(57)【要約】【課題】製造工数、コストの増大なく磁界状態のアンバランスを抑制でき、高品質の電機子コイルの導線巻き付けを円滑に行えるブラシ付直流モータを提供する。【解決手段】出力シャフト２の回転方向に沿う奇数の２倍のコイル配置位置それぞれの内方コイル２１ａと外方コイル２１ｂは、そのコイル配置位置に最も近接する整流子片７ａと最も離間する整流子片７ａとの中間の整流子片７ａに各端が結線され、その各端は、互いに異なる陽極ブラシに同時に接する位置関係にある互いに異なる整流子片７ａに結線される。各コイル配置位置それぞれの一方のコイルの一端が結線される整流子片７ａが、そのコイルに給電する陽極ブラシに接する位置に配置される時、そのコイルの他端が結線される整流子片７ａは、他方のコイルに給電する陽極ブラシが接する整流子片７ａに隣接する位置に配置される。各コイルを形成する導線の電機子コアへの巻き付け方向は全て同一方向とされている。【選択図】図１１
2004274821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力シャフトと、
複数の整流子片を有する整流子と、
各整流子片に前記出力シャフトの回転に伴って順次接する２つの陽極ブラシと、各整流子片に前記出力シャフトの回転に伴って順次接する２つの陰極ブラシと、複数のスロットが形成された電機子コアと、前記スロットを介して前記電機子コアに巻き付けられる複数のコイルとを有する電機子と、
複数の界磁とを備え、
前記出力シャフトの回転方向に沿って並列するコイル配置位置の数は奇数の２倍とされ、
各コイル配置位置それぞれにおいて、前記コイルが前記出力シャフトの回転径方向に沿った２位置に、回転中心に近い内方コイルと回転中心から離れた外方コイルとして配置され、
各コイル配置位置それぞれにおいて、前記内方コイルと前記外方コイルとは、互いに異なる陽極ブラシから同時に給電されるべき関係となるように、その各端は、互いに異なる陽極ブラシに同時に接する位置関係にある互いに異なる整流子片に結線され、
各コイル配置位置それぞれにおける一方のコイルの一端が結線される整流子片が、そのコイルに給電する陽極ブラシに接する位置に配置される時、そのコイルの他端が結線される整流子片は、他方のコイルに給電する陽極ブラシが接する整流子片に隣接する位置に配置され、
各コイル配置位置それぞれにおけるコイルの各端が結線される整流子片は、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片と最も離間配置された整流子片との中間に配置され、
各コイルを形成する導線の前記電機子コアへの巻き付け方向は全て同一方向とされているブラシ付直流モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のブラシ付直流モータにおける前記各コイルを、一対のフライヤーの旋回により導線を前記電機子コアへ巻き付けることで形成するに際して、
各フライヤーは前記内方コイルの全てを形成した後に前記外方コイルの形成を開始し、
前記各コイル配置位置それぞれに互いに異なる連続した整数値を出力シャフトの回転方向に沿って１から順に付した場合に、一方のフライヤーにより奇数番目のコイル配置位置における内方コイルと偶数番目のコイル配置位置における外方コイルを連続した導線により形成し、他方のフライヤーにより偶数番目のコイル配置位置における内方コイルと奇数番目のコイル配置位置における外方コイルを連続した導線により形成し、
一つのコイルが形成されたコイル配置位置から次に形成されるコイルのコイル配置位置まで、前記電機子コアを前記フライヤーに対して相対的に送る間に、その送りの前後に形成される両コイルの各一端を一つの整流子片に結線し、
前記導線の前記電機子コアへの巻き付け方向に対応する各フライヤーそれぞれの旋回方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで同一方向とし、
各フライヤーに対する前記電機子コアの前記出力シャフト回転方向に沿う送り方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで逆方向とするブラシ付直流モータにおける電機子コイルの製造方法。
【請求項３】
各整流子片は引っ掛け部を有し、
前記引っ掛け部に前記導線を巻き付けることで、前記送りの前後に形成される両コイルの各一端を一つの整流子片に結線し、
各フライヤーにより最後の内方コイルを形成した後、前記引っ掛け部に巻き付けた前記導線を前記出力シャフトに巻き掛け、しかる後に前記電機子コアの前記フライヤーに対する送り方向を反転する請求項２に記載のブラシ付直流モータにおける電機子コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパワーステアリング装置における操舵補助力発生に用いるのに適したブラシ付直流モータとその電機子コイルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシ付直流モータにおいては、ブラシの負荷電流を軽減するために複数の陽極ブラシから電機子コイルに給電することが行われている。例えば図１８に示す従来の直流モータは、出力シャフト１０１の回転方向に沿って配置される複数の整流子片１０２ａを有する整流子１０２と、２個の陽極ブラシ１０３と、２個の陰極ブラシ１０４と、複数のスロットを介して電機子コア（図示省略）に巻き付けられる複数の電機子コイル１０５と、複数の界磁（図示省略）とを備えている。出力シャフト１０１の回転方向に沿った互いに異なるコイル配置位置それぞれにおいて、電機子コイル１０５は出力シャフト１０１の回転径方向に沿った互いに異なる位置に配置される。各コイル配置位置それぞれにおいて内方側に位置する電機子コイル１０５を内方コイル１０５ａ、外方側に位置する電機子コイル１０５を外方コイル１０５ｂとする。なお、説明の便宜上、図１８においては内方コイル１０５ａと外方コイル１０５ｂの一部のみを示すが、実際には内方コイル１０５ａと外方コイル１０５ｂは出力シャフト１０１の全周にわたって配置される。
【０００３】
各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル１０５ａと外方コイル１０５ｂとは、同じ陽極ブラシ１０３からの給電により励磁されるように、そのコイル配置位置に最も近接配置される相隣接する一対の整流子片１０２ａの一方に両コイル１０５ａ、１０５ｂの一端が結線され、その一対の整流子片１０２ａの他方に両コイル１０５ａ、１０５ｂの他端が結線される。これにより、例えば図において実線で示すコイル１０５ａ、１０５ｂが一方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁され、破線で示すコイル１０５ａ、１０５ｂが他方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁される。
【０００４】
しかし、整流子片１０２ａに対する各ブラシ１０３、１０４の接触タイミングを完全に同期させるのは困難である。相隣接する一対の整流子片１０２ａの双方にブラシが同時に接触した場合、その一対の整流子片１０２ａに結線されたコイルは短絡により非励磁状態となる。そのため、整流子片１０２ａに対する各ブラシ１０３、１０４の接触タイミングが同期しないと、各コイル１０５ａ、１０５ｂの励磁、非励磁のタインミングが同期しなくなる。そうすると、相対向するコイル配置位置の一方では内外両方のコイル１０５ａ、１０５ｂが励磁され、他方では内外両方のコイル１０５ａ、１０５ｂが非励磁となる状態が生じ、磁界状態が出力シャフト１０１の回転方向においてアンバランスになって回転むら等が生じる。
【０００５】
そこで、図１８において一点鎖線で示すように、互いに異なる陽極ブラシ１０３から同時に給電されるべき関係にあるコイルの端部同士を、均圧線１２０と呼ばれる導線により接続することが提案されている。これにより、整流子片１０２ａに対する各ブラシ１０３、１０４の接触タイミングが同期しない場合でも、各コイル１０５ａ、１０５ｂの励磁、非励磁のタイミングを同期させることができる。
【０００６】
しかし、そのような均圧線１２０はコイル１０５ａ、１０５ｂを形成する導線とは別途に追加する必要があり、製造工数、コストを増大させる。
【０００７】
そこで、均圧線を用いることなく、各ブラシの整流子片に対する接触タイミングが同期しない場合に、磁界状態のアンバランス抑制ができる直流モータが提案されている（特許文献１参照）。この直流モータは、図１９に示すように、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル１０５ａと外方コイル１０５ｂとが互いに異なる陽極ブラシ１０３から同時に給電されるべき関係となるように、その内方コイル１０５ａの一端が結線される整流子片１０２ａが一方の陽極ブラシ１０３に接する位置に配置される時、その外方コイル１０５ｂの一端が結線される整流子片１０２ａは他方の陽極ブラシ１０３に接する位置に配置されている。これにより、各コイル配置位置それぞれにおける両コイル１０５ａ、１０５ｂは、図において実線で示す一方が一方の陽極ブラシ１０３から給電される時、破線で示す他方が他方の陽極ブラシ１０３から給電される状態となる。よって、両陽極ブラシ１０３の整流子片１０２ａに対する接触タイミングが同期しない場合でも、内外両方のコイル１０５ａ、１０５ｂが励磁されたコイル配置位置と内外両方のコイル１０５ａ、１０５ｂが励磁されないコイル配置位置とが対向することはなく、磁界状態のアンバランスを抑制できる。なお、図１９においては、説明の便宜上、内方コイル１０５ａと外方コイル１０５ｂの一部のみを示すが、実際には内方コイル１０５ａと外方コイル１０５ｂは出力シャフト１０１の全周にわたって配置され、図１８と同様部分は同一符号で示す。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−９５２１９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１９に示した従来技術においては、各コイル１０５ａ、１０５ｂの一端が結線される整流子片１０２ａと他端が結線される整流子片１０２ａとは相隣接する。すなわち、隣り合う内方コイル１０５ａは互いに直列接続され、また、隣り合う外方コイル１０５ｂは互いに直列接続される。そのため、一方の陽極ブラシ１０３から両陰極ブラシ１０４までの間においては、一方の陽極ブラシ１０３により内方コイル１０５ａが給電され、他方の陽極ブラシ１０３により外方コイル１０５ｂが給電され、また、他方の陽極ブラシ１０３から両陰極ブラシ１０４までの間においては、一方の陽極ブラシ１０３により外方コイル１０５ｂが給電され、他方の陽極ブラシ１０３により内方コイル１０５ａが給電される。そうすると、一方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁される複数のコイル１０５ａ、１０５ｂと、他方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁される複数のコイル１０５ａ、１０５ｂとが、それぞれ偏在する。例えば図１９においては、一方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁される実線で示す外方コイル１０５ｂは図において左方に偏在し、実線で示す内方コイル１０５ａは図において右方に偏在し、また、他方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁される破線で示す外方コイル１０５ｂは図において右方に偏在し、破線で示す内方コイル１０５ａは図において左方に偏在する。
【００１０】
各ブラシ１０３、１０４の整流子片１０２ａとの接触抵抗を完全に同一にするのは困難であり、各ブラシ１０３、１０４は互いに相違する固有の接触抵抗を有する。また、外方コイル１０５ｂと内方コイル１０５ａとでは導線の巻き数が同一でも導線長さは相違する。そのようなブラシ１０３、１０４の接触抵抗や導線長さの相違に応じて各コイル１０５ａ、１０５ｂの通電状態は互いに相違する。そのため、上記図１９に示すように、一方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁されるコイル１０５ａ、１０５ｂと、他方の陽極ブラシ１０３からの給電により励磁されるコイル１０５ａ、１０５ｂとがそれぞれ偏在すると、磁界状態のアンバランス抑制が阻害される。特に、直流モータを均一な出力が必要とされる用途、例えば操舵補助力の発生に用いるような場合、磁界状態のアンバランス抑制が不十分であるという問題がある。
【００１１】
さらに、図１９に示した上記従来技術においては、各コイル配置位置それぞれにおける外方コイル１０５ｂの各端が結線される一対の整流子片１０２ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置され、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル１０５ａの各端が結線される一対の整流子片は、そのコイル配置位置から最も離間配置される。また、電機子コアに導線を巻き付けることで電機子コイルを順次形成していくと、電機子コアと整流子との間の空間に掛け渡される導線の占める領域が次第に膨らむ。その導線の占める領域は、各コイル配置位置と整流子片１０２ａとの距離が大きい程に導線が長くなるために膨らむ。そのため、電機子コアと整流子１０２との間の空間においてコイル１０５ａ、１０５ｂを形成する導線が占める領域が過大になり、導線の電機子コアへの巻き付けや、導線と整流子片１０２ａとの接続が困難になったり不良を生じるおそれがある。本発明は上記問題を解決することのできるブラシ付直流モータとその電機子コイルの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明が適用されるブラシ付直流モータは、出力シャフトと、複数の整流子片を有する整流子と、各整流子片に前記出力シャフトの回転に伴って順次接する２つの陽極ブラシと、各整流子片に前記出力シャフトの回転に伴って順次接する２つの陰極ブラシと、複数のスロットが形成された電機子コアと、前記スロットを介して前記電機子コアに巻き付けられる複数のコイルとを有する電機子と、複数の界磁とを備え、前記出力シャフトの回転方向に沿って並列するコイル配置位置の数は奇数の２倍とされ、各コイル配置位置それぞれにおいて、前記コイルが前記出力シャフトの回転径方向に沿った２位置に、回転中心に近い内方コイルと回転中心から離れた外方コイルとして配置され、各コイル配置位置それぞれにおいて、前記内方コイルと前記外方コイルとは、互いに異なる陽極ブラシから同時に給電されるべき関係となるように、その各端は、互いに異なる陽極ブラシに同時に接する位置関係にある互いに異なる整流子片に結線される。
これにより、複数の陽極ブラシの整流子片に対する接触タイミングが同期しない場合でも、各陽極ブラシから給電されるコイルが全て励磁状態となるコイル配置位置と、コイルが全て非励磁状態となるコイル配置位置とが相対向する状態が生じるのを防止し、磁界状態のアンバランスを抑制できる。
【００１３】
また、本発明が適用されるブラシ付直流モータにおいては、各コイル配置位置それぞれにおける一方のコイルの一端が結線される整流子片が、そのコイルに給電する陽極ブラシに接する位置に配置される時、そのコイルの他端が結線される整流子片は、他方のコイルに給電する陽極ブラシが接する整流子片に隣接する位置に配置される。
これにより、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイルへ給電を行う陽極ブラシにより、そのコイル配置位置に隣り合うコイル配置位置における外方コイルへの給電がなされる。すなわち、同一の陽極ブラシから給電される複数のコイルを出力シャフトの回転方向において千鳥配置し、同一の陽極ブラシから給電される複数のコイルの偏在を抑制できる。よって、各ブラシの整流子片との接触抵抗が互いに相違し、また、各コイルの導線長さが回転径方向における位置の相違により相違しても、磁界状態のアンバランスを十分に抑制できる。
【００１４】
さらに、本発明が適用されるブラシ付直流モータにおいては、各コイル配置位置それぞれにおけるコイルの各端が結線される整流子片は、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片と最も離間配置された整流子片との中間に配置される。
これにより、各コイル配置位置それぞれにおけるコイルの各端が、そのコイル配置位置に対して最も離間配置される整流子片に接続される場合に比べ、電機子コアと整流子片との間における導線長さを短くできる。よって、電機子コアと整流子との間の空間において掛け渡し状となる導線が占める領域が過大になることはなく、導線の電機子コアへの巻き付けや、導線と整流子片との接続が困難になったり不良が生じるのを防止できる。
【００１５】
そして、本発明が適用されるブラシ付直流モータにおいては、各コイルを形成する導線の前記電機子コアへの巻き付け方向は全て同一方向とされている。これにより、本発明の製造方法を適用して電機子コイルを形成することができる。
【００１６】
本発明の電機子コイルの製造方法は、上記本発明のブラシ付直流モータにおける前記各コイルを、一対のフライヤーの旋回により導線を前記電機子コアへ巻き付けることで形成するに際して、各フライヤーは前記内方コイルの全てを形成した後に前記外方コイルの形成を開始し、前記各コイル配置位置それぞれに互いに異なる連続した整数値を出力シャフトの回転方向に沿って１から順に付した場合に、一方のフライヤーにより奇数番目のコイル配置位置における内方コイルと偶数番目のコイル配置位置における外方コイルを連続した導線により形成し、他方のフライヤーにより偶数番目のコイル配置位置における内方コイルと奇数番目のコイル配置位置における外方コイルを連続した導線により形成し、一つのコイルが形成されたコイル配置位置から次に形成されるコイルのコイル配置位置まで、前記電機子コアを前記フライヤーに対して相対的に送る間に、その送りの前後に形成される両コイルの各一端を一つの整流子片に結線し、前記導線の前記電機子コアへの巻き付け方向に対応する各フライヤーそれぞれの旋回方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで同一方向とし、各フライヤーに対する前記電機子コアの前記出力シャフト回転方向に沿う送り方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで逆方向とすることを特徴とする。
【００１７】
本発明方法は以下の知見に基づくものである。
従来の直流モータにおいては、隣り合う内方コイルは互いに直列接続され、また、隣り合う外方コイルは互いに直列接続される。そのため、フライヤーの旋回により導線を電機子コアへ巻き付けることで各コイルを形成する場合、フライヤーの旋回方向を内方コイル形成時と外方コイル形成時とで同一方向にすることができ、また、フライヤーに対する電機子コアの出力シャフト回転方向に沿う送り方向も内方コイル形成時と外方コイル形成時とで同一方向にすることができる。
しかし、本発明のブラシ付直流モータにおけるコイルを形成する場合において、もし従来同様にフライヤーの旋回方向とフライヤーに対する電機子コアの出力シャフト回転方向に沿う送り方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで同一方向にすると、内方コイルにおける電流方向と外方コイルにおける電流方向とが互いに逆になってしまう。
そこで、フライヤーの旋回方向を内方コイル形成時と外方コイル形成時とで逆にすることが考えられる。
しかし、フライヤーの旋回方向を正逆両方向にしようとする場合、一方向にのみ旋回する場合に比べ、フライヤーから繰り出される導線を電機子コアに案内するフォーマーのような導線ガイド部材の形状が複雑化し、さらに、そのような導線ガイド部材と導線が干渉して導線被膜が傷つき、層間短絡（Ｌａｙｅｒ  ｓｈｏｒｔ）の原因になる。すなわち、フォーマー形状は導線の入側と出側とで相違し、その入側と出側のフォーマー形状はフライヤーの旋回方向により定まることから、その旋回方向を正逆両方向にするのは実際上困難であり、無理に正逆両方向にするとコイル品質を損なってしまう。特に占積率の高いコイルの場合、コイル品質が大きく損なわれることになる。
これに対し本発明方法によれば、各フライヤーそれぞれに対する電機子コアの出力シャフト回転方向に沿う送り方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで逆方向とすることで、各フライヤーそれぞれの旋回方向を、内方コイル形成時と外方コイル形成時とで同一方向とし、占積率の高い電機子コイルを形成できる。
【００１８】
本発明方法において、各整流子片は引っ掛け部を有し、前記引っ掛け部に前記導線を巻き付けることで、前記送りの前後に形成される両コイルの各一端を一つの整流子片に結線し、各フライヤーにより最後の内方コイルを形成した後、前記引っ掛け部に巻き付けた前記導線を前記出力シャフトに巻き掛け、しかる後に前記電機子コアの前記フライヤーに対する送り方向を反転するのが好ましい。
各フライヤーそれぞれを電機子コアに対して最後の内方コイルの形成位置から最初の外方コイルの形成位置に相対変位させるため、そのまま電機子コアのフライヤーに対する送り方向を反転すると、引っ掛け部への導線の巻き付けが不完全になってしまう。そこで、電機子コアのフライヤーに対する送り方向を反転する前に、引っ掛け部に巻き付けた導線を出力シャフトに巻き掛けることで、引っ掛け部への導線の巻き付けが不完全になるのを阻止できる。
【００１９】
【比較例】
図１に示す比較例のブラシ付直流モータ１は、出力シャフト２と、この出力シャフト２をベアリング３、４を介して支持するケーシング５とを有し、両ベアリング３、４の間において出力シャフト２の外周に電機子６と整流子７が設けられ、ケーシング５に界磁８とブラシ機構９とが設けられている。電機子６は電機子コア２０と複数の電機子コイル２１とを有する。本比較例のブラシ付直流モータ１は操舵補助力の発生に用いられ、その操舵補助力は出力シャフト２からパワーステアリング装置（図示省略）を介して自動車の車輪に舵角が変化するように伝達される。
【００２０】
図２に示すように、整流子７は出力シャフト２の回転方向に沿って等間隔をおいて配置されると共に互いに絶縁された複数（本比較例では２２）の整流子片７ａを有する。ブラシ機構９は、２つの陽極ブラシ１１と、２つの陰極ブラシ１２とを有する。各ブラシ１１、１２は、出力シャフト２の回転方向に等間隔（９０°間隔）をおいて配置され、図外ブラシホルダにより保持され、図外ブラシスプリングの弾力により整流子片７ａに押し付けられ、出力シャフト２の回転に伴って各整流子片７ａに順次接する。界磁数は陽極ブラシ１１と陰極ブラシ１２の総数と等しくされ、本実施形態では４極とされ、例えば円弧状に形成された複数のセグメント状のマグネットを出力シャフト２の回転方向に沿い配置することでＮ極の界磁８ａとＳ極の界磁８ｂとを設ける。
【００２１】
図３に示すように、電機子コア２０の外周に整流子片７ａと同数のスロット２０ａが設けられ、それらスロット２０ａを介して電機子コア２０に各電機子コイル２１が巻き付けられる。各電機子コイル２１を形成するための導線の電機子コア２０への巻き数は、全ての電機子コイル２１において等しくされている。各電機子コイル２１の一対のコイル辺の回転方向における間隔が相隣接する界磁の中心間隔に略対応するように、その一対のコイル辺が配置される一対のスロット２０ａの間のスロット２０ａの数（本比較例では５）が定められる。出力シャフト２の回転方向において並列する各電機子コイル２１は、隣り合う電機子コイル２１とスロット２０ａの数一つ分だけ回転方向にずれて互いに重なるように配置される。これにより、出力シャフト２の回転方向に沿ってスロット２０ａの数と等しい数のコイル配置位置が、隣り合うコイル配置位置とスロット２０ａの数一つ分だけ回転方向にずれて重なるように並列する。なお、説明の便宜上、図においては隣り合うコイル配置位置同士は殆ど重なることなく隣接させて表示している。そのコイル配置位置の数は、スロット２０ａの数と等しく、奇数の２倍とされる。
【００２２】
図４〜図７に示すように、各コイル配置位置それぞれにおいて、陽極ブラシ１１と同数の２つの電機子コイル２１が、出力シャフト２の回転径方向に沿った互いに異なる２位置に配置される。各コイル配置位置それぞれにおいて、回転中心に近い電機子コイル２１を内方コイル２１ａ、離れた電機子コイル２１を外方コイル２１ｂとする。なお、説明の便宜上、図においては各電機子コイル２１の回転方向における幅は実際より小さく記載し、図４においては一つのコイル配置位置のコイル２１ａ、２１ｂのみ、図５においては２つのコイル配置位置のコイル２１ａ、２１ｂのみ、図６においては４つのコイル配置位置のコイル２１ａ、２１ｂのみを示す。
【００２３】
各コイル配置位置それぞれにおける各コイル２１ａ、２１ｂは、励磁されることで発生する磁界の向きが互いに等しくなるように整流子片７ａに結線される。さらに、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａと外方コイル２１ｂとは、互いに異なる陽極ブラシ１１から同時に給電されるべき関係とされている。そのため、各コイル配置位置それぞれにおいて、内方コイル２１ａの一端が結線される整流子片７ａが何れかの陽極ブラシ１１に接する位置に配置される時、外方コイル２１ｂの一端が結線される整流子片７ａは別の陽極ブラシ１１に接する位置に配置される。すなわち、各コイル配置位置それぞれにおける各コイル２１ａ、２１ｂは、その各一端が、互いに異なる陽極ブラシ１１に同時に接する位置関係にある互いに異なる整流子片７ａに結線されている。図においては、一方の陽極ブラシ１１から給電されるコイル２１ａ、２１ｂを実線で示し、他方の陽極ブラシ１１から給電されるコイル２１ａ、２１ｂを破線で示す。
【００２４】
各コイル配置位置それぞれにおける一対のコイル２１ａ、２１ｂそれぞれは、隣り合うコイル配置位置において同じ陽極ブラシ１１から給電されるコイルと、回転径方向において互いに異なる位置に配置される。すなわち、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａへ給電を行う陽極ブラシ１１により、そのコイル配置位置に隣り合うコイル配置位置における外方コイル２１ｂへの給電がなされる。そのため、各コイル配置位置それぞれにおけるコイル２１ａ、２１ｂの一端が結線される整流子片７ａが何れかの陽極ブラシ１１に接する位置に配置される時、そのコイルの他端が結線される整流子片７ａは、別の陽極ブラシ１１が接する整流子片７ａに隣接する位置に配置される。本比較例では、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａの一端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された相隣接する一対の整流子片７ａの一方とされ、その内方コイル２１ａの他端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置から最も離間配置された相隣接する一対の整流子片７ａの一方とされる。また、そのコイル配置位置における外方コイル２１ｂの一端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置から最も離間配置された相隣接する一対の整流子片７ａの他方とされ、その外方コイル２１ｂの他端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された相隣接する一対の整流子片７ａの他方とされている。
【００２５】
上記比較例の直流モータ１によれば、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａと外方コイル２１ｂとは、互いに異なる陽極ブラシ１１から同時に給電されるべき関係となる。よって、２つの陽極ブラシ１１の整流子片７ａに対する接触タイミングが同期しない場合でも、各陽極ブラシ１１から給電される内外両コイル２１ａ、２１ｂが共に励磁状態となるコイル配置位置と、内外両コイル２１ａ、２１ｂが共に非励磁状態となるコイル配置位置とが相対向する状態が生じることはない。これにより磁界状態のアンバランスを抑制できる。
また、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａへ給電を行う陽極ブラシ１１により、そのコイル配置位置に隣り合うコイル配置位置における外方コイル２１ｂへの給電がなされる。これにより、一方の陽極ブラシ１１から給電される外方コイル２１ｂと内方コイル２１ａは出力シャフト２の回転方向において千鳥配置され、また、他方の陽極ブラシ１１から給電される外方コイル２１ｂと内方コイル２１ａも出力シャフトの回転方向において千鳥配置される。よって、一方の陽極ブラシ１１からの給電により励磁される複数のコイルと、他方の陽極ブラシ１１からの給電により励磁される複数のコイルとが、それぞれ偏在することはない。これにより、各ブラシ１１、１２の整流子片７ａとの接触抵抗が互いに相違し、また、外方コイル２１ｂと内方コイル２１ａとで導線長さが互いに相違しても、磁界状態のアンバランスを十分に抑制できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図８〜図１４は本発明の第１実施形態を示す。なお、上記比較例と同一部分は同一符号で示して説明を省略し、相違点のみ説明する。
【００２７】
本実施形態においては、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａと外方コイル２１ｂの各端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片７ａと最も離間配置された整流子片７ａとの中間に配置される。すなわち、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａの一端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片７ａから回転方向一方に略９０度離れた一対の整流子片７ａの中の一方とされ、その内方コイル２１ａの他端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片７ａから回転方向他方に略９０度離れた一対の整流子片７ａの中の一方とされる。また、そのコイル配置位置における外方コイル２１ｂの一端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片７ａから回転方向他方に略９０度離れた一対の整流子片７ａの中の他方とされ、その外方コイル２１ｂの他端が結線される整流子片７ａは、そのコイル配置位置に最も近接配置された整流子片７ａから回転方向一方に略９０度離れた一対の整流子片７ａの他方とされている。また、各界磁８ａ、８ｂのブラシ１１、１２に対する相対位置は、比較例の位置から回転方向に９０度ずらした位置とされる。なお、界磁８ａ、８ｂのブラシ１１、１２に対する相対位置はそのままで、モータ端子の正負の極性を逆にしてもよい。
【００２８】
各コイル２１ａ、２１ｂを形成する導線の電機子コア２０への巻き付け方向は全て同一方向とされている。各コイル２１ａ、２１ｂは、捲線機における一対のフライヤーの旋回により導線を電機子コア２０へ巻き付けることで形成される。その捲線機は、公知のものを用いることができ、例えば図１０に示すように、電機子コア２０と整流子片７ａが取り付けられた出力シャフト２をロータ９１により同心に保持し、図外ボビンに巻かれた導線を旋回駆動される各フライヤー９２から繰り出し、その導線をフォーマー９３によりスロット２０ａ内に案内することで電機子コア２０に各コイル２１ａ、２１ｂを巻き付ける。導線の電機子コア２０への巻き付け方向に対応する各フライヤー９２それぞれの旋回方向が、内方コイル２１ａの形成時と外方コイル２１ｂの形成時とで一定の同一方向とされる。また、ロータ９１を回転させることで、一つのコイルが形成されたコイル配置位置から次に形成されるコイルのコイル配置位置まで、電機子コア２０をフライヤー９２とフォーマー９３に対して送ることができ、そのロータ９１の回転方向が各フライヤー９２に対する電機子コア２０の出力シャフト回転方向に沿う送り方向になる。
【００２９】
各コイル２１ａ、２１ｂを形成するに際しては、各フライヤー９２は内方コイル２１ａ全てを形成した後に外方コイル２１ｂの形成を開始する。各コイル配置位置それぞれに互いに異なる連続した整数値を出力シャフト２の回転方向に沿って１から順に付した場合に、一方のフライヤー９２により奇数番目のコイル配置位置における内方コイル２１ａと偶数番目のコイル配置位置における外方コイル２１ｂを連続した導線により形成し、他方のフライヤー９２により偶数番目のコイル配置位置における内方コイル２１ａと奇数番目のコイル配置位置における外方コイル２１ｂを連続した導線により形成する。例えば、図１１の（１）、（２）に示すように、一方のフライヤー９２によりＣｐ（ｐ＝２ｎ−１、ｎ＝１〜１１）で示すコイル配置位置の内方コイル２１ａとＣｑ（ｑ＝２ｎ）で示すコイル配置位置の外方コイル２１ｂとを形成し、他方のフライヤー９２により図１２の（１）、（２）に示すようにＣｑで示すコイル配置位置の内方コイル２１ａとＣｐで示すコイル配置位置の外方コイル２１ｂとを形成する。
【００３０】
一つのコイルが形成されたコイル配置位置から次に形成されるコイルのコイル配置位置まで、電機子コア２０をフライヤー９２に対して相対的に送る間に、その送りの前後に形成される両コイルの各一端を一つの整流子片７ａに結線する。図１０に示すように、各整流子片７ａに溝状の導線圧入部７ａ′が設けられ、その導線圧入部７ａ′に導線を圧入することで、その送りの前後に形成される両コイルの各一端が一つの整流子片７ａに結線される。その結線が解除されないように後工程で導線と整流子片７ａは公知のヒュージング等で溶着される。
【００３１】
上記のように、各コイル２１ａ、２１ｂそれぞれの各端が結線される整流子片７ａは上記のように特定され、各フライヤー９２それぞれは連続した導線により各コイル２１ａ、２１ｂを形成し、電機子コア２０のフライヤー９２に対する相対的な送りの前後に形成される両コイルの各一端を一つの整流子片７ａに結線する。よって、導線を最初に結線する整流子片７ａと、最初に形成される内方コイル２１ａのコイル配置位置と、最初に形成される外方コイル２１ｂのコイル配置位置を設定することで、コイル２１ａ、２１ｂの形成順序は特定される。
【００３２】
例えば図１１の（１）において、導線Ｌを図中Ｓで示す整流子片７ａに最初に結線し、図中Ｃ１位置のコイル配置位置における内方コイル２１ａを最初に形成する場合、一方のフライヤー９２による内方コイル２１ａの形成順序はコイル配置位置で示すとＣ１、Ｃ１３、Ｃ３、Ｃ１５、Ｃ５、Ｃ１７、Ｃ７、Ｃ１９、Ｃ９、Ｃ２１、Ｃ１１となり、連続した数値で示すと図に示す通りとなる。また、最後に形成した内方コイル２１ａの一端が結線される整流子片７ａは、最初に導線Ｌを結線する図中Ｓで示す整流子片７ａとなる。よって、最初に形成される外方コイル２１ｂは、一端が図中Ｓで示す整流子片７ａに結線されることになるので、Ｃ１２またはＣ２２の中の何れのコイル配置位置に配置されることになる。
【００３３】
ここで、図１３に示すように、内方コイル２１ａの形成時におけるフライヤー９２の旋回方向、すなわち導線Ｌの電機子コア２０への巻き付け方向は図中矢印Ａ方向になり、また、各フライヤー９２に対する電機子コア２０の出力シャフト回転方向に沿う送り方向は図中矢印ａ方向になる。
【００３４】
もし、最初にＣ２２のコイル配置位置における外方コイル２１ｂを形成する場合、図１７の比較例に示すように、各フライヤー９２の旋回方向、すなわち導線Ｌの電機子コア２０への巻き付け方向は、内方コイル２１ａと電流方向が同一になるように図中矢印Ｂ方向になる。すなわち、フライヤー９２の旋回方向が内方コイル２１ａの形成時と外方コイル２１ｂの形成時とで逆になる。また、各フライヤー９２に対する電機子コア２０の出力シャフト回転方向に沿う送り方向は図中矢印ａ方向になる。しかし、フライヤー９２の旋回方向が正逆両方向である場合、一方向にのみ旋回する場合に比べ、フライヤー９２から繰り出される導線Ｌを電機子コア２０に案内するフォーマー９３の形状が複雑化し、さらに、フォーマー９３と導線が干渉して導線被膜が傷ついてピンホール等が発生するおそれがある。すなわち、フォーマー形状は導線の入側と出側とで相違し、その入側と出側のフォーマー形状はフライヤーの旋回方向により定まることから、その旋回方向を正逆両方向にするのは実際上困難である。
【００３５】
そこで、本実施形態では、最初にＣ１２のコイル配置位置における外方コイル２１ｂを形成するものとされている。そして、一方のフライヤー９２による外方コイル２１ｂの形成順序はコイル配置位置で示すとＣ１２、Ｃ２、Ｃ１４、Ｃ４、Ｃ１６、Ｃ６、Ｃ１８、Ｃ８、Ｃ２０、Ｃ１０、Ｃ２２となり、連続した数値で示すと図に示す通りとなる。これにより、図１４に示すように、各フライヤー９２に対する電機子コア２０の出力シャフト回転方向に沿う送り方向は図中矢印ｂ方向になる。すなわち、各フライヤー９２それぞれに対する電機子コア２０の出力シャフト回転方向に沿う送り方向を、内方コイル２１ａの形成時と外方コイル２１ｂの形成時とで逆方向としている。よって、各フライヤー９２の旋回方向、すなわち導線Ｌの電機子コア２０への巻き付け方向を、内方コイル２１ａと電流方向が同一になるように図中矢印Ａ方向にできる。他方のフライヤー９２による内方コイル２１ａと外方コイル２１ｂの形成順序も同様であり、図１２の（１）、（２）に各コイル２１ａ、２１ｂのコイル配置位置と形成順序を図１１の（１）、（２）と同様に示す。なお、図１２の（１）、（２）では導線Ｌを図中Ｓ′で示す整流子片７ａに最初に結線する。これにより、フライヤー９２の旋回方向を内方コイル２１ａの形成時と外方コイル２１ｂの形成時とで同一にし、導線被膜にピンホール等がなく、層間短絡を生じることのない高品質の電機子コイル２１を形成できる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、各コイル配置位置それぞれにおける内方コイル２１ａと外方コイル２１ｂの各端が、そのコイル配置位置に対して最も離間配置される整流子片７ａに接続される場合に比べ、各コイル配置位置と整流子片７ａとの間における導線長さを短くできる。よって、電機子６と整流子７との間の空間で掛け渡し状となるコイル２１ａ、２１ｂの導線Ｌ（図１参照）が占める領域が過大になることはなく、導線Ｌの電機子コア２０への巻き付けや、導線Ｌと整流子片７ａとの接続が困難になったり不良が生じるのを防止できる。他は比較例と同様の作用効果を奏することができる。
【００３７】
図１５は本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態との相違は、各整流子片７ａは導線圧入部７ａ′に代えてフック状の引っ掛け部７ａ″を有し、その引っ掛け部７ａ″に導線Ｌがフライヤー９２の整流子片７ａに対する相対移動により巻き付けられることで、電機子コア２０のフライヤー９２に対する相対的な送りの前後に形成される両コイルの各一端が一つの整流子片７ａに結線される。その結線が解除されないように後工程で導線と整流子片７ａは公知のヒュージング等で溶着される。
【００３８】
本第２実施形態においては、各フライヤー９２により最後の内方コイル２１ａを形成した後に、引っ掛け部７ａ″に巻き付けた導線Ｌを図１６の（１）、（２）において２点鎖線で示すように出力シャフト２に巻き掛け、しかる後に電機子コア２０のフライヤー９２に対する送り方向を反転する。これにより、その引っ掛け部７ａ″への導線Ｌの巻き付けが不完全になるのを阻止できる。すなわち、図１５において、電機子コア２０のフライヤー９２に対する送り方向を内方コイル２１ａの形成時において矢印ａ方向、外方コイル２１ｂの形成時において矢印ｂ方向とする。すると、内方コイル２１ａの形成時においては、導線Ｌは図中左方位置からｐ１位置を経由して引っ掛け部７ａ″に巻き付けられ、しかる後にｐ２位置を経由して次の内方コイル２１ａが配置されるコイル配置位置に向かうことができる。一方、内方コイル２１ａの形成後に最初の外方コイル２１ｂを形成する場合、電機子コア２０のフライヤー９２に対する送り方向は反転される。そのため、もし導線Ｌを出力シャフト２に巻き掛けなければ、矢印ａ方向への送りにより図中左方位置からｐ１位置を経由して引っ掛け部７ａ″に巻き付けられた導線Ｌは、その送り方向の反転により、図中２点鎖線で示すようにｐ２位置を経由することなく最初の外方コイル２１ｂのコイル配置位置に向かわなければならなくなる。そのため、引っ掛け部７ａ″に対する導線Ｌの巻き付けが不完全になり、引っ掛け部７ａ″から引き出される導線Ｌは図中２点鎖線で示すように隣接する引っ掛け部７ａ″に非常に近接することになり、相隣接するコイルのコイル端同士が接触し、導線Ｌの絶縁の劣化によりショートするおそれがある。これに対して、引っ掛け部７ａ″に巻き付けた導線Ｌを、その送り方向の反転前に出力シャフト２に巻き掛けることで、その巻き付けが不完全になるのを阻止できる。他の構成、作用、効果は第１実施形態と同様である。
【００３９】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明を操舵補助力発生用モータ以外の用途のモータに適用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、製造工数、コストを増大させることなく、磁界状態のアンバランスを効果的に抑制することで回転むら等を防止でき、電機子コイルを形成する導線の巻き付けを円滑に行うことができる、占積率が高く品質の良い電機子コイルを有する高性能のブラシ付直流モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータの断面図
【図２】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータにおけるブラシと整流子片の配置説明図
【図３】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子コアの部分正面図
【図４】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子の一つのコイル配置位置の構成説明図
【図５】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子の二つのコイル配置位置の構成説明図
【図６】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子の四つのコイル配置位置の構成説明図
【図７】本発明の比較例の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子のコイル配置位置の構成説明図
【図８】本発明の第１実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子の一つのコイル配置位置の構成説明図
【図９】本発明の第１実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子のコイル配置位置の構成説明図
【図１０】本発明の実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける電機子コイルの捲線機の作用説明図
【図１１】本発明の第１実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける一方のフライヤーによる（１）は内方コイルの捲線順序を示す図、（２）は外方コイルの捲線順序を示す図
【図１２】本発明の第１実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける他方のフライヤーによる（１）は内方コイルの捲線順序を示す図、（２）は外方コイルの捲線順序を示す図
【図１３】本発明の第１実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける内方コイルの導線の電機子コアへの巻き付け方向と、フライヤーに対する電機子コアの送り方向を示す図
【図１４】本発明の第１実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける外方コイルの導線の電機子コアへの巻き付け方向と、フライヤーに対する電機子コアの送り方向を示す図
【図１５】本発明の第２実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける整流子片と導線との結線部分を示す図
【図１６】本発明の第２実施形態の操舵補助力発生用直流モータにおける（１）は一方のフライヤーによる外方コイルの捲線順序を示す図、（２）は他方のフライヤーによる外方コイルの捲線順序を示す図
【図１７】比較例における外方コイルの導線の電機子コアへの巻き付け方向と、フライヤーに対する電機子コアの送り方向を示す図
【図１８】従来例の直流モータにおける電機子の二つのコイル配置位置の構成説明図
【図１９】別の従来例の直流モータにおける電機子の四つのコイル配置位置の構成説明図
【符号の説明】
２  出力シャフト
６  電機子
７  整流子
７ａ  整流子片
７ａ″  引っ掛け部
８  界磁
１１  陽極ブラシ
１２  陰極ブラシ
２０  電機子コア
２０ａ  スロット
２１  電機子コイル
２１ａ  内方コイル
２１ｂ  外方コイル
９２  フライヤー
Ｌ  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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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