(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偶数の磁極と、
偶数のスロットを有する電機子鉄心と、
前記スロットを介して前記電機子鉄心に巻線される電機子巻線と、
偶数個のセグメントで構成される整流子と、
この整流子に摺接する４本以上のブラシとを具備した直流電動機であって、
前記電機子巻線は、前記電機子鉄心の１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイルが一対の前記セグメントに対し直列に接続されていることを特徴とする直流電動機。
【請求項２】
偶数の磁極と、
偶数のスロットを有する電機子鉄心と、
前記スロットを介して前記電機子鉄心に巻線される電機子巻線と、
偶数個のセグメントで構成される整流子と、
この整流子に摺接する４本以上のブラシとを具備した直流電動機であって、
前記電機子巻線は、前記電機子鉄心の１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイルが一対の前記セグメントに対し並列に接続され、且つ両電機子コイルの抵抗が略等しく成る様に巻線されていることを特徴とする直流電動機。
【請求項３】
請求項２に記載した直流電動機において、
前記一対のセグメントに対し並列に接続される２個の電機子コイルは、同一の前記スロット内に挿入される他の電機子コイルに対し、共に内側または外側に巻線されていることを特徴とする直流電動機。
【請求項４】
請求項２に記載した直流電動機において、
前記一対のセグメントに対し並列に接続される一方の電機子コイルと他方の電機子コイルは、同一の前記スロット内に挿入される他の電機子コイルに対し、前記一方の電機子コイルが内側に巻線され、前記他方の電機子コイルが外側に巻線されており、前記一方の電機子コイルは、前記電機子鉄心に対し前記一対のセグメントと反対側に設けられていることを特徴とする直流電動機。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの直流電動機は、自動車の電動パワーステアリング装置に使用されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４本以上のブラシを有する直流電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動パワーステアリング装置に使用される直流モータでは、高出力化に伴い、ブラシ１本当たりの負荷電流を軽減する等の目的で、例えば４本以上の多本ブラシを使用することがある。この場合、同極のブラシは、整流子を形成するセグメントに対して同じタイミングで接触するのが理想とされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、同極のブラシがそれぞれ対応するセグメントに対し同時に接触するためには、極めて高い精度（各部品の製作誤差が小さく、且つ組付け精度が高いこと）が要求されるため、現実的には、同極のブラシがそれぞれ対応するセグメントに対し同時に接触することは困難である。これにより、セグメントを介して通電される個々の電機子コイルの励磁タイミングのバランスが崩れるため、結果として、モータの電機子に加わる力のバランスが崩れ、振動および異音が発生する原因となる。この振動および異音の発生は、電動パワーステアリング装置において、ドライバーに不快感を与える等、性能及び製品上に大きな問題となる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、４本以上のブラシを有する直流電動機において、電機子（アーマチャ）に加わる力のバランスの崩れを抑制して、振動および異音の発生を低減することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
本発明の電機子巻線は、電機子鉄心の１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイルが一対のセグメントに対し直列に接続されている。
この構成によれば、一対のセグメントに接続される２個の電機子コイルには、必ず同時かつ同一量の電流が流れるので、２個の電機子コイルに発生する励磁力は、点対称位置で常に等しくなる。これにより、一対のセグメントに繋がる１つの巻線で励磁バランスが取れているため、同極のブラシが２本以上ある場合に、各ブラシのセグメントに対する接触タイミングがずれたり、各ブラシの抵抗差による電流差があっても、振動を抑えることができる。
【０００５】
（請求項２の手段）
本発明の電機子巻線は、電機子鉄心の１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイルが一対のセグメントに対し並列に接続され、且つ両電機子コイルの抵抗が略等しく成る様に巻線されている。
この構成によれば、一対のセグメントに接続される２個の電機子コイルには、同時かつ略同一量の電流が流れるので、２個の電機子コイルに発生する励磁力は、点対称位置で略等しくなる。これにより、一対のセグメントに繋がる１つの巻線で励磁バランスが取れているため、同極のブラシが２本以上ある場合に、各ブラシのセグメントに対する接触タイミングがずれたり、各ブラシの抵抗差による電流差があっても、振動を抑えることができる。
【０００６】
（請求項３の手段）
請求項２に記載した直流電動機において、
一対のセグメントに対し並列に接続される２個の電機子コイルは、同一のスロット内に挿入される他の電機子コイルに対し、共に内側または外側に巻線されている。この場合、２個の電機子コイルを同一条件で巻線できるので、両者の抵抗を略等しくできる。
【０００７】
（請求項４の手段）
請求項２に記載した直流電動機において、
一対のセグメントに対し並列に接続される一方の電機子コイルと他方の電機子コイルは、同一のスロット内に挿入される他の電機子コイルに対し、一方の電機子コイルが内側に巻線され、他方の電機子コイルが外側に巻線されている。この場合、一方の電機子コイルと他方の電機子コイルとを巻線する条件が異なり、両者の経路長に差が生じる。そこで、一方の電機子コイルを、電機子鉄心に対し一対のセグメントと反対側に設けて、一対のセグメントに対する巻線長さを長くすることにより、一方の電機子コイルと他方の電機子コイルの抵抗を略等しくすることができる。
【０００８】
（請求項５の手段）
請求項１〜４に記載した何れかの直流電動機は、自動車の電動パワーステアリング装置に使用される。
電動パワーステアリング装置は、モータの力のバランスの崩れに伴う振動や異音の発生がドライバーに不快感及び不安感を与えるため、力のバランスの崩れを抑制して振動や異音の発生を低減できる本発明の直流電動機を使用することで、ドライバーの不快感及び不安感を解消することができ、電動パワーステアリング装置としての品質及び性能向上に寄与できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は一対のセグメントに接続される２個の電機子コイルの巻線構成を示す斜視図であり、図２は直流電動機の断面図である。
本実施例の直流電動機（以下モータ１と呼ぶ）は、自動車の電動パワーステアリング装置（図示しない）に使用され、ステアリングの操舵機構にトルクアシストしてステアリングの操舵力を補助するものである。
【００１０】
（モータ１の構成）
本実施例のモータ１は、図２に示す様に、内周面に４個の磁極２（永久磁石）を具備するヨーク３、整流子を有するアーマチャ（下述する）、整流子に摺接する４個のブラシ４等から構成されている。
アーマチャは、シャフト５、アーマチャコア６、電機子巻線７等より構成され、シャフト５に固定されたアーマチャコア６に２２個のスロット８が設けられ、このスロット８を介してアーマチャコア６に電機子巻線７が巻線されている。
整流子は、互いに絶縁された２２個のセグメント９（９ａ、９ｂ）をシャフト５の周囲に円筒状に配置して設けられている。
【００１１】
電機子巻線７は、２２個の電機子コイル１０（１０ａ、１０ｂ）から成り、図１に示す様に、アーマチャコア６の径方向に１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂが、それぞれ隣接する一対のセグメント９ａ、９ｂに対し直列に接続されている。なお、図１では、見やすくするために、一対のセグメント９ａ、９ｂに接続された２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂのみを示しているが、実際は各セグメント９に対し同様の巻線が施されている。従って、電機子巻線７は、電機子コイル１０がアーマチャコア６の各スロット８内に２層状態で重ね巻きされている。
【００１２】
この巻線構成について具体的に説明する。
（第１実施例）
２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂを形成する巻線は、一端が一方のセグメント９ａに接続され、そのセグメント９ａから直ぐ近くにある２個のスロット間Ａに巻かれて一方の電機子コイル１０ａを形成した後、アーマチャコア６の反対側へ移動して、前記２個のスロット８と１８０°相対する位置にある２個のスロット間Ｂに巻かれて他方の電機子コイル１０ｂを形成し、再びアーマチャコア６の反対側へ移動して、他方のセグメント９ｂに他端が接続される。これにより、アーマチャコア６の１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂは、１本の巻線で直列に構成される。
【００１３】
（本実施例の作用及び効果）
上記のモータ１は、アーマチャの回転中心に対し点対称の構造を有している。このモータ１において、一対のセグメント９に繋がる巻線で、回転中心に対し対称位置、即ち１８０°相対する２個の電機子コイル１０を直列に形成することで、その２個の電機子コイル１０には、必ず同時且つ同一量の電流が流れることになる。これにより、それぞれ一対のセグメント９に繋がる２個の電機子コイル１０で発生する励磁力が点対称位置で常に等しくなるため、同極のブラシ４が２本以上ある場合（本実施例では正極２本、負極２本）に、各ブラシ４のセグメント９に対する接触タイミングがずれたり、各ブラシ４の抵抗差による電流差があっても、アーマチャの振動を抑えることができる。
特に、電動パワーステアリング装置では、モータ１の振動や異音の発生がドライバーに不快感及び不安感を与えるため、アーマチャに加わる力のバランスの崩れを抑制して振動や異音の発生を低減できることで、ドライバーの不快感及び不安感を解消することができ、電動パワーステアリング装置の品質及び性能向上に寄与できる。
【００１４】
（第２実施例）
図３は一対のセグメント９に接続される２個の電機子コイル１０の巻線構成を示す斜視図である。
本実施例の電機子巻線７は、図３に示す様に、アーマチャコア６の径方向に１８０°相対する位置に巻線される２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂが、隣接する一対のセグメント９ａ、９ｂに対し並列に接続され、且つ両電機子コイル１０ａ、１０ｂの抵抗が略等しく成る様に巻線されている。なお、図３では、一対のセグメント９ａ、９ｂに接続された２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂのみを示しているが、第１実施例の場合と同じく、実際は各セグメント９に対し同様の巻線が施されている。
【００１５】
この巻線構成について具体的に説明する。
一対のセグメント９ａ、９ｂに接続される巻線は、一方の電機子コイル１０ａを形成する第１の巻線と他方の電機子コイル１０ｂを形成する第２の巻線から成る。
一方の巻線は、一端が一方のセグメント９ａに接続され、そのセグメント９ａから直ぐ近くにある２個のスロット間Ａに巻かれて一方の電機子コイル１０ａを形成し、他端が他方のセグメント９ｂに接続される。
他方の巻線は、一端が一方のセグメント９ａに接続され、そのセグメント９ａからアーマチャコア６の反対側へ移動して、一方の電機子コイル１０ａが巻線される前記２個のスロット間Ａと１８０°相対する位置にある２個のスロット間Ｂに巻かれて他方の電機子コイル１０ｂを形成し、再びアーマチャコア６の反対側へ移動して、他方のセグメント９ｂに他端が接続される。
【００１６】
この２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂの抵抗が略同一となる様に巻線することで、一対のセグメント９ａ、９ｂに対し並列に接続された２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂには、同時且つ略同一量の電流が流れる。これにより、それぞれ一対のセグメント９に繋がる２個の電機子コイル１０で発生する励磁力が点対称位置で略等しくなるため、第１実施例の場合と同様に、アーマチャの振動を抑えることができる。
【００１７】
ここで、一対のセグメント９ａ、９ｂに対し並列に接続された２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂの抵抗が略同一となる様に巻線する方法について説明する。
ａ）２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂを同時に巻線する。この場合、図４に示す様に、同一のスロット８内に挿入される他の電機子コイル１０（１８０°反対側のセグメント９に接続された電機子コイル１０）に対し、共に内側（または外側）に巻線される。つまり、一方の電機子コイル１０ａと他方の電機子コイル１０ｂを常に同時に巻線することにより、巻線の重なりも等しくなり、同一の抵抗を確保できる。
【００１８】
ｂ）一方、２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂを別々に巻線すると、図５に示す様に、同一のスロット８内に挿入される他の電機子コイル１０に対し、一方の電機子コイル１０ａが内側に巻線され、他方の電機子コイル１０ｂが外側に巻線される。この場合、２個の電機子コイル１０ａ、１０ｂ同士で巻線の重なり具合が異なるため、抵抗を調整する必要がある。そこで、図５に示す様に、先に巻線する一方の電機子コイル１０ａ（他の電機子コイル１０の内側に巻線される）を一対のセグメント９ａ、９ｂと反対側に設け、一対のセグメント９ａ、９ｂに対しシャフト５に巻き付ける様に配線して巻線長さを長くすることにより抵抗を調整する。この時、巻線途中での巻線の弛み、線径の変更、巻線の引っ張り具合等で抵抗調整を行っても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】一対のセグメントに接続される２個の電機子コイルの巻線構成を示す斜視図である（第１実施例）。
【図２】モータの断面図である。
【図３】一対のセグメントに接続される２個の電機子コイルの巻線構成を示す斜視図である（第２実施例）。
【図４】一対のセグメントに対し並列に接続された２個の電機子コイルを同時に巻線した時の巻線状態を示す平面図である（第２実施例）。
【図５】一対のセグメントに対し並列に接続された２個の電機子コイルを別々に巻線した時の巻線状態を示す平面図である（第２実施例）。
【符号の説明】
１    モータ（直流電動機）
２    磁極
４    ブラシ
６    アーマチャコア（電機子鉄心）
７    電機子巻線
８    スロット
９    セグメント
１０    電機子コイル
１０ａ  一方の電機子コイル
１０ｂ  他方の電機子コイル
【図１】
0004437363.tif 000002
【図２】
0004437363.tif 000003
【図３】
0004437363.tif 000004
【図４】
0004437363.tif 000005
【図５】
0004437363.tif 000006