(57)【要約】【課題】界磁を有する回転子が電機子の内側に配置された構成で、大電流の供給に対応可能な整流子を備えた直流モータを提供する。【解決手段】支持部11a,12a及び支持部12aの軸方向の一端を閉塞する第３のケース13を有するハウジングケース10は、支持部11a，12aの内側に、電機子コア22に電機子コイル23を巻装してなる電機子21を固定している。回転子41は、回転軸42及びロータコア43を有する。整流子31は、保持部33にて保持された複数のセグメント32及び保持部33内で周方向に離間したセグメント32同士を接続する接続線34を有する。そして、セグメント32に摺接する整流ブラシ５3は、整流子31と反対側の端部がロータコア43の内部に配置され、整流子31は、第３のケース13と電機子コア22との間で該ケース13と軸方向に隣接するとともに回転軸42と径方向に隣接して配置され、保持部33が第３のケース13側に位置する。【選択図】図１
2011010456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の支持部及び該支持部の軸方向の一端を閉塞する閉塞部を有するハウジングケースと、
前記支持部の内側に固定され複数の電機子コイルが巻装された電機子コアを有する円環状の電機子と、
前記電機子の内側に配置され、回転軸、該回転軸に固定されたロータコア及び該ロータコアにて保持され前記電機子と径方向に対向する界磁を有する回転子と、
周方向に並設されるとともに前記電機子コイルが電気的に接続される複数のセグメント、絶縁性の樹脂材料よりなり複数の前記セグメントを保持する保持部及び該保持部内に設けられ周方向に離れた位置にある前記セグメント同士を電気的に接続する接続線を有する平板状の整流子と、
軸方向から前記セグメントに摺接可能に接触する整流ブラシと
を備えた直流モータであって、
前記整流ブラシは、前記整流子と反対側の端部が前記ロータコアの内部に配置され、
前記整流子は、前記閉塞部と前記電機子コアとの間で前記閉塞部と軸方向に隣接するとともに前記回転軸と径方向に隣接して配置され、前記接続線を保持した前記保持部が前記閉塞部側に位置することを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の直流モータにおいて、
前記整流ブラシは、その中心軸線が前記整流子に対して傾斜した状態で前記セグメントに接触することを特徴とする直流モータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の直流モータにおいて、
前記ロータコアは、径方向に延びるスポーク状の壁部にて周方向に分離され該ロータコアを軸方向に貫通した複数の収容孔を有し、各前記収容孔には、それぞれ前記整流ブラシ及び該整流ブラシを前記整流子に向けて付勢する付勢部材が収容されていることを特徴とする直流モータ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の直流モータにおいて、
前記界磁は、前記ロータコアの外周面に周方向に並ぶように複数固定され、
前記ロータコアには、該ロータコアを軸方向に貫通する複数の収容孔がその周方向の中央部と前記界磁の周方向の中央部とが対応するように周方向に複数形成されるとともに、各前記収容孔は、その周方向の中央部に径方向外側に向かって凹設された凹設部を備え、
各前記整流ブラシは、それぞれ前記収容孔に収容されていることを特徴とする直流モータ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の直流モータにおいて、
前記電機子及び前記整流子は、前記セグメントを部分的に露出するように絶縁性を有する樹脂材料にて被覆されて一体化されていることを特徴とする直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流モータには、円環状の電機子の内側に、界磁を有する回転子が配置されたものがある。例えば、特許文献１に記載された直流モータは、電機子を保持する電機子収容部と、有底円筒状のブラシ装置収容部とを螺子にて連結してなるハウジングケースを有する。電機子収容部におけるブラシ装置収容部側の開口部には、軸方向と直交する板状をなす整流子が固定されている。整流子は、円環状をなすとともに、その内径及び外径が電機子の内径及び外径と略等しく形成されている。そして、この整流子は、絶縁性の樹脂材料よりなり円環状をなす保持部と、該保持部における電機子と反対側の端部に周方向に並設された複数のセグメントと、電機子側で保持部内に埋設された複数の接続線とから構成されている。複数のセグメントには電機子を構成する電機子コイルが接続されるとともに、各接続線は、周方向に離間した位置にあるセグメント同士を同電位とすべく短絡している。また、電機子の内側には、ハウジングケースの軸方向の両端部に設けられた一対の軸受にて軸支された回転子が配置されている。回転子は、回転軸と、該回転軸に固定されたロータコアとを有する。ロータコアは、円筒状の固定部材を介して回転軸に対して固定されるとともに、固定部材は、整流子の内側に位置する。そして、ロータコアには、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互となるように複数のマグネットが埋設されている。また、回転軸には、ブラシホルダが一体回転可能に固定されるとともに、該ブラシホルダにて給電ブラシ及び整流ブラシを保持している。給電ブラシは、ブラシ装置収容部の底部に固定され外部の電源装置に接続された円環状のスリップリングに摺接するとともに、整流ブラシは、前記整流子のセグメントに摺接する。
【０００３】
上記のような特許文献１に記載の直流モータでは、スリップリング、給電ブラシ、整流ブラシ及び整流子を介して電機子に電流が供給されると、電機子に対して回転子が回転される。同時に、回転子の回転によりブラシホルダが回転するため、整流ブラシに摺接するセグメントが順次入れ替わり、電機子コイルが順次整流されていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２５４４４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような直流モータは、近年、モータ出力の増大が望まれており、その結果、大電流に対応できる構造の整流子を有することが望まれている。例えば、整流子を大電流に対応可能な構成とするために、整流子の外径を大きくして、セグメントと整流ブラシとの接触面積を増大させることが考えられる。しかし、ハウジングケースの内部において整流子を配置するためのスペースは限られているため、直流モータの体格を一定としたまま整流子の外径を大きくすることは困難である。そして、整流子の外径を大きくした場合には、直流モータが大型化されてしまう。そのため、どのように大電流に対応可能な整流子を得るかが問題となっていた。
【０００６】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、界磁を有する回転子が電機子の内側に配置された構成で、大電流の供給に対応可能な整流子を備えた直流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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、環状の支持部及び該支持部の軸方向の一端を閉塞する閉塞部を有するハウジングケースと、前記支持部の内側に固定され複数の電機子コイルが巻装された電機子コアを有する円環状の電機子と、前記電機子の内側に配置され、回転軸、該回転軸に固定されたロータコア及び該ロータコアにて保持され前記電機子と径方向に対向する界磁を有する回転子と、周方向に並設されるとともに前記電機子コイルが電気的に接続される複数のセグメント、絶縁性の樹脂材料よりなり複数の前記セグメントを保持する保持部及び該保持部内に設けられ周方向に離れた位置にある前記セグメント同士を電気的に接続する接続線を有する平板状の整流子と、軸方向から前記セグメントに摺接可能に接触する整流ブラシとを備えた直流モータであって、前記整流ブラシは、前記整流子と反対側の端部が前記ロータコアの内部に配置され、前記整流子は、前記閉塞部と前記電機子コアとの間で前記閉塞部と軸方向に隣接するとともに前記回転軸と径方向に隣接して配置され、前記接続線を保持した前記保持部が前記閉塞部側に位置することをその要旨としている。
【０００８】
同構成によれば、整流ブラシにおける整流子と反対側の端部をロータコアの内部に配置したことにより、整流ブラシがロータコアの内部に配置された分だけ、直流モータの内部で整流子付近に軸方向のスペースを確保することができる。そして、そのスペースの分だけ、整流子を軸方向に大きくすることができ、接続線を軸方向に大きくすることが可能となる。このように、接続線が軸方向に大きくなると、接続線において電流の流れる方向と直交する断面の面積が大きくなるため、大電流に対応しやすくなる。また、整流子は、ハウジングケースの閉塞部と電機子との間に配置されるため、当該整流子の外径を支持部の内径と同じ大きさにまで大きくすることが可能である。更に、整流子は、回転軸と径方向に隣接しており、整流子と回転軸との間には直流モータを構成する部品が配置されていない。従って、回転軸の回転を許容する範囲内で、整流子の内径を回転軸の外径に近い値に設定することができる。これらのことから、周方向に複数並設されたセグメントを径方向に大きくすることができる。その結果、各セグメントにおける整流ブラシとの接触面積を大きくすることができるため、整流ブラシ及びセグメントを介して電機子コイルに大きな電流を供給可能となる。また、整流子が径方向内側に向けて大型化されると、整流子の径方向内側の部位にまで絶縁性樹脂材料よりなる保持部を配置しやすいため、整流子の強度を大きくすることができる。その結果、整流子が撓むことが抑制されるため、セグメントに対して整流ブラシが安定して接触され、整流ブラシ及びセグメントを介した電機子コイルへの電流供給を安定して行うことができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、前記整流ブラシは、その中心軸線が前記整流子に対して傾斜した状態で前記セグメントに接触することをその要旨としている。
【００１０】
同構成によれば、整流ブラシが整流子に対して傾斜して配置されると、整流ブラシの中心軸線が整流子と直交する場合（即ち整流ブラシの中心軸線が軸方向と平行をなす場合）に比べて、整流ブラシとセグメントとの接触面積が増大する。従って、整流ブラシ及びセグメントを介して電機子コイルにより大きな電流を安定して供給可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の直流モータにおいて、前記ロータコアは、径方向に延びるスポーク状の壁部にて周方向に分離され該ロータコアを軸方向に貫通した複数の収容孔を有し、各前記収容孔には、それぞれ前記整流ブラシ及び該整流ブラシを前記整流子に向けて付勢する付勢部材が収容されていることをその要旨としている。
【００１２】
同構成によれば、整流ブラシ及び該整流ブラシを整流子に向けて付勢する付勢部材が、ロータコアに形成された収容孔内に収容されているため、直流モータの軸方向の大型化を抑制することができる。また、複数の収容孔をロータコアに設けたことによりロータコアの軽量化を図ることができる一方、周方向に隣り合う収容孔間のスポーク状の壁部によってロータコアの強度を確保することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の直流モータにおいて、前記界磁は、前記ロータコアの外周面に周方向に並ぶように複数固定され、前記ロータコアには、該ロータコアを軸方向に貫通する複数の収容孔がその周方向の中央部と前記界磁の周方向の中央部とが対応するように周方向に複数形成されるとともに、各前記収容孔は、その周方向の中央部に径方向外側に向かって凹設された凹設部を備え、各前記整流ブラシは、それぞれ前記収容孔に収容されていることをその要旨としている。
【００１４】
同構成によれば、複数の整流ブラシは、ロータコアに設けられた軸方向に貫通する複数の収容孔にそれぞれ収容されるため、直流モータの軸方向の大型化を抑制することができる。また、ロータコアに複数の収容孔を形成したことにより、ロータコアの軽量化を図ることができる。更に、各収容孔は、その周方向の中央部と界磁の周方向の中央部とが対応するように形成されているため、各収容孔内に収容された整流ブラシは、各界磁の周方向の中央部と対応した位置に配置される。更に、各収容孔は、その周方向の中央部に径方向外側に向かって凹設された凹設部を有するため、ロータコアにおける各界磁の周方向の中央部と各収容孔の周方向の中央部との間の部位が径方向に薄肉化される。そして、各界磁の磁束は、各界磁の周方向の中央部から、周方向の両側にある界磁の周方向の中央部に向けて流れるため、各収容孔の周方向の中央部に凹設部を設けたことにより、ロータコアにおける磁束の通り道を確保しつつ、整流ブラシの軸方向と直交する断面積を大きくできる。その結果、整流ブラシとセグメントとの接触面積をより増大させることができ、整流ブラシ及びセグメントを介して電機子コイルに更に大きな電流を安定して供給可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の直流モータにおいて、前記電機子及び前記整流子は、前記セグメントを部分的に露出するように絶縁性を有する樹脂材料にて被覆されて一体化されていることをその要旨としている。
【００１６】
同構成によれば、電機子及び整流子が絶縁性の樹脂材料にて被覆されて一体化されることにより、直流モータの組付け時に部品点数が減少され、直流モータの組付けを容易に行うことができる。また、電機子と整流子との位置関係が一定に保たれやすい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、界磁を有する回転子が電機子の内側に配置された構成で、大電流の供給に対応可能な整流子を備えた直流モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】直流モータの概略図（図２におけるＢ−Ｂ断面図）。
【図２】直流モータの径方向断面図（図１におけるＡ−Ａ断面図）。
【図３】直流モータを平面状に展開した模式図。
【図４】直流モータの径方向断面図。
【図５】ロータの径方向断面図（図１におけるＣ−Ｃ断面図）。
【図６】整流子の部分拡大断面図。
【図７】別の形態の直流モータの径方向断面図。
【図８】別の形態の整流子の部分拡大斜視図。
【図９】別の形態の直流モータを平面状に展開した模式図。
【図１０】別の形態の直流モータの軸方向断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の直流モータの概略構成図である。図１に示すように、直流モータの外郭であるハウジングケース１０は、軸方向に３つに分割された第１〜第３のケース１１〜１３から構成されている。
【００２０】
図１において最も左側に位置する第１のケース１１は、円筒状の第１の支持部１１ａと、該第１の支持部１１ａの軸方向の一端（図１において左側の端部）を閉塞する閉塞部１１ｂとから構成され、有底円筒状をなしている。また、第２のケース１２は、前記第１の支持部１１ａと同じ外径及び内径を有する第２の支持部１２ａと、該第２の支持部１２ａにおける第１のケース１１と反対側の軸方向の端部から径方向内側に向かって延設された固定部１２ｂとから構成されている。そして、閉塞部としての第３のケース１３は、前記第２のケース１２における固定部１２ｂ側の軸方向の端部を閉塞する略円板状をなしている。尚、第１〜第３のケース１１〜１３は、軸方向に貫通する螺子（図示略）にて互いに連結固定されている。また、第１及び第２のケース１１，１２の互いに対向する開口部には、第１及び第２の支持部１１ａ，１２ａの内径を拡径してなる第１及び第２の支持段部１１ｃ，１２ｃがそれぞれ形成されている。
【００２１】
第１のケース１１及び第２のケース１２は、略円環状の電機子２１を軸方向の両側から挟持して支持するとともに、該電機子２１は、略円環状の電機子コア２２に複数の電機子コイル２３を巻装して形成されている。図２に示すように、電機子コア２２は、金属磁性材料よりなり、外周側に設けられた円筒状のヨーク部２２ａと、該ヨーク部２２ａの内周面から径方向内側に向かって延びる３６本のティース２２ｂとから構成されている。この電機子コア２２の外径は、前記第１及び第２の支持部１１ａ，１２ａの内径より大きく、且つ前記第１及び第２の支持部１１ａ，１２ａの外径より小さい値とされている。そして、複数の電機子コイル２３は、周方向に隣り合うティース２２ｂ間の空間を通るように電機子コア２２に対して巻回されるとともに、電機子コイル２３の巻始め及び巻終わりの端部２３ａは、電機子コア２２の軸方向の一端側に引き出されている（図１参照）。尚、図３に、直流モータを平面状に展開した模式図を示す。
【００２２】
このような電機子２１は、図１に示すように、電機子コア２２のヨーク部２２ａの軸方向の両端部が、前記第１のケース１１の第１の支持段部１１ｃ及び第２のケース１２の第２の支持段部１２ｃにそれぞれ係合した状態で第１及び第２のケース１１，１２にて支持されている。
【００２３】
前記第２のケース１２の固定部１２ｂの径方向内側の先端部には、軸方向と直交する平板状をなす整流子３１が固定されている。図４に示すように、整流子３１は、周方向に並設された３６個のセグメント３２と、該セグメント３２を保持する保持部３３と、前記保持部３３内に埋設された３６本の接続線３４とから構成されている。
【００２４】
図１及び図６に示すように、導電性の金属材料よりなる各セグメント３２は、軸方向から見た形状が径方向内側の端部から径方向外側に向かうに連れて周方向の幅が広くなる扇形をなす板状のセグメント本体３２ａと、該セグメント本体３２ａの径方向外側の端部から保持部３３側に延びる外周側接続部３２ｂと、同セグメント本体３２ａの径方向内側の端部から保持部３３側に延びる内周側接続部３２ｃとが一体に形成されてなる。そして、各セグメント３２は、周方向から見た形状が略コ字状をなしている。また、各セグメント３２において、セグメント本体３２ａにおける外周側接続部３２ｂ及び内周側接続部３２ｃと反対側の端面は、平坦な摺接面３２ｄとなっている。更に、前記外周側接続部３２ｂ及び内周側接続部３２ｃは、何れも摺接面３２ｄと反対側に向かって同摺接面３２ｄと直交する方向に沿って延びている。
【００２５】
前記保持部３３は、絶縁性の樹脂材料よりなり、円環状の板状をなしている。そして、保持部３３は、セグメント３２における摺接面３２ｄの裏側で、各セグメント３２の摺接面３２ｄが同一平面内に配置されるように周方向に並設された３６個のセグメント３２を保持している。詳しくは、保持部３３は、各セグメント３２の軸方向の一方側（即ち摺接面３２ｄと反対側であって外周側接続部３２ｂ及び内周側接続部３２ｃが突出している側）で、各セグメント３２の摺接面３２ｄを露出させつつ各セグメント３２を部分的に埋設した状態で３６個のセグメント３２を保持している（図１参照）。そして、保持部３３にて保持された３６個のセグメント３２においては、周方向に隣り合うセグメント３２同士は周方向に離間しており互いに非接触となっているとともに、周方向に隣り合うセグメント３２間には、保持部３３を構成する絶縁性の樹脂材料が介在されている。尚、図４に示す整流子３１は、隣り合うセグメント３２間の隙間を省略して図示している。
【００２６】
また、保持部３３は、その径方向の幅が、セグメント３２の径方向の幅よりも広く形成されるとともに、各セグメント３２は、保持部３３から径方向の外側及び内側の何れにも突出していない。そして、保持部３３の外径、即ち整流子３１の外径は、電機子コア２２の内径よりも大きく、且つ第２のケース１２の第２の支持部１２ａの内径よりも小さい大きさとなっている。
【００２７】
前記接続線３４は、周方向に離れた位置にあるセグメント３２同士を接続して短絡し同電位とするためのものであり、周方向に並設されたセグメント３２と軸方向に並んでいる。各接続線３４は、短冊状の銅板を厚さ方向に湾曲するとともに、その長手方向の両端部を屈曲して形成されている。そして、３６本の接続線３４は、保持部３３内において、厚さ方向が周方向に沿うように、且つ、軸方向と短手方向とが一致するように配置されている。更に、接続線３４の径方向外側の端部は、セグメント３２の外周側接続部３２ｂに溶接等により接続されるとともに、同接続線３４の径方向内側の端部は、同接続線３４の径方向外側の端部が接続されたセグメント３２から図６において反時計方向に９０°離れた位置にあるセグメント３２の内周側接続部３２ｃに溶接等により接続されている。このように、各接続線３４は、周方向に９０°離れた位置にあるセグメント３２同士を電気的に接続している（短絡して同電位としている）。
【００２８】
また、３６本の接続線３４は、保持部３３内に埋設されることにより、周方向に隣り合う接続線３４間には保持部３３を構成する絶縁性の樹脂材料が介在される。そのため、当該間に介在された絶縁性の樹脂材料によって、周方向に隣り合う接続線３４同士が接触して短絡されることが抑制されている。
【００２９】
図１に示すように、上記のように構成された整流子３１は、前記第２のケース１２の固定部１２ｂの径方向内側の先端部に、保持部３３の外周縁（即ち、保持部３３においてセグメント３２よりも径方向外側に突出した部位）が固定されることにより、第２のケース１２に対して固定されている。そして、第２のケース１２に固定された整流子３１は、第３のケース１３と電機子コア２２との間で第３のケース１３と隣接して配置されている。更に、第２のケース１２に固定された整流子３１は、該整流子３１における接続線３４を保持した保持部３３側の端部（即ち摺接面３２ｄと反対側の端部）が第３のケース１３と軸方向に対向して近接するとともに、同整流子３１におけるセグメント３２の摺接面３２ｄ側の端部が電機子２１側を向いている。また、整流子３１の摺接面３２ｄ側の軸方向の端面における径方向外側の周縁部は、電機子２１と軸方向に対向するとともに、同整流子３１の内周面は、後述の回転軸４２と径方向に隣接する。
【００３０】
そして、第２のケース１２に固定された整流子３１のセグメント３２のうち、１８個のセグメント３２には、電機子コイル２３の端部２３ａが接続されている。図３に示すように、３６個のセグメント３２に順にセグメント番号「１」〜「３６」を付すと、セグメント番号「４」，「５」の周方向に隣り合うセグメント３２にそれぞれ電機子コイル２３の端部２３ａが接続され、セグメント番号「６」，「７」の周方向に隣り合うセグメント３２には電機子コイル２３の端部２３ａは直接接続されない。そして、セグメント番号「８」，「９」の周方向に隣り合うセグメント３２にそれぞれ電機子コイル２３の端部２３ａが接続され、セグメント番号「１０」，「１１」の周方向に隣り合うセグメント３２には電機子コイル２３の端部２３ａは直接接続されない。同様に、セグメント番号「１２」，「１３」，「１６」，「１７」，「２０」，「２１」，「２４」，「２５」，「２８」，「２９」，「３２」，「３３」，「３６」，「１」のセグメント３２には電機子コイル２３の端部２３ａが溶接等により接続され、残りのセグメント番号「１４」，「１５」，「１８」，「１９」，「２２」，「２３」，「２６」，「２７」，「３０」，「３１」，「３４」，「３５」，「２」，「３」のセグメント３２には、電機子コイル２３の端部２３ａは直接接続されない。
【００３１】
尚、図１に示すように、電機子コイル２３の端部２３ａは、第２のケース１２の固定部１２ｂに設けられた貫通孔１２ｄを通って、整流子３１の保持部３３側の端部（即ち整流子３１における第３のケース１３側の端部）まで引き出され、対応するセグメント３２の径方向外側の外周側接続部３２ｂに溶接等により電気的に接続される。
【００３２】
電機子２１の内側には、回転子４１が周方向に回転可能に配置されている。回転子４１は、直流モータの径方向の中央部に配置される回転軸４２と、該回転軸４２に固定されたロータコア４３と、該ロータコア４３の外周面に固着された複数のマグネット（界磁）４４とを備えている。
【００３３】
円柱状の回転軸４２は、前記第１のケース１１の径方向の中央部に設けられた軸受４５ａと、前記第３のケース１３の径方向の中央部に設けられ前記軸受４５ａと対をなす軸受４５ｂとによって、軸方向の両端部が軸支されている。また、回転軸４２は、前記整流子３１の径方向の中央部を貫通するとともに、該回転軸４２の外周面と整流子３１の内周面とが近接している。即ち、整流子３１の内径は、回転軸４２の外径よりも僅かに大きな値に設定されている。そして、回転軸４２の軸方向の略中央部に前記ロータコア４３が固定されている。
【００３４】
図２に示すように、ロータコア４３は、軸方向から見た形状が正八角形状をなす略筒状をなしている。そして、ロータコア４３の径方向の中央部には、該ロータコア４３を軸方向に貫通する固定孔４３ａが形成されるとともに、ロータコア４３は、該固定孔４３ａ内に前記回転軸４２が圧入されることにより同回転軸４２に対して固定されている。また、ロータコア４３の外周面を構成する８つの平面には、長方形の略板状をなすマグネット４４がそれぞれ固着されるとともに、８個のマグネット４４は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互となるようにロータコア４３に対して配置されている。また、８個のマグネット４４は、周方向に等角度間隔（即ち４５°間隔）に配置されている。これらのマグネット４４は、径方向外側の側面が、電機子コア２２の内周面（即ちティース２２ｂの径方向内側の先端面）に対応した円弧状をなすとともに、それぞれ電機子２１と径方向に対向している。
【００３５】
図１に示すように、ロータコア４３における整流子３１と反対側の軸方向の端部には、円形状に凹設された配置凹部４３ｂが形成されるとともに、該配置凹部４３ｂには、絶縁性の樹脂材料よりなるスリップリングホルダ４６が収容固定されている。スリップリングホルダ４６は、平板状をなすとともに、該スリップリングホルダ４６における整流子３１と反対側の端部に一対のスリップリング４７，４８を保持している。対をなすスリップリング４７，４８は、導電性を有する金属材料にて形成されそれぞれ円環状をなすとともに、回転軸４２を中心として同心状に配置されている。尚、本実施形態においては、内周側のスリップリング４７は陽極側のスリップリングとされ、外周側のスリップリング４８は陰極側のスリップリングとされている。
【００３６】
図２に示すように、ロータコア４３には、周方向に等角度間隔となる８箇所に収容孔４３ｃが形成されている。周方向に形成された８個の収容孔４３ｃは、８個の径方向に延びるスポーク状の壁部４３ｅによって周方向に分離された形状をなしている。８個の壁部４３ｅは、周方向に等角度間隔に形成されるとともに、それぞれ軸方向と平行な平板状をなしている。また、８個の収容孔４３ｃは、８個のマグネット４４の周方向位置に対応して形成されており、各収容孔４３ｃの周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ１は、各マグネット４４の周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ２と一致する。即ち、各収容孔４３ｃの周方向の中央部と各マグネット４４の周方向の中央部とが対応している。
【００３７】
各収容孔４３ｃは、ロータコア４３を軸方向に貫通するとともに（図１参照）、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が、径方向内側から径方向外側に向かうに連れて周方向の幅が広くなる略扇形状をなしている。そして、収容孔４３ｃの径方向外側の内側面には、径方向外側に向かって凹設された係合凹部４３ｄが形成されている。係合凹部４３ｄは、軸方向に沿って延びるとともに、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が矩形状をなしている。
【００３８】
図１に示すように、回転軸４２には、整流子３１の摺接面３２ｄと対向するように整流ブラシホルダ５１が固定されている。整流ブラシホルダ５１は、絶縁性の樹脂材料よりなり、円環状のブラシ保持部５１ａと、ブラシ保持部５１ａから軸方向に沿って整流子３１と反対側に延びる８個の挿入部５１ｂとから構成されている。
【００３９】
ブラシ保持部５１ａは、ロータコア４３と整流子３１との間でロータコア４３の整流子３１側の軸方向の端面に当接して配置されている。このブラシ保持部５１ａは、円環状の板状をなすともに、その外径は、ロータコア４３の外径より大きく且つマグネット４４を含むロータコア４３の外径より小さく形成されている。また、ブラシ保持部５１ａの径方向の中央部を回転軸４２が貫通している。そして、ブラシ保持部５１ａのロータコア４３側の軸方向の端面から、軸方向に沿って前記挿入部５１ｂが延びている。
【００４０】
図２に示すように、８個の挿入部５１ｂは、ロータコア４３に形成された８個の収容孔４３ｃに対応して形成されている。即ち、８個の挿入部５１ｂは、ブラシ保持部５１ａにおいて周方向に等角度間隔となる８箇所に形成されるとともに、回転軸４２からの径方向の距離が収容孔４３ｃの回転軸４２からの径方向の距離と等しくなっている。そして、各挿入部５１ｂは、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が、径方向内側から径方向外側に向かうに連れて周方向の幅が広くなる略扇形状をなしている。更に、各挿入部５１ｂの径方向外側の側面には、収容孔４３ｃの係合凹部４３ｄと係合するべく径方向外側に向かって突出した係合凸部５１ｄが形成されている。係合凸部５１ｄは、軸方向に沿って延びるとともに、軸方向と直交する方向に沿って切った断面形状が矩形状をなしている。また、図１に示すように、各挿入部５１ｂの軸方向の長さは、収容孔４３ｃの軸方向の長さよりも若干短く形成されている。
【００４１】
そして、整流ブラシホルダ５１は、８個の挿入部５１ｂが、ロータコア４３の８個の収容孔４３ｃ内にそれぞれ配置された状態でロータコア４３に対して配置されており、ロータコア４３と共に回転軸４２と一体回転される。また、ロータコア４３に対して配置された整流ブラシホルダ５１の８個の挿入部５１ｂは、図２に示すように、各挿入部５１ｂの周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ３が、各マグネット４４の中心線Ｌ２と一致する。
【００４２】
図１及び図５に示すように、整流ブラシホルダ５１には、ブラシ保持部５１ａの整流子３１側の軸方向の端面（即ちロータコア４３と反対側の軸方向の端面）から挿入部５１ｂ側に凹設された８個のブラシ保持凹部５１ｅが形成されている。８個のブラシ保持凹部５１ｅは、挿入部５１ｂに対応して周方向に等角度間隔に形成されるとともに、各ブラシ保持凹部５１ｅは、開口部から底部に向かうに連れて回転軸４２からの径方向の距離が短くなるように回転軸４２に対して傾斜している。このように径方向に沿って傾斜した各ブラシ保持凹部５１ｅは、その凹設方向とロータコア４３の周方向とが直交している。また、各ブラシ保持凹部５１ｅは、軸方向と直交する断面形状が径方向に長い長方形状をなすとともに、各ブラシ保持凹部５１ｅの周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ４は、各マグネット４４の中心線Ｌ２と一致する。
【００４３】
図１及び図２に示すように、各挿入部５１ｂには、ブラシ保持凹部５１ｅの底部から挿入部５１ｂの先端側に向かって凹設されたばね収容凹部５１ｆが形成されている。ばね収容凹部５１ｆは、その開口部側の部位が、ブラシ保持凹部５１ｅと同様に、開口部から底部に向かうに連れて回転軸４２からの径方向の距離が短くなるように回転軸４２に対して傾斜するとともに、底部側の部位は軸方向に沿って延びている。また、ばね収容凹部５１ｆの凹設方向と直交する方向の断面形状は、円形状をなしている。
【００４４】
そして、各ばね収容凹部５１ｆには、第１の圧縮コイルばね５２が収容されるとともに、各ブラシ保持凹部５１ｅには、整流ブラシ５３が収容されている。整流ブラシ５３は、ブラシ保持凹部５１ｅに対応した四角柱状をなしており、その側面がブラシ保持凹部５１ｅの内周面に当接している。そして、各第１の圧縮コイルばね５２は、整流ブラシホルダ５１のばね収容凹部５１ｆに収容されることにより、ロータコア４３の収容孔４３ｃ内に収容される。更に、図５に示すように、各整流ブラシ５３は、収容孔４３ｃに収容された整流ブラシホルダ５１のブラシ保持凹部５１ｅに収容されることにより、整流子３１の摺接面３２ｄと反対側の端部がロータコア４３の内側に配置（収容）される。また、各整流ブラシ５３は、ブラシ保持凹部５１ｅに収容されることにより、整流ブラシ５３の周方向の中央を通り径方向に延びる中心線Ｌ５が、各マグネット４４の中心線Ｌ２と一致する。更に、図１に示すように、各整流ブラシ５３は、ブラシ保持凹部５１ｅに収容されることにより、その中心軸線Ｌ６が回転軸４２に対して傾斜されるとともに、前記整流子３１の摺接面３２ｄに対して中心軸線Ｌ６が傾斜した状態で整流子３１側の端部が同摺接面３２ｄに接触する。即ち、各整流ブラシ５３は、整流子３１側の先端部から第１の圧縮コイルばね５２側の後端部に向かうに連れて中心軸線Ｌ６が回転軸４２に近づくように径方向に沿って傾斜している。また、各整流ブラシ５３は、第１の圧縮コイルばね５２によって整流子３１側に付勢されて整流子３１に対して押圧されるとともに、当該第１の圧縮コイルばね５２の付勢力によって、ブラシ保持凹部５１ｅの凹設方向に沿って移動可能である。
【００４５】
ブラシ保持凹部５１ｅに収容された８個の整流ブラシ５３のうち、周方向に一つ置きの４個の整流ブラシ５３は、陽極側の整流ブラシとして内周側のスリップリング４７に接続される。そして、残りの４個の整流ブラシ５３は、陰極側の整流ブラシ５３として外周側のスリップリング４８に接続される。整流ブラシ５３とスリップリング４７，４８とは、各スリップリング４７，４８から、各挿入部５１ｂにおける前記ばね収容凹部５１ｆよりも内周側の部位を通ってブラシ保持凹部５１ｅ内の整流ブラシ５３まで延びるリード線５４にて電機的に接続されている。
【００４６】
前記第１のケース１１の閉塞部１１ｂの内側面には、絶縁性の樹脂材料よりなる給電ブラシホルダ６１が固定されている。給電ブラシホルダ６１は、回転軸４２の外周を囲む円環状をなすとともに、ロータコア４３側の端部が、ロータコア４３側に向かうに連れて縮径された円錐台形状をなしている。尚、給電ブラシホルダ６１の内径は、回転軸４２の外径よりも若干大きく形成されており、回転軸４２の回転を許容する。
【００４７】
また、給電ブラシホルダ６１には、ロータコア４３側の端面に開口部を有し閉塞部１１ｂ側に向かって凹設された複数対の保持凹部６１ａが形成されている。対をなす保持凹部６１ａ同士は、周方向に（４５×ｎ）°の間隔を空けて形成されている。尚、「ｎ」は正の奇数である。尚、図１には、複数対の保持凹部６１ａのうち、一対の保持凹部６１ａのみを図示している。また、各保持凹部６１ａは、開口部から底部に向かうに連れて径方向外側に向かうように傾斜して形成されている。
【００４８】
そして、対をなす保持凹部６１ａのうち、一方の保持凹部６１ａ（図１において下側の保持凹部６１ａ）には、陽極側の給電ブラシ６３が挿入されるとともに、該給電ブラシ６３は、保持凹部６１ａの底部側に配置された第２の圧縮コルばね６２によって開口部側に付勢され、陽極側のスリップリング４７に摺動可能に押圧接触される。そして、他方の保持凹部６１ａ（図１において上側の保持凹部６１ａ）には、陰極側の給電ブラシ６３が挿入されるとともに、該給電ブラシ６３は、保持凹部６１ａの底部側に配置された第２の圧縮コルばね６２によって開口部側に付勢され、陰極側のスリップリング４８に摺動可能に押圧接触される。尚、各給電ブラシ６３は、保持凹部６１ａに挿入されたことにより、スリップリング４７，４８に対して傾斜して接触する。また、各給電ブラシ６３には、給電ブラシホルダ６１を通って外部の電源装置（図示略）まで延びる給電線６４が接続されている。
【００４９】
上記のように構成された直流モータでは、外部の電源装置から給電線６４を介して給電ブラシ６３に供給された電流は、スリップリング４７，４８を介して整流ブラシ５３に供給され、更に、整流ブラシ５３が接触したセグメント３２から直接又は接続線３４を通って電機子コイル２３に供給される。すると、電機子２１にて磁界が発生し、該磁界に応じて回転子４１が回転する。回転子４１の回転に伴って、整流ブラシ５３を保持した整流ブラシホルダ５１が回転するため、整流子３１において、整流ブラシ５３が接触されるセグメント３２が順次切り替わり、それによって順次電機子コイル２３の整流が行われ、回転子４１が連続的に回転される。
【００５０】
上記したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）整流ブラシホルダ５１は、挿入部５１ｂがマグネット４４の内側でロータコア４３の内部に配置され、該整流ブラシホルダ５１によって保持された整流ブラシ５３は、整流子３１と反対側の端部がロータコア４３の内部に配置されている。このように、整流ブラシ５３における整流子３１と反対側の端部をロータコア４３の内部に配置したことにより、整流ブラシ５３がロータコア４３の内部に配置された分だけ、直流モータの内部で整流子３１付近に軸方向のスペースを確保することができる。そして、そのスペースの分だけ、整流子３１を軸方向に大きくすることができ、接続線３４を軸方向に大きくすることが可能となる。このように、接続線３４が軸方向に大きくなると、接続線３４において電流の流れる方向と直交する断面の面積が大きくなるため、大電流に対応しやすくなる。また、整流子３１は、ハウジングケース１０の第３のケース１３と電機子２１との間に配置されるため、当該整流子３１の外径を第２の支持部１２ａの内径とほぼ同じ大きさにまで大きくすることが可能である。しかも、直流モータを径方向に大型化することなく整流子の外径を大きくすることが可能である。更に、整流子３１は、回転軸４２と径方向に隣接しており、整流子３１と回転軸４２との間には直流モータを構成する部品が配置されていない。従って、回転軸４２の回転を許容する範囲内で、整流子３１の内径を回転軸４２の外径に近い値に設定することができる。これらのことから、周方向に複数並設されたセグメント３２を径方向に大きくすることができる。その結果、各セグメント３２における整流ブラシ５３との接触面積を大きくすることができるため、整流ブラシ５３及びセグメント３２を介して電機子コイル２３に大きな電流を供給可能となる。また、整流子３１が径方向内側に向けて大型化されると、整流子３１の径方向内側の部位にまで絶縁性樹脂材料よりなる保持部３３を配置しやすいため、整流子３１の強度を大きくすることができる。更に、整流子３１が径方向内側に向けて大型化されたことにより、接続線３４も径方向内側の部位まで延びるように配置することができ、これら接続線３４によっても整流子３１の強度が大きくされる。その結果、整流子３１が撓むことが抑制されるため、セグメント３２に対して整流ブラシ５３が安定して接触され、整流ブラシ５３及びセグメント３２を介した電機子コイル２３への電流供給を安定して行うことができる。
【００５１】
（２）各整流ブラシ５３は、その中心軸線Ｌ６が回転軸４２に対して傾斜されるとともに、前記整流子３１の摺接面３２ｄに対して中心軸線Ｌ６が傾斜した状態で整流子３１側の端部が同摺接面３２ｄに接触する。このように整流ブラシ５３が整流子３１に対して傾斜して配置されると、整流ブラシ５３の中心軸線Ｌ６が整流子３１と直交する場合に比べて（即ち整流ブラシ５３が整流子３１の摺接面３２ｄに対し垂直に配置される場合に比べて）、整流ブラシ５３とセグメント３２との接触面積が増大する。従って、整流ブラシ５３及びセグメント３２を介して電機子コイル２３により大きな電流を安定して供給可能となる。また、整流ブラシ５３が整流子３１に対して傾斜して配置されたことにより、直流モータを軸方向に大型化することなく整流ブラシ５３の長さを長くすることができる。従って、整流ブラシ５３の長寿命化を図ることができ、ひいては直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００５２】
（３）整流ブラシ５３及び該整流ブラシ５３を整流子３１に向けて付勢する第１の圧縮コイルばね５２は、ロータコア４３に形成された収容孔４３ｃ内にそれぞれ収容されているため、直流モータの軸方向の大型化を抑制することができる。また、８個の収容孔４３ｃをロータコア４３に設けたことによりロータコア４３の軽量化を図ることができる一方、周方向に隣り合う収容孔４３ｃ間のスポーク状の壁部４３ｅによってロータコア４３の強度を確保することができる。
【００５３】
（４）収容孔４３ｃは、その周方向の中央部とマグネット４４の周方向の中央部とが対応するように形成されているため、各収容孔４３ｃ内に収容された整流ブラシ５３は、各マグネット４４の周方向の中央部と対応した位置に配置される。更に、各収容孔４３ｃは、その周方向の中央部に径方向外側に向かって凹設された係合凹部４３ｄを有するため、ロータコア４３における各マグネット４４の周方向の中央部と各収容孔４３ｃの周方向の中央部との間の部位が径方向に薄肉化される。そして、各マグネット４４の磁束は、各マグネット４４の周方向の中央部から、周方向の両側にあるマグネット４４の周方向の中央部に向けて流れるため、各収容孔４３ｃの周方向の中央部に係合凹部４３ｄを設けたことにより、ロータコア４３における磁束の通り道を確保しつつ、整流ブラシ５３の軸方向と直交する断面積を大きくできる。その結果、整流ブラシ５３とセグメント３２との接触面積をより増大させることができ、整流ブラシ５３及びセグメント３２を介して電機子コイル２３に更に大きな電流を安定して供給することができる。
【００５４】
（５）各給電ブラシ６３は、スリップリング４７，４８に対して傾斜して接触している。従って、給電ブラシ６３がスリップリング４７，４８に対して垂直に配置される場合に比べて、給電ブラシ６３とスリップリング４７，４８との接触面積を大きくできる。また、給電ブラシ６３がスリップリング４７，４８に対して傾斜して配置されたことにより、直流モータを軸方向に大型化することなく給電ブラシ６３の長さを長くすることができる。従って、給電ブラシ６３の長寿命化を図ることができ、ひいては直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００５５】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・図７乃至図９に示すように、電機子コイル２３の端部２３ａがそれぞれ接続され且つ周方向に隣り合う前記セグメント３２間に、当該セグメント３２同士を接続するように消弧素子７１を設けてもよい。消弧素子７１には、例えば、チップバリスタ、コンデンサ及びツェナーダイオードの何れかが用いられる。このようにすると、直流モータの駆動時に整流ブラシ５３とセグメント３２との間に発生する火花（アーク）を抑制できるため、整流ブラシ５３の過剰な摩耗が抑制できる。その結果、整流ブラシ５３の長寿命化を図ることができる。尚、消弧素子７１は、周方向に隣り合うセグメント３２にそれぞれ接続された電機子コイル２３の端部２３ａ間に、これら端部２３ａ同士を接続するように設けられてもよい。
【００５６】
・図１０に示すように、電機子２１及び整流子３１を、摺接面３２ｄが露出されるように、絶縁性を有する樹脂材料８１にて被覆（モールド）して一体化してもよい。尚、図１０に示す例では、ティース２２ｂの先端面も樹脂材料８１から露出している。このようにすると、電機子２１及び整流子３１が絶縁性の樹脂材料８１にて被覆されて一体化されることにより、直流モータの組付け時に部品点数が減少され、直流モータの組付けを容易に行うことができる。また、電機子２１と整流子３１との位置関係が一定に保たれやすい。更に、電機子２１及び整流子３１が樹脂材料８１にて一体化されると、整流子３１は、樹脂材料８１を介して電機子２１に対して支持されるため、第２のケース１２の固定部１２ｂ（図１参照）を省略可能となる。そして、第２のケース１２と第３のケース１３とを一体に形成し、１つの第４のケース８４とすることができる。すると、部品点数を更に減少させることができる。
【００５７】
・上記実施形態では、ロータコア４３に形成された各収容孔４３ｃは、それぞれ係合凹部４３ｄを有するが、係合凹部４３ｄを備えない構成であってもよい。
・上記実施形態では、第１の圧縮コイルばね５２にて整流ブラシ５３を整流子３１に向けて付勢している。しかしながら、整流ブラシ５３を整流子３１に向けて付勢する付勢部材は、第１の圧縮コイルばね５２のような圧縮コイルばねに限らず、板ばね等であってもよい。
【００５８】
・上記実施形態では、各整流ブラシ５３は、整流子３１側の先端部から第１の圧縮コイルばね５２側の後端部に向かうに連れて中心軸線Ｌ６が回転軸４２に近づくように径方向に沿って傾斜している。しかしながら、各整流ブラシ５３は、径方向と直交する直線に沿って傾斜するように配置されてもよい。このようにしても、上記実施形態の（２）と同様の作用効果を得ることができる。また、各整流ブラシ５３は、中心軸線Ｌ６が整流子３１と直交するように配置されてもよい。給電ブラシ６３についても同様に、径方向と直交する方向に沿って傾斜するように配置されてもよいし、軸方向と平行に配置されてもよい。
・上記実施形態では、８個の整流ブラシ５３を１つの整流ブラシホルダ５１にて保持しているが、整流ブラシホルダを複数設け、各整流ブラシホルダにてそれぞれ整流ブラシ５３を保持する構成としてもよい。
【００５９】
・保持部３３は、上記実施形態の形状に限らず、セグメント３２における摺接面３２ｄと反対側に設けられてセグメント３２を保持するとともに、その内部に接続線３４を保持した構成であればよい。例えば、保持部３３は、セグメント３２よりも径方向内側に突出するように形成されてもよい。
【００６０】
・上記実施形態では、整流子３１は、第２のケース１２の固定部１２ｂに固定されている。しかしながら、整流子３１は、第３のケース１３と電機子コア２２との間で第３のケース１３と隣接して配置され、接続線３４を保持した保持部３３が第３のケース１３側に位置するとともに、回転軸４２と径方向に隣接するように配置されていればよい。従って、例えば、整流子３１は、第３のケース１３の内側面に固定されてもよい。また、第３のケース１３と隣接するように、電機子２１に対して固定されてもよい。このようにしても上記実施形態の（１）と同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
・上記実施形態では、陽極側と陰極側とで対をなす給電ブラシ６３は、給電ブラシホルダ６１に周方向に（４５×ｎ）°の間隔を空けて形成された対をなす保持凹部６１ａに挿入されることにより、周方向に（４５×ｎ）°間隔に配置されている。しかしながら、対をなす陽極側の給電ブラシ６３と陰極側の給電ブラシ６３との周方向の間隔は、（４５×ｎ）°に限らず、適宜変更してもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、接続線３４は、短冊状の銅板よりなるが、これに限らず、導線よりなるものであってもよい。
・ティース２２ｂの数、セグメント３２の数、接続線３４の本数、整流ブラシ５３の数、給電ブラシ６３の数等は、適宜変更してもよい。例えば、給電ブラシ６３は、陽極側の給電ブラシと陰極側の給電ブラシとがそれぞれ１つずつあればよい。
【００６３】
上記実施形態及び上記各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の直流モータにおいて、周方向に隣り合う前記セグメントにそれぞれ接続された前記電機子コイルの端部間、若しくは前記電機子コイルの端部がそれぞれ接続され且つ周方向に隣り合う前記セグメント間に消弧素子を設けたことを特徴とする直流モータ。同構成によれば、直流モータの駆動時に整流ブラシとセグメントとの間に発生する火花（アーク）を抑制して、整流ブラシの長寿命化を図ることができる。
【００６４】
（ロ）請求項１乃至請求項５及び前記（イ）の何れか１項に記載の直流モータにおいて、前記回転子と一体回転されるとともに前記整流ブラシに電機的に接続された環状のスリップリングと、前記ハウジングケースに固定された給電ブラシホルダにて保持され前記スリップリングに摺接される給電ブラシとを備え、前記給電ブラシ及び前記スリップリングを介して前記整流ブラシに通電されることを特徴とする直流モータ。同構成によれば、給電ブラシ及びスリップリングを介して整流ブラシに電流が供給される構成の直流モータにおいて、整流ブラシ及びセグメントを介して電機子コイルに大きな電流を供給可能となるとともに、整流ブラシ及びセグメントを介した電機子コイルへの電流供給を安定して行うことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０…ハウジングケース、１１ａ…支持部としての第１の支持部、１２ａ…支持部としての第２の支持部、１３…閉塞部としての第３のケース、２１…電機子、２２…電機子コア、２３…電機子コイル、３１…整流子、３２…セグメント、３３…保持部、３４…接続線、４１…回転子、４２…回転軸、４３…ロータコア、４３ｃ…収容孔、４３ｄ…凹設部としての係合凹部、４３ｅ…壁部、４４…界磁としてのマグネット、５２…付勢部材としての第１の圧縮コイルばね、５３…整流ブラシ、８１…樹脂材料、Ｌ６…中心軸線。
【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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