KR20070047342A

KR20070047342A - 모터

Info

Publication number: KR20070047342A
Application number: KR1020077005547A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 쿠와노; 신지 산토; 케이이치 우에무라; 토시오 야마모토
Original assignee: 아스모 가부시키가이샤
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-31
Publication date: 2007-05-04
Also published as: EP1796250A1; KR100900165B1; JPWO2006025444A1; WO2006025444A1; EP1796250A4; CN101010857A; US20070205685A1; US7569959B2; CN101010857B; JP4510827B2

Abstract

모터는, 복수의 계자극(界磁極)을 구비한 계자체(界磁體)와, 계자체의 직경 방향 외측에 배치되고 복수의 코일을 갖는 전기자체(電機子體)를 구비한다. 전기자체에 고정된 정류자는, 코일이 각각 접속되는 복수의 세그먼트를 갖는다. 모터는, 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부와, 계자체에 고정된 브러시 홀더를 구비한다. 브러시 홀더는, 정류자 및 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치와, 정류자 및 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용한다. 따라서, 코일의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

모터{Motor}

본 발명은, 코일을 갖는 전기자(電機子)가 계자극의 직경 방향 외측에 배치되어 있는 모터에 관한 것이다.

일반적인 직류 모터는, 복수의 코일을 구비한 전기자로서의 로터와, 이 로터의 직경 방향 외측에 배치되는 스테이터를 구비하고 있다. 스테이터는 복수의 계자극을 갖는다. 로터의 회전축에는, 복수의 세그먼트를 갖는 정류자가 일체 회전 가능하게 취부되어 있다. 스테이터는 상기 정류자에 습접하는 급전용의 브러시를 갖는다. 모터 구동 시에는, 브러시 및 정류자를 통하여, 로터의 복수의 코일에 순차적으로 급전(給電)이 행해진다.

또한, 복수의 코일을 갖는 전기자를 로터가 아니라 스테이터로서 기능시켜서, 해당 전기자 스테이터를 로터의 직경 방향 외측에 배치한 모터도 있다. 이러한 종류의 모터로서는, 복수의 코일로의 공급 전류를 순차적으로 전환하기 위한 제어 회로를 구비하는 타입이 일반적이다. 이에 비해, 일본특허공개 2000-230657호 공보에는, 제어회로를 이용하지 않고 공급 전류를 전환하는 모터가 기재되어 있다.

상기 문헌에 개시되는 직류 모터는, 9개의 코일을 갖는 전기자 스테이터와, 전기자 스테이터의 직경 방향 내측에 배치되어 복수의 계자극을 갖는 로터를 갖는 다. 로터의 회전축에는, 회전원판이 고정되어 있다. 회전원판은, 그 중심 근방에 배치되는 정류자와, 정류자를 감싸는 대/중/소 3개의 동심형상의 슬립링을 갖는다. 정류자는, 주(周)방향으로 늘어선 복수의 정류자편(片)으로 이루어지고, 각 정류자편은 3개의 슬립링 중의 어느 하나에 접속되어 있다. 3개의 슬립링 중의 하나가 양극 슬립링으로서 기능하고, 다른 하나가 음극 슬립링으로서 기능한다.

상기 전기자 스테이터는, 상기 정류자에 습접하는 한 쌍의 제1 브러시와, 상기 슬립링에 각각 습접하는 총3개의 제2 브러시를 구비한다. 한 쌍의 제1 브러시 중 하나는 양극 브러시로서 기능하고, 다른 쪽은 음극 브러시로서 기능한다. 3개의 제2 브러시 중 하나가 양극 브러시로서 기능하고, 다른 하나가 음극 브러시로서 기능한다. 9개의 코일 중, 주방향으로 연속하는 3개씩의 코일들이 직렬로 접속되어 있다. 즉, 9개의 코일은 3개의 그룹으로 나누어진다.

상기 문헌의 직류 모터에 있어서, 전류는 외부 전원으로부터 전기자 스테이터의 제1 양극 브러시, 로터의 양극 슬립링, 전기자 스테이터의 제2 양극 브러시, 코일, 제2 음극 브러시, 로터의 음극 슬립링, 전기자 스테이터의 제1 양극 브러시, 외부 전원으로 순차로 도달하는 전기 경로를 흐른다.

로터는, 전류가 공급된 코일에서 발생하는 회전 자계와, 로터의 계자극에 의한 자계와의 상호 작용으로 회전한다. 로터와 함께 회전원판이 회전하는 것에 동반하여, 전기자 스테이터에 고정된 제1 브러시에 습접하는 정류자편이 순차적으로 전환되고, 전류가 흐르는 코일도 서로 직렬 접속된 3개의 코일마다 전환되어 간다.

상기 문헌의 모터는, 9개의 코일 중 주방향으로 연속하는 3개의 코일의 그룹 에 동상(同相)의 전류를 공급하는 구성으로 이루어져 있고, 모터 구동 시에는 2개의 그룹에, 다른 상(相)의 전류가 동시에 공급되어 회전 자계가 발생된다. 이러한 코일을 구비한 직류 모터에서는, 로터의 계자극은 각 N극과 S극과의 각도 간격이 180도가 되도록 설정되는 것이 일반적이다. 즉, 상기 문헌의 직류 모터는, 계자극이 2극이고, 3개의 코일을 구비한 모터와 동일한 원리로 구동된다고 생각된다.

상기 문헌의 직류 모터에서는, 전기자 스테이터에 전류를 공급하기 위하여 이용되는 2개의 슬립링을 3개의 슬립링으로부터 선택하고 있기 때문에, 선택되지 않았던 슬립링에 접속되어 있는 3개의 코일에는 전류가 공급되지 않는다. 즉, 직류 모터 구동 시에 있어서 9개의 코일 중 전류가 흐르는 것은 6개의 코일이고, 3개의 코일에는 항상 전류가 공급되지 않기 때문에, 코일의 사용 효율이 낮다. 코일의 사용 효율이 낮으면, 직류 모터의 출력도 작아져 버린다.

본 발명의 목적은, 코일의 사용 효율을 향상시킬 수 있는 모터를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 복수의 계자극을 구비한 계자체와, 상기 계자체의 직경 방향 외측에 배치되어 복수의 코일을 갖는 전기자체를 구비한 모터를 제공한다. 상기 모터는, 상기 전기자체에 고정된 정류자와, 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부를 구비한다. 상기 정류자는, 상기 코일이 각각 접속되는 복수의 세그먼트를 갖는다. 브러시 홀더는, 상기 정류자 및 상기 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치와, 상기 정류자 및 상기 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용한다. 상기 브러시 홀더는 상기 계자체에 고정된다.

또한, 본 발명은, 복수의 계자극을 구비한 로터와, 상기 로터의 직경 방향 외측에 배치되고 복수의 코일을 갖는 전기자 스테이터를 구비한 모터를 제공한다. 상기 모터는, 상기 코일이 각각 접속되는 복수의 세그먼트를 갖는 정류자와, 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부를 구비한다. 브러시 홀더는, 상기 정류자 및 상기 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치와, 상기 정류자 및 상기 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용한다. 상기 브러시 홀더는 상기 로터와 함께 회전한다.

또한, 본 발명은, 2P개(P는 자연수)의 계자극을 구비한 로터와, 상기 로터의 직경 방향 외측에 배치되고 Q개(Q는 자연수)의 코일을 갖는 전기자 스테이터를 구비하는 모터를 제공한다. 상기 모터는, 상기 코일이 각각 접속되는 P×Q개의 세그먼트를 갖는 정류자와, 상기 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부를 구비한다. 브러시 홀더는, 상기 정류자 및 상기 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치와, 상기 정류자 및 상기 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용한다. 상기 브러시 홀더는 상기 로터와 함께 회전한다.

또한, 본 발명은, 직경 방향 내측에 배치된 마그네트 로터와, 직경 방향 외측에 배치된 전기자 스테이터를 구비한 직류 모터를 제공한다. 상기 모터는, 상기 전기자 스테이터에 고정되는 정류자와, 상기 로터와 함께 회전하는 급전 브러시와, 상기 급전 브러시를 수용하고 또한 상기 로터와 함께 회전하는 브러시 홀더를 구비한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터를 축방향을 따라 절단한 단면도이다.

도 2는 도 1의 모터를 상기 축방향에 직교하는 방향을 따라 절단한 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 정류자를 나타낸 평면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코일의 결선도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 전개도이다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 전개도이다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터의 전개도이다.

도 8은 계자극의 수와 코일의 수와의 관계를 나타낸 표이다.

도 9는 영구 자석의 최대 에너지곱과 모터의 출력 밀도와의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터의 전개도이다.

도 11은 도 10의 모터의 전개도이다.

도 12는 도 10의 코일의 결선도이다.

이하, 본 발명의 제1 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 모터(1)는 이너 로터형의 직류 모터이다. 모터(1)는 하우징(2)과, 이 하우징(2)에 수용된 계자체로서의 로터(20)와, 로터(20)의 직경 방향 외측에 배치된 전기자체로서의 전기자 스테이터(10)를 구비한다. 하우징(2)에는 정류자(17) 및 급전부(30)가 취부되어 있다. 로터(20)는 브러시 장치(31)를 구비한다.

하우징(2)은, 일단이 폐색된 원통형상을 이루는 제1 하우징 부재(3a) 및 원통형상을 이루는 제2 하우징 부재(3b)로 이루어지는 전기자 하우징(3)과, 일단이 폐색된 원통형상을 이루는 브러시 장치 하우징(4)을 포함한다. 브러시 장치 하우징(4)은, 나사(5)로 전기자 하우징(3)에 고정되어 있다. 제1 하우징 부재(3a)의 개구 테두리와, 이 제1 하우징 부재(3a)에 대향하는 제2 하우징 부재(3b)의 제1 개구 테두리에 의해, 실질적으로 원통형상을 이루는 상기 전기자 스테이터(10)가 협지되고 또한 고정되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 전기자 스테이터(10)는, 스테이터 코어(11)와 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)을 구비하고 있다. 스테이터 코어(11)는, 원통부(11a)와, 이 원통부(11a)의 내주면으로부터 직경방향 내측을 향하여 연장되는 복수(본 실시예에서는 9개)의 티스(11b)를 구비하고 있다. 복수의 티스(11b)는 주방향으로 등각도 간격으로 배치되어 있다. 이들의 티스(11b)에는, 절연 컬러(13)를 통하여 도선(14)이 집중권 또한 단절권 방식으로 권회되어 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)이 구성되어 있다. 본 실시예에서는, 티스(11b)는 9개이기 때문에, 코일의 수(Q)는 9로 구성되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 하우징 부재(3b)의 전기자 스테이터(10)와 반대측의 제2 개구 테두리에는, 원고리 형상을 이루는 정류자 브래킷(15)이 고 정되어 있다. 바꾸어 말하면, 정류자 브래킷(15)은, 제2 하우징 부재(3b)를 통하여 전기자 스테이터(10)에 고정되어 있다. 정류자 브래킷(15)의 전기자 스테이터(10)와 반대측의 면에는, 정류자(17)가 고정되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 정류자(17)는 주방향을 따라 배열된 복수(본 실시예에서는 36개)의 세그먼트(16)를 포함한다. 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 각 세그먼트(16)에 대하여, 주방향 일방향으로 순으로 "1"부터 "36"까지의 번호를 매기기로 한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 1번부터 36번까지의 세그먼트(16)는, 1번 세그먼트(16)부터 순서대로, 각각 4개의 세그먼트(16)를 포함하는 9개의 세그먼트 그룹으로 나누어진다. 제1 내지 제9 세그먼트 그룹의 각각은, 연속하는 번호를 갖는 제1 내지 제4 세그먼트(16)를 포함한다. 제1부터 제9 세그먼트 그룹은, 각각 상기 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 대응한다.

예를 들면, 제1 세그먼트 그룹은, 1번, 2번, 3번 및 4번의 세그먼트(16)를 포함한다. 제2 세그먼트 그룹은 5번, 6번, 7번 및 8번의 세그먼트(16)를 포함한다. 최종적으로, 제9 세그먼트 그룹은, 33번, 34번, 35번 및 36번의 세그먼트(16)를 포함한다. 이상의 설명에 의해, 1번부터 36번까지의 세그먼트(16)의 각각이, 제1 내지 제8 세그먼트 그룹의 어느 것에 포함되는 것인지 용이하게 이해될 것이다. 또한, 제1 내지 제9 세그먼트 그룹의 제1 세그먼트는, 각각 1번, 5번, 9번,…,33번의 세그먼트(16)이다. 제1 내지 제9 세그먼트 그룹의 제2 세그먼트는, 2번, 6번, 10번,…,34번의 세그먼트(16)이다. 제1 내지 제9 세그먼트 그룹의 제3 세그먼트는, 3번, 7번, 11번,…,35번의 세그먼트(16)이다. 제1 내지 제9 세그먼트 그룹의 제4 세 그먼트는, 4번, 8번, 12번,…,38번의 세그먼트(16)이다.

제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)의 각각은, 대응하는 세그먼트 그룹에 있어서의 제1 및 제2 세그먼트(16)에 접속되어 있다.

즉, 제1 코일(12a)은, 1번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이, 회전축(21)의 연장되는 방향에 있어서 1번 및 2번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 2번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제2 코일(12b)은, 5번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이, 5번 및 6번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 6번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 이하 마찬가지로, 제3 코일(12c)은, 9번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 9번 및 10번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 10번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제4 코일(12d)은, 13번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 13번 및 14번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 14번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제5 코일(12e)은, 17번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 17번 및 18번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 18번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제6 코일(12f)은, 21번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 21번 및 22번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 22번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제7 코일(12g)은, 25번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 25번 및 26번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 26번의 세그먼 트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제8 코일(12h)은, 29번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 29번 및 30번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 30번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다. 제9 코일(12i)은, 33번의 세그먼트(16)로부터 연장되는 도선(14)이 33번 및 34번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 그리고 34번의 세그먼트(16)에 접속됨으로써, 구성되어 있다.

또한, 9개의 제1 내지 제9 단락부재(18a 내지 18i)(도 5 참조)의 각각은, 90도 간격의 4개의 세그먼트(16) 끼리를 동전위로 하기 위해 단락한다. 따라서, 8개 간격의 세그먼트(16) 끼리는 동전위가 된다. 덧붙여서, 서로 단락되는 세그먼트(16) 끼리 간의 각도, 즉 90도는, 후술하는 계자극의 수(2P)(본 실시예에서는, 2P=8)을 이용하여, 「360도/(계자극의 수(2P)/2)」로 구해진다.

구체적으로는, 제1 단락부재(18a)는, 1번, 10번, 19번, 28번의 세그먼트(16)를 서로 단락시킨다. 이하 마찬가지로, 제2 단락부재(18b)는 2번, 11번, 20번, 29번의 세그먼트(16)를 서로 단락시킨다. 또한, 제3 단락부재(18c)는, 3번, 12번, 21번, 30번의 세그먼트(16)를 서로 단락시키고, 제4 단락부재(18d)는 4번, 13번, 22번, 31번의 세그먼트(16)를 서로 단락시킨다. 또한, 제5 단락부재(18e)는, 5번, 14번, 23번, 32번의 세그먼트(16)를 서로 단락시키고, 제6 단락부재(18f)는 6번, 15번, 24번, 33번의 세그먼트(16)를 설 단락시킨다. 또한, 제7 단락부재(18g)는, 7번, 16번, 25번, 34번의 세그먼트(16)를 서로 단락시키고, 제8 단락부재(18h)는 8번, 17번, 26번, 35번의 세그먼트(16)를 서로 단락시킨다. 그리고, 제9 단락부 재(18i)는 9번, 18번, 27번, 36번의 세그먼트(16)를 서로 단락시킨다.

이렇게 제1 내지 제9 단락부재(18a 내지 18i)가 90도 간격의 4개의 세그먼트(16) 끼리를 서로 단락시킴으로써, 각 세그먼트(16)는, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 중의 대응하는 2개에 접속된다. 예를 들면, 1번의 세그먼트(16)는, 제1 코일(12a)에 접속됨과 함께, 제1 단락부재(18a)를 통하여 제3 코일(12c)에도 접속된다. 2번의 세그먼트(16)는, 제2 코일(12b)에 접속됨과 함께, 제2 단락부재(18b)를 통하여 제8 코일(12h)에도 접속된다. 3번의 세그먼트(16)는, 제3 단락부재(18c)를 통하여 제6 코일(12f) 및 제8 코일(12h)에 접속된다. 그 결과, 제1 내지 제9 단락부재(18a 내지 18i)는, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)이 도 4에 나타낸 바와 같이 1개의 폐루프를 구성하도록, 제1 내지 제9 코일(12a 내지12i)을 직렬로 접속한다. 이 폐루프에서는, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)은, 제8 코일(12h)→제6 코일(12f)→제4 코일(12d)→제2 코일(12b)→제9 코일(12i)→제7 코일(12g)→제5 코일(12e)→제3 코일(12c)→제1 코일(12a)→제8 코일(12h)의 순으로 접속된다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 로터(20)는, 전기자 스테이터(10)의 내측에 회전 가능하게 배치된 회전축(21)과, 이 회전축(21)에 고정된 로터 코어(22)를 구비하고 있다. 회전축(21)의 일단은, 제1 하우징 부재(3a)의 중앙에 형성된 베어링(23)으로 회전 가능하게 지지되고, 회전축(21)의 타단은, 브러시 장치 하우징(4)의 중앙에 형성된 베어링(24)으로 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 로터 코어(22)에는, 복수(본 실시예에서는 16개)의 영구 자석(25)이 매설되어 있다. 즉, 본 실시예의 모터(1)는 매립 자석형 모 터(IPM 모터)이다. 본 실시예에서는, 회전축(21)에 수직한 단면에 있어서 서로 동일한 자극을 갖는 2개의 영구 자석(25)이, 직경 방향 외측을 향하여 확대되는 V자 형상을 이루도록 배치되어, 1개의 계자극을 구성하고 있다. 따라서, 16개의 영구 자석(25)으로 8개의 계자극이 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서의 계자극의 수(2P)는 「8」이다. 8개의 계자극은, 회전축(21)에 수직한 단면에 있어서 4개의 N극과 4개의 S극을 포함하며, N극과 S극이 주방향으로 교호적으로 배치되어 있다. 영구 자석(25)의 최대 에너지곱은, 100kJ/m³이상으로 설정되어 있다. 또한, 도 5 내지 도 7의 각각에 있어서는, 8개의 계자극을 8개의 장방형으로 나타내고 있다. 즉, 2개의 영구 자석(25)으로 구성된 계자극을 1개의 장방형으로 도시하고 있다.

상기 코일의 수(Q)(본 실시예에서는 Q=9)는, 계자극의 수(2P)(본 실시예에서는 2P=8)에 기초하여 설정되어 있다. 상세하게는, 코일의 수(Q)는, 계자극의 수(2P)와는 다름과 동시에, 「계자극의 수(2P)×3/4」(본 실시예에서는 6)보다도 크고, 또한 「계자극의 수(2P)×3/2」(본 실시예에서는 12)보다도 작다.

도 8은, 계자극의 수(2P)와 코일의 수(Q)와의 관계를 나타낸 표이다. 도 8은, 계자극의 수(2P)가 「2」「4」「6」「8」「10」의 각각의 경우에 있어서, 코일의 수(Q)를 「3」~「15」로 한 경우의, 단절권계수, 병렬회로수(양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 간에 형성되는 병렬 회로의 수), 정류 전압 및 세그먼트(16)의 수를 나타내고 있다. 또한, 도 8에서는, 코일의 수(Q)가 계자극의 수(2P)와는 다름과 동시에, 「계자극의 수(2P)×3/4」보다도 크고 또한 「계자극의 수(2P)×3/2」보다도 작은 범위 내에 들어가도록 설정된 경우의, 단절권계수 등의 데이터를 큰 프레임으로 둘러싸고 있다. 도 8을 보아 알 수 있듯이, 큰 프레임으로 둘러쌓인 부분에 있어서의 단절권계수는, 계자극의 수(2P)가 「2」이고 코일의 수(Q)가 「3」인 종래의 모터의 단절권계수(0.866)보다도 큰 값이 된다.

단절권계수란, 도선(14)의 권회가 단절권 방식으로 행해진 경우에 있어서, 자극 피치에 대하여 코일 끼리의 간격을 고려한 계수이다. 구체적으로는, 단절권계수(K)는, 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)를 이용하여 다음식으로 나타낸다.

K=sin((π/2)+(2P/Q))

상기 식으로 나타낸 단절권계수(K)는, 직류 모터(1)의 출력에 비례한다. 즉, 단절권계수(K)가 클수록 직류 모터(1)의 출력은 커진다.

본 실시예에서는, 모터(1)의 단절권계수(K)를, 계자극의 수(2P)가 「2」이고 코일의 수(Q)가 「3」인 모터보다도 크게 하기 위해, 코일의 수(Q)를, 계자극의 수(2P)와는 다름과 동시에, 「계자극의 수(2P)×3/4」보다도 크고 또한 「계자극의 수(2P)×3/2」보다도 작은 범위 내에 들어가도록 설정하고 있다. 본 실시예의 계자극의 수(2P)가 「8」이므로, 코일의 수(Q)는, 6 < Q < 12의 범위 내에서, 계자극의 수(2P)「8」을 제외한 「7」「9」「10」「11」중에서 설정해야 한다. 본 실시예에서는, 코일의 수(Q)를 「9」로 설정하고 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 계자극의 수(2P)가 「8」이고 코일의 수(Q)가 「9」인 모터(1)의 단절권계수(K)는 0.985이다.

또한, 상기 정류자(17)를 구성하는 세그먼트(16)의 수는, 「(계자극의 수(2P))/2×Q」, 즉 「P×Q」로 설정되어 있다. 본 실시예에서는, P는 「4」이고 Q는 「9」이므로, 세그먼트(16)의 수는 「36」으로 설정되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 브러시 장치 하우징(4)에는, 급전부(30) 및 브러시 장치(31)가 수용되어 있다. 급전부(30)는, 동심원 형상으로 배치된 작은 직경의 양극측 슬립링(32)과, 큰 직경의 음극측 슬립링(33)을 구비하고 있다. 슬립링(32,33)은 브러시 장치 하우징(4)의 바닥부에 고정되어 있다. 이들 2개의 슬립링(32,33)은, 모터(1)에 전류를 공급하는 도시하지 않은 외부 전원 장치에 접속되어 있다.

브러시 장치(31)는, 중앙에 관통공을 갖는 편평한 원기둥 형상의 브러시 홀더(34)를 구비하고 있다. 브러시 홀더(34)의 상기 관통공에는, 로터(20)의 회전축(21)이 감삽되어 있다. 브러시 홀더(34)는, 나사(35)를 통해 로터 코어(22)에 고정되어, 회전축(21)과 일체로 회전한다. 브러시 홀더(34)에는, 정류자(17)를 향하여 개구하는 복수(본 실시예에서는 8개)의 정류 브러시 수용 오목부(34a)(도 1에서는 1개만 도시)가 주방향으로 등각도 간격을 두고 형성되어 있다. 8개의 정류 브러시 수용 오목부(34a)에는, 4개(도 1에서는 1개만 도시)의 양극측 정류 브러시(36) 및 4개의 음극측 정류 브러시(37)(도 3 참조)가 주방향으로 교호적으로 수용되어 있다. 상세하게는, 본 실시예에서는, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)는, 각각 「계자극의 수(2P)/2」개 구비되어 있다. 그리고, 양극측 정류 브러시(36) 및 이 음극측 정류 브러시(37)는, 「360도/계자극의 수(2P)」=360도/8=45도의 홀수배로 구해지는 각도(본 실시예에서는 45도)의 간격으로 배치된다. 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)의 각각은, 대응하는 정류 브러시 수용 오목부(34a)에 수용된 코일 스프링(38)에 의해 정류자(17)를 향하여 부세(付勢)되고, 정류자(17)에 습접한다. 도 4에 있어서는, 총 4개의 양극측 정류 브러시(36)를, 플러스 마크를 붙인 1개의 블록으로 정리하여 나타내고 있다. 마찬가지로, 총 4개의 음극측 정류 브러시(37)를, 마이너스 표시를 붙인 1개의 블록으로 정리하여 나타내고 있다.

또한, 브러시 홀더(34)에는, 급전부(30)를 향하여 개구하는 복수(본 실시예에서는 8개, 도 1에서는 2개만 도시)의 급전 브러시 수용 오목부(34b)가 형성되어 있다. 8개의 급전 브러시 수용 오목부(34b)는, 4개의 양극측 급전 브러시(41) 및 4개의 음극측 급전 브러시(42)를 주방향으로 교호적으로 수용한다. 양극측 급전 브러시(41)의 각각은, 양극측 슬립링(32)에 대향함과 동시에, 양극측 정류 브러시(36)와 주방향 위치가 같다. 또한, 음극측 급전 브러시(42)의 각각은, 음극측 슬립링(33)에 대향한다. 급전 브러시 수용 오목부(34b)의 각각에는, 코일 스프링(43)이 수용되어 있다. 코일 스프링(43)은, 양극측 급전 브러시(41)를 양극측 슬립링(32)에 습접시키고, 음극측 급전 브러시(42)를 음극측 슬립링(33)에 습접시킨다.

각 양극측 급전 브러시(41)는, 양극측 정류 브러시(36)의 하나에 전기적으로 접속되어 있다. 서로 접속된 양극측 정류 브러시(36) 및 양극측 급전 브러시(41)는, 양극측 브러시 장치를 구성한다. 전류는, 슬립링(32)으로부터 양극측 급전 브러시(41)를 통하여 양극측 정류 브러시(36)로 흐른다. 마찬가지로, 각 음극측 급전 브러시(42)는, 음극측 정류 브러시(37)의 하나에 전기적으로 접속되어 있다. 서로 접속된 음극측 정류 브러시(37) 및 음극측 급전 브러시(42)는, 음극측 브러시 장치를 구성한다. 전류는, 음극측 정류 브러시(37)로부터 음극측 급전 브러시(42)를 통하여 슬립링(33)으로 흐른다.

상기와 같이 구성된 모터(1)에 전류가 공급되면, 전류는, 양극측 슬립링(32)으로부터, 양극측 급전 브러시(41), 양극측 정류 브러시(36), 및 정류자(17)를 통하여 전기자 스테이터(10)의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 공급된다. 그리고, 전류가 공급된 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에서 회전 자계가 발생하여, 로터(20)가 회전된다. 로터(20)가 회전하면, 그 회전과 함께 브러시 장치(31)가 회전하고, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)에 습접하는 세그먼트(16)가 전환된다. 그것에 동반하여 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)의 정류가 순차로 행해지고, 전류가 공급되는 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)이 순차로 전환되고, 이들 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)로부터 발생하는 자계가 순차로 전환된다. 그 결과, 로터(20)는 연속 회전한다. 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 공급된 전류는, 정류자(17)로부터 음극측 정류 브러시(37) 및 음극측 급전 브러시(42)를 흐른 후, 음극측 슬립링(33)을 통해 전원 장치에 이른다.

예를 들면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 양극측 정류 브러시(36)의 1개가 1번 및 2번의 세그먼트(16) 사이를 걸치도록 위치했을 때, 그 양극측 정류 브러시(36)는, 1번의 세그먼트(16)를 2번의 세그먼트(16)로 단락시킨다. 즉, 제1 코일(12a)은, 양극측 정류 브러시(36)에 의해 단락되어진다. 따라서, 제1 코일(12a)에는 전류가 흐르지 않고, 제1 코일(12a)은 자속을 발생하지 않는다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)은, 1개의 폐루프를 구성하도록 제1 내지 제9 단락 부재(18a 내지 18i)에 의해 직렬 접속되어 있으므로, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이에서는, 제8 코일(12h), 제6 코일(12f), 제4 코일(12d), 및 제2 코일(12b)이 직렬로 접속된 상태가 됨과 함께, 제3 코일(12c), 제5 코일(12e), 제7 코일(12g), 및 제9 코일(12i)이 직렬로 접속된 상태가 된다. 즉, 도 4 및 도 5에 나타낸 상태에서, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이에는, 제8 코일(12h), 제6 코일(12f), 제4 코일(12d), 및 제2 코일(12b)로 이루어지는 제1 직렬 회로와, 제3 코일(12c), 제5 코일(12e), 제7 코일(12g), 및 제9 코일(12i)로 이루어지는 제2 직렬 회로를 병렬 접속하여 이루어지는 1개의 병렬 회로가 구성된다. 제1 코일(12a) 이외의 8개의 제2 내지 제9 코일(12b 내지 12i)에는 전류가 흐르고, 이들 제2 내지 제9 코일(12b 내지 12i)로부터 자속이 발생한다. 도 5에 있어서 각 제2 내지 제9 코일(12b 내지 12i)에 있어서의 화살표는, 전류가 흐르는 방향, 즉 각 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)로부터 발생하는 자속의 방향을 모식적으로 나타낸다.

도 6은, 도 5에 나타낸 상태로부터 로터(20)가 세그먼트(16)의 주방향의 폭 절반만큼 회전한 상태의 모터(1)의 전개도를 나타낸다. 이 때, 음극측 정류 브러시(37)의 1개가, 33번 및 34번의 세그먼트(16) 사이를 걸친다. 따라서, 제9 코일(12i)에는 전류가 흐르지 않고, 제9 코일(12i)은 자속을 발생하지 않는다. 또한, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이에서는, 제1 코일(12a), 제3 코일(12c), 제5 코일(12e), 및 제7 코일(12g)이 직렬로 접속된 상태가 됨과 동 시에, 제8 코일(12h), 제6 코일(12f), 제4 코일(12d), 및 제2 코일(12b)이 직렬로 접속된 상태가 된다. 따라서, 제9 코일(12i) 이외의 8개의 제1 내지 제8 코일(12a 내지 12h)에는 전류가 흘러서 자속이 발생한다.

도 7은, 도 6에 나타낸 상태로부터 로터(20)가 세그먼트(16)의 주방향의 폭 절반만큼 회전한 상태의 모터(1)의 전개도를 나타낸다. 이 때, 양극측 정류 브러시(36)의 1개가 29번 및 30번의 세그먼트(16) 사이를 걸친다. 따라서, 제8 코일(12h)에는 전류가 흐르지 않고, 제8 코일(12h)로부터는 자속이 발생하지 않는다. 또한, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이에서는, 제1 코일(12a), 제3 코일(12c), 제5 코일(12e), 및 제7 코일(12g)이 직렬로 접속된 상태가 됨과 동시에, 제6 코일(12f), 제4 코일(12d), 제2 코일(12b), 및 제9 코일(12i)이 직렬로 접속된 상태가 된다. 따라서, 제8 코일(12h) 이외의 8개의 제1 내지 제7 코일(12a 내지 12g) 및 제9 코일(12i)에는 전류가 흘러서 자속이 발생한다. 도 6의 경우에서는 제9 코일(12i)에 전류가 흐르지 않았지만, 도 7의 제9 코일(12i)에는, 도 5의 경우와는 역방향의 전류가 흐르고 있고, 발생하는 자속의 방향도 역방향이 된다.

상기로부터 알 수 있듯이, 도 4에 나타낸 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)는, 모터(1)에 전류가 공급되어 로터(20)가 회전하면, 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)이 구성하는 1개의 폐루프 위를 이동해 간다. 도 4에 있어서, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)는, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 의해 구성되는 폐루프 위를, 시계 회전 방향으로 회전한다. 또 한, 「360도/(계자극의 수(2P)/2)」로 구해진 각도, 즉 90도의 각도 간격의 4개의 세그먼트(16) 끼리는, 제1 내지 제9 단락 부재(18a 내지 18i) 중 어느 하나에서 단락된다. 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이의 각도는, 「360도/계자극의 수(2P)」의 홀수배의 각도이다. 그 때문에, 로터(20)의 회전 중, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 중 어느 하나는, 양극측 정류 브러시(36) 또는 음극측 정류 브러시(37)에 의해 단락되어 전류가 흐르지 않는다. 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 중 전류가 흐르지 않은 1개의 코일은, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)가 로터(20)와 일체 회전함으로써 순차로 전환되어 간다. 이렇게 하여, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 공급되는 전류의 방향이 순차적으로 전환되고, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)로부터 발생하는 자속이 변화해 간다.

도 9는, 영구 자석의 최대 에너지곱과 모터의 출력 밀도와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 9에서는, 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)의 조합이 (2P,Q)=(2,3),(4,5),(6,8),(8,9)의 4개의 형태에 대하여, 전기자(전기자 스테이터(10))가 계자극(영구 자석(25))의 직경 방향 외측에 배치된 모터에 있어서의 데이터를 실선으로 나타내고, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터에 있어서의 데이터를 점선으로 나타내고 있다. 실용적인 영구자석의 최대 에너지곱은 400kJ/m³이하이다.

도 9의 점선의 데이터로부터 알 수 있듯이, (2P,Q)=(2,3)인 모터를 제외하 고, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터에서는, 영구 자석의 최대 에너지곱이 0~100kJ/m³의 범위에서는, 최대 에너지곱의 증대에 동반하여 모터의 출력 밀도가 증대해 간다. 그러나, 영구 자석의 최대 에너지곱이 100kJ/m³를 초과하면, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터에 있어서의 출력 밀도는, 최대 에너지곱이 증대함에 따라 감소해간다. 또한, 도 9의 실선의 데이터로부터 알 수 있듯이, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치되고 계자극의 수가 「4」이상인 모터에서는, 최대 에너지곱이 100kJ/m³미만인지 이상인지에 관계없이, 영구 자석의 최대 에너지곱이 증대함에 따라서 모터의 출력 밀도도 증대하고 있다.

여기에서, (2P,Q)=(8,9)인 모터에 대하여, 영구 자석의 최대 에너지곱이 0~100kJ/m³의 범위에서는, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터(점선) 쪽이, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치된 모터(실선)보다도 출력 밀도가 크다. 그러나, 영구 자석의 최대 에너지곱이 100kJ/m³이상의 범위에서는, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치된 모터(실선) 쪽이, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터(점선)보다도 출력 밀도가 크다. 또한, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치된 모터(실선)에서는, 영구 자석의 최대 에너지곱이 증대함에 따라서 모터의 출력 밀도도 증대하고 있고, 영구 자석의 최대 에너지곱이 0~100kJ/m³의 범위에 있어서의 출력 밀도보다도, 100kJ/m³이상의 범위에 있어서의 출력 밀도 쪽이 크다. 이들의 특징은, (2P,Q)=(4,5),(6,8)의 모터에 대해서도 동일하다. 즉, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터(점선)에서는, 최대 에너지곱이 100kJ/m³를 초과하여 증대하면 출력 밀도는 저하되어 버리지만, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치된 모터(실선)에서는, 최대 에너지곱이 100kJ/m³를 초과하여 증대하더라도 출력 밀도는 여전히 계속 증대한다.

또한, 도 9로부터, (2P,Q)=(2,3)인 모터에서는, 영구 자석의 최대 에너지곱의 값에 관계없이, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치된 모터(실선) 쪽이, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터(점선)보다도 출력 밀도가 큰 것을 알 수 있다.

이러한 점으로부터, 영구 자석의 최대 에너지곱이 100kJ/m³이상의 범위에서는, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치되고 또한 (2P,Q)=(2,3),(4,5),(6,8),(8,9)의 4개의 조합 중 어느 하나로 설정된 모터(실선)은, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터(점선)보다 큰 출력 밀도를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 9로부터, 영구 자석의 최대 에너지곱이 100kJ/m³이상의 범위에서는, 전기자가 계자극의 직경 방향 외측에 배치되고, 또한 계자극의 수(2P)가 「4」이상으로 설정된 모터(실선)는, 전기자가 계자극의 직경 방향 내측에 배치된 모터(점선)보다 큰 출력 밀도를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 본 실시예의 모터(1)는, 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)을 갖고 직경 방향 외측에 배치된 전기자 스테이터(10)와, 8개의 계자극을 갖는 영구 자석(25)을 구비하여 직경 방향 내측에 배치된 로터(20)를 구비한다. 모터(1)의 영구 자석(25)의 최대 에너지곱은, 100kJ/m³이상으로 설정되어 있다. 모터(1)는 8개의 계자극의 직경 방향 내측에 배치되어 9개의 코일을 구비하는 전기자를 갖는 모터(점선)보다도 큰 출력 밀도를 얻을 수 있다.

상기한 본 실시예는, 이하의 이점을 갖는다.

(1) 전기자 스테이터(10)는, 로터(20)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 따라서, 전기자 스테이터(10)가 로터(20)의 내측에 배치되는 경우보다도 전기자 스테이터(10)의 단위 각도 당 표면적이 넓다. 이러한 전기자 스테이터(10)에 고정되는 정류자(17)는, 복잡한 구성에 대하여 대처하기 쉽고, 보다 많은 세그먼트(16)를 구비할 수 있다. 따라서, 모든 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)로의 배선이 용이해진다.

(2) 전기자 스테이터(10)에 구비된 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)은, 정류자(17)의 복수의 세그먼트(16)에 각각 접속되어 있다. 정류자(17)에 습접하는 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)는, 로터(20)와 함께 회전하여 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 전류를 공급함과 함께, 정류를 행한다. 따라서, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)을 구비한 전기자 스테이터(10)가 로터(20)의 외측에 배치된 구성의 모터(1)에 있어서, 제어 회로를 이용하지 않고 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 마다 정류를 행하는 것이 가능하다. 또한, 양극측 정 류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 중 어느 한개로 단락된 코일만이 자속을 발생하지 않는 구성으로 할 수 있다. 그 결과, 종래의 모터와 비교하여, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

(3) 정류자(17)가 갖는 세그먼트(16)의 수는, 계자극의 수(2P)와 코일의 수(Q)를 이용하여 P×Q로 용이하게 도출된다. 따라서, 모터(1)의 설계를 용이하게 행할 수 있다.

(4) 「360도/(계자극의 수(2P)/2)」로 구해진 각도인 90도 간격의 4개의 세그먼트(16) 끼리는, 제1 내지 제9 단락 부재(18a 내지 18i) 중 어느 하나로 단락되어 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 중 어느 하나에 접속되어 있다. 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)은, 1개의 폐루프를 구성하도록 직렬로 접속되어 있다. 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이의 각도는, 「360도/계자극의 수(2P)」의 홀수배로 구해지는 각도, 즉 본 실시예에서는 45도의 1배로서의 45도로 설정된다. 이러한 모터(1)에 있어서, 로터(20)가 회전하면, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)는, 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)이 구성하는 1개의 폐루프 위를 이동해간다. 그리고, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 중 어느 하나에 의해 단락되어 있는 코일 이외의 코일에는 전류가 흘러서 자속이 발생된다. 즉, 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 중, 전류가 공급되지 않는 코일은 항상 1개이기 때문에, 종래의 모터와 비교하여 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)의 사용 효율을 확실히 향상시킬 수 있다. 또한, 모터(1) 구동 시에는, 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37) 사이에, 9개의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i) 중 8개에 의해 병렬 회로가 형성된다. 따라서, 각각의 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)에 걸리는 전압을 작게 하고, 정류를 양호하게 할 수 있다.

(5) 모터(1)의 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)는, (2P,Q)=(8,9)로 설정되어 있다. 계자극(영구 자석(25))의 최대 에너지곱은 100kJ/m³보다도 크다. 또한, 전기자 스테이터(10)는, 영구 자석(25)에 의해 구성된 8개의 계자극을 구비한 로터(20)에 대하여, 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 따라서, 영구 자석의 최대 에너지곱이 100kJ/m³이상의 범위에서는, 모터(1)는 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)가 (2P,Q)=(8,9)로 공통이라도 전기자 스테이터(10)가 로터(20)의 직경 방향 내측에 배치된 모터에 비교하여, 큰 출력 밀도를 얻는다. 그 결과, 모터(1)는, 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)가 (2P,Q)=(8,9)로 공통이라도 전기자 스테이터(10)가 로터(20)의 직경 방향 내측에 배치된 모터에 비교하여, 큰 출력을 얻을 수 있다.

(6) 계자극의 수(2P)가 「8」인 본 실시예에 있어서, 코일의 수(Q)는, 「계자극의 수(2P)×3/4」보다도 크고 또한 「계자극의 수×3/2」보다도 작은 범위 내에서, 계자극의 수(2P)와는 다르도록 「9」로 설정하였다. 이렇게 코일의 수(Q)를 설정함으로써, 계자극의 수(2P)가 「2」이고 코일의 수(Q)가 「3」인 종래의 모터의 단절권계수(0.866)보다도 큰 단절권계수(0.985)를 갖는 모터(1)를 실현할 수 있다. 따라서, 모터(1)는, 종래의 모터보다도 큰 출력을 얻을 수 있다. 또한, 도 8을 보아 알 수 있듯이, 코일의 수(Q)를 이렇게 설정함으로써, 종래의 모터의 정류 전 압(8V)에 대하여, 본 실시예의 모터의 정류 전압(2.7V)은 작다.

(7) 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)의 각각은, 스테이터 코어(11)의 티스(11b)에 집중권으로 권회되어 있다. 따라서, 각 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)은, N극 및 S극을 확실히 발생시킬 수 있다.

(8) 제1 내지 제9 단락부재(18a 내지 18i)의 각각은, 90도 간격의 4개의 세그먼트(16) 끼리를 단락하여 동전위로 하고 있다. 더욱이, 4개씩의 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)가 정류자(17)에 습접하고 있다. 따라서, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)로의 전류의 공급이 고르지 못한 것을 저감시킬 수 있음과 함께, 불꽃의 발생을 억제한다. 따라서, 정류자(17), 양극측 정류 브러시(36), 및 음극측 정류 브러시(37)에 가해지는 손상을 경감할 수 있다.

(9) 로터(20)는, 로터 코어(22)에 영구 자석(25)이 매설된 매립 자석형이다. 따라서, 릴럭턴스 토크(reluctance torque)를 적극적으로 이용하여 모터(1)를 고 토크화할 수 있다.

(10) 정류자(17)는, 로터(20)가 아니라 전기자 스테이터(10)에 고정되어 있다. 따라서, 로터(20)가 회전하여도 정류자(17)는 진동하기 어렵기 때문에, 확실한 정류를 실현하기 쉽다.

(11) 정류자(17)는, 티스(11b)에 대향하도록 배치되어 있다. 따라서, 정류자(17)(세그먼트(16))와 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)과의 사이의 거리가 짧아도 되고, 도선(14)이 짧아도 된다.

(12) 양극측 정류 브러시(36) 및 음극측 정류 브러시(37)는, 브러시 홀 더(34)로부터 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)을 향하는 방향으로 부세되어 원고리 형상의 정류자(17)에 습접한다. 양극측 급전 브러시(41) 및 음극측 급전 브러시(42)는, 브러시 홀더(34)로부터 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i)과는 반대측에 부세되어 슬립링(32,33)에 각각 습접한다. 다시 말하면, 회전축(21)이 연장되는 방향에 있어서 브러시(36,37,41,42)는, 슬립링(32,33)과 정류자(17)와의 사이에 배치되어 있다. 따라서, 브러시 홀더(34)의 축방향 위치가 안정된다. 이것에 의해, 정류자(17)와 정류 브러시(36,37)와의 습접이 안정된다.

이하, 본 발명을 구체화한 제2 실시예를 도면에 따라 설명한다. 본 실시예에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략한다.

도 10에 본 실시예의 모터(50)의 전개도를 나타낸다. 본 실시예의 모터(50)는, 상기 제1 실시예의 모터(1)와 비교하여, 영구 자석(25)에 의해 구성되는 계자극의 수(2P), 전기자 스테이터(10)에 구비된 코일의 수(Q), 정류자(51)의 세그먼트(56)의 수, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)의 수 및 양극측 급전 브러시(54) 및 음극측 급전 브러시(55)의 수가 다르다.

모터(50)의 로터(20)는, 10개의 계자극을 구비하고 있다. 즉, 모터(50)에 있어서의 계자극의 수(2P)는 「10」이다. 그리고, 모터(50)의 코일의 수(Q)는, 상기 제1 실시예와 동일하게, 「계자극의 수(2P)×3/4」보다도 크고 또한 「계자극의 수(2P)×3/2」보다도 작은 범위 내에서, 계자극의 수(2P)와는 다르도록 설정되어 있다. 즉, 계자극의 수(2P)가 「10」인 점으로부터, 코일의 수(Q)는, (15/2) < Q < 15의 범위 내에서, 본 실시예의 계자극의 수「10」을 제외한 「8」「9」「11」「12」「13」「14」중으로부터 설정되어 있다. 본 실시예에서는, 코일의 수(Q)는 「8」로 설정되어 있다. 도 8로부터, 계자극의 수(2P)가 「10」이고 코일의 수(Q)가 「8」인 모터(1)의 단절권계수(K)는 0.924이다.

정류자(51)를 구성하는 복수의 세그먼트(56)의 수도, 상기 제1 실시예와 마찬가지로 「(계자극의 수(2P)/2)×Q」 즉 「P×Q」로 설정되어 있다. 본 실시예에서는, P는 「5」, Q는 「8」인 점으로부터, 세그먼트의 수는 「40」으로 설정되어 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 각 세그먼트(56)에 대하여, 주방향 한쪽으로 순차로 1번 내지 40번으로 붙이도록 한다. 또한, 본 실시예에 있어서, 1번의 세그먼트(56)부터 주방향 한쪽으로 순차로 제1 내지 제5 세그먼트로 하고, 그 제1 내지 제5 세그먼트가 8조 설정되어 있다. 즉, 제1 내지 제5 세그먼트를 포함하는 세그먼트 그룹으로서 8개의 그룹이 있다. 즉, 제1 세그먼트 그룹은, 1번, 2번, 3번, 4번, 5번의 5개의 세그먼트(56)를 포함한다. 제2 세그먼트 그룹은, 6번, 7번, 8번, 9번, 10번의 세그먼트(56)를 포함한다. 최종적으로, 제8 세그먼트 그룹은, 36번, 37번, 38번, 39번, 40번의 세그먼트(56)를 포함한다. 바꾸어 말하면, 제1 내지 제8 세그먼트 그룹의 제1 세그먼트는, 각각 1번, 6번,…,36번의 세그먼트(56)이다. 제1 내지 제8 세그먼트 그룹의 제2 세그먼트는, 각각 2번, 7번,…,37번의 세그먼트(56)이고, 제3 세그먼트는 3번, 8번, …,38번의 세그먼트(56)이며, 제4 세그먼트는 4번, 9번,…,39번의 세그먼트(56)이고, 제5 세그먼트는 5번, 10번,…,40번의 세그먼 트(56)이다.

제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)의 각각은, 대응하는 세그먼트 그룹에 있어서의 제1 및 제2 세그먼트에 접속되어 있다.

즉, 제1 코일(60a)은, 도선(14)이 1번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 1번 및 2번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 2번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 제2 코일(60b)은, 도선(14)이 6번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 6번 및 7번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 7번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 제3 코일(60c)은, 도선(14)이 11번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 11번 및 12번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 12번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 제4 코일(60d)은, 도선(14)이 16번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 16번 및 17번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 17번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 코일(60e)은, 도선(14)이 21번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 21번 및 22번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 22번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 제6 코일(60f)은, 도선(14)이 26번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 26번 및 27번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 27번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 제7 코일(60g)은, 도선(14)이 31번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 31번 및 32번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 32번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다. 제8 코일(60h)은, 도선(14)이 36번의 세그먼트(56)로부터 연장되어 36번 및 37번의 세그먼트(16)에 대향하는 티스(11b)에 권회되고, 37번의 세그먼트(56)에 접속되어 구성되어 있다.

또한, 72도 간격의 세그먼트(56) 끼리, 즉 7개 간격의 세그먼트(56) 끼리를 동전위로 하도록, 이들 세그먼트(56)를 제1 내지 제8 단락부재(61a 내지 61h)에 의해 단락한다. 단락되는 세그먼트(56) 간의 간격(72도)은, 「360도/(계자극의 수(2P)/2)」로 구해지는 각도이다.

즉, 제1 단락부재(61a)는 1번, 9번, 17번, 25번, 33번의 세그먼트(56)를 서로 단락시키고, 제2 단락부재(61b)는 2번, 10번, 18번, 26번, 34번의 세그먼트(56)를 서로 단락시킨다. 또한, 제3 단락부재(61c)는 3번, 11번, 19번, 27번, 35번의 세그먼트(56)를 서로 단락시키고, 제4 단락부재(61d)는 4번, 12번, 20번, 28번, 36번의 세그먼트(56)를 서로 단락시킨다. 또한, 제5 단락부재(61e)는 5번, 13번, 21번, 29번, 37번의 세그먼트(56)를 서로 단락시키고, 제6 단락부재(61f)는 6번, 14번, 22번, 30번, 38번의 세그먼트(56)를 서로 단락시킨다. 또한, 제7 단락부재(61g)는 7번, 15번, 23번, 31번, 39번의 세그먼트(56)를 서로 단락시키고, 제8 단락부재(61h)는 8번, 16번, 24번, 32번, 40번의 세그먼트(56)를 서로 단락시킨다.

이렇게 제1 내지 제8 단락부재(61a 내지 61h)에 의해, 72도 간격으로 5개의 세그먼트(56) 끼리를 단락시킴으로써, 각 세그먼트(56)는 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 중 어느 하나에 접속된다. 또한, 각 제1 내지 제8 단락부재(61a 내지 61h)에 의해, 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은 도 12에 나타낸 바와 같이 직렬로 접속되고, 1개의 폐루프(제4 코일(60d)→제7 코일(60g)→제2 코일(60b)→제5 코일(60e)→제8 코일(60h)→제3 코일(60c)→제6 코일(60f)→제1 코일(60a)→제4 코 일(60d))를 구성한다.

또한, 모터(50)의 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)는, 상기 제1 실시예와 동일하게 각각 「계자극의 수(2P)/2」개 구비되어 있다. 즉, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)는, 각각 5개씩 총10개 구비되어 있다. 양극측 정류 브러시(52) 및 이 음극측 정류 브러시(53) 간의 각도는, 「360도/계자극의 수(2P)」의 홀수배로 구해지는 각도(본 실시예에서는 36도)로 설정된다. 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)는, 주방향으로 교호적으로 늘어서도록 브러시 홀더(34)(도 1 참조)에 수용되어 있다.

양극측 정류 브러시(52)에 전기적으로 접속되는 양극측 급전 브러시(54)와, 음극측 정류 브러시(53)에 전기적으로 접속되는 음극측 급전 브러시(55)는, 각각 5개씩 총10개 구비되어 있다.

상기와 같이 구성된 모터(50)에 있어서, 예를 들면, 도 10의 상태에서는, 양극측 정류 브러시(52)의 1개가 1번 및 2번의 세그먼트(56) 사이를 걸치도록 위치됨과 함께, 음극측 정류 브러시(53)의 1개가 21번 및 22번의 세그먼트(56) 사이를 걸치도록 위치한다. 이 때, 제1 코일(60a)은, 1번 및 2번의 세그먼트(56) 사이를 걸치는 양극측 정류 브러시(52)로 단락되기 때문에, 제1 코일(60a)에는 전류가 흐르지 않고, 자속을 발생하지 않는다. 마찬가지로, 21번 및 22번의 세그먼트(56) 사이를 걸치는 음극측 정류 브러시(53)가 제5 코일(60e)을 단락하기 위하여, 이 제5 코일(60e)에는 전류가 흐르지 않기 때문에, 코일(60e)로부터는 자속을 발생하지 않는다. 또한, 각 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은 제1 내지 제8 단락부재(61a 내지 61h)로 단락되어 있기 때문에, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53) 사이에서는, 제4 코일(60d), 제7 코일(60g), 및 제2 코일(60b)이 직렬로 접속된 상태가 됨과 함께, 제6 코일(60f), 제3 코일(60c), 및 제8 코일(60h)이 직렬로 접속된 상태가 된다. 즉, 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 중 2개가 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)에 의해 단락되어 전류가 흐르지 않고, 다른 6개의 코일에 의해 병렬 회로가 구성된다.

도 11은, 도 10에 나타낸 상태로부터 로터(20)가 세그먼트(56)의 주방향의 폭 절반만큼 회전한 상태의 모터(50)의 전개도를 나타낸다. 이 때, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)의 어느 것이나, 인접하는 세그먼트(56) 끼리 사이를 걸치고 있지 않다. 따라서, 전류가 흐르지 않는 코일은 존재하지 않는다. 즉, 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 모두에 전류가 흘러서 자속이 발생한다. 그리고, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53) 사이에서는, 제1 코일(60a), 제4 코일(60d), 제7 코일(60g), 및 제2 코일(60b)이 직렬로 접속된 상태가 됨과 함께, 제6 코일(60f), 제3 코일(60c), 제8 코일(60h), 및 제5 코일(60c)이 직렬로 접속된 상태가 된다.

즉, 모터(50)에 전원이 공급되어 로터(20)가 회전하면, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)는, 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)에 의해 구성되는 1개의 폐루프 위를 이동해간다. 도 12에 있어서, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)는, 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)에 의해 구성되는 폐루프 위를 반시계회전 방향으로 회전한다. 또한, 「360도/(계자극의 수(2P)/2)」로 구해진 72도 간격의 5개의 세그먼트(56)끼리가 제1 내지 제8 단락부재(61a 내지 61h)로 단락된다. 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53) 사이의 각도는, 「360도/계자극의 수(2P)」의 홀수배로 구해지는 각도이다. 그 때문에, 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 중 어느 2개에는 전류가 흐르지 않고, 나머지 6개의 코일에 전류가 흘러서 자속이 발생하는 상태와, 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)의 모두에 전류가 공급되어 자속이 발생하는 상태가 교호적으로 반복된다. 각 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)에 공급되는 전류의 방향은, 순차로 전환되어 간다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 이하의 이점을 갖는다.

(21) 전기자 스테이터(10)에 구비된 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은, 정류자(51)를 구성하는 복수의 세그먼트(56)에 각각 접속되어 있다. 정류자(51)에 습접하는 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)가 로터(20)와 함께 회전하여, 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)에 전류를 공급함과 함께, 정류를 행한다. 따라서, 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)를 구비한 전기자 스테이터(10)가 로터(20)의 직경 방향 외측에 배치된 구성의 모터(50)에 있어서, 제어 회로를 이용하지 않고 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)마다 정류를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 중, 양극측 정류 브러시(52)에 의해 단락된 코일과, 음극측 정류 브러시(53)에 의해 단락된 코일의 2개만 자속이 발생하지 않는 구성으로 할 수 있다. 그 결과, 종래의 모터와 비교하여 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

(22) 「360도/(계자극의 수(2P)/2)」로 구해진 72도 간격의 5개의 세그먼트(56)끼리는, 제1 내지 제8 단락 부재(61a 내지 61h)로 단락되고 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 중 어느 하나에 접속되어 있다. 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은, 1개의 폐루프를 구성하도록 직렬로 접속되어 있다. 양극측 정류 브러시(52) 및 이 음극측 정류 브러시(53) 사이의 각도는, 「360도/계자극의 수(2P)」의 홀수배로 구해지는 각도(본 실시예에서는 36도의 1배인 36도)이다. 이러한 모터(50)의 로터(20)가 회전하면, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)는, 정류자(51)에 습접함으로써 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)이 구성하는 1개의 폐루프 위를 이동해간다. 그리고, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)에 의해 단락되어 정류가 행해지고 있는 코일 이외의 코일에는 전류가 흘러서 자속이 발생된다. 즉, 8개의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h) 중, 전류가 공급되지 않은 코일은 최대 2개이기 때문에, 종래의 모터와 비교하여 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)의 사용 효율을 확실히 향상시킬 수 있다. 모터(50)의 구동시에는, 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53) 사이에 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)에 의해 병렬 회로가 형성되기 때문에, 각각의 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)에 걸리는 전압을 작게 하고, 정류를 양호하게 행할 수 있다.

(23) 계자극의 수(2P)가 「10」인 본 실시예에서는, 코일의 수(Q)는 「계자극의 수(2P)×3/4」보다도 크고 또한 「계자극의 수×3/2」작은 범위 내에서, 계자극의 수와 다르도록 「8」로 설정하였다. 이렇게 설정함으로써, 계자극의 수(2P)가 「2」이고 코일의 수(Q)가 「3」인 종래의 모터의 단절권계수(0.866)보다도 큰 단 절권계수(0.924)를 갖는 모터(50)로 할 수 있다. 따라서, 모터(50)는, 종래의 모터보다도 큰 출력을 얻을 수 있다. 또한, 도 8을 보아 알 수 있듯이, 코일의 수(Q)를 이렇게 설정함으로써, 종래의 모터보다도 정류 전압을 작게할 수 있다.

(24) 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은, 스테이터 코어(11)의 티스(11b)에 집중권으로 권회되어 있기 때문에, 각 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은 N극 및 S극의 어느 하나의 자극을 확실히 발생시킬 수 있다.

(25) 각 세그먼트(56) 사이에 있어서, 72도 간격의 5개의 세그먼트(56) 끼리를 동전위로 하도록 제1 내지 제8 단락 부재(61a 내지 61h)에 의해 단락하고, 각각 5개씩의 양극측 정류 브러시(52) 및 음극측 정류 브러시(53)가 정류자(51)에 습접하고 있다. 따라서, 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)로의 전류의 공급이 고르지 못한 것을 저감시킬 수 있음과 함께, 불꽃의 발생을 억제하여, 정류자(51), 양극측 정류 브러시(52), 및 음극측 정류 브러시(53)에 가해지는 손상을 경감할 수 있다.

본 발명의 실시예는, 이하와 같이 변경하여도 된다.

상기 각 실시예에서는, 2개의 영구 자석(25)이 1개의 계자극을 구성하고 있으나, 이것에 한하지 않고, 1개의 영구 자석(25)으로 1개의 계자극을 구성하여도 된다. 이렇게 구성하면, 부품 점수를 줄이고, 제조 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 조립도 용이하게 행할 수 있다.

상기 각 실시예에서는, 모터(1,50)는, 로터 코어에 영구 자석(25)이 매설된 매립 자석형 모터(IPM 모터)로 이루어져 있으나, 이것에 한하지 않고, 매립 자석형 모터가 아닌 모터여도 된다.

상기 각 실시예에서는, 양극측 정류 브러시(36,52) 및 음극측 정류 브러시(37,53)는 각각 복수 개 구비되어 있다. 그러나, 제1 내지 제9 코일(12a 내지 12i), 제1 내지 제8 코일(60a 내지 60h)은 제1 내지 제9 단락 부재(18a 내지 18i), 제1 내지 제8 단락부재(61a 내지 61h)로 단락되어 있기 때문에, 양극측 정류 브러시(36,52) 및 음극측 정류 브러시(37,53)는 각각 1개까지 줄일 수 있다. 이 때, 양극측 정류 브러시(36,52) 및 음극측 정류 브러시(37,53)는, 이 양극측 정류 브러시(36,52) 및 이 음극측 정류 브러시(37,53) 사이에, 「360도/계자극의 수(2P)」의 홀수배의 각도를 갖고 배치되도록 한다. 이렇게 구성하면, 모터(1,50)을 보다 소형화할 수 있다.

상기 제1 실시예의 모터(1)는, 계자극의 수(2P)가 「8」이고 코일의 수(Q)가 「9」로 설정되어 있다. 또한, 상기 제2 실시예의 모터(50)는, 계자극의 수(2P)가 「10」이고 코일의 수(Q)가 「8」로 설정되어 있다. 그러나, 이것에 한하지 않고, 코일의 수(Q)를, 「계자극의 수(2P)×3/4」보다도 크고 또한 「계자극의 수×3/2」작은 범위 내에서, 계자극의 수와 다르도록 설정하여도 된다. 이렇게 구성하는 것이라면, 종래의 계자극의 수(2P)가 「2」이고 코일의 수(Q)가 「3」인 종래의 모터에 있어서의 단절권계수보다도 큰 단절권계수를 갖는 모터를 얻을 수 있다(도 8에 있어서, 큰 프레임으로 둘러쌓인 부분의 데이터를 갖는 모터를 얻는다). 그 결과, 종래의 모터보다도 출력이 큰 모터를 얻을 수 있다.

상기 각 실시예에서는, 영구 자석(25)은, 최대 에너지곱이 100kJ/m³이상인 것이 사용되고 있으나, 이것에 한하지 않고, 100kJ/m³보다 작은 것을 사용하여도 된다. 이 경우라도, 도 9에 나타낸 바와 같이, 계자극의 수(2P)가 클수록 모터의 출력 밀도는 커진다.

상기 제1 실시예의 모터(1)는, 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)가 (2P,Q)=(8,9)로 설정되어 있으나, 이것에 한하지 않는다. 예를 들면, (2P,Q)=(2,3),(4,5),(6,8) 중 어느 하나로 설정되어도 된다. 또한, 도 9에 실선으로 나타낸 그래프로부터, 계자극의 수(2P)가 「4」이상인 모터는, 영구자석의 최대 에너지곱의 증대에 동반하여, 모터의 출력 밀도가 증대한다고 생각된다. 따라서, 계자극의 수(2P) 및 코일의 수(Q)의 조합은, (2P,Q)=(2,3),(4,5),(6,8)의 3조에 한하지 않고, 계자극의 수(2P)가 「4」이상이면, 다른 조합이 되도록 설정하여도 된다. 이러한 구성이라면, 영구자석의 최대 에너지곱을 증대시킴으로써, 보다 큰 출력 밀도를 얻는 모터를 얻을 수 있다.

상기 각 실시예에서는, 정류자(17)는, 제2 하우징 부재(3b)를 통해 전기자 스테이터(10)에 고정되어 있으나, 직접 전기자 스테이터(10)에 고정되어도 된다.

상기 각 실시예의 모터는, 이너 로터형이었다. 즉, 영구자석(25)으로 구성된 복수의 계자극을 구비한 로터(20)의 직경 방향 외측에, 복수의 코일을 구비한 전기자 스테이터(10)를 배치하고 있고, 모터(1,50)에 전류가 공급되면, 전기자 스테이터(10)의 직경 방향 내측에 배치된 로터(20)가 회전하는 구성으로 이루어져 있었다. 그러나, 모터를 아우터 로터형으로 하여도 된다. 구체적으로는, 영구자석(25) 으로 구성된 계자극을 구비한 계자체로서의 스테이터를 중심부에 배치하고, 이 스테이터의 직경 방향 외측에, 복수의 코일을 구비한 전기자체로서의 로터로서 배치하는 구성이여도 된다. 이 경우, 정류자(17,51)는 로터로서의 전기자체와 함께 회전한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

복수의 계자극을 구비한 계자체와,

상기 계자체의 직경 방향 외측에 배치되어 복수의 코일을 갖는 전기자체와,

상기 전기자체에 고정되고, 상기 코일이 각각 접속되는 복수의 세그먼트를 갖는 정류자와,

상기 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부와,

상기 정류자와 상기 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치 및 상기 정류자와 상기 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용하며, 상기 계자체에 고정되는 브러시 홀더를 포함하는 모터.
복수의 계자극을 구비한 로터와,

상기 로터의 직경 방향 외측에 배치되어 복수의 코일을 갖는 전기자 스테이터와,

상기 코일이 각각 접속되는 복수의 세그먼트를 갖는 정류자와,

상기 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부와,

상기 정류자와 상기 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치 및 상기 정류자와 상기 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용하며, 상기 로터와 함께 회전하는 브러시 홀더를 포함하는 모터.
2P개(P는 자연수)의 계자극을 구비한 로터와,

상기 로터의 직경 방향 외측에 배치되어 Q개(Q는 자연수)의 코일을 갖는 전기자 스테이터와,

상기 코일이 각각 접속되는 P×Q개의 세그먼트를 갖는 정류자와,

상기 코일에 전류를 공급하기 위한 급전부와,

상기 정류자와 상기 급전부에 습접하는 양극측 브러시 장치 및 상기 정류자와 상기 급전부에 습접하는 음극측 브러시 장치를 수용하며, 상기 로터와 함께 회전하는 브러시 홀더를 포함하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 세그먼트는, 상기 정류자의 축선 주위에 등각도 간격으로 배치되고,

「360도/(계자극의 수/2)」의 각도 간격을 갖는 세그먼트끼리는 단락 부재로 서로 단락되며,

상기 복수의 코일의 전부는 직렬로 접속되어 1개의 폐루프를 구성하고,

상기 양극측 브러시 장치는, 상기 정류자에 습접하는 양극측 정류 브러시를 가지며,

상기 음극측 브러시 장치는, 상기 정류자에 습접하는 음극측 정류 브러시를 갖고,

상기 양극측 정류 브러시와 상기 음극측 정류 브러시는, 「360도/계자극의 수」의 홀수배의 각도 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계자극의 수는 4이상인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계자극의 최대 에너지곱은 100kJ/m³이상인 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코일의 수는, 상기 계자극의 수와는 다르며, 「계자극의 수×3/4」보다는 크고 또한 「계자극의 수×3/2」보다는 작은 것을 특징으로 하는 모터.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 전기자 스테이터는, 복수의 티스를 구비한 스테이터 코어를 구비하고,

상기 코일은 상기 티스에 집중권으로 권회되어 있는 것을 특징으로 하는 모터.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 로터는, 상기 계자극이 매설된 로터 코어를 갖는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 계자극의 수 및 상기 코일의 수의 조합은, (계자극의 수, 코일의 수)=(2,3),(4,5),(6,8),(8,9)의 4개의 조합 중 어느 하나로 설정되어 있고, 상기 계자극의 최대 에너지곱은 100kJ/m³이상인 것을 특징으로 하는 모터.
제2항에 있어서,

상기 전기자 스테이터는, 직경 방향으로 연장됨과 함께 복수의 코일이 각각 권회되는 복수의 티스를 구비하고,

상기 정류자는 상기 티스에 대향하도록 상기 전기자체에 고정되는 것을 특징으로 하는 모터.
제1항에 있어서,

상기 정류자는 원고리 형상이고, 복수의 상기 세그먼트는 주방향으로 배열되며,

상기 급전부는 원고리 형상이고,

상기 브러시 장치의 각각은, 상기 정류자와 급전부와의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 모터.
직경 방향 내측에 배치된 마그네트 로터와,

직경 방향 외측에 배치된 전기자 스테이터와,

상기 전기자 스테이터에 고정되는 정류자와,

상기 로터와 함께 회전하는 급전 브러시와,

상기 급전 브러시를 수용하고 또한 상기 로터와 함께 회전하는 브러시 홀더를 구비한 직류 모터.