BR112018002222B1

BR112018002222B1 - Motor com escova

Info

Publication number: BR112018002222B1
Application number: BR112018002222-5A
Authority: BR
Inventors: Haruyoshi Hino
Original assignee: Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2022-11-29
Also published as: TWI605666B; EP3327908A4; EP3327908A1; WO2017022426A1; TW201713006A; JP2018152923A; US10707735B2; EP3327908B1; US20180159409A1; BR112018002222A2

Abstract

Um motor com escova que é capaz de melhorar as características do torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração simples, enquanto suprime um aumento de tamanho é provido. Um motor com escova inclui: uma carcaça; um rotor; uma escova; e um íman permanente móvel suportado na carcaça de modo a poder ser movido em uma direção circunferencial do rotor independentemente do rotor dentro de um espaço de ângulo que inclui uma posição de ângulo retardado e uma posição de ângulo avançado, a posição de ângulo retardado sendo uma posição de ângulo onde o íman permanente móvel é deslocado em uma direção de ângulo retardado em relação à escova, a posição de ângulo avançado sendo uma posição de ângulo em que o íman permanente móvel é deslocado em uma direção de ângulo avançado em relação à escova em comparação com a posição de ângulo retardado e onde um torque maior é causado no rotor do que um torque causado na posição de ângulo retardado, o ímã permanente móvel sendo configurado para ser móvel na direção de ângulo retardado ou na direção de ângulo avançado dentro da faixa de ângulo incluindo a posição de ângulo retardado (...).

Description

Campo Técnico O presente ensinamento refere-se a um motor com escova. Técnica de Fundamento

[001] Um motor com escova, no qual uma corrente que flui em enrolamentos é comutada por uma função de uma escova e um comutador, é operável com uma corrente CC.

[002] Por exemplo, o documento JP 2010-154704 A mostra um motor com escova que pode ser adotado como uma fonte de acionamento de um dispositivo de inicialização de motor de um automóvel, etc. O motor com escova, como mostrado no documento JP 2010-154704 A, é necessário, no momento da inicialização de um motor, para produzir um torque alto para rotacionar um virabrequim do motor que foi parado. Também é necessário, depois de iniciar uma operação de combustão do motor, rotacionar o virabrequim com uma alta velocidade de rotação para estabilizar a operação do motor.

[003] Geralmente, em um motor com escova que aciona um dispositivo, não limitado a uma fonte de acionamento de um dispositivo de inicialização de motor, um torque de saída alto sob uma baixa velocidade de rotação, por exemplo, sob um estado onde a rotação está começando, e uma alta velocidade de rotação sob um torque de saída baixo é exigida.

[004] Reduzir o número de voltas de um enrolamento é uma forma concebível para permitir que o motor com escova rotacione a uma velocidade de rotação elevada sob uma condição de tensão limitada associada, por exemplo, uma tensão da bateria. Reduzir o número de voltas de um enrolamento pode levar à supressão de uma tensão induzida que dificulta o fornecimento de corrente, permitindo assim que uma corrente seja fornecida mesmo com alta velocidade de rotação. Como resultado, o motor com escova pode ser rotacionado com uma alta velocidade de rotação. Reduzir o número de voltas de um enrolamento, no entanto, leva a uma diminuição do torque que pode ser emitido sob uma baixa velocidade de rotação, por exemplo, em um estado onde a rotação está começando.

[005] O documento US4338536A ensina um motor ou gerador do tipo corrente direta, no qual um estator compreendendo ímãs permanentes pode ser rotacionado em relação a um rotor entre primeira e segunda posições operacionais para estabelecer uma direção de rotação do rotor. A rotação do estator é limitada por dois batentes. O estator pode ser enviesado a uma posição alojada na qual não engata nenhum dos batentes. Em um modo de operação, com o estator em uma posição na qual uma orelha do estator contata um primeiro dos batentes, a rotação do rotor é no sentido horário. Em um segundo modo de operação, no qual a orelha está em contato com um segundo dos batentes, a rotação do rotor é no sentido anti- horário. A direção de rotação do rotor pode ser alterada utilizando-se um solenoide.

[006] O documento JPS61173654A ensina um motor elétrico incluindo ímãs móveis por uma força reativa de uma força rotativa de uma armadura contra molas. Uma escova é disposta em um eixo eletricamente neutro sob um estado montado de um motor elétrico. A escova é disposta em uma posição deslocada em aproximadamente -5° contra a direção de rotação em relação a um eixo neutro geométrico. Em outras palavras, a escova é disposta em uma posição relativamente avançada em ângulo. Quando um torque alto é requerido, o ímã é movido de modo que a escova seja relativamente movida à vizinhança de uma posição onde o ângulo avançado é 0°. Quando um arrancador está a uma temperatura alta, um alto torque é requerido e a posição da escova é relativamente movida à vizinhança do ângulo avançado para aumentar o torque do motor elétrico.

[007] O documento DE800422C ensina um motor, no qual a posição de ímãs em relação a um rotor é ajustável. Quando corrente é fornecida ao rotor e o rotor gira para a direita, uma ponta de um ímã é pressionada contra um batente mecânico. Mediante interrupção da corrente, acoplamento magnético entre o ímã e o rotor e um atrito de rolamento dentro de rolamentos causa rotação do ímã até que a ponta engate um segundo batente mecânico. Ligar a corrente novamente com o ímã nessa posição resulta em uma rotação do rotor para a esquerda. Os batentes mecânicos podem ser substituídos por molas.

[008] JP2000270529A ensina um motor do tipo comutador no qual uma escova desliza em contato com um comutador e fornece uma corrente de acionamento a um motor por meio desse comutador. Um controlador de torque de campo suporta integral e giratoriamente um campo magnético com relação à linha axial que é quase comum com o motor para operar um torque contra a reação de rotação do motor, e também ajusta e controla o torque desse campo. Uma peça de ajuste de torque ajusta um torque rotativo contra a reação do campo com base no controle do controlador. Com ajuste do torque rotativo contra a reação do campo através de ajuste desta peça de ajuste de torque, a posição de ângulo de rotação do campo, com base na rotação do motor, é também controlada.

Resumo da Invenção Problema Técnico

[009] Por exemplo, o aumento do diâmetro ou espessura de um enrolamento com o aumento de uma força magnética de um ímã permanente é concebível como forma de manter um torque de saída no momento da rotação inicial, embora o número de voltas do enrolamento seja reduzido. Aqui, aumentar a espessura de um enrolamento e aumentar a força magnética de um ímã permanente significa um aumento de tamanho de um motor com escova. Sob uma condição em que o tamanho do motor com escova seja mantido, um torque de saída alto sob uma baixa velocidade de rotação e uma alta velocidade de rotação sob um torque de saída baixo estão em uma relação de troca. Por conseguinte, tem sido difícil melhorar ambas as características do torque de saída e a velocidade de rotação com uma configuração simples e sem um aumento de tamanho do motor com escova.

[010] Um objeto do presente ensinamento é fornecer um motor com escova que seja capaz de melhorar as características do torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho.

Solução ao Problema

[011] Para resolver os problemas descritos acima, o presente ensinamento adota as seguintes configurações. (1) Um motor com escova incluindo: um rotor configurado para ser rotativo, e incluindo um enrolamento, um núcleo com o enrolamento enrolado sobre o mesmo, e um comutador conectado eletricamente ao enrolamento; uma escova configurada para entrar em contato com o comutador para fazer com que uma corrente flua no rotor; e um ímã permanente móvel disposto de modo a opor-se ao núcleo com um espaço entre eles e assim sendo movido em uma direção circunferencial do rotor independentemente do rotor dentro de uma faixa de ângulos incluindo uma posição de ângulo retardado e uma posição de ângulo avançado, a posição de ângulo retardado sendo uma posição de ângulo em que o ímã permanente móvel é deslocado em uma direção de ângulo retardado em relação à escova, a posição de ângulo avançado sendo uma posição de ângulo em que o ímã permanente móvel é deslocado em uma direção de ângulo avançado em relação à escova quando comparada à posição de ângulo retardado e onde um torque maior é causado no rotor do que um torque causado na posição de ângulo retardado, o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles configurado para ser móvel na direção de ângulo retardado ou na direção de ângulo avançado dentro do espaço de ângulo que inclui a posição de ângulo retardado e a posição de ângulo avançado, pelo menos dentro de um período em que uma corrente é fornecida ao rotor.

[012] No motor com escova de (1), o rotor inclui o enrolamento, o núcleo com o enrolamento enrolado sobre o mesmo e o comutador conectado eletricamente ao enrolamento. O ímã permanente móvel está disposto de modo a ser móvel na direção circunferencial do rotor independentemente do rotor. O ímã permanente móvel é móvel dentro da faixa de ângulo, incluindo a posição de ângulo retardado e a posição de ângulo avançado. A posição de ângulo retardado é uma posição em que a posição do ângulo em relação à escova é deslocada na direção de ângulo retardado e a posição do ângulo avançado é uma posição em que a posição do ângulo em relação à escova é deslocada na direção de ângulo avançado quando comparado à posição de ângulo retardado.

[013] Aqui, a direção de ângulo avançado é uma direção oposta à direção de rotação do rotor que rotaciona com uma corrente fornecida pela escova. A direção de ângulo retardado é a mesma direção que a direção de rotação do rotor.

[014] O ímã permanente móvel é movido na direção de ângulo retardado ou na direção de ângulo avançado dentro da faixa de ângulo incluindo a posição de ângulo retardado e a posição de ângulo avançado, pelo menos dentro do período em que uma corrente é fornecida ao rotor.

[015] Do ponto de vista de uma temporização de comutação do enrolamento, um estado em que o ímã permanente móvel está na posição de ângulo avançado é equivalente, por exemplo, a um estado em que uma escova está na posição de ângulo retardado em um caso em que a escova é rotativa. Consequentemente, quando o ímã permanente móvel está localizado na posição de ângulo avançado, um torque mais elevado é causado no rotor do que um torque causado quando o ímã permanente móvel está localizado na posição de ângulo retardado. Assim, um torque de saída sob uma baixa velocidade de rotação aumenta. Do ponto de vista de um tempo de comutação do enrolamento, um estado em que o ímã permanente móvel está na posição de ângulo retardado é equivalente, por exemplo, a um estado em que uma escova está na posição de ângulo avançado em um caso em que a escova é rotativa. Consequentemente, quando o ímã permanente móvel está localizado na posição de ângulo retardado, uma tensão induzida é menos influente. Assim, a velocidade de rotação do rotor aumenta.

[016] No motor com escova de (1), o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles é movido na direção de ângulo retardado ou na direção de ângulo avançado dentro do período em que uma corrente é fornecida ao rotor. Assim, no motor com escova de (1), tanto em um estado de operação que fornece um torque de saída melhorado sob uma baixa velocidade de rotação quanto em um estado de operação que aumenta a velocidade de rotação quando o torque é baixo pode ser alcançado sem movimento da escova.

[017] Consequentemente, o motor com escova de (1) pode melhorar as características de torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho. (2) O motor com escova de (1), no qual o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles está configurado para ser movido em pelo menos uma da direção de ângulo avançado e a direção de ângulo retardado em relação à escova por um efeito magnético do ímã permanente móvel e do rotor.

[018] No motor com escova de (2), o ímã permanente móvel é movido em pelo menos uma da direção de ângulo avançado e a direção de ângulo retardado pelo efeito magnético do ímã permanente móvel e do rotor. As propriedades de efeito magnético inerentes ao motor com escova são usadas para mover o ímã permanente móvel. Consequentemente, o motor com escova de (2) pode melhorar as características de torque de saída e as características de velocidade de rotação com uma configuração mais simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho. (3) O motor com escova de (2), no qual o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles está configurado para ser movido na direção de ângulo avançado em relação à escova por uma força de reação do rotor que atua sobre o Ímã permanente móvel pelo menos dentro do período em que uma corrente é fornecida ao rotor.

[019] No motor com escova de (3), quando o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles é movido na direção de ângulo avançado, um torque maior é causado no rotor em comparação com quando o ímã permanente móvel está na posição de ângulo retardado. Assim, um torque de saída sob uma baixa velocidade de rotação aumenta. No motor com escova de (3), uma força de reação do rotor é usada para mover o ímã permanente móvel para aumentar o torque de saída sob uma baixa velocidade de rotação. A força de reação é causada por um efeito magnético do ímã permanente móvel e do rotor dentro do período em que uma corrente é fornecida ao rotor. Consequentemente, o motor com escova de (3) pode aumentar o torque de saída sob uma baixa velocidade de rotação com uma configuração mais simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho. (4) O motor com escova de (2), no qual o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles está configurado para ser movido na direção de ângulo retardado em relação à escova por uma força de sucção do rotor que atua sobre o Ímã permanente móvel pelo menos dentro de um período em que o rotor está rotacionando enquanto um fornecimento de corrente para o rotor é parado.

[020] No motor com escova de (4), o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles é movido na direção de ângulo retardado por uma força de sucção do rotor rotativo. A velocidade de rotação do rotor em um momento em que uma corrente é fornecida depois que o ímã permanente móvel é movido na direção de ângulo retardado é maior do que a velocidade de rotação antes do ímã permanente móvel ser movido na direção de ângulo retardado. No motor com escova de (4), uma força de sucção do rotor para mover o ímã permanente móvel é utilizada para aumentar a velocidade de rotação. A força de sucção é causada por um efeito magnético do ímã permanente móvel e do rotor. Consequentemente, o motor com escova de (4) pode aumentar a velocidade de rotação do rotor com uma configuração mais simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho. (5) O motor com escova de qualquer um de (1) a (4), incluindo ainda uma unidade de limitação de movimento de ângulo avançado configurada para limitar o movimento do ímã permanente móvel para mais distante da faixa de ângulo na direção de ângulo avançado.

[021] O motor com escova de (5) limita o movimento do ímã permanente móvel mais longe do que a faixa de ângulo na direção de ângulo avançado. Isso pode suprimir uma situação em que o torque de saída sob uma baixa velocidade de rotação diminui devido ao movimento excessivo do ímã permanente móvel na direção de ângulo avançado. O motor com escova de (5) pode melhorar ainda mais as características do torque de saída.

[022] Exemplos da unidade de limitação de ângulo avançado incluem uma protrusão, um passo e semelhantes, configurados para encostar no ímã permanente móvel ou um elemento que se move integralmente com o ímã permanente móvel. Exemplos da unidade de limitação de ângulo avançado também incluem um elemento para acoplar o ímã permanente móvel ou um elemento que se move integralmente com o ímã permanente móvel a uma carcaça, etc. (6) O motor com escova de qualquer um de (1) a (5), incluindo ainda uma unidade de limitação de movimento de ângulo retardado que limita o movimento do ímã permanente móvel para mais distante da faixa de ângulo na direção de ângulo retardado

[023] O motor com escova de (6) limita o movimento do ímã permanente móvel mais longe da faixa de ângulo na direção de ângulo retardado. Isso pode suprimir uma situação em que um aumento na velocidade de rotação é dificultado no estado de operação que aumenta a velocidade de rotação. O motor com escova de (6) pode melhorar ainda mais as características do torque de saída.

[024] Exemplos da unidade de limitação de ângulo retardado incluem uma protrusão, um passo e semelhantes, configurados para encostar o ímã permanente móvel ou um elemento que se move integralmente com o ímã permanente móvel. Exemplos da unidade de limitação de ângulo retardado também incluem um elemento para acoplar o ímã permanente móvel ou um elemento que se move integralmente com o ímã permanente móvel à um carcaça, etc. (7) O motor com escova de qualquer um de (1) a (6), incluindo adicionalmente uma unidade de movimento de imã configurada para mover o ímã permanente móvel oposto ao núcleo com o espaço entre eles na direção de ângulo retardado ou na direção de ângulo avançado dentro da faixa de ângulo incluindo a posição de ângulo retardado e a posição de ângulo avançado, pelo menos dentro do período em que uma corrente é fornecida ao rotor.

[025] No motor com escova de (7), a unidade de movimento de ímã move o ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado ou na direção de ângulo avançado. Assim, tanto um estado de operação que fornece um torque de saída melhorado sob uma baixa velocidade de rotação e um estado de operação que aumenta a velocidade de rotação quando o torque é baixo pode ser alcançado facilmente.

[026] Exemplos da unidade de movimento de imã incluem um elemento elástico configurado para mover o ímã permanente móvel com uma força elástica, um atuador configurado para mover o ímã permanente móvel com energia elétrica ou um motor. (8) O motor com escova de (7), no qual a unidade de movimento de ímã localiza o ímã permanente móvel na posição de ângulo avançado em um ponto de tempo quando o rotor começa a rotação mediante um fornecimento de corrente para o rotor e move o ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado para a posição de ângulo retardado dentro de um período no qual o rotor rotaciona com uma corrente fornecida ao rotor.

[027] O motor com escova de (8) pode melhorar o torque de saída ao colocar o ímã permanente móvel localizado na posição de ângulo avançado em um ponto no tempo quando o rotor começa a rotação mediante o fornecimento de corrente para o rotor. Mover o ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado para a posição de ângulo retardado dentro do período em que o rotor está rotacionando com uma corrente fornecida ao rotor pode melhorar a velocidade de rotação. Consequentemente, o motor com escova de (3) pode melhorar as características de torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho. (9) O motor com escova de (8), no qual a unidade de movimento de ímã move o ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado para a posição de ângulo retardado com base no aumento da velocidade de rotação do rotor dentro de um período em que o rotor está rotacionando com uma corrente fornecida ao rotor.

[028] O motor com escova de (9), no qual o ímã permanente móvel é movido na direção de ângulo retardado para a posição de ângulo retardado com base em um aumento na velocidade de rotação do rotor dentro do período em que o rotor está rotacionando com uma corrente fornecida ao rotor, pode ampliar suavemente a faixa de rotação do rotor. (10) O motor com escova de qualquer um dos (7) a (9), em que a unidade de movimento de imã inclui um elemento elástico que enviesa o ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado com uma força elástica.

[029] O motor com escova de (10), que utiliza a força elástica do elemento elástico como uma força para enviesar o ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado, pode melhorar as características do torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração mais simples.

[030] Exemplos do elemento elástico incluem uma mola e um elastômero. Exemplos do elemento elástico também incluem uma mola de torção, uma mola helicoidal, uma mola de lâmina e uma mola de ar. (11) O motor com escova de qualquer um dos (7) a (9), no qual o elemento elástico está configurado de tal modo que uma força elástica do elemento elástico é mais fraca do que uma força de reação do rotor que atua sobre o ímã permanente móvel no momento em que o rotor começa a rotação e mais forte do que uma força de reação do rotor que atua sobre o ímã permanente móvel quando um torque diminui juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor.

[031] No motor com escova de (11), a força elástica do elemento elástico é mais fraca que a força de reação do rotor que atua sobre o ímã permanente móvel no momento em que o rotor começa a rotação, de modo que o ímã permanente móvel é movido para na direção de ângulo avançado pela força de reação do rotor no momento em que o rotor começa a rotação. Assim, o torque de saída pode ser melhorado no momento em que o rotor começa a rotação. Além disso, a força elástica do elemento elástico é mais forte do que a força de reação do rotor que atua sobre o ímã permanente móvel quando um torque diminui juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor, de modo que o ímã permanente móvel é movido na direção de ângulo retardado pela força elástica, juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor. Assim, a velocidade de rotação pode ser melhorada. Desta forma, o motor com escova de (6), no qual o movimento do ímã permanente móvel na direção de ângulo avançado e na direção de ângulo retardado é implementado como uma função de autoajuste usando a força elástica do elemento elástico e a força de reação do rotor, pode melhorar as características do torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração mais simples, ao mesmo tempo em que é possível reduzir o tamanho. (12) O motor com escova de (10) ou (11), no qual antes de iniciar uma corrente para o rotor, o ímã permanente móvel está localizado na posição de ângulo retardado por uma força de enviesamento que o elemento elástico exerce na direção de ângulo retardado e o elemento elástico está configurado para permitir que o ímã permanente móvel se mova para a posição de ângulo avançado de modo que o movimento do ímã permanente móvel na direção de ângulo avançado por uma força de reação do rotor que atua sobre o ímã permanente móvel é iniciado dentro de um período a partir do momento em que um fornecimento de corrente ao rotor é iniciado a quando o rotor rotaciona; e mover o ímã permanente móvel localizado na posição de ângulo avançado na direção de ângulo retardado por uma força de enviesamento do elemento elástico quando um torque diminui juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor.

[032] No motor com escova de (12), o ímã permanente móvel é movido para a posição de ângulo avançado pela força de reação do rotor no momento em que o rotor começa a rotação. Além disso, o ímã permanente móvel é movido para a posição de ângulo retardado pela força elástica juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor. Consequentemente, as características de torque de saída e as características da velocidade de rotação podem ser melhoradas com uma configuração mais simples, ao mesmo tempo em que o redução de tamanho é realizada. (13) O motor com escova de qualquer um dos (1) a (12), incluindo ainda uma carcaça que aloja pelo menos o rotor, a escova e o ímã permanente móvel, em que o rotor é suportado rotativamente na carcaça, a escova é provida na carcaça de modo que a posição da escova em relação a uma direção de rotação do rotor é fixa e o ímã permanente móvel é suportado na carcaça de modo a poder ser movido em uma direção circunferencial do rotor, independentemente da rotor.

[033] Na configuração de (13), a carcaça abriga pelo menos o rotor, a escova, o ímã permanente móvel e a unidade de movimento de ímã. Além disso, a carcaça rotativamente suporta o rotor, fixa a posição da escova em relação à direção de rotação do rotor e suporta o ímã permanente móvel de tal modo que o ímã permanente móvel é móvel na direção circunferencial do rotor independentemente do rotor. Consequentemente, um motor com escova compacto pode ser conseguido e um aumento de tamanho do motor com escova pode ser suprimido. (14) O motor com escova de (13), incluindo: uma pluralidade dos imãs permanentes móveis disposta lado a lado na direção circunferencial do rotor; e uma peça de garfo móvel que tem a pluralidade de ímãs permanentes móveis fixada ao mesmo e disposto entre os ímãs permanentes móveis e a carcaça, em que a pluralidade de ímãs permanentes móveis é suportada na carcaça através da peça de garfo móvel.

[034] Na configuração de (14), a peça de garfo móvel que tem os ímãs permanentes móveis fixados está disposta entre a carcaça e os imãs permanentes móveis e, assim, um desvio local de um fluxo magnético é suprimido em uma região oposta aos imãs permanentes móveis em relação à peça de grafo móvel. Consequentemente, quando os ímãs permanentes móveis são movidos, o movimento suave dos imãs permanentes móveis é obtido porque uma variação em uma força de resistência devido a um desvio de uma força magnética que os imãs permanentes exercem sobre o carcaça é suprimida. Isto pode obter uma mudança suave das características do torque de saída e das características da velocidade de rotação.

[035] O motor com escova do presente ensinamento é um motor de corrente contínua. O motor com escova é um motor no qual uma corrente que flui em um enrolamento é trocada por uma escova e um comutador. Exemplos do motor com escova incluem um motor do tipo intervalo radial ou um motor do tipo intervalo axial. No presente ensinamento, o número de escovas não é particularmente limitado. Por exemplo, o número de escovas pode ser dois, três ou mais. Exemplos da escova incluem uma escova fixada em uma carcaça, etc. do motor com escova e uma escova suportada de forma móvel em uma carcaça, etc. do motor com escova. O número de ímãs permanentes móveis não é particularmente limitado. Exemplos do ímã permanente móvel incluem um imã suportado de forma direta e móvel em uma carcaça, etc. do motor com escova e um ímã fixo a uma peça móvel que é suportada de forma móvel em uma carcaça etc. do motor com escova. De preferência, um espaço dentro do qual a posição do ângulo avançado e a posição de ângulo retardado do presente ensinamento estão configuradas é uma faixa de posição do ímã permanente móvel onde um torque pode ser causado no rotor mediante um fornecimento de corrente ao rotor. De preferência, a posição de ângulo retardado e a posição do ângulo avançado são ajustadas dentro de uma faixa que inclui uma posição de torque máximo, que é uma posição do ímã permanente móvel, onde o torque máximo é causado no rotor mediante um fornecimento de corrente ao rotor, por exemplo. De preferência, a posição de ângulo retardado e a posição do ângulo avançado são ajustadas dentro de um espaço que varia de uma posição máxima de torque a uma posição deslocada a partir da mesma na direção de ângulo retardado em 90 ° no ângulo elétrico, sendo a posição de torque máximo uma posição do Ímã permanente móvel onde o torque máximo é causado no rotor mediante um fornecimento de corrente para o rotor, por exemplo. Nesta configuração, um torque que tem a mesma orientação pode ser causado no rotor mediante um fornecimento de corrente ao rotor. Efeitos Vantajosos da Invenção

[036] O presente ensinamento pode melhorar as características de torque de saída e as características da velocidade de rotação, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho de um motor com escova.

Breve Descrição dos Desenhos

[037] [FIG. 1] Uma vista em corte mostrando uma estrutura de esboço de um motor com escova de acordo com uma primeira modalidade do presente ensinamento.

[038] [FIG. 2] Uma vista em corte mostrando uma seção transversal do motor com escova da FIG. 1, conforme tomado pela linha A-A.

[039] [FIG. 3] Uma vista em corte que mostra uma seção transversal do motor com escova da FIG. 1, conforme tomado pela linha B-B.

[040] [FIG. 4] Um diagrama esquemático que mostra um estado em que os ímãs permanentes móveis estão em uma posição de ângulo avançado.

[041] [FIG. 5] Um diagrama esquemático que mostra um estado em que os ímãs permanentes móveis estão em uma posição de ângulo retardado.

[042] [FIG. 6] Um gráfico que mostra esquematicamente características de velocidade de rotação e características de torque de saída do motor com escova mostrado na FIG. 2.

[043] [FIG. 7] Uma vista em corte de um motor com escova de acordo com uma segunda modalidade do presente ensinamento, como comparável à FIG. 2.

Descrição das Modalidades

[044] Uma descrição será dada a estudos que o inventor do presente ensinamento conduziu sobre características de torque de saída e características de velocidade de rotação de um motor com escova.

[045] O inventor do presente ensinamento tentou arranjar uma escova de um motor com escova em uma posição que é deslocada rotativamente em um direção de ângulo avançado, o que significa uma direção oposta a uma direção de rotação de um rotor, com a finalidade de obter uma alta velocidade de rotação. Deslocar a posição da escova na direção de ângulo avançado, no entanto, resultou em um torque de saída sendo diminuído quando a velocidade de rotação é baixa. Assim, tem sido difícil melhorar as características do torque de saída e a velocidade de rotação, deslocando a escova na direção de ângulo avançado.

[046] O inventor do presente ensinamento empregou então uma configuração de teste em que a posição da escova é deslocada dinamicamente durante a operação de um motor com escova, como meios para obter um torque de saída alto sob uma baixa velocidade de rotação e uma alta velocidade de rotação sob um torque de saída baixo. Aqui, a escova é um membro que fornece uma corrente para um rotor enquanto está em contato com o rotor rotativo. Portanto, um condutor tal como um fio está conectado à escova. Normalmente, o condutor conectado à escova é parcialmente mantido em uma carcaça do motor com escova. A escova, que está conectada a um tal condutor, não é adequada para rotacionar um rotor enquanto mantém contato apropriado com o rotor durante a operação. Tornar a escova móvel leva a uma estrutura complicada do mecanismo de escova.

[047] Em vista de tal conceito de projeto, o inventor do presente ensinamento realizou estudos intensivos para melhorar as características de torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho do motor com escova e averiguou o seguinte.

[048] Um ângulo avançado da escova para obter uma alta velocidade de rotação é determinado pela sua posição em relação ao ímã permanente. Ou seja, fixar a escova e rotacionar o ímã permanente em uma direção oposta à direção de ângulo avançado pode fornecer características equivalentes às obtidas rotacionando a escova na direção de ângulo avançado. Aqui, ocorre uma reação de um torque de saída no ímã permanente. É por isso que a rotação do ímã permanente na direção oposta à direção de ângulo avançado não foi convencionalmente considerada.

[049] A este respeito, quando, por exemplo, a velocidade de rotação do rotor necessária para rotacionar a escova na direção de ângulo avançado é alta, uma reação que ocorre no ímã permanente é pequena devido a um torque de saída baixo. Além disso, ao contrário da escova, o ímã permanente não tem nenhum condutor conectado a ele. Portanto, é possível que o ímã permanente seja rotacionado independentemente da posição em que o escova entre em contato com o rotor. O inventor do presente ensinamento, consequentemente, alcançou as descobertas de que configurar o ímã permanente de modo a ser rotativo e rotaciona- lo em uma direção de ângulo retardado oposta à direção de ângulo avançado permite um ajuste equivalente para rotacionar a escova na direção de ângulo avançado.

[050] O presente ensinamento é um ensinamento realizado com base nos achados que, em vista do conceito de projeto de mudar a posição definida da escova, a mudança dinâmica da posição do ímã permanente móvel permite a melhora nas características de torque de saída e nas características da velocidade de rotação.

[051] Quando uma corrente é fornecida ao rotor para que o rotor seja rotacionado, o ímã permanente recebe uma força de reação na direção oposta à direção do torque que ocorre no rotor. Em outras palavras, a força de reação atua reversivelmente para a direção de rotação do rotor. A magnitude da força de reação, de forma semelhante ao torque de saída, tende a aumentar à medida que a velocidade de rotação do rotor é menor e diminui à medida que a velocidade de rotação do rotor é maior.

[052] O inventor do presente ensinamento descobriu ainda que configurar o ímã permanente móvel de modo a ser rotativo e configurar o ímã permanente móvel de modo a ser enviesado na direção de ângulo retardado por uma força elástica que permite o autoajuste de características de torque de saída e características de velocidade de rotação usando retorno do torque de saída.

[053] Em uma altura em que o rotor fornecido com a corrente começa a rotacionar, uma força de reação na direção oposta à rotação do rotor atua sobre o ímã permanente móvel. Como resultado, o ímã permanente móvel é rotacionado na direção de ângulo avançado, que é a direção oposta à direção de rotação do rotor. A rotação do ímã permanente móvel na direção de ângulo avançado corresponde, por exemplo, ao deslocamento da escova na direção de ângulo retardado em um motor no qual a posição do ímã permanente móvel é fixa. Consequentemente, uma alta saída de torque é ativada sob uma baixa velocidade de rotação no momento do início da rotação.

[054] À medida que a velocidade de rotação do rotor aumenta, o torque de saída do rotor diminui e, assim, a força de reação que atua sobre o ímã permanente móvel diminui também. Como consequência, o ímã permanente móvel é rotacionado na direção de ângulo retardado pela força elástica. A rotação do ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado corresponde, por exemplo, ao deslocamento da escova na direção de ângulo avançado em um motor no qual a posição do ímã permanente móvel é fixa. Uma vez que uma tensão induzida na alta velocidade de rotação se torna menos influente, a velocidade de rotação aumenta.

[055] O presente ensinamento é um ensinamento realizado com base nos achados que, em vista do conceito de design de mudar a posição definida da escova, muda dinamicamente a posição do ímã permanente móvel permite melhoria das características de torque de saída e características de velocidade de rotação.

[056] A seguir, o presente ensinamento será descrito com base em modalidades preferidas com referência aos desenhos.

[057] FIG. 1 é uma vista em corte que mostra uma estrutura esboçada de um motor com escova 10 de acordo com uma primeira modalidade do presente ensinamento. FIG. 2 é uma vista em corte que mostra uma seção transversal do motor com escova 10 da FIG. 1, conforme tomado pela linha A-A. FIG. 3 é uma vista em corte que mostra uma seção transversal do motor com escova 10 da FIG. 1, como tomadas ao longo da linha B-B.

[058] O motor com escova 10 inclui um carcaça 2, um rotor 5, escovas fixas 22, 23, ímãs permanentes móveis 3 e uma unidade de movimento de ímã 25. A carcaça 2 do motor com escova 10 inclui uma parte cilíndrica 20a, uma cobertura frontal 20b, e uma cobertura traseira 20c. A cobertura frontal 20b e a cobertura traseira 20c estão dispostas de modo a fechar as aberturas nas extremidades opostas da parte cilíndrica 20a. A parte cilíndrica 20a, a cobertura frontal 20b e a cobertura traseira 20c são fixadas uma à outra por, por exemplo, soldagem. A parte cilíndrica 20a, a cobertura frontal 20b e a cobertura traseira 20c podem, alternativamente, ser fixadas uma à outra por, por exemplo, um elemento de fixação. A carcaça 2 abriga componentes do motor com escova 10, incluindo o rotor 5, as escovas fixas 22, 23, os imãs permanentes móveis 3 e a unidade de movimento de ímã 25. A carcaça 2 abriga pelo menos o rotor 5, as escovas fixas 22, 23, os ímãs permanentes móveis 3, e a unidade de movimento de ímã 25. A posição da carcaça 2 é fixa em relação a um dispositivo de carga (não mostrado) ao qual o motor com escova 10 fornece uma força de rotação. A carcaça 2 pode ser fixada diretamente ao dispositivo de carga ou indiretamente fixado ao mesmo com interposição de um pedestal, etc.

[059] O rotor 5 é suportado na carcaça 2 de modo a ser rotativo em relação à carcaça 2. O rotor 5 inclui um eixo de rotação 6, um núcleo 7, um comutador 8 e enrolamentos 9. O núcleo 7 é fixo ao eixo de rotação 6. O eixo de rotação 6 é montado no núcleo 7 de modo a penetrar no núcleo 7. O eixo de rotação 6 é suportado na carcaça 2 através de um rolamento 14. Um torque de rotação é causado no rotor 5 por uma corrente que flui nos enrolamentos 9. O rotor 5 é rotacionado pela corrente que flui nos enrolamentos 9. O eixo de rotação 6, o núcleo 7, o comutador 8 e os enrolamentos 9 são rotacionados integralmente.

[060] No motor com escova 10, a direção em que o eixo de rotação 6 do rotor 5 se estende será chamada de direção de linha de eixo X, e a direção perpendicular à direção de linha de eixo X será chamada de direção radial R. A direção ao longo da rotação do rotor 5 será chamado de uma direção circunferencial C.

[061] O núcleo 7 é feito de um material magnético. O núcleo 7 enfrenta os imãs permanentes móveis 3 com um espaço G entre eles. O motor com escova 10 é um motor do tipo intervalo radial, no qual o núcleo 7 e os imãs permanentes móveis 3 são opostos um ao outro na direção radial R. Os enrolamentos 9 são enrolados no núcleo 7. Mais detalhadamente, o núcleo 7 tem uma pluralidade de dentes 7a que se estendem a partir de uma porção central radialmente para fora na direção radial R. A pluralidade de dentes 7a estão espaçados por ranhuras e dispostos na direção circunferencial C. Cada enrolamento 9 é fornecido para passar através da ranhura e enrolado em cada dente 7a para formar uma bobina. O motor com escova 10 desta modalidade adota uma configuração de enrolamento distribuído em que uma bobina formada pelo enrolamento 9 envolve uma pluralidade de dentes 7a. O motor com escova 10 pode alternativamente adoptar uma configuração de enrolamento concentrado.

[062] O comutador 8 está disposto de modo a encerrar o eixo de rotação 6 e ligado eletricamente aos enrolamentos 9. O comutador 8 tem peças de contato 8a, cujo número corresponde ao número de dentes 7a. As bobinas formadas pelos enrolamentos 9 estão ligadas às respectivas peças de contato 8a.

[063] As escovas fixas 22, 23, ao contatar o comutador 8, fazem com que uma corrente flua no rotor 5. As escovas fixas 22, 23 sequencialmente entraram em contato com as peças de contato 8a do comutador rotativo 8, de modo que a corrente que flui nos enrolamentos 9 são comutados. Ou seja, a comutação dos enrolamentos 9 é causada.

[064] As escovas fixas 22, 23 são fornecidas à carcaça 2 de tal maneira que as suas posições são fixadas em relação à direção de rotação do rotor 5. Mais especificamente, como mostrado na FIG. 3, um suporte de escova 21 tendo uma forma tipo placa é fixado na cobertura traseira 20c da carcaça 2 e as escovas fixas 22, 23 estão montadas no suporte de escova 21. O motor com escova 10 desta modalidade inclui quatro escovas fixas 22, 23. As quatro escovas fixas 22, 23 estão dispostas lado a lado na direção circunferencial C. As escovas fixas 22 que servem como polos positivos e as escovas fixas 23 que servem de polos negativos estão dispostas adjacentes uma à outra na circunferência direção C. As escovas fixas 22 23 são esticadas em direção ao comutador 8 e estão em contato com o comutador 8. As escovas fixas 22 que servem de polos positivos estão conectadas eletricamente a um terminal de polo positivo 15 e as escovas fixas 23 que servem de polos negativos estão conectadas eletricamente a um terminal de polo negativo (terra) 24 e aterradas através de um cabo 16.

[065] O motor com escova 10 desta modalidade é um motor para produzir rotação em uma direção. Por exemplo, o terminal de polo positivo 15 está ligado eletricamente a um polo positivo de uma bateria que é uma fonte de energia CC enquanto o terminal de polo negativo 24 está ligado eletricamente a um polo negativo da bateria, de modo que o rotor 5 do motor com escova 10 é rotacionado em uma direção indicada por uma seta D das FIGS. 2 e 3. As escovas fixas 22, 23 correspondem a um exemplo da escova do presente ensinamento.

[066] Os imãs permanentes móveis 3 estão dispostos de modo a fazer face ao núcleo 7 com o espaço G entre eles, como mostrado na FIG. 2. Os imãs permanentes móveis 3 estão dispostos de modo a enfrentar diretamente o núcleo 7. O motor com escova 10 desta modalidade inclui quatro ímãs permanentes móveis 3. Os ímãs permanentes móveis 3 estão dispostos fora do núcleo 7 do rotor 5 em relação à direção radial R. Os ímãs permanentes móveis 3 estão dispostos em posições que encerram o núcleo 7. Os ímãs permanentes móveis 3 estão dispostos de modo que a polaridade repetidamente alterna entre o polo N e o polo S na direção circunferencial C quando vistos a partir do núcleo 7.

[067] Os imãs permanentes móveis 3 são suportados na carcaça 2. Os imãs permanentes móveis 3 são suportados na carcaça 2 de modo a serem móveis na direção circunferencial C independentemente do rotor 5. Os ímãs permanentes móveis 3 são móveis em uma faixa de ângulo de uma faixa de ângulo de ajuste H. A faixa de ângulo de ajuste H é uma faixa de ângulo predeterminada em que os ímãs permanentes móveis 3 são móveis. Devido aos efeitos magnéticos exercidos pelos ímãs permanentes móveis 3 e o rotor 5, os imãs permanentes móveis 3 se movem em pelo menos uma da direção de ângulo avançado e a direção de ângulo retardado em relação às escovas fixas 22, 23. Para ser exato, devido aos efeitos magnéticos exercidos pelos imãs permanentes móveis 3 e o rotor 5, os ímãs permanentes móveis 3 se movem na direção de ângulo avançado em relação às escovas fixas 22, 23 dentro de um período no qual uma corrente é fornecida ao rotor.

[068] O motor com escova 10 desta modalidade inclui uma peça de garfo móvel 31 disposta entre os imãs permanentes móveis 3 e a carcaça 2. A pluralidade de imãs permanentes móveis 3 é fixada à peça de garfo móvel 31. A peça de garfo móvel 31 é constituída por um corpo magnético. A peça de garfo móvel 31 tem uma forma cilíndrica. A peça de grafo móvel 31 é suportada na carcaça 2 de modo a ser rotativa na direção circunferencial C. A pluralidade de ímãs permanentes móveis 3 é suportada na carcaça 2 através da peça de garfo móvel 31. Os imãs permanentes móveis 3 são suportados na carcaça 2 de modo a poder ser movidos na direção circunferencial C independentemente do rotor 5. À medida que a peça de grafo móvel 31 se move na direção circunferencial C, os imãs permanentes móveis 3 em conjunto com a peça móvel 31 se movem na direção circunferencial C. Um desvio local de uma força magnética é suprimido em uma região oposta aos ímãs permanentes móveis 3 em relação à peça de grafo móvel 31, isto é, fora da peça de garfo móvel 31 em relação à direção radial R. Em conformidade, quando os imãs permanentes móveis 3 são movidos, o movimento suave dos ímãs permanentes móveis 3 é obtido porque uma variação em uma força de resistência devido a um desvio da força magnética que os ímãs permanentes móveis 3 exercem na carcaça 2 é suprimida.

[069] A carcaça 2 inclui uma unidade de limitação 26 que limita o movimento dos imãs permanentes móveis 3 mais longe do que a faixa de ângulo de ajuste H. No motor com escova 10 desta modalidade, a unidade de limitação 26 é uma protrusão que se projeta da parte cilíndrica 20a da carcaça 2 em direção ao centro em relação à direção radial R. A unidade de limitação 26 inclui uma unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a e uma unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b. Assim, o motor com escova 10 desta modalidade inclui a unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a. O motor com escova 10 também inclui a unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b. Em detalhe, a unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a é uma borda da unidade de limitação 26 em relação à direção circunferencial. A unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b é a outra borda da unidade de limitação 26 em relação à direção circunferencial. A peça de grafo móvel 31 tem um entalhe 37. A unidade de limitação 26 está disposta no entalhe 37. A unidade de limitação 26 está disposta entre as paredes de extremidade 37a e 37b que estão providas em lados opostos do entalhe 37 em relação à direção circunferencial. A unidade de limitação 26 limita o movimento dos imãs permanentes móveis 3 por limitação do ângulo de rotação da peça de garfo móvel 31. A unidade de limitação 26 suprime uma situação em que um problema é causado na rotação do rotor 5 devido à rotação excessiva dos Ímãs permanentes móveis 3. A unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a está configurada para encostar com a parede de extremidade 37a da peça de garfo móvel 31 que define o entalhe 37, limitando assim o movimento dos imãs permanentes móveis 3 mais longe do que a faixa de ângulo de ajuste H em uma direção de ângulo avançado A. A unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b está configurada para encostar com a parede de extremidade 37b da peça de garfo móvel 31 que define o entalhe 37, limitando assim o movimento dos ímãs permanentes móveis 3 mais longe do que a faixa de ângulo de ajuste H na direção de ângulo retardado B. A direção de ângulo avançado A é uma direção oposta a uma direção de rotação D do rotor 5 em que o rotor 5 rotaciona enquanto é provido com uma corrente das escovas fixas 22, 23. A direção de ângulo retardado B é a mesma direção que a direção de rotação D do rotor.

[070] A faixa de ângulo de ajuste H onde os imãs permanentes móveis 3 são móveis inclui uma posição de ângulo retardado (L1 na figura 5) e uma posição de ângulo avançado (L2 na figura 4). A posição de ângulo retardado é uma posição tal que a posição de ângulo dos ímãs permanentes móveis 3 em relação às escovas fixas 22, 23 é deslocada na direção de ângulo retardado B. Aqui, deve notar-se que, no caso em que uma certa posição em relação à direção circunferencial é identificada com base em uma direção de deslocamento em relação a outra posição, a direção com base na qual a identificação é feita é uma direção de deslocamento através de um pequeno ângulo central de dois ângulos centrais formados pelas duas posições.

[071] O motor com escova 10 está configurado de tal modo que um torque de saída do motor com escova 10 muda de acordo com a posição dos imãs permanentes móveis 3 em relação à direção circunferencial C. A posição dos imãs permanentes móveis 3 é uma posição de ângulo em relação ao escovas fixas 22, 23. Uma posição dos ímãs permanentes móveis 3 em relação à direção circunferencial com o torque de saída mais alto do motor com escova 10 será referida como uma posição de torque máximo. Quando os ímãs permanentes móveis 3 estão na posição de torque máximo, o torque de saída do motor com escova 10 é o máximo. À medida que os ímãs permanentes móveis 3 se desviam da posição máxima de torque, o torque de saída diminui. Se os ímãs permanentes móveis 3 forem deslocados em 90 ° no ângulo elétrico a partir da posição máxima de torque na direção de ângulo avançado A, o torque de saída torna-se quase zero. Se os ímãs permanentes móveis 3 forem deslocados em 90 ° no ângulo elétrico a partir da posição de torque máximo na direção de ângulo retardado B, o torque de saída torna-se quase zero. Aqui, o ângulo elétrico é um ângulo obtido sob uma condição de que o ângulo de cada par de polo dos ímãs permanentes móveis 3 corresponde a 360 °. A posição de ângulo retardado e a posição do ângulo avançado são ajustadas dentro de um espaço de uma posição correspondente ao deslocamento de 90 ° no ângulo elétrico em relação à posição de torque máximo na direção de ângulo retardado B para uma posição correspondente ao deslocamento em 90 ° no ângulo elétrico em relação à posição de torque máximo na direção de ângulo avançado A.

[072] A posição de ângulo retardado é ajustada dentro de uma faixa em que um torque é emitido na direção de rotação do rotor 5 em que o rotor 5 rotaciona enquanto é provido com uma corrente. A posição de ângulo avançado é ajustada dentro de um espaço em que o motor com escova 10 emite um torque na direção de rotação. Ou seja, a posição do ângulo avançado e a posição de ângulo retardado são posições dos ímãs permanentes móveis 3, onde é causado um torque no rotor 5 mediante um fornecimento de corrente para o rotor 5. A posição de ângulo avançado e a posição de ângulo retardado podem ser configuradas dentro de uma faixa de posição em que um torque na mesma direção é causado no rotor 5 mediante um fornecimento de corrente para o rotor 5. Cada uma dentre a posições de ângulo avançado e posição de ângulo retardado pode, por exemplo, ser ajustada dentro de um espaço entre 90 ° na direção de ângulo retardado e 90 ° na direção de ângulo avançado no ângulo elétrico em relação a uma posição em que o torque máximo é causado no rotor 5 mediante um fornecimento de corrente para o rotor 5.

[073] Nesse caso, a posição de ângulo retardado é uma posição que está ajustada dentro de uma faixa da posição longe da posição máxima de torque para a direção de ângulo retardado B em 90 ° no ângulo elétrico até a posição longe da posição máxima de torque para a direção de ângulo avançado A em 90 ° no ângulo elétrico. A posição de ângulo avançado é uma posição que está definida dentro de uma faixa da posição longe da posição de torque máximo para a direção de ângulo retardado B em 90 ° no ângulo elétrico até a posição afastada da posição de torque máximo para a direção de ângulo avançado A em 90 ° no ângulo elétrico e é uma posição deslocada na direção de ângulo avançado da posição de ângulo retardado.

[074] Ajustar a posição de ângulo retardado e a posição do ângulo avançado dentro de uma faixa até a posição longe da posição de torque máximo para a direção de ângulo retardado B em 90 ° no ângulo elétrico proporciona uma maior estabilidade da corrente que flui nas escovas fixas 22, 23. Neste caso, a posição de ângulo retardado é uma posição que está ajustada dentro de uma faixa da posição de torque máximo para a posição longe da posição de torque máximo para a direção de ângulo retardado B em 90 ° no ângulo elétrico. A posição de ângulo avançado é uma posição que está ajustada dentro de uma faixa da posição de torque máximo para a posição longe da posição de torque máximo para a direção de ângulo retardado B em 90 ° no ângulo elétrico e é uma posição deslocada na direção de ângulo avançado da posição de ângulo retardado.

[075] No motor com escova 10, a "posição de ângulo retardado" é uma posição em que a posição de ângulo dos ímãs permanentes móveis 3 em relação às escovas fixas 22, 23 é deslocada na direção de ângulo retardado B a partir da posição máxima de torque. A posição do ângulo avançado dos ímãs permanentes móveis 3 é uma posição que é deslocada na direção de ângulo avançado a partir da posição de ângulo retardado. A posição de ângulo retardado dos imãs permanentes móveis 3 é uma posição que é deslocada na direção de ângulo retardado B a partir da posição de ângulo avançado. Na direção circunferencial C, a posição de ângulo avançado está mais próxima da posição máxima do torque do que a posição de ângulo retardado. A posição de ângulo retardado está mais distante da posição de torque máximo do que a posição de ângulo avançado. A posição de ângulo avançado pode ser substancialmente a mesma posição que a posição máxima de torque. Quando os ímãs permanentes móveis 3 estão na posição de ângulo avançado, um torque mais elevado é causado no rotor 5 do que um torque causado na posição de ângulo retardado. Os detalhes da posição de ângulo retardado e da posição do ângulo avançado serão dados mais tarde.

[076] A unidade de movimento de ímã 25 está configurada para mover os imãs permanentes móveis 3. A unidade de movimento de ímã 25 está configurada para mover os imãs permanentes móveis 3 em pelo menos qualquer uma da direção de ângulo retardado B e a direção de ângulo avançado A dentro do ângulo de ajuste espaço H. A unidade de movimento de imã 25 move os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B ou na direção de ângulo avançado A dentro do espaço do ângulo de ajuste e dentro de um período no qual uma corrente é fornecida ao rotor 5.

[077] A unidade de movimento do ímã 25 do motor com escova 10 desta modalidade inclui um elemento elástico 25a. O elemento elástico 25a envolve, com uma força elástica, os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B. O elemento elástico 25a é, por exemplo, uma mola acoplada à carcaça 2 e a peça de garfo móvel 31. O elemento elástico 25a é, por exemplo, uma mola de torção. No motor com escova 10 desta modalidade, o elemento elástico 25a está configurado de tal modo que a força elástica do elemento elástico 25a é mais fraca do que uma força de reação do rotor 5 que atua nos imãs permanentes móveis 3 em um momento em que o rotor 5 começa a rotação. O elemento elástico 25a também está configurado de tal modo que a força elástica do elemento elástico 25a é mais forte do que uma força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 quando o torque diminui juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor 5. Por exemplo, o elemento elástico 25a está configurado de tal modo que, assumindo que os imãs permanentes móveis 3 são fixados na posição de ângulo avançado mostrada na FIG. 4, a força elástica do componente elástico 25a é mais forte do que a força de reação que ocorre quando uma carga nominal do motor com escova 10 é rotacionada a uma velocidade nominal.

[078] As FIGS. 4 e 5 são diagramas esquemáticos que mostram a relação de posição das escovas fixas 22, 23 e os imãs permanentes móveis 3 no motor com escova 10 mostrado na FIG. 3. O comutador 8 e a peça móvel 31 são também mostrados nas FIGS. 4 e 5. O elemento elástico 25a também é mostrado esquematicamente nas FIGS. 4 e 5.

[079] Na FIG. 4, os ímãs permanentes móveis 3 na posição de ângulo avançado L2 são ilustrados com linhas contínuas. Nas FIGS. 4 e 5, a posição de cada um dos imãs permanentes móveis 3 é representada com base na posição central do imã permanente móvel 3 em relação à direção circunferencial C. Na FIG. 4, como referência, os ímãs permanentes móveis 3 na posição de ângulo retardado L1 são ilustrados com linhas quebradas. Na FIG. 5, os ímãs permanentes móveis 3 na posição de ângulo retardado L1 são ilustrados com linhas contínuas. Na FIG. 5, como referência, os ímãs permanentes móveis 3 na posição de ângulo avançado L2 são ilustrados com linhas quebradas.

[080] A posição de ângulo retardado L1 é uma posição dos ímãs permanentes móveis 3 em relação às escovas fixas 22, 23 sendo deslocadas na direção de ângulo retardado B a partir da posição de ângulo avançado L2.

[081] A direção de ângulo avançado A é a direção oposta à direção de rotação D do rotor 5 em que o rotor 5 rotaciona enquanto é provido com uma corrente das escovas fixas 22, 23. A direção de ângulo retardado B é a mesma direção que a rotação direção D do rotor 5.

[082] A posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4 é uma posição dos imãs permanentes móveis 3 em relação às escovas fixas 22, 23 sendo deslocadas na direção de ângulo avançado a partir da posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5. A posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4 é uma posição em que um torque mais elevado é causado no rotor 5 do que um torque causado na posição de ângulo retardado L1. Na direção circunferencial C, a posição de ângulo avançado L2 está mais próxima da posição de torque máximo do que a posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5 é. De preferência, a posição de ângulo avançado L2 é substancialmente a mesma posição que a posição máxima de torque. No entanto, pode não ser necessário que a posição de ângulo avançado L2 seja substancialmente a mesma posição que a posição máxima do torque, desde que a posição de ângulo avançado L2 esteja mais próxima da posição máxima do torque do que a posição ângulo retardado L1 está em relação à direção circunferencial C. Neste caso, é preferível que a posição de ângulo avançado L2 esteja localizada entre a posição de ângulo retardado L1 e a posição máxima de torque. Contudo, pode ser aceitável que a posição máxima do torque esteja localizada entre a posição de ângulo avançado L2 e a posição de ângulo retardado L1.

[083] A posição de torque máximo dos ímãs permanentes móveis 3 é uma posição tal que a fase de uma corrente que flui no enrolamento 9 é substancialmente coincidente com a fase de um fluxo de interligação que se liga ao enrolamento.

[084] A posição de torque máximo dos imãs permanentes móveis 3 é uma posição tal que, por exemplo, uma tensão induzida causada entre as escovas fixas 22, 23 é maximizada no caso em que o motor com escova 10 funciona como um gerador de energia e é rotacionado por um força de rotação fornecida a partir do exterior.

[085] A relação entre a fase atual e a fase de fluxo magnético é determinada com base em uma posição relativa entre os imãs permanentes móveis 3 e as escovas fixas 22, 23.

[086] A posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5 é uma posição alcançada quando a posição dos imãs permanentes móveis 3 em relação às escovas fixas 22, 23 é deslocada na direção de ângulo retardado B a partir da posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4.

[087] Do ponto de vista de uma temporização de comutação do enrolamento 9, um estado em que os imãs permanentes móveis 3 estão na posição de ângulo retardado L1 é equivalente, por exemplo, a um estado em que uma escova está na posição de ângulo avançado em uma carcaça onde a escova é rotativa. Mais especificamente, o estado mostrado na FIG. 5 pode ser considerado como um estado em que a posição das escovas fixas 22, 23 em relação aos ímãs permanentes móveis 3 é movida no direção de ângulo avançado a partir da posição onde ocorre o torque máximo.

[088] Consequentemente, quando os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5, quando comparado à posição de ângulo avançado L2, uma tensão induzida que é causada em um caso do motor com escova 10 que funciona como um gerador de energia é menor. Um torque em um momento de ativação em um caso em que os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo retardado L1 é inferior a um torque em um momento de ativação em um caso em que os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo avançado L2.

[089] Geralmente, em um motor com escova, um torque de saída T, um fluxo magnético Φ, o número de polos P dos ímãs permanentes, o número de voltas Z do enrolamento e uma corrente I satisfaz a seguinte relação: T « ΦPZI.

[090] Especificamente, Φ representa um fluxo de interligação que liga com um enrolamento em que a corrente I flui. A corrente I é proporcional a uma diferença entre uma tensão de fonte de energia do motor com escova e uma tensão induzida causada no enrolamento. A tensão induzida causada no enrolamento é proporcional a uma derivativa de tempo do fluxo magnético Φ. Como um resultado do movimento dos imãs permanentes móveis 3 para a posição de ângulo retardado L1 no motor com escova 10 desta modalidade, o fluxo de interligação Φ em um momento em que a corrente I é fornecida a partir das escovas fixas 22, 23 é reduzido quando comparado com o caso da posição de ângulo avançado L2. O movimento dos ímãs permanentes móveis 3 para a posição de ângulo retardado L1, no entanto, faz baixar a tensão induzida. Assim sendo, uma corrente pode ser fornecida ao enrolamento sob uma alta velocidade de rotação. Ou seja, uma velocidade de rotação que pode ser emitida é alta.

[091] No motor com escova 10 desta modalidade, a faixa de ângulo de ajuste em um caso de movimento dos imãs permanentes móveis 3 da posição de ângulo avançado L2 para a posição de ângulo retardado L1 é menor do que o ângulo reto no ângulo elétrico. Em vista da estabilidade da rotação, é preferível que a faixa do ângulo de ajuste seja igual ou inferior a 30 ° no ângulo elétrico. O ângulo elétrico é um ângulo obtido sob uma condição de que o ângulo de cada par de polo dos ímãs permanentes móveis 3 corresponde a 360 °. Uma vez que o motor com escova 10 desta modalidade inclui dois pares de polos formados pelos quatro imãs permanentes móveis 3 e as quatro escovas fixas 22, 23, é preferível que a faixa de ângulo de ajuste H seja igual ou inferior a 15 ° no ângulo mecânico.

[092] No motor com escova 10 desta modalidade, a unidade de movimento de imã 25 move os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B ou na direção de ângulo avançado A dentro da faixa de ângulo de ajuste H e dentro do período em que o rotor 5 é provido com uma corrente.

[093] Mais detalhadamente, em um ponto no tempo em que uma corrente é fornecida ao rotor 5 de modo que o rotor 5 comece a rotação, a unidade de movimento de imã 25 coloca os imãs permanentes móveis 3 na posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4. A unidade de movimento de imã 25 move os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1, dentro de um período no qual o rotor 5 está rotacionando com a corrente fornecida ao rotor 5.

[094] As operações da unidade móvel de ímã 25 serão descritas sequencialmente, começando com um estado onde nenhuma corrente é fornecida.

[095] No motor com escova 10 desta modalidade, o elemento elástico 25a (vide a figura 1) da unidade de movimento de imã 25 avança, com uma força elástica, os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B. A força elástica do membro elástico 25a é mais fraca do que uma força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 em um momento em que o rotor 5 começa a rotação, e mais forte do que uma força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 quando o torque diminui juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor 5.

[096] No estado em que nenhuma corrente é fornecida ao rotor, os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo retardado L1 como mostrado na FIG. 5, devido a uma força de enviesamento do elemento elástico 25a na direção de ângulo retardado B.

[097] Os ímãs permanentes móveis 3 são configurados de tal modo que a sua posição em relação às escovas fixas 22, 23 é movida no direção de ângulo avançado A devido à força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 dentro de um período no qual uma corrente é fornecida ao rotor 5. Mediante um fornecimento de corrente para o rotor 5, uma força de rotação ocorre na direção de ângulo retardado B no rotor 5. A força de rotação é um torque de saída. A força de reação na direção de ângulo avançado A, que é reversa à direção de ângulo retardado B, atua sobre os ímãs permanentes móveis 3. A força de reação faz com que os ímãs permanentes móveis 3 se movam na direção de ângulo avançado A. Para ser específico, nesta modalidade, uma força de reação mais forte do que a força elástica do elemento elástico 25a atua nos ímãs permanentes móveis 3, de modo que os ímãs permanentes móveis 3 se movem na direção de ângulo avançado A. O elemento elástico 25a da unidade de movimento de imã 25 permite que os imãs permanentes móveis 3 se movam para a posição de ângulo avançado em um período de quando um fornecimento de corrente para o rotor 5 é iniciado quando o rotor 5 rotaciona. Quando os imãs permanentes móveis 3 podem mover-se para a posição de ângulo avançado, os imãs permanentes móveis 3 começam a se mover no direção de ângulo avançado A devido à força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3. Em um caso onde, por exemplo, o motor com escova 10 é operado com uma tensão fornecida a partir de uma bateria configurada para produzir uma tensão nominal, o torque de saída máximo normalmente ocorre em um período de quando um fornecimento de corrente é iniciado quando o rotor 5 rotaciona. Consequentemente, a reação do torque de saída que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 também é maximizada no período a partir do qual um fornecimento de corrente é iniciado quando o rotor 5 rotaciona. Neste momento, o movimento dos imãs permanentes móveis 3 no direção de ângulo avançado A é iniciado, como indicado por uma seta M1 na FIG. 4.

[098] Quando os imãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo avançado A e localizados na posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4, um torque mais elevado é causado no rotor 5 do que um torque causado na posição de ângulo retardado mostrada na FIG. 5. O motor com escova 10 é capaz de iniciar a rotação com um torque mais elevado, em comparação com quando os ímãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5.

[099] A unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a (vide a figura 2) encosta com a parede de extremidade 37a da peça de garfo móvel 31 que define o entalhe 37, limitando assim o movimento dos imãs permanentes móveis 3 mais longe do que a faixa de ângulo de ajuste H na direção de ângulo avançado A. A unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a (vide a figura 2) limita o movimento dos ímãs permanentes móveis 3 mais longe do que a posição de ângulo avançado L2 na direção de ângulo avançado A. Isso pode suprimir uma situação em que o torque de saída diminui devido ao movimento excessivo dos imãs permanentes móveis 3.

[0100] O elemento elástico 25a está configurado de modo que, quando o torque diminui à medida que a velocidade de rotação do rotor 5 aumenta, os imãs permanentes móveis 3 localizados na posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4 são movidos na direção de ângulo retardado B pela força de enviesamento do elemento elástico 25a. Depois de o rotor 5 começar a rotação, o torque de saída do rotor 5 diminui à medida que a velocidade de rotação do rotor 5 aumenta, de modo que a força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 também diminui. Aqui, a força elástica do elemento elástico 25a é mais forte do que a força de reação do rotor 5 que atua nos ímãs permanentes móveis 3 quando o torque diminui à medida que a velocidade de rotação do rotor 5 aumenta. Por conseguinte, a unidade de movimento de imã 25 move os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5 dentro do período em que o rotor 5 está rotacionando com a corrente fornecida ao rotor 5. Os ímãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo retardado B, conforme indicado por uma seta M2 na FIG. 5. Com mais detalhes, a unidade de movimento de imã 25 move os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5, com base em um aumento na velocidade de rotação do rotor 5. Geralmente, por exemplo, o torque de saída diminui com base no aumento da velocidade de rotação do rotor 5 e, portanto, a força de reação do rotor 5 atuando sobre os imãs permanentes móveis 3 também diminui de acordo com o aumento da velocidade de rotação do rotor 5. A força elástica do elemento elástico 25a é ajustada de modo a enfraquecer gradualmente à medida que a distância através da qual o elemento elástico 25a move os imãs permanentes móveis 3 torna-se mais longa. Aqui, a relação entre a força elástica (carga) do elemento elástico 25a e a distância através da qual o elemento elástico 25a move os imãs permanentes móveis 3 pode ser linear (em proporção direta), substancialmente linear ou não linear. Definir uma faixa de variação da força elástica do elemento elástico 25a de modo a sobrepor uma faixa de variação da força de reação que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 permite que a unidade de movimento de imã 25 mova gradualmente os ímãs permanentes móveis 3 com base em um aumento da velocidade de rotação do rotor 5. Como resultado, esta modalidade pode, por exemplo, deslocar gradualmente as características de velocidade de rotação e as características de torque de saída do motor com escova 10 a partir daquele indicado por uma linha contínua P a um indicado por uma linha contínua Q na FIG. 6. Nesta modalidade, as características de velocidade de rotação e as características de torque de saída podem ser alteradas de forma contínua.

[0101] Do ponto de vista de uma temporização de comutação do enrolamento, o movimento dos imãs permanentes móveis 3 para a posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5 é equivalente, por exemplo, ao movimento de uma escova para a posição de ângulo avançado em um caso em que a escova é rotativa. Consequentemente, o movimento dos imãs permanentes móveis 3 para a posição de ângulo retardado L1 torna a tensão induzida menos influente. Um atraso na mudança da corrente que flui no enrolamento 9, juntamente com um aumento na velocidade de rotação, cujo atraso é causado por uma indutância do enrolamento 9, também é menos influenciado pelo movimento dos imãs permanentes móveis 3 para a posição de ângulo retardado L1. Assim, a velocidade de rotação do rotor aumenta. A unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b (vide a figura 2) encosta com a parede de extremidade 37b da peça de garfo móvel 31 que define o entalhe 37, limitando assim o movimento dos imãs permanentes móveis 3 mais longe do que a faixa de ângulo de ajuste H na direção de ângulo retardado B. A unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b (vide a figura 2) limita o movimento dos imãs permanentes móveis 3 mais longe do que a posição de ângulo retardado L1 na direção de ângulo retardado B. Isto pode suprimir uma situação em que o torque de saída diminui devido ao movimento excessivo dos imãs permanentes móveis 3.

[0102] A FIG. 6 contém um gráfico que mostra esquematicamente características de velocidade de rotação e características de torque de saída do motor com escova 10 mostrado na FIG. 2. Na FIG. 6, a linha contínua P indica características obtidas quando os ímãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo inclinado L2 mostrada na FIG. 4 e a linha contínua Q indica características obtidas quando os ímãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5.

[0103] O torque de saída T do motor com escova 10, em geral, diminui à medida que aumenta a velocidade de rotação N.

[0104] Quando os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4, um torque de saída relativamente elevado é emitido sob uma baixa velocidade de rotação, conforme indicado pela linha contínua P. Por exemplo, um torque Tp de saída relativamente alto pode ser emitido no momento da rotação inicial. Quando os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4, no entanto, ocorre uma diminuição relativamente rápida do torque, além de um aumento na velocidade de rotação. Como um resultado, uma velocidade de rotação que pode ser produzida é relativamente baixa.

[0105] Quando os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo retardado L1 mostrada na FIG. 5, um torque de saída relativamente baixo é obtido sob uma baixa velocidade de rotação. Por outro lado, uma diminuição do torque, juntamente com um aumento na velocidade de rotação, é suave e, portanto, uma velocidade de rotação que pode ser produzida é relativamente alta. Por exemplo, uma alta velocidade de rotação Nq é obtida sob um estado não descarregado.

[0106] No motor com escova 10 desta modalidade, os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo avançado L2 mostrada na FIG. 4 em um ponto no tempo quando o rotor 5 começa a rotação mediante um fornecimento de corrente para o rotor 5. Isto pode proporcionar um torque de saída aumentado, como indicado pela linha contínua P na FIG. 6. Em seguida, dentro do período em que o rotor 5 rotaciona com a corrente fornecida ao rotor 5, os imãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1. Isto pode melhorar a velocidade de rotação que pode ser emitida, como indicado pela linha contínua Q na FIG. 6. Ou seja, no motor com escova 10 desta modalidade, as características de velocidade de rotação e as características de torque de saída são alteradas das características indicadas pela linha contínua P para as características indicadas pela linha contínua Q na FIG. 6, dentro do período em que o rotor está rotacionando.

[0107] Exemplos de um motor com escova capaz de produzir o torque de saída Tp e a rotação que pode ser a velocidade de saída Nq no gráfico da FIG. 6 sem mover a posição dos ímãs permanentes móveis incluem um motor com escova com características indicadas por uma linha pontilhada M. Para que um motor com escova possa ter as características indicadas pela linha pontilhada M, por exemplo, é necessário: reduzir o número de voltas de um enrolamento com a finalidade de suprimir uma influência da tensão induzida e aumentar a espessura do enrolamento de modo que um torque possa ser assegurado mesmo que o número de voltas seja reduzido; ou aumentar a força magnética de um ímã. Isso resulta em um aumento de tamanho do motor com escova, o que deteriora a capacidade de montagem de um aparelho, como um veículo. Além disso, o consumo de corrente aumenta.

[0108] Mover a posição da escova em vez de mover os ímãs permanentes móveis 3 também é concebível como meios alternativos para ajustar uma temporização de comutação atual. Aqui, a escova é um membro que fornece uma corrente ao rotor enquanto está em contato com o rotor rotativo, como mostrado na FIG. 3, por exemplo. Um condutor tal como um fio está conectado à escova. Configurar uma escova, à qual um condutor (fio condutor) está conectado, de modo a ser móvel enquanto se mantém em contato apropriado com um comutador para fornecer uma corrente leva a uma estrutura complicada.

[0109] No motor com escova 10 desta modalidade, ambos um estado de operação que proporciona um torque de saída melhorado sob uma baixa velocidade de rotação e um estado de operação que aumenta a velocidade de rotação quando o torque é baixo podem ser alcançados pelo movimento dos imãs permanentes móveis 3, sem movimento das escovas fixas 22, 23. Isso pode melhorar as características de torque de saída e as características da velocidade de rotação com uma configuração simples, ao mesmo tempo que suprime um aumento de tamanho.

[0110] No motor com escova 10, os imãs permanentes móveis 3 estão localizados na posição de ângulo avançado L2 em um ponto no tempo quando o rotor 5 começa a rotação mediante um fornecimento de corrente para o rotor 5, de modo que o torque de saída pode ser melhorado no ponto no tempo quando a rotação é iniciada, como indicado pela linha contínua P na FIG. 6. Em seguida, dentro do período em que o rotor 5 está rotacionando com a corrente fornecida ao rotor 5, os ímãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1, o que pode melhorar a velocidade de rotação como indicado pela linha contínua Q na FIG. 6.

[0111] Exemplos de um motor com escova que não possui um ímã permanente móvel incluem um motor com escova de tipo fixo que inclui um ímã permanente fixado na posição e três ou mais escovas dispostas em diferentes posições. As posições das três ou mais escovas do motor com escova do tipo fixo são fixas. No motor com escova de tipo fixo, uma escova adotada para fornecer uma corrente é trocada de uma escova para outra escova, para alterar as características. Em um motor com escova de tipo fixo, no entanto, as características são limitadas pelo número de escovas. Além disso, as características são alteradas de forma descontínua pela troca.

[0112] A unidade de movimento de ímã 25 do motor com escova 10 move os ímãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1 (vide a figura 5) com base no aumento da velocidade de rotação do rotor 5 dentro do período em que o rotor 5 rotaciona com a corrente fornecida ao rotor 5. Em conformidade, o motor com escova 10 pode ampliar suavemente a faixa de velocidade de rotação do rotor.

[0113] A unidade de movimento de ímã 25 do motor com escova 10 usa a força elástica do elemento elástico 25a como uma força para enviesar os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado B. Isso permite que o motor com escova 10 melhore as características de torque de saída e as características de velocidade de rotação com uma configuração mais simples que, por exemplo, usando um atuador ou um dispositivo de controle.

[0114] A força elástica do elemento elástico 25a do motor com escova 10 é mais fraca do que a força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 em um momento em que o rotor 5 começa a rotação. No momento em que o rotor 5 começa a rotação, portanto, os ímãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo avançado A pela força de reação do rotor 5. Assim, o torque de saída pode ser aumentado no momento em que o rotor 5 começa rotação. A força elástica do elemento elástico 25a do motor com escova 10 é mais forte do que a força de reação do rotor 5 que atua sobre os imãs permanentes móveis 3 quando o torque diminui juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor 5. Como um resultado, os imãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo retardado B pela força elástica juntamente com um aumento na velocidade de rotação do rotor 5. Assim, a velocidade de rotação pode ser melhorada. Desta forma, no motor com escova 10, o movimento dos ímãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo avançado A e na direção de ângulo retardado B é implementado como uma função de autoajuste usando a força elástica do elemento elástico 25a e a força de reação do rotor 5.

[Segunda Modalidade]

[0115] Em seguida, será descrita uma segunda modalidade do presente ensinamento.

[0116] A FIG. 7 é uma vista em corte transversal de um motor com escova de acordo com uma segunda modalidade do presente ensinamento, como comparável à FIG. 2.

[0117] Um motor com escova 210 mostrado na FIG. 7 é, como o da primeira modalidade, proporcionado em um dispositivo de arranque do motor S (vide figura 1).

[0118] No motor com escova 210 ilustrado na FIG. 7, o número de voltas de cada enrolamento 209 enrolado em cada dente 7a é maior do que o número de voltas no motor com escova 10 (vide a figura 2) de acordo com a primeira modalidade. Isto é, o número de voltas que o enrolamento 209 passa através da ranhura entre os dentes 7a é maior do que no motor com escova 10 (vide a figura 2) de acordo com a primeira modalidade.

[0119] No motor com escova 210 ilustrado na FIG. 7, o número de voltas de cada enrolamento 209 enrolado em cada dente 7a é maior e, consequentemente, um torque de saída em um momento em que o rotor 5 começa a rotação pode ser mantido com uma pequena corrente. Isso significa que o consumo de energia da bateria pode ser suprimido. No motor com escova 210 ilustrado na FIG. 7, o número de voltas de cada enrolamento 209 enrolado em cada dente 7a é maior e, portanto, a taxa de aumento na tensão induzida juntamente com um aumento na velocidade de rotação é alta. A este respeito, o motor com escova 210 de acordo com a segunda modalidade do presente ensinamento é capaz de aumentar o torque de saída em um ponto no tempo quando o rotor 5 começa a rotação. No motor com escova 210, os imãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo retardado B para a posição de ângulo retardado L1 (vide a figura 5) dentro de um período em que o rotor 5 está rotacionando com a corrente fornecida ao rotor 5. Assim, a velocidade de rotação pode ser melhorada. Consequentemente, uma diminuição na velocidade de rotação que pode ser emitida é suprimida.

[0120] Embora as modalidades descritas acima ilustram a unidade de movimento de imã 25 que inclui o elemento elástico 25a como um exemplo da unidade de movimento de imã do presente ensinamento, isso não limita o presente ensinamento. A unidade móvel magnética do presente ensinamento pode ser configurada para, por exemplo, mover um ímã permanente com um atuador ou um motor. Em tal configuração, por exemplo, a unidade de movimento de imã pode ser provida com um sensor que detecta a velocidade de rotação do rotor e o ímã permanente pode ser movido de acordo com a velocidade de rotação detectada. A unidade de movimento de ímã pode ser provida com um sensor que detecta o torque de saída do rotor e o ímã permanente pode ser movido de acordo com o torque detectado.

[0121] Isto é suficiente para que a unidade de movimento de imã garanta que o ímã permanente móvel esteja localizado na posição de ângulo avançado em um ponto no tempo quando o rotor começar a rotação, e mover o ímã permanente móvel para a posição de ângulo avançado pode nem sempre ser necessário.

[0122] Nas modalidades descritas acima, a configuração que move os imãs permanentes móveis 3 na direção de ângulo retardado para a posição de ângulo retardado com base em um aumento na velocidade de rotação do rotor 5 é ilustrada como um exemplo da unidade de movimento de imã do presente ensinamento. Alternativamente, por exemplo, a unidade de movimento de imã do presente ensinamento pode ser provida de um sensor que detecta se o rotor está ou não rotacionando e o ímã permanente pode ser movido após o decorrer de um período predeterminado após a detecção de rotação.

[0123] O motor com escova do presente ensinamento pode ser configurado de modo que o ímã permanente móvel seja movido manualmente. O ímã permanente móvel, no entanto, está configurado para ser movido pelo menos não manualmente. A unidade de movimento de imã do motor com escova do presente ensinamento é configurada para mover o ímã permanente móvel com um elemento elástico, um atuador, um motor ou similar, em vez de uma força manual. Ou seja, a unidade de movimento magnético do presente ensinamento não está configurada para mover o ímã permanente móvel com força manual. O motor com escova do presente ensinamento pode ser configurado de modo que, enquanto o ímã permanente móvel se move dentro de um espaço de ângulo incluindo a posição de ângulo retardado e a posição de ângulo avançado, o comprimento ou área circunferencial sobre a qual o ímã permanente móvel está oposto ao núcleo (rotor) com um espaço entre eles pode ser mantido constante. Em outras palavras, a unidade de movimento de imã do presente ensinamento pode ser configurada para mover o imã permanente móvel, mantendo constante o comprimento ou área circunferencial sobre a qual o ímã permanente móvel e o núcleo são opostos um ao outro. Além disso, o motor com escova do presente ensinamento pode ser configurado de modo que o ímã permanente móvel não tenha permissão para se mover na direção axial ou na direção radial.

[0124] A unidade de movimento de imã do presente ensinamento pode compartilhar constantemente o ímã permanente de forma semelhante à unidade de movimento de ímã, incluindo o elemento elástico 25a, ou alternativamente pode inclinar o ímã permanente somente enquanto o ímã permanente está se movendo na direção de ângulo retardado.

[0125] Na descrição acima, a configuração na qual os ímãs permanentes móveis 3 são movidos na direção de ângulo avançado A pela força de reação do rotor 5 que atua nos ímãs permanentes móveis 3 quando uma corrente é fornecida ao rotor 5 é ilustrada como um exemplo da configuração em que o ímã permanente móvel é movido em pelo menos uma da direção de ângulo avançado e da direção de ângulo retardado por um efeito magnético do ímã permanente móvel e do rotor. O presente ensinamento não está limitado a isso. Por exemplo, o ímã permanente móvel pode ser movido na direção de ângulo retardado por um efeito magnético. Por exemplo, o ímã permanente móvel pode ser movido na direção de ângulo retardado por uma força de sucção do rotor que atua sobre o ímã permanente móvel dentro de um período em que o rotor está rotacionando enquanto um fornecimento de corrente ao rotor é parado. Nesta configuração, por exemplo, o motor com escova pode não incluir a unidade móvel de imobilização. Além disso, por exemplo, o ímã permanente móvel pode ser configurado para se mover tanto na direção de ângulo avançado quanto na direção de ângulo retardado por um efeito magnético.

[0126] Embora as modalidades ilustrem a configuração incluindo a unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 26b como um exemplo do motor com escova, o motor com escova do presente ensinamento não está limitado a ela. Por exemplo, o movimento do ímã permanente móvel pode ser substancialmente limitado usando uma configuração na qual a força elástica do elemento elástico diminui juntamente com o movimento do ímã permanente móvel na direção de ângulo retardado, de modo que o ímã permanente móvel é parado em um espaço predeterminado.

[0127] Embora as modalidades ilustrem a configuração incluindo a unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26a como um exemplo do motor com escova, o motor com escova do presente ensinamento não está limitado a ela. Por exemplo, o movimento do ímã permanente móvel pode ser substancialmente limitado usando uma configuração na qual: antes do rotor rotacionar com um fornecimento de corrente através da escova fixa, o ímã permanente móvel é movido mais longe do que a posição de torque máximo na direção de ângulo avançado por uma reação, de modo que a reação diminui; e o movimento do ímã permanente móvel é parado em uma posição em que uma força de atrito do movimento do ímã permanente móvel é equilibrada com a reação.

[0128] Embora as modalidades ilustrem os ímãs permanentes móveis 3 suportados na carcaça 2 através da peça de garfo móvel 31 como um exemplo do imã permanente móvel, isso não limita o presente ensinamento. Por exemplo, o ímã permanente móvel do presente ensinamento pode ser suportado diretamente na carcaça. Por exemplo, o ímã permanente móvel pode ser suportado na carcaça através de um membro diferente do material magnético.

[0129] Embora as modalidades ilustrem o motor com escova 10 incluindo as quatro escovas fixas 22, 23 e os quatro imãs permanentes móveis 3 como um exemplo do motor com escova, o motor com escova do presente ensinamento não está limitado a ele. Por exemplo, o motor com escova pode incluir menos de quatro escovas fixas e menos de quatro ímãs permanentes móveis, ou pode incluir mais de quatro escovas fixos e mais de quatro ímãs permanentes móveis.

[0130] Embora as modalidades ilustrem as escovas fixas 22, 23 como um exemplo da escova, isso não limita o ensinamento atual. Por exemplo, o motor com escova do presente ensinamento pode incluir tanto uma escova que é móvel na direção circunferencial do rotor quanto um ímã permanente móvel que é móvel na direção circunferencial do rotor.

[0131] Embora as modalidades ilustrem o motor com escova 10 do tipo intervalo radial como um exemplo do motor com escova, o motor com escova do presente ensinamento não está limitado a ele. Por exemplo, o motor com escova pode ser de tipo intervalo axial. Embora as modalidades ilustrem o motor com escova 10 para produzir rotação em uma direção como um exemplo do motor com escova, o motor com escova do presente ensinamento não está limitado a ele. Por exemplo, o motor com escova pode ser um motor configurado para rotacionar na direção inversa de acordo com a conexão do eletrodo. Lista de Sinais de Referência 10, 210 motor com escova 26 unidade de limitação 27 carcaça 28 ímã permanente móvel 29 rotor 30 comutador 31 209 enrolamento 22, 23 escova fixa 25 unidade de movimento de ímã 25a elemento elástico 26a unidade de limitação de movimento de ângulo avançado 26b unidade de limitação de movimento de ângulo retardado 31 peça de garfo móvel

Claims

1. Motor com escova (10, 210) compreendendo: um rotor (5) configurado para ser rotativo, e incluindo um enrolamento (9, 209), um núcleo (7) com o enrolamento (9, 209) enrolado sobre ele, e um comutador (8) conectado eletricamente ao enrolamento (9, 209); uma escova (22, 23) configurada para entrar em contato com o comutador (8) para fazer com que uma corrente flua no rotor (5); e um ímã permanente móvel (3) disposto de modo a opor-se ao núcleo (7) com um espaço (G) entre eles e de modo a ser móvel em uma direção circunferencial do rotor (5) independentemente do rotor (5) dentro de uma faixa de ângulo incluindo uma posição de ângulo retardado (L1) e uma posição de ângulo avançado (L2), a posição de ângulo retardado (L1) sendo uma posição de ângulo onde o ímã permanente móvel (3) é deslocado em uma direção de ângulo retardado em relação à escova (22, 23), a posição de ângulo avançado (L2) sendo uma posição de ângulo onde o ímã permanente móvel (3) é deslocado em uma direção de ângulo avançado em relação à escova (22, 23) quando comparado à posição de ângulo retardado (L1) e onde um torque mais elevado é causado no rotor (5) do que um torque causado na posição de ângulo retardado (L1), e uma unidade de movimento de ímã (25) configurada para mover o ímã permanente móvel (3) oposto ao núcleo (7) com o espaço (G) entre eles na direção do ângulo retardado ou na direção do ângulo avançado dentro da faixa de ângulo incluindo a posição de ângulo retardado (L1) e a posição de ângulo avançado (L2), pelo menos dentro de um período no qual uma corrente é fornecida ao rotor (5), em que a unidade de movimento de ímã (25) inclui um membro elástico (25a) configurado para enviesar o ímã permanente móvel (3) na direção do ângulo retardado com uma força elástica, um atuador configurado para mover o ímã permanente móvel com força elétrica, ou um motor, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de movimento de ímã (25) é configurada para localizar o ímã permanente móvel (3) na posição de ângulo avançado (L2) em um ponto no tempo quando o rotor (5) começa a rotacionar mediante um fornecimento de corrente ao rotor (5), e para mover o ímã permanente móvel (3) na direção do ângulo retardado para a posição de ângulo retardado (L1) dentro de um período no qual o rotor (5) está rotacionando com uma corrente fornecida ao rotor (5) e no qual a velocidade de rotação do rotor (5) aumenta continuamente após o rotor (5) iniciar a rotação.

2. Motor com escova (10, 210), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ímã permanente móvel (3) oposto ao núcleo (7) com o espaço (G) entre eles está configurado para ser movido em pelo menos uma da direção de ângulo avançado e da direção de ângulo retardado em relação à escova (22, 23) por um efeito magnético do ímã permanente móvel (3) e do rotor (5).

3. Motor com escova (10, 210), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o ímã permanente móvel (3) oposto ao núcleo (7) com o espaço (G) entre eles está configurado para ser movido na direção de ângulo avançado em relação à escova (22, 23) por uma força de reação do rotor (5) que atua sobre o ímã permanente móvel (3) pelo menos dentro do período no qual uma corrente é fornecida ao rotor (5).

4. Motor com escova (10, 210), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o ímã permanente móvel (3) oposto ao núcleo (7) com o espaço (G) entre eles está configurado para ser movido na direção de ângulo retardado em relação à escova (22, 23) por uma força de sucção do rotor (5) que atua sobre o ímã permanente móvel (3) pelo menos dentro de um período no qual o rotor (5) está rotacionando enquanto um fornecimento de corrente para o rotor (5) é parado.

5. Motor com escova (10, 210), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende uma unidade de limitação de movimento de ângulo avançado (26a) configurada para limitar o movimento do ímã permanente móvel (3) mais longe do que a faixa de ângulo na direção de ângulo avançado.

6. Motor com escova (10, 210), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende uma unidade de limitação de movimento de ângulo retardado (26b) configurada para limitar o movimento do ímã permanente móvel (3) mais longe do que a faixa de ângulo na direção de ângulo retardado.

7. Motor com escova (10, 210), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de movimento de imã (25) inclui o elemento elástico (25a) em que o elemento elástico (25a) é configurado de tal modo que uma força elástica do elemento elástico (25a) é mais fraca do que uma força de reação do rotor (5) que atua sobre o ímã permanente móvel (3) em um momento quando o rotor (5) começa a rotacionar e mais forte do que uma força de reação do rotor (5) que atua sobre o ímã permanente móvel (3) quando um torque diminui junto com um aumento na velocidade de rotação do rotor (5).

8. Motor com escova (10, 210), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de movimento de ímã (25) inclui o membro elástico (25a), em que, antes de um fornecimento de corrente ao rotor (5) ser iniciado, o ímã permanente móvel (3) está localizado na posição de ângulo retardado (L1) por uma força de enviesamento que o elemento elástico (25a) exerce na direção de ângulo retardado, e o elemento elástico (25a) está configurado para: permitir que o ímã permanente móvel (3) se mova para a posição de ângulo avançado (L2) de modo que movimento do ímã permanente móvel (3) na direção de ângulo avançado por uma força de reação do rotor (5) que atua sobre o ímã permanente móvel (3) seja iniciado dentro de um período a partir de quando um fornecimento de corrente ao rotor (5) é iniciado quando o rotor (5) rotaciona; e mover o ímã permanente móvel (3) localizado na posição de ângulo avançado (L2) na direção de ângulo retardado por uma força de enviesamento do elemento elástico (25a) quando um torque diminui junto com um aumento na velocidade de rotação do rotor (5).

9. Motor com escova (10, 210), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende uma carcaça (2) que aloja pelo menos o rotor (5), a escova (22, 23), o ímã permanente móvel (3) e a unidade de movimento de ímã (25), em que o rotor (5) é suportado de forma rotativa na carcaça (2), a escova (22, 23) é provida à carcaça (2) de modo que a posição da escova (22, 23) em relação a uma direção de rotação do rotor (5) é fixa, e o ímã permanente móvel (3) é suportado na carcaça (2) de modo a ser móvel em uma direção circunferencial do rotor (5) independentemente do rotor (5).

10. Motor com escova (10, 210), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade dos ímãs permanentes móveis (3) dispostos lado a lado em uma direção circunferencial do rotor (5); e uma peça de garfo móvel (31) tendo a pluralidade de ímãs permanentes móveis (3) fixa à mesma e disposta entre os ímãs permanentes móveis (3) e a carcaça (2), em que a pluralidade de ímãs permanentes móveis (3) é suportada na carcaça (2) através da peça de garfo móvel (31).