特開 2022-170832 ブラシモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022170832

(43)【公開日】2022-11-11

(54)【発明の名称】ブラシモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 23/04 20060101AFI20221104BHJP

   H02K 1/24 20060101ALI20221104BHJP

【ＦＩ】

H02K23/04

H02K1/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021077067

(22)【出願日】2021-04-30

(71)【出願人】

【識別番号】000113791

【氏名又は名称】マブチモーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092978

【弁理士】

【氏名又は名称】真田 有

(72)【発明者】

【氏名】脇田 忠行

【テーマコード（参考）】

5H601

5H623

【Ｆターム（参考）】

5H601AA05

5H601AA23

5H601CC01

5H601CC09

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD25

5H601EE03

5H601EE06

5H601EE18

5H601EE27

5H601FF17

5H601GB04

5H601GB05

5H601GB06

5H601GB12

5H601GB33

5H601GB48

5H601GC02

5H601GC12

5H601KK01

5H601KK08

5H623BB07

5H623GG13

5H623GG16

5H623GG23

5H623GG24

5H623JJ03

(57)【要約】

【課題】ブラシモータに関し、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現する。
【解決手段】開示のブラシモータ１は、回転子６に設けられる回転子コア１０と、回転子コア１０に設けられるｓ個のティース１１と、ティース１１の各々に電線を巻き掛けてなるｓ個の集中巻きのコイル７と、回転子６に相対回転不能に設けられるコミテータ８と、コミテータ８に設けられコイル７に接続されるｃ個のコミテータ片９と、固定子３に設けられティース１１に対向して配置されるｐ対のマグネット磁極５と、コミテータ片９に摺接してコイル７に電流を供給するブラシ２１とを備え、０．５＜ｐ／ｓ＜１、かつ、ｓ＜ｃである。なお、ティース１１の羽根角度θ_Ｗは、一つのマグネット磁極５の着磁領域が回転軸Ｃを被覆する角度であるマグネット角度θ_Ｍ以上とすることが好ましい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子に設けられる回転子コアと、
前記回転子コアに設けられるｓ個のティースと、
前記ティースの各々に電線を巻き掛けてなるｓ個の集中巻きのコイルと、
前記回転子に相対回転不能に設けられるコミテータと、
前記コミテータに設けられ前記コイルに接続されるｃ個のコミテータ片と、
固定子に設けられ前記ティースに対向して配置されるｐ対のマグネット磁極と、
前記コミテータ片に摺接して前記コイルに電流を供給するブラシとを備え、
以下の不等式Ａ及び不等式Ｂが成立することを特徴とする、ブラシモータ。
０．５＜ｐ／ｓ＜１ …（不等式Ａ）
ｓ＜ｃ …（不等式Ｂ）

【請求項2】

前記ティースが、前記マグネット磁極の表面に沿って前記回転子の回転方向に広がる曲面状に形成された羽根部を有し、
前記マグネット磁極が、前記羽根部に対向する曲面状に形成され、
前記回転子の回転軸に垂直な断面において、前記羽根部と前記羽根部の両端部から前記回転軸までを結ぶ線分とで囲まれる扇形の中心角が羽根角度と定義され、一つの前記マグネット磁極の着磁領域が前記回転軸となす角度がマグネット角度と定義されるとともに、前記羽根角度が、前記マグネット角度以上である
ことを特徴とする、請求項１記載のブラシモータ。

【請求項3】

隣接する前記コイルの間において前記回転子コアと一体に設けられ、前記回転子の回転中心から放射状に延設されて磁束の流れを補強する、コイルを持たない補極を少なくとも一つ備える
ことを特徴とする、請求項１または２記載のブラシモータ。

【請求項4】

前記ｓ個の前記コイルが環状に結線されるとともに、前記ｃ個の前記コミテータ片の各々が前記回転子の回転角について３６０／ｐ度ごとに短絡接続される給電回路を備える
ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のブラシモータ。

【請求項5】

前記ｐが２であり、前記ｓが３であり、前記ｃが６である
ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のブラシモータ。

【請求項6】

前記ｐが３であり、前記ｓが４であり、前記ｃが１２である
ことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のブラシモータ。

【請求項7】

前記ｐが３であり、前記ｓが５であり、前記ｃが１５である
ことを特徴とする、請求項１又は２、あるいは、請求項１又は２に従属する請求項４のいずれか１項に記載のブラシモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブラシからコミテータを介してコイルに通電されるブラシモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、界磁磁極の数よりもコイルの数が多いブラシ付き直流モータが知られている。このようなモータの一例としては、４個の界磁磁極と６個の鉄心溝（スロット）とを有する集中巻き構造（各々のティースに個別にコイルの電線を巻き掛けた構造）の４極６溝モータが挙げられる。このモータには、鉄心溝の数と同数のコイルが設けられ、界磁磁極の数である４個よりも多い６個のコイルが内蔵される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平11-69747号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

集中巻き構造のコイルを備えたモータにおいて、界磁磁極の数よりもコイルの数を多くした場合には、モータの回転軸に垂直な断面での羽根角度がマグネット角度よりも狭くなる。これにより、マグネット磁束のピックアップが不十分となり、磁束を有効利用できないという課題がある。また、複数のティースに跨がるように電線を巻き掛けた跨ぎ巻き構造のコイルを採用した場合には、コイルエンドが膨らみ巻線抵抗が大きくなるため、高トルク化しにくいという課題がある。

【0005】

本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現できるようにしたブラシモータを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示のブラシモータは、回転子に設けられる回転子コアと、前記回転子コアに設けられるｓ個のティースと、前記ティースの各々に電線を巻き掛けてなるｓ個の集中巻きのコイルと、前記回転子に相対回転不能に設けられるコミテータと、前記コミテータに設けられ前記コイルに接続されるｃ個のコミテータ片と、固定子に設けられ前記ティースに対向して配置されるｐ対のマグネット磁極と、前記コミテータ片に摺接して前記コイルに電流を供給するブラシとを備え、以下の不等式Ａ及び不等式Ｂが成立する。
０．５＜ｐ／ｓ＜１ …（不等式Ａ）
ｓ＜ｃ …（不等式Ｂ）

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、マグネット磁束の十分な収集が可能となり、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第一実施例としてのブラシモータの分解斜視図である。

【図2】図１のブラシモータに内蔵されるロータの斜視図である。

【図3】図１のブラシモータの断面図である。

【図4】図１のブラシモータのマグネット角度及び羽根角度を示す図である。

【図5】図１のブラシモータにおける給電回路の構造を示す回路図である。

【図6】（Ａ）は比較例としてのブラシモータ（４極６溝）を示す図であり、（Ｂ）は図１のブラシモータ（４極３溝）を示す図である。

【図7】（Ａ）は比較例としてのブラシモータ（補極なし）を示す図であり、（Ｂ）は図１のブラシモータ（補極あり）を示す図である。

【図8】第二実施例としてのブラシモータの断面図である。

【図9】図８のブラシモータのマグネット角度及び羽根角度を示す図である。

【図10】図８のブラシモータにおける給電回路の構造を示す回路図である。

【図11】第三実施例としてのブラシモータの断面図である。

【図12】図１１のブラシモータのマグネット角度及び羽根角度を示す図である。

【図13】図１１のブラシモータにおける給電回路の構造を示す回路図である。

【図14】リングマグネットのマグネット角度を説明するためのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［１．第一実施例］
［Ａ．構成］
図１は、第一実施例としてのブラシモータ１（ブラシ付きモータ）の主要部品を分解して示す斜視図である。ブラシモータ１は、ステータ３（固定子）とロータ６（回転子）とシャフト２０とを備える。ステータ３及びロータ６は、図１に示すように、有底円筒状に形成されたハウジング２の内部に収容される。図１では、ハウジング２の開放端部（図１中では左端部）を閉塞する蓋部材（エンドベル）の記載を省略している。また、シャフト２０は、図示しないベアリングを介してハウジング２及びエンドベルに支持される軸状の部材である。ステータ３はハウジング２に固定され、ロータ６はシャフト２０に固定されてシャフト２０と一体回転する。シャフト２０の中心軸は、ロータ６の回転軸Ｃに一致している。

【0010】

ステータ３には、ロータ６に作用させる磁界を形成するためのマグネット４（永久磁石）が設けられる。マグネット４は、曲面状に形成されたｐ対のマグネット磁極５を持つ。マグネット磁極５の形状は、例えば円弧面状やこれに類する形状とされる。マグネット磁極５は、ハウジング２の内周面に沿って取り付けられ、互いに周方向（回転軸Ｃに垂直な断面において回転軸Ｃを中心とした円の円周方向）に所定の間隔をあけて配置される。磁界の向きは、ハウジング２の外部から内部へ向かう方向か、その反対方向（内部から外部へ向かう方向）に設定される。本件では、隣接するマグネット磁極５の間で磁界の向きが反転するように配置される。

【0011】

図１に示すマグネット４は、一片に一組の磁極対が着磁されたマグネット片を四つ組み合わせて形成されているが、一片に複数組の磁極対が着磁されたマグネット片を組み合わせて形成してもよい。あるいは、上記のマグネット４として、複数のマグネット片に分割されていない筒状磁石（リングマグネット）を使用してもよい。リングマグネットにおいては、複数のマグネット磁極５（着磁領域）が周方向に隣接配置されることになるが、それらのマグネット磁極５の間には無着磁領域が設けられてもよい。無着磁領域とは、ロータ６に対する磁界の形成に実質的に寄与しない領域であって、図１中に示すマグネット磁極５間の隙間に相当する部位である。このように、マグネット４の物理的な分割数は、磁気的な分割数と一致させる必要がない。

【0012】

ロータ６には、シャフト２０に対して相対回転不能に固定されるコア１０（回転子コア）及びコミテータ８（整流子）が設けられる。コア１０は、複数の同一形状の鋼板を積層したものである。鋼板の積層方向は、回転軸Ｃの延在方向と同一である。このコア１０には、回転軸Ｃに垂直な断面において回転軸Ｃから放射状に突出した形状のｓ個のティース１１が設けられる。各々のティース１１に電線を巻き掛けることで、ｓ個のコイル７（集中巻きコイル）が形成されている。

【0013】

コミテータ８は、ロータ６の回転角に応じた適切な位置のコイル７に適切な向きで通電するための部材である。コミテータ８には、曲面状に形成されたｃ個のコミテータ片９が設けられる。コミテータ片９の形状は、例えば円弧面状やこれに類する形状に形成される。これらのコミテータ片９は、シャフト２０の外周面に沿って周方向に隣接するように配置される。各々のコミテータ片９と各々のコイル７との間は、給電回路２３で接続される。給電回路２３の回路構造については後述する。

【0014】

コミテータ８の周囲には、ブラシ２１（刷子）がコミテータ片９の表面に接触するように設けられる。ブラシ２１は、ブラシアーム２２の一端に取り付けられ、コミテータ片９に対して弾性的に押し付けられた状態で支持されている。また、ブラシ２１及びブラシアーム２２は、一対設けられる。各々のブラシアーム２２の他端は、例えば蓋部材を貫通してハウジング２の外部まで延設され、電力供給用の端子となる。各々のブラシ２１は、ｃ個のコミテータ片９のいずれか一つと接触するように設けられる。

【0015】

ｐ対のマグネット磁極５とｓ個のコイル７とｃ個のコミテータ片９との関係について、本件では以下の不等式がともに成立するようにｐ，ｓ，ｃの値が設定される。すなわち、マグネット磁極５の組数（２個で１組のペア数）ｐをコイル７の個数ｓで除した値は、０．５よりも大きく、かつ、１よりも小さくなるように設定される。また、コイル７の個数ｓは、コミテータ片９の個数ｃよりも小さく設定される。
０．５＜ｐ／ｓ＜１ …（不等式Ａ）
ｓ＜ｃ …（不等式Ｂ）
なお、不等式Ａを変形すれば「ｐ＜ｓ＜２ｐ」となる。したがって、コイル７の個数ｓは、マグネット磁極５の組数ｐよりも大きく、かつ、マグネット磁極５の総数２ｐよりも小さく設定すればよい。

【0016】

図２は、コイル７の電線を取り除いたコア１０を含むロータ６の示す斜視図である。各々のティース１１は、柱部１２と羽根部１３とを有する。柱部１２は、ロータ６の径方向外側に向かって延出する部位である。また、羽根部１３は、柱部１２の外端部からロータ６の周方向に展開される曲面状（円弧面状やこれに類する形状）の部位であり、マグネット磁極５に対して非接触で対向するように配置される。コイル７の電線は、集中巻き方式で柱部１２の周囲に多重に巻き掛けられる。

【0017】

図３は、ステータ３及びロータ６の断面図である。ここでは便宜的に、コミテータ片９の断面図についても重ねて表示している。このブラシモータ１には、２対のマグネット磁極５と３個のコイル７と６個のコミテータ片９とが設けられる。（ｐ，ｓ，ｃ）の組み合わせは（２，３，６）であり、４極３溝モータである。

【0018】

第一実施例に係るブラシモータ１のコア１０には、補極１４が設けられる。補極１４は、ロータ６の回転軸Ｃから放射状に延設されて磁束の流れを補強する部位であり、コア１０と一体に設けられる。図３に示すように、補極１４は、回転軸Ｃに垂直な断面において隣接するティース１１の間に配置されてコイル７の間を区画するように設けられる。補極１４はコイル７を持たず、コイル７の電線は補極１４には巻き掛けられない。なお、後述する第二実施例に示すように、補極１４の先端に補極羽根部１６を形成してもよい。また、ティース１１の羽根部１３と補極１４との間には、所定幅のスリット１７が設けられる。これにより、コイル７の巻き方向（柱部１２の延在方向であってロータ６の径方向）のスリット幅Ｗが確保される。

【0019】

図４は、ブラシモータ１のマグネット角度θ_Ｍ及び羽根角度θ_Ｗを示す図である。回転軸Ｃに垂直な断面において、一つのマグネット磁極５の着磁領域がロータ６を実質的に被覆する範囲を回転軸Ｃに対する角度で表現し、これをマグネット角度θ_Ｍと呼ぶ。例えば、図４に示すようにマグネット４が複数のマグネット磁極５（複数のマグネット片）に分割されている場合には、回転軸Ｃに垂直な断面において、マグネット磁極５とマグネット磁極５の両端部から回転軸Ｃまでを結ぶ線分とで囲まれる扇形の中心角のことをマグネット角度θ_Ｍと定義する。また、マグネット４がリングマグネットである場合には、無着磁領域を含まない、磁力が半径方向に出現する範囲を回転軸Ｃに対する角度で表現し、これをマグネット角度θ_Ｍと定義する。

【0020】

なお、リングマグネットや１片のマグネット片に複数磁極が着磁されている場合の着磁領域の両端部は、各磁極の中心位置（着磁中心位置）から磁束密度が減少し、最初に磁束密度が０となる角度とする。リングマグネットの磁束密度分布とマグネット角度θ_Ｍとの関係を図１４に例示する。図１４中の角度θ_０～θ_１２は、磁束密度が０となる角度を表す。図１４のように、隣り合う磁極との切替り箇所にあたる０°周辺（θ_０～θ_１）と９０°（θ_２～θ_４）と１８０°（θ_５～θ_７）と２７０°（θ_８～θ_１０）の周辺で無着磁領域や微小な極性反転領域が生じることがあるが、この範囲を除外して、マグネット角度θ_Ｍを定義する。図１４中でθ_１～θ_２，θ_４～θ_５，θ_７～θ_８，θ_１０～θ_１１のように、磁束密度の絶対値が０を超えてから、各磁極の中心位置を含み、再び０になるまでの角度範囲をマグネット角度θ_Ｍと定義する。いずれにしても、回転軸Ｃに垂直な断面において、一つのマグネット磁極５の着磁領域が回転軸Ｃとなす角度がマグネット角度θ_Ｍと定義される。

【0021】

また、回転軸Ｃに垂直な断面において、一つの羽根部１３がマグネット４に対向する範囲を回転軸Ｃに対する角度で表現し、これを羽根角度θ_Ｗと呼ぶ。すなわち、回転軸Ｃに垂直な断面において、羽根部１３と羽根部１３の両端部から回転軸Ｃまでを結ぶ線分とで囲まれる扇形の中心角のことを、羽根角度θ_Ｗと定義する。第一実施例のブラシモータ１において、羽根角度θ_Ｗはマグネット角度θ_Ｍ以上の大きさに設定されることが好ましい（θ_Ｗ≧θ_Ｍ）。これにより、マグネット磁束がティース１１にピックアップされやすくなり、磁束が有効に利用される。

【0022】

図５は、給電回路２３の構造を示す回路図である。ｓ個のコイル７は環状に結線される。図５では、３個のコイル７がデルタ結線方式（三角結線方式）で接続されている。また、ｃ個（図５では６個）のコミテータ片９の各々は、ロータ６の回転角について３６０／ｐ度ごと（図５では１８０度ごと）に、環状のコイル回路に対して短絡接続される。なお、図５中のＣ_１～Ｃ_６は６個のコミテータ片９を表す。例えば、図５に示す環状のコイル回路上において、１番コイルと２番コイルとの間の点Ｐ_１は、コミテータ片Ｃ_１，Ｃ_４に対して短絡接続される。これらのコミテータ片Ｃ_１，Ｃ_４の位置は、回転軸Ｃに対して１８０度ずれた位置になっている。したがって、点Ｐ_１の電位は、回転軸Ｃが半回転する毎に同一となる。同様に、２番コイルと３番コイルとの間の点Ｐ_２は、コミテータ片Ｃ_２，Ｃ_５に対して短絡接続され、３番コイルと１番コイルとの間の点Ｐ_３は、コミテータ片Ｃ_３，Ｃ_６に対して短絡接続される。

【0023】

図５中のＢ_１，Ｂ_２は２個のブラシ２１を表す。ブラシＢ_１，Ｂ_２の位置は、回転軸Ｃに対して９０度ずれた位置になっている。一方のブラシ２１は電源の＋極に接続され、他方のブラシ２１は電源の－極に接続される。ブラシＢ_１，Ｂ_２の各々は、コミテータ片Ｃ_１～Ｃ_６のいずれかに接続される。６個のコミテータ片９のうちブラシ２１に接続されるコミテータ片９は、回転角に応じて変動する。例えば、ブラシＢ_１，Ｂ_２に接続されるコミテータ片９の組み合わせは、ロータ６が回転するにつれて（Ｃ_６Ｃ_１，Ｃ_２），（Ｃ_１，Ｃ_２），（Ｃ_１Ｃ_２，Ｃ_３），（Ｃ_２，Ｃ_３）…と変化する。このような回路構成により、ロータ６が高トルクで適切に回転駆動される。

【0024】

［Ｂ．作用・効果］
図６（Ａ）は、比較例としてのブラシモータ（４極６溝）を示す図である。このブラシモータでは、コイル７の数が第一実施例よりも多い６個であり、マグネット磁極５の対数ｐが第一実施例と同一の２対であって、マグネット角度θ_Ｍは９０度弱である。一方、コイル数が６個であることから、羽根角度θ_Ｗは最大でも６０度にしかならず、マグネット角度θ_Ｍと比べて羽根角度θ_Ｗが小さくなってしまう。これにより、マグネット磁束のピックアップが不十分となり、磁束を有効利用できない。

【0025】

これに対し、第一実施例のブラシモータ１（４極３溝）では、コイル数が３個であることから、図６（Ｂ）に示すように、羽根角度θ_Ｗが大きくなる。これにより、マグネット磁極５に対する羽根部１３の対向面積が確保されることから、マグネット磁束がティース１１にピックアップされやすくなり、磁束が有効に利用される。

【0026】

図７（Ａ）は、比較例としてのブラシモータ（補極なし）を示す図である。コア１０に補極１４がない場合、マグネット磁極５からコア１０に与えられる磁束の流れが断続的になり、振動（コギング）が増大しやすくなる。例えば、比較的広いスリット１７の部分がマグネット磁極５に対向する状態では、図７（Ａ）中に白抜き矢印で示す磁束がコア１０に作用しない。また、ハウジング２に渦電流が発生することで損失が大きくなるおそれがある。さらに、パーミアンス係数が低下し、減磁しやすくなるおそれもある。

【0027】

これに対し、第一実施例のブラシモータ１には補極１４が設けられ、スリット１７が比較的狭いため、磁束の流れが連続的になる。例えば、図７（Ｂ）中に黒矢印で示すように、補極１４やスリット１７の部分がマグネット磁極５に対向する状態においても磁束がコア１０に作用する。これにより、振動（コギング）が減少しやすくなる。また、ハウジング２に渦電流が発生しにくくなり、損失が小さくなる。また、パーミアンス係数が上昇して減磁しにくくなるほか、巻線ロータバランスも改善される。

【0028】

第一実施例のブラシモータ１によれば、以下の効果が得られる。
（１）第一実施例のブラシモータ１では、０．５＜ｐ／ｓ＜１、かつ、ｓ＜ｃが成立するようにｐ，ｓ，ｃの値が設定される。これにより、例えば図６（Ａ）に示すような既存のブラシモータと比較して、ブラシモータ１のサイズを容易に小型化することができ、あるいは同サイズ（同体積）で高トルク化を図ることができる。また、マグネット磁極５に対してティース１１の羽根部１３が十分に広い面積で対向しやすくなるため、磁束を有効利用することができる。したがって、マグネット磁束の十分な収集が可能となり、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現できる。

【0029】

また、既存のブラシモータと比較して、スリット１７の幅方向が巻線の巻き方向に対して平行に近づくため、正味のスリット幅Ｗを広くすることができ、巻線を巻きやすくすることができる。加えて、巻線工数が少なくなり、製造にかかる手間やコストを削減することができる。

【0030】

（２）第一実施例のブラシモータ１では、図６（Ｂ）に示すように、羽根角度θ_Ｗがマグネット角度θ_Ｍ以上の大きさとされる。これにより、マグネット磁極５に対する羽根部１３の対向面積を確保することができ、確実に磁束を有効利用することができる。また、羽根角度θ_Ｗがマグネット角度θ_Ｍ未満である場合と比較して、振動（コギング）を減少させることができる。さらに、羽根角度θ_Ｗを大きくすることで、スリット幅Ｗを広くすることができ、巻線を巻きやすくすることができる。

【0031】

（３）第一実施例のブラシモータ１には、図７（Ｂ）に示すように、補極１４が設けられる。このような補極１４を設けることで、マグネット磁極５とコア１０との間で授受される磁束の流れを連続的にすることができ、振動（コギング）を減少させることができる。また、ハウジング２での渦電流の発生を防止することができ、損失を減少させることができる。また、パーミアンス係数を上昇させて減磁しにくくできるほか、巻線ロータバランスを改善することができる。

【0032】

（４）第一実施例のブラシモータ１では、図５に示すように、コイル７が環状に結線される。また、環状のコイル回路に対して、各々のコミテータ片９がロータ６の回転角について１８０度ごと（３６０／ｐ度ごと）に短絡接続される。このような回路構成により、既存のブラシモータと比較してブラシ数を１／ｐに削減することができ、ブラシモータ１のサイズを容易に小型化することができ、簡素な構成で小型化及び高トルク化を実現できる。

【0033】

（５）第一実施例のブラシモータ１には、２対のマグネット磁極５と３個のコイル７と６個のコミテータ片９とが設けられており、（ｐ，ｓ，ｃ）の組み合わせは（２，３，６）である。このような構成により、コイル数が少ない簡素な構成で高トルクのブラシモータ１を実現でき、また磁束の増加によって小型化も容易である。

【0034】

［２．第二実施例］
図８は、第二実施例としてのブラシモータ４１の構造を示す断面図である。ここでは便宜的に、ステータ３及びロータ６の断面図にコミテータ片９の断面図を重ねて表示している。第一実施例で説明した要素に対応する要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。このブラシモータ４１には、３対のマグネット磁極５と４個のコイル７と１２個のコミテータ片９とが設けられる。（ｐ，ｓ，ｃ）の組み合わせは（３，４，１２）であり、６極４溝モータである。

【0035】

第二実施例に係るブラシモータ４１のコア１０に設けられる補極１４は、補極柱部１５と補極羽根部１６とを有する。図８に示すように、補極柱部１５は、ロータ６の径方向外側に向かって延出する部位である。また、補極羽根部１６は、補極柱部１５の外端部からロータ６の周方向に展開される曲面状（円弧面状やこれに類する形状）の部位であり、マグネット磁極５に対して非接触で対向するように配置される。なお、補極１４はコイル７を持たず、コイル７の電線は補極１４には巻き掛けられない。また、補極羽根部１６は省略可能であり、第一実施例と同じような形状の補極１４を形成してもよい。

【0036】

図９は、ブラシモータ４１のマグネット角度θ_Ｍ及び羽根角度θ_Ｗを示す図である。第二実施例のブラシモータ４１においても、羽根角度θ_Ｗはマグネット角度θ_Ｍ以上の大きさに設定されることが好ましい（θ_Ｗ≧θ_Ｍ）。これにより、マグネット磁束がティース１１にピックアップされやすくなり、磁束が有効に利用される。

【0037】

各々のコミテータ片９と各々のコイル７との間は、給電回路４２で接続される。図１０は、給電回路４２の構造を示す回路図である。４個のコイル７は環状に結線される。また、１２個のコミテータ片９の各々は、ロータ６の回転角について３６０／ｐ度ごと（すなわち１２０度ごと）に、環状のコイル回路に対して短絡接続される。例えば、図１０に示す環状のコイル回路上において、１番コイルと２番コイルとの間の点Ｑ_１は、コミテータ片Ｃ_１，Ｃ_５，Ｃ_９に対して短絡接続される。

【0038】

これらのコミテータ片Ｃ_１，Ｃ_５，Ｃ_９の位置は、回転軸Ｃに対して１２０度ずれた位置になっている。したがって、点Ｑ_１の電位は、回転軸Ｃが三分の一回転する毎に同一となる。同様に、２番コイルと３番コイルとの間の点Ｑ_２は、コミテータ片Ｃ_２，Ｃ_６，Ｃ_１０に対して短絡接続される。また、３番コイルと４番コイルとの間の点Ｑ_３は、コミテータ片Ｃ_３，Ｃ_７，Ｃ_１１に対して短絡接続され、４番コイルと１番コイルとの間の点Ｑ_４は、コミテータ片Ｃ_４，Ｃ_８，Ｃ_１２に対して短絡接続される。また、ブラシＢ_１，Ｂ_２の位置は、回転軸Ｃに対して１８０度ずれた位置になっている。

【0039】

第二実施例のブラシモータ４１によれば、第一実施例と同様の効果を獲得することができる。例えば、既存のブラシモータよりも容易にダウンサイジングが可能となり、あるいは同サイズで高トルク化を図ることができる。また、第一実施例のブラシモータ１と比較して、高トルクを得ることができる。一方、第二実施例のブラシモータ４１とマグネット磁極５の数が同一でコイル数が多い既存のブラシモータ（例えば、６極１２溝のブラシモータ）と比較して、集中巻き構造により巻線工数が少なくなり、製造にかかる手間やコストを削減することができる。さらに、集中巻き構造によりコイルエンドを小さくすることができ、巻線抵抗を小さくすることができる。加えて、第一実施例と比較して電流の脈動を増大させることができ、電流の脈動を利用することで別途必要とされるセンサマグネットが不要なセンサレス制御が可能となる。

【0040】

［３．第三実施例］
図１１は、第三実施例としてのブラシモータ５１の構造を示す断面図である。ここでは便宜的に、ステータ３及びロータ６の断面図にコミテータ片９の断面図を重ねて表示している。第一実施例で説明した要素に対応する要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。このブラシモータ５１には、３対のマグネット磁極５と５個のコイル７と１５個のコミテータ片９とが設けられる。（ｐ，ｓ，ｃ）の組み合わせは（３，５，１５）であり、６極５溝モータである。なお、第三実施例に係るブラシモータ５１のコア１０では、補極１４が省略される。これにより、隣接する羽根部１３の間のスリット幅Ｗが確保され、コイル７の電線が巻きやすい構造になる。

【0041】

図１２は、ブラシモータ５１のマグネット角度θ_Ｍ及び羽根角度θ_Ｗを示す図である。第三実施例のブラシモータ５１においても、羽根角度θ_Ｗはマグネット角度θ_Ｍ以上の大きさに設定されることが好ましい（θ_Ｗ≧θ_Ｍ）。これにより、マグネット磁束がティース１１にピックアップされやすくなり、磁束が有効に利用される。

【0042】

各々のコミテータ片９と各々のコイル７との間は、給電回路５２で接続される。図１３は、給電回路５２の構造を示す回路図である。５個のコイル７は環状に結線される。また、１５個のコミテータ片９の各々は、ロータ６の回転角について３６０／ｐ度ごと（すなわち１２０度ごと）に、環状のコイル回路に対して短絡接続される。例えば、図１３に示す環状のコイル回路上において、１番コイルと２番コイルとの間の点Ｒ_１は、コミテータ片Ｃ_１，Ｃ_６，Ｃ_１１に対して短絡接続される。

【0043】

これらのコミテータ片Ｃ_１，Ｃ_６，Ｃ_１１の位置は、回転軸Ｃに対して１２０度ずれた位置になっている。したがって、点Ｒ_１の電位は、回転軸Ｃが三分の一回転する毎に同一となる。同様に、２番コイルと３番コイルとの間の点Ｒ_２は、コミテータ片Ｃ_２，Ｃ_７，Ｃ_１２に対して短絡接続される。また、３番コイルと４番コイルとの間の点Ｒ_３は、コミテータ片Ｃ_３，Ｃ_８，Ｃ_１３に対して短絡接続され、４番コイルと５番コイルとの間の点Ｒ_４は、コミテータ片Ｃ_４，Ｃ_９，Ｃ_１４に対して短絡接続され、５番コイルと１番コイルとの間の点Ｒ_５は、コミテータ片Ｃ_５，Ｃ_１０，Ｃ_１５に対して短絡接続される。また、ブラシＢ_１，Ｂ_２の位置は、回転軸Ｃに対して１８０度ずれた位置になっている。

【0044】

第三実施例のブラシモータ５１によれば、第一実施例や第二実施例と同様の効果を獲得することができる。例えば、既存のブラシモータよりも容易にダウンサイジングが可能となり、あるいは同サイズで高トルク化を図ることができる。また、第一実施例や第二実施例のブラシモータ１，４１と比較して、高トルクを得ることができる。さらに、第一実施例や第二実施例と比較してトルクの脈動を減少させることができ、振動を低減させて制御性を高めることができる。

【0045】

［４．その他］
上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は必要に応じて取捨選択でき、あるいは、公知技術に含まれる各種構成と適宜組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0046】

１，４１，５１ ブラシモータ
２ ハウジング
３ ステータ（固定子）
４ マグネット
５ マグネット磁極
６ ロータ（回転子）
７ コイル
８ コミテータ
９ コミテータ片
１０ コア（回転子コア）
１１ ティース
１２ 柱部
１３ 羽根部
１４ 補極
１５ 補極柱部
１６ 補極羽根部
１７ スリット
２０ シャフト
２１ ブラシ
２２ ブラシアーム
２３，４２，５２ 給電回路
θ_Ｗ 羽根角度
θ_Ｍ マグネット角度
Ｃ 回転軸
Ｗ スリット幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】