JP3239073B2 - 永久磁石界磁形ブラシ付モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石界磁形ブ
ラシ付モータに関し、特に、突極を持つ小形の永久磁石
界磁形ブラシ付モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】扁平形電機子を持つ小形（例えば、直径
20mm, 厚さ10mm）の永久磁石界磁形ブラシ付モータは、
例えば図１０に示すように、底面に軸受け（図示せず）
を有する扁平カップ状のハウジング（ヨーク）１と、こ
のハウジング１の内周面に添わせて固定した磁極数２の
永久磁石２ａ，２ｂと、磁極数３の突極３ａ，３ｂ，３
ｃを持つ積層コア３と、その積層コア３のボスに圧入し
たモータシャフト４と、そのロータブシュ５に圧入した
３セグメント（６ａ，６ｂ，６ｃ）のコミテータ６と、
火花発生を防止するバリスタ７と、１８０°配置のブラ
シ８ａ，８ｂと、ブラシ基板を含むエンドキャップ９と
を有している。積層コア３の各突極３ａ，３ｂ，３ｃに
は、図１１に示すように、集中巻で電機子巻線（電機子
コイル）Ｕ，Ｖ，Ｗが巻装されており、１相１巻線で３
相接続の電機子を形成している。

【０００３】このような永久磁石界磁形ブラシ付モータ
では、永久磁石の磁極数Ｍが２で、電機子の突極の磁極
数Ｐは、３，５，７，又は１１が一般的である。また、
Ｍ＝４の永久磁石界磁形ブラシ付モータでは、Ｐ＝３又
は６が一般的である。しかしながら、電機子のコアが突
極構造のため、コギング現象（突極と永久磁石磁極間の
磁気抵抗が回転角に対応して変動すること）を伴ってい
る。

【０００４】他方、永久磁石界磁形ブラシレスモータに
おいては、特公昭４９−８５６８号公報に見られるよう
に、コギングトルクの大きさを低減するために、ｍ相接
続の電機子巻線で、永久磁石の磁極数Ｍと突極の磁極数
Ｐとの間に、Ｍ：Ｐ＝ｍ＋２：ｍ＋１，の関係を持たせ
るようにすることが提案されている。永久磁石極数を突
極の磁極数よりも大ならしめてコギングトルクの改善を
図るものである。例えば３相接続の場合は、Ｍ：Ｐ＝
５：４である。また、特公昭８−８７６４号公報では、
同じくコギングトルクの大きさの低減のため、Ｍ：Ｐ＝
６ｎ±２：６ｎ，（但しｎは２以上の整数）の関係を持
たせるようにすることが提案されている。

【０００５】例えばｎ＝２の場合、Ｍ：Ｐ＝１０又は１
２：１２である。

【０００６】しかし、小形のブラシ付モータではブラシ
の交差角としては９０°が限界であるため、Ｍ＝４まで
が実用的である。従って、Ｍを５以上とするような上記
のブラシレスモータにおける関係式をそのまま小形ブラ
シ付モータに適用することはできない。

【０００７】また、電機子巻線の相数が偶数の場合はコ
ギングトルクが大きくなってしまうことから、３相接続
の電機子とするのが一般的である。５相以上になると、
巻線の結線箇所が増え、またブラシの交差角が７２°以
下になることから、小形モータには不向きである。

【０００８】更に、コギングトルクは１回転につき永久
磁石界磁の磁極数Ｍと電機子の突極の磁極数Ｐ＝３ｎ
（但しｎは自然数）との最小公倍数の脈動トルクであ
り、コギングトルクの大きさはその脈動数に反比例す
る。従って、脈動数を大きくなると、そのコギングトル
クの大きさは低減する。

【０００９】そしてまた、突極の磁極数Ｐの永久磁石の
磁極数Ｍに対する比Ｐ／Ｍが整数の場合は、コギングト
ルクがむしろ大きくなることが知られている。

【００１０】このような諸条件から、永久磁石界磁形ブ
ラシ付モータのコギングトルクの大きさを評価する表を
以下に掲げる。

【００１１】

【表１】

【００１２】Ｍ＝４の永久磁石界磁で、３相接続の電機
子の場合、Ｐ＝９，１５，１８，２１のモータではコギ
ングトルクが低くなる。但し、突極数Ｐ＝２１の場合、
コギングトルクの大幅低減は期待できるものの、極数が
多過ぎる故、隣接突極間の角度が１７°程度と狭くな
り、小形モータでは突極の強度低下や機械巻きが困難と
なる。従って、実用的な突極数としては、Ｐ＝９，１
５，１８が望ましい。

【００１３】また表２は、Ｍ＝２の場合、永久磁石界磁
形ブラシ付モータのコギングトルクの大きさを評価した
ものである。

【００１４】

【表２】

【００１５】このＭ＝２の場合は、Ｐ＝１５，２１のモ
ータではコギングトルクが低くなる。しかし、Ｐ＝２１
の場合、上記と同様の理由により実用的ではない。従っ
て、採用できるのはＰ＝１５のモータである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このよう
に、突極の磁極数Ｐ＝３ｎ＝９，１５又は１８になる
と、隣接突極間の角度が狭くなり、スロットが狭いので
突極に巻回できる集中巻の巻数は自ずと制限されるた
め、例えば図１１に示すように、電機子巻線Ｕ，Ｖ，Ｗ
の突極３ａ，３ｂ，３ｃから軸方向にはみ出す巻膨れ部
Ｘが必然的に小さくなるので、小形モータでは特に電機
子の扁平化、即ちモータの薄形化に寄与する利点があ
る。換言すると、小形且つ薄形で高トルク定数の永久磁
石界磁形ブラシ付モータを得るには、突極の磁極数Ｐを
９，１５又は１８とするのが良い。

【００１７】しかしながら、突極の磁極数Ｐが９，１５
又は１８になると、同相は集中巻の電機子巻線を複数個
（ｎ＝３，５又は６個）直列接続したものとなるので、
通電期間中、同相の電機子巻線の中で逆進トルクや起動
トルクに寄与しない巻線が存在すると、トルクロスが生
じてしまい、トルクの低下を招来する。

【００１８】そこで、上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、同相の集中巻の電機子巻線と突極との対応順序を関
係付けることにより、トルクロスを最小限になし、小形
且つ薄形でありながら、高トルク定数の永久磁石界磁形
ブラシ付モータを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、同相の複数の突極において主たる突極
に対し補助的な突極を隣接配置せずに左右対称形の分散
配置とし、主たる突極の巻線の向きに対して補助的な突
極の巻線を同向き巻き又は逆巻きにし、主たる突極の発
生トルクの位相に補助的な突極の発生トルクの位相を極
力近づけるようにしたものである。

【００２０】即ち、第１の発明は、円周方向等間隔に配
列された磁極数Ｍの永久磁石磁極を持つ永久磁石界磁
と、円周方向等間隔に配列された磁極数Ｐの突極を持ち
前記突極に集中巻で巻装された電機子巻線を有する電機
子と、６セグメントのコミテータとを備えた永久磁石界
磁形ブラシ付モータにおいて、Ｍ＝４，且つＰ＝９であ
り、前記電機子は前記電機子巻線を３個直列に接続した
相を３相接続して成り、３相のうち任意の相を第１相，
第２相、第３相とすると、第１相に属する突極群は、第
１突極と、この第１突極に対し回転方向前側に第３相に
属する第３突極を置いて一つ飛びで離れた第２突極と、
前記第１突極に対し回転方向後側に第２相に属する第２
突極を置いて一つ飛びで離れた第３突極とから成り、い
ずれの相の第１突極の巻線に対して同相の第２突極の巻
線及び第３突極の巻線が逆巻きとなっていることを特徴
としている。このように、第１の発明では、永久磁石の
磁極数Ｍが４，且つ突極の磁極数Ｐが９であり、コギン
グトルクが低減し、小形且つ薄型化に適したブラシ付き
モータを実現できる。また、上記のような同相の突極相
互の配置関係及び電機子巻線の同向き巻き又は逆巻きの
関係により、同相の第１突極の最大トルクに対して第２
突極と第３突極の最大トルクの発生が±電気角２０°以
内の位相差に収まるようになり、１突極当りの最大トル
クの３倍に近い合成トルクが発生し、その間、他の２相
の突極は非励磁又は発生トルクが零の状態となり、制動
トルクを発生しない。このため、トルク損失は最小にな
り、高トルク定数のブラシ付きモータを実現できる。

【００２１】また、第２の発明は、円周方向等間隔に配
列された磁極数Ｍの永久磁石磁極を持つ永久磁石界磁
と、円周方向等間隔に配列された磁極数Ｐの突極を持ち
前記突極に集中巻で巻装された電機子巻線を有する扁平
形電機子と、６セグメントのコミテータとを備えた永久
磁石界磁形ブラシ付モータにおいて、Ｍ＝４，且つＰ＝
１５であり、前記電機子は前記電機子巻線を５個直列に
接続した相を３相接続して成り、３相のうち任意の相を
第１相，第２相、第３相とすると、第１相に属する突極
群は、第１突極と、この第１突極に対し回転方向前側に
順に第３相の第４突極，第２相の第３突極，第２相の第
５突極を置いて３つ飛びに離れた第２突極と、この第２
突極の回転方向前側に順に第３相の第１突極，第２相の
第４突極を置いて２つ飛びで離れた第３突極と、前記第
１突極に対し回転方向後に順に第２相の第２突極，第３
相の第５突極，第３相の第３突極を置いて３つ飛びに離
れた第４突極と、この第４突極の回転方向後側に順に第
２相の第１突極，第３相の第２突極を置いて２つ飛びに
離れた第５突極とから成り、いずれの相の第１突極の巻
線に対して、同相の第３突極の巻線及び第５突極の巻線
が同向き巻きであると共に、同相の第２突極の巻線及び
第４突極の巻線が逆巻きとなっていることを特徴として
いる。

【００２２】このような同相の突極相互の配置関係及び
電機子巻線の同向き巻き又は逆巻きの関係でも、同相の
第１突極の最大トルクに対して第２突極と第４突極の最
大トルクの発生が±電気角１２°以内の位相差に収ま
り、また第３突極と第５突極の最大トルクの発生が±電
気角２４°以内の位相差に収まるようになり、１突極当
りの最大トルクの５倍に近い合成トルクが発生する。こ
のため、トルク損失は最小になり、高トルク定数のブラ
シ付きモータを実現できる。

【００２３】更に、第３の発明は、円周方向等間隔に配
列された磁極数Ｍの永久磁石磁極を持つ永久磁石界磁
と、円周方向等間隔に配列された磁極数Ｐの突極を持ち
前記突極に集中巻で巻装された電機子巻線を有する扁平
形電機子と、６セグメントのコミテータとを備えた永久
磁石界磁形ブラシ付モータにおいて、Ｍ＝４，且つＰ＝
１８であり、前記電機子は前記電機子巻線を６個直列に
接続した相を３相接続して成り、３相のうち任意の相を
第１相，第２相、第３相とすると、第１相に属する突極
群は、第１突極と、この第１突極に対し回転方向前側に
順に第３相の第６突極，第３相の第５突極，第２相の第
４突極を置いて３つ飛びに離れた第２突極と、この第２
突極の回転方向前側に隣接した第３突極と、この第３突
極の回転方向前側に順に第３相の第１突極，第２相の第
６突極，第２相の第５突極を置いて３つ飛びに離れた第
４突極と、第１の突極に対し回転方向後側に順に第２相
の第３突極，第２相の第２突極，第３相の第４突極を置
いて３つ飛びに離れた第５突極と、この第５突極の回転
方向後側に隣接した第６突極とから成り、いずれの相の
第１突極の巻線に対して、同相の第４突極の巻線が同向
き巻きであると共に、同相の第２突極，第３突極，第５
突極及び第６突極のそれぞれの巻線が逆巻きとなってい
ることを特徴としている。

【００２４】このような突極相互の配置関係及び電機子
巻線の巻き向きでも、同相の第１突極の最大トルクに対
して第２突極，第３突極，第５突極，第６突極の最大ト
ルクの発生が±電気角２０°以内の位相差に収まり、ま
た第４突極は同位相であるため、１突極当りの最大トル
クの６倍に近い合成トルクが発生する。従って、高トル
ク定数のブラシ付きモータを実現できる。

【００２５】３相接続の電機子はスター結線（Ｙ結線）
でもΔ結線でも高トルク化を実現できるが、スター結線
の場合はコギングトルクの低減に有利である。

【００２６】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施形態〕図１は本発明の第１の実施形態に係
る永久磁石界磁形ブラシ付モータを示す概略平面図、図
２は同永久磁石界磁形ブラシ付モータのＹ結線の電機子
巻線を示す概略図、図３は同永久磁石界磁形ブラシ付モ
ータを回転方向に沿って展開した状態を示す展開図であ
る。

【００２７】本例の永久磁石界磁形ブラシ付モータ１０
は、円周方向等間隔に配列された磁極数４の永久磁石界
磁（ステータ）１１と、円周方向等間隔に配列された磁
極数９のコアの突極Ｋ（Ｋ₁ 〜Ｋ₉ ）を持ち、突極Ｋに
集中巻で巻装された３相接続の電機子巻線（Ｕ₁ ⁺ ，Ｗ
₃ ^- ，Ｕ₂ ^- ，Ｗ₁ ⁺ ，Ｖ₃ ^- ，Ｗ₂ ^- ，Ｖ₁ ⁺ ，Ｕ₃
^- ，Ｖ₂ ^- ）を有する電機子（ロータ）１２と、６セグ
メントのコミテータ１３とを備えている。永久磁石界磁
１１は、Ｎ極とＳ極が交互に着磁されてヨークとしての
ハウジング（図示せず）の内側に配置され、ロータ１２
の突極Ｋと対向する４個の永久磁石磁極Ｍｇ（Ｍ₁ 〜Ｍ
₄ ）を備えている。なお、永久磁石界磁１１は４個の永
久磁石単体を配列したものでも良い。コミテータ１３は
６個のセグメントＳ（Ｓ₁₁〜Ｓ₃₂）を有しており、セグ
メントＳ₁₁と１８０°回転対称位置のセグメントＳ₁₂、
セグメントＳ₂₁と１８０°回転対称位置のセグメントＳ
₂₂、セグメントＳ₃₁と１８０°回転対称位置のセグメン
トＳ₃₂とは、それぞれリード線Ｌ_1,Ｌ_2,Ｌ₃ で相互接続
されている。そしてコミテータ１３には９０°交差角の
正極ブラシＢ⁺ と負極ブラシＢ^- とが摺接している。

【００２８】３相のうち任意の相をＵ相（第１相），Ｖ
相（第２相），Ｗ相（第３相）とすると、本例のＵ相に
属する突極群は、第１突極Ｋ₁ と、この第１突極Ｋ₁ に
対し回転方向（図１の時計方向）前側にＷ相に属する第
３突極Ｋ₂ を置いて一つ飛びで離れた第２突極Ｋ₃ と、
第１突極Ｋ₁ に対し回転方向後側にＶ相に属する第２突
極Ｋ₉ を置いて一つ飛びで離れた第３突極Ｋ₈ とから成
る。

【００２９】Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相はサイクリック配置であ
るため、Ｖ相（第２相）→Ｕ相（第１相）、Ｗ相（第３
相）→Ｖ相（第２相）、Ｕ相（第１相）→Ｗ相（第３
相）のように順に置き換えると、Ｖ相に属する突極群も
上記と同様にして定められる。

【００３０】即ち、Ｖ相に属する突極群は、Ｕ相の第１
突極Ｋ₁ に対し回転方向後側１２０°の位置にある第１
突極Ｋ₇ と、この第１突極Ｋ₇ に対し回転方向前側にＵ
相に属する第３突極Ｋ₈ を置いて一つ飛びで離れた第２
突極Ｋ₉ と、第１突極Ｋ₇ に対し回転方向後側にＷ相に
属する第２突極Ｋ₆ を置いて一つ飛びで離れた第３突極
Ｋ₅ とから成る。

【００３１】更に、Ｗ相に属する突極群も上記と同様に
して定められる。即ち、Ｗ相に属する突極群は、Ｕ相の
第１突極Ｋ₁ に対し回転方向後側２４０°の位置にある
第１突極Ｋ₄ と、この第１突極Ｋ₄ に対し回転方向前側
にＶ相に属する第３突極Ｋ₅を置いて一つ飛びで離れた
第２突極Ｋ₆ と、第１突極Ｋ₄ に対し回転方向後側にＵ
相に属する第２突極Ｋ₃ を置いて一つ飛びで離れた第３
突極Ｋ₂ とから成る本例の３相Ｙ結線（スター結線）の
電機子巻線は、図２に示すように、共有結線点Ｃに接続
するＵ相が集中巻の巻線（コイル）Ｕ₃ ^- ，Ｕ₁ ⁺ ，Ｕ
₂ ^- の直列接続から成り、また共有結線点Ｃに接続する
Ｖ相も集中巻の巻線Ｖ₃ ^- ，Ｖ₁ ⁺，Ｖ₂ ^- の直列接続
から成り、更に共有結線点Ｃに接続するＷ相も集中巻の
巻線Ｗ₃ ^- ，Ｗ₁ ⁺ ，Ｗ₂ ^- の直列接続から成る。そし
ていずれの相の第１突極Ｋ₁，Ｋ₇ ，Ｋ₄ の巻線
Ｕ₁ ⁺ ，Ｖ₁ ⁺ ，Ｗ₁ ⁺ に対して同相の第２突極Ｋ₃ ，
Ｋ₉，Ｋ₆ の巻線Ｕ₂ ^- ，Ｖ₂ ^- ，Ｗ₂ ^- 及び第３突極
Ｋ₈ ，Ｋ₅ ，Ｋ₂ の巻線Ｕ₃ ^- ，Ｖ₃ ^- ，Ｗ₃ ^- が逆巻
きとなっている。

【００３２】次に、上記モータにおける回転トルクの発
生メカニズムを簡易的に理解するため、図４，図５を参
照する。図４は突極磁極と永久磁石界磁との回転角によ
る発生トルクの推移を説明するための概略図である。

【００３３】例えばＵ相の第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ に
ある期間に亘り一定方向の励磁電流を流し、図４（ａ）
に示す如く、例えばＳ極の突極Ｋ₁ の全体がＳ極の永久
磁石磁極Ｍ₁ にそっくり対向している場合、反発磁力が
ロータの回転中心を通るため、その位置での突極Ｋ₁ に
よる発生トルクは略零である。そこから少し回転して、
図４（ｂ）に示す如く、突極Ｋ₁ の一部が隣接のＮ極の
永久磁石磁極Ｍ₂ にも対向し始める頃、永久磁石磁極Ｍ
₂ の磁気吸引力が円周方向の成分を持つため、その位置
で発生トルクが現れ、回転と共に除々にそれが単調増加
する。そして、図４（ｃ）に示す如く、突極Ｋ₁ の放射
中心線がＳ極の永久磁石磁極Ｍ₁ とＮ極の永久磁石磁極
Ｍ₂ の磁極境界に丁度位置するとき、Ｎ極の永久磁石磁
極Ｍ₂ との磁気吸引力及びＳ極の永久磁石磁極Ｍ₁ との
磁気反発力の総和の円周方向成分が極大になるため、最
大のトルクＴ_max が発生する。図４（ｄ）に示す如く、
突極Ｋ₁ の大部分がＮ極の永久磁石磁極Ｍ₂ に対向する
と、磁気吸引力の円周方向成分が小さくなるため、発生
トルクが単調減少し、図４（ｅ）に示す如く、突極Ｋ₁
の全部がＮ極の永久磁石磁極Ｍ₂ にそっくり対向する
と、磁気吸引力がロータの回転中心を通るため、その位
置での発生トルクは略零となる。

【００３４】このように、磁極が交互の永久磁石磁極Ｍ
₁ 〜Ｍ₄ が９０°間隔で配置されているため、ある一つ
の突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ に一定方向の電流が流れ続けて
いると、回転に寄与する起動トルクは機械角９０°で単
調増減する。ここで、図４（ａ）の位置や図４（ｅ）の
位置のように、発生トルクが零近傍になる位置では、突
極Ｋ₁ の起動トルクはロータ全体のトルクに占める率が
低下する。このため、本例のモータでは、後述するよう
に、突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ に、永久磁石磁極Ｍ₁ とＭ₂
の磁極境界の±３０°の範囲（通電角６０°）のみで励
磁電流が流れるように転流モードが決められている。Ｖ
相の第１突極Ｋ₇ の巻線Ｖ₁ ⁺ やＷ相の第１突極Ｋ₄ の
巻線Ｗ₁ ⁺ に対する励磁電流も同様のタイミングで転流
される。

【００３５】このＵ相の第１突極Ｋ₁ に対してＵ相の第
２突極Ｋ₃ は回転方向前側８０°の位置にあるが、その
巻線Ｕ₂ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きにな
っているため、その発生トルクは機械角で位相差１０°
だけ遅れている。逆に、Ｕ相の第３突極Ｋ₈ は第１突極
Ｋ₁ に対して回転方向後側８０°の位置にあるが、その
巻線Ｕ₃ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きにな
っているため、その発生トルクは機械角で位相差１０°
だけ進んでいる。ここで、Ｕ相の突極の発生トルクの推
移をサインカーブで近似すると、図５（ａ）に示すよう
になる。縦軸はトルクの大きさを表し、＋は正回転の起
動トルク、−は逆回転の制動トルクを示す。ただ、実際
は制動トルクを生じる期間は電流を流さないようにして
いるため、−で示す制動トルクは発生しない。

【００３６】Ｗ相の第１突極Ｋ₄ はＵ相の第１突極Ｋ₁
に対して回転方向前側１２０°の位置にあるが、Ｓ極の
永久磁石磁極Ｍ₃ とＮ極の永久磁石磁極Ｍ₄ の磁極境界
より回転方向後側６０°の位置にあるため、図５（ｂ）
に示す如く、その発生トルクはＵ相の第１突極Ｋ₁ に対
して機械角で位相差６０°だけ遅れている。Ｗ相の第１
突極Ｋ₄ に対してＷ相の第２突極Ｋ₆ は回転方向前側８
０°の位置にあるが、その巻線Ｗ₂ ^- は第１突極Ｋ₄ の
巻線Ｗ₁ ⁺ とは逆巻きになっているため、その発生トル
クは機械角で位相差１０°だけ遅れている。逆に、Ｗ相
の第３突極Ｋ₂は第１突極Ｋ₄ に対して回転方向後側８
０°の位置にあるが、その巻線Ｗ₃ ^- は第１突極Ｋ₁ の
巻線Ｗ₁ ⁺ とは逆巻きになっているため、その発生トル
クは機械角で位相差１０°だけ進んでいる。

【００３７】Ｖ相の第１突極Ｋ₇ はＵ相の第１突極Ｋ₁
に対して回転方向後側１２０°の位置にあるが、Ｓ極の
永久磁石磁極Ｍ₃ とＮ極の永久磁石磁極Ｍ₄ の磁極境界
より回転方向前側６０°の位置にあるため、図５（ｃ）
に示す如く、その発生トルクはＵ相の第１突極Ｋ₁ に対
して機械角で位相差６０°だけ進んでいる。Ｖ相の第１
突極Ｋ₇ に対してＶ相の第２突極Ｋ₉ は回転方向前側８
０°の位置にあるが、その巻線Ｖ₂ ^- は第１突極Ｋ₇ の
巻線Ｖ₁ ⁺ とは逆巻きになっているため、その発生トル
クは機械角で位相差１０°だけ遅れている。逆に、Ｖ相
の第３突極Ｋ₅は第１突極Ｋ₇ に対して回転方向後側８
０°の位置にあるが、その巻線Ｖ₃ ^- は第１突極Ｋ₇ の
巻線Ｖ₁ ⁺ とは逆巻きになっているため、その発生トル
クは機械角で位相差１０°だけ進んでいる。

【００３８】今、図３に示すように、正極ブラシＢ⁺ が
Ｕ相のセグメントＳ₂₁に接触しており、負極ブラシＢ^-
がＷ相のセグメントＳ₃₁から離れてＶ相のセグメントＳ
₂₁に接触し始め、Ｕ相からＶ相に励磁電流が流れる第１
の転流モード（機械角０〜３０°の期間）において
は、Ｕ相の第１突極Ｋ₁ とＶ相の第１突極Ｋ₇ がＳ極に
なると共に、Ｕ相の第２突極Ｋ₃ ，第３突極Ｋ₈ ，Ｖ相
の第２突極Ｋ₉ ，第３突極Ｋ₅ がＮ極になる。Ｖ相の第
１〜第３の突極Ｋ₇ ，Ｋ₉ ，Ｋ₅ は永久磁石磁極Ｍ₄ ，
Ｍ₁ ，Ｍ₃ にそっくり対向しているため、それらの磁力
は回転トルクに寄与しないが、Ｕ相の第１突極Ｋ₁ は極
大のトルクを発生し、Ｕ相の第２突極Ｋ₃，第３突極Ｋ
₈ はそれよりやや低めのトクルを発生する。極大値をＴ
_max とし、発生トルクの変動をサイカーブで近似する
と、Ｕ相の第１突極Ｋ₁ ，第２突極Ｋ₃ ，第３突極Ｋ₈
による合成トルクＴは、回転角を機械角でθとすると、
次の式で与えられる。 Ｔ＝Ｔ_max cos2θ＋Ｔ_max cos(2 θ＋20°) ＋Ｔ_max cos( 2θ−20°) ＝（１＋２cos20 °）Ｔ_max cos2θ≒2.88Ｔ_max cos2θ 従って、回転角θ＝０°のとき、最大合成トルクＦ_max
は2.88Ｔ_max である。

【００３９】第１の転流モードが終了する時（θ＝３０
°の時）は、Ｕ相の３突極の合成トルクが最小トルクＦ
_min ＝Ｆ_max ／２＝2.88Ｔ_max cos （ 2×30°）＝1.44
Ｔ_max迄下がるが、正極ブラシＢ⁺ がＵ相のセグメント
Ｓ₂₁からＷ相のセグメントＳ₃₁に接触し始めるため、Ｗ
相からＶ相に励磁電流が流れる第２の転流モード（機械
角３０〜６０°の期間）になる。このため、Ｗ相の３
突極による合成トルクが漸増して機械角６０°で最大合
成トルクＦ_max に回復する。そして、負極ブラシＢ^- が
Ｖ相のセグメントＳ₁₂からＵ相のセグメントＳ₂₂に接触
し始めると、Ｗ相からＵ相に励磁電流が流れる第３の転
流モード（機械角６０〜９０°の期間）になる。この
ため、Ｗ相の３突極による合成トルクがＦ_min 迄漸減す
る。そして正極ブラシＢ⁺ がＷ相のセグメントＳ₃₁から
Ｖ相のセグメントＳ₁₂に接触し始め、Ｖ相からＵ相に励
磁電流が流れる第４の転流モード（機械角９０〜１２０
°の期間）になると、今度はＶ相の３突極による合成
トルクが最大トルクＦ_max 迄漸増した後、負極ブラシＢ
^- がＵ相のセグメントＳ₂₂からＷ相のセグメントＳ₃₂に
接触し始めるので、Ｖ相からＷ相に励磁電流が流れる第
５の転流モード（機械角１２０〜１５０°の期間）に
なる。このモードではＶ相の３突極による合成トルクが
Ｆ_min 迄漸減するが、正極ブラシＢ⁺ がＵ相のセグメン
トＳ₂₂に接触し始め、Ｕ相からＷ相に励磁電流が流れる
第６の転流モード（機械角１５０〜１８０°の期間）
になるので、Ｕ相の３突極による合成トルクが最大トル
クＦ_max迄漸増する。

【００４０】従って、本例のブラシ付きモータは機械角
１８０°で第１〜第６の転流モードの順で切り換えられ
る。その際、機械角３０°毎の各モードでの合成トルク
は極小値Ｆ_min と極大値Ｆ_max の間で高トルク値を維持
したまま滑らかに推移する。

【００４１】このように、本例の永久磁石界磁形ブラシ
付モータ１０は、永久磁石の磁極数Ｍが４，且つ突極の
磁極数Ｐが９であり、コギングトルクが低減し、小形且
つ薄型化に適したブラシ付きモータ（例えば直径20mm,
厚さ7mm ）でありながら、前述したように、電機子巻線
（Ｕ₁ ⁺ ，Ｗ₃ ^- ，Ｕ₂ ^- ，Ｗ₁ ⁺ ，Ｖ₃ ^- ，Ｗ₂ ^-，
Ｖ₁ ⁺ ，Ｕ₃ ^- ，Ｖ₂ ^- ）と突極Ｋ（Ｋ₁ 〜Ｋ₉ ）との
対応順序を関係付けることにより、同相の第１突極Ｋ_1,
Ｋ_7,Ｋ_4,の最大トルクに対して第２突極Ｋ_3,Ｋ_9,Ｋ₆ と
第３突極Ｋ_8,Ｋ_5,Ｋ₂ の最大トルクの発生が±電気角２
０°以内の位相差に収まるようになり、各転流モードで
は１突極当りの最大トルクＴ_max の３倍に近い合成トル
ク（Ｆ_min ＝Ｆ_max ／２＝1.44Ｔ_max 〜Ｆ_max ＝2.88Ｔ
_max ）を発生し、その間、他の２相の突極は非励磁又は
発生トルクが零の状態となり、制動トルクを発生しな
い。このため、トルク損失は最小になり、高トルク定数
のブラシ付きモータを実現できる。

【００４２】また起動トルクに寄与する相を切り換える
時点（第１の転流モードから第２の転流モードへの切り
換え点、第３の転流モードから第４の転流モードへの切
り換え点、第５の転流モードから第６の転流モードへの
切り換え点）の前後では、通電するも発生トルクが零と
なる相が不変であり、非励磁相を必ず１相含んでいる。
このため、起動トルクに寄与する相に流す励磁電流がモ
ード切り換え前後で変動し難く、コギングトルクの低減
に好都合である。

【００４３】ここで考察するに、図１において、仮に、
Ｕ相の第１突極Ｋ₁ に対してＵ相の第２突極が隣接の突
極Ｋ₂ であると共に、Ｕ相の第３突極が隣接の突極Ｋ₉
であり、しかもそれら第１〜３突極の集中巻の巻線が同
巻きである場合、第２突極Ｋ₂ が回転方向前側４０°の
位置にあるため、その発生トルクは第１突極Ｋ₁ のそれ
に比し機械角で位相差４０°だけ進んでいる。また第３
突極Ｋ₉ が回転方向後側４０°の位置にあるため、その
発生トルクは第１突極Ｋ₁ のそれに比し機械角で位相差
４０°だけ遅れている。Ｓ極の永久磁石磁極Ｍ₁ とＮ極
の永久磁石磁極Ｍ₂ の磁極境界にＳ極の第１突極Ｋ₁ が
真正面に対向した時点で、第１突極Ｋ₁のトルクは最大
トルクＴ_max となるが、Ｓ極の第２突極Ｋ₂ はＮ極の永
久磁石磁極Ｍ₂ にそっくり対向しており、またＳ極の第
３突極Ｋ₉ もＳ極の永久磁石磁極Ｍ₁ にそっくり対向し
ているため、第２突極Ｋ₂ 及び第３突極Ｋ₉ はトクルを
発生しない。従って、最大合成トルクが高々Ｔ_max であ
る。

【００４４】このＵ相への通電開始時点では、Ｓ極の第
２突極Ｋ₂ がＳ極の永久磁石磁極Ｍ₁ とＮ極の永久磁石
磁極Ｍ₂ の磁極境界から回転方向前側２０°の位置にあ
るため、その位置での発生トルクはＴ_max cos （２×10
°）である。しかし、この通電開始時点で、Ｓ極の第３
の突極Ｋ₉ がＮ極の永久磁石磁極Ｍ₄ とＳ極の永久磁石
磁極Ｍ₁ の磁極境界から２０°の位置にあるため、第３
の突極Ｋ₉ にはＴ_maxcos （２×20°）の制動トルクが
発生するので、合成トルクはＴ_max cos （２×10°）−
Ｔ_max cos （２×20°）＝0.23Ｔ_max である。同様に、
Ｕ相への通電終了時点での合成トルクも0.23Ｔ_max であ
る。このため、最小合成トルクは0.23Ｔ_max であり、こ
のような突極群の選定及び巻装方法では、補助的な突極
の発生トルクが制動トルクして起動トルクを減じるよう
に現れるので、トルク起動トルクが0.23Ｔ_max 〜Ｔ_max
の範囲の低出力に留まる。

【００４５】しかしながら、本例のモータ１０では、補
助的な第２突極Ｋ₃ と第３突極Ｋ₈とを第１突極Ｋ₁ に
対し非隣接で左右対称配置に選定して発生トルクの位相
差を決め、第２突極Ｋ₃ と第３突極Ｋ₈ の集中巻の巻線
Ｕ₂ ^- ，Ｕ₃ ^- を第１突極Ｋ₁ の集中巻の巻線Ｕ₁ ⁺ と
は逆巻きにして発生トルクの位相反転を行って、第１突
極Ｋ₁ の発生トルクの位相に極力近づけたものである。
通電角が±３０°であるのに対し、位相が±１０°だけ
であり、通電角の中に３突極Ｋ₁ ，Ｋ₃ ，Ｋ₈の極大ト
ルクの発生する位相が含まれているため、３者が協働し
てトルクを高め合う。従って、高トルク定数のブラシ付
きモータが実現できる。

【００４６】〔第２の実施形態〕図６は本発明の第２の
実施形態に係る永久磁石界磁形ブラシ付モータを回転方
向に沿って展開した状態を示す展開図、図７は同永久磁
石界磁形ブラシ付モータのΔ結線の電機子巻線を示す概
略図である。

【００４７】本例の永久磁石界磁形ブラシ付モータ２０
も、図１に示す第１の実施形態と同様に、突極Ｋ（Ｋ₁
〜Ｋ₉ ）と、突極Ｋに集中巻で巻装された３相接続の電
機子巻線（Ｕ₁ ⁺ ，Ｗ₃ ^- ，Ｕ₂ ^- ，Ｗ₁ ⁺ ，Ｖ₃ ^- ，
Ｗ₂ ^- ，Ｖ₁ ⁺ ，Ｕ₃ ^- ，Ｖ₂ ^- ）との対応関係は同じ
である。第１の実施形態の電機子はＹ結線（スター結
線）であるが、本例ではΔ結線が採用されている。

【００４８】例えば、第１の転流モードでは、主励磁
相はＵ相で、複励磁相はＶ相とＷ相となる。第１の実施
形態のＹ結線においては、主励磁相はＵ相で、複励磁相
はＶ相のみであり、Ｕ相とＶ相は直列に接続されてい
る。これに対し、本例の複励磁相はＶ相とＷ相との直列
接続であり、その分、巻線抵抗が大きく、しかもそれに
対して主励磁相のＵ相が並列接続しているため、主励磁
相のＵ相に流れる励磁電流はＹ結線の場合に比し大きく
なり、更なる高トルク化が実現できる。また、Δ結線で
はＹ結線に比し巻線の接続箇所が少なくなり、小形モー
タでは製造上の利点がある。

【００４９】しかし、例えば第１の転流モードから第
２の転流モードへの切り換え時には、複励磁相のＷ相
に励磁電流が逆流する。これはコギングの要因となる。
しかも、各モードの切り換え時には必ず同一の複励磁相
に逆流が生じる。従って、コギングの抑制を優先する場
合はＹ結線の第１の実施形態を採用することが好まし
い。

【００５０】〔第３の実施形態〕図８は本発明の第３の
実施形態に係る永久磁石界磁形ブラシ付モータを示す概
略平面図である。

【００５１】図１に示す永久磁石界磁形ブラシ付モータ
１０では突極数が９であるが、本例の永久磁石界磁形ブ
ラシ付モータ３０では突極数が１５である。突極Ｋ₁ 〜
Ｋ₁₅）に対して集中巻の巻線Ｕ₁ ⁺ ，Ｗ₄ ^- ，Ｖ₃ ⁺ ，
Ｖ₅ ⁺ ，Ｕ₂ ^- ，Ｗ₁ ⁺ ，Ｖ₄ ^- ，Ｕ₃ ⁺ ，Ｕ₅ ⁺ ，Ｗ
₂ ^- ，Ｖ₁ ⁺ ，Ｕ₄ ^- ，Ｗ₃ ⁺ ，Ｗ₅ ⁺ ，Ｖ₂ ^- が順に
対応している。

【００５２】３相のうち任意の相をＵ相（第１相），Ｖ
相（第２相），Ｗ相（第３相）とすると、本例のＵ相に
属する突極群は、第１突極Ｋ₁ と、この第１突極Ｋ₁ に
対し回転方向前側に順にＷ相の第４突極Ｋ₂ ，Ｖ相の第
３突極Ｋ₃ ，Ｖ相の第５突極Ｋ₄ を置いて３つ飛びに離
れた第２突極Ｋ₅ と、この第２突極Ｋ₅ の回転方向前側
に順にＷ相の第１突極Ｋ₆ ，Ｖ相の第４突極Ｋ₇ を置い
て２つ飛びで離れた第３突極Ｋ₈ と、第１突極Ｋ₁ に対
し回転方向後に順にＶ相の第２突極Ｋ₁₅，Ｗ相の第５突
極Ｋ₁₄，Ｗ相の第３突極Ｋ₁₃を置いて３つ飛びに離れた
第４突極Ｋ₁₂と、この第４突極Ｋ₁₂の回転方向後側に順
にＶ相の第１突極Ｋ₁₁，Ｗ相の第２突極Ｋ₁₀を置いて２
つ飛びに離れた第５突極Ｋ₉ とから成る。

【００５３】第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ に対して、同相
の第３突極Ｋ₈ の巻線Ｕ₃ ⁺ 及び第５突極Ｋ₉ の巻線Ｕ
₅ ⁺ が同向き巻きであると共に、同相の第２突極Ｋ₅ の
巻線Ｕ₂ ^- 及び第４突極Ｋ₁₂の巻線Ｕ₄ ^- が逆巻きとな
っている。

【００５４】図８から明らかなように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ
相はサイクリック配置であるため、Ｖ相（第２相）→Ｕ
相（第１相）、Ｗ相（第３相）→Ｖ相（第２相）、Ｕ相
（第１相）→Ｗ相（第３相）のように順に置き換える
と、Ｖ相やＷ相に属する突極群も上記と同様にして定め
られる。

【００５５】Ｕ相の第１突極Ｋ₁ に対してＵ相の第２突
極Ｋ₅ は回転方向前側９６°の位置にあるが、その巻線
Ｕ₂ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きになって
いるため、その発生トルクは機械角で位相差６°だけ進
んでいる。Ｕ相の第１突極Ｋ₁ に対してＵ相の第４突極
Ｋ₁₂は回転方向後側９６°の位置にあるが、その巻線Ｕ
₄ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きになってい
るため、その発生トルクは機械角で位相差６°だけ遅れ
ている。また、Ｕ相の第３突極Ｋ₈ は第１突極Ｋ₁ に対
して回転方向後側１６８°の位置にあるが、その巻線Ｕ
₃ ⁺ は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは同向き巻きになっ
ているため、その発生トルクは機械角で位相差１２°だ
け遅れている。同様に、Ｕ相の第５突極Ｋ₉ は第１突極
Ｋ₁ に対して回転方向後側１９２°の位置にあるが、そ
の巻線Ｕ₅ ⁺ は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは同向き巻
きになっているため、その発生トルクは機械角で位相差
１２°だけ進んでいる。従って、第１〜第５突極Ｋ₁ ，
Ｋ₅ ，Ｋ₈ ，Ｋ₁₂，Ｋ₉ による合成トルクは次式で与え
られる。 Ｔ＝Ｔ_max cos2θ＋Ｔ_max cos( 2θ＋12°) ＋Ｔ_max cos( 2θ−12°) ＋Ｔ_max cos(2 θ＋24°) ＋Ｔ_max cos( 2θ−24°) ＝（１＋２cos12 °＋2cos24°）Ｔ_max cos2θ≒4.39Ｔ_max cos2θ このように、主たる第１突極Ｋ₁ の最大トルクに対して
補助的な第２〜第５突極Ｋ₅ ，Ｋ₈ ，Ｋ₁₂，Ｋ₉ の最大
トルクが通電角±３０°内の位相差に収まって発生する
ため、Ｕ相のすべての突極が起動トルクを高め合うよう
になる。このため、本例のＰ＝１５のブラシ付きモータ
３０でも高トルク化を実現できる。なお、本例のモータ
３０はＹ結線であるが、Δ結線の場合は更なる高トルク
化が達成できる。また必要があれば、本例の突極と巻線
の関係は永久磁石の磁極数Ｍが２の場合の小形モータに
採用しても良い。

【００５６】〔第４の実施形態〕図９は本発明の第４の
実施形態に係る永久磁石界磁形ブラシ付モータを示す概
略平面図である。

【００５７】図１に示す永久磁石界磁形ブラシ付モータ
１０では突極数が９であるが、本例の永久磁石界磁形ブ
ラシ付モータ４０では突極数が１８である。突極Ｋ₁ 〜
Ｋ₁₈に対して集中巻の巻線Ｕ₁ ⁺ ，Ｗ₅ ^- ，Ｗ₄ ^- ，Ｖ
₄ ^- ，Ｕ₂ ^- ，Ｕ₃ ^- ，Ｗ₁ ⁺ ，Ｖ₆ ^- ，Ｖ₅ ^- ，Ｕ₄
⁺ ，Ｗ₂ ^- ，Ｗ₃ ^- ，Ｖ₁ ⁺ ，Ｕ₆ ^- ，Ｕ₅ ^- ，
Ｗ₄ ⁺ ，Ｖ₂ ^- ，Ｖ₃ ^- が順に対応している。

【００５８】３相のうち任意の相をＵ相（第１相），Ｖ
相（第２相），Ｗ相（第３相）とすると、本例のＵ相に
属する突極群は、第１突極Ｋ₁ と、この第１突極Ｋ₁ に
対し回転方向前側に順にＷ相の第６突極Ｋ₂ ，Ｗ相の第
５突極Ｋ₃ ，Ｖ相の第４突極Ｋ₄ を置いて３つ飛びに離
れた第２突極Ｋ₅ と、この第２突極Ｋ₅ の回転方向前側
に隣接した第３突極Ｋ₆ と、この第３突極Ｋ₆ の回転方
向前側に順にＷ相の第１突極Ｋ₇ ，Ｖ相の第６突極
Ｋ₈ ，Ｖ相の第５突極Ｋ₉ を置いて３つ飛びに離れた第
４突極Ｋ₁₀と、第１突極Ｋ₁ に対し回転方向後側に順に
Ｖ相の第３突極Ｋ₁₈，Ｖ相の第２突極Ｋ₁₇，Ｗ相の第４
突極Ｋ₁₆を置いて３つ飛びに離れた第５突極Ｋ₁₅と、こ
の第５突極Ｋ₁₅の回転方向後側に隣接した第６突極Ｋ₁₄
とから成る。

【００５９】第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ に対して、同相
の第４突極Ｋ₁₀の巻線Ｕ₄ ⁺ が同巻きであると共に、同
相の第２突極Ｋ₅ ，第３突極Ｋ₆ ，第５突極Ｋ₁₅及び第
６突極Ｋ₁₄のそれぞれの巻線Ｕ₂ ^- ，Ｕ₃ ^- ，Ｕ₅ ^- ，
Ｕ₅ ^- が逆巻きとなっている図９から明らかなように、
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相はサイクリック配置であるため、Ｖ相
（第２相）→Ｕ相（第１相）、Ｗ相（第３相）→Ｖ相
（第２相）、Ｕ相（第１相）→Ｗ相（第３相）のように
順に置き換えると、Ｖ相やＷ相に属する突極群も上記と
同様にして定められる。

【００６０】Ｕ相の第１突極Ｋ₁ に対してＵ相の第２突
極Ｋ₅ は回転方向前側８０°の位置にあるが、その巻線
Ｕ₂ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きになって
いるため、その発生トルクは機械角で位相差１０°だけ
遅れている。Ｕ相の第１突極Ｋ₁ に対してＵ相の第３突
極Ｋ₆ は回転方向後側１００°の位置にあるが、その巻
線Ｕ₃ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きになっ
ているため、その発生トルクは機械角で位相差１０°だ
け進んでいる。また、Ｕ相の第４突極Ｋ₁₀は第１突極Ｋ
₁ に対して１８０°の位置にあるため、その発生トルク
は同位相である。更に、Ｕ相の第５突極Ｋ₁₅は第１突極
Ｋ₁ に対して回転方向後側８０°の位置にあるが、その
巻線Ｕ₅ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻きにな
っているため、その発生トルクは機械角で位相差１０°
だけ進んでいる。そして、Ｕ相の第６突極Ｋ₁₄は第１突
極Ｋ₁ に対して回転方向後側１００°の位置にあるが、
その巻線Ｕ₆ ^- は第１突極Ｋ₁ の巻線Ｕ₁ ⁺ とは逆巻き
になっているため、その発生トルクは機械角で位相差１
０°だけ遅れている。従って、第１〜第６突極Ｋ₁，Ｋ
₅ ，Ｋ₆ ，Ｋ₁₀，Ｋ₁₅，Ｋ₁₄による合成トルクは次式で
与えられる。 Ｔ＝２Ｔ_max cos2θ＋２Ｔ_max cos( 2θ＋20°) ＋Ｔ_max cos( 2θ−20°) ＝２（１＋２cos20 °）Ｔ_max cos2θ≒5.76Ｔ_max cos2θ このように、主たる第１突極Ｋ₁ の最大トルクに対して
補助的な第２〜第５突極Ｋ₅ ，Ｋ₈ ，Ｋ₁₂，Ｋ₉ の最大
トルクが通電角±３０°内の位相差に収まって発生する
ため、Ｕ相のすべての突極が起動トルクを高めるように
なる。このため、本例のＰ＝１８のブラシ付きモータ３
０でも高トルク化を実現できる。なお、本例のモータ４
０はＹ結線となっているが、Δ結線の場合は更なる高ト
ルク化が達成できる。

【００６１】なお、Ｍ＝４，Ｐ＝２１の永久磁石界磁形
ブラシ付モータにおいても、上記と同様に同相の突極の
発生トルクの位相を相互に近づけることができる。即
ち、任意の相の突極群は、第１突極と、この第１突極に
対して回転方向前側で４つ飛び離れた第２突極と、この
第２突極に対して回転方向前側で隣接した第３突極と、
この第３突極に対して回転方向前側で３つ飛び離れた第
４突極と、第１突極に対して回転方向後側で４つ飛び離
れた第５突極と、この第５突極に対して回転方向後側で
隣接した第６突極と、この第６突極に対して回転方向後
側で３つ飛び離れた第７突極とから成り、第１突極の巻
線に対して第４突極及び第７突極の巻線は同向き巻きで
あり、第１突極の巻線に対して第２突極，第３突極，第
５突極及び第６突極の巻線は逆巻きである。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、同相の
複数の突極において主たる突極に対し補助的な突極を隣
接配置せずに左右対称形の分散配置とし、主たる突極の
巻線の向きに対して補助的な突極の巻線の向きを同向き
巻き又は逆巻きにし、主たる突極の発生トルクの位相に
補助的な突極の発生トルクの位相を極力近づけるように
したものである。従って、次のような効果を奏する。

【００６３】 第１の発明では、永久磁石の磁極数Ｍ
が４，且つ突極の磁極数Ｐが９であり、コギングトルク
が低減し、小形且つ薄型化に適したブラシ付きモータを
実現できる。また、同相の第１突極の最大トルクに対し
て第２突極と第３突極の最大トルクの発生が±電気角２
０°以内の位相差に収まるようになり、１突極当りの最
大トルクの３倍に近い合成トルクが発生し、その間、他
の２相の突極は非励磁又は発生トルクが零の状態とな
り、制動トルクを発生しない。高トルク定数のブラシ付
きモータを実現できる。

【００６４】 第２発明のＰ＝１５の場合、第３の発
明のＰ＝１８の場合も、第１の発明と同様の効果を得る
ことができる。

【００６５】 電機子がスター結線の場合は更なるコ
ギングトルクの低減を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る永久磁石界磁形
ブラシ付モータを示す概略平面図である。

【図２】同永久磁石界磁形ブラシ付モータのＹ結線の電
機子巻線を示す概略図である。

【図３】同永久磁石界磁形ブラシ付モータを回転方向に
沿って展開した状態を示す展開図である。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は突極磁極と永久磁石界磁との
回転角度による発生トルクの推移を説明するための概略
図である。

【図５】（ａ）はＵ相の発生トルクの推移を示すグラ
フ、（ｂ）はＷ相の発生トルクの推移を示すグラフ、
（ｃ）はＷ相の発生トルクの推移を示すグラフ、（ｄ）
は転流モードの推移を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る永久磁石界磁形
ブラシ付モータを回転方向に沿って展開した状態を示す
展開図である。

【図７】同永久磁石界磁形ブラシ付モータのΔ結線の電
機子巻線を示す概略図である。

【図８】本発明の第３の実施形態に係る永久磁石界磁形
ブラシ付モータを示す概略平面図である。

【図９】本発明の第４の実施形態に係る永久磁石界磁形
ブラシ付モータを示す概略平面図である。

【図１０】従来の扁平形電機子を持つ小形の永久磁石界
磁形ブラシ付モータを示す分解斜視図である。

【図１１】図１０に示す永久磁石界磁形ブラシ付モータ
におけるロータを示す側面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０…永久磁石界磁形ブラシ付モー
タ １１…永久磁石界磁（ステータ） １２…電機子（ロータ） １３…６セグメントのコミテータ Ｋ，Ｋ₁ 〜Ｋ₁₈…コアの突極 Ｍｇ，Ｍ₁ 〜Ｍ₄ …永久磁石磁極 Ｓ，Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，Ｓ₂₁，Ｓ₂₂，Ｓ₃₁，Ｓ₃₂…セグメント Ｕ相の電機子巻線…Ｕ₁ ⁺ ，Ｕ₂ ^- ，Ｕ₃ ^- ，Ｕ₃ ⁺ ，
Ｕ₄ ^- ，Ｕ₄ ⁺ ，Ｕ₅ ⁺，Ｕ₅ ^- ，Ｕ₆ ^-6 Ｖ相の電機子巻線…Ｖ₁ ⁺ ，Ｖ₂ ^- ，Ｖ₃ ^- ，Ｖ₃ ⁺ ，
Ｖ₄ ^- ，Ｖ₄ ⁺ ，Ｖ₅ ⁺，Ｖ₅ ^- ，Ｖ₆ ^-6 Ｗ相の電機子巻線…Ｗ₁ ⁺ ，Ｗ₂ ^- ，Ｗ₃ ^- ，Ｗ₃ ⁺ ，
Ｗ₄ ^- ，Ｗ₄ ⁺ ，Ｗ₅ ⁺，Ｗ₅ ^- ，Ｗ₆ ^-6 Ｌ_1,Ｌ_2,Ｌ₃ …リード線 Ｂ⁺ …正極ブラシ Ｂ^- …負極ブラシ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−193539（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 23/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向等間隔に配列された磁極数Ｍの
   永久磁石磁極を持つ永久磁石界磁と、円周方向等間隔に
   配列された磁極数Ｐの突極を持ち前記突極に集中巻で巻
   装された電機子巻線を有する電機子と、６セグメントの
   コミテータとを備えた永久磁石界磁形ブラシ付モータに
   おいて、 Ｍ＝４，且つＰ＝９であり、 前記電機子は前記電機子巻線を３個直列に接続した相を
   ３相接続して成り、３相のうち任意の相を第１相，第２
   相、第３相とすると、第１相に属する突極群は、第１突
   極と、この第１突極に対し回転方向前側に第３相に属す
   る第３突極を置いて一つ飛びで離れた第２突極と、前記
   第１突極に対し回転方向後側に第２相に属する第２突極
   を置いて一つ飛びで離れた第３突極とから成り、いずれ
   の相の第１突極の巻線に対して同相の第２突極の巻線及
   び第３突極の巻線が逆巻きとなっていることを特徴とす
   る永久磁石界磁形整ブラシ付モータ。
2. 【請求項２】 円周方向等間隔に配列された磁極数Ｍの
   永久磁石磁極を持つ永久磁石界磁と、円周方向等間隔に
   配列された磁極数Ｐの突極を持ち前記突極に集中巻で巻
   装された電機子巻線を有する扁平形電機子と、６セグメ
   ントのコミテータとを備えた永久磁石界磁形ブラシ付モ
   ータにおいて、 Ｍ＝４，且つＰ＝１５であり、 前記電機子は前記電機子巻線を５個直列に接続した相を
   ３相接続して成り、３相のうち任意の相を第１相，第２
   相、第３相とすると、第１相に属する突極群は、第１突
   極と、この第１突極に対し回転方向前側に順に第３相の
   第４突極，第２相の第３突極，第２相の第５突極を置い
   て３つ飛びに離れた第２突極と、この第２突極の回転方
   向前側に順に第３相の第１突極，第２相の第４突極を置
   いて２つ飛びで離れた第３突極と、前記第１突極に対し
   回転方向後に順に第２相の第２突極，第３相の第５突
   極，第３相の第３突極を置いて３つ飛びに離れた第４突
   極と、この第４突極の回転方向後側に順に第２相の第１
   突極，第３相の第２突極を置いて２つ飛びに離れた第５
   突極とから成り、いずれの相の第１突極の巻線に対し
   て、同相の第３突極の巻線及び第５突極の巻線が同向き
   巻きであると共に、同相の第２突極の巻線及び第４突極
   の巻線が逆巻きとなっていることを特徴とする永久磁石
   界磁形整ブラシ付モータ。
3. 【請求項３】 円周方向等間隔に配列された磁極数Ｍの
   永久磁石磁極を持つ永久磁石界磁と、円周方向等間隔に
   配列された磁極数Ｐの突極を持ち前記突極に集中巻で巻
   装された電機子巻線を有する扁平形電機子と、６セグメ
   ントのコミテータとを備えた永久磁石界磁形ブラシ付モ
   ータにおいて、 Ｍ＝４，且つＰ＝１８であり、 前記電機子は前記電機子巻線を６個直列に接続した相を
   ３相接続して成り、３相のうち任意の相を第１相，第２
   相、第３相とすると、第１相に属する突極群は、第１突
   極と、この第１突極に対し回転方向前側に順に第３相の
   第６突極，第３相の第５突極，第２相の第４突極を置い
   て３つ飛びに離れた第２突極と、この第２突極の回転方
   向前側に隣接した第３突極と、この第３突極の回転方向
   前側に順に第３相の第１突極，第２相の第６突極，第２
   相の第５突極を置いて３つ飛びに離れた第４突極と、第
   １の突極に対し回転方向後側に順に第２相の第３突極，
   第２相の第２突極，第３相の第４突極を置いて３つ飛び
   に離れた第５突極と、この第５突極の回転方向後側に隣
   接した第６突極とから成り、いずれの相の第１突極の巻
   線に対して、同相の第４突極の巻線が同向き巻きである
   と共に、同相の第２突極，第３突極，第５突極及び第６
   突極のそれぞれの巻線が逆巻きとなっていることを特徴
   とする永久磁石界磁形整ブラシ付モータ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
   おいて、前記３相接続の電機子はスター結線であること
   を特徴とする永久磁石界磁形整ブラシ付モータ。