(57)【要約】      （修正有）【課題】機械的な変速機構を伴うことなく低速高トルク駆動及び高速低トルク駆動を連続的（無段階）に行なうことを可能にし得る巻き上げ装置を提供する。【解決手段】巻き上げ装置の一例としての魚釣用電動リールはスプールを回転駆動する駆動モータを備え、駆動モータは、ロータ７５に巻回されるコイル７５Ｂが通電されることによって界磁を構成する磁性体（７３Ａ，７３Ｂ）により形成される磁界から受ける力でロータ７５が回転されることでモータ出力軸７１を回転させてスプールを回転させる。また、駆動モータは、磁性体（７３Ａ，７３Ｂ）に巻回装着されるとともに、界磁により発生される磁界の強さを制御するための制御電流が通電される界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂを備える。【選択図】図２
2020000040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体の左右側板間に回転自在に支持されたスプールと、前記装置本体に設けられて前記スプールを回転駆動する駆動モータとを備え、前記駆動モータは、ロータに巻回されるコイルが通電されることによって界磁を構成する磁性体により形成される磁界から受ける力で前記ロータが回転されることでモータ出力軸を回転させて前記スプールを回転させる巻き上げ装置であって、
前記駆動モータは、前記界磁を構成する前記磁性体に巻回装着されるとともに、前記界磁により発生される磁界の強さを制御するための制御電流が通電される界磁制御用コイルを備えることを特徴とする巻き上げ装置。
【請求項２】
前記界磁制御用コイルに通電される制御電流を発生する制御部を更に備え、前記制御部は、制御電流の電流値を増減させる及び／又は制御電流の通電方向を変えることによって、低いモータ回転数で高いトルクを得る低速高トルクモードと、高いモータ回転数で低いトルクを得る高速低トルクモードとを切り換え可能にすることを特徴とする請求項１に記載の巻き上げ装置。
【請求項３】
前記駆動モータがブラシ式直流他励モータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻き上げ装置。
【請求項４】
前記磁性体が永久磁石であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の巻き上げ装置。
【請求項５】
前記装置本体としてリール本体を伴う魚釣用電動リールとして構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の巻き上げ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の巻き上げ装置を備えて成る飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、牽引部材を電動により巻き上げて（巻き取って）及び／又は繰り降ろして（繰り出して）対象物を昇降させるための巻き上げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動力を利用して寝具、梱包類、仮設足場、建造物、漁労具等の対象物を所定位置まで巻き上げたり、降ろしたりする巻き上げ装置は従来から一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、魚釣りの分野でも、魚釣用電動リールが巻き上げ装置として使用されている。このような魚釣用電動リールは、牽引部材としての釣糸が巻回されるスプールを巻き取り駆動させる（釣糸を巻き取るためにスプールを釣糸巻き取り方向に回転駆動させる）モータと、状況に応じて巻き取り駆動条件を変更するための変速装置とを備えている。このような変速装置は、一般に、電動リールの動力源となるモータに印加する電圧を変えることにより低高速の速度制御を行なう電気式変速装置であり、モータとしてＤＣブラシモータが使用される場合がある。
【０００４】
ＤＣブラシモータでは、ロータ（コア）に巻回されるコイル（ロータコイル）に通電することによって永久磁石又は希土類等の磁性体（界磁）により形成される磁界から受ける力でロータが回転する（ロータコアがＳ極及びＮ極に切り替わることにより界磁磁石と反発・吸引しあって回転運動する）が、そのモータ特性は、供給電圧Ｖ（ロータコイルに印加する電圧Ｖ）が一定のとき、図５に示されるように、２本の特性ライン、すなわち、Ｔ−Ｎ（トルク−回転数）特性ラインＬ１及びＴ−Ｉ（トルク−電流）特性ラインＬ２で表わすことができる。具体的には、図示のように、モータの出力軸に加わるトルク（軸トルク）Ｔが大きくなると回転数Ｎが低下して電流Ｉが上昇し、一方、軸トルクＴが小さくなると回転数Ｎが上昇して電流が下がる。また、供給電圧Ｖを変化させると、特性ラインＬ１，Ｌ２が平行移動する。例えば、供給電圧Ｖを下げる（−ΔＶ）と、例えばＴ−Ｎ特性ラインＬ１がＴ−Ｎ特性ラインＬ１’へと平行移動する。
【０００５】
また、モータの基本特性（Ｔ−Ｎ特性、Ｔ−Ｉ特性）や使用環境温度による特性変化等を補完して幅広い変速操作を可能にするために、モータとスプールとの動力伝達経路間に機械式変速装置を設けることが特許文献１及び特許文献２で知られている。
【０００６】
具体的に、特許文献１では、モータからの出力をスプールに伝える駆動力伝達部に遊星歯車を具備した機械式変速装置が設けられ、リール本体に装着される変速切換手段によって軽負荷高速巻取状態及び高負荷低速巻取状態のいずれかのモード領域に切り換えできるようになっている。
【０００７】
一方、特許文献２は、モータの出力部とモータからの出力をスプールに伝達する動力伝達機構との間にギヤ比が異なる高速用減速歯車機構及び低速用減速歯車機構を動力伝達可能に連結し、モータの出力部の回転方向によって高速用減速歯車機構及び低速用減速歯車機構のいずれか一方を選択的に動力伝達可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３１５９６３７号
【特許文献２】特許第３５３７３６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、機械式変速装置では、低速回転で高トルクを実現する低速高トルク駆動と高速回転で低トルクを実現する高速低トルク駆動とを行なうことが可能であるが、従来のＤＣブラシモータを用いる電気式変速装置のみで、電動巻き上げ速度（スプールの巻き取り回転速度）を低下させようとすると、モータの回転数Ｎを下げるしかなく、図５の特性図にしたがって供給電圧Ｖを下げて（具体的には、ＰＷＭ制御等により単位時間の平均電圧を下げて）Ｔ−Ｎ特性ラインＬ１をＴ−Ｎ特性ラインＬ１’へと移行させることによりモータ回転数Ｎを下げると、最高出力トルクがＴmaxからＴmax’へと低下してしまう（低速回転で高トルクを実現できず、逆もまた同様である）。
【００１０】
そのため、現状で、低速高トルク駆動及び高速低トルク駆動を実現するには、特許文献１や特許文献２に開示されるような機械式変速装置に頼らざるを得ないが、このような機械式変速装置には以下のような不都合が内在する。すなわち、特許文献１及び特許文献２の機械式変速装置はいずれも決められたギヤ比の段階的変速に限られるため、魚種に応じたきめ細かい対応（例えば、大物の魚をゆっくりと高トルクで巻上げるなど）が行なえない。
【００１１】
また、特許文献１及び特許文献２では、モータとスプールとの間の動力伝達経路に複数のギヤ群、軸受、支持部等を配備することになるため、構造が複雑化して大型・重量化し、釣竿とのロッドアクションも含めたリール本体の保持及び魚釣操作性が低下してしまうとともに、モータ駆動時の騒音も潜在的問題として残される。
【００１２】
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、機械的な変速機構を伴うことなく低速高トルク駆動及び高速低トルク駆動を連続的（無段階）に行なうことを可能にし得る巻き上げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記した目的を達成するために、本発明は、装置本体の左右側板間に回転自在に支持されたスプールと、前記装置本体に設けられて前記スプールを回転駆動する駆動モータとを備え、前記駆動モータは、ロータに巻回されるコイルが通電されることによって界磁を構成する磁性体により形成される磁界から受ける力で前記ロータが回転されることでモータ出力軸を回転させて前記スプールを回転させる巻き上げ装置であって、前記駆動モータは、前記界磁を構成する前記磁性体に巻回装着されるとともに、前記界磁により発生される磁界の強さを制御するための制御電流が通電される界磁制御用コイルを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記構成の巻き上げ装置によれば、界磁を構成する磁性体に巻回装着される界磁制御用コイルに制御電流を通電することによって界磁により発生される磁界の強さが制御される（界磁制御用コイルに通電する電流値を制御することで界磁磁界を強弱調整できる）ようになっているため、制御電流によって界磁磁界の強さを大きくすることで図５に示されるモータ固有のＴ−Ｎ特性ラインＬ１の傾きを図３に示されるＴ−Ｎ特性ラインＬ１ａのように小さくすることができ、それにより、低速高トルク駆動を実現することができ、一方、制御電流によって界磁磁界の強さを小さくすることで図５に示されるモータ固有のＴ−Ｎ特性ラインＬ１の傾きを図３に示されるＴ−Ｎ特性ラインＬ１ｂのように大きくすることができ、それにより、高速低トルク駆動を実現することができる。
【００１５】
このように、本発明では、前述した電動リールにおいて従来行なわれていなかった界磁磁界の強さの制御を行なうことにより、低速で高トルク及び高速で低トルクというユーザーが望む性能を機械的な変速機構を伴うことなく構造的にコンパクトに且つ安価に実現できる。しかも、減速機構を伴う機械的な変速ではなく、制御電流を電気的に無段階で制御可能であるため、低速高トルク駆動と高速低トルク駆動とを連続的（無段階）に滑らかに可変制御でき、したがって、特に釣り分野における電動リールとしての巻上げ速度全域にわたって理想的な速度−トルクバランスを実現できる。
【００１６】
また、このような構成によれば、低速回転時に高トルク、高速回転時に低トルクといったモード切り換えを変速ギアシステムを介さずに電気的に行なえることは勿論のこと、例えば、魚釣用リール等に内蔵される減速ギアの減速比を大きくしても、モータへの通電時間率を高くすることで、発熱や逆起電力の抑制を行なうことができる。
【００１７】
なお、上記構成において、駆動モータは、ブラシ式直流他励モータであってもよく、また、スプールの内側に設置されてもよく或いはスプールの外側に設置されてもよい。また、界磁を構成する磁性体としては、例えば希土類の磁性体のほか、永久磁石を挙げることができる。
【００１８】
また、上記構成では、界磁制御用コイルに通電される制御電流を発生する制御部を更に備え、制御部は、制御電流の電流値を増減させる及び／又は制御電流の通電方向を変えることによって、低いモータ回転数で高いトルクを得る低速高トルクモードと、高いモータ回転数で低いトルクを得る高速低トルクモードとを切り換え可能にすることが好ましい。
【００１９】
この場合、具体的には、界磁が磁力を有さない着磁されるべき希土類等の磁性体であれば、制御電流を増減させるだけで界磁磁界の強弱を調整できる。すなわち、制御電流値を上げると、界磁磁界が強くなり、モータの回転数は下がるが、高トルクのモーターとなり（図３に示されるようにＴ−Ｎ特性ラインの傾きがＬ１からＬ１ａへと小さくなり）、例えば電動リールとしては低速でありながら高トルクでの駆動が可能となる（スプールによる釣糸巻き上げ速度が下がるが、釣糸巻き上げ力が強くなる）。これは、ある意味、自動車におけるローギア選択時の状態に類似しており、特に釣り分野においては大物の魚とのやりとりにおいて理想的な速度−トルクバランス状態である。一方、制御電流値を下げると、界磁磁界が弱くなり、モータの回転数は上がるが、高速回転のモータとなり、それほど大きなトルクを出すことはできない（スプールによる牽引部材（例えば釣糸）巻き上げ力は弱くなるが、牽引部材巻き上げ速度が速くなる）が、特に釣り分野において、仕掛け回収が主となる電動リール使用態様では必要十分な性能が得られる。
【００２０】
一方、界磁が当初から磁力を有する永久磁石であれば、界磁制御用コイルに通電しなくても、界磁磁石の持つ基本性能での巻上げも可能である。この場合、特に釣り分野では、主に狙いの魚とのやり取りに必要な速度とトルクとを想定したリールとしての減速比を設定すれば、効率的に狙いの魚を巻上げることが可能となる。しかしながら、界磁制御用コイルに通電して性能を高めることもでき、その場合には、界磁制御用コイルに通電される制御電流値を上げると、よりパワフルな巻上げが可能となる。一方、Ｈブリッジ回路を用いるなどして制御電流が逆に流れる（界磁磁界の大きさを弱める（打ち消す）方向に流れる）ように設定すれば（制御電流の通電方向を変えれば）、界磁磁界が弱まり、高トルクではないが、より高速での巻上げが可能となる。
【００２１】
なお、低速高トルクモードと高速低トルクモードとのモード切り換えは、駆動モータの出力を調整するためのモータ出力調整部とは別個のモード入力部によって行なってもよいが、モータ出力調整部によるモータ出力調整に応じて制御回路内部で制御電流を増減（反転）制御できれば、モード入力部を別個に設けることなくモータ出力調整部それ自体で自動モード切り換えを可能にし得る。この場合、理想的には、ロータのコイルに対する電流の通電制御を高いデューティ比で行なって、制御電流で界磁磁界の強さを制御することが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、機械的な変速機構を伴うことなく低速高トルク駆動及び高速低トルク駆動を連続的（無段階）に行なうことを可能にし得る巻き上げ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】要部の断面を部分的に含む本発明の一実施形態に係る魚釣用電動リール（巻き上げ装置）の全体の概略正面図である。
【図２】図１の魚釣用電動リールの駆動モータの概略構成図である。
【図３】図２の駆動モータのモータ特性図（Ｔ−Ｎ特性、Ｔ−Ｉ特性）である。
【図４】図１の魚釣用電動リールの駆動モータ制御に関連する概略的なブロック図である。
【図５】従来のＤＣブラシモータのモータ特性図（Ｔ−Ｎ特性、Ｔ−Ｉ特性）である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、巻き上げ装置の一例として魚釣用電動リールについて説明するが、本発明は、魚釣用電動リールのみならず、牽引部材を電動により巻き上げて及び／又は繰り降ろして（繰り出して）対象物を昇降させるための全ての巻き上げ装置に適用される。  
図１に示されるように、本実施形態の魚釣用電動リール１は、後述する駆動力伝達機構等を装着したフレーム３と、このフレーム３を覆うように配設される外側板４とを備えた装置本体としてのリール本体５を有している。
【００２５】
リール本体５を構成するフレーム３は、本実施形態では、左フレーム３ａ、右フレーム３ｂ、及びスプールの前方側に配設される前フレーム３ｃとを有しており、これらのフレーム３ａ，３ｂ，３ｃは、全体として一体化されている。勿論、これらのフレーム３ａ，３ｂ，３ｃは、個々の部材が一体形成され、固定手段等によって一体化されていてもよく、部分的に一体形成されて、全体として一体化されていてもよく、その構造についても特定の形状に限定されることはない。
【００２６】
リール本体５を構成する外側板４は、左フレーム３ａを覆う左外側板４ａ、右フレーム３ｂを覆う右外側板４ｂ、及び、前フレーム３ｃを覆う前外側板４ｃを備えており、駆動力伝達機構等の構成部材を覆うとともに、釣人の手によって握持保持される部分（釣人の手が接触する部分）となる。これらの外側板４ａ，４ｂ，４ｃは、個々に一体形成されており、全体として一体化されているが、上記したフレームと同様、各外側板４ａ，４ｂ，４ｃは一体形成されていてもよく、部分的に一体形成されて、全体として一体化されていてもよい。また、一部において、前記フレームを露出させた構成であってもよい。
【００２７】
リール本体５を構成する一方の側板（右側板４ｂ）側には、巻取り操作される手動ハンドル６が設けられており、リール本体５を構成する左右のフレーム３ａ，３ｂ（左右側板４ａ，４ｂ）間には、釣糸が巻回されるスプール７が回転自在に支持されている。また、スプール７の前方側には、後述するように構成される駆動モータ７０が設置されており、スプール７は、手動ハンドル６の巻取り操作及び駆動モータ７０の回転駆動によって、後述する駆動力伝達機構を介して釣糸巻取り方向に回転駆動される。
【００２８】
スプール７は、釣糸が巻回される釣糸巻回胴部７ａを備えており、その両端には、巻回される釣糸を規制するフランジ７ｂ，７ｃが形成されている。また、スプール７は、スプール軸７ｓに固着されており、スプール軸７ｓの両端側が各フレーム３ａ，３ｂに対して軸受９を介して支持されることで、左右フレーム３ａ，３ｂ間に回転可能に支持されている。更に、スプール軸７ｓの右側板側の端部には、後述するクラッチ機構のクラッチ作動部材５１の係合凹部５１ａが係脱されるように、径方向外方に突出するピン状の係止部７ｈが形成されている。この場合、係止部７ｈは、クラッチ作動部材５１とスプール７が一体回転するように動力伝達部としての機能を備えたものであればよく、例えば、断面非円形状の凹部、凸部、凹凸部等によって構成される。
【００２９】
スプール７には、駆動力伝達機構１０を介して、手動ハンドル６及び駆動モータ７０からの回転駆動力が入力されるようになっている。この場合、駆動力伝達機構１０は、駆動モータ７０の回転駆動を減速する減速機構２０と、駆動力伝達機構１０における動力伝達を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えるクラッチ機構５０とを備えた構成となっている。
【００３０】
本実施形態の駆動力伝達機構１０は、リール本体５の手動ハンドル６が装着される側の右フレーム３ｂ側に集約して設置されており、手動ハンドル６を回転可能に支持するハンドル軸６ａと、ハンドル軸６ａに装着される駆動歯車１１と、駆動歯車１１に噛合すると共に減速機構２０に連結される連結歯車１３と、減速機構２０に噛合する第１回転体１５と、スプールに回転駆動力を与える第２回転体１６と、各回転体１５，１６間に巻回されるベルト１７（歯付きベルトであることが好ましい）とを備えている。
【００３１】
なお、ハンドル軸６ａと駆動歯車１１との間には、公知のドラグ機構９０が配設されており、ハンドル軸６ａ上に設置されたドラグノブ９０ａを回転操作することで、スプール７の回転に所望の制動力が付与されるようになっている。
【００３２】
本実施形態の減速機構２０は、併設される２つの遊星歯車機構によって構成されており、遊星歯車によって駆動モータ７０の回転駆動力を減速するように構成されている。具体的に２つの遊星歯車機構は、駆動モータ７０の出力軸（駆動軸）７１に並設される第１太陽歯車２１及び第２太陽歯車２２と、これらにそれぞれ噛合する第１遊星歯車２４及び第２遊星歯車２５とを備えている。この場合、第１太陽歯車２１は出力軸７１に固定され、第２太陽歯車２２はフリー回転可能となっている。各遊星歯車２４，２５は、右フレーム３ｂに回転自在に支持された第１回転体１５に形成される内歯に噛合しており、第１遊星歯車２４を支持する第１キャリヤは、第２太陽歯車２２に連結固定され、第２遊星歯車２５を支持する第２キャリヤは、右外側板側に向けて突出する支軸１８と一体化されて連結歯車１３に連結固定されている。
【００３３】
ハンドル軸６ａには、一方向クラッチにより構成される逆転防止機構６ｂが設けられており、駆動モータ７０が回転駆動された際、手動ハンドル６の連動回転を阻止するようになっている。なお、本実施形態の逆転防止機構６ｂは、ハンドル軸６ａにカラーを介して右外側板との間に転がり式一方向クラッチとして構成されているが、ラチェット式によって構成してもよい。また、駆動モータ７０の出力軸７１の左側板側の突出部分には、手動ハンドル６を巻取り操作した際に空回りしないように、かつスプール７側に動力が伝達されるように一方向クラッチ７４が装着されている。
【００３４】
減速機構２０に噛合する第１回転体１５の回転駆動力は、スプール７と同軸上に設置され、リール本体である右フレーム３ｂに回転自在に支持された第２回転体１６に伝達されるようになっており、両者間における回転駆動力の伝達は、動力伝達用のベルト１７を介して行なわれるようになっている。すなわち、第１回転体１５及び第２回転体１６の外周面にはそれぞれベルト１７の内側に連続形成される歯（凹部）が嵌り込む凹凸が形成されており、この部分にベルト１７を巻回することで、動力伝達するように構成されている。
【００３５】
本実施形態における第２回転体１６は、スプール側に円形の凹所１６ａが形成されており、その周壁の内面と右フレーム３ｂに突出形成された円筒部３ｇとの間に設置される軸受１６Ａによって、右フレーム３ｂに回転可能に支持されている。そして、第２回転体１６の支持部となる軸受１６Ａの径方向内側に、クラッチ機構５０のクラッチ作動部材５１の係合部５１ａが重合して配設されるよう構成されている。
【００３６】
これにより、クラッチ係合部を有するスプール軸方向の短縮化が可能となり、リール本体５の小型・コンパクト化を図ることが可能となる。なお、上記した係合部５１ａは、少なくともその一部が軸受１６Ａに対して重合していれば良い。すなわち、第２回転体１６に凹所を形成し、この部分に係合部５１ａの少なくとも一部が位置するような構成であってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、右フレーム３ｂと右外側板４ｂとの間に、右フレーム３ｂに取着される支持ケース（セットプレート）８０が設置されている。この支持ケース８０の内部には、前記駆動力伝達機構１０が収容されており、好ましくは、駆動音が大きい部材である減速機構（遊星歯車機構）２０及び第１回転体１５を収容するものであればよく、更には、第２回転体１６及びベルト１７が収容されている。このため、第１回転体１５は、支持ケース８０と右フレーム３ｂとの間の収容空間内でそれぞれ軸受１５Ａ，１５Ｂを介して回転可能に支持されている。
【００３８】
クラッチ機構５０は公知の構成を成しており、クラッチＯＦＦ状態（動力伝達遮断状態）からクラッチＯＮ状態（動力伝達状態）への復帰は、公知の復帰機構によって手動ハンドル６の巻取り操作或いは操作レバー５８の移動操作等によって成される。
【００３９】
動力伝達機構１０による手動ハンドル６及び駆動モータ７０による駆動力の動力伝達経路に関しては、手動ハンドル６を巻取り操作すると、その回転駆動力は、駆動歯車１１、連結歯車１３、及び、支軸１８（第２キャリヤ）を介して遊星歯車機構である減速機構２０に入力される。そして、減速機構２０に入力された回転駆動力は、第２太陽歯車２２、第１キャリヤ、及び、一方向クラッチ７４によって固定状態にある第１太陽歯車２１の回りを公転しながら自転する第１遊星歯車２４を介して、減速された状態で第１回転体１５に伝達される。
【００４０】
この第１回転体１５の回転方向は、ハンドル側から見て反時計回り方向であり、ベルト１７を介して第２回転体１６を、同様に反時計回り方向に回転させる。これにより、スプール７は、第２回転体１６に回り止めされるクラッチ作動部材５１を介して釣糸巻取り方向に回転駆動される。
【００４１】
一方、駆動モータ７０を回転駆動すると、出力軸７１に固定された第１太陽歯車２１は、時計回り方向に回転駆動され、この回転駆動力により、第１キャリヤは時計回り方向に回転駆動される。このとき、第２太陽歯車２２も時計回り方向に回転駆動され、これに伴って第２キャリヤも時計回り方向に回転駆動しようとするが、第２キャリヤは、連結歯車１３を介して、駆動歯車１１に装着された逆転防止機構６ｂによって時計回り方向に回転することはできず、結果として、第２遊星歯車２５は反時計回り方向に自転する。これにより、第１回転体１５は、各第２遊星歯車２５の自転によって減速された状態で反時計回り方向に回転駆動される。
【００４２】
そして、第１回転体１５の反時計回り方向の回転は、上記した手動ハンドル６の場合と同様、ベルト１７を介して第２回転体１６を反時計回り方向に回転させ、スプール７は、第２回転体１６に回り止めされるクラッチ作動部材５１を介して釣糸巻取り方向に回転駆動される。
【００４３】
次に、上記した駆動モータ７０の構成について詳細に説明する。  
本実施形態の駆動モータ７０は、ブラシ式直流他励モータであり、ロータに巻回されるコイルが通電されることによって界磁を構成する磁性体により形成される磁界から受ける力で前記ロータが回転されることでモータ出力軸７１を回転させてスプール７を回転させるようになっている。具体的には、リール本体５を構成する部材に凹所を形成し、この凹所の内面に界磁を構成する磁性体（磁石）を取り外し可能に配設し且つその内側にロータ（電機子）を取り外し可能に配設して構成されている。すなわち、リール本体５に形成される凹所は、駆動モータ７０の構成部材となる磁性体（磁石）を配設したケーシングとしての機能を備え、リール本体５に駆動モータ７０を一体的に組み込んだ構成となっている。
【００４４】
より具体的には、リール本体５を構成している前フレーム３ｃ（スプール７の前方側に位置するリール本体部位）に、円筒状の空間を画定する凹所７２を形成し、その内面７２ａに界磁を構成する磁性体（本実施形態では、希土類等の磁性体又は永久磁石）７３を周方向に沿って配設している。この場合、磁性体７３は、内面７２ａに対して取り外し可能に取り付けられていればよく、例えば保持手段によって係止するようにしてもよい。また、磁性体７３は、周方向に沿って所定の間隔を隔てて配設されていてもよく、本実施形態では、図２に示されるように、円弧状の一対の磁性体７３Ａ，７３Ｂが径方向に対向して配設されている（図では、対向する磁極同士がＮ極及びＳ極にそれぞれ着磁されている）。また、磁性体７３（７３Ａ，７３Ｂ）については、その外側に磁気回路を構成して磁力の漏洩を防止する円筒状の継鉄（ヨーク）７３ａを取着しているが、前フレーム３ｃにそのようなヨークとしての機能を持たせてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、各磁性体７３Ａ（７３Ｂ）の最外周両縁部に切り欠き溝（陥凹部）７３Ａａ，７３Ａｂ（７３Ｂａ，７３Ｂｂ）が設けられており、これらの切り欠き溝７３Ａａ，７３Ａｂ（７３Ｂａ，７３Ｂｂ）にはそれぞれ、界磁（磁性体７３）により発生される磁界の強さを制御するための制御電流が通電される界磁制御用コイル１２０Ａ（１２０Ｂ）が巻回装着されている。この場合、界磁制御用コイル１２０Ａ（１２０Ｂ）は、切り欠き溝７３Ａａ，７３Ａｂ（７３Ｂａ，７３Ｂｂ）に沿って所定の巻数で磁性体７３Ａ（７３Ｂ）の軸方向及び径方向（したがって、駆動モータ７０の軸方向及び径方向）に延びつつ磁性体７３Ａ（７３Ｂ）をその周囲から取り囲んでいる。なお、図２中には、界磁制御用コイル１２０Ａ（１２０Ｂ）及び後述するロータコイル７５Ｂの巻き方向が「●」「×」で示されているが、この巻き方向に限定されるものではない。
【００４６】
凹所７２が形成された前フレーム３ｃは、左側板４ａ側がそのまま開口するとともに、右側板４ｂ側の側壁（出力軸７１と直交する方向に位置する側壁）は、軸受支持部３Ａを形成しており、軸受支持部３Ａの開口部に軸受１００を介して出力軸７１を回転可能に支持している。この出力軸７１には、凹所７２の内面７２ａに取着された磁性体７３に対向して駆動モータ７０の構成部材であるロータ（電機子）７５が一体回転可能に装着されており、ロータ７５の軸方向左側板４ａ側にはロータ７５に電流を供給する整流子７７が装着されている。
【００４７】
ロータ７５は、図２に明確に示されるように、コア７５Ａと、このコア７５に巻回される複数のコイル７５Ｂとを有する。また、整流子７７は、前フレーム３ｃの左側板側の開口（凹所７２の開口）から突出しており、この開口部分には、固定ネジによって前フレーム３ｃに着脱可能となるようにカバー体としての端部カバー８８が装着される。この端部カバー８８は、予め一つのユニットとして構成することができ、その径方向内側には、整流子７７に接触して電流を流すブラシ８１と、このブラシ８１を保持するブラシホルダ８２が組み込まれて前フレーム３ｃに取付け固定されている。そして、このブラシホルダ８２には、端子８３が一体的に組み込まれており、リード線８４を介して外部電源に接続されるようになっている。
【００４８】
また、端部カバー８８には、軸方向内側から順に、出力軸７１を回転可能に支持する一方向クラッチ７４と、出力軸７１を回転可能に支持する軸受８５とを保持した保持体８７が組み込まれている。この場合、一方向クラッチ７４は、前述したように、手動ハンドル６を巻取り操作した際に空回りすることなく且つ駆動モータ７０が駆動された際にスプール７側に動力を伝達するように、出力軸７１を一方向のみに回転することを許容する機能を有する。
【００４９】
上記構成において、駆動モータ７０の左側板４ａ側は、端部カバー８８及び保持体８７によって水密構造となっており、減速機構２０側は、前フレーム３ｃの軸受支持部３Ａに形成された開口部に出力軸７１を挿通させ、この開口部で軸受１００を介して出力軸７１を回転可能に支持している。なお、本実施形態では、駆動モータ７０の水密性の向上が図れるように、リール本体５の各所にシール部材が設置されている。このようなシール部材は、例えば、ゴム系やシリコン系の材料で形成されるＯリングやカバー体などによって構成することが可能であり、凹所７２の形成位置や大きさ、形状、駆動モータ７０の構成部材の設置態様等に応じて適宜変形される。
【００５０】
また、駆動モータ７０の出力軸７１は、左側板４ａ側は軸受８５によって回転可能に支持されており、減速機構２０側は、軸受１００によって回転可能に支持されている。この場合、左側板４ａ側の軸受８５は、前述した水密構造状によって、シール部材を用いることなく、出力軸７１を保持体８７に対して回転可能に支持しており、減速機構２０側の軸受１００は、例えば磁気シール機構によって、軸受支持部３Ａと出力軸７１との間をシールした状態で出力軸７１を回転可能に支持している。すなわち、減速機構２０側の軸受１００をシールすることで、駆動モータ７０内には、水、海水等が侵入できないように構成されている。
【００５１】
本実施形態では、第１太陽歯車２１及び軸受１００が出力軸７１に対して抜け止め装着されており、ロータ７５を有する出力軸７１と軸受１００及び第１太陽歯車２１とを一体化させて成るモータコアユニットを凹所７２から着脱できる構成となっている。また、前フレーム３ｃの軸受支持部３Ａの開口部から出力軸７１と共に軸受１００及び第１太陽歯車２１を引く抜くことができるように、第１太陽歯車２１の外径は軸受１００の外径よりも小さく設定されている。
【００５２】
前述したような界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂを磁性体７３に備える本実施形態の魚釣用電動リール１においては、界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに制御電流を通電することによって界磁により発生される磁界の強さを制御できる（界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに通電する電流値を制御することで界磁磁界を強弱調整できる）。したがって、制御電流によって界磁磁界の強さを大きくすることで図５に示されるモータ固有のＴ−Ｎ特性ラインＬ１の傾きを図３に示されるＴ−Ｎ特性ラインＬ１ａのように小さくすることができ、それにより、低速高トルク駆動を実現することができる。一方、制御電流によって界磁磁界の強さを小さくすることで図５に示されるモータ固有のＴ−Ｎ特性ラインＬ１の傾きを図３に示されるＴ−Ｎ特性ラインＬ１ｂのように大きくすることができ、それにより、高速低トルク駆動を実現することができる。
【００５３】
そのため、本実施形態の魚釣用電動リール１は、図４に示されるように、界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに通電される制御電流及びロータコイル７５Ｂに通電される電流を発生する制御部１５０を更に備えており、この制御部１５０は、界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに供給される制御電流の電流値を増減させる及び／又は制御電流の通電方向を変えることによって、低いモータ回転数で高いトルクを得る低速高トルクモードと、高いモータ回転数で低いトルクを得る高速低トルクモードとを切り換えることができるようなっている。また、この制御部１５０には、例えば釣人によって操作されるモータ出力調整部１３０及びモード入力部１４０が電気的に接続されており、制御部１５０は、モータ出力調整部１３０及びモード入力部１４０から入力される信号に応じて界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに通電される制御電流及びロータコイル７５Ｂに通電される電流を生成してそれぞれ界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂ及びロータコイル７５Ｂに供給するようになっている。
【００５４】
この場合、具体的には、界磁を構成する磁性体７３（７３Ａ，７３Ｂ）が磁力を有さない着磁されるべき希土類等の磁性体であれば、制御電流を増減させるだけで界磁磁界の強弱を調整できる。すなわち、モード入力部１４０からの入力信号に伴って制御部１５０が界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに供給すべき制御電流値を上げると、界磁磁界が強くなり、駆動モータ７０の回転数は下がるが、高トルクのモーターとなり（図３に示されるようにＴ−Ｎ特性ラインの傾きがＬ１からＬ１ａへと小さくなり）、電動リール１としては低速でありながら高トルクでの駆動が可能となる（スプール７による釣糸巻き上げ速度が下がるが、釣糸巻き上げ力が強くなる）。これは、ある意味、自動車におけるローギア選択時の状態に類似しており、特に大物の魚とのやりとりにおいて理想的な速度−トルクバランス状態である。
【００５５】
これに対し、モード入力部１４０からの入力信号に伴って制御部１５０が界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに供給すべき制御電流値を下げると、界磁磁界が弱くなり、駆動モータ７０の回転数は上がるが、高速回転のモータとなり、それほど大きなトルクを出すことはできない（スプール７による釣糸巻き上げ力は弱くなるが、釣糸巻き上げ速度が速くなる）が、仕掛け回収が主となる電動リール使用態様では必要十分な性能が得られる。
【００５６】
一方、界磁を構成する磁性体７３（７３Ａ，７３Ｂ）が当初から磁力を有する永久磁石であれば、界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに通電しなくても、界磁磁石の持つ基本性能での巻上げも可能である。この場合、主に狙いの魚とのやり取りに必要な速度とトルクとを想定したリールとしての減速比を設定すれば、効率的に狙いの魚を巻上げることが可能となる。しかしながら、界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに通電して性能を高めることもでき、その場合には、界磁制御用コイル１２０Ａ，１２０Ｂに通電される制御電流値を上げると、よりパワフルな巻上げが可能となる。一方、Ｈブリッジ回路を用いるなどして制御電流が逆に流れる（界磁磁界の大きさを弱める（打ち消す）方向に流れる）ように設定すれば（制御電流の通電方向を変えれば）、界磁磁界が弱まり、高トルクではないが、より高速での巻上げが可能となる。
【００５７】
なお、本実施形態では、低速高トルクモードと高速低トルクモードとのモード切り換えが、駆動モータ７０の出力を調整するためのモータ出力調整部１３０とは別個のモード入力部１４０によって行なわれているが、モータ出力調整部１３０によるモータ出力調整に応じて制御回路内部で制御電流を増減（反転）制御できれば、モード入力部１４０を別個に設けることなくモータ出力調整部１３０それ自体で自動モード切り換えを可能にし得る。この場合、理想的には、ロータ７５のコイル７５Ｂに対する電流の通電制御を高いデューティ比で行なって、制御電流で界磁磁界の強さを制御することが望ましい。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態では、電動リールにおいて従来行なわれていなかった界磁磁界の強さの制御を行なうため、低速で高トルク及び高速で低トルクというユーザーが望む性能を機械的な変速機構を伴うことなく構造的にコンパクトに且つ安価に実現できる。しかも、減速機構を伴う機械的な変速ではなく、制御電流を電気的に無段階で制御可能であるため、低速高トルク駆動と高速低トルク駆動とを連続的（無段階）に滑らかに可変制御でき、したがって、電動リールとしての巻上げ速度全域にわたって理想的な速度−トルクバランスを実現できる。
【００５９】
また、このような構成によれば、低速回転時に高トルク、高速回転時に低トルクといったモード切り換えを変速ギアシステムを介さずに電気的に行なえることは勿論のこと、例えば、リールに内蔵される減速ギアの減速比を大きくしても、モータへの通電時間率を高くすることで、発熱や逆起電力の抑制を行なうことができる。
【００６０】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、前述した実施形態では、駆動モータ７０がスプール７の外側に設けられているが、駆動モータ７０がスプール７の内側に配設されていてもよい。また、本発明の技術的思想を小径モータに適用して、ゆっくり巻き上げるときに大きい巻き上げ力（巻き上げトルク）を得てもよい。また、本発明の巻き上げ装置は、前述した実施形態のように魚釣用電動リールとして使用できるほか、寝具、梱包類、仮設足場、建造物、漁労具等の対象物を所定位置まで巻き上げたり、降ろしたりするために使用することもでき、更には、ドローン（無人飛行体）に搭載してドローンから荷物を降ろし或いは上空のドローンへと荷物を巻き上げるなど、その適用分野は限定されない。したがって、スプール（回転体）に巻き取られる牽引部材は、前述した実施形態の魚釣用電動リールでは釣糸であるが、巻き上げ装置の用途に応じて、ワイヤ、チェーン、ロープ等が牽引部材として使用され得る。
【符号の説明】
【００６１】
１  魚釣用電動リール（巻き上げ装置）
３ａ，３ｂ  側板
５  リール本体（装置本体）
７  スプール
７０  駆動モータ
７１  モータ出力軸
７３，７３Ａ，７３Ｂ  磁性体
７５  ロータ
７５Ｂ  コイル
１２０Ａ，１２０Ｂ  界磁制御用コイル
１５０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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