JP2010098930A - ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ及びブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ特性を変更できるロータがアーマチャ構造で、ステータが永久磁石とヨークからなるブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ及びブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法を提供する。
【解決手段】フロントハウジング２ａに対して、一方の磁性の磁極を発する界磁マグネットＭＧと内周に突出する界磁コア２２とを交互に配置したステータ２０に、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の両側位置であって周方向に巻回される上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂを設けた。また、ステータ２０の内周側に配置されたブラシ２１ｂと摺接する整流子１４を備えた電機子ロータ１０を設けた。そして、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに流す電流の向き及び値を変えることにより、界磁コア２２へ向かう鎖交磁束を増磁したり減磁したりすることができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ及び給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法に関する。

モータにおいて、低速で高トルクを得ることのできるモータとしてハイブリッド励磁モータが種々提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
ハイブリッド励磁モータは、内方に向かって延びた複数のティースに電機子巻線を巻回したコアを備えたステータと、回転軸に永久磁石を挟んでＮ極コアとＳ極コアを軸線方向に配置固定したロータとから構成されている。

また、ロータにおいて、回転軸に固着したコアに軸線方向の一側に突極を周方向に所定の間隔に形成するとともにその突極間のＮ極の永久磁石を固着し、軸線方向の他側に前記一側に形成した突極と対向しないようにずらして突極を周方向に所定の間隔に形成するとともにその突極間のＳ極の永久磁石を固着したものがある。

特開２００６−１４１１０６号公報 特開平６−３５１２０６号公報

ところで、上記したハイブリッド励磁モータは、いずれもロータが永久磁石で、ステータが巻線で構成されたブラシレスモータであった。従って、ロータがアーマチャ構造で、ステータが永久磁石とヨークからなる、即ちブラシ給電式の直流モータついてのハイブリッド励磁モータの実現が望まれていた。

本発明の目的は、モータ特性を変更できるロータがアーマチャ構造で、ステータが永久磁石とヨークからなるブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ及びブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、一方の磁性の磁極を内側に発する永久磁石と、ヨークに固定された内側に突出する鉄心とが外周に交互に配置されたステータと、前記永久磁石及び前記鉄心の軸方向に沿った位置に配置され周方向に巻回され、前記鉄心を経由する磁束を生成し制御するための円環状の励磁コイルと、前記ステータの内側に配置された回転軸に、軸方向に巻回した電機子巻線と、前記ステータに径方向にて対向するブラシと摺接し前記電機子コイルに電機子電流を供給する整流子とを備えた電機子ロータとを備えたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータである。

請求項１に記載の発明によれば、励磁コイルを通電すると、ステータの永久磁石の間に設けた鉄心に磁束が通過する磁路が形成されることになり、結果的に、永久磁石と永久磁石の間に設けた各鉄心によって磁極が形成される。しかも、励磁コイルに電流を流す向きによって、各鉄心によって形成された磁極は、増磁や減磁する。

従って、励磁コイルに流す電流の向き及び値によって、トルク及び回転速度制御させることができる。
請求項２に記載の発明は、 請求項１に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、前記励磁コイルは、ヨークハウジングに配置固定された前記ステータの軸方向両側に配置され、前記回転軸は前記ヨークハウジングに取着された軸受にて回転可能に支持され、前記軸受は磁性材料よりなる。

請求項２に記載の発明によれば、励磁コイルの通電による磁気回路（磁路）が、軸受を含む。そして、軸受が磁性体とし磁気抵抗をなすため、各鉄心によって形成された磁極のより増磁、減磁効果を高めることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、前記ステータは、Ｎ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第１ステータと、Ｓ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第２ステータとを備え、第１ステータ及び第２ステータが、磁極の角度毎に周方向にシフトし、お互い軸方向に離間したものであり、前記励磁コイルは、前記第１ステータと前記第２ステータの軸方向の間に配置されている。

請求項３に記載の発明によれば、第１ステータの鉄心と第２ステータの鉄心の部分が励磁コイルにより、増磁、減磁する。このとき、お互い磁極の角度分だけ周方向にシフトした第１ステータの鉄心と第２ステータの鉄心は、励磁コイルにより両方の鉄心を内側に増磁または減磁するように機能し、励磁コイルは１つで部品点数も少なく周方向からみてバランスがよい。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、前記ステータは、Ｎ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第１ステータと、Ｓ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第２ステータとを備え、磁極の角度毎に周方向にシフトし、お互い軸方向に離間したものであり、前記励磁コイルは、ヨークハウジングに配置固定された前記第１ステータと前記第２ステータの軸方向の間とその両端側に配置され、前記回転軸は前記ヨークハウジングに取着された軸受にて回転可能に支持され、前記軸受が磁性材料よりなる。

請求項４に記載の発明によれば、３つの励磁コイルを用いるので、各鉄心によって形成された磁極は、より増磁、減磁になる。
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１つに記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、ヨークハウジングの少なくともいずれか一方の軸受側の内側面に、前記回転軸に沿ってステータコア側に突出形成された磁路形成部を設けた。

請求項５に記載の発明によれば、励磁コイルの通電による磁気回路（磁路）が、ヨークハウジングの軸受側の内側面に突出形成した磁路形成部によって、磁路回路が短くなり、励磁コイルのロスが減少し、鉄心によって形成される磁極はより増磁、減磁効果を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１つに記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、
前記永久磁石と前記鉄心は、それぞれｍ個（ｍは２以上の整数）ずつであり、円筒状のヨークハウジングに内周面の周方向に交互に配置され、前記回転軸を挟んで相対向して配置されたｍ個の鉄心の周方向の幅は、その両端部とそれぞれ回転軸の中心軸とを結ぶ線とがなす角度が（１８０／ｍ）°であり、前記回転軸を挟んで相対向して配置されたｍ個の永久磁石の周方向の幅は、その両端部とそれぞれ回転軸の中心軸とを結ぶ線とがなす角度が（１８０／ｍ）°未満であることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。

請求項６に記載の発明によれば、鉄心の周方向の幅を、その両端部とそれぞれ中心軸を結ぶ線のなす角度が（１８０／ｍ）°となるように設定し、永久磁石の周方向の幅を、その両端とそれぞれ中心軸を結ぶ線のなす角度が表すと（１８０／ｍ）°未満となるように設定し、即ち、界磁マグネットＭＧの周方向の幅を、界磁コア２２の周方向の幅より短くして空間を形成した。

従って、鉄心と永久磁石の周方向の両端部が離間するので、鉄心と永久磁石の間において、磁路が形成され難くなり磁気損失の低減を図ることができる。
しかも、鉄心に比べて永久磁石は同永久磁石からの磁気は拡散することから、その磁気損失は、鉄心の周方向の幅を短くすることくらべて、小さくおさえることができる。

請求項７に記載の発明は、一方の磁性の磁極を内側に発する永久磁石と、ヨークに固定された内側に突出する鉄心とが外周に交互に配置されたステータと、前記永久磁石及び前記鉄心の軸方向に沿った位置に配置され周方向に巻回され、前記鉄心を経由する磁束を生成し制御するための円環状の励磁コイルと、前記ステータの内側に配置された回転軸に、軸方向に巻回した電機子巻線と、前記ステータに径方向にて対向するブラシと摺接し前記電機子コイルに電機子電流を供給する整流子とを備えた電機子ロータとを備えたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法であって、前記励磁コイルに流す電流の向き及び値を変えて、前記鉄心を経由する磁束を制御してトルク及び回転速度制御させる。

請求項７に記載の発明によれば、励磁コイルを通電すると、ステータの永久磁石の間に設けた鉄心に磁束が通過する磁路が形成されることになり、結果的に、永久磁石と永久磁石の間に設けた各鉄心によって磁極が形成される。そして、励磁コイルに電流を流す向きによって、各鉄心によって形成された磁極は、増磁や減磁する。

従って、励磁コイルに流す電流の向き及び値によって、各鉄心によって形成された磁極を増磁させることによって、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを高トルク化に制御できる。反対に、各鉄心によって形成された磁極を減磁させることによって、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを高速回転化に制御することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法において、前記永久磁石及び前記鉄心の内径を共に同じにするとともに、前記永久磁石及び前記鉄心の軸線方向の長さを共に同じにし、その内径と長さとの比を設計変更して、前記鉄心を経由する磁束の変化率を制御してトルク及び回転速度制御させる。

請求項８に記載の発明によれば、前記永久磁石及び前記鉄心の内径と、前記永久磁石及び前記鉄心の軸線方向の長さとの比を変更するだけで、増磁及び減磁効果を高めることができ、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータをより効率よく高速化及び高トルク化に制御できる。

本発明によれば、モータ特性を変更できるロータがアーマチャ構造で、ステータが永久磁石とヨークからなるブラシ給電式のハイブリッド励磁モータ及びブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法を提供することができる。

第１実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図２の１−１線の要部正断面図。 同じくブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図１の２−２線の要部側断面図。 同じくブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための要部分解斜視図。 同じく各磁束制御コイルの非通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルの増磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルの減磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルに流す直流電流に対する鎖交磁束の増減率を示す図。 同じく（ａ）増磁通電状態でのブラシ給電式ハイブリッド制御モータの出力特性を示す図、（ｂ）非通電状態でのブラシ給電式ハイブリッド制御モータの出力特性を示す図、（ｃ）減磁通電状態でのブラシ給電式ハイブリッド制御モータの出力特性を示す図。 第２実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図１０の９−９線の要部正断面図。 同じくブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図９の１０−１０線の要部側断面図。 同じくブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図９の１１−１１線の要部側断面図。 同じくブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための要部分解斜視図。 同じく各磁束制御コイルの非通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルの増磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルの減磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルに流す直流電流に対する鎖交磁束の増減率を示す図。 第３実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図１８の１７−１７線の要部正断面図。 同じくブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを説明するための図１７の１８−１８線の要部側断面図。 同じく磁束制御コイルの非通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく磁束制御コイルの増磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく磁束制御コイルの減磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく（ａ）磁束制御コイルに流す直流電流に対する鎖交磁束の増減率を示す図、（ｂ）界磁マグネット及び界磁コアの内径と、界磁マグネット及び界磁コアの軸線方向の長さとの比に対する鎖交磁束の磁束変化率を示す図。 同じく巻線の巻回方法を説明する図。 同じく巻回方法の別例を示す図。 別例を説明するためのブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの要部正断面図。 別例を説明するためのブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの要部正断面図。 同じく各磁束制御コイルの非通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルの増磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。 同じく各磁束制御コイルの減磁通電時の界磁コアの鎖交磁束を示す図。

（第１実施形態）
以下、本発明のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを具体化した第１実施形態を図面に従って説明する。

図１は、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１を示す。鉄製よりなる円筒形のモータハウジング２は、ヨークハウジングであって、有蓋円筒形状のヨークとしてのフロントハウジング２ａと、そのフロントハウジング２ａの開口部を閉塞する円板形状のリアハウジング２ｂを有し、両ハウジング２ａ，２ｂが連結固定されている。そして、モータハウジング２内には、電機子ロータ１０とステータ２０が配置されている。

電機子ロータ１０は、回転軸１１、コア１２、巻線１３、整流子１４を備えている。回転軸１１は、フロントハウジング２ａの前側面（図１において上側面）中心位置に貫通形成された貫通孔２ｃからモータハウジング２内に貫挿配置される。

回転軸１１は、モータハウジング２（フロントハウジング２ａ）の上側内側面に固着された上側軸受１５ａとモータハウジング２（リアハウジング２ｂ）の内側面に固着された下側軸受１５ｂによって、モータハウジング２に対して回転可能にかつ軸線方向に移動不能に支持されている。なお、本実施形態では、上側軸受１５ａ及び下側軸受１５ｂは、それぞれ磁性材料で形成されている。

回転軸１１には、コア１２が固着されている。コア１２は鉄製の円柱体であって、図２に示すように、その外周面に複数（本実施形態では１６個）のティース１２ａが延出形成されている。各ティース１２ａは、軸線方向に所定の幅を有しているとともに、周方向に回転軸１１の中心軸線Ｌ１を中心として放射状に且つ等角度間隔に延出形成されている。１６個の各ティース１２ａには、巻線１３が巻回される。そして、各ティース１２ａに巻回された巻線１３は、整流子１４に結線される。

整流子１４は、図３に示すように、コア１２の上側に設けられている。整流子１４は、複数（本実施形態では１６個）の整流子片１４ａを備えている。１６個の整流子片１４ａは、回転軸１１に固着した絶縁体よりなる円筒体１４ｂの外周面に等角度間隔に配置固定されている。従って、各整流子片１４ａは、所定の間隙を有して円筒体１４ｂの外周面に配置されている。そして、１６個の整流子片１４ａは、対応する各ティース１２ａに巻回された巻線１３と電気的に結線されている。

電機子ロータ１０の外周にはステータ２０が配置されている。ステータ２０は、モータハウジング２、ブラシ装置２１、複数（本実施形態では２個）の界磁マグネットＭＧ、複数（本実施形態では２個）の界磁コア２２、上側及び下側磁束制御コイル２３ａ，２３ｂを有している。

ブラシ装置２１は、ロータ１０の整流子１４と対峙する位置に設けられ、ブラシホルダ２１ａとブラシ２１ｂを有している。ブラシホルダ２１ａは、合成樹脂よりなる環状の円板であって、その外周面が、モータハウジング２（フロントハウジング２ａ）の内周面２ｄに固着されている。環状のブラシホルダ２１ａは、その内側に形成した貫通穴に、回転軸１１及び回転軸１１に固着した整流子１４が貫通配置される。ブラシホルダ２１ａは、内側に配置された整流子１４の整流子片１４ａと摺接する複数（本実施形態では４個）のブラシ２１ｂを、周方向に等角度の間隔で支持固定している。４個のブラシ２１ｂは、周方向に９０度間隔に配置され、対向するブラシ２１ｂ同士が対となし、それぞれ対となるブラシ２１ｂは、摺接する整流子片１４ａを介して巻線１３に駆動電流Ｉｄを供給する。

２個の界磁マグネットＭＧは、図２及び図３に示すように、円弧状に形成された永久磁石であって、巻線１３を巻回したコア１２を挟んで相対向するようにフロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。そして、界磁マグネットＭＧの内周面ＭＧａが、巻線１３を巻回したコア１２（各ティース１２ａ）に対して周方向に沿って対峙するように配置される。そして、本実施形態の界磁マグネットＭＧは、内周面ＭＧａ側がＮ極、外周面側がＳ極となるように着磁されている。

２個の界磁コア２２は、界磁マグネットＭＧと同形状の鉄よりなるヨークであって、相対向して配置された２個の界磁マグネットＭＧの間に配置して、同じく巻線１３を巻回したコア１２を挟んで相対向するようにフロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。そして、界磁コア２２の内周面２２ａが、巻線１３を巻回したコア１２（各ティース１２ａ）に対して周方向に沿って対峙するように配置される。

つまり、コア１２（各ティース１２ａ）の周りには、２個の界磁マグネットＭＧと２個の界磁コア２２が周方向に、交互に等角度の間隔に環状に配置されている。
界磁マグネットＭＧ（界磁コア２２）の上下両側には、励磁コイルとしての上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂが、ロータ１０を囲むように、フロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。

ここで、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂに電流を流さない通常時と、電流を流した時の、ロータ１０、ステータ２０に形成される磁路について、図４〜図６に従って説明する。図４〜図６は、それぞれ図２の１―１線断面図を示す。

まず、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂに電流を流さない通常時において、ロータ１０、ステータ２０に形成される磁路は、界磁マグネットＭＧの磁束によって決まる。図４に示すように、矢印で示すように、磁束φ１は、界磁マグネットＭＧ→コア１２（ティース１２ａ）→回転軸１１→上側軸受１５ａ（下側軸受１５ｂ）→ハウジング２→界磁マグネットＭＧを経由する。

次に、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂに、図５に示すように、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａに時計回り方向に電流を流し、下側磁束制御コイル２３ｂに反時計回り方向に電流を流すと、新たに矢印に示す方向に磁束φ２（磁路）が形成される。

このとき、界磁コア２２を経由して界磁マグネットＭＧに戻る磁束φ２は、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂへの通電によって、通常時よりも増大する。
反対に、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂに、図６に示すように、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａに反時計回り方向に電流を流し、下側磁束制御コイル２３ｂに時計回り方向に電流を流すと、矢印に示す方向に磁束φ３（磁路）が形成される。反対に、界磁コア２２を経由して界磁マグネットＭＧに戻る磁束φ３は、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂへの通電によって、通常時よりも減少する。

図７は、本実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１の上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに直流電流Ｉａを流した時の界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を示す。

図７において、右半分は、直流電流Ｉａを、図５に示すように、図５において、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａに時計回り方向に流し、下側磁束制御コイル２３ｂに反時計回り方向に流したときの界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を示す。また、左半分は、直流電流Ｉａを、図６に示すように、図６において、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａに反時計回り方向に流し、下側磁束制御コイル２３ｂに時計回り方向に流したときの界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を示す。

図７から明らかなように、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａを、図５に示す方向（プラス方向）に流したとき、電流値を増加（プラス方向に）することに従って鎖交磁束の増磁率は、増加方向に１０００ＡＴまで推移する。

反対に、図７から明らかなように、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａを、図６に示す方向（マイナス方向）に流したとき、電流値を増加（マイナス方向に）することに従って鎖交磁束の減磁率は、減少方向に−１０００ＡＴまで推移する。

従って、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａの向きと値とを変えることで、ステータ２０に設けた各界磁コア２２の鎖交磁束の増減を制御することができ、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１の出力特性を制御することができることになる。

因みに、図８（ａ）は、直流電流Ｉａを図５に示す方向（プラス方向）に１０００ＡＴ流した状態で、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１に駆動電流（電機子電流）Ｉｄを可変させた時の出力特性を示す。図８（ｂ）は、直流電流Ｉａを流さない状態で、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１に駆動電流（電機子電流）Ｉｄを可変させた時の出力特性を示す。図８（ｃ）は、直流電流Ｉａを図６に示す方向（マイナス方向）に−１０００ＡＴ流した状態で、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１に駆動電流（電機子電流）Ｉｄを可変させた時の出力特性を示す。

尚、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）において、駆動電流（電機子電流）Ｉｄに対するトルクＴの特性を実線で示しトルクＴに対する回転数ｎの特性を破線で示す。
従って、図８（ａ）から明らかなように、増磁をすることで、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１を高トルク化に制御でき、図８（ｃ）から明らかなように、減磁をすることで、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１を高速化に制御できる。

次に、上記のように構成した第１実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、フロントハウジング２ａに一方の磁性の磁極を発する界磁マグネットＭＧと界磁コア２２とを交互に配置したステータ２０に、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の上下両側位置であって周方向に巻回された上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂを設けた。また、ステータ２０の内周側に配置されブラシ２１ｂと摺接する整流子１４を備えた電機子ロータ１０を設けた。

そして、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａの向き及び値を変えることにより、界磁コア２２へ向かう鎖交磁束を増磁したり減磁したりすることができるようにした。

従って、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに流す電流の向き及び値を変えるだけで、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１の出力特性を可変することができる。

（２）しかも、上記実施形態によれば、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１は、増磁をすることで高トルク化に制御できる。また、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１は、減磁をすることで、高速化に制御できる。

（３）しかも、上記実施形態によれば、上側軸受１５ａ及び下側軸受１５ｂは、それぞれ磁性材料で形成したため、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂの通電による磁気回路（磁路）が、上側軸受１５ａ及び下側軸受１５ｂを含む。そして、軸受１５ａ，１５ｂが磁性体とし磁気抵抗をなすため、各界磁コア２２によって形成された磁極のより増磁、減磁効果を高めることができる。

（第２実施形態）
以下、本発明のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを具体化した第２実施形態を図面に従って説明する。本実施形態では、ステータを、軸線方向に第１ステータと第２ステータを併設した点が第１実施形態と相違する。従って、説明の便宜上、第１実施形態と同様の部分は符号を同じにして詳細な説明は省略し、異なる部分について詳細に説明する。

図９において、本実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ３１は、第１ステータ２０ａと第２ステータ２０ｂを備えている。
第１ステータ２０ａは、２個の上側界磁マグネットＭＧ１、２個の上側界磁コア３２ａを有する。２個の上側界磁マグネットＭＧ１は、図９、図１０及び図１２に示すように、円弧状に形成された永久磁石であって、上側磁束制御コイル２３ａの下側に位置するようにフロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。そして、上側界磁マグネットＭＧ１の内周面ＭＧ１ａが、巻線１３を巻回したコア１２（各ティース１２ａ）に対して周方向に沿って対峙するように配置される。本実施形態の上側界磁マグネットＭＧ１は、内周面ＭＧ１ａ側がＮ極、外周面側がＳ極となるように着磁されている。

２個の鉄心としての上側界磁コア３２ａは、上側界磁マグネットＭＧ１と同形状の鉄よりなるヨークであって、相対向して配置された２個の上側界磁マグネットＭＧ１の間に配置して、同じく巻線１３を巻回したコア１２を挟んで相対向するようにフロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。そして、上側界磁コア３２ａの内周面が、巻線１３を巻回したコア１２（各ティース１２ａ）に対して周方向に沿って対峙するように配置される。つまり、コア１２（各ティース１２ａ）の周りには、２個の上側界磁マグネットＭＧ１と２個の上側界磁コア３２ａが周方向に、交互に等角度の間隔に環状に配置されている。

環状に配置固定された上側界磁マグネットＭＧ１及び上側界磁コア３２ａの下側、即ち第１ステータ２０ａの下側には、励磁コイルとしての中間磁束制御コイル２３ｃが、ロータ１０を囲むように、フロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。

第２ステータ２０ｂは、２個の下側界磁マグネットＭＧ２、２個の下側界磁コア３２ｂを有している。２個の下側界磁マグネットＭＧ２は、図９、図１１及び図１２に示すように、円弧状に形成された永久磁石であって、中間磁束制御コイル２３ｃと下側磁束制御コイル２３ｂの間に位置するととともに、軸線方向において上側界磁マグネットＭＧ１が中間磁束制御コイル２３ｃを介して対峙しないように周方向にシフトしてフロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。そして、下側界磁マグネットＭＧ２の内周面ＭＧ２ａが、巻線１３を巻回したコア１２（各ティース１２ａ）に対して周方向に沿って対峙するように配置される。本実施形態の下側界磁マグネットＭＧ２は、内周面ＭＧ２ａ側がＳ極、外周面側がＮ極となるように着磁されている。

２個の鉄心としての下側界磁コア３２ｂは、下側界磁マグネットＭＧ２と同形状の鉄よりなるヨークであって、相対向して配置された２個の下側界磁マグネットＭＧ２の間に配置して、同じく巻線１３を巻回したコア１２を挟んで相対向するようにフロントハウジング２ａの内周面２ｄにそれぞれ固着されている。従って、下側界磁コア３２ｂは、軸線方向において上側界磁コア３２ａが中間磁束制御コイル２３ｃを介して対峙しないように周方向にシフトして配置されている。

そして、下側界磁コア３２ｂの内周面が、巻線１３を巻回したコア１２（各ティース１２ａ）に対して周方向に沿って対峙するように配置される。つまり、コア１２（各ティース１２ａ）の周りには、２個の下側界磁マグネットＭＧ２と２個の下側界磁コア３２ｂが周方向に、交互に等角度の間隔に環状に配置されている。

上記のように構成されたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ３１において、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂは共に同じ向きの直流電流Ｉａを流し、中間磁束制御コイル２３ｃは上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂとは反対向きの直流電流Ｉａを流すようにしている。

ここで、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに電流を流さない通常時と、電流を流した時の、ロータ１０、第１ステータ２０ａ及び第２ステータ２０ｂに形成される磁路について、図１３〜図１５に従って説明する。

まず、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに電流を流さない通常時において、ロータ１０、第１ステータ２０ａ及び第２ステータ２０ｂに形成される磁路は、上側界磁マグネットＭＧ１及び下側界磁マグネットＭＧ２の磁束φ１によって決まる。図１３に示すように、矢印で示すように、磁束は、上側界磁マグネットＭＧ１→コア１２（ティース１２ａ）→回転軸１１→コア１２（ティース１２ａ）→下側界磁マグネットＭＧ２を経由する。

次に、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに、図１４に示すように、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに時計回り方向に電流を流し、中間磁束制御コイル２３ｃに反時計回り方向に電流を流すと、新たに矢印に示す方向に磁束φ２（磁路）が形成される。

このとき、上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂを経由して上側界磁マグネットＭＧ１及び下側界磁マグネットＭＧ２に戻る磁束φ２は、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃへの通電によって、通常時よりも増大する。

反対に、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに、図１５に示すように、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに反時計回り方向に電流を流し、中間磁束制御コイル２３ｃに時計回り方向に電流を流すと、矢印に示す方向に磁束φ３（磁路）が形成される。

この場合、反対に、上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂを経由して上側界磁マグネットＭＧ１及び下側界磁マグネットＭＧ２に戻る磁束φ３は、上側磁束制御コイル２３ａと下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃへの通電によって、通常時よりも減少する。

図１６は、本実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ３１の上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに直流電流Ｉａを流した時の上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂの鎖交磁束の増減率を示す。

図１６において、右半分は、直流電流Ｉａを、図１４に示すように、図１４において、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに時計回り方向に流し、中間磁束制御コイル２３ｃに反時計回り方向に流したときの上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂの鎖交磁束の増減率を示す。また、左半分は、直流電流Ｉａを、図１５に示すように、図１５において、平面視で、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂに反時計回り方向に流し、中間磁束制御コイル２３ｃに時計回り方向に流したときの上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂの鎖交磁束の増減率を示す。

図１６から明らかなように、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに流す直流電流Ｉａを、図１４に示す方向（プラス方向）に流したとき、電流値を増加（プラス方向に）することに従って鎖交磁束の増磁率は、増加方向に１０００ＡＴまで推移する。

反対に、図１６から明らかなように、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに流す直流電流Ｉａを、図１５に示す方向（マイナス方向）に流したとき、電流値を増加（マイナス方向に）することに従って鎖交磁束の減磁率は、減少方向に−１０００ＡＴまで推移する。

従って、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに流す直流電流Ｉａの向きと値とを変えることで、ステータ２０に設けた上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂの鎖交磁束の増減を制御することができ、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ３１の出力特性を制御することができることになる。その結果、第１実施形態と同様に、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ３１を高速化及び高トルク化に制御できる。

次に、上記のように構成した第２実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、ステータ２０を軸線方向に第１ステータ２０ａと第２ステータ２０ｂを設けた。第１ステータ２０ａは、モータハウジング２の内周面２ｄ上側に、ロータ１０に向かってＮ極を発する上側界磁マグネットＭＧ１と上側界磁コア３２ａを交互に配置固定して構成した。第２ステータ２０ｂは、モータハウジング２の内周面２ｄ下側に、ロータ１０に向かってＳ極を発する下側界磁マグネットＭＧ２と下側界磁コア３２ｂを交互に配置固定するとともに、下側界磁マグネットＭＧ２が軸線方向に上側界磁マグネットＭＧ１が対峙しないように周方向にシフト配置して構成している。

そして、第１ステータ２０ａと第２ステータ２０ｂとの間に中間磁束制御コイル２３ｃを設けた。
そして、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに流す直流電流Ｉａの向き及び値を変えることにより、上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂへ向かう鎖交磁束を増磁したり減磁したりすることができるようにした。

従って、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃに流す電流の向き及び値を変えるだけで、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１の出力特性を可変することができる。

（２）上記実施形態によれば、第１ステータ２０ａの上側界磁コア３２ａと第２ステータ２０ｂの下側界磁コア３２ｂは、中間磁束制御コイル２３ｃを挟んで軸線方向において相対向しないように周方向にシフトして配置した。

従って、増磁及び減磁の際、第１ステータ２０ａの上側界磁コア３２ａと第２ステータ２０ｂの下側界磁コア３２ｂに対して、バランスよく増磁及び減磁を行うことができため、コギングトルクを小さくでき、かつ安定した制御ができる。

（３）しかも、上記実施形態によれば、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃを用いた。従って、中間磁束制御コイル２３ｃが増えた分、上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂに対して増磁及び減磁を行うことができる。

（第３実施形態）
以下、本発明のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータを具体化した第３実施形態を図面に従って説明する。本実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１では、リアハウジング２ｂの構成を変更し、ロータ１０、ステータ２０に形成される磁路を変更した点、界磁コア２２と界磁マグネットＭＧの構成を変更した点、及び、上側磁束制御コイル２３ａを省略した点が第１実施形態と相違する。従って、説明の便宜上、第１実施形態と同様の部分は符号を同じにして詳細な説明は省略し、異なる部分について詳細に説明する。

図１７において、鉄製よりなる円筒形のモータハウジング２のリアハウジング２ｂの内側面中央位置には、段差状の磁路形成部４２が突出形成されている。磁路形成部４２は、回転軸１１が貫通する貫通孔４３が形成されている。また、段差状の磁路形成部４２が形成されたリアハウジング２ｂの外側面には、下側軸受１５ｂを嵌合固着させるための収容凹部４４が形成され、その収容凹部４４の奥面には前記貫通孔４３が開口されている。そして、収容凹部４４に嵌合固着された下側軸受１５ｂは、貫通孔４３を貫通して配置された回転軸１１の下端部を、回転可能に支持する。

ハウジング２内に突出形成された段差状の磁路形成部４２は、大径部４２ａと、その大径部４２ａからさらに突出した小径部４２ｂを有している。大径部４２ａは、コア１２のティース１２ａに巻回した巻線１３の下側面に近接する位置まで突出させている。大径部４２ａから突出した小径部４２ｂは、その上面がコア１２の下側面に近接する位置まで突出させている。従って、磁路形成部４２は、回転軸１１に沿ってコア１２の下側面に近接するように形成されている。

図１８に示すように、フロントハウジング２ａの内周面２ｄには、２個の界磁マグネットＭＧが、回転軸１１を挟んで相対向するように固着されている。また、２個の界磁マグネットＭＧの間であって、同じく回転軸１１を挟んで相対向するようにフロントハウジング２ａの内周面２ｄに、２個の界磁コア２２が、それぞれ固着されている。

そして、コア１２（各ティース１２ａ）の周りには、２個の界磁マグネットＭＧと２個の界磁コア２２が周方向に、交互に環状に配置されている。ここで、２個の界磁コア２２の周方向の幅は、その両端部とそれぞれ中心軸線Ｌ１とを結ぶ線とがなす角度が９０°となるように設定されている。また、２個の界磁マグネットＭＧの周方向の幅は、その両端とそれぞれ中心軸線Ｌ１とを結ぶ線とがなす角度が９０°未満となるように設定されている。

従って、フロントハウジング２ａの内周面２ｄに固着された界磁コア２２と界磁マグネットＭＧの周方向の両端部が離間し空間が形成され、界磁コア２２と界磁マグネットＭＧとの間において、この空間により磁路が形成され難くしている。

しかも、界磁マグネットＭＧの周方向の幅を、界磁コア２２の周方向の幅より短くして空間を形成した。従って、界磁コア２２に比べて界磁マグネットＭＧは、界磁マグネットＭＧからの磁気は拡散することから、界磁コア２２の周方向の幅を短くした場合にくらべて磁気損失を小さくすることができる。

なお、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内径Ｄ（マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内周面の曲率半径を２倍した値）は、共に同じにしているとともに、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の軸線方向の長さＬも共に同じにしている。

そして、コア１２の外周面に形成した複数（本実施形態では１６個）のティース１２ａに巻回された巻線１３は、その巻回方法が、本実施形態では、図２３に示すように、分布巻きであって、４個のティース１２ａに跨って巻回され、それぞれの巻線１３が２スロットずつシフトされて巻回されている。そして、１６個の整流子片１４ａは、対応する各ティース１２ａに巻回された巻線１３と電気的に結線されている。

従って、４個のティース１２ａに跨って巻回された各巻線１３は、その巻線１３の周方向の幅（角度）が、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の周方向の幅（角度）と、同じとなるように巻回されている。

なお、巻線１３の巻回方法は、本実施形態では、図２３に示す分布巻きであったが、図２４に示す、４個のティース１２ａに跨って巻回され、それぞれの巻線１３が１スロットずつシフトされて巻回される分布巻きであってもよい。

また、本実施形態では、図１７に示すように、上側磁束制御コイル２３ａを省略し、下側磁束制御コイル２３ｂのみを設けた。
ここで、下側磁束制御コイル２３ｂに電流を流さない通常時と、電流を流した時の、ロータ１０、ステータ２０に形成される磁路について、図１９〜図２１に従って説明する。図１９〜図２１は、それぞれ図１８の１７―１７線断面図を示す。

まず、下側磁束制御コイル２３ｂに電流を流さない通常時、ロータ１０、ステータ２０に形成される磁路は、界磁マグネットＭＧの磁束によって決まる。図１９に示すように、矢印で示すように、磁束φ１は、界磁マグネットＭＧ→コア１２（ティース１２ａ）→磁路形成部４２→ハウジング２→界磁マグネットＭＧを経由する。

次に、下側磁束制御コイル２３ｂに、図２０に示すように、平面視で、下側磁束制御コイル２３ｂに反時計回り方向に電流を流すと、新たに矢印に示す方向に磁束φ２（磁路）が形成される。

このとき、界磁コア２２を経由して界磁マグネットＭＧに戻る磁束φ２は、下側磁束制御コイル２３ｂへの通電によって、通常時よりも増大する。
反対に、下側磁束制御コイル２３ｂに、図２１に示すように、平面視で、下側磁束制御コイル２３ｂに時計回り方向に電流を流すと、矢印に示す方向に磁束φ３（磁路）が形成される。このとき、界磁コア２２を経由して界磁マグネットＭＧに戻る磁束φ３は、下側磁束制御コイル２３ｂへの通電によって、通常時よりも減少する。

図２２（ａ）は、本実施形態の磁路形成部４２を設けたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１の下側磁束制御コイル２３ｂに直流電流Ｉａを流した時の界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を実線で示し、磁路形成部４２を設けないブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの下側磁束制御コイル２３ｂに直流電流Ｉａを流した時の界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を破線で示す。

図２２（ａ）において、右半分は、直流電流Ｉａを、図２０に示すように、図２０において、平面視で、下側磁束制御コイル２３ｂに反時計回り方向に流したときの界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を示す。また、左半分は、直流電流Ｉａを、図２１に示すように、図２１において、平面視で、下側磁束制御コイル２３ｂに時計回り方向に流したときの界磁コア２２の鎖交磁束の増減率を示す。

図２２（ａ）から明らかなように、下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａを、図２０に示す方向（プラス方向）に流したとき、電流値を増加（プラス方向に）することに従って鎖交磁束の増磁率は、増加方向に５００ＡＴまで推移する。

しかも、鎖交磁束の増磁率は、磁路形成部４２を設けないブラシ給電式ハイブリッド励磁モータに比べて大きくなる。
反対に、図２２（ａ）から明らかなように、下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａを、図２１に示す方向（マイナス方向）に流したとき、電流値を増加（マイナス方向に）することに従って鎖交磁束の減磁率は、減少方向に−５００ＡＴまで推移する。

しかも、鎖交磁束の減磁率は、磁路形成部４２を設けないブラシ給電式ハイブリッド励磁モータに比べて大きくなる。
従って、下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａの向きと値とを変えることで、ステータ２０に設けた界磁コア２２の鎖交磁束の増減を大きく制御することができ、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１の出力特性を制御することができることになる。その結果、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１を高速化及び高トルク化に制御できる。

なお、図１７で示す、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内径Ｄ（マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内周面の曲率半径を２倍した値）と、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の軸線方向の長さＬとの比（＝Ｄ／Ｌ）を、変更することによって、下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａに対する鎖交磁束の磁束変化率を制御することができる。

図２２（ｂ）は、比が大きい（Ｄ／Ｌ＝８）ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１の下側磁束制御コイル２３ｂに直流電流Ｉａを流した時の界磁コア２２の鎖交磁束の磁束変化率を実線で示し、比が小さい（Ｄ／Ｌ＝２．５）ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１の下側磁束制御コイル２３ｂに直流電流Ｉａを流した時の界磁コア２２の鎖交磁束の磁束変化率を破線で示す。

図２２（ｂ）から明らかなように、比が大きい（Ｄ／Ｌ＝８）方が、鎖交磁束の増磁する変化率及び減磁する変化率は、比が小さい（Ｄ／Ｌ＝２．５）方に比べて大きくなる。これは、比（＝Ｄ／Ｌ）が大きい方が、比（＝Ｄ／Ｌ）が小さい方に比べて、鎖交磁束が小さく界磁が制御し易いことから変化率が大きくなる。

従って、比（＝Ｄ／Ｌ）を大きくすることによって、増磁及び減磁効果を高めることができ、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１をより効率よく高速化及び高トルク化に制御できる。

次に、上記のように構成した第３実施形態の効果を以下に記載する。
（１）上記実施形態によれば、フロントハウジング２ａに一方の磁性の磁極を発する界磁マグネットＭＧと界磁コア２２とを交互に配置したステータ２０に、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の下側位置であって周方向に巻回された下側磁束制御コイル２３ｂを設けた。また、ステータ２０の内周側に配置されブラシ２１ｂと摺接する整流子１４を備えた電機子ロータ１０を設けた。

そして、下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａの向き及び値を変えることにより、界磁コア２２へ向かう鎖交磁束を増磁したり減磁したりすることができるようにした。

従って、下側磁束制御コイル２３ｂに流す電流の向き及び値を変えるだけで、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１の出力特性を可変することができる。
（２）しかも、上記実施形態によれば、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１は、増磁をすることで高トルク化に制御できる。また、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１は、減磁をすることで、高速化に制御できる。

（３）しかも、上記実施形態によれば、リアハウジング２ｂに、コア１２の下側面に近接するとともに回転軸１１を貫挿する貫通孔４３を形成した磁路形成部４２を突出形成した。従って、下側磁束制御コイル２３ｂの通電による磁気回路（磁路）が、リアハウジング２ｂに形成した磁路形成部４２を介して形成され、その磁路回路がその分短くなり、下側磁束制御コイル２３ｂのロスが減少し、各界磁コア２２によって形成された磁極のより増磁、減磁効果を高めることができる。

（４）上記実施形態によれば、フロントハウジング２ａの内周面２ｄに固着された界磁コア２２と界磁マグネットＭＧの周方向の両端部が接触しないように離間させたので、界磁コア２２と界磁マグネットＭＧとの間において、磁路が形成され難くし磁気損失の低減を図ることができる。

（５）しかも、上記実施形態によれば、界磁コア２２の周方向の幅を、その両端部とそれぞれ中心軸線Ｌ１とを結ぶ線とがなす角度が９０°となるように設定し、界磁マグネットＭＧの周方向の幅を、その両端とそれぞれ中心軸線Ｌ１とを結ぶ線とがなす角度が９０°未満となるように設定し、即ち、界磁マグネットＭＧの周方向の幅を、界磁コア２２の周方向の幅より短くして空間を形成した。

従って、界磁コア２２に比べて界磁マグネットＭＧは、界磁マグネットＭＧからの磁気は拡散することから、その磁気損失は、界磁コア２２の周方向の幅を短くすることくらべて、小さくおさえることができる。

（６）上記実施形態によれば、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内径Ｄ（マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内周面の曲率半径を２倍した値）と、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の軸線方向の長さＬとの比（＝Ｄ／Ｌ）を、設計変更することによって、下側磁束制御コイル２３ｂに流す直流電流Ｉａに対する鎖交磁束の磁束変化率を制御することができる。従って、比（＝Ｄ／Ｌ）を変更するだけで、増磁及び減磁効果を高めることができ、ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ４１をより効率よく高速化及び高トルク化に制御できる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１実施形態では、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂを設けた。これを、図２５に示すように、上側磁束制御コイル２３ａを省略し、下側磁束制御コイル２３ｂのみを設けたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１に応用してもよい。

勿論、反対に、下側磁束制御コイル２３ｂを省略し、上側磁束制御コイル２３ａのみを設けたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１に応用してもよい。
・上記第２実施形態では、上側磁束制御コイル２３ａ、下側磁束制御コイル２３ｂ及び中間磁束制御コイル２３ｃを設けた。これを、図２６に示すように、上側磁束制御コイル２３ａ及び下側磁束制御コイル２３ｂを省略し、第１ステータ２０ａと第２ステータ２０ｂの間に設けた中間磁束制御コイル２３ｃのみを設けたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１に応用してもよい。

因みに、中間磁束制御コイル２３ｃに電流を流さない通常時と、電流を流した時の、ロータ１０、第１ステータ２０ａ及び第２ステータ２０ｂに形成される磁路は、図２７〜図２９に示すようになる。

まず、中間磁束制御コイル２３ｃに電流を流さない通常時において、ロータ１０、第１ステータ２０ａ及び第２ステータ２０ｂに形成される磁路は、上側界磁マグネットＭＧ１及び下側界磁マグネットＭＧ２の磁束φ１によって決まる。図２７に示すように、矢印で示すように、磁束φ１は、上側界磁マグネットＭＧ１→コア１２（ティース１２ａ）→回転軸１１→コア１２（ティース１２ａ）→下側界磁マグネットＭＧ２を経由する。

次に、中間磁束制御コイル２３ｃに、図２８に示すように、平面視で、反時計回り方向に電流を流すと、新たに矢印に示す方向に磁束φ２（磁路）が形成される。
このとき、上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂを経由して上側界磁マグネットＭＧ１及び下側界磁マグネットＭＧ２に戻る磁束φ２は、中間磁束制御コイル２３ｃへの通電によって、通常時よりも増大する。

反対に、中間磁束制御コイル２３ｃに、図２９に示すように、平面視で、時計回り方向に電流を流すと、矢印に示す方向に磁束φ３（磁路）が形成される。
この場合、反対に、上側界磁コア３２ａ及び下側界磁コア３２ｂを経由して上側界磁マグネットＭＧ１及び下側界磁マグネットＭＧ２に戻る磁束φ３は、中間磁束制御コイル２３ｃへの通電によって、通常時よりも減少する。

・上記第３実施形態で実施したリアハウジング２ｂの内側面中央位置に突出形成した磁路形成部４２を、第１及び第２実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１，３１に応用してもよい。

・上記第３実施形態では、リアハウジング２ｂに磁路形成部４２を突出形成した。これを整流子１４側のフロントハウジング２ａの内側面にも設けて実施してもよい。また、整流子１４側のフロントハウジング２ａの内側面だけに設けて実施してもよい。

・上記第３実施形態では、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の内径Ｄと、界磁マグネットＭＧ及び界磁コア２２の軸線方向の長さＬとの比を、設計変更することを説明したが、第１及び第２実施形態のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ１，３１に応用してもよい。

・上記各実施形態では、界磁マグネットＭＧ、上側界磁マグネットＭＧ１、下側界磁マグネットＭＧ２、界磁コア２２、上側界磁コア３２ａ、下側界磁コア３２ｂの数を、それぞれ２個ずつであったが、その数を３個以上にして実施してもよい。すわち、界磁マグネットＭＧ、上側界磁マグネットＭＧ１、下側界磁マグネットＭＧ２、界磁コア２２、上側界磁コア３２ａ、下側界磁コア３２ｂの数を、ｍ個（ｍは２以上の整数）で実施してもよい。

因みに、第３実施形態において、コア１２（各ティース１２ａ）の周り、ｍ個の界磁マグネットＭＧとｍ個の界磁コア２２が周方向に交互に環状に配置した場合、ｍ個の界磁コア２２の周方向の幅は、その両端部とそれぞれ中心軸線Ｌ１とを結ぶ線とがなす角度が（１８０／ｍ）°となるように設定される。また、ｍ個の界磁マグネットＭＧの周方向の幅は、その両端とそれぞれ中心軸線Ｌ１とを結ぶ線とがなす角度が（１８０／ｍ）°未満となるように設定される。

１，３１，４１…ブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ、２…モータハウジング、２ａ…フロントハウジング、２ｂ…リアハウジング、１０…電機子ロータ、１１…回転軸、１２…コア、１２ａ…ティース、１３…巻線、１４…整流子、１５ａ…上側軸受、１５ｂ…下側軸受、２０…ステータ、２０ａ…第１ステータ、２０ｂ…第２ステータ、２１…ブラシ装置、２１ｂ…ブラシ、２２…界磁コア、２３ａ…上側磁束制御コイル、２３ｂ…下側磁束制御コイル、２３ｃ…中間磁束制御コイル、３２ａ…上側界磁コア、３２ｂ…下側界磁コア、４２…磁路形成部、Ｄ…内径、Ｌ…長さ、Ｌ１…中心軸線、ＭＧ…界磁マグネット、ＭＧ１…上側界磁マグネット、ＭＧ２…下側界磁マグネット、φ１，φ２，φ３…磁束。

Claims (8)

1. 一方の磁性の磁極を内側に発する永久磁石と、ヨークに固定された内側に突出する鉄心とが外周に交互に配置されたステータと、
   前記永久磁石及び前記鉄心の軸方向に沿った位置に配置され周方向に巻回され、前記鉄心を経由する磁束を生成し制御するための円環状の励磁コイルと、
   前記ステータの内側に配置された回転軸に、軸方向に巻回した電機子巻線と、前記ステータに径方向にて対向するブラシと摺接し前記電機子巻線に電機子電流を供給する整流子とを備えた電機子ロータと
   を備えたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。
2. 請求項１に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、
   前記励磁コイルは、ヨークハウジングに配置固定された前記ステータの軸方向両側に配置され、前記回転軸は前記ヨークハウジングに取着された軸受にて回転可能に支持され、前記軸受は磁性材料よりなることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。
3. 請求項１に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、
   前記ステータは、Ｎ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第１ステータと、Ｓ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第２ステータとを備え、第１ステータ及び第２ステータが、磁極の角度毎に周方向にシフトし、お互い軸方向に離間したものであり、
   前記励磁コイルは、前記第１ステータと前記第２ステータの軸方向の間に配置されていることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。
4. 請求項１に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、
   前記ステータは、Ｎ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第１ステータと、Ｓ極を発生する永久磁石と鉄心とが交互に配置された第２ステータとを備え、磁極の角度毎に周方向にシフトし、お互い軸方向に離間したものであり、
   前記励磁コイルは、ヨークハウジングに配置固定された前記第１ステータと前記第２ステータの軸方向の間とその両端側に配置され、
   前記回転軸は前記ヨークハウジングに取着された軸受にて回転可能に支持され、前記軸受が磁性材料よりなることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。
5. 請求項２〜４のいずれか１つに記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、
   ヨークハウジングの少なくともいずれか一方の軸受側の内側面に、前記回転軸に沿ってステータコア側に突出形成された磁路形成部を設けたことを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。
6. 請求項２〜５のいずれか１つに記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータにおいて、
   前記永久磁石と前記鉄心は、それぞれｍ個（ｍは２以上の整数）ずつであり、円筒状のヨークハウジングに内周面の周方向に交互に配置され、前記回転軸を挟んで相対向して配置されたｍ個の鉄心の周方向の幅は、その両端部とそれぞれ回転軸の中心軸とを結ぶ線とがなす角度が（１８０／ｍ）°であり、前記回転軸を挟んで相対向して配置されたｍ個の永久磁石の周方向の幅は、その両端部とそれぞれ回転軸の中心軸とを結ぶ線とがなす角度が（１８０／ｍ）°未満であることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータ。
7. 一方の磁性の磁極を内側に発する永久磁石と、ヨークに固定された内側に突出する鉄心とが外周に交互に配置されたステータと、
   前記永久磁石及び前記鉄心の軸方向に沿った位置に配置され周方向に巻回され、前記鉄心を経由する磁束を生成し制御するための円環状の励磁コイルと、
   前記ステータの内側に配置された回転軸に、軸方向に巻回した電機子巻線と、前記ステータに径方向にて対向するブラシと摺接し前記電機子巻線に電機子電流を供給する整流子とを備えた電機子ロータと
   を備えたブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法であって、
   前記励磁コイルに流す電流の向き及び値を変えて、前記鉄心を経由する磁束を制御してトルク及び回転速度制御させることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法。
8. 請求項７に記載のブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法において、
   前記永久磁石及び前記鉄心の内径を共に同じにするとともに、前記永久磁石及び前記鉄心の軸線方向の長さを共に同じにし、その内径と長さとの比を設計変更して、前記鉄心を経由する磁束の変化率を制御してトルク及び回転速度制御させることを特徴とするブラシ給電式ハイブリッド励磁モータの駆動方法。

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