(57)【要約】【課題】高性能なモータを実現する技術を提供する。【解決手段】コミテータは、３個のコミテータ片６６と、コミテータ片が環状に取り付けられた筒体７０と、を備える。筒体７０は、回転軸が取り付けられる円筒部７４と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部７６と、を有する。フランジ部７６の環状の端面７６ａには３個の第１溝７８および３個の第２溝８０とが交互に放射状に形成されている。コミテータ片６６は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部６８と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部８６と、を有する。第２溝８０は、該第２溝の溝壁と係止部８６との隙間Ｇ２が、第１溝７８の溝壁と端子部６８との隙間Ｇ１よりも広くなるように構成されている。【選択図】図１８
2016073026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ個（ｎは３以上の整数）のコミテータ片と、
前記ｎ個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備え、
前記筒体は、
回転軸が取り付けられる円筒部と、
前記円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有し、
前記フランジ部の環状の端面にはｎ個の第１溝およびｎ個の第２溝とが交互に放射状に形成されており、
前記コミテータ片は、
前記円筒部に接する円弧状の本体部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有し、
前記端子部は、前記第１溝の内部で固定されており、
前記係止部は、前記第２溝の内部で固定されており、
前記第２溝は、該第２溝の溝壁と前記係止部との隙間が、前記第１溝の溝壁と前記端子部との隙間よりも広くなるように構成されていることを特徴とするコミテータ。
【請求項２】
前記第２溝の幅は、前記第１溝の幅よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のコミテータ。
【請求項３】
前記係止部は、回転軸を通り前記本体部を周方向に二分する平面を挟んで、前記端子部と反対側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコミテータ。
【請求項４】
前記筒体は、前記フランジ部の環状の端面の内周部であって前記第１溝と前記第２溝との間の領域に形成されたスリットを有し、
前記コミテータ片は、前記スリットに挿入される凸部を有し、
前記凸部は、前記本体部の軸方向の端部であって、前記端子部と前記係止部との間の領域から軸方向へ向かって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコミテータ。
【請求項５】
前記筒体は、絶縁性の樹脂部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコミテータ。
【請求項６】
回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、
２以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、を備えたロータであって、
前記コアの中心を貫通するシャフトと、
前記シャフトに固定され、前記ロータとともに回転する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコミテータと、を更に備え、
前記コミテータの端子部は、前記複数のコイルの頂部からずれて配置されていることを特徴とするロータ。
【請求項７】
前記端子部は、隣接するティースの中間位置からずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項８】
前記コアは、隣接する前記ティースの間に周方向に順に形成された第１〜第６スロットを有し、
前記複数のコイルは、
第３スロットおよび第１スロットの間に巻き回された第１コイルと、
第１コイルを巻き回してから、第４スロットおよび第６スロットの間に巻き回された第２コイルと、
第２コイルを巻き回してから、第５スロットおよび第３スロットの間に巻き回された第３コイルと、
第３コイルを巻き回してから、第６スロットおよび第２スロットの間に巻き回された第４コイルと、
第４コイルを巻き回しれから、第１スロットおよび第５スロットの間に巻き回された第５コイルと、
第５コイルを巻き回してから、第２スロットおよび第４スロットの間に巻き回された第６コイルと、を有し、
前記ｎ個のコミテータ片は、
前記第１スロットの回転軸側に配置された第１コミテータ片と、
前記第３スロットの回転軸側に配置された第２コミテータ片と、
前記第５スロットの回転軸側に配置された第３コミテータ片と、を有し、
前記第１コミテータ片の第１端子部は、前記第６コイルおよび前記第１コイルと接続されており、
前記第２コミテータ片の第２端子部は、前記第２コイルおよび前記第３コイルと接続されており、
前記第３コミテータ片の第３端子部は、前記第４コイルおよび前記第５コイルと接続されている、
ことを特徴とする請求項６または７に記載のロータ。
【請求項９】
対向する一対の第１側面が平坦面であり、前記平坦面を連結する一対の第２側面が曲面である筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、
前記固定子に対向配置された請求項６〜８のいずれか１項に記載のロータと、
前記コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、
を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項１０】
対向する一対の第１側面が平坦面であり、前記平坦面を連結する一対の第２側面が曲面である筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、
前記固定子に対向配置されたロータと、
コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備え、
前記ロータは、
回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、
２以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、
前記コアの中心を貫通するシャフトと、
前記シャフトに固定され、前記ロータとともに回転するコミテータと、を備え、
前記コミテータは、
ｎ個（ｎは３以上の整数）のコミテータ片と、
前記ｎ個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備え、
前記筒体は、
回転軸が取り付けられる円筒部と、
前記円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有し、
前記フランジ部の環状の端面にはｎ個の第１溝およびｎ個の第２溝とが交互に放射状に形成されており、
前記コミテータ片は、
前記円筒部に接する円弧状の本体部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、
前記本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有し、
前記端子部は、前記第１溝の内部で固定されており、
前記係止部は、前記第２溝の内部で固定されており、
前記コミテータの端子部は、前記複数のコイルの頂部からずれて配置されている、
ことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コミテータ、ロータおよびモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な装置や製品の駆動源としてモータが用いられている。例えば、小型モータでは多くの分野でＤＣモータが用いられている。このようなモータは、ハウジングの内部に環状の永久磁石が固定されており、その中心部にロータが配設されている。ロータの回転軸はハウジングに取り付けられた軸受により回転自在に支持されている。また、回転軸には整流子（コミテータ）が設けられており、ハウジング側に取り付けられたブラシが、回転する整流子に摺動接触することで電流をロータの巻線にタイミングよく通電することが可能となっている。
【０００３】
整流子は、例えば、円筒部の一端部にフランジ部が形成された筒体と、筒体に取り付けられる複数の金属製の整流子片（コミテータ片）と、整流子片の外周面に装着されるリングとを備えている。整流子片には、電機子巻線結線用の一つの端子部が一体的に取り付けられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７９５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述のような整流子片は、その一部がロータの径方向に突出するような形状となっている。そのため、ロータに巻線を巻く場合、巻線装置や巻線自体が整流子片と干渉しないように、巻線装置の構成や動作、巻線の線径・ターン数が制限されることになる。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高性能なモータを実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のコミテータは、ｎ個（ｎは３以上の整数）のコミテータ片と、ｎ個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備える。筒体は、回転軸が取り付けられる円筒部と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有する。フランジ部の環状の端面にはｎ個の第１溝およびｎ個の第２溝とが交互に放射状に形成されている。コミテータ片は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有する。端子部は、第１溝の内部で固定されており、係止部は、第２溝の内部で固定されている。第２溝は、該第２溝の溝壁と係止部との隙間が、第１溝の溝壁と端子部との隙間よりも広くなるように構成されている。
【０００８】
この態様によると、コミテータ片が端子部と係止部の２箇所で筒体に固定されるため、コミテータ片を１箇所で筒体に固定した場合と比較して、コミテータ片の姿勢が安定する。例えば、端子部にコイルを巻き付ける際や、端子部とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、端子部に力がかかっても、コミテータ片がずれにくくなる。そのため、コミテータ片が筒体に対して精度よく位置決めされた状態を維持しやすくなり、コミテータ全体の真円度が向上する。また、第１溝の溝壁と端子部との隙間を小さくすることで、端子部を精度よく位置決めすることができる。一方、第２溝の溝壁と係止部との隙間はある程度大きくすることで、製造誤差により端子部に対する係止部の位置が多少ずれていたとしても、係止部を第２溝の内部で固定することができる。なお、第１溝の溝壁と端子部との隙間を極力狭くすることで、あるいは、端子部の幅を第１溝の溝幅よりもわずかに大きくすることで、第１溝に端子部が嵌合するようにしてもよい。また、第１溝に係止部を固定させ、第２溝に端子部を固定させてもよい。
【０００９】
第２溝の幅は、第１溝の幅よりも広い。これにより、係止部の幅と端子部の幅とを異ならせなくても、第２溝の溝壁と係止部との隙間を、第１溝の溝壁と端子部との隙間よりも広くできる。
【００１０】
係止部は、回転軸を通り本体部を周方向に二分する平面を挟んで、端子部と反対側に形成されていてもよい。これにより、コミテータ片を筒体に載置し固定した場合のバランスが向上し、コミテータ片の姿勢が安定するため、コミテータ全体の真円度が更に向上する。
【００１１】
筒体は、フランジ部の環状の端面の内周部であって第１溝と第２溝との間の領域に形成されたスリットを有してもよい。コミテータ片は、スリットに挿入される凸部を有してもよい。凸部は、本体部の軸方向の端部であって、端子部と係止部との間の領域から軸方向へ向かって形成されていてもよい。これにより、コミテータ片の凸部を筒体のスリットに挿入することで、コミテータ片を所望の位置で保持することが容易となる。また、スリットにより凸部の移動が規制されることで、コミテータ片の位置決めが容易となる。
【００１２】
筒体は、絶縁性の樹脂部材で構成されていてもよい。樹脂材料は熱によって変形しやすくなる場合があり、端子部とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、熱が筒体の第１溝近傍に伝達され筒体の一部が柔らかくなると、筒体に固定されているコミテータ片が傾くことが有り得る。しかしながら、上述の態様では、係止部が第２溝の内部で固定されているため、コミテータ片の傾きを抑制できる。
【００１３】
本発明の他の態様は、ロータである。このロータは、回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、２以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、を備えている。また、ロータは、コアの中心を貫通するシャフトと、シャフトに固定され、ロータとともに回転する上述のコミテータと、を更に備えている。コミテータの端子部は、複数のコイルの頂部からずれて配置されている。これにより、端子部とコイルの頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いたりすることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。また、端子部は、複数のコイルのうち外側に巻かれたコイルの頂部からずれて配置してもよい。
【００１４】
端子部は、隣接するティースの中間位置からずれた位置に配置されていてもよい。
【００１５】
コアは、隣接するティースの間に周方向に順に形成された第１〜第６スロットを有してもよい。複数のコイルは、第３スロットおよび第１スロットの間に巻き回された第１コイルと、第１コイルを巻き回してから、第４スロットおよび第６スロットの間に巻き回された第２コイルと、第２コイルを巻き回してから、第５スロットおよび第３スロットの間に巻き回された第３コイルと、第３コイルを巻き回してから、第６スロットおよび第２スロットの間に巻き回された第４コイルと、第４コイルを巻き回してから、第１スロットおよび第５スロットの間に巻き回された第５コイルと、第５コイルを巻き回してから、第２スロットおよび第４スロットの間に巻き回された第６コイルと、を有してもよい。ｎ個のコミテータ片は、第１スロットの回転軸側に配置された第１コミテータ片と、第３スロットの回転軸側に配置された第２コミテータ片と、第５スロットの回転軸側に配置された第３コミテータ片と、を有してもよい。第１コミテータ片の第１端子部は、第６コイルおよび第１コイルと接続されており、第２コミテータ片の第２端子部は、第２コイルおよび第３コイルと接続されており、第３コミテータ片の第３端子部は、第４コイルおよび第５コイルと接続されていてもよい。これにより、例えば、最も外側に巻かれた第６コイルの頂部から第２コミテータ片の第２端子部がずれて配置される。
【００１６】
本発明の別の態様は、モータである。このモータは、対向する一対の第１側面が平坦面であり、平坦面を連結する一対の第２側面が曲面である筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、固定子に対向配置された上述のロータと、コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備えている。
【００１７】
この態様によると、各コミテータ片、各スロット、各コイルの互いの位置関係を変更せずに、端子部をずらすことができる。例えば、コミテータ片が３つ、スロットが６つの場合、端子部は、コミテータ片の中心から周方向に３０°ずれて設けてもよい。なお、ずらす角度は必ずしも３０°である必要はなく、例えば、１０°〜５０°、あるいは２０〜４０°、あるいは２５°〜３５°といった範囲で好適な値を選択してもよい。
【００１８】
本発明の更に別の態様は、モータである。このモータは、対向する一対の第１側面が平坦面であり、平坦面を連結する一対の第２側面が曲面である筒状のハウジングと、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子と、固定子に対向配置されたロータと、コミテータの外周面を摺動するように設けられている一対のブラシと、を備える。ロータは、回転軸を中心に放射状に設けられた複数のティースを有するコアと、２以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルと、コアの中心を貫通するシャフトと、シャフトに固定され、ロータとともに回転するコミテータと、を備える。コミテータは、ｎ個（ｎは３以上の整数）のコミテータ片と、ｎ個のコミテータ片が環状に取り付けられた筒体と、を備える。筒体は、回転軸が取り付けられる円筒部と、円筒部から径方向外側へ張り出したフランジ部と、を有する。フランジ部の環状の端面にはｎ個の第１溝およびｎ個の第２溝とが交互に放射状に形成されており、コミテータ片は、円筒部に接する円弧状の本体部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部と、本体部の軸方向の端部から径方向へ向かって形成された係止部と、を有する。端子部は、第１溝の内部で固定されており、係止部は、第２溝の内部で固定されており、コミテータの端子部は、複数のコイルの頂部からずれて配置されている。これにより、端子部とコイルの頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。
【００１９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高性能なモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】直流モータの外観を示す斜視図である。
【図２】図１に示す直流モータの一部分を断面で示す正面断面図である。
【図３】図１に示す直流モータの側面断面図である。
【図４】参考例に係るコミテータの概略構成を示す図である。
【図５】参考例に係るロータにおけるコイルとコミテータ片との位置関係および結線状態を説明するための図である。
【図６】実施例１に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。
【図７】実施例１に係るロータの結線状態を説明するための図である。
【図８】実施例１に係るコミテータの斜視図である。
【図９】実施例１に係るコミテータの側面図である。
【図１０】実施例１に係るコミテータの上面図である。
【図１１】実施例１に係る筒体の斜視図である。
【図１２】実施例１に係る筒体の側面図である。
【図１３】実施例１に係る筒体の上面図である。
【図１４】実施例１に係るコミテータ片の斜視図である。
【図１５】実施例１に係るコミテータ片の上面図である。
【図１６】実施例１に係るコミテータ片の側面図である。
【図１７】筒体に３つのコミテータ片を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１８】筒体に３つのコミテータ片を取り付けた状態を示す上面図である。
【図１９】図１０に示すコミテータのＸ−Ｘ断面図である。
【図２０】実施例２に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。
【図２１】実施例２に係るロータの結線状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
【００２３】
（直流モータ）
はじめに、本発明の前提となる、コミテータを有する直流モータの全体構成について概略を説明する。図１は、直流モータの外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す直流モータの一部分を断面で示す正面断面図である。図３は、図１に示す直流モータの側面断面図である。なお、図１乃至図３に示す直流モータは、ハウジングにフラット部（平坦面）が設けられた、いわゆるフラットタイプのモータを示している。
【００２４】
図１および図２に示すように、直流モータ（以下、適宜「モータ」という。）１０は、内部に固定子１２が取り付けられたケーシング１４と、ケーシング１４の内部に配設されたロータ１６とを備えている。ロータ１６は、回転軸２２を有しており、回転軸２２は、ケーシング１４に設けられた軸受部材１８，２０により回転自在に支持されている。
【００２５】
ケーシング１４は、例えば軟鋼を素材とした冷間圧延鋼板のような金属材料によって有底中空筒状に形成されたハウジング２４と、ハウジング２４の開口部２６に嵌着され、例えば樹脂材料またはその他の絶縁材料によって形成された蓋部材２８とを備えており、ケーシング１４には平行面を形成する一対のフラット部３０が形成されている。
【００２６】
図２及び図３に示すように、固定子１２は、ハウジング２４の円筒状の内周面３１に固着されている。固定子１２は、例えばハードフェライトのような磁性材料によってアークセグメント状に形成された一対の永久磁石からなっている。
【００２７】
ロータ１６は、回転中心となる中心軸の方向に延びる回転軸２２と、回転軸２２に取り付けられ、コイル３２が巻回されたコア３３と、回転軸２２に取り付けられるとともにコイル３２に電気的に接続された組立式のコミテータ３４とを備えている。コミテータ３４の詳細については後述する。コア３３は、固定子１２に対して所定のギャップを介してその内方に配置されている。
【００２８】
蓋部材２８には、導体の材料により形成された複数組（例えば２組）のブラシ３５が組立式のコミテータ３４に摺接して電流を流すように設けられている。また、各ブラシ３５にそれぞれ電気的に接続された複数（例えば１対）の接続端子３６が蓋部材２８に取り付けられ、各接続端子３６の各端部３７が蓋部材２８の表面３８から外方に突出している。なお、モータ１０は、図３に示すように２極３溝（スロット）のモータである。
【００２９】
このような構成を有するモータ１０においては、接続端子３６からブラシ３５及びコミテータ３４を介してコイル３２に電流を流せば、一対の永久磁石からなる固定子１２によって形成されている磁界中に存在するロータ１６に回転力が付与されてロータ１６は回転運動をする。これにより、モータ１０は、回転する回転軸２２の出力部３９を介して、図示しない種々の機器などを駆動する。
【００３０】
図４は、参考例に係るコミテータ３４の概略構成を示す図である。コミテータ３４は、円筒部４０の一端部にフランジ部４２が形成された筒体４４と、筒体４４に取り付けられる複数（例えば３個）の金属製のコミテータ片４６と、コミテータ片４６の外周面に装着されるリング４８とを備えている。
【００３１】
コミテータ片４６は、電機子巻線と結線される端子部５０が一体的に形成されている。また、各コミテータ片４６は、隣接するコミテータ片との間にスリット５２が形成されるように配置されており、互いが導通しないように構成されている。また、コミテータ３４は、図２に示すロータ１６の回転軸２２に取り付けられる。図１乃至図３に示すモータ１０は、３個のコミテータ片４６が使用されている。
【００３２】
図５は、参考例に係るロータにおけるコイルとコミテータ片との位置関係および結線状態を説明するための図である。
【００３３】
はじめに、導線を第１端子部５０ａに巻き回した後、第２スロットＳ２と第１スロットＳ１との間のティースＴ１に複数回巻き回してコイルＣ１を形成する。次に、第２端子部５０ｂに巻き回した後、第３スロットＳ３と第２スロットＳ２との間のティースＴ２に複数回巻き回してコイルＣ２が形成される。次に、第３端子部５０ｃに巻き回した後、第１スロットＳ１と第３スロットＳ３との間のティースＴ３に複数回巻き回してコイルＣ３が形成される。最後に、第１端子部５０ａに巻き回すことで、コイル３２が巻き回されたコア３３と、コミテータ３４とを備えたロータ１６が完成する。
【００３４】
図５に示す巻線方法は、いわゆる集中巻きに相当するものであり、一つのティース毎にコイルが巻かれており、全体として対称的な巻姿となっている。そして、第１端子部５０ａ〜第３端子部５０ｃのそれぞれは、放射状に各スロットＳ１〜Ｓ３のほぼ中央に配置されている。そのため、例えば、第１端子部５０ａは、コイルＣ１とコイルＣ３との間に位置することとなり、それぞれのコイルと干渉しにくくなっている。第２端子部５０ｂおよび第３端子部５０ｃも同様である。
【００３５】
したがって、上述のモータ１０による構成であれば、コミテータの端子部とロータのコイルとの干渉は余り問題とならない。しかしながら、図３に示す構成で、コアを６スロットにした場合、コミテータの端子部とロータのコイルとの干渉が問題になり得る。
【００３６】
（実施例１）
図６は、実施例１に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。図７は、実施例１に係るロータの結線状態を説明するための図である。なお、前述のモータ１０と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【００３７】
図６に示すロータ６０は、回転軸Ｃを中心に放射状に設けられた複数のティースＴ１〜Ｔ６を有するコア６２と、２以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルＣ１〜Ｃ６を備える。ティースＴ１〜Ｔ６は、コイルを巻き回すことができる形状であればよく、例えば、回転軸に垂直な断面形状がコアの径方向に延びたアーム（Ｉ）状のものや、その先端が周方向両側に分岐したＴ字状のものであってもよい。
【００３８】
また、ロータ６０は、コア６２の中心を貫通する回転軸Ｃ（例えばシャフト）と、回転軸Ｃに固定され、ロータ６０とともに回転するコミテータ６４と、を更に備えている。なお、図６におけるコミテータ６４は要部のみを示しており、コミテータ６４全体の詳細については後述する。
【００３９】
図６及び図７に示すように、コア６２は、隣接するティースの間に周方向に順に形成された第１〜第６スロットＳ１〜Ｓ６を有している。複数のコイルは、第３スロットＳ３および第１スロットＳ１の間に巻き回されたコイルＣ１と、コイルＣ１を巻き回してから、第４スロットＳ４および第６スロットＳ６の間に巻き回されたコイルＣ２と、コイルＣ２を巻き回してから、第５スロットＳ５および第３スロットＳ３の間に巻き回されたコイルＣ３と、コイルＣ３を巻き回してから、第６スロットＳ６および第２スロットＳ２の間に巻き回されたコイルＣ４と、コイルＣ４を巻き回してから、第１スロットＳ１および第５スロットＳ５の間に巻き回されたコイルＣ５と、コイルＣ５を巻き回してから、第２スロットＳ２および第４スロットＳ４の間に巻き回されたコイルＣ６と、を有している。また、コミテータ６４を構成する３個のコミテータ片は、第１スロットＳ１の回転軸側に配置された第１コミテータ片６６ａと、第３スロットＳ３の回転軸側に配置された第２コミテータ片６６ｂと、第５スロットＳ５の回転軸側に配置された第３コミテータ片６６ｃと、を有している。第１コミテータ片６６ａの第１端子部６８ａは、コイルＣ６およびコイルＣ１と接続されており、第２コミテータ片６６ｂの第２端子部６８ｂは、コイルＣ２およびコイルＣ３と接続されており、第３コミテータ片６６ｃの第３端子部６８ｃは、コイルＣ４およびコイルＣ５と接続されている。
【００４０】
この場合、各コイルＣ１〜Ｃ６の巻数を同じにしようとすると、最も外側に巻かれるコイルＣ６やコイルＣ５は全体が大きくなるため、コイルＣ６やコイルＣ５と、コミテータとが近づくことになる。そのため、図６に示すロータ６０の場合、第２コミテータ片６６ｂの第２端子部６８ｂ（点線位置）は、コイルＣ６の頂部の真上に位置することになり、巻線機の動作に制限が生じたり、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉が生じたりする、といった問題がある。
【００４１】
そこで、実施例１に係るロータ６０では、コミテータ６４の端子部は、複数のコイルのうち外側に巻かれたコイルの頂部からずれて配置されている。具体的には、各コミテータ片の端子部６８ａ〜６８ｃは、図６に示す点線の位置から実線の位置にずれて配置されている。その結果、端子部６８ａ〜６８ｃは、隣接するティースの中間位置（スロットの中央部）からずれた位置に配置されることになる。
【００４２】
これにより、第２端子部６８ｂは、最も外側に巻かれたコイルＣ６の頂部（点線位置）からずれて配置される（実線位置）ため、第２端子部６８ｂとコイルＣ６の頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、第２端子部６８ｂとコイルＣ６との半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルＣ６との干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いたりすることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。一方、第３端子部６８ｃは、ロータの軸方向から見て、最も外側に巻かれるコイルＣ５と重なるようになるが（実線位置）、コイルＣ５の頂部からずれて配置されている。
【００４３】
（コミテータ）
次に、本発明のある態様のモータやロータに好適な実施例１に係るコミテータについて詳述する。図８は、実施例１に係るコミテータの斜視図である。図９は、実施例１に係るコミテータ６４の側面図である。図１０は、実施例１に係るコミテータ６４の上面図である。
【００４４】
コミテータ６４は、３個のコミテータ片６６ａ〜６６ｃと、３個のコミテータ片が６６ａ〜６６ｃが環状に取り付けられた絶縁材料からなる筒体７０と、コミテータ片６６ａ〜６６ｃ（以下、適宜「コミテータ片６６」と称する場合がある。）を筒体７０に固定するためのリング部材７２と、を備える。なお、コミテータ片の数は３個に限られず、３個より多くてもよい（例えば、４個、５個、３ｎ（ｎは１以上の整数）個等）。
【００４５】
（筒体）
図１１は、実施例１に係る筒体７０の斜視図である。図１２は、実施例１に係る筒体７０の側面図である。図１３は、実施例１に係る筒体７０の上面図である。
【００４６】
筒体７０は、回転軸２２（図２参照）が取り付けられる円筒部７４と、円筒部７４から径方向外側へ張り出したフランジ部７６と、を有する。フランジ部７６の環状の端面７６ａにはコミテータ片の数と同じ３個の第１溝７８および３個の第２溝８０とが交互に放射状に形成されている。また、筒体７０は、フランジ部７６の環状の端面７６ａの内周部であって第１溝７８と第２溝８０との間の領域に形成された３つ以上のスリット８２を有している。
【００４７】
（コミテータ片）
図１４は、実施例１に係るコミテータ片６６の斜視図である。図１５は、実施例１に係るコミテータ片６６の上面図である。図１６は、実施例１に係るコミテータ片６６の側面図である。
【００４８】
コミテータ片６６は、筒体７０の円筒部７４に接する円弧状の本体部８４と、本体部８４の軸方向の端部８４ａから径方向へ向かって形成された、巻線結線用の端子部６８と、本体部８４の軸方向の端部８４ａから径方向へ向かって形成された係止部８６と、本体部８４の軸方向の端部８４ａであって、端子部６８と係止部８６との間の領域から軸方向へ向かって形成された凸部８８と、を有する。コミテータ片６６は、例えば、金属板を打ち抜き、曲げ加工することで製造することができる。あるいは、所定形状の平板をプレス加工することで製造してもよい。
【００４９】
次に、コミテータの組立て方法を説明しながら、各部品の作用効果について詳述する。図１７は、筒体に３つのコミテータ片を取り付けた状態を示す斜視図である。図１８は、筒体に３つのコミテータ片を取り付けた状態を示す上面図である。
【００５０】
はじめに、３つのコミテータ片６６の凸部８８を、筒体７０の対応するスリット８２にそれぞれ挿入する。この際、コミテータ片６６は、端子部６８が第１溝７８に載置され、係止部８６が第２溝８０に載置されるように構成されている。このように、コミテータ片６６の凸部８８を筒体７０のスリット８２に挿入することで、コミテータ片６６を所望の位置で保持することが容易となる。また、スリット８２に挿入された凸部８８は、スリット８２内で移動が規制されることで、コミテータ片６６の位置決めが容易となる。そして、この状態で、筒体７０の円筒部７４の上方からリング部材７２を挿入することで、コミテータ片６６の本体部８４が、円筒部７４とリング部材７２とで挟持され、固定される。
【００５１】
また、図１４に示すように、係止部８６は、回転軸Ｃを通り円弧状の本体部８４を周方向に二分する平面Ｐを挟んで、端子部６８と反対側に形成されている。これにより、コミテータ片６６を筒体７０に載置し固定した場合のバランスが向上し、コミテータ片６６の姿勢が安定するため、コミテータ６４全体の真円度が更に向上する。
【００５２】
なお、例えば、コミテータ片が３つ、コアのスロットが６つの場合、端子部６８は、コミテータ片６６の中心線Ｌから周方向に３０°ずれた位置に形成されている（図１５参照）。そのため、このようなコミテータ片６６を備えたコミテータ６４を、図６に示すロータ６０に用いることで、各コミテータ片、各スロット、各コイルの互いの位置関係を変更せずに、端子部６８（図６に示す端子部６８ａ〜６８ｃ）を３０°ずらすことができる。なお、ずらす角度は必ずしも３０°である必要はなく、例えば、１０°〜５０°、あるいは２０〜４０°、あるいは２５°〜３５°といった範囲で好適な値を選択してもよい。
【００５３】
図１９は、図１０に示すコミテータ６４のＸ−Ｘ断面図である。図１９に示すように、端子部６８は、第１溝７８の内部で固定されており、係止部８６は、第２溝８０の内部で固定されている。また、図１８に示すように、第２溝８０は、第２溝８０の溝壁と係止部８６との隙間Ｇ２（両側に隙間がある場合はそれらの合計）が、第１溝７８の溝壁と端子部６８との隙間Ｇ１（両側に隙間がある場合はそれらの合計）よりも広くなるように構成されている。
【００５４】
このように、コミテータ片６６が端子部６８と係止部８６の２箇所で筒体７０に固定されるため、コミテータ片６６を１箇所で筒体７０に固定した場合と比較して、コミテータ片６６の姿勢が安定する。例えば、端子部６８にコイルを巻き付ける際や、端子部６８とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、端子部６８に力がかかっても、コミテータ片６６がずれにくくなる。
【００５５】
そのため、コミテータ片６６が筒体７０に対して精度よく位置決めされた状態を維持しやすくなり、コミテータ６４全体の真円度が向上する。また、第１溝７８の溝壁と端子部６８との隙間Ｇ１を小さくすることで、端子部６８を精度よく位置決めすることができる。一方、第２溝８０の溝壁と係止部８６との隙間はある程度大きくすることで、製造誤差により端子部に対する係止部８６の位置が多少ずれていたとしても、係止部８６を第２溝の内部で固定することができる。
【００５６】
なお、第１溝７８の溝壁と端子部６８との隙間Ｇ１を極力狭くすることで、あるいは、端子部６８の幅を第１溝７８の溝幅よりもわずかに大きくすることで、第１溝７８に端子部６８が嵌合するようにしてもよい。また、第１溝７８に係止部８６を固定させ、第２溝８０に端子部６８部を固定させてもよい。第２溝８０の幅Ｗ２は、第１溝７８の幅Ｗ１よりも広い。これにより、係止部８６の幅と端子部６８の幅とを異ならせなくても、第２溝８０の溝壁と係止部８６との隙間を、第１溝７８の溝壁と端子部６８との隙間よりも広くできる。
【００５７】
なお、実施例１に係る筒体７０は、絶縁性の樹脂部材で構成されている。樹脂材料は熱によって変形しやすくなる場合があり、端子部６８とコイルとを溶接や半田等で固定する際に、熱が筒体７０の第１溝７８近傍に伝達され筒体７０の一部が柔らかくなると、筒体７０に固定されているコミテータ片６６が傾くことが有り得る。しかしながら、上述の態様では、係止部８６が第２溝８０の内部で固定されているため、コミテータ片６６の傾きを抑制できる。
【００５８】
上述の構成を換言すると以下のようなロータも本発明に含まれうる。実施例１に係るモータは、対向する一対の第１側面が平坦面であり、平坦面を連結する一対の第２側面が曲面である筒状のハウジング２４と、ハウジングの内面に沿って設けられ、一対以上の磁極を有する固定子１２と、固定子１２に対向配置された上述のロータ６０と、コミテータ６４の外周面を摺動するように設けられている一対のブラシ３５と、を備えている（図１乃至図３参照）。
【００５９】
そして、図６に示すように、ロータ６０は、回転軸Ｃを中心に放射状に設けられた複数のティースＴ１〜Ｔ６を有するコア６２と、２以上のティースを一組として組毎に巻き回された複数のコイルＣ１〜Ｃ６と、コア６２の中心を貫通する回転軸Ｃ（シャフト）と、回転軸Ｃに固定され、ロータ６０とともに回転するコミテータ６４と、を備える。コミテータ６４の端子部は、複数のコイルのうち外側に巻かれたコイルの頂部からずれて配置されている。これにより、特に第２端子部６８ｂとコイルＣ６の頂部との距離が広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。
【００６０】
（実施例２）
実施例２に係るロータは、実施例１に係るロータと比較して、コイルを巻き回すティースや順番が異なる。そのため、完成したロータにおけるコイルの巻姿も異なる。具体的には、三角形状に３つの内側コイルをコアの内側に巻き回した後、その外側に三角形状に３つの外側コイルを巻き回している。図２０は、実施例２に係るロータにおけるコイルの巻姿を説明するための図である。図２１は、実施例２に係るロータの結線状態を説明するための図である。なお、実施例１と同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【００６１】
図２０及び図２１に示すように、コア６２は、隣接するティースの間に周方向に順に形成された第１〜第６スロットＳ１〜Ｓ６を有している。複数のコイルは、第４スロットＳ４および第２スロットＳ２の間に巻き回されたコイルＣ１と、コイルＣ１を巻き回してから、第２スロットＳ２および第６スロットＳ６の間に巻き回されたコイルＣ２と、コイルＣ２を巻き回してから、第６スロットＳ６および第４スロットＳ４の間に巻き回されたコイルＣ３と、コイルＣ３を巻き回してから、第３スロットＳ３および第１スロットＳ１の間に巻き回されたコイルＣ４と、コイルＣ４を巻き回してから、第５スロットＳ５および第３スロットＳ３の間に巻き回されたコイルＣ５と、コイルＣ５を巻き回してから、第１スロットＳ１および第５スロットＳ５の間に巻き回されたコイルＣ６と、を有している。また、コミテータ６４を構成する３個のコミテータ片は、第１スロットＳ１の回転軸側に配置された第１コミテータ片６６ａと、第３スロットＳ３の回転軸側に配置された第２コミテータ片６６ｂと、第５スロットＳ５の回転軸側に配置された第３コミテータ片６６ｃと、を有している。第１コミテータ片６６ａの第１端子部６８ａは、コイルＣ６およびコイルＣ１、並びに、コイルＣ３およびコイルＣ４と接続されており、第２コミテータ片６６ｂの第２端子部６８ｂは、コイルＣ２およびコイルＣ３、並びに、コイルＣ４およびコイルＣ５と接続されており、第３コミテータ片６６ｃの第３端子部６８ｃは、コイルＣ１およびコイルＣ２  並びに、コイルＣ５およびコイルＣ６と接続されている。
【００６２】
この場合、各コミテータ片６６ａ〜６６ｃの端子部６８ａ〜６８ｃ（点線位置）は、コイルＣ１〜コイルＣ３の頂部の真上に位置することになり、巻線機の動作に制限が生じたり、端子部とコイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、コイルとの干渉が生じたりする、といった問題となる。
【００６３】
そこで、実施例２に係るロータ９０では、コミテータ６４の端子部は、コイルＣ１〜コイルＣ３の頂部からずれて配置されている。具体的には、各コミテータ片の端子部６８ａ〜６８ｃは、図２０に示す点線の位置から実線の位置にずれて配置されている。
【００６４】
これにより、端子部６８ａ〜６８ｃは、コイルＣ１〜コイルＣ３の頂部（点線位置）からずれて配置される（実線位置）ため、端子部６８ａ〜６８ｃとコイルＣ１〜コイルＣ３の頂部との距離がそれぞれ広がり、巻線機の動作に対する制限が減少し、また、各端子部と各コイルとの半田付けや溶接に用いられる装置と、各コイルとの干渉を抑制できる。そのため、コイルのターン数を増やしたり、線径の大きなコイルを用いたりすることが可能となり、モータ特性の改善に寄与する。
【００６５】
以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００６６】
Ｃ１  コイル、  Ｇ１  隙間、  Ｓ１  第１スロット、  Ｔ１  ティース、  Ｗ１  幅、  Ｃ２  コイル、  Ｇ２  隙間、  Ｓ２  第２スロット、  Ｔ２  ティース、  Ｗ２  幅、  Ｃ３  コイル、  Ｓ３  第３スロット、  Ｔ３  ティース、  Ｃ４  コイル、  Ｓ４  第４スロット、  Ｃ５  コイル、  Ｓ５  第５スロット、  Ｃ６  コイル、  Ｓ６  第６スロット、  １０  モータ、  １２  固定子、  １６  ロータ、  ２２  回転軸、  ２４  ハウジング、  ３０  フラット部、  ３１  内周面、  ３２  コイル、  ３３  コア、  ３４  コミテータ、  ３５  ブラシ、  ６０  ロータ、  ６２  コア、  ６４  コミテータ、  ６６  コミテータ片、  ６８  端子部、  ７０  筒体、  ７２  リング部材、  ７４  円筒部、  ７６  フランジ部、  ７６ａ  端面、  ７８  第１溝、  ８０  第２溝、  ８２  スリット、  ８４  本体部、  ８４ａ  端部、  ８６  係止部、  ８８  凸部、  ９０  ロータ。
【図１】
2016073026.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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【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】
2016073026.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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