JP2013179807A

JP2013179807A - モータ

Info

Publication number: JP2013179807A
Application number: JP2012043112A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Nakazawa; 悦雄中澤
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-09
Also published as: CN203104245U

Abstract

【課題】リラクタンスモータにおいて、ブラシと整流子でコイルへの通電を行うことにより製造コストを削減するとともに、通電ブラシと整流子との間のスパークが生じることを防止し、モータの寿命を向上する。
【解決手段】モータの静止部は、複数の静止突極を備え、回転部は、複数の回転突極を備える。回転突極にはコイルが形成される。回転部は、整流子を備える。静止部は、整流子の接触要素３４１に接する一対の通電ブラシ２５１，２５２と、一対の回生ブラシ２５３，２５４とを備える。通電ブラシ２５１，２５２および整流子により通電されるコイルが切り替わり、回転部が回転する。回生ブラシ２５３，２５４は、ダイオード２４１，２４２を介して直流電源９１に接続される。通電ブラシ２５１，２５２が接触要素３４１から離れる際に、回生ブラシ２５３，２５４が接触要素３４１に接している。
【選択図】図８

Description

本発明は、リラクタンスの変化を利用して回転するモータに関する。

スイッチドリラクタンスモータ（Switched Reluctance Motor、以下、「ＳＲモータ」と呼ぶ。）は、マグネットを使用せずに、高速回転および高トルクを出力する。近年、マグネットに使用されるレアアースの価格が高騰しているため、ＳＲモータは注目されている。ＳＲモータは二重突極構造を有する。すなわち、回転部のコアは複数の突極を有し、静止部のコアも複数の突極を有する。静止部の突極にはコイルが形成される。

従来より、コイルへの通電の切り替えは、半導体スイッチを有する駆動回路により行われる。しかし、駆動回路は高価であり、制御も複雑である。そこで、例えば、特開２００１−１９００４９号公報に開示される自己励磁型リラクタンスモータでは、固定子にコイルを施し、駆動回路を用いずにブラシと整流子（コミュテータ）を用いてコイルへの通電の切り替えが行われる。
特開２００１−１９００４９号公報

ところで、リラクタンスモータにおいてブラシと整流子でコイルへの通電を行う場合、通電されるコイルが切り替わる際にブラシと整流子との間でスパークが発生する可能性がある。スパークは、ブラシの磨耗を早めるため、モータの寿命を低下させる。その結果、所望の寿命を有するモータの設計が困難となる場合がある。

本発明は、リラクタンスモータにおいて、ブラシと整流子でコイルへの通電を行うことにより製造コストを削減するとともに、モータの寿命を向上することを主たる目的としている。

本発明の実施形態の一の側面に係るモータは、静止部と、回転部と、上下方向を向く中心軸を中心として前記回転部を回転可能に支持する軸受部と、を備え、前記回転部が、周方向に配置されて前記静止部に向かって突出する複数の回転突極、を含むロータコア、を備え、前記静止部が、周方向に配置されて前記複数の回転突極と対向する複数の静止突極を、含むステータコアと、直流電源に接続される端子部と、一対のダイオードと、を備え、前記回転部および前記静止部の一方が、前記複数の回転突極または前記複数の静止突極に配置された複数のコイルと、複数の接触要素を含む整流子と、を備え、前記回転部および前記静止部の他方が、前記端子部に電気的に接続され、前記整流子に接する一対の通電ブラシと、前記端子部に電気的に接続され、前記整流子に接する一対の回生ブラシと、を備え、前記一対のダイオードの一方が、前記端子部と前記一対の回生ブラシの一方との間に配置され、前記一対のダイオードの他方が、前記端子部と前記一対の回生ブラシの他方との間に配置され、前記回転部の回転により、前記一対の通電ブラシに接する一対の接触要素が切り替わって通電されるコイルが切り替わり、前記一対の通電ブラシの一方が接触要素から離れる際に、前記一対の回生ブラシの前記一方が、前記接触要素、または、前記接触要素と導通する接触要素に接しており、前記一対の通電ブラシの他方が他の接触要素から離れる際に、前記一対の回生ブラシの前記他方が、前記他の接触要素、または、前記他の接触要素と導通する接触要素に接しており、前記一対のダイオードが、一対の接触要素から前記一対の通電ブラシが離れる際に発生する逆起電力にて生じる電流を前記一対の回生ブラシを介して前記直流電源に戻す方向を向いて配置される。

本発明によれば、モータの製造コストを削減しつつモータの寿命を向上することができる。

図１は、モータの縦断面図である。図２は、ステータコアおよびロータコアの平面図である。図３は、整流子の斜視図である。図４．Ａは、ステータコアとロータコアとの配置を示す図である。図４．Ｂは、通電ブラシと接触要素との接触を示す図である。図５．Ａは、ステータコアとロータコアとの配置を示す図である。図５．Ｂは、通電ブラシと接触要素との接触を示す図である。図６．Ａは、ステータコアとロータコアとの配置を示す図である。図６．Ｂは、通電ブラシと接触要素との接触を示す図である。図７．Ａは、ステータコアとロータコアとの配置を示す図である。図７．Ｂは、通電ブラシと接触要素との接触を示す図である。図８は、正回転時の直流電源とブラシ群との接続を示す図である。図９は、逆回転時の直流電源とブラシ群との接続を示す図である。図１０は、他の例における正回転時の直流電源とブラシ群との接続を示す図である。図１１は、他の例における逆回転時の直流電源とブラシ群との接続を示す図である。

本明細書では、図１に示すモータ１の中心軸Ｊ１方向における上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸Ｊ１に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係るモータ１を示す縦断面図である。モータ１は、インナロータ型であり、直流電流が供給されることにより回転する。モータ１は、リラクタンスの変化を利用してトルクを得るリラクタンスモータである。モータ１は、静止部２と、回転部３と、軸受部４と、を含む。軸受部４は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心に回転部３を静止部２に対して回転可能に支持する。軸受部４は、第１玉軸受４１と、第１玉軸受４１の下側に配置される第２玉軸受４２とから構成される。

静止部２は、第１軸受支持部２１１と、第２軸受支持部２１２と、ハウジング２２と、ステータコア２３と、回路基板２４と、ブラシ群２５と、端子部２６と、を含む。第１軸受支持部２１１は、ハウジング２２の上端に固定される。第２軸受支持部２１２は、ハウジング２２の下端に固定される。第１玉軸受４１は、第１軸受支持部２１１の中央に配置される。第２玉軸受４２は、第２軸受支持部２１２の中央に配置される。

ステータコア２３は積層鋼板である。回路基板２４は、中心軸Ｊ１に垂直であり、第２軸受支持部２１２に固定される。回路基板２４上には、ブラシ群２５が取り付けられる。端子部２６は、第２軸受支持部２１２に取り付けられる。端子部２６の端子は、回路基板２４上の配線に電気的に接続される。モータ１を駆動する際には、端子部２６は、外部の直流電源に接続される。

回転部３は、シャフト３１と、ロータコア３２と、複数のコイル３３と、整流子３４と、を含む。シャフト３１は、第１玉軸受４１および第２玉軸受４２により、中心軸Ｊ１を中心として回転可能に支持される。シャフト３１の出力端は、第１軸受支持部２１１の開口から上方に突出する。ロータコア３２は、積層鋼板であり、ステータコア２３の径方向内側に配置される。

図２は、ステータコア２３およびロータコア３２の平面図である。ステータコア２３は、環状のコアバック２３１と、複数の静止突極２３２と、を含む。ロータコア３２は、環状のコアバック３２１と、複数の回転突極３２２と、を含む。本実施形態では、静止突極２３２の数は４である。回転突極３２２の数は６である。複数の静止突極２３２は周方向に配置される。複数の回転突極３２２も周方向に配置される。複数の回転突極３２２は静止部２に向かって突出する。複数の静止突極２３２は回転部３に向かって突出する。すなわち、複数の静止突極２３２と複数の回転突極３２２とは、径方向に対向する。

図１に示すように、各回転突極３２２には、コイル３３が配置される。正確に表現すれば、各回転突極３２２上にはインシュレータが配置され、インシュレータ上に導線が巻かれることにより、コイル３３が形成される。

図３は、整流子３４の斜視図である。整流子３４は、導電部材である複数の接触要素３４１を含む。複数の接触要素３４１は、周方向に等ピッチにて配置される。各接触要素３４１は、軸方向に長い。接触要素３４１の数は、コイル３３の数の２倍である。図１に示すように、接触要素３４１は、コイル３３の導線の両端に接続される。ブラシ群２５は、４つのブラシである、後述するように、これらのブラシは、一対の通電ブラシと、一対の回生ブラシである。通電ブラシおよび回生ブラシは、端子部２６に電気的に接続される。通電ブラシおよび回生ブラシの先端は、整流子３４に径方向外側から接する。回転部３の回転により、一対の通電ブラシに接する一対の接触要素３４１が切り替わり、通電されるコイル３３が切り替わる。一対の回生ブラシに接する一対の接触要素３４１も、回転部３の回転により切り替わる。

図４．Ａないし図７．Ｂは、モータ１が回転する原理を示す図である。図４．Ａ、図５．Ａ、図６．Ａおよび図７．Ａは、ステータコア２３に対するロータコア３２の回転位置を示す。図４．Ｂ、図５．Ｂ、図６．Ｂおよび図７．Ｂは、通電ブラシ２５１，２５２に対する整流子３４の回転位置を示す。これらの図では、回生ブラシの図示を省略している。回転部３は静止部２に対して反時計回りに回転する。

図４．Ｂに示すように、一対の通電ブラシ２５１，２５２が番号１の接触要素３４１に接触し始めると、Ｕ−Ｕ’相のコイル３３に電流が流れ、図４．Ａに示すように、一対の回転突極３２２が励磁される。これにより、図４．Ａにおいて上下に位置する一対の静止突極２３２に励磁された回転突極３２２が引き寄せられる。すなわち、励磁された回転突極３２２には、最も近い静止突極２３２に対して回転突極３２２が整列するように力が作用する。その結果、回転部３に反時計回りのトルクが作用する。回転部３の回転により、接触要素３４１も回転する。

その後、図５．Ｂに示すように、一対の通電ブラシ２５１，２５２は番号２の接触要素３４１に接し、Ｖ−Ｖ’相のコイル３３に電流が流れ、図５．Ａに示すように、一対の回転突極３２２が励磁される。これにより、図５．Ａにおいて左右に位置する一対の静止突極２３２に励磁された回転突極３２２が引き寄せられる。さらに、図６．Ｂに示すように、一対の通電ブラシ２５１，２５２は番号３の接触要素３４１に接し、Ｗ−Ｗ’相のコイル３３に電流が流れ、図６．Ａに示すように、一対の回転突極３２２が励磁される。これにより、図６．Ａにおいて上下に位置する一対の静止突極２３２に励磁された回転突極３２２が引き寄せられる。

回転部３が図４．Ｂに示す位置から９０°回転すると、一対の通電ブラシ２５１，２５２が番号１の接触要素３４１に接触し、図７．Ｂに示すように、図５．Ｂの場合とは逆方向にＵ−Ｕ’相のコイル３３に電流が流れ、図７．Ａに示すように、一対の回転突極３２２が励磁される。これにより、図７．Ａにおいて左右に位置する一対の静止突極２３２に励磁された回転突極３２２が引き寄せられる。上記動作を繰り返し、回転部３には反時計回りのトルクが連続して作用する。以上のように、モータ１は、通電ブラシ２５１，２５２と整流子３４とを用いて、静止突極２３２と回転突極３２２との間のリラクタンスの変化に同期して通電されるコイル３３を切り替えることにより、回転する。

なお、通電ブラシ２５１，２５２の周方向の幅は、接触要素３４１の間のギャップよりも僅かに広い。回生ブラシ２５３，２５４の周方向の幅も同様である。

図８は、直流電源９１と、ブラシ群２５との接続を示す図である。直流電源９１の正極は、一方の通電ブラシ２５１に接続される。直流電源９１の負極は、他方の通電ブラシ２５２に接続される。これにより、図４．Ａないし図７．Ｂを参照して説明したように、回転部３は反時計回りに回転する。以下、反時計回りの回転を「正回転」と呼ぶ。一対の通電ブラシ２５１，２５２は、周方向に１８０°ずれて配置される。換言すれば、一対の通電ブラシ２５１，２５２は、径方向において互いに反対側に配置される。

静止部２は、一対のダイオード２４１，２４２をさらに含む。ダイオード２４１，２４２は、回路基板２４上に配置される。一対の回生ブラシ２５３，２５４は、一対の通電ブラシ２５１，２５２から反時計回りに３０°周方向にずれた位置に配置される。３０°は、接触要素３４１のピッチ（すなわち、角度間隔）である。一対の回生ブラシ２５３，２５４も周方向に１８０°ずれて配置される。換言すれば、一対の回生ブラシ２５３，２５４は、径方向において互いに反対側に配置される。なお、通電ブラシ２５１，２５２と回生ブラシ２５３，２５４とは正確に接触要素３４１の１ピッチ分ずれた位置に配置される必要はなく、微調整が行われてもよい。

通電ブラシ２５１に近い回生ブラシ２５３は、ダイオード２４１を介して直流電源９１の負極に接続される。すなわち、一方のダイオード２４１は、端子部２６と一方の回生ブラシ２５３との間に配置される。ダイオード２４１は、回生ブラシ２５３から直流電源９１の負極に向かう電流を妨げる向きに配置される。通電ブラシ２５２に近い回生ブラシ２５４は、ダイオード２４２を介して直流電源９１の正極に接続される。すなわち、他方のダイオード２４２は、端子部２６と他方の回生ブラシ２５４との間に配置される。ダイオード２４２は、直流電源９１の正極から回生ブラシ２５４に向かう電流を妨げる向きに配置される。

一方の通電ブラシ２５１が接触要素３４１から離れる際には、当該接触要素３４１に一方の回生ブラシ２５３は接している。同様に、他方の通電ブラシ２５２が他の接触要素３４１から離れる際には、当該他の接触要素３４１に他方の回生ブラシ２５４が接している。一対の通電ブラシ２５１，２５２が一対の接触要素３４１から離れる際には、コイル３３に蓄積されたエネルギーにより、一対の接触要素３４１には回生ブラシ２５３から回生ブラシ２５４に向かう方向に逆起電力が生じる。ダイオード２４１，２４２の配置は、逆起電力にて生じる電流を回生ブラシ２５３，２５４を介して直流電源９１に戻す方向である。逆起電力により、直流電源９１を充電する方向に電流が流れ、通電ブラシ２５１，２５２と接触要素３４１との間におけるスパークの発生が防止される。

その結果、通電ブラシ２５１，２５２および接触要素３４１の寿命の低下が防止される。また、スパークの防止により、モータ１の動作効率も向上する。回生ブラシ２５３，２５４によるスパークの防止は、通電ブラシ２５１，２５２が接触要素３４１から離れる毎に実現される。もちろん、ブラシの利用により、高価で複雑な駆動回路は必要とされない。これにより、モータの製造コストを削減するとともにモータの寿命を向上することが実現される。なお、ほぼ全ての直流電源は、理想的な直流電源にコンデンサを直列または並列に接続したものと同等とみなすことができ、僅かな充電は許容される。また、回生ブラシ２５３，２５４による充電により、モータ１の動作効率が向上する。

モータ１では、接続切替部２７として２つの切替スイッチ２７１，２７２が設けられる。図９は、切替スイッチ２７１，２７２により直流電源９１と、通電ブラシ２５１，２５２および回生ブラシ２５３，２５４との接続が切り替えられた状態を示す図である。接続の切替により、通電ブラシ２５１と回生ブラシ２５３とが実質的に入れ替えられ、通電ブラシ２５２と回生ブラシ２５４とが実質的に入れ替えられる。

詳細には、切替スイッチ２７１により、端子部２６と通電ブラシ２５１との接続は、端子部２６と回生ブラシ２５３との接続に切り替えられるとともに、端子部２６と回生ブラシ２５３との接続は、端子部２６と通電ブラシ２５１との接続に切り替えられる。これにより、回生ブラシ２５３は、直流電源９１の正極に接続され、通電ブラシ２５１は、ダイオード２４１を介して直流電源９１の負極に接続される。ダイオード２４１は通電ブラシ２５１から直流電源９１の負極に向かう電流を妨げる向きに配置される。

切替スイッチ２７２により、端子部２６と通電ブラシ２５２との接続は、端子部２６と回生ブラシ２５４との接続に切り替えられるとともに、端子部２６と回生ブラシ２５４との接続は、端子部２６と通電ブラシ２５２との接続に切り替えられる。これにより、回生ブラシ２５４は、直流電源９１の負極に接続され、通電ブラシ２５２は、ダイオード２４２を介して直流電源９１の正極に接続される。ダイオード２４２は直流電源９１の正極から通電ブラシ２５２に向かう電流を妨げる向きに配置される。

上記切り替えにより、一対の回生ブラシ２５３，２５４が通電ブラシとして機能し、回転部３が時計回りに逆回転する。以下、回生ブラシ２５３，２５４を「逆回転通電ブラシ」と呼ぶ。また、一対の通電ブラシ２５１，２５２は回生ブラシとして機能する。以下、通電ブラシ２５１，２５２を「逆回転回生ブラシ」と呼ぶ。

逆回転回生ブラシ２５１，２５２により、正回転の場合と同様に、スパークの発生が防止される。すなわち、一対の逆回転通電ブラシ２５３，２５４に接する接触要素３４１が切り替わって通電されるコイル３３が切り替わり、一方の逆回転通電ブラシ２５３が接触要素３４１から離れる際に、一方の逆回転回生ブラシ２５１が、当該接触要素３４１に接している。また、他方の逆回転通電ブラシ２５４が他の接触要素３４１から離れる際に、他方の逆回転回生ブラシ２５２が、当該他の接触要素３４１に接している。

逆回転回生ブラシ２５１，２５２およびダイオード２４１，２４２により、逆起電力は直流電源９１を充電するようにして回収され、逆回転通電ブラシ２５３，２５４と接触要素３４１との間にスパークが発生することが防止される。その結果、逆回転通電ブラシ２５３，２５４および接触要素３４１の寿命の低下が防止される。逆回転回生ブラシ２５１，２５２によるスパークの防止は、逆回転通電ブラシ２５３，２５４が接触要素３４１から離れる毎に実現される。

以上のように、モータ１では、接続切替部２７により、製造時に正逆回転を容易に変更することができる。実際には、正回転時と逆回転時とで、ブラシ群２５の周方向の位置は、微調整されることが好ましい。そのため、モータ１ではブラシ位置調整部が設けられることが好ましい。

例えば、本実施形態の場合、図１に示すように、通電ブラシ２５１，２５２と回生ブラシ２５３，２５４との相対位置は、回路基板２４上にて固定される。ブラシ群２５を支持する回路基板２４に周方向に延びる複数の長孔２８１が設けられる。長孔２８１にねじ２８２が挿入されることにより、回路基板２４が、第２軸受支持部２１２に固定される。回路基板２４の周方向位置を長孔２８１を利用して調整することにより、ブラシ群２５の周方向の位置が調整される。このように、静止部２に設けられるブラシ位置調整部２８は、長孔２８１およびねじ２８２により実現されてよい。もちろん、回路基板２４上にブラシ位置調整部として専用の位置調整機構が設けられてもよい。

図１０は、モータ１の他の例を示す図である。図１０では、二対の通電ブラシ２５１，２５２，２５５，２５６が設けられる。一対の通電ブラシ２５５，２５６は、通電ブラシ２５１，２５２と同様に、端子部２６に電気的に接続され、整流子３４に接する。通電ブラシ２５１，２５２は、周方向に１８０°ずれて配置される。通電ブラシ２５５，２５６も、周方向に１８０°ずれて配置される。通電ブラシ２５５は、通電ブラシ２５１に対して、接触要素３４１のピッチ（ピッチ角度）である３０°だけ反時計回りに周方向にずれて配置される。通電ブラシ２５６は、通電ブラシ２５２に対して、３０°だけ反時計回りに周方向にずれて配置される。なお、これらのブラシは正確に１ピッチ分ずれて配置される必要はなく、微調整が行われてもよい。

回生ブラシ２５３は、通電ブラシ２５１，２５５の間に配置される。回生ブラシ２５４は、通電ブラシ２５２，２５６の間に配置される。すなわち、回生ブラシ２５３は、通電ブラシ２５１，２５５から接触要素３４１の１ピッチ未満だけずれて配置される。回生ブラシ２５４は、通電ブラシ２５２，２５６から接触要素３４１の１ピッチ未満の距離だけずれて配置される。一対の回生ブラシ２５３，２５４は、１８０°ずれて配置される。換言すれば、一対の通電ブラシ２５１，２５２、一対の通電ブラシ２５５，２５６、および、一対の回生ブラシ２５３，２５４のそれぞれにおいて、一方のブラシと他方のブラシとが径方向において互いに反対側に配置される。なお、一対の回生ブラシ２５３，２５４のずれ量は正確に１８０°でなくてもよい。

接続切替部２７は、２つの切替スイッチ２７３，２７４を含む。切替スイッチ２７３は、直流電源９１の正極と通電ブラシ２５１との接続と、当該正極と通電ブラシ２５５との接続とを切り替える。切替スイッチ２７４は、直流電源９１の負極と通電ブラシ２５２との接続と、当該負極と通電ブラシ２５６との接続とを切り替える。もちろん、直流電源９１との接続は端子部２６を介して行われるため、実際には、切替スイッチ２７３は、端子部２６と通電ブラシ２５１との接続を、端子部２６と通電ブラシ２５５との接続に切り替え、切替スイッチ２７４は、端子部２６と通電ブラシ２５２との接続を、端子部２６と通電ブラシ２５６との接続に切り替える。図１１は、接続切替部２７により接続が切り替えられた状態を示す。

一対の回生ブラシ２５３，２５４と直流電源９１およびダイオード２４１，２４２との接続関係は、図８と同様である。モータ１の他の構成は、図１および図８と同様である。

図１０に示す状態では、一対の通電ブラシ２５１，２５２が機能し、一対の通電ブラシ２５５，２５６は機能しない。これにより、モータ１は反時計回りに正回転する。図１１に示す状態では、一対の通電ブラシ２５５，２５６が機能し、一対の通電ブラシ２５１，２５２は機能しない。これにより、モータ１は時計回りに逆回転する。すなわち、接続切替部２７により、モータ１の正逆回転の切り替えが実現される。

また、図８の場合と同様に、回転部３が正回転する場合、通電ブラシ２５１，２５２に接する接触要素３４１が切り替わって通電されるコイル３３が切り替わる。さらに、一方の通電ブラシ２５１が接触要素３４１から離れる際に、一方の回生ブラシ２５３は、当該接触要素３４１に接している。他方の通電ブラシ２５２が他の接触要素３４１から離れる際に、他方の回生ブラシ２５４は、当該他の接触要素３４１に接している。これにより、回生ブラシ２５３，２５４およびダイオード２４１，２４２が、通電ブラシ２５１，２５２と接触要素３４１との間のスパークの発生を防止する。

回転部３が逆回転する場合、図９の場合と同様に、通電ブラシ２５５，２５６に接する接触要素３４１が切り替わって通電されるコイル３３が切り替わる。さらに、一方の通電ブラシ２５５が接触要素３４１から離れる際に、一方の回生ブラシ２５３は、当該接触要素３４１に接している。他方の通電ブラシ２５６が他の接触要素３４１から離れる際に、他方の回生ブラシ２５４は、当該他の接触要素３４１に接している。これにより、回生ブラシ２５３，２５４およびダイオード２４１，２４２が、通電ブラシ２５５，２５６と接触要素３４１との間のスパークの発生を防止する。

以上のように、図１０および図１１に示すモータ１においても、寿命を向上しつつ、簡単な構造で正逆回転を切り替えることができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。例えば、静止部２にコイルおよび整流子が設けられ、回転部３にブラシ群が設けられてもよい。この場合、コイルは静止突極２３２に配置される。ただし、端子部２６とブラシ群２５とを電気的に接続するために、スリップリング等の摺接構造が必要となる。

回生ブラシは、通電ブラシが接触要素３４１から離れる際に、当該接触要素３４１に接している必要はなく、当該接触要素３４１と導通する他の接触要素３４１に接していてもよい。

図８に示す例において、逆回転が必要でない場合は、通電ブラシ２５１と回生ブラシ２５３とはさらに近づけられてもよい。通電ブラシ２５２と回生ブラシ２５４とに関しても同様である。通電ブラシ２５１，２５２および回生ブラシ２５３，２５４は少なくとも一対あればよく、複数対設けられてもよい。例えば、各コイル３３に個別に電流を流す場合は、二対の通電ブラシおよび二対の回生ブラシが設けられる。

静止突極２３２の数と回転突極３２２の数の組み合わせは、モータ１が回転可能な範囲内で様々に変更されてよい。モータ１の相数は３には限定されない。ただし、安定して始動するためには３相以上が好ましい。また、４相以上とすることにより、トルクリップルを低減することができる。

ステータコア２３の外径は円形には限定されず、四角形や他の多角形でもよい。モータ１では、ステータコアがロータコアの内側に位置するアウタロータ型でもよい。静止突極２３２と回転突極３２２とは軸方向に対向してもよい。軸受部４４として、玉軸受以外の軸受が利用されてもよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明は、様々な用途のモータに利用することができる。

２静止部
３回転部
４軸受部
２３ステータコア
２６端子部
２７接続切替部
２８ブラシ位置調整部
３２ロータコア
３３コイル
３４整流子
９１直流電源
２３２静止突極
２４１，２４２ダイオード
２５１，２５２，２５５，２５６通電ブラシ
２５３，２５４回生ブラシ
３２２回転突極
３４１接触要素
Ｊ１中心軸

Claims

静止部と、
回転部と、
上下方向を向く中心軸を中心として前記回転部を回転可能に支持する軸受部と、
を備え、
前記回転部が、周方向に配置されて前記静止部に向かって突出する複数の回転突極、を含むロータコア、を備え、
前記静止部が、
周方向に配置されて前記複数の回転突極と対向する複数の静止突極を、含むステータコアと、
直流電源に接続される端子部と、
一対のダイオードと、
を備え、
前記回転部および前記静止部の一方が、
前記複数の回転突極または前記複数の静止突極に配置された複数のコイルと、
複数の接触要素を含む整流子と、
を備え、
前記回転部および前記静止部の他方が、
前記端子部に電気的に接続され、前記整流子に接する一対の通電ブラシと、
前記端子部に電気的に接続され、前記整流子に接する一対の回生ブラシと、
を備え、
前記一対のダイオードの一方が、前記端子部と前記一対の回生ブラシの一方との間に配置され、前記一対のダイオードの他方が、前記端子部と前記一対の回生ブラシの他方との間に配置され、
前記回転部の回転により、前記一対の通電ブラシに接する一対の接触要素が切り替わって通電されるコイルが切り替わり、前記一対の通電ブラシの一方が接触要素から離れる際に、前記一対の回生ブラシの前記一方が、前記接触要素、または、前記接触要素と導通する接触要素に接しており、前記一対の通電ブラシの他方が他の接触要素から離れる際に、前記一対の回生ブラシの前記他方が、前記他の接触要素、または、前記他の接触要素と導通する接触要素に接しており、
前記一対のダイオードが、一対の接触要素から前記一対の通電ブラシが離れる際に発生する逆起電力にて生じる電流を前記一対の回生ブラシを介して前記直流電源に戻す方向を向いて配置される、モータ。
前記端子部と前記一対の通電ブラシの前記一方との接続を、前記端子部と前記一対の回生ブラシの前記一方との接続に切り替えるとともに、前記端子部と前記一対の回生ブラシの前記一方との接続を、前記端子部と前記一対の通電ブラシの前記一方との接続に切り替え、さらに、前記端子部と前記一対の通電ブラシの前記他方との接続を、前記端子部と前記一対の回生ブラシの前記他方との接続に切り替えるとともに、前記端子部と前記一対の回生ブラシの前記他方との接続を、前記端子部と前記一対の通電ブラシの前記他方との接続に切り替えることにより、前記一対の回生ブラシを一対の逆回転通電ブラシとして機能させ、前記一対の通電ブラシを一対の逆回転回生ブラシとして機能させる接続切替部、をさらに備え、
前記回転部の前記回転とは反対方向への回転により、前記一対の逆回転通電ブラシに接する接触要素が切り替わって通電されるコイルが切り替わり、前記一対の逆回転通電ブラシの一方が接触要素から離れる際に、前記一対の逆回転回生ブラシの一方が、前記接触要素、または、前記接触要素と導通する接触要素に接しており、前記一対の逆回転通電ブラシの他方が他の接触要素から離れる際に、前記一対の逆回転回生ブラシの他方が、前記他の接触要素、または、前記他の接触要素と導通する接触要素に接している、請求項１に記載のモータ。
前記一対の通電ブラシと前記一対の回生ブラシとの相対位置が固定されており、
前記静止部が、前記一対の通電ブラシおよび前記一対の回生ブラシの周方向の位置を微調整するブラシ位置調整部、をさらに備える、請求項２に記載のモータ。
前記複数の接触要素の数が、前記複数のコイルの数の２倍であり、前記複数の接触要素が、周方向に等ピッチにて配置され、
前記複数の接触要素が、前記複数のコイルの導線の両端部に接続され、
前記一対の通電ブラシの前記一方と前記他方とが、径方向において互いに反対側に配置され、
前記一対の回生ブラシの前記一方と前記他方とが、径方向において互いに反対側に配置され、
前記一対の通電ブラシと、前記一対の回生ブラシとの周方向の位置が、前記複数の接触要素の１ピッチ分ずれている、請求項２または３に記載のモータ。
前記回転部および前記静止部の前記他方が、
前記端子部に電気的に接続され、前記整流子に接する他の一対の通電ブラシと、
前記端子部と前記一対の通電ブラシの前記一方との接続を、前記端子部と前記他の一対の通電ブラシの一方との接続に切り替え、前記端子部と前記一対の通電ブラシの前記他方との接続を、前記端子部と前記他の一対の通電ブラシの他方との接続に切り替える接続切替部と、
をさらに備え、
前記回転部の前記回転とは反対方向への回転により、前記他の一対の通電ブラシに接する接触要素が切り替わって通電されるコイルが切り替わり、前記他の一対の通電ブラシの前記一方が接触要素から離れる際に、前記一対の回生ブラシの前記一方が、前記接触要素、または、前記接触要素と導通する接触要素に接しており、前記他の一対の通電ブラシの前記他方が他の接触要素から離れる際に、前記一対の回生ブラシの前記他方が、前記他の接触要素、または、前記他の接触要素と導通する接触要素に接している、請求項１に記載のモータ。
前記複数の接触要素の数が、前記複数のコイルの数の２倍であり、前記複数の接触要素が、周方向に等ピッチにて配置され、
前記複数の接触要素が、前記複数のコイルの導線の両端部に接続され、
前記一対の通電ブラシの前記一方と前記他方とが、径方向において互いに反対側に配置され、
前記他の一対の通電ブラシの前記一方と前記他方とが、径方向において互いに反対側に配置され、
前記一対の回生ブラシの前記一方と前記他方とが、径方向において互いに反対側に配置され、
前記一対の通電ブラシと、前記他の一対の通電ブラシとの周方向の位置が、前記複数の接触要素の１ピッチ分ずれており、
前記一対の通電ブラシと、前記一対の回生ブラシとの周方向の位置が、前記複数の接触要素の１ピッチ未満の距離だけずれている、請求項５に記載のモータ。
前記複数のコイルが、前記複数の回転突極に配置される、請求項１ないし６のいずれかに記載のモータ。