(57)【要約】【課題】高速運転用ブラシの短絡時間を短くすることにより、低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善する。【解決手段】導電部２８の軸方向に幅広絶縁部２９ｂと幅狭絶縁部２９ａとを設けたので、高速運転用ブラシ３４の導電部２８への接触時間を低速運転用ブラシ３０の導電部２８への接触時間に比べて短くすることができ、ワイパモータ１６の低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善することができる。【選択図】図２
2007202391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低速運転および高速運転の少なくとも２段の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータであって、
前記モータは、
ケースと、
前記ケース内に配置されたマグネットと、
一端が前記ケースの端部に回転自在に支持され、コイルが巻装されるコアを有する電機子と、
前記電機子の中心軸上に設けられ、前記コイルが接続される導電部と前記導電部の周方向に沿って前記導電部間に形成される絶縁部とからなる整流子と、
前記導電部と当接し、前記低速運転および高速運転共通の共通ブラシと、
前記導電部と当接し、前記共通ブラシに対して対向配置される低速運転用ブラシと、
前記導電部に接触可能に設けられ、前記低速運転用ブラシに対して周方向に所定角度ずらして配置される高速運転用ブラシと、を有し、
前記高速運転用ブラシの前記導電部への接触時間が前記低速運転用ブラシの前記導電部への接触時間に比べて短いことを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項２】
請求項１記載の速度切り替え式モータにおいて、前記導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設け、前記高速運転用導電部側の絶縁部の周方向幅を、前記低速運転用導電部側の絶縁部の周方向幅よりも幅広にしたことを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項３】
請求項１記載の速度切り替え式モータにおいて、前記導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設けるとともに、前記高速運転用導電部側の導電部間に非導電部を設けたことを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項４】
請求項１記載の速度切り替え式モータにおいて、前記高速運転用ブラシの周方向幅を、前記低速運転用ブラシの周方向幅よりも幅狭にしたことを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項５】
請求項４記載の速度切り替え式モータにおいて、前記高速運転用ブラシの軸方向長さを長くして、前記高速運転用ブラシの前記整流子への接触面積を前記低速運転用ブラシの前記整流子への接触面積と同等にしたことを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の速度切り替え式モータにおいて、前記モータは、前記ケースの内周面に４極以上のマグネットが固定されており、前記導電部の同電位に接続される接続線と、前記コアに所定間隔を空けて重ね巻されたコイルとを有することを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項７】
請求項６記載の速度切り替え式モータにおいて、前記コイルは、前記コアに重ね巻され、かつ全節巻されていることを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項８】
請求項６記載の速度切り替え式モータにおいて、前記コイルは、前記コアに重ね巻され、かつ短節巻されることを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の速度切り替え式モータにおいて、前記モータは、前記ケースの内周面に２極のマグネットが固定されており、前記コアに所定間隔を空けて重ね巻されたコイルを有することを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の速度切り替え式モータにおいて、前記モータは、前記ケースの内周面に４極以上のマグネットが固定されており、前記コアに所定間隔を空けて波巻されたコイルを有することを特徴とする速度切り替え式モータ。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の速度切り替え式モータにおいて、前記モータは、前記コアに集中巻されたコイルを有することを特徴とする速度切り替えモータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の速度切り替え式モータにおいて、当該速度切り替え式モータを、車両のウィンドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータに適用したことを特徴とする速度切り替え式モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低速運転および高速運転の少なくとも２段の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの運転速度が切り替え可能な速度切り替え式モータとしては、例えば、自動車のフロントガラスに付着した雨滴や埃等を払拭するワイパ装置に適用されるワイパモータが知られており、このワイパモータは、運転者のスイッチング操作によって、雨量に応じた運転速度、すなわち、霧雨などの少雨時等における低速運転や集中豪雨時等における高速運転を、適宜選択できるように構成されている。
【０００３】
このような速度切り替え式モータをワイパモータに適用したものの例として、特許文献１に示される技術が知られており、この特許文献１に示されるワイパモータは、第１ないし第３のブラシよりなる３つのブラシを備えている。これらの３つのブラシは、それぞれ同一の周方向幅を有するとともに、整流子（コンミテータ）の同一平面上に所定角度をもって対向配置されており、スイッチング操作により、第１および第２のブラシを介してワイパモータに給電して低速運転したり、第２および第３のブラシを介してワイパモータに給電して高速運転したりできるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１２９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術における速度切り替え式モータにあっては、同一の周方向幅を有する第１のブラシ（低速運転用ブラシ）と第３のブラシ（高速運転用ブラシ）とが、整流子におけるセグメント（導電部）に対して同一平面上を摺接するように構成されているため、低速運転用ブラシおよび高速運転用ブラシの導電部への短絡時間（接触時間）が同じ時間となる。そして、モータの低速運転時には、高速運転用ブラシが周方向に隣り合う導電部を短絡することにより当該短絡回路に比較的大きな逆起電力による電流が発生し、この逆起電力によって発生した電流が、低速運転時のトルク低下や整流悪化を招くといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高速運転用ブラシの短絡時間を短くすることにより、低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善した速度切り替え式モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の速度切り替え式モータは、低速運転および高速運転の少なくとも２段の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータであって、前記モータは、ケースと、前記ケース内に配置されたマグネットと、一端が前記ケースの端部に回転自在に支持され、コイルが巻装されるコアを有する電機子と、前記電機子の中心軸上に設けられ、前記コイルが接続される導電部と前記導電部の周方向に沿って前記導電部間に形成される絶縁部とからなる整流子と、前記導電部と当接し、前記低速運転および高速運転共通の共通ブラシと、前記導電部と当接し、前記共通ブラシに対して対向配置される低速運転用ブラシと、前記導電部に接触可能に設けられ、前記低速運転用ブラシに対して周方向に所定角度ずらして配置される高速運転用ブラシと、を有し、前記高速運転用ブラシの前記導電部への接触時間が前記低速運転用ブラシの前記導電部への接触時間に比べて短いことを特徴とする。
【０００７】
本発明の速度切り替え式モータは、前記導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設け、前記高速運転用導電部側の絶縁部の周方向幅を、前記低速運転用導電部側の絶縁部の周方向幅よりも幅広にしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の速度切り替え式モータは、前記導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設けるとともに、前記高速運転用導電部側の導電部間に非導電部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の速度切り替え式モータは、前記導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設けるとともに、前記高速運転用導電部側の導電部間に非導電部を設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の速度切り替え式モータは、前記高速運転用ブラシの軸方向長さを長くして、前記高速運転用ブラシの前記整流子への接触面積を前記低速運転用ブラシの前記整流子への接触面積と同等にしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の速度切り替え式モータは、前記モータは、前記ケースの内周面に４極以上のマグネットが固定されており、前記導電部の同電位に接続される接続線と、前記コアに所定間隔を空けて重ね巻されたコイルとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の速度切り替え式モータは、前記コイルは、前記コアに重ね巻され、かつ全節巻されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の速度切り替え式モータは、前記コイルは、前記コアに重ね巻され、かつ短節巻されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の速度切り替え式モータは、前記モータは、前記ケースの内周面に２極のマグネットが固定されており、前記コアに所定間隔を空けて重ね巻されたコイルを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の速度切り替え式モータは、前記モータは、前記ケースの内周面に４極以上のマグネットが固定されており、前記コアに所定間隔を空けて波巻されたコイルを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の速度切り替え式モータは、前記モータは、前記コアに集中巻されたコイルを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の速度切り替え式モータは、当該速度切り替え式モータを、車両のウィンドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータに適用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の速度切り替え式モータによれば、高速運転用ブラシの導電部への接触時間を低速運転用ブラシの導電部への接触時間に比べて短くなるようにしたので、低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善することができる。
【００１９】
本発明の速度切り替え式モータによれば、導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設け、高速運転用導電部側の絶縁部の周方向幅を、低速運転用導電部側の絶縁部の周方向幅よりも幅広にしたので、整流子の形状を変更して高速運転用ブラシの導電部への接触時間を短くすることができ、低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善することができる。
【００２０】
本発明の速度切り替え式モータによれば、導電部の軸方向に低速運転用導電部と高速運転用導電部とを設けるとともに、高速運転用導電部側の導電部間に非導電部を設けたので、導電部の形状を変更して高速運転用ブラシの導電部への接触時間を短くすることができ、低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善することができる。
【００２１】
本発明の速度切り替え式モータによれば、高速運転用ブラシの周方向幅を、低速運転用ブラシの周方向幅よりも幅狭にしたので、高速運転用ブラシの形状を変更して高速運転用ブラシの導電部への接触時間を短くすることができ、低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善することができる。この場合、高速運転用ブラシの軸方向長さを長くすることで、高速運転用ブラシの導電部への接触面積を低速運転用ブラシの導電部への接触面積と同等にして、高速運転用ブラシの導電部に対する接触面積を確保することができる。
【００２２】
本発明の速度切り替え式モータによれば、磁極数や巻線方法が異なる速度切り替え式モータにそれぞれ対応することができる。
【００２３】
本発明の速度切り替え式モータによれば、車両のウィンドシールドを払拭するワイパ装置に用いられるワイパモータに適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明における一実施の形態を、図１ないし図５に基づいて詳細に説明する。なお、図１は本発明における速度切り替え式モータを適用したワイパ装置を示す図を、図２はワイパモータの縦断面図を、図３は図２のワイパモータのＡ−Ａ線に沿う横断面図を、図４は図２のワイパモータのＢ−Ｂ線に沿う横断面図を、図５は図２のワイパモータの整流子およびブラシを模式的に示す斜視図を、それぞれ示している。
【００２５】
図１に示すように、自動車（車両）１０のフロントガラス（ウィンドシールド）１１の下方（図１中下側）には、フロントガラス１１に付着した雨水や埃等を払拭して運転者の視界を確保するためのワイパ装置１２が設けられている。このワイパ装置１２は、所謂、タンデム型のワイパ装置であって、自動車１０の車体側に回転自在に支持された２つのワイパ軸１３ａ，１３ｂを備えており、ワイパ軸１３ａには運転席側のワイパアーム１４ａが固定され、ワイパ軸１３ｂには助手席側のワイパアーム１４ｂが固定されている。それぞれのワイパアーム１４ａ，１４ｂの先端部にはワイパブレード１５ａ，１５ｂが装着されており、ワイパアーム１４ａ，１４ｂの基端部には図示しないスプリングが装着されている。このスプリングのばね力により、ワイパブレード１５ａ，１５ｂはフロントガラス１１に対して所定のばね力をもって押さえつけられるようになっている。
【００２６】
ワイパ装置１２には、駆動源としてのワイパモータ（速度切り替え式モータ）１６が設けられており、ワイパモータ１６の出力軸１７にはクランクアーム１８が連結されている。このクランクアーム１８はワイパ軸１３ａ，１３ｂを支点とするリンク機構１９に連結されており、クランクアーム１８を回転させることによって、ワイパアーム１４ａ，１４ｂを所定の角度範囲で揺動させるようにしている。このようなワイパアーム１４ａ，１４ｂの揺動運動により、ワイパブレード１５ａ，１５ｂを上反転位置と下反転位置との間の払拭範囲２０ａ，２０ｂで作動させてフロントガラス１１に付着した雨水や埃等を払拭することができる。
【００２７】
図２に示すようにワイパモータ１６は、その外郭をなすケース２１を有し、このケース２１の内部にはマグネット２２が接着剤等によって固定されるとともに、底部側（図２中左側）には、シャフト２３の基端側を回転自在に支持する軸受２４が設けられている。
【００２８】
マグネット２２は、直流モータに一般的に用いられる断面が円弧状の永久磁石であり、内側Ｎ極／外側Ｓ極および内側Ｓ極／外側Ｎ極の一対のマグネットによって構成されている。この一対のマグネット２２は、それぞれケース２１内に互いに対向するようにして設けられている。
【００２９】
軸受２４は、外周が球状に形成され、シャフト２３を自動調心するように構成されている。なお、２５はシャフト２３の基端部を軸方向に支持する支持球であり、この支持球２５によって、シャフト２３は、ケース２１に対して略抵抗無く回転できるようになっている。また、２４ａは軸受２４の図２中右側への抜けを防止するための固定板である。
【００３０】
ケース２１に固定された一対のマグネット２２の内側には、マグネット２２によって囲まれるようにしてコイルが巻装されたコアを有するアマチュア（電機子）２６が設けられており、アマチュア２６は微小隙間（エアギャップ）を介してマグネット２２と対向している。このアマチュア２６は、例えば１２個のコアを備えており、当該コアには重ね巻でコイル（図示せず）が巻装されている。そして、アマチュア２６の中心軸とシャフト２３の中心軸とが一致するようにして、アマチュア２６がシャフト２３に一体的に設けられている。
【００３１】
シャフト２３には、シャフト２３の中心軸と一致するようにして整流子（コンミテータ）２７が一体的に設けられ、この整流子２７は、アマチュア２６のコアに巻装されたコイルが接続される導電部（セグメント）２８を備えている。この導電部２８は、整流子２７の周方向に沿って所定間隔で複数個（例えば１２個）設けられており、隣り合う導電部２８の間には、プラスチック等の樹脂をモールド成形することによって絶縁部２９が形成されている。この絶縁部２９は、その軸方向中央部分から図２中右側が幅狭絶縁部２９ａ、左側が幅広絶縁部２９ｂとなっており、幅狭絶縁部２９ａに対応して幅広の幅広導電部２８ａが、また、幅広絶縁部２９ｂに対応して幅狭の幅狭導電部２８ｂが周方向に沿ってそれぞれ設けられている。
【００３２】
幅広導電部２８ａは本発明における低速運転用導電部を構成しており、この幅広導電部２８ａの外周面には、低速運転用ブラシ（第１のブラシ）３０が所定のばね力をもって摺接されるようになっており、さらに、幅広導電部２８ａの外周面には、低速運転用ブラシ３０に対して１８０°ずらした位置で対向するようにして、低速運転および高速運転共通の共通ブラシ（第２のブラシ）３１が所定のばね力をもって摺接されるようになっている（図３参照）。
【００３３】
ここで、低速運転用ブラシ３０は負極（マイナス極）のブラシ，共通ブラシ３１は正極（プラス極）のブラシであり、これらの低速運転用ブラシ３０および共通ブラシ３１は、図２に示すように、ブラシ基板３２上に近接して固定されている。ブラシ基板３２には、さらに給電部３３が固定して設けられており、この給電部３３から共通ブラシ３１に所定の大きさの駆動電流が供給され、駆動電流は、共通ブラシ３１，幅広導電部２８ａ，コイルおよび幅広導電部２８ａを介して低速運転用ブラシ３０に流れ、これにより、マグネット２２に対してアマチュア２６が回転し、ひいてはシャフト２３が回転する。
【００３４】
一方、幅狭導電部２８ｂは本発明における高速運転用導電部を構成しており、この幅狭導電部２８ｂの外周面には、高速運転用ブラシ（第３のブラシ）３４が所定のばね力をもって摺接されるようになっている。この高速運転用ブラシ３４は、低速運転用ブラシ３０に対して、周方向に沿って所定角度θの分（例えば１００°）ずらした位置に設けられている（図４参照）。また、高速運転用ブラシ３４は、図２に示すように、幅狭導電部２８ｂに対向するようブラシ基板３２上から軸方向に所定の距離分オフセットされてブラシ基板３２に固定されている。
【００３５】
ここで、低速運転用ブラシ３０，共通ブラシ３１および高速運転用ブラシ３４は、それぞれ同一の材質，同一の寸法のもので構成されており、よって、各ブラシの整流子２７に対する接触面積は同一となっている（図５参照）。なお、各ブラシの周方向幅における寸法は、導電部２８を２つ跨ぐが３つ跨ぐことのない所定の寸法に設定されている。
【００３６】
ワイパモータ１６は、シャフト２３の回転を減速する減速機構３５を内部に収容するギヤケース３６を備えており、このギヤケース３６はダイカスト加工品等により形成されている。当該ギヤケース３６には、シャフト２３を回転自在に支持するボールベアリング３７が固定して設けられている。
【００３７】
ギヤケース３６の基端側は、図示しないねじによってケース２１にシール材（図示せず）を介して気密的に固定され、ギヤケース３６の先端側は、調整部材３８によって、気密的に閉塞されている。なお、調整部材３８は、当該調整部材３８に設けられた凹所内にボール３９を備え、当該ボール３９には、シャフト２３の先端側が接触するようになっている。そして、このボール３９のシャフト２３に対する接触力を、調整部材３８のギヤケース３６に対するねじ込み量を調整することによって調整し、シャフト２３の軸方向へのがたつきを防止するようにしている。
【００３８】
シャフト２３の先端側には、螺旋状の歯部が外周に形成されたウォーム４０が一体的に設けられており、当該ウォーム４０はシャフト２３とともに回転可能となっている。このウォーム４０には、ウォームホイール４１の歯部（図示せず）が噛み合うようになっており、これらのウォーム４０とウォームホイール４１とによって減速機構３５を構成している。
【００３９】
ウォームホイール４１には、その中心軸上に、ワイパ装置１２を構成するクランクアーム１８が連結される出力軸１７が一体的に設けられ、出力軸１７に形成されたテーパ部１７ａにクランクアーム１８を嵌合させて、雄ねじ部１７ｂにナット（図示せず）をねじ結合することによって、クランクアーム１８を出力軸１７に固定するようになっている。
【００４０】
シャフト２３に設けられたウォーム４０の図２中左側近傍には、シャフト２３の回転位置を検出するための回転位置検出用マグネット４２がシャフト２３に一体的に設けられ、この回転位置検出用マグネット４２は、その周方向に沿って複数極（例えばＮ極，Ｓ極，Ｎ極，Ｓ極の４極）の磁化部分を有している。
【００４１】
ギヤケース３６の内部に収容された減速機構３５の図２中上方には、シャフト２３を回転制御する制御基板４３が設けられ、この制御基板４３は、運転者のスイッチング操作を受けて、給電部３３に対して配線４４を介して電流を供給し、これによりワイパモータ１６を駆動制御するようになっている。この制御基板４３における回転位置検出用マグネット４２の近傍には、回転位置検出用マグネット４２の回転位置を検出するホールセンサ４５が設けられている。
【００４２】
減速機構３５と制御基板４３との間には、減速機構３５と制御基板４３との間を仕切るカバー４６が配置されている。このカバー４６は、プラスチック等の樹脂成形品により形成されており、制御基板４３を保持するとともに、減速機構３５に塗布されたグリスが制御基板４３に飛び散って付着するのを防止する役割を果たしている。
【００４３】
制御基板４３の図２中上方には、外部からの雨水や埃等がギヤケース３６の内部へ侵入するのを防止するとともに、制御基板４３の温度上昇を外部に放熱するためのヒートシンク４７を有する外側カバー４８が、ギヤケース３６に対して気密的に固定されている。この外側カバー４８に一体的に設けられたヒートシンク４７は、放熱性に優れた樹脂によって形成されており、このヒートシンク４７は、同じく樹脂によって形成された外側カバー４８に埋設されている。
【００４４】
次に、以上のように構成される本実施の形態の動作について、以下詳細に説明する。運転者がワイパスイッチを低速運転側にスイッチング操作した場合、ワイパ装置１２の低速運転電源がＯＮされる。すると、制御基板４３から配線４４を介して給電部３３に低速運転用電流が流れ、当該給電部３３から、プラス極である共通ブラシ３１，幅広導電部２８ａ，コイルおよびマイナス極である低速運転用ブラシ３０に電流が流れ、ワイパモータ１６のシャフト２３が低速で回転する。そして、シャフト２３が回転するとともに、出力軸１７が減速機構３５で減速されて回転し、その結果、ワイパアーム１４ａ，１４ｂが低速で揺動する。このとき、シャフト２３の回転に伴い整流子２７が一体的に回転し、高速運転用ブラシ３４は、幅狭導電部２８ｂのうちの２つを跨ぐようにして短絡するが、整流子２７の周方向に幅広絶縁部２９ｂを設けたことによって、高速運転用ブラシ３４が導電部を短絡する時間（接触時間）を短くでき、高速運転用ブラシ３４の短絡により発生する逆起電力による電流を低減することができる。
【００４５】
また、運転者がワイパスイッチを高速運転側にスイッチング操作した場合、ワイパ装置１２の高速運転電源がＯＮされる。すると、制御基板４３から配線４４を介して給電部３３に高速運転用電流が流れ、当該給電部３３から、プラス極である共通ブラシ３１，幅狭導電部２８ｂ，コイルおよびマイナス極である高速運転用ブラシ３４に電流が流れ、ワイパモータ１６のシャフト２３が高速で回転する。そして、シャフト２３が回転するとともに、出力軸１７が減速機構３５で減速されて回転し、その結果、ワイパアーム１４ａ，１４ｂが高速で揺動する。
【００４６】
以上述べたように、本実施の形態によれば、導電部２８の軸方向に幅広絶縁部２９ｂと幅狭絶縁部２９ａとを設けたので、高速運転用ブラシ３４の導電部２８への接触時間を低速運転用ブラシ３０の導電部２８への接触時間に比べて短くすることができ、ワイパモータ１６の低速運転時の逆起電力による発生電流を抑制して、低速運転時におけるトルク低下や整流悪化を改善することができる。また、本実施の形態によれば、整流子２７の形状を変更するだけで済むので、製造コストを抑えることができる。
【００４７】
次に、本発明における他の実施の形態について、図６および図７を用いて説明する。なお、図６および図７は、本発明の要諦部分を示す他の実施の形態に係る整流子およびブラシを模式的に示す斜視図をそれぞれ示しており、上述した実施の形態と同一の機能を有する部分については同一の符号を付すこととし、その説明を省略する。
【００４８】
図６に示す他の実施の形態に係る整流子２７には、低速運転用ブラシ３０と共通ブラシ３１とが摺接する低速運転用導電部２８ｃと、整流子２７の図６中における軸方向下方に位置するとともに、高速運転用ブラシ３４が摺接する高速運転用導電部２８ｄとが設けられており、これらの低速運転用導電部２８ｃと高速運転用導電部２８ｄとは、整流子２７の軸方向中間部分に形成された中間絶縁部２９ｃを境界に分けられている。
【００４９】
低速運転用導電部２８ｃは、整流子２７の周方向に沿って所定間隔で複数個（例えば１２個）設けられており、隣り合う低速運転用導電部２８ｃの間には、プラスチック等の樹脂をモールド成形することによって低速運転用絶縁部２９ｄが形成されている。高速運転用導電部２８ｄは、整流子２７の周方向に沿って所定間隔で複数個（例えば６個）設けられており、隣り合う高速運転用導電部２８ｄの間には、プラスチック等の樹脂をモールド成形することによって形成された高速運転用絶縁部２９ｅと、高速運転用導電部２８ｄと同一の周方向幅の非導電部４９とが設けられている。この非導電部４９は、プラスチック等の樹脂をモールド成形することによって形成しても良いし、他の非導電物質を埋め込むようにして形成しても良い。
【００５０】
高速運転用ブラシ３４は、図６に示すように、上述した実施の形態に比べて周方向幅を延ばし、軸方向幅を縮めた扁平形状となっており、隣り合う高速運転用導電部２８ｄを短絡可能になっている。また、高速運転用ブラシ３４の整流子２７に対する接触面積は、低速運転用ブラシ３０の整流子２７に対する接触面積と同等の接触面積となるように設定されている。このように、低速運転用ブラシ３０および高速運転用ブラシ３４の整流子２７に対する接触面積を同等に設定することによって、所定の電流密度を得られるようにしている。この場合、高速運転用ブラシ３４の高速運転用導電部２８ｄへの接触時間は非導電部４９を有している分、低速運転用ブラシ３０の導電部２８ｃへの接触時間に比べて短くなっている。
【００５１】
以上のように構成した図６に示す実施の形態においても、上述した図１ないし図５に示す実施の形態と同様の作用効果を得ることができ、これに加え、高速運転用導電部２８ｄと非導電部４９とを交互に整流子２７の周方向に設けるように構成したので、有効導体数を減少（例えば２４本から１２本に減少）させることができるので、高速運転用ブラシ３４を低速運転用ブラシ３０に対して近接する位置に近づけて、マグネット２２による起電力を受けにくい所に配置することができ、より低速運転時のトルク低下や整流悪化を抑制することができる。
【００５２】
図７に示す他の実施の形態に係る整流子２７は、低速運転用ブラシ３０と共通ブラシ３１とが摺接する導電部２８を備え、この導電部２８は、整流子２７の軸方向に沿って図７中上下方向に延びて設けられており、低速運転用ブラシ３０と高速運転用ブラシ３４とが共に摺接する共通の導電部となっている。導電部２８は、整流子２７の周方向に沿って所定間隔で複数個（例えば１２個）設けられており、隣り合う導電部２８の間には、プラスチック等の樹脂をモールド成形することによって絶縁部２９が形成されている。
【００５３】
高速運転用ブラシ３４は、図７に示すように、上述した実施の形態に比べて軸方向幅を延ばすとともに周方向幅を狭めた形状に形成されており、低速運転用ブラシ３０の周方向幅よりも幅狭となっている。また、高速運転用ブラシ３４の整流子２７に対する接触面積は、低速運転用ブラシ３０の整流子２７に対する接触面積と同等の接触面積となるように設定されている。このように、低速運転用ブラシ３０および高速運転用ブラシ３４の整流子２７に対する接触面積を同等に設定することによって、所定の電流密度を得られるようにしている。
【００５４】
以上のように構成した図７に示す実施の形態においても、上述した図１ないし図５に示す実施の形態と同様の作用効果を得ることができ、これに加え、導電部２８の形状を一般的な形状のままとして、高速運転用ブラシ３４のみの形状を変更すれば良いので、製造コストを抑えることができる。
【００５５】
次に、上述の各実施の形態に係るワイパモータ１６にそれぞれ適用し得るモータ形式について、図８〜図１４に基づき説明する。なお、上述した各実施の形態と同一の機能を有する部分については同一の符号を付して説明する。
【００５６】
コアに巻装されるコイル巻線の方法としては、例えば、図８〜図１４に示す方法があり、図８は４極−全節−重ね巻−均圧線形モータの巻線図を、図９は６極−全節−重ね巻−均圧線形モータの巻線図を、図１０は４極−短節バランス−重ね巻形モータの巻線図を、図１１は２極−短節−重ね巻形モータの巻線図を、図１２は２極−短節バランス−重ね巻形モータの巻線図を、図１３は４極−波巻形モータの巻線図を、図１４は４極−集中巻形モータの巻線図をそれぞれ表している。
【００５７】
図８に示すワイパモータ１６は、ケース２１（図１参照）の内周面に、周方向に沿って４極のマグネット２２が交互に配置される４極モータであり、各マグネット２２に４個ずつ対向するようにして、１６個のティース（コア）Ｔが設けられている。各ティースＴ間には、コイルが重ね巻される巻溝（コア）Ｇが設けられており、この巻溝Ｇの幅寸法（巻溝ピッチ）Ｌ１は、各マグネット２２間の隙間寸法（磁極ピッチ）Ｌ２と略等しい寸法に設定されている。このように図８に示すワイパモータ１６は、巻溝ピッチＬ１と磁極ピッチＬ２とが略等しい寸法の全節巻を採用している。そして、各ティースＴにそれぞれ対応するように設けられる１６個の導電部２８のうち、対向配置（１８０°間隔配置）される一対の導電部（例えば、図中８番と１６番）は、接続線としての均圧線Ｅで接続されている。このように、実質的に２極モータと同様の回路構成とすることができるので、極数分のブラシが不要となり、低速運転用ブラシ３０，共通ブラシ３１および高速運転用ブラシ３４を設けることで、４極の速度切り替え式モータを形成することができる。
【００５８】
図９に示すワイパモータ１６は、図８に示すワイパモータ１６に比して、ケース２１（図１参照）の内周面に周方向に沿って６極のマグネット２２が交互に配置される６極モータである点、および各ティースＴにそれぞれ対応するように設けられる２４個の導電部２８のうち、等角度配置（１２０°間隔配置）される３つの導電部（例えば、図中８番，１６番，２４番）が接続線としての均圧線Ｅで接続されている点が異なっている。このように、実質的に２極モータと同様の回路構成とすることができるので、極数分のブラシが不要となり、低速運転用ブラシ３０，共通ブラシ３１および高速運転用ブラシ３４を設けることで、６極の速度切り替え式モータを形成することができる。
【００５９】
図１０に示すワイパモータ１６は、図８に示すワイパモータ１６に比して、各マグネット２２間の隙間寸法（磁極ピッチ）Ｌ３を巻溝Ｇの幅寸法（巻溝ピッチ）Ｌ１に対して大きな幅広寸法（Ｌ３＞Ｌ１）に設定して短節巻を採用している点、および隣り合う各マグネット２２間で跨ぐようにしてコアにコイルを巻装した、所謂、短節バランス形である点が異なっている。これにより、全節巻に比して逆起電力を小さくすることができるとともに、モータ重量の低減および安定した回転特性が得られるようになっている。
【００６０】
図１１に示すワイパモータ１６は、一般的なモータ形式を採用しており、ケース２１（図１参照）の内周面に２極のマグネット２２が対向配置される２極モータであって、各マグネット２２に６個ずつ対向するようにしてコアを形成する１２個のティースＴが設けられている。各マグネット２２間の隙間寸法（磁極ピッチ）Ｌ４は、コイルが重ね巻される巻溝Ｇの幅寸法（巻溝ピッチ）Ｌ１よりも大きな幅広寸法（Ｌ４＞Ｌ１）に設定され短節巻となっている。なお、図１１に示すワイパモータ１６においては均圧線を備えていない。
【００６１】
図１２に示すワイパモータ１６は、図１１に示すワイパモータ１６に比して、短節バランス形である点が異なっており、これにより、全節巻に比して逆起電力を小さくすることができるとともに、モータ重量の低減および安定した回転特性が得られるようになっている。
【００６２】
図１３に示すワイパモータ１６は、ケース２１（図１参照）の内周面に、周方向に沿って４極のマグネット２２が交互に配置される４極モータであり、各マグネット２２に４個ずつ対向するようにして、コアを形成する１６個のティースＴが設けられている。各ティースＴ間に形成される巻溝Ｇには、図１３に示すようにコイルが波巻されており、このように波巻を採用することにより、重ね巻に比して高電圧で小電流の供給機器に接続して用いることができるようになる。
【００６３】
図１４に示すワイパモータ１６は、ケース２１（図１参照）の内周面に、周方向に沿って４極のマグネット２２が交互に配置される４極モータであり、各マグネット２２に対向するようにして、コアを形成する６個のティースＴが設けられている。各ティースＴ間に形成される巻溝Ｇには、図１４に示すようにコイルが複数回集中巻されている。同電位となる導電部としてのセグメント２８（Ｓ１〜Ｓ１２）は、それぞれ対となるようにして接続線Ｅによって短絡されている。つまり、５つ置きのセグメント２８同士（例えば、セグメントＳ１とセグメントＳ７）が接続線Ｅによってそれぞれ短絡されている。
【００６４】
また、各ティースＴには、それぞれＵ，Ｖ，Ｗ相がこの順で割り当てられている。つまり、１番，４番ティースＴがＵ相、２番，５番ティースＴがＶ相、３番，６番ティースＴがＷ相に対応するようになっている。
【００６５】
このように集中巻を採用することにより、重ね巻に比して通常作動時（低速運転用ブラシと共通ブラシによって電力供給）と高速作動時（高速運転用ブラシと共通ブラシによって電力供給）との有効導体数に差をつけることができる。よって、３相集中巻のブラシ付きモータを３ブラシ式モータとして使用することができ、これにより、回転速度を切り替えることができる３ブラシ式モータを小型化することが可能になる。
【００６６】
以上詳述したように、本発明によれば、異なる種類のコイル巻線形式を有するワイパモータ１６にそれぞれ対応することができる。
【００６７】
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記各実施の形態においては、速度切り替え式モータを、低速運転および高速運転の２段の運転速度に切り替え可能なものを示したが、本発明はこれに限らず、３段以上の運転速度に切り替え可能な速度切り替え式モータにも適用できるものである。例えば、３段の速度切り替え式モータの場合においては、当該３段それぞれの運転速度に対応させて周方向幅を設定した導電部やブラシを設けるようにすれば良い。
【００６８】
また、上記各実施の形態においては、速度切り替え式モータとして、車両のワイパ装置に用いられるワイパモータであるものを示したが、本発明はこれに限らず、速度毎にブラシを備えた速度切り替え式モータ全般に適用できることは言うまでもない。さらに、本発明ではコンミテータが円筒状のものを用いたが、ディスク状にしたコンミテータに各ブラシを摺接させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明における速度切り替え式モータを適用したワイパ装置を示す図である。
【図２】ワイパモータの縦断面図である。
【図３】図２のワイパモータのＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図４】図２のワイパモータのＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図５】図２のワイパモータの整流子およびブラシを模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の要諦部分を示す他の実施の形態に係る整流子およびブラシを模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の要諦部分を示す他の実施の形態に係る整流子およびブラシを模式的に示す斜視図である。
【図８】４極−全節−重ね巻−均圧線形モータの巻線図である。
【図９】６極−全節−重ね巻−均圧線形モータの巻線図である。
【図１０】４極−短節バランス−重ね巻形モータの巻線図である。
【図１１】２極−短節−重ね巻形モータの巻線図である。
【図１２】２極−短節バランス−重ね巻形モータの巻線図である。
【図１３】４極−波巻形モータの巻線図である。
【図１４】４極−集中巻形モータの巻線図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    自動車（車両）
１１    フロントガラス（ウィンドシールド）
１２    ワイパ装置
１３ａ，１３ｂ    ワイパ軸
１４ａ，１４ｂ    ワイパアーム
１５ａ，１５ｂ    ワイパブレード
１６    ワイパモータ（速度切り替え式モータ）
１７    出力軸
１７ａ    テーパ部
１７ｂ    雄ねじ部
１８    クランクアーム
１９    リンク機構
２０ａ，２０ｂ    払拭範囲
２１    ケース
２２    マグネット
２３    シャフト
２４    軸受
２４ａ    固定板
２５    支持球
２６    アマチュア（電機子）
２７    整流子（コンミテータ）
２８    導電部（セグメント）
２８ａ    幅広導電部（低速運転用導電部，セグメント）
２８ｂ    幅狭導電部（高速運転用導電部，セグメント）
２８ｃ    低速運転用導電部（セグメント）
２８ｄ    高速運転用導電部（セグメント）
２９    絶縁部
２９ａ    幅狭絶縁部
２９ｂ    幅広絶縁部
２９ｃ    中間絶縁部
２９ｄ    低速運転用絶縁部
２９ｅ    高速運転用絶縁部
３０    低速運転用ブラシ
３１    共通ブラシ
３２    ブラシ基板
３３    給電部
３４    高速運転用ブラシ
３５    減速機構
３６    ギヤケース
３７    ボールベアリング
３８    調整部材
３９    ボール
４０    ウォーム（減速機構）
４１    ウォームホイール（減速機構）
４２    回転位置検出用マグネット
４３    制御基板
４４    配線
４５    ホールセンサ
４６    カバー
４７    ヒートシンク
４８    外側カバー
４９    非導電部
Ｅ    均圧線（接続線）
Ｇ    巻溝（コア）
Ｔ    ティース（コア）
【図１】
2007202391.tif 000003
【図２】
2007202391.tif 000004
【図３】
2007202391.tif 000005
【図４】
2007202391.tif 000006
【図５】
2007202391.tif 000007
【図６】
2007202391.tif 000008
【図７】
2007202391.tif 000009
【図８】
2007202391.tif 000010
【図９】
2007202391.tif 000011
【図１０】
2007202391.tif 000012
【図１１】
2007202391.tif 000013
【図１２】
2007202391.tif 000014
【図１３】
2007202391.tif 000015
【図１４】
2007202391.tif 000016