(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
等角度間隔に設けられた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装して構成される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットとを備え、
前記マグネットは、主磁極部及び該主磁極部との境界近傍に第１弱磁束部を有し電機子の回転方向に向かって徐々に磁束が増加する前記ティース角度である延長部とからなり、
整流中にブラシでコンミュテータのコンミ片を短絡して前記電機子コイルの電流の向きが反転する直流機において、
整流開始時に前記電機子コイルが巻装される前記複数のティースの回転方向側第１ティースのティースバー先端が前記第１弱磁束部に配置され、
前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第ｎティースと第（ｎ−１）ティースとの間に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを特徴とする直流機。
【請求項２】
等角度間隔に設けられた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装して構成される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットとを備え、
前記マグネットは、主磁極部及び該主磁極部との境界近傍に第１弱磁束部を有し電機子の回転方向に向かって徐々に磁束が増加する前記ティース角度である延長部とからなり、
整流中にブラシでコンミュテータのコンミ片を短絡して前記電機子コイルの電流の向きが反転する直流機において、
整流開始時に前記電機子コイルが巻装される前記複数のティースの回転方向側第１ティースのティースバー先端が前記第１弱磁束部に配置され、
前記主磁極部には、前記第１弱磁束部から前記ティース角度の整数倍角度を離れて前記電機子の回転方向と反対する方向に向かって徐々に磁束が増加する第２弱磁束部を設けたことを特徴とする直流機。
【請求項３】
請求項２に記載の直流機において、
前記第２弱磁束部は、前記第１弱磁束部から前記ティース角度の整数倍角度を離れて主磁極部に一箇所設けたことを特徴とする直流機。
【請求項４】
請求項２に記載の直流機において、
前記第２弱磁束部は、前記第１弱磁束部から前記ティース角度の整数倍角度を離れて主磁極部に複数箇所設けられていることを特徴とする直流機。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１に記載の直流機において、
前記第２弱磁束部を形成するために主磁極部の内側面を切り欠く部分の体積は、第１弱磁束部を形成するために主磁極部の端部から延長部の内側面を切り欠いた部分の体積と同じに設定されていることを特徴とする直流機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流機において、
前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第ｎティースと第（ｎ−１）ティースとの間の中間位置に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを特徴とする直流機。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流機において、
前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第（ｎ−１）ティース側の第ｎティースのティースバー先端位置に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを特徴とする直流機。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流機において、
前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第ｎティース側の第（ｎ−１）ティースのティースバー先端位置に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを特徴とする直流機。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１に記載の直流機において、
前記コンミ片間角度と、ブラシとコンミ片との当接幅に対応する当接幅角度は、前記ティース間角度と同じ値に設定されていることを特徴とする直流機。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１に記載の直流機において、
前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットは２つ設けられ、該２つのマグネットは電機子中心軸に点対称に形成されていることを特徴とする直流機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マグネットを有した直流機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシとコンミュテータを備えた直流モータでは、ブラシとコンミュテータでコイルに通電している電流の方向を切り替える（いわゆる整流）構成であるが、多くの場合切り替え時の最終時点で突然切り替わる現象（不足整流）が発生している。これにより、ブラシでの火花放電が発生し、騒音やブラシ摩耗の原因となる。
【０００３】
その対策として、マグネット中心の設置位置に対してブラシの設置位置を回転子の回転方向と反対する方向にずらした位置を選択することによって整流を改善させるという方法が採られている。
【０００４】
しかし、このブラシの適正位置は、モータの回転速度やコイルの電流により変化するため、モータ負荷が変動し回転速度やコイルの電流が変化する場合では、良好な整流を保つことが困難であり、本質的な対応が望まれていた。
【０００５】
そこで、本願出願人は、負荷の影響を受けることなく常に良好な整流を行うことができる技術を先に提案している（例えば特願平１１−２７０５６６号等）。
この技術では、モータのマグネットにおいて、マグネットの回転方向に対する磁束分布を工夫して、負荷が変動しても良好な整流を保つことができるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうしたモータにおいては、マグネットに部分的に設けられた磁束変化部における磁束最小部に対するブラシの設置位置が整流に影響を与え、この位置関係が不適切となると、火花の発生が大きくなって整流を改善することができなくなる。また、マグネットには部分的に磁束変化部が設けられていることによって、マグネットと電機子との間に生ずる吸引力が変化し、電機子に電流を流さないで回転させるときに生ずる回転力である空転トルクの変化（コギングトルク）が大きくなる。これは、モータの騒音及び振動等の不具合の発生を引き起こす問題点となった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その第１の目的は、磁束変化部（弱磁束部）を有するマグネットに対してブラシを適正な位置に設置し、火花の発生を抑制できる直流機を提供することにある。
【０００８】
その第２の目的は、コギングトルクの相殺（低減）により、回転時の円滑な回転及び騒音の低減を図ることができる直流機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、等角度間隔に設けられた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装して構成される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットとを備え、前記マグネットは、主磁極部及び該主磁極部との境界近傍に第１弱磁束部を有し電機子の回転方向に向かって徐々に磁束が増加する前記ティース角度である延長部とからなり、整流中にブラシでコンミュテータのコンミ片を短絡して前記電機子コイルの電流の向きが反転する直流機において、整流開始時に前記電機子コイルが巻装される前記複数のティースの回転方向側第１ティースのティースバー先端が前記第１弱磁束部に配置され、前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第ｎティースと第（ｎ−１）ティースとの間に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを要旨とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、等角度間隔に設けられた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装して構成される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットとを備え、前記マグネットは、主磁極部及び該主磁極部との境界近傍に第１弱磁束部を有し電機子の回転方向に向かって徐々に磁束が増加する前記ティース角度である延長部とからなり、整流中にブラシでコンミュテータのコンミ片を短絡して前記電機子コイルの電流の向きが反転する直流機において、整流開始時に前記電機子コイルが巻装される前記複数のティースの回転方向側第１ティースのティースバー先端が前記第１弱磁束部に配置され、前記主磁極部には、前記第１弱磁束部から前記ティース角度の整数倍角度を離れて前記電機子の回転方向と反対する方向に向かって徐々に磁束が増加する第２弱磁束部を設けたことを要旨とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の直流機において、前記第２弱磁束部は、前記第１弱磁束部から前記ティース角度の整数倍角度を離れて主磁極部に一箇所設けたことを要旨とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の直流機において、前記第２弱磁束部は、前記第１弱磁束部から前記ティース角度の整数倍角度を離れて主磁極部に複数箇所設けられていることを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか１に記載の直流機において、前記第２弱磁束部を形成するために主磁極部の内側面を切り欠く部分の体積は、第１弱磁束部を形成するために主磁極部の端部から延長部の内側面を切り欠いた部分の体積と同じに設定されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流機において、前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第ｎティースと第（ｎ−１）ティースとの間の中間位置に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを要旨とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流機において、前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第（ｎ−１）ティース側の第ｎティースのティースバー先端位置に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを要旨とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１に記載の直流機において、前記主磁極部を、整流中の電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの第１ティースの中心線に対応する位置が該主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、該主磁極部の回転方向逆側端部が第ｎティース側の第（ｎ−１）ティースのティースバー先端位置に位置するよう所定円弧角度に対応した長さにて形成したことを要旨とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１に記載の直流機において、前記コンミ片間角度と、ブラシとコンミ片との当接幅に対応する当接幅角度は、前記ティース間角度と同じ値に設定されていることを要旨とする。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１に記載の直流機において、前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットは２つ設けられ、該２つのマグネットは電機子中心軸に点対称に形成されていることを要旨とする。
【００２０】
（作用）
請求項１〜１０に記載の発明によれば、弱磁束部を有するマグネットに対してブラシが適正な位置に設置される。また、コギングトルクの相殺（低減）により、回転時の円滑な回転及び騒音の低減が図れる。
【００２１】
請求項２に記載の発明によれば、電機子コイルの整流時に、第２弱磁束部を設けることによって生じるコギングトルクは、第１弱磁束部によって生じたコギングトルクにより相殺される。
【００２２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、第２弱磁束部を第１弱磁束部と同じ形状にて形成させれば、両者の体積比が計算せず容易に設定される。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、個々の第２弱磁束部の磁束変化を小さくすることができることから、主磁極部における磁気発生のバランス崩れが低減される。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、請求項２〜４に記載の発明の作用に加えて、第２弱磁束部を設けることによって生じるコギングトルクは、第１弱磁束部によって生じたコギングトルクにより完全に相殺される。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、整流開始時に電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの回転方向側ティースのティースバー先端が弱磁束部に確実に配置される。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜９に記載の発明の作用に加えて、直流機の磁気発生がバランスよく保たれる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を直流機としてのブロアモータに具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の直流機としてのブロアモータ１の概略構造を示す部分断面図である。図２は、整流開始時におけるブロアモータ１の概略構造を示す部分断面図である。
【００２８】
図１及び図２に示すように、ブロアモータ１は、マグネット２，３、電機子４、コンミュテータ５及びブラシ６を有している。
詳述すると、本実施形態のブロアモータ１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク７内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット２，３が電機子４を挟んで対向配置されている。電機子４は、電機子コア８とそのコア８に巻装される電機子コイル９とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００２９】
電機子コア８には、複数のティース８ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース８ａの周囲に電機子コイル９が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース８ａの個数は１２個であり、そのティース８ａが、電機子４の周方向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合うティース８ａは、その中心線のなす角（モータ電機子スロット角）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。また、図示を省略しているが、複数の電機子コイル９が５つのティース８ａ毎に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。
【００３０】
コンミュテータ５は、電機子４の一端に配設され、複数のセグメント（コンミ片）５ａを有して構成されている。また、ブラシ６がコンミュテータ５に摺接するように付勢された状態で配設されている。そして、図示しない直流電源から供給される直流電流が、ブラシ６とコンミュテータ５のセグメント５ａを経て電機子コイル９に流入すると、電機子４が回転し始める。そして、いずれかのブラシ６に対して隣接する一対のセグメント５ａが接触して、それらのセグメント５ａ間がブラシ６を介して短絡することにより、電機子コイル９に流れる電流の向きが変更されて、電機子４が時計回り方向（図中、Ｘ矢印方向）に回転し続ける。本実施形態では、１２個のセグメント５ａが周方向に３０°毎に設けられており、電機子４がブラシ６に対して整流区間の３０°回転するとき、整流中の電機子コイル９の電流の向きが変更される。つまり、電機子４の３０°の回転によって電機子コイル９の整流が行われる。なお、本実施形態では、セグメント５ａ間角度は前記ティース８ａ間角度θと同じに設定され、ブラシ６とセグメント５ａとの当接幅に対応する当接幅角度は前記ティース８ａ間角度θと同じに設定されている。
【００３１】
前記マグネット２，３は、主磁極部２ａ，３ａと延長部２ｂ，３ｂとを有し、主磁極部２ａ，３ａは、その主磁極部２ａ，３ａの回転方向側に延長部２ｂ，３ｂが形成されている。つまり、マグネット２，３における回転方向側の端部に延長部２ｂ，３ｂが延出形成されている。
【００３２】
主磁極部２ａ，３ａは、図１に示すように、円弧角度δに対応した長さとなるように形成されている。その円弧角度δを前記モータ電機子スロット角θにて表すと、δ＝θ×｛ｎ−１−（１／２）｝となる。つまり、本実施形態では、主磁極部２ａ，３ａは、θ×｛ｎ−１−（１／２）｝（＝３０°×｛５−１−（１／２）｝＝１０５°）に対応した長さとなるように形成されている。整流中の電機子コイル９が巻装される５つのティース８ａの第１ティース８ａの中心線に対応する位置が主磁極部２ａ，３ａの回転方向側端部（つまり主磁極部２ａ，３ａと延長部２ｂ，３ｂの境界）に位置したとき、主磁極部２ａ，３ａの回転方向逆側端部は第５ティース８ａと第４ティース８ａとの中間位置に位置する。
【００３３】
前記延長部２ｂ，３ｂは、図１に示すように、モータ電機子スロット角（つまり整流区間の角度）θ（＝３０°）に対応する長さにて、回転方向に徐々に厚くなるように形成されている。つまり、マグネット２，３は、その主磁極部２ａ，３ａと延長部２ｂ，３ｂとの境界近傍に第１弱磁束部としての薄肉部２ｃ，３ｃが形成されている。そして、着磁されたマグネット２，３は、前記主磁極部２ａ，３ａと延長部２ｂ，３ｂとの境界において最小の磁束密度を有し、その磁束密度は延長部２ｂ，３ｂの薄肉部２ｃ，３ｃに沿って変化する。
【００３４】
ここで、整流時の電機子コイル９によって巻装される電機子コア８（５つのティース８ａ）とマグネット２，３との位置関係を図２を用いて説明する。なお、マグネット２とマグネット３は電機子中心に対して対称に配置されているため、説明の便宜上、電機子コア８（５つのティース８ａ）とマグネット２との位置関係のみ説明する。
【００３５】
図２に示すように、電機子４が回転して電機子コア８のコア先端（つまり第１ティース８ａのティースバー先端）がマグネット２の薄肉部２ｃに位置するとき、１つのセグメント５ａに当接しているブラシ６が隣接の他のセグメント５ａに当接し始め、電機子コイル９の整流が開始される。言い換えれば、ブラシ６が整流状態に入る瞬間に電機子コア８のコア先端（つまり、第１ティース８ａのティースバー先端）がマグネット２の薄肉部２ｃにさしかかるようになる。
【００３６】
そして、電機子４が図２の回転位置から所定角度にて時計回り方向へ回転した位置が整流中心（図１の回転位置）となり、この位置で電機子コイル９を流れる電流の方向が反転しつつある状態である。このとき、前記主磁極部２ａの回転方向側端部が前記第１ティース８ａの中心線に対応する位置に位置し、前記主磁極部２ａの回転方向逆側端部が前記第５ティース８ａと第４ティース８ａとの中間位置（ティース間空隙位置）に位置している。さらに、電機子４がこの状態（図１の回転位置）から所定角度にて時計回り方向へ回転した回転位置で整流が終了する。
【００３７】
この整流時において、電機子コア８の先端に対向する延長部２ｂは、整流区間の３０°の角度に対応する部分で徐々に厚くなるように形成されている。従って、整流中の電機子コイル９を通過する磁束量は、電機子４の回転に応じて徐々に増加する。またこのとき、磁束量の増加率は回転に応じて徐々に増加する。このように、整流中の電機子コイル９を通過する磁束量が変化するため、電機子コイル９に発生する誘起電圧は、整流初期時が小さく電機子４の回転位置に応じてマイナス側に徐々に大きくなる。そして、この誘起電圧によって、リアクタンス電圧が打ち消されて、不足整流が改善される。
【００３８】
また、図３は、本実施形態の電機子４が電機子コイル９の整流開始時における位置（０°とし）から１スロット分（３０°）回転したときの空転トルクＴの変化（コギングトルクΔＴ１）を示している。本実施形態では、電機子コイル９の整流開始時において、主磁極部２ａの回転方向逆側端部が前記第５ティース８ａと第４ティース８ａとの中間位置（ティース間空隙位置）に位置しているため、図３に示すように、コギングトルクΔＴ１が小さくなる。このコギングトルクΔＴ１は、従来技術のコギングトルクより約８．３割低下している。
【００３９】
以上記述したように、本実施の形態によれば、下記のような特徴を有する。
（１）  整流開始時に電機子コイル９が巻装されるｎ個のティース８ａの回転方向側第１ティース８ａのティースバー先端が第１弱磁束部２ｃにさしかかる（配置される）ようになる。言い換えれば、電機子コイル９が巻装されるｎ個のティース８ａの回転方向側第１ティース８ａのティースバー先端が第１弱磁束部２ｃにさしかかるときに、該電機子コイル９を結線した両セグメント５ａがブラシ６により短絡し始まるようにそのブラシ６の位置を設置した。
【００４０】
従って、第１弱磁束部２ｃを有するマグネット２に対してブラシ６を適正な位置に設置したので、整流が良好に行われ、火花の発生を抑制できる。
（２）  主磁極部２ａ，３ａは所定円弧角度δに対応した長さにて形成されている。その所定円弧角度δは、整流中の電機子コイル９が巻装される５つのティース８ａの第１ティース８ａの中心線に対応する位置が主磁極部２ａ，３ａの回転方向側端部に位置したとき、主磁極部２ａ，３ａの回転方向逆側端部は第５ティース８ａと第４ティース８ａとの中間位置に位置するよう設定されている。
【００４１】
従って、電機子コイル９の整流開始時において、主磁極部２ａ，３ａの回転方向逆側端部は電機子コイル９が巻装された第５ティース８ａの中心線位置にもっとも離れて位置するため、従来技術に比べてブロアモータ１のコギングトルクΔＴ１を大きく低減することができる。その結果、モータ回転時の円滑な回転及び騒音の低減を図ることができる。
【００４２】
（３）  マグネット２，３の主磁極部２ａ，３ａの長さの変更によりコギングトルクを低減することができ、製造も容易でコスト的にも有利である。
（４）  セグメント５ａ間角度はティース８ａ間角度θと同じに設定され、ブラシ６とセグメント５ａとの当接幅に対応する当接幅角度もティース８ａ間角度θと同じに設定されている。
【００４３】
従って、整流開始時に電機子コイル９が巻装される５つのティース８ａの回転方向側ティース８ａのティースバー先端がマグネット２，３の薄肉部２ｃ，３ｃに確実に配置される。言い換えれば、電機子コイル９が巻装される５つのティース８ａの回転方向側ティース８ａのティースバー先端がマグネット２，３の薄肉部２ｃ，３ｃに位置するとき、整流が確実に開始されるようになる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、本発明を直流機としてのブロアモータに具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。図４は、本実施形態の直流機としてのブロアモータ１１の概略構造を示す部分断面図である。図５は、整流開始時におけるブロアモータ１１の概略構造を示す部分断面図である。
【００４５】
図４及び図５に示すように、ブロアモータ１１は、マグネット１２，１３、電機子１４、コンミュテータ１５及びブラシ１６を有している。
詳述すると、本実施形態のブロアモータ１１は、２極の直流モータであって、モータハウジングヨーク１７内において、Ｎ極及びＳ極を形成する２つのマグネット１２，１３が電機子１４を挟んで対向配置されている。その２つのマグネット１２，１３は電機子１４中心軸に点対称に形成されている。電機子１４は、電機子コア１８とそのコア１８に巻装される電機子コイル１９とを有し、直流電流の供給により回転駆動する。
【００４６】
電機子コア１８には、複数のティース１８ａが形成されており、そのうちのｎ個のティース１８ａの周囲に電機子コイル１９が巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース１８ａの個数は１２個であり、そのティース１８ａが、電機子１４の周方向に３０°毎に形成されている。つまり、隣り合うティース１８ａは、その中心線のなす角（モータ電機子スロット角）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。また、図示を省略しているが、複数の電機子コイル１９が５つのティース１８ａ毎に同様に巻き付けられている。つまり、巻線の巻装方式は分布巻である。
【００４７】
コンミュテータ１５は、電機子１４の一端に配設され、複数のセグメント１５ａを有して構成されている。また、ブラシ１６がコンミュテータ１５に摺接するように付勢された状態で配設されている。そして、図示しない直流電源から供給される直流電流が、ブラシ１６とコンミュテータ１５のセグメント１５ａを経て電機子コイル１９に流入すると、電機子１４が回転し始める。そして、いずれかのブラシ１６に対して隣接する一対のセグメント１５ａが接触して、それらのセグメント１５ａ間がブラシ１６を介して短絡することにより、電機子コイル１９に流れる電流の向きが変更されて、電機子１４が反時計回り方向（図中、Ｙ矢印方向）に回転し続ける。本実施形態では、１２個のセグメント１５ａが周方向に３０°毎に設けられており、電機子１４がブラシ１６に対して整流区間の３０°回転するとき、整流中の電機子コイル１９の電流の向きが変更される。つまり、電機子１４の３０°の回転によって電機子コイル１９の整流が行われる。なお、本実施形態では、セグメント１５ａ間角度は前記ティース１８ａ間角度θと同じに設定され、ブラシ１６とセグメント１５ａとの当接幅に対応する当接幅角度は前記ティース１８ａ間角度θと同じに設定されている。
【００４８】
前記マグネット１２，１３は、主磁極部１２ａ，１３ａと延長部１２ｂ，１３ｂとを有し、主磁極部１２ａ，１３ａは、その主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向側に延長部１２ｂ，１３ｂが形成されている。つまり、マグネット１２，１３における回転方向側の端部に延長部１２ｂ，１３ｂが延出形成されている。
【００４９】
主磁極部１２ａ，１３ａは、図４に示すように、前記モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（４θ＝１２０°）に対応した長さにて形成されている。そして、図示しないが、電機子コイル１９が巻装される５つのティース１８ａの第１ティース１８ａの中心線に対応する位置が主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向側端部に位置したとき、主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向逆側端部は第５ティース１８ａの中心線に対応する位置に位置するようになる。図４から見ると、前記第１ティース１８ａとその１つ前のティース１８ａとの中間位置が主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向側端部に位置したとき、主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向逆側端部が第５ティース１８ａと第４ティース１８ａとの中間位置に位置するようになる。
【００５０】
延長部１２ｂ，１３ｂは、図４に示すように、モータ電機子スロット角（つまり整流区間の角度）θ（＝３０°）に対応する長さにて、回転方向に徐々に厚くなるように形成されている。つまり、マグネット１２，１３は、その主磁極部１２ａ，１３ａと延長部１２ｂ，１３ｂとの境界に第１弱磁束部としての第１薄肉部１２ｃ，１３ｃが形成されている。
【００５１】
また、前記主磁極部１２ａ，１３ａには、該主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向側端部からモータ電機子スロット角度θの整数倍の角度（ｍθ）を離れて第２弱磁束部としての第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けている。本実施形態では、図４に示すように、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄは、主磁極部１２ａ，１３ａの回転方向側端部から時計回り方向に２θ（＝６０°）離れて形成されている。そして、図４に示すように、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃに前記第１ティース１８ａとその１つ前のティース１８ａとの中間位置が位置したとき、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄに第２ティース１８ａと第３ティース１８ａとの中間位置が位置する。
【００５２】
また、前記第２薄肉部１２ｄ，１３ｄは、モータ回転方向において前記第１薄肉部１２ｃ，１３ｃと対称的に逆形状にて形成されている。言い換えれば、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄと第１薄肉部１２ｃ，１３ｃは、回転方向における厚さの変化が相反している。つまり、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃは回転方向に沿ってだんだん厚くなる（磁束が徐々に増加する）に対して、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄは反回転方向に沿ってだんだん厚くなる（磁束が徐々に増加する）。なお、本実施形態では、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃは、主磁極部１２ａ，１３ａと延長部１２ｂ，１３ｂとの境界近傍部分を切り欠いて形成されるものとすれば、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを形成するために切り欠く部分の体積は、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃを形成するために切り欠いた部分の体積と同じに設定されている。
【００５３】
ここで、整流時の電機子コイル１９によって巻装される電機子コア１８（５つのティース１８ａ）とマグネット１２，１３との位置関係を図５を用いて説明する。なお、マグネット１２とマグネット１３は電機子中心に対して対称に配置されているため、説明の便宜上、電機子コア１８（５つのティース１８ａ）とマグネット１２との位置関係のみ説明する。
【００５４】
図５に示すように、電機子１４が回転して電機子コア１８のコア先端（つまり第１ティース１８ａのティースバー先端）がマグネット１２の薄肉部１２ｃにさしかかるとき、１つのセグメント１５ａに当接しているブラシ１６が隣接の他のセグメント１５ａを当接し始める。つまり、電機子コイル１９の整流は開始する。言い換えれば、ブラシ１６が整流状態に入る瞬間に電機子コア１８のコア先端（つまり反第２ティース１８ａ側の第１ティース１８ａのティースバー先端）がマグネット１２の薄肉部１２ｃにさしかかるようになる。このとき、第２ティース１８ａ側の第３ティース１８ａのティースバー先端がマグネット１２の薄肉部１２ｄにさしかかるようになる。
【００５５】
そして、電機子１４が図５の回転位置から反時計回り方向へ回転すると、電機子コイル１９を流れる電流の方向が反転する。この整流時において、電機子コア１８の先端に対向する延長部１２ｂは、整流区間の３０°の角度に対応する部分で徐々に厚くなるように形成されている。従って、整流中の電機子コイル１９を通過する磁束量は、電機子１４の回転に応じて徐々に増加する。またこのとき、磁束量の増加率は回転に応じて徐々に増加する。このように、整流中の電機子コイル１９を通過する磁束量が変化するため、電機子コイル１９に発生する誘起電圧は、整流初期時が小さく電機子１４の回転位置に応じてマイナス側に徐々に大きくなる。そして、この誘起電圧によって、リアクタンス電圧が打ち消されて、不足整流が改善される。
【００５６】
また、図６は、本実施形態の電機子１４が電機子コイル１９の整流開始時における位置（０°とし）から１スロット分（θ）回転したときの空転トルクＴの変化（コギングトルク）を示している。図６において、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃの存在によって生じる空転トルクＴの変化を２点鎖線Ａ１にて示し、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けることによって生じる空転トルクＴの変化を実線Ａ２にて示す。モータ整流がモータの回転角度θ（＝３０°）内で行い、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄは、前記第１薄肉部１２ｃ，１３ｃから角度ｍθ（ｍは整数である）を離れて設けられているため、２点鎖線Ａ１及び実線Ａ２の変化周期がともに回転角度θ（＝３０°）と同じなる。また、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄと第１薄肉部１２ｃ，１３ｃとはモータの回転方向において対称的に逆形状にて形成されているため、実線Ａ２と２点鎖線Ａ１とは互いに逆方向で変化するような正弦曲線となる。そして、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃの存在によって生じる空転トルクＴの変化（コギングトルク）と、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けることによって生じる空転トルクＴの変化（コギングトルク）とは、互いに相殺する関係となる。これにより、モータ１１に作用されるトータルのコギングトルクはほぼゼロとなる。
【００５７】
以上記述したように、本実施の形態によれば、下記のような特徴を有する。
（１）  主磁極部１２ａ，１３ａには、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃからモータ電機子スロット角度θの整数倍の角度ｍθ（ｍ＝２）を離れて第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けた。その第２薄肉部１２ｄ，１３ｄの回転方向における厚さの変化が第１薄肉部１２ｃ，１３ｃと反対している。
【００５８】
従って、電機子コイル１９の整流時に、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃの存在によって生じたコギングトルクを相殺するコギングトルクが第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けることによって生じる。その結果、モータ１１のコギングトルクの低減を図ることができ、モータ回転時の円滑な回転及び騒音の低減を図ることができる。
【００５９】
（２）  第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを形成するために切り欠く部分の体積は、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃを形成するために切り欠いた部分の体積と同じに設定されている。従って、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃの存在によって生じたコギングトルクと、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けることによって生じるコギングトルクとの大きさは同じとなり、両者の相殺によりモータ１１に作用されるトータルのコギングトルクはほぼゼロとなる。その結果、モータ回転時の円滑な回転及び騒音の低減を確実に図ることができる。
【００６０】
（３）  マグネット１２，１３の主磁極部１２ａ，１３ａに第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを設けることによりコギングトルクを低減することができるため、製造も容易でコスト的にも有利である。
【００６１】
（４）  電機子１４を挟んで対向配置される２つのマグネット１２，１３は電機子１４中心軸に点対称に形成されている。従って、モータ１１の磁気発生をバランスよく保つことができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃから第２薄肉部１２ｄ，１３ｄの離間角度ｍθは、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃの磁束最小点（主磁極部１２ａ，１３ａと延長部１２ｂ，１３ｂとの境界）から第２薄肉部１２ｄ，１３ｄの磁束最小点までの離間角度を言う。
【００６３】
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
○第１の実施形態においては、図７に示すように、マグネット２２，２３を構成する主磁極部２２ａ，２３ａを、所定円弧角度δ１（＝θ×｛ｎ−１−（１／２）｝＋ｔ／２＝３０°×｛５−１−（１／２）｝＋ｔ／２＝１０５°＋ｔ／２）に対応した長さにて形成してもよい。ここで、ｔは隣り合うティース２８ａの両近接ティースバー先端間の開度角である。そして、整流中の電機子コイル２９が巻装される５つのティース２８ａの第１ティース２８ａの中心線に対応する位置が主磁極部２２ａ，２３ａの回転方向側端部に位置したとき、主磁極部２２ａ，２３ａの回転方向逆側端部が第４ティース２８ａ側の第５ティース２８ａのティースバー先端に位置する。この場合、電機子コイル２９の整流開始時、主磁極部２２ａ，２３ａの回転方向逆側端部は電機子コイル２９が巻装された第５ティース２８ａの中心線位置に離れて位置するため、ブロアモータ２１のコギングトルクを低減することができ、モータ回転時の円滑な回転及び騒音の低減を図ることができる。
【００６４】
○第１の実施形態においては、図８に示すように、マグネット３２，３３を構成する主磁極部３２ａ，３３ａを、所定円弧角度δ２（＝θ×｛ｎ−１−（１／２）｝−ｔ／２＝３０°×｛５−１−（１／２）｝−ｔ／２＝１０５°−ｔ／２）に対応した長さにて形成してもよい。ここで、ｔは隣り合うティース３８ａの両近接ティースバー先端間の開度角である。そして、整流中の電機子コイル３９が巻装される５つのティース３８ａの第１ティース３８ａの中心線に対応する位置が主磁極部３２ａ，３３ａの回転方向側端部に位置したとき、主磁極部３２ａ，３３ａの回転方向逆側端部が第５ティース３８ａ側の第４ティース３８ａのティースバー先端に位置する。この場合、電機子コイル３９の整流開始時、主磁極部３２ａ，３３ａの回転方向逆側端部は電機子コイル３９が巻装された第５ティース３８ａの中心線位置に離れて位置するため、ブロアモータ３１のコギングトルクを低減することができ、モータ回転時の円滑な回転及び騒音の低減を図ることができる。
【００６５】
○第１の実施形態においては、図示しないが、マグネットを構成する主磁極部を、所定円弧角度δ３（δ３≠δ、δ２＜δ３＜δ１）に対応した長さにて形成してもよい。そして、整流中の電機子コイルが巻装される５つのティースの第１ティースの中心線に対応する位置が主磁極部の回転方向側端部に位置したとき、主磁極部の回転方向逆側端部が第５ティースと第４ティースとの中間位置を除いた第５ティースと第４ティースとの間の任意位置に位置する。この場合、第１の実施形態及び上記別例とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００６６】
○第１の実施形態及び上記各別例では、整流時において、電機子コイルを通過する合成磁束量を増加させるべく、マグネットの延長部の厚さを変更するものであったが、これに限定するものではない。例えば、図９に示すように、厚さが一定のマグネット４０において、主磁極部４０ａと延長部４０ｂとの境界Ａにおける磁気双極子の着磁強弱を変更して具体化してもよい。また、図１０に示すように、厚さが一定のマグネット５０において、主磁極部５０ａと延長部５０ｂとの境界Ｂにおける磁気双極子の配向を変更して具体化してもよい。さらに、図１１に示すように、マグネット６０の厚さを均一させるように、主磁極部６０ａと延長部６０ｂとの間の薄肉部６０ｃに弱着磁材料６０ｄを埋め込んで形成してもよい。これらの場合、第１の実施形態及び上記各別例と同様な効果を得ることができる。
【００６７】
○第２の実施形態においては、図１２に示すように、主磁極部７２ａ，７３ａに、第２弱磁束部を構成する薄肉部７２ｅ，７３ｅと薄肉部７２ｆ，７３ｆ及び薄肉部７２ｇ，７３ｇを設けてもよい。詳述すると、主磁極部７２ａ，７３ａには、前記第１薄肉部７２ｃ，７３ｃから３０°（θ）を離れて薄肉部７２ｅ，７３ｅ、前記第１薄肉部７２ｃ，７３ｃから６０°（２θ）を離れて薄肉部７２ｆ，７３ｆ、前記第１薄肉部７２ｃ，７３ｃから９０°（３θ）を離れて薄肉部７２ｇ，７３ｇを、それらの厚さの変化が前記薄肉部７２ｃ，７２ｄと反対するように主磁極部７２ａ，７３ａの内側面を切り欠いて設ける。しかも、薄肉部７２ｅ，７３ｅと薄肉部７２ｆ，７３ｆ及び薄肉部７２ｇ，７３ｇを形成するために主磁極部７２ａ，７３ａの内側面を切り欠いた各部分の体積の総積分値は、前記第２弱磁束部としての第２薄肉部７２ｄ，７３ｄを形成するために切り欠いた体積の値と同じしている。この場合、薄肉部７２ｅ，７３ｅと薄肉部７２ｆ，７３ｆ及び薄肉部７２ｇ，７３ｇによるコギングトルクの大きさは第１薄肉部７２ｃ，７３ｃによるコギングトルクの大きさと同じとなり、同じ回転角度におけるコギングトルクの生成方向は互いに逆となる。
【００６８】
その結果、第２の実施形態とほぼ同様な効果を得ることができるとともに、薄肉部７２ｅ，７３ｅと薄肉部７２ｆ，７３ｆ及び薄肉部７２ｇ，７３ｇを、第１薄肉部７２ｃ，７３ｃより浅く主磁極部７２ａ，７３ａの内側面を切り欠いて形成しているため、マグネット７２，７３全体の剛性低下を防止できる。
【００６９】
なお、薄肉部７２ｅ，７３ｅと薄肉部７２ｆ，７３ｆ及び薄肉部７２ｇ，７３ｇのうち、いずれか一つの薄肉部を省略して実施してもよい。この場合、残る二つの薄肉部を、該二つの薄肉部によるコギングトルクの大きさは第１薄肉部７２ｃ，７３ｃによるコギングトルクの大きさと同じになるように形成すればよい。
【００７０】
○また、第２の実施形態の第２薄肉部１２ｄ，１３ｄ、又は、上記別例の薄肉部７２ｅ，７３ｅと薄肉部７２ｆ，７３ｆ及び薄肉部７２ｇ，７３ｇあるいはその中の二つの薄肉部を、それらによる空転トルクＴの変化（コギングトルク）は図６に一点鎖線Ａ３で示すように、第１薄肉部１２ｃ（７２ｃ），１３ｃ（７３ｃ）によるコギングトルクより小さくなるように形成してもよい。この場合、両者のコギングトルクの相殺によりモータに作用されるトータルのコギングトルクはゼロにならないが、コギングトルクの低減を図ることができる。
【００７１】
○第２の実施形態では、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄは、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃから角度２θ（ｍ＝２）離れて主磁極部１２ａ，１３ａに形成された。これに対して、第２薄肉部１２ｄ，１３ｄを、第１薄肉部１２ｃ，１３ｃから角度０°（ｍ＝０）又はθ（ｍ＝１）あるいは３θ（ｍ＝３）離れて主磁極部１２ａ，１３ａに形成してもよい。
【００７２】
○第２の実施形態及び別例では、マグネット１２（７２）の第２弱磁束部とマグネット１３（７３）の第２弱磁束部は、それぞれ第１弱磁束部から同じ角度離れて形成された、つまり同一の角度ｍθにて実施した。これに対して、マグネット１２（７２）の第２弱磁束部がマグネット１２（７２）の第１弱磁束部から離れた角度と、マグネット１３（７３）の第２弱磁束部がマグネット１３（７３）の第１弱磁束部から離れた角度を異なる角度にて実施してもよい。つまり、マグネット１２（７２）の第２弱磁束部がマグネット１２（７２）の第１弱磁束部から離れた角度をｍθにするとき、マグネット１３（７３）の第２弱磁束部がマグネット１３（７３）の第１弱磁束部から離れた角度をｍ’θ（ｍ’≠ｍ）にしてもよい。
【００７３】
○同様に、第２の実施形態においては、図示しないが、厚さが一定のマグネット１２（７２），１３（７３）において、第１及び第２弱磁束部を磁気双極子の着磁強弱又は方向を変更して形成してもよい。また、マグネット１２（７２），１３（７３）の厚さを均一させるように、前記第１及び第２弱磁束部における切り欠いた部分に弱着磁材料を埋め込んで形成してもよい。この場合、上記実施形態とほぼ同様な効果を得ることができる。
【００７４】
○第２の実施形態では、主磁極部１２ａ（７２ａ），１３ａ（７３ａ）は、モータ電機子スロット角度θの整数倍となる開角度（４θ＝１２０°）に対応した長さにて形成された。これに対して、主磁極部１２ａ（７２ａ），１３ａ（７３ａ）を、モータ電機子スロット角度θの｛ｎ−１−（１／２）｝倍となる開角度に対応した長さにて形成してもよい。ここで、ｎは同一電機子コイルが巻装されるティースの個数である。つまり、主磁極部１２ａ（７２ａ），１３ａ（７３ａ）を、モータ電機子スロット角度θの｛ｎ−１−（１／２）｝（＝５−１−（１／２）＝３．５）倍となる開角度（３．５×３０°＝１０５°）に対応した長さにて形成してもよい。この場合、各薄肉部により生じるコギングトルクが小さくなる。
【００７５】
○また、主磁極部１２ａ（７２ａ），１３ａ（７３ａ）を、モータ電機子スロット角度θの｛ｎ−１−（１／２）±ｔ／２｝倍となる開角度に対応した長さにて形成してもよい。ここで、ｎは同一電機子コイルが巻装されるティースの個数であり、ｔは隣り合うティースの両近接ティースバー先端間の開度角である。
【００７６】
○上記各実施形態及び別例では、弱磁束部の形成としてマグネットをその内側面から切り欠いて薄肉状にしていたが、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、弱磁束部はマグネットをその外周面からくり抜いて形成してもよい。詳述すると、マグネット８２の外周面８２ａの所定場所に凹部８２ｂを形成する。その凹部８２ｂは前記外周面８２ａからマグネット８２をくり抜くことによって形成される。これによれば、扇形のマグネット８２に対して後加工で弱磁束部（凹部）８２ｂを形成するとき、外周面８２ａから切削を行うので、切削工具の作業範囲が制限されず、切削作業が容易である。また、弱磁束部はマグネット８２をその外周面８２ａからくり抜いた凹部８２ｂであるため、マグネット８２の側壁８２ｃを残すことで、薄肉化された部分の強度の維持ができる。
【００７７】
○本発明をティースが１２個以外の複数個設けられたモータに具体化して実施してもよい。同一電機子コイルが巻装されるティースを５個以外のｎ個にて実施してもよい。
【００７８】
○本発明を直流機としてのブロアモータに具体化したが、ブロアモータ以外の直流機としてのその他のモータに具体化してもよい。
○上記各実施形態と別例に記載された円弧角度とは、円弧長に対応した中心角のことを指している。
【００７９】
次に上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）等角度間隔に設けられた複数のティースを有する電機子コアに電機子コイルを巻装して構成される電機子と、前記電機子を挟んで対向配置されるマグネットとを備え、前記マグネットは、主磁極部及び該主磁極部との境界近傍に第１弱磁束部を有し電機子の回転方向に向かって徐々に磁束が増加する前記ティース角度である延長部とからなり、整流中にブラシでコンミュテータのコンミ片を短絡して前記電機子コイルの電流の向きが反転する直流機において、電機子コイルが巻装されるｎ個のティースの回転方向側第１ティースのティースバー先端が第１弱磁束部に配置されるとき、該電機子コイルを結線した両セグメントがブラシにより短絡し始まるようにそのブラシの位置を設置したことを特徴とする直流機。
【００８０】
従って、第１弱磁束部を有するマグネットに対してブラシを適正な位置に設置したので、整流が良好に行われ、火花の発生を抑制できる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、直流機のコギングトルクを大きく低減することができ、直流機回転時の円滑な回転及び騒音の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図２】  第１の実施形態の整流開始時における直流モータの概略構造を示す部分断面図。
【図３】  第１の実施形態の直流モータのコギングトルクを示すグラフ。
【図４】  第２の実施形態の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図５】  第２の実施形態の整流開始時における直流モータの概略構造を示す部分断面図。
【図６】  第２の実施形態の直流モータのコギングトルクを示すグラフ。
【図７】  別例の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図８】  別例の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図９】  別例のマグネットを示す説明図。
【図１０】別例のマグネットを示す説明図。
【図１１】別例のマグネットを示す説明図。
【図１２】別例の直流モータの概略構成を示す部分断面図。
【図１３】別例のマグネットを示す（ａ）要部斜視図、（ｂ）要部平面図。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，７１…直流機としてのブロアモータ、２，１２，２２，３２，７２，３，１３，２３，３３，７３…マグネット、２ａ，１２ａ，２２ａ，３２ａ，７２ａ，３ａ，１３ａ，２３ａ，３３ａ，７３ａ…主磁極部、２ｂ，１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，７２ｂ，３ｂ，１３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，７３ｂ…延長部、２ｃ，１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，７２ｃ，３ｃ，１３ｃ，２３ｃ，３３ｃ，７３ｃ…第１弱磁束部としての第１薄肉部、１２ｄ，７２ｅ，７２ｆ，７２ｇ，１３ｄ，７３ｅ，７３ｆ，７３ｇ…第２弱磁束部としての第２薄肉部、４，１４，２４，３４，７４…電機子、５，１５，２５，３５，７５…コンミュテータ、５ａ，１５ａ，２５ａ，３５ａ，７５ａ…コンミ片としてのセグメント、６，１６，２６，３６，７６…ブラシ、８，１８，２８，３８，７８…電機子コア、８ａ，１８ａ，２８ａ，３８ａ，７８ａ…ティース、９，１９，２９，３９，７９…電機子コイル。
【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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