JP3839428B2 - 直流機 - Google Patents

Description

本発明は、直流モータ等の直流機に関するものである。

従来、直流機としての直流モータ等は、一般的に異なる極性（Ｎ極、Ｓ極）を有する磁石と、電機子と、コンミテータと、２つのブラシとを備えている。そして、直流モータは、ブラシとコンミテータとで電機子コイルに通電している電流の方向を切り換えることで回転する。

しかし、この電流の方向を切り換えるいわゆる整流の際、電機子コイルのインダクタンスのために電流の直線的な変化を遅らせようとする作用が生じ、不足整流となりやすい。この場合、整流終期においてコンミテータから電機子コイルに流れる電流は強制的に遮断されることになり、火花放電（整流火花）を発生することになる。この現象が、ブラシ摩耗、騒音、電磁ノイズの原因となることは既に知られており、根本的な解決が望まれている。

上述したような不足整流を解消するために、本出願人は、磁石の磁束（密度）分布を変えることで整流中の電機子コイルを通過する磁束量を変え、整流が改善できるように構成した直流モータを提案している（特許文献１参照）。

図２１には、上記公報における直流モータ７１の概略構成を示す。詳述すると、モータハウジング７７には、Ｎ極及びＳ極を構成する一対の磁石７２，７３が電機子７４を挟んで対向配置されている。電機子７４は、電機子コア７８と、電機子コイル７９ａ，７９ｂと、コンミテータ８０とを有している。電機子コア７８には、等間隔に１２個のティース７８ａが形成されており、そのうち６個のティース７８ａを一組としてその周囲に電機子コイル７９ａ，７９ｂが巻き付けられている。図示を省略しているが、複数の他の電機子コイルが６つのティース７８ａを一組として同様に巻き付けられている。

電機子７４の一端にはコンミテータ８０が配設されている。コンミテータ８０は、複数のセグメント（整流子片）７６を有している。そして、隣り合うセグメント７６ａ，７６ｂ間は前記電機子コイル７９ａにて結線され、隣り合うセグメント７６ｃ，７６ｄ間は前記電機子コイル７９ｂに結線されている。また、ブラシ７５ａ，７５ｂがコンミテータ８０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、電機子コイル７９ａ，７９ｂには、図示しない直流電源から供給される直流電源が、ブラシ７５ａ，７５ｂとコンミテータ８０の各対応するセグメント７６を経て流入されるようになっている。

電機子７４がＸ方向に回転すると、ブラシ７５ａによりセグメント７６ａ，７６ｂが短絡されて電機子コイル７９ａに短絡電流が流れ、ブラシ７５ｂによりセグメント７６ｃ，７６ｄが短絡されて電機子コイル７９ｂに短絡電流が流れる。これらブラシ７５ａ，７５ｂによる短絡中に、電機子コイル７９ａ，７９ｂに流れる電流の向きが変更されて、電機子７４が時計回り方向（図２１中Ｘ方向）に回転するようになっている。なお、図２１に示すように、１２個のセグメント７６が周方向に３０°毎に設けられており、電機子コイル７９ａ，７９ｂの電流の向きが変更される。つまり、電機子７４が略３０°回転する間に電機子コイル７９ａ，７９ｂの整流が行われる。

磁石７２は、主磁極７２ａ（Ｎ極）と、該主磁極７２ａの両端部から延設される端部磁極７２ｂ，７２ｃ（Ｓ極）とを備えている。また、磁石７３は、主磁極７３ａ（Ｓ極）と、該主磁極７３ａの両端部から延設される端部磁極７３ｂ，７３ｃ（Ｎ極）とを備えている。そして、整流中の電機子コイル７９ａにより巻装されるティース先端部７８ｂは、整流前半には磁石７２の回転方向側の端部磁極７２ｂに位置し、整流後半には磁石７３の回転方向逆側の端部磁極７３ｃに位置するように構成されている。また、整流中の電機子コイル７９ｂにより巻装されるティース先端部７８ｂは、整流前半には磁石７３の回転方向側の端部磁極７３ｂに位置し、整流後半には磁石７２の回転方向逆側の端部磁極７２ｃに位置するように構成されている。

上記の構成により、電機子コイル７９ａを通過する磁束は、整流前半では主磁極７２ａ（Ｎ極）に対して逆極性の端部磁極７２ｂ（Ｓ極）により減少し、整流後半では主磁極７２ａ（Ｎ極）に対して同じ極性の端部磁極７３ｃ（Ｎ極）により増加する。また、電機子コイル７９ｂを通過する磁束は、整流前半では主磁極７３ａ（Ｓ極）に対して逆極性の端部磁極７３ｂ（Ｎ極）により減少し、整流後半では主磁極７３ａ（Ｓ極）に対して同じ極性の端部磁極７２ｃ（Ｓ極）により増加する。従って、整流前半では、整流中の電機子コイル７９ａ，７９ｂを通過する磁束の変化による誘起電圧は整流を遅らせる方向に発生する。一方、整流後半では、整流中の電機子コイル７９ａ，７９ｂを通過する磁束の変化による誘起電圧は整流を進ませる方向に発生される。これにより、整流を改善することができる。

更には、上記の直流モータ７１において、端部磁極７２ｂと端部磁極７３ｃとの間、及び端部磁極７２ｃと端部磁極７３ｂとの間が接触するように磁石７２，７３を形成する場合についても提案されている。そうすると、モータハウジング７７の内周面において全周に亘って磁石７２，７３が配設されることとなり、磁石７２，７３の磁束は有効に利用される。
特開２００２―９５２３０号公報

上記の直流モータ７１では、磁石７２，７３において、主磁極７２ａ，７３ａの両端部に端部磁極７２ｂ，７２ｃ，７３ｂ，７３ｃを設けることにより磁束変化を持たせ、その磁束変化により整流が改善される。しかし、直流モータ７１では、磁石７２の回転方向側端部に主磁極７２ａ（Ｎ極）とは逆極性である端部磁極７２ｂ（Ｓ極）を設け、磁石７３の回転方向側端部に主磁極７３ａ（Ｓ極）とは逆極性である端部磁極７３ｂ（Ｎ極）を設ける。そして、整流中の電機子コイル７９ａ，７９ｂを通過する磁束量を減少させるため、電機子７４を回転させるために寄与する磁束量が減少してしまうという問題があった。

一方、一般に、直流モータには、その電機子コイルに電流が流れると電機子起磁力による磁束が発生し、永久磁石の磁束に影響を及ぼす、いわゆる電機子反作用が発生する。電機子反作用が大きいと空間の磁束分布が大きく歪み、例えば、電機子コイルの通電量が大きくなり誘起電圧が大きくなることによって、整流電流の切り換わりが遅れて整流終了時に電流がいきなり切り替わりブラシ花火が発生する場合がある。このような事態を防止するために、電機子コイルの通電量を大きくしても、電機子反作用の影響を小さくすることが望まれている。

しかし、上記の直流モータ７１は、電機子コイル７９ａ，７９ｂの通電量を大きくした場合の電機子反作用による影響が考慮されておらず、通電量を大きくした場合にも電機子反作用により良好な整流が妨げられるのを防止することが望まれる。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、整流改善を行うことができるとともに、磁石の磁束を電機子の回転のために有効に利用することができる直流機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の直流機は、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を円筒状のヨークに内包し、該ヨークの内側面にて、全周に亘って周方向に沿って異なる極性を有する複数の磁石を交互に配置した直流機において、前記電機子コイルは、前記各磁石と同じ角度幅に対応する数のティースに巻装されており、整流が開始されるとき、整流中の電機子コイルにより巻装される回転方向逆側第１ティースの中心線に対応する位置が前記各磁石の境界に位置し、整流が終了するとき、整流中の電機子コイルにより巻装される回転方向側第１ティースの中心線に対応する位置が前記各磁石の境界に位置することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流機において、前記各磁石の回転方向側の端部が、整流の前半に対応した長さだけ弱磁束部とされていることを特徴とする。
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、前記弱磁束部は前記ヨークの周方向に両端側から互いに逆方向に向かって徐々に磁束が減少するように形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の直流機において、４つの前記磁石と、４つのブラシとを備えることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の直流機において、前記複数の磁石は、開角角度１８０°をなして一対設けられ、前記電機子を挟んで対向位置に配置される第１及び第２ブラシと、該第１及び第２ブラシの対向位置から所定角度をなして配置される第３ブラシとを備え、前記各磁石の少なくとも一つは、前記第３のブラシにて短絡される前記電機子コイルに対応して形成された第２の弱磁束部を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の直流機において、前記第２の弱磁束部は、前記回転方向側第１ティースの先端が、前記第３のブラシによる短絡時に通過する位置に形成されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の直流機において、前記第２の弱磁束部は、前記回転方向逆側第１ティースの後端が、前記第３のブラシによる短絡時に通過する位置に形成されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５乃至請求項７のうち何れか１項に記載の直流機において、前記第２の弱磁束部は、磁束がその回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって漸増するように形成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項２乃至請求項８のうち何れか１項に記載の直流機において、前記弱磁束部は、前記各磁石を切り欠いて形成されていることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項２乃至請求項８のうち何れか１項に記載の直流機において、前記各弱磁束部は、着磁制御により形成されていることを特徴とする。

〔作用〕
請求項１に記載の発明によれば、整流中の電機子コイルの回転方向側第１ティースは、整流の前半は一方の磁石に位置し、整流の後半は一方の磁石とは逆極性の他方の磁石に位置する。このため、電機子コイルを通過する整流電流が切り換わる位置にて、該電機子コイルを通過する磁石による磁束量が変化し、整流区間に磁石が設けられていない場合と比較して、誘起電圧の発生傾きが大きい。これにより、整流開始時の誘起電圧が確保されるため、整流が進められて整流を改善することができる。それとともに、電機子コイルに電流が流れることにより生ずる電機子反作用の影響を小さくすることができる。即ち、電機子反作用によりヨーク内の磁界が乱れても、整流初期における誘導電圧を確保することができて整流が進められるため、整流の切り換えが遅れて整流終期に整流電流がいきなり切り換わる（遮断されてしまう）という事態を防止することができる。

また、電機子コイルを通過する電流が切り換わるまで一方の磁石の磁束が電機子を回転させるための回転力を発生させるために寄与することとなり、電機子コイルを通過する電流が切り換わると他方の磁石の磁束が電機子を回転させるための回転力を発生させるために寄与することとなる。つまり、電機子の回転を妨げる向きに作用する力が発生する磁束がティースを通過することがない。従って、整流改善を行うことができるとともに、磁石の磁束を電機子の回転のために有効に利用することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、整流の前半に、整流中の電機子コイルが巻装された回転方向側第１ティースが通過する一方の磁石の磁束が減少して、整流を遅らせる方向に誘起電圧が発生されるため、整流を改善することができる。

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、整流の初期には整流を遅らせる方向に誘起電圧を発生させ、その後整流区間の半分の位置までは整流を進ませる方向に誘起電圧を発生させることにより、効率よく整流を改善することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、４極４ブラシの直流機とすることができる。
請求項５〜請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、電機子コイルへの通電により発生する誘起電圧を短絡区間においてキャンセルすることが可能になる。従って、負荷の上昇等、運転状態の変化により通電量が増加した場合においても、短絡時の電機子コイルを流れる電流の乱れを防止し、良好な整流を維持することができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項５乃至請求項８のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、電機子コイルに発生する通電量増加時の通電時誘起電圧を短絡区間において略ゼロとすることが可能になる。従って、短絡時の電機子コイルを流れる電流の乱れを防止し、良好な整流を維持することができる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項２乃至請求項８のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、磁石の形状を調節することで、所望の磁束分布とすることができる。
請求項１０に記載の発明によれば、請求項２乃至請求項８のうち何れか１項に記載の発明の作用に加えて、各磁石を組み付けた後に各弱磁束部を形成することができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。

本発明によれば、整流改善を行うことができるとともに、磁石の磁束を電機子の回転のために有効に利用することができる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明を直流機としてのブロア用モータに具体化した実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。

図１は第１実施形態のモータ１の概略構成を示す部分断面図であり、図２は整流の説明図である。
図１に示すように、モータ１は、ヨークであるモータハウジング７内に回転軸６に固定された電機子４が軸支され、モータハウジング７内の全周に亘って、電機子４を挟んで磁石２，３が対向配置されている。磁石２，３は、それぞれ円弧角度が１８０°の半円筒形状に形成され、磁石２はＮ極に着磁され、磁石３はＳ極に着磁されている。即ち、異なる極性を有する複数の磁石２，３を等角度間隔で交互に配置している。

電機子４は、電機子コア８と、その電機子コア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する。
電機子コア８には、複数のティース１２が形成されており、その半数のティース１２の周囲に電機子コイル９ａ，９ｂが巻き付けられている。なお、本実施形態では、ティース１２の個数は１２個であり、そのティース１２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１２は、その中心線のなす角度（モータ電機子スロット角、以下、ティース１２間の角度という。）θが３０°（＝３６０°／１２）となるように形成されている。そして、電機子コイル９ａ，９ｂは、６個のティース１２、即ち、磁石２，３と同じ角度幅１８０°に対応する数のティース１２に巻回されている。また、図示を省略しているが、複数の他の電機子コイルが６つのティース１２毎に同様に巻き付けられている。つまり、電機子コイル（巻線）９の巻装方式は分布巻である。

電機子４の一端には、セグメント１１を有するコンミテータ１０が配設されている。図１に示すように、隣り合うセグメント１１間は前記電機子コイル９ａ，９ｂにて結線されている。第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂはコンミテータ１０を挟んで配設され、セグメント１１に摺接するように付勢されている。図示しない直流電源から供給される直流電流が、第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂとコンミテータ１０のセグメント１１を経て電機子コイル９ａ，９ｂに流入されると、電機子４が回転し始める。つまり、隣接する一対のセグメント１１間が第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂを介して短絡することにより、電機子コイル９ａ，９ｂに流れる電流の向きが変更されて、電機子４が図１における時計回り方向（図中、矢印Ｘ方向）に回転し続ける。

本実施形態では、１２個のセグメント１１が周方向に３０°毎に設けられており、電機子４が第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂに対して略３０°回転するとき、電機子コイル９ａ，９ｂの電流の向きが変更される。このとき、電機子コイル９ａ，９ｂが整流中であるといい、この回転する区間が各電機子コイル９ａ，９ｂに対する整流区間である。つまり、電機子４が略３０°回転する間に電機子コイル９ａ，９ｂの整流が行われる。

なお、本実施形態では、第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂとセグメント１１との当接幅に対応する当接円弧角度は、前記ティース１２間の角度θと略同じに設定されている。そして、各電機子コイル９の整流区間に対応する電機子４の回転角度も前記ティース１２間の角度θに対応している。

ここで、第１ブラシ５ａから電機子コイル９ａに流入される電流変化を、図２を参照して説明する。なお、図２に示す各セグメント１１は、実際には図１に示すように離間している。

先ず、図２（ａ）に示すように、整流開始時は、第１ブラシ５ａはセグメント１１ａに接触し（図１参照）電機子コイル９ａに右から左へ電流Ｉが流れており、誘起電圧は電流Ｉに逆らう方向（図中左から右）に発生される。そして、図２（ｂ）に示すように、電機子４が回転してセグメント１１ａ，１１ｂが第１ブラシ５ａに対して右側（図中Ｘ方向）に移動する。すると、第１ブラシ５ａによって２つのセグメント１１ａ，１１ｂが短絡されて、電機子コイル９ａに流れる電流は略０となる。このとき、電機子コイル９ａに発生する誘起電圧も０となる。更に、図２（ｃ）に示すように、電機子４が回転してセグメント１１ａ，１１ｂが第１ブラシ５ａに対して右側（図中Ｘ方向）に移動すると、電機子コイル９ａには左から右へ電流Ｉが流れ、誘起電圧は電流Ｉに逆らう方向（図中右から左）に発生される。

つまり、図２（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に電機子４が回転するとき、その際に電機子コイル９ａに流れる電流Ｉの向きが反転する。また、該電機子コイル９ａに発生する誘起電圧の向きも反転する。この電機子コイル９ａの電磁力と、磁石２，３からの磁力とによって回転力が発生し、モータ１が回転駆動する。

第１ブラシ５ａにより短絡されて電機子コイル９ａの整流が開始される回転位置にて、同電機子コイル９ａにより巻装されるティース１２の回転方向逆側第１ティース１２ｂの中心線に対応する位置が、図中上側の磁石２（Ｎ極）と磁石３（Ｓ極）の境界位置に位置するように、第１ブラシ５ａの位置が設定されている。また、第２ブラシ５ｂに短絡されて電機子コイル９ｂの整流が開始される回転位置にて、同電機子コイル９ｂにより巻装されるティース１２の回転方向逆側第１ティース１２ｄの中心線に対応する位置が図中下側の磁石２（Ｎ極）と磁石３（Ｓ極）の境界位置に位置するように、第２ブラシ５ｂの位置が設定されている。なお、この状態は図２（ａ）に示す状態である。

このため、電機子４が図１のＸ方向に１５°回転すると、第１ブラシ５ａにより整流される電機子コイル９ａが巻装される回転方向側第１ティース１２ａの回転方向先端側は、図中下側の磁石２（Ｎ極）と磁石３（Ｓ極）との境界位置とされる。また、第２ブラシ５ｂにより整流される電機子コイル９ｂが巻装される回転方向側第１ティース１２ｃの回転方向先端側は、図中上側の磁石２（Ｎ極）と磁石３（Ｓ極）との境界位置とされる。なお、この状態は図２（ｂ）に示す状態である。

そして、更に電機子４が図１のＸ方向に１５°回転すると、電機子コイル９ａ，９ｂにおける整流は終了する。このとき、第１ブラシ５ａにより整流される電機子コイル９ａが巻装される回転方向側第１ティース１２ａの中心線に対応する位置は、図中下側の磁石２（Ｎ極）と磁石３（Ｓ極）との境界位置とされる。また、第２ブラシ５ｂにより整流される電機子コイル９ｂが巻装される回転方向側第１ティース１２ｃの中心線に対応する位置は、図中上側の磁石２（Ｎ極）と磁石３（Ｓ極）との境界位置とされる。なお、この状態は図２（ｃ）に示す状態である。

次に、上記のモータ１（直流機）の作用について説明する。
図１において、第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂを介して給電されると、電機子４が図中Ｘ方向に回転する。すると、整流中の電機子コイル９ａが巻装される６個のティース１２における回転方向側第１ティース１２ａは、磁石２の回転方向側端部から１５°（＝θ／２）の角度の区間と、磁石３の回転方向逆側から１５°（＝θ／２）の角度の区間を通過することとなる。また、整流中の電機子コイル９ｂが巻装される６個のティース１２における回転方向側第１ティース１２ｃは、磁石３の回転方向側端部から１５°（＝θ／２）の角度の区間と、磁石２の回転方向逆側から１５°（＝θ／２）の角度の区間を通過することとなる。

図５に示すモータ８１を用いて、整流中の電機子コイル９ａ，９ｂが巻装される６個のティース１２における回転方向側第１ティース１２ａ，１２ｃを通過する磁束の有無に対する作用を比較する。

図５に示すように、比較例としてのモータ８１は、Ｎ極及びＳ極を構成する一対の磁石８２，８３を備えており、各磁石８２，８３の円弧角度は１５０°である。また、磁石８２，８３の円弧角度に対応して、電機子コイル８９ａ，８９ｂは５個のティース１２に巻装されており、電機子コイル８９ａ，８９ｂの巻角（具体的には、電機子コイル８９が巻装される５つのティース１２において、回転方向側の端部と回転方向逆側の端部とのなす角）は１５０°とされている。尚、図示を省略しているが、複数の他の電機子コイルが５つのティース１２毎に同様に巻き付けられていることはいうまでもない。

図３は、電機子４の回転位置に応じた磁束の変化、及び発生する誘起電圧の変化を示す波形図である。同図には、比較例のモータ８１（図５参照）の電機子４の回転位置に応じた磁束の変化、及び発生する誘起電圧の変化を示している。

図３において、基準となる電機子コイル９の位置は、回転方向側の先端位置であり、その位置を０°〜３６０°回転させて、電機子コイル９を通過する前記変化を表したのである。なお、回転方向側の先端位置は、言い換えると、複数のティース１２を跨いで電機子コイル９が巻装された回転方向側第１ティース１２ａと、その回転方向側第１ティース１２ａの更に回転側のティース１２との間のスロット中心線である。よって、図１の状態は、最上点を０°とすれば、電機子コイル９の位置がＸ方向に１６５°回転したときの状態である。

図３に示す磁束の変化は、磁石２，３、及び電機子４の回転時における磁束（電機子コイル９を流れる電流による磁束）を合計した磁束量に相当する。また、誘起電圧は、便宜的に前記磁束により発生する誘起電圧と電機子４の回転時における磁束により発生する誘起電圧とを合計した誘起電圧の変化を示している。

図３に示すように、本発明のモータ１においては、整流中の電機子コイル９ａ，９ｂが巻装された回転方向側第１ティース１２ａ，１２ｃが整流区間において通過する部分に磁石２，３が設けられているため、整流区間でも磁束は変化している。一方、比較例のモータ８１においては、整流中の電機子コイル８９ａ，８９ｂが巻装された回転方向側第１ティース１２ｅ，１２ｆが整流区間において通過する部分に磁石が設けられていないため、整流区間での磁束は略０となっている。この結果、整流区間において、本発明のモータ１に発生される誘起電圧の傾斜は、比較例のモータ８１に発生される誘起電圧の傾斜よりも大きくなっている。従って、整流開始時の誘起電圧の値は本発明の方が比較例よりも大きくなっている。このように、整流開始時に誘起電圧が確保されることで、電機子コイル９ａ，９ｂの整流が進められる。

図４には、整流時の整流電流の変化及び発生する誘起電圧の変化を示している。また、電機子コイル９ａ，９ｂの通電量を増加させたときの整流電流の変化及び発生する誘起電圧の変化を示している。なお、同図には、同様に比較のために、モータ８１（図５参照）の整流時の整流電流の変化及び発生する誘起電圧の変化を示し、電機子コイル８９ａ，８９ｂの通電量を増加させたときの整流電流の変化及び発生する誘起電圧の変化を示している。

図４に示すように、通電量を増加させた場合、モータ１及びモータ８１における誘起電圧はそれぞれ変化する。整流区間においては、本発明のモータ１に発生する誘起電圧を示す曲線は下方に移動し、比較例のモータ８１により発生する誘起電圧を示す曲線も下方に移動している。これは、電機子コイル９ａ，９ｂ及び電機子コイル８９ａ，８９ｂの通電量が増加することで、電機子反作用により電機子起磁力が発生して磁束に影響を及ぼし、モータハウジング７内の電機的中性軸がずれるため、誘起電圧が変化するものと考えられる。

図４に示すように、モータ１によれば、電機子コイル９ａ，９ｂの通電量が増加し、この電流に起因する電機子反作用により誘起電圧がずれても、比較例と比較して誘起電圧の発生傾きが大きいため、整流開始時の誘起電圧が確保される。

この結果、本発明のモータ１においては、電機子コイル９ａ，９ｂを通過する電流の大小に関わらず整流開始時の誘起電圧を確保することができ、整流を進ませる方向に誘起電圧が発生されるため、整流終了時に電流がいきなり切り換わるのを防止することができる。

〔実施形態の効果〕
従って、本実施形態のモータ１（直流機）によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、電機子コイル９ａ，９ｂは、各磁石２，３と同じ角度幅に対応する数のティース１２に巻装されており、整流が開始されるとき、整流中の電機子コイル９ａ，９ｂにより巻装される回転方向逆側第１ティース１２ｂ，１２ｄの中心線に対応する位置が各磁石２，３の境界に位置する。そして、整流が終了するとき、整流中の電機子コイル９ａ，９ｂにより巻装される回転方向側第１ティース１２ａ，１２ｃの中心線に対応する位置が各磁石２，３の境界に位置する。

このため、整流中の電機子コイル９ａ，９ｂの回転方向側第１ティース１２ａ，１２ｃは、整流の前半は一方の磁石２，３に位置し、整流の後半は一方の磁石２，３とは逆極性の他方の磁石３，２に位置する。このため、電機子コイル９ａ，９ｂを通過する整流電流が切り換わる位置にて、該電機子コイル９ａ，９ｂを通過する磁石２，３による磁束量が変化し、整流区間に磁石が設けられていない場合と比較して、誘起電圧の発生傾きが大きい。このように、整流開始時の誘起電圧が確保されるため、整流が進められて整流改善を行うことができる。それとともに、電機子コイル９ａ，９ｂに電流が流れることにより生ずる電機子反作用の影響を小さくすることができる。即ち、電機子反作用によりモータハウジング７内の磁界が乱れても、整流初期における誘導電圧を確保することができて整流が進められるため、整流の切り換えが遅れて整流終期に整流電流がいきなり切り換わる（遮断されてしまう）という事態を防止することができる。

（２）本実施形態では、電機子コイル９ａ，９ｂを通過する電流が切り換わるまで一方の磁石２，３の磁束が電機子４を回転させるための回転力を発生させるために寄与することとなる。そして、電機子コイル９ａ，９ｂを通過する電流が切り換わると、他方の磁石３，２の磁束が電機子４を回転させるための回転力を発生させるために寄与することとなる。つまり、電機子４の回転を妨げる向きに作用する力が発生する磁束がティース１２を通過することがない。従って、磁石２，３の磁束を電機子４の回転のために有効に利用することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図６乃至図９を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、その詳細な説明及び図面を省略する。

図６は、第２実施形態のモータ２１の概略構成を示す部分断面図である。図６に示すように、本実施形態のモータ２１は、上記第１実施形態の磁石２，３に代えて磁石２２，２３を備える。

各磁石２２，２３はそれぞれ円弧角度１８０°の半円筒形状に形成され、各磁石２２，２３の回転方向側の端部がそれぞれ切り欠かれて弱磁束部２２ａ，２３ａが形成されている。弱磁束部２２ａ，２３ａは、それぞれ電機子４の周方向に、各ティース１２間の角度θの半分（＝θ／２）に対応する円弧幅分だけ形成されている。

弱磁束部２２ａ，２３ａは、切り欠きが形成されることにより、磁石２２，２３の他の部分よりも径方向の厚みが薄くなっている。このように、厚みを薄くすることで、磁石２２，２３の他の部分よりも弱い磁束となるように形成されている。また、弱磁束部２２ａ，２３ａは、周方向に両端側から互いに逆方向に向かって、弱磁束部２２ａ，２３ａの中央位置に向かって、径方向の幅が漸減するように形成されている。つまり、磁石２２，２３において、回転方向側端部からθ／４角度幅分だけ径方向の幅が漸減し、θ／４角度幅分だけ径方向の幅が漸増するように形成されている。このため、整流が行われる電機子コイル９ａ，９ｂが巻装された回転方向側第１ティース１２ａ，１２ｃを通過する磁束は、整流開始後初期（本実施形態では整流開始後θ／４の円弧角度に対応する区間）は減少し、その後、整流の中間位置までの間には増加する。

次に、モータ２１の作用について説明する。
図６において、前記第１実施形態と同様に、第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂから直流電流が流入されることで、電機子４は図中Ｘ方向に回転する。そして、第１及び第２ブラシ５ａ，５ｂにおいて整流が行われる。

図７は、本実施形態のモータ２１における磁束（磁束密度）の分布を示す波形図である。同図に示すように、上記のように構成された本実施形態のモータ２１では、電機子４を通過する磁束は、電機子コイル９ａの整流時にその回転方向側第１ティース１２ａが通過する区間、即ち整流区間を挟んでその磁束方向が逆転する。具体的には、電機子４の回転により、回転方向側第１ティース１２ａを通過する磁束は、その整流区間の前半（整流初期）において、各磁石２２，２３に形成された弱磁束部２２ａ，２３ａの影響により、急激に減少した後一度増加する。そして、その後再び減少を続け整流区間の中間（０°，１８０°）でゼロとなり、整流区間の後半（整流後期）には、整流開始時とは逆極性の磁束が増加する。

さらに詳述すると、整流開始時から整流区間の１／４の位置（整流開始位置からθ／４角度幅の位置）までの区間においては、第１ブラシ５ａにより整流される電機子コイル９ａの回転方向側第１ティース１２ａを通過する磁束が、弱磁束部２２ａの径方向幅が漸減する部分により減少する。また、第２ブラシ５ｂにより整流される電機子コイル９ｂの回転方向側第１ティース１２ｃを通過する磁束が、弱磁束部２３ａの径方向幅が漸減する部分により減少する。

そして、整流開始時から整流区間の１／４の位置（θ／４角度幅の位置）から、整流が行われる中間位置（θ／２角度幅の位置）までの区間においては、第１ブラシ５ａにより整流される電機子コイル９ａの回転方向側第１ティース１２ａを通過する磁束が、弱磁束部２２ａの径方向幅が漸増する部分により増加する。また、第２ブラシ５ｂにより整流される電機子コイル９ｂの回転方向側第１ティース１２ｃを通過する磁束が、弱磁束部２３ａの径方向幅が漸増する部分により増加する。

その後、整流区間の中間位置（整流開始位置からθ／２角度幅の位置）から整流終了位置（整流開始位置からθ角度幅）までの区間においては、第１ブラシ５ａにより整流される電機子コイル９ａの回転方向側第１ティース１２ａは、磁石２２（Ｎ極）と逆極性の磁石２３（Ｓ極）に対向する位置を通過する。このため、整流開始時とは逆極性の磁束が増加する。また、第２ブラシ５ｂにより整流される電機子コイル９ｂの回転方向側第１ティース１２ｃは、磁石２３（Ｓ極）と逆極性の磁石２２（Ｎ極）に対向する位置を通過する。このため、整流開始時とは逆極性の磁束が増加する。

図８は、モータ２１の電機子４の回転位置と電機子コイル９ａに発生する誘起電圧との関係を示す波形図であり、同図中、波形Ａは無通電時誘起電圧、波形Ｂは電機子電流により発生する誘起電圧、そして波形Ｃは通電時誘起電圧を示している。

同図に示すように、本実施形態のモータ２１では、磁束変化により電機子コイル９ａに発生する無通電時誘起電圧は、図７に示す磁束分布に従って、電機子コイル９ａの整流区間においてその発生する方向が逆転する。具体的には、電機子コイル９ａに発生する無通電時誘起電圧は、整流初期において一度急激に減少する。そして、急激に増加した後、再び減少し、整流区間の中間（１８０°）でゼロとなる。そして、整流後期には、その発生する方向が逆転する。

また、電機子４への通電時には、電機子コイル９ａにその電機子電流により発生する誘起電圧が発生する。従って、電機子コイル９ａに発生する通電時誘起電圧の波形Ｃは、電機子電流（により生ずる磁束）により発生する誘起電圧の波形Ｂと無通電時誘起電圧の波形Ａとの合成波形となる。

ここで、電機子電流により発生する誘起電圧は、電機子４への通電量が増加する程増加する（振幅が大きくなる）。そして、その波形Ｂは、整流区間の中間（１８０°）をピークとする正弦波形となり、無通電時誘起電圧の波形Ａとは位相が９０°ずれている。従って、図８に示す範囲内（９０°〜２２０°）においては、通電時誘起電圧の波形Ｃは、電機子４への通電量が増加する程、無通電時誘起電圧の波形Ａから図８中上側に持ち上がった波形となる。

次に、モータ２１において、電機子コイル９ａ，９ｂの通電量を増加させたときの誘起電圧の変化、及び整流電流の変化について考察する。
図９に、電機子４の回転角度に対応する整流時の誘起電圧の変化及び整流電流の変化を示す。図９（ａ）には、第１実施形態のモータ１における変化を示し、図９（ｂ）には本実施形態のモータ２１における変化を示している。それぞれの波形図において、電機子コイル９ａ，９ｂの通電量を増加させた場合の誘起電圧及び整流電流の変化も示している。

図９（ａ）に示すように、モータ１の整流区間における誘起電圧は、第１実施形態で説明したように比較例と比較して大きな傾斜となるため、整流開始時には大きな誘起電圧が得られる。このため、整流は進められる。しかし、電機子コイル９ａ，９ｂの通電量を増加させると、整流区間において誘起電圧が全体的に増加し、整流電流が増加する。このため、整流電流は整流終了時に切り換え時期が遅れ、整流終了時に電流がいきなり切り換わる事態が起こり得る。

一方、図９（ｂ）に示すように、本実施形態のモータ２１においては、整流初期に、磁石２２，２３の弱磁束部２２ａ，２３ａの磁束変化により整流中の電機子コイル９ａ，９ｂを通過する磁石の磁束量が減少する。このため、整流初期において、誘起電圧は整流を遅らせる方向に発生される。従って、電機子コイル９ａ，９ｂの通電量を増加させることにより整流区間において誘起電圧が全体的に増加しても、整流終期において電流がいきなり切り換わるという事態を防止することができる。

〔実施形態の効果〕
従って、本実施形態のモータ２１（直流機）によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、各磁石２２，２３の回転方向側の端部が、整流の前半に対応した長さだけ弱磁束部２２ａ，２３ａとされている。このため、整流の前半に、整流中の電機子コイル９ａ，９ｂの回転方向側第１ティース１２ａ，１２ｃが通過する一方の磁石２２，２３の磁束が減少して、整流を遅らせる方向に誘起電圧が発生されるため、整流を改善することができる。

（２）本実施形態では、弱磁束部２２ａ，２３ａはモータハウジング７の周方向に両端側から互いに逆方向に向かって、中央位置に向かって徐々に磁束が減少するように形成されている。このため、整流開始後、整流区間の４分の１の区間にて整流を遅らせる方向に誘起電圧を発生させ、その後整流の半分の位置までの間で整流を進ませる方向に誘起電圧を発生させることにより、効率よく整流を改善することができる。

（３）本実施形態では、弱磁束部２２ａ，２３ａは、各磁石２２，２３を切り欠いて形成されている。このため、磁石２２，２３の形状を調節することで、所望の磁束分布とすることができる。

〔第３実施形態〕
以下、本発明を３ブラシ直流モータに具体化した第３実施形態を図面を参照して説明する。なお、第２実施形態と同様の構成については、その詳細な説明及び図面を省略することとし、異なる部分を中心に説明する。

図１０に示すように、本実施形態のモータ３０は、電機子４の中心軸、即ち回転軸６に対して対向位置（１８０°間隔）に配置された第１ブラシ３１及び第２ブラシ３２と、第２ブラシ３２と所定角度θ０をなして配置された第３ブラシ３３との３つの給電ブラシを備えている。そして、図示しない切替スイッチにて、電流を供給する給電ブラシの組み合わせを第１ブラシ３１及び第２ブラシ３２、又は第１ブラシ３１及び第３ブラシ３３に切り替える、即ち第２ブラシからの給電又は第３ブラシからの給電に切り替えることにより、通常モード（低速回転）と高速モード（高速回転）とを選択することができる。

尚、本実施形態では、第１ブラシ３１及び第２ブラシ３２は通常ポジションである低速回転ポジションに配置され、第１ブラシ３１及び第３ブラシ３３は高速回転ポジションに配置されている。そして、第１ブラシ３１及び第２ブラシ３２を介して給電する場合に通常モードとなり、第１ブラシ３１及び第３ブラシ３３を介して給電する場合に高速モードとなる。

また、本実施形態のモータ３０は、通常モード、即ち第１ブラシ３１及び第２ブラシ３２を介して給電されることにより電機子４が回転する状態において、それぞれ、同電機子４の回転により第３ブラシ３３にて短絡される電機子コイル３４ａに対応して形成された第２の弱磁束部３５を備えた一対の磁石３６，３７を備えている。

詳述すると、各磁石３６，３７は、上記第２の実施形態のモータ２１における各磁石２２，２３（図６参照）と同様に、円弧角度（開角角度）１８０°の半円筒形状に形成され、その回転方向側の端部には、それぞれ通常モードにおける整流中の電機子コイル３４ｂ，３４ｃに対応して形成された第１の弱磁束部３６ａ，３７ａが形成されている。そして、各磁石３６，３７には、これら各第１の弱磁束部３６ａ，３７ａに加え、第２の弱磁束部３５が形成されている。

さらに詳述すると、磁石３６には、通常モードにおいて、第３ブラシ３３により短絡される電機子コイル３４ａが巻装された複数（６本）のティース３９のうち回転方向側第１ティース３９ａに対応する位置に第２の弱磁束部３５ａが形成されている。より具体的には、第２の弱磁束部３５ａは、電機子コイル３４ａが結線された隣り合うセグメント３８ａ，３８ｂを第３ブラシ３３が短絡するときに回転方向側第１ティース３９ａの先端、即ちティースバー４０の回転方向側端部４０ａが同第２の弱磁束部３５ａを通過する位置に形成されている。

一方、磁石３７には、同じく通常モードにおいて、第３ブラシ３３により短絡される電機子コイル３４ａが巻装された複数（６本）のティース３９のうち回転方向逆側第１ティース３９ｂに対応する位置に第２の弱磁束部３５ｂが形成されている。より具体的には、第２の弱磁束部３５ｂは、電機子コイル３４ａが結線された隣り合うセグメント３８ａ，３８ｂを第３ブラシ３３が短絡するときに回転方向逆側第１ティース３９ｂの後端、即ちティースバー４０の回転方向逆側端部４０ｂが同第２の弱磁束部３５ｂを通過する位置に形成されている。

これらの第２の弱磁束部３５（３５ａ，３５ｂ）は、第３ブラシ３３が電機子コイル３４ａを短絡する、即ちセグメント３８ａ，３８ｂを短絡する期間となる回転方向の角度に対応する幅にて形成されており、磁束密度がその回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって漸増するように設定されている。

本実施形態では、これらの各第２の弱磁束部３５は、各磁石３６，３７の一部（電機子４と対向する面）を切り欠くことで径方向の厚みを薄くすることにより、他の部分よりも磁束が弱くなるように形成されている。そして、各第２の弱磁束部３５は、その回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって径方向の幅が漸増するように形成することにより、磁束密度がその回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって漸増するように設定されている。

次に、上記のように構成されたモータ３０の作用について説明する。
図１１に示すように、上記のように構成された本実施形態のモータ３０の磁束分布は、第２実施形態のモータ２１と同様の第１の弱磁束部３６ａ，３７ａに対応する磁束減少区間Ｒｂ１，Ｒｂ２の他、第２の弱磁束部３５ａ，３５ｂに対応する磁束減少区間Ｒｂ３，Ｒｂ４を有している。そして、各磁束減少区間Ｒｂ３，Ｒｂ４内においては、その磁束は、各第２の弱磁束部３５の形状に従って、電機子４の回転方向に向かって漸増している。

図１２に示すように、本実施形態のモータ３０では、電機子コイル３４ａに発生する無通電時誘起電圧の波形α１は、第３ブラシ３３が電機子コイル３４ａを短絡する短絡区間Ｒｓに相当する位置に、磁束減少区間Ｒｂ３（図１１参照）に対応する電圧降下区間Ｒｖを有している。そして、この電圧降下区間Ｒｖ内においては、電機子コイル３４ａに発生する無通電時誘起電圧が短絡開始時をその降下ピークとして短絡終了時まで漸増する。

本実施形態では、この短絡区間Ｒｓにおいて、無通電時誘起電圧の波形α１が、電機子電流により発生する誘起電圧の通電量増加時の波形β１と誘起電圧ゼロを示す線を挟んで略線対称となるように各第２の弱磁束部３５の形状が設定されている。これにより、波形α１と波形β１との合成波形である波形γ１が示す通電時誘起電圧は、この短絡区間Ｒｓにおいて略ゼロとなり、図１３に示すように、短絡区間Ｒｓにおいても電機子コイル３４ａを流れる電流の波形（整流波形）δ１は乱れない。従って、負荷の上昇等、運転状態の変化により通電量が増加した場合であっても良好な整流が維持される。

また、図１２及び図１３に示すような通電量増加時には、電機子電流により発生する誘起電圧が通常時（通電量の増加がない場合）よりも増加し、その波形β１は、図１４に示す通常時の波形β２の波形と比較して同図中上側に持ち上がっている。従って、図１４に示すような通常時には、電機子電流により発生する誘起電圧の波形β２と無通電時誘起電圧の波形α２と合成波形である通電時誘起電圧の波形γ２は、図１２に示す通電量増加時の波形γ１よりも図中下側に下がる。しかし、電機子電流により発生する誘起電圧自体は、各第２の弱磁束部３５に対応する電圧降下区間Ｒｖの効果によりキャンセルされているため、図１５に示すように、短絡区間Ｒｓにおける電機子コイル３４ａを流れる電流の波形（整流波形）δ２に大きな乱れは生じない。

これに対し、図１６に示す比較例のモータ９０のように、モータ３０における各第２の弱磁束部３５に対応する位置（図１０参照）に両弱磁束部に代えて無磁束部９１を有する磁石９２，９３を用いた場合、図１７に示すように、波形α３が示す無通電時誘起電圧は、短絡区間Ｒｓにおいて略ゼロとなる。従って、通電時誘起電圧の波形γ３は、この短絡区間Ｒｓにおいて、電機子電流により発生する誘起電圧の波形β３と略一致する波形となり、図１８に示すように、通電量増加時には、短絡区間Ｒｓにおける電機子コイル９４ａを流れる電流の波形δ３に大きな乱れが生じてしまう。

従って、運転状態が変化し通電量が増加した場合を考慮すれば、比較例のモータ９０のように各磁石９２，９３に無磁束部９１を形成するよりも、本実施形態のモータ３０のように、各磁石３６，３７に各第２の弱磁束部３５を形成した方がより良好な整流を得ることができる。

〔実施形態の効果〕
従って、本実施形態のモータ３０（直流機）によれば、上記第２実施形態の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。

（１）モータ３０は、電機子４の中心軸、即ち回転軸６に対して対向位置に配置された第１ブラシ３１及び第２ブラシ３２と、第２ブラシ３２と所定角度θ０をなして配置された第３ブラシ３３との３つの給電ブラシと、円弧角度（開角角度）１８０°の半円筒形状に形成された一対の磁石３６，３７を備えている。

そして、磁石３６には、第３ブラシ３３による電機子コイル３４ａの短絡時に、この電機子コイル３４ａが巻装された回転方向側第１ティース３９ａの先端が通過する位置に第２の弱磁束部３５ａを形成し、磁石３７には、回転方向逆側第１ティース３９ｂの後端が通過する位置に第２の弱磁束部３５ｂを形成することとした。

このような構成とすれば、電機子コイル３４ａへの通電により発生する誘起電圧を短絡区間Ｒｓにおいてキャンセルすることが可能になる。従って、負荷の上昇等、運転状態の変化により通電量が増加した場合においても、短絡時の電機子コイル３４ａを流れる電流の乱れを防止し、良好な整流を維持することができる。

（２）各第２の弱磁束部３５（３５ａ，３６ａ）は、その回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって径方向の幅が漸増するように形成することにより、磁束密度がその回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって漸増するように設定した。このような構成とすれば、電機子コイル３４ａに発生する通電量増加時の通電時誘起電圧を短絡区間Ｒｓにおいて略ゼロとすることが可能になり、短絡時の電機子コイル３４ａを流れる電流の乱れを防止し、良好な整流を維持することができる。

〔別例〕
なお、上記両実施形態は以下のような別例に変更して具体化してもよい。
・上記第１実施形態においては、モータ１には２つの磁石２，３、即ち、Ｎ極とＳ極の磁石が一つずつ設けられるものとした。しかし、図１９に示すように、電機子４を挟んで４つの磁石５２，５３，５４，５５が設けられた、４極構成のモータ５１としてもよい。モータ５１では、電機子４を挟んで、Ｎ極の磁石５２と磁石５４とが対向配置され、Ｓ極の磁石５３と磁石５５とが対向配置されている。そして、整流開始時には、ブラシ５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄにより短絡される、隣接するセグメント１１に結線された電機子コイル５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄが巻き付けられた回転方向逆側第１ティース１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ，１２ｊの中心線に対応する位置が、各磁石５２，５３，５４，５５の境界位置に位置するように配置する。モータ５１においても、上記第１実施形態と同様に、整流を改善することができる。

・上記第２実施形態においては、弱磁束部２２ａ，２３ａは、両端部から中央位置に向かって徐々に磁束が減少する構成とした。しかし、整流の前半において整流を遅らせる方向に誘起電圧を発生させるように磁束を変化させ、整流終期に整流電流の切り換わりが遅れて電流が遮断される事態を発生させないのであれば、磁石における弱磁束部の磁束分布をどのようにしてもよい。電機子コイルの通電量等に対応可能なように構成すればよい。

・上記第２実施形態においては、モータ２１には２つの磁石２２，２３、即ち、Ｎ極とＳ極の磁石が一つずつ設けられるものとした。しかし、図２０に示すように、電機子４を挟んで、それぞれが弱磁束部を有する４つの磁石６２，６３，６４，６５を備えた４極構成のモータ６１としてもよい。モータ６１では、電機子４を挟んで、Ｎ極の磁石６２と磁石６４とが対向配置され、Ｓ極の磁石６３と磁石６５とが対向配置されている。電機子４は図中Ｘ方向の１方向回転とされており、磁石６２，６３，６４，６５の回転方向側端部に切り欠きが形成されて径方向の厚みを薄くすることで、それぞれ弱磁束部６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａとされている。そして、整流開始時には、ブラシ６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄにより短絡される、隣接するセグメント１１に結線された電機子コイル６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄが巻き付けられたそれぞれの回転方向逆側第１ティース１２ｋ，１２ｌ，１２ｍ，１２ｎの中心線に対応する位置が、各磁石６２，６３，６４，６５の境界位置に位置するように配置する。このモータ６１においても、上記第２実施形態と同様に、整流を改善することができる。

・上記第２（第３）実施形態においては、弱磁束部２２ａ，２３ａ（３５）は、磁石２２，２３（３６，３７）を切り欠くことにより形成されているが、磁石２２，２３（３６，３７）において所望の磁束分布が得られるのであれば、それぞれどのように弱磁束部を形成してもよい。例えば、磁石２２，２３（３６，３７）の径方向の厚みを均一とし、弱磁束部に相当する位置において磁束分布を変化するように着磁させる、即ち着磁制御により形成してもよい。このような構成とすれば、各磁石２２，２３（３６，３７）を組み付けた後に各弱磁束部２２ａ，２３ａ（３５）を形成することができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。

第１実施形態のモータの概略構成図。 （ａ）〜（ｃ）は、整流の説明図。 電機子の回転位置に応じた磁束の変化、及び発生する誘起電圧の変化を示す波形図。 整流時における電流変化及び誘起電圧を示す波形図。 比較例のモータの概略構成図。 第２実施形態のモータの概略構成図。 第２実施形態のモータにおける磁束（磁束密度）の分布を示す波形図。 電機子の回転位置と誘起電圧との関係を示す説明図。 （ａ）は第１実施形態の整流時の電流と誘起電圧の変化を示す図、（ｂ）は第２実施形態の整流時の電流と誘起電圧の変化を示す波形図。 第３実施形態のモータの概略構成図。 第３実施形態のモータにおける磁束（磁束密度）の分布を示す波形図。 第３実施形態のモータにおける電機子電流増加時の電機子の回転位置と電機子コイルに発生する誘起電圧との関係を示す波形図。 第３実施形態のモータにおける電機子電流増加時の通電時誘起電圧と電機子コイルを流れる電流との関係を示す波形図。 第３実施形態のモータにおける通常時の電機子の回転位置と電機子コイルに発生する誘起電圧との関係を示す波形図。 第３実施形態の通常時における通電時誘起電圧と電機子コイルを流れる電流との関係を示す波形図。 比較例のモータの概略構成図。 比較例のモータにおける電機子電流増加時の電機子の回転位置と電機子コイルに発生する誘起電圧との関係を示す波形図。 比較例のモータにおける電機子電流増加時の通電時誘起電圧と電機子コイルを流れる電流との関係を示す波形図。 別例のモータの概略構成図。 別例のモータの概略構成図。 従来のモータの概略構成図。

符号の説明

１，２１，３０，５１，６１…モータ（直流機）、２，３，２２，２３，３６，３７，５２，５３，５４，５５，６２，６３，６４，６５，８２，８３，９２，９３…磁石、４…電機子、５ａ，３１…第１ブラシ、５ｂ，３２…第２ブラシ、７…モータハウジング（ヨーク）、８…電機子コア、９，９ａ，９ｂ，３４ａ〜３４ｃ，５９ａ〜５９ｄ，６９ａ〜６９ｄ，８９ａ，８９ｂ，９４ａ…電機子コイル、１２，３９…ティース、１２ａ，１２ｃ，３９ａ…回転方向側第１ティース、１２ｂ，１２ｄ，１２ｇ〜１２ｊ，１２ｋ〜１２ｎ，３９ｂ…回転方向逆側第１ティース、２２ａ，２３ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａ…弱磁束部、３３…第３ブラシ、３６ａ，３７ｂ…第１の弱磁束部、３５，３５ａ，３５ｂ…第２の弱磁束部。

Claims (10)

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を円筒状のヨークに内包し、該ヨークの内側面にて、全周に亘って周方向に沿って異なる極性を有する複数の磁石を交互に配置した直流機において、
   前記電機子コイルは、前記各磁石と同じ角度幅に対応する数のティースに巻装されており、
   整流が開始されるとき、整流中の電機子コイルにより巻装される回転方向逆側第１ティースの中心線に対応する位置が前記各磁石の境界に位置し、
   整流が終了するとき、整流中の電機子コイルにより巻装される回転方向側第１ティースの中心線に対応する位置が前記各磁石の境界に位置することを特徴とする直流機。
2. 請求項１に記載の直流機において、前記各磁石の回転方向側の端部が、整流の前半に対応した長さだけ弱磁束部とされていることを特徴とする直流機。
3. 請求項２に記載の直流機において、前記弱磁束部は、前記ヨークの周方向に両端側から互いに逆方向に向かって徐々に磁束が減少するように形成されていることを特徴とする直流機。
4. 請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の直流機において、４つの前記磁石と、４つのブラシとを備えることを特徴とする直流機。
5. 請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の直流機において、
   前記複数の磁石は、開角角度１８０°をなして一対設けられ、
   前記電機子を挟んで対向位置に配置される第１及び第２ブラシと、該第１及び第２ブラシの対向位置から所定角度をなして配置される第３ブラシとを備え、
   前記各磁石の少なくとも一つは、前記第３のブラシにて短絡される前記電機子コイルに対応して形成された第２の弱磁束部を備えること、を特徴とする直流機。
6. 請求項５に記載の直流機において、
   前記第２の弱磁束部は、前記回転方向側第１ティースの先端が、前記第３のブラシによる短絡時に通過する位置に形成されること、を特徴とする直流機。
7. 請求項５に記載の直流機において、
   前記第２の弱磁束部は、前記回転方向逆側第１ティースの後端が、前記第３のブラシによる短絡時に通過する位置に形成されること、を特徴とする直流機。
8. 請求項５乃至請求項７のうち何れか１項に記載の直流機において、
   前記第２の弱磁束部は、磁束がその回転方向逆側端部から回転方向側端部に向かって漸増するように形成されていること、を特徴とする直流機。
9. 請求項２乃至請求項８のうち何れか１項に記載の直流機において、
   前記各弱磁束部は、前記各磁石を切り欠いて形成されていることを特徴とする直流機。
10. 請求項２乃至請求項８のうち何れか１項に記載の直流機において、
    前記各弱磁束部は、着磁制御により形成されていることを特徴とする直流機。

Images