JP2017200416A

JP2017200416A - Rotary electric machine

Info

Publication number: JP2017200416A
Application number: JP2016183223A
Authority: JP
Inventors: 勝昭藤野; Katsuaki Fujino
Original assignee: Sora Inc
Current assignee: Harmonia Inc
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2017-11-02

Abstract

【課題】巻線の個数を極端に増やすことなく、効率よく駆動力が得られる新規の回転電機を提供する。【解決手段】電動機１０は、Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の磁極を回転半径方向の外側に向けて永久磁石２１が回転する回転子２０と、永久磁石２１に軸線Ｘ２を向けた第１巻線３１を有する固定子３０と、永久磁石２１の一方の磁極が対向位置にある第１巻線３１に、一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路とを備えている。この回転子２０は、円形状に配置されている。そして、固定子３０は、回転子２０の間のそれぞれに配置されている。そうすることで、どの回転子２０も、両側に位置する固定子３０により駆動することができる。【選択図】図１A novel rotating electrical machine capable of efficiently obtaining a driving force without extremely increasing the number of windings is provided. An electric motor 10 includes a rotor 20 in which a permanent magnet 21 rotates with either one of N poles or S poles facing outward in the rotational radius direction, and a first axis X2 facing the permanent magnet 21. A stator 30 having a winding 31 and a control circuit for supplying a current for generating a magnetic field having the same polarity as the one magnetic pole to the first winding 31 in which one magnetic pole of the permanent magnet 21 is opposed. I have. The rotor 20 is arranged in a circular shape. The stator 30 is disposed between each of the rotors 20. By doing so, any rotor 20 can be driven by the stators 30 located on both sides. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、複数の回転子を有する回転電機に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine having a plurality of rotors.

複数の回転子を備え、電動機として機能したり、発電機とした機能したりする回転電機が知られている。この回転電機は、隣接する回転子同士の間に固定子が配置されているものが知られている。例えば、特許文献１に記載の複合モータは、列状に並べられた回転子において、隣接する回転子の永久磁石が引き合い回転する再接近地点までを、回転子の異磁極が引き合う吸引力により回転させ、それ以降の部分は隔壁と鉄芯に巻いたコイル等で閉塞して、コイルが発生する磁力の反発力により回転させるというものである、 There is known a rotating electrical machine that includes a plurality of rotors and functions as an electric motor or functions as a generator. As this rotary electric machine, one in which a stator is disposed between adjacent rotors is known. For example, in the composite motor described in Patent Document 1, the rotors arranged in a row rotate to the re-approach point where the permanent magnets of adjacent rotors attract and rotate by the attractive force that attracts the different magnetic poles of the rotor. The subsequent part is closed with a coil wound around a partition wall and an iron core, and rotated by the repulsive force of the magnetic force generated by the coil.

特開２００６−２０４０７８号公報JP 2006-204078 A

しかし、この特許文献１に記載の複合モータは、３個の回転子が列状に並べられ、その間に固定子が配置されているため、中央の回転子は両側に位置するコイルによって両方から反発力が得られるが、端に位置する回転子は、隣接する回転子との間の一方のコイルだけからしか反発力を得られない。両端の回転子の外側にそれぞれコイルとする巻線を設ければ、全部の回転子が巻線に挟まれた状態とすることができるが、巻線の個数が増えてしまう。 However, in the composite motor described in Patent Document 1, since the three rotors are arranged in a row and the stator is disposed between them, the central rotor is repelled from both sides by coils located on both sides. Although a force is obtained, the rotor located at the end can obtain a repulsive force only from one coil between adjacent rotors. If windings that are coils respectively are provided outside the rotors at both ends, the entire rotor can be sandwiched between the windings, but the number of windings increases.

そこで本発明は、巻線の個数を極端に増やすことなく、効率よく駆動力が得られる新規の回転電機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a novel rotating electrical machine that can efficiently obtain a driving force without extremely increasing the number of windings.

本発明の回転電機は、Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の磁極を回転半径方向の外側に向けて永久磁石が回転する回転子と、前記永久磁石に軸線を向けた第１巻線を有する固定子とを備え、前記回転子は、円形状に配置され、前記固定子は、前記回転子の間のそれぞれに配置されたことを特徴とする。 A rotating electrical machine according to the present invention includes a rotor in which a permanent magnet rotates with either one of N poles or S poles facing outward in the radial direction of rotation, and a first winding having an axis directed to the permanent magnet. The rotor is disposed in a circular shape, and the stator is disposed between the rotors.

本発明の回転電機によれば、円形状に配置された回転子の間に固定子が配置されているため、どの回転子も、両側に位置する固定子により駆動することができる。 According to the rotating electrical machine of the present invention, since the stator is disposed between the circularly disposed rotors, any rotor can be driven by the stators located on both sides.

前記回転子の２以上の回転軸に取り付けられた回転子用ギヤと、前記回転子用ギヤのそれぞれに噛み合う連結ギヤとを備えることができる。回転子の２以上の回転軸に取り付けられた回転子用ギヤが、連結ギヤに噛み合うことにより、回転子の駆動力が集約されるため、連結ギヤの出力軸から力強い動力を取り出すことができる。また、連結ギヤの回転が、それぞれの回転子に伝達されるため、それぞれの固定子からの電力を取り出すことができる。 A rotor gear attached to two or more rotary shafts of the rotor and a connection gear meshing with each of the rotor gears can be provided. Since the rotor gears attached to two or more rotating shafts of the rotor mesh with the connecting gear, the driving force of the rotor is concentrated, so that powerful power can be extracted from the output shaft of the connecting gear. Further, since the rotation of the connecting gear is transmitted to each rotor, the electric power from each stator can be taken out.

前記永久磁石は、前記一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極が、前記一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いており、前記永久磁石の一方の磁極が対向位置にある前記第１巻線に、前記一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路を備え、前記制御回路は、前記永久磁石の他方の磁極が対向位置にある前記第１巻線に、前記他方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する機能を備えることができる。制御回路が、永久磁石の一方の磁極と対向位置にある前記第１巻線に、前記一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電することにより、本発明の回転電機を電動機として使用することができる。制御回路が第１巻線に一方の磁極を発生させるときに、第１巻線と対向位置にある他の第１巻線に他方の磁極を発生させることで、永久磁石の回転を加速させることができる。 In the permanent magnet, the other magnetic pole opposite to the one magnetic pole is directed in a direction opposite to the direction in which the one magnetic pole is directed, and the one magnetic pole of the permanent magnet is in the opposite position. A control circuit for passing a current for generating a magnetic field having the same polarity as the one magnetic pole is provided in one winding, and the control circuit includes the first winding in which the other magnetic pole of the permanent magnet is in an opposing position. In addition, a function of supplying a current for generating a magnetic field having the same polarity as the other magnetic pole can be provided. The control circuit applies a current for generating a magnetic field having the same polarity as that of the one magnetic pole to the first winding at a position opposite to the one magnetic pole of the permanent magnet. Can be used as When the control circuit generates one magnetic pole in the first winding, it accelerates the rotation of the permanent magnet by generating the other magnetic pole in the other first winding in a position opposite to the first winding. Can do.

前記第１巻線と同心円に配置された第２巻線を備えることができる。本発明の回転電機を電動機として使用するときに、第１巻線による励磁と共に、回転子の回転により第２巻線にて発電を行うことができる。このとき、第２巻線が第１巻線と同心円に配置されているため、第２巻線に発生する磁界を、第１巻線を助勢するように作用させることができる。 A second winding disposed concentrically with the first winding may be provided. When the rotating electrical machine of the present invention is used as an electric motor, power can be generated by the second winding by rotating the rotor together with excitation by the first winding. At this time, since the second winding is disposed concentrically with the first winding, the magnetic field generated in the second winding can be applied to assist the first winding.

前記第２巻線からの電流を調整する回転速度調整部を備えることができる。第２巻線に発生する磁界が第１巻線を助勢するため、回転速度調整部に流れる電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができる。 A rotation speed adjusting unit that adjusts a current from the second winding may be provided. Since the magnetic field generated in the second winding assists the first winding, the rotational speed of the permanent magnet can be adjusted according to the current flowing through the rotation speed adjusting unit.

前記回転速度調整部は、前記第２巻線からの電流を消費する消費部を備えることができる。消費部が第２巻線からの電流を消費する電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができ、消費部で電流を有効活用することができる。 The rotation speed adjustment unit may include a consumption unit that consumes a current from the second winding. The consumption unit can adjust the rotation speed of the permanent magnet according to the current that consumes the current from the second winding, and the consumption unit can effectively use the current.

前記回転速度調整部は、前記第２巻線に接続され、前記消費部へ電流を流す整流部を備えることができる。整流部を備えることで、消費部に直流を供給することができる。 The rotation speed adjustment unit may include a rectification unit that is connected to the second winding and supplies a current to the consumption unit. By providing the rectification unit, direct current can be supplied to the consumption unit.

前記消費部が短絡状態であると、回転数を一定としたとき消費電力を最小に抑えることができる。 When the consumption unit is in a short-circuited state, power consumption can be minimized when the rotation speed is constant.

前記永久磁石は、回転中心側が軸線位置が太く、回転半径方向の外側に向かって細くなるようにすることができる。永久磁石は、回転中心から回転半径方向の外側に向かって細くなるため、永久磁石からの磁束を回転半径方向の外側に向かって集中させることができる。 The permanent magnet may have a thick axial line on the rotation center side and narrow toward the outer side in the rotation radius direction. Since the permanent magnet becomes thinner from the center of rotation toward the outside in the rotational radius direction, the magnetic flux from the permanent magnet can be concentrated toward the outside in the rotational radius direction.

前記回転子の回転軸を、前記固定子が配置された円形水平平面と直交する方向に向けることができる。 The rotation axis of the rotor can be directed in a direction orthogonal to a circular horizontal plane on which the stator is disposed.

また、前記回転子の回転軸を、前記固定子が配置された円形水平平面の半径に沿った方向に向けることができる。 Further, the rotation axis of the rotor can be directed in a direction along a radius of a circular horizontal plane on which the stator is disposed.

本発明の回転電機によれば、円形状に配置された回転子の間に固定子が配置されているため、どの回転子も、両側に位置する固定子により駆動することができるので、巻線の個数を極端に増やすことなく、効率よく駆動力が得られる。 According to the rotating electrical machine of the present invention, since the stator is disposed between the circularly disposed rotors, any rotor can be driven by the stators located on both sides. A driving force can be obtained efficiently without extremely increasing the number of.

本発明の実施の形態１に係る回転電機としての電動機を説明するための図であり、筐体を省略した平面図である。It is a figure for demonstrating the electric motor as a rotary electric machine which concerns on Embodiment 1 of this invention, and is the top view which abbreviate | omitted the housing | casing. 図１に示す電動機の筐体を省略した底面図である。It is the bottom view which abbreviate | omitted the housing | casing of the electric motor shown in FIG. 図１に示す電動機の側面図である。It is a side view of the electric motor shown in FIG. 図１に示す回転子の永久磁石を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the permanent magnet of the rotor shown in FIG. 図１に示す固定子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the stator shown in FIG. 図１に示す電動機の制御回路および回転速度調整部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control circuit and rotation speed adjustment part of an electric motor which are shown in FIG. 図１に示す電動機のセンサ部の状態と、回転子および固定子の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the sensor part of the electric motor shown in FIG. 1, and the state of a rotor and a stator. 図７から続くセンサ部の状態と、回転子および固定子の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the sensor part which continues from FIG. 7, and the state of a rotor and a stator. 図８から続くセンサ部の状態と、回転子および固定子の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the sensor part which continues from FIG. 8, and the state of a rotor and a stator. 図９から続くセンサ部の状態と、回転子および固定子の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the sensor part which continues from FIG. 9, and the state of a rotor and a stator. 図１０から続くセンサ部の状態と、回転子および固定子の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the sensor part which continues from FIG. 10, and the state of a rotor and a stator. 第１巻線への入力電圧を一定にして、第２巻線からの出力電流を０Ａから増加させたときの回転数の増減を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating increase / decrease in the rotation speed when the input voltage to a 1st coil | winding is made constant and the output current from a 2nd coil | winding is increased from 0A. 出力軸の回転数を一定にして、第２巻線からの出力電流を０Ａから増加させたときの消費電力の増減を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating increase / decrease in power consumption when the rotation speed of an output shaft is made constant and the output current from a 2nd coil is increased from 0A. 本発明の実施の形態２に係る回転電機としての電動機を説明するための図であり、筐体を省略した平面図である。It is a figure for demonstrating the electric motor as a rotary electric machine which concerns on Embodiment 2 of this invention, and is the top view which abbreviate | omitted the housing | casing. 図１４に示す電動機の一部拡大図である。It is a partially expanded view of the electric motor shown in FIG. 図１４に示す電動機を固定子が配置された円形水平平面の半径方向から見た一部拡大図である。It is the partially expanded view which looked at the electric motor shown in FIG. 14 from the radial direction of the circular horizontal plane in which the stator is arrange | positioned.

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る回転電機として電動機を例に、図面に基づいて説明する。なお、図１から図３、図７から図１１においては、ギヤの歯は省略されている。
図１から図３に示す電動機１０は、出力軸Ｏ１を中心とした円形状に配置された回転子２０（回転子２０ａ〜２０ｆ）と、回転子２０の間のそれぞれに配置された固定子３０（固定子３０ａ〜３０ｆ）とが、仮想的な円形水平平面の上に配置されている。
回転子２０の回転軸２３は、固定子３０が配置された円形水平平面と直交する方向に向いている。
図３に示すように、電動機１０は、回転子２０の回転軸２３と固定子３０とを挟みこむようにして保持する筐体部１１を備えている。 (Embodiment 1)
An electric motor will be described as an example of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that gear teeth are omitted in FIGS. 1 to 3 and FIGS. 7 to 11.
The electric motor 10 shown in FIGS. 1 to 3 includes a rotor 20 (rotors 20a to 20f) arranged in a circular shape around the output shaft O1 and a stator 30 arranged between each of the rotors 20. (Stator 30a-30f) are arrange | positioned on the virtual circular horizontal plane.
The rotating shaft 23 of the rotor 20 is oriented in a direction perpendicular to the circular horizontal plane on which the stator 30 is disposed.
As shown in FIG. 3, the electric motor 10 includes a casing unit 11 that holds the rotating shaft 23 of the rotor 20 and the stator 30 so as to sandwich the rotating shaft 23.

回転子２０は、永久磁石２１と、永久磁石を保持する円柱状の回転子本体２２とを備えている。
永久磁石２１は、回転子２０の軸線Ｘ１が、出力軸Ｏ１を中心とした円周方向に沿った状態を基本位置として配置され、それぞれが同期して回転する。
永久磁石２１は、回転子２０の軸線Ｘ１を中心に直径方向に沿って配置されていることで、一方の磁極（例えば、Ｎ極。）が回転半径方向の外側を向いていると共に、一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極（例えば、Ｓ極。）が一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いている。
図４に示すように永久磁石２１は、回転軸２３（回転中心）に位置する中央部の第１部分２１１が太く、回転半径方向の外側に向かって第２部分２１２、第３部分２１３と細く、短くなるように形成されている。永久磁石２１は、磁力が他の磁石より強いネオジム磁石が使用できる。 The rotor 20 includes a permanent magnet 21 and a columnar rotor body 22 that holds the permanent magnet.
The permanent magnet 21 is arranged with the axis X1 of the rotor 20 along the circumferential direction centering on the output shaft O1 as a basic position, and each of them rotates in synchronization.
The permanent magnet 21 is arranged along the diametrical direction with the axis X1 of the rotor 20 as the center, so that one magnetic pole (for example, N pole) faces the outside in the rotational radius direction, The other magnetic pole (for example, the S pole) that is the opposite magnetic pole to the magnetic pole faces in the direction opposite to the direction in which one magnetic pole is directed.
As shown in FIG. 4, the permanent magnet 21 has a thick first portion 211 at the center located on the rotation shaft 23 (rotation center), and narrows with the second portion 212 and the third portion 213 toward the outer side in the rotation radius direction. It is formed to be shorter. As the permanent magnet 21, a neodymium magnet having a stronger magnetic force than other magnets can be used.

図３に示すように、回転子本体２２は、軸線位置の上端および下端に回転軸２３が突出して形成され、筐体部１１に回転自在に保持される。図１および図２に示すように、回転子２０は、６０度ごとに配置されていることで６個設けられている。 As shown in FIG. 3, the rotor main body 22 is formed with a rotating shaft 23 protruding at the upper end and the lower end of the axial position, and is rotatably held by the housing unit 11. As shown in FIGS. 1 and 2, six rotors 20 are provided by being arranged every 60 degrees.

固定子３０は、回転子２０と同様に、固定子３０の軸線Ｘ２が、出力軸Ｏ１を中心とした円周方向に沿って配置されている。図５に示すように、固定子３０は、永久磁石２１（図１参照）に軸線Ｘ２を向けて配置された第１巻線３１（電動用巻線）と、第１巻線３１の外周面に同心円で配置された第２巻線３２（発電用巻線）と、第１巻線３１と第２巻線３２との軸線Ｘ２に配置されたコア３３とを備えている。 Similarly to the rotor 20, the stator 30 has an axis X <b> 2 of the stator 30 arranged along a circumferential direction centering on the output shaft O <b> 1. As shown in FIG. 5, the stator 30 includes a first winding 31 (electric winding) arranged with the axis X <b> 2 facing the permanent magnet 21 (see FIG. 1), and an outer peripheral surface of the first winding 31. And a core 33 disposed on the axis X2 of the first winding 31 and the second winding 32, respectively.

図１および図２に示すように、第１巻線３１は、６０度ごとに配置されていることで６個設けられている。第２巻線３２も、第１巻線３１と同軸に配置されていることで、６個が設けられている。第１巻線３１には、図６に示す制御回路４０が接続されている。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, six first windings 31 are provided by being arranged every 60 degrees. Six second windings 32 are also arranged by being coaxial with the first winding 31. A control circuit 40 shown in FIG. 6 is connected to the first winding 31.

図６に示すように、制御回路４０は、センサ部４１と、励磁回路部４２とを備えている。
図６に示す制御回路４０は、１個の第１巻線３１および第２巻線３２について図示しており、センサ部４１は全体で１セット設けられ、励磁回路部４２は、固定子３０ごとに設けてもよいが、本実施の形態１では、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｄ用として１つ、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆ用として１つ設けられている。 As shown in FIG. 6, the control circuit 40 includes a sensor unit 41 and an excitation circuit unit 42.
The control circuit 40 shown in FIG. 6 is illustrated for one first winding 31 and second winding 32, and one set of sensor unit 41 is provided as a whole, and an excitation circuit unit 42 is provided for each stator 30. However, in the first embodiment, one is provided for the stators 30a, 30c, and 30d, and one is provided for the stators 30b, 30d, and 30f.

センサ部４１は、永久磁石２１のＮ極の位置を検出する第１センサ部４１１と、永久磁石２１のＳ極の位置を検出する第２センサ部４１２とを備えている。センサ部４１は、図３に示すように出力軸Ｏ１に設けられている。図６および図７に示すように、第１センサ部４１１は、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｄ用の第１センサ４１１ａと、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆ用の第１センサ４１１ｂとが上下の位置関係となるように設けられている。同様に、第２センサ部４１２は、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｄ用の第２センサ４１２ａと、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆ用の第２センサ４１２ｂとが上下の位置関係となるように設けられている。 The sensor unit 41 includes a first sensor unit 411 that detects the position of the N pole of the permanent magnet 21 and a second sensor unit 412 that detects the position of the S pole of the permanent magnet 21. The sensor unit 41 is provided on the output shaft O1, as shown in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, the first sensor unit 411 includes a first sensor 411a for the stators 30a, 30c, and 30d and a first sensor 411b for the stators 30b, 30d, and 30f in the vertical position. It is provided to be in a relationship. Similarly, the second sensor unit 412 is provided such that the second sensor 412a for the stators 30a, 30c, and 30d and the second sensor 412b for the stators 30b, 30d, and 30f are in a vertical positional relationship. ing.

第１センサ部４１１および第２センサ部４１２は、出力軸Ｏ１を挟んだ回転盤４１ｃの直径方向の両側の２ヵ所に配置され、図３に示すように発光ダイオードとフォトダイオードとによる透過型のフォトインタラプタ４１ａと、回転子２０と共に回転して、透過型のフォトインタラプタ４１ａの発光ダイオードとフォトダイオードとの間を通過する遮蔽板４１ｂとを備えている。 The first sensor unit 411 and the second sensor unit 412 are arranged at two locations on both sides in the diametrical direction of the rotating disk 41c with the output shaft O1 interposed therebetween. As shown in FIG. 3, a transmission type comprising a light emitting diode and a photodiode is used. A photo interrupter 41a and a shielding plate 41b that rotates with the rotor 20 and passes between the light emitting diode and the photodiode of the transmissive photo interrupter 41a are provided.

第１センサ部４１１および第２センサ部４１２の遮蔽板４１ｂは、遮蔽板４１ｂがドグとしてフォトインタラプタ４１ａを通過することで、永久磁石２１の位置を検出する機能を備えている。
第１センサ部４１１の遮蔽板４１ｂは、永久磁石２１のＮ極の位置に対応させて配置され、第２センサ部４１２の遮蔽板４１ｂは、永久磁石２１のＳ極の位置に対応させて配置されている。 The shielding plate 41b of the first sensor unit 411 and the second sensor unit 412 has a function of detecting the position of the permanent magnet 21 when the shielding plate 41b passes through the photo interrupter 41a as a dog.
The shielding plate 41b of the first sensor unit 411 is arranged corresponding to the position of the N pole of the permanent magnet 21, and the shielding plate 41b of the second sensor unit 412 is arranged corresponding to the position of the S pole of the permanent magnet 21. Has been.

励磁回路部４２は、同じ回転半径方向に位置する第１センサ部４１１部と第２センサ部４１２とを一組として、第１巻線３１への通電方向を制御するものである。
励磁回路部４２は、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂから第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂまでのトランジスタにより、第１巻線３１への通電方向を制御している。
第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａとはｎ型ＦＥＴである。第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂは、ｐ型ＦＥＴである。 The excitation circuit unit 42 controls the energization direction to the first winding 31 with the first sensor unit 411 and the second sensor unit 412 located in the same rotational radius direction as a set.
The excitation circuit unit 42 controls the energization direction to the first winding 31 by transistors from the first FETs 421a and 421b to the third FETs 423a and 423b.
The first FET 421a and the third FET 423a are n-type FETs. The second FETs 422a and 422b are p-type FETs.

第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂは、ゲート端子Ｇが抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介してフォトインタラプタ４１ａに接続されている。また、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂは、ソース端子Ｓが接地されている。 The gate terminals G of the first FETs 421a and 421b are connected to the photo interrupter 41a via resistors R11 and R12. Further, the source terminals S of the first FETs 421a and 421b are grounded.

第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂは、ソース端子ＳがダイオードＤ１１，Ｄ１２を介して電源に接続されていると共に、コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して接地されている。また、第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂのゲート端子Ｇは、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介して第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂのドレイン端子Ｄに接続されていると共に、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介して第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂのソース端子Ｓに接続されている。第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂのドレイン端子Ｄは、ダイオードＤ２１，Ｄ２２のアノード端子Ａに接続されていると共に、第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのドレイン端子Ｄに接続されている。 The second FETs 422a and 422b have a source terminal S connected to a power source via diodes D11 and D12 and grounded via capacitors C11 and C12. The gate terminals G of the second FETs 422a and 422b are connected to the drain terminals D of the first FETs 421a and 421b through the resistors R21 and R22, and are connected to the source terminals S of the second FETs 422a and 422b through the resistors R31 and R32. It is connected. The drain terminals D of the second FETs 422a and 422b are connected to the anode terminals A of the diodes D21 and D22 and to the drain terminals D of the third FETs 423a and 423b.

第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂは、ゲート端子Ｇが抵抗Ｒ４１，Ｒ４２を介してフォトインタラプタ４１ａに接続されている。第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのソース端子Ｓは接地されている。
第１巻線３１の一方の配線は、第２ＦＥＴ４２２ａのドレイン端子Ｄに接続されていると共に、第３ＦＥＴ４２３ａのドレイン端子Ｄに接続されている。
第１巻線３１の他方の配線は、第２ＦＥＴ４２２ｂのドレイン端子Ｄに接続されていると共に、第３ＦＥＴ４２３ｂのドレイン端子Ｄに接続されている。 The gate terminals G of the third FETs 423a and 423b are connected to the photo interrupter 41a via resistors R41 and R42. The source terminals S of the third FETs 423a and 423b are grounded.
One wiring of the first winding 31 is connected to the drain terminal D of the second FET 422a and to the drain terminal D of the third FET 423a.
The other wiring of the first winding 31 is connected to the drain terminal D of the second FET 422b and to the drain terminal D of the third FET 423b.

第２巻線３２には、回転速度調整部５０が接続されている。
回転速度調整部５０は、整流部５１と、消費部５２とを備えている。整流部５１は、ダイオードブリッジにより構成することができる。図６に示す回転速度調整部５０では、整流部５１に消費部５２が１対１で接続されているが、回転速度調整部５０は、他の第２巻線３２にも整流部５１が接続され、他の複数の整流部５１も１個の消費部５２に対して接続されている。 A rotation speed adjustment unit 50 is connected to the second winding 32.
The rotation speed adjustment unit 50 includes a rectification unit 51 and a consumption unit 52. The rectifying unit 51 can be configured by a diode bridge. In the rotation speed adjustment unit 50 shown in FIG. 6, the consumption unit 52 is connected to the rectification unit 51 on a one-to-one basis, but the rotation speed adjustment unit 50 is also connected to the other second winding 32. The other rectifying units 51 are also connected to one consuming unit 52.

消費部５２は、可変抵抗器とすることができるが、可変抵抗器の代わりに電気エネルギーを有効利用する負荷を接続してもよい。例えば、バッテリの充電回路としたり、照明器具としたり、電動機としたりすることができる。消費部５２は、短絡状態から開放状態までに抵抗値を設定できるものとすることができる。 Although the consumption part 52 can be made into a variable resistor, you may connect the load which uses an electrical energy effectively instead of a variable resistor. For example, a battery charging circuit, a lighting fixture, or an electric motor can be used. The consumption part 52 can set a resistance value from a short circuit state to an open state.

図２および図３に示すように、回転子２０は、回転軸２３の一方の端部に、第１駆動ギヤ６１が連結されている。これらの第１駆動ギヤ６１は、隣接する第１駆動ギヤ６１と互いに咬み合っている。また、図１に示すように、一つ置きの回転子２０（回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅ）には、回転軸２３の他方の端部に、回転子用ギヤである第２駆動ギヤ６２が取り付けられている。出力軸Ｏ１には、連結ギヤである出力ギヤ６３が設けられている。出力ギヤ６３は、それぞれの第２駆動ギヤ６２に外接して噛み合っている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor 20 has a first drive gear 61 coupled to one end of the rotating shaft 23. These first drive gears 61 are engaged with the adjacent first drive gears 61. In addition, as shown in FIG. 1, every other rotor 20 (rotors 20 a, 20 c, 20 e) has a second drive gear 62, which is a rotor gear, at the other end of the rotating shaft 23. It is attached. An output gear 63 that is a connecting gear is provided on the output shaft O1. The output gear 63 circumscribes and meshes with the respective second drive gears 62.

以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る電動機の動作を図面に基づいて説明する。図６に示す制御回路４０に電源が供給される。
例えば、永久磁石２１のＮ極が第１巻線３１に位置することで、センサ部４１のうち、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置する。
フォトインタラプタ４１ａの光の透過が遮られることで、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａのフォトトランジスタが通電する。フォトトランジスタが通電することで、フォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１１，Ｒ４１を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ａのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ａのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａとがオン状態となる、第１電圧となる。 The operation of the electric motor according to Embodiment 1 of the present invention configured as described above will be described with reference to the drawings. Power is supplied to the control circuit 40 shown in FIG.
For example, when the N pole of the permanent magnet 21 is positioned in the first winding 31, the shielding plate 41 b is positioned in the photo interrupter 41 a of the first sensor unit 411 in the sensor unit 41.
By blocking the light transmission of the photo interrupter 41a, the photo transistor of the photo interrupter 41a of the first sensor unit 411 is energized. When the phototransistor is energized, the gate terminal G of the first FET 421a and the gate terminal G of the third FET 423a connected to the photointerrupter 41a via the resistors R11 and R41, the first FET 421a and the third FET 423a are turned on. Becomes the first voltage.

また、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置するときには、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａには遮蔽板４１ｂが位置しないので、フォトインタラプタ４１ａは非通電状態にある。従って、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１２，Ｒ４２を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ｂのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ｂのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ｂと第３ＦＥＴ４２３ｂがオフ状態となる、第１電圧より低電圧の第２電圧（０Ｖ）となる。 When the shielding plate 41b is positioned on the photo interrupter 41a of the first sensor unit 411, the shielding plate 41b is not positioned on the photo interrupter 41a of the second sensor unit 412, so that the photo interrupter 41a is in a non-energized state. Therefore, the first FET 421b and the third FET 423b are turned off between the gate terminal G of the first FET 421b and the gate terminal G of the third FET 423b connected to the photo interrupter 41a of the second sensor unit 412 via the resistors R12 and R42. The second voltage (0 V) is lower than the first voltage.

第１ＦＥＴ４２１ｂがオフ状態であるときには、第１ＦＥＴ４２１ｂのドレイン端子Ｄに抵抗Ｒ２１を介して接続された第２ＦＥＴ４２２ａのゲート端子Ｇは、電源Ｖｓｓに接続された抵抗Ｒ３１により第２ＦＥＴ４２２ａがオフ状態となる第１電圧となる。 When the first FET 421b is off, the gate terminal G of the second FET 422a connected to the drain terminal D of the first FET 421b via the resistor R21 is the first FET 422a turned off by the resistor R31 connected to the power source Vss. Voltage.

第１ＦＥＴ４２１ａがオン状態であるときには、抵抗Ｒ２２が第１ＦＥＴ４２１ａのドレイン端子Ｄに接続されているため、第２ＦＥＴ４２２ｂのゲート端子Ｇは、第２ＦＥＴ４２２ｂがオン状態となる、第２電圧になる。 When the first FET 421a is in the on state, the resistor R22 is connected to the drain terminal D of the first FET 421a, so that the gate terminal G of the second FET 422b becomes a second voltage that turns on the second FET 422b.

このようにして、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂ〜第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのオン状態とオフ状態とが決定されると、電源Ｖｓｓからの電流が、第２ＦＥＴ４２２ｂのソース端子ＳにダイオードＤ１２を介して流れ込み、第２ＦＥＴ４２２ｂのドレイン端子Ｄから第１巻線３１へ流れる。そして、第１巻線３１の反対側から電流が、第３ＦＥＴ４２３ａのドレイン端子Ｄからソース端子Ｓへ流れることで、第１巻線３１は、永久磁石２１のＮ極と反発する同極の磁界を発生する。
第１巻線３１が発生した磁界により、永久磁石２１のＮ極が反発して、回転子２０が回転する。 Thus, when the ON state and the OFF state of the first FETs 421a and 421b to the third FETs 423a and 423b are determined, the current from the power source Vss flows into the source terminal S of the second FET 422b via the diode D12, and the second FET 422b From the drain terminal D to the first winding 31. Then, the current flows from the opposite side of the first winding 31 to the source terminal S from the drain terminal D of the third FET 423 a, so that the first winding 31 generates a magnetic field of the same polarity that repels the N pole of the permanent magnet 21. Occur.
Due to the magnetic field generated by the first winding 31, the N pole of the permanent magnet 21 repels and the rotor 20 rotates.

一方、永久磁石２１のＳ極側では、センサ部４１のうち、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置する。
フォトインタラプタ４１ａの光の透過が遮られることで、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａのフォトトランジスタが通電する。フォトトランジスタが通電することで、フォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１２，Ｒ４２を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ｂのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ｂのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ｂと第３ＦＥＴ４２３ｂとがオン状態となる、第１電圧となる。 On the other hand, on the S pole side of the permanent magnet 21, the shielding plate 41 b is located in the photo interrupter 41 a of the second sensor unit 412 in the sensor unit 41.
By blocking the light transmission of the photo interrupter 41a, the photo transistor of the photo interrupter 41a of the second sensor unit 412 is energized. When the phototransistor is energized, the first FET 421b and the third FET 423b are turned on when the gate terminal G of the first FET 421b and the gate terminal G of the third FET 423b connected to the photointerrupter 41a via the resistors R12 and R42, respectively. Becomes the first voltage.

また、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置するときには、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａには遮蔽板４１ｂが位置しないので、フォトインタラプタ４１ａは非通電状態にある。従って、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１１，Ｒ４１を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ａのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ａのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａがオフ状態となる、第２電圧となる。 Further, when the shielding plate 41b is positioned on the photo interrupter 41a of the second sensor unit 412, the shielding plate 41b is not positioned on the photo interrupter 41a of the first sensor unit 411, so that the photo interrupter 41a is in a non-energized state. Therefore, the first FET 421a and the third FET 423a are turned off between the gate terminal G of the first FET 421a and the gate terminal G of the third FET 423a connected to the photo interrupter 41a of the first sensor unit 411 via the resistors R11 and R41. The second voltage is obtained.

第１ＦＥＴ４２１ａがオフ状態であるときには、第１ＦＥＴ４２１ａのドレイン端子Ｄに抵抗Ｒ２２を介して接続された第２ＦＥＴ４２２ｂのゲート端子Ｇは、電源Ｖｓｓに接続された抵抗Ｒ３２により第２ＦＥＴ４２２ｂがオフ状態となる第１電圧となる。 When the first FET 421a is in the off state, the gate terminal G of the second FET 422b connected to the drain terminal D of the first FET 421a via the resistor R22 has the first FET 422b turned off by the resistor R32 connected to the power source Vss. Voltage.

第１ＦＥＴ４２１ｂがオン状態であるときには、抵抗Ｒ２１が第１ＦＥＴ４２１ｂのドレイン端子Ｄに接続されているため、第２ＦＥＴ４２２ａのゲート端子Ｇは、第２ＦＥＴ４２２ａがオン状態となる、第２電圧になる。 When the first FET 421b is in the on state, the resistor R21 is connected to the drain terminal D of the first FET 421b, so that the gate terminal G of the second FET 422a becomes a second voltage that turns on the second FET 422a.

このようにして、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂ〜第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのオン状態とオフ状態とが決定されると、電源Ｖｓｓからの電流が、第２ＦＥＴ４２２ａのソース端子ＳにダイオードＤ１１を介して流れ込み、第２ＦＥＴ４２２ａのドレイン端子Ｄから第１巻線３１へ流れる。そして、第１巻線３１の反対側から電流が、第３ＦＥＴ４２３ｂのドレイン端子Ｄからソース端子Ｓへ流れことで、第１巻線３１は、永久磁石２１のＳ極と反発する同極の磁界を発生する。
第１巻線３１が発生した磁界により、永久磁石２１のＳ極が反発して、回転子２０が回転する。 Thus, when the ON state and the OFF state of the first FETs 421a and 421b to the third FETs 423a and 423b are determined, the current from the power source Vss flows into the source terminal S of the second FET 422a via the diode D11, and the second FET 422a. From the drain terminal D to the first winding 31. A current flows from the drain terminal D of the third FET 423 b to the source terminal S from the opposite side of the first winding 31, so that the first winding 31 generates a magnetic field of the same polarity that repels the S pole of the permanent magnet 21. Occur.
Due to the magnetic field generated by the first winding 31, the south pole of the permanent magnet 21 repels and the rotor 20 rotates.

次に、図７から図１１に基づいて、回転子２０の回転について詳細に説明する。
図７に示すように、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅのＮ極が、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅから離れようとするタイミングで、第１センサ部４１１ａの遮蔽板４１ｂがフォトインタラプタ４１ａへ進入する。これにより、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅ側に向いた固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅが回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅのＮ極に対して、同極を発生する。従って、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅが発生する同極に、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅの永久磁石２１が反発して回転が加速される。 Next, the rotation of the rotor 20 will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, the shield plate 41b of the first sensor unit 411a enters the photo interrupter 41a at the timing when the N poles of the rotors 20a, 20c, and 20e are about to leave the stators 30a, 30c, and 30e. . Thereby, the stators 30a, 30c, 30e facing the rotors 20a, 20c, 20e generate the same polarity with respect to the N poles of the rotors 20a, 20c, 20e. Accordingly, the permanent magnets 21 of the rotors 20a, 20c, and 20e are repelled to the same poles where the stators 30a, 30c, and 30e are generated, and the rotation is accelerated.

また、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅを挟んで、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅと反対側の回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆのＳ極は、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅのＳ極に向いているため、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆは、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅと反対方向に反発して回転する。 Further, the S poles of the rotors 20b, 20d, and 20f on the opposite side of the rotors 20a, 20c, and 20e across the stators 30a, 30c, and 30e are directed to the S poles of the stators 30a, 30c, and 30e. Therefore, the rotors 20b, 20d, and 20f are repelled and rotated in the opposite direction to the rotors 20a, 20c, and 20e.

次に、図８に示すように、第１センサ部４１１ｂの遮蔽板４１ｂがフォトインタラプタ４１ａへ進入する。これにより、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆのＮ極が離れようとする固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆに通電される。通電により固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆは、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆのＮ極に向けて同極を発生する。従って、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆが発生する同極に、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆの永久磁石２１が反発して回転が加速される。 Next, as shown in FIG. 8, the shielding plate 41b of the first sensor unit 411b enters the photo interrupter 41a. As a result, the stators 30b, 30d, and 30f that are about to leave the N poles of the rotors 20b, 20d, and 20f are energized. By energization, the stators 30b, 30d, and 30f generate the same polarity toward the N poles of the rotors 20b, 20d, and 20f. Accordingly, the permanent magnets 21 of the rotors 20b, 20d, and 20f are repelled in the same polarity that the stators 30b, 30d, and 30f are generated, and the rotation is accelerated.

このとき、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆを挟んで、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆと反対側の回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅのＳ極は、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆのＳ極に向いているため反発して加速される。
また、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅは図７の状態を維持して、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅに向けてＮ極を発生したままであるため、固定子３０全体で、それぞれの回転子２０が駆動される。 At this time, the S poles of the rotors 20a, 20c, and 20e on the opposite side of the rotors 20b, 20d, and 20f across the stators 30b, 30d, and 30f face the S poles of the stators 30b, 30d, and 30f. Therefore, it is repelled and accelerated.
Further, since the stators 30a, 30c, and 30e maintain the state shown in FIG. 7 and the N poles are generated toward the rotors 20a, 20c, and 20e, the stators 30 as a whole have their respective rotors 20 formed. Is driven.

次に、図９に示すように、第１センサ部４１１ａの遮蔽板４１ｂがフォトインタラプタ４１ａから外れ離れると、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅの通電が解除される。
次に、図１０に示すように、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅのＳ極が、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅから離れようとするタイミングで、第２センサ部４１２ａの遮蔽板４１ｂがフォトインタラプタ４１ａに進入する。これにより、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅ側に向いた固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅに、これまでと反対方向に電流が流れることで、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅは、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅのＳ極に対して、同極を発生する。従って、固定子３０ａ，３０ｃ，３０ｅが発生する同極に、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅの永久磁石２１が反発して回転が加速される。 Next, as shown in FIG. 9, when the shielding plate 41b of the first sensor unit 411a is separated from the photo interrupter 41a, the energization of the stators 30a, 30c, and 30e is released.
Next, as shown in FIG. 10, at the timing when the south poles of the rotors 20a, 20c, and 20e are about to leave the stators 30a, 30c, and 30e, the shielding plate 41b of the second sensor unit 412a is moved to the photo interrupter 41a. Enter. As a result, current flows in the opposite direction to the stators 30a, 30c, and 30e facing the rotors 20a, 20c, and 20e, so that the stators 30a, 30c, and 30e become the rotors 20a, 20c, and 30e. The same pole is generated with respect to the S pole of 20e. Accordingly, the permanent magnets 21 of the rotors 20a, 20c, and 20e are repelled to the same poles where the stators 30a, 30c, and 30e are generated, and the rotation is accelerated.

そして、図１１に示すように、第２センサ部４１２ｂの遮蔽板４１ｂがフォトインタラプタ４１ａへ進入する。これにより、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆのＳ極が離れようとする固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆに、これまでと反対方向の電流が流れることで、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆは、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆのＳ極に向けて同極を発生する。従って、固定子３０ｂ，３０ｄ，３０ｆが発生する同極に、回転子２０ｂ，２０ｄ，２０ｆの永久磁石２１が反発して回転が加速される。
以上のようにして、固定子３０（固定子３０ａ〜３０ｆ）のそれぞれの第１巻線３１が励磁（通電）されることで、円形に配置された回転子２０がそれぞれ回転し続ける。 Then, as shown in FIG. 11, the shielding plate 41b of the second sensor unit 412b enters the photo interrupter 41a. As a result, a current in the opposite direction flows through the stators 30b, 30d, and 30f from which the south poles of the rotors 20b, 20d, and 20f are about to separate, so that the stators 30b, 30d, and 30f are The same polarity is generated toward the south poles 20b, 20d, and 20f. Accordingly, the permanent magnets 21 of the rotors 20b, 20d, and 20f are repelled in the same polarity that the stators 30b, 30d, and 30f are generated, and the rotation is accelerated.
As described above, the first windings 31 of the stator 30 (the stators 30a to 30f) are excited (energized), so that the rotors 20 arranged in a circle continue to rotate.

このように、円形状に配置された回転子２０の間に固定子３０が配置されているため、どの回転子２０でも、両側に位置する固定子３０により駆動することができる。従って、極端に固定子となる巻線を増やすことなく、効率よく回転子２０を回転させることができる。
また、回転子２０の回転軸２３は、固定子３０が配置された円形水平平面と直交する方向に向いているため、回転子２０の永久磁石２１を水平回転させることができる。従って、永久磁石２１を反発により回転させるときに、重力方向と反対方向に反発させることがある垂直回転と比較して、永久磁石２１に安定した回転を付与することができる。 Thus, since the stator 30 is arrange | positioned between the rotor 20 arrange | positioned at circular shape, any rotor 20 can be driven by the stator 30 located in both sides. Therefore, the rotor 20 can be efficiently rotated without increasing the number of windings that are extremely stators.
Moreover, since the rotating shaft 23 of the rotor 20 faces in a direction orthogonal to the circular horizontal plane on which the stator 30 is disposed, the permanent magnet 21 of the rotor 20 can be rotated horizontally. Therefore, when rotating the permanent magnet 21 by repulsion, it is possible to give a stable rotation to the permanent magnet 21 as compared with a vertical rotation that may repel in the direction opposite to the direction of gravity.

永久磁石２１は、回転半径方向の外側に向かって細くなるため、永久磁石２１からの磁束を回転半径方向の外側に向かって集中させることができるので、第１巻線３１に対する磁界をより強力なものとすることができる。 Since the permanent magnet 21 becomes thinner toward the outer side in the rotating radial direction, the magnetic flux from the permanent magnet 21 can be concentrated toward the outer side in the rotating radial direction, so that the magnetic field for the first winding 31 is stronger. Can be.

それぞれに回転する回転子２０は、第１駆動ギヤ６１により同期して回転する。また、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅの回転により、回転軸２３に設けられた第２駆動ギヤ６２が回転する。そして、第２駆動ギヤ６２が回転することで、第２駆動ギヤ６２に外接した出力ギヤ６３が回転するため、それぞれの回転子２０の駆動力が集約され、出力ギヤ６３の出力軸Ｏ１から力強い動力を取り出すことができる。 The rotor 20 that rotates in each way rotates in synchronization with the first drive gear 61. Further, the second drive gear 62 provided on the rotary shaft 23 rotates by the rotation of the rotors 20a, 20c, and 20e. And since the output gear 63 circumscribed by the 2nd drive gear 62 rotates because the 2nd drive gear 62 rotates, the drive force of each rotor 20 is collected, and it is powerful from the output shaft O1 of the output gear 63. Power can be taken out.

それぞれに回転する回転子２０が、図１に示すような基本位置の状態にあるときには、回転子２０（永久磁石２１）の軸線Ｘ１と、固定子３０（第１巻線３１）の軸線Ｘ２とが円周状に並び、円形状に磁束が繋がる。従って、回転子２０と固定子３０とが円形状に配置されていることで、磁界を強めることができる。 When the respective rotating rotors 20 are in the basic positions as shown in FIG. 1, the axis X1 of the rotor 20 (permanent magnet 21) and the axis X2 of the stator 30 (first winding 31) Are arranged circumferentially, and magnetic flux is connected in a circular shape. Therefore, the magnetic field can be increased by arranging the rotor 20 and the stator 30 in a circular shape.

なお、本実施の形態１に係る電動機１０では、６個の回転子２０から１つの出力軸Ｏ１により出力を得ているが、６個の回転子２０のそれぞれの回転軸２３から動力を得てもよい。出力ギヤ６３は、第１駆動ギヤ６１と第２駆動ギヤ６２とにより全部の回転子２０からの駆動力が集約されているが、出力ギヤは、２以上の回転子２０から集約されるようにしてもよい。 In the electric motor 10 according to the first embodiment, output is obtained from the six rotors 20 by one output shaft O1, but power is obtained from the respective rotation shafts 23 of the six rotors 20. Also good. In the output gear 63, the driving force from all the rotors 20 is aggregated by the first driving gear 61 and the second driving gear 62, but the output gears are aggregated from two or more rotors 20. May be.

次に、発電用巻線として機能する第２巻線３２からの電流を調整する回転速度調整部５０の動作について詳細に説明する。
図６に示すように、第１巻線３１が通電されることで第２巻線３２に電力が発生する。第２巻線３２からの電流は整流部５１により全波整流され、消費部５２に流れる。消費部５２では、第２巻線３２からの電力を、設定された抵抗値によって消費する。 Next, the operation of the rotation speed adjustment unit 50 that adjusts the current from the second winding 32 functioning as a power generation winding will be described in detail.
As shown in FIG. 6, when the first winding 31 is energized, power is generated in the second winding 32. The current from the second winding 32 is full-wave rectified by the rectification unit 51 and flows to the consumption unit 52. In the consumption part 52, the electric power from the 2nd coil | winding 32 is consumed by the set resistance value.

消費部５２の消費電流が大きくなると、第１巻線３１に同軸に配置された第２巻線３２は、第１巻線３１による電磁誘導よりも回転子２０の永久磁石２１による電磁誘導の方が大きくなり、発生した電流は第１巻線３１を助勢する磁界を発生する。 When the consumption current of the consumption unit 52 is increased, the second winding 32 disposed coaxially with the first winding 31 is subjected to electromagnetic induction by the permanent magnet 21 of the rotor 20 rather than electromagnetic induction by the first winding 31. And the generated current generates a magnetic field that assists the first winding 31.

このとき、第１巻線３１への入力電圧を一定にして、消費部５２が第２巻線３２から取り出す出力電流を大きくすると、消費部５２への出力電圧は低下するが、回転子２０の回転数は消費電流（出力電流）０Ａからある電流までは低下するものの、その後、徐々に早くなる。 At this time, if the input voltage to the first winding 31 is kept constant and the output current taken out from the second winding 32 by the consumption unit 52 is increased, the output voltage to the consumption unit 52 decreases, but the rotor 20 The number of revolutions decreases from a consumption current (output current) 0 A to a certain current, but then gradually becomes faster.

このように、電動機１０の回転速度調整部５０により消費電流を調整することで、回転数を調整することができるので、電動機１０は回転数を制御できる新規の電動機とすることができる。 As described above, since the rotational speed can be adjusted by adjusting the current consumption by the rotational speed adjustment unit 50 of the electric motor 10, the electric motor 10 can be a new electric motor that can control the rotational speed.

ここで、電動機１０を作製して、第１巻線３１への入力電圧および入力電流と、第２巻線３２からの出力電圧および出力電流と、出力軸Ｏ１の回転数との関係を測定した。
第１巻線３１は、銅線（Φ１．４ｍｍ）を６５０回巻いたものを使用した。また、第２巻線３２は銅線（φ１．４ｍｍ）を巻き数１３００回巻いたものを使用した。
永久磁石２１は、第１部分２１１が直径８０ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、第２部分２１２が直径５０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、第３部分２１３が直径２０ｍｍ、長さ１０ｍｍである。 Here, the electric motor 10 was manufactured, and the relationship between the input voltage and input current to the first winding 31, the output voltage and output current from the second winding 32, and the rotation speed of the output shaft O1 was measured. .
The first winding 31 was a copper wire (Φ1.4 mm) wound 650 times. The second winding 32 was a copper wire (φ1.4 mm) wound with 1300 turns.
The permanent magnet 21 has a first portion 211 having a diameter of 80 mm and a length of 50 mm, a second portion 212 having a diameter of 50 mm and a length of 20 mm, and a third portion 213 having a diameter of 20 mm and a length of 10 mm.

第１巻線３１へ供給する電源ＶＳＳとして、菊水電子工業株式会社製のデジタルプログラマブル直流安定化電源「ＰＶＤ１５０−４０Ｔ」を使用した。また、第１センサ部４１１および第２センサ部４１２への電源ＶＥＥとして株式会社高砂製作所製「ＧＰ０３５−１０」を使用した。更に、消費部５２として、株式会社計測技術研究所製の多機能電子負荷装置「ＬＮ−１０００Ｃ−Ｇ７」を使用した。 As the power supply VSS supplied to the first winding 31, a digital programmable direct current stabilized power supply “PVD150-40T” manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd. was used. Further, “GP035-10” manufactured by Takasago Seisakusho Co., Ltd. was used as the power source VEE for the first sensor unit 411 and the second sensor unit 412. Furthermore, as the consumption unit 52, a multifunctional electronic load device “LN-1000C-G7” manufactured by Measurement Technology Laboratory Co., Ltd. was used.

出力軸Ｏ１の回転数は、横河メータ＆インスツルメンツ株式会社製のオシロスコープ「ＤＬＭ２０３４」により測定したセンサ部４１の波形に基づいた周波数から算出した。
なお、オシロスコープに接続されたプローブは、横河電機株式会社製のパッシブプローブ７０１９３９および差動プローブ７００９２４と、ピコテクノロジー社製の電流プローブＴＡ０１８を使用した。 The rotation speed of the output shaft O1 was calculated from the frequency based on the waveform of the sensor unit 41 measured by an oscilloscope “DLM2034” manufactured by Yokogawa Meter & Instruments Co., Ltd.
As the probes connected to the oscilloscope, a passive probe 701939 and a differential probe 7000924 manufactured by Yokogawa Electric Corporation and a current probe TA018 manufactured by Pico Technology were used.

（実施例１）
まず、励磁回路部４２への電源ＶＳＳとして、１３８Ｖを一定に印加し、消費部５２から取り出す出力電流を０Ａから２１Ａまで増加させて、出力軸Ｏ１の回転数を測定した。
出力電流
図１２に示すように、第２巻線３２からの出力電流が０Ａのときでは１０８０回転／分であったが、消費部５２として機能する多機能電子負荷装置の抵抗値を低下させ、出力電流を１０Ａまで増加させると、回転数は徐々に低下した。 Example 1
First, 138V was applied as a power source VSS to the excitation circuit unit 42, the output current taken out from the consumption unit 52 was increased from 0A to 21A, and the rotation speed of the output shaft O1 was measured.
As shown in FIG. 12, when the output current from the second winding 32 is 0 A, it was 1080 rotations / minute, but the resistance value of the multi-function electronic load device functioning as the consumption unit 52 is reduced, When the output current was increased to 10 A, the rotational speed gradually decreased.

しかし、消費部５２の抵抗値を更に低下させると、出力電流が徐々に増加すると共に回転数は増加する。
消費部５２を短絡状態としたときには、第２巻線３２が負荷となる。また、整流部５１も僅かだが負荷となる。この状態では、第２巻線３２からの出力電流は２１Ａであり、回転数は最大となる約１５７５回転／分であった。
このように、第２巻線３２から取り出し、消費部５２によって消費される出力電流によって、電動機１０の回転を変化させることができる。 However, if the resistance value of the consumption unit 52 is further reduced, the output current gradually increases and the rotational speed increases.
When the consumption unit 52 is in a short circuit state, the second winding 32 becomes a load. Further, the rectifying unit 51 is also slightly loaded. In this state, the output current from the second winding 32 was 21 A, and the rotation speed was about 1575 rotations / minute, which is the maximum.
Thus, the rotation of the electric motor 10 can be changed by the output current taken out from the second winding 32 and consumed by the consumption unit 52.

（実施例２）
次に、出力軸Ｏ１の回転数を一定とし、第２巻線３２からの出力電流を０Ａから増加させたときの消費電力の変動について測定した。
図１３に示すように、第２巻線３２からの出力電流が０Ａのときでは消費電力が１８９０．６Ｗであった。
次に、第１巻線３１への入力電圧を調整すると共に、消費部５２として機能する多機能電子負荷装置の抵抗値を低下させ、第２巻線３２からの出力電流を増加させると、消費電力は徐々に増加し、出力電流が１０Ａのときに消費電力が２１０２．８Ｗで最大となった。
しかし、更に、第２巻線３２からの出力電流が増加するように、消費部５２の抵抗値を低下させると、消費電力は徐々に低下する。
そして、消費部５２を短絡状態としたときには、第２巻線３２からの出力電流は２１Ａであり、消費電力は１７５０．８Ｗと急激に低下した。 (Example 2)
Next, the variation in power consumption was measured when the rotation speed of the output shaft O1 was constant and the output current from the second winding 32 was increased from 0A.
As shown in FIG. 13, the power consumption was 1890.6 W when the output current from the second winding 32 was 0 A.
Next, the input voltage to the first winding 31 is adjusted, the resistance value of the multi-function electronic load device functioning as the consumption unit 52 is decreased, and the output current from the second winding 32 is increased. The power gradually increased, and the power consumption reached a maximum at 2102.8 W when the output current was 10 A.
However, when the resistance value of the consumption unit 52 is further reduced so that the output current from the second winding 32 increases, the power consumption gradually decreases.
And when the consumption part 52 was made into the short circuit state, the output current from the 2nd coil | winding 32 was 21A, and power consumption fell rapidly with 1750.8W.

従って、出力軸Ｏ１の回転数を一定とし、最大電流を第２巻線３２から取り出した電動機１０は、最小の消費電力となった。従って、電動機１０は、回転数を一定とし、消費部５２を短絡状態としたときに、消費電力を最小限に抑えることができる。 Therefore, the electric motor 10 in which the rotation speed of the output shaft O1 is constant and the maximum current is extracted from the second winding 32 has the minimum power consumption. Therefore, the electric motor 10 can keep power consumption to a minimum when the rotation speed is constant and the consumption unit 52 is in a short-circuit state.

なお、消費部５２として機能する多機能電子負荷装置は、整流部５１を介して接続されていたが、消費部５２を短絡状態とするときには整流部５１は省略することができる。 In addition, although the multifunctional electronic load apparatus which functions as the consumption part 52 was connected via the rectification | straightening part 51, when making the consumption part 52 into a short circuit state, the rectification | straightening part 51 can be abbreviate | omitted.

なお、本実施の形態１では、回転電機を電動機１０として使用していたが、回転子２０の回転軸２３を回転させたり、出力ギヤ６３の出力軸Ｏ１を回転させたりして、電動機１０を発電機として使用することも可能である。
また、本実施の形態１では、回転速度調整部５０が整流部５１を備えているが、第２巻線３２からの電力をそのまま消費できるのであれば、消費部５２を直接第２巻線３２に接続してもよい。 Although the rotating electrical machine is used as the electric motor 10 in the first embodiment, the electric motor 10 is rotated by rotating the rotating shaft 23 of the rotor 20 or rotating the output shaft O1 of the output gear 63. It can also be used as a generator.
In the first embodiment, the rotation speed adjustment unit 50 includes the rectification unit 51. However, if the power from the second winding 32 can be consumed as it is, the consumption unit 52 is directly connected to the second winding 32. You may connect to.

更に、本実施の形態１では、第１駆動ギヤ６１により、それぞれの回転子２０が同期して回転し、回転子２０ａ，２０ｃ，２０ｅの回転により第２駆動ギヤ６２が回転し、そして、第２駆動ギヤ６２が回転することで、出力ギヤ６３が回転して、出力軸Ｏ１から出力が得られると共に、センサ部４１により各回転子２０の回転位置を検出していた。しかし、それぞれの回転子２０の回転軸２３にセンサ部４１を設け、回転軸２３のそれぞれから出力を得るようにするときには、第１駆動ギヤ６１、第２駆動ギヤ６２および出力ギヤ６３は省略することができる。 Further, in the first embodiment, the first drive gear 61 causes the respective rotors 20 to rotate synchronously, the rotation of the rotors 20a, 20c, and 20e causes the second drive gear 62 to rotate, As the two drive gears 62 are rotated, the output gear 63 is rotated to obtain an output from the output shaft O1, and the rotational position of each rotor 20 is detected by the sensor unit 41. However, the first drive gear 61, the second drive gear 62, and the output gear 63 are omitted when the sensor unit 41 is provided on the rotary shaft 23 of each rotor 20 to obtain output from each of the rotary shafts 23. be able to.

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る電動機を図面に基づいて説明する。なお、図１４〜図１６においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図１４に示すように、電動機１１０は、回転子２１０と固定子３０とが、仮想的な円形水平平面の上に円形状に交互に配置されている。
本実施の形態２では、回転子２１０と固定子３０とがそれぞれ３０度ごとに１２個ずつ配置されている。 (Embodiment 2)
An electric motor according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. 14 to 16, the same components as those in FIG.
As shown in FIG. 14, in the electric motor 110, the rotor 210 and the stator 30 are alternately arranged in a circular shape on a virtual circular horizontal plane.
In the second embodiment, twelve rotors 210 and stators 30 are arranged every 30 degrees.

回転子２１０は、球状の永久磁石２１４を備えている。永久磁石２１４は、第１実施の形態１の電動機１０（図１参照）と異なり、Ｎ極とＳ極とが回転半径方向の外側を向くように回転軸２３に取り付けられている。永久磁石２１４が球状に形成されていることで、永久磁石２１４は、回転中心側が太く、回転半径方向の外側に向かって細くなるように形成されているため、永久磁石からの磁束を回転半径方向の外側に向かって集中させることができる。
回転軸２３は、固定子３０が配置された円形水平平面の半径に沿った方向に向いている。 The rotor 210 includes a spherical permanent magnet 214. Unlike the electric motor 10 (see FIG. 1) of the first embodiment, the permanent magnet 214 is attached to the rotary shaft 23 so that the N pole and the S pole face the outside in the rotational radius direction. Since the permanent magnet 214 is formed in a spherical shape, the permanent magnet 214 is formed so that the rotation center side is thick and narrows toward the outer side in the rotation radial direction. Can be concentrated toward the outside of the.
The rotating shaft 23 is directed in a direction along the radius of a circular horizontal plane on which the stator 30 is disposed.

回転軸２３の円形水平平面の中心側の先端には、小径の傘歯車６４が設けられている。これらの傘歯車６４は、固定子３０が配置された円形水平平面の中心を出力軸Ｏ２とした大径の傘歯車６５に噛み合っている。
１２個の回転子２１０のうち１個の回転子２１０の回転軸２３の基端には、センサ部４１が設けられている。 A small-diameter bevel gear 64 is provided at the center end of the circular horizontal plane of the rotary shaft 23. These bevel gears 64 mesh with a large-diameter bevel gear 65 having an output shaft O2 at the center of a circular horizontal plane on which the stator 30 is disposed.
A sensor unit 41 is provided at the base end of the rotating shaft 23 of one of the twelve rotors 210.

このように電動機１１０が形成されていることで、センサ部４１からの信号に基づいて図示しない制御回路４０より、円形状に配置された固定子３０の第１巻線３１に、順次、通電されることにより、それぞれの固定子３０の間に配置された回転子２１０が回転する。
回転子２１０の回転により、それぞれ回転子２１０に連結した傘歯車６４が回転する。そして、傘歯車６４の回転により、傘歯車６５が回転するため、出力軸Ｏ２から出力を得ることができる。 Since the electric motor 110 is formed in this manner, the first winding 31 of the stator 30 arranged in a circular shape is sequentially energized from the control circuit 40 (not shown) based on the signal from the sensor unit 41. As a result, the rotor 210 disposed between the respective stators 30 rotates.
As the rotor 210 rotates, the bevel gears 64 connected to the rotor 210 are rotated. Since the bevel gear 65 is rotated by the rotation of the bevel gear 64, an output can be obtained from the output shaft O2.

また、回転軸２３が、垂直方向に延びておらず、固定子３０が配置された円形水平平面の半径に沿った方向に向いているため、電動機１１０の厚みを薄くできる。
更に、回転軸２３の円形水平平面の中心側の先端には、小径の傘歯車６４が設けられているため、傘歯車６４によって駆動され、回転する傘歯車６５の直径を小さいものとすることができる。 Moreover, since the rotating shaft 23 does not extend in the vertical direction and faces the direction along the radius of the circular horizontal plane in which the stator 30 is disposed, the thickness of the electric motor 110 can be reduced.
Furthermore, since a small-diameter bevel gear 64 is provided at the tip on the center side of the circular horizontal plane of the rotary shaft 23, the diameter of the bevel gear 65 that is driven and rotated by the bevel gear 64 may be small. it can.

なお、本実施の形態２に係る回転子２１０では、球状の永久磁石２１４を使用していたが、円柱状の永久磁石の軸線方向を、回転軸２３の長さ方向に沿って配置するようにしてもよい。 In the rotor 210 according to the second embodiment, the spherical permanent magnet 214 is used. However, the axial direction of the cylindrical permanent magnet is arranged along the length direction of the rotating shaft 23. May be.

本発明は、複数の回転子により効率よく駆動力を得ることができるため、電動機が用いられる機械であれば好適である。 Since the present invention can efficiently obtain a driving force from a plurality of rotors, any machine using an electric motor is suitable.

１０，１１０電動機
１１筐体部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２１０回転子
２１永久磁石
２１１第１部分
２１２第２部分
２１３第３部分
２１４永久磁石
２２回転子本体
２３回転軸
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ固定子
３１第１巻線
３２第２巻線
３３コア
４０制御回路
４１センサ部
４１１，４１１ａ，４１１ｂ第１センサ部
４１２，４１２ａ，４１２ｂ第２センサ部
４１ａフォトインタラプタ
４１ｂ遮蔽板
４１ｃ回転盤
４２励磁回路部
４２１ａ，４２１ｂ第１ＦＥＴ
４２２ａ，４２２ｂ第２ＦＥＴ
４２３ａ，４２３ｂ第３ＦＥＴ
Ｇゲート端子
Ｓソース端子
Ｄドレイン端子
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，４２抵抗
Ｃ１１，Ｃ１２コンデンサ
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２ダイオード
５０回転速度調整部
５１整流部
５２消費部
６１第１駆動ギヤ
６２第２駆動ギヤ
６３出力ギヤ
６４，６５傘歯車
Ｏ１，Ｏ２出力軸
Ｘ１，Ｘ２軸線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 Electric motor 11 Housing | casing part 20,20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 210 Rotor 21 Permanent magnet 211 1st part 212 2nd part 213 3rd part 214 Permanent magnet 22 Rotor main body 23 Rotating shaft 30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f Stator 31 First winding 32 Second winding 33 Core 40 Control circuit 41 Sensor unit 411, 411a, 411b First sensor unit 412, 412a, 412b Second sensor Part 41a Photointerrupter 41b Shielding plate 41c Turntable 42 Excitation circuit part 421a, 421b First FET
422a, 422b Second FET
423a, 423b 3rd FET
G Gate terminal S Source terminal D Drain terminal R11, R12, R21, R22, R31, R32, R41, 42 Resistor C11, C12 Capacitor D11, D12, D21, D22 Diode 50 Rotation speed adjustment part 51 Rectification part 52 Consumption part 61 First 1 drive gear 62 2nd drive gear 63 output gear 64, 65 bevel gears O1, O2 output shaft X1, X2 axis

Claims

A rotor in which the permanent magnet rotates with either one of the N or S poles facing outward in the rotational radius direction;
A stator having a first winding with an axis directed to the permanent magnet,
The rotor is arranged in a circular shape,
The stator is a rotating electrical machine disposed between each of the rotors.

The rotating electrical machine according to claim 1, further comprising a rotor gear attached to two or more rotating shafts of the rotor, and a connecting gear that meshes with each of the rotor gears.

In the permanent magnet, the other magnetic pole that is the opposite magnetic pole to the one magnetic pole is oriented in the opposite direction to the direction in which the one magnetic pole is oriented,
A control circuit for energizing a current to generate a magnetic field having the same polarity as the one magnetic pole in the first winding in which the one magnetic pole of the permanent magnet is in an opposing position;
2. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit has a function of supplying a current for generating a magnetic field having the same polarity as that of the other magnetic pole to the first winding at a position opposite to the other magnetic pole of the permanent magnet. 2. The rotating electrical machine according to 2.

The rotating electrical machine according to claim 3, further comprising a second winding disposed concentrically with the first winding.

The rotating electrical machine according to claim 4, further comprising a rotation speed adjusting unit that adjusts a current from the second winding.

The rotating electrical machine according to claim 5, wherein the rotation speed adjustment unit includes a consumption unit that consumes a current from the second winding.

The rotating electrical machine according to claim 6, wherein the rotation speed adjustment unit includes a rectification unit that is connected to the second winding and flows current to the consumption unit.

The rotating electrical machine according to claim 6, wherein the consumption unit is in a short circuit state.

The rotating electric machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the permanent magnet is thick on a rotation center side and narrows toward an outer side in a rotation radius direction.

The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9, wherein a rotation axis of the rotor is oriented in a direction orthogonal to a circular horizontal plane on which the stator is arranged.

The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9, wherein a rotation axis of the rotor is oriented in a direction along a radius of a circular horizontal plane on which the stator is arranged.