(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で、小型化および価格低減が容易な電動機を提供する。【解決手段】本発明による、ブラッシ付き電動機では、２の倍数個で構成される永久磁石の磁極群と、３の倍数個で構成される巻き線磁極群を持ち、前記巻き線磁極を電気的に三相編成とし、夫々の巻き線の一端を纏めて正電源電極に接続し、他端を、整流器を介して、コンミュテーターの１つの電極に、隣接する巻き線２個を接続し、且つ、ブラッシは１個とし、特に必要がある場合を除き、負電源側配線を行うこと無く、直接回転子のフレーム等に接続し、電源の負電極に接続するようにした。  また、ブラッシレス電動機については、前記隣接する巻き線２個を、制御回路からのスイッチイング半導体素子の１個に整流器を介して接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２の倍数個で構成される、永久磁石の磁極群と、３の倍数個で構成される、巻き線磁極群を持ち、前記巻き線磁極群を、電気的に三相編成とし、夫々の巻き線の一端を纏めて、一つの正電源電極に接続し、他端を、整流器を介して、１つのコンミュテーター電極に２個ずつ接続し、且つ、コンミュテーターの電極面に接触して電流の断続を行う１個のブラッシを持つ事を特徴とする、ブラッシ付き電動機。
【請求項２】
２の倍数個で構成される、永久磁石の磁極群と、３の倍数個で構成される、巻き線磁極群を持ち、前記巻き線磁極群を、電気的に三相編成とし、夫々の巻き線の一端を纏めて、一つ正電源電極に接続し、他端を、整流器を介して、制御回路の１個の駆動用半導体素子に２個ずつ接続してなる事を特徴とする、ブラッシレス電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、各種機械装置の動力源として広く用いられる、電動機に関する。
［背景技術］【０００２】  電動機は、使用される電力により、直流電動機および交流電動機に大別され、さらに駆動形式により、ブラッシ付き電動機、ブラッシレス電動機および誘導電動機に分類され、用途に適合した形式のものが使用されている。
［発明の開示］
［発明が解決しようとする課題］【０００３】  電動機は、その回転力を得るためには、供給電力から回転磁界を発生ささる必要があるが、誘導電動機を除き、他の方式では、何らかの手段により、供給電力を断続して、磁極の巻き線に流れる電流の方向を変え、回転磁界を作る必要がある。
ブラッシ付き電動機ではブラッシとコンミュテーターの組み合わせで、それを実現し、ブラッシレス電動機では、外部の駆動回路によって、それを実現している。
従来のブラッシ付き電動機では少なくとも２個のブラッシが必要であり、且つ、夫々に固有の配線が必要であり、電動機機構のかなりの容積が占有されている。
ブラッシレス電動機には単相駆動方式と三相駆動方式があるが、前者は、駆動回路は簡潔であるが、電動機の巻き線磁極の利用効率が低いと言う欠点がありあまり使用されることはなかった。三相駆動方式には１２０度駆動方式と１８０度駆動方式があり、単相駆動方式に比較して、巻き線の利用率ははるかに高く、広く用いられている。
しかし、この方式には、制御回路と三相フルブリッジ形式の駆動回路が必要であり、装置全体として形状の大型化と価格の上昇を避けることはできない。
［課題を解決するための手段］【０００４】  本発明の技術は、主として、永久磁石で構成される磁極と、巻き線構造の磁極によって構成される電動機に用いられることを想定している。
ただし、磁極が全て巻き線構造の場合も同様に動作可能である事は勿論である。
永久磁石で構成される磁極は２の倍数個設けられ、巻き線構造の磁極は３の倍数個設けられ三相編成となる。
三相編成の巻き線は、その一端が全て一つに纏められ、電源の一方の電極に接続され、２個の隣り合う巻き線の他端は整流器を介して一つに纏められる。
ブラッシ付き電動機の場合は、２個ずつ纏められた巻き線は、夫々、コンミュテーターの１個の電極に接続される。
そして、コンミュテーター電極は接触するブラッシを介して、負電源電極に電気的に接続し、回路は完結する。
この場合、ブラッシは１個で済み、且つ、固有の配線を必要とせず、直接フレーム等に取り付ける回路を完成させる事が可能である。
勿論、必要に応じて、固有の配線を施す事は妨げられない。
ブラッシレス電動機の場合には、整流器を介して２個ずつ纏められた巻き線は、夫々、制御回路の駆動用半導体素子の１個に接続されて、回路を完成する。
この場合、駆動用半導体素子は電源の負電極配線側のみである。
［発明の効果］【０００５】  本発明によれば、ブラッシ付き電動機の場合は、ブラッシは１個のみであり、固有の配線は特に必要ではなく、直接電動機のフレーム等に接続することが可能である。
また、ブラッシレス電動機の場合は、外部駆動回路には負配線側スイッチのみを設ける事で動作可能となる。
従って、本発明によれば、ブラッシ付き電動機の場合は、ブラッシによって占有される電動機の内部容積は半減し、ブラッシレス電動機の場合には、駆動回路は、負配線側スイッチのみとなり、装置全体の小型化と、価格の低減が可能となる。
また、従来の単相駆動方式に見られる、巻き線磁極の利用率の低下は無く、１２０度三相駆動方式と同等の巻き線磁極の利用率が得られる。
［発明を実施するための最良の形態］【０００６】  本発明は、前述したように、主として永久磁石で構成される磁極群と巻き線構造の磁極群で構成される電動機に使用される事を想定しているが、特に、永久磁石で構成される磁極群が回転子となり、巻き線構造の磁極群が固定極となる場合に最も特徴を発揮する。
［実施例１］【０００７】  次に、本発明による電動機の一実施例を、図面を参照して説明する。
［図１］は、本発明によるブラッシ付き電動機の一実施例を示す回路図である。
図において、符号１は電源の正電極接続端子を示し、符号２ａ，２ｂ、２ｃは巻き線磁極の巻き線を示しており、三相編成のＵ，Ｖ，Ｗ極を構成している。
図から明らかなように、巻き線２ａ、２ｂ、２ｃの一端はすべて纏められて、正電極端子に接続される。
符号３ａ、３ｂ、３ｃおよび４ａ，４ｂ、４ｃは整流器を示しているが、一つの巻き線に二つの整流器が接続され、隣接する２個の巻き線は整流器を介して、符号５ａ，５ｂ、５ｃで示されるコンミュテーター電極の一個に接続される。
符号６はブラッシを示し、ブラッシはコンミュテーター電極５ａ，５ｂ、５ｃの摺動面に接触し導通し、電機回路を完結する役割を果たす。
最後に７ａ，７ｂは永久磁石で構成される磁極を示している。
この実施例では、永久磁石で構成される磁極が回転子となり、ブラッシは回転子に固定され、回転子と共に回転する。
図から明らかなように、この電動機では動作中は、三相編成の巻き線の二つには必ず電流が流れている。
これは、ブラッシレス１２０度三相駆動電動機の巻き線磁極利用率と同一である。
［図２］は、本発明によるブラッシ付き電動機の一実施例の部分断面図である。
符号２から７までは、前述の回路図と共通である。
符号１０は電動機の固定中心軸を示し、図示されていない、電動機の筐体に固定されている。
符号１１ａ，１１ｂはベアリングを示し、前記中心軸１０の回りで、回転子が円滑に回転する役割を果たしている。
符号１２は永久磁石７ａ、７ｂを支持し回転子を構成するフレームであり、符号１３ａ，１３ｂは巻き線磁極の鉄心を示している。
この鉄心１３ａおよび１３ｂの中央部には符号５ａ，５ｂで示されるコンミュテーター電極が取り付けられており、そのコンミュテーター電極５ａ，５ｂの摺動面に接触するように、符号６で示されるブラッシが回転子に取り付けられ、符号１４で示されるスプリングによってコンミュテーター電極５ａ，５ｂの摺動面に圧接されている。
ブラッシ６はスプリング１４または図示されていないリード線および周囲のフレームを介して、図示されていない電源の負電極に接続している。
従って、ブラッシから負電極までは、特に固有の配線を設ける必要はない。
符号１５は回転軸を示している。
回転軸１５は図示されていない、負荷装置に減速装置等を介して接続され、電動機に発生した動力を伝達する。
［実施例２］【０００８】  次に、本発明によるブラッシレス電動機の一実施例を、図面を参照して説明する。
［図３］は、本発明によるブラッシレス電動機の回路図である。
図において、符号１から符号７までは［図１］と共通である。
図において符号２０は制御回路を示しており、制御回路２０からの信号により、符号２１ａ、２１ｂ、２１ｃで示される、ＭＯＳＦＥＴが断続し、巻き線磁極２ａ，２ｂ、２ｃの周囲に回転磁界を発生する。
制御回路には図示されていない、ホール素子等で構成される回転センサーからの信号が送られ、最適周期で電流を断続し、回転子の回転を制御する。
図から明らかなように、駆動回路は下側スイッチのみで構成されており，簡素な回路構成となっており、装置全体の小型化と価格の低減が可能である。
［産業上の利用可能性］【０００９】  近年、自転車や車椅子およびスクーター等の電動化が急速に進展しており、特に今後開発途上国での普及が著しくなる事が予想され、小型で製造が容易で低廉な電動機の実現が焦眉の課題となりつつあるが、本発明は、そうした要求に十分答え得るものであり、実用化の可能性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】    ［図１］  本発明による、ブラッシ付き電動機の一実施例を示す回路図
［図２］  同上電動機の構造を示す、部分断面図
［図３］  本発明による、ブラッシレス電動機の一実施例を示す回路図。
【符号の説明】
【００１１】１、・・・・・・・・・・・正電源電極
２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・・巻き線
３ａ，３ｂ、３ｃ、・・・・整流器
４ａ，４ｂ、４ｃ、・・・・整流器
５ａ，５ｂ、５ｃ、・・・・コンミュテーター電極
６、・・・・・・・・・・・ブラッシ
７ａ、７ｂ、・・・・・・・永久磁石磁極
８、・・・・・・・・・・・負電源電極
１０、・・・・・・・・・・中心軸
１１ａ，１１ｂ、・・・・・ベアリング
１２、・・・・・・・・・・回転子フレーム
１３ａ，１３ｂ、・・・・・巻き線磁極鉄心
１４、・・・・・・・・・・ブラッシ圧接用スプリング
１５、・・・・・・・・・・回転軸
２０、・・・・・・・・・・制御回路
２１ａ，２１ｂ２１ｃ、・・ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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