(57)【要約】【課題】  界磁磁界により電機子に誘起される逆起電力の影響を抑制するための新規な手段を提供する。【解決手段】  操作機構としての油圧シリンダ１５により、複数のステータコイル１３をロータ２０からの離間方向に移動させるので、ステータコイル１３に鎖交する磁束数が減少し、これによってステータ１０に誘起される逆起電力を抑制できる。モータ１の回転数が高い領域で、複数のステータコイル１３間の電気的接続を分断するので、逆起電力を一層効果的に抑制できる。【選択図】  図１
2005204450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステータコイルを備えたステータと、前記ステータの内側に収容されたロータとからなるモータであって、
前記複数のステータコイルを前記ロータからの離間方向に移動させる操作機構を更に備えたことを特徴とするモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記操作機構は、前記複数のステータコイルが固定される概ね環状のバンドと、前記バンドの周方向長さを操作するアクチュエータと、を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータであって、
前記操作機構は、前記複数のステータコイルを前記ロータから離間させる離間動作に伴い、前記複数のステータコイル間の電気的接続を分断することを特徴とするモータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、
前記操作機構を前記モータの回転数に基づいて制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項３に記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、
前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路の故障を検出する故障検出手段と、
前記故障が検出された場合に、前記操作機構を制御して前記電気的接続を分断させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
ステータと、前記ステータの内側に収容されるロータとからなり、前記ステータと前記ロータとのいずれか一方を電機子とし他方を界磁としたモータであって、
磁性流体を収容するために前記界磁に設けられた流体室と、該流体室に前記磁性流体を給排する給排機構と、を備えたことを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項６に記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、
前記給排機構を制御して、前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路が故障した場合に、前記流体室からほぼ全量または界磁磁界が前記モータを駆動または回生するまでに及ばない量の磁性流体を排出させる制御手段を備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
筒型のケースと、該ケースの外周に設けられた駆動用コイルと、該駆動用コイルに隣接して設けられたヒータと、前記ケースの軸方向に移動可能に前記ケース内に配置され前記ケースの一部を閉塞して前記ケース内に空室を形成する可動子と、前記可動子の前端に固定されたブラシと、前記可動子をその前端側に向けて常時付勢する付勢部材と、前記空室内に収容され温度上昇に伴って磁化力が低下する特性を有する磁性流体と、を備え、
前記ヒータによる加熱により前記ヒータの近傍の磁性流体の磁化力を低下させると共に、駆動用コイルの磁気力で残余の磁性流体を吸引することにより、前記可動子を前記ケースの軸方向に後退させ、前記ブラシと整流子との相対位置を変化させることを特徴とする可動ブラシ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の可動ブラシ装置が装備されたモータを含んで構成された駆動装置であって、
前記可動ブラシ装置を前記モータの回転数に基づいて制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁磁界により電機子に誘起される逆起電力を、機械的手段によって抑制可能としたモータ、該モータを含んで構成される駆動装置、および逆起電力の影響の抑制に好適に利用可能な可動ブラシ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行用動力源として利用しうるモータとして、ロータとステータの一方に永久磁石が設けられた永久磁石モータがある。この永久磁石モータでは、高速回転時に電機子のコイルに誘起される逆起電力が増加すると、電機子に給電するインバータ駆動回路の出力電圧制限によりコイルに供給される電流が減少するため、トルクが低下し、最高回転数も低く抑えられてしまうという弊害が生じる場合がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献1では、永久磁石モータの一次電流を界磁電流成分とトルク電流成分とに分けてベクトル制御する電気自動車において、この永久磁石モータが所定回転数以上で高速回転していることを条件に、モータの永久磁石により発生している磁界と逆方向の磁界を発生させるような一次電流の界磁電流成分を電機子コイルに流し、界磁磁界を弱めることにより、モータのトルク特性を高速回転域に延ばす制御を行っている（いわゆる弱め界磁制御）。
【０００４】
また、モータを動力源とする電気自動車や、内燃機関とモータとを組み合わせたハイブリッド車では、減速時にモータを発電機として動作させて電力を回生するいわゆる回生制動が行われるが、その際に減速度が過大になって違和感を与えないように、トルク電流成分の指令値をゼロにして界磁磁束を弱めるような制御を行う方法も提案されている（いわゆる０トルク制御）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２２５４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような弱め界磁制御や０トルク制御は、制御可能な回転数が限られるため、その範囲を超える高回転では、制御が追従できずに逆起電力による弊害が生じていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、界磁磁界により電機子に誘起される逆起電力の影響を抑制するための新規な手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明は、複数のステータコイルを備えたステータと、前記ステータの内側に収容されたロータとからなるモータであって、前記複数のステータコイルを前記ロータからの離間方向に移動させる操作機構を更に備えたことを特徴とするモータである。
【０００９】
第１の本発明では、操作機構により複数のステータコイルをロータからの離間方向に移動させることにより、ステータコイルに鎖交する磁束数が減少するので、これによって電機子に誘起される逆起電力を抑制することができる。
【００１０】
第２の本発明は、請求項１に記載のモータであって、前記操作機構は、前記複数のステータコイルが固定される概ね環状のバンドと、前記バンドの周方向長さを操作するアクチュエータと、を備えたことを特徴とするモータである。
【００１１】
第２の本発明では、簡易な構成によって第１の本発明の効果を得ることができる。
【００１２】
第３の本発明は、請求項１または２に記載のモータであって、前記操作機構は、前記複数のステータコイルを前記ロータから離間させる離間動作に伴い、前記複数のステータコイル間の電気的接続を分断することを特徴とするモータである。
【００１３】
第３の本発明では、複数のステータコイル間の電気的接続を分断することにより、逆起電力を一層効果的に抑制できる。
【００１４】
第４の本発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、前記操作機構を前記モータの回転数に基づいて制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする駆動装置である。
【００１５】
第４の本発明では、第１の本発明の効果を高い回転数領域で有効に利用できる。
【００１６】
第５の本発明は、請求項３に記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路の故障を検出する故障検出手段と、前記故障が検出された場合に、前記操作機構を制御して前記電気的接続を分断させる制御手段と、を備えたことを特徴とする駆動装置である。
【００１７】
第５の本発明では、操作機構を制御して、モータまたはモータを駆動するインバータその他の駆動回路が故障した場合に複数のステータコイル間の電気的接続を分断させるので、第３および第４の本発明の構成をフェイルセーフの目的に利用できる。
【００１８】
第６の本発明は、ステータと、前記ステータの内側に収容されるロータとからなり、前記ステータと前記ロータとのいずれか一方を電機子とし他方を界磁としたモータであって、磁性流体を収容するために前記界磁に設けられた流体室と、該流体室に前記磁性流体を給排する給排機構と、を備えたことを特徴とするモータである。
【００１９】
第６の本発明では、界磁に設けられた流体室に収容された磁性流体を、給排機構によって給排するので、簡易な構成によって逆起電力をコントロールできる。
【００２０】
第７の本発明は、請求項６に記載のモータを含んで構成された駆動装置であって、前記給排機構を制御して、前記モータまたは前記モータを駆動する駆動回路が故障した場合に、前記流体室からほぼ全量または界磁磁界が前記モータを駆動または回生するまでに及ばない量の磁性流体を排出させる制御手段を備えたことを特徴とする駆動装置である。
【００２１】
第７の本発明では、給排機構を制御して流体室からほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動（または回生）するまでに及ばない量の磁性流体を排出させることにより、電機子における逆起電力を抑制できるので、第６の本発明の構成をフェイルセーフの目的に利用できる。
【００２２】
第８の本発明は、筒型のケースと、該ケースの外周に設けられた駆動用コイルと、該駆動用コイルに隣接して設けられたヒータと、前記ケースの軸方向に移動可能に前記ケース内に配置され前記ケースの一部を閉塞して前記ケース内に空室を形成する可動子と、前記可動子の前端に固定されたブラシと、前記可動子をその前端側に向けて常時付勢する付勢部材と、前記空室内に収容され温度上昇に伴って磁化力が低下する特性を有する磁性流体と、を備え、前記ヒータによる加熱により前記ヒータの近傍の磁性流体の磁化力を低下させると共に、駆動用コイルの磁気力で残余の磁性流体を吸引することにより、前記可動子を前記ケースの軸方向に後退させ、前記ブラシと整流子との相対位置を変化させることを特徴とする可動ブラシ装置である。
【００２３】
第８の本発明では、ブラシと整流子との相対位置を変化させることができるので、両者を引き離して非接触状態にすることによって、電機子に誘起される逆起電力の影響を抑制することができる。また、両者の接触面圧を制御することもできるので、モータの運転状態に応じて適切な面圧を付与することにより、ブラシや整流子を長寿命化することができる。
【００２４】
第９の本発明は、請求項８に記載の可動ブラシ装置が装備されたモータを含んで構成された駆動装置であって、前記可動ブラシ装置を前記モータの回転数に基づいて制御する制御手段を更に備えたことを特徴とする駆動装置である。
【００２５】
第９の本発明では、第８の本発明の効果を高い回転数領域で有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るモータ１を示す。モータ１は回転界磁型の三相交流同期電動機であって、ステータ１０およびロータ２０を主部材として構成されている。
【００２７】
外側電機子であるステータ１０は、例えばバネ鋼からなる概ね環状のバンド１１に、多数のステータコイル１３を概ね等角度間隔に固定したものである。
【００２８】
ステータコイル１３は、珪素鋼板を積層してなる鉄心１３ａに、コイル１３ｂを個別に巻回してなる。各ステータコイル１３の周方向両側には、隣接するステータコイル１３に向けて突出された接続端子１３ｃが備えられている。接続端子１３ｃは、複数のステータコイル１３を互いに位置決めすると共に、これら複数のステータコイル１３のうち接続の必要なペアを互いに電気的に接続する。なお、複数のステータコイル１３のうち接続の必要のないペアについては、それらの間の接続端子１３ｃ、１３ｃの境界面には不図示の絶縁層が形成され、このような接続端子１３ｃ、１３ｃは単なる位置決め用のスペーサとして機能する。
【００２９】
バンド１１は、その両端に起立した口金１１ａ，１１ｂを有し、一方の口金１１ａには油圧シリンダ１５のケース１５ａが固定されている。油圧シリンダ１５は、突出後退方向に動作可能なロッド１６を有する。ロッド１６はリターンスプリング１７によって後退方向に常時付勢されており、またロッド１６の先端は口金１１ａを貫通すると共に口金１１ｂに固定されている。
【００３０】
なお、本実施形態のモータ１は、Ｖ結線された３個１組のステータコイル１３を例えば４組備えており、うち１組における２個のステータコイル１３の間に口金１１ａ，１１ｂが位置している。本実施形態では油圧シリンダ１５を用いた操作機構を１箇所に設けたが、このような操作機構はステータ１０上の複数箇所に設けてもよい。
【００３１】
ステータ１０の内側にはロータ２０が、不図示のモータケースによって回転可能に支持されている。ロータ２０は、珪素鋼板を積層してなる概ね円柱形の鉄心を主部材として構成されており、この鉄心には、軸方向に延びる流体室１２が互いに等角度間隔に形成されている。流体室１２には、不図示の磁化用コイルが個別に配設されており、また図２に示される給排機構３６が接続されている。ここでロータ２０は希土類磁石を内蔵するＩＰＭ型モータとしてもよい。
【００３２】
したがって、油圧シリンダ１５のロッド１６が突出方向（図中右方向）に動作すると、口金１１ａ，１１ｂの間隔が拡大し、バンド１１の半径が拡大する。この半径の拡大によって、バンド１１に固定された複数のステータコイル１３がロータ２０に対し離間方向に移動し、エアギャップδが拡大することになる。また、油圧シリンダ１５のロッド１６の突出に伴って、口金１１ａ，１１ｂに対応している接続端子１３ｃ，１３ｃが互いに切り離され、これらの接続端子を挟んでいるペアのステータコイル１３の間の電気的接続が分断される。
【００３３】
流体室１２に収容および給排される磁性流体は、いわゆるＭＲ流体（Magneto-Rheological Fluid）であって、例えば粒径が１〜１０μｍ程度の強磁性体粒子を、界面活性剤および耐摩耗剤が添加された鉱油またはシリコン油等の液体中に高濃度で分散させたスラリーであり、外部磁場により磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことで高粘度を呈する。
【００３４】
図２に示されるように、モータ１には駆動および回生動作を可能とするインバータ３１が接続されている。インバータ３１は周知の三相ブリッジ回路および昇圧回路などを含み、バッテリ３２の直流電力を三相交流に変換し、またはモータ１からの三相交流を直流電力に変換しバッテリ３２へ供給する。インバータ３１にはモータ電子制御ユニット（以下モータＥＣＵという）３３からのタイミング信号および電圧指示信号が入力される。
【００３５】
モータ１の油圧シリンダ１５には、油圧制御弁３４が接続されている。油圧制御弁３４は、オイルパン３５およびオイルポンプＯＰからの油圧を、モータＥＣＵ３３からの指示信号に応じて油圧シリンダ１５に供給する。
【００３６】
モータ１のロータ２０の流体室１２（図１に図示）には、ポンプなどからなる給排機構３６が接続されている。給排機構３６は、モータＥＣＵ３３からの指示信号に応じて、磁性流体タンク３７に収容されている磁性流体を流体室１２に供給し、また流体室１２から排出するように構成されている。
【００３７】
本実施形態に係る車両はハイブリッド車であり、モータ１に加えて、ガソリン内燃機関であるエンジン４０を備えている。エンジン４０にはその制御のためのエンジンＥＣＵ４１が接続されている。
【００３８】
モータＥＣＵ３３は、以下に述べる逆起電力抑制処理、ならびに本発明とは別途にエンジンＥＣＵ４１と連携して行われる通常の運転制御を実行するマイクロコンピュータであって、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力ポートを含んでいる。モータＥＣＵ３３の入力側には、エンジンＥＣＵ４１の他に、不図示の回転子軸の近傍に設けられたモータ回転センサ３８等の各種センサが接続されている。モータＥＣＵ３３は、そのＲＯＭに格納されたプログラムおよび各種のマップに従って、各種センサからの信号を入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき各種制御信号を出力する。なお本実施形態および後述する第２実施形態では、理解の容易のためにモータ１の回転数を検出するためのモータ回転センサ３８を設けることとしたが、モータ１の回転数は、アクセルペダル踏み込み量などから算出されるモータ回転数指令値およびタイヤ回転センサから取り込んで算出する車速等を利用するなど、他の手段によっても検出することができる。
【００３９】
次に、第１実施形態の動作について説明する。本実施形態におけるエンジン４０とモータ１の基本動作は従来と同様であり、車両発進時や低速走行時にはモータ１の駆動力で走行し、通常走行時にはエンジン４０を始動させてエンジン出力により走行し、高負荷時にはエンジン４０とモータ１との両動力源により走行する。また、車両減速時や制動時には、モータ１を発電機として機能させ、減速エネルギーを電力として回生する。
【００４０】
以上の一連の動作において、モータ１の回転数が所定値を下回っている場合（モータ１による力行時および電力回生時）には、油圧シリンダ１５のロッド１６がリターンスプリング１７の付勢力により後退位置に保持され、バンド１１の口金１１ａ，１１ｂが閉じられている。このとき油圧制御弁３４は、油圧シリンダ１５への油圧路Ａから油圧をドレンすると共に油圧路Ｂを加圧し、また口金１１ａ，１１ｂを完全に閉じきれない場合には、必要に応じて油圧路Ｄを加圧するように動作しており、これによって口金１１ａ，１１ｂの閉じ込みを完全にしている。なお、閉じ込みの完了後は油圧路Ｄが閉じられ、これによって加圧のための電力が低減される。口金１１ａ，１１ｂが完全に閉じられているか否かの検出は、例えばモータ１への各給電線の電流値の検出や、回転数の指示値と現在値との偏差と所定の基準値との比較、あるいは口金１１ａ，１１ｂへのリミットスイッチの設置などによって行うことができる。
【００４１】
モータ１の回転数が所定の制御開始基準値を超えると、インバータ３１に対し、弱め界磁制御、すなわち、モータ１のロータ２０により発生している磁界と逆方向の磁界を発生させるような一次電流の界磁電流成分をステータコイル１３に流し、界磁磁界を弱めることにより、モータ１のトルク特性を高速回転域に延ばす制御が行われる。
【００４２】
そして、この弱め界磁制御と並行して、逆起電力抑制処理が行われる。すなわち、モータＥＣＵ３３のデューティ制御によって油圧シリンダ１５が突出方向に動作する。この動作はモータ１の回転数に応じて行われ、回転数の上昇に応答して、ステータ１０の内径、ひいてはステータコイル１３とロータ２０との間のエアギャップδが徐々に拡大する。このとき油圧制御弁３４は、油圧シリンダ１５への油圧路Ｂ，Ｄを多少開いた状態で、油圧路Ａ，Ｃ（バックアップ）に油圧を供給するように動作し、これによって油圧シリンダ１５の上記動作を実現する。エアギャップδの拡大により、ステータコイル１３に鎖交する磁束数が減少し、これによって電機子としてのステータ１０に誘起される逆起電力が抑制される。
【００４３】
そして、モータ１の回転数が、さらに高回転である所定の切断基準値を超えると、モータＥＣＵ３３の制御によって油圧シリンダ１５が更に突出方向に動作する。このとき油圧制御弁３４は、油圧路Ｂ，Ｄを開き油圧路Ａ，Ｃへ更に油圧を供給し、これによって油圧シリンダ１５の上記動作を実現する。この動作の結果、口金１１ａ，１１ｂに対応する位置の接続端子１３ｃ，１３ｃが互いに切り離され（図３参照）、その両側のステータコイル１３間の電気的接続が分断される。この分断により、ステータ１０における一部のステータコイル１３が電源側から切り離される。
【００４４】
他方、モータ１の回転数が上記切断基準値を超えると、給排機構３６によって流体室１２内のほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動（または回生）するまでに及ばない量の磁性流体が抜き取られ、磁性流体タンク３７に回収される。この磁性流体の排出により、ロータ２０からステータ１０に作用する磁束数が更に減少させられる。
【００４５】
以上のとおり、本実施形態では、操作機構としての油圧シリンダ１５により複数のステータコイル１３をロータ２０からの離間方向に移動させるので、ステータコイル１３に鎖交する磁束数が減少し、これによってステータ１０に誘起される逆起電力を抑制することができる。
【００４６】
また本実施形態では、操作機構を、複数のステータコイル１３が固定される概ね環状のバンド１１と、バンド１１の周方向長さを操作する油圧シリンダ１５とによって構成したので、簡易な構成によって本発明の所期の効果を得ることができる。
【００４７】
また本実施形態では、モータ１の回転数が高い領域で、複数のステータコイル１３間の電気的接続を分断することとしたので、逆起電力を一層効果的に抑制できる。
【００４８】
また本実施形態では、界磁であるロータ２０に設けられた流体室１２に収容された磁性流体を、給排機構３６によって給排するので、簡易な構成によって逆起電力をコントロールできる。
【００４９】
なお、本実施形態の機械的構成を利用して、フェイルセーフの機能を実現することも可能である。すなわち、モータまたはモータを駆動するインバータその他の駆動回路の故障を検出する手段（例えば、これらへの入力に対して出力が所定の対応関係を外れた場合に、故障と判定する処理プログラム）を更に設け、故障が検出された場合に、油圧シリンダ１５を制御して複数のステータコイル１３間の電気的接続を分断させるようにシステムを構成することも可能である。
【００５０】
また、同様に、モータまたはモータを駆動するインバータの故障が検出された場合に、給排機構３６を制御して流体室１２からほぼ全量または界磁磁界がモータを駆動（または回生）するまでに及ばない量の磁性流体を排出させるようにシステムを構成してもよく、これによってステータ１０における逆起電力を抑制でき、本実施形態の機械的構成をフェイルセーフの目的に利用できる。
また、本実施形態ではステータコイル１３，１３間の電気的分断と給排機構３６による磁性流体の排出とを、共通の切断基準値を基準値として行うこととしたが、両動作は個別の値を基準値として行ってもよい。また、給排機構３６による磁性流体の排出は、給排機構のデューティ制御により段階的または漸増・漸減的に行ってもよい。
【００５１】
また、本実施形態ではステータコイル１３を移動させる操作機構を油圧シリンダ１５の利用によって実現したが、本発明における操作機構はこのような構成に限られず、専用のモータを用いるもの、モータ１の動力を利用するもの、エンジン４０の動力を利用するもの等、各種の構成を採用することができる。
【００５２】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、直流モータにおける整流部の新規な構造に関するものであり、より詳細には、ブラシと整流子との接触圧力ないし相対位置を可変としたものである。
【００５３】
図４は、第２実施形態に係る可動ブラシ装置５０の構成を概略的に示す。可動ブラシ装置５０は、概ね円筒型のケース５１と、ケース５１の軸方向に移動可能にケース５１内に収容された可動子６１とを有する。ケース５１の外周には、駆動用コイル５２ａ，５２ｂが設置されている。駆動用コイル５２ａ，５２ｂの図中上側に隣接して、ヒータ５３が設置されている。
【００５４】
可動子６１は、ケース５１の一部を閉塞してケース５１内に流体室５４を形成する。可動子６１は、上面板６２、磁気遮蔽板６３、永久磁石６４およびブラシ６５を軸６６に固定してなる。ケース５１の内面、上面板６２および磁気遮蔽板６３によって、流体室５４が画定されている。磁気遮蔽板６３は、ＪＩＳ−ＰＢ系パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）などの飽和磁束密度の大きい材料を用いるのが好適である。なお、図４では理解の容易のため、整流子９０を平坦に図示しているが、整流子９０は実際には、周知の直流モータにおけるものと同様に、円周状に配置されている。
【００５５】
可動子６１の上面板６２と、ケース５１との間には、付勢部材としてのコイルスプリング６４が介装されている。コイルスプリング６４は押しバネであって、可動子６１をその前端側に向けて常時付勢する。
【００５６】
ヒータ５３はＮｉ−Ｃｒなどの電熱材料からなり、電源としてのバッテリ７１およびパワートランジスタ７２からの給電に伴うジュール熱により、ケース５１およびその内部の流体室５４を所望の温度に加熱する。パワートランジスタ７２のベースには、モータＥＣＵ７３からのパルス信号が供給され、そのデューティ比によって温度が制御される。
【００５７】
流体室５４には、温度上昇に伴って磁化力が低下する特性、例えば図５に示されるような温度／磁化力特性を有する磁性流体が収容されている。この磁性流体としては、上記第１実施形態で使用されたものと同様のＭＲ流体を用いるのが好適である。
【００５８】
モータＥＣＵ７３は、以下に述べるブラシ駆動処理、ならびに本発明とは別途に行われる通常の運転制御を実行するマイクロコンピュータであって、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力ポートを含んでいる。モータＥＣＵ７３の入力側には、モータの回転数を検出すべく不図示の回転子軸の近傍に設けられたモータ回転センサ７４等の各種センサが接続されている。モータＥＣＵ７３の出力側には、可動ブラシ装置５０のほか、モータ自体の駆動のための不図示のＤＣ−ＤＣコンバータ等が接続されている。モータＥＣＵ７３は、そのＲＯＭに格納されたプログラムおよび各種のマップに従って、各種センサからの信号を入力し、その入力信号に基づいて演算処理を実行し、その演算結果に基づき各種制御信号を出力する。
【００５９】
以上のとおり構成された第２実施形態のモータにおける可動ブラシ装置５０では、ヒータ５３の加熱動作により、流体室５４内の磁性流体のうちヒータ５３の近傍（図４における領域８０Ａ）に存在する部分の磁化力が低下する。他方、駆動用コイル５２ａ，５２ｂの磁気力によって、残余の有効な磁性流体（図４における領域８０Ｂに存在するもの）が吸引され、これにより可動子６１がケース５１の軸方向に、有効な磁性流体の軸方向長さの中心線８１ａと駆動用コイル５２ａ,５２ｂの中心線８１ｂとが概ね一致するまで後退させられる。その結果、ブラシ６５と整流子９０との相対位置が変化することになる。
【００６０】
このような可動ブラシ装置５０を利用して、ブラシ６５と整流子９０との接触面圧を制御することができる。すなわち、回転数および要求トルクが小さい領域において、過度の接触面圧の付与を避けることにより、ブラシの磨耗を軽減することが可能である。具体的には、例えば図６のような要求トルク／回転数／印加電流マップを予め作成しておき、運転者によるアクセルペダル踏み込み量などから決定される要求トルクおよび回転数により、対応する印加電流Ｉの値を同マップから読み出し、この印加電流値を駆動用コイル５２ａ,５２ｂに印加することによって、ブラシ６５を整流子９０に対して突出／後退方向に制御する。このような制御によれば、ブラシ６５と整流子との接触面圧が過剰にならず、過度の接触面圧の回避により、ブラシ６５の磨耗を軽減し寿命を延ばすことができる。
【００６１】
ところで、ブラシ６５と整流子９０との間の電気抵抗値である接触抵抗Ｒは、ブラシや整流子の磨耗、汚れ、異物の噛み込み等によって変化しうるため、接触面圧と電気抵抗Ｒとが正しく対応しなくなる場合も考えられる。このような状態の発生を避けるため、本実施形態では、学習処理ないし補正処理によって、接触面圧を修正し、接触抵抗Ｒを常に適正な値にすることが可能である。
【００６２】
具体的には、モータＥＣＵ７３において、まず、運転者によるアクセルペダル踏み込み量などから決定される要求トルクおよび回転数により、図６の要求トルク／回転数／印加電流マップが参照され、これに従ってモータへの印加電流Ｉの値が算出される。次に、決定した値の印加電流Ｉがモータに印加され、その際に位相角θ０において検出される端子電圧値から、現在の接触抵抗Ｒ１´が算出される。
【００６３】
次に、得られた現在の接触抵抗Ｒ１´が、図７のような位相角／接触抵抗マップにおける位相角θ０の場合の接触抵抗Ｒ１と比較される。同マップに示される接触抵抗Ｒ１から検出抵抗Ｒ１´が所定値以上ずれている場合には、図８のような接触抵抗／コイル電流マップが参照されてコイル電流Ｉが決定され、図６の要求トルク／回転数／印加電流マップが補正される（Ｉ１→Ｉ１´）。以後、補正後の同マップに従って印加電流値を求め、駆動用コイル５２ａ，５２ｂをデューティ制御することでモータを運転する。この印加電流値の補正は、ずれ量ΔＲに応じた複数種類の同マップを予め用意しておき、これらからいずれかを選択して使用することで行ってもよいし、初期状態の同マップにおける印加電流値に、ずれ量ΔＲに応じた補正量を一律に加算することで近似的に行ってもよい。
【００６４】
このような処理を行うことにより、ブラシ６５や整流子９０の磨耗、汚れ、異物の噛み込み等によって接触抵抗Ｒが変化した場合にも、接触抵抗Ｒが適正な値になるように接触面圧を制御することができる。
【００６５】
さらに本実施形態では、電機子に誘起される逆起電力の影響を抑制することができる。すなわち、モータの回転数が所定の切断基準値を超えると、モータＥＣＵ７３の制御によって駆動用コイル５２ａ，５２ｂに、上記接触面圧制御における印加電流値より更に大きな値の電流を印加することにより、可動子６１の永久磁石６４をコイル５２ａ，５２ｂに吸引させ、ブラシ６５と整流子９０とが互いに切り離される高さまで可動子６１を上昇させる。これによって両者の間の電気的接続が分断され、両者が実質的に絶縁される。この分断により、電機子であるロータに誘起される逆起電力が電源側ないし負荷側に与える影響を抑制することができる。
【００６６】
なお、本実施形態の機械的構成を利用して、フェイルセーフの機能を実現することも可能である。すなわち、モータまたはモータを駆動する駆動回路の故障を検出する手段（例えば、これらへの入力に対して出力が所定の対応関係を外れた場合に、故障と判定する処理プログラム）を更に設け、故障が検出された場合に、可動ブラシ装置５０を制御してブラシ６５と整流子９０との間の電気的接続を分断させるようにシステムを構成することも可能である。
【００６７】
また、第２実施形態では永久磁石６４を装備したことにより、制御に対する可動子６１の追従性を高めることができるが、本発明に係る可動ブラシ装置は永久磁石６４をもたない構成としてもよい。また、第２実施形態では可動ブラシ装置を磁性流体を用いて構成することにより、微細な圧力制御を実行できる利点があるが、ブラシと整流子との接触圧力を回転数に応じて制御する可動ブラシ装置は、他の駆動源、例えば油圧シリンダとソレノイドバルブの組合せや、ソレノイドアクチュエータによって実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータの一部切欠した正面図である。
【図２】第１実施形態に係る駆動装置の概略を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態のモータの動作状態を示す一部切欠した要部正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る可動ブラシ装置を示す正面図である。
【図５】第２実施形態に用いられる磁性流体の温度／磁化力特性を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に用いられる要求トルク／回転数／印加電流マップを示すグラフである。
【図７】第２実施形態に用いられる位相角／接触抵抗マップを示すグラフである。
【図８】第２実施形態に用いられる接触抵抗／コイル電流マップである。
【符号の説明】
【００６９】
１    モータ
１０    ステータ
１１    バンド
１２，５４    流体室
１３    ステータコイル
１５    油圧シリンダ
５０    可動ブラシ装置
６６    ブラシ
９０    整流子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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