JP5350019B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、車両に搭載される電動モータ、およびこれを用いた減速機付モータに関するものである。

従来から、自動車用のワイパーモータとして、ブラシ付きの電動モータを用いる場合が多い。この種の電動モータは、円筒状のヨークの内周面に複数の永久磁石を周方向に等間隔で配置し、これら永久磁石の内側にアーマチュアが回転自在に支持されている。アーマチュアは、複数のティースが放射状に形成されたアーマチュアコアを有している。各ティース間には軸線方向に長いスロットが複数形成され、所定間隔をあけたスロット間に巻線を重ね巻き方式にて巻装することでコイルを形成している。コイルは、アーマチュアコアと隣接するように回転軸に外嵌固定されたコミュテータに導通している。

コミュテータは、金属片である複数のセグメントが互いに絶縁された状態で周方向に配設されたものであって、これらセグメントにそれぞれコイルの巻き始め端、および巻き終わり端が接続される。また、各セグメントはブラシに摺接可能に接続されており、このブラシを介してそれぞれのコイルに給電される。そして、給電されたコイルには磁界が形成され、ヨークの永久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駆動する。

ここで、近年のワイパーモータの小型、高性能化の要請から磁極数を４極（極対数が２）に多極化すると共に多スロット化し、モータの高性能化を図り、かつ３つのブラシを周方向に配置し、モータの速度可変を可能にした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１のモータは、電源の正極に選択的に接続される低速用ブラシと高速用ブラシと、電源の陰極に接続される共通ブラシを備えている。ここで、低速用ブラシと共通ブラシは、機械角で９０度離れた位置に配置されるとともに、高速用ブラシは低速用ブラシに対し、所定の進角に相当する角度離れた位置に配置される。そして、低速用ブラシと高速用ブラシへの通電を選択的に切り替えることにより、モータの速度可変を可能にしている。

通常、４極のモータにおいて、上述のような低速用ブラシと高速用ブラシを採用する場合には、機械角で１８０度離れた位置に配置された二つの共通ブラシと、これら共通ブラシに対し、それぞれ機械角で９０度離れた位置に配置された二つの低速用ブラシと、さらに、これら低速用ブラシに対し、所定の進角に相当する角度離れた位置に配置された二つの高速用ブラシが必要となる。すなわち、合計で６つのブラシが必要となる。
ここで、特許文献１のモータは、互いに点対照の位置に配置されたセグメントを均圧線で接続することにより、通常、６つ必要であったブラシを３つに低減する手法を採用している。

特開２００７−１４３２７８号公報

ところで、一般的なモータに対する課題として、モータの音振動を低減する手法も、当然の課題として求められている。
また、上述のように点対照の位置に配置されたセグメントを均圧線で接続した場合、これら均圧線は、アーマチュアのコミュテータとアーマチュアコアに配索される。このため、アーマチュアコアに巻装された巻線とコミュテータとを接続する接続線のほか、さらに、これらの均圧線がアーマチュアのコミュテータとアーマチュアコアに配索されるため、均圧線と接続線によりコミュテータとアーマチュアコアの間の回転軸の首部が巻き太りしてしまうという課題がある。

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、音振動を低減しつつ、巻線等によるコミュテータとアーマチュアコアの間の回転軸の首部が巻き太りを防止できる減速機付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、本発明は、磁気ヨークであるハウジングと、前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、略棒状の回転軸と、前記回転軸上に固定され、複数の放射状に形成されたティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを有し、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備え、前記ブラシは、第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、前記第１のブラシは、前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置に配置され、前記第２のブラシは、前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置から所定の角度だけ離れた位置に配置されている電動モータであって、前記回転軸に、この共振周波数を変化させる共振変化部を形成したことを特徴とする。

本発明は、前記アーマチュアコアと前記コミュテータとの前記所定の間隔の間の前記回転軸には首部が形成され、前記共振変化部は、前記首部に形成され第一括れ部であり、前記第一括れ部は、前記記回転軸の外径に比して外径が小さくなるように形成され、前記均圧線は、前記回転軸に形成された括れ部に巻き掛けられ、前記巻線のそれぞれは、ティースを囲んで巻かれ、両端に巻き始め部と巻き終わり部を有する巻線部と、前記巻線部の巻き始め部および巻き終わり部から一体に連続して延出し、前記回転軸に形成された前記括れ部に巻きかけられ、前記コミュテータのセグメントに接続される第１の接続線、および第２の接続線を備えていることを特徴とする。

本発明は、前記共振変化部は、前記回転軸の前記首部とは前記コミュテータを挟んで反対側であって、かつ前記コミュテータの近傍に形成された第二括れ部であり、前記第二括れ部は、前記回転軸の外径に比して外径が小さくなるように形成されていることを特徴とする。

本発明は、前記共振変化部は、前記回転軸の少なくとも一部に軸方向に沿って形成された中空部であることを特徴とする。

本発明によれば、回転軸に共振変化部を形成することにより、アーマチュアの固有振動数を低減することができ、電動モータのアーマチュアを所望の回転速度により回転させるときにアーマチュアに生ずる振動の周波数帯より、アーマチュアの固有振動数を低い方向にずらすことができ、アーマチュアの自励振動によるアーマチュアの振動の振幅を小さくすることができる。そのため、アーマチュアを振動源とする電動モータに生ずる音振動の音圧を小さくすることができる。

また、共振変化部として、回転軸の首部に括れ部を設けるとともに、その外径を回転軸の外径よりも小さくすることにより、第１および第２の接続線ならびに均圧線を回転軸の外径よりも小径である外径にて形成された括れ部に巻き掛けることにより、電動モータに生ずる音振動の音圧を小さくしつつ、均圧線ならびに第１および第２の接続線が巻き掛けられることによる首部の巻き太りを防止することができる。

本発明の実施形態における減速機付モータの平面図である。 本発明の第一実施形態における減速機付モータの縦断面図である。 本発明の実施形態における電動モータの横断面図である。 図２のＡ矢視図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの要部拡大図である。 本発明の実施形態における第１の導線により巻装される巻線を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の実施形態における第１の導線により巻装される巻線を示すアーマチュアの展開図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの要部拡大斜視図である。 本発明の第一実施形態におけるアーマチュアの固有振動数を示す図である。 本発明の第二実施形態におけるアーマチュアの平面図である。 本発明の第三実施形態におけるアーマチュアの平面図である。 本発明の第二実施形態における他の一例のアーマチュアの平面図である。 本発明の第二実施形態における他の一例のアーマチュアの平面図である。

次に、この発明の第一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、減速機付モータ１は、例えば、自動車のワイパーモータとして用いられるものであって、電動モータ２と、電動モータ２の回転軸３に連結された減速機構４とを備えている。
電動モータ２は、有底筒状のヨーク５と、ヨーク５内に回転自在に設けられたアーマチュア６とを有している。

ヨーク５の筒部５３は略円筒状に形成されており、この内周面に４つのセグメント型の永久磁石７が周方向に等間隔で磁極が順番となるように配設されている。すなわち、ヨーク５に設けられた永久磁石７は、極対数が２に設定されている。
ヨーク５の底壁（エンド部）５１には、径方向中央に軸線方向外側に向かって突出するボス部１９が形成され、ここに回転軸３の一端を軸支するための軸受け１８が設けられている。

筒部５３の開口部５３ａには、外フランジ部５２が設けられている。外フランジ部５２には、ボルト孔（不図示）が形成されている。このボルト孔にボルト２４が挿通され、減速機構４の後述するギヤハウジング２３に形成されたボルト孔（不図示）に螺入されることによって、ヨーク５が減速機構４に締結固定される。

アーマチュア６は、回転軸３に外嵌固定されたアーマチュアコア８と、アーマチュアコア８に巻装されたアーマチュアコイル９と、回転軸３の他端側に配置されたコミュテータ１０とを備えている。アーマチュアコア８は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を軸方向に積層したり（積層コア）、軟磁性粉を加圧成形したり（圧粉コア）して形成されたものであって、略円環状のコア本体１１を有している。

コア本体１１の外周部には、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に構成された構成軸方向平面視略Ｔ字型のティース１２が１８つ、周方向に沿って等間隔に放射状に設けられている。各ティース１２は、径方向に延出し巻線１４が巻装される巻胴部３１と、巻胴部３１の先端に設けられ巻胴部３１に対して左右対称となるように延在する周壁部３２とで構成されている。すなわち、ティース１２の先端に設けられた周壁部３２がアーマチュアコア８の外周面を構成しており、この周壁部３２が永久磁石７と対向した状態になる。

コア本体１１の外周部に、ティース１２を放射状に設けることによって、隣接するティース１２間には、蟻溝状のスロット１３が１８つ形成されている。スロット１３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形成されている。
これらスロット１３間にエナメル被覆の巻線１４を挿通し、ティース１２の巻胴部３１に絶縁材であるインシュレータ（不図示）を介して巻線１４が巻装される。これにより、アーマチュアコア８の外周に、複数のアーマチュアコイル９が形成される。

ここで、１８つのティース１２を周方向に沿って等間隔に形成すると、各ティース１２と各スロット１３は、回転軸３を中心にして点対称に存在していることになる。一方、周方向９０度間隔においては、ティース１２とスロット１３とが交互に存在した状態になる。このような状態を満たし、かつ３相構成となるようにティース１２、およびスロット１３の設置個数を設定する場合、それぞれティース１２、およびスロット１３の個数は、極対数に対して３倍以上の奇数倍となる。

すなわち、本第一実施形態では永久磁石７が４つ（磁極数が４極）設けられているので、極対数が２であり、これに対してティース１２（スロット１３）が１８つ設けられている。
つまり、ティース１２（スロット１３）の個数は、極対数の９倍に設定されているということになる。

また、各ティース１２、および各スロット１３は、回転軸３を中心にして点対称であって、かつ周方向９０度間隔でティース１２とスロット１３とが交互に存在することで、Ｎ極の永久磁石７とこれに対向している各ティース１２の相対位置関係と、Ｓ極の永久磁石７とこれに対向している各ティース１２の相対位置関係とがスロット１３の周方向半分の量だけずれた状態になる。

回転軸３のアーマチュアコア８よりも他端側には、コミュテータ１０が外嵌固定されている。このコミュテータ１０の外周面には、導電材で形成されたセグメント１５が１８枚取り付けられている。セグメント１５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。コミュテータ１０の外径Ｄ１は、２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定されている。

各セグメント１５のアーマチュアコア８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１６が一体成形されている。ライザ１６には、アーマチュアコイル９の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線１４が掛け回わされ、巻線１４はヒュージングなどによりライザ１６に固定されている。これにより、セグメント１５とこれに対応するアーマチュアコイル９とが導通される。

また、同電位となるセグメント１５、すなわち、回転軸３を中心にして互いに対向するセグメント１５（本第一実施形態では９つ置きのセグメント１５）にそれぞれ対応するライザ１６には、各々接続線４０が掛け回され、この接続線４０がヒュージングによりライザ１６に固定されている（図５参照）。接続線４０は、同電位となるセグメント１５同士を短絡するためのものであって、コミュテータ１０とアーマチュアコア８との間に配索されている。

このように構成されたコミュテータ１０は、減速機構４のギヤハウジング２３に臨まされた状態になっている。ギヤハウジング２３は、一面に開口部４２ａを有する略箱状に形成され減速機構４の歯車群４１を収納するハウジング本体４２と、ハウジング本体４２の開口部４２ａを閉塞するカバー４３とで構成されている。ハウジング本体４２の電動モータ２側には、ブラシ収納部２２が形成され、ここに電動モータ２のコミュテータ１０が臨まされている。

図２〜図４に示すように、ブラシ収納部２２は、ギヤハウジング２３の電動モータ２側に凹状に形成されたものである。ブラシ収納部２２の周壁３０は、断面略長円形に形成されており、平面壁３０ａと円弧壁３０ｂとで構成されている。
ブラシ収納部２２の内側には、これに対応するように断面略長円形の筒状に形成されたカバー３３が設けられている。このカバー３３も平面壁３３ａと円弧壁３３ｂとを有している。さらに、カバー３３の内側には、このカバー３３に対応するように形成されたホルダステー３４が設けられている。ホルダステー３４は、ボルト３５によってハウジング本体４２の側壁４２ｂに締結固定されている。

ホルダステー３４には、周方向３箇所にブラシホルダ３６が設けられている。ブラシホルダ３６には、それぞれブラシ２１が各々スプリングＳ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Ｓによって付勢されているためコミュテータ１０のセグメント１５に摺接しており、外部からの電源（不図示）から電流がブラシ２１を介してコミュテータ１０に供給される。

ブラシ２１は、陽極側に選択的に接続されている低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａ、および高速用ブラシ（第２のブラシ）２１ｂと、これら低速用ブラシ（第１のブラシ）２１ａまたは高速用ブラシ（第２のブラシ）２１ｂのいずれかと共通使用され陰極側に接続されている共通ブラシ（第３のブラシ）２１ｃとで構成されている。低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃは互いに電気角で１８０°、つまり、機械角で周方向に９０°間隔をあけて配設されている。一方、高速用ブラシ２１ｂは、低速用ブラシ２１ａから周方向に角度αだけ離間して配置されている。すなわち、高速用ブラシ２１ｂは、低速用ブラシ２１ａから機械角１８０度ずれた位置から所定の角度ずれている。なお、この第一実施形態では、共通ブラシ２１ｃを陰極側とし、低速用ブラシ２１ａ及び高速用ブラシ２１ｂを陽極側として説明するが、陽極側と陰極側を反対にしてもよい。

ここで、コミュテータ１０の同電位となるセグメント１５、すなわち、回転軸３を中心にして互いに対向するセグメント１５同士は接続線４０によって短絡されているため、ブラシ２１が摺接していないセグメントにも給電することが可能になる。したがって、高速用ブラシ２１ｂは低速用ブラシ２１ａよりも角度θだけ進角した位置に存在していることになる。なお、この第一実施形態においては、角度θは３１度に設定されている。

このように、各ブラシ２１ａ〜２１ｃを配置することによって、カバー３３、およびホルダステー３４にあっては、ブラシ２１ａ〜２１ｃの存在しない部分を切除することができる。すなわち、カバー３３を断面略長円形状に形成し、平面壁３３ａと円弧壁３３ｂとの接続部分近傍に低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃを配置させることができる。一方、カバー３３の低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃが配置されている箇所とは回転軸３を中心にして反対側の円弧壁３３ｂに、高速用ブラシ２１ｂを配置させることができる。このため、ブラシ収納部２２を断面略長円形状に形成することができ、ブラシ収納部２２の扁平化を図ることが可能になる。

また、図３に詳示するように、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃの周方向のブラシ幅Ｗ１は互いに略同一に設定されている。これに対し、高速用ブラシ２１ｂの周方向のブラシ幅Ｗ２は、低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されている。具体的には、コミュテータ１０の外径が２０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下の範囲で設定されているとき、低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１は、２．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲で設定されている。一方、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２は、１．５ｍｍ以上で、かつ２．５ｍｍよりも小さい範囲で設定されている。

このように低速用ブラシ２１ａ、および共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１と、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２を設定することにより、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができるようになっている。

すなわち、コミュテータ１０に接続されている接続線４０によって、例えば、低速用ブラシ２１ａは、回転軸３を中心にして点対称位置にも存在していることになる（図３における２点鎖線参照）。この場合、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとの間隔は、隣接するセグメント１５，１５の間隔とほぼ同じになる。しかしながら、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２が低速用ブラシ２１ａのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されているので、低速用ブラシ２１ａと高速用ブラシ２１ｂとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。

このことは、高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃとの間にも同じことがいえる。すなわち、コミュテータ１０に接続されている接続線４０によって、高速用ブラシ２１ｂは、回転軸３を中心にして点対称位置にも存在していることになる。しかしながら、高速用ブラシ２１ｂのブラシ幅Ｗ２が共通ブラシ２１ｃのブラシ幅Ｗ１よりも小さく設定されているので、これら高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃとが互いに同一セグメント１５に同時に摺接することを回避することができる。

図１、図２に示すように、ギヤハウジング２３のハウジング本体４２に収納された歯車群４１は、電動モータ２の回転軸３に一体に連結されたウォーム軸２５と、ウォーム軸２５に噛合う段付歯車２６と、段付歯車２６に噛合うスパーギヤ２７とで構成されている。回転軸３の他端は、軸受け１８ａに回転自在に支持され、この軸受け１８ａよりも歯車群４１側にウォーム軸２５が一体に連結されている。
ウォーム軸２５は、一端が回転軸３に連結されると共に、他端がハウジング本体４２に回転自在に軸支されている。段付歯車２６は、ウォーム軸２５に噛合うウォームホイール２８とウォームホイール２８よりも小径に形成された小径歯車２９とが一体成形されたものである。

ハウジング本体４２には、アイドラー軸６１の端部６１ａが圧入固定されている。そして、アイドラー軸６１に段付歯車２６が回転自在に軸支されている。

スパーギヤ２７は、段付歯車２６の小径歯車２９に噛合っている。スパーギヤ２７の径方向中央には、ボス部６５がカバー４３側に向かって突出形成されている。このボス部６５は、カバー４３に回転自在に当接されている。また、ボス部６５には、出力軸６２が圧入されている。出力軸６２は、ハウジング本体４２の底壁（エンド部）４２ｃから突出している。ハウジング本体４２の底壁４２ｃには、出力軸６２に対応する部位に、ボス部６３が外方に向かって突出形成されている。このボス部６３には、出力軸６２を回転自在に軸支するためのすべり軸受け６４が設けられている。

出力軸６２のハウジング本体４２から突出した部分には、先端に向かうに従って徐々に先細りとなる先細り部６６が形成されている。この先細り部６６には、セレーション６７が形成されている。これによって、例えば、ワイパーなどを駆動するための外部機構と出力軸６２とを連結することができるようになっている。

この他に、ハウジング本体４２の側壁４２ｂには、コネクタ６８が回転軸３の軸方向に沿って突設されている。コネクタ６８は、外部の電源からの電流を電動モータ２に供給するためのものである。コネクタ６８の受入れ口６９には接続端子７０が設けられており、この接続端子７０が電動モータ２のブラシ２１（２１ａ〜２１ｃ）に電気的に接続されている。これによって、外部の電源からの電流がブラシ２１を介してコミュテータ１０に供給される。

さらに、ハウジング本体４２の開口縁には、カバー４３を締結固定するためのボルト座７１が一体成形されている。カバー４３は、ハウジング本体４２のボルト座７１に対応する部位に、ボルト７２を挿通可能なボルト孔（不図示）を有する取付け座７３が一体形成されている。カバー４３は、取付け座７３にボルト７２を挿通し、このボルト７２がハウジング本体４２のボルト座７１に螺入されることによってハウジング本体４２に締結固定されるようになっている。
また、カバー４３には、コネクタ６８の接続端子７０と電動モータ２のブラシ２１とを電気的に接続するための配電基板７４が設けられている。配電基板７４には、リード線の役割を有するパターン（不図示）が形成されている。

次に、図５に基づいて、回転軸３の形状について詳述する。図５は、アーマチュアコイル９が巻装されていないアーマチュア６、すなわち、回転軸３にアーマチュアコア８とコミュテータ１０が取り付けされたものの一部を示すものである。アーマチュアコア８とコミュテータ１０との間に位置する回転軸３の首部３ｂには、括れ部３ａが形成されている。ここで、括れ部３ａの外径Ｗ２０は、回転軸３の外径Ｗ１０に比して径が小さく設定されている（Ｗ２０＜Ｗ１０）。なお、本第一実施形態において、回転軸３の外径Ｗ１０は８ｍｍに設定され、括れ部３ａの外径Ｗ２０は、４．７ｍｍの設定されている。

次に、図５に基づいて、回転軸３に形成された括れ部３ａについて説明する。図５は、アーマチュアコイル９が巻装されるまえのアーマチュア６、すなわち、回転軸３にコミュテータ１０とアーマチュアコア８が取付されたものの一部を示す。コミュテータ１０とアーマチュアコア８は、所定の距離を隔てて回転軸３に取付されており、コミュテータ１０とアーマチュアコア８との間の回転軸３には、首部３ｂが形成される。この首部３ｂには、回転軸の外径Ｗ１０に比して外径Ｗ２０が小さい括れ部３ａが形成されている（Ｗ２０＜Ｗ１０）。ここで、本第一実施形態では、回転軸の外径Ｗ１０は８ｍｍに設定され、括れ部３ａの外径Ｗ２０は、４．７ｍｍに設定されている。

続いて、図６および図７に基づいて、アーマチュア６のアーマチュアコア８に巻装されたアーマチュアコイル９を構成する巻線１４の巻装構造および巻線１４の回転軸３への巻き掛かりについて説明する。
図６および図７は、アーマチュア６の展開図であり、隣接するティース１２間の空隙がスロット１３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１５、および各ティース１２にそれぞれ符号を附して説明する。また、図６および図７において、回転軸３に形成された括れ部３ａが斜線にて示した部分にて示される。

アーマチュアコイル９は、第１および第２の導線１０１、１０２より構成されており、この第１および第２の導線１０１、１０２が１８０度対向したダブルフライヤ方式にてアーマチュアコア８に巻装され、アーマチュアコイル９が形成される。本第一実施形態では、第１の導線１０１により、一の９つの巻線１４がアーマチュアコア８に巻装され、第２の導線１０２により、他の９つの巻線１４がアーマチュアコア８に巻装され、合計１８の巻線１４によりアーマチュアコイル９が形成される。ここで、接続線４０も上記の第１および第２の導線１０１、１０２により巻線１４とともに形成され、一の９つの巻線１４および他の９つの巻線１４のそれぞれは、同じく第１および第２の導線１０１、１０２により形成せれた接続線４０により一連に形成される。

図６は、合計１８の巻線１４のうち、ダブルフライヤ方式にて第１の導線１０１により最初にアーマチュアコア８に巻装される巻線１４を示す。以下同図に基づき第１の導線１０１により形成される巻線１４について説明する。巻線１４は、ティース１２を囲んで巻かれる巻線部８１と、巻線部８１の両端に形成される巻き始め部８２および巻き終わり部８３と、巻き始め部８２および巻き終わり部８３から一体に連続して延出した第１および第２の接続線８４、８５を有する。

巻線部８１は、第１から第４のティース１２を囲んで順方向に巻かれた第１の巻線部８１ａと、第１の巻線部８１ａに引き続き連続して第５から第８のティース１２を囲んで逆方向にまかれた第２の巻線部８１ｂを有する。
第１の接続線８４は、首部３ｂに形成された括れ部３ａに巻き掛けられ第１２のセグメント１５のライザ１６に接続される。一方、第２の接続線８５は、第１の接続線８４と逆の周方向に首部３ｂに形成された括れ部３ａに巻き掛けられ第１１のセグメント１５のライザ１６に接続される。

第１の接続線８４が配索される巻き第１２のセグメント１５のライザ１６から巻き始め部８２までの周方向角度は、機械角θ１である。一方、第２の接続線８５が配索される巻き終わり部８３から第１１のセグメント１５のライザ１６までの周方向角度は、機械角θ２である。ここで、本第一実施形態において機械角θ１および機械角θ２は、ともに２００度以上である。上記では、第１の導線１０１により最初にアーマチュアコア８に巻装される巻線１４について説明したが、最初に巻装される巻線１４に引き続き巻装される巻線１４も同様の構成となる。

次に、第１の導線１０１のアーマチュアコア８およびコミュテータ１０への巻装工程について説明する。まず、第１の導線１０１の端部１０１ａが、第３のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。そして、第２のセグメント１５の方向に配索され、第３のセグメント１５に対し点対照の位置に配置された第１２のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。このとき、第３のセグメント１５から第１２のセグメント１５には、第１の導線１０１により接続線４０が形成される。この接続線４０は、回転軸３の首部３ｂに形成された括れ部３ａに巻き掛けられる。

その後、第１２のセグメント１５から第１８と第１のティース１２の間に第１の導線１０１が配索され、第１から第４のティース１２を囲んで順方向に巻きまわされ第１の巻線部８１ａを形成した後に、第５から第８のティース１２を囲んで逆方向に巻きまわされ第２の巻線部８１ｂを形成する。そして、第１の導線１０１は、第１１のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。これが、第１の導線１０１にて、一つの接続線４０と一つの巻線１４をアーマチュアコア８およびコミュテータ１０へ巻装する工程であり、この工程が９回繰り返されることにより、第１の導線１０１のアーマチュアコア８およびコミュテータ１０への巻装工程は完了し、第１の導線１０１により９つ巻線１４と９本の接続線がアーマチュアコア８およびコミュテータ１０に巻装ないしは配索される。

図７は、合計１８の巻線１４のうち、ダブルフライヤ方式にて第２の導線１０２により最初にアーマチュアコア８に巻装される巻線１４を示す。以下同図に基づき第２の導線１０２により形成される巻線１４について説明する。巻線１４は、ティース１２を囲んで巻かれる巻線部８１と、巻線部８１の両端に形成される巻き始め部８２および巻き終わり部８３と、巻き始め部８２および巻き終わり部８３から一体に連続して延出した第１および第２の接続線８４、８５を有する。

巻線部８１は、第１０から第１３のティース１２を囲んで順方向に巻かれた第１の巻線部８１ａと、第１の巻線部８１ａに引き続き連続して第１４から第１７のティース１２を囲んで逆方向にまかれた第２の巻線部８１ｂを有する。
第１の接続線８４は、首部３ｂに形成された括れ部３ａに巻き掛けられ第３のセグメント１５のライザ１６に接続される。一方、第２の接続線８５は、第１の接続線８４と逆の周方向に首部３ｂに形成された括れ部３ａに巻き掛けられ第２のセグメント１５のライザ１６に接続される。

第１の接続線８４が配索される巻き第３のセグメント１５のライザ１６から巻き始め部８２までの周方向角度は、機械角θ１である。一方、第２の接続線８５が配索される巻き終わり部８３から第２のセグメント１５のライザ１６までの周方向角度は、機械角θ２である。ここで、本第一実施形態において機械角θ１および機械角θ２は、ともに２００度以上である。上記では、第１の導線１０１により最初にアーマチュアコア８に巻装される巻線１４について説明したが、最初に巻装される巻線１４に引き続き巻装される巻線１４も同様の構成となる。

次に、第２の導線１０２のアーマチュアコア８およびコミュテータ１０への巻装工程について説明する。まず、第２の導線１０２の端部１０２ａが、第１２のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。そして、第１１のセグメント１５の方向に配索され、第１２のセグメント１５に対し点対照の位置に配置された第３のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。このとき、第１２のセグメント１５から第３のセグメント１５には、第２の導線１０２により接続線４０が形成される。この接続線４０は、回転軸３の首部３ｂに形成された括れ部３ａに巻き掛けられる。

その後、第３のセグメント１５から第１８と第１のティース１２の間に第１の導線１０１が配索され、第１０から第１３のティース１２を囲んで順方向に巻きまわされ第１の巻線部８１ａを形成した後に、第１４から第１７のティース１２を囲んで逆方向に巻きまわされ第２の巻線部８１ｂを形成する。そして、第２の導線１０２は、第２のセグメント１５のライザ１６に絡げられる。これが、第２の導線１０２にて、一つの接続線４０と一つの巻線１４をアーマチュアコア８およびコミュテータ１０へ巻装する工程であり、この工程が９回繰り返されることにより、第２の導線１０２のアーマチュアコア８およびコミュテータ１０への巻装工程は完了し、第２の導線１０２により９つ巻線１４と９本の接続線がアーマチュアコア８およびコミュテータ１０に巻装される。

（効果）
図８に基づき本発明の第１の効果について説明する。図８に第１および第２の導線１０１、１０２のよりアーマチュアコイル９および接続線４０が巻装された状態のアーマチュア６の要部の斜視図を示す。図８に示すように、第１および第２の接続線８４、８５ならびに接続線４０を回転軸３の外径Ｗ１０よりも小径である外径Ｗ２０にて形成された括れ部３ａに巻き掛ける。さらに、第１および第２の接続線８４、８５が配索される周方向角度を機械角２００度以上とし、首部３ｂに回転軸３の約半周分に渡り巻き掛ける。これにより、本発明の第１の効果である接続線４０ならびに第１および第２の接続線８４、８５による首部３ｂの巻き太りを防止することができる。

図９に基づき本発明の第２の効果について説明する。図９は、括れ部３ａの外径Ｗ２０とアーマチュア６の共振数波数の関係を示したものである。本発明の第一実施形態では、減速機付モータ１のアーマチュア６を所望の回転速度により回転させるときにアーマチュア６に作用する振動の周波数帯は、約９００Ｈｚから約１０００Ｈｚである。この周波数帯にアーマチュア６の固有振動数が含まれてしまうと、アーマチュア６の自励振動による回転軸３等の振動の振幅が大きくなり、アーマチュア６を振動源とする減速機付モータ１に生ずる音振動の音圧が高くなってしまう。

図９に示すように、括れ部３ａの外径Ｗ２０が回転軸３の外径Ｗ１０と同じ８ｍｍの場合、すなわち括れ部３ａを設けない場合には、アーマチュア６の固有振動数は、約１０００Ｈｚとなり、避けたい周波数帯である約９００Ｈｚから約１０００Ｈｚに含まれてしまう。ここで、括れ部３ａを設けるともに、括れ部３ａの外径Ｗ２０を小さくするとこの括れ部３ａが回転軸３の共振周波数を変化させる共振変化部として機能する。すなわち、括れ部３ａを設けることによりアーマチュア６の固有振動数は小さくなる。より詳しくは、外径Ｗ２０が５ｍｍとなると、アーマチュア６の固有振動数は約８５０Ｈｚとなり、避けたい周波数帯である約９００Ｈｚから約１０００Ｈｚに含まれなくなる。そこで、本発明の第一実施形態では、括れ部３ａの外径Ｗ２０として４．６ｍｍに設定している。

このように、回転軸３の首部３ｂに括れ部３ａを設けるとともに、その外径Ｗ２０を回転軸３の外径Ｗ１０よりも小さくすることにより、アーマチュア６の固有振動数を低減することができ、減速機付モータ１のアーマチュア６を所望の回転速度により回転させるときにアーマチュア６に作用する振動の周波数帯から、アーマチュア６の固有振動数をずらすことができ、アーマチュア６の自励振動による回転軸３等の振動の振幅を小さくすることができ、アーマチュア６を振動源とする減速機付モータ１に生ずる音振動の音圧を小さくすることができる。

次に、この発明の第二実施形態を図１０に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
この第二実施形態において、減速機付モータ１は、電動モータ２と、減速機構４とを備えている点、電動モータ２は、有底筒状のヨーク５と、ヨーク５内に回転自在に設けられたアーマチュア６とを有している点、ヨーク５の内周面に４つのセグメント型の永久磁石７が周方向に等間隔で磁極が順番となるように配設されている点、アーマチュア６のコミュテータ１０に、低速用ブラシ２１ａ、高速用ブラシ２１ｂ、および共通ブラシ２１ｃの３つのブラシ２１が摺接している点、同電位となるセグメント１５同士に接続線４０が掛けまわされている点、接続線４０は第１および第２の導線１０１、１０２により巻線１４とともに形成されている点等の基本的構成は、前述した第一実施形態と同様である（以下の実施形態ついても同様）。

ここで、第二実施形態のアーマチュア６の回転軸１０３には、コミュテータ１０が固定されている箇所のウォーム軸２５側に括れ部１０３ａが形成されている。つまり、括れ部１０３ａは、回転軸１０３のコミュテータ１０と軸受け１８ａとの間に形成された状態になっている。括れ部１０３ａの外径Ｗ３０は、第一実施形態の括れ部３ａの外径Ｗ２０と同様に、回転軸３の外径Ｗ１０に比して径が小さく設定されている（Ｗ２０＜Ｗ１０）。より具体的には、例えば、回転軸３の外径Ｗ１０は８ｍｍに設定され、括れ部１０３ａの外径Ｗ３０は、４．７ｍｍに設定されている。

このように、回転軸１０３のコミュテータ１０と軸受け１８ａとの間に括れ部１０３ａを形成してもこの括れ部１０３ａによって回転軸１０３の共振周波数が変化するので、アーマチュア６の固有振動数を低減することができ、減速機付モータ１のアーマチュア６を所望の回転速度により回転させるときにアーマチュア６に作用する振動の周波数帯から、アーマチュア６の固有振動数をずらすことができる。このため、アーマチュア６の自励振動による回転軸３等の振動の振幅を小さくすることができ、アーマチュア６を振動源とする減速機付モータ１に生ずる音振動の音圧を小さくすることができる。

次に、この発明の第三実施形態を図１１に基づいて説明する。
ここで、この第三実施形態の回転軸２０３には、前述した第一実施形態の括れ部３ａや第二実施形態の括れ部１０３ａに代わって、コミュテータ１０の配置されている箇所から一端（図１１における右端）に至る間に軸方向に沿って中空部２０３ａが形成され、この中空部２０３ａを回転軸２０３の共振周波数を変化させる共振変化部として機能させている。回転軸２０３に中空部２０３ａを形成することによって、回転軸２０３の一端は、この径方向中央が開口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、前述の第二実施形態と同様に効果に加え、回転軸２０３に中空部２０３ａを形成する分、回転軸２０３を軽量化することができる。
また、回転軸２０３を前述した第二実施形態の回転軸１０３と同様の重量に設定した場合などにあっては、回転軸２０３に中空部２０３ａを形成する分、この中空部２０３ａが形成されている部分の回転軸２０３の軸径を大径化することができる。このため、回転軸２０３の強度を高めることができる。

なお、この第三実施形態では、回転軸２０３のコミュテータ１０が配置されている箇所から一端（図１１における右端）に至る間に、中空部２０３ａを形成した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、例えば、図１２に示すように、回転軸３０３のアーマチュアコア８が配置されている箇所から他端、つまり、ウォーム軸２５の他端（図１２における左端）に至る間に中空部２０３ａを形成し、この中空部２０３ａを回転軸２０３の共振周波数を変化させる共振変化部として機能させてもよい。さらに、例えば図１３に示すように、回転軸２０３、およびウォーム軸２５の軸方向全体に渡って中空部２０３ａを形成し、これを共振変化部として機能させてもよい。

また、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。

１ 減速機付モータ
２ 電動モータ
３，１０３，２０３ 回転軸
３ａ，１０３ａ 括れ部
３ｂ 首部
４ 減速機構
５ ヨーク
６ アーマチュア
７ 永久磁石（磁極）
８ アーマチュアコア
９ アーマチュアコイル（コイル）
１０ コミュテータ
１２ ティース
１３ スロット
１４ 巻線（コイル）
１５ セグメント
２１ ブラシ
２１ａ 低速用ブラシ
２１ｂ 高速用ブラシ
２１ｃ 共通ブラシ
２５ ウォーム軸
２８ ウォームホイール
４０ 均圧線（短絡部材）
８１ 巻線部
８２ 巻き始め部
８３ 巻き終わり部
８４ 第１の接続線
８５ 第２の接続線
１０１ 第１の導線
１０２ 第２の導線
２０３ａ 中空部
Ｄ１ 外径
Ｗ１，Ｗ２ ブラシ幅
Ｗ１０ 回転軸の外径
Ｗ２０ 括れ部の外径

Claims (3)

1. 磁気ヨークであるハウジングと、
   前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
   略棒状の回転軸と、前記回転軸上に固定され、複数の放射状に形成されたティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを有し、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
   前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備え、
   前記ブラシは、
   第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、
   前記第１のブラシは、
   前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置に配置され、
   前記第２のブラシは、
   前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置から所定の角度だけ離れた位置に配置されている電動モータであって、
   前記回転軸に、この共振周波数を変化させる共振変化部が形成され、
   前記アーマチュアコアと前記コミュテータとの前記所定の間隔の間の前記回転軸には首部が形成され、
   前記共振変化部は、前記首部に形成された第一括れ部であり、
   前記第一括れ部は、前記回転軸の外径に比して外径が小さくなるように形成され、
   前記均圧線は、前記回転軸に形成された前記第一括れ部に巻き掛けられ、
   前記巻線のそれぞれは、ティースを囲んで巻かれ、両端に巻き始め部と巻き終わり部を有する巻線部と、前記巻線部の巻き始め部および巻き終わり部から一体に連続して延出し、前記回転軸に形成された前記第一括れ部に巻きかけられ、前記コミュテータのセグメントに接続される第１の接続線、および第２の接続線を備えていることを特徴とする電動モータ。
2. 磁気ヨークであるハウジングと、
   前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
   略棒状の回転軸と、前記回転軸上に固定され、複数の放射状に形成されたティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを有し、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
   前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備え、
   前記ブラシは、
   第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、
   前記第１のブラシは、
   前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置に配置され、
   前記第２のブラシは、
   前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置から所定の角度だけ離れた位置に配置されている電動モータであって、
   前記回転軸に、この共振周波数を変化させる共振変化部が形成され、
   前記共振変化部は、前記回転軸の前記首部とは前記コミュテータを挟んで反対側であって、かつ前記コミュテータの近傍に形成された第二括れ部であり、
   前記第二括れ部は、前記回転軸の外径に比して外径が小さくなるように形成されていることを特徴とする記載の電動モータ。
3. 磁気ヨークであるハウジングと、
   前記ハウジングの内壁上に略等ピッチにて固定された４つの磁石と、
   略棒状の回転軸と、前記回転軸上に固定され、複数の放射状に形成されたティースを有するアーマチュアコアと、前記回転軸上に前記アーマチュアコアと所定の間隔を隔てて固定され、複数のセグメントを有するコミュテータと、前記アーマチュアコアに巻装された複数の巻線を有するアーマチュアコイルと、前記コミュテータの互いに機械角１８０度離れた位置に配置された一対のセグメントを接続する複数の均圧線とを有し、前記４つの磁石に囲まれて配置され、前記ハウジングに回転可能に支持されたアーマチュアと、
   前記アーマチュアの前記コミュテータのセグメントに摺接可能な複数のブラシとを備え、
   前記ブラシは、
   第１の電力供給端子に選択的に接続される第１及び第２のブラシと、第２の電力供給端子に接続される第３のブラシを備え、
   前記第１のブラシは、
   前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置に配置され、
   前記第２のブラシは、
   前記第３のブラシに対し、電気角が略１８０度離れた位置から所定の角度だけ離れた位置に配置されている電動モータであって、
   前記回転軸に、この共振周波数を変化させる共振変化部が形成され、
   前記共振変化部は、前記回転軸の少なくとも一部に軸方向に沿って形成された中空部であることを特徴とする電動モータ。

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