(57)【要約】  直流モータは、一対の給電用ブラシのいずれか一方が２つの整流子セグメントに当接された状態で他方が２つの整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されている。直流モータは、電機子コアの複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、フィルタ部と、算出部とをさらに備える。複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数が他の巻線の巻き数と異なる。フィルタ部は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、給電用ブラシの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断する。算出部は、フィルタ部を通過した波形から回転速度を算出する。
2020129922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータであって、
一対の給電用ブラシ（６，７）と、
２つの整流子セグメント（９）と、を備え、
前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシ（６，７）のいずれか一方が前記２つの整流子セグメント（９）に当接された状態で他方が前記２つの整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されており、
前記直流モータは、
複数のティース（１１）を有する電機子コア（１２）と、
前記複数のティース（１１）にそれぞれ巻回される複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）であって、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）の内予め定めた巻線（１３ａ）の巻き数が該予め定めた巻線（１３ａ）以外の巻線（１３ｂ〜１３ｅ）の巻き数と異なるように設定されている、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）と、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、前記給電用ブラシの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断するように構成されたフィルタ部（２７）と、
前記フィルタ部を通過した波形から回転速度を算出するように構成された算出部（２８）と、
をさらに備える直流モータ。
【請求項２】
検出した電流値に対応した回転速度から前記フィルタ部を通過させる電流の波形の周波数の範囲を決定するように構成された範囲決定部（２９）をさらに備えた請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
複数のティース（１１）を有する電機子コア（１２）と、
前記複数のティース（１１）にそれぞれ巻回される複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）であって、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）の内予め定めた巻線（１３ａ）の巻き数が該予め定めた巻線（１３ａ）以外の巻線（１３ｂ〜１３ｅ）の巻き数と異なるように設定されている、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）と、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形（Ｉ４）を通過させるように構成されている第１フィルタ部（１２５）と、
一対の給電用ブラシ（６，７）と、
２つの整流子セグメント（９）と、
前記一対の給電用ブラシ（６，７）の前記２つの整流子セグメント（９）への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形（Ｉ２０）を通過させるように構成されている第２フィルタ部（１２６）と、
前記第１フィルタ部を通過した波形と前記第２フィルタ部を通過した波形とに基づいて波形の異常を検出するように構成されている検出部（１２７）と
を備えた直流モータ。
【請求項４】
前記検出部は、
前記第２フィルタ部を通過した波形の周期（Ｔ２０）から前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期として算出するように構成され、且つ
該理論周期と前記第１フィルタ部を通過した波形の周期（Ｔ４）とに基づいて波形の異常を検出するように構成されている請求項３に記載の直流モータ。
【請求項５】
前記検出部は、前記理論周期が、前記第１フィルタ部を通過した波形の周期に予め設定された１より大きい数値（ｋ１）を掛け算した値より大きい場合、電流の波形が抜けたと判定するように構成されている請求項４に記載の直流モータ。
【請求項６】
前記検出部は、前記理論周期が、前記第１フィルタ部を通過した波形の周期に予め設定された１未満の数値（ｋ２）を掛け算した値より小さい場合、電流の波形が割れたと判定するように構成されている請求項４又は５に記載の直流モータ。
【請求項７】
前記直流モータは、前記一対の前記給電用ブラシのいずれか一方が前記２つの整流子セグメントに当接された状態で他方が前記２つの整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成された請求項３〜６のいずれか１項に記載の直流モータ。
【請求項８】
直流モータであって、
一対の給電用ブラシ（６，７）と、
２つの整流子セグメント（９）と、を備え、
前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシ（６，７）のいずれか一方が前記２つの整流子セグメント（９）に当接された状態で他方が前記２つの整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されており、
前記直流モータは、
複数のティース（１１）を有する電機子コア（１２）と、
前記複数のティース（１１）にそれぞれ巻回される複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）であって、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）の内予め定めた巻線（１３ａ）の巻き数は該予め定めた巻線（１３ａ）以外の巻線（１３ｂ〜１３ｅ）の巻き数と異なるように設定されている、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）と、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形に基づいて回転速度を検出する検出部（２２５）と、
をさらに備える直流モータ。
【請求項９】
前記検出部は、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を高速フーリエ変換を用いて特定するように構成され、且つ
その周波数（ｆ１）から回転速度を算出するように構成されている請求項８に記載の直流モータ。
【請求項１０】
前記検出部は、
検出した電流値に対応した回転速度から前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲（Ｘ）を決定するように構成され、且つ
電流の波形を高速フーリエ変換した結果（Ｚ）における前記周波数の範囲内で最も振幅の大きな周波数（ｆ１）を、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数とする請求項９に記載の直流モータ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１８年１２月１７日に出願された日本出願番号２０１８−２３５２８０号、２０１８年１２月１７日に出願された日本出願番号２０１８−２３５２８１号、及び２０１８年１２月１７日に出願された日本出願番号２０１８−２３５２８２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、直流モータに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、直流モータとしては、４極１０スロット等、２Ｐ極（但しＰは２以上の整数）でスロット及び整流子セグメントの数が２Ｐで割り切れない直流モータがあり、一対の給電用ブラシのいずれか一方が２つの整流子セグメントに当接された状態で他方が１つの整流子セグメントにのみ当接された状態となるものがある（例えば、特許文献１参照）。このような直流モータでは、一対の給電用ブラシが共に２つの整流子セグメントに同時に当接するものに比べて、給電用ブラシの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりで生じる電流の波形の振幅が小さくなることなどから、振動及び騒音を低減することができる。【０００４】
また、従来、直流モータとしては、新規に測定した電流の波形の周期と過去に測定した電流の波形の周期とに基づいて平均の周期を演算し、その平均の周期に基づいてモータを制御するものがある（例えば、特許文献２参照）。このような直流モータでは、電流の波形の山が抜けたり電流の波形の山が割れたりしてしまうことに基づく周期の誤検出を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１１６８１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０９８８０号公報
【発明の概要】
【０００６】
ところで、直流モータは、コストの低減を図るべく、電流の波形から回転速度を検出し、回転速度検出用のホール素子等を省略したものがある。しかしながら、上記のような直流モータでは、電流の波形の振幅が小さくなるため、給電用ブラシの暴れ等による波形の乱れの影響が大きくなり、電流の波形から回転速度を検出する場合に誤判定してしまう虞があった。すなわち、上記のような直流モータでは、給電用ブラシの暴れ等によって、通常時に発生する電流の波形の山が小さな二つの山に別れることなどにより、通常時に１つカウントするところを２つカウントしたり１つもカウントしなかったりする状態が発生し易かった。
【０００７】
また、特許文献２のような直流モータでは、電流の波形の抜けや割れが断続的に発生した場合には正常に機能するものの、電流の波形の抜けや割れが連続的に発生した場合には誤った判定にてモータを制御してしまう虞があった。
【０００８】
本開示の第１の目的は、高精度な回転速度の検出を可能とした直流モータを提供することにある。
本開示の第２の目的は、電流の波形の異常を高精度に検出することができる直流モータを提供することにある。
【０００９】
上記第１の目的を達成するため、本開示の第１の態様に係る直流モータは、一対の給電用ブラシと、２つの整流子セグメントとを備える。前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシのいずれか一方が前記２つの整流子セグメントに当接された状態で他方が前記２つの整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されている。前記直流モータは、複数のティースを有する電機子コアと、前記複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、フィルタ部と、算出部とをさらに備える。前記複数の巻線は、前記複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数が該予め定めた巻線以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。前記フィルタ部は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、前記給電用ブラシの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断するように構成されている。前記算出部は、前記フィルタ部を通過した波形から回転速度を算出するように構成されている。
【００１０】
上記第２の目的を達成するため、本開示の第２の態様に係る直流モータは、複数のティースを有する電機子コアと、前記複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、第１フィルタ部と、一対の給電用ブラシと、２つの整流子セグメントと、第２フィルタ部と、検出部と、を備える。前記複数の巻線は、前記複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数が該予め定めた巻線以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。前記第１フィルタ部は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させるように構成されている。前記第２フィルタ部は、前記一対の給電用ブラシの前記２つの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形を通過させるように構成されている。前記検出部は、前記第１フィルタ部を通過した波形と前記第２フィルタ部を通過した波形とに基づいて波形の異常を検出するように構成されている検出部。
【００１１】
上記第１の目的を達成するため、本開示の第３の態様に係る直流モータは、一対の給電用ブラシと、２つの整流子セグメントと、を備える。前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシのいずれか一方が前記２つの整流子セグメントに当接された状態で他方が前記２つの整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されている。前記直流モータは、複数のティースを有する電機子コアと、前記複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、検出部とをさらに備える。前記複数の巻線は、前記複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数は該予め定めた巻線以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。前記検出部は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形に基づいて回転速度を検出する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参酌しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
【図１】第１〜第３実施形態における直流モータのモータ本体の一部断面図。
【図２】第１実施形態における直流モータの電気回路図。
【図３】第１実施形態における検出部のブロック図。
【図４】第１実施形態における直流モータの誘起電圧−角度特性図。
【図５】第１実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図６】第１実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図７】第１実施形態の別例における直流モータの誘起電圧−角度特性図。
【図８】第２実施形態における直流モータの電気回路図。
【図９】第２実施形態における直流モータの誘起電圧−角度特性図。
【図１０】第２実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図１１】第２実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図１２】第２実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図１３】第２実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図１４】第２実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図１５】第３実施形態における直流モータの電気回路図。
【図１６】第３実施形態における直流モータの誘起電圧−角度特性図。
【図１７】第３実施形態における直流モータの電流−時間特性図。
【図１８】第３実施形態における直流モータの振幅−周波数特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、直流モータの第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１に示すように、直流モータのモータ本体１は、略円筒状のヨーク２と該ヨーク２の内周面に固着されて配置された４つの永久磁石３とを有するステータ４と、そのステータ４の内側で回転可能に支持されたロータ５と、ステータ４に対して支持された一対の給電用ブラシ６，７とを備える。
【００１４】
ロータ５は、回転軸８と、その回転軸８に固定され整流子セグメント９が周方向に並設された整流子１０と、同じく回転軸８に対して固定され放射状に延びるティース１１を有する電機子コア１２と、前記ティース１１に巻回された巻線１３ａ〜１３ｅとを備える。
【００１５】
整流子セグメント９及びティース１１は、それぞれ周方向に１０個設けられている。すなわち、第１実施形態の直流モータは４極１０スロットである。巻線１３ａ〜１３ｅは、その両端が周方向に隣り合う整流子セグメント９に接続され、２つのティース１１に渡って分布巻にて巻回されている。また、１８０度離間した整流子セグメント９同士は、図示しない短絡線によって接続されている。尚、図１では、巻線１３ａ〜１３ｅを模式的に図示している。
【００１６】
一対の給電用ブラシ６，７は、９０°間隔で設けられている。給電用ブラシ６，７は、ステータ４に対して保持された図示しないブラシホルダに保持され、図示しないバネ等の付勢手段により径方向内側端部となる先端部が整流子１０に押圧接触されている。そして、一対の給電用ブラシ６，７は、いずれか一方が２つの整流子セグメント９に当接された状態で、他方が１つの整流子セグメント９にのみ当接された状態となるように設定されている。言い換えると、一対の給電用ブラシ６，７は、同時に２つの整流子セグメント９に当接された状態となることがないように設定されている。
【００１７】
ここで、本実施形態の巻線１３ａ〜１３ｅは、予め定めた巻線１３ａの巻き数が他の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なるように設定されている。詳しくは、巻線１３ａ〜１３ｅは、１８０度離間した巻線１３ａ〜１３ｅ同士が同じ通電状態となる対をなし、それぞれ対をなす第１〜第５の巻線１３ａ〜１３ｅを有する。そして、本実施形態では第１の巻線１３ａの巻き数が第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なるように設定されている。なお、本実施形態では、第１の巻線１３ａの巻き数が３０ターンに設定され、第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数が４０ターンに設定されている。
【００１８】
また、図２に示すように、直流モータはバッテリＢに接続される制御回路２１を備えている。制御回路２１は、各種演算及び制御を行う制御部２２、制御部２２にて給電用ブラシ６，７への電流の供給を制御する駆動回路２３、及び制御部２２による電流の検出を可能とするシャント抵抗２４等を備えている。
【００１９】
制御回路２１は、１）コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサ、２）各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは３）それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
【００２０】
そして、制御部２２は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形に基づいて回転速度を検出する検出部２５を備えている。
詳しくは、図３に示すように、検出部２５は、電流を検出する電流検出部２６と、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断するためのフィルタ部２７と、フィルタ部２７を通過した波形から回転速度を算出する算出部２８とを備えている。また、検出部２５は、検出した電流値に対応した回転速度からフィルタ部２７を通過させる電流の波形の周波数の範囲を決定する範囲決定部２９を備えている。
【００２１】
次に、上記のように構成された直流モータにおけるモータ本体１の作用と検出部２５の動作及び作用について詳述する。
まず、駆動回路２３を介して給電用ブラシ６，７に電流が供給されると、整流子セグメント９を介して巻線１３ａ〜１３ｅに順次駆動電流が供給されつつロータ５が回転駆動する。
【００２２】
このとき、図４に示すように、各巻線１３ａ〜１３ｅが永久磁石３を横切ることで、誘起電圧Ｅが発生する。このとき発生する誘起電圧Ｅは、第１〜第５の巻線１３ａ〜１３ｅにてそれぞれ発生される誘起電圧Ｅ１〜Ｅ５の合計であって、１回転（３６０°）で２０個の周期の小さい山を有しつつ、巻き数の少ない第１の巻線１３ａで小さな誘起電圧Ｅ１が発生されることに基づいて１回転（３６０°）で４個の周期の大きな山を有する波形となる。言い換えると、誘起電圧Ｅは、全ての巻線１３ａ〜１３ｅに基づく２０次の成分と、巻き数の少ない第１の巻線１３ａに基づく４次の成分とを含んだ波形となる。
【００２３】
そして、図５に示すように、上記した誘起電圧Ｅの波形に基づいて、検出部２５の電流検出部２６では２０次の成分と４次の成分を含んだ電流Ｉが検出される。
また、検出部２５の範囲決定部２９では、検出した電流値（例えば検出した電流Ｉの平均値）に対応した回転速度が予め記憶された情報から読み出され、その読み出された回転速度からフィルタ部２７を通過させる電流の波形の周波数の範囲が決定される。具体的には、範囲決定部２９では、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲が決定される。すなわち、範囲決定部２９は検出した電流値から大凡の回転速度を特定することで、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の大凡の周波数を特定し、その周波数を中心として予め設定された分だけ離れた周波数の範囲を決定する。
【００２４】
そして、検出部２５のフィルタ部２７では、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させるべく前記範囲決定部２９で決定された周波数の範囲の波形（すなわち、４次の成分）が通過される。また、フィルタ部２７では、給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断すべく前記範囲決定部２９で決定された周波数の範囲以外の周波数の波形（すなわち、主に２０次の成分）が遮断される。
【００２５】
そして、図６に示すように、検出部２５の算出部２８では、フィルタ部２７を通過した波形Ｉａから回転速度が算出される。具体的には本実施形態の算出部２８では、フィルタ部２７を通過した波形Ｉａが閾値Ｓを上回る際に立ち上がり、同波形Ｉａが閾値を下回る際に立ち下がるパルスＰが生成され、そのパルスＰをカウントすることで回転速度が算出される。
【００２６】
次に、第１実施形態の効果を以下に記載する。
（１）一対の給電用ブラシ６，７のいずれか一方が２つの整流子セグメント９に当接された状態で他方が１つの整流子セグメント９にのみ当接された状態となるように直流モータが構成されているため、一対の給電用ブラシが共に２つの整流子セグメントに同時に当接するものに比べて、電流Ｉの波形の振幅が小さくなることなどから、振動及び騒音を低減することができる。そして、電機子コア１２のティース１１に巻回される複数の巻線１３ａ〜１３ｅの内、予め定めた巻線１３ａの巻き数が予め定めた巻線１３ａ以外の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なるように設定されるため、前記巻き数が異なることに基づいて特定の周波数の電流の波形（すなわち４次の成分）が生じることになる。そして、直流モータは、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断するためのフィルタ部２７と、フィルタ部２７を通過した波形から回転速度を算出する算出部２８とを備える。よって、給電用ブラシ６，７の暴れ等による波形の乱れの影響を受け難く、回転速度を高精度に検出することが可能となる。
【００２７】
（２）検出した電流値に対応した回転速度からフィルタ部２７を通過させる電流の波形の周波数の範囲を決定する範囲決定部２９を備えるため、そのときの回転速度に応じて、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形が良好に通過される。すなわち、範囲決定部２９によって、フィルタ部２７を通過させる電流の波形の周波数の範囲を、ロータ５の回転速度に応じた好適な範囲とすることができる。
【００２８】
以下、直流モータの第２実施形態を図１及び図８〜図１４に従って説明する。
第２実施形態の直流モータは、図１に示す第１実施形態の直流モータと同様の構成を有している。
【００２９】
図８に示すように、第２実施形態の直流モータはバッテリＢに接続される制御回路１２１を備えている。第２実施形態の制御回路１２１について、第１実施形態の制御回路２１と異なる点を中心に説明する。制御回路１２１は、各種演算及び制御を行う制御部１２２、制御部１２２にて給電用ブラシ６，７への電流の供給を制御する駆動回路１２３、及び制御部１２２による電流の検出を可能とするシャント抵抗１２４等を備えている。
【００３０】
そして、制御部１２２は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させるための第１フィルタ部１２５と、給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形を通過させるための第２フィルタ部１２６とを備える。
【００３１】
詳しくは、第１フィルタ部１２５は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、それ以外の波形であって給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形等を遮断するためのものである。また、第２フィルタ部１２６は、給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形を通過させ、それ以外の波形であって巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形等を遮断するためのものである。
【００３２】
また、制御部１２２は、前記第１フィルタ部１２５を通過した波形と前記第２フィルタ部１２６を通過した波形とに基づいて波形の異常を検出する検出部１２７を備える。
詳しくは、検出部１２７は、第２フィルタ部１２６を通過した波形の周期から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期として算出し、該理論周期と第１フィルタ部１２５を通過した波形の周期とに基づいて波形の異常を検出する。具体的には、検出部１２７は、前記理論周期が、第１フィルタ部１２５を通過した波形の周期に予め設定された１より大きい数値（例えば、本実施形態では１．１）を掛け算した値より大きい場合、電流の波形が抜けたと判定する。また、検出部１２７は、前記理論周期が、第１フィルタ部１２５を通過した波形の周期に予め設定された１未満の数値（例えば、本実施形態では０．９）を掛け算した値より小さい場合、電流の波形が割れたと判定する。
【００３３】
次に、上記のように構成された直流モータにおけるモータ本体１の作用と、第１フィルタ部１２５、第２フィルタ部１２６及び検出部１２７の動作及び作用について詳述する。
まず、駆動回路１２３を介して給電用ブラシ６，７に電流が供給されると、整流子セグメント９を介して巻線１３ａ〜１３ｅに順次駆動電流が供給されつつロータ５が回転駆動する。
【００３４】
このとき、図９に示すように、各巻線１３ａ〜１３ｅが永久磁石３を横切ることで、誘起電圧Ｅが発生する。このとき発生する誘起電圧Ｅは、第１〜第５の巻線１３ａ〜１３ｅにてそれぞれ発生される誘起電圧Ｅ１〜Ｅ５の合計であって、１回転（３６０°）で２０個の周期の小さい山を有しつつ、巻き数の少ない第１の巻線１３ａで小さな誘起電圧Ｅ１が発生されることに基づいて１回転（３６０°）で４個の周期の大きな山を有する波形となる。言い換えると、誘起電圧Ｅは、全ての巻線１３ａ〜１３ｅに基づく２０次の成分と、巻き数の少ない第１の巻線１３ａに基づく４次の成分とを含んだ波形となる。
【００３５】
そして、図１０に示すように、上記した誘起電圧Ｅの波形及び給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて、制御部１２２では２０次の成分と４次の成分を含んだ電流Ｉが検出される。
【００３６】
そして、図１１に示すように、第１フィルタ部１２５では、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形（４次の成分）Ｉ４が通過され、それ以外の波形が遮断される。
また、図１２に示すように、第２フィルタ部１２６では、給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形（２０次の成分）Ｉ２０が通過され、それ以外の波形が遮断される。なお、第１フィルタ部１２５及び第２フィルタ部１２６が通過させる周波数の範囲は、例えば検出した電流値（例えば検出した電流Ｉの平均値）に基づいた回転速度から決定される。また、このとき第１フィルタ部１２５を通過する波形Ｉ４の周期Ｔ４は、理論的には、第２フィルタ部１２６を通過する波形Ｉ２０の周期Ｔ２０の５倍となる。また、制御部１２２は、第１フィルタ部１２５及び第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ４，Ｉ２０が閾値よりも低くなることに基づいてパルスＰ４，Ｐ２０を生成し、そのパルスＰ４，Ｐ２０の間隔を前記波形Ｉ４，Ｉ２０の周期Ｔ４，Ｔ２０と判定する。
【００３７】
そして、検出部１２７では、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４と第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０とに基づいて波形の異常が検出される。
詳しくは、検出部１２７では、まず第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０の周期Ｔ２０から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期（すなわち５×Ｔ２０）として算出し、該理論周期と第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４とに基づいて波形の異常を検出する。
【００３８】
具体的には、検出部１２７は、前記理論周期（Ｔ２０×５）が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された１より大きい数値ｋ１を掛け算した値より大きいか否かを判定し、大きい場合（すなわちＴ２０×５＞ｋ１×Ｔ４を満たす場合）、電流の波形Ｉ２０が抜けた（詳しくは波形Ｉ２０の山が少ない）と判定する。なお、本実施形態では上記数値ｋ１は１．１に設定されている。
【００３９】
また、図１３は、上記Ｔ２０×５＞ｋ１×Ｔ４を満たす場合を図示している。すなわち、図１３に示すように、給電用ブラシ６，７の暴れ等によって電流の波形Ｉ２０が抜けた（詳しくは波形Ｉ２０の山が少ない）場合には、その周期Ｔ２０が大きくなり、Ｔ２０×５＞ｋ１×Ｔ４を満たすことになって、電流の波形Ｉ２０が抜けたことが検出される。
【００４０】
また、検出部１２７は、前記理論周期（Ｔ２０×５）が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された１未満の数値ｋ２を掛け算した値より小さいか否かを判定し、小さい場合（すなわちＴ２０×５＜ｋ２×Ｔ４を満たす場合）、電流の波形Ｉ２０が割れた（詳しくは波形Ｉ２０の山が多い）と判定する。なお、本実施形態では上記数値ｋ２は０．９に設定されている。
【００４１】
また、図１４は、上記Ｔ２０×５＜ｋ２×Ｔ４を満たす場合を図示している。すなわち、図１４に示すように、給電用ブラシ６，７の暴れ等によって電流の波形Ｉ２０が割れた（詳しくは波形Ｉ２０の山が多い）場合には、その周期Ｔ２０が小さくなり、Ｔ２０×５＜ｋ２×Ｔ４を満たすことになって、電流の波形Ｉ２０が割れたことが検出される。
【００４２】
次に、第２実施形態の効果を以下に記載する。
（３）電機子コア１２のティース１１に巻回される巻線１３ａ〜１３ｅの内、予め定めた巻線１３ａの巻き数が予め定めた巻線１３ａ以外の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なっているため、前記巻き数が異なることに基づいて特定の周波数の電流の波形（すなわち４次の成分）が生じることになる。そして、直流モータは、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形Ｉ４を通過させるための第１フィルタ部１２５と、給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形Ｉ２０を通過させるための第２フィルタ部１２６とを備えるため、同時に関連しつつも異なる２つの波形Ｉ４，Ｉ２０を得ることができる。そして、直流モータは、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４と第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０とに基づいて波形の異常を検出する検出部１２７を備えるため、随時、電流の波形の異常を検出することができる。すなわち、過去の電流の波形に関わらず、そのときそのときで電流の波形の異常を検出することができ、例えば電流の波形の抜けや割れが連続的に発生した場合であっても、異常を高精度に検出することができる。
【００４３】
（４）検出部１２７は、第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０の周期Ｔ２０から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期として算出し、該理論周期と第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４とに基づいて波形の異常を検出するため、具体的に異常を高精度に検出することができる。
【００４４】
（５）検出部１２７は、前記理論周期（すなわちＴ２０×５）が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された１より大きい数値ｋ１（本実施形態では１．１）を掛け算した値より大きい場合（すなわちＴ２０×５＞ｋ１×Ｔ４の場合）、電流の波形Ｉ２０が抜けたと判定する。よって、電流の波形Ｉ２０の抜け、すなわち波形Ｉ２０の山が少ないことを検出することができる。
【００４５】
（６）検出部１２７は、前記理論周期（すなわちＴ２０×５）が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された１未満の数値ｋ２（本実施形態では０．９）を掛け算した値より小さい場合（すなわちＴ２０×５＜ｋ２×Ｔ４の場合）、電流の波形Ｉ２０が割れたと判定する。よって、電流の波形Ｉ２０の割れ、すなわち割れて波形Ｉ２０の山が多いことを検出することができる。
【００４６】
（７）一対の給電用ブラシ６，７のいずれか一方が２つの整流子セグメント９に当接された状態で他方が２つの整流子セグメント９のうちの１つにのみ当接された状態となるため、一対の給電用ブラシが共に２つの整流子セグメントに同時に当接するものに比べて、電流Ｉの波形の振幅が小さくなることなどから、振動及び騒音を低減することができる。そして、電流Ｉの波形の振幅が小さくなることで電流の波形の異常を検出することが困難となるが、上記した理由で、その異常を高精度に検出することができる。
【００４７】
以下、直流モータの第３実施形態を図１及び図１５〜図１８に従って説明する。
第３実施形態の直流モータは、図１に示す第１実施形態の直流モータと同様の構成を有している。
【００４８】
図１５に示すように、第３実施形態の直流モータはバッテリＢに接続される制御回路２２１を備えている。第３実施形態の制御回路２２１について、第１実施形態の制御回路２１と異なる点を中心に説明する。制御回路２２１は、各種演算及び制御を行う制御部２２２、制御部２２２にて給電用ブラシ６，７への電流の供給を制御する駆動回路２２３、及び制御部２２２による電流の検出を可能とするシャント抵抗２２４等を備えている。
【００４９】
そして、制御部２２２は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形に基づいて回転速度を検出する検出部２２５を備えている。詳しくは、本実施形態の検出部２２５は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を、高速フーリエ変換を用いて特定して、その周波数から回転速度を算出する。また、検出部２２５は、検出した電流値に対応した回転速度から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲を決定し、電流の波形を高速フーリエ変換した結果における前記周波数の範囲内で最も振幅の大きな周波数を、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数とする。
【００５０】
次に、上記のように構成された直流モータにおけるモータ本体１の作用と検出部２２５の動作及び作用について詳述する。
まず、駆動回路２２３を介して給電用ブラシ６，７に電流が供給されると、整流子セグメント９を介して巻線１３ａ〜１３ｅに順次駆動電流が供給されつつロータ５が回転駆動する。
【００５１】
このとき、図１６に示すように、各巻線１３ａ〜１３ｅが永久磁石３を横切ることで、誘起電圧Ｅが発生する。このとき発生する誘起電圧Ｅは、第１〜第５の巻線１３ａ〜１３ｅにてそれぞれ発生される誘起電圧Ｅ１〜Ｅ５の合計であって、１回転（３６０°）で２０個の周期の小さい山を有しつつ、巻き数の少ない第１の巻線１３ａで小さな誘起電圧Ｅ１が発生されることに基づいて１回転（３６０°）で４個の周期の大きな山を有する波形となる。言い換えると、誘起電圧Ｅは、全ての巻線１３ａ〜１３ｅに基づく２０次の成分と、巻き数の少ない第１の巻線１３ａに基づく４次の成分とを含んだ波形となる。
【００５２】
そして、図１７に示すように、上記した誘起電圧Ｅの波形に基づいて、検出部２２５では２０次の成分と４次の成分を含んだ電流Ｉが検出される。
また、検出部２２５では、検出した電流値（例えば検出した電流Ｉの平均値）に対応した回転速度が予め記憶された情報から読み出され、その読み出された回転速度から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲Ｘ（図１８参照）が決定される。すなわち、検出部２２５は検出した電流値から大凡の回転速度を特定することで、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の大凡の周波数を特定し、その周波数を中心として予め設定された分だけ離れた周波数の範囲Ｘを決定する。
【００５３】
そして、図１８に示すように、検出部２２５では、電流Ｉについての高速フーリエ変換が行われ、その結果Ｚにおいて前記周波数の範囲Ｘ内で最も振幅の大きな周波数ｆ１が、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数と判定される。そして、検出部２２５では、その周波数ｆ１から回転速度（回転速度Ｋ［ｒｐｍ］＝ｆ１／４×６０）が算出される。
【００５４】
次に、第３実施形態の効果を以下に記載する。
（８）一対の給電用ブラシ６，７のいずれか一方が２つの整流子セグメント９に当接された状態で他方が１つの整流子セグメント９にのみ当接された状態となるように直流モータが構成されているため、一対の給電用ブラシが共に２つの整流子セグメントに同時に当接するものに比べて、電流Ｉの波形の振幅が小さくなることなどから、振動及び騒音を低減することができる。そして、電機子コア１２のティース１１に巻回される複数の巻線１３ａ〜１３ｅの内、予め定めた巻線１３ａの巻き数が予め定めた巻線１３ａ以外の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なるように設定されるため、前記巻き数が異なることに基づいて特定の周波数の電流の波形（すなわち４次の成分）が生じることになる。そして、直流モータは、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形（すなわち４次の成分）に基づいて回転速度を検出する検出部２２５を備えるため、給電用ブラシ６，７の暴れ等による波形の乱れの影響を受け難く、回転速度を高精度に検出することが可能となる。
【００５５】
（９）検出部２２５は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を高速フーリエ変換を用いて特定して、その周波数から回転速度を算出するため、容易且つ高速で回転速度を得ることができる。
【００５６】
（１０）検出部２２５は、検出した電流値に対応した回転速度から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲Ｘを決定する。そして、検出部２２５は、電流の波形を高速フーリエ変換した結果Ｚにおける前記周波数の範囲Ｘ内で最も振幅の大きな周波数ｆ１を、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数とするため、容易且つ高速で回転速度を得ることができる。
【００５７】
第１〜第３実施形態は、以下のように変更して実施することができる。第１〜第３実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００５８】
・第１実施形態では、検出した電流値に対応した回転速度からフィルタ部２７を通過させる電流の波形の周波数の範囲を決定する範囲決定部２９を備えるとしたが、これに限定されず、フィルタ部２７を通過させる電流の波形の周波数の範囲を他の処理で決定してもよい。
【００５９】
・第１実施形態では、検出部２５の算出部２８は、フィルタ部２７を通過した波形Ｉａが閾値Ｓを上回る際に立ち上がり、同波形Ｉａが閾値を下回る際に立ち下がるパルスＰを生成し、そのパルスＰをカウントすることで回転速度を算出するとしたが、フィルタ部２７を通過した波形Ｉａの極値をカウントする等、他の処理で回転速度を算出してもよい。
【００６０】
・第２実施形態の検出部１２７は、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４と第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０とに基づいて波形の異常を検出すれば、第２実施形態とは異なる処理にて波形の異常を検出してもよい。例えば、第２実施形態では、検出部１２７は、第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０の周期Ｔ２０から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期（すなわちＴ２０×５）として算出し、該理論周期と第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４とに基づいて波形の異常を検出するとしたが、逆に処理してもよい。すなわち、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４から給電用ブラシ６，７の整流子セグメント９への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期（すなわちＴ４／５）として算出し、該理論周期と第２フィルタ部１２６を通過した波形Ｉ２０の周期Ｔ２０とに基づいて波形の異常を検出してもよい。
【００６１】
・第２実施形態では、検出部１２７は、前記理論周期が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された１より大きい数値ｋ１を掛け算した値より大きいか否かを判定するとしたが、前記理論周期が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された正の数値を足し算した値より大きいか否かを判定してもよい。
【００６２】
・第２実施形態では、検出部１２７は、前記理論周期が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された１未満の数値ｋ２を掛け算した値より小さいか否かを判定するとしたが、前記理論周期が、第１フィルタ部１２５を通過した波形Ｉ４の周期Ｔ４に予め設定された正の数値を引き算した値より小さいか否かを判定してもよい。
【００６３】
・第２実施形態では、１より大きい数値ｋ１を１．１とし、１未満の数値ｋ２を０．９としたが、これら数値は、例えば数値ｋ１を１．２としたり、数値ｋ２を０．８とする等、他の数値に変更してもよい。
【００６４】
・第３実施形態では、検出部２２５は、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を高速フーリエ変換を用いて特定し、その周波数から回転速度を算出するとしたが、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形（すなわち４次の成分）に基づいて回転速度を検出すれば、他の処理で回転速度を検出してもよい。
【００６５】
・第３実施形態において、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲Ｘの決定方法は種々の方法を採用してもよい。
例えば、具体的には、検出部２２５は、検出した電流値に対応した回転速度を予め記憶した情報から読み出し、その読み出した回転速度から巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を算出し、その算出した周波数の前後１０％を上記した周波数の範囲Ｘとしてもよい。なお、もちろん、上記した前後１０％は、２０％や３０％とする等、予め設定された他の割合に変更してもよい。
【００６６】
また、第３実施形態では、検出部２２５は、電流の波形を高速フーリエ変換した結果Ｚにおける前記周波数の範囲Ｘ内で最も振幅の大きな周波数ｆ１を、巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数とし、その周波数ｆ１から回転速度（回転速度Ｋ［ｒｐｍ］＝ｆ１／４×６０）を算出するとしたが、異なる方法で回転速度を算出してもよい。
【００６７】
例えば、検出部２２５は、電流の波形を高速フーリエ変換した結果Ｚにおける前記周波数の範囲Ｘを通過させるフィルタ部を有し、該フィルタ部を通過したデータを逆高速フーリエ変換し、その結果の波形をパルス化することなどの方法により巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を算出し、その周波数から回転速度を算出してもよい。
【００６８】
・第１〜第３実施形態では、４極１０スロットの直流モータに本開示を具体化したが、例えば、４極１４スロット等、２Ｐ極（但しＰは２以上の整数）でティース（言い換えるとスロット）及び整流子セグメントの数が２Ｐで割り切れない他の直流モータに本開示を具体化してもよい。
【００６９】
・第１〜第３実施形態では、第１の巻線１３ａの巻き数が他の第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なるように設定されるとしたが、２つ以上の予め定めた巻線の巻き数が他の巻線の巻き数と異なるように設定してもよい。また、第１の巻線１３ａの巻き数が３０ターンに設定され、第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数が４０ターンに設定されるとしたが、例えば、第１の巻線１３ａの巻き数を５０ターンに設定し、第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数を６０ターンに設定する等、巻き数を変更してもよい。また、第１の巻線１３ａの巻き数が他の第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数よりも多くなるように設定してもよい。例えば、第１の巻線１３ａの巻き数を４０ターンに設定し、第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数を３０ターンに設定してもよい。このようにすると、図７に示すように、各巻線１３ａ〜１３ｅが永久磁石３を横切ることで、誘起電圧Ｅが発生する。このとき発生する誘起電圧Ｅは、第１〜第５の巻線１３ａ〜１３ｅにてそれぞれ発生される誘起電圧Ｅ１〜Ｅ５の合計であって、１回転（３６０°）で２０個の周期の小さい山を有しつつ、巻き数の多い第１の巻線１３ａで大きな誘起電圧Ｅ１が発生されることに基づいて１回転（３６０°）で４個の周期の大きな山を有する波形となる。言い換えると、誘起電圧Ｅは、全ての巻線１３ａ〜１３ｅに基づく２０次の成分と、巻き数の多い第１の巻線１３ａに基づく４次の成分とを含んだ波形となる。このようにしても、第１〜第３実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
・第１〜第３実施形態では、第１の巻線１３ａの巻き数が他の第２〜第５の巻線１３ｂ〜１３ｅの巻き数と異なるように設定されるとした。すなわち、径方向で最も内側に位置する巻線の巻き数がそれ以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。これに代えて、径方向で最も外側に位置する巻線の巻き数がそれ以外の巻線の巻き数と異なるように設定してもよい。一例では、第５の巻線１３ｅの巻き数が他の第１〜第４の巻線１３ａ〜１３ｄの巻き数と異なるように設定される。このような構成における巻き数の一例では、第５の巻線１３ｅの巻き数が４０ターンに設定され、第１〜第４の巻線１３ａ〜１３ｄの巻き数が３０ターンに設定される。このような構成においても、例えば、第５の巻線１３ｅの巻き数を６０ターンに設定し、第１〜第４の巻線１３ａ〜１３ｄの巻き数を５０ターンに設定する等、巻き数を変更してもよい。また、第５の巻線１３ｅの巻き数が他の第１〜第４の巻線１３ａ〜１３ｄの巻き数よりも少なくなるように設定してもよい。例えば、第５の巻線１３ｅの巻き数を３０ターンに設定し、第１〜第４の巻線１３ａ〜１３ｄの巻き数を４０ターンに設定してもよい。このようにしても、第１〜第３実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
・本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年8月20日(2021.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータであって、
一対の給電用ブラシ（６，７）と、
複数の整流子セグメント（９）と、を備え、
前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシ（６，７）のいずれか一方が前記複数の整流子セグメント（９）のうちの２つに当接された状態で他方が前記複数の整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されており、
前記直流モータは、
複数のティース（１１）を有する電機子コア（１２）と、
前記複数のティース（１１）にそれぞれ巻回される複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）であって、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）の内予め定めた巻線（１３ａ）の巻き数が該予め定めた巻線（１３ａ）以外の巻線（１３ｂ〜１３ｅ）の巻き数と異なるように設定されている、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）と、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、前記給電用ブラシの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断するように構成されたフィルタ部（２７）と、
前記フィルタ部を通過した波形から回転速度を算出するように構成された算出部（２８）と、をさらに備える直流モータ。
【請求項２】
検出した電流値に対応した回転速度から前記フィルタ部を通過させる電流の波形の周波数の範囲を決定するように構成された範囲決定部（２９）をさらに備えた請求項１に記載の直流モータ。
【請求項３】
複数のティース（１１）を有する電機子コア（１２）と、
前記複数のティース（１１）にそれぞれ巻回される複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）であって、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）の内予め定めた巻線（１３ａ）の巻き数が該予め定めた巻線（１３ａ）以外の巻線（１３ｂ〜１３ｅ）の巻き数と異なるように設定されている、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）と、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形（Ｉ４）を通過させるように構成されている第１フィルタ部（１２５）と、
一対の給電用ブラシ（６，７）と、
複数の整流子セグメント（９）と、
前記一対の給電用ブラシ（６，７）の前記複数の整流子セグメント（９）への接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形（Ｉ２０）を通過させるように構成されている第２フィルタ部（１２６）と、
前記第１フィルタ部を通過した波形と前記第２フィルタ部を通過した波形とに基づいて波形の異常を検出するように構成されている検出部（１２７）とを備えた直流モータ。
【請求項４】
前記検出部は、
前記第２フィルタ部を通過した波形の周期（Ｔ２０）から前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の理論的な周期を理論周期として算出するように構成され、且つ
該理論周期と前記第１フィルタ部を通過した波形の周期（Ｔ４）とに基づいて波形の異常を検出するように構成されている請求項３に記載の直流モータ。
【請求項５】
前記検出部は、前記理論周期が、前記第１フィルタ部を通過した波形の周期に予め設定された１より大きい数値（ｋ１）を掛け算した値より大きい場合、電流の波形が抜けたと判定するように構成されている請求項４に記載の直流モータ。
【請求項６】
前記検出部は、前記理論周期が、前記第１フィルタ部を通過した波形の周期に予め設定された１未満の数値（ｋ２）を掛け算した値より小さい場合、電流の波形が割れたと判定するように構成されている請求項４又は５に記載の直流モータ。
【請求項７】
前記直流モータは、前記一対の前記給電用ブラシのいずれか一方が前記複数の整流子セグメント（９）のうちの２つに当接された状態で他方が前記複数の整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成された請求項３〜６のいずれか１項に記載の直流モータ。
【請求項８】
直流モータであって、
一対の給電用ブラシ（６，７）と、
複数の整流子セグメント（９）と、を備え、
前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシ（６，７）のいずれか一方が前記複数の整流子セグメント（９）のうちの２つに当接された状態で他方が前記複数の整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されており、
前記直流モータは、
複数のティース（１１）を有する電機子コア（１２）と、
前記複数のティース（１１）にそれぞれ巻回される複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）であって、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）の内予め定めた巻線（１３ａ）の巻き数は該予め定めた巻線（１３ａ）以外の巻線（１３ｂ〜１３ｅ）の巻き数と異なるように設定されている、前記複数の巻線（１３ａ〜１３ｅ）と、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形に基づいて回転速度を検出する検出部（２２５）と、をさらに備える直流モータ。
【請求項９】
前記検出部は、
前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数を高速フーリエ変換を用いて特定するように構成され、且つ
その周波数（ｆ１）から回転速度を算出するように構成されている請求項８に記載の直流モータ。
【請求項１０】
前記検出部は、
検出した電流値に対応した回転速度から前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数の範囲（Ｘ）を決定するように構成され、且つ
電流の波形を高速フーリエ変換した結果（Ｚ）における前記周波数の範囲内で最も振幅の大きな周波数（ｆ１）を、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形の周波数とする請求項９に記載の直流モータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記第１の目的を達成するため、本開示の第１の態様に係る直流モータは、一対の給電用ブラシと、複数の整流子セグメントとを備える。前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシのいずれか一方が前記複数の整流子セグメントのうちの２つに当接された状態で他方が前記複数の整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されている。前記直流モータは、複数のティースを有する電機子コアと、前記複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、フィルタ部と、算出部とをさらに備える。前記複数の巻線は、前記複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数が該予め定めた巻線以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。前記フィルタ部は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させ、前記給電用ブラシの整流子セグメントへの接触状態の切り替わりで生じる電流の波形を遮断するように構成されている。前記算出部は、前記フィルタ部を通過した波形から回転速度を算出するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記第２の目的を達成するため、本開示の第２の態様に係る直流モータは、複数のティースを有する電機子コアと、前記複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、第１フィルタ部と、一対の給電用ブラシと、複数の整流子セグメントと、第２フィルタ部と、検出部と、を備える。前記複数の巻線は、前記複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数が該予め定めた巻線以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。前記第１フィルタ部は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電流の波形を通過させるように構成されている。前記第２フィルタ部は、前記一対の給電用ブラシの前記複数の整流子セグメントへの接触状態の切り替わりに基づいて生じる電流の波形を通過させるように構成されている。前記検出部は、前記第１フィルタ部を通過した波形と前記第２フィルタ部を通過した波形とに基づいて波形の異常を検出するように構成されている検出部。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記第１の目的を達成するため、本開示の第３の態様に係る直流モータは、一対の給電用ブラシと、複数の整流子セグメントと、を備える。前記直流モータは、前記一対の給電用ブラシのいずれか一方が前記複数の整流子セグメントのうちの２つに当接された状態で他方が前記複数の整流子セグメントのうちの１つにのみ当接された状態となるように構成されている。前記直流モータは、複数のティースを有する電機子コアと、前記複数のティースにそれぞれ巻回される複数の巻線と、検出部とをさらに備える。前記複数の巻線は、前記複数の巻線の内予め定めた巻線の巻き数は該予め定めた巻線以外の巻線の巻き数と異なるように設定されている。前記検出部は、前記巻き数が異なることに基づいて生じる電
流の波形に基づいて回転速度を検出する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
（７）一対の給電用ブラシ６，７のいずれか一方が２つの整流子セグメント９に当接された状態で他方が１つの整流子セグメント９にのみ当接された状態となるため、一対の給電用ブラシが共に２つの整流子セグメントに同時に当接するものに比べて、電流Ｉの波形の振幅が小さくなることなどから、振動及び騒音を低減することができる。そして、電流Ｉの波形の振幅が小さくなることで電流の波形の異常を検出することが困難となるが、上記した理由で、その異常を高精度に検出することができる。
【国際調査報告】
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