(57)【要約】【課題】コイルが受ける鎖交磁束の増加と整流子片の数の低減とを両立させることができるロータ及びモータを提供する。【解決手段】ロータ１２が、シャフト１２１と、ティース１２２ａが１２個設けられたロータコア１２２と、５個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されて６個形成されたコイル１２３と、３個の整流子片１２４ａが軸１２１ａ回りに配置された整流子１２４と、を備え、コイル１２３は、２つのティース１２２ａの相互間に形成される電線スロット１２２ｂに１コイル分の電線１２３ａが収まるように形成され、軸１２１ａ回りに隣り合うコイル１２３を一対として６個のコイル１２３が３対に分けられたときの各対をなすコイル１２３が、互いに直列接続された状態で、整流子１２４における何れか一対の整流子片１２４ａに接続されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、
前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが偶数設けられたロータコアと、
２つ以上の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて偶数形成されたコイルと、
複数の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、を備え、
前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成され、
前記軸回りに隣り合う前記コイルを一対として偶数の前記コイルが複数対に分けられたときの各対をなす前記コイルが、互いに直列接続あるいは並列接続された状態で、前記整流子における何れか一対の前記整流子片に接続されていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
シャフトと、
前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが（８ｎ＋４）個（ｎは自然数）設けられたロータコアと、
（４ｎ＋１）個の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて（４ｎ＋２）個形成されたコイルと、
（２ｎ＋１）個の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、を備え、
前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成され、
前記軸回りに隣り合う前記コイルを一対として（４ｎ＋２）個の前記コイルが（２ｎ＋１）対に分けられたときの各対をなす前記コイルが、互いに直列接続あるいは並列接続された状態で、前記整流子における何れか一対の前記整流子片に接続されていることを特徴とするロータ。
【請求項３】
直列接続あるいは並列接続される一対の前記コイルは、前記軸に対して１８０°の反転対称の位置関係となる一対の前記ティースを挟んで隣り合ったコイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
【請求項４】
前記ロータコアは、前記ティースが１２又はその整数倍の数、もしくは２０又はその整数倍の数設けられたものであり、
前記整流子は、前記整流子片が、１２又はその整数倍の数の前記ティースに対しては３つ又はその整数倍、２０又はその整数倍の数の前記ティースに対しては５つ又はその整数倍設けられたものであることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載のロータ。
【請求項５】
請求項１〜４のうち何れか一項に記載のロータと、
前記シャフトに沿って各々が延在するとともに、前記ロータコアを相互間に挟んで前記軸回りに配置された一対又は複数対の磁石と、
前記整流子に各々が接する一対又は複数対のブラシと、
を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項６】
前記一対又は複数対の磁石は、前記軸回りに互いに同等な角度幅を有しており、
前記コイルが、前記角度幅に応じた数の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されたものであることを特徴とする請求項５に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及びモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータコアにおけるティースに電線が巻き回されてコイルが形成され、このコイルに対する鎖交磁束を受けて回転するロータや、このようなロータを備えた直流のモータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一般に、ロータの回転ムラを抑えて振動や音を低減させるために、ロータコアにおけるティースの数を増やし、複数のティースに電線が巻き回される分布巻によってコイルが形成されることがある。また、コイルがこのように形成されることで、コイルに対する鎖交磁束が多くなり、モータの出力トルクを高めることができる。特許文献１に記載のロータにおいてもこのような構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０４７２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のロータでは、ティースの数を増やした結果、形成されるコイルの数が増え、整流子においてコイルが接続される整流子片の数も増えることとなっている。整流子片の増加は、ロータ製造時におけるコイル接続作業の作業性を低下させる場合があり、望ましいものではない。
【０００６】
従って、本発明は、上記のような事情に着目し、コイルが受ける鎖交磁束の増加と整流子片の数の低減とを両立させることができるロータ及びモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１のロータは、シャフトと、前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが偶数設けられたロータコアと、２つ以上の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて偶数形成されたコイルと、複数の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、を備え、前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成され、前記軸回りに隣り合う前記コイルを一対として偶数の前記コイルが複数対に分けられたときの各対をなす前記コイルが、互いに直列接続あるいは並列接続された状態で、前記整流子における何れか一対の前記整流子片に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２のロータは、シャフトと、前記シャフトから径方向外側に延出するようにティースが（８ｎ＋４）個（ｎは自然数）設けられたロータコアと、（４ｎ＋１）個の前記ティースを内側に収めて電線が巻き回されて（４ｎ＋２）個形成されたコイルと、（２ｎ＋１）個の整流子片が前記シャフトの軸回りに配置された整流子と、を備え、前記コイルは、２つの前記ティースの相互間に形成される電線スロットに１コイル分の電線が収まるように形成され、前記軸回りに隣り合う前記コイルを一対として（４ｎ＋２）個の前記コイルが（２ｎ＋１）対に分けられたときの各対をなす前記コイルが、互いに直列接続あるいは並列接続された状態で、前記整流子における何れか一対の前記整流子片に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のモータは、上述した本発明の第１のロータや第２のロータと、前記シャフトに沿って各々が延在するとともに、前記ロータコアを相互間に挟んで前記軸回りに配置された一対又は複数対の磁石と、前記整流子に各々が接する一対又は複数対のブラシと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、２つ以上のティース、あるいは（４ｎ＋１）個のティースを内側に収めて電線が巻き回されてコイルが形成されている。このコイルが巻き回されるティースの数を適宜に増やすことでコイルが受ける鎖交磁束を増やすことができる。そして、１つの電線スロットに１コイル分の電線が収まるようにコイルが形成されることで、シャフトの軸回りに隣り合うコイルの対を構成し、各対のコイルが、互いに直列接続あるいは並列接続された状態で整流子片に接続されている。これにより、整流子片の数をコイルの数よりも少なく抑えることができる。つまり、本発明によれば、コイルが受ける鎖交磁束の増加と整流子片の数の低減とを両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるモータの外観斜視図である。
【図２】図１中のＶ１１−Ｖ１１線に沿ったモータの断面図である。
【図３】図１及び図２に示されているロータの外観図である。
【図４】図２及び図３に示されているロータにおけるコイルの配置を示す模式図である。
【図５】図４に示されているコイルの接続状態を示す模式図である。
【図６】図１〜図５に示されている第１実施形態のロータ及びモータに対する比較例を、図４と同様の模式図で示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるロータ及びモータを、図４と同様の模式図で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について説明する。まず、第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施形態にかかるモータの外観斜視図であり、図２は、図１中のＶ１１−Ｖ１１線に沿ったモータの断面図である。図２には、Ｖ１１−Ｖ１１線に沿った断面図の隣に、この断面図におけるＶ１２−Ｖ１２線に沿った断面図も示されている。
【００１４】
本実施形態のモータ１は直流モータであり、ハウジング１１、ロータ１２、一対の永久磁石１３、一対のブラシ１４、一対のブラシアーム１５、一対の電源端子１６、及びエンドキャップ１７、を備えている。
【００１５】
ハウジング１１は、金属で有底円筒形状に形成された部材である。ハウジング１１における円形の底壁１１１の中央には、ロータ１２のシャフト１２１が貫通する貫通孔１１１ａと、このシャフト１２１に対する軸受１１１ｂと、が設けられている。
【００１６】
ロータ１２は、シャフト１２１を回転軸として、その軸１２１ａ回りに回転する、このモータ１における回転子であって、ロータコア１２２にコイル１２３が収められ、整流子１２４を介してコイル１２３に供給される直流電流に応じて回転するものである。このロータ１２については、後で詳細に説明する。
【００１７】
一対の永久磁石１３は、このモータ１における固定子であって、シャフト１２１に沿って各々が延在する円弧板状の磁石である。これら一対の永久磁石１３は、ロータ１２におけるロータコア１２２を相互間に挟んでシャフト１２１の軸１２１ａ回りに対面配置されるように、ハウジング１１の周壁１１２の内面に貼付されている。また、一対の永久磁石１３は、互いに異極性どうしが向かい合うように配置されており、一方の永久磁石１３を発した磁束が、ロータコア１２２を通って他方の永久磁石１３へと至るようになっている。このとき、その他方の永久磁石１３へと至った磁束は、金属製のハウジング１１の周壁１１２を磁路として通過し、上記の一方の永久磁石１３へと帰還する。ロータ１２は、このような磁束とロータ１２のコイル１２３を流れる電流によって回転する。
【００１８】
一対のブラシ１４は、カーボンで形成されたブラシであり、ロータ１２における整流子１２４に各々が接するように配置されている。
【００１９】
一対のブラシアーム１５は、各々がブラシ１４と電源端子１６とを電気的に繋ぐ金属アームであり、一方の端部にブラシ１４が固定され、他方の端部が電源端子１６に固定されている。また、各ブラシアーム１５は、弾性を持った板バネとなっており、端部のブラシ１４を所定の押付け力で整流子１２４に押し付けている。尚、ブラシ１４は、カーボンに代えて銀や銅、またはそれらを含む合金の薄膜をブラシアーム１５に貼り付けたものでもよい。
【００２０】
一対の電源端子１６は、端部をモータ１の外部に露出させた状態でエンドキャップ１７に固定された金属端子である。外部に露出させた端部に、例えば直流電源からの電線等が接続されて直流電流が供給される。また、モータ１の内部側の端部が上記のようにブラシアーム１５に固定されている。電源端子１６の外部側の端部に供給された直流電流は、内部側の端部からブラシアーム１５へ、ブラシアーム１５からブラシ１４へ、ブラシ１４から整流子１２４へ、整流子１２４からコイル１２３へと供給される。
【００２１】
エンドキャップ１７は、ハウジング１１の開口１１ａを塞ぐ円形の部材であり、その中央に、ロータ１２のシャフト１２１が貫通する貫通孔１７１と、このシャフト１２１に対する軸受１７２と、が設けられている。シャフト１２１は、ハウジング１１の底壁１１１側の軸受１１１ｂと、このエンドキャップ１７側の軸受１７２と、で回転自在に軸支されている。
【００２２】
次に、ロータ１２について詳細に説明する。
【００２３】
図３は、図１及び図２に示されているロータの外観図である。この図３には、ロータ１２の側面図、及び、ロータ１２を整流子１２４側から見た平面図が示されている。
【００２４】
ロータ１２は、シャフト１２１、ロータコア１２２、コイル１２３、及び整流子１２４を備える。
【００２５】
シャフト１２１は、ロータ１２の回転軸となる金属棒であり、上述したように一対の軸受１１１ｂ，１７２によって回転自在に軸支される。
【００２６】
ロータコア１２２は、シャフト１２１に中央を貫通された積層コアであり、シャフト１２１から径方向外側に延出するように偶数個のティース１２２ａが設けられている。詳細には、ティース１２２ａは、（８ｎ＋４）個（ｎは自然数）設けられており、本実施形態では、ｎ＝１とした１２個のティース１２２ａが設けられている。
【００２７】
コイル１２３は、２つのティース１２２ａの相互間に形成される電線スロット１２２ｂに電線が収まるように巻き回されて偶数個が形成されている。具体的には（４ｎ＋２）個（本実施形態では、ｎ＝１とした６個）のコイル１２３が形成されている。このコイル１２３については、後で別図を用いて詳細に説明する。
【００２８】
整流子１２４は、複数個、詳細には上記の（２ｎ＋１）個（本実施形態では、ｎ＝１とした３個）の整流子片１２４ａがシャフト１２１の軸１２１ａ回りに、相互間に微小間隙を空けつつ円筒形をなすように配置されたものである。上記のコイル１２３は、後述するように整流子１２４に接続され、この整流子１２４を介して各コイル１２３に直流電流が流される。
【００２９】
図４は、図２及び図３に示されているロータにおけるコイルの配置を示す模式図である。
【００３０】
本実施形態のモータ１のロータ１２では、ロータコア１２２が１番から１２番までの１２個のティース１２２ａを有している。そして、これらのティース１２２ａに電線１２３ａが巻き回されてＡ１１，Ａ１２，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｃ１１，Ｃ２の６個のコイル１２３が形成されている。各コイル１２３は、２つ以上のティース１２２ａ、詳細には、（４ｎ＋１）個（本実施形態では、ｎ＝１とした５個）のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されて形成されている。コイル１２３は、これら５個のティース１２２ａにおいて、軸１２１ａ回りの配列端に位置する一対のティース１２２ａに架け渡されて巻き回されている。
【００３１】
ここで、各ティース１２２ａは、シャフト１２１から径方向外側に延出した本体部１２２ａ−１と、当該本体部１２２ａ−１の先端から軸１２１ａ回りに沿って両側に張り出した張出し部１２２ａ−２と、を有している。上記の一対のティース１２２ａがなす角度θ１１は、一方のティース１２２ａにおける張出し部１２２ａ−２の端部と、他方のティース１２２ａにおける張出し部１２２ａ−２の端部と、の相互間の角度である。
【００３２】
更に言えば、本実施形態では、モータ１は、Ｎ極とＳ極とが向き合って配置された一対の永久磁石１３が、軸１２１ａ回りに互いに同等な角度幅θ１２を有するように設けられている。この角度幅θ１２は、凡そ１３５°に設定されている。そして、各コイル１２３が、永久磁石１３の角度幅θ１２に応じた数（本実施形態では５個）のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されたものとなっている。
【００３３】
各コイル１２３は、このような５個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されて形成されている。また、上述したように、何れのコイル１２３も、２つのティース１２２ａの相互間に形成される電線スロット１２２ｂに１コイル分の電線１２３ａが収まるように形成されている。そして、軸１２１ａ回りに隣り合うコイル１２３を一対として（４ｎ＋２）個（本実施形態では６個）のコイル１２３が（２ｎ＋１）対（本実施形態では３対）に分けられたときの各対をなすコイル１２３が次のように接続されている。まず、各対をなすコイル１２３は、シャフト１２１の軸１２１ａに対して１８０°の反転対称の位置関係となる一対のティース１２２ａを挟んで隣り合っている。そして、そのように隣り合ったコイル１２３が、互いに直列接続された状態で、整流子１２４における何れか一対の整流子片１２４ａに接続されている。
【００３４】
図５は、図４に示されているコイルの接続状態を示す模式図である。
【００３５】
Ａ１１及びＡ１２のコイル１２３は、軸１２１ａに対して１８０°の反転対称の位置関係となる４番及び１０番のティース１２２ａを挟んで隣り合っており、互いに直列接続された状態で、１番及び３番の整流子片１２４ａに接続されている。また、Ｂ１１及びＢ１２のコイル１２３は、同様に反転対称の位置関係となる６番及び１２番のティース１２２ａを挟んで隣り合っており、互いに直列接続された状態で、２番及び３番の整流子片１２４ａに接続されている。また、Ｃ１１及びＣ１２のコイル１２３は、２番及び８番のティース１２２ａを挟んで隣り合っており、互いに直列接続された状態で、１番及び２番の整流子片１２４ａに接続されている。
【００３６】
これら６個のコイル１２３は、１本の電線１２３ａが、途中で各整流子片１２４ａの接続点を経ながら次のように巻き回されることで形成される。
【００３７】
まず、電線１２３ａは３番の整流子片１２４ａに接続され、９番及び１０番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂを通って、４番及び５番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂへと向かう。ここで、図５では、図示が簡略化されているが、電線１２３ａがこれら２つの電線スロット１２２ｂを繰り返し通過するように巻き回されてＡ１１のコイル１２３が形成される。このＡ１１のコイル１２３の巻終わりは、４番及び５番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂとなる。Ａ１１のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、今度は、この電線スロット１２２ｂから、１０番及び１１番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂを通って、３番及び４番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂへと向かう。電線１２３ａがこれら２つの電線スロット１２２ｂを繰り返し通過するように巻き回されてＡ１２のコイル１２３が形成される。ここまでの電線の巻き回しにより、互いに直列接続されたＡ１１及びＡ１２の２つのコイル１２３が形成される。Ａ１２のコイル１２３の巻終わりは、３番及び４番のティース１２２ａの相互間の電線スロット１２２ｂとなる。Ａ１２のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、１番の整流子片１２４ａに接続される。
【００３８】
以上の巻き回しにより、５番から９番までの５個のティース１２２ａを内側に収めるＡ１１のコイル１２３と、１番から３番及び１１番と１２番のティース１２２ａを内側に収めるＡ１２のコイル１２３と、が互いに直列接続された状態で形成される。Ａ１１及びＡ１２のコイル１２３は、相互に直列接続している端部とは反対側の端部が、３番及び１番の２つの整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。
【００３９】
１番の整流子片１２４ａに接続された電線１２３ａは、１番及び２番のティース１２２ａ、８番及び９番のティース１２２ａ、２番及び３番のティース１２２ａ、７番及び８番のティース１２２ａ、の各相互間の電線スロット１２２ｂを経由して巻き回される。この巻き回しにより、９番から１２番及び１番のティース１２２ａを内側に収めるＣ１１のコイル１２３と、３番から７番のティース１２２ａを内側に収めるＣ１２のコイル１２３と、が互いに直列接続された状態で形成される。Ｃ１１及びＣ１２のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、２番の整流子片１２４ａに接続される。つまり、Ｃ１１及びＣ１２のコイル１２３において、相互に直列接続している端部とは反対側の端部が、１番及び２番の整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。
【００４０】
２番の整流子片１２４ａに接続された電線１２３ａは、５番及び６番のティース１２２ａ、１２番及び１番のティース１２２ａ、６番及び７番のティース１２２ａ、１１番及び１２番のティース１２２ａ、の各相互間の電線スロット１２２ｂを経由して巻き回される。この巻き回しにより、７番から１１番までのティース１２２ａを内側に収めるＢ１１のコイル１２３と、１番から５番のティース１２２ａを内側に収めるＢ１２のコイル１２３と、が互いに直列接続された状態で形成される。Ｂ１１及びＢ１２のコイル１２３を巻き終わった電線１２３ａは、３番の整流子片１２４ａに戻って接続される。つまり、Ｂ１１及びＢ１２のコイル１２３において、相互に直列接続している端部とは反対側の端部が、２番及び３番の整流子片１２４ａそれぞれにおける接続点に接続される。
【００４１】
ここで、各整流子片１２４ａにおける接続点は、整流子片１２４ａの外周面に立設されたフック端子である。電線１２３ａは、まず、３番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられた状態からスタートし、Ａ１１及びＡ１２のコイル１２３が巻き回されると、１番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられる。引き続き、電線１２３ａは、Ｃ１１及びＣ１２のコイル１２３の巻き回しに供され、この巻き回しが終わると、２番の整流子片１２４ａのフック端子に掛けられる。更に続いて、電線１２３ａは、Ｂ１１及びＢ１２のコイル１２３の巻き回しに供され、この巻き回しが終わると、３番の整流子片１２４ａのフック端子に戻って掛けられる。このように３番の整流子片１２４ａのフック端子から始まって、同フック端子で巻き回しが終了すると、電線１２３ａが掛けられた状態の各フック端子に対してスポット溶接が行われる。このスポット溶接により、電線１２３ａ、即ち各コイル１２３の、各整流子片１２４ａに対する機械的及び電気的な接続が行われる。
【００４２】
次に、以上に説明した第１実施形態のロータ１２及びモータ１に対する比較例について説明する。
【００４３】
図６は、図１〜図５に示されている第１実施形態のロータ及びモータに対する比較例を、図４と同様の模式図で示す図である。
【００４４】
この比較例のモータ５は、第１実施形態と同様の一対の永久磁石５３の相互間に、第１実施形態とは異なるロータ５２が配置されている。比較例のロータ５２では、まず、ロータコア５２２において、シャフト５２１から径方向外側に延出するようにティース５２２ａが３個設けられている。各ティース５２２ａは、シャフト５２１から径方向外側に延出した本体部５２２ａ−１と、当該本体部５２２ａ−１の先端からシャフト５２１の軸５２１ａ回りに沿って両側に張り出した張出し部５２２ａ−２と、を有している。そして、各ティース５２２ａの本体部５２２ａ−１に電線５２３ａが巻き付けられてＡ５１，Ｂ５１，Ｃ５１の３個のコイル５２３が形成されている。整流子５２４は、３つの整流子片５２４ａで形成されている。Ａ５１のコイル５２３は、２番及び３番の整流子片５２４ａに接続され、Ｂ５１のコイル５２３は、１番及び３番の整流子片５２４ａに接続され、Ｃ５１のコイル５２３は、１番及び２番の整流子片５２４ａに接続されている。
【００４５】
この比較例では、各ティース５２２ａの本体部５２２ａ−１に電線５２３ａが巻き付けられてコイル５２３が形成されている。このため、一対の永久磁石５３によって発生する磁束のうち、ロータ５２の回転に寄与する各コイル５２３に対する鎖交磁束は、各ティース５２２ａにおける張出し部５２２ａ−２を通過する磁束となる。この鎖交磁束をなるべく多くするためには、張出し部５２２ａ−２における、シャフト５２１の軸５２１ａ回りの角度幅θ５１を広くする必要があるが、この比較例の構造では、この角度幅θ５１は１２０°以上に拡げることはできない。一方で、永久磁石５３における軸５２１ａ回りの角度幅θ５２は、上述した第１実施形態の永久磁石１３のように１３５°程度に拡げることができる。この場合、張出し部５２２ａ−２の角度幅θ５１と永久磁石５３の角度幅θ５２との差異分に相当する磁束は、ロータ５２の回転に寄与せずに無駄となってしまう。
【００４６】
また、この比較例では、コイル５２３が、２つのティース５２２ａの相互間に形成される電線スロット５２２ｂに２コイル分の電線５２３ａが収まるように形成されるので、電線スロット５２２ｂにおける巻線占積が小さくなりがちである。
【００４７】
以上に説明した比較例に対し、上述した第１実施形態のロータ１２及びモータ１によれば、５個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されてコイル１２３が形成されている。このコイル１２３に対する鎖交磁束は、５個のティース１２２ａの配列端に位置する一対のティース１２２ａの相互間の角度θ１１の範囲内を通過する磁束となる。各ティース１２２ａの張出し部１２２ａ−２の角度幅は最大で３０°弱であるので、第１実施形態では、鎖交磁束について、最大で５×３０°＝１５０°弱の角度範囲を通過する分まで増やすことができる。上述したように、第１実施形態では、永久磁石１３の角度幅θ１２が凡そ１３５°に設定されている。つまり、本実施形態によれば、コイル１２３に対する鎖交磁束が通過可能な角度範囲を、永久磁石１３の角度幅θ１２よりも大きくすることで、永久磁石１３が発生する磁束を、コイル１２３に対する鎖交磁束として最大限活用することができる。
【００４８】
その上で、第１実施形態では、１つの電線スロット１２２ｂに１コイル分の電線１２３ａが収まるようにコイル１２３が形成されることで、シャフト１２１の軸１２１ａ回りに隣り合うコイル１２３の対が構成されている。そして、各対のコイル１２３が、互いに直列接続された状態で整流子片１２４ａに接続されている。これにより、整流子片１２４ａの数が、コイル１２３の数よりも少なく抑えられている。本実施形態では、６個のコイル１２３に対して、整流子片１２４ａの数は半数の３個となっている。
【００４９】
ここで、上述したようにコイル１２３の形成は、途中で整流子片１２４ａに接続しつつ電線１２３ａを巻き回して行われるが、この作業に当たって整流子片１２４ａの数は少ない方が望ましい。第１実施形態では、この整流子片１２４ａの数が、コイル１２３の半数まで抑えられているので、良好な作業性の下で、コイル１２３の形成及び整流子片１２４ａへの接続作業を行うことができる。
【００５０】
このように、第１実施形態によれば、コイル１２３が受ける鎖交磁束の増加と整流子片１２４ａの数の低減とを両立させることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、１つの電線スロット１２２ｂに収められる電線１２３ａが１コイル分のみとなる。このため、１つの電線スロット５２２ｂに２コイル分の電線５２３ａを収める上記の比較例と比較して、電線スロット１２２ｂにおける巻線占積を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、直列接続される一対のコイル１２３は、軸１２１ａに対して１８０°の反転対称の位置関係となる一対のティース１２２ａを挟んで隣り合っている。このような一対のコイル１２３は、上記の反転対称の一対のティース１２２ａを挟んで対象の位置関係にある。これにより、その一対のコイル１２３が周辺の磁束から受ける磁気吸引力が上記の一対のティース１２２ａを挟んで対象となるので、ロータ１２が受ける磁気吸引力は、シャフト１２１の軸１２１ａ回りにバランスのとれたものとなる。その結果、ロータ１２を安定的に回転させて、回転中のロータ１２の振動や騒音等を抑えることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、ロータコア１２２は、ティース１２２ａが１２個設けられたものであり、整流子１２４は、整流子片１２４ａが、１２個のティース１２２ａに対して３つ設けられたものとなっている。本実施形態のロータ１２は、コイル１２３が受ける鎖交磁束の増加と整流子片１２４ａの数の低減とを好適に両立させた一態様となっている。尚、ティースが１２の整数倍の個数設けられ、整流子片が３の整数倍の個数設けられたロータについても、本実施形態と同様の好適な態様となる。
【００５４】
また、本実施形態では、モータ１における一対の永久磁石１３は、軸１２１ａ回りに互いに同等な凡そ１３５°の角度幅θ１２を有している。そして、コイル１２３が、その角度幅θ１２に応じた５個のティース１２２ａを内側に収めて電線１２３ａが巻き回されたものとなっている。これにより、永久磁石１３が発する磁束のうち、ロータ１２の回転に有効な、コイル１２３の鎖交磁束を良好に増加させることができる。
【００５５】
次に、第２実施形態について説明する。
【００５６】
図７は、本発明の第２実施形態にかかるロータ及びモータを、図４と同様の模式図で示す図である。
【００５７】
第２実施形態のモータ２は、第１実施形態と同様の一対の永久磁石２３の相互間に、第１実施形態とは異なるロータ２２が配置されている。第２実施形態のロータ２２では、まず、ロータコア２２２において、ティース２２２ａが、ｎ＝２としたときの（８ｎ＋４）個、即ち２０個設けられている。また、コイル２２３は、Ａ２１，Ａ２２，・・・，Ｅ２１，Ｅ２２の（４ｎ＋２）個、即ち１０個が形成されている。各コイル２２３は、（４ｎ＋１）個のティース２２２ａ、即ち９個のティース２２２ａを内側に収めて電線２２３ａが巻き回されて形成されている。また、各コイル２２３は、２つのティース２２２ａの相互間に形成される電線スロット２２２ｂに１コイル分の電線２２３ａが収まるように巻き回されて形成されている。整流子２２４は、（２ｎ＋１）個、即ち５個の整流子片２２４ａがシャフト２２１の軸２２１ａ回りに配置されて構成されている。
【００５８】
Ａ２１及びＡ２２のコイル２２３が、それぞれ９個のティース２２２ａを内側に収めて形成されており、互いに直列接続された状態で、整流子２２４における何れか２つの整流子片２２４ａに接続されている。同様に、９個のティース２２２ａを内側に収めるＢ２１及びＢ２２のコイル２２３が互いに直列接続された状態で２つの整流子片２２４ａに接続されている。また、Ｃ２１及びＣ２２のコイル２２３、Ｄ２１及びＤ２２のコイル２２３、及びＥ２１及びＥ２２のコイル２２３が、それぞれ直列接続された状態で２つの整流子片２２４ａに接続されている。
【００５９】
これら１０個のコイル２２３も、１本の電線２２３ａを、途中で整流子片２２４ａに接続しながら巻き回すことで形成される。この巻き回しや整流子片２２４ａとの接続については、コイル２２３や整流子片２２４ａの数が異なるだけで上述した第１実施形態と同等であるので説明を割愛する。
【００６０】
以上に説明した第２実施形態のロータ２２やモータ２によっても、上述した第１実施形態と同様に、コイル２２３が受ける鎖交磁束の増加と整流子片２２４ａの数の低減とを両立させることができることは言うまでもない。この第２実施形態のロータ２２やモータ２も、鎖交磁束の増加と整流子片２２４ａの数の低減とを好適に両立させた一態様となっている。尚、ティースが２０の整数倍の個数設けられ、整流子片が５の整数倍の個数設けられたロータについても、本実施形態と同様の好適な態様となる。
【００６１】
また、本実施形態では、各コイル２２３が収める９個のティース２２２ａの配列端となる一対のティース２２２ａがなす角度θ２２は、３６０°をティース２２２ａの数（２０個）で除すると最大で１８°であるから、最大で１８°×９＝１６２°弱となり、凡そ１３５°の永久磁石２３の角度幅θ２２よりも広くなる。これにより、永久磁石２３で発生した磁束の略全てをコイル２２３の鎖交磁束とすることができる。
【００６２】
尚、以上に説明した第１及び第２実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のロータやモータの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００６３】
例えば、第１及び第２実施形態では、本発明にいうロータの一例として、ｎ＝１，２としたときの（８ｎ＋４）＝１２個，２０個のティース１２２ａ，２２２ａが設けられたロータ１２，２２が例示されている。これらのロータ１２，２２では、上記のｎに応じて、（４ｎ＋１）＝５個，９個のティース１２２ａ，２２２ａを内側に収める（４ｎ＋２）＝６個，１０個のコイル１２３，２２３が形成されている。また、これらのロータ１２，２２には、（２ｎ＋１）＝３個，５個の整流子片１２４ａ，２２４ａを有する整流子１２４，２２４が設けられている。しかしながら、本発明にいうロータは、これらに限るものではなく、上記のｎを他の自然数に設定したものであってもよい。
【００６４】
また、第１及び第２実施形態では、本発明にいうロータの一例として、隣り合う一対のコイル１２３が互いに直列接続された状態で整流子片１２４ａに接続されたロータ１２，２２が例示されている。しかしながら、本発明にいうロータは、これらに限るものではなく、隣り合う一対のコイルが互いに並列接続された状態で整流子片に接続されたものであってもよい。
【００６５】
また、第１及び第２実施形態では、本発明にいうモータの一例として、一対の永久磁石１３，２３の間にロータ１２，２２が配置されたモータ１，２が例示されている。しかしながら、本発明にいうモータは、これらに限るものではなく、複数対の磁石の間にロータが配置されたものであってもよい。この場合、ロータにおけるティース、コイル、コイルに収められるティースの数、及び整流子片の数は、上記のように自然数ｎによって定義される数でなくてもよい。ティース及びコイルの数は偶数、コイルに収められるティースの数は２つ以上であればよく、また、整流子片については、コイルが接続可能に複数設ければよい。
【００６６】
また、第１及び第２実施形態では、本発明にいうモータの一例として、一対のブラシ１４を備えたモータ１，２が例示されている。しかしながら、本発明にいうモータは、これらに限るものではなく、複数対のブラシを備えたものであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１，２    モータ
１２，２２      ロータ
１３，２３      永久磁石
１４      ブラシ
１２１，２２１    シャフト
１２２，２２２    ロータコア
１２２ａ，２２２ａ  ティース
１２２ａ−１  本体部
１２２ａ−２  張出し部
１２２ｂ，２２２ｂ  電線スロット
１２３，２２３    コイル
１２３ａ，２２３ａ  電線
１２４，２２４    整流子
１２４ａ，２２４ａ  整流子片
θ１１，θ２１    角度
θ１２，θ２２    角度幅
【図１】
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【図２】
2019201494.tif 000004
【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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