(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントを有し、２組のブラシが摺接される整流子と、前記セグメントと同数のスロットコアを有する電機子と、前記電機子の各スロットに巻装され、それぞれ上下２層からなる上層巻線および下層巻線とを備えた回転電機において、各スロットの上層巻線および下層巻線の巻数を同じにするとともに、所定スロットで構成されるスロット群のうち、同一相となるスロット群に巻装された、２つの上層巻線および２つの下層巻線であって、第１の同一相のスロット群の上層巻線および下層巻線の一端は前記第１の同一相のスロット群の上層巻線、下層巻線の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第１の同一相のスロット群に対して１８０度対向する第２の同一相のスロット群の上層巻線および下層巻線の一端は前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線されているとともに、前記第１の同一相のスロット群の上層巻線、下層巻線の２つの巻線のうち、何れか一方の巻線の他端は前記巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記一方の巻線と同じ層の巻線の他端は前記巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、他方の巻線の他端は前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記他方の巻線と同じ層の巻線の他端は前記第１の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
上層巻線はショートα巻であって、前記上層巻線の一端と他端はそれぞれ前記上層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線されているとともに、下層巻線はセミロングα巻であって、前記下層巻線の一端は前記下層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線され、前記下層巻線の他端は前記下層巻線が巻装されるスロット群と同一相となるスロット群であって、前記下層巻線が巻装されるスロット群とは異なるスロット群の下層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
複数のセグメントを有し、３組のブラシが摺接される整流子と、前記セグメントと同数のスロットコアを有する電機子と、前記電機子の各スロットに巻装され、それぞれ上中下３層からなる上層巻線、中層巻線および下層巻線とを備えた回転電機において、各スロットの上層巻線、中層巻線および下層巻線の巻数を同じにするとともに、所定スロットで構成されるスロット群のうち、同一相となるスロット群に巻装された、３つの上層巻線、３つの中層巻線および３つの下層巻線であって、第１の同一相のスロット群の上層巻線、中層巻線および下層巻線の一端は前記上層巻線、中層巻線、下層巻線の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第１の同一相のスロット群に対して１２０度ずれて位置する第２の同一相のスロット群の上層巻線、中層巻線および下層巻線の一端は前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第１の同一相のスロット群に対して２４０度ずれて位置する第３の同一相のスロット群の上層巻線、中層巻線および下層巻線の一端は前記第３の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線されているとともに、前記第１の同一相のスロット群の上層巻線、中層巻線、下層巻線の３つの巻線のうち、何れか一方の巻線の他端は前記巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線、前記第３の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記一方の巻線と同じ層の巻線の他端はそれぞれ前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメント、前記第３の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、残り２つの巻線のうち、何れか一方の巻線の他端は前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線、前記第３の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記残り２つの巻線のうち、何れか一方の巻線と同じ層の巻線の他端はそれぞれ前記第３の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメント、前記第１の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、残りの１つの巻線の他端は前記第３の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線、前記第３の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記残りの１つの巻線と同じ層の巻線の他端はそれぞれ前記第１の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメント、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線されていることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
上層巻線はショートα巻であって、前記上層巻線の一端と他端はそれぞれ前記上層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線され、中層巻線はセミロングα巻であって、前記中層巻線の一端は前記中層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線され、前記中層巻線の他端は前記中層巻線が巻装されるスロット群と同一相となるスロット群であって、前記中層巻線が巻装されるスロット群とは異なる２つのスロット群のうち、一方のスロット群の中層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線されているとともに、下層巻線はセミロングα巻であって、前記下層巻線の一端は前記下層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線され、前記下層巻線の他端は前記下層巻線が巻装されるスロット群と同一相となるスロット群であって、前記下層巻線が巻装されるスロット群とは異なる２つのスロット群のうち、前記下層巻線が巻装されるスロット群の中層巻線の他端が結線されるセグメントに対応するスロット群とは異なるスロット群の下層巻線が巻装される側の対応するセグメントに対して結線されていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
同一相のセグメント同士を結線する均圧結線をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子を備えた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ブラシ付き直流モータ等の回転電機において、高出力化に伴い、ブラシ１つあたりの負荷電流を軽減する等の目的で４つ以上の複数のブラシ（例えば４ブラシ）を備えたものを用いる場合がある。例えば、４つのブラシを備えた回転電機の場合、同極の２つのブラシを整流子のセグメントに同期接触させるのが理想とされるが、現実的に個々の同極のブラシが同時に整流子のセグメントに接触することは困難であり、同極の２つのブラシがそれぞれセグメントＡ、Ｂに同期接触した場合、セグメントＡ、Ｂそれぞれに結線された巻線に電流が同時に流れることで発生する電機子の励磁タイミングは同時であることから、各電機子のバランスは保持されるが、ブラシの接触するタイミングのズレが生じた場合、セグメントＡ、Ｂそれぞれに結線された巻線に電流が流れるタイミングがズレてしまうため、各巻線に電流が流れたことで発生する電機子の励磁タイミングのバランスが崩され、結果として、モータの回転ムラ、振動および異音等が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、このような複数のブラシを備えた回転電機において、ブラシの接触するタイミングのズレが生じた場合でも、モータ回転のムラ、振動および異音の発生を低減するものとして、例えば、特許文献１に記載の回転電機の電機子が提案されている。特許文献１に記載の電機子は、上下２層からなる上層巻線および下層巻線を巻装した電機子において、各スロットの上層巻線および下層巻線の巻数を同じにするとともに、下層巻線はロングα巻、上層巻線はショートα巻であって、一方の同一相のスロットの下層巻線と、他方の同一相のスロットの上層巻線とを対応する一方の同一相のセグメントに結線するとともに、前記一方の同一相のスロットの上層巻線と、前記他方の同一相のスロットの下層巻線とを対応する他方の同一相のセグメントに結線するようにしたものであり、このように結線することで、ブラシの接触するタイミングのズレが生じた場合でも、同一相の各スロットは均等に励磁され、その結果、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の電機子は、例えば、一方の同一相の下層巻線が巻装される側のセグメントと対応する他方の同一相のセグメントが同一の場合、このセグメント（これをセグメントＳ１とする）に下層巻線の始端を結線し、その下層巻線を回転軸付近を絡み付けながら経由してから該セグメントＳ１と１８０°（相対向）するスロットコアに所定巻数にて巻き付け、次に、再び巻装した下層巻線を回転軸付近を絡み付けながら経由してから前記セグメントＳ１に隣接するセグメントＳ２に結線し、上層巻線の始端をセグメントＳ１に結線し、該上層巻線を前記下層巻線と同数の巻数にて、セグメントＳ１に対応するスロットコア（前記下層巻線が巻装されたスロット）に巻装させてからセグメントＳ２に結線するものであることから、上層巻線の、スロットに巻回されるコイル部分の巻線端とこの巻線端が接続されるセグメント間の巻線（以下、渡り線という）は最短距離であるが、下層巻線の渡り線は上層巻線の渡り線に比べて長くなる。また、一方の同一相の下層巻線が巻装される側のセグメントと対応する一方の同一相のセグメントが同一の場合は、上層巻線の渡り線が長くなることから、いずれの場合においても、モータ全体の抵抗が増加するため、モータの出力が低下するという問題があった。
【０００６】
なお、特許文献１の図４には、従来の電機子への巻線を示した説明図が従来技術として示されており、この説明図に示すように巻線が巻装された電機子であれば、上層巻線の渡り線、下層巻線の渡り線は、ともに最短距離であることから、モータ全体の抵抗が増加することはないが、モータの回転ムラ、振動および異音が発生するという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１に記載の電機子、特許文献１に記載の従来技術は、ともに１つのブラシによって整流が行われ、任意のセグメント（例えば、セグメントＳ２とする）に下層巻線（または上層巻線）の始端を結線した場合、セグメントＳ２に隣接するセグメント（これをセグメントＳ３とする）に下層巻線（または上層巻線）の終端を結線するものである。例として、２組、４つのブラシ１１５のうち、同極のブラシ１１５ａ、１１５ｃがそれぞれ隣接する両セグメント（セグメントＳ２、Ｓ３とセグメントＳ１３、Ｓ１４）に摺接したときに、短絡されている巻線を図１１に示す。図１１から、下層巻線１２５および上層巻線１２７は、セグメントＳ２、Ｓ３間に結線され、ブラシ１１５ａにより短絡されており、これら２つの巻線は、並列接続されているので、セグメントＳ２、Ｓ３間に短絡されている巻線の接触抵抗は各巻線短絡時の接触抵抗よりも小さくなる。セグメントＳ１３、Ｓ１４間に短絡されている巻線（下層巻線１２６、上層巻線１２８）についても同様である。一般に、ブラシと整流子（の構成要素であるセグメント）間の接触抵抗は、短絡されている巻線に対しては、その接触抵抗が大きいほど、短絡電流をセーブする役目、すなわち、整流火花防止の役目をすることが知られているが、特許文献１に記載の電機子および特許文献１に記載の従来技術は、ともに１つのブラシによって整流が行われ、短絡されている巻線の接触抵抗が各巻線の接触抵抗よりも小さくなるため、整流火花が増大し、騒音の原因となる異音が生じる等、モータの寿命が短くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、モータの高出力化と、ブラシの接触するタイミングのズレが生じた場合の、モータ回転のムラ、振動および異音の発生の低減とを両立させることができるとともに、整流火花の低減を図ることのできる回転電機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】
【０００９】
本発明に係る回転電機は、複数のセグメントを有し、２組のブラシが摺接される整流子と、前記セグメントと同数のスロットコアを有する電機子と、前記電機子の各スロットに巻装され、それぞれ上下２層からなる上層巻線および下層巻線とを備えた回転電機において、各スロットの上層巻線および下層巻線の巻数を同じにするとともに、所定スロットで構成されるスロット群のうち、同一相となるスロット群に巻装された、２つの上層巻線および２つの下層巻線であって、第１の同一相のスロット群の上層巻線および下層巻線の一端は前記第１の同一相のスロット群の上層巻線、下層巻線の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第１の同一相のスロット群に対して１８０度対向する第２の同一相のスロット群の上層巻線および下層巻線の一端は前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線されているとともに、前記第１の同一相のスロット群の上層巻線、下層巻線の２つの巻線のうち、何れか一方の巻線の他端は前記巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記一方の巻線と同じ層の巻線の他端は前記巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、他方の巻線の他端は前記第２の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線され、前記第２の同一相のスロット群の各層巻線であって、前記他方の巻線と同じ層の巻線の他端は前記第１の同一相のスロット群の各層巻線が巻装される側の対応するセグメントに結線されるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータの高出力化と、ブラシの接触するタイミングのズレが生じた場合の、モータ回転のムラ、振動および異音の発生の低減とを両立させることができるとともに、整流火花の低減を図ることのできる回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るブラシ付きモータ１の断面図である。
【図２】図１中の電機子２０の断面図である。
【図３】図２中の電機子鉄心２２の断面図である。
【図４】図２中の整流子２４および整流子２４に摺接されるブラシ１５の断面図である。
【図５】図２に示した電機子２０の巻線図である。
【図６】図５に示した電機子２０において、セグメント２４ａ（セグメントＳ２、Ｓ１３）が同時ＯＦＦの場合の、磁気バランスを説明する図である。
【図７】図５に示した電機子２０において、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合の磁気バランスを説明する図である。
【図８】図５に示した電機子２０において、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合の磁気バランスを説明する図である。
【図９】ブラシ１５が整流子２４に摺接したときの、（ａ）下層巻線、（ｂ）上層巻線の電気回路図である。
【図１０】図９中の電気回路図において、短絡されている巻線を示した図である。
【図１１】比較のため、電機子２０の代わりに、特許文献１に記載の電機子において、ブラシ１５が整流子２４に摺接したときに、短絡されている巻線を示した図である。
【図１２】図２に示した電機子２０の変形例である電機子２０ａの巻線図である。
【図１３】図１中のブラシ１５の周方向幅が異なる場合の電機子２０の巻線図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータの整流子４４の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータの電機子４０の巻線図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るブラシ付きモータ４１の断面図である。
【図１７】図１６中の電機子６０の断面図である。
【図１８】図１７中の電機子鉄心６２の断面図である。
【図１９】図１７中の整流子６４および整流子６４に摺接されるブラシ５５の断面図である。
【図２０】図１７に示した電機子６０の巻線図である。
【図２１】図２０に示した電機子６０において、セグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ１１、Ｓ２０）が同時ＯＦＦの場合の、磁気バランスを説明する図である。
【図２２】図２０に示した電機子６０において、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合の磁気バランスを説明する図である。
【図２３】図２０に示した電機子６０において、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合の磁気バランスを説明する図である。
【図２４】図２０に示した電機子６０において、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合の磁気バランスを説明する図である。
【図２５】ブラシ５５が整流子６４に摺接したときの、（ａ）下層巻線、（ｂ）中層巻線、（ｃ）上層巻線の電気回路図である。
【図２６】図２５中の電気回路図において、短絡されている巻線を示した図である。
【図２７】比較のため、電機子６０の代わりに、特許文献１に記載の電機子において、ブラシ５５が整流子６４に摺接したときに、短絡されている巻線を示した図である。
【図２８】図１７に示した電機子６０の変形例である電機子６０ａの巻線図である。
【図２９】図１７に示した電機子６０の別の変形例である電機子６０ｂの巻線図である。
【図３０】図１７に示した電機子６０のさらに別の変形例である電機子６０ｃの巻線図である。
【図３１】図１６中のブラシ５５の周方向幅が異なる場合の電機子６０の巻線図である。
【図３２】本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータの整流子８４の断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータの電機子８０の巻線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転電機の一つであるブラシ付きモータ１の断面図、図２は、図１中の電機子２０の断面図、図３は、図２中の電機子鉄心２２の断面図、図４、図２中の整流子２４および整流子２４に摺接されるブラシ１５の断面図である。なお、以下各図において同一または相当部分には同一符号を付して説明する。
【００１３】
図１に示すように、ブラシ付きモータ１は、有底筒形状のヨーク１０と、ヨーク１０の内周面に沿って周方向に等間隔で配置される複数（図５では４個）の永久磁石１１と、永久磁石１１を保持する磁石ホルダ１２と、各永久磁石１１の内周面と所定の空隙を介して配設される電機子２０とを備える。電機子２０はシャフト２１に固定されており、ヨーク１０に設けられたベアリングケース部１０ａに保持されるリアベアリング１３およびハウジング１４に設けられたベアリングケース部１４ａに保持されるフロントベアリング１７によって、シャフト２１は回転自在に支持されている。
【００１４】
また、図２に示すように、電機子２０はシャフト２１と、シャフト２１に固定される電機子鉄心２２と、電機子鉄心２２に巻回される電機子巻線２３と、シャフト２１に固定され、電機子巻線２３と接続される整流子２４とを備える。電機子鉄心２２は、図３に示すように、シャフト２１を中心として放射状に延びる複数（図３では２２個）のスロットコア２２ａを有している。そして、電機子巻線２３は、スロットコア２２ａ間のスロット２２ｂに巻回され、スロット２２ｂの数は、スロットコア２２ａと同数、すなわち、２２個である。また、整流子２４は、図４に示すように、その表面にスロットコア２２ａと同数（図４では２２個）のセグメント２４ａが円周上に等角度間隔に設けられている。各セグメント２４ａはそれぞれフック２４ｂを有し、該フック２４ｂには電機子巻線２３の始端（一端）または終端（他端）が結線されている。なお、図４では、セグメント２４ａを周方向に連続した番号であるセグメント番号「１」〜「２２」として付して図示しており、以下では、セグメント番号「ｎ」のセグメント２４ａをセグメントＳｎと表記する。そして、図１に示すように、ブラシ１５はスプリングブラシ１６によって整流子２４側に固定されることで、セグメント２４ａに摺接している。より詳細には、図３に示すように、２組、すなわち、４つのブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃと、陰極側ブラシ１５ｂ、１５ｄ）がセグメント２４ａに摺接している。隣接する両ブラシ１５が互いに９０度をなしていることから、相対向する同極の両ブラシ１５はそれぞれ１８０度対向（相対向）する同一相のセグメント２４ａに摺接している。なお、同極のブラシ１５は、図示しない電極プレートにより接続されている。
【００１５】
次に、電機子鉄心２２の各スロット２２ｂに巻回される電機子巻線２３について、図５を用いて説明する。図５は、電機子２０の巻線図であり、図には、同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）がそれぞれ同一相のセグメント２４ａに接触するときであって、同極のブラシ１５が同時にセグメントＳ３、Ｓ１４に摺接した場合（同時ＯＮの場合）の、各ブラシ１５ａ〜１５ｄの摺接位置が示されている。以下では、ブラシ１５が機械的にセグメント２４ａ（例えば、Ｓｎ）に摺接することをセグメントＳｎがＯＮすると表現し、ブラシ１５が機械的にセグメント２４ａ（例えば、Ｓｎ）に摺接しないことをセグメントＳｎがＯＦＦすると表現する。なお、図５では、図４と同様、セグメント２４ａにセグメント番号「１」〜「２２」を付しているとともに、スロットコア２２ａを周方向に連続した番号であるスロットコア番号「１」〜「２２」として付して図示しており、上記セグメント番号と同様、以下では、スロットコア番号「ｎ」のスロットコア２２ａをスロットコアＳｎと表記する。また、電機子巻線２３を巻回するスロット２２ｂ（スロットコア２２ａ）をスロット群２２ｃと表記する。電機子巻線２３のスロット群２２ｃへの巻装は、図５に示すように、１８０度対向（相対向）する同一相のスロットコア２２ａに対してそれぞれ複数層（図５では、上下２層）にて行われる。
【００１６】
詳述すると、図５に示すように、まず各スロットコア２２ａに巻線層としての下層（１層目）の巻線（以下、下層巻線という）２５、２６をセミロングα巻（以下で詳述）にてそれぞれ所定巻数（例えば１０ターン）にて巻装する。このとき、下層巻線２５の一端（始端）を、同下層巻線２５が巻装される側のセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ２、詳細にはセグメントＳ２のフック２４ｂ）に結線し、渡り線２５ａを介して、セグメントＳ２に対応するスロット群２２ｃ（図５では、スロットコアＳ１〜Ｓ５）に所定巻数（例えば１０ターン）にて巻き付け、次に、渡り線２５ｂを介して、シャフト２１付近を絡み付けながら経由してから、前記セグメントＳ２に対応するスロット群２２ｃと同一相の（１８０度対向する）スロット群２２ｃ（図５では、スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の下層巻線２６が巻装される側のセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ１３）に隣接するセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ１４）に下層巻線２５の他端（終端）を結線する。セミロングα巻とは、このような巻線方法のことである。
【００１７】
そして、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア２２ａに対して同様に下層巻線を巻装していく。やがて、セグメントＳ２と相対向するセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ１３）が巡ってくると、図５に示すように、下層巻線２６の一端（始端）をセグメントＳ１３に結線し、渡り線２６ａを介して、セグメントＳ１３に対応するスロット群２２ｃ（図５では、スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）に所定巻数（例えば１０ターン）にて巻き付け、次に、渡り線２６ｂを介して、シャフト２１付近を絡み付けながら経由してから、前記セグメントＳ１３に対応するスロット群２２ｃと同一相の（１８０度対向する）スロット群２２ｃ（図５では、スロットコアＳ１〜Ｓ５）の下層巻線２５が巻装される側のセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ２）に隣接するセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ３）に下層巻線２６の他端（終端）を結線する。
【００１８】
上記順番でシャフト２１を一周して全てのスロットコア２２ａに下層巻線を巻装させたら、次に、前記下層巻線２５、２６等を巻装する順番と同様の順番で各スロットコア２２ａに巻線層としての上層（２層目）の巻線（以下、上層巻線という）２７、２８をショートα巻（以下で詳述）にてそれぞれ前記下層巻線２５、２６と同数の巻数（例えば１０ターン）にて巻装する。このとき、上層巻線２７の一端（始端）を、同上層巻線２７が巻装される側のセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ２）に結線し、渡り線２７ａを介して、セグメントＳ２に対応するスロット群２２ｃ（前記下層巻線２５が巻装されたスロット群）に巻装させてから、渡り線２７ｂを介して、セグメントＳ２に隣接するセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ３）に結線する。ショートα巻とは、このような巻線方法のことである。
【００１９】
そして、下層巻線を巻装する場合と同様に、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア２２ａに上層巻線を巻装していく。やがて、セグメントＳ２と相対向するセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ１３）が巡ってくると、上層巻線２８の一端（始端）をセグメントＳ１３に結線し、渡り線２８ａを介して、セグメントＳ１３に対応するスロット群２２ｃ（前記下層巻線２６が巻装されたスロット群）に巻装させてから、渡り線２８ｂを介して、セグメントＳ１３に隣接するセグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ１４）に結線する。
【００２０】
上記順番でシャフト２１を一周して全てのスロットコア２２ａに上層巻線を巻装させたら、電機子鉄心２２への電機子巻線２３の巻装が完了する。ここで、上記手順により、電機子鉄心２２の各スロットコア２２ａに巻装された電機子巻線２３の各上層巻線および下層巻線の巻数は同じ巻数にて巻装している。すなわち、同一相となるセグメント２４ａ（例えば、セグメントＳ２、Ｓ３、Ｓ１３、Ｓ１４）に下層巻線２５、２６、上層巻線２７、２８を均等に振り分けて巻装させるようにしている。また、前記電機子巻線２３のうち、上層巻線２７、２８は、ショートα巻にて巻装されていることから、上層巻線２７、２８の渡り線２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂの長さは、従来と同様である。これに対して、下層巻線２５、２６は、セミロングα巻にて巻装されており、下層巻線がロングα巻である従来の場合に比べて、下層巻線２５、２６の渡り線２５ａ、２６ａのセグメント２４ａへの接続を上層巻線２７、２８の渡り線２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂのセグメント２４ａへの接続と同様の接続としたことにより、渡り線２５ａ、２６ａの長さを短縮できることから、モータ全体の抵抗が低減し、モータの高出力化を図ることができる。また、電機子鉄心２２への電機子巻線２３の巻回時間が短縮されることから、生産性が向上する。
【００２１】
また、図５に示すように、同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）がそれぞれ同一相のセグメント２４ａに接触するときであって、セグメントＳ３、Ｓ１４が同時ＯＮした場合、陽極側ブラシ１５ａは隣接する両セグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ２、Ｓ３）に摺接し、陽極側ブラシ１５ｃは隣接する両セグメント２４ａ（図５では、セグメントＳ１３、Ｓ１４）に摺接していることから、下層巻線２５、２６および上層巻線２７、２８はすべて短絡され、通電されない。従って、電機子巻線２３に電流が流れたことで発生する電機子２０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。
【００２２】
次に、上記のように構成した電機子２０において、同極のブラシ１５がそれぞれ同一相のセグメント２４ａに接触した場合であって、セグメントＳ２、Ｓ１３が同時ＯＦＦの場合の電機子２０の巻線図を図６に、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合であって、例えば、セグメントＳ１４のＯＮが遅れている場合およびセグメントＳ３のＯＮが遅れている場合の電機子２０の巻線図をそれぞれ図７、図８に示す。
【００２３】
図６に示すように、同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）がそれぞれ同一相のセグメント２４ａに接触するときであって、セグメントＳ２、Ｓ１３が同時ＯＦＦした場合、陽極側ブラシ１５ａはセグメントＳ３に、陽極側ブラシ１５ｃはセグメントＳ１４にそれぞれ摺接しており、下層巻線２６の渡り線２６ｂはセグメントＳ３に結線され、下層巻線２６の渡り線２６ａおよび上層巻線２８の渡り線２８ａはともにセグメントＳ１３に結線されるとともに、上層巻線２８の渡り線２８ｂはセグメントＳ１４に結線されていることから、下層巻線２６、上層巻線２８はともに通電される。同様に、下層巻線２５の渡り線２５ｂはセグメントＳ１４に結線されており、渡り線２５ａと渡り線２７ａが接続され、上層巻線２７の渡り線２７ｂはセグメントＳ３に結線されていることから、下層巻線２５、上層巻線２７はともに通電される。従って、電機子巻線２３に電流が流れたことで発生する電機子２０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。
【００２４】
また、図７に示すように、ブラシ１５の接触するタイミングのズレが生じた場合であって、セグメントＳ１４のＯＮが遅れた場合、すなわち、セグメントＳ３が、セグメントＳ１４より先に同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）に接触するときは、セグメントＳ１４はブラシ１５ｃに摺接しないので、下層巻線２５、２６および上層巻線２７、２８のうち、巻線の一端が結線されるセグメント２４ａが同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）に摺接し、巻線の他端がセグメントＳ１４に結線された下層巻線２５、および同下層巻線２５と相対向し巻数が同じ上層巻線２８が通電される。従って、ブラシ１５の接触するタイミングにズレが生じた場合の一例として、図６に示すような場合でも、１８０度対向するスロットコア２２ａは均等に励磁されることになる。その結果、ブラシ１５のセグメント２４ａに接触するタイミングのズレによる励磁のアンバランスが抑えられ、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を低減することができる。
【００２５】
次に、ブラシ１５の接触するタイミングのズレが生じた場合の別の例として、図８に示すように、セグメントＳ３のＯＮが遅れた場合、すなわち、セグメントＳ１４が、セグメントＳ３より先に同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）に接触するときは、セグメントＳ３はブラシ１５ａに摺接しないので、下層巻線２５、２６および上層巻線２７、２８のうち、巻線の一端が結線されるセグメント２４ａが同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）に摺接し、巻線の他端がセグメントＳ３に結線された下層巻線２６、および同下層巻線２６と相対向し巻数が同じ上層巻線２７が通電される。従って、ブラシ１５の接触するタイミングにズレが生じた場合の別の一例として、図８に示すような場合でも、１８０度対向するスロットコア２２ａは均等に励磁されることになる。その結果、ブラシ１５のセグメント２４ａに接触するタイミングのズレによる励磁のアンバランスが抑えられ、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を低減することができる。
【００２６】
続いて、電機子巻線２３を電機子鉄心２２の各スロット２２ｂに巻回した電機子２０において、図５に示すように、２組、４つのブラシ１５が整流子２４（セグメント２４ａ）に摺接したときの電気回路図を図９に示す。ここで、図９（ａ）、図９（ｂ）は、それぞれ下層巻線、上層巻線の電気回路図を示している。また、図９中の電気回路図において、短絡されている巻線を示したものを図１０に示す。
【００２７】
図９（ａ）から、上記下層巻線のうち、下層巻線２５、２６は、それぞれセグメントＳ２、Ｓ１４間、セグメントＳ３、Ｓ１３間に結線され、同極の両ブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａおよび１５ｃ）により短絡されている。これに対して、図９（ｂ）から、上記上層巻線のうち、上層巻線２７、２８は、従来と同様、それぞれセグメントＳ２、Ｓ３間、セグメントＳ１３、Ｓ１４間に結線され、１つのブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａまたは１５ｃ）により短絡されている。そして、これらの４つの短絡されている巻線（下層巻線２５、２６、上層巻線２７、２８）を示した図１０と、従来の電機子において、同様に短絡されている巻線（下層巻線１２５、１２６、上層巻線１２７、１２８）を示した図１１を比較すると、図１０に示した４つの短絡されている巻線のうち、上層巻線２７、２８は、従来と同様、それぞれ隣接する両セグメント２４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３とセグメントＳ１３、Ｓ１４）間に結線され、同極の１つのブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａまたは１５ｃ）により短絡されている。これに対して、下層巻線２５は、その始端（一端）を前記下層巻線２５および上層巻線２７が巻装されるスロットコア２２ａに対応するセグメント２４ａ（図１０では、セグメントＳ２）に結線し、その終端（他端）をセグメントＳ２と１８０度対向（相対向）するセグメント２４ａ（図１０では、セグメントＳ１３）に隣接するセグメント２４ａ（図１０では、Ｓ１４）に結線するようにしている。下層巻線２６についても同様である。その結果、下層巻線２５、上層巻線２７は、それぞれ陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃが摺接するセグメント２４ａ（セグメントＳ２、Ｓ１４）間、陽極側ブラシ１５ａが摺接するセグメント２４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３）間で直列接続され、同極の両ブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａおよび１５ｃ）によって整流が行われる。下層巻線２６、上層巻線２８についても同様である。ゆえに、下層巻線１２５、上層巻線１２７がともに隣接する両セグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３）間で並列接続され、１つのブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ）によって整流が行われる従来の場合（図１１参照）に比べて、短絡されている巻線の接触抵抗が大きくなることから、整流火花の低減を図ることができる。また、異音抑制につながるとともにモータの耐久性を向上することができる。
【００２８】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る回転電機は、２２個のセグメント２４ａを有し、２組のブラシ１５が摺接される整流子２４と、前記セグメント２４ａと同数のスロットコア２２ａを有する電機子２０と、前記電機子２０の各スロット２２ｂに巻装され、それぞれ上下２層からなる上層巻線および下層巻線とを備えた回転電機において、各スロット２２ｂの上層巻線および下層巻線の巻数を同じにするとともに、５つのスロットで構成されるスロット群２２ｃのうち、同一相となるスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５とスロットコアＳ１２〜Ｓ１６）に巻装された、２つの上層巻線２７、２８および２つの下層巻線２５、２６であって、第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の上層巻線２７および下層巻線２５の一端は前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の上層巻線２７、下層巻線２５の各層巻線が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ２）に結線され、第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の上層巻線２８および下層巻線２６の一端は前記第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線（上層巻線２８、下層巻線２６）が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ１３）に結線されるとともに、前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の上層巻線２７、下層巻線２５の２つの巻線のうち、一方の巻線（上層巻線２７）の他端は前記巻線（上層巻線２７）が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ３）に結線され、前記第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線（上層巻線２８、下層巻線２６）であって、前記上層巻線２７と同じ層の巻線（上層巻線２８）の他端は前記第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線（上層巻線２８、下層巻線２６）が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ１４）に結線され、他方の巻線（下層巻線２５）の他端は前記第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線（上層巻線２８、下層巻線２６）が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ１４）に結線され、前記第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線（上層巻線２８、下層巻線２６）であって、前記下層巻線２５と同じ層の巻線（下層巻線２６）の他端は前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の各層巻線（上層巻線２７、下層巻線２５）が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ３）に結線されるように構成したので、下層巻線２５、２６の長さを短縮でき、モータ全体の抵抗が低減するとともに、ブラシ１５の接触するタイミングにズレが生じた場合でも、１８０度対向するスロットコア２２ａは均等に励磁されることから、モータの高出力化と、ブラシ１５の接触するタイミングのズレが生じた場合の、モータ回転のムラ、振動および異音の発生の低減とを両立させることができるとともに、同極の両ブラシ１５によって整流が行われるので、ブラシ１５が整流子２４（セグメント２４ａ）に摺接したときに、ブラシ１５により短絡されている巻線の接触抵抗が大きくなり、整流火花の低減を図ることができる回転電機を提供することができる。
【００２９】
なお、本発明の実施の形態１に係る回転電機においては、第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の下層巻線２５の他端は第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ１４）に結線され、前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の上層巻線２７の他端は前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の各層巻線が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ３）に結線される場合について示したが、この場合に限らず、上層巻線と下層巻線の巻線方法を逆にした場合であってもよく、図１２に示すように、第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の下層巻線２５の他端が前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の各層巻線が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ３）に結線され、前記第１の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）の上層巻線２７の他端が前記第２の同一相のスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の各層巻線が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ１４）に結線されるようにしてもよい。この場合、上層巻線２７、２８の渡り線２７ｃ、２８ｃの長さを短縮でき、モータ全体の抵抗が低減するとともに、ブラシ１５の接触するタイミングにズレが生じた場合でも、１８０度対向するスロットコア２２ａは均等に励磁されることから、モータの高出力化と、ブラシ１５の接触するタイミングのズレが生じた場合の、モータ回転のムラ、振動および異音の発生の低減とを両立させることができるとともに、同極の両ブラシ１５によって整流が行われるので、ブラシ１５が整流子２４（セグメント２４ａ）に摺接したときに、ブラシ１５により短絡されている巻線の接触抵抗が大きくなり、整流火花の低減を図ることができる回転電機を提供することができる。
【００３０】
また、本発明の実施の形態１によれば、同一スロット群２２ｃに巻装される上層巻線、下層巻線に関して、例えば、スロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）に巻装される上層巻線２７はショートα巻であって、前記上層巻線２７の一端と他端はそれぞれ前記上層巻線２７が巻装される側の対応するセグメント２４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３）に対して結線されるとともに、前記スロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）に巻装される下層巻線２５はセミロングα巻であって、前記下層巻線２５の一端は前記下層巻線２５が巻装される側の対応するセグメント２４ａ（セグメントＳ２）に対して結線され、前記下層巻線２５の他端は前記下層巻線２５が巻装されるスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）と同一相となるスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５とスロットコアＳ１２〜Ｓ１６）であって、前記下層巻線２５が巻装されるスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ５）とは異なるスロット群２２ｃ（スロットコアＳ１２〜Ｓ１６）の下層巻線２６が巻装される側の対応するセグメント２４ａ（セグメントＳ１４）に対して結線されるようにしたので、各スロットコア２２ａに１層目の巻線として、下層巻線がショートα巻にて巻装される従来の場合に比べて、下層巻線に対するデッドスペース（具体的には、シャフト２１と渡り線２５ａ、２６ａとの間に形成されるデッドスペース）を低減することができる。それゆえ、各スロットコア２２ａに２層目の巻線としての上層巻線の占積率を向上することができる。したがって、電機子２０の巻装における占積を向上することができる。
【００３１】
また、本発明の実施の形態１に係る回転電機においては、各ブラシ１５ａ〜１５ｄの摺接位置に関して、例えば、図５に示すように、各ブラシ１５ａ〜１５ｄの周方向の幅が各セグメント２４ａの周方向の幅と同程度の場合について示したが、この場合に限らず、例えば、図１３に示すように、各ブラシ１５ａ〜１５ｄの周方向の幅が各セグメント２４ａの周方向の幅の２倍程度であってもよいし、それ以上であってもよい。このような場合であっても、陽極側ブラシ１５ａは隣接する３つのセグメント２４ａ（図１３では、セグメントＳ２、Ｓ３およびＳ４）に摺接することから、下層巻線２５、２６および上層巻線２７、２８は図５の場合と同様、すべて短絡され、通電されず、また、下層巻線２５’、２６’および上層巻線２７’、２８’もすべて短絡され、通電されない。従って、図５の場合と同様、電機子巻線２３に電流が流れたことで発生する電機子２０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。図６〜図８についても同様である。
【００３２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る回転電機の一つであるブラシ付きモータは、上記実施の形態１に係る回転電機において、整流子に任意のセグメントとこのセグメントと１８０度対向するセグメントとを結線する均圧結線を有するものである。以下、本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータを図１４、図１５を用いて説明する。図１４は、本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータの整流子４４の断面図、図１５は、本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータの電機子４０の巻線図である。なお、本発明の実施の形態２に係るブラシ付きモータにおいて、図１４に示した整流子４４、図１５に示した電機子４０以外の構成は、図１に示すブラシ付きモータ１と同じであるので、その詳細説明は省略する。
【００３３】
図１４に示すように、整流子４４は、任意のセグメント２４ａ（図１４では、セグメントＳ２）とこのセグメントＳ２と１８０度対向（相対向）するセグメント２４ａ（図１４では、セグメントＳ１３）とを１対１で結線する均圧結線２９を有している。また、図１４において、図示しないが、均圧結線２９は、他の対向した位置の２つのセグメント２４ａ間にも同様に設けられており、均圧結線２９の数は、整流子４４全体ではセグメント２４ａの数の半数（図１４では、１１本）である。
【００３４】
また、図１５に示すように、均圧結線２９は、同じ電圧を供給する２つの同極のブラシ１５が接触する。つまり、均圧結線２９は、同じ電圧を供給する複数のブラシが同時に接触する複数のセグメントを互いに接続する。それゆえ、図１５に示すように、同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）がそれぞれ同一相のセグメント２４ａに接触するときであって、ブラシ１５の接触するタイミングのズレが生じた場合であって、セグメントＳ２のＯＦＦが進んでいる場合、すなわち、セグメントＳ２が、セグメントＳ１３より先に同極のブラシ１５（陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃ）に接触するときや陽極側ブラシ１５ａ、１５ｃのうち、一方の接触が不良となった場合であっても、均圧結線２９により、セグメントＳ２とこれに相対向するセグメントＳ１３が接続されていることから、下層巻線２５、２６および上層巻線２７、２８はすべて短絡され、通電されない。従って、電機子巻線２３に電流が流れたことで発生する電機子４０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。
【００３５】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る回転電機は、上記実施の形態１に係る回転電機において、任意のセグメントとこのセグメントと１８０度対向するセグメントとを結線する均圧結線を有する構成としたので、上記実施の形態１に記載の効果に加え、ブラシ１５の接触するタイミングのズレが生じた場合や同極のブラシ１５のうち、一方の接触が不良となった場合であっても、電機子巻線２３に電流が流れたことで発生する電機子４０の励磁タイミングのバランスが崩されることがないことから、さらなる磁気アンバランスの抑制効果を奏することができ、電機子４０が振れることなく、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を抑制することができる。
【００３６】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、２組、４つのブラシを有するブラシ付きモータの場合について示した。これに対して、実施の形態３では、３組、６つのブラシを有するブラシ付きモータの場合について、図１６〜図３０を用いて説明する。図１６は、本発明の実施の形態３に係る回転電機の一つであるブラシ付きモータ４１の断面図、図１７は、図１６中の電機子６０の断面図、図１８は、図１７中の電機子鉄心６２の断面図、図１９は、図１７中の整流子６４および整流子６４に摺接されるブラシ５５の断面図である。
【００３７】
図１６に示すように、ブラシ付きモータ４１は、有底筒形状のヨーク１０と、ヨーク１０の内周面に沿って周方向に等間隔で配置される複数（図１６では６個）の永久磁石５１と、永久磁石５１を保持する磁石ホルダ１２と、各永久磁石５１の内周面と所定の空隙を介して配設される電機子６０とを備える。電機子６０はシャフト２１に固定されており、ヨーク１０に設けられたベアリングケース部１０ａに保持されるリアベアリング１３およびハウジング１４に設けられたベアリングケース部１４ａに保持されるフロントベアリング１７によって、シャフト２１は回転自在に支持されている。
【００３８】
また、図１７に示すように、電機子６０はシャフト２１と、シャフト２１に固定される電機子鉄心６２と、電機子鉄心６２に巻回される電機子巻線６３と、シャフト２１に固定され、電機子巻線６３と接続される整流子６４とを備える。電機子鉄心６２は、図１８に示すように、シャフト２１を中心として放射状に延びる複数（図１８では２７個）のスロットコア６２ａを有している。そして、電機子巻線６３は、スロットコア６２ａ間のスロット６２ｂに巻回され、スロット６２ｂの数は、スロットコア６２ａと同数、すなわち、２７個である。また、整流子６４は、図１９に示すように、その表面にスロットコア６２ａと同数（図１９では２７個）のセグメント６４ａが円周上に等角度間隔に設けられている。各セグメント６４ａはそれぞれフック６４ｂを有し、該フック６４ｂには電機子巻線６３の始端（一端）または終端（他端）が結線されている。なお、図１９では、セグメント６４ａを周方向に連続した番号であるセグメント番号「１」〜「２７」として付して図示しており、上記実施の形態１の記載と同様、以下では、セグメント番号「ｎ」のセグメント６４ａをセグメントＳｎと表記する。そして、図１６に示すように、ブラシ５５はスプリングブラシ１６によって整流子６４側に固定されることで、セグメント６４ａに摺接している。より詳細には、図１９に示すように、３組、すなわち、６つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅと、陰極側ブラシ５５ｂ、５５ｄ、５５ｆ）がセグメント６４ａに摺接している。隣接する両ブラシ５５が互いに６０度をなしていることから、互いに１２０度の間隔を有して配置される同極の両ブラシ５５は、それぞれ１２０度ずれて位置する同一相のセグメント６４ａに摺接している。なお、同極のブラシ５５は、図示しない電極プレートにより接続されている。
【００３９】
次に、電機子鉄心６２の各スロット６２ｂに巻回される電機子巻線６３について、図２０を用いて説明する。図２０は、電機子６０の巻線図であり、図には、セグメントＳ３、Ｓ１２、Ｓ２１が同時ＯＮした場合の各ブラシ５１ａ〜５１ｆの摺接位置が示されている。なお、図２０では、図１９と同様、セグメント６４ａにセグメント番号「１」〜「２７」を付しているとともに、スロットコア６２ａを周方向に連続した番号であるスロットコア番号「１」〜「２７」として付して図示しており、上記セグメント番号と同様、以下では、スロットコア番号「ｎ」のスロットコア６２ａをスロットコアＳｎと表記する。電機子巻線６３のスロット群６２ｃへの巻装は、図２０に示すように、１２０度、または２４０度ずれて位置する同一相のスロットコア６２ａに対してそれぞれ複数層（図２０では、上中下３層）にて行われる。
【００４０】
詳述すると、図２０に示すように、まず各スロットコア６２ａに巻線層の１層目である下層巻線６５〜６７をセミロングα巻にてそれぞれ所定巻数（例えば１０ターン）にて巻装する。このとき、下層巻線６５の一端（始端）を、同下層巻線６５が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２）に結線し、渡り線６５ａを介して、セグメントＳ２に対応するスロット群６２ｃ（図２０では、スロットコアＳ１〜Ｓ４）に所定巻数（例えば１０ターン）にて巻き付け、次に、渡り線６５ｂを介して、シャフト２１付近を絡み付けながら経由してから、前記セグメントＳ２に対応するスロット群６２ｃと同一相の（１２０度ずれて位置する）スロット群２２ｃ（図２０では、スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の下層巻線６６が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ１１）に隣接するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ１２）に下層巻線６５の他端（終端）を結線する。
【００４１】
そして、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア６２ａに対して同様に下層巻線を巻装していく。やがて、セグメントＳ２と１２０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ１１）が巡ってくると、下層巻線６６の一端（始端）をセグメントＳ１１に結線し、渡り線６６ａを介して、セグメントＳ１１に対応するスロット群６２ｃ（図２０では、スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）に所定巻数（例えば１０ターン）にて巻き付け、次に、渡り線６６ｂを介して、シャフト２１付近を絡み付けながら経由してから、前記セグメントＳ１１に対応するスロット群６２ｃと同一相の（１２０度ずれて位置する）スロット群６２ｃ（図２０では、スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の下層巻線６７が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２０）に隣接するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２１）に下層巻線６６の他端（終端）を結線する。引き続き、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア６２ａに対して同様に下層巻線を巻装していくと、セグメントＳ２と２４０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２０では、セグメント２０）が巡ってくるが、このときも同様にして、下層巻線６７の一端（始端）をセグメントＳ２０に結線し、下層巻線６７の他端（終端）をセグメントＳ３に結線する。
【００４２】
上記順番でシャフト２１を一周して全てのスロットコア６２ａに下層巻線を巻装させたら、次に、前記下層巻線６５〜６７等を巻装する順番と同様の順番で各スロットコア６２ａに巻線層としての中層（２層目）の巻線（以下、中層巻線という）６８〜７０をセミロングα巻にてそれぞれ前記下層巻線６５〜６７と同数の巻数（例えば１０ターン）にて巻装する。このとき、中層巻線６８の一端（始端）を、同中層巻線６８が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２）に結線し、渡り線６８ａを解して、セグメントＳ２に対応するスロット群６２ｃ（前記下層巻線６５が巻装されたスロット群）に巻装させてから、渡り線６８ｂを介して、シャフト２１付近を絡み付けながら経由してから、前記セグメントＳ２に対応するスロット群６２ｃと同一相の（２４０度ずれて位置する）スロット群６２ｃ（図２０では、スロットコアＳ１９〜Ｓ２１）の中層巻線７０が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２０）に隣接するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２１）に中層巻線６８の他端（終端）を結線する。
【００４３】
そして、下層巻線を巻装する場合と同様に、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア６２ａに中層巻線を巻装していく。やがて、セグメントＳ２と１２０度ずれて位置するセグメント２４ａ（図２０では、セグメントＳ１１）が巡ってくると、中層巻線６９の一端（始端）をセグメントＳ１１に結線し、渡り線６９ａを介して、セグメントＳ１１に対応するスロット群６２ｃ（前記下層巻線６６が巻装されたスロット群）に巻装させてから、渡り線６９ｂを介して、シャフト２１付近を絡み付けながら経由してから、前記セグメントＳ１１に対応するスロット群６２ｃと同一相の（２４０度ずれて位置する）スロット群６２ｃ（図２０では、スロットコアＳ１〜Ｓ４）の中層巻線６８が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２）に隣接するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ３）に中層巻線６９の他端（終端）を結線する。引き続き、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア６２ａに対して同様に中層巻線を巻装していくと、セグメントＳ２と２４０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２０では、セグメント２０）が巡ってくるが、このときも同様にして、中層巻線７０の一端（始端）をセグメントＳ２０に結線し、中層巻線７０の他端（終端）をセグメントＳ１２に結線する。
【００４４】
上記順番でシャフト２１を一周して全てのスロットコア６２ａに中層巻線を巻装させたら、最後に、前記下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０等を巻装する順番と同様の順番で各スロットコア６２ａに巻線層の３層目である下層巻線７１〜７３をショートα巻にてそれぞれ前記下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０と同数の巻数（例えば１０ターン）にて巻装する。このとき、上層巻線７１の一端（始端）を、同上層巻線７１が巻装される側のセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２）に結線し、渡り線７１ａを解して、セグメントＳ２に対応するスロット群６２ｃ（前記下層巻線６５、中層巻線６８が巻装されたスロット群）に巻装させてから、渡り線７１ｂを介して、セグメントＳ２に隣接するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ３）に結線する。
【００４５】
そして、下層巻線、中層巻線を巻装する場合と同様に、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア６２ａに上層巻線を巻装していく。やがて、セグメントＳ２と１２０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ１１）が巡ってくると、上層巻線７２の一端（始端）をセグメントＳ１１に結線し、渡り線７２ａを介して、セグメントＳ１１に対応するスロット群６２ｃ（前記下層巻線６６、中層巻線６９が巻装されたスロット群）に巻装させてから、渡り線７２ｂを介して、セグメントＳ１１に隣接するセグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ１２）に結線する。引き続き、シャフト２１を回転させながら順次各スロットコア６２ａに対して同様に上層巻線を巻装していくと、セグメントＳ２と２４０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２０では、セグメント２０）が巡ってくるが、このときも同様にして、上層巻線７３の一端（始端）をセグメントＳ２０に結線し、上層巻線７３の他端（終端）をセグメントＳ２１に結線する。
【００４６】
上記順番でシャフト２１を一周して全てのスロットコア６２ａに上層巻線を巻装させたら、電機子鉄心６２への電機子巻線６３の巻装が完了する。ここで、上記手順により、電機子鉄心６２の各スロットコア６２ａに巻装された電機子巻線６３の各上層巻線、中層巻線および下層巻線の巻数は同じ巻数にて巻装している。すなわち、同一相となるセグメント６４ａ（例えば、セグメントＳ２、Ｓ３、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２０、Ｓ２１）に下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０、上層巻線７１〜７３を均等に振り分けて巻装させるようにしている。また、前記電機子巻線６３のうち、上層巻線７１〜７３は、ショートα巻にて巻装されていることから、上層巻線７１〜７３の渡り線７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂの長さは、従来と同様である。これに対して、中層巻線６８〜７０、下層巻線６５〜６７は、セミロングα巻にて巻装されており、中層巻線、下層巻線がロングα巻である従来の場合に比べて、中層巻線６８〜７０、下層巻線６５〜６７の渡り線６５ａ、６６ａ、６７ａ、６８ａ、６９ａ、７０ａのセグメント６４ａへの接続を上層巻線７１〜７３の渡り線７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂのセグメント６４ａへの接続と同様の接続としたことにより、渡り線６５ａ、６６ａ、６７ａ、６８ａ、６９ａ、７０ａの長さを短縮できることから、モータ全体の抵抗が低減し、モータの高出力化を図ることができる。また、電機子鉄心６２への電機子巻線６３の巻回時間が短縮されることから、生産性が向上する。
【００４７】
また、図２０に示すように、同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）がそれぞれ同一相のセグメント６４ａに接触するときであって、セグメントＳ３、Ｓ１２、Ｓ２１が同時ＯＮした場合、陽極側ブラシ５５ａは隣接する両セグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２、Ｓ３）に摺接し、陽極側ブラシ５５ｃは隣接する両セグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ１１、Ｓ１２）に摺接し、陽極側ブラシ５５ｅは隣接する両セグメント６４ａ（図２０では、セグメントＳ２０、Ｓ２１）に摺接していることから、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０および上層巻線７１〜７３はすべて短絡され、通電されない。従って、電機子巻線６３に電流が流れたことで発生する電機子６０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。
【００４８】
次に、上記のように構成した電機子６０において、同極のブラシ５５がそれぞれ同一相のセグメント６４ａに接触した場合であって、セグメントＳ２、Ｓ１１、Ｓ２０が同時ＯＦＦの場合の電機子６０の巻線図を図２１に、ブラシの接触するタイミングにズレが生じる場合であって、例えば、セグメントＳ２１のＯＮが遅れている場合、セグメントＳ１２のＯＮが遅れている場合およびセグメントＳ３のＯＮが遅れている場合の電機子６０の巻線図をそれぞれ図２２〜図２４に示す。
【００４９】
図２１に示すように、同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）がそれぞれ同一相のセグメント６４ａに接触するときであって、セグメントＳ２、Ｓ１１、Ｓ２０が同時ＯＦＦした場合、陽極側ブラシ５５ａはセグメントＳ３に、陽極側ブラシ５５ｃはセグメントＳ１２に、陽極側ブラシ５５ｅはセグメントＳ２１にそれぞれ摺接しており、下層巻線６７の渡り線６７ｂはセグメントＳ３に結線され、下層巻線６７の渡り線６７ａ、中層巻線７０の渡り線７０ａおよび上層巻線７３の渡り線７３ａはともにセグメントＳ２０に結線されるとともに、中層巻線７０の渡り線７０ｂはセグメントＳ１２に結線され、上層巻線７３の渡り線７３ｂはセグメントＳ２１に結線されていることから、下層巻線６７、中層巻線７０および上層巻線７３はともに通電される。同様に、下層巻線６６の渡り線６６ｂはセグメントＳ２１に結線されており、渡り線６９ａと渡り線７２ａが接続され、中層巻線６９の渡り線６９ｂはセグメントＳ３に結線され、上層巻線７２の渡り線７２ｂはセグメントＳ１２に結線されていることから、下層巻線６６、中層巻線６９および上層巻線７２はともに通電される。さらに、下層巻線６５の渡り線６５ｂはセグメントＳ１２に結線されており、渡り線６８ａと渡り線７１ａが接続され、中層巻線６８の渡り線６８ｂはセグメントＳ２１に結線され、上層巻線７１の渡り線７１ｂはセグメントＳ３に結線されていることから、下層巻線６５、中層巻線６８および上層巻線７１はともに通電される。従って、電機子巻線６３に電流が流れたことで発生する電機子６０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。
【００５０】
また、図２２に示すように、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合であって、セグメントＳ２１のＯＮが遅れた場合、すなわち、セグメントＳ３、Ｓ１２が、セグメントＳ２１より先に同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に接触するときは、セグメントＳ２１はブラシ５５ｅに摺接しないので、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０および上層巻線７１〜７３のうち、巻線の一端が結線されるセグメント６４ａが同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に摺接し、巻線の他端がセグメントＳ２１に結線された下層巻線６６、同下層巻線６６と１２０度ずれて位置し巻数が同じ上層巻線７３、および同下層巻線６６と２４０度ずれて位置し巻数が同じ中層巻線６８が通電される。従って、ブラシ５５の接触するタイミングにズレが生じた場合の一例として、図２２に示すような場合でも、１２０度、または２４０度ずれて位置する同一相のスロットコア６２ａは均等に励磁されることになる。その結果、ブラシ５５のセグメント６４ａに接触するタイミングのズレによる励磁のアンバランスが抑えられ、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を低減することができる。
【００５１】
次に、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合の別の例として、図２３に示すように、セグメントＳ１２のＯＮが遅れた場合、すなわち、セグメントＳ３、Ｓ２１が、セグメントＳ１２より先に同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に接触するときは、セグメントＳ１２はブラシ５５ｃに摺接しないので、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０および上層巻線７１〜７３のうち、巻線の一端が結線されるセグメント６４ａが同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に摺接し、巻線の他端がセグメントＳ１２に結線された下層巻線６５、同下層巻線６５と１２０度ずれて位置し巻数が同じ上層巻線７２、および同下層巻線６５と２４０度ずれて位置し巻数が同じ中層巻線７０が通電される。従って、ブラシ５５の接触するタイミングにズレが生じた場合の一例として、図２３に示すような場合でも、同一相のスロットコア６２ａは均等に励磁されることになる。その結果、ブラシ５５のセグメント６４ａに接触するタイミングのズレによる励磁のアンバランスが抑えられ、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を低減することができる。
【００５２】
次に、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合のさらに別の例として、図２４に示すように、セグメントＳ３のＯＮが遅れた場合、すなわち、セグメントＳ１２、Ｓ２１が、セグメントＳ３より先に同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に接触するときは、セグメントＳ３はブラシ５５ａに摺接しないので、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０および上層巻線７１〜７３のうち、巻線の一端が結線されるセグメント６４ａが同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に摺接し、巻線の他端がセグメントＳ３に結線された下層巻線６７、同下層巻線６７と１２０度ずれて位置し巻数が同じ上層巻線７１、および同下層巻線６７と２４０度ずれて位置し巻数が同じ中層巻線６９が通電される。従って、ブラシ５５の接触するタイミングにズレが生じた場合の一例として、図２４に示すような場合でも、同一相のスロットコア６２ａは均等に励磁されることになる。その結果、ブラシ５５のセグメント６４ａに接触するタイミングのズレによる励磁のアンバランスが抑えられ、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を低減することができる。
【００５３】
続いて、電機子巻線６３を電機子鉄心６２の各スロット６２ｂに巻回した電機子６０において、図２０に示すように、３組、６つのブラシ５５が整流子６４（セグメント６４ａ）に摺接したときの電気回路図を図２５に示す。ここで、図２５（ａ）〜図２５（ｃ）は、それぞれ下層巻線、中層巻線、上層巻線の電気回路図を示している。また、図２５中の電気回路図において、短絡されている巻線を示したものを図２６に示す。さらに、比較のため、従来の３層巻線の電機子において、短絡されている巻線を示したものを図２７に示す。
【００５４】
図２５（ａ）から、上記した下層巻線のうち、下層巻線６５〜６７は、それぞれセグメントＳ２、Ｓ１２間、セグメントＳ１１、Ｓ２１間、セグメントＳ２０、Ｓ３間に結線され、同極の３つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃおよび５５ｅ）により短絡されている。また、図２５（ｂ）から、上記した中層巻線のうち、中層巻線６８〜７０は、それぞれセグメントＳ２、Ｓ２１間、セグメントＳ１１、Ｓ３間、セグメントＳ２０、Ｓ１２間に結線され、同極の３つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃおよび５５ｅ）により短絡されている。これに対して、図２５（ｃ）から、上記した上層巻線のうち、上層巻線７１〜７３は、従来と同様、それぞれセグメントＳ２、Ｓ３間、セグメントＳ１１、Ｓ１２間、セグメントＳ２０、Ｓ２１間に結線され、１つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃまたは５５ｅ）により短絡されている。そして、これらの９つの短絡されている巻線（下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０、上層巻線７１〜７３）を示した図２６と、従来の電機子において、同様に短絡されている巻線（下層巻線１６５〜１６７、中層巻線１６８〜１７０、上層巻線１７１〜１７３）を示した図２７を比較すると、図２６に示した９つの短絡されている巻線のうち、上層巻線７１〜７３は、従来と同様、それぞれ隣接する両セグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３とセグメントＳ１１、Ｓ１２とセグメントＳ２０、Ｓ２１）間に結線され、同極の１つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃまたは５５ｅ）により短絡されている。これに対して、下層巻線６５は、その始端（一端）を前記下層巻線６５および上層巻線７１が巻装されるスロットコア６２ａに対応するセグメント６４ａ（図２６では、セグメントＳ２）に結線し、その終端（他端）をセグメントＳ２と１２０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２６では、セグメントＳ１１）に隣接するセグメント６４ａ（図２６では、Ｓ１２）に結線するようにしている。下層巻線６６、６７についても同様である。また、中層巻線６８は、その始端（一端）を前記中層巻線６８および上層巻線７１が巻装されるスロットコア６２ａに対応するセグメント６４ａ（図２６では、セグメントＳ２）に結線し、その終端（他端）をセグメントＳ２と２４０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図２６では、セグメントＳ２０）に隣接するセグメント６４ａ（図２６では、Ｓ２１）に結線するようにしている。中層巻線６９、７０についても同様である。その結果、下層巻線６５、中層巻線６８、上層巻線７１は、それぞれ陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃが摺接するセグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ１２）間、陽極側ブラシ５５ａ、５５ｅが摺接するセグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ２１）間、陽極側ブラシ５５ａが摺接するセグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３）間で直列接続され、同極の３つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃおよび５５ｅ）によって行われる。下層巻線６６、中層巻線６９、上層巻線７２あるいは下層巻線６７、中層巻線７０、上層巻線７３についても同様である。ゆえに、下層巻線１６５、中層巻線１６８、上層巻線１７１がともに隣接する両セグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３）間で並列接続され、１つのブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ）によって整流が行われる従来の場合（図２７参照）に比べて、短絡されている巻線の接触抵抗が大きくなることから、整流火花の低減を図ることができる。また、異音抑制につながるとともにモータの耐久性を向上することができる。
【００５５】
以上のように、本発明の実施の形態３に係る回転電機は、２７個のセグメント６４ａを有し、３組のブラシ５５が摺接される整流子６４と、前記セグメント６４ａと同数のスロットコア６２ａを有する電機子６０と、前記電機子６０の各スロット６２ｂに巻装され、それぞれ上中下３層からなる上層巻線、中層巻線および下層巻線とを備えた回転電機において、各スロット６２ｂの上層巻線、中層巻線および下層巻線の巻数を同じにするとともに、所定スロットで構成されるスロット群２２ｃのうち、同一相となるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４とスロットコアＳ１０〜Ｓ１３とスロットコアＳ１９〜Ｓ２２）に巻装された、３つの上層巻線７１〜７３、３つの中層巻線６８〜７０および３つの下層巻線６５〜６７であって、第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の上層巻線７１、中層巻線６８および下層巻線６５の一端は前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の上層巻線７１、中層巻線６８、下層巻線６５の各層巻線が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２）に結線され、第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の上層巻線７２、中層巻線６９および下層巻線６６の一端は前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９、下層巻線６６）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ１１）に結線され、第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の上層巻線７３、中層巻線７０および下層巻線６７の一端は前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２０）に結線されるとともに、前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の上層巻線７１、中層巻線６８、下層巻線６５の３つの巻線のうち、一方の巻線（上層巻線７１）の他端は前記巻線（上層巻線７１）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ３）に結線され、前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９、下層巻線６６）であって、上層巻線７１と同じ層の巻線（上層巻線７２）の他端は前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９、下層巻線６６）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ１２）に結線され、前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）であって、上層巻線７１と同じ層の巻線（上層巻線７３）の他端は前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に結線され、残り２つの巻線（中層巻線６８、下層巻線６５）のうち、一方の巻線（下層巻線６５）の他端は前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９、下層巻線６６）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ１２）に結線され、前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９、下層巻線６６）であって、下層巻線６５と同じ層の巻線（下層巻線６６）の他端は前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に結線され、前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）であって、下層巻線６５と同じ層の巻線（下層巻線６７）の他端は前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の各層巻線（上層巻線７１、中層巻線６８、下層巻線６５）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ３）に結線され、残りの１つの巻線（中層巻線６８）の他端は前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に結線され、前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９、下層巻線６６）であって、中層巻線６８と同じ層の巻線（中層巻線６９）の他端は前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の各層巻線（上層巻線７１、中層巻線６８、下層巻線６５）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ３）に結線され、前記第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線（上層巻線７３、中層巻線７０、下層巻線６７）であって、中層巻線６８と同じ層の巻線（中層巻線７０）の他端は前記第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線（上層巻線７２、中層巻線６９および下層巻線６６）が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ１２）に結線されるように構成されているので、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０の長さを短縮でき、モータ全体の抵抗が低減するとともに、ブラシ５５の接触するタイミングにズレが生じた場合でも、１２０度、または２４０度ずれて位置する同一相のスロットコア６２ａは均等に励磁されることから、モータの高出力化と、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合のモータ回転のムラ、振動および異音の発生の低減とを両立させることができるとともに、同極の３つのブラシ５５によって整流が行われるので、ブラシ５５が整流子６４（セグメント６４ａ）に摺接したときに、ブラシ５５により短絡されている巻線の接触抵抗が大きくなり、整流火花の低減を図ることができる回転電機を提供することができる。
【００５６】
なお、本発明の実施の形態３に係る回転電機においては、第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の下層巻線６５の他端は第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ１２）に結線され、前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の中層巻線６８の他端は第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に結線され、前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の上層巻線７１の他端は前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の各層巻線が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ３）に結線される場合について示したが、この場合に限らず、上層巻線、中層巻線および下層巻線のうち、２つの巻線の巻線方法を逆にした場合、すなわち、上層巻線と中層巻線の巻線方法を逆にした場合（図２８）、上層巻線と下層巻線の巻線方法を逆にした場合（図２９）、中層巻線と下層巻線の巻線方法を逆にした場合（図３０）であってもよく、例えば、図２８に示しように、第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の下層巻線６５の他端が第２の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の各層巻線が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ１２）に結線され、前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の中層巻線６８の他端が前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の各層巻線が巻装される側のセグメント２４ａ（セグメントＳ３）に結線され、前記第１の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の上層巻線７１の他端が第３の同一相のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の各層巻線が巻装される側のセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に結線されるようにしてもよい。この場合、下層巻線６５〜６８、上層巻線７１〜７３の長さを短縮でき、モータ全体の抵抗が低減するとともに、ブラシ５５の接触するタイミングにズレが生じた場合でも、１２０度、または２４０度ずれて位置する同一相のスロットコア６２ａは均等に励磁されることから、モータの高出力化と、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合のモータ回転のムラ、振動および異音の発生の低減とを両立させることができるとともに、同極の３つのブラシ５５によって整流が行われるので、ブラシ５５が整流子６４（セグメント６４ａ）に摺接したときに、ブラシ５５により短絡されている巻線の接触抵抗が大きくなり、整流火花の低減を図ることができる回転電機を提供することができる。
【００５７】
また、本発明の実施の形態３によれば、同一スロット群６２ｃに巻装される上層巻線、中層巻線および下層巻線に関して、例えば、スロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）に巻装される上層巻線７１はショートα巻であって、前記上層巻線７１の一端と他端はそれぞれ前記上層巻線７１が巻装される側の対応するセグメント６４ａ（セグメントＳ２、Ｓ３）に対して結線され、スロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）に巻装される中層巻線６８はセミロングα巻であって、前記中層巻線６８の一端は前記中層巻線６８が巻装される側の対応するセグメント６４ａ（セグメントＳ２）に対して結線され、前記中層巻線６８の他端は前記中層巻線６８が巻装されるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）と同一相となるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４とスロットコアＳ１０〜Ｓ１３とスロットコアＳ１９〜Ｓ２２）であって、前記中層巻線６８が巻装されるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）とは異なる２つのスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３とスロットコアＳ１９〜Ｓ２２）のうち、一方のスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）の中層巻線７０が巻装される側の対応するセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に対して結線されるとともに、スロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）に巻装される下層巻線６５はセミロングα巻であって、前記下層巻線６５の一端は前記下層巻線６５が巻装される側の対応するセグメント６４ａ（セグメントＳ２）に対して結線され、前記下層巻線６５の他端は前記下層巻線６５が巻装されるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）と同一相となるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４とスロットコアＳ１０〜Ｓ１３とスロットコアＳ１９〜Ｓ２２）であって、前記下層巻線６５が巻装されるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）とは異なる２つのスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３とスロットコアＳ１９〜Ｓ２２）のうち、前記下層巻線６５が巻装されるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１〜Ｓ４）の中層巻線６８の他端が結線されるセグメント６４ａ（セグメントＳ２１）に対応するスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１９〜Ｓ２２）とは異なるスロット群６２ｃ（スロットコアＳ１０〜Ｓ１３）の下層巻線６６が巻装される側の対応するセグメント６４ａ（セグメントＳ１２）に対して結線されるようにしたので、各スロットコア６２ａに１層目、２層目の巻線として、それぞれ下層巻線、中層巻線がショートα巻にて巻装される従来の場合に比べて、下層巻線、中層巻線に対するデッドスペース（具体的には、シャフト２１と渡り線６５ａ、６６ａ、６７ａとの間に形成されるデッドスペース、シャフト２１と渡り線６８ａ、６９ａ、７０ａとの間に形成されるデッドスペース）を低減することができる。それゆえ、各スロットコア６２ａに３層目の巻線としての上層巻線の占積率を向上することができる。したがって、電機子６０の巻装における占積を向上することができる。また、下層巻線６５と中層巻線６８の巻線方法を逆にした場合（図３０）であっても、下層巻線、中層巻線に対するデッドスペースが生じる場所が異なるが、デッドスペースの大きさは同じであることか���、従来の場合に比べて、デッドスペースを低減することができる。ゆえに、電機子６０ｃの巻装における占積を向上することができる。
【００５８】
また、本発明の実施の形態３に係る回転電機においては、各ブラシ５５ａ〜５５ｆの摺接位置に関して、例えば、図２０に示すように、各ブラシ５５ａ〜５５ｆの周方向の幅が各セグメント６４ａの周方向の幅と同程度の場合について示したが、この場合に限らず、例えば、図３１に示すように、各ブラシ５５ａ〜５５ｆの周方向の幅が各セグメント６４ａの周方向の幅の２倍程度であってもよいし、それ以上であってもよい。このような場合であっても、陽極側ブラシ５５ａは隣接する３つのセグメント２４ａ（図３１では、セグメントＳ２、Ｓ３およびＳ４）に摺接することから、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０および上層巻線７１〜７３は図２０の場合と同様、すべて短絡され、通電されず、また、下層巻線６５’〜６７’、中層巻線６８’〜７０’および上層巻線７１’〜７３’もすべて短絡され、通電されない。従って、図２０の場合と同様、電機子巻線６３に電流が流れたことで発生する電機子６０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。図２１〜図２４についても同様である。
【００５９】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る回転電機の一つであるブラシ付きモータは、上記実施の形態３に係る回転電機において、整流子に任意のセグメントとこのセグメントと１２０度、２４０度ずれて位置するセグメントとを結線する均圧結線を有するものである。以下では、実施の形態３において、整流子に均圧結線を有するものについて、図３２、図３３に基づいて説明する。図３２は、本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータの整流子８４の断面図、図３３は、本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータの電機子８０の巻線図である。なお、本発明の実施の形態４に係るブラシ付きモータにおいて、図３２に示した整流子８４、図３３に示した電機子８０以外の構成は、図１６に示すブラシ付きモータ４１と同じであるので、その詳細説明は省略する。
【００６０】
図３２に示すように、整流子８４は、任意のセグメント６４ａ（図３２では、セグメントＳ２）とこのセグメント６４ａと同一相のセグメント６４ａ、すなわち、セグメントＳ２と１２０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図３２では、セグメントＳ１１）とセグメントＳ２と２４０度ずれて位置するセグメント６４ａ（図３２では、セグメントＳ２０）とをそれぞれ１対１で結線する均圧結線７４を有している。また、図３２において、図示しないが、均圧結線７４は、他の同一相となる３つのセグメント６４ａ間にも同様に設けられており、均圧結線７４の数は、整流子８４全体ではセグメント６４ａの数と同数（図３２では、２７本）である。
【００６１】
また、図３３に示すように、均圧結線７４は、同じ電圧を供給する３つの同極のブラシ５５が接触する。つまり、均圧結線７４は、同じ電圧を供給する複数のブラシが同時に接触する複数のセグメントを互いに接続する。それゆえ、図３３に示すように、同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）がそれぞれ同一相のセグメント６４ａに接触するときであって、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合であって、セグメントＳ２のＯＦＦが進んでいる場合、すなわち、セグメントＳ２が、セグメントＳ１１、Ｓ２０より先に同極のブラシ５５（陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅ）に接触するときや陽極側ブラシ５５ａ、５５ｃ、５５ｅのうち、１つあるいは２つの陽極側ブラシが接触不良となった場合であっても、均圧結線７４により、セグメントＳ２とこれと同一相のセグメント６４ａ（セグメント１１、Ｓ２０）が接続されていることから、下層巻線６５〜６７、中層巻線６８〜７０および上層巻線７１〜７３はすべて短絡され、通電されない。従って、電機子巻線６３に電流が流れたことで発生する電機子８０の励磁タイミングのバランスが崩されることなく、これによりモータの回転ムラ、振動および異音は生じない。
【００６２】
以上のように、本発明の実施の形態４に係る回転電機は、上記実施の形態３に係る回転電機において、任意のセグメントとこのセグメントと同一相のセグメントとをそれぞれ１対１で結線する均圧結線を有する構成としたので、上記実施の形態３に記載の効果に加え、ブラシ５５の接触するタイミングのズレが生じた場合や同極のブラシ５５のうち、１つあるいは２つのブラシが接触不良となった場合であっても、電機子巻線６３に電流が流れたことで発生する電機子８０の励磁タイミングのバランスが崩されることがないことから、さらなる磁気アンバランスの抑制効果を奏することができ、電機子８０が振れることなく、モータの回転ムラ、振動および異音の発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、本発明の実施の形態１、２においては、永久磁石１１の個数が４個の場合について示し、本発明の実施の形態３、４においては、永久磁石５１の個数が６個の場合について示したが、永久磁石１１、５１の個数はそれぞれ４個、６個に限らず、偶数個であればよい。
【符号の説明】
【００６４】
１、４１：ブラシ付きモータ（回転電機）、
１０：ヨーク、
１０ａ、１４ａ：ベアリングケース部、
１１、５１：永久磁石、
１１ａ、１１ｃ、５１ａ、５１ｃ、５１ｅ：永久磁石（Ｎ極）、
１１ｂ、１１ｄ、５１ｂ、５１ｄ、５１ｆ：永久磁石（Ｓ極）、
１２：磁石ホルダ、
１３：リアベアリング、
１４：ハウジング、
１５、５５：ブラシ、
１５ａ、１５ａ’、１５ｃ、１５ｃ’、５５ａ、５５ａ’、５５ｃ、５５ｃ’、５５ｅ、５５ｅ’：陽極側ブラシ、
１５ｂ、１５ｂ’、１５ｄ、１５ｄ’、５５ｂ、５５ｂ’、５５ｄ、５５ｄ’、５５ｆ、５５f’：陰極側ブラシ、
１６：スプリングブラシ、
１７：フロントベアリング、
２０、２０ａ、４０、６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、８０：電機子、
２１：シャフト、
２２、６２：電機子鉄心、
２２ａ、６２ａ：スロットコア、
２２ｂ、６２ｂ：スロット、
２２ｃ、６２ｃ：スロット群
２３、６３、６３ａ：電機子巻線、
２４、４４、６４、８４：整流子、
２４ａ、６４ａ：セグメント、
２４ｂ、６４ｂ：フック、
２５、２５’、２６、２６’、６５、６５’、６６、６６’、６７、６７’、１２５、１２６、１６５、１６６、１６７：下層巻線、
２７、２７’、２８、２８’、７１、７１’、７２、７２’、７３、７３’、１２７、１２８、１７１、１７２、１７３：上層巻線、
２５ａ〜２５ｄ、２６ａ〜２６ｄ、２７ａ〜２７ｄ、２８ａ〜２８ｄ、６５ａ〜６５ｆ、６５ｈ〜６５ｋ、６６ａ〜６６ｆ、６６ｈ〜６６ｋ、６７ａ〜６７ｆ、６７ｈ〜６７ｋ、６８ａ〜６８ｆ、６８ｈ〜６８ｋ、６９ａ〜６９ｆ、６９ｈ〜６９ｋ、７０ａ〜７０ｆ、７０ｈ〜７０ｋ、７１ａ〜７１ｆ、７１ｈ〜７１ｋ、７２ａ〜７２ｆ、７２ｈ〜７２ｋ、７３ａ〜７３ｆ、７３ｈ〜７３ｋ：渡り線、
２９、７４：均圧結線、
６８、６８’、６９、６９’、７０、７０’、１６８、１６９、１７０：中層巻線、
６５ｇ、６６ｇ、６７ｇ、６８ｇ、６９ｇ、７０ｇ、７１ｇ、７２ｇ、７３ｇ：コイル部。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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