JP2008131780A - 直流モータのアーマチュア及び直流モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転速度の切替えを行う３ブラシ式モータを小型化することができる直流モータのアーマチュア及び直流モータを提供する。
【解決手段】永久磁石４とスロット１１とセグメント１４の個数比が４：６：１２に設定され、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は、周方向に順方向と逆方向とが交互となるように巻装され、ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、共通ブラシの３つのブラシで構成され、コンミテータに、同電位となるセグメント１４同士を短絡する接続線２５が設けられ、順方向に巻装されているコイルＣ１，Ｃ５，Ｃ３の各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とし、逆方向に巻装されているコイルＣ４，Ｃ２，Ｃ６の各相を−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相としたとき、隣接するセグメント１４間には、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、車両等に搭載される直流モータのアーマチュア及び直流モータに関するものである。

従来から、例えば自動車用のワイパーモータとして、回転速度を切替えることができる３ブラシ式モータが用いられることが知られている。この種のモータは、内周面に２極の磁極を備え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。アーマチュアコアは回転軸に外嵌固定されたアーマチュアを有しており、アーマチュアコアには軸方向に長いスロットが１２個形成されている。このスロットには所定間隔をあけて巻線が重巻方式にて巻装され、複数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各セグメントに導通している。

各セグメントは、ブラシと摺接可能になっている。ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらブラシに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成されている。通常、低速用ブラシと共通ブラシは互いに対向するように配置され、高速用ブラシは、低速用ブラシから回転方向に角度θ（例えば４５°）だけ周方向に離間して配置されている。そして、直流モータは、通常作動時は共通ブラシと低速用ブラシによって、高速作動時は共通ブラシと高速用ブラシによって電力供給されるようになっている。このように構成することによって、３ブラシ式モータは、通常作動時と高速作動時の有効導体数に差をつけることができる。つまり、高速作動時には通常作動時よりもモータが進角され、通常作動時よりも高回転で作動させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１８９５４９号公報

しかしながら、上述の従来技術のような３つのブラシを一般的な３相集中巻きのブラシ付きモータに適用しても有効導体数に差をつけることができない。この一例を図２６、図２７に基づいて説明する。図２６は、従来の３相集中巻きのブラシ付きモータにおけるアーマチュア６０の展開図、図２７は、図２６の結線図である。
図２６に示すように、例えば、６個のセグメント６１にそれぞれ番号Ｓ１〜Ｓ６を付し、６個のティース６２にそれぞれ番号１〜６を付した場合、巻線６３は、Ｓ１セグメント６１ａから巻出され、１−６番ティース６２の間のスロット６４ａと１−２番ティース６２の間のスロット６４ｂを通って１番ティース６２にｎ（ｎは１以上の自然数）回順方向に巻装されコイルＣ１を形成し、Ｓ２セグメント６１ｂに接続される。

続いて、巻線６３は、Ｓ２セグメント６１ｂから巻出され、１−２番ティース６２の間のスロット６４ｂと２−３番ティース６２の間のスロット６４ｃを通って２番ティース６２にｎ回順方向に巻装されコイルＣ２を形成し、Ｓ３セグメント６１ｃに接続される。これを順次各セグメント６１間で行うことによって複数のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６がアーマチュアコアの周回りに形成される。尚、同電位となるセグメント同士は、接続線６６によって短絡されている。

このようなアーマチュア６０にあっては、図２７に示すように、結線図は三角形になる。そして、図２６、図２７に示すように、セグメント６１に低速（Ｌｏ）用ブラシ６７と高速（Ｈｉ）用ブラシ６８と共通（−）ブラシ６９をそれぞれ所定間隔以上離間して配設すると、低速用ブラシ６７と共通ブラシ６９によって電力供給する場合と、高速用ブラシ６８と共通ブラシ６９によって電力供給する場合とで有効導体数に差が生じない。このことは、磁極を多極化した場合であっても巻線６３の巻装方法が同じであれば、並列回路数が増加するだけのことであって、結線図は三角形のままである。尚、図２６に示すように、共通ブラシ６９は、Ｓ２セグメント６１ｂとＳ３セグメント６１ｃとに跨って接続されているため、コイルＣ２とコイルＣ５は短絡されている。

また、図２８に基づいてスロット数に対してセグメントの数が２倍である場合の一般的な３相集中巻き構造の場合について説明する。
図２８は、スロット５４が６個、セグメント５１が１２個設けられたアーマチュア５０の展開図である。尚、同電位となるセグメント同士は、接続線６６によって短絡されている。
同図に示すように、各ティース５２に巻線５６をそれぞれｎ（ｎは１以上の自然数）回順方向に巻装するものとすると、巻線５６は、例えば、Ｓ１セグメント５１ａより巻出された場合、まず、Ｓ１セグメント５１ａから１−６番ティース５２の間のスロット５４ａに引き込んで１番ティース５２にｎ／２回順方向に巻装し、副コイルＣ１’を形成する。続いて、１−２番ティース５２の間のスロット５４ｂから巻線５６を引き出し、一端２番セグメント５１ｂに接続する。

そして、再びスロット５４ａに引き込んで１番ティース５２にｎ／２回順方向に巻装し、副コイルＣ１’を形成する。その後、スロット５４ｂから巻線５６を引き出し、Ｓ３セグメント５１ｃに接続する。これによって１番ティース５２に二つの副コイルＣ１’を備えたコイルＣ１が形成される。これを順次各セグメント５１間で行うことによって複数のコイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６がアーマチュアコアの周回りに形成される。

このようなアーマチュア５０にあっては、スロット数に対してセグメントの数が２倍となっているが、一つのセグメント５１に対して同相のコイル同士の巻線５６が接続される箇所がある（例えば、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１２）。このため、これら同相同士の巻線５６が接続されるセグメント５１（Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１２）に単独でブラシが接触してしまうと副コイルＣ１’同士に互いに逆方向の電流が流れてしまい、副コイルＣ１’同士で磁界を打ち消しあってしまう。したがって、図２８に示すように、各ブラシ６７，６８，６９の周方向の幅をセグメント５１の周方向の幅よりも大きく設定し、一つのセグメント５１に単独でブラシ６７，６８，６９が接触することがないようにすることが好ましい。

このように、各ブラシ６７，６８，６９の周方向の幅をセグメント５１の周方向の幅よりも大きく設定すると、低速用ブラシ６７と高速用ブラシ６８とが同電位となるセグメント５１同士に接触してしまう。このため、スロット数に対してセグメントの数が２倍であっても、結果的にその結線図は３角形のままとなり、通常作動時と高速作動時で有効導体数に差をつけることができない。また、各ブラシ６７，６８，６９により常に短絡するコイルが発生するため、通常作動時の有効導体数が減少してしまう。
したがって、３相集中巻きのブラシ付きモータは、３ブラシ式モータとして使用することが困難であり、これにより、従来の３ブラシ式のモータでは小型化に限界があ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、回転速度の切替えを行う３ブラシ式モータを小型化することができる直流モータのアーマチュア及び直流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、コイル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、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うためのブラシとから成り、前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が４：６：１２に設定され、各ティースは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がこの順で割り当てられ、前記コイルは、周方向に順方向と逆方向とが交互となるように巻装されている直流モータのアーマチュアであって、前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられ、前記コイルが順方向に巻装されている各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とし、前記コイルが逆方向に巻装されている各相を−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相としたとき、隣接するセグメント間には、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続されていることを特徴とする。
この場合、請求項２に記載した発明のように、周方向に連続して配設されている任意の３つのセグメントには、それぞれ任意の異相の２つのコイルが電気的に接続され、前記任意の３つのセグメントは、セグメント一つ置きに存在していてもよい。
このように構成することで、スロット数に対してセグメントの数を２倍とし、且つ一つのセグメントに対してそれぞれ異相のコイル同士を結線することができる。このため、結線図を多角形にすることができる。

請求項３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、コイル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、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うためのブラシとから成り、前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が２：３：６に設定され、各ティースは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がこの順で割り当てられると共に、順方向に巻装された第一コイルと、逆方向に巻装された第二コイルとを備えている直流モータのアーマチュアであって、前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、前記第一コイルが巻装されている各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とし、前記第二コイルが巻装されている各相を−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相としたとき、隣接するセグメント間には、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続されていることを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、同電位となるセグメント同士が短絡されているため、コイルの巻き始め端と巻き終わり端とを隣接するセグメント間に接続する必要がなく、巻き始め端、巻き終わり端のそれぞれ近傍に存在するセグメントに電気的に接続することができる。

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る複数のティースと、前記ティース間に形成され軸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、前記セグメントを介して巻線に給電を行うためのブラシとから成り、前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が４：５：１０に設定されている直流モータのアーマチュアであって、前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられ、隣接するセグメント間に前記巻線が電気的に接続されると共に、前記巻線が前記ティースに巻装されてコイルを形成していることを特徴とする。
この場合、請求項６に記載した発明のように、同じ相に相当するティース同士に前記巻線が連続して巻装されていてもよい。
また、請求項７に記載した発明のように、前記隣接するセグメント間に前記巻線が電気的に接続され、前記ティース毎にそれぞれ別体の前記巻線が巻装されていてもよい。
このように、アーマチュアを５相巻き構造とすることで極対数あたりのセグメント数を奇数にすることができる。

請求項８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、コイル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、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うためのブラシとから成り、前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が２：３：６に設定されている直流モータのアーマチュアにおいて、前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられ、前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、前記低速用ブラシと前記共通ブラシの周方向の幅を前記セグメントの周方向の幅よりも大きく、且つ前記セグメント２つ分の周方向の幅より小さくなるように設定し、前記高速用ブラシの周方向の幅を前記セグメントの周方向の幅より小さくなるように設定したことを特徴とする。
このように構成することで、低速用ブラシと共通ブラシによってコイルに電力供給する場合には高速用ブラシに通電されないので、高速用ブラシから同相に逆方向の電流が流れることを防止することができる。

請求項９に記載した発明は、請求項１〜請求項８の何れかに記載の直流モータのアーマチュアを用いたことを特徴とする直流モータ。

本発明によれば、スロット数に対してセグメントの数を２倍とし、且つ一つのセグメントに対してそれぞれ異相のコイル同士を結線することができるため、結線図を多角形にすることができる。このため、通常作動時（低速用ブラシと共通ブラシによって電力供給）と高速作動時（高速用ブラシと共通ブラシによって電力供給）の有効導体数に差をつけることができる。よって、３相集中巻きのブラシ付きモータを３ブラシ式モータとして使用することができ、これにより、回転速度を切替えることができる３ブラシ式モータを小型化することが可能になる。

また、同電位となるセグメント同士が短絡されているため、コイルの巻き始め端と巻き終わり端とを隣接するセグメント間に接続する必要がなく、巻き始め端、巻き終わり端のそれぞれ近傍に存在するセグメントに電気的に接続することができる。このため、コンミテータとアーマチュアコアとの間の巻太りを防止することができる。よって、さらに３ブラシ式モータの小型化を図ることができる。

さらに、アーマチュアを５相巻き構造とすることで極対数あたりのセグメント数を奇数にすることができる。このため、通常作動時と高速作動時の有効導体数に差をつけることができる。

そして、低速用ブラシと共通ブラシによってコイルに電力供給する場合には高速用ブラシに通電されないので、高速用ブラシから同相に逆方向の電流が流れることを防止することができる。このため、図２５に示すような高速用ブラシによって短絡されるコイルが常時存在するような状態がなくなり、且つ高速ブラシが３つのセグメントに同時に接触することがなくなる。よって、通常作動時と高速作動時の有効導体数に差をつけることができ、３相集中巻きのブラシ付きモータを３ブラシ式モータとして使用す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５に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、直流モータ１は、自動車用のワイパーモータに用いられるものであって、有底円筒形状のモータハウジング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。モータハウジング２の内周面には周方向に永久磁石４が４個固定されている。つまり、磁極を４個有している。

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６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は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に６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１２個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。
セグメント１４は軸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、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、図２に示すように、同電位となるセグメント１４（本実施形態では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、モータハウジング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。モータハウジング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には周方向３箇所にブラシホルダ１９が形成されている。

ブラシホルダ１９にはそれぞれブラシ２１が各々スプリング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。

図３に示すように、ブラシ２１は、低速用ブラシ（Ｌｏ）２１ａと、高速用ブラシ（Ｈｉ）２１ｂと、共通ブラシ（−）２１ｃとで構成されている。低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃは周方向に９０°だけ離間して配置され、高速用ブラシ２１ｂは低速用ブラシ２１ａから回転方向に角度α（この実施形態では１３５°）だけ周方向に離間して配置されている。そして、直流モータ１は、通常作動時は共通ブラシ２１ｃと低速用ブラシ２１ａによって、高速作動時は共通ブラシ２１ｃと高速用ブラシ２１ｂによって電力供給されるようになっている。尚、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。

このように、永久磁石４（磁極）とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６に設定されている直流モータ１、すなわち、４極６スロット１２セグメントの直流モータ１のアーマチュア３には、以下のように巻線１２が巻装されている。
図４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、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間のとの間の空隙がスロット１１に相当している。尚、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、５つ置きのセグメント１４同士（例えば、Ｓ１セグメント１４ａとＳ７セグメント１４ｄ）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，Ｖ，Ｗ相がこの順で割り当てられている。つまり、１番、４番ティース９がＵ相、２番、５番ティース９がＶ相、３番、６番ティース９がＷ相になっている。

巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０がＳ１セグメント１４ａより巻き始められた場合、まず、Ｓ１セグメント１４ａのライザ１５に掛け回された後、Ｓ１セグメント１４ａの近傍に存在する１−６番ティース９の間のスロット１１ａに引き込まれる。続いて、１番ティース９にｎ（ｎは１以上の自然数）回順方向に巻装された後、１−２番ティース９の間のスロット１１ｂから巻線１２が引き出される。そして、Ｓ１セグメント１４ａに隣接するＳ２セグメント１４ｂのライザ１５に掛け回され、Ｓ２セグメント１４ｂに巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間には１番ティース９に順方向にｎ回巻装されたコイルＣ１（Ｕ相）が形成される。

また、Ｓ１セグメント１４ａのＳ２セグメント１４ｂ側とは反対側に隣接しているＳ１２セグメント１４ｃより巻き始められる巻線１２は、まず、Ｓ１２セグメント１４ｃのライザ１５にその巻き始め端３０が掛け回された後、２−３番ティース９の間のスロット１１ｃに引き込まれる。続いて、２番ティース９にｎ回逆方向に巻装された後、スロット１１ｂから巻線１２が引き出される。そして、Ｓ１セグメント１４ａのライザ１５に掛け回され、Ｓ１セグメント１４ａに巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ１２−Ｓ１セグメント１４ｃ，１４ａ間には２番ティース９に逆方向にｎ回巻装されたコイルＣ２（−Ｖ相）が形成される。

続いて、Ｓ２セグメント１４ｂから一つ飛ばしたＳ４セグメント１４ｅより巻線１２が巻き始められる。この場合、巻線１２は、Ｓ４セグメント１４ｅのライザ１５に掛け回された後、４−５番ティース９の間のスロット１１ｄに引き込まれる。続いて、４番ティース９にｎ回逆方向に巻装された後、３−４番ティース９の間のスロット１１ｅから巻線１２が引き出される。そして、Ｓ５セグメント１４ｆに巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ４−Ｓ５セグメント１４ｅ，１４ｆ間には４番ティース９に逆方向にｎ回巻装されたコイルＣ４（−Ｕ相）が形成される。

さらに、Ｓ５セグメント１４ｆより巻き始められる巻線１２は、まず、Ｓ５セグメント１４ｆのライザ１５にその巻き始め端３０が掛け回された後、スロット１１ｃに引き込まれる。続いて、３番ティース９にｎ回順方向に巻装された後、スロット１１ｅから巻線１２が引き出される。そして、Ｓ６セグメント１４ｇに巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ５−Ｓ６セグメント１４ｆ，１４ｇ間には３番ティース９に順方向にｎ回巻装されたコイルＣ３（Ｗ相）が形成される。

同様にして、Ｓ６セグメント１４ｇから一つ飛ばしたＳ８セグメント１４ｈと、これに周方向に連続して配置されているＳ９，Ｓ１０セグメント１４ｉ，１４ｊの３つのセグメントにＣ５，Ｃ６コイルが接続され、Ｓ８−Ｓ９セグメント１４ｈ，１４ｉ間に−Ｗ相が、Ｓ９−Ｓ１０セグメント１４ｉ，１４ｊ間にＶ相が形成される。これによりアーマチュアコア６の外周には、順方向と逆方向とが交互となるように巻線１２が巻装されている３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）集中巻きのアーマチュアコイル７が形成される。

したがって、順方向に巻装されたコイルＣ１，Ｃ３，Ｃ５の各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とし、逆方向に巻装されたコイルＣ２，Ｃ４，Ｃ６の各相を−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相としたとき、隣接するセグメント１４間には、Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間から順次Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルが電気的に接続されていることになる。
図５は、図４の結線図である。同図に示すように、隣接するセグメント１４間にＵ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順に電気的に接続されたものの結線図は多角形となる。このため、通常作動時（低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃによって電力供給）と高速作動時（高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃによって電力供給）の有効導体数に差をつけることができる。

より詳しく、図６、図７に基づいて説明する。図６、図７は、低速用ブラシ２１ａがＳ４セグメント１４ｅに、高速用ブラシ２１ｂがＳ８−Ｓ９セグメント１４ｈ，１４ｉ間に、共通ブラシ２１ｃがＳ１セグメント１４ａにそれぞれ接触している場合を示し、図６は、低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃとによって電力供給している状態のアーマチュア３の展開図、図７は、高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃによって電力供給している状態のアーマチュア３の展開図である。尚、図６、図７において、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６上に記載されている矢印は電流の流れる方向を示している。

図６に示すように、低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃとによって電力供給される場合においては、コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５に逆方向の電流が流れ、コイルＣ３に順方向の電流が流れる。これに対し、図７に示すように、高速用ブラシ２１ｂと共通ブラシ２１ｃによって電力供給される場合においては、コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ４に逆方向の電流が流れ、コイルＣ３，Ｃ５に順方向の電流が流れる。つまり、通常作動時と高速作動時では、コイルＣ５の電流の向きが変化することによって、有効導体数に差をつけることができる。

したがって、上述の第一実施形態によれば、スロット１１の数に対してセグメント１４の数が２倍に構成されているアーマチュア３において、隣接するセグメント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することができる。この結果、２つのコイルが接続されているＳ１セグメント１４ａ、Ｓ５セグメント１４ｆ及びＳ９セグメント１４ｉにおいて、それぞれ異相のコイル同士を結線することが可能になる。このため、モータ特性を低減させることなく結線図を多角形にすることができ、通常作動時と高速作動時の有効導体数に差をつけることができる。よって、３相集中巻きのブラシ付きモータ（直流モータ１）を３ブラシ式モータとして使用することができ、３ブラシ式モータを小型化することが可能になる。

また、Ｓ１セグメント１４ａ、Ｓ５セグメント１４ｆ及びＳ９セグメント１４ｉにおいて、それぞれ異相のコイル同士が結線されているので、各ブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの周方向の幅を各コイルに供給する負荷電流に応じて任意に設定することが可能になる。
因みに、各ブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの周方向の幅をセグメント１４の周方向の幅よりも小さく設定することによって、通常作動時の有効導体数を増加させ、通常作動／高速作動での有効導体比率を小さくすることができる。ここで、一般的に、回転速度を切替えることができる３ブラシ式モータにあっては、通常作動／高速作動での有効導体比率が小さい方が通常作動時と高速作動時の回転速度差を付けやすい。

さらに、同電位となるセグメント１４同士が短絡されているため、コイルが結線されていないセグメント（例えば、Ｓ３，Ｓ７，Ｓ１１）にブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが接触した場合であっても所望のコイルに電流を供給することができる。このため、コンミテータ１３とアーマチュアコア６との間の巻太りを防止することができ、結果的に、より３ブラシ式モータの小型化を図ることができる。
尚、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は、１本の巻線１２で巻装される場合に限られるものではなく、図８に示すように、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を２本以上の巻線１２で巻装してもよい。

また、上述の第一実施形態では、４極６スロット１２セグメントの直流モータ１の場合について説明したが、これに限られるものではなく、永久磁石４とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６に設定されていればよい。
その一例を図９〜図１２に基づいて説明する。
図９は、８極１２スロット２４セグメントの直流モータにおけるアーマチュア３の展開図、図１０は、図９の結線図である。

図９、図１０に示すように、各ティースには順方向と逆方向とが周方向に交互となるように巻線１２が巻装され、コイルが形成されている。そして、２つのコイルＣ１，Ｃ２は周方向に連続して配設されている３つのＳ２４，Ｓ１，Ｓ２セグメントに電気的に接続され、コイルＣ３，Ｃ４はＳ４，Ｓ５，Ｓ６に電気的に接続されている。

このように、上述した第一実施形態と同様、任意の３つのセグメント１４にそれぞれ任意の２つの相のコイルが電気的に接続されるように巻線１２を巻き進め、且つ前記任意の３つのセグメントをセグメント１つ置きに存在させることによって、隣接するセグメント１４間には、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相の各コイルがこの順で電気的に接続される。尚、同電位となるセグメント１４同士は、全て接続線２５によって短絡されている。

図１１、図１２も８極１２スロット２４セグメントの直流モータにおけるアーマチュア３の展開図と、この結線図であるが、各ティース９に巻装されているコイルの巻き方向が図９、図１０に対して逆になっている。すなわち、コイルＣ１が逆方向に巻装され、コイルＣ２が順方向に巻装され、この順で各ティース９にコイルが順次巻装されている。

したがって、２つのコイルＣ２，Ｃ３が３つのＳ２，Ｓ３，Ｓ４セグメントに電気的に接続され、コイルＣ４，Ｃ５はＳ６，Ｓ７，Ｓ８セグメントに電気的に接続され、これを順次行うことで周方向に連続する３つのセグメント１４に２つのコイルが接続されている。尚、この実施形態も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が、図１１、図１２に示すように、同電位となるセグメント１４同士を全て接続線２５によって短絡させなくても上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、この発明の第二実施形態を図１３に基づいて説明する。
この第二実施形態では、直流モータ１は、永久磁石４を有するモータハウジング２内にアーマチュア３を回転自在に配置した４極６スロット１２セグメントの直流モータである点、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点等の基本的構造は前記第一実施形態と同様である。したがって、以下の図面において、第一実施形態のアーマチュア３の展開図である図４と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。

図１３に示すように、この第二実施形態と第一実施形態との相違点は、第一実施形態が各ティース９に順方向と逆方向とが交互となるように巻線１２が巻装されているものであるのに対し、各ティース９は、順方向に巻装された第一コイルと逆方向に巻装された第二コイルとを備えている点にある。
巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０がＳ１セグメント１４ａより巻き始められた場合、まず、Ｓ１セグメント１４ａのライザ１５に掛け回された後、巻線１２をＳ１セグメント１４ａの近傍に存在する１−６番ティース９の間のスロット１１ａに引き込む。そして、各ティース９に巻線１２をそれぞれｎ回巻装するものとすると、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻装して順巻きコイル３３ａを形成する。
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１１ｅ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Ｓ８セグメント１４ｈのライザ１５に掛け回される。そして、Ｓ８セグメント１４ｈに巻線１２の巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ１−Ｓ８セグメント１４ａ，１４ｂ間には１番ティース９と４番ティース９に順方向に巻装され、且つ直列接続された一対の順巻きコイル３３ａ，３３ｂを備える第一コイル３３（Ｕ相）が形成される。

尚、巻き終わり端４０が接続されているＳ８セグメント１４ｈとＳ１セグメント１４ａに隣接するＳ２セグメント１４ｂは、接続線２５により短絡されている。このため、Ｓ１−Ｓ８セグメント１４ａ，１４ｈ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Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間に電気的に接続されており、このＳ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間に第一コイル３３（Ｕ相）が形成されているのと等しいことになる。

一方、Ｓ４セグメント１４ｅのライザ１５に掛け回された巻線１２を１−２番ティース９の間のスロット１１ｂに引き込む。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、１−６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１１ｅから引き出し、Ｓ４セグメント１４ｅに隣接するＳ５セグメント１４ｆのライザ１５に掛け回される。そして、Ｓ５セグメント１４ｆに巻線１２の巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ４−Ｓ５セグメント１４ｅ，１４ｆ間には１番ティース９と４番ティース９に逆方向に巻装され、且つ直列接続された一対の逆巻きコイル３４ａ，３４ｂを備える第二コイル３４（−Ｕ相）が形成される。

このように、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回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。
同様にして、例えば、巻線１２の巻き始め端３０がＳ３セグメント１４ｋより巻き始められた場合、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を形成して第一コイル３３を形成する。その後、Ｓ１０セグメント１４ｊに接続する。

一方、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を形成して第二コイル３４を形成する。この第二コイル３４の巻き始め端３０及び巻き終わり端４０は、Ｓ６−Ｓ７セグメント１４ｇ，１４ｄに接続されている。
このようにすることで、Ｖ相に相当する２番ティース９及び５番ティース９には、巻線１２が順方向にｎ／２回ずつ巻装された第一コイル３３（Ｖ相）と巻線１２が逆方向にｎ／２回ずつ巻装された第二コイル３４（−Ｖ相）とを備えたｎ回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。
そして、これを各相に対応するセグメント１４間で順次行うことにより、アーマチュアコア６には３相集中巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。

また、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ため、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、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相としたとき、隣接するセグメント１４間には、Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間からＵ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続されていることになる。

したがって、上述の第二実施形態であっても、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。これに加え、同電位となるセグメント１４同士が短絡されているため、巻線１２の巻き始め端３０と巻き終わり端４０とを隣接するセグメント１４間に接続する必要がない。このため、巻き始め端３０、巻き終わり端４０のそれぞれ近傍に存在するセグメント１４に電気的に接続させれば、各ブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃによって所望の電流を各コイルに供給することができる。

尚、この第二実施形態においては、４極６スロット１２セグメントの直流モータである場合について説明したが、これに限られるものではなく、永久磁石４とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６に設定されていればよい。例えば、図１４に示すように、６極９スロット１８セグメントのアーマチュア３であっても、同じ相に相当するティース９同士に順巻きコイルを直列接続して第一コイル３３（順巻きコイル３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）を形成すると共に、逆巻きコイルを直列接続して第二コイル３４（逆巻きコイル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）を形成し、これによって各相のアーマチュアコイル７を形成することができる。

また、同じ相に相当するティース９同士の第一コイル３３及び第二コイル３４をそれぞれ直列接続することなく、ティース９毎にそれぞれ別体の巻線１２を巻装して第一コイル３３と第二コイル３４を形成し、各コイル３３，３４を隣接するセグメント１４間に接続した構造としてもよい。

その一例を、図１５、図１６に基づいて説明する。図１５、図１６は、２極３スロット６セグメントの直流モータにおけるアーマチュア３の展開図である。
図１５に示すように、巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０がＳ１セグメント１４ａより巻き始められた場合、まず、Ｓ１セグメント１４ａのライザ１５に掛け回された後、巻線１２をＳ１セグメント１４ａ近傍に存在する１−３番ティース９の間のスロット１１ａに引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回順方向に巻装する。
続いて、巻線１２は１−２番ティース９の間のスロット１１ｂから引き出され、Ｓ１セグメント１４ａに隣接するＳ２セグメント１４ｅのライザ１５に掛け回される。そして、Ｓ２セグメント１４ｂに巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間には１番ティース９に順方向に巻装された第一コイル３３（Ｕ相）が形成される。

一方、Ｓ４セグメント１４ｅのライザ１５に掛け回された巻線１２を１−２番ティース９の間のスロット１１ｂに引き込む。そして、１番ティース９にｎ／２回逆方向に巻装する。
続いて、巻線１２は１−３番ティース９の間のスロット１１ａから引き出され、Ｓ４セグメント１４ｅに隣接するＳ５セグメント１４ｆのライザ１５に掛け回される。そして、Ｓ５セグメント１４ｆに巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ４−Ｓ５セグメント１４ｅ，１４ｆ間には１番ティース９に逆方向に巻装された第二コイル３３（−Ｕ相）が形成される。

したがって、Ｕ相に相当する１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回巻きのアーマチュアコイル７が形成される。そして、これを各相に対応するセグメント１４間で順次行うことにより、アーマチュアコア６には３相集中巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。

また、図１６に示すように、それぞれのコイル３３，３４の順逆を図１５とは逆にして各隣接するセグメント１４間に巻き始め端３０と巻き終わり端４０を接続してもよい。具体的には、Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂ間に逆方向にｎ／２回巻装された第二コイル３４を形成し、Ｓ４−Ｓ５セグメント１４ｅ，１４ｆ間に順方向に巻装された第一コイル３３を形成してもよい。

次に、この発明の第三実施形態を図３を援用し、図１７、図１８に基づいて説明する。
この第三実施形態においては、上述の実施形態の永久磁石４とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６に設定されている場合であるのに対し、その個数比が４：５：１０に設定されている場合について説明する。
図１７は、４極５スロット１０セグメントの直流モータにおけるアーマチュア３の展開図、図１８は、図１７の結線図である。

図１７、図１８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、４つ置きのセグメント１４同士（例えば、Ｓ１セグメント１４ａとＳ６セグメント１４ｇ）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，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相が周方向にこの順で割り当てられている。つまり、１番ティース９がＵ相、２番ティース９がＶ相、３番ティース９がＷ相、４番ティース９がＸ相、５番ティース９がＹ相になっている。

巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０がＳ１セグメント１４ａより巻き始められた場合、まず、Ｓ１セグメント１４ａのライザ１５に掛け回された後、巻線１２をＳ１セグメント１４ａ近傍に存在する１−５番ティース９の間のスロット１１ａに引き込む。そして、１番ティース９にｎ回順方向に巻装する。これにより、Ｓ１−Ｓ２セグメント１４ａ，１４ｂの間には１番ティース９に巻装されたＵ相のコイルＣ１が形成される。

続いて、巻線１２は１−２番ティース９の間のスロット１１ｂから引き出され、Ｓ１セグメント１４ａに隣接するＳ２セグメント１４ｂのライザ１５に掛け回される。そして、Ｓ２セグメント１４ｂに巻き終わり端４０が接続される。次に、Ｓ３セグメント１４ｋから巻線１２を巻き始め、２番ティース９にｎ回順方向に巻装した後、その巻き終わり端４０をＳ４セグメント１４ｅに接続する。

そして、これを順次隣接するセグメント１４間にティース９毎に各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を形成しながら巻き進むことにより、アーマチュアコア６には５相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。
また、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ため、結果的に隣接するセグメント１４間には、Ｕ，Ｘ，Ｖ，Ｙ，Ｗ相のアーマチュアコイル７がこの順で電気的に順次接続された構造となっている。

したがって、上述の第三実施形態のように、アーマチュア３を５相巻き構造とすることで、極対数あたりのセグメント数を奇数にすることができる。このようにすれば、通常作動時と高速作動時との有効導体数に差をつけることができ、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。
尚、この第三実施形態においても各ブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの周方向の幅を各コイルに供給する負荷電流に応じて任意に設定することが可能であるが、これらブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの周方向の幅をセグメント１４の周方向の幅よりも小さく設定すれば、通常作動時には、低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃとが同時に整流されることがない。このため、通常作動／高速作動での有効導体比率を小さくすることができる。

また、上述の第三実施形態では、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５が１本の巻線１２で巻装されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、図１９に示すように、各コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を２本以上の巻線１２で巻装してもよい。
さらに、上述の第三実施形態では、４極５スロット１０セグメントの直流モータの場合について説明したが、これに限られるものではなく、永久磁石４とスロット１１とセグメント１４の個数比が４：５：１０に設定されていればよい。具体的には、図２０に示すように、８極１０スロット２０セグメントのアーマチュア３であっても、同様の５相巻き構造とすることができる。

そして、上述の第三実施形態では、巻線１２を隣接するセグメント１４間に接続し、ティース９毎に巻線１２を巻装した構造の場合について説明したが、同じ相に相当するティース９同士にそれぞれ形成されたコイルを直列接続してアーマチュアコイル７を形成する構造としてもよい。
具体的に図２１に示す。同図は、８極１０スロット２０セグメントのアーマチュア３の展開図である。

図２１に示すように、巻線１２は、例えば、その巻き始め端３０がＳ１セグメント１４ａより巻き始められた場合、まず、Ｓ１セグメント１４ａのライザ１５に掛け回された後、巻線１２をＳ１セグメント１４ａの近傍に存在する１−１０番ティース９の間のスロット１１ａに引き込む。そして、１番ティース９にｎ回巻装して第一コイル７ａを形成する。
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、５−６番ティース９の間のスロット１１ｅに引き込む。そして、６番ティース９にｎ回巻装して第二コイル７ｂを形成する。

巻線１２は、第二コイル７ｂを形成した後、６−７番ティース９の間のスロット１１ｆから引き出し、６番ティース９の近傍に存在するＳ１２セグメント１４ｃのライザ１５に掛け回される。そして、Ｓ１２セグメント１４ｃに巻線１２の巻き終わり端４０が接続される。これにより、Ｓ１−Ｓ１２セグメント１４ａ，１４ｃの間には１番ティース９と６番ティース９に巻装され、且つ直列接続された一対のコイル７ａ，７ｂを備えるアーマチュアコイル７（Ｕ相）が形成される。

尚、巻き終わり端４０が接続されているＳ１２セグメント１４ｃとＳ１セグメント１４ａに隣接するＳ２セグメント１４ｂは、接続線２５により短絡されている。このため、Ｓ１セグメント１４ａ、Ｓ１２セグメント１４ｃ間の電位差は、隣接するセグメント（セグメント１４ａ，１４ｂ）間の電位差と等しくなる。
そして、これを順次各セグメント１４間に二つのコイル７ａ，７ｂを繰り返し形成しながら巻き進むことにより、アーマチュアコア６には５相（Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ相）巻き構造のアーマチュアコイル７が形成される。

次に、この発明の第四実施形態を図３を援用し、図２２に基づいて説明する。
図２２は、永久磁石４（磁極）とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６に設定されている直流モータ１、例えば、４極６スロット１２セグメントの直流モータ１におけるアーマチュア３の展開図である。
この第四実施形態においては、各ティース９に巻線１２が一般的な３相集中巻き構造（図２８参照）で巻装されている。

しかしながら、上述の第一実施形態、第二実施形態、第三実施形態においては各ブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの周方向の幅を任意に設定することができるのに対し、この第四実施形態においては各ブラシ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの周方向の幅が所定の寸法に規定されている。
つまり、図２２に示すように、低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃの周方向の幅がセグメント１４の周方向の幅よりも大きく、且つセグメント１４の２つ分の周方向の幅よりも小さく設定されていると共に、高速用ブラシ２１ｂの周方向の幅がセグメント１４の周方向の幅よりも小さく設定されている。

したがって、上述の第四実施形態によれば、永久磁石４（磁極）とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６（例えば、４極６スロット１２セグメント）の直流モータ１において、そのアーマチュア３が一般的な３相集中巻き構造であっても、低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃによってコイル（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６）に電力供給する場合には高速用ブラシ２１ｂに通電されないので、高速用ブラシ２１ｂから同相に逆方向の電流が流れることを防止することができる。このため、高速用ブラシ２１ｂによって短絡されるコイルが常時存在するような状態がなくなり、且つ高速ブラシ２１ｂが３つのセグメント１４に同時に接触することがなくなる。よって、通常作動時と高速作動時の有効導体数に差をつけることができる。

また、高速作動時は、高速ブラシ２１ｂによって同相のコイルが接続されているセグメント１４（この第四実施形態においては、Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１２セグメント）から同相に互いに逆方向となる電流を流すことにより高速作動時の有効導体数を小さくし、通常作動／高速作動での有効導体比率を小さくすることができる。
尚、上述の第四実施形態では、各ティース９に巻線１２が一般的な３相集中巻き構造で巻装されている場合について説明したが、これはほんの一例にすぎず、例えば、図２３に示すように、同じ相に相当するティース９同士に巻線１２が連続して巻装されていてもよい。

さらに、上述の第四実施形態では、４極６スロット１２セグメントの場合について説明したが、永久磁石４（磁極）とスロット１１とセグメント１４の個数比が２：３：６であればよい。図２４、図２５にその一例を示す。図２４、図２５は、６極９スロット１８セグメントの直流モータにおけるアーマチュア３の展開図である。
図２４、図２５に示すように、６極９スロット１８セグメントであっても、低速用ブラシ２１ａと共通ブラシ２１ｃの周方向の幅がセグメント１４の周方向の幅よりも大きく、且つセグメント１４の２つ分の周方向の幅よりも小さく設定されていると共に、高速用ブラシ１２ｂの周方向の幅がセグメント１４の周方向の幅よりも小さく設定されていれば、この第四実施形態と同様の効果を奏することができる。

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。
さらに、上述の実施形態では、アーマチュアコア６は、リング状の金属板８を軸方向に複数枚積層したものであって、金属板８の外周部にはＴ字型のティース９が周方向に沿って等間隔に複数個放射状に形成されている場合について説明したが、アーマチュアコア６の形状はこれに限られるものではなく、周方向に分割可能な分割コア方式であってもよいし、軸方向に対して捩れつつ傾斜するように所定のスキュー角を有しているものであってもよい。
さらに、上述の実施形態では、直流モータ１が自動車用のワイパーモータに用いられるものである場合について説明したが、直流モータ１の使用はこれに限られるものではない。

本発明の実施形態における直流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直流モータの横断面図である。 本発明の実施形態における直流モータのブラシ配置図である。 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。 図４の結線図である。 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。 図９の結線図である。 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。 図１１の結線図である。 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。 図１７の結線図である。 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。 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。 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。 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。 図２６の結線図である。 従来の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。

符号の説明

１ 直流モータ
２ モータハウジング（ヨーク）
３，５０，６０ アーマチュア
４，５３ 永久磁石（磁極）
５ 回転軸
６ アーマチュアコア
７，５５，６５ アーマチュアコイル（コイル）
９，５２，６２ ティース
１１，１１ａ，１１ｂ、１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，５４，５４ａ，５４ｂ，６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ スロット
１２，５６，６３ 巻線
１３ コンミテータ
１４，５１，６１ セグメント
２１ ブラシ
２１ａ，６７ 低速用ブラシ
２１ｂ，６８ 高速用ブラシ
２１ｃ，７０ 共通ブラシ
２５，６６ 接続線（短絡部材）
３３ 第一コイル
３４ 第二コイル

Claims (9)

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、コイル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、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うためのブラシとから成り、
   前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が４：６：１２に設定され、
   各ティースは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がこの順で割り当てられ、前記コイルは、周方向に順方向と逆方向とが交互となるように巻装されている直流モータのアーマチュアであって、
   前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、
   前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられ、
   前記コイルが順方向に巻装されている各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とし、前記コイルが逆方向に巻装されている各相を−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相としたとき、
   隣接するセグメント間には、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続されていることを特徴とする直流モータのアーマチュア。
2. 周方向に連続して配設されている任意の３つのセグメントには、それぞれ任意の異相の２つのコイルが電気的に接続され、前記任意の３つのセグメントは、セグメント一つ置きに存在していることを特徴とする請求項１に記載の直流モータのアーマチュア。
3. 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、コイル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、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うためのブラシとから成り、
   前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が２：３：６に設定され、
   各ティースは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相がこの順で割り当てられると共に、順方向に巻装された第一コイルと、逆方向に巻装された第二コイルとを備えている直流モータのアーマチュアであって、
   前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、
   前記第一コイルが巻装されている各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相とし、前記第二コイルが巻装されている各相を−Ｕ相、−Ｖ相、−Ｗ相としたとき、
   隣接するセグメント間には、Ｕ相、−Ｗ相、Ｖ相、−Ｕ相、Ｗ相、−Ｖ相のコイルがこの順で電気的に接続されていることを特徴とする直流モータのアーマチュア。
4. 前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の直流モータのアーマチュア。
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る複数のティースと、前記ティース間に形成され軸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、前記セグメントを介して巻線に給電を行うためのブラシとから成り、
   前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が４：５：１０に設定されている直流モータのアーマチュアであって、
   前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、
   前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられ、隣接するセグメント間に前記巻線が電気的に接続されると共に、前記巻線が前記ティースに巻装されてコイルを形成していることを特徴とする直流モータのアーマチュア。
6. 同じ相に相当するティース同士に前記巻線が連続して巻装されていることを特徴とする請求項５に記載の直流モータのアーマチュア。
7. 前記隣接するセグメント間に前記巻線が電気的に接続され、前記ティース毎にそれぞれ別体の前記巻線が巻装されていることを特徴とする請求項５に記載の直流モータのアーマチュア。
8. 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、コイル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、前記セグメントを介して前記コイルに給電を行うためのブラシとから成り、
   前記磁極と前記スロットと前記セグメントの個数比が２：３：６に設定されている直流モータのアーマチュアにおいて、
   前記コンミテータに、同電位となるセグメント同士を短絡する短絡部材が設けられ、
   前記ブラシは、低速用ブラシと高速用ブラシと、これらに共通して用いられる共通ブラシの３つのブラシで構成され、前記低速用ブラシと前記共通ブラシの周方向の幅を前記セグメントの周方向の幅よりも大きく、且つ前記セグメント２つ分の周方向の幅より小さくなるように設定し、前記高速用ブラシの周方向の幅を前記セグメントの周方向の幅より小さくなるように設定したことを特徴とする直流モータのアーマチュア。
9. 請求項１〜請求項８の何れかに記載の直流モータのアーマチュアを用いたことを特徴とする直流モータ。
   
   
   

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