JP2009183114A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】３相集中巻き方式にて巻線を巻装した場合であっても巻装作業を行い易くすることができる電動モータを提供する。
【解決手段】各ティース９に巻装された巻線１２は、回転軸を中心に点対称に配置された２つの３相集中巻きのコイル群７１，７２を形成し、各コイル群７１，７２はそれぞれ巻線１２が順方向に巻回された第一コイル３３と、巻線１２が逆方向に巻回された第二コイル３４とを備え、各ティース９を周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている第一コイル３３をそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている第二コイル３４をそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、隣接するセグメント１４，１４間に、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルをこの順で電気的に接続した。
【選択図】図３

Description

この発明は、車両等に搭載される電動モータに関するものである。

一般に、車両等に搭載されるブラシ付きの３相電動モータは、内周面に永久磁石を取り付けた円筒状のヨークの内側にアーマチュアコイルが巻装されたアーマチュアが回転自在に配置された構成となっている。アーマチュアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアコアを有している。アーマチュアコアにはティースが放射状に複数形成され、これらティース間に軸線方向に長いスロットが形成されている。各ティースには巻線が巻装され、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）構造のコイルが形成されている。

各コイルは、回転軸に取り付けられた複数のセグメントにそれぞれ導通している。各セグメントはブラシと摺接可能になっており、このブラシからセグメントに電圧を印加することによって各コイルに電流が供給される。このとき、各コイルに流れる電流の位相がずれることにより、各コイルに異なる磁界が形成され、ヨークの磁石との間に生じる磁気的な吸引力や反発力によって回転軸が回転する。また、この回転によってブラシが摺接するセグメントが順次変更されコイルに流れる電流の向きが切り替えられる、所謂整流が行われ、アーマチュアが継続的に回転する。

ここで、図７に基づいて、従来の各コイルの巻装構造の一例について説明する。
図７は、従来のコイル１０７の巻装状態を示すアーマチュア１０３の展開図であって、セグメント１０４とティース１０９を示している。そして、隣接するティース１０９間の空隙がスロット１０１に相当している。なお、図７おいて、各セグメント１０４、および各ティース１０９に巻装された巻線１０２にそれぞれ符号を附して説明する。
図７に示すように、従来のアーマチュア１０３は、スロット１０１が６個設けられていると共に、セグメント１０４が６枚設けられている。各セグメント１０４のうち、同電位となるセグメント１０４同士には、短絡線１２５が接続されている。また、隣接するセグメント１０４間にコンデンサ１２６が接続されている。

巻線１０２は、例えば、その巻き始め端３０がＳ１セグメント１０４より巻き始められた場合、まず、ａ１ティース１０９に巻装してａ１コイル１０７を形成する。また、Ｓ２セグメント１０４より巻き始められた巻線１０２は、ｂ１ティース１０９に巻装してｂ１コイル１０７を形成する。さらに、Ｓ３セグメント１０４より巻き始められた巻線１０２は、ｃ１ティース１０９に巻装してｃ１コイル１０７を形成する。これらａ１コイル１０７、ｂ１コイル１０７、およびｃ１コイル１０７の巻き終わり端は、互いに接続されてスター結線の中性点２００を形成している。そして、ａ２ティース１０９、ｂ２ティース１０９、およびｃ２ティース１０９には、それぞれＳ４セグメント１０４、Ｓ５セグメント１０４、およびＳ６セグメント１０４から巻き始められた巻線１０２が巻装され、それぞれの巻き終わり端を互いに接続してもう１つのスター結線の中性点２００を形成している。

このような巻線１０２の巻装構造にあっては、並列回路数が２回路形成される。すなわち、ａ１コイル１０７、ｂ１コイル１０７、およびｃ１コイル１０７で１回路を形成していると共に、ａ２コイル１０７、ｂ２コイル１０７、およびｃ２コイル１０７でもう１回路を形成している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３２８９８７号公報

しかしながら、上述の従来技術のように、３相集中巻き方式にて巻線を巻装した場合にあっては、スロット数に係らず並列回路数が２回路になるので、巻線を細径化するのに限界がある。このため、巻線の線径をある程度太く設定する必要があり、巻装作業が行い難くなるという課題がある。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、３相集中巻き方式にて巻線を巻装した場合であっても巻装作業を行い易くすることができる電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝１２Ａを満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、各ティースに巻装された巻線は、前記回転軸を中心に点対称に配置された２つの３相集中巻きのコイル群を形成している電動モータであって、各コイル群はそれぞれ前記巻線が順方向に巻回された第一コイルと、前記巻線が逆方向に巻回された第二コイルとを備え、各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている前記第一コイルをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている前記第二コイルをそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、隣接するセグメント間に、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝１２Ａを満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当てた電動モータであって、３つ置きに存在する３相のティースにそれぞれ前記巻線を直列に集中巻き方式にて巻装し、これを１つのコイル群として前記アーマチュアコアに２つのコイル群を形成し、各コイル群はそれぞれ前記巻線が順方向に巻回された第一コイルと、前記巻線が逆方向に巻回された第二コイルとを備え、各相に巻装されている前記第一コイルをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている前記第二コイルをそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、隣接するセグメント間に、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記磁極が８極、前記スロットが１２個、前記セグメントが２４枚設けられた８極１２スロット２４セグメントの電動モータであって、各コイル群を構成する前記第一コイルと前記第二コイルは、それぞれ同じ相のコイルを２つずつ有していることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝６Ａを満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、各ティースに巻装された巻線は、前記回転軸を中心に点対称に配置された２つの３相集中巻きのコイル群を形成している電動モータであって、各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている前記巻線をそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとしたとき、一方のコイル群に存在するＷ相コイルの巻き終わり端と他方のコイル群に存在するＵ相のコイルの巻き始め端とを接続すると共に、一方のコイル群に存在するＵ相のコイルの巻き始め端と他方のコイル群に存在するＷ相のコイルの巻き終わり端とを接続し、隣接するセグメント間に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝６Ａを満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、３つ置きに存在する３相のティースにそれぞれ前記巻線を直列に集中巻き方式にて巻装し、これを１つのコイル群として前記アーマチュアコアに２つのコイル群を形成した電動モータであって、各相に巻装されている前記巻線をそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとしたとき、一方のコイル群に存在するＵ相のコイルの巻き始め端と他方のコイル群に存在するＷ相のコイルの巻き終わり端とを接続すると共に、隣接するセグメント間に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、前記磁極が８極、前記スロットが１２個、前記セグメントが１２枚設けられた８極１２スロット１２セグメントの電動モータであって、各コイル群は、それぞれ同じ相のコイルを２つずつ有していることを特徴とする。

本発明によれば、２つの３相集中巻きのコイル群を並列にコンミテータのセグメントに接続することができるので、並列回路数を４回路に増大することができる。このため、並列回路数が２回路の場合と比較して線径の細い巻線を用いることが可能になり、線径が細い分、巻線の巻装作業を容易にすることが可能になる。

また、Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝１２Ａを満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定することで、セグメント数Ｓｅがスロット数Ｓｒに対して２倍となる。このため、従来のようにスロット数Ｓｒとセグメント数Ｓｅとが同じ数に設定されている場合と比較して、セグメント間電圧を低減することができ、セグメントと、これに摺接するブラシとの間で生じる放電を抑制することが可能になる。

さらに、セグメント数Ｓｅがスロット数Ｓｒに対して２倍となる場合において、各相のコイルを順方向に巻回されている第一コイルと逆方向に巻回されている第二コイルとで構成することで、相毎の整流の中心を隣接するセグメント間の中心とすることができる。このため、容易に相毎の整流の中心を知ることが可能になり、この整流の中心とブラシの中心とを一致させるようにブラシを設けることで整流性を向上させ、モータ特性を向上させることが可能になる。

次に、この発明の第一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、電動モータ１は、車両に搭載する電装品（例えば、ラジエータファン）の駆動源となるものであって、有底円筒形状のヨーク２内にアーマチュア３を回転自在に配置した構成となっている。ヨーク２の内周面には、複数（この第一実施形態では、８極）の永久磁石４が周方向に等間隔で磁極が順番となるように固定されている。

アーマチュア３は、回転軸５に固定されたアーマチュアコア６と、アーマチュアコア６に巻装されたアーマチュアコイル７と、アーマチュアコア６の一端側に配置されたコンミテータ１３とから構成されている。アーマチュアコア６は、リング状の金属板８を軸線方向に複数枚積層したものである。金属板８の外周部にはＴ字型のティース９（図２参照）が周方向に沿って等間隔に複数個（この第一実施形態では、１２個）放射状に形成されている。複数枚の金属板８を回転軸５に外嵌することにより、アーマチュアコア６の外周には隣接するティース９間に蟻溝状のスロット１１が形成されている。スロット１１は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数個（この第一実施形態では、１２個）形成されている。このスロット１１間にはエナメル被覆の巻線１２が巻装され、これによりアーマチュアコア６の外周に複数のアーマチュアコイル７が形成される。

コンミテータ１３は回転軸５の一端に外嵌固定されている。コンミテータ１３の外周面には、導電材で形成されたセグメント１４が複数枚（この実施形態では、２４枚）取り付けられている。すなわち、コンミテータ１３には、スロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられている。さらに、永久磁石４の磁極数をＰ、スロット１１のスロット数をＳｒ、セグメント１４の個数をＳｅ、Ａを２以上の自然数としたとき、
Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、Ｓｅ＝１２Ａ
を満たすように、磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅが設定されている。つまり、この第一実施形態では、Ａ＝２（２以上の自然数）とし、
Ｐ＝４Ａ＝４×２＝８、Ｓｒ＝６Ａ＝６×２＝１２、Ｓｅ＝１２Ａ＝１２×２＝２４
に設定されている。

セグメント１４は軸線方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント１４のアーマチュアコア６側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ１５が一体形成されている。ライザ１５には、アーマチュアコイル７の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線１２が掛け回わされ、この巻線１２はヒュージングによりライザ１５に固定されている。これにより、セグメント１４とこれに対応するアーマチュアコイル７とが電気的に接続される。

また、同電位となるセグメント１４（この第一実施形態では５つ置きのセグメント１４）に対応するライザ１５には、それぞれ接続線２５が掛け回され、接続線２５はヒュージングによりライザ１５に固定されている。接続線２５は、同電位となるセグメント１４同士を短絡するためのものであって、コンミテータ１３とアーマチュアコア６との間に配線されている。

図１に示すように、回転軸５の他端側は、ヨーク２に突出形成されたボス内の軸受１６によって回転自在に支持されている。ヨーク２の開口端にはカバー１７が設けられており、このカバー１７の内側にはホルダーステー１８が取り付けられている。ホルダーステー１８には、一対のブラシホルダ１９が形成されており、ここにブラシ２１がそれぞれスプリング２９を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ２１の先端部は、スプリング２９によって付勢されているためコンミテータ１３に摺接しており、外部からの電源がブラシ２１を介してコンミテータ１３に供給されるようになっている。

このように、永久磁石４（磁極）の磁極数Ｐが８、スロット１１のスロット数Ｓｒが１２、セグメント１４の個数Ｓｅが２４に設定された８極１２スロット２４セグメントの電動モータ１には、以下のように巻線１２が巻装されている。
図３は、アーマチュア３のセグメント１４（ライザ１５）とティース９、ヨーク２側に固着される永久磁石４、そして、接続線２５を展開した図面であり、隣接するティース９間の空隙がスロット１１に相当している。なお、以下の図面においては、各セグメント１４、各ティース９及び巻装された巻線１２にそれぞれ符号を附して説明する。

同図に示すように、同電位となるセグメント１４同士は、接続線２５によって短絡されている。つまり、６つ置き（例えば、１番セグメント１４ａと７番セグメント１４ｉ）のセグメント１４同士が接続線２５によってそれぞれ短絡されている。
また、各ティース９には、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相がこの順で割り当てられている。つまり、１番、４番、７番、１０番ティース９がＵ相、２番、５番、８番、１１番ティース９がＶ相、３番、６番、９番、１２番ティース９がＷ相になっている。
さらに、各ティース９に巻装された巻線１２は、回転軸５を中心にして互いに点対称に配置された２つの３相集中巻きの第一コイル群７１と第二コイル群７２とを形成している。

第一コイル群７１の巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０が１番セグメント１４ａより巻き始められた場合、まず、１番セグメント１４ａのライザ１５に掛け回された後、１番セグメント１４ａの近傍に存在する１−１２番ティース９の間のスロット１１ａに引き込まれる。そして、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻回して順巻きコイル３３ａを形成する。なお、ｎは１以上の自然数であって、各ティース９への所望の巻線巻回数を示す。
続いて、１−２番ティース９の間のスロット１１ｂから巻線１２を引き出し、３−４番ティース９の間のスロット１１ｃに引き込む。そして、４番ティース９にｎ／２回順方向に巻装した順巻きコイル３３ｂを形成する。

巻線１２は、順巻きコイル３３ｂを形成した後、４−５番ティース９の間のスロット１１ｄから引き出し、４番ティース９の近傍に存在する８番セグメント１４ｂのライザ１５に掛け回される。そして、８番セグメント１４ｂに巻線１２の巻き終わり端４０が接続される。これにより、１，８番セグメント１４ａ，１４ｂ間に、１番ティース９と４番ティース９に順方向に巻装され、かつ直列接続された一対の順巻きコイル３３ａ，３３ｂを備えるＵ相の第一コイル３３が形成される。

ここで、巻き終わり端４０が接続されている８番セグメント１４ｂと１番セグメント１４ａに隣接する２番セグメント１４ｅは、接続線２５により短絡されている。このため、１，８番セグメント１４ａ，１４ｂ間の電位差は、隣接するセグメント間の電位差と等しくなる。したがって、第一コイル３３は、隣接する１，２番セグメント１４ａ，１４ｅ間（互いに隣接するセグメント間）に電気的に接続されており、この１，２番セグメント１４ａ，１４ｅ間にＵ相の第一コイル３３が形成されているのと等しいことになる。

一方、４番セグメント１４ｃのライザ１５に掛け回された巻線１２は、４番セグメント１４ｃの近傍に存在する１−２番ティース９の間のスロット１１ｂに引き込まれる。そして、１番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装して逆巻きコイル３４ａを形成する。
続いて、１−１２番ティース９の間のスロット１１ａから巻線１２を引き出し、４−５番ティース９の間のスロット１１ｄに引き込む。そして、４番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装して逆巻きコイル３４ｂを形成する。

巻線１２は、逆巻きコイル３４ｂを形成した後、３−４番ティース９の間のスロット１１ｃから引き出し、４番セグメント１４ｃに隣接し、かつ４番ティース９の近傍に存在する５番セグメント１４ｄのライザ１５に掛け回される。そして、５番セグメント１４ｄに巻線１２の巻き終わり端４０が接続される。これにより、互いに隣接する４，５番セグメント１４ｃ，１４ｄ間に、１番ティース９と４番ティース９に逆方向に巻装され、かつ直列接続された一対の逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを備える−Ｕ相の第二コイル３４が形成される。

このように、第一コイル群７１のＵ相に相当する１番ティース９及び４番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回巻装された第一コイル３３と巻線１２が逆方向にｎ／２回巻装された第二コイル３４とを備えたｎ回巻きのＵ相のアーマチュアコイル７が形成される。
また、一対のブラシ２１，２１のうち、例えば一方のブラシ２１が１，２番セグメント１４ａ，１４ｅ間に当接しているとき、他方のブラシ２１は４，５番セグメント１４ｃ，１４ｄ間に当接している。すなわち、一対のブラシ２１，２１は、両者共に同じ相で、かつ順方向に巻装された第一コイル３３と逆方向に巻装された第二コイル３４が接続されているセグメント１４間に対応するように配設されている。

同様にして、例えば、巻線１２の巻き始め端３０が３番セグメント１４ｆより巻き始められた場合、この３番セグメント１４ｆの近傍に存在する１−２番ティース９の間のスロット１１ｂに引き込まれる。そして、第一コイル群７１のＶ相に相当する２番ティース９と５番ティース９にそれぞれｎ／２回順方向に巻装して順巻きコイル３３ａ，３３ｂを形成してＶ相の第一コイル３３を形成する。その後、５番ティース９の近傍に存在する１０番セグメント１４ｇに接続する。
一方、６番セグメント１４ｄのライザ１５に掛け回された巻線１２は、６番セグメント１４ｄの近傍に存在する２−３番ティース９の間のスロット１１ｅに引き込まれ、２番ティース９と５番ティース９とにそれぞれｎ／２回逆巻き方向に巻装した逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを形成して−Ｖ相の第二コイル３４を形成する。その後、巻き終わり端４０を５番ティース９の近傍に存在する７番セグメント１４ｉに接続する。

このようにすることで、第一コイル群７１のＶ相に相当する２番ティース９、および５番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装されたＶ相の第一コイル３３と巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された−Ｖ相の第二コイル３４とを備えたｎ回巻きのＶ相のアーマチュアコイル７が形成される。

そして、これを第一コイル群７１のＷ相に相当する３番ティース９、および６番ティース９についても同様に行う。すなわち、３番ティース９、および６番ティース９にそれぞれ第一コイル３３と第二コイル３４とを巻装し、これらに対応するセグメント１４、つまり、５番セグメント１４ｄと１２番セグメント１４ｊ、および８番セグメント１４ｂと９番セグメント１４ｋにそれぞれの巻き始め端３０、巻き終わり端４０を接続する。
これにより、１番ティース９から６番ティース９に至る間には、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）集中巻き構造の第一コイル群７１が形成される。

ここで、同電位となるセグメント１４同士が接続線２５によって短絡されているので、巻線１２が順方向に巻装されている各相の第一コイル３３をそれぞれＵ，Ｖ，Ｗ相とし、巻線１２が逆方向に巻装されている各相の第二コイル３４をそれぞれ−Ｕ，−Ｖ，−Ｗ相とすると、１番セグメント１４ａから１２番セグメント１４ｊに至るまでの間に存在する各々隣接するセグメント１４間は、両隣が互いに異相、且つ順逆交互となるようにＵ，−Ｗ，Ｖ，−Ｕ，Ｗ，−Ｖ相のコイル３３，３４がこの順で電気的に順次接続された構造となっている。
つまり、１−２番セグメント１４ａ，１４ｅ間にはＵ相の第一コイル３３が電気的に接続される一方、１番セグメント１４ａには、異相の−Ｖ相の第二コイル３４の巻き終わり端４０が電気的に接続されると共に、２番セグメント１４ｅには、異相の−Ｗ相の第二コイル３４の巻き始め端３０が電気的に接続されている。

一方、第一コイル群７１に対して回転軸５を中心に点対称位置に形成されている第二コイル群７２の巻線１２は、７番ティース９から１２番ティース９に至る各ティース９に巻装されている。
すなわち、第二コイル群７２のＵ相に相当する７番ティース９、および１０番ティース９にそれぞれ第一コイル３３（順巻きコイル３３ａ，３３ｂ）と第二コイル３４（逆巻きコイル３４ａ，３４ｂ）とを巻装し、これらに対応する１３番セグメント１４ｌと２０番セグメント１４ｍ、および１６番セグメント１４ｎと１７番セグメント１４ｏにそれぞれの巻き始め端３０、巻き終わり端４０を接続する。

第二コイル群７２のＶ相に相当する８番ティース９と１１番ティース９、およびＷ相に相当する９番ティース９と１２番ティース９にもＵ相に相当する各ティース９と同様に、第一コイル３３と第二コイル３４を巻装する。そして、各相の第一コイル３３、および第二コイル３４の巻き始め端３０と巻き終わり端４０は、１３番セグメント１４ｌから２４番セグメント１４ｐに至るまでの間に存在する各々隣接するセグメント１４間に、Ｕ，−Ｗ，Ｖ，−Ｕ，Ｗ，−Ｖ相の順で電気的に接続されている。

したがって、上述の第一実施形態によれば、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）集中巻き構造の第一コイル群７１と第二コイル群７２とを並列状態でセグメント１４に接続することができる。すなわち、各コイル群７１，７２はそれぞれ並列回路数が２回路形成されているので、これらを並列させた状態でセグメント１４に接続すると並列回路数を４回路に増大させることができる。このため、並列回路数が２回路の場合と比較して線径の細い巻線１２を用いることが可能になり、線径が細い分、巻線１２の各ティース９への巻装作業を容易にすることが可能になる。

また、コンミテータ１３にスロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられているので、従来のようにスロット１１の個数とセグメント１４の枚数とが同じ数に設定されている場合と比較して、セグメント１４間の電圧を低減することが可能になる。このため、セグメント１４と、これに摺接するブラシ２１との間で生じる放電を抑制することが可能になる。

さらに、各相のアーマチュアコイル７を順方向に巻回された第一コイル３３と逆方向に巻回された第二コイル３４とで構成することで、相毎に巻装されている巻線１２を互いに隣接するセグメント１４間に接続することができる。
すなわち、通常、スロット１１の個数に対して２倍の数のセグメント１４が設けられる、所謂、倍セグメントの電動モータにあっては、相毎に巻装されている巻線１２を同じセグメント１４に接続する箇所が発生する。このような場合にあっては、セグメント１４に対する各巻線１２の巻き終わり端３０、および巻き始め端４０の接続位置によって整流の中心位置が変化してしまうため、整流が悪化してしまうおそれがある。
しかしながら、この第一実施形態によれば、相毎に巻装されている巻線１２を互いに隣接するセグメント１４間に接続することができるので、相毎の整流の中心を隣接するセグメント１４間の中心とすることができる。このため、容易に相毎の整流の中心を知ることが可能になり、この整流の中心とブラシ２１の中心とを一致させるように各ブラシ２１を設けることで整流性を向上させ、電動モータ１のモータ特性を向上させることが可能になる。

また、例えば、各ティース９に巻装される巻線１２を所定の間隔をあけたスロット１１間に巻装する、所謂重ね巻き（分布巻き）方式にて巻装する場合にあっては、巻線１２の配索経路が長くなり、アーマチュアコイル７が巻き太りしてしまうが、この第一実施形態のように、集中巻き方式にて巻線１２を巻装することで、巻き太りを解消することができる。このため、重ね巻き方式と比較して、巻線１２のコストを低減することができると共に、電動モータ１の小型、軽量化を図ることが可能になる。

次に、この発明の第二実施形態を図４に基づいて説明する。
図４は、アーマチュアコイル７の巻装状態を示すアーマチュア３の展開図であって、前述した第一実施形態の図３と基本的構成は同様である。したがって、図４において、図３と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の実施形態についても同様）。また、以下の実施形態において、電動モータ１は、永久磁石４を有するヨーク２の内にアーマチュア３を回転自在に配置したものである等の基本的構成は前述した第一実施形態と同様である。

ここで、この第二実施形態では、３つ置きに存在する３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のティース９にそれぞれ巻線１２を直列に集中巻き方式にて巻装し、これを１つのコイル群としてアーマチュアコア６に２つのコイル群７１，７２を形成している。
つまり、１番、２番、３番ティース９の３相のティース９と、これらから３つのティース９を飛ばして存在する７番、８番、９番ティースの３相のティース９とにそれぞれ各相の第一コイル３３と第二コイル３４を形成し、これらで第一コイル群７１を形成している。

一方、４番、５番、６番ティース９の３相のティース９と、これらから３つのティースを飛ばして存在する１０番、１１番、１２番ティース９の３相のティース９とにそれぞれ各相の第一コイル３３と第二コイル３４を形成し、これらで第二コイル群７２を形成している。
また、各相の第一コイル３３と第二コイル３４の巻き始め端３０、および巻き終わり端４０は、各々引き出された（引き込まれた）スロット１１の近傍に存在するセグメント１４であって、かつＵ，−Ｗ，Ｖ，−Ｕ，Ｗ，−Ｖ相の順となるように、隣接するセグメント１４間に電気的に接続されている。
したがって、この第二実施形態によれば、前述した第一実施形態と同様の効果を奏することができる。

次に、この発明の第三実施形態を図５に基づいて説明する。
この第三実施形態にあっては、電動モータ５１は、永久磁石４が８極、スロット１１が１２個、セグメント１４が１２枚設けられた８極１２スロット１２セグメントで構成されている。すなわち、永久磁石４の磁極数をＰ、スロット１１のスロット数をＳｒ、セグメント１４の個数をＳｅ、Ａを２以上の自然数としたとき、
Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、Ｓｅ＝６Ａ
を満たすように、磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅが設定されており、この第三実施形態では、Ａ＝２（２以上の偶数）とし、
Ｐ＝４Ａ＝４×２＝８、Ｓｒ＝６Ａ＝６×２＝１２、Ｓｅ＝６Ａ＝６×２＝１２
に設定されている。

また、同電位となるセグメント１４同士は、接続線２５によって短絡されている。つまり、２つ置き（例えば、１番セグメント１４ａと４番セグメント１４ｃ）のセグメント１４同士が接続線２５によってそれぞれ短絡されている。さらに、一対のブラシ２１，２１は、これらのうち例えば一方のブラシ２１が１−２番セグメント１４ａ，１４ｅ間に当接しているとき、他方のブラシ２１が３番セグメント１４ｆに当接するように配設されている。

このように構成された電動モータ５１の各ティース９に巻装されている巻線１２は、回転軸５を中心にして互いに点対称に配置された３相集中巻きの第一コイル群８１と第二コイル群８２とを形成している。
第一コイル群８１の巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０が１番セグメント１４ａより巻き始められた場合、この１番セグメント１４ａの近傍に存在する１−１２番ティース９の間のスロット１１ａに引き込まれる。そして、第一コイル群８１のＵ相に相当する１番ティース９と４番ティース９にそれぞれｎ回順方向に巻回してＵ相のアーマチュアコイル７を形成する。その後、４番ティース９の近傍に存在する５番セグメント１４ｄに接続する。

これを第一コイル群８１のＶ相に相当する２番ティース９と５番ティース９、およびＷ相に相当する３番ティース９と６番ティース９についても同様に行う。そして、１番セグメント１４ａから７番セグメント１４ｉに至るまでの間に存在する各々隣接するセグメント１４間に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のアーマチュアコイル７をこの順に電気的に順次接続する。

一方、第二コイル群８２の巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０が７番セグメント１４ａより巻き始められた場合、この７番セグメント１４ａの近傍に存在する６−７番ティース９の間のスロット１１ｆに引き込まれる。そして、第二コイル群８２のＵ相に相当する７番ティース９と１０番ティース９にそれぞれｎ回順方向に巻回してＵ相のアーマチュアコイル７を形成する。その後、１０番ティース９の近傍に存在する１１番セグメント１４ｑに接続する。
これを第二コイル群８２のＶ相に相当する８番ティース９と１１番ティース９、およびＷ相に相当する９番ティース９と１２番ティース９についても同様に行う。そして、７番セグメント１４ｉから１番セグメント１４ａに至るまでの間に存在する各々隣接するセグメント１４間に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のアーマチュアコイル７をこの順に電気的に順次接続する。

ここで、第一コイル群８１に存在しているＷ相のアーマチュアコイル７の巻き終わり端４０と第二コイル群８２に存在しているＵ相のアーマチュアコイル７の巻き始め端３０は、それぞれ同じ７番セグメント１４ｉに接続され、両者３０，４０が互いに接続された状態になっている。
これに加え、第一コイル群８１に存在しているＵ相のアーマチュアコイル７の巻き始め端３０と第二コイル群８２に存在しているＷ相のアーマチュアコイル７の巻き終わり端４０は、それぞれ同じ１番セグメント１４ａに接続され、両者３０，４０が互いに接続された状態になっている。

したがって、上述の第三実施形態によれば、セグメント１４に３相集中巻き構造の第一コイル群８１、および第二コイル群８２がそれぞれ並列接続された状態になるので、並列回路数が４回路構成されることになる。このため、上述の第一実施形態と同様の効果を奏することができる。

次に、この発明の第四実施形態を図６に基づいて説明する。
この第四実施形態の電動モータ５１も第三実施形態の電動モータ５１と同様に、８極１２スロット１２セグメントで構成されている。
この第四実施形態において、電動モータ５１は、永久磁石４が８極、スロット１１が１２個、セグメント１４が１２枚設けられた８極１２スロット１２セグメントで構成されている等の基本的構成が上述の第三実施形態と同様である。

ここで、この第四実施形態では、３つ置きに存在する３相のティース９にそれぞれ巻線１２を直列に集中巻き方式にて巻装し、これを１つのコイル群としてアーマチュアコア６に２つのコイル群７１，７２を形成している。
つまり、１番、２番、３番ティース９の３相のティース９と、これらから３つのティース９を飛ばして存在する７番、８番、９番ティースの３相のティース９とに第一コイル群８１を形成していると共に、４番、５番、６番ティース９の３相のティース９と、これらから３つのティースを飛ばして存在する１０番、１１番、１２番ティース９の３相のティース９とに第二コイル群８２を形成している。

そして、各相のアーマチュアコイル７の巻き始め端３０、および巻き終わり端４０は、各々引き出された（引き込まれた）スロット１１の近傍に存在するセグメント１４であって、かつＵ，Ｖ，Ｗ相の順となるように、隣接するセグメント１４間に電気的に接続されている。
また、第一コイル群８１に存在しているＵ相のアーマチュアコイル７の巻き始め端３０と第二コイル群８２に存在しているＷ相のアーマチュアコイル７の巻き終わり端４０は、それぞれ同じ１番セグメント１４ａに接続され、両者３０，４０が互いに接続された状態になっている。
したがって、上述の第四実施形態によれば、上述の第三実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、それぞれ巻線１２の巻き始め端３０、および巻き終わり端４０が各々引き出された（引き込まれた）スロット１１の近傍に存在するセグメント１４であって、かつそれぞれ対応する相のセグメント１４に接続されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、対応する相のセグメント１４にそれぞれ巻き始め端３０、および巻き終わり端４０が接続されていれば、各々引き出された（引き込まれた）スロット１１の近傍に存在するセグメント１４に接続されていなくてもよい。

さらに、上述の第一実施形態、および第二実施形態では、電動モータ１は、永久磁石４（磁極）の磁極数Ｐが８、スロット１１のスロット数Ｓｒが１２、セグメント１４の個数Ｓｅが２４に設定された８極１２スロット２４セグメントで構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく
Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、Ｓｅ＝１２Ａ
を満たすように、磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅが設定されていればよい。

そして、上述の第三実施形態、および第四実施形態では、電動モータ５１は、永久磁石４（磁極）の磁極数Ｐが８、スロット１１のスロット数Ｓｒが１２、セグメント１４の個数Ｓｅが１２に設定された８極１２スロット１２セグメントで構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、
Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、Ｓｅ＝６Ａ
を満たすように、磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅが設定されていればよい。

本発明の実施形態における電動モータの縦断面図である。 本発明の第一実施形態における電動モータの横断面図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の第二実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の第三実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の第四実施形態におけるアーマチュアコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。 従来のコイルの巻装状態を示すアーマチュアの展開図である。

符号の説明

１，５１ 電動モータ
２ ヨーク
３ アーマチュア
４ 永久磁石（磁極）
５ 回転軸
６ アーマチュアコア
７ アーマチュアコイル（コイル）
９ ティース
１１，１１ａ〜１１ｆ スロット
１２ 巻線
１３ コンミテータ
１４，１４ａ〜１４ｑ セグメント
２１ ブラシ
３０ 巻き始め端
３３ 第一コイル
３３ａ，３３ｂ 順巻きコイル
３４ 第二コイル
３４ａ，３４ｂ 逆巻きコイル
４０ 巻き終わり端
７１，８１ 第一コイル群
７２，８２ 第二コイル群

Claims (6)

1. 複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、
   前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
   前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、
   Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、
   Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝１２Ａ
   を満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、
   各ティースに巻装された巻線は、前記回転軸を中心に点対称に配置された２つの３相集中巻きのコイル群を形成している電動モータであって、
   各コイル群はそれぞれ前記巻線が順方向に巻回された第一コイルと、前記巻線が逆方向に巻回された第二コイルとを備え、
   各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている前記第一コイルをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている前記第二コイルをそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、
   隣接するセグメント間に、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする電動モータ。
2. 複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、
   前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
   前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、
   Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、
   Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝１２Ａ
   を満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、
   各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当てた電動モータであって、
   ３つ置きに存在する３相のティースにそれぞれ前記巻線を直列に集中巻き方式にて巻装し、これを１つのコイル群として前記アーマチュアコアに２つのコイル群を形成し、
   各コイル群はそれぞれ前記巻線が順方向に巻回された第一コイルと、前記巻線が逆方向に巻回された第二コイルとを備え、
   各相に巻装されている前記第一コイルをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとし、各相に巻装されている前記第二コイルをそれぞれ−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相のコイルとしたとき、
   隣接するセグメント間に、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする電動モータ。
3. 前記磁極が８極、前記スロットが１２個、前記セグメントが２４枚設けられた８極１２スロット２４セグメントの電動モータであって、
   各コイル群を構成する前記第一コイルと前記第二コイルは、それぞれ同じ相のコイルを２つずつ有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動モータ。
4. 複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、
   前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
   前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、
   Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、
   Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝６Ａ
   を満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、
   各ティースに巻装された巻線は、前記回転軸を中心に点対称に配置された２つの３相集中巻きのコイル群を形成している電動モータであって、
   各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、各相に巻装されている前記巻線をそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとしたとき、
   一方のコイル群に存在するＷ相コイルの巻き終わり端と他方のコイル群に存在するＵ相のコイルの巻き始め端とを接続すると共に、
   一方のコイル群に存在するＵ相のコイルの巻き始め端と他方のコイル群に存在するＷ相のコイルの巻き終わり端とを接続し、
   隣接するセグメント間に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする電動モータ。
5. 複数の磁極を有するヨークに軸支される回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられ径方向に向かって放射状に延び、巻線を巻装するための複数のティースと、
   前記ティース間に形成され軸線方向に沿って延びる複数のスロットを有するアーマチュアコアと、
   前記回転軸に前記アーマチュアコアと隣接して設けられ複数のセグメントを周方向に配置したコンミテータと、
   前記複数のセグメントのうち、同電位となるセグメント同士をそれぞれ短絡する短絡部材とを備え、
   Ａを２以上の自然数、前記磁極の磁極数をＰ、前記スロットのスロット数をＳｒ、前記セグメントの個数をＳｅとしたとき、
   Ｐ＝４Ａ、Ｓｒ＝６Ａ、およびＳｅ＝６Ａ
   を満たすように磁極数Ｐ、スロット数Ｓｒ、およびセグメント数Ｓｅを設定し、
   各ティースを周回り方向にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の順で割り当て、
   ３つ置きに存在する３相のティースにそれぞれ前記巻線を直列に集中巻き方式にて巻装し、これを１つのコイル群として前記アーマチュアコアに２つのコイル群を形成した電動モータであって、
   各相に巻装されている前記巻線をそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルとしたとき、
   一方のコイル群に存在するＵ相のコイルの巻き始め端と他方のコイル群に存在するＷ相のコイルの巻き終わり端とを接続すると共に、
   隣接するセグメント間に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルをこの順で電気的に接続したことを特徴とする電動モータ。
6. 前記磁極が８極、前記スロットが１２個、前記セグメントが１２枚設けられた８極１２スロット１２セグメントの電動モータであって、
   各コイル群は、それぞれ同じ相のコイルを２つずつ有していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電動モータ。
   
   
   

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