JPH06113509A

JPH06113509A - モータ

Info

Publication number: JPH06113509A
Application number: JP28514292A
Authority: JP
Inventors: Tomishige Osako; 富重大迫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】永久磁石の磁気エネルギーを制御して、ロー
タを継続的に回転させ得るモータを提供する。【構成】ロータ１４は、シャフト１６を設けた芯部材
１８と、円弧状の第１永久磁石２０、第２永久磁石２
１、第３永久磁石２２、第４永久磁石２３とから構成さ
れ、第１および第２の永久磁石の外周極性に対し、第３
および第４永久磁石の外周極性は反対に設定されてい
る。ステータ１２は、スラストヨーク１３と、第１ステ
ータ永久磁石１４ａと、第２ステータ永久磁石１４ｂ
と、第１ラジアルヨーク１５ａと、第２ラジアルヨーク
１５ｂと、励磁コイル２４とから構成され、前記第１ス
テータ永久磁石の内周極性は、第２ステータ永久磁石の
内周極性と反対に設定されている。また各励磁コイル２
４を通電励磁させ、ロータの回転に伴って該コイルへの
通電を順次切換える励磁切換手段２５を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固定側の永久磁石と
回転側の永久磁石との間に発生する磁気吸引力を利用す
ると共に、その固定側の永久磁石によって励磁されたラ
ジアルヨークを励磁コイルへの通電により磁気中和さ
せ、ステータとロータとの間の磁気フィールドバランス
を継続的に崩すことによって、ロータを回転させるよう
構成したモータに関するものである。

【０００２】

【従来技術】ステータとロータとからなる電気モータ
は、その構造につき種々のものが多数提案され、また実
用化が図られている。従来より知られている典型的な電
気モータは、所定形状にプレス打抜きしたケイ素鋼板の
積層体からなるステータおよびロータに、線材を所要回
数だけ巻回して電磁コイルを夫々形成し、これらのコイ
ルに整流子を介して電力を供給することによりロータに
磁気的な回転エネルギーを与える構造となっていた。し
かるに近年では、磁束密度や保磁力が飛躍的に向上した
磁性材料が開発され、これに着磁させることにより極め
てエネルギー積の大きな永久磁石が製造されるようにな
っている。そこで、この永久磁石をステータとして使用
し、ロータに巻回したコイルだけに電力供給することに
より回転エネルギーを取り出し得るモータが広く実用化
されるに至っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電気モータは、マイケ
ル・ファラデーにより１９世紀前半に発明されたもので
ある。その後、多くの改良が重ねられて、現在知られて
いる高性能のモータが得られるに至っている。この種の
モータは、今日の文明社会において不可欠の存在となっ
ているが、モータ動力源として当然のことながら電気エ
ネルギーが必要である。しかるに現在、電気エネルギー
の多くを石油の燃焼による火力発電に依存しているが、
この石油資源は枯渇する一方であると共に、燃焼に伴う
大気汚染や地球温暖化現象等の深刻な問題が表面化して
きている。また原子力発電は、画期的なエネルギー革命
をもたらしたが、その反面として安全性確保の見地か
ら、運転管理その他新たな発電所の建設等に多くの問題
を内在している。従って、環境に対しクリーンでかつ安
全性の高い代替エネルギーが、例えば太陽熱発電、風力
発電、潮力発電の開発等に関して希求されているが、何
れも効率や安定性、その他ランニングコスト等の点で、
完全な実用域には到達するに至っていないのが実情であ
る。

【０００４】先に述べた如く、電気モータを回転させる
には電力が必要であるが、この電力は資源の枯渇や環境
汚染の如く生態系に深刻な影響を与える代償として得ら
れるものである。そこで出願人は、電力その他従来より
知られている環境破壊的なエネルギー供給源に代替し得
るエネルギー源として、既に広く知られている永久磁石
に着眼し、これにより外部からエネルギー供給を受ける
ことなくロータを回転させ得るモータを得るべく鋭意努
力を重ねた結果、その開発に成功するに至った。すなわ
ち永久磁石は、それ自身が常に継続的に磁気エネルギー
を発生しており、その根源はミクロの世界における電子
の永久運動にある。従って、このエネルギーはいくら使
っても枯渇することがなく、該エネルギーの有効利用を
図って実現されたのが本発明に係る構成のモータであ
る。

【０００５】なお、「永久磁石を使用することにより、
外部からエネルギーの供給を受けることなくロータを継
続的に回転させる」という点に関し、特許取得の面で常
に問題となるのは、それが所謂「永久機関」なのではない
か、という点である。すなわち、外部からエネルギー
を供給することなく無限に他へエネルギーを与え、或い
は供給されるよりも多くのエネルギーを無限に出し得
る「第１種永久機関」は、力学的に確立している一般的エ
ネルギー保存の法則に反していて、発明としての成立性
がないという点は、出願人の良く理解しているところで
ある。しかし本願発明は、後述するところからも明らか
な如く、永久磁石が生起している強力な磁力をエネルギ
ー源としているものであり、この永久磁石の磁力が経時
的に減衰すれば、当然のことながらロータの回転は停止
するに至るものであって、所謂「永久機関」とは明確に一
線を画するものである。例えば、エーテルの気化潜熱を
利用して、コップ中の水を飲む揺動運動を行なう「水飲
み鳥」の科学玩具が、「永久機関」でないのと同じく、本
願発明は前述の如き「第１種永久機関」ではないことに留
意すべきである。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、先に説明したように永久磁
石が持つ磁気エネルギーを好適に制御して、ロータをこ
の磁気エネルギーが得られる限り継続的に回転させ得る
モータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を達成するため本発明に係るモータは、ケーシン
グに内装したステータと、このステータに対し回転自在
に設けたロータとからなり、以下の要件から構成されて
いることを特徴とする。前記ロータは、以下の構成を有している。磁性体を材
質とする略円筒体からなり、その中心に長手方向に延在
するシャフトを設けた芯部材と、この芯部材の外周に中
心軸線を挟んで背向的に配置され、所要の中心角で半径
方向外方に拡開する円弧状セグメントからなる第１永久
磁石および第２永久磁石と、前記第１永久磁石および第
２永久磁石に対し軸方向に所要距離だけ離間して、前記
芯部材の外周に中心軸線を挟んで背向的に配置され、所
要の中心角で半径方向外方に拡開する円弧状セグメント
からなる第３永久磁石および第４永久磁石とから構成さ
れ、これら第１永久磁石および第２永久磁石の外周側は
同一極性に設定されると共に、第３永久磁石および第４
永久磁石の外周側も同一極性に設定され、しかも第１永
久磁石および第２永久磁石における外周側の極性に対
し、第３永久磁石および第４永久磁石における外周側の
極性は反対極性に設定されている。前記ステータは、以下の構成を有している。前記ケー
シングの内側に、周方向に所要間隔で多数配設されるス
ラストヨークと、これらスラストヨークの各内周面に対
応的に配設される第１ステータ永久磁石と、前記第１ス
テータ永久磁石に対し軸方向に所要距離だけ離間して、
前記スラストヨークの各内周面に対応的に配設される第
２ステータ永久磁石と、前記第１ステータ永久磁石およ
び第２ステータ永久磁石の各内周面に配設され、半径方
向内側の端部を前記第１永久磁石および第２永久磁石の
外周面並びに前記第３永久磁石および第４永久磁石の外
周面に対応的に近接させて、その間に所要の環状間隙を
保持する第１ラジアルヨークおよび第２ラジアルヨーク
と、前記第１ラジアルヨークおよび第２ラジアルヨーク
に所要回数ずつ巻回され、通電により励磁されて各対応
のラジアルヨークの磁力を中和反転させる励磁コイルと
から構成され、前記第１ステータ永久磁石の内周側極性
は、第２ステータ永久磁石の内周側極性と互いに反対に
なるよう設定されている。前記夫々の第１ラジアルヨークの励磁コイルと、前記
夫々の第２ラジアルヨークの励磁コイルとに通電して、
各対応の励磁コイルを励磁させると共に、前記ロータの
回転に伴って、その回転方向に隣接位置する励磁コイル
への通電を順次切換えて行く励磁切換手段を備えてい
る。

【０００８】また、同じく前記課題を克服し、所期の目
的を達成するため本発明に係るモータは、ケーシングに
内装したステータと、このステータに対し回転自在に設
けたロータとからなり、以下の要件から構成されている
ことを特徴とする。前記ロータは、以下の構成を有している。磁性体を材
質とする略円筒体からなり、その中心に長手方向に延在
するシャフトを設けた芯部材と、この芯部材の外周に中
心軸線を挟んで背向的に配置され、所要の中心角で半径
方向外方に拡開する円弧状セグメントからなる第１永久
磁石および第２永久磁石と、前記第１永久磁石および第
２永久磁石に対し軸方向に所要距離だけ離間して、前記
芯部材の外周に中心軸線を挟んで背向的に配置され、所
要の中心角で半径方向外方に拡開する円弧状セグメント
からなる第３永久磁石および第４永久磁石とから構成さ
れ、これら第１永久磁石および第２永久磁石の外周側は
同一極性に設定されると共に、第３永久磁石および第４
永久磁石の外周側も同一極性に設定され、しかも第１永
久磁石および第２永久磁石における外周側の極性に対
し、第３永久磁石および第４永久磁石における外周側の
極性は反対極性に設定されている。前記ステータは、以下の構成を有している。前記ケー
シングの内側に周方向に所要間隔で多数配設されるスラ
ストヨークと、これらスラストヨークの各内周面に対
応的に配設される第１ラジアルヨークと、前記第１ラ
ジアルヨークに対し軸方向に所要距離だけ離間して、前
記スラストヨークの各内周面に対応的に配設される第２
ラジアルヨークと、これら第１ラジアルヨークおよび第
２ラジアルヨークの各内周面に配設され、半径方向内側
の端部を前記第１永久磁石および第２永久磁石の外周面
並びに前記第３永久磁石および第４永久磁石の外周面に
対応的に近接させて、その間に所要の環状間隙を保持す
る第１ステータ永久磁石および第２ステータ永久磁石
と、前記第１ラジアルヨークおよび第２ラジアルヨーク
に所要回数ずつ巻回され、通電により励磁されて各対応
のラジアルヨークの磁力を中和反転させる励磁コイルと
から構成され、前記第１ステータ永久磁石の内周側極性
は、第２ステータ永久磁石の内周側極性と互いに反対に
なるよう設定されている。前記夫々の第１ラジアルヨークの励磁コイルと、前記
夫々の第２ラジアルヨークの励磁コイルとに通電して、
各対応の励磁コイルを励磁させると共に、前記ロータの
回転に伴って、その回転方向に隣接位置する励磁コイル
への通電を順次切換えて行く励磁切換手段を備えてい
る。

【０００９】

【実施例】次に本発明に係るモータにつき、好適な実施
例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。図
１は、好適実施例に係るモータの分解斜視図であって、
中空円筒状のケーシング１０に内装したステータ１２
と、このステータ１２に対して回転自在に設けたロータ
１４とからなり、以下の構成を有している。

【００１０】図１、図２および図３に示す如く、ロータ
１４は、軟鉄の如き磁性体を材質とする略円筒状の芯部
材１８を芯体として備え、この芯部材１８の中心に長手
方向に延在するシャフト１６が設けられている。なお芯
部材１８の中心軸線を挟む長手方向の周面に、図３から
判明する如く、銅や真鍮等を材質とし逆放物線形状を呈
する非磁性部材１９,１９が対向的に配設されている。
また該芯部材１８における非磁性部材１９,１９を除外
した外周面に、所要の中心角で半径方向外方に拡開する
円弧状セグメントからなる第１永久磁石２０および第２
永久磁石２１が、中心軸線を挟んで背向的に配置されて
いる。また、図２および図４に示す如く、前記第１永久
磁石２０および第２永久磁石２１に対し軸方向に所要距
離だけ離間して、所要の中心角で半径方向外方に拡開す
る円弧状セグメントからなる第３永久磁石２２および第
４永久磁石２３が、前記芯部材１８の外周にその中心軸
線を挟んで背向的に配置されている。

【００１１】これらの第１永久磁石２０、第２永久磁石
２１、第３永久磁石２２および第４永久磁石２３は、例
えば図３に示すように、シャフト１６を中心として１０
０°の角度で半径方向外方に拡開する円弧状部材片から
なる。また第１永久磁石２０の外周側の極性と、第２永
久磁石２１の外周側の極性とは、図３に示す如く、同一
の極性(Ｎ極)に設定されている。更に、図４に示すよう
に、第３永久磁石２２の外周側の極性と、第４永久磁石
２３の外周側の極性も同一極性に設定されているが、こ
の場合の第３永久磁石２２および第４永久磁石２３の外
周側の極性は、前記第１永久磁石２０および第２永久磁
石２１の外周側の極性(Ｎ極)とは反対の極性(Ｓ極)に設
定されている。これら永久磁石素材としては、極めて強
力な磁力が得られる点で、希土類系のサマリウム・コバ
ルト磁石やネオジウム・鉄・ボロン磁石が好適に使用さ
れるが、用途によっては従来のアルニコ磁石やフェライ
ト磁石であってもよい。

【００１２】次に前記ステータ１２は、図３および図４
に示すように、前記ケーシング１０の内側に周方向に所
要間隔で多数配設されるスラストヨーク１３を備えてい
る。このスラストヨーク１３は、ケーシング１０の内周
に配設したスリーブ状のスラストヨーク１３や、図５に
示す如く短冊状に形成したスラストヨークとして構成す
ることができる。これらスラストヨーク１３の各内周面
には、図２に示す如く、第１ステータ永久磁石１４ａが
対応的に配設されている。また、前記第１ステータ永久
磁石１４ａに対し軸方向に所要距離だけ離間して、前記
スラストヨーク１３の各内周面に第２ステータ永久磁石
１４ｂが対応的に配設されている。そして図３に示す如
く、第１ステータ永久磁石１４ａのケーシング側極性は
Ｎ極に着磁されている。更に図４に示す如く、第２ステ
ータ永久磁石１４ｂのケーシング側極性はＳ極に着磁さ
れている。

【００１３】図２に示すように、第１ステータ永久磁石
１４ａの内周面には第１ラジアルヨーク１５ａが配設さ
れ、また第２ステータ永久磁石１４ｂの内周面には第２
ラジアルヨーク１５ｂが配設されている。これらのラジ
アルヨーク１５ａ,１５ｂは、所要形状にプレスで打抜
いたケイ素鋼板等の軟磁性体積層体で構成される。これ
ら多数の第１ラジアルヨーク１５ａにおける半径方向内
側の端部は、前記第１永久磁石２０および第２永久磁石
２１の外周面に、また第２ラジアルヨーク１５ｂにおけ
る半径方向内側の端部は、前記第３永久磁石２２および
第４永久磁石２３の外周面に対応的に近接させて、所要
の環状間隙を保持している。なお、第１ステータ永久磁
石１４ａおよび第２ステータ永久磁石１４ｂの永久磁石
素材としては、極めて強力な磁力が得られる点で希土類
系のサマリウム・コバルト磁石やネオジウム・鉄・ボロ
ン磁石が好適に使用されるが、用途によっては、従来の
アルニコ磁石やフェライト磁石であってもよい。

【００１４】前記第１ラジアルヨーク１５ａと第２ラジ
アルヨーク１５ｂとの夫々には、通電により励磁され
て、各対応の第１ラジアルヨーク１５ａと第２ラジアル
ヨーク１５ｂの磁力を中和反転させる励磁コイル２４が
所要回数ずつ巻回されている。この励磁コイル２４は、
図５〜図７に示すように直流電源に接続され、通電によ
り各コイル２４の励磁がなされて、各ラジアルヨーク１
５ａ,１５ｂに対応する第１ステータ永久磁石１４ａお
よび第２ステータ永久磁石１４ｂの磁力を中和させるも
のである。すなわち第１ステータ永久磁石１４ａは、前
述した如く、そのケーシング側がＮ極となるよう着磁さ
れているため、第１ラジアルヨーク１５ａの半径方向内
側に指向する端部はＳ極に励磁されている。このとき対
応的に巻回された前記励磁コイル２４への通電がなされ
ると、その励磁力が第１ステータ永久磁石１４ａおよび
第１ラジアルヨーク１５ａに作用する。このため第１ス
テータ永久磁石１４ａの磁力は中和されるに至り、その
磁力線は内部に封じ込まれることになる。

【００１５】一方、第１ラジアルヨーク１５ａは、前記
励磁コイル２４の磁力線により励磁される結果として、
その極性が反転してＮ極になる。従って、当該の極性反
転された第１ラジアルヨーク１５ａは、その半径方向内
側に指向する端部において、これと隣接して対向してい
る第１永久磁石２０および第２永久磁石２１(その外周
面がＮ極に設定されている)の端部と反発して、前記ロ
ータ１６を回転方向に付勢する力を生ずる。この結果、
ステータ側の励磁コイル２４で励磁されていない残りの
第１ラジアルヨーク１５ａは、第１ステータ永久磁石１
４ａによって励磁されている。そしてこれらの第１ラジ
アルヨーク１５ａと、ロータ１４の第１永久磁石２０お
よび第２ステータ永久磁石２１との間に強力な磁気吸引
力が発生し、これがロータ１４を強力なトルクで回転さ
せる。

【００１６】同様に第２ステータ永久磁石１４ｂは、前
述した如く、そのケーシング側がＳ極となるように着磁
されているため、第２ラジアルヨーク１５ｂの半径方向
内側に指向する端部はＮ極に励磁されている。このとき
対応的に巻回された前記励磁コイル２４への通電がなさ
れると、その励磁力が第２ステータ永久磁石１４ｂと第
２ラジアルヨーク１５ｂに作用する。このため第２ステ
ータ永久磁石１４ｂの磁力は中和されるに至り、その磁
力線は内部に封じ込まれることになる。

【００１７】一方、第２ラジアルヨーク１５ｂは、前記
励磁コイル２４の磁力線により励磁される結果として、
その極性が反転してＳ極になる。従って、当該の極性反
転された第２ラジアルヨーク１５ｂは、その半径方向内
側に指向する端部において、これと隣接して対向してい
る第３永久磁石２２および第４永久磁石２３(その外周
面がＳ極に設定されている)の端部と反発して、前記ロ
ータ１６を回転方向に付勢する力を生ずる。この結果、
ステータ側の励磁コイル２４で励磁されていない残りの
第２ラジアルヨーク１５ｂは、第２ステータ永久磁石１
４ｂによって励磁されている。そしてこれらの第２ラジ
アルヨーク１５ｂと、ロータ１４の第３永久磁石２２お
よび第４永久磁石２３との間に強力な磁気吸引力が発生
し、これがロータ１４を強力なトルクで回転させる。な
お励磁コイル２４に通電される直流の電流値は、前述の
如くその励磁力によりステータ永久磁石１４を中和し、
ラジアルヨークの磁極を反転させ得る大きさの値に設定
されることは勿論である。

【００１８】次に図２に示す如く、前記ロータ１４は、
シャフト１６を介して前記ケーシング１０に設けた軸受
５０,５０に回転自在に軸支されている。そして該シャ
フト１６には、直流発電機２６が同軸的に設けられ、前
記ロータ１４の回転に伴い該発電機２６も回転して直流
が発電されるようになっている。この直流は、図７に示
す励磁切換手段２５を介して前記励磁コイル２４に順次
供給される構成となっている。すなわちシャフト１６は
一枚のスリット円盤２７を備え、この円盤２７には所要
位置に１条のスリット２７ａが設けてある。そして円盤
２７における前記スリット２７ａの走行軌跡を挟んで、
発光ダイオードの如き発光部３１と、フォトトランジス
タの如き受光手段３３とを非接触で対向配置してある。
フォトトランジスタ３３のコレクタには直流電圧Ｖｃｃ
が印加されているが、発光ダイオード３１からの光を受
けない限り、コレクタ電流が流れることはない。またフ
ォトトランジスタ３３のコレクタはベースアンプ３５に
接続され、該アンプ３５の出力はパワートランジスタ３
７のベースに接続している。このパワートランジスタ３
７におけるコレクタには、直流電圧が印加されると共
に、エミッタには前記励磁コイル２４の一端部が接続さ
れている。

【００１９】そしてフォトトランジスタ３３が、前記円
盤２７におけるスリット２７ａを介して発光ダイオード
３１からの光を受けると、コレクタに印加されている直
流が流れ、この直流はベースアンプ３５で増幅された後
に前記パワートランジスタ３７のベースを刺激する。こ
れによりパワートランジスタ３７のコレクタ電流が流
れ、該ベースが刺激される間だけ励磁コイル２４への通
電を行なう。これにより当該の励磁コイル２４は励磁さ
れて、前述の如く該コイル２４が巻回されている対応の
永久磁石片１４における磁力を中和し、同時にラジアル
ヨーク１２の磁極を反転させる。

【００２０】なお図７に示す全体の回路構成が、本明細
書で述べている励磁切換手段２５の好適例であり、夫々
のラジアルヨーク１２に巻回した励磁コイル２４の全て
に、この励磁切換手段２５が設けられているものであ
る。従って図示例では、この励磁切換手段２５が全部で
１２組存在することになる。ところが対角線上で向かい
合うラジアルヨーク１２は、同時に通電されることにな
るので、これらの励磁コイル２４は、そのコイルの設計
特性により電気的に並列、あるいは直列配線で一つに回
路に纏めて、ステータ１２の極数の半分の励磁切換手段
とするようにしてもよい。

【００２１】またスリット円盤２７は、シャフト１６と
一体的に回転するので、前記ロータ１４の回転に伴い、
該励磁切換手段２５はその回転方向に隣接している励磁
コイル２４への通電に順次切換えられて行くものであ
る。なお、ロータ１４が回転を開始する時点では、前記
直流発電機２６から充分な電力は得られないので、本格
的に立上がるまでは、バッテリーその他の補助直流電源
からの電力供給に頼ることとし、回転が立上がった後
は、自動的に直流発電機２６からの電力供給に切換わる
ようになっている。

【００２２】図８は、本願の別発明に係る実施例を示す
ものである。すなわち、スラストヨーク１３の各内周面
に第１ラジアルヨーク１５ａが対応的に配設されると共
に、この第１ラジアルヨーク１５ａに対し軸方向に所要
距離だけ離間して、第２ラジアルヨーク１５ｂが前記ス
ラストヨーク１３の各内周面に対応的に配設されてい
る。また第１ラジアルヨーク１５ａおよび第２ラジアル
ヨーク１５ｂの各内周面には、第１ステータ永久磁石１
４ａおよび第２ステータ永久磁石１４ｂが配設され、そ
の半径方向内側の端部を、第１永久磁石２０および第２
永久磁石２１の外周面並びに第３永久磁石２２および第
４永久磁石２３の外周面に対応的に近接させて、その間
に所要の環状間隙を保持するようになっている。それ以
外の構成は、図３および図４に関して説明したモータと
同じであり、動作的にも全じであるので、その説明は省
略する。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べた如く、本発明に係るモータ
によれば、固定側のステータおよび回転側のロータに永
久磁石を使用し、ステータ側のラジアルヨークに巻回し
た励磁コイルを順次励磁することにより、ロータにおけ
る第１永久磁石、第２永久磁石、第３永久磁石および第
４永久磁石と、ステータ側のラジアルヨークとの間に磁
気反発作用を起こさせ、ロータにおける第１永久磁石、
第２永久磁石、第３永久磁石および第４永久磁石とステ
ータ側の励磁コイルとによって励磁されていない残り全
ての第１ステータ永久磁石および第２永久磁石とによる
強力な吸引力によってロータを回転させることができ
る。すなわち永久磁石が持つ磁気エネルギーを好適に制
御して、この磁気エネルギーが得られる限りロータを継
続的に回転させ得るものであって電力を必要としない。
このために、資源の枯渇や環境汚染の如く生態系に深刻
な影響を与える恐れが全くなく、クリーンなエネルギー
供給源となり得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施例に係るモータの分解斜視図
である。

【図２】図１に示すモータの縦断面図である。

【図３】図２の３−３線断面図である。

【図４】図２の４−４線断面図である。

【図５】ステータの概略構造を示す部分斜視図である。

【図６】モータ縦断面の拡大図である。

【図７】励磁切換手段の概略を示す回路図である。

【図８】本願の別発明に係るモータの実施例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１０ケーシング１２ステータ１２ａ第１ラジアルヨーク１２ｂ第２ラジアルヨーク１３スラストヨーク１４ロータ１４ａ第１ステータ永久磁石１４ｂ第２ステータ永久磁石１５ａ第１ラジアルヨーク１５ｂ第２ラジアルヨーク１６シャフト１８芯部材２０第１永久磁石２１第２永久磁石２２第３永久磁石２３第４永久磁石２４励磁コイル２５励磁切換手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング(10)に内装したステータ(12)
と、このステータ(12)に対し回転自在に設けたロータ(1
4)とからなり、以下の要件から構成されていることを特
徴とするモータ。前記ロータ(14)は、以下の構成を有している。磁性体
を材質とする略円筒体からなり、その中心に長手方向に
延在するシャフト(16)を設けた芯部材(18)と、この芯部材(18)の外周に中心軸線を挟んで背向的に配置
され、所要の中心角で半径方向外方に拡開する円弧状セ
グメントからなる第１永久磁石(20)および第２永久磁石
(21)と、前記第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)に対し軸
方向に所要距離だけ離間して、前記芯部材(18)の外周に
中心軸線を挟んで背向的に配置され、所要の中心角で半
径方向外方に拡開する円弧状セグメントからなる第３永
久磁石(22)および第４永久磁石(23)とから構成され、これら第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)の外周
側は同一極性に設定されると共に、第３永久磁石(22)お
よび第４永久磁石(23)の外周側も同一極性に設定され、しかも第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)におけ
る外周側の極性に対し、第３永久磁石(22)および第４永
久磁石(23)における外周側の極性は反対極性に設定され
ている。前記ステータ(12)は、以下の構成を有している。前記
ケーシング(10)の内側に周方向に所要間隔で多数配設さ
れるスラストヨーク(13)と、これらスラストヨーク(13)の各内周面に対応的に配設さ
れる第１ステータ永久磁石(14a)と、前記第１ステータ永久磁石(14a)に対し軸方向に所要距
離だけ離間して、前記スラストヨーク(13)の各内周面に
対応的に配設される第２ステータ永久磁石(14b)と、前記第１ステータ永久磁石(14a)および第２ステータ永
久磁石(14b)の各内周面に配設され、半径方向内側の端
部を前記第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)の外
周面並びに前記第３永久磁石(22)および第４永久磁石(2
3)の外周面に対応的に近接させて、その間に所要の環状
間隙を保持する第１ラジアルヨーク(15a)および第２ラ
ジアルヨーク(15b)と、前記第１ラジアルヨーク(15a)および第２ラジアルヨー
ク(15b)に所要回数ずつ巻回され、通電により励磁され
て各対応のラジアルヨーク(15a,15b)の磁力を中和反転
させる励磁コイル(24)とから構成され、前記第１ステータ永久磁石(14a)の内周側極性は、第２
ステータ永久磁石(14b)の内周側極性と互いに反対にな
るよう設定されている。前記夫々の第１ラジアルヨーク(15a)の励磁コイル(2
4)と、前記夫々の第２ラジアルヨーク(15b)の励磁コイ
ル(24)とに通電して、各対応の励磁コイル(24)を励磁さ
せると共に、前記ロータ(14)の回転に伴って、その回転
方向に隣接位置する励磁コイル(24)への通電を順次切換
えて行く励磁切換手段(25)を備えている。
【請求項２】ケーシング(10)に内装したステータ(12)
と、このステータ(12)に対し回転自在に設けたロータ(1
4)とからなり、以下の要件から構成されていることを特
徴とするモータ。前記ロータ(14)は、以下の構成を有している。磁性体
を材質とする略円筒体からなり、その中心に長手方向に
延在するシャフト(16)を設けた芯部材(18)と、この芯部材(18)の外周に中心軸線を挟んで背向的に配置
され、所要の中心角で半径方向外方に拡開する円弧状セ
グメントからなる第１永久磁石(20)および第２永久磁石
(21)と、前記第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)に対し軸
方向に所要距離だけ離間して、前記芯部材(18)の外周に
中心軸線を挟んで背向的に配置され、所要の中心角で半
径方向外方に拡開する円弧状セグメントからなる第３永
久磁石(22)および第４永久磁石(23)とから構成され、これら第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)の外周
側は同一極性に設定されると共に、第３永久磁石(22)お
よび第４永久磁石(23)の外周側も同一極性に設定され、しかも第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)におけ
る外周側の極性に対し、第３永久磁石(22)および第４永
久磁石(23)における外周側の極性は反対極性に設定され
ている。前記ステータ(12)は、以下の構成を有している。前記
ケーシング(10)の内側に周方向に所要間隔で多数配設さ
れるスラストヨーク(13)と、これらスラストヨーク(13)の各内周面に対応的に配設さ
れる第１ラジアルヨーク(15a)と、前記第１ラジアルヨーク(15a)に対し軸方向に所要距離
だけ離間して、前記スラストヨーク(13)の各内周面に対
応的に配設される第２ラジアルヨーク(15b)と、これ
ら第１ラジアルヨーク(15a)および第２ラジアルヨーク
(15b)の各内周面に配設され、半径方向内側の端部を前
記第１永久磁石(20)および第２永久磁石(21)の外周面並
びに前記第３永久磁石(22)および第４永久磁石(23)の外
周面に対応的に近接させて、その間に所要の環状間隙を
保持する第１ステータ永久磁石(14a)および第２ステー
タ永久磁石(14b)と、前記第１ラジアルヨーク(15a)および第２ラジアルヨー
ク(15b)に所要回数ずつ巻回され、通電により励磁され
て各対応のラジアルヨーク(15a,15b)の磁力を中和反転
させる励磁コイル(24)とから構成され、前記第１ステータ永久磁石(14a)の内周側極性は、第２
ステータ永久磁石(14b)の内周側極性と互いに反対にな
るよう設定されている。前記夫々の第１ラジアルヨーク(15a)の励磁コイル(2
4)と、前記夫々の第２ラジアルヨーク(15b)の励磁コイ
ル(24)とに通電して、各対応の励磁コイル(24)を励磁さ
せると共に、前記ロータ(14)の回転に伴って、その回転
方向に隣接位置する励磁コイル(24)への通電を順次切換
えて行く励磁切換手段(25)を備えている。
【請求項３】前記スラストヨーク(13)は、スリーブ状
または短冊状に形成されている請求項１または２記載の
モータ。
【請求項４】前記第１ラジアルヨーク(15a)および第２
ラジアルヨーク(15b)は、所要形状に打抜いたケイ素鋼
板等の軟磁性体積層体で構成される請求項１または２記
載のモータ。
【請求項５】前記ロータ(14)の第１永久磁石(20)、第
２永久磁石(21)、第３永久磁石(22)および第４永久磁石
(23)における各中心角は、例えば１００°に設定されて
いる請求項１または２記載のモータ。
【請求項６】前記ロータ(14)の第１永久磁石(20)およ
び第２永久磁石(21)の極性は、例えば外周側がＮ極にな
るよう設定され、また第３永久磁石(22)および第４永久
磁石(23)の極性は、例えば外周側がＳ極になるよう設定
されている請求項１または２記載のモータ。
【請求項７】前記ステータ(12)の第１ステータ永久磁
石(14a)の極性は、例えば内周側がＳ極になるよう設定
され、また第２ステータ永久磁石(14b)の極性は、例え
ば内周側がＮ極になるよう設定されている請求項１また
は２記載のモータ。
【請求項８】前記シャフト(16)には直流発電機(26)が
同軸的に設けられ、前記ロータ(14)の回転に伴い発電さ
れた直流電流が、前記励磁切換手段(25)を介して前記励
磁コイル(24)に順次供給される請求項１または２記載の
モータ。
【請求項９】前記励磁切換手段(25)を複数備え、ロー
タ(14)の回転を正逆何れの方向にも切換え制御し得るよ
う構成した請求項１または２記載のモータ。
【請求項１０】前記励磁切換手段(25)中で、励磁コイ
ル(24)に流れる電流を制御することによって、前記ロー
タ(14)の回転トルクを制御し得るようにした請求項１ま
たは２記載のモータ。
【請求項１１】前記励磁コイル(24)の励磁電流をＯＦ
Ｆにした際に、該励磁コイル(24)に発生する電流を回収
し得る回路素子を設けた請求項１または２記載のモー
タ。