專利名稱：電機及電刷配置方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷的電機，以及一種 對所述三種電刷的寬度和位置進行設定的方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中使用包括三個電刷并且以高速和低速兩種速度來驅動的電機來驅動 車輛雨刷器，所述三個電刷為共用電刷、低速驅動電刷和高速驅動電刷。專利文獻1描述了 一種電機的例子，所述電機包括兩個固定至軛殼的內圓周表面上的磁體和一個可旋轉地設 在所述兩個磁體內側的電樞。所述電樞包括由所述軛殼支撐的旋轉軸、固定至所述旋轉軸 并且其上繞有多個線圈的電樞芯、及亦固定至所述旋轉軸的換向器。所述換向器包括多個 沿圓周方向設在換向器外圓周表面上的換向器片。共用電刷、低速驅動電刷和高速驅動電 刷設在換向器附近。各電刷的末端部可滑動地壓靠著換向器的外圓周表面。共用電刷和低 速驅動電刷沿換向器的圓周方向間隔180°設置。高速驅動電刷設在沿所述圓周方向與低 速驅動電刷隔開預定角度的位置。當經由共用電刷和低速驅動電刷供給電流時，電樞低速 旋轉，而當經由共用電刷和高速驅動電刷供給電流時，電樞高速旋轉。專利文獻2也描述了這種包括三個電刷的電機。此文獻描述了可使用形成四極或 更多極的磁體來使得電機最小化。這一文獻中描述的電機包括四個固定至軛殼的內圓周表 面的磁體、以及一個可旋轉地設在所述磁體內側的電樞。包括十六個徑向延伸的齒部的電 樞芯和具有十六片沿圓周方向排列的換向器片的換向器固定至電樞的旋轉軸。十六個線圈 以交疊的方式圍繞電樞芯。在各對相間隔180°設置的換向器片中，這兩片換向器片短路， 以使它們在換向器中具有相同的電位。現(xiàn)有技術文獻專利文獻[專利文獻1]第10-503640號日本國家階段專利公開[專利文獻2]第2007-143278號日本專利公開

發(fā)明內容
然而，在專利文獻2中描述的電機中，有效線圈數(shù)量(供給電流時生成磁場的線圈 數(shù)量)的變化取決于電刷是否使得沿旋轉軸的圓周方向彼此相鄰的換向器片短路而變大。 例如，在專利文獻2中描述的電機中，當三個電刷中沒有電刷使得沿圓周方向彼此相鄰的 兩個換向器片短路時，所有十六個線圈都有效。當三個電刷各自同時使得沿圓周方向彼此 相鄰的兩個換向器片短路時，六個線圈發(fā)生換向，而剩余的十個線圈為有效線圈。因此，在 專利文獻2中描述的電機中，有效線圈的數(shù)量為十六個或十個。圖M (a)和M(b)示出了電機的另一個例子。所述電機包括磁體、電樞芯、及換向器，所述磁體具有四個磁極部，所述電樞芯具有四個齒部，而所述齒部上以交疊的方式圍繞 有十四個線圈，所述換向器包括十四個沿圓周方向設置的換向器片。在各對以180°間隔 設置的換向器片中，這兩片換向器片短路。電機的三個電刷以與專利文獻1所描述的電機 的電刷相同的方式配置，專利文獻1中的電機包括形成兩個磁極部的磁體。這一電機中，參 考圖M(a)，當共用電刷101使得兩片沿旋轉軸的圓周方向相鄰的換向器片111短路時，由 虛線表示的兩個線圈112發(fā)生換向，而由實線表示的十二個線圈112有效。此外，參考圖 M(b)，當共用電刷101、低速驅動電刷102、及高速驅動電刷103各自使得兩片沿旋轉軸的 圓周方向相鄰的換向器片111短路時，由虛線表示的六個線圈112發(fā)生換向，而由實線表示 的八個線圈112有效。這樣，有效線圈的數(shù)量為十二個或八個。當有效線圈的數(shù)量變化較大時，電樞的線圈中的電阻波動增大。這使得供給的電 流值發(fā)生波動，并且藉此使得扭距發(fā)生波動。扭距波動使得電機震動并且示出噪聲。本發(fā)明的第一目的是對電機中線圈的電阻波動進行抑制，所述電機包括形成四個 或四個以上磁極部的磁體、共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷。本發(fā)明的第二目的是提供一種電刷配置方法，其對電機中線圈的電阻波動進行抑 制，所述電機包括形成四個或四個以上磁極部的磁體、共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅 動電刷。解決問題的手段為了達成第一目的，本發(fā)明的一個方面提供了一種電機，包括至少一個磁體、電 樞、共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷。所述磁體形成四個或四個以上的磁極部。所 述電樞包括旋轉軸、固定至所述旋轉軸并且具有多個齒部的電樞芯、圍繞所述齒部的線圈、 及換向器，所述換向器固定至所述旋轉軸并且具有多個沿所述旋轉軸的圓周方向設置的換 向器片。所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷相互隔開并且沿所述旋轉軸的圓周 方向設置以可滑動地接觸所述換向器，各電刷具有沿所述旋轉軸的圓周方向的寬度。所述 齒部的數(shù)量與所述換向器片的數(shù)量相等。當所述由磁體形成的磁極部的數(shù)量由P表示，并 且齒部的數(shù)量由S表示時，(2S/P)為奇數(shù)。各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置 設為所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種類型的電刷都不同時使得兩片 沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。這一結構中，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷都不同時使得兩片沿 所述圓周方向相鄰的換向器片短路。因此，抑制了有效線圈的數(shù)量變化，并且抑制了線圈的 電阻波動。從而，抑制了所供給電流的數(shù)值波動、抑制了扭距波動、且抑制了由扭距波動導 致的電機震動。此外，抑制了有效線圈的數(shù)量減少。較佳地，各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使得所述共用電刷、 低速驅動電刷、及高速驅動電刷依次使兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。這一結構中，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷依次使得兩片沿所述 圓周方向相鄰的換向器片短路。由此，抑制了有效線圈數(shù)量的突然變化。因此，抑制了電機 中的震動生成。較佳地，所述電樞的旋轉重復短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，在所述短路狀態(tài)下，所述共 用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中最多有兩種類型的電刷使得兩片沿 圓周方向相鄰的換向器片短路，在所述非短路狀態(tài)下，所述三種類型的電刷中沒有電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。這一結構中，當處于短路狀態(tài)時，最多僅有兩種類型的電刷使得兩片沿圓周方向 相鄰的換向器片短路。由此，通過重復短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，使得有效線圈數(shù)量的變化為 最小，并且使得線圈的電阻波動為最小。從而，使得所供給電流的數(shù)值波動為最小、使得線 圈的電阻波動為最小。此外，在短路狀態(tài)下，所有線圈都為有效線圈。由此，可有效利用線 圈。較佳地，所述電樞的旋轉這樣重復雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀 態(tài)，即，使得所述單類型短路狀態(tài)在所述雙類型短路狀態(tài)之前和之后進行。在所述雙類型短 路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中有兩種類型的電刷 使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路，所述單類型短路狀態(tài)下，一種類型的電刷使得 兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路。這一結構中，雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)這樣重復，S卩，所述 單類型短路狀態(tài)在所述雙類型短路狀態(tài)之間進行。由此，非短路狀態(tài)到雙類型短路狀態(tài)的 轉換、雙類型短路狀態(tài)到非短路狀態(tài)的轉換以其中設有單類型短路狀態(tài)的階段的方式達 成。因此，即使設有雙類型短路狀態(tài)，有效線圈的數(shù)量也不會突然變化，并且進一步防止了 線圈的突然電阻波動。從而，使得所供給電流的數(shù)值突然波動為最小、扭距波動得以抑制、 且進一步抑制由扭距波動造成的雨刷器電機震動。較佳地，當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，對于所述旋轉軸的圓周方向，當所 述換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬 度表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為B2，所述高速驅動電刷的寬度表示為B3，且 其中設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為A ；滿足L2 < Bl < (L1+2XL2)，L2 < B2 < (L1+2XL2)，L2 < B3 < (Ll+2XL2)，且 A < (nXLl+(n+l) XL2)(其中所述換向器片的 數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P，并且對商向上取整數(shù)以獲得η)。這一結構中，通過設定各所述值滿足上述條件，可容易地實現(xiàn)短路狀態(tài)和非短路 狀態(tài)，在所述短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中最 多有兩種類型的電刷使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路，所述非短路狀態(tài)下，沒有 電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。較佳地，所述電樞的旋轉重復單類型短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，所述單類型短路狀 態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中有一種電刷使得兩片沿 圓周方向相鄰的換向器片短路。這一結構中，兩種或兩種以上類型的電刷從不同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換 向器片短路。因此，進一步減少了有效線圈數(shù)量的變化，并且進一步抑制線圈的電阻波動。 從而，抑制了所供給電流的數(shù)值波動、抑制了扭距波動、且抑制了由扭距波動造成的雨刷器 電機震動。較佳地，當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，對于所述旋轉軸的圓周方向，當所 述換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬 度表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為Β3，且 其中設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對側的所 述共用電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為Dl，所述共用電刷和所述高速驅動電刷之間的間隔表示為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D3 ；滿 足:B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (nXLl+(n+l) XL2)，Dl > ((n_l) XLl+(n_2) XL2)， D2 > (nlXLl+(nl-l) XL2)，D3 > (n2XLl+(n2_l) XL2)，η = nl+n2+l (其中所述換向器 片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P并且對商向上取整數(shù)以獲得n，nl和n2為正整數(shù))。這一結構中，可容易地重復非短路狀態(tài)和單類型短路狀態(tài)，所述非短路狀態(tài)下，所 述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中沒有電刷使得兩片沿所述圓周 方向相鄰的換向器片短路，所述單類型短路狀態(tài)下，僅有一種類型的電刷使得兩片沿圓周 方向相鄰的換向器片短路。較佳地，當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，對于所述旋轉軸的圓周方向，所述 換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬度 表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為Β3，其中 設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對側的所述共 用電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D1，所述共用電刷和所述高速驅動電刷之間 的間隔表示為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D3 ；滿足 Bl > L2，B2 > L2，B3 > L2，A < (nXLl+(n+l) XL2)，D1 > ((n_l) XLl+(n_2) XL2)，D2 > ((11-2)\1^1+(11-3)\1^2)，且03>1^1(其中11為與(360° /P)的角度范圍內所設換向器片 的數(shù)量相等的值)。這一結構中，通過設置各值滿足上述條件，所述共用電刷、低速驅動電刷、高速驅 動電刷交替并且單獨地使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路。較佳地，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷的排列次序為，沿所述換 向器的旋轉方向從后側向前側依次為所述共用電刷、所述高速驅動電刷、及所述低速驅動 電刷。這一結構中，所述電刷的排列次序為，沿所述換向器的旋轉方向從后側向前側依 次為所述共用電刷、所述高速驅動電刷、及所述低速驅動電刷。當驅動雨刷器電機時，由電 樞的旋轉生成的感應電壓將電樞的磁中心(當線圈上加有電流時形成的磁極圓周方向上 的中心)稍稍向換向器的旋轉方向上的后側偏移。由此，當電刷以沿換向器的旋轉方向從 后側到前側依次為共用電刷、高速驅動電刷、低速驅動電刷這一順序布置時，以高速驅動電 刷供給電流時電樞中形成的磁中心靠近以低速驅動電刷供給電流時電樞中形成的磁中心。 由此，在低速和高速驅動雨刷器電機時，可更有效地使用雨刷器電機，而不會影響雨刷器電 機的性能。較佳地，沿所述旋轉軸的圓周方向相鄰的所述齒部之間形成有所述線圈延伸穿過 的槽，并且將所述槽的總數(shù)量除以二獲得的值為奇數(shù)。這一結構中，以低速驅動電刷和高速驅動電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換 向器片的短路變得更容易。為了達成第二目的，本發(fā)明的另一實施例提供了一種電刷配置方法，其用于設定 電機中多個電刷的寬度和位置。所述電機包括至少一個磁體，其形成四個或四個以上的磁 極部；和電樞。所述電樞包括旋轉軸、電樞芯、線圈、及換向器。所述電樞芯固定至所述旋轉 軸并且具有多個齒部。所述線圈圍繞所述齒部。所述換向器固定至所述旋轉軸并且具有多 個沿所述旋轉軸的圓周方向設置的換向器片。共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷相互隔開并且沿所述旋轉軸的圓周方向設置以可滑動地接觸所述換向器。各電刷具有沿所述 旋轉軸的圓周方向的寬度。所述方法包括將所述齒部的數(shù)量設為與所述換向器片的數(shù)量 相等；將由磁體形成的磁極部的數(shù)量P和齒部的數(shù)量S設為使得2S/P為奇數(shù)；且將各電刷 的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使得所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅 動電刷這三種類型的電刷都不同時使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。這一方法中，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷都不同時使得兩片沿 所述圓周方向相鄰的換向器片短路。因此，抑制了有效線圈的數(shù)量變化，并且抑制了線圈的 電阻波動。從而，抑制了所供給電流的數(shù)值波動、抑制了扭距波動、且抑制了由扭距波動導 致的電機震動。此外，抑制了有效線圈的數(shù)量減少。較佳地，各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使所述共用電刷、低 速驅動電刷、及高速驅動電刷依次使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。這一方法中，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷依次使得兩片沿所述 圓周方向相鄰的換向器片短路。由此，抑制了有效線圈數(shù)量的突然變化。因此，抑制了電機 中的震動生成。較佳地，各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使所述電樞的旋轉重 復短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，在所述短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動 電刷這三種電刷中最多有兩種類型的電刷使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路，在所 述非短路狀態(tài)下，所述三種類型的電刷中沒有電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器 片短路。這一方法中，當處于短路狀態(tài)時，最多僅有兩種類型的電刷同時使得兩片沿圓周 方向相鄰的換向器片短路。由此，通過重復短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，使得有效線圈數(shù)量的變 化為最小，并且使得線圈的電阻波動為最小。從而，使得所供給電流的數(shù)值波動為最小、使 得線圈的電阻波動為最小。此外，在短路狀態(tài)下，所有線圈都為有效線圈。由此，可有效利 用線圈。較佳地，各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使所述電樞的旋轉 這樣重復雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)，即，所述單類型短路狀態(tài)在所 述雙類型短路狀態(tài)之前和之后進行，在所述雙類型短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電 刷、及高速驅動電刷這三種電刷中有兩種類型的電刷使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片 短路，在所述單類型短路狀態(tài)下，一種類型的電刷使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短 路。這一方法中，雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)這樣重復，S卩，所述 單類型短路狀態(tài)在所述雙類型短路狀態(tài)之間進行。由此，非短路狀態(tài)到雙類型短路狀態(tài)的 轉換、雙類型短路狀態(tài)到非短路狀態(tài)的轉換以其中設有單類型短路狀態(tài)的階段式方式達 成。因此，即使設有雙類型短路狀態(tài)，有效線圈的數(shù)量也不會突然變化，并且進一步抑制了 線圈的突然電阻波動。從而，使得所供給電流的數(shù)值突然波動為最小、扭距波動得以抑制、 且進一步抑制由扭距波動造成的雨刷器電機震動。較佳地，當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，對于所述旋轉軸的圓周方向，當 所述換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷 的寬度表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為B2，所述高速驅動電刷的寬度表示為B3，且其中設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為A，各所述值設為滿足L2 < Bl < (Ll+2 X L2)，L2 < B2 < (Ll+2 X L2)，L2 < B3 < (Ll+2 X L2)，且 A < (η X Ll+ (η+1) X L2) (其中所述換向器片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P，并且對商向上取整數(shù)以獲得η)。這一方法中，通過設定各所述值滿足上述條件，可容易地實現(xiàn)重復非短路狀態(tài)和 單類型短路狀態(tài)的結構，在所述非短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動 電刷這三種電刷中沒有電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路，在所述單類型 短路狀態(tài)下，所述三種類型的電刷中僅有一種類型的電刷使得兩片沿圓周方向相鄰的換向 器片短路。較佳地，各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使所述電樞的旋轉重 復單類型短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，在所述單類型短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電 刷、及高速驅動電刷這三種電刷中有一種類型的電刷使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片 短路。這一方法中，兩種或兩種以上類型的電刷從不同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換 向器片短路。因此，進一步抑制了有效線圈數(shù)量的變化，并且進一步減小線圈的電阻波動。 從而，抑制了所供給電流的數(shù)值變化、抑制了扭距波動、且抑制了由扭距波動造成的電機震動。較佳地，當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，對于所述旋轉軸的圓周方向，當 所述換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷 的寬度表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為 Β3，且其中設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對 側的所述共用電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D 1，所述共用電刷和所述高速 驅動電刷之間的間隔表示為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表 示為 D3，各所述值設為滿足:B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (ηXLl+(n+1) XL2)，Dl > ((n-1) X Ll+ (n-2) X L2)，D2 > (nl X Ll+ (nl_l) X L2)，D3 > (n2 X Ll+ (n2_l) X L2)，η = nl+n2+l (其中所述換向器片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P并且對商向上取整數(shù)以 獲得n，nl和n2為正整數(shù))。這一方法中，可容易地重復非短路狀態(tài)和單類型短路狀態(tài)，在所述非短路狀態(tài)下， 所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中沒有電刷使得兩片沿所述圓 周方向相鄰的換向器片短路，在所述單類型短路狀態(tài)下，僅有一種類型的電刷使得兩片沿 圓周方向相鄰的換向器片短路。較佳地，當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，對于所述旋轉軸的圓周方向，當 所述換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷 的寬度表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為 Β3，其中設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對側 的所述共用電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D1，所述共用電刷和所述高速驅 動電刷之間的間隔表示為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示 為 D3，各所述值設為滿足:B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (ηXLl+(n+1) XL2)，Dl > ((n-1) XLl+(n-2) XL2)，D2 > ((n-2) XLl+(n_3) XL2)，且 D3 > Ll (其中 η 為與(360° / P)的角度范圍內所設換向器片的數(shù)量相等的值)。
這一方法中，通過使得各值滿足上述條件，所述共用電刷、低速驅動電刷、高速驅 動電刷交替并且單獨地使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路。較佳地，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷的排列次序為，沿所述換 向器的旋轉方向從后側向前側依次為所述共用電刷、所述高速驅動電刷、及所述低速驅動 電刷。這一方法中，所述電刷的排列次序為，沿所述換向器的旋轉方向從后側向前側依 次為所述共用電刷、所述高速驅動電刷、及所述低速驅動電刷。當驅動雨刷器電機時，由電 樞的旋轉生成的感應電壓將電樞的磁中心(當線圈上加有電流時形成的磁極圓周方向上 的中心)稍稍向換向器的旋轉方向上的后側偏移。由此，當電刷以沿換向器的旋轉方向從 后側到前側依次為共用電刷、高速驅動電刷、低速驅動電刷這一順序布置時，以高速驅動電 刷供給電流時電樞中形成的磁中心靠近以低速驅動電刷供給電流時電樞中形成的磁中心。 由此，在低速和高速驅動雨刷器電機時，可更有效地使用雨刷器電機，而不會影響雨刷器電 機的性能。較佳地，所述旋轉軸的圓周方向相鄰的所述齒部之間形成有所述線圈延伸穿過的 槽，并且所述齒部的數(shù)量設為使得所述槽的總數(shù)量除以二獲得的值為奇數(shù)。這一方法中，以低速驅動電刷和高速驅動電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換 向器片的短路變得更容易。



圖21(a) 21(d)為示出另一例子中電刷的沿圓周方向的寬度和位置的圖示；圖22(a) 22 (d)為示出另一例子中電刷的沿圓周方向的寬度和位置的圖示；圖23(a) 23 (d)為示出另一例子中電刷的沿圓周方向的寬度和位置的圖示；及圖 M(b)為示出現(xiàn)有的電機中有效線圈數(shù)量變化的圖示。
具體實施例方式第一實施例現(xiàn)參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的雨刷器電機。圖1為示出本發(fā)明雨刷器電機的示意圖。所述雨刷器電機作為對車輛擋風玻璃等 進行刷洗的車輛雨刷器(未示)的驅動源，并且包括電機單元1和耦合至電機單元1的減 速齒輪2。電機單元1包括具有底部Ila的管狀軛殼11。至少一個形成四個磁極部(兩個N 極和連個S極)的磁體12固定至軛殼11的內圓周表面。由此，電機單元1包括兩個磁路。 磁體12的N極和S極沿軛殼11的圓周方向間隔設置。電樞21可旋轉地設在磁體12的徑向內側。電樞21包括旋轉軸22、電樞芯24、及 換向器25。旋轉軸22的基端靠近軛殼11的底部11a，并且由設在底部Ila的中心部的軸 承23進行支撐。此外，旋轉軸22的末端從軛殼11的開口朝向減速齒輪2延伸。電樞芯M設為沿徑向面向磁體12并且固定至旋轉軸22以可與旋轉軸22 —體旋 轉。電樞芯M包括十四個繞旋轉軸22徑向向外延伸的齒部Ma。沿電樞芯M的圓周方向 相鄰的齒部2 之間形成有槽Mb (見圖3)。換向器25這樣固定至旋轉軸22，即在比電樞芯M更靠近減速齒輪2的部位可與 旋轉軸22 —體旋轉。如圖2所示，換向器25包括由絕緣樹脂材料形成且從外部配合入旋 轉軸22的圓柱形絕緣體26、以及十四片固定至絕緣體沈的外圓周表面的換向器片27。各 換向器片27由沿旋轉軸22的軸向延長的矩形板形成(見圖1)，并且沿絕緣體沈的外圓周 表面成曲線。十四片換向器片27設置為形成整體的圓柱形。換向器片27中的相鄰兩個沿 旋轉軸22的圓周方向相互間隔開。相互間隔180°的換向器片27成對，這樣，本實施例中， 每個第一換向器片27與第八換向器片27成對。由此，一共有七對換向器片27。諸如導線 之類的短路線觀使得各對換向器片27短路(參考圖幻。圖3中，沿圓周方向依次將十四 片換向器片27標為“1” “14”。十四個線圈四以交疊的方式圍繞齒部Ma。各線圈四延伸穿過槽24b并且跨越 兩個齒部Ma。各線圈四具有連接至一個換向器片27上的初始卷繞端和一個連接至沿旋 轉軸22的圓周方向相鄰的另一個換向器片27上的結束卷繞端。由此，十四個線圈四串聯(lián) 形成一個整體的單環(huán)。當使得以間隔180°設置的各對換向器片27短路時，形成兩個閉合 的環(huán)。各環(huán)包括七個線圈四(參考圖6(a))。如圖1所示，減速齒輪2包括固定至軛殼11的開口端的齒輪殼31。齒輪殼31具 有面向軛殼11的開口。電刷架32通過螺釘33緊固至所述齒輪殼31的開口中，并且設在 換向器25的外側。電刷架32為環(huán)形，并且由絕緣樹脂材料形成。如圖2所示，三個保持部3 界定在電刷架32的面向電機單元1的表面上。各保 持部32a的形狀為沿徑向延伸的四角筒形狀。形狀為四角柱形狀的供電電刷40插入各保持部32a。通過容納在保持部32a中的彈簧等部件(未示)將各供電電刷40推向換向器 25，并且各供電電刷40的末端部可滑動地壓靠著換向器25的外圓周表面(即，各換向器片 27的徑向外側表面)。位于圖2中右側的供電電刷40用作共用電刷41。位于圖2中左側 的供電電刷40用作低速驅動電刷42，其和共用電刷41 一起將電流供給至電樞21以低速旋 轉電樞21。位于圖2中中間的供電電刷40用作高速驅動電刷43，其和共用電刷41 一起將 電流供給至電樞21以高速旋轉電樞21。三個電刷41、42、43的設置順序為沿換向器25的 旋轉方向從后側到前側依次為共用電刷41、高速驅動電刷43、低速驅動電刷42。S卩，高速驅 動電刷43設在共用電刷41的沿換向器25旋轉方向的前側，并且低速驅動電刷42設在高 速驅動電刷43的沿換向器25旋轉方向的前側。共用電刷43用作陰極電刷，低速驅動電刷 42和高速驅動電刷43用作陽極電刷。各供電電刷40連接至引線44。引線44將電流供給 至供電電刷40。此外，如圖1所示，沿旋轉軸22的軸向延伸的圓柱形軸承座31a設在齒輪殼31的 開口中。容納在齒輪座31a中的環(huán)形軸承34軸向支撐旋轉軸22的中間部。軸承34與軸 承23配合以軸向支撐旋轉軸22。旋轉軸22延伸穿過軸承34進入齒輪殼31。螺旋形螺紋 蝸桿51形成在旋轉軸22的位于齒輪殼31中的部分上。與蝸桿51嚙合的盤形蝸輪52容 納在齒輪殼31中。蝸桿51和蝸輪52形成降低旋轉軸22轉速的減速齒輪機構53。沿蝸輪52的軸向延伸并且與蝸輪52 —體旋轉的圓柱形輸出軸M設在蝸輪52的 中心部。輸出軸M的末端部突出齒輪殼31，并且固定至曲臂55的基端部。曲臂55具有通 過連結機構(未示)耦合至車輛雨刷器(未示)。在所述雨刷器電機中，當電流經由共用電刷41和低速驅動電刷42供給至電樞21 時，電樞21低速旋轉。此夕卜，當電流經由共用電刷41和高速驅動電刷43供給至電樞21時， 電樞21高速旋轉。當電樞21旋轉時，通過蝸桿51和蝸輪52使得旋轉軸22的旋轉減速， 并且從輸出軸M輸出所述旋轉。這使得通過連結機構耦合至曲臂55的車輛雨刷器以來回 往復的方式樞轉?，F(xiàn)描述三個供電電刷40 ( S卩，共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43)沿 旋轉軸22圓周方向的寬度和位置。參考圖4(a)，在本實施例的雨刷器電機中，電刷41 43中各個電刷沿圓周方向的寬度和位置設定為，共用電刷41、高速驅動電刷43、低速驅動 電刷42在不同的定時(timing)交替并且單獨地使得沿所述圓周方向相鄰的兩片換向器片 27短路。首先，由磁體12形成的磁極部的數(shù)量P設為滿足表達式P彡4的值。雨刷器電機 中，齒部Ma的數(shù)量和換向器片27的數(shù)量設為相同。若齒部Ma的數(shù)量(即，換向器片27 的數(shù)量)為S，則S的值設為使得QS/P)為奇數(shù)。本實施例中，表達式P = 4和S = 14滿 足。由此，表達式OS/P)得到的值為奇數(shù)“7”。對于旋轉軸22的圓周方向，換向器片27的寬度表示為Li，相鄰換向器片27之間 的間隔表示為L2，共用電刷41的寬度表示為Bi，低速驅動電刷42的寬度表示為B2，高速驅 動電刷43的寬度表示為B3，高速驅動電刷43位于中間的三電刷41 43的配置區(qū)域的寬 度表示為A，位于高速驅動電刷43的相對兩側的共用電刷41和低速驅動電刷42之間的間 隔表示為D1，共用電刷41和高速驅動電刷43之間的間隔表示為D2，高速驅動電刷43和低 速驅動電刷42之間的間隔表示為D3。這樣，這些值分別設為滿足下列條件。
Bl > L2, B2 > L2, B3 > L2,A < (η X Ll+ (η+1) X L2)，Dl > ((η-1) X Ll+ (η_2) X L2)，D2 > ((n_2) X Ll+ (n_3) X L2)，D3 > Ll此處，“η”為與(360° /P)的角度范圍內所設換向器片27的數(shù)量相等的值。本實 施例中，P為4，且換向器片27的數(shù)量為14。由此，η為滿足(360° /14) X (η_1)彡360° /4 ((360° /14) Xn 的值，即 η = 4。在滿足上述條件的設定中，本實施例的高速驅動電刷43的沿旋轉軸22圓周方向 的寬度小于共用電刷41和低速驅動電刷42的這一寬度?，F(xiàn)參考圖4和5描述當換向器25在本實施例的具有設在換向器25周圍以滿足上 述條件的共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43的雨刷器電機中旋轉時，換向器 25和電刷41 43之間的關系。圖4和5中，換向器25的旋轉方向由箭頭表示。圖4(a)和5(a)中，共用電刷41開始使得沿圓周方向相鄰的“5”號和“6”號換向 器片27短路。這一狀態(tài)下，低速驅動電刷42具有一個設在沿圓周方向相鄰的“1”號和“2” 號換向器片27之間的周向端(換向器25的旋轉方向上的前端)。由此，低速驅動電刷42 僅接觸“2”號換向器片27而不接觸“1”號換向器片27。此外，高速驅動電刷43僅接觸“4” 號換向器片27，并且具有都從“4”號換向器片27的兩個周向端向內設置的兩個周向端。當 共用電刷41使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路時，低速驅動電刷42和高速驅動 電刷43各自僅接觸一個換向器片27，而不使得兩片圓周方向相鄰的換向器片27短路。當從圖4(a)和5(a)的狀態(tài)切換至圖4(b)和5 (b)所示的狀態(tài)時，高速驅動電刷 43開始使得沿圓周方向相鄰的“3”號和“4”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，共用電刷 41結束兩片相鄰換向器片27的短路，并且具有一個設在“5”號和“6”號換向器片27之間 的周向端(換向器25的旋轉方向上的前端)。共用電刷41僅接觸“6”號換向器片27而不 接觸“5”號換向器片27。此外，低速驅動電刷42具有一個設在沿圓周方向相鄰的“1”號 和“2”號換向器片27之間的周向端(換向器25的旋轉方向上的后端)。低速驅動電刷42 僅接觸“2”號換向器片27而不接觸“3”號換向器片27。如圖4C所示，當高速驅動電刷43 使得兩片圓周方向相鄰的換向器片27短路時，共用電刷41和低速驅動電刷42各自僅接觸 一個換向器片27，而不使得兩片圓周方向相鄰的換向器片27短路。然后，當切換至圖4(d)和5(c)所示的狀態(tài)時，低速驅動電刷42開始使得沿圓周 方向相鄰的“2”號和“3”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，高速驅動電刷43結束兩片相鄰 的換向器片27的短路，并且具有一個設在“3”號和“4”號換向器片27之間的周向端(換 向器25的旋轉方向上的前端)。高速驅動電刷43僅接觸“4”號換向器片27而不接觸“3” 號換向器片27。共用電刷41具有一個設在“5”號和“6”號換向器片27之間的周向端(換 向器25的旋轉方向上的前端)。共用電刷41僅接觸“6”號換向器片27而不接觸“5”號換 向器片27。當?shù)退衮寗与娝?2使得兩片圓周方向相鄰的換向器片27短路時，高速驅動電 刷43和低速驅動電刷42各自僅接觸一個換向器片27，而不使得兩片圓周方向相鄰的換向 器片27短路。當換向器25進一步旋轉至圖4(e)和5 (d)所示的狀態(tài)時，低速驅動電刷42結束 兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27的短路，并且共用電刷41以與圖4(a)和5 (a)所示狀態(tài)相同的方式開始使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。接著，隨著換向器25旋 轉，重復與圖4(a) 4(e)和5 (a) 5 (d)類似的狀態(tài)。換言之，在共用電刷41、高速驅動 電刷43、低速驅動電刷42這一順序下，電刷41 43交替并且單獨地使得沿圓周方向相鄰 的換向器片27短路。由此，當三個電刷41 43中的一個電刷使得沿圓周方向相鄰的兩片 換向器片27短路時，剩下的兩個電刷僅接觸一片換向器片27。如圖6 (a)所示，當三個電刷41 43中的共用電刷41使得兩個周向相鄰的換向器 片27短路時，在十四個線圈四中，虛線表示的兩個線圈被短路，而其余的十二個為有效線 圈。相同地，如圖6(b)所示，當高速驅動電刷43使得兩個周向相鄰的換向器片27短路時， 在十四個線圈四中，虛線表示的兩個線圈被短路，而其余的十二個為有效線圈。此外，當?shù)?速驅動電刷42使得兩個周向相鄰的換向器片27短路時，兩個線圈被短路，而其余的十二個 為有效線圈。由此，有效線圈的數(shù)量不變。這使得線圈四的電阻波動為最小。第一實施例具有如下優(yōu)點。(1)共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43不在同一時間使得兩個周向 相鄰的換向器片短路。更具體地，共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43交替并 且單獨地使得兩片周向相鄰的換向器片27短路。此外，兩個或兩個以上的電刷不在同一時 間使得兩個周向相鄰的換向器片短路。由此，有效線圈的數(shù)量不變，并且使得線圈四的電 阻波動為最小。從而，使得所供給電流的數(shù)值波動為最小，并且使得扭距波動為最小。這防 止了雨刷器電機發(fā)生震動并藉此使生成的噪聲很小。(2)根據(jù) Bl > L2、B2 > L2、B3 > L2、A < (ηXLl+(n+1) XL2)、Dl > ((n-1) XLl+(n-2) XL2)、D2 > ((n-2) XLl+(n_3) XL2)、D3 > Ll 的條件來設定共用電刷 41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43的沿圓周方向的寬度和位置。通過使得各值滿足上 述條件，可容易地實現(xiàn)共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43交替并且單獨地使 得兩片周向相鄰的換向器片27短路的結構。(3)共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動電刷43的設置順序為沿換向器25的 旋轉方向從后側到前側依次為共用電刷41、高速驅動電刷43、低速驅動電刷42。當驅動雨 刷器電機時，由電樞21的旋轉生成的感應電壓將電樞21的磁中心(當線圈四上加有電流 時形成的磁極圓周方向上的中心)稍稍向換向器25的旋轉方向上的后側偏移。由此，當電 刷41 43以沿換向器25的旋轉方向從后側到前側依次為共用電刷41、高速驅動電刷43、 低速驅動電刷42這一順序布置時，以高速驅動電刷43供給電流時電樞21中形成的磁中心 靠近以低速驅動電刷42供給電流時電樞21中形成的磁中心。由此，在低速和高速驅動雨 刷器電機時，相較于以沿換向器25的旋轉方向從后側到前側依次為低速驅動電刷42、高速 驅動電刷43、共用電刷41這一順序布置的電刷41 43，可更有效地使用雨刷器電機而不 會影響雨刷器電機的性能。(4)電樞芯M包括十四個槽Mb，并且由槽的總數(shù)(即，“14”)除以二得到的數(shù)為 奇數(shù)(即，“7”)。換言之，每個磁路的槽數(shù)量為奇數(shù)。從而，在本實施例中的包括形成四個 磁極部的磁體12的雨刷器電機中，可容易地實現(xiàn)共用電刷41、低速驅動電刷42、高速驅動 電刷43交替并且單獨地使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的結構。第二實施例現(xiàn)參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的雨刷器電機。第二實施例中，對與第一實施例的相應元件相同的元件標以類似或相同的標號。省略這類元件的描述。圖7為第二實施例的電機單元和供電電刷沿平面布置的示意圖。如圖7所示，第 二實施例的雨刷器電機具有包括軛殼11和至少一個固定至軛殼11的內圓周表面的形成四 個磁極部(兩個N極和兩個S極)的磁體12(參考圖1)電機單元61，所述軛殼11類似于 第一實施例中電機單元1的軛殼11。電樞62可旋轉地設在磁體12的徑向內側。電樞62 包括旋轉軸22、以可一體旋轉的方式固定至旋轉軸22的電樞芯63、以可一體旋轉的方式固 定至旋轉軸22的換向器64、及多個圍繞電樞芯63的線圈65，其中所述換向器64的固定位 置在比電樞芯63的固定位置更靠近減速齒輪2。電樞芯63設為沿徑向面向磁體12并且固定至旋轉軸22以可與旋轉軸22 —體旋 轉。電樞芯63包括十八個繞旋轉軸22徑向向外延伸的齒部63a。沿電樞芯63的圓周方向 彼此相鄰的齒部63a之間形成有槽63b。如圖9(a)所示，換向器64包括由絕緣體沈、以及十八片固定至絕緣體沈的外圓 周表面的換向器片27。十八片換向器片27沿圓周方向以相等的角間隔設置，并且相鄰換向 器片27沿旋轉軸22的圓周方向互相隔開。如圖7所示，沿圓周方向依次將十八片換向器 片27標為“1” “18”。如圖7所示，十八個線圈65以交疊的方式圍繞齒部63a。各線圈65圍繞電樞芯 63，延伸穿過槽6 并且跨越四個沿圓周方向連續(xù)設置的齒部63a。各線圈65具有連接至 一個換向器片27上的初始卷繞端和一個連接至沿圓周方向相鄰的另一個換向器片27上的 結束卷繞端。以與第一實施例的電機單元1相同的方式，電機單元61耦合至減速齒輪2。第二 實施例中，減速齒輪2的電刷架32 (參考圖幻保持六個供電電刷70，各供電電刷70的形狀 為沿徑向延伸的四角柱形狀。在六個供電電刷70中，兩個為共用電刷71、兩個為低速驅動 電刷72、剩下兩個為高速驅動電刷73。如圖9(a)所示，六個供電電刷70的設置順序為沿 換向器64的旋轉方向(即，電樞62的旋轉方向)從后側到前側依次為共用電刷71、高速 驅動電刷73、低速驅動電刷72等等。在圖9(a)中，箭頭示出了換向器64的旋轉方向。此 外，兩個共用電刷71在換向器64的中心軸線L的相對兩側對稱設置(即，沿圓周方向間隔 180° )。兩個低速驅動電刷72和兩個高速驅動電刷73也在中心軸線L的相對兩側對稱設 置。通過彈簧等部件(未示)將各供電電刷70推向換向器64，并且各供電電刷70的 末端部可滑動地壓靠著換向器64的外圓周表面(S卩，各換向器片27的徑向外側表面)。共 用電刷71用作陽極電刷，低速驅動電刷72和高速驅動電刷73用作陰極電刷。各供電電刷 70以與第一實施例的供電電刷40相同的方式連接至引線(未示)。所述引線將電流供給 至供電電刷70。現(xiàn)詳細描述六個供電電刷70( S卩，兩個共用電刷71、兩個低速驅動電刷72、兩個高 速驅動電刷7 沿旋轉軸22圓周方向的寬度和位置。參考圖7，在本實施例的雨刷器電機 中，電刷71 73中各個電刷的沿圓周方向的寬度和位置設定為，重復單類型短路狀態(tài)(短 路狀態(tài))和非短路狀態(tài)。在單類型短路狀態(tài)下，三種類型的供電電刷70(共用電刷71、兩個 低速驅動電刷72、兩個高速驅動電刷73)中只有一種類型的供電電刷使得兩片沿所述圓周 方向相鄰的換向器片27短路。在非短路狀態(tài)下，沒有一個電刷70使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片27短路。首先，由磁體12所形成之磁極部的數(shù)量P設為滿足表達式P彡4的值。雨刷器電 機中，齒部63a的數(shù)量和換向器片27的數(shù)量設為相同。若齒部63a的數(shù)量(即，換向器片 27的數(shù)量)為S，則S的值設為使得QS/P)為奇數(shù)。本實施例中，表達式P = 4和S= 18 滿足。由此，表達式OS/P)得到的值為奇數(shù)“9”。對于旋轉軸22的圓周方向，換向器片27的寬度表示為Li，相鄰換向器片27之間 的間隔表示為L2，共用電刷71的寬度表示為Bi，低速驅動電刷72的寬度表示為B2，高速驅 動電刷73的寬度表示為B3，高速驅動電刷73位于中間的每組三電刷71 73的配置區(qū)域 的寬度表示為A，位于高速驅動電刷73的相對兩側的共用電刷71和低速驅動電刷72之間 的間隔表示為D1，共用電刷71和高速驅動電刷73之間的間隔表示為D2，高速驅動電刷73 和低速驅動電刷72之間的間隔表示為D3。這樣，這些值分別設為滿足下列條件。Bl > L2, B2 > L2, B3 > L2,A < (η X Ll+ (η+1) X η2)，Dl > ((n-1) X Ll+ (n_2) X L2)，D2 > (nlXLl+(nl_l) XL2)，D3 > (n2 X Ll+ (n2_l) X L2)，η = nl+n2+l此處，“η”為與(360° /P)的角度范圍內所設換向器片27的數(shù)量相等的值。換言 之，“η”為電機單元61中的換向器片27的數(shù)量(即，等于齒部63a的數(shù)量)除以磁極部數(shù) 量P得到的商。當所述商并非為整數(shù)時，向上取整數(shù)(rounded up)作為“η”。此外，“nl” 和“n2”為滿足“η = nl+n2+l”的正整數(shù)。本實施例中，當磁體中形成的磁極部的數(shù)量P為 “4”，且換向器片27的數(shù)量為18時，例如，設為n = 5、nl = 2、且n2 = 2。 本實施例中，共用電刷71、低速驅動電刷72和高速驅動電刷73的周向寬度和位置 設為周向寬度B1、B2、及B3為相同值并且比換向器片27的周向寬度窄。此外，共用電刷71 和低速驅動電刷72以90°間隔設在高速驅動電刷73的相對兩側，其與形成在磁體12中的 相鄰磁極部之間的角間隔相同。現(xiàn)參考圖8(a) 9(d)描述當換向器64在本實施例的具有設在換向器25周圍以 滿足上述條件的共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷73的雨刷器電機中旋轉時， 換向器64和電刷71 73之間的關系。圖8 (a) 8 (d)為示出圖7中所需描述部分的示 意圖。此外，圖8(a) 8(d)僅示出一組電刷71 73，而剩余一組電刷71 73和換向器 64的關系亦相同。圖8(a) 9(d)中，換向器64的旋轉方法由箭頭表示。圖8(a)和9(a)中，共用電刷71使得沿圓周方向相鄰的“2”號和“3”號換向器片 27短路。在圖8和圖9中，使得沿圓周方向相鄰的兩片換向器片27短路的供電電刷70由 陰影線示出。這一狀態(tài)下，高速驅動電刷73具有一個設在沿圓周方向相鄰的“5”號和“6” 號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上的后端)。高速驅動電刷73僅接 觸“6”號換向器片27而不接觸“5”號換向器片27。此外，低速驅動電刷72僅接觸“7”號 換向器片27。這樣，圖8(a)和9(a)示出了單類型短路狀態(tài)，其中僅共用電刷71使得兩片 沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在十八個線圈65中，僅兩個線圈65進行換向 (參考由圖8(a)中的虛線所示的線圈65)，并且剩余的十六個線圈仍然供有電流。這一狀態(tài)下，共有十六個有效線圈。當從圖8 (a)和9 (a)的狀態(tài)切換至8 (b)和9 (b)所示的狀態(tài)時，高速驅動電刷73 使得沿圓周方向相鄰的“5”號和“6”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，共用電刷71結束 兩片相鄰換向器片27的短路，并且具有一個設在“2”號和“3”號換向器片27之間的周向 端(換向器64的旋轉方向上的前端)。共用電刷71僅接觸“2”號換向器片27而不接觸 “3”號換向器片27。此外，低速驅動電刷72具有一個設在沿圓周方向相鄰的“6”號和“7” 號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上的后端)。低速驅動電刷72僅接觸 “7”號換向器片27而不接觸“6”號換向器片27。這樣，圖8(b)和9 (b)示出了單類型短路 狀態(tài)，其中僅高速驅動電刷73使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在十八 個線圈65中，僅兩個線圈65進行換向(參考由圖8(b)中的虛線所示的線圈65)，并且剩余 的十六個線圈仍然供有電流。這一狀態(tài)下，共有十六個有效線圈。當切換至圖8(c)和9(c)所示的狀態(tài)時，低速驅動電刷72使得沿圓周方向相鄰的 “6”號和“7”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，高速驅動電刷73結束兩片相鄰的換向器 片27的短路，并且具有一個設在“5”號和“6”號換向器片27之間的周向端(換向器64的 旋轉方向上的前端)。高速驅動電刷73僅接觸“5”號換向器片27而不接觸“6”號換向器 片27。此外，共用電刷71僅接觸“2”號換向器片27。這樣，圖8(c)和9 (c)示出了單類型 短路狀態(tài)，其中僅低速驅動電刷72使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在 十八個線圈65中，僅兩個線圈65進行換向(參考由圖8(b)中的虛線所示的線圈65)，并且 剩余的十六個線圈仍然供有電流。這一狀態(tài)下，共有十六個有效線圈。然后，當切換至圖8(d)和9(d)所示的狀態(tài)時，低速驅動電刷72結束兩片相鄰的 換向器片27的短路，并且具有一個設在“6”號和“7”號換向器片27之間的周向端(換向 器64的旋轉方向上的前端)。低速驅動電刷72僅接觸“6”號換向器片27而不接觸“7”號 換向器片27。此外，共有電刷71具有一個設在“1”號和“2”號換向器片27之間的周向端 (換向器64的旋轉方向上的后端)。共用電刷71僅接觸“2”號換向器片27而不接觸“1” 號換向器片27。此外，高速驅動電刷73僅接觸“5”號換向器片27。這樣，圖8(d)和9 (d) 示出了非短路狀態(tài)，其中共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷73都不使得兩片沿 圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，共有十八個有效線圈。當換向器64進一步旋轉，并且轉換至圖8(a)和9 (a)所示的狀態(tài)時，電樞62的旋 轉重復類似于圖8(a) 8(d)和圖9(a) 9 (d)所示狀態(tài)的狀態(tài)。換言之，電樞62的旋轉 重復僅有兩個共用電刷71使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的單類型短路狀 態(tài)、僅有兩個高速驅動電刷73使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的單類型短路 狀態(tài)、僅有兩個低速驅動電刷72使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的單類型短 路狀態(tài)、及共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷73都不使得兩片沿圓周方向相鄰 的換向器片27短路的非短路狀態(tài)。由此，在共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷 73這三種類型中，兩種類型的電刷從不會同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短 路，并且所有三種類型的電刷從不會同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。此 外，如圖8和9所示，本實施例中，使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的供電電刷 70(電刷71 73)以與換向器64的旋轉方向相同的方向(朝旋轉方向的前側)移位。除第一實施例的(3)和的優(yōu)點之外，本實施例還具有下列優(yōu)點。
(1)共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷73從不會同時使得兩片沿圓周 方向相鄰的換向器片27短路。由此，有效線圈的數(shù)量不變，并且使得線圈四的電阻波動為 最小。從而，使得所供給電流的數(shù)值波動為最小，并且使得扭距波動為最小。這防止了雨刷 器電機發(fā)生震動并藉此使生成的噪聲很小。此外，抑制了有效線圈數(shù)量的減小。(2)共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷73依次使得兩片沿圓周方向相 鄰的換向器片27短路。由此，防止有效線圈的數(shù)量突然變化。這防止雨刷器電機發(fā)生震動。(3)重復單類型短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)。由此，兩種或兩種以上類型的電刷從不 同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。因此，進一步減少了有效線圈數(shù)量的變 化，并且進一步減小線圈65的電阻波動。從而，進一步抑制所供給電流的數(shù)值變化，并且進 一步抑制扭距波動。此外，在非短路狀態(tài)下，所有的線圈65俱為有效線圈。由此，可有效使 用線圈65。(4)根據(jù) Bl > L2、B2 > L2、B3 > L2、A < (ηXLl+(n+1) XL2)、Dl > ((n-1) X Ll+ (n-2) X L2)、D2 > (nl X Ll+ (nl-1) X L2)、D3 > (n2 X Ll+ (n2_l) X L2)、η = nl+n2+l的條件來設定共用電刷71、低速驅動電刷72、高速驅動電刷73的沿圓周方向的寬 度和位置。通過設定各值滿足上述條件，可容易地實現(xiàn)重復非短路狀態(tài)和單類型短路狀態(tài) 的結構。第三實施例現(xiàn)參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的雨刷器電機。第三實施例中，對與第 一實施例的相應元件相同的元件標以類似或相同的標號。省略這類元件的描述。圖10為第三實施例的電機單元和供電電刷沿平面布置的示意圖。如圖10所示， 第三實施例中，減速齒輪2的電刷架32 (參考圖幻保持六個供電電刷80，各供電電刷80的 形狀為沿徑向延伸的四角柱形狀。在六個供電電刷80中，兩個為共用電刷81、兩個為低速 驅動電刷82、剩下兩個為高速驅動電刷83。如圖13(a)所示，六個供電電刷80的設置順序 為沿換向器64的旋轉方向(即，電樞62的旋轉方向)從后側到前側依次為共用電刷81、高 速驅動電刷83和低速驅動電刷82。在圖13(a)中，箭頭示出了換向器64的旋轉方向。此 外，兩個共用電刷81在換向器64的中心軸線L的相對兩側對稱設置(即，沿圓周方向間隔 180° )。兩個低速驅動電刷82和兩個高速驅動電刷83也在中心軸線L的相對兩側對稱設 置。通過彈簧等部件(未示)將各供電電刷80推向換向器64，并且各供電電刷80的 末端部可滑動地壓靠著換向器64的外圓周表面(S卩，各換向器片27的徑向外側表面)。共 用電刷81用作陽極電刷，低速驅動電刷82和高速驅動電刷83用作陰極電刷。各供電電刷 80以與第一實施例的供電電刷40相同的方式連接至引線(未示)。所述引線將電流供給 至供電電刷80?，F(xiàn)詳細描述六個供電電刷80 (即，兩個共用電刷81、兩個低速驅動電刷82、兩個高 速驅動電刷8 沿旋轉軸22圓周方向的寬度和位置。參考圖10，在本實施例的雨刷器電機 中，電刷81 83中各個電刷的沿圓周方向的寬度和位置設定為，重復雙類型短路狀態(tài)(短 路狀態(tài))、單類型短路狀態(tài)(短路狀態(tài))、非短路狀態(tài)。在雙類型短路狀態(tài)下，三種類型的供 電電刷80 (共用電刷81、兩個低速驅動電刷82、兩個高速驅動電刷8 中有兩種類型的供 電電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片27短路。在單類型電路狀態(tài)下，三種類型的供電電刷80(共用電刷81、兩個低速驅動電刷82、兩個高速驅動電刷83)中只有一種類 型的供電電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片27短路。在非短路狀態(tài)下，沒有一 個電刷80使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片27短路。首先，由磁體12所形成之磁極部的數(shù)量P設為滿足表達式P彡4的值。雨刷器電 機中，齒部63a的數(shù)量和換向器片27的數(shù)量設為相同。若齒部63a的數(shù)量(即，換向器片 27的數(shù)量)為S，則S的值設為使得QS/P)為奇數(shù)。本實施例中，表達式P = 4和S= 18 滿足。由此，表達式OS/P)得到的值為奇數(shù)“9”。對于旋轉軸22的圓周方向，換向器片27的寬度表示為Li，相鄰換向器片27之間 的間隔表示為L2，共用電刷81的寬度表示為Bi，低速驅動電刷82的寬度表示為B2，高速驅 動電刷83的寬度表示為B3，高速驅動電刷83位于中間的每組三電刷81 83的配置區(qū)域 的寬度表示為A。這樣，這些值分別設為滿足下列條件。L2 < Bl < (L1+2XL2)，L2 < B2 < (L1+2XL2)，L2 < B3 < (L1+2XL2)，A < (η X Ll+ (η+1) X L2)此處，“η”為與(360° /P)的角度范圍內所設換向器片27的數(shù)量相等的值。換言 之，“η”為電機單元61中的換向器片27的數(shù)量(即，等于齒部63a的數(shù)量S)除以磁極部 數(shù)量P得到的商。當所述商并非為整數(shù)時，向上取整數(shù)作為“η”。本實施例中，共用電刷81、低速驅動電刷82、高速驅動電刷83的周向寬度和位置 設為圓周方向寬度Β1、Β2、及Β3為相同值并且比換向器片27的周向寬度窄。此外，共用電 刷81和低速驅動電刷82以90°間隔設在高速驅動電刷83的相對兩側，該間隔與形成在磁 體12中的相鄰磁極部之間的角間隔相同?，F(xiàn)參考圖11(a) 14(d)描述當換向器64在本實施例的具有設在換向器64周圍 以滿足上述條件的共用電刷81、低速驅動電刷82、高速驅動電刷83的雨刷器電機中旋轉 時，換向器64和電刷81 83之間的關系。圖11(a) 12(d)為示出圖10中所需描述部 分的示意圖。此外，圖11(a) 12(d)僅示出一組電刷81 83，而剩余一組電刷81 83 和換向器64的關系亦相同。圖11(a) 14(d)中，換向器64的旋轉方法由箭頭表示。圖11(a)和13(a)中，共用電刷81使得沿圓周方向相鄰的“3”號和“4”號換向器 片27短路。在圖11(a) 圖14(d)中，使得沿圓周方向相鄰的兩片換向器片27短路的供 電電刷80由陰影線示出。這一狀態(tài)下，高速驅動電刷83具有一個設在沿圓周方向相鄰的 “6”號和“7”號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上的前端)。高速驅動 電刷83僅接觸“6”號換向器片27而不接觸“7”號換向器片27。此外，低速驅動電刷82僅 接觸“8”號換向器片27。這樣，圖11(a)和13(a)示出了單類型短路狀態(tài)，其中僅共用電 刷81使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在十八個線圈65中，僅兩個線 圈65進行換向(參考由圖11(a)中的虛線所示的線圈65)，并且剩余的十六個線圈仍然供 有電流。這一狀態(tài)下，共有十六個有效線圈。當從圖11(a)和13(a)的狀態(tài)切換至11(b)和13(b)所示的狀態(tài)時，共用電刷81 以類似圖11(a)和13(a)所示的狀態(tài)使得沿圓周方向相鄰的“3”號和“4”號換向器片27 短路。此外，高速驅動電刷83僅接觸“6”號換向器片27，而低速驅動電刷82僅接觸“8”號換向器片27。由此，保持了僅共用電刷81使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的 單類型短路狀態(tài)。當換向器64進一步旋轉并且切換至圖11(c)和13(c)所示的狀態(tài)時，共用電刷81 結束兩片換向器片27的短路，并且具有一個設在“3”號和“4”號換向器片27之間的周向 端(換向器64的旋轉方向上的前端)。共用電刷81僅接觸“3”號換向器片27而不接觸 “4”號換向器片27。此外，高速驅動電刷83僅接觸“6”號換向器片27。低速驅動電刷82 具有一個設在圓周方向相鄰的“7”號和“8”號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋 轉方向上的后端)。低速驅動電刷82僅接觸“8”號換向器片27而不接觸“7”號換向器片 27。這樣，圖11(c)和13(c)示出了非短路狀態(tài)，其中共用電刷81、低速驅動電刷82、高速 驅動電刷83都不使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，所有十八個線圈65 都供給有電流。這樣，共有十八個有效線圈。然后，當切換至圖11(d)和13(d)所示的狀態(tài)時，低速驅動電刷82使得沿圓周方 向相鄰的“7”號和“8”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，共用電刷81具有一個設在“3”號 和“4”號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上的前端)。共用電刷81僅接 觸“3”號換向器片27而不接觸“4”號換向器片27。此外，高速驅動電刷83具有一個設在 “5”號和“6”號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上的后端)。高速驅動 電刷83僅接觸“6”號換向器片27而不接觸“5”號換向器片27。這樣，圖11(d)和13(d) 示出了單類型短路狀態(tài)，其中僅低速驅動電刷82使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27 短路。由此，在十八個線圈65中，僅兩個線圈65進行換向(參考由圖11(d)中的虛線所示 的線圈65)，并且剩余的十六個線圈仍然供有電流。這一狀態(tài)下，共有十六個有效線圈。當從圖11(d)和13(d)所示的狀態(tài)切換至圖12(a)和14(a)所示的狀態(tài)時，低速 驅動電刷82以類似圖11(d)和13(d)所示狀態(tài)的方式使得沿圓周方向相鄰的“7”號和“8” 號換向器片27短路。此外，共用電刷81僅接觸“3”號換向器片27，而高速驅動電刷83僅 接觸“6”號換向器片27。由此，保持了僅低速驅動電刷82使得兩片沿圓周方向相鄰的換向 器片27短路的單類型短路狀態(tài)。接著，當切換至圖12(b)和14(b)所示的狀態(tài)時，除低速驅動電刷82之外，高速驅 動電刷83使得沿圓周方向相鄰的“5”號和“6”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，共用電 刷81具有一個設在“2”號和“3”號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上 的后端)。共用電刷81僅接觸“3”號換向器片27而不接觸“2”號換向器片27。這樣，圖 12(b)和14(b)示出了雙類型短路狀態(tài)，其中兩種類型的電刷，即低速驅動電刷82和高速驅 動電刷83使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在十八個線圈65中，僅四 個線圈65進行換向(參考由圖12(b)中的虛線所示的線圈65)，并且剩余的十四個線圈65 仍然供有電流。這一狀態(tài)下，共有十四個有效線圈。然后，當切換至圖12(c)和14(c)所示的狀態(tài)時，低速驅動電刷82結束兩片相鄰 的換向器片27的短路，并且具有一個設在“7”號和“8”號換向器片27之間的周向端(換 向器64的旋轉方向上的前端)。低速驅動電刷82僅接觸“7”號換向器片27而不接觸“8” 號換向器片27。此外，高速驅動電刷83保持使得沿圓周方向相鄰的“5”號和“6”號換向器 片27短路，并且共用電刷81保持僅接觸“3”號換向器片27。這樣，圖12(c)和14(c)示出 了單類型短路狀態(tài)，其中僅高速驅動電刷83使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在十八個線圈65中，僅兩個線圈65進行換向(參考由圖11(d)中的虛線所示的線圈 65)，并且剩余的十六個線圈65仍然供有電流。這一狀態(tài)下，共有十六個有效線圈。當切換至圖12(d)和14(d)所示的狀態(tài)時，除高速驅動電刷83之外，共用電刷81 使得沿圓周方向相鄰的“2”號和“3”號換向器片27短路。這一狀態(tài)下，低速驅動電刷82具 有一個設在“7”號和“8”號換向器片27之間的周向端(換向器64的旋轉方向上的后端)。 低速驅動電刷82僅接觸“7”號換向器片27而不接觸“8”號換向器片27。這樣，12(d)和 14(d)示出了雙類型短路狀態(tài)，其中兩種類型的電刷，即共用電刷81和高速驅動電刷83使 得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路。由此，在十八個線圈65中，僅四個線圈65進 行換向(參考由圖12(d)中的虛線所示的線圈65)，并且剩余的十四個線圈仍然供有電流。 這一狀態(tài)下，共有十四個有效線圈。當換向器64進一步旋轉，并且轉換至圖11(a)和13(a)所示的狀態(tài)時，電樞62 的旋轉重復類似于圖11(a) 11(d)、圖12(a) 12(d)、圖13(a) 13(d)、及圖14(a) 14(d)所示狀態(tài)的狀態(tài)。換言之，電樞62的旋轉重復僅有兩個共用電刷81使得兩片沿圓 周方向相鄰的換向器片27短路的單類型短路狀態(tài)、三種類型的電刷81 83都不使得兩片 沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的非短路狀態(tài)、僅有兩個低速驅動電刷82使得兩片沿 圓周方向相鄰的換向器片27短路的單類型短路狀態(tài)、兩種類型的電刷(即兩個低速驅動電 刷82和兩個高速驅動電刷8 使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的雙類型短路 狀態(tài)、僅有兩個高速驅動電刷83使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的單類型短 路狀態(tài)、及兩種類型的電刷(即兩個共用電刷81和兩個高速驅動電刷8 使得兩片沿圓周 方向相鄰的換向器片27短路的雙類型短路狀態(tài)。由此，共用電刷81、低速驅動電刷82、高 速驅動電刷83這三種類型的電刷從不會同時都使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短 路。此外，如圖11和14所示，本實施例中，使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的 供電電刷80(電刷81 83)以與換向器64的旋轉方向相反的方向(朝旋轉方向的后側) 移位。除第一實施例的(3)和⑷的優(yōu)點之外，第三實施例還具有下列優(yōu)點。(1)最多僅有兩種類型的電刷同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路。由 此，通過重復雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)，有效線圈的數(shù)量變化得以 減少、且線圈65的電阻波動得以減小。從而，使得所供給電流的數(shù)值變化為最小，并且使得 扭距波動為最小。此外，在非短路狀態(tài)下，所有的線圈65俱為有效線圈。由此，可有效使用 線圈65。(2)雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)以這樣的形式重復，即，單類 型短路狀態(tài)在雙類型短路狀態(tài)之間。由此，非短路狀態(tài)到雙類型短路狀態(tài)的轉換、雙類型短 路狀態(tài)到非短路狀態(tài)的轉換以其中設有單類型短路狀態(tài)的階段式方式達成。因此，即使有 雙類型短路狀態(tài)，有效線圈的數(shù)量也不會突然變化，并且進一步抑制了線圈65的突然電阻 波動。從而，使得所供給電流的數(shù)值突然波動為最小、扭距波動得以抑制、且進一步抑制由 扭距波動造成的雨刷器電機的震動。(3)根據(jù) L2 <B1 < (Ll+2 X L2)、L2 < B2 < (Ll+2 X L2)、L2 < B3 < (L1+2XL2)、 Ak< (nXLl+(n+l) XL2的條件來設定共用電刷81、低速驅動電刷82、高速驅動電刷83 的沿圓周方向的寬度和位置。通過使得各所述值滿足上述條件，可容易地實現(xiàn)重復最多有兩種電刷同時使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路的短路狀態(tài)(即，單類型短路狀態(tài) 和雙類型短路狀態(tài))和非短路狀態(tài)的結構。(4)在本實施例的雨刷器電機中，隨著電樞62旋轉，使得兩片沿圓周方向相鄰的 換向器片27短路的供電電刷80(電刷81 83)以與換向器64的旋轉方向相反的方向(朝 旋轉方向的后側)移位。這在與電樞62的旋轉方向相反的方向上生成了磁通量。由此，較 之使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片27短路的供電電刷以與換向器64的旋轉方向相同 的方向(朝旋轉方向的前側)移位的雨刷器電機，本實施例的雨刷器電機用作抑制由磁通 量波動造成的震動?？梢韵铝行问叫薷谋景l(fā)明。在各上述實施例中，共用電刷41、71、及81，高速驅動電刷43、73、及83，和低速驅 動電刷42、72、及82依次沿換向器64的旋轉方向從后側向前側排列。然而，低速驅動電刷 42、72、及82，高速驅動電刷43、73、及83，和共用電刷41、71、及81可依次沿換向器64的旋 轉方向從后側向前側排列。第一實施例中，高速驅動電刷43的周向寬度小于共用電刷41和低速驅動電 刷 42。然而，只要滿足 Bl > L2、B2 > L2、B3 > L2、A < (nXLl+(n+l) XL2)、Dl > ((n-1) X Ll+ (n-2) X L2)、D2 > ((n_2) X Ll+ (n_3) X L2)、D3 > Ll 的條件，可按需改變共用 電刷41、低速驅動電刷42、及高速驅動電刷43的周向寬度。例如，如圖15(a)所示，共用電 刷41、低速驅動電刷42、及高速驅動電刷43的周方寬度可設為相等(S卩，Bl = B2 = B3)。 這樣，如15 (a) 15 (d)所示，隨著換向器25的旋轉，電刷41 43也將以低速驅動電刷42、 高速驅動電刷43、及共用電刷41的順序交替使得兩片周向相鄰的換向器片27短路。因此， 獲得與上述實施例相同的優(yōu)點。此外，由于形狀相同，共用電刷可用作三種電刷41 43。 這降低了制造成本。第三實施例中，可改變共用電刷81、低速驅動電刷82、及高速驅動電刷83的圓周 方向上的寬度和位置，只要滿足L2 < Bl < (L1+2XL2)、L2 < B2 < (Ll+2XL2)、L2 < B3 < (L1+2XL2)、及 A < (nXLl+(n+l) XL2)的條件。例如，電刷81 83的圓周方向上的寬度和位置可變化為如圖16(a) 19(d)所 示。這種情況下，換向器64的旋轉會依次重復僅有共用電刷81使得相鄰換向器片27短路 的單類型短路狀態(tài)(參考圖16(a)和18(a))、兩種類型的電刷(即兩個共用電刷81和兩個 高速驅動電刷8 使得相鄰換向器片27短路的雙類型短路狀態(tài)(參考圖16(b)和18(b))、 僅高速驅動電刷83使得相鄰換向器片27短路的單類型短路狀態(tài)(參考圖16(c)和18(c))、 兩種類型的電刷(即低速驅動電刷82和高速驅動電刷8 使得相鄰換向器片27短路的雙 類型短路狀態(tài)(參考圖16(d)和18(d))、僅有兩個低速驅動電刷82使得相鄰換向器片27 短路的單類型短路狀態(tài)(參考圖17 (a)、19 (a)、17(b)、和19 (b))、三種類型的電刷81 83 都不使得相鄰換向器片27短路的非短路狀態(tài)(參考圖17(c)和19 (c))、及僅有共用電刷 81使得相鄰換向器片27短路的單類型短路狀態(tài)(參考圖17(d)和19(d))。這獲得了與第 三實施例的優(yōu)點⑴ ⑶類似的優(yōu)點。電刷81 83的圓周方向上的寬度和位置可變化為如圖20(a) 23(d)所示。如 圖20(a)所示，這一例子中，高速驅動電刷83的圓周方向寬度設為大于共用電刷81和低 速驅動電刷82的圓周方向寬度。此外，換向器64的旋轉會依次重復兩種類型的電刷(即共用電刷81和高速驅動電刷8 使得相鄰換向器片27短路的雙類型短路狀態(tài)(參考圖 20(a)、22 (a)、20(b)、和22 (b))、三種類型的電刷都不使得相鄰換向器片27短路的非短路 狀態(tài)(參考圖20(c)和22(c))、兩種類型的電刷(即低速驅動電刷82和高速驅動電刷83) 使得相鄰換向器片27短路的雙類型短路狀態(tài)(參考圖20(d) ,22(d)、21 (a) ,23(a)、21 (b)、 和23(b))、僅有高速驅動電刷83使得相鄰換向器片27短路的單類型短路狀態(tài)(參考圖 21(c)和23(c))、及兩種類型的電刷(即共用電刷81和高速驅動電刷83)使得相鄰換向 器片27短路的雙類型短路狀態(tài)(參考圖21(d)和23(d))。這獲得了與第三實施例的優(yōu)點 ⑴ ⑶類似的優(yōu)點。第二和第三實施例中，每兩個間隔180°設置的換向器片27可由短路線進行短 路。這樣，第二實施例中，可省略一組電刷71 73。第三實施例中，可省略一組電刷81 83。第一實施例中，共用電刷41用作陰極電刷，而低速驅動電刷42和高速驅動電刷43 用作陽極電刷。作為代替，共用電刷41可用作陽極電刷，而低速驅動電刷42和高速驅動電 刷43可用作陰極電刷。這樣，通過反轉磁體12的結構(S卩，轉換圖3中的N極和S極)，可 使得輸入電流轉向。這同樣可應用于第二和第三實施例。雨刷器電機(電動機單元1和61)不限于上述實施例的結構。電刷的周向上的寬 度和位置可設為使得磁體12所形成磁極部數(shù)量P為大于等于“4”、齒部2 和63a的數(shù)量 S與換向器片27的數(shù)量相等、“2S/P”為奇數(shù)、且共用電刷41、71、及81，低速驅動電刷42、 72、及82，高速驅動電刷43、73、及83不會都同時使得相鄰換向器片27短路。例如，雨刷器 電機的結構可為重復雙類型短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)。這樣，可減少有效線圈的數(shù)量以抑制 雨刷器中震動的生成。各上述實施例中，本發(fā)明應用于作為車輛雨刷器驅動源的雨刷器電機。然而，本發(fā) 明可應用于雨刷器電機之外的電機。本發(fā)明可實現(xiàn)為不包括減速齒輪機構53的電機。磁體12可由形成四個或四個以上磁極部的磁體12形成，或者可包括多個磁體12， 各磁體12形成一個磁極。當磁極部的數(shù)量為P，共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷組成一組的三種 電刷位于與磁極部相對應的位置，并且以(720/P)。的角間隔設置。此外，減少電刷數(shù)量的短路線可以(720/P)。的間隔連接P/2個換向器片。這樣， 電刷的數(shù)量可在三個或三個以上(3P/2)的范圍內進行調整。例如，當磁極部的數(shù)量為六， 短路線以120°間隔連接三個換向器片，并且電刷可在三到九個的范圍內進行調整。當磁極 部的數(shù)量為八，短路線以90°間隔連接四個換向器片，并且電刷可在三到十二個的范圍內 進行調整。
權利要求
1.一種電機，包括至少一個磁體，其形成四個或四個以上的磁極部；電樞，其包括旋轉軸、固定至所述旋轉軸并且具有多個齒部的電樞芯、圍繞所述齒部的 線圈、及換向器，所述換向器固定至所述旋轉軸并且具有多個沿所述旋轉軸的圓周方向設 置的換向器片；及沿所述旋轉軸的圓周方向設置并且相互隔開以可滑動地接觸所述換向器的共用電刷、 低速驅動電刷、及高速驅動電刷，各電刷具有沿所述旋轉軸的圓周方向的寬度；其中所述齒部的數(shù)量與所述換向器片的數(shù)量相等；當所述由磁體形成的磁極部的數(shù)量由P表示，并且齒部的數(shù)量由S表示時，2S/P為奇 數(shù)；且各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為，使得所述共用電刷、低速驅動電 刷、及高速驅動電刷這三種類型的電刷都不同時使兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。
2.如權利要求1所述的電機，其中各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設 為，使得所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷依次使兩片沿所述圓周方向相鄰的 換向器片短路。
3.如權利要求1或2所述的電機，其中所述電樞的旋轉重復短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，在 所述短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中最多有兩種 電刷使兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路，在所述非短路狀態(tài)下，所述三種電刷中沒有 電刷使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。
4.如權利要求3所述的電機，其中所述電樞的旋轉這樣重復雙類型短路狀態(tài)、單類型 短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)，即，所述單類型短路狀態(tài)在所述雙類型短路狀態(tài)之前和之后進 行，在所述雙類型短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷 中有兩種電刷使兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路，在所述單類型短路狀態(tài)下，一種電 刷使兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路。
5.如權利要求3或4所述的電機，其中對于所述旋轉軸的圓周方向，當所述換向器片各 自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬度表示為Bi， 所述低速驅動電刷的寬度表示為B2，所述高速驅動電刷的寬度表示為B3，且其中設有所述 三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為A ； 兩足L2 < Bl < (L1+2XL2)，L2 < Β2 < (L1+2XL2)，L2 < Β3 < (L1+2XL2)，且A < (nXLl+(n+l) XL2)(其中所述換向器片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P，并且對商向上取整數(shù)以獲 得η)。
6.如權利要求3所述的電機，其中所述電樞的旋轉重復單類型短路狀態(tài)和非短路狀 態(tài)，在所述單類型短路狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷 中的一種使得兩片沿圓周方向相鄰的換向器片短路。
7.如權利要求6所述的電機，其中對于所述旋轉軸的圓周方向，當所述換向器片各自 的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬度表示為Bi，所 述低速驅動電刷的寬度表示為B2，所述高速驅動電刷的寬度表示為B3，且其中設有所述三 種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為A，位于所述高速驅動電刷的相對側的所述共用電刷和所 述低速驅動電刷之間的間隔表示為D1，所述共用電刷和所述高速驅動電刷之間的間隔表示 為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D3 ； 兩足Bl > L2, Β2 > L2, Β3 > L2, A < (nXLl+(n+l) XL2)， Dl > ((n-1) XLl+(n-2) XL2), D2 > (nlXLl+(nl-l) XL2)， D3 > (n2XLl+(n2-l) XL2)， η = nl+n2+l(其中所述換向器片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P并且對商向上取整數(shù)以獲得 η,η 和π2為正整數(shù))。
8.如權利要求6所述的電機，其中對于所述旋轉軸的圓周方向，當所述換向器片各自 的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬度表示為Bi，所 述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為Β3，其中設有所述三種 電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對側的所述共用電刷和所述 低速驅動電刷之間的間隔表示為D1，所述共用電刷和所述高速驅動電刷之間的間隔表示為 D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D3 ； 兩足Bl > L2, Β2 > L2, Β3 > L2, A < (nXLl+(n+l) XL2)， Dl > ((n-1) XLl+(n-2) XL2), D2 > ((n-2) X Ll+ (n_3) X L2)，且 D3 > Ll(其中η為與360° /P的范圍內所設換向器片的數(shù)量相等的值)。
9.如權利要求1 8中任一項所述的電機，其中所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速 驅動電刷的排列次序為，沿所述換向器的旋轉方向從后側向前側依次為所述共用電刷、所 述高速驅動電刷、及所述低速驅動電刷。
10.如權利要求1 9中任一項所述的電機，其中沿所述旋轉軸的圓周方向相鄰的所述 齒部之間形成有所述線圈延伸穿過的槽，并且將所述槽的總數(shù)量除以二獲得的值為奇數(shù)。
11.一種電刷配置方法，其用于設定電機中多個電刷的寬度和位置，所述電機包括至少 一個形成四個或四個以上磁極部的磁體；和電樞，其包括旋轉軸、固定至所述旋轉軸并且具 有多個齒部的電樞芯、圍繞所述齒部的線圈、及換向器，所述換向器固定至所述旋轉軸并且 具有多個沿所述旋轉軸的圓周方向設置的換向器片；共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動 電刷沿所述旋轉軸的圓周方向設置并且相互隔開以可滑動地接觸所述換向器，并且各電刷 具有沿所述旋轉軸的圓周方向的寬度，所述方法包括將所述齒部的數(shù)量設為與所述換向器片的數(shù)量相等；將由磁極形成的磁極部的數(shù)量P和齒部的數(shù)量S設為使2S/P為奇數(shù)；且將各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為使得所述共用電刷、低速驅動電 刷、及高速驅動電刷這三種電刷都不同時使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。
12.如權利要求11所述的電刷配置方法，其中各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度 和位置設為使所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷依次使得兩片沿所述圓周方 向相鄰的換向器片短路。
13.如權利要求11或12所述的電刷配置方法，其中各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的 寬度和位置設為使得所述電樞的旋轉重復短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，在所述短路狀態(tài)下，所 述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中最多有兩種電刷使得兩片沿圓 周方向相鄰的換向器片短路，在所述非短路狀態(tài)下，所述三種電刷中沒有電刷使得兩片沿 所述圓周方向相鄰的換向器片短路。
14.如權利要求13所述的電刷配置方法，其中各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度 和位置設為使所述電樞的旋轉這樣重復雙類型短路狀態(tài)、單類型短路狀態(tài)、及非短路狀態(tài)， 即，使得所述單類型短路狀態(tài)在所述雙類型短路狀態(tài)之前和之后進行，在所述雙類型短路 狀態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中有兩種電刷使得兩片 沿圓周方向相鄰的換向器片短路，在所述單類型短路狀態(tài)下，一種電刷使得兩片沿圓周方 向相鄰的換向器片短路。
15.如權利要求13或14所述的電刷配置方法，其中對于所述旋轉軸的圓周方向，當所 述換向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬 度表示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為B2，所述高速驅動電刷的寬度表示為B3，且 其中設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為A，各所述值設為滿足L2 < Bl < (L1+2XL2)，L2 < B2 < (L1+2XL2)，L2 < B3 < (L1+2XL2)，且A < (nXLl+(n+l) XL2)(其中所述換向器片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P，并且對商向上取整數(shù)以獲 得η)。
16.如權利要求13所述的電刷配置方法，其中各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度 和位置設為使得所述電樞的旋轉重復單類型短路狀態(tài)和非短路狀態(tài)，在所述單類型短路狀 態(tài)下，所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷中的一種電刷使得兩片沿 圓周方向相鄰的換向器片短路。
17.如權利要求16所述的電刷配置方法，其中對于所述旋轉軸的圓周方向，當所述換 向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬度表 示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為Β3，且其中 設有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對側的所述共 用電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D1，所述共用電刷和所述高速驅動電刷之間 的間隔表示為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D3，各所述 值設為滿足Bl > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (nXLl+(n+l) XL2)， Dl > ((n-1) X Ll+ (n-2) X L2)， D2 > (nlXLl+(nl-l) XL2)， D3 > (n2XLl+(n2-l) XL2)， η = nl+n2+l(其中所述換向器片的數(shù)量除以所述磁體的磁極部數(shù)量P并且對商向上取整數(shù)以獲得 η,η 和π2為正整數(shù))。
18.如權利要求16所述的電刷配置方法，其中對于所述旋轉軸的圓周方向，當所述換 向器片各自的寬度表示為Li，相鄰換向器片之間的間隔表示為L2，所述共用電刷的寬度表 示為Bi，所述低速驅動電刷的寬度表示為Β2，所述高速驅動電刷的寬度表示為Β3，其中設 有所述三種電刷的配置區(qū)域的寬度表示為Α，位于所述高速驅動電刷的相對側的所述共用 電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D1，所述共用電刷和所述高速驅動電刷之間的 間隔表示為D2，且所述高速驅動電刷和所述低速驅動電刷之間的間隔表示為D3，各所述值 設為滿足Bl > L2, Β2 > L2, Β3 > L2, A < (nXLl+(n+l) XL2)， Dl > ((n-1) X Ll+ (n-2) X L2)， D2 > ((n-2) X Ll+ (n_3) X L2)，且 D3 > Ll(其中n為與360° /P的角度范圍內所設換向器片的數(shù)量相等的值)。
19.如權利要求11 18中任一項所述的電刷配置方法，其中所述共用電刷、低速驅動 電刷、及高速驅動電刷的排列次序為，沿所述換向器的旋轉方向從后側向前側依次為所述 共用電刷、所述高速驅動電刷、及所述低速驅動電刷。
20.如權利要求11 19中任一項所述的電刷配置方法，其中沿所述旋轉軸的圓周方向 相鄰的所述齒部之間形成有所述線圈延伸穿過的槽，并且所述齒部的數(shù)量設為使得將所述 槽的總數(shù)量除以二獲得的值為奇數(shù)。
全文摘要
一種電機，包括磁體、電樞、共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷。所述磁體形成四個或四個以上的磁極部。所述電樞包括旋轉軸、具有十四個齒部的電樞芯、圍繞所述齒部的線圈、及換向器，所述換向器具有十四個沿所述旋轉軸的圓周方向設置的換向器片。所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷沿所述旋轉軸的圓周方向間隔設置并且各自具有沿所述旋轉軸的圓周方向的寬度。所述齒部的數(shù)量與所述換向器片的數(shù)量相等。當所述磁體的磁極部的數(shù)量由P表示，并且齒部的數(shù)量由S表示時，(2S/P)為奇數(shù)。各電刷的所述沿旋轉軸圓周方向的寬度和位置設為所述共用電刷、低速驅動電刷、及高速驅動電刷這三種電刷都不同時使得兩片沿所述圓周方向相鄰的換向器片短路。
文檔編號H02K23/66GK102132474SQ20098013381
公開日2011年7月20日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者原田佳彥, 林義昭 申請人:阿斯莫有限公司