(57)【要約】【課題】永久磁石の磁石性能を適正化し、モータの小型化を図ることができる直流モータを提供する。【解決手段】永久磁石の磁極が６極、電機子のティースが２１又は２７本で巻線が２１又は２７個で構成される、所謂６極２１スロット、又は２７スロットの直流モータであり、その永久磁石の磁石性能を示す最大エネルギー積が２０［ＭＧＯｅ］に設定される。【選択図】図４
2009033801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に等角度間隔に６極の磁極を有する界磁としての永久磁石と、
２１本又は２７本のティースを有する電機子コアを用い、２１本のティースのものは３本に跨って導線を巻回して２１個の巻線を構成し、２７本のティースのものは４本に跨って導線を巻回して２７個の巻線を構成し、その巻線数と同数のセグメントを有する整流子と前記巻線とが接続されてなる電機子と、を備え、
前記整流子のセグメントに接触配置された給電ブラシからの電源供給に基づいて、前記電機子が前記永久磁石との関係で回転するように構成された直流モータであって、
前記永久磁石の最大エネルギー積が５〜２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることを特徴とする直流モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の直流モータにおいて、
前記永久磁石の最大エネルギー積が１４〜２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることを特徴とする直流モータ。
【請求項３】
請求項２に記載の直流モータにおいて、
前記永久磁石の最大エネルギー積が２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることを特徴とする直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石界磁の直流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の直流モータを、例えば特許文献１のように電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）に用いる場合等、コギングトルク（トルクの脈動）が振動となって操舵フィーリングを悪化させる一要因となるため、モータのコギングトルクを低減することが望まれている。トルクの脈動数は、永久磁石の磁極数と電機子の磁極数、即ち巻線を巻回するティース数（スロット数）との最小公倍数であり、その数が多い程、トルク変動が小さくなる。これを踏まえ、特許文献１のモータでは、永久磁石の磁極数を「６」、電機子の磁極数（スロット数）を「２１」又は「２７」に設定してトルクの脈動数を「４２」又は「５４」と極力多くし、コギングトルクを低減する構成のものが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２２４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、電動パワーステアリング装置等に用いるモータでは、小型化を図ることが常に要求されている。その小型化する手法の一つとして、永久磁石を高性能とすることでその永久磁石の軸長を短くでき、モータの特に軸方向の小型化に繋がると考えているが、その永久磁石の磁力等の磁石性能をどれくらいに設定するのが合理的で好ましいかが明確ではなかった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、永久磁石の磁石性能を適正化し、モータの小型化を図ることができる直流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】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、周方向に等角度間隔に６極の磁極を有する界磁としての永久磁石と、２１本又は２７本のティースを有する電機子コアを用い、２１本のティースのものは３本に跨って導線を巻回して２１個の巻線を構成し、２７本のティースのものは４本に跨って導線を巻回して２７個の巻線を構成し、その巻線数と同数のセグメントを有する整流子と前記巻線とが接続されてなる電機子と、を備え、前記整流子のセグメントに接触配置された給電ブラシからの電源供給に基づいて、前記電機子が前記永久磁石との関係で回転するように構成された直流モータであって、前記永久磁石の最大エネルギー積が５〜２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることをその要旨とする。
【０００６】
この発明では、永久磁石の磁極が６極、電機子のティースが２１又は２７本（スロット数が２１又は２７）で巻線が２１又は２７個で構成される、所謂６極２１スロット、又は２７スロットの直流モータにおいて、永久磁石の磁石性能を示す最大エネルギー積が５〜２０［ＭＧＯｅ］に設定される。ここで、永久磁石の最大エネルギー積と軸長比との相関関係から（図４参照）、この５〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲内では、同等のモータ出力を得る条件で最大エネルギー積を大とする高性能化が永久磁石の軸長比を小さくする。これにより、永久磁石を無駄に高性能化せずに小型化が図られ、このような小型の永久磁石を用いることで、モータ出力を確保しつつもモータ全体の小型化（短軸化）が可能となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータにおいて、前記永久磁石の最大エネルギー積が１４〜２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることをその要旨とする。
【０００８】
この発明では、永久磁石の磁極が６極及び８極ともに同様な特性を示すが（図４参照）、永久磁石の最大エネルギー積が１４〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲内では６極の方が８極とした場合と比べて有利となる。そのため、永久磁石の磁極を６極とした直流モータでは、永久磁石の最大エネルギー積を１４〜２０［ＭＧＯｅ］に設定することで、より小型化に貢献できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の直流モータにおいて、前記永久磁石の最大エネルギー積が２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることをその要旨とする。
この発明では、永久磁石の最大エネルギー積を２０［ＭＧＯｅ］に設定することで、１４〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲の中でもより一層の小型化に貢献できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、永久磁石の磁石性能を適正化し、モータの小型化を図ることができる直流モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）等に用いられる本実施形態の直流モータ１００を示す。本実施形態の直流モータ１００は、有底円筒状のヨークハウジング１０１の内側面に、界磁として磁極毎に分割された６個の永久磁石１０２がそれぞれ等角度間隔に磁極が周方向に交互となるように固定されている（図２及び図３参照）。永久磁石１０２の内側には電機子１０３が回転可能に収容され、巻線１１１が装着される電機子コア１１０のティース１１０ａと径方向に対向配置されている。電機子１０３は、回転軸１０４の基端部がヨークハウジング１０１底部中央の軸受１０５に、回転軸１０４の先端側がヨークハウジング１０１の開口部に取着されるエンドフレーム１０６中央の軸受１０７にてそれぞれ回転可能に支持されている。
【００１２】
電機子１０３の回転軸１０４には電機子コア１１０が固定され、該電機子コア１１０には放射状に延びる本実施形態では２１本のティース１１０ａを有している（図２及び図３参照）。ティース１１０ａには所定のティース１１０ａに跨る導線１１１ｘの巻回により巻線１１１が構成され、各巻線１１１により電機子１０３には２１極の磁極が構成されている。電機子コア１１０より先端側の回転軸１０４には整流子１１２が固定され、該整流子１１２の外周面には２１個のセグメント１１２ａが周方向に並んで設けられている（図２及び図３参照）。各セグメント１１２ａに接触して巻線１１１に給電を行う給電ブラシ１１３は６個用いられ、前記永久磁石１０２の各磁極中心線上にそれぞれ配置され（６０°間隔）、極性（＋，−極）が周方向に交互となるように配置されている。各給電ブラシ１１３は、エンドフレーム１０６に固定されたブラシホルダ１１４にて保持されている。
【００１３】
次に、導線１１１ｘの結線態様を図２及び図３を用いて説明する。本実施形態では、永久磁石１０２の磁極が「６極」、電機子１０３の磁極である巻線１１１の数（この場合、ティース１１０ａ間のスロットの数と同数である）が「２１」の通常重ね巻にて電機子コア１１０のティース１１０ａに巻回されている。以下、６極２１スロット通常重ね巻と略す。通常重ね巻は、１つの巻線１１１の巻回毎に隣り合うセグメント１１２ａに掛け止める巻き方が通常巻きであり、更に隣り合う各巻線１１１が周方向に重なり部分を有する巻き方である。また、整流子１１２のセグメント１１２ａが隣接のティース１１０ａ間に位置するように、整流子１１２と電機子コア１１０との相対位置が設定されている。因みに、以下の説明には、２１個のティース１１０ａに時計回り方向に「１」〜「２１」まで番号を付すとともに、ティース「１」「２」間に位置するセグメント１１２ａをセグメント「１」とし、そこから時計回り方向に「１」〜「２１」まで番号を付すこととする。
【００１４】
［６極２１スロット通常重ね巻］
図２及び図３（ａ）に示すように、巻き始めをセグメント「１」として導線１１１ｘをティース「１」〜「３」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「２」にフックする。次いで、セグメント「２」からセグメント「１６」に短絡線となる導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「１６」からティース「１６」〜「１８」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１７」にフックする。次いで、セグメント「１７」からセグメント「１０」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「１０」からティース「１０」〜「１２」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１１」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「１」にフックし、巻き終わる。
【００１５】
同時に、巻き始めをセグメント「８」として導線１１１ｘをティース「８」〜「１０」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「９」にフックする。次いで、セグメント「９」からセグメント「２」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「２」からティース「２」〜「４」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「３」にフックする。次いで、セグメント「３」からセグメント「１７」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「１７」からティース「１７」〜「１９」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１８」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「８」にフックし、巻き終わる。
【００１６】
更に同時に、巻き始めをセグメント「１５」として導線１１１ｘをティース「１５」〜「１７」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１６」にフックする。次いで、セグメント「１６」からセグメント「９」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「９」からティース「９」〜「１１」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１０」にフックする。次いで、セグメント「１０」からセグメント「３」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「３」からティース「３」〜「５」の３本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「４」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「１５」にフックし、巻き終わる。
【００１７】
このように巻き始めをセグメント「１」「８」「１５」から３組同時に行い、各組で７個の巻線１１１が同時に巻回される。これにより、合計２１個の巻線１１１が電機子１０３に構成される。また、各巻線１１１は、２つのティース１１０ａ分、重なり部分を有する構成となっている。
【００１８】
因みに、図３（ｂ）には、より好ましい導線１１１ｘの結線態様を示している。
この結線態様では、セグメント「１」を上記した図３（ａ）の態様から１８０°反対側のティース「１２」上に位置するように、整流子１１２と電機子コア１１０との相対位置が設定されている。これにより、導線１１１ｘがセグメント「１」からティース「１」に向かう際、回転軸１０４の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。また、ティース「１」〜「３」に巻回して巻線１１１を構成した後、導線１１１ｘがティース「３」からセグメント「２」に戻る際にも、回転軸１０４の行きとは反対側の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。そして、このことが全ての巻線１１１に対して実施され、各セグメント「１」〜「２１」と各ティース「１」〜「２１」との間の往復の導線１１１ｘが回転軸１０４に巻き付けられるように取り回されることとなる。これにより、各セグメント１１２ａと各ティース１１０ａとの間の空間で導線１１１ｘ同士が交錯することが低減される。従って、本実施形態では、図３（ｂ）に示す結線態様を採用している。
【００１９】
また、本実施形態の永久磁石１０２においては、磁石の性能を示す最大エネルギー積（残留磁束密度と保磁力との積であり、単位体積当たりの磁気エネルギー）が、２０［ＭＧＯｅ］に設定され、このような性能を発揮するのに適したネオジボンド磁石により形成されている。尚、ここで使用する最大エネルギー積の単位ＭＧＯｅ（メガガウスエルステッド）はＣＧＳ単位系であり、ＳＩ単位系の最大エネルギー積の単位ｋＪ／ｍ3（キロジュール毎立方メートル）との変換は、１［ｋＪ／ｍ3］≒０．１２６［ＭＧＯｅ］を用いる。
【００２０】
ここで、本発明者は、上記した６極２１スロットのモータにおいて、同等のモータ出力を得る条件で、図４に示すように、永久磁石の性能を示す最大エネルギー積を５［ＭＧＯｅ］から順に上げていき、それに伴う永久磁石の軸長比の変化を調べた。この場合、従来で広く使われているフェライト磁石の高性能なもので最大エネルギー積が５［ＭＧＯｅ］であるため、最大エネルギー積が５［ＭＧＯｅ］の永久磁石の軸長を基準の「１」とし、これから３５［ＭＧＯｅ］程度まではネオジボンド磁石、３５［ＭＧＯｅ］以降はネオジ焼結磁石で対応し、永久磁石を次第に高性能化した。すると、永久磁石の最大エネルギー積が２０［ＭＧＯｅ］までは永久磁石の軸長比が指数関数的に大きく減少していくが、２０［ＭＧＯｅ］を越えると軸長比は略一定となることがわかった。
【００２１】
つまり、上記から明らかなように、使用する永久磁石の最大エネルギー積が５〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲では永久磁石の軸長を短くでき、２０［ＭＧＯｅ］を越えると無駄に高性能化したことを意味する。また、同図４において、永久磁石の磁極数を４極よりも６極とした方が軸長を短くでき、磁極数を８極としても６極と同等に軸長を短くすることが可能となるが、１４〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲では６極の方が有利となる。これらを踏まえ、本実施形態の永久磁石１０２は、磁極数が６極であることから、最大エネルギー積が１４〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲で最も軸長を短くすることに大きく貢献できる２０［ＭＧＯｅ］に設定されている。
【００２２】
こうして構成される本実施形態の直流モータ１００では、永久磁石１０２が無駄に高性能化せずに小型化が図られ、このような小型の永久磁石１０２を用いることで、モータ出力を確保しつつもモータ１００全体の小型化（短軸化）がなされている。
【００２３】
因みに、上記では２１スロット（電機子１０３の磁極数「２１」）であったが、２７スロット（電機子１０３の磁極数「２７」）としても２１スロットと略同様の結果が得られることが本発明者により確かめられており、２７スロットとしてもよい。以下に、その結線態様を示しておく。尚、以下の説明には、図５及び図６を用い、２７個のティース１１０ａに時計回り方向に「１」〜「２７」まで番号を付すとともに、ティース「２」上に位置するセグメント１１２ａをセグメント「１」とし、そこから時計回り方向に「１」〜「２７」まで番号を付すこととする。
【００２４】
［６極２７スロット通常重ね巻］
図５及び図６（ａ）に示すように、巻き始めをセグメント「２」として導線１１１ｘをティース「２」〜「５」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「３」にフックする。次いで、セグメント「３」からセグメント「１２」に短絡線となる導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「１２」からティース「１２」〜「１５」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１３」にフックする。次いで、セグメント「１３」からセグメント「２２」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「２２」からティース「２２」〜「２５」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「２３」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「２」にフックし、巻き終わる。
【００２５】
同時に、巻き始めをセグメント「１１」として導線１１１ｘをティース「１１」〜「１４」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１２」にフックする。次いで、セグメント「１２」からセグメント「２１」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「２１」からティース「２１」〜「２４」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「２２」にフックする。次いで、セグメント「２２」からセグメント「４」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「４」からティース「４」〜「７」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「５」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「１１」にフックし、巻き終わる。
【００２６】
更に同時に、巻き始めをセグメント「２０」として導線１１１ｘをティース「２０」〜「２３」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「２１」にフックする。次いで、セグメント「２１」からセグメント「３」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「３」からティース「３」〜「６」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「４」にフックする。次いで、セグメント「４」からセグメント「１３」に導線１１１ｘを渡してフックし、該セグメント「１３」からティース「１３」〜「１６」の４本に跨って所定回数巻回して巻線１１１を構成し、セグメント「１４」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「２０」にフックし、巻き終わる。
【００２７】
このように巻き始めをセグメント「２」「１１」「２０」から３組同時に行い、各組で９個の巻線１１１が同時に巻回される。これにより、合計２７個の巻線１１１が電機子１０３に構成される。また、各巻線１１１は、３つのティース１１０ａ分、重なり部分を有する構成となっている。
【００２８】
因みに、図６（ｂ）には、より好ましい導線１１１ｘの結線態様を示している。
この結線態様では、セグメント「１」を上記した図６（ａ）の態様から１８０°反対側のティース「１５」「１６」間に位置するように、整流子１１２と電機子コア１１０との相対位置が設定されている。これにより、導線１１１ｘがセグメント「２」からティース「２」に向かう際、回転軸１０４の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。また、ティース「２」〜「５」に巻回して巻線１１１を構成した後、導線１１１ｘがティース「５」からセグメント「３」に戻る際にも、回転軸１０４の行きとは反対側の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。そして、このことが全ての巻線１１１に対して実施され、各セグメント「１」〜「２７」と各ティース「１」〜「２７」との間の往復の導線１１１ｘが回転軸１０４に巻き付けられるように取り回されることとなる。これにより、各セグメント１１２ａと各ティース１１０ａとの間の空間で導線１１１ｘ同士が交錯することが低減される。従って、図６（ｂ）に示す結線態様を採用するのが好ましい。
【００２９】
次に、上記した通常巻きから三連巻きとした結線態様としても同様なことから、２１スロット及び２７スロットについて図７〜図１０を用いてそれぞれ説明する。三連巻きは、３つの巻線１１１単位でセグメント１１２ａに掛け止める巻き方である。
【００３０】
［６極２１スロット三連重ね巻］
図７及び図８（ａ）に示すように、巻き始めをセグメント「８」としてセグメント「１５」「１」にそれぞれフックして短絡線を構成し、次いでセグメント「１」にフックした導線１１１ｘをティース「１」〜「３」の３本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「８」に渡りティース「８」〜「１０」の３本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「１５」に渡りティース「１５」〜「１７」の３本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「１６」にフックする。次いで、そのセグメント「１６」からセグメント「２」「９」にそれぞれフックして短絡線を構成し、次いでセグメント「９」にフックした導線１１１ｘをティース「９」〜「１１」の３本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「１６」に渡りティース「１６」〜「１８」の３本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「２」に渡りティース「２」〜「４」の３本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「３」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「１」にフックし、巻き終わる。この結線態様では、１本の導線１１１ｘにて全ての巻線１１１が巻回される。
【００３１】
因みに、図８（ｂ）には、より好ましい導線１１１ｘの結線態様を示している。
この結線態様では、セグメント「１」を上記した図８（ａ）の態様から１８０°反対側のティース「１２」上に位置するように、整流子１１２と電機子コア１１０との相対位置が設定されている。これにより、導線１１１ｘがセグメント「１」からティース「１」に向かう際、回転軸１０４の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。また、ティース「１５」〜「１７」に巻回して巻線１１１を構成した後、導線１１１ｘがティース「１７」からセグメント「１６」に戻る際にも、回転軸１０４の行きとは反対側の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。そして、このことが全ての巻線１１１に対して実施され、各セグメント「１」〜「２１」と各ティース「１」〜「２１」との間の往復の導線１１１ｘが回転軸１０４に巻き付けられるように取り回されることとなる。これにより、各セグメント１１２ａと各ティース１１０ａとの間の空間で導線１１１ｘ同士が交錯することが低減される。従って、図８（ｂ）に示す結線態様を採用するのが好ましい。
【００３２】
［６極２７スロット三連重ね巻］
図９及び図１０（ａ）に示すように、巻き始めをセグメント「１１」としてセグメント「２０」「２」にそれぞれフックして短絡線を構成し、次いでセグメント「２」にフックした導線１１１ｘをティース「２」〜「５」の４本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「１１」に渡りティース「１１」〜「１４」の４本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「２０」に渡りティース「２０」〜「２３」の４本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「２１」にフックする。次いで、そのセグメント「２１」からセグメント「３」「１２」にそれぞれフックして短絡線を構成し、次いでセグメント「１２」にフックした導線１１１ｘをティース「１２」〜「１５」の４本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「２１」に渡りティース「２１」〜「２４」の４本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「３」に渡りティース「３」〜「６」の４本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「４」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「２０」にフックし、巻き終わる。この結線態様では、１本の導線１１１ｘにて全ての巻線１１１が巻回される。
【００３３】
因みに、図１０（ｂ）には、より好ましい導線１１１ｘの結線態様を示している。
この結線態様では、セグメント「１」を上記した図１０（ａ）の態様から１８０°反対側のティース「１５」「１６」間に位置するように、整流子１１２と電機子コア１１０との相対位置が設定されている。これにより、導線１１１ｘがセグメント「２」からティース「２」に向かう際、回転軸１０４の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。また、ティース「２０」〜「２３」に巻回して巻線１１１を構成した後、導線１１１ｘがティース「２３」からセグメント「２１」に戻る際にも、回転軸１０４の行きとは反対側の外周面の一部に巻き付けるように取り回される。そして、このことが全ての巻線１１１に対して実施され、各セグメント「１」〜「２７」と各ティース「１」〜「２７」との間の往復の導線１１１ｘが回転軸１０４に巻き付けられるように取り回されることとなる。これにより、各セグメント１１２ａと各ティース１１０ａとの間の空間で導線１１１ｘ同士が交錯することが低減される。従って、図１０（ｂ）に示す結線態様を採用するのが好ましい。
【００３４】
次に、上記では導線１１１ｘによる短絡線で所定セグメント１１２ａ同士を短絡する態様であったが、図１１〜図１４に示すように、整流子１１２の内部に埋設した金属製の短絡片１１２ｂに置き換えてもよい（内部結線と言うこととする）。この場合、結線態様が若干変更されるので、以下に２１スロット及び２７スロットについてそれぞれ説明する。
【００３５】
［６極２１スロット三連重ね巻＋内部結線］
図１１及び図１２に示すように、整流子１１２の内部には、内部結線として、セグメント「１」「８」「１５」、セグメント「２」「９」「１６」のように、７個毎のセグメント１１２ａ同士をそれぞれ短絡する７個の短絡片１１２ｂが備えられている。
【００３６】
そして、巻き始めをセグメント「１」として導線１１１ｘをティース「１」〜「３」の３本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「８」に渡りティース「８」〜「１０」の３本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「１５」に渡りティース「１５」〜「１７」の３本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「１６」にフックする。次いで、そのセグメント「１６」から導線１１１ｘをティース「１６」〜「１８」の３本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「２」に渡りティース「２」〜「４」の３本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「９」に渡りティース「９」〜「１１」の３本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「１０」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「１」にフックし、巻き終わる。この結線態様では、１本の導線１１１ｘにて全ての巻線１１１が巻回される。また、この結線態様では、導線１１１ｘのセグメント１１２ａへのフック箇所が７箇所と少なくできることから、巻回が容易であるとともに、導線１１１ｘのセグメント１１２ａへのヒュージング等の電気的接続も少なく済む。
【００３７】
［６極２７スロット三連重ね巻＋内部結線］
図１３及び図１４に示すように、整流子１１２の内部には、内部結線として、セグメント「１」「１０」「１９」、セグメント「２」「１１」「２０」のように、９個毎のセグメント１１２ａ同士をそれぞれ短絡する９個の短絡片１１２ｂが備えられている。
【００３８】
そして、巻き始めをセグメント「２」として導線１１１ｘをティース「２」〜「５」の４本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「１１」に渡りティース「１１」〜「１４」の４本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「２０」に渡りティース「２０」〜「２３」の４本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「２１」にフックする。次いで、そのセグメント「２１」から導線１１１ｘをティース「２１」〜「２４」の４本に跨って所定回数巻回して１つ目の巻線１１１を構成し、そこからティース「３」に渡りティース「３」〜「６」の４本に跨って所定回数巻回して２つ目の巻線１１１を構成し、そこから更にティース「１２」に渡りティース「１２」〜「１５」の４本に跨って所定回数巻回して３つ目の巻線１１１を構成し、連続して３つの巻線１１１を構成した後にセグメント「１３」にフックする。そして、これらの手順を同様に繰り返して導線１１１ｘをセグメント「１１」にフックし、巻き終わる。この結線態様では、１本の導線１１１ｘにて全ての巻線１１１が巻回される。また、この結線態様では、導線１１１ｘのセグメント１１２ａへのフック箇所が１０箇所と少なくできることから、巻回が容易であるとともに、導線１１１ｘのセグメント１１２ａへのヒュージング等の電気的接続も少なく済む。
【００３９】
このように結線態様としては、６極２１スロット通常重ね巻のみならず、上記した６極２７スロット通常重ね巻や、６極２１又は２７スロット三連重ね巻、６極２１又は２７スロット三連重ね巻＋内部結線といった結線態様を適宜選択可能である。
【００４０】
次に、本実施形態の特徴的な作用効果を記載する。
（１）本実施形態では、永久磁石１０２の磁極が６極、電機子１０３のティース１１０ａが２１又は２７本で巻線１１１が２１又は２７個で構成される、所謂６極２１スロット、又は２７スロットの直流モータ１００であり、その永久磁石１０２の磁石性能を示す最大エネルギー積が２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されている。図４に示す永久磁石１０２の最大エネルギー積と軸長比との相関関係から、５〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲内では、同等のモータ出力を得る条件で最大エネルギー積を大とする高性能化が永久磁石の軸長比を小さくする。これにより、永久磁石１０２を無駄に高性能化せずに小型化が図られ、このような小型の永久磁石１０２を用いることで、モータ出力を確保しつつもモータ１００全体の小型化（短軸化）を図ることができる。
【００４１】
また、同図４に示すように、永久磁石１０２の磁極が６極及び８極ともに同様な特性を示すが、永久磁石１０２の最大エネルギー積が１４〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲内では６極の方が８極とした場合と比べて有利となる。そのため、永久磁石１０２の磁極を６極とした本実施形態の直流モータ１００では、永久磁石１０２の最大エネルギー積を１４〜２０［ＭＧＯｅ］の範囲内、更にその中でも２０［ＭＧＯｅ］に設定する本実施形態では、より一層の小型化に貢献することができる。
【００４２】
（２）本実施形態では、永久磁石１０２は、ネオジボンド磁石にて構成されている。即ち、ネオジボンド磁石は、５〜２０［ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を発揮できるのに適した磁石であるため、この最大エネルギー積が必要な本実施形態の永久磁石１０２を容易に形成することができる。
【００４３】
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、磁極毎に分割された６個の永久磁石１０２を用いたが、磁極が６極形成された１個の環状の永久磁石を用いてもよい。
【００４４】
・上記実施形態では、永久磁石１０２の磁極を６極で構成したが、８極で構成してもよい。このようにしても図４に示すように、上記した６極と同様に永久磁石、ひいてはモータの小型化に貢献できる。
【００４５】
・上記実施形態では、６個の給電ブラシ１１３、即ち＋極及び−極がそれぞれ３個ずつの給電ブラシ１１３を用いたが、給電ブラシ１１３を各極１個ずつの合計２個、又は各極２個ずつの合計４個に減らすこともできる。
【００４６】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）  請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流モータにおいて、
前記永久磁石は、ネオジボンド磁石にて構成されていることを特徴とする直流モータ。
【００４７】
この構成では、永久磁石は、ネオジボンド磁石にて構成される。即ち、ネオジボンド磁石は、５〜２０［ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を発揮できるのに適した磁石であるため、この最大エネルギー積が必要な永久磁石を容易に形成できる。
【００４８】
（ロ）  周方向に等角度間隔に複数の磁極を有する界磁としての永久磁石と、
２１本又は２７本のティースを有する電機子コアを用い、２１本のティースのものは３本に跨って導線を巻回して２１個の巻線を構成し、２７本のティースのものは４本に跨って導線を巻回して２７個の巻線を構成し、その巻線数と同数のセグメントを有する整流子と前記巻線とが接続されてなる電機子と、を備え、
前記整流子のセグメントに接触配置された給電ブラシからの電源供給に基づいて、前記電機子が前記永久磁石との関係で回転するように構成された直流モータであって、
前記永久磁石は、磁極数が６極又は８極で、その最大エネルギー積が５〜２０［ＭＧＯｅ］に設定されて構成されていることを特徴とする直流モータ。
【００４９】
この構成では、永久磁石の磁極が６極又は８極、電機子のティースが２１又は２７本（スロット数が２１又は２７）で巻線が２１又は２７個で構成される、所謂６極２１スロット、又は２７スロットの直流モータにおいて、永久磁石の磁石性能を示す最大エネルギー積が５〜２０［ＭＧＯｅ］に設定される。このようにしても永久磁石の最大エネルギー積と軸長比との相関関係から（図４参照）、６極と同様に永久磁石、ひいてはモータの小型化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態における直流モータの断面図である。
【図２】６極２１スロット通常重ね巻の結線図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は６極２１スロット通常重ね巻の結線図である。
【図４】永久磁石の最大エネルギー積と軸長比との相関図である。
【図５】６極２７スロット通常重ね巻の結線図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は６極２７スロット通常重ね巻の結線図である。
【図７】６極２１スロット三連重ね巻の結線図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は６極２１スロット三連重ね巻の結線図である。
【図９】６極２７スロット三連重ね巻の結線図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は６極２７スロット三連重ね巻の結線図である。
【図１１】６極２１スロット三連重ね巻＋内部結線の結線図である。
【図１２】６極２１スロット三連重ね巻＋内部結線の結線図である。
【図１３】６極２７スロット三連重ね巻＋内部結線の結線図である。
【図１４】６極２７スロット三連重ね巻＋内部結線の結線図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…直流モータ、１０２…永久磁石、１０３…電機子、１１０…電機子コア、１１０ａ…ティース、１１１…巻線、１１１ｘ…導線、１１２…整流子、１１２ａ…セグメント、１１３…給電ブラシ。
【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】
2009033801.tif 000007
【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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