(57)【要約】【課題】ブラシ付き直流モータにおいて、適切な領域内でコイルに電流を流すことで、効率をより向上させることができる直流モータを提供する。【解決手段】複数のコイルがデルタ結線方式で結線されている場合には、回転方向における各ブラシと整流子セグメントとが接触する角度を各々θｂとして、また、回転方向における各極の角度を各々θｍとして、θｐ＝３６０°／極数、を求め、０．７５≦（θｐ−θｂ）／θｍ≦０．９５、を満足するように、θｂ及びθｍを設定する。また、複数のコイルがスター結線方式で結線されている場合には、回転方向における各ブラシと整流子セグメントとが接触する角度を各々θｂとして、回転方向における各極の角度を各々θｍとして、θｓ＝３６０°／コイル数、を求め、０．７５≦（θｓ＋θｂ）／θｍ≦０．９５、を満足するように、θｂ及びθｍを設定する。【選択図】        図２
2004194461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中巻方式で形成された複数のコイルと、コイルの数とは異なる複数の極と、コイルの数と同数の整流子セグメントと、極の数と同数以下のブラシとを備えた直流モータであって、
複数のコイルはデルタ結線方式で結線されており、
回転方向における、各ブラシと整流子セグメントとが接触する角度を各々θｂとして、
回転方向における、各極の角度を各々θｍとして、
θｐ＝３６０°／極数、
を求め、
０．７５≦（θｐ−θｂ）／θｍ≦０．９５、
を満足するように、θｂ及びθｍを設定する、
ことを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
集中巻方式で形成された複数のコイルと、コイルの数とは異なる複数の極と、コイルの数と同数の整流子セグメント及びスロットと、極の数と同数以下のブラシとを備えた直流モータであって、
複数のコイルはスター結線方式で結線されており、
回転方向における、各ブラシと整流子セグメントとが接触する角度を各々θｂとして、
回転方向における、各極の角度を各々θｍとして、
θｐ＝３６０°／極数、
θｋ＝３６０°×（極数とスロット数の最大公約数）／（極数×スロット数）、
を求め、
０．７５≦（θｐ−θｋ＋θｂ）／θｍ≦０．９５、
を満足するように、θｂ及びθｍを設定する、
ことを特徴とする直流モータ。
【請求項３】
集中巻方式で形成された複数のコイルと、コイルの数とは異なる複数の極と、コイルの数と同数の整流子セグメントと、極の数と同数以下のブラシとを備えた直流モータであって、
複数のコイルはスター結線方式で結線されており、
回転方向における、各ブラシと整流子セグメントとが接触する角度を各々θｂとして、
回転方向における、各極の角度を各々θｍとして、
θｓ＝３６０°／コイル数、
を求め、
０．７５≦（θｓ＋θｂ）／θｍ≦０．９５、
を満足するように、θｂ及びθｍを設定する、
ことを特徴とする直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流モータに関し、特にコイルを集中巻方式で形成したブラシ付きの直流モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両では、バッテリを電源として、効率が比較的高く、制御も比較的容易な直流モータが多く使用されている。
コイルを集中巻方式で形成したブラシ付きの直流モータにおける、従来の直流モータの概略構造を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）〜（Ｆ）の例は、２極（磁石数が２個）、３スロット（コイル数が３個）のブラシ付き直流モータ（この例では、磁石が固定子である）を示している。一般的には、極（磁石）の数に対してコイルの数を多くして、回転のデッドポイントが発生しないようにしている。
図６（Ａ）及び（Ｂ）において、極Ｍ１は内側がＮ極に形成されているとともに極Ｍ２は内側がＳ極に形成され、図６（Ｂ）の１点鎖線で示すように磁界を形成する。この磁界の中でコイルに電流を流すことで電機子を回転させる。
図６（Ａ）に示すように、回転可能な電機子に整流子セグメント１１ｓ、１２ｓ、１３ｓを形成する。整流子セグメントはコイルの数と同じ数であり、各整流子セグメントには対応するコイルの端子が接続されている。各整流子セグメントは互いに絶縁されており、ブラシ２１ｂ、２２ｂと当接した整流子セグメントに電源Ｅが供給される。また、ブラシの数は極の数と同じである。
図６（Ａ）の例は、コイルがデルタ結線方式で接続された例を示しており、整流子セグメント１１ｓにはコイル１１ｃ及び１３ｃの端子が接続され、整流子セグメント１２ｓにはコイル１２ｃ及び１１ｃの端子が接続され、整流子セグメント１３ｓにはコイル１３ｃ及び１２ｃの端子が接続される。各コイルは、鉄心１１ｔ、１２ｔ、１３ｔに巻かれているとともに、対応するスロット１１ｍ、１２ｍ、１３ｍ内に収納されている。
【０００３】
図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示す直流モータにおける、整流子セグメント１１ｓ〜１３ｓと、コイル１１ｃ〜１３ｃと、ブラシ２１ｂ及び２２ｂと、電源Ｅとの構成を示している。この場合、電源Ｅから供給される電流は、ブラシ２１ｂ−整流子セグメント１３ｓ−コイル１３ｃ−整流子セグメント１１ｓ―ブラシ２２ｂの経路と、ブラシ２１ｂ−整流子セグメント１３ｓ−コイル１２ｃ−整流子セグメント１２ｓ−コイル１１ｃ−整流子セグメント１１ｓ―ブラシ２２ｂの経路を流れる。なお、図６（Ｄ）は、図６（Ｃ）の状態の等価回路を示している（デルタ結線方式）。
また、コイルの結線方式にはスター結線方式もあり、図６（Ｅ）は、図６（Ｃ）に示すデルタ結線方式に対するスター結線方式における、整流子セグメント１１ｓ〜１３ｓと、コイル１１ｃ〜１３ｃと、ブラシ２１ｂ及び２２ｂと、電源Ｅとの構成を示している。なお、図６（Ｆ）は、図６（Ｅ）の状態の等価回路を示している（スター結線方式）。
また、特開昭６２−１９３５３９号公報では、極数（磁石数）をＡ、コア極数（コイル数）をＢ、ＡとＢの最大公約数をＣとして、磁石の両端間の角度θを、０＜θ＜３６０°／Ａの範囲内で、約（３６０°／Ａ）＊（Ｃ／Ｂ）の整数倍とすることでコギングを減少させることを提案している。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６２−１９３５３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６２−１９３５３９号公報では、磁石の両端間の角度に着目して、コギングを減少させているが、車両においては使用場所によって、コギングの発生よりも効率を重視する場合（使用場所等）がある。
極（磁石）の両端間の角度によっては、磁界が比較的弱い領域が存在し、このような磁界が弱い領域（図６（Ｂ）の領域Ａ１等）でコイルに電流を流しても発生するトルクが小さく、効率を向上できない可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ブラシ付き直流モータにおいて、適切な領域内でコイルに電流を流すことで、効率をより向上させることができる直流モータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの直流モータである。
請求項１に記載の直流モータでは、集中巻方式で形成された複数のコイルと、コイルの数とは異なる複数の極と、コイルの数と同数の整流子セグメントと、極の数と同数以下のブラシとを備え、複数のコイルがデルタ結線方式で結線されてた直流モータにおいて、極（磁石）の両端間の角度をθｍ、隣り合うブラシの中心間の角度をθｐ、ブラシと整流子セグメントが接触する部分の角度をθｂとして、（θｐ−θｂ）／θｍが０．７５〜０．９５の範囲に納まるように、θｂ及びθｍを設定する。このとき、θｐ−θｂは、θｐの角度内におけるコイルに電流が流れる角度を示している。
つまり、（θｐ−θｂ）／θｍの式の意味するところは、デルタ結線において磁石の端面から端面までの角度（θｍ）中の７５％〜９５％の角度領域（θｐ−θｂ）にてコイルに電流を流す。
これにより、適切な領域内でコイルに電流を流すことで、効率をより向上させることができる。
【０００７】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの直流モータである。
請求項２に記載の直流モータでは、第１発明に対して、複数のコイルがデルタ結線方式でなく、スター結線方式で結線されてた直流モータにおいて、極（磁石）の両端間の角度をθｍ、隣り合うブラシの中心間の角度をθｐ、ブラシと整流子セグメントが接触する部分の角度をθｂ、θｋ＝３６０°×（極数とスロット数の最大公約数）／（極数×スロット数）として、（θｐ−θｋ＋θｂ）／θｍが０．７５〜０．９５の範囲に納まるように、θｂ及びθｍを設定する。このとき、θｐ−θｋ＋θｂは、θｐの角度内におけるコイルに電流が流れる角度を示している。
つまり、（θｐ−θｋ＋θｂ）／θｍの式の意味するところは、スター結線において磁石の端面から端面までの角度（θｍ）中の７５％〜９５％の角度領域（θｐ−θｋ＋θｂ）にてコイルに電流を流す。
これにより、適切な領域内でコイルに電流を流すことで、効率をより向上させることができる。
【０００８】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの直流モータである。
請求項２に記載の直流モータでは、第１発明に対して、複数のコイルがデルタ結線方式でなく、スター結線方式で結線されてた直流モータにおいて、極（磁石）の両端間の角度をθｍ、整流子セグメントの角度をθｓ、ブラシと整流子セグメントが接触する部分の角度をθｂとして、（θｓ＋θｂ）／θｍが０．７５〜０．９５の範囲に納まるように、θｂ及びθｍを設定する。このとき、θｓ＋θｂは、隣り合うブラシの中心間の角度内におけるコイルに電流が流れる角度を示している。
つまり、（θｓ＋θｂ）／θｍの式の意味するところは、スター結線において磁石の端面から端面までの角度（θｍ）中の７５％〜９５％の角度領域（θｓ＋θｂ）にてコイルに電流を流す。
これにより、適切な領域内でコイルに電流を流すことで、効率をより向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の直流モータの第１の実施の形態の概念図を示している。以下に説明する第１の実施の形態及び第２の実施の形態にて説明する直流モータは、図５に示す従来の直流モータに対して、ブラシ２１ｂ及び２２ｂの形状（整流子セグメントとの接触面の形状）が異なり、所定の範囲の角度でコイルに電流を供給可能である。
【００１０】
◆［第１の実施の形態（図１、図２、図３）］
第１の実施の形態では、集中巻方式で形成された複数のコイルと、コイルの数とは異なる複数の極（磁石）と、コイルの数を同数の整流子セグメントと、極の数を同数以下のブラシとを備え、コイルをデルタ結線方式で結線した直流モータについて説明する。
【００１１】
●［ブラシの角度と非通電角度の関係（図１、図２）］
図１は、説明を容易にするために、２極３スロット（磁石が２個でコイルが３個）及び固定子が磁石の場合の例を説明している。
図１（Ａ）に示すように、整流子セグメント１１ｓ〜１３ｓ及びコイル１１ｃ〜１３ｃを含む電機子が回転すると、各整流子セグメント１１ｓ〜１３ｓが順次、ブラシ２１ｂあるいはブラシ２２ｂに接触して電源Ｅから電流が各コイル１１ｃ〜１３ｃに供給される。ここで、整流子セグメントの回転方向におけるブラシ２１ｂ及び２２ｂの角度を、各々θｂとする。
なお、各図では、ブラシ２１ｂ及び２２ｂと整流子セグメントとの間に隙間をあけているが、実際にはブラシと整流子セグメントとの向かい合う面は接触している。ブラシの位置を容易に認識できるように、各図ではあえて隙間をあけている。以下、すべての図において、ブラシと整流子セグメントとの向かい合う面の間には隙間をあけているが、実際には接触していることを示している。
【００１２】
図１（Ａ）に示す例では、電源Ｅから供給される電流は、ブラシ２１ｂ−整流子セグメント１３ｓ−コイル１３ｃ−整流子セグメント１１ｓ−ブラシ２２ｂの経路と、ブラシ２１ｂ−整流子セグメント１３ｓ−コイル１２ｃ−整流子セグメント１２ｓ−ブラシ２２ｂの経路を流れ、コイル１１ｃには電流が流れない。なお、各整流子セグメントは互いに絶縁されている（以下、すべての図面において、各整流子セグメントは互いに絶縁されている）。
図１（Ａ）の例では、コイル１１ｃに着目すると、整流子セグメント１１ｓと整流子セグメント１２ｓの双方が、ブラシ２２ｂあるいはブラシ２１ｂのどちらかに同時に接触している場合に通電されない。
また、図１（Ｂ）に示すように、ブラシ２１ｂ及び２２ｂの角度θｂをほとんどゼロとすると、コイル１１ｃに着目した場合、整流子セグメント１１ｓと整流子セグメント１２ｓの双方が、ブラシ２２ｂあるいはブラシ２１ｂのどちらかに同時に接触している時はほとんど発生しない。
また、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、例えばブラシ角度が６０°の場合、コイル１１ｃには、図１（Ｃ）の状態から右回りに回転して図１（Ｄ）の状態になるまで、角度θｂの間では電流が流れない。また、同様にブラシ２１ｂ側においても角度θｂの間では電流が流れない。
【００１３】
このように、隣り合うブラシの中心間の角度θｐに対して、コイルに通電される角度θｄは、θｐからブラシの角度θｂを減算した角度である。
これらを式で表すと、以下のように表すことができる。
θｐ＝３６０°／極数    （式１）
θｄ＝θｐ−θｂ    （式２）
例えば、図１（Ｃ）において、θｂ＝６０°の場合、θｐ＝３６０°／２＝１８０°であり、θｄ＝θｐ−θｂ＝１８０°−６０°＝１２０°である。
【００１４】
なお、図１（Ａ）〜（Ｄ）に示す例の場合は、ブラシ２１ｂ及びブラシ２２ｂの近傍に位置するコイルに電流が流れなくなるので、磁石Ｍ１及びＭ２の間隙がブラシ２１ｂ及びブラシ２２ｂの位置に来るように配置することが好ましい。なお、ブラシの位置とコイルの位置は任意に設定することが可能であるため、コイルが磁石の間隙に位置した場合に当該コイルに電流が流れなくなるように構成することが好ましい。
また、図２（Ａ）には、ブラシ２２ｂの構造の例を示す。カーボン等で形成されたブラシ２２ｂに配線２２ｅを接続し、保持部材２２ｃの内部に挿入する。保持部材２２ｃの内部には支持部材２２ｆが設けられており、支持部材２２ｆに固定されたバネ等の弾性体２２ｄでブラシ２２ｂを整流子セグメント側に付勢する。このブラシ２２ｂの径に応じてブラシ角度θｂを設定することができる。
【００１５】
図２（Ｂ）は、磁石両端角度のθｍに対して、当該直流モータのコイルに通電する角度の割合（θｄ／θｍ）を適宜変更して効率を計測した実験結果を示している。この実験結果より、６極８スロットの場合と８極１０スロットの場合では、効率がピークの場合はθｄ／θｍの値が約０．８５である。この０．８５を中心として、θｂの適正範囲を定める。例えば、本実施の形態では、適正範囲を０．７５〜０．９５に設定した。
０．７５≦θｄ／θｍ≦０．９５    （式３）
この適正範囲に設定することで、モータ効率をほぼ効率のピーク近傍（この場合、ピークの効率から約１％以内）にすることができる。
図１（Ｃ）を例にすると、θｂ＝６０°、θｐ＝３６０°／２＝１８０°より、θｄ＝θｐ−θｂ＝１８０°−６０°＝１２０°である。これを（式３）に代入して、下記θｍを得ることができる。
１２６．３°≦θｍ≦１６０°
図１（Ｃ）の場合、上記の範囲にθｍを設定することで、モータの効率をより向上させることができる。
【００１６】
●［２極３スロットとは異なる数の極及びスロットの例（図３）］
次に、図３（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、２極３スロットとは異なる数の極及びスロットを有する直流モータの例を説明する。なお、図３（Ａ）〜（Ｄ）は、説明のためにコイルの図示に関して、コイル１１ｃのみを図示している。
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、４極６スロットの例である。この場合、隣り合うブラシの中心間の角度θｐは、９０°である。また、角度θｐに対してコイルに通電される角度θｄは、θｄ＝θｐ−θｂである。
例えば、θｂ＝３０°の場合、θｐ＝３６０°／４＝９０°であり、θｄ＝θｐ−θｂ＝９０°−３０°＝６０°である。これを（式３）に代入して、下記θｍを得ることができる。
６３．２°≦θｍ≦８０°
図３（Ａ）及び（Ｂ）の場合、ブラシ角度θｂ＝３０°とした時は、６３．２°≦θｍ≦８０°の範囲に磁石両端角度θｍを設定することで、モータの効率をより向上させることができる。
なお、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す例の場合は、ブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂの近傍に位置するコイルに電流が流れなくなるので、４個の磁石の各間隙がブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂの位置に来るように配置することが好ましい（コイルが磁石の間隙に位置した場合に当該コイルに電流が流れなくなるように構成することが好ましい）。
【００１７】
図３（Ｃ）及び（Ｄ）は、６極８スロットの例である。この場合、隣り合うブラシの中心間の角度θｐは、６０°である。また、角度θｐに対してコイルに通電される角度θｄは、θｄ＝θｐ−θｂである。
例えば、磁石両端角度θｍ＝５０°の場合、θｐ＝３６０°／６＝６０°であり、θｄ＝θｐ−θｂ＝６０°−θｂである。これを（式３）に代入して、下記θｂを得ることができる。
１２．５°≦θｂ≦２２．５°
図３（Ｃ）及び（Ｄ）の場合、磁石両端角度θｍ＝５０°とした時は、１２．５°≦θｂ≦２２．５°の範囲にブラシ角度θｂを設定することで、モータの効率をより向上させることができる。
なお、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す例の場合は、ブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの近傍に位置するコイルに電流が流れなくなるので、６個の磁石の各間隙がブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの位置に来るように配置することが好ましい（コイルが磁石の間隙に位置した場合に当該コイルに電流が流れなくなるように構成することが好ましい）。
【００１８】
◆［第２の実施の形態（図４、図５）］
第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対して、コイルの結線方式がデルタ結線方式でなく、スター結線方式の直流モータである。
【００１９】
●［ブラシの角度と非通電角度の関係（図４）］
図４は、説明を容易にするために、２極３スロット（磁石が２個でコイルが３個）及び固定子が磁石の場合の例を説明している。
図４（Ａ）に示すように、整流子セグメント１１ｓ〜１３ｓ及びコイル１１ｃ〜１３ｃを含む電機子が回転すると、各整流子セグメント１１ｓ〜１３ｓが順次、ブラシ２１ｂあるいはブラシ２２ｂに接触して電源Ｅから電流が各コイル１１ｃ〜１３ｃに供給される。ここで、整流子セグメントの回転方向におけるブラシ２１ｂ及び２２ｂの角度を、各々θｂとする。
【００２０】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、電源Ｅから供給される電流は、ブラシ２１ｂ−整流子セグメント１３ｓ−コイル１３ｃ−コイル１２ｃ−整流子セグメント１２ｓ−ブラシ２２ｂの経路を流れ、コイル１１ｃには電流が流れない。なお、各整流子セグメントは互いに絶縁されている。
図４（Ａ）及び（Ｂ）の例では、コイル１１ｃに着目すると、整流子セグメント１１ｓが、ブラシ２２ｂあるいはブラシ２１ｂのどちらにも接触していない場合に通電されない。
また、図４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、ブラシ２１ｂ及び２２ｂの角度θｂをほとんどゼロとすると、コイル１１ｃに着目した場合、整流子セグメント１１ｓが、ブラシ２２ｂあるいはブラシ２１ｂのどちらにも接触していない角度が広がる。
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、例えばブラシ角度が１５°の場合、コイル１１ｃには、図４（Ａ）の状態から右回りに回転して図４（Ｂ）の状態になるまで、角度θｃの間では電流が流れない。また、同様にブラシ２１ｂ側においても角度θｃの間では電流が流れない。
【００２１】
このように、隣り合うブラシの中心間の角度θｐに対して、コイルに通電されない角度θｃは、θｐから整流子セグメントの角度θｓとブラシの角度θｂを減算した角度である。
これらを式で表すと、以下のように表すことができる。
θｐ＝３６０°／極数    （式４）
θｓ＝３６０°／コイル数    （式５）
θｃ＝θｐ−θｓ−θｂ    （式６）
また、隣り合うブラシの中心間の角度θｐに対して、コイルに通電される角度θｄは、θｐからθｃを減算して、以下のように表すことができる。
θｄ＝θｐ−θｃ＝θｐ−（θｐ−θｓ−θｂ）＝θｓ＋θｂ    （式７）
【００２２】
更に、整流子セグメントの角度θｓは、以下のようにも表すことができる。
θｋ＝３６０°＊（極数とスロット数の最大公約数）／（極数＊スロット数）（式８）
θｓ＝θｐ−θｋ    （式９）
（式９）を（式７）に代入すると、以下の式を得ることができる。
θｄ＝θｐ−θｋ＋θｂ    （式１０）
【００２３】
第１の実施の形態と同様に、磁石両端角度のθｍに対して、当該直流モータのコイルに通電する角度の割合（θｄ／θｍ）を適宜変更して効率を計測した実験結果は、図２（Ｂ）に示す結果になる。この実験結果より、６極８スロットの場合と８極１０スロットの場合では、効率がピークの場合はθｄ／θｍの値が約０．８５である。この０．８５を中心として、θｂの適正範囲を定める。例えば、本実施の形態では、適正範囲を０．７５〜０．９５に設定した。
０．７５≦θｄ／θｍ≦０．９５    （式１１）
この適正範囲に設定することで、モータ効率をほぼ効率のピーク近傍（この場合、ピークの効率から約１％以内）にすることができる。
図４（Ａ）を例にすると、θｂ＝１５°、θｐ＝３６０°／２＝１８０°、θｓ＝３６０°／３＝１２０°（式５）である。これを（式７）及び（式１１）に代入して、下記θｍを得ることができる。
１４２．１°≦θｍ≦１８０°
図４（Ａ）の場合、上記の範囲にθｍを設定することで、モータの効率をより向上させることができる。
【００２４】
また、θｓは（式９より）１８０°―３６０°＊１（極数とスロット数の最大公約数）／（極数＊スロット数）＝１８０°―３６０°＊１＊１／６＝１８０°―６０°＝１２０°と求めることもできる。以下、上記と同じ結果を得ることができる。
【００２５】
なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す例の場合は、ブラシ２１ｂ及びブラシ２２ｂの両方から等しい距離の近傍に位置するコイルに電流が流れなくなるので、磁石Ｍ１及びＭ２の間隙がブラシ２１ｂ及びブラシ２２ｂから等しい距離の位置に来るように配置する（この場合、第１の実施の形態とは９０°異なる位置に配置する）ことが好ましい。なお、ブラシの位置とコイルの位置は任意に設定することが可能であるため、コイルが磁石の間隙に位置した場合に当該コイルに電流が流れなくなるように構成することが好ましい。
【００２６】
●［２極３スロットとは異なる数の極及びスロットの例（図５）］
次に、図５を用いて、２極３スロットとは異なる数の極及びスロットを有する直流モータの例を説明する。なお、図５（Ａ）〜（Ｄ）は、説明のためにコイルの図示を省略している。
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、４極６スロットの例である。この場合、隣り合うブラシの中心間の角度θｐは、９０°（３６０°／４）である。また、整流子セグメントの角度θｓは６０°（３６０°／６）であり、角度θｐに対してコイルに通電される角度θｄは、θｄ＝θｓ＋θｂである。
例えば、θｂ＝５°の場合、θｐ＝３６０°／４＝９０°であり、θｓ＝３６０°／６＝６０°（式５より）であり、θｄ＝θｓ＋θｂ＝６０°＋５°＝６５°である。また、（式９）からθｓを求めた場合、θｓ＝θｐ−θｋ＝９０°―３６０°＊２（公約数）／（４＊６）＝９０°―３０°＝６０°であり、（式５）と同じ結果を得ることができる。これを（式７）及び（式１１）に代入して、下記θｍを得ることができる。
６８．４°≦θｍ≦８６．７°
図５（Ａ）及び（Ｂ）の場合、ブラシ角度θｂ＝５°とした時は、６８．４°≦θｍ≦８６．７°の範囲に磁石両端角度θｍを設定することで、モータの効率をより向上させることができる。
なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す例の場合は、ブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂの互いに隣り合うブラシから等しい距離の近傍に位置するコイルに電流が流れなくなるので、４個の磁石の各間隙がブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂの位置と４５°（９０°／２）ずれるように配置することが好ましい（コイルが磁石の間隙に位置した場合に当該コイルに電流が流れなくなるように構成することが好ましい）。
【００２７】
図５（Ｃ）及び（Ｄ）は、６極８スロットの例である。この場合、隣り合うブラシの中心間の角度θｐは、６０°である。また、整流子セグメントの角度θｓは４５°（３６０°／８）であり、角度θｐに対してコイルに通電される角度θｄは、θｄ＝θｓ＋θｂである。
例えば、磁石両端角度θｍ＝５５°の場合、θｐ＝３６０°／６＝６０°であり、θｓ＝３６０°／８＝４５°（式５より）であり、θｄ＝θｓ＋θｂ＝４５°＋θｂである。また、（式９）からθｓを求めた場合、θｓ＝θｐ−θｋ＝６０°―３６０°＊２（公約数）／（６＊８）＝６０°―１５°＝４５°であり、（式５）と同じ結果を得ることができる。これを（式７）及び（式１１）に代入して、下記θｂを得ることができる。
−３．７５°≦θｂ≦７．２５°
ここで、θｂはゼロより大きくなければならないので、０°＜θｂ≦７．２５°である。
図５（Ｃ）及び（Ｄ）の場合、磁石両端角度θｍ＝５５°とした時は、０°＜θｂ≦７．２５°の範囲にブラシ角度θｂを設定することで、モータの効率をより向上させることができる。
なお、図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示す例の場合は、ブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの互いに隣り合うブラシから等しい距離の近傍に位置するコイルに電流が流れなくなるので、６個の磁石の各間隙がブラシ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂの位置と３０°（６０°／２）ずれるように配置することが好ましい（コイルが磁石の間隙に位置した場合に当該コイルに電流が流れなくなるように構成することが好ましい）。
【００２８】
本発明の直流モータは、本実施の形態で説明した構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、固定子を磁石でなく、コイルにしてもよい。
また、極の数とスロットの数の組み合わせは、本実施の形態で例示した組み合わせに限定されず、種々の組み合わせを用いることができる。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、本実施の形態では、極の数と同数のブラシを例にして説明したが、ブラシは極の数と同数以下であればよい。例えばコイルの数が偶数の場合、１８０°位置が異なる整流子セグメントを短絡することにより、ブラシの数を低減することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３のいずれかに記載の直流モータを用いれば、ブラシ付き直流モータにおいて、適切な領域内でコイルに電流を流すことで、効率をより向上させることができる直流モータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の直流モータの第１の実施の形態の概念図である。
【図２】本発明の直流モータの第１の実施の形態を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態における、極数とスロット数の異なる組み合わせの例を説明する図である。
【図４】本発明の直流モータの第２の実施の形態の概念図である。
【図５】第２の実施の形態における、極数とスロット数の異なる組み合わせの例を説明する図である。
【図６】従来の直流モータを説明する図である。
【符号の説明】
１１ｓ、１２ｓ、１３ｓ      整流子セグメント
１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ      コイル
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ      ブラシ
Ｍ１、Ｍ２      極（磁石）
１１ｍ、１２ｍ、１３ｍ      スロット
Ｅ      電源
θｂ    ブラシ角度
θｍ    極（磁石）の両端間の角度
θｐ    隣り合うブラシの中心間の角度
θｄ    コイルに通電される角度
【図１】
2004194461.tif 000003
【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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