TWI605666B

TWI605666B - Brush motor

Info

Publication number: TWI605666B
Application number: TW105124476A
Authority: TW
Inventors: Haruyoshi Hino
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2017-11-11
Also published as: EP3327908A4; EP3327908A1; WO2017022426A1; TW201713006A; JP2018152923A; BR112018002222B1; US10707735B2; EP3327908B1; US20180159409A1; BR112018002222A2

Description

有刷馬達

本發明係關於一種有刷馬達。

有刷馬達由於藉由電刷與整流子之作用切換流動至繞組之電流，故而可利用直流電流進行運轉。

例如，專利文獻1中揭示有用作汽車等之引擎啟動裝置之驅動源之有刷馬達。對於如專利文獻1所示般之有刷馬達，當使引擎啟動時，為了使處於停止狀態之引擎之曲軸旋轉，要求輸出較大之轉矩。又，引擎之燃燒動作開始後，為了使引擎之動作穩定，要求使曲軸以較高之旋轉速度旋轉。

不限於引擎啟動裝置之驅動源，對於驅動裝置之有刷馬達，一般地，要求例如如旋轉開始時之較低之旋轉速度之狀態下之較大之輸出轉矩、及較小之輸出轉矩之狀態下之較高之旋轉速度。

作為於如電池電壓般之有限電壓之條件下使有刷馬達以較高之旋轉速度旋轉的方法，考慮減少繞組之捲繞數。若減少繞組之捲繞數，則可抑制妨礙電流之供給之感應電壓，因此，即便為較高之旋轉速度，亦能夠供給電流。因此，可使有刷馬達以較高之旋轉速度旋轉。但是，若繞組之捲繞數減少，則於例如如旋轉開始時之較低之旋轉速度之狀態能夠輸出之轉矩減少。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-154704號公報

因此，作為繞組之捲繞數減少之情形時維持旋轉開始時之輸出轉矩之方法，例如，考慮使繞組之直徑較粗並且提高永久磁鐵之磁力。但是，使繞組較粗及提高永久磁鐵之磁力意味著有刷馬達之大型化。維持有刷馬達之大小之情形時，旋轉速度較低之狀態下之較大之輸出轉矩與輸出轉矩較小之狀態下之較高之旋轉速度存在取捨之關係。因此，難以於不使有刷馬達大型化之情況下以簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之兩特性。

本發明之目的在於提供一種能夠抑制大型化並且能夠以簡單構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性的有刷馬達。

本發明為了解決上述問題而採用以下構成。

(1)一種有刷馬達，上述有刷馬達具備：轉子，其設置為包含繞組、捲繞有上述繞組之鐵心、及與上述繞組電性連接之整流子，且能夠旋轉；電刷，其藉由與上述整流子接觸而對上述轉子流通電流；及可動永久磁鐵，其設置為隔著空隙與上述鐵心相對，且可於包含相對於上述電刷之相對之角度位置向滯後角方向移位之滯後角位置、及相較上述滯後角位置向前進角方向移位且使上述轉子產生較上述滯後角位置上之轉矩大之轉矩之前進角位置的角度範圍內，獨立於上述轉子而沿上述轉子之圓周方向移動；且隔著上述空隙與上述鐵心相對之上述可動永久磁鐵構成為，至少於對上述轉子供給電流之期間內，可於包含上述滯後角位置與上述前進角位置之上述角度範圍內向上述滯後角方向或上述前進角方向移動。

於(1)之有刷馬達中，轉子包含繞組、捲繞有該繞組之鐵心、及與繞組電性連接之整流子。可動永久磁鐵設置為可獨立於轉子而沿轉子之圓周方向移動。可動永久磁鐵可於包含滯後角位置、及前進角位置之角度範圍內移動。滯後角位置係相對於電刷之相對之角度位置向滯後角方向移位之位置，前進角位置係相較滯後角位置向前進角方向移位之位置。

此處，前進角方向係指與自電刷被供給電流之轉子進行旋轉時之轉子之旋轉方向相反之方向。滯後角方向係指與轉子之旋轉方向相同之方向。

可動永久磁鐵係至少於對轉子供給電流之期間內，於包含滯後角位置與前進角位置之角度範圍內向滯後角方向或前進角方向移動。

可動永久磁鐵位於前進角位置，就繞組之轉換電流之時序之觀點而言，等價於例如電刷能夠旋轉之情形時電刷位於滯後角位置。因此，藉由可動永久磁鐵位於前進角位置，而於轉子產生較可動永久磁鐵之滯後角位置上之轉矩大之轉矩。因此，較低之旋轉速度時之輸出轉矩增大。可動永久磁鐵位於滯後角位置，就繞組之轉換電流之時序之觀點而言，等價於例如電刷能夠旋轉之情形時電刷位於前進角位置。因此，藉由可動永久磁鐵位於滯後角位置而感應電壓之影響減少。因此，轉子之旋轉速度上升。

於(1)之有刷馬達，隔著空隙與鐵心相對之可動永久磁鐵於對轉子供給電流之期間內向滯後角方向或前進角方向移動。藉此，(1)之有刷馬達不使電刷移動便可實現以較低之旋轉速度提昇輸出轉矩之運轉狀態、及於轉矩較小時使旋轉速度上升之運轉狀態的兩個狀態。

因此，根據(1)之有刷馬達，能夠抑制大型化並且能夠以簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

(2)如(1)之有刷馬達，其中隔著上述空隙與上述鐵心相對之上述可動永久磁鐵係構成為，藉由上述可動永久磁鐵與上述轉子之磁作用，相對於上述電刷相對地向上述前進角方向及上述滯後角方向中之至少一個方向移動。

(2)之有刷馬達之可動永久磁鐵係藉由可動永久磁鐵與轉子之磁作用而向前進角方向及滯後角方向中之至少一個方向移動。有刷馬達本來具備之磁作用之性質被用於可動永久磁鐵之移動。因此，根據(2)之有刷馬達，能夠抑制大型化並且能夠以更簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

(3)如(2)之有刷馬達，其中隔著上述空隙與鐵心相對之上述可動永久磁鐵係構成為，至少於對上述轉子供給電流之期間內，藉由作用於上述可動永久磁鐵之上述轉子之反作用力而相對於上述電刷相對地向上述前進角方向移動。

於(3)之有刷馬達，藉由隔著空隙與鐵心相對之可動永久磁鐵向前進角方向移動，而於轉子產生較可動永久磁鐵位於滯後角位置之情形大之轉矩。因此，較低之旋轉速度時之輸出轉矩增大。於(3)之有刷馬達，用於增大較低之旋轉速度時之輸出轉矩之可動永久磁鐵之移動藉由轉子之反作用力而實施。反作用力係因對轉子供給電流之期間內之可動永久磁鐵與轉子之磁作用而產生。因此，根據(3)之有刷馬達，能夠抑制大型化並且能夠以更簡單之構成使較低之旋轉速度時之輸出轉矩增大。

(4)如(2)之有刷馬達，其中隔著上述空隙與鐵心相對之上述可動永久磁鐵係構成為，至少於停止對上述轉子供給電流且上述轉子旋轉之期間內，藉由作用於上述可動永久磁鐵之上述轉子之吸引力而相對於上述電刷相對地向上述滯後角方向移動。

於(4)之有刷馬達，隔著空隙與鐵心相對之可動永久磁鐵藉由旋轉之轉子之吸引力而向滯後角方向移動。若可動永久磁鐵向滯後角方向移動，則之後，被供給電流時之轉子之旋轉速度相較可動永久磁鐵向滯後角方向移動之前之旋轉速度上升。於(4)之有刷馬達，用於使旋轉速度上升之可動永久磁鐵之移動藉由轉子之吸引力而實施。吸引力因可動永久磁鐵與轉子之磁作用而產生。因此，根據(4)之有刷馬達，能夠抑制大型化並且能夠以更簡單之構成使轉子之旋轉速度上升。

(5)如(1)至(4)中任一項之有刷馬達，其進而具備前進角移動限制部，該前進角移動限制部限制上述可動永久磁鐵超出上述角度範圍地向上述前進角方向移動。

於(5)之有刷馬達，限制可動永久磁鐵超出角度範圍地向前進角方向移動。因此，可抑制因可動永久磁鐵向前進角方向過度移動而導致較低之旋轉速度時之輸出轉矩降低的事態。根據(5)之有刷馬達，可進一步提昇輸出轉矩之特性。

作為前進角限制部，例如，可列舉抵接於可動永久磁鐵或與可動永久磁鐵一體地移動之構件之突起、階差等。又，作為前進角限制部，例如，可列舉將可動永久磁鐵或與可動永久磁鐵一體地移動之構件與殼體等連結之構件。

(6)如(1)至(5)中任一項之有刷馬達，其進而具備滯後角移動限制部，該滯後角移動限制部限制上述可動永久磁鐵超出上述角度範圍地向上述滯後角方向移動。

於(6)之有刷馬達，限制可動永久磁鐵超出角度範圍地向滯後角方向移動。因此，可抑制於上述使旋轉速度上升之運轉狀態下旋轉速度之上升受阻的事態。根據(6)之有刷馬達，可進一步提昇輸出轉矩之特性。

作為滯後角限制部，例如，可列舉抵接於可動永久磁鐵或與可動永久磁鐵一體地移動之構件之突起、階差等。又，作為滯後角限制部，例如，可列舉將可動永久磁鐵或與可動永久磁鐵一體地移動之構件與殼體等連結之構件。

(7)如(1)至(6)中任一項之有刷馬達，其進而具備磁鐵移動部，該磁鐵移動部構成為，至少於對上述轉子供給電流之期間內，使隔著上述空隙與上述鐵心相對之上述可動永久磁鐵於包含上述滯後角位置與上述前進角位置之上述角度範圍內向上述滯後角方向或上述前進角方向移動。

於(7)之有刷馬達，磁鐵移動部使可動永久磁鐵向滯後角方向或前進角方向移動。因此，可容易地實現以較低之旋轉速度提昇輸出轉矩之運轉狀態、及轉矩較小時使旋轉速度上升之運轉狀態的兩個狀態。

作為磁鐵移動部，例如，可列舉藉由彈性力使可動永久磁鐵移動之彈性構件、藉由電力使可動永久磁鐵移動之致動器或馬達。

(8)如(7)之有刷馬達，其中上述磁鐵移動部係於藉由對上述轉子供給電流而上述轉子之旋轉開始之時間點，使上述可動永久磁鐵位於上述前進角位置，於藉由對上述轉子供給電流而上述轉子進行旋轉之期間內，使上述可動永久磁鐵朝上述滯後角位置向上述滯後角方向移動。

根據(8)之有刷馬達，於藉由對轉子供給電流而轉子之旋轉開始之時間點，使可動永久磁鐵位於前進角位置，藉此，可提昇輸出轉矩。於藉由對轉子供給電流而轉子進行旋轉之期間內，使可動永久磁鐵朝滯後角位置向滯後角方向移動，藉此，可提昇旋轉速度。因此，根據(3)之有刷馬達，能夠抑制大型化並且能夠以簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

(9)如(8)之有刷馬達，其中上述磁鐵移動部係於藉由對上述轉子供給電流而上述轉子進行旋轉之期間內，基於上述轉子之旋轉速度之上升，使上述可動永久磁鐵朝上述滯後角位置向上述滯後角方向移動。

根據(9)之有刷馬達，於藉由對轉子供給電流而轉子進行旋轉之期間內，基於轉子之旋轉速度之上升，使可動永久磁鐵朝滯後角位置向滯後角方向移動，藉此，可順利地擴大轉子之旋轉速度之範圍。

(10)如(7)至(9)中任一項之有刷馬達，其中上述磁鐵移動部包含藉由彈性力對上述可動永久磁鐵朝上述滯後角方向彈推之彈性構件。

根據(10)之有刷馬達，利用彈性構件之彈性力作為用於對可動永久磁鐵朝滯後角方向彈推之力，因此，能夠以更簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

作為彈性構件，例如，可列舉彈簧、及彈性體。又，作為彈性構件，例如，可列舉扭力彈簧、螺旋彈簧、板彈簧、及空氣彈簧。

(11)如(7)至(9)中任一項之有刷馬達，其中上述彈性構件構成為，上述彈性構件之彈性力較上述轉子之旋轉開始時作用於上述可動永久磁鐵之上述轉子之反作用力小，且較隨著上述轉子之旋轉速度上升而轉矩降低時作用於上述可動永久磁鐵之上述轉子之反作用力大。

根據(11)之有刷馬達，彈性構件之彈性力較轉子之旋轉開始時作用於可動永久磁鐵之轉子之反作用力小，因此，於轉子之旋轉開始時，可動永久磁鐵藉由轉子之反作用力而向前進角方向移動。藉此，可於轉子之旋轉開始時提昇輸出轉矩。進而，彈性構件之彈性力較隨著轉子之旋轉速度上升而轉矩降低時作用於可動永久磁鐵之轉子之反作用力大，因此，隨著轉子之旋轉速度上升，而可動永久磁鐵藉由彈性力向滯後角方向移動。藉此，可提昇旋轉速度。如此，根據(6)之有刷馬達，可動永久磁鐵向前進角方向之移動及向滯後角方向之移動以使用彈性構件之彈性力與轉子之反作用力之自我調整功能之形式實施，因此，能夠小型化並且能夠以更簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

(12)如(10)或(11)之有刷馬達，其中上述可動永久磁鐵係於開始對上述轉子供給電流之前，藉由上述彈性構件之朝上述滯後角方向之彈推力而位於上述滯後角位置，且上述彈性構件係構成為，於開始對上述轉子供給電流之後至上述轉子旋轉之前之期間，以因作用於上述可動永久磁鐵之上述轉子之反作用力所致之上述可動永久磁鐵向上述前進角方向之移動開始的方式容許上述可動永久磁鐵朝上述前進角位置移動，當隨著上述轉子之旋轉速度上升而轉矩降低時，藉由上述彈性構件之彈推力使位於上述前進角位置之上述可動永久磁鐵向上述滯後角方向移動。

根據(12)之有刷馬達，於轉子之旋轉開始時，可動永久磁鐵藉由轉子之反作用力朝前進角位置移動。進而，隨著轉子之旋轉速度上升，而可動永久磁鐵藉由彈性力朝滯後角位置移動。因此，能夠小型化並且能夠以更簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

(13)如(1)至(12)中任一項之有刷馬達，其中上述有刷馬達進而具備至少收容上述轉子、上述電刷及上述可動永久磁鐵之殼體，上述轉子係能夠旋轉地支持於上述殼體，上述電刷係以上述電刷於上述轉子之旋轉方向上之位置固定之方式設置於上述殼體，且上述可動永久磁鐵係以可獨立於上述轉子而沿上述轉子之圓周方向移動之方式支持於上述殼體。

根據(13)之構成，殼體至少收容轉子、電刷、可動永久磁鐵及磁鐵移動部。進而，殼體支持轉子使之可旋轉，使電刷於轉子之旋轉方向上之位置固定，並且以可動永久磁鐵可獨立於轉子而沿轉子之圓周方向移動之方式支持可動永久磁鐵。藉此，可實現小型化之有刷馬達，而可抑制有刷馬達之大型化。

(14)如(13)之有刷馬達，其中上述有刷馬達具備：複數個上述可動永久磁鐵，其等沿上述轉子之圓周方向排列配置；及可動磁軛部，其配置於上述可動永久磁鐵與上述殼體之間，且固定有上述複數個可動永久磁鐵；且上述複數個可動永久磁鐵介隔上述可動磁軛部支持於上述殼體。

根據(14)之構成，固定有可動永久磁鐵之可動磁軛部配置於殼體與可動永久磁鐵之間，因此，於隔著可動磁軛部與可動永久磁鐵相反之區域，因場所引起之磁通之偏差得到抑制。因此，當可動永久磁鐵移動時，因永久磁鐵相對於殼體之磁力引起之阻力之不均得到抑制，而可動永久磁鐵之移動變得順利。因此，輸出轉矩及旋轉速度之特性之變化變得順利。

本發明之有刷馬達係直流馬達。有刷馬達係藉由電刷與整流子切換流動至繞組之電流的馬達。作為有刷馬達，例如，可列舉徑向間隙型馬達或軸向間隙型馬達。本發明之電刷之數量並無特別限定。電刷之數量可為例如2個，亦可為3個以上。作為電刷，例如，可列舉固定於有刷馬達之殼體等之電刷、或可移動地支持於有刷馬達之殼體等之電刷。可動永久磁鐵之數量並無特別限定。作為可動永久磁鐵，例如，可列舉直接可移動地支持於有刷馬達之殼體等之磁鐵、或固定於可移動地支持於有刷馬達之殼體等之可動部之磁鐵。本發明中之設定前進角位置及滯後角位置之範圍較佳為設定為於對轉子供給電流之情形時使轉子產生轉矩之可動永久磁鐵之位置之範圍。滯後角位置及前進角位置例如較佳為於包含對轉子供給電流之情形時使轉子產生最大轉矩之可動永久磁鐵之位置即最大轉矩位置的範圍內設定。滯後角位置及前進角位置例如較佳為於對轉子供給電流之情形時使轉子產生最大轉矩之可動永久磁鐵之位置即最大轉矩位置至向滯後角方向以電角度計為90°之位置的範圍內設定。於該情形時，於對轉子供給電流之情形時，可使轉子產生相同方向之轉矩。

根據本發明，可抑制有刷馬達之大型化並且可提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

2‧‧‧殼體

3‧‧‧可動永久磁鐵

5‧‧‧轉子

6‧‧‧旋轉軸

7‧‧‧鐵心

7a‧‧‧齒

8‧‧‧整流子

8a‧‧‧接觸片

9‧‧‧繞組

10‧‧‧有刷馬達

14‧‧‧軸承

15‧‧‧正極端子

16‧‧‧纜線

20a‧‧‧筒部

20b‧‧‧前外殼

20c‧‧‧後外殼

21‧‧‧電刷固持器

22‧‧‧固定電刷

23‧‧‧固定電刷

24‧‧‧負極端子

25‧‧‧磁鐵移動部

25a‧‧‧彈性構件

26‧‧‧限制部

26a‧‧‧前進角移動限制部

26b‧‧‧滯後角移動限制部

31‧‧‧可動磁軛部

37‧‧‧缺口

37a‧‧‧端壁

209‧‧‧繞組

210‧‧‧有刷馬達

A‧‧‧前進角方向

B‧‧‧滯後角方向

C‧‧‧周向

D‧‧‧旋轉方向

G‧‧‧空隙

H‧‧‧調整角度範圍

L1‧‧‧滯後角位置

L2‧‧‧前進角位置

M‧‧‧虛線

M1‧‧‧箭頭

M2‧‧‧箭頭

N‧‧‧旋轉速度

Nq‧‧‧旋轉速度

P‧‧‧實線

Q‧‧‧實線

R‧‧‧徑向

T‧‧‧輸出轉矩

Tp‧‧‧輸出轉矩

X‧‧‧軸線方向

圖1係表示本發明之第一實施形態之有刷馬達之概略構造的剖視圖。

圖2係表示圖1所示之有刷馬達之A-A線剖面之剖視圖。

圖3係表示圖1所示之有刷馬達之B-B線剖面之剖視圖。

圖4係表示可動永久磁鐵位於前進角位置之狀態之模式圖。

圖5係表示可動永久磁鐵位於滯後角位置之狀態之模式圖。

圖6係模式性地表示圖2所示之有刷馬達之旋轉速度與輸出轉矩之特性的曲線圖。

圖7係本發明之第二實施形態之有刷馬達之與圖2相應之剖視圖。

對本發明者針對有刷馬達中之輸出轉矩及旋轉速度之特性所進行之研究進行說明。

本發明者為了於有刷馬達中獲得較高之旋轉速度，嘗試將電刷配置於向前進角方向、即與轉子之旋轉方向相反之方向旋轉移位後之位置。但是，若使電刷之位置向前進角方向移位，則旋轉速度較低之狀態下之輸出轉矩降低。如此藉由電刷向前進角方向之移位而提昇輸出轉矩及旋轉速度之兩特性較為困難。

因此，作為獲得旋轉速度較低之狀態下之較大之輸出轉矩、及輸出轉矩較小之狀態下之較高之旋轉速度之兩者的方法，本發明者嘗試採用於有刷馬達之運轉中使電刷之位置動態地移位之構成。但是，電刷係一面與旋轉之轉子接觸一面對轉子供給電流之構件。因此，於電刷連接有電線等導體。連接於電刷之導體之一部分通常保持於有刷馬達之殼體。電刷由於連接於此種導體，故而不適於在運轉中一面恰當地維持與轉子之接觸一面進行旋轉。電刷之可動化導致有刷馬達之構造之複雜化。

本發明者等人針對此種設計思想，針對有刷馬達，為了抑制大型化並且以簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性而進行了銳意研究，並獲得以下之知識見解。

用於獲得較高之旋轉速度之電刷之前進角係根據相對於永久磁鐵之相對位置而決定。因此，藉由使電刷固定而使永久磁鐵向與前進角方向相反之方向旋轉，亦能夠獲得與使電刷向前進角方向旋轉等價之特性。但是，於永久磁鐵產生輸出轉矩之反作用。因此，先前未考慮使永久磁鐵向與前進角方向相反之方向旋轉。

但是，於例如必須使電刷向前進角方向旋轉的轉子之旋轉速度較高之狀況下，因輸出轉矩較小而產生於永久磁鐵之反作用較小。又，於永久磁鐵，不同於電刷而未連接導體。因此，永久磁鐵可獨立於電刷與轉子之接觸位置進行旋轉。其結果，本發明者等人獲得如下知識見解，即，藉由使永久磁鐵能夠旋轉並使其向與前進角方向相反之滯後角方向旋轉，可進行與使電刷向前進角方向旋轉等價之調整。

本發明係針對改變電刷之設定位置之設計思想，基於可藉由使可動永久磁鐵之位置動態地變化而提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性之知識見解而完成的發明。

又，當對轉子供給電流而轉子進行旋轉時，與產生於轉子之轉矩為相反方向之反作用力作用於永久磁鐵。即，反作用力於與轉子之旋轉方向相反之方向發揮作用。而且，反作用力之大小係與輸出轉矩同樣地，具有轉子之旋轉速度越低則越大、轉子之旋轉速度越高越則小的傾向。

進而，本發明者等人獲得如下知識見解，即，藉由設為使可動永久磁鐵能夠旋轉並且藉由彈性力對可動永久磁鐵朝滯後角方向彈推的構成，而可利用輸出轉矩之反饋進行輸出轉矩及旋轉速度之特性之自我調整。

當接收電流之供給而轉子開始旋轉時，與轉子之旋轉為相反方向之反作用力作用於可動永久磁鐵。因此，可動永久磁鐵向與轉子之旋轉方向相反之方向即前進角方向旋轉。可動永久磁鐵向前進角方向旋轉相當於例如於可動永久磁鐵之位置固定之馬達中電刷向滯後角方向移位。因此，能夠以旋轉開始時之較低之旋轉速度輸出較大之轉矩。

若轉子之旋轉速度上升，則轉子之輸出轉矩減少，因此，作用於可動永久磁鐵之反作用力亦減少。因此，可動永久磁鐵藉由彈性力向滯後角方向旋轉。可動永久磁鐵向滯後角方向旋轉相當於例如於可動永久磁鐵之位置固定之馬達中電刷向前進角方向移位。因此，較高之旋轉速度時之感應電壓之影響減少，從而旋轉速度上升。

以下，針對本發明，基於較佳之實施形態，一面參照圖式一面進行說明。

圖1係表示本發明之第一實施形態之有刷馬達10之概略構造之剖視圖。圖2係表示圖2所示之有刷馬達10之A-A線剖面之剖視圖。圖3係表示圖1所示之有刷馬達10之B-B線剖面之剖視圖。

有刷馬達10具備殼體2、轉子5、固定電刷22、23、可動永久磁鐵3、及磁鐵移動部25。

有刷馬達10之殼體2包含筒部20a、前外殼20b、及後外殼20c。前外殼20b及後外殼20c係以將筒部20a之兩端之開口封閉之方式設置。筒部20a、前外殼20b、及後外殼20c藉由例如焊接而相互固定。但是，筒部20a、前外殼20b、及後外殼20c例如亦可藉由緊固構件而相互固定。於殼體2收容有包含轉子5、固定電刷22、23、可動永久磁鐵3、及磁鐵移動部25之有刷馬達10之零件。如此，殼體2至少收容轉子5、固定電刷22、23、可動永久磁鐵3、及磁鐵移動部25。殼體2之位置固定於由有刷馬達10供給旋轉力之未圖示之負載裝置。殼體2可直接固定於負載裝置，又，亦可介隔台座等間接地固定。

轉子5係可相對於殼體2旋轉地支持於殼體2。轉子5具備旋轉軸6、鐵心7、整流子8、及繞組9。鐵心7固定於旋轉軸6。旋轉軸6係以貫通鐵心7之方式嵌入至鐵心7。旋轉軸6經由軸承14支持於殼體2。藉由對繞組9流通電流，而於轉子5產生旋轉轉矩。轉子5係藉由對繞組9流通電流而進行旋轉。旋轉軸6、鐵心7、整流子8、及繞組9成為一體而進行旋轉。

於有刷馬達10，將轉子5之旋轉軸6延伸之方向稱為軸線方向X，將與軸線方向X垂直之方向稱為徑向R。又，將沿著轉子5之旋轉之方向稱為周向C。

鐵心7利用磁性材料形成。鐵心7隔著空隙G與可動永久磁鐵3相對。有刷馬達10係徑向間隙型之馬達，鐵心7與可動永久磁鐵3於徑向R對向。於鐵心7捲繞有繞組9。更詳細而言，鐵心7包含自中央部分朝徑向R之外側呈輻射狀延伸之複數個齒7a。複數個齒7a係空出狹縫沿周向C排列。繞組9係以通過狹縫之方式設置，捲繞於齒7a而形成線圈。本實施形態之有刷馬達10係以分佈捲繞之方式構成，繞組9形成之1個線圈圍繞複數個齒7a。但是，有刷馬達10亦可以集中捲繞之方式構成。

整流子8係以包圍旋轉軸6之方式配置，且與繞組9電性連接。整流子8包含與齒7a對應之數量之接觸片8a。於接觸片8a分別連接有繞組9形成之線圈。

固定電刷22、23係藉由與整流子8接觸而對轉子5流通電流。藉由固定電刷22、23與旋轉之整流子8之接觸片8a依次接觸，而切換流動至繞組9之電流。即，產生繞組9之轉換電流。

固定電刷22、23係以於轉子5之旋轉方向上之位置固定之方式設置於殼體2。更詳細而言，如圖3所示，於殼體2之後外殼20c固定有板狀之電刷固持器21，於電刷固持器21安裝有固定電刷22、23。本實施形態之有刷馬達10包含4個固定電刷22、23。4個固定電刷22、23係以沿周向C排列之方式配置。成為正極之固定電刷22與成為負極之固定電刷23係以於周向C相鄰之方式配置。固定電刷22、23朝向整流子8被彈推而接觸於整流子8。成為正極之固定電刷22與正極端子15電性連接，成為負極之固定電刷23與負極(接地)端子24電性連接，進而經由纜線16接地。

本實施形態之有刷馬達10係用於朝一方向輸出旋轉之馬達。例如，藉由作為直流電源之電池之正極與正極端子15電性連接且電池之負極與負極端子24電性連接，而有刷馬達10之轉子5朝圖2及圖3之箭頭D所示之方向旋轉。

固定電刷22、23相當於本發明之電刷之一例。

如圖2所示，可動永久磁鐵3係以隔著空隙G與鐵心7相對之方式配置。可動永久磁鐵3係以直接與鐵心7相對之方式配置。本實施形態之有刷馬達10具備4個可動永久磁鐵3。可動永久磁鐵3配置於相較轉子5之鐵心7更靠徑向R之外側。可動永久磁鐵3配置於包圍鐵心7之位置。可動永久磁鐵3係以自鐵心7觀察之極性於周向C上交替地重複N極、S極之方式排列。

可動永久磁鐵3支持於殼體2。可動永久磁鐵3係以可獨立於轉子5沿周向C移動之方式支持於殼體2。可動永久磁鐵3於調整角度範圍H之角度範圍內移動。調整角度範圍H係可動永久磁鐵3能夠移動之特定之角度範圍。可動永久磁鐵3係以藉由可動永久磁鐵3與轉子5之磁作用而相對於固定電刷22、23相對地向前進角方向及滯後角方向中之至少一個方向移動的方式構成。詳細而言，可動永久磁鐵3係構成為，於對轉子供給電流之期間內，藉由可動永久磁鐵3與轉子5之磁作用，而相對於固定電刷22、23相對地向前進角方向移動。

本實施形態之有刷馬達10具備配置於可動永久磁鐵3與殼體2之間之可動磁軛部31。複數個可動永久磁鐵3固定於可動磁軛部31。可動磁軛部31利用磁性體形成。可動磁軛部31為筒狀。可動磁軛部31係以可沿周向C旋轉之方式支持於殼體2。複數個可動永久磁鐵3介隔可動磁軛部31支持於殼體2。可動永久磁鐵3係以可獨立於轉子5沿周向C移動之方式支持於殼體2。藉由可動磁軛部31沿周向C移動，而可動永久磁鐵3與可動磁軛部31一同沿周向C移動。於隔著可動磁軛部31與可動永久磁鐵3相反之區域、即可動磁軛部31之徑向R之外側，因場所引起之磁力之偏差得到抑制。因此，當可動永久磁鐵3移動時，因可動永久磁鐵3相對於殼體2之磁力之偏差引起之阻力之不均得到抑制，而可動永久磁鐵3順利地移動。

殼體2包含限制可動永久磁鐵3朝調整角度範圍H外移動之限制部26。本實施形態之有刷馬達10中之限制部26係自殼體2之筒部20a朝向徑向R之中央突出之突起。限制部26具備前進角移動限制部26a及滯後角移動限制部26b。即，本實施形態之有刷馬達10具備前進角移動限制部26a。又，有刷馬達10具備滯後角移動限制部26b。詳細而言，前進角移動限制部26a係限制部26之圓周方向上之一緣。滯後角移動限制部26b係限制部26之圓周方向上之另一緣。於可動磁軛部31形成有缺口37。限制部26配置於缺口37中。限制部26配置於缺口37之設置於圓周方向兩側之端壁37a、37b之間。限制部26係藉由限制可動磁軛部31之旋轉角度而限制可動永久磁鐵3之移動。限制部26抑制可動永久磁鐵3過度地旋轉而導致轉子5之旋轉產生障礙之事態。前進角移動限制部26a係藉由與可動磁軛部31之缺口37之端壁37a碰觸，而限制可動永久磁鐵3超出調整角度範圍H向前進角方向A移動。滯後角移動限制部26b係藉由與可動磁軛部31之缺口37之端壁37b碰觸，而限制可動永久磁鐵3超出調整角度範圍H向滯後角方向B移動。前進角方向A係與自固定電刷22、23被供給電流之轉子5旋轉時之轉子5之旋轉方向D相反之方向。滯後角方向B係與轉子之旋轉方向D相同之方向。

可動永久磁鐵3移動之調整角度範圍H包含滯後角位置(圖5之L1)及前進角位置(圖4之L2)。滯後角位置係可動永久磁鐵3相對於固定電刷22、23之相對之角度位置向滯後角方向B移位的位置。再者，於將圓周方向上之某位置以相對於另一位置之移位之方向特定的情形時，所特定之方向係指沿著上述2個位置所成之2個中心角中較小之中心角之移位之方向。

有刷馬達10係以有刷馬達10之輸出轉矩根據可動永久磁鐵3於周向C上之位置而變化的方式構成。可動永久磁鐵3之位置係相對於固定電刷22、23之相對之角度位置。將有刷馬達10之輸出轉矩最大時之可動永久磁鐵3之圓周方向位置稱為最大轉矩位置。於可動永久磁鐵3位於最大轉矩位置之情形時，有刷馬達10之輸出轉矩最大。隨著可動永久磁鐵3自最大轉矩位置偏離，而輸出轉矩減少。若可動永久磁鐵3自最大轉矩位置向前進角方向A以電角度計移位90°，則輸出轉矩成為大致零。又，若可動永久磁鐵3自最大轉矩位置向滯後角方向B以電角度計移位90°，則輸出轉矩成為大致零。此處，電角度係將可動永久磁鐵3之每一對極之角度設為360°之情形時之角度。滯後角位置及前進角位置係於相對於最大轉矩位置向滯後角方向B以電角度計移位90°後之位置至相對於最大轉矩位置向前進角方向A以電角度計移位90°後之位置的範圍內設定。

滯後角位置係於在被供給電流之轉子5旋轉時之轉子5之旋轉方向輸出轉矩的範圍內設定。又，前進角位置係於有刷馬達10於上述旋轉方向輸出轉矩之範圍內設定。即，前進角位置及滯後角位置係於對轉子5供給電流之情形時使轉子5產生轉矩的可動永久磁鐵3之位置。前進角位置及滯後角位置可於對轉子5供給電流之情形時使轉子5產生相同方向之轉矩的位置之範圍內設定。前進角位置及滯後角位置例如可於以對轉子5供給電流之情形時使轉子5產生最大轉矩之位置為基準向滯後角方向及滯後角方向之各個方向以電角度計為90°的範圍內設定。

於該情形時，滯後角位置係於相對於最大轉矩位置向滯後角方向B以電角度計為90°之位置至相對於最大轉矩位置向前進角方向A以電角度計為90°之位置之範圍內設定的位置。前進角位置係於相對於最大轉矩位置向滯後角方向B以電角度計為90°之位置至相對於最大轉矩位置向前進角方向A以電角度計為90°之位置之範圍內設定的位置，且為相較滯後角位置向前進角方向移位之位置。

滯後角位置及前進角位置若於最大轉矩位置至向滯後角方向B以電角度計為90°之位置之範圍內設定，則流動至固定電刷22、23之電流之穩定性更高。於該情形時，滯後角位置係於最大轉矩位置至相對於最大轉矩位置向滯後角方向B以電角度計為90°之位置之範圍內設定的位置。前進角位置係於最大轉矩位置至相對於最大轉矩位置向滯後角方向B以電角度計為90°之位置之範圍內設定的位置，且為相較滯後角位置向前進角方向移位之位置。

有刷馬達10中之「滯後角位置」係可動永久磁鐵3相對於固定電刷22、23之相對之角度位置相較最大轉矩位置向滯後角方向B移位的位置。可動永久磁鐵3之前進角位置係相較滯後角位置向前進角方向A移位之位置。可動永久磁鐵3之滯後角位置係相較前進角位置向滯後角方向B移位之位置。於周向C上，前進角位置相較滯後角位置距離最大轉矩位置更近。以最大轉矩位置為基準，滯後角位置較前進角位置遠。前進角位置亦可為與最大轉矩位置實質上相同之位置。當可動永久磁鐵3位於前進角位置時，使轉子5產生較滯後角位置上之轉矩大之轉矩。關於滯後角位置及前進角位置之詳細情況，將於下文進行說明。

磁鐵移動部25係以使可動永久磁鐵3移動之方式構成。磁鐵移動部25係以使可動永久磁鐵3於調整角度範圍H內至少向滯後角方向B及前進角方向A之任一方向移動的方式構成。磁鐵移動部25係於對轉子5供給電流之期間內，使可動永久磁鐵3於調整角度範圍向滯後角方向B或前進角方向A移動。

本實施形態之有刷馬達10中之磁鐵移動部25包含彈性構件25a。彈性構件25a藉由彈性力對可動永久磁鐵3朝滯後角方向B彈推。彈性構件25a係例如結合於殼體2及可動磁軛部31之彈簧。彈性構件25a為例如扭力彈簧。於本實施形態之有刷馬達10，彈性構件25a係以彈性構件25a之彈性力較轉子5之旋轉開始時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力小的方式構成。又，彈性構件25a係以彈性構件25a之彈性力較隨著轉子5之旋轉速度上升而轉矩降低時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力大的方式構成。例如，彈性構件25a構成為，於可動永久磁鐵3固定於圖4所示之前進角位置之情形時，彈性構件25a之彈性力較使有刷馬達10中之額定負載以額定速度旋轉時之反作用力大。

圖4及圖5係表示圖3所示之有刷馬達10中之固定電刷22、23及可動永久磁鐵3之位置關係的模式圖。於圖4及圖5中亦表示整流子8及可動磁軛部31。又，於圖4及圖5中模式性地表示彈性構件25a。

於圖4中，以實線表示位於前進角位置L2之可動永久磁鐵3。於圖4及圖5中，利用各可動永久磁鐵3之於周向C上之中央位置表示可動永久磁鐵3之位置。又，於圖4中，作為參考，以虛線表示滯後角位置L1上之可動永久磁鐵3。

於圖5中，以實線表示位於滯後角位置L1之可動永久磁鐵3。於圖5中，作為參考，以虛線表示前進角位置L2上之可動永久磁鐵3。

滯後角位置L1係可動永久磁鐵3相對於固定電刷22、23相較前進角位置L2向滯後角方向B移位之情形時的位置。

前進角方向A係與自固定電刷22、23被供給電流之轉子5旋轉時之轉子5之旋轉方向D相反之方向。滯後角方向B係與轉子5之旋轉方向D相同之方向。

圖4所示之前進角位置L2係可動永久磁鐵3相對於固定電刷22、23相較圖5所示之滯後角位置L1向前進角方向A移位之情形時的位置。圖4所示之前進角位置L2係使轉子5產生較滯後角位置L1上之轉矩大之轉矩之位置。於周向C上，前進角位置L2相較圖5所示之滯後角位置L1距離最大轉矩位置更近。前進角位置L2較佳為與最大轉矩位置實質上相同之位置。但是，前進角位置L2只要於周向C上相較滯後角位置L1距離最大轉矩位置更近，則亦可不為與最大轉矩位置實質上相同之位置。於該情形時，前進角位置L2較佳為位於滯後角位置L1與最大轉矩位置之間。但是，最大轉矩位置亦可位於前進角位置L2與滯後角位置L1之間。

可動永久磁鐵3之最大轉矩位置係流動至繞組9之電流之相位與和該繞組交鏈之磁通之相位實質上一致的位置。

可動永久磁鐵3之最大轉矩位置係例如於使有刷馬達10作為發電機發揮功能並且藉由來自外部之旋轉力使其旋轉之情形時，產生於固定電刷22、23之間之感應電壓達到最大的位置。

電流之相位與磁通之相位之關係係根據可動永久磁鐵3與固定電刷22、23之相對位置而決定。

圖5所示之滯後角位置L1係可動永久磁鐵3相對於固定電刷22、23相較圖4所示之前進角位置L2向滯後角方向B移位之情形時的位置。

可動永久磁鐵3位於滯後角位置L1，就繞組9之轉換電流之時序之觀點而言，等價於例如電刷能夠旋轉之情形時電刷位於前進角位置。更具體而言，圖5所示之狀態亦可稱為固定電刷22、23相對於可動永久磁鐵3之相對位置相較產生最大轉矩之位置向前進角方向A移動後之狀態。

因此，可動永久磁鐵3位於圖5所示之滯後角位置L1之情形時，使有刷馬達10作為發電機發揮功能之情形時產生之感應電壓與前進角位置L2之情形相比較低。又，可動永久磁鐵3位於滯後角位置L1時之啟動時之轉矩較可動永久磁鐵3位於前進角位置L2時之啟動時之轉矩小。

一般地，有刷馬達之輸出轉矩T、磁通Φ、永久磁鐵之極數P、繞組之捲繞數Z、及電流I之間存在以下關係。

TΦPZI

此處，更詳細而言，Φ為與流通電流I之繞組交鏈之磁通。又，電流I與有刷馬達之電源電壓和產生於繞組之感應電壓之差成比例。產生於繞組之感應電壓與磁通Φ之時間微分成比例。於本實施形態之有刷馬達10，藉由可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1移動，而以自固定電刷22、23供給之電流I流通之時序交鏈之磁通Φ與前進角位置L2之情形相比減少。但是，藉由可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1移動，而感應電壓減少。因此，能夠以較高之旋轉速度對繞組供給電流。即，能夠輸出之旋轉速度變高。

於本實施形態之有刷馬達10，使可動永久磁鐵3自前進角位置L2移動至滯後角位置L1之情形時之調整角度範圍以電角度計小於直角。就旋轉之穩定性而言，調整角度範圍較佳為以電角度計為30°以內。電角度係將可動永久磁鐵3之每一對極之角度設為360°之情形時之角度。本實施形態之有刷馬達10包含由4個可動永久磁鐵3構成之2對極、及4個固定電刷22、23，因此，作為調整角度範圍H，較佳為以機械角度計為15°以內。

於本實施形態之有刷馬達10，磁鐵移動部25係於對轉子5供給電流之期間內，使可動永久磁鐵3於調整角度範圍H內向滯後角方向B或前進角方向A移動。

更詳細而言，磁鐵移動部25係於藉由對轉子5供給電流而轉子5之旋轉開始之時間點，使可動永久磁鐵3位於圖4所示之前進角位置L2。磁鐵移動部25係於藉由對轉子5供給電流而轉子5進行旋轉之期間內，使可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1向滯後角方向B移動。

自未供給電流之狀態依序對磁鐵移動部25之動作進行說明。

於本實施形態之有刷馬達10，磁鐵移動部25之彈性構件25a(參照圖1)藉由彈性力對可動永久磁鐵3朝滯後角方向B彈推。彈性構件25a之彈性力較轉子5之旋轉開始時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力小，且較隨著轉子5之旋轉速度上升而轉矩降低時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力大。

於未對轉子供給電流之狀態下，可動永久磁鐵3係藉由彈性構件25a之朝滯後角方向B之彈推力，而如圖5所示，位於滯後角位置L1。

可動永久磁鐵3構成為，於對轉子5供給電流之期間內，藉由作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力，而相對於固定電刷22、23相對地向前進角方向A移動。藉由對轉子5供給電流，而於轉子5產生向滯後角方向B之旋轉力。旋轉力為輸出轉矩。於可動永久磁鐵3產生朝與滯後角方向B相反之方向即滯後角方向B之反作用力。可動永久磁鐵3藉由反作用力而向前進角方向A移動。詳細而言，於本實施形態中，藉由超過彈性構件25a之彈性力之反作用力作用於可動永久磁鐵3，而可動永久磁鐵3向前進角方向A移動。磁鐵移動部25之彈性構件25a係於開始對轉子5供給電流之後至轉子5旋轉之前之期間，容許可動永久磁鐵3朝前進角位置移動。若容許可動永久磁鐵3朝前進角位置移動，則因作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力所致之可動永久磁鐵3向前進角方向A之移動開始。於有刷馬達10以例如來自輸出額定電壓之電池之電壓進行動作的情形時，最大之輸出轉矩通常於電流之供給開始後至轉子5進行旋轉之前之期間產生。因此，作用於可動永久磁鐵3之輸出轉矩之反作用亦於電流之供給開始後至轉子5進行旋轉之前之期間達到最大。此時，如圖4之箭頭M1所示，可動永久磁鐵3向前進角方向A之移動開始。

若可動永久磁鐵3向前進角方向A移動並位於圖4所示之前進角位置L2，則於轉子5產生較位於圖5所示之滯後角位置之情形時之轉矩大的轉矩。有刷馬達10能夠以較可動永久磁鐵3位於圖5所示之滯後角位置L1之情形大之轉矩開始旋轉。

前進角移動限制部26a(參照圖2)係藉由與可動磁軛部31之缺口37之端壁37a碰觸，而限制可動永久磁鐵3超出調整角度範圍H向前進角方向A移動。前進角移動限制部26a(參照圖2)限制可動永久磁鐵3相較前進角位置L2向前進角方向A移動。因此，可抑制因可動永久磁鐵3過度移動而導致輸出轉矩降低之事態。

彈性構件25a構成為，於隨著轉子5之旋轉速度上升而轉矩降低時，藉由彈性構件25a之彈推力，使位於圖4所示之前進角位置L2之可動永久磁鐵3向滯後角方向B移動。若轉子5開始旋轉後隨著轉子5之旋轉速度上升而轉子5之輸出轉矩降低，則作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力亦降低。此處，彈性構件25a之彈性力較隨著轉子5之旋轉速度上升而轉矩降低時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力大。因此，磁鐵移動部25係於藉由對轉子5供給電流而轉子5進行旋轉之期間內，使可動永久磁鐵3朝圖5所示之滯後角位置L1向滯後角方向B移動。可動永久磁鐵3如圖5之箭頭M2所示，向滯後角方向B移動。更詳細而言，磁鐵移動部25基於轉子5之旋轉速度之上升，使可動永久磁鐵3朝圖5所示之滯後角位置L1向滯後角方向B移動。例如，一般地，輸出轉矩基於轉子5之旋轉速度之上升而降低，因此，與轉子5之旋轉速度之上升相應地，作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力亦降低。又，彈性構件25a之彈性力係以隨著彈性構件25a使可動永久磁鐵3移動之距離變長而逐漸變弱的方式設定。此處，彈性構件25a之彈性力(荷重)與彈性構件25a使可動永久磁鐵3移動之距離之關係可為線性(正比例)或實質性之線性，亦可為非線性。藉由彈性構件25a之彈性力之變動範圍以與作用於可動永久磁鐵3之反作用力之變動範圍重疊之方式設定，而磁鐵移動部25基於轉子5之旋轉速度之上升使可動永久磁鐵3緩慢移動。其結果，根據本實施形態，例如，可使有刷馬達10之旋轉速度與輸出轉矩之特性自圖6所示之實線P逐漸變化為實線Q。根據本實施形態，可使旋轉速度與輸出轉矩之特性無階段地變化。

可動永久磁鐵3朝圖5所示之滯後角位置L1移動，就繞組之轉換電流之時序之觀點而言，等價於例如電刷能夠旋轉之情形時電刷朝前進角位置移動。因此，藉由可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1移動而感應電壓之影響減少。又，流動至繞組9之電流之變化因繞組9之電感而與旋轉速度之上升一同延遲的影響亦藉由可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1移動而減少。因此，轉子之旋轉速度上升。滯後角移動限制部26b(參照圖2)藉由與可動磁軛部31之缺口37之端壁37b碰觸，而限制可動永久磁鐵3超出調整角度範圍H向滯後角方向B移動。滯後角移動限制部26b(參照圖2)限制可動永久磁鐵3相較滯後角位置L1向滯後角方向B移動。因此，可抑制因可動永久磁鐵3過度移動而導致輸出轉矩降低之事態。

圖6係模式性地表示圖2所示之有刷馬達10之旋轉速度與輸出轉矩之特性的曲線圖。於圖6中，實線P表示可動永久磁鐵3位於圖4所示之前進角位置L2之情形時之特性，實線Q表示可動永久磁鐵3位於圖5所示之滯後角位置L1之情形時之特性。

一般地，旋轉速度N越增加，則有刷馬達10之輸出轉矩T越減少。

於可動永久磁鐵3位於圖4所示之前進角位置L2之情形時，如實線P所示，於較低之旋轉速度下輸出相對較大之輸出轉矩。例如，於旋轉開始時，可輸出相對較大之輸出轉矩Tp。但是，於可動永久磁鐵3位於圖4所示之前進角位置L2之情形時，伴隨旋轉速度上升而轉矩相對急遽地降低。因此，能夠輸出之旋轉速度相對較低。

相對於此，於可動永久磁鐵3位於圖5所示之滯後角位置L1之情形時，以較低之旋轉速度獲得之輸出轉矩相對較小。另一方面，伴隨旋轉速度上升之轉矩之降低緩慢，而能夠輸出之旋轉速度相對較高。例如，於無負載狀態下獲得較高之旋轉轉速度Nq。

根據本實施形態之有刷馬達10，於藉由對轉子5供給電流而轉子5之旋轉開始之時間點，可動永久磁鐵3位於圖4所示之前進角位置L2。藉此，如圖6之實線P所示，可使輸出轉矩增大。而且，於藉由對轉子5供給電流而轉子5進行旋轉之期間內，使可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1向滯後角方向B移動。藉此，如圖6之實線Q所示，可使能夠輸出之旋轉速度提昇。即，本實施形態之有刷馬達10之旋轉速度與輸出轉矩之特性係於轉子進行旋轉之期間內，自圖6之實線P之特性變化為實線Q之特性。

例如，作為不使可動永久磁鐵之位置移動便可輸出圖6之曲線圖中之輸出轉矩Tp及能夠輸出之旋轉速度Nq之兩者的有刷馬達，考慮具有虛線M所示之特性之有刷馬達。但是，為了使有刷馬達具有虛線M所示之特性，例如，必須實現如下內容。該內容為，為了抑制感應電壓之影響而減少繞組之捲繞數，並且增大繞組之粗度使得即便減少捲繞數亦能夠確保轉矩，或者，增大磁鐵之磁力。其結果，有刷馬達大型化，而於車輛等裝置之搭載性變差。又，消耗電流增大。

又，作為代替使可動永久磁鐵3移動而調整電流之轉換電流時序的其他方法，考慮使電刷之位置移動。但是，例如如圖3所示，電刷為一面與旋轉之轉子接觸一面對轉子供給電流的構件。於電刷連接有電線等導體。一面為了供給電流而與整流子保持恰當之接觸一面使連接有導體(導線)之電刷可動化導致構造之複雜化。

根據本實施形態之有刷馬達10，藉由使可動永久磁鐵3移動，不使固定電刷22、23移動便可實現以較低之旋轉速度提昇輸出轉矩之運轉狀態、及轉矩較小時使旋轉速度上升之運轉狀態之兩個狀態。因此，能夠抑制大型化並且能夠以簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

又，根據有刷馬達10，於藉由對轉子5供給電流而轉子5之旋轉開始之時間點，可動永久磁鐵3位於前進角位置L2，藉此，如圖6之實線P所示，可使於旋轉開始之時間點之輸出轉矩提昇。而且，於藉由對轉子5供給電流而轉子5進行旋轉之期間內，可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1向滯後角方向B移動，藉此，如圖6之實線Q所示，可使旋轉速度提昇。

例如，作為不具有可動永久磁鐵之有刷馬達，考慮具備位置固定之永久磁鐵、及彼此配置於不同位置之3個以上之電刷的固定型有刷馬達。固定型有刷馬達所具備之3個以上之電刷之位置固定。於固定型有刷馬達，藉由供給電流之電刷自某電刷切換為另一電刷而變更特性。但是，於此種固定型有刷馬達，特性受電刷之數量限制。又，特性因切換而不連續地變化。

有刷馬達10中之磁鐵移動部25係於藉由對轉子5供給電流而轉子5進行旋轉之期間內，基於轉子5之旋轉速度之上升而使可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1(參照圖5)向滯後角方向B移動。因此，有刷馬達10可順利地擴大轉子之旋轉速度之範圍。

又，有刷馬達10中之磁鐵移動部25係利用彈性構件25a之彈性力作為用於對可動永久磁鐵3朝滯後角方向B彈推之力。因此，有刷馬達10例如能夠以較使用致動器或控制裝置更簡單之構成提昇輸出轉矩及旋轉速度之特性。

又，有刷馬達10中之彈性構件25a之彈性力較轉子5之旋轉開始時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力小。因此，於轉子5之旋轉開始時，可動永久磁鐵3藉由轉子5之反作用力而向前進角方向A移動。藉此，可於轉子5之旋轉開始時增大輸出轉矩。進而，有刷馬達 10中之彈性構件25a之彈性力較隨著轉子5之旋轉速度上升而轉矩降低時作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力大。因此，隨著轉子5之旋轉速度上升，而可動永久磁鐵3藉由彈性力向滯後角方向B移動。藉此，可使旋轉速度提昇。如此，根據有刷馬達10，可動永久磁鐵3向前進角方向A之移動及向滯後角方向B之移動以使用彈性構件25a之彈性力與轉子5之反作用力之自我調整功能的形式實施。

[第2實施形態]

繼而，對本發明之第2實施形態進行說明。

圖7所示之有刷馬達210係與第一實施形態同樣地，設於引擎啟動裝置S(參照圖1)。

於圖7所示之有刷馬達210，捲繞於齒7a之繞組209之捲繞數較第一實施形態之有刷馬達10(參照圖2)之情形時之捲繞數多。即，通過齒7a之間之狹縫之繞組209之數量較第一實施形態之有刷馬達10(參照圖2)之情形時之數量多。

圖7所示之有刷馬達210係捲繞於齒7a之繞組209之捲繞數較多，相應地，可於轉子5之旋轉開始時以較少之電流維持輸出轉矩。即，可抑制電池之消耗電力。圖7所示之有刷馬達210由於捲繞於齒7a之繞組209之捲繞數較多，故而伴隨旋轉速度之上升之感應電壓之上升率較大。但是，本發明之第二實施形態之有刷馬達210可於轉子5之旋轉開始之時間點增大輸出轉矩。於有刷馬達210，於藉由對轉子5供給電流而轉子5進行旋轉之期間內，使可動永久磁鐵3朝滯後角位置L1(參照圖5)向滯後角方向B移動。藉此，可提昇旋轉速度。因此，可抑制能夠輸出之旋轉速度之降低。

再者，於上述實施形態中，作為本發明之磁鐵移動部之一例，對包含彈性構件25a之磁鐵移動部25進行了說明，但本發明並不限定於此。本發明之磁鐵移動部例如亦可為藉由致動器或馬達使永久磁鐵移動之構成。於該情形時，磁鐵移動部例如亦可具備檢測轉子之旋轉速度之感測器，並根據檢測出之旋轉速度使永久磁鐵移動。又，磁鐵移動部亦可具備檢測轉子之輸出轉矩之感測器，並根據檢測出之轉矩使永久磁鐵移動。

又，磁鐵移動部只要於轉子之旋轉開始之時間點使可動永久磁鐵位於前進角位置即可，亦可不使可動永久磁鐵朝前進角位置移動。

又，於上述實施形態中，作為本發明之磁鐵移動部之一例，對基於轉子5之旋轉速度之上升而使可動永久磁鐵3朝滯後角位置向滯後角方向移動的構成進行了說明。但是，本發明之磁鐵移動部例如亦可具備檢測轉子之旋轉之有無之感測器，並於檢測到旋轉後，基於特定期間之經過而使永久磁鐵移動。

本發明之有刷馬達亦可構成為可動永久磁鐵利用人力移動。但是，構成為可動永久磁鐵至少不取決於人力而移動。本發明之有刷馬達中之磁鐵移動部構成為並非利用人力而藉由彈性構件、致動器、馬達等使可動永久磁鐵移動。即，本發明之磁鐵移動部並非構成為利用人力使可動永久磁鐵移動。又，本發明之有刷馬達亦可構成為，當可動永久磁鐵於包含滯後角位置與前進角位置之角度範圍內移動時，可動永久磁鐵隔著空隙與鐵心(轉子)對向之圓周方向長度或面積保持固定。即，本發明之磁鐵移動部亦可以一面使可動永久磁鐵與鐵心對向之圓周方向長度或面積保持固定一面使可動永久磁鐵移動的方式構成。進而，本發明之有刷馬達亦可以可動永久磁鐵不於軸向或徑向移動之方式構成。

又，本發明之磁鐵移動部可如包含彈性構件25a之情形般始終對永久磁鐵彈推，或者，亦可僅於使永久磁鐵向滯後角方向移動之期間對永久磁鐵彈推。

作為可動永久磁鐵藉由可動永久磁鐵與轉子之磁作用而向前進角方向及滯後角方向中之至少一個方向移動的示例，就對轉子5供給電流時藉由作用於可動永久磁鐵3之轉子5之反作用力而可動永久磁鐵3向前進角方向A移動的情況進行了說明。本發明並不限定於此。可動永久磁鐵例如亦可藉由磁作用而向滯後角方向移動。可動永久磁鐵例如亦可於停止對轉子供給電流且轉子進行旋轉之期間內藉由作用於可動永久磁鐵之轉子之吸引力而向滯後角方向移動。於該情形時，有刷馬達亦可不具備例如磁鐵移動部。又，可動永久磁鐵例如亦可構成為藉由磁作用而向前進角方向及滯後角方向之兩個方向移動。

於本實施形態中，作為有刷馬達之例，對具備滯後角移動限制部26b之構成進行了說明，但本發明之有刷馬達並不限定於此。例如，隨著可動永久磁鐵向滯後角方向移動，而彈性構件之彈性力減少，藉此，可動永久磁鐵於特定之範圍內停止。亦可以此方式實質性地限制可動永久磁鐵之移動。

又，於本實施形態中，作為有刷馬達之例，對具備前進角移動限制部26a之構成進行了說明，但本發明之有刷馬達並不限定於此。例如，若於自固定電刷供給電流而轉子旋轉之前，可動永久磁鐵藉由反作用而相較最大轉矩位置向前進角方向移動，則反作用逐漸減少。於可動永久磁鐵之移動之摩擦力與反作用達到平衡之位置，可動永久磁鐵之移動停止。亦可以此方式實質性地限制可動永久磁鐵之移動。

又，於本實施形態中，作為可動永久磁鐵之一例，對介隔可動磁軛部31支持於殼體2之可動永久磁鐵3進行了說明，但本發明並不限定於此。本發明中之可動永久磁鐵例如亦可直接支持於殼體。又，可動永久磁鐵例如亦可介隔並非磁性材料之構件支持於殼體。

又，於本實施形態中，作為有刷馬達之例，對具備4個固定電刷 22、23及4個可動永久磁鐵3之有刷馬達10進行了說明，但本發明之有刷馬達並不限定於此。例如，有刷馬達亦可具備未達4個之固定電刷及未達4個之可動永久磁鐵，亦可具備多於4個之固定電刷及多於4個之可動永久磁鐵。

又，於本實施形態中，作為電刷之例，對固定電刷22、23進行了說明，但本發明並不限定於此。本發明之有刷馬達例如亦可具備設置為可沿轉子之圓周方向移動之電刷與設置為可沿轉子之圓周方向移動之可動永久磁鐵之兩者。

又，於本實施形態中，作為有刷馬達之例，對徑向間隙型之有刷馬達10進行了說明，但本發明之有刷馬達並不限定於此。例如，有刷馬達亦可為例如軸向間隙型。

又，於本實施形態中，作為有刷馬達之例，對用於朝一方向輸出旋轉之有刷馬達10進行了說明，但本發明之有刷馬達並不限定於此。例如，有刷馬達亦可為根據電極之連接而逆方向旋轉的馬達。