中心にその軸線Ｌから各ブラシ１２の幅方向に外接する二つの接線がなす角度をブラシ幅角度Ａと定義すると、この実施形態では、そのブラシ幅角度Ａが「１０〜１５°」の範囲の角度となっている。一般に、このブラシ幅角度Ａの違いによって「モータの効率」が変わることになる。ここで、モータの効率とは、モータの入力電力に対する出力（トルク×回転数）の比を意味する。図４に、ブラシ幅角度Ａとモータの効率との関係をグラフに示す。このグラフから明らかなように、「約１０〜１５°」のブラシ幅角度Ａの範囲で、モータの効率が総じて高いことが分かる。このことから、この実施形態では、ブラシ幅角度Ａが「１０〜１５°」の範囲の角度に設定されている。
以上が、集中巻型ブラシ付ＤＣモータとしての基本構造である。
【００３３】
ここで、この実施形態のＤＣモータは、次のような構成により特徴付けられる。すなわち、図５にブラシ１２の正面図を、図６にブラシ１２の平面図をそれぞれ示す。ブラシ１２は、導電性を有する単一の材質により直方体形状のブロック状に形成される。図５において、ブラシ１２の下面は、整流子７との接触部１２ａとなっている。また、図５において、ブラシ１２の上面、すなわち、接触部１２ａとは反対側の端部（反対側端部）１２ｂには、電気配線用の電線１３が設けられる。ここで、ブラシ１２は、整流子７との接触部１２ａの断面積と、その接触部１２ａから反対側端部１２ｂまでの各部位の断面積とが同じになるように構成される。
【００３４】
ここで、コイル１１の抵抗値Ｒｃに対するブラシ１２の抵抗値Ｒｂの比率を抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃと定義すると、図７に示すように、この実施形態のＤＣモータは、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有する特性を備えている。そして、この実施形態のＤＣモータは、上記した特性に関係して、新品時において、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを、モータの効率が抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してピークから減少する側に対応する所定範囲の値に設定される。この実施形態では、ピークに対応する抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「２５％」であるとき、所定範囲に対応する抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「３５〜４５％」であるように設定される。
【００３５】
図７に示すような抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃに対するモータの効率の特性は、今回、本願出願人が新たに発見したものであり、その特性となる理由を以下に説明する。各コイルと整流子がデルタ結線されたブラシ付ＤＣモータでは、図８に示すように、ブラシが整流子のセグメントをまたぐ状態にあるとき、同図に示すように、コイルには３方向の電流が流れることになる。この状態を、図９に等価回路図により示す。図９において、「Ｒ１，Ｒ２」は、ブラシの抵抗値を示し、ブラシの整流子上の位置が変化して、ブラシが整流子の１つのセグメントに完全に乗った状態になると、等価回路図は図１０に示すようになる。図１０において、ブラシの抵抗値は「Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒｂ」となる。ＤＣモータが動作してシャフトが回転することにより、図９の等価回路図の状態と、図１０の等価回路図の状態とが交互に繰り返されることになる。そこで、所定の解析により、図９，１０の等価回路図の状態において、コイル及びブラシに印加される電圧値は、コイルの抵抗値Ｒｃに対するブラシの抵抗値Ｒｂの比率、すなわち、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃにより変化することが分かった。
【００３６】
ここで、従来の解析では、ブラシの抵抗値Ｒｂは、図１０に示すように、単にコイルの抵抗値Ｒｃに対して直列に接続された抵抗値Ｒｂとして計算が行われていた。そのため、ブラシの抵抗は損失としかならず、図１１に破線で示す特性となる。すなわち、ブラシの抵抗値Ｒｂが大きくなって抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが大きくなるほど、モータの効率が低下する特性となる。このため、従来は、ブラシの抵抗値Ｒｂが小さいほどモータの効率は良いものと考えられてきた。
【００３７】
しかし、実施のＤＣモータは、図８に示すように、ブラシが整流子のセグメントをまたぐ状態が存在することから、図９の等価回路図の状態が存在する。このとき、コイルの抵抗値Ｒｃとブラシの分割された抵抗値Ｒ１，Ｒ２により閉回路が構成され、図８，９に示すような短絡電流が発生する。従って、実際のＤＣモータは、図９，１０の等価回路図の状態を交互に繰り返すことになることから、そのことを考慮して今回の解析を行った。
【００３８】
ＤＣモータが動作しているとき、すなわち、シャフトが回転しているときに図９に示す閉回路が存在すると、回転による磁界の変化により誘導起電力が発生し、回路中に図８，９に示す短絡電流が流れる。この短絡電流は、ＤＣモータの磁性材料中に発生する渦電流と同様の性質を持ち、磁界の変化を妨げる方向に電流が流れることになる。このため、ＤＣモータのトルクを減少させることになり、短絡電流を発生させるためのエネルギーは、ＤＣモータの電源電力から得るので、短絡電流が発生しない場合に比べて余分に電流が流れることになり、モータの効率を低下させる原因となる。
【００３９】
以上のことから、上記した短絡電流のみに着目した場合、ブラシの抵抗値Ｒｂが大きいほど、その分割抵抗値Ｒ１，Ｒ２が大きくなるので、短絡電流を低下させることができ、短絡電流による損失を最小限にすることができる。このことから、短絡電流を考慮した解析を行ったところ、図１１に実線で示すような特性が得られることになり、ブラシの抵抗値がある値となるとき、すなわち、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃがある値となるときに、モータの効率がピークを示すことになる。このように、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃに対するモータの効率の特性が、図７及び図１１の実線で示すようになるのである。
【００４０】
以上説明したこの実施形態のＤＣモータの構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子７に接触する各ブラシ１２の接触部１２ａが摩耗して各ブラシ１２が短くなる。ここで、各ブラシ１２は、単一の材質により直方体形状のブロック状に形成されると共に、整流子７との接触部１２ａの断面積と、その接触部１２ａから反対側端部１２ｂまでの各部位の断面積とが同じに構成されるので、摩耗により変移する接触部１２ａの断面積は、常に同じとなる。このため、摩耗によりブラシ１２が短くなる分だけ、ブラシ１２の抵抗値Ｒｂが小さくなる。
【００４１】
ここで、この実施形態のＤＣモータは、図７に示すように、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することから、ＤＣモータが使用されるに伴いブラシ１２が短くなることで、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが減少することになる。この実施形態では、新品時において、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを、モータの効率が抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してピークから減少する側に対応する所定範囲の値に設定される。従って、ＤＣモータが使用されるに伴い、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが所定範囲から減少し、モータの効率はピークへ向けて増加し、その後にピークから減少することになり、モータの効率がピークを含む値となる。具体的には、図７，１１に示すように、新品時における抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを、上記したピークに対応する抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「２５％」であるとき、上記した所定範囲に対応する抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「３５〜４５％」となる。これにより、ＤＣモータが使用されるに伴いブラシ１２の抵抗値Ｒｂが減少すると、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「３５〜４５％」から「２５％」へ向けて減少することで、モータの効率はピークへ向けて増加し、その後、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「２５％」から減少することで、モータの効率はピークから減少することになり、モータの効率がピークを含む値となる。このため、ブラシ１２の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。
【００４２】
ここで、図７及び図１１を参照して、ＤＣモータの使用開始前後におけるモータの効率について検討する。図１１に破線で示す従来の特性では、ブラシの抵抗値Ｒｂが小さいほど、すなわち、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが小さいほどモータの効率は良くなるということになる。しかし、実際には、図１１に実線で示す特性を有することから、ブラシを、本実施形態のブラシ１２と同じものとし、従来の特性を有するつもりで、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを「２５％」に設定すると、ＤＣモータの使用開始時には、「約５８.７％」の効率が得られることになる。しかし、ブラシが新品時の長さの「３０％」の長さになるまでＤＣモータが使用されたとすると、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃは「７.５％」となり、モータの効率は、「５７.５％」まで低下してしまう。
【００４３】
これに対し、この実施形態のＤＣモータでは、今回発見された図７及び図１１に実線で示す特性に従い、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを「４３％」に設定し、同様にブラシ１２が新品時の長さの「３０％」の長さになるまでＤＣモータが使用されたとすると、当初のモータの効率は「５８％」となるが、使用中間時には、最高効率（ピーク）の「５８.７％」となり、その後、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが「約１５％」となるまでＤＣモータを使用しても、モータの効率を「５８％」という高い効率に維持できることになり、従来の特性に従い設定した場合と比べ、総じてモータの効率を高い状態に維持できることが分かる。
【００４４】
［第２実施形態］
次に、本発明のＤＣモータを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００４５】
尚、以下に説明する各実施形態（本実施形態を含む）において、前記第１実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。
【００４６】
この実施形態のＤＣモータでは、ブラシ２１について第１実施形態と構成が異なる。すなわち、図１２にブラシ２１の正面図を、図１３にブラシ２１の平面図をそれぞれ示す。ブラシ２１は、導電性を有する単一の材質により略四角錐形状のブロック状に形成される。図１２において、ブラシ２１の下面は、整流子７との接触部２１ａとなっている。また、図１２において、ブラシ２１の上面、すなわち、接触部２１ａとは反対側の端部（反対側端部）２１ｂには、電気配線用の電線１３が設けられる。ここで、ブラシ２１は、整流子７との接触部２１ａの断面積が最大となり、その接触部２１ａから反対側端部２１ｂまでの各部位の断面積が接触部２１ａから離れるほど減少するように構成される。
【００４７】
ここで、ブラシ２１の接触部２１ａの断面積を「Ｓ１」とし、反対側端部２１ｂの断面積を「Ｓ２」とし、図１２に示すブラシ２１の長手方向の長さを「Ｌ」とし、ブラシ２１の抵抗率を「ρ」とすると、ブラシ２１の新品時の抵抗値Ｒｂ１は、下記の式（１）で表される。
Rb1＝[ρ・L/(S2-S1)]logｅ(S2/S1)      ・・・（１）
【００４８】
この実施形態では、図１，２に示すブラシ１２の配置と同様、各ブラシ２１は、シャフト６に対して各ブラシ２１の中心軸が平行をなすように配置される。そして、ブラシ２１は、その接触部１２ａから離れるほど、シャフト６に垂直な方向におけるブラシ２１の幅Ｗ１が減少することによりブラシ２１の断面積が減少するように構成される。
【００４９】
この実施形態では、図７に示すように、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することを前提として、新品時において、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが、モータの効率がピークとなるときの値、具体的には「２５％」となるように、ブラシ２１の抵抗値Ｒｂとコイル１１の抵抗値Ｒｃがそれぞれ設定される。
【００５０】
上記したこの実施形態のＤＣモータの構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子７に接触する各ブラシ２１の接触部２１ａが摩耗してブラシ２１が短くなる。これに対し、ブラシ２１は、導電性を有する単一の材質によりブロック状に形成されると共に、整流子７との接触部２１ａの断面積が最大となり、接触部２１ａから反対側端部２１ｂまでの各部位の断面積が接触部２１ａから離れるほど減少するように構成されるので、摩耗により変移する接触部２１ａの断面積は、徐々に小さくなる。従って、ブラシ２１が短くなる分だけ、接触部２１ａの断面積が小さくなるので、総じてブラシ２１の抵抗値Ｒｂの変化は小さくなる。ここで、図７に示すように、モータの効率は、ブラシ２１の抵抗値Ｒｂの変化、すなわち、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの変化に応じて変化することが分かっている。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシ２１が摩耗しても、ブラシ２１の抵抗値Ｒｂの変化が小さいので、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの変化が小さくなり、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。この結果、ブラシ２１の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を高い値に維持することができる。特に、この実施形態では、ブラシ２１が摩耗しても、モータの効率が、ピークとなるときの値に対して変化が小さいので、ブラシ２１の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を最高に近い値に維持することができる。
【００５１】
ここで、ＤＣモータが使用されるに伴い、ブラシ２１の長さが新品時のそれの「３０％」の長さまで短くなったとすると、そのときのブラシ２１の抵抗値Ｒｂ２は、下記の式（２）で表される。
Rb2＝｛ρ・L/（S2-S1)]logｅ[10・S2/（3・S1+7・S2)]      ・・・（２）
【００５２】
ここで、上記した抵抗値Ｒｂ１と抵抗値Ｒｂ２との比を求めると、以下に示すような式（３）で表される。
Rb2/Rb1＝logｅ｛10・S2/(3・S1+７・S2)｝/logｅ（S2/S1）      ・・・（３）
【００５３】
上記した式（３）によれば、断面積Ｓ２が小さくなるほど、抵抗値Ｒｂ１と抵抗値Ｒｂ２の変化度合いを小さくすることが可能になる。例えば、断面積Ｓ１，Ｓ２につき、「Ｓ１＝１０・Ｓ２」とすれば、上記式（３）は値は「０.５６８」となり、断面積が等しい場合の「０.３」よりも摩耗後のブラシ２１の抵抗値Ｒｂ２の変化が小さくなる。従って、新品時の抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃを、モータの効率がピークとなるときの「２５％」に設定することにより、ＤＣモータの全使用期間を通して、モータの効率を最高の値である「５８.７％」に近い値に維持することができる。
【００５４】
［第３実施形態］
次に、本発明のＤＣモータを具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
この実施形態のＤＣモータでは、ブラシ２２について前記各実施形態と構成が異なる。すなわち、図１４にブラシ２２の正面図を、図１５にブラシ２２の平面図をそれぞれ示す。ブラシ２２は、抵抗率の異なる複数の導電性材質により直方体形状のブロック状に形成される。図１４において、ブラシ２２の下面は、整流子７との接触部２２ａとなっている。また、図１４において、ブラシ２２の上面、すなわち、接触部２２ａとは反対側の端部（反対側端部）２２ｂには、電気配線用の電線１３が設けられる。ここで、ブラシ２２は、整流子７との接触部２２ａの断面積と、その接触部２２ａから反対側端部２２ｂまでの各部位の断面積とが同じに構成される。更に、このブラシ２２は、整流子７との接触部２２ａから反対側端部２２ｂまでの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部２２ａから離れるほど増大するように構成される。具体的には、図１４に２点鎖線で示すように、ブラシ２２は、その長手方向に沿って複数の層２３が積層されるように構成される。各層２３は、高抵抗率の材質が占める割合が異なり、各層２３の高抵抗率の占める割合は、反対側端部２２ｂに近い層２３ほど多くなっている。
【００５６】
この実施形態では、図７に示すように、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することを前提として、新品時において、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが、モータの効率がピークとなるときの値、具体的には「２５％」となるように、ブラシ２２の抵抗値Ｒｂとコイル１１の抵抗値Ｒｃがそれぞれ設定される。
【００５７】
上記したこの実施形態のＤＣモータの構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子７に接触するブラシ２２の接触部２２ａが摩耗してブラシ２２が短くなる。これに対し、ブラシ２２は、抵抗率の異なる複数の材質により直方体形状のブロック状に形成されると共に、整流子７との接触部２２ａの断面積と、接触部２２ａから反対側端部２２ｂまでの各部位の断面積とが同じに構成される。加えて、整流子７との接触部２２ａから反対側端部２２ｂまでの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部２２ａから離れるほど増大するように構成される。このため、摩耗により変移する接触部２２ａの断面積は常に同じとなるが、その断面にて高抵抗率の材質が占める割合は大きくなる。従って、ブラシ２２が短くなる分だけ、接触部２２ａの抵抗値が大きくなるので、総じてブラシ２２の抵抗値の変化は小さくなる。ここで、図７に示すように、モータの効率は、ブラシの抵抗値Ｒｂの変化に応じて変化することが分かっている。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシ２２が摩耗しても、ブラシ２２の抵抗値Ｒｂの変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。この結果、ブラシ２２の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。
【００５８】
［第４実施形態］
次に、本発明のＤＣモータを具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】
この実施形態のＤＣモータでは、ブラシ２４について前記各実施形態と構成が異なる。すなわち、図１６にブラシ２４の正面図を、図１７にブラシ２４の平面図をそれぞれ示す。ブラシ２４は、抵抗率の異なる複数の導電性材質により略四角錐形状のブロック状に形成される。図１６において、ブラシ２４の下面は、整流子７との接触部２４ａとなっている。また、図１６において、ブラシ２４の上面、すなわち、接触部２４ａとは反対側の端部（反対側端部）２４ｂには、電気配線用の電線１３が設けられる。ここで、ブラシ２４は、整流子７との接触部２４ａの断面積が最大となり、その接触部２４ａから反対側端部２４ｂまでの各部位の断面積が接触部２４ａから離れるほど減少するように構成される。更に、このブラシ２４は、整流子７との接触部２４ａから反対側端部２４ｂまでの各部位における断面において抵抗率の高い材質が占める割合が、接触部２４ａから離れるほど増大するように構成される。具体的には、図１６に２点鎖線で示すように、ブラシ２４は、その長手方向に沿って複数の層２５が積層されるように構成される。各層２５は、高抵抗率の材質が占める割合が異なり、各層２５の高抵抗率の占める割合は、反対側端部２４ｂに近い層２５ほど多くなっている。
【００６０】
この実施形態では、図７に示すように、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃの増加に対してモータの効率が一つのピークを持つように増減する関係を有することを前提として、新品時において、抵抗値比率Ｒｂ／Ｒｃが、モータの効率がピークとなるときの値、具体的には「２５％」となるように、ブラシ２４の抵抗値Ｒｂとコイル１１の抵抗値Ｒｃがそれぞれ設定される。
【００６１】
上記したこの実施形態のＤＣモータの構成によれば、ＤＣモータが使用されるに伴い、整流子７に接触するブラシ２４の接触部２４ａが摩耗してブラシ２４が短くなる。これに対し、ブラシ２４は、抵抗率の異なる複数の材質により略四角錐形状のブロック状に形成されると共に、整流子７との接触部２４ａの断面積が最大となり、接触部２４ａから反対側端部２４ｂまでの各部位の断面積が接触部２４ａから離れるほど減少するように構成される。加えて、整流子７との接触部２４ａから反対側端部２４ｂまでの各部位における断面において高抵抗率の材質が占める割合が、接触部２４ａから離れるほど増大するように構成される。従って、ブラシ２４が短くなる分だけ、接触部２４ａの断面積が小さくなり、かつ、接触部２４ａの断面の抵抗率が高くなるので、総じてブラシ２４の抵抗値Ｒｂの変化が小さくなる。すなわち、第２実施形態では、ブラシ２１の断面積の経時変化によりブラシ２１の抵抗値Ｒｂの変化を小さく抑えていたのに対し、この実施形態では、ブラシ２４の断面積の経時変化と、各断面における高抵抗率材質の占有割合の経時変化との組み合わせにによりブラシ２４の抵抗値Ｒｂの変化を小さく抑えている。ここで、図７に示すように、モータの効率は、ブラシの抵抗値Ｒｂの変化に応じて変化することが分かっている。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシ２４が摩耗しても、ブラシ２４の抵抗値Ｒｂの変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。この結果、ブラシ２４の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。
【００６２】
［第５実施形態］
次に、本発明のＤＣモータを具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００６３】
この実施形態では、整流子１７とブラシ２６の配置の点で前記各実施形態と構成が異なる。図１８は、図１に準ずるものであり、図１９は、図２に準ずるものである。この実施形態では、整流子１７は、複数の円弧状セグメント１７ａにより円筒状に構成される。各セグメント１７ａは、スリット１７ｂを介して互いに分離する。この整流子１７の外周面には、複数のブラシ２６が接触して設けられる。これらブラシ２６は、ハウジング３の端部を覆うブラケットに支持される。この構成において、ブラシ幅角度Ａは、図１９に示すように定義される。この実施形態のブラシ２６は、第３実施形態のブラシ２２に準ずる構成を備えている。
【００６４】
従って、この実施形態でも、ブラシ２６が短くなる分だけ、接触部２６ａの抵抗値が大きくなるので、総じてブラシ２６の抵抗値の変化は小さくなる。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシ２６が摩耗しても、ブラシ２６の抵抗値Ｒｂの変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。この結果、ブラシ２６の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。
【００６５】
［第６実施形態］
次に、本発明のＤＣモータを具体化した第６実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００６６】
この実施形態のＤＣモータでは、ブラシ２７について前記各実施形態と構成が異なる。すなわち、図２０にブラシ２７の平面図を、図２１にブラシ２７の側面図を、図２２にブラシ２７の背面図をそれぞれ示す。この実施形態のＤＣモータは、前記第５実施形態のＤＣモータと同タイプのものであり、この実施形態のブラシ２７は、前記第２又は第４の実施形態のブラシ２１，２４の変形例に相当する。図２０，２１において、ブラシ２７の下面は、整流子１７との接触部２７ａとなっている。この実施形態において、ブラシ２７は、シャフト６の軸線Ｌに対してブラシ２７の中心軸Ｌｃが垂直をなすように配置され、接触部２７ａから離れるほど、シャフト６の軸線Ｌと平行な方向におけるブラシ２７の幅Ｗ２が減少することによりブラシ２７の接触部２７ａの断面積が減少するように構成される。
【００６７】
図４に示すように、モータの効率は、図１９に示すブラシ幅角度Ａによっても変わり得る。これは、図９，１０に示す二つの等価回路の発生比率が、ブラシ幅角度Ａによって変わることによるものである。つまり、ブラシ幅角度Ａが大きくなるほど、ブラシによりコイルが短絡状態となる区間が大きくなることから、図９に示す等価回路の発生比率が高くなり、コイルへの通電状態が変化するためである。例えば、図４に示すように、ブラシ幅角度Ａが「約１０〜１５°」の範囲では、モータの効率がほぼ最大となり、それ以外の範囲では、モータの効率が低下することになる。この場合、前記第２又は第４の実施形態のように、ブラシ２１，２４の摩耗によりその接触部２１ａ，２４ａの断面積が小さくなると、ブラシ幅角度Ａが小さくなり、モータの効率が低下する場合がある。そこで、この実施形態では、ブラシ２７のブロック形状を、上記した形状に特定することにより、ブラシ幅角度Ａを変化させない方向の幅Ｗ２を変化させることで、ブラシ２７の接触部２７ａの断面積を変化させるようにしている。
【００６８】
従って、この実施形態のＤＣモータの構成によれば、摩耗によりブラシ２７が短くなる分だけ、シャフト１１の軸線Ｌと平行な方向におけるブラシ２７の幅Ｗ２が減少することによりブラシ２７の接触部２７ａの断面積が小さくなる。この場合、ブラシ２７について、ブラシ幅角度Ａを変化させない方向の幅Ｗ２を変化させることで、ブラシ２７の接触部２７ａの断面積を小さくすることができる。このため、この実施形態でも、ブラシ２７が短くなる分だけ、接触部２７ａの抵抗値が大きくなるので、総じてブラシ２７の抵抗値Ｒｂの変化は小さくなる。併せて、ブラシ２７の接触部２７ａの断面積が小さくなっても、ブラシ幅角度Ａは変化しない。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシ２７が摩耗しても、ブラシ２７の抵抗値Ｒｂの変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。この結果、ブラシ２７の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。特に、この実施形態では、ブラシ幅角度Ａが変化しない分だけ、モータの効率の変化を確実に抑えることができる。
【００６９】
［第７実施形態］
次に、本発明のＤＣモータを具体化した第７実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
【００７０】
この実施形態のＤＣモータでは、ブラシ２８について前記各実施形態と構成が異なる。すなわち、図２３にブラシ２８の平面図を、図２４にブラシ２８の側面図を、図２５にブラシ２８の背面図をそれぞれ示す。この実施形態のＤＣモータは、前記第１実施形態のＤＣモータと同タイプのものであり、この実施形態のブラシ２７は、前記第２又は第４の実施形態のブラシ２１，２４の変形例に相当する。図２４，２５において、ブラシ２８の下面は、整流子７との接触部２８ａとなっている。この実施形態において、ブラシ２８は、シャフト６の軸線Ｌに対してブラシ２６の中心軸Ｌｃが平行をなすように配置され、接触部２８ａから離れるほど、シャフト６の軸線Ｌに垂直な方向におけるブラシ２８の幅Ｗ３が減少することによりブラシ２８の接触部２８ａの断面積が減少するように構成される。すなわち、この実施形態でも、ブラシ２８のブロック形状を、上記した形状に特定することにより、ブラシ幅角度Ａを変化させない方向の幅Ｗ３を変化させることで、ブラシ２８の接触部２８ａの断面積を変化させるようにしている。
【００７１】
従って、この実施形態のＤＣモータの構成によれば、摩耗によりブラシ２８が短くなる分だけ、シャフト１１の軸線Ｌと垂直な方向におけるブラシ２８の幅Ｗ３が減少することによりブラシ２８の接触部２８ａの断面積が小さくなる。この場合、ブラシ２８について、ブラシ幅角度Ａを変化させない方向の幅Ｗ３を変化させることで、ブラシ２８の接触部２８ａの断面積を小さくすることができる。このため、この実施形態でも、ブラシ２８が短くなる分だけ、接触部２８ａの抵抗値が大きくなるので、総じてブラシ２８の抵抗値Ｒｂの変化は小さくなる。併せて、ブラシ２８の接触部２８ａの断面積が小さくなっても、ブラシ幅角度Ａは変化しない。このため、ＤＣモータがある期間使用されてブラシ２８が摩耗しても、ブラシ２８の抵抗値Ｒｂの変化が小さいので、モータの効率の変化も新品時のそれに対して小さくなる。この結果、ブラシ２８の摩耗によるモータの効率の低下を抑えることができ、モータの効率を比較的高い値に維持することができる。特に、この実施形態では、ブラシ幅角度Ａが変化しない分だけ、モータの効率の変化を確実に抑えることができる。
【００７２】
尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜に変更して次のように実施することもできる。
【００７３】
例えば、前記各実施形態のＤＣモータでは、極対数Ｎｐを「２」とし、スロット数Ｎｓを「６」としたが、極対数Ｎｐ及びスロット数Ｎｓの数を適宜変更したものについても、ブラシについて前記各実施形態と同等の構成を採用することにより、前記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】ＤＣモータの主要な内部構成を示す平面図。
【図２】整流子とブラシの関係を示す平面図。
【図３】デルタ結線を示す回路図。
【図４】ブラシ幅角度とモータの効率の関係を示すグラフ。
【図５】ブラシを示す正面図。
【図６】ブラシを示す平面図。
【図７】抵抗値比率とモータの効率との関係を示すグラフ。
【図８】ブラシ、整流子及びコイルの関係を示す概念図。
【図９】ブラシ、整流子及びコイルの関係を示す等価回路図。
【図１０】ブラシ、整流子及びコイルの関係を示す等価回路図。
【図１１】抵抗値比率とモータの効率との関係を示すグラフ。
【図１２】ブラシを示す正面図。
【図１３】ブラシを示す平面図。
【図１４】ブラシを示す正面図。
【図１５】ブラシを示す平面図。
【図１６】ブラシを示す正面図。
【図１７】ブラシを示す平面図。
【図１８】ＤＣモータの主要な内部構成を示す平面図。
【図１９】整流子とブラシの関係を示す平面図。
【図２０】ブラシを示す平面図。
【図２１】ブラシを示す側面図。
【図２２】ブラシを示す背面図。
【図２３】ブラシを示す平面図。
【図２４】ブラシを示す側面図。
【図２５】ブラシを示す背面図。
【符号の説明】
【００７５】
１    ステータ
２    ロータ
６    シャフト
７    整流子
７ａ    セグメント
１０    導線
１１    コイル（巻線）
１２    ブラシ
１２ａ    接触部
１２ｂ    反対側端部
１７    整流子
１７ａ    セグメント
１７ｂ    スリット
２１    ブラシ
２１ａ    接触部
２１ｂ    反対側端部
２２    ブラシ
２２ａ    接触部
２２ｂ    反対側端部
２４    ブラシ
２４ａ    接触部
２４ｂ    反対側端部
２６    ブラシ
２６ａ    接触部
２６ｂ    反対側端部
２７    ブラシ
２７ａ    接触部
２７ｂ    反対側端部
２８    ブラシ
２８ａ    接触部
２８ｂ    反対側端部
Ｌ    軸線
Ｌｃ  中心軸
Ｒｃ    コイルの抵抗値
Ｒｂ    ブラシの抵抗値
Ｒｂ／Ｒｃ    抵抗値比率
Ｗ１    幅
Ｗ２    幅
Ｗ３    幅
【図１】
2006158032.tif 000003
【図２】
2006158032.tif 000004
【図３】
2006158032.tif 000005
【図４】
2006158032.tif 000006
【図５】
2006158032.tif 000007
【図６】
2006158032.tif 000008
【図７】
2006158032.tif 000009
【図８】
2006158032.tif 000010
【図９】
2006158032.tif 000011
【図１０】
2006158032.tif 000012
【図１１】
2006158032.tif 000013
【図１２】
2006158032.tif 000014
【図１３】
2006158032.tif 000015
【図１４】
2006158032.tif 000016
【図１５】
2006158032.tif 000017
【図１６】
2006158032.tif 000018
【図１７】
2006158032.tif 000019
【図１８】
2006158032.tif 000020
【図１９】
2006158032.tif 000021
【図２０】
2006158032.tif 000022
【図２１】
2006158032.tif 000023
【図２２】
2006158032.tif 000024
【図２３】
2006158032.tif 000025
【図２４】
2006158032.tif 000026
【図２５】
2006158032.tif 000027