(57)【要約】【課題】磁性体を大きくしなくてもコイルと永久磁石との間の磁力を効果的に変化させる。【解決手段】モータ１０の非通電時には、磁性体３０がヨーク１２の低透磁率部１４に対し離間されるため、ヨーク１２の透磁率を低くできて、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を小さくできる。一方、モータ１０の通電時には、低透磁率部１４の磁界が大きくされて、磁性体３０が磁力により低透磁率部１４に接近されるため、ヨーク１２の透磁率を高くできて、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を大きくできる。ここで、磁性体３０がスライドされて低透磁率部１４に対し接近及び離間可能にされている。このため、磁性体３０を大きくしなくても、磁性体３０によってヨーク１２の透磁率を効果的に変化させることができ、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を効果的に変化させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと永久磁石との間の磁力と前記コイルに供給される電流との作用によって回転される回転子と、
前記コイル、前記永久磁石及び前記回転子が内側に配置されるヨークと、
前記ヨークに設けられ、前記ヨークの他の部位に比し透磁率を低くされた低透磁率部と、
前記低透磁率部に対し接近及び離間可能にされた磁性体と、
を備えたモータ。
【請求項２】
前記磁性体を前記低透磁率部に対し離間させ、前記コイルに電流が供給されることで前記低透磁率部の磁界が大きくされて前記磁性体が付勢力に抗して前記低透磁率部に接近される付勢手段を備えた請求項１記載のモータ。
【請求項３】
前記回転子の回転速度に対応して前記磁性体を移動させて前記低透磁率部に対し接近及び離間させる移動手段を備えた請求項１記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルと永久磁石との間の磁力とコイルに供給される電流との作用によって回転子が回転されるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載のモータでは、ヨークに形成された貫通孔に界磁用の永久磁石が設けられており、永久磁石が回転されることで、電機子に作用する磁束量が変化される。
【０００３】
しかしながら、このモータでは、ヨークの貫通孔において、永久磁石が回転されるのみである。
【０００４】
このため、電機子に作用する磁束量を効果的に変化させるためには、永久磁石の磁力を大きくする必要があり、これにより、永久磁石が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−６６２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、磁性体を大きくしなくてもコイルと永久磁石との間の磁力を効果的に変化させることができるモータを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載のモータは、コイルと永久磁石との間の磁力と前記コイルに供給される電流との作用によって回転される回転子と、前記コイル、前記永久磁石及び前記回転子が内側に配置されるヨークと、前記ヨークに設けられ、前記ヨークの他の部位に比し透磁率を低くされた低透磁率部と、前記低透磁率部に対し接近及び離間可能にされた磁性体と、を備えている。
【０００８】
請求項２に記載のモータは、請求項１に記載のモータにおいて、前記磁性体を前記低透磁率部に対し離間させ、前記コイルに電流が供給されることで前記低透磁率部の磁界が大きくされて前記磁性体が付勢力に抗して前記低透磁率部に接近される付勢手段を備えている。
【０００９】
請求項３に記載のモータは、請求項１に記載のモータにおいて、前記回転子の回転速度に対応して前記磁性体を移動させて前記低透磁率部に対し接近及び離間させる移動手段を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載のモータでは、コイル、永久磁石及び回転子がヨークの内側に配置されており、コイルと永久磁石との間の磁力とコイルに供給される電流との作用によって回転子が回転される。
【００１１】
ここで、ヨークに設けられた低透磁率部が、ヨークの他の部位に比し透磁率を低くされており、低透磁率部に対し磁性体が接近及び離間可能にされている。
【００１２】
このため、磁性体を大きくしなくても、磁性体によってヨークの透磁率を効果的に変化させることができ、コイルと永久磁石との間の磁力を効果的に変化させることができる。
【００１３】
請求項２に記載のモータでは、付勢手段が磁性体をヨークの低透磁率部に対し離間させている。このため、ヨークの透磁率を低くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を小さくでき、モータに発生するコギングトルク（回転子の回転抵抗トルク）を小さくできる。
【００１４】
さらに、コイルに電流が供給されることで、ヨークの低透磁率部の磁界が大きくされて、磁性体が付勢手段の付勢力に抗して低透磁率部に接近される。このため、ヨークの透磁率を高くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を大きくでき、モータの出力トルク（回転子の出力回転トルク）を大きくできる。
【００１５】
請求項３に記載のモータでは、回転子の回転速度に対応して、移動手段が磁性体を移動させてヨークの低透磁率部に対し接近及び離間させる。
【００１６】
例えば、回転子の低速回転時には、移動手段が磁性体をヨークの低透磁率部に対し接近させる。このため、ヨークの透磁率を高くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を大きくでき、モータの出力トルク（回転子の出力回転トルク）を大きくできる。
【００１７】
一方、回転子の高速回転時には、移動手段が磁性体をヨークの低透磁率部に対し離間させる。このため、ヨークの透磁率を低くできて、コイルと永久磁石との間の磁力を小さくでき、コイルに発生する逆起電力を小さくできて、回転子の最高回転速度を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータの非通電時を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るモータの通電時を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るモータの制御システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るモータの低速回転時を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るモータの高速回転時を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るモータの制御システムを示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るモータを示す断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るモータを示す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係るモータを示す断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態に係るモータを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１には、本発明の第１の実施の形態に係るモータ１０が断面図にて示されている。
【００２０】
本実施の形態に係るモータ１０は、直流モータ（ＤＣモータ）にされている。
【００２１】
図１に示す如く、モータ１０には、断面略楕円形（断面円形でもよい）の容器状のヨーク１２（ハウジング）が設けられており、ヨーク１２は、磁性体（例えば鉄等の金属）製にされている。
【００２２】
ヨーク１２には、低透磁率部１４が一対形成されており、一対の低透磁率部１４は、ヨーク１２の周方向において等間隔に配置されて、ヨーク１２の中心軸を挟んで互いに対向されている。低透磁率部１４は、ヨーク１２を貫通する貫通孔（ギャップ）にされており、低透磁率部１４は、ヨーク１２の低透磁率部１４以外の部位に比し、透磁率が低くされている。
【００２３】
ヨーク１２内には、板状の永久磁石１６が一対設けられており、永久磁石１６は、ヨーク１２の内周面（ヨーク１２と同軸上の円周面）に沿って湾曲されると共に、ヨーク１２の内周面に固定されている。一対の永久磁石１６は、界磁用のものにされており、一対の永久磁石１６は、ヨーク１２の中心軸を挟んで互いに対向されている。また、ヨーク１２の低透磁率部１４は、一対の永久磁石１６間のヨーク１２周方向中央部に配置されている。
【００２４】
ヨーク１２内には、軸状の回転子１８（ロータ）が設けられており、回転子１８は、ヨーク１２と同軸上において回転可能に支持されると共に、一対の永久磁石１６間に配置されている。
【００２５】
回転子１８には、断面略Ｔ字状のコア部２０が所定数設けられており、所定数のコア部２０は、回転子１８の周方向に等間隔に配置されている。コア部２０は、回転子１８の径方向外側に突出されており、コア部２０の先端側部分は、回転子１８の周方向に沿って湾曲されている。
【００２６】
コア部２０には、コイル２２（ワイヤ）が巻掛けられており、コイル２２には、ブラシ（図示省略）を介して電流を供給可能にされると共に、コイル２２に供給される電流の方向が回転子１８の回転位置に応じてブラシによって変更可能にされている。
【００２７】
図３に示す如く、モータ１０のコイル２２は、ブラシを介して駆動手段としてのドライバ２４に電気的に接続可能にされると共に、ドライバ２４は、制御手段としての制御回路２６に電気的に接続されており、ドライバ２４は、制御回路２６の制御により、コイル２２にブラシを介して電流を供給可能にされている。
【００２８】
モータ１０の回転子１８には、駆動対象（操作部材）としてのスイッチ２８が連絡されており、スイッチ２８の操作に連動して、回転子１８が回転される。また、回転子１８の出力回転トルク（モータ１０の出力トルク）は、スイッチ２８の操作反力として作用する。
【００２９】
図１に示す如く、ヨーク１２の外側には、板状（柱状でもよい）の磁性体３０が一対配置されており、磁性体３０は、鉄等の金属（磁石でもよい）にされている。磁性体３０には、付勢手段としてのコイルスプリング３２の一端が接続されており、コイルスプリング３２の軸方向は、ヨーク１２の径方向に沿って配置されている。コイルスプリング３２の他端は、磁性体３０よりヨーク１２の径方向外側において、固定されており、磁性体３０は、ヨーク１２の径方向において、ヨーク１２の低透磁率部１４に対向された状態で、低透磁率部１４から離間されている。磁性体３０は、コイルスプリング３２の付勢力に抗してヨーク１２側に移動（スライド）されることで、ヨーク１２の低透磁率部１４に接近して、低透磁率部１４に挿入（嵌入）可能にされている。
【００３０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３１】
図１に示す如く、モータ１０の非通電時には、コイル２２に電流が供給されず、回転子１８が回転されない。また、スイッチ２８の操作に連動して回転子１８が回転された際には、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力によってモータ１０にコギングトルク（回転子１８の回転抵抗トルク）が発生する。
【００３２】
図２に示す如く、モータ１０の通電時には、制御回路２６の制御によりドライバ２４からコイル２２に電流が供給されることで、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力とコイル２２に供給される電流との作用によって、回転子１８が回転される。これにより、回転子１８の出力回転トルク（モータ１０の出力トルク）がスイッチ２８に操作反力として作用する。
【００３３】
ここで、モータ１０の非通電時には、コイルスプリング３２が磁性体３０をヨーク１２の低透磁率部１４に対し離間させている。このため、ヨーク１２（低透磁率部１４）の透磁率を低くできて、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を小さくできる。これにより、スイッチ２８が操作される際には、モータ１０に発生するコギングトルク（回転子１８の回転抵抗トルク）を小さくでき、スイッチ２８の操作フィーリングを向上できる。
【００３４】
一方、モータ１０の通電時には、コイル２２に電流が供給されることで、ヨーク１２の低透磁率部１４の磁界が大きくされて、磁性体３０が磁力によりコイルスプリング３２の付勢力に抗して低透磁率部１４に接近かつ挿入（吸着）される。このため、ヨーク１２（低透磁率部１４）の透磁率を高くできて、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を大きくできる。これにより、モータ１０の出力トルク（回転子１８の出力回転トルク）を大きくでき、スイッチ２８の操作反力が低下することを防止できる。
【００３５】
以上により、モータ１０の出力トルクをスイッチ２８の操作反力として使用する場合において、スイッチ２８の操作フィーリングを向上できると同時に、スイッチ２８の操作反力が低下することを防止できる。
【００３６】
また、ヨーク１２の低透磁率部１４に対し磁性体３０がスライドされて接近及び離間可能にされている。このため、磁性体３０を大きくしなくても、磁性体３０によってヨーク１２（低透磁率部１４）の透磁率を効果的に変化させることができ、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を効果的に変化させることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、付勢手段をコイルスプリング３２にしたが、付勢手段を板バネ等にしてもよい。
【００３８】
［第２の実施の形態］
図４には、本発明の第２の実施の形態に係るモータ５０が断面図にて示されている。
【００３９】
本実施の形態に係るモータ５０は、上記第１の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【００４０】
本実施の形態に係るモータ５０は、駆動対象としての車両（例えばハイブリッド自動車や電気自動車）の駆動用のものであり、上記第１の実施の形態におけるコイルスプリング３２が設けられていない。
【００４１】
図４に示す如く、磁性体３０には、移動手段としてのリニアアクチュエータ５２が接続されており、リニアアクチュエータ５２は、駆動されることで、磁性体３０を、ヨーク１２の径方向において、ヨーク１２の低透磁率部１４に対向させた状態で、移動（スライド）可能にされている。これにより、磁性体３０は、低透磁率部１４に接近かつ挿入（嵌入）可能にされると共に、低透磁率部１４から離間可能にされている。
【００４２】
図６に示す如く、モータ５０の回転子１８には、検知手段としてのセンサ５４が設けられており、センサ５４は、回転子１８の回転角度又は回転角速度を検知可能にされている。センサ５４は、制御回路２６に電気的に接続されると共に、制御回路２６には、リニアアクチュエータ５２が電気的に接続されており、制御回路２６は、センサ５４の検知結果に基づき回転子１８の回転速度（回転角速度を含む）を検出して、リニアアクチュエータ５２の駆動を制御する。
【００４３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００４４】
モータ５０の通電時には、制御回路２６の制御によりドライバ２４からコイル２２に電流が供給されることで、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力とコイル２２に供給される電流との作用によって、回転子１８が回転される。これにより、回転子１８の出力回転トルク（モータ５０の出力トルク）が車両の駆動力として使用される。
【００４５】
ここで、図４に示す如く、モータ５０（回転子１８）の低速回転時（回転子１８の回転速度が低速であることを制御回路２６が検出した際）には、リニアアクチュエータ５２が、制御回路２６の制御により駆動されることで、磁性体３０をヨーク１２の低透磁率部１４に接近させて挿入する。このため、ヨーク１２（低透磁率部１４）の透磁率を高くできて、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を大きくできる。これにより、モータ５０の出力トルク（回転子１８の出力回転トルク）を大きくでき、車両の駆動トルクを大きくできる。
【００４６】
一方、図５に示す如く、モータ５０（回転子１８）の高速回転時（回転子１８の回転速度が高速であることを制御回路２６が検出した際）には、リニアアクチュエータ５２が、制御回路２６の制御により駆動されることで、磁性体３０をヨーク１２の低透磁率部１４から離間させる。このため、ヨーク１２（低透磁率部１４）の透磁率を低くできて、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を小さくできる。これにより、コイル２２に発生する逆起電力を小さくできて、回転子１８の最高回転速度を高くでき、車両の最高駆動速度を高くできる。
【００４７】
以上により、車両を駆動するモータ５０に求められる低速回転領域から高速回転領域に亘る広い領域での高い出力性能を１つのモータ５０で実現できる。
【００４８】
また、ヨーク１２の低透磁率部１４に対し磁性体３０がスライドされて接近及び離間可能にされている。このため、磁性体３０を大きくしなくても、磁性体３０によってヨーク１２（低透磁率部１４）の透磁率を効果的に変化させることができ、コイル２２と一対の永久磁石１６との間の磁力を効果的に変化させることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、モータ５０の回転速度が低速である際にリニアアクチュエータ５２が磁性体３０をヨーク１２の低透磁率部１４に挿入すると共に、モータ５０の回転速度が高速である際にリニアアクチュエータ５２が磁性体３０をヨーク１２の低透磁率部１４から離間させたが、モータ５０の回転速度が低速から高速へ変化するのに伴いリニアアクチュエータ５２が磁性体３０をヨーク１２の低透磁率部１４から徐々に（無段階に連続して）離間させてもよい。
【００５０】
［第３の実施の形態］
図７には、本発明の第３の実施の形態に係るモータ６０が断面図にて示されている。
【００５１】
本実施の形態に係るモータ６０は、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【００５２】
本実施の形態に係るモータ６０は、所謂ＩＰＭモータにされている。
【００５３】
図７に示す如く、永久磁石１６は、平板状にされて、回転子１８の内部に所定数設けられており、所定数の永久磁石１６は、回転子１８の周方向において、等間隔に配置されている。
【００５４】
ヨーク１２内には、回転子１８の径方向外側において、円筒状の固定子６２（ステータ）が設けられており、固定子６２は、ヨーク１２の内周面に固定されている。
【００５５】
所定数のコア部２０は、断面略Ｉ字状にされて、固定子６２に設けられており、所定数のコア部２０は、それぞれ固定子６２の径方向内側に突出されると共に、固定子６２の周方向に等間隔に配置されている。また、図７では図示しないが、コア部２０には、コイル２２が巻掛けられている。
【００５６】
ここで、本実施の形態でも、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００５７】
［第４の実施の形態］
図８には、本発明の第４の実施の形態に係るモータ７０が断面図にて示されている。
【００５８】
本実施の形態に係るモータ７０は、上記第３の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【００５９】
本実施の形態に係るモータ７０は、所謂ＳＰＭモータにされている。
【００６０】
図８に示す如く、永久磁石１６は、略半円柱状にされて、回転子１８の外周面に所定数固定されており、所定数の永久磁石１６は、回転子１８の周方向において、等間隔に配置されている。
【００６１】
ここで、本実施の形態でも、上記第３の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００６２】
［第５の実施の形態］
図９には、本発明の第５の実施の形態に係るモータ８０が断面図にて示されている。
【００６３】
本実施の形態に係るモータ８０は、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【００６４】
本実施の形態に係るモータ８０は、所謂ブラシレスＤＣモータにされている。
【００６５】
図９に示す如く、永久磁石１６は、円筒状にされて、回転子１８を構成している。
【００６６】
ヨーク１２内には、回転子１８（永久磁石１６）の径方向外側において、円筒状の固定子６２（ステータ）が設けられており、固定子６２は、ヨーク１２の内周面に固定されている。
【００６７】
所定数のコア部２０は、固定子６２に設けられており、所定数のコア部２０は、固定子６２の周方向に等間隔に配置されている。コア部２０は、固定子６２の径方向内側に突出されており、コア部２０の先端側部分は、固定子６２の周方向に沿って湾曲されている。
【００６８】
コア部２０に巻掛けられたコイル２２には、ドライバ２４がブラシを介さないで電気的に接続可能にされており、ドライバ２４は、制御回路２６の制御により、コイル２２に電流を供給可能にされると共に、コイル２２に供給される電流の方向を回転子１８の回転位置に応じて変更可能にされている。
【００６９】
ここで、本実施の形態でも、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００７０】
［第６の実施の形態］
図１０には、本発明の第６の実施の形態に係るモータ９０が断面図にて示されている。
【００７１】
本実施の形態に係るモータ９０は、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態と、ほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。
【００７２】
本実施の形態に係るモータ９０は、所謂コアレスモータにされている。
【００７３】
図１０に示す如く、永久磁石１６は、円筒状にされており、永久磁石１６は、ヨーク１２内に同軸上に固定されている。
【００７４】
回転子１８は、樹脂製で有底円筒状にされており、回転子１８は、ヨーク１２と同軸上に回転可能に支持されて、円筒部分がヨーク１２と永久磁石１６との間に配置されている。
【００７５】
回転子１８には、コア部２０が設けられておらず、コイル２２は、回転子１８に封入されている。
【００７６】
ここで、本実施の形態でも、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００７７】
なお、上記各実施の形態では、磁性体３０が接近及び離間可能な低透磁率部１４をヨーク１２に一対設けたが、磁性体３０が接近及び離間可能な低透磁率部１４をヨーク１２に１個又は３個以上設けてもよい。
【００７８】
また、上記各実施の形態では、ヨーク１２の貫通孔を低透磁率部１４にしたが、ヨーク１２の凹部（薄肉部）を低透磁率部１４にしたり、ヨーク１２の低透磁率材料部分を低透磁率部１４にしてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０    モータ
１２    ヨーク
１４    低透磁率部
１６    永久磁石
１８    回転子
２２    コイル
３０    磁性体
３２    コイルスプリング（付勢手段）
５０    モータ
５２    リニアアクチュエータ（移動手段）
６０    モータ
７０    モータ
８０    モータ
９０    モータ
【図１】
2012039757.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2012039757.tif 000007
【図６】
2012039757.tif 000008
【図７】
2012039757.tif 000009
【図８】
2012039757.tif 000010
【図９】
2012039757.tif 000011
【図１０】
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