JPH1132497A

JPH1132497A - 動力発生装置

Info

Publication number: JPH1132497A
Application number: JP9183364A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Asada; 和彦麻田; Hideki Morozumi; 英樹両角; Hidekazu Yamashita; 秀和山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: JP3661360B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の構成の動力発生装置は、ブラシが磨耗
したり、ブラシと整流子との間で火花が発生したりす
る。【解決手段】第１のコイル２４と磁気的に結合する結
合コイル２８〜３０の電流を整流回路３０〜３２を介し
て第２のコイル３４〜３６に供給して、第２のコイル３
４〜３６が受けるトルクを利用して第２の物体２２がブ
ラシと整流子を使用しない構成で駆動される動力発生装
置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用や産業用に
使用されるモータやリニアモータ等の動力発生装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来使用している動力発生装置につい
て、図５に基づいて説明する。第１の物体１は、永久磁
石６・永久磁石７と磁気回路を構成する珪素鋼板を使用
したヨーク８で構成した固定子と、直流電源３と、直流
電源３に接続しているカーボン製のブラシ４・ブラシ５
を有している。第１の物体１によって駆動される回転子
として作用する第２の物体２は、３個の整流子９・１０
・１１と、第１の物体１を構成するヨーク８と共に磁気
回路を構成する鋼板上に巻き回しているコイル１２・１
３・１４と、動力を外部に取り出す軸１５とを備えてい
る。前記コイル１２は整流子９と整流子１０との間に、
コイル１３は整流子１０と整流子１１との間に、コイル
１４は整流子１１と整流子９との間に接続している。

【０００３】以上の構成で、直流電源３の電圧をブラシ
４・ブラシ５に印加するとコイル１２〜１４には電流が
流れる。つまり、永久磁石６・７とヨーク８と、回転子
に使用している鋼板によって構成している磁気回路中に
電流が流れることによって、コイル１２〜１４は磁気回
路が発生している磁界と鎖交するものである。この結
果、コイル１２〜１４は磁気回路によってトルクを受
け、第２の物体２は回転を開始する。第２の物体２が回
転して、ブラシ５がは整流子１１と接触すると、コイル
１３に流れる電流の方向は逆方向となる。この時点で
は、第１の物体１と第２の物体２との角度の関係が進ん
でいるため、コイル１２〜１４が発生するトルクの方向
は、引き続き時計方向となっている。また、第２の物体
２の回転が更に進むと、整流子１１によってコイル１３
が短絡される。この短絡期間は、コイル１２〜１４はト
ルクを発生しないが、第２の物体２は慣性によって回転
を継続する。

【０００４】以上の動作を繰り返すことによって、第２
の物体２は回転を継続する。こうして使用者は、軸１５
から連続的に動力を取り出すことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の動力
発生装置は、ブラシが磨耗したり、ブラシと整流子との
間で火花が発生するという課題を有している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ブラシを使用
しない構成として、長寿命化した、また安全な動力発生
装置としているものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、第１
のコイルと磁気的に結合する結合コイルの電流を整流回
路を介して第２のコイルに供給して、第２のコイルが受
けるトルクを利用して第２の物体がブラシと整流子を使
用しない構成で駆動される動力発生装置としている。

【０００８】請求項２に記載した発明は、第２の物体が
永久磁石と磁気的に結合する第２のコイルの電流によっ
て駆動されるようにして、励磁のためのエネルギーを必
要としない高効率の動力発生装置としている。

【０００９】請求項３に記載した発明は、第２のコイル
をヨーク上に巻き回した励磁コイルに結合させ、励磁コ
イルに供給する電流を加減して、広範囲の速度制御が可
能な高性能の動力発生装置としている。

【００１０】請求項４に記載した発明は、第２の物体が
強磁性体によって構成したヨークからリラクタンス力を
受ける第２のコイルによって駆動されるようにして、構
成が非常に簡単な動力発生装置としている。

【００１１】請求項５に記載した発明は、第１のコイル
とスイッチング素子とを直列に接続し、この直列体の両
端を直流電源の出力端子間に接続し、共振コンデンサを
スイッチング素子と第１のコイルとの接続点と直流電源
の一端子との間に接続したインバータ回路を使用するよ
うにして、スイッチング素子のターンオフ時のスイッチ
ング損失を低減し、またノイズの発生を低く抑えること
ができる動力発生装置としている。

【００１２】請求項６に記載した発明は、第１のスイッ
チング素子と第２のスイッチング素子の直列体の両端を
直流電源の出力端子間に接続し、共振コンデンサを第１
のコイルと直列に接続し、この直列体を、第１のスイッ
チング素子と第２のスイッチング素子との接続点と直流
電源の一端子の間に接続したインバータ回路を使用する
ようにして、効率の高い動力発生装置としている。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第１の実施例について説明す
る。図１は本実施例の構成を示す回路図である。本実施
例の動力発生装置は回転運動により動力を負荷に供給す
る形のモータを示しており、ステータとして作用する第
１の物体２１と、ロータとして作用する第２の物体２２
から成っている。第１の物体２１は、第２の物体２２に
磁界を供給するヨーク３９と、ヨーク３９の端面に設け
ている永久磁石３８・３９と、フェライトコア２３上に
巻き回した第１のコイル２４と、第１のコイル２４に高
周波電流を供給するインバータ回路５０とを有してい
る。第２の物体２２は、珪素鋼板等を積層して構成した
コアに巻回した第２のコイル３４・３５・３６と、第２
のコイル３４・３５・３６に電流を供給する結合コイル
２８・２９・３０とを有している。結合コイル２８・２
９・３０は、フェライトコア２５・２６・２７の表面に
巻き回した構成となっており、前記第１のコイル２４と
順次結合する。結合コイル２８には、ダイオード５１・
５２によって構成した整流回路３２を接続しており、整
流回路３２の出力を前記第２のコイル３５に供給するよ
うになっている。同様に、結合コイル２９には、ダイオ
ード５３・５４によって構成した整流回路３１を接続し
ており、整流回路３１の出力を前記第２のコイル３４に
供給している。結合コイル３０には、ダイオード５５・
５６によって構成した整流回路３３を接続しており、整
流回路３３の出力を第２のコイル３６に供給している。
本実施例においては整流回路３１はダイオード５１・５
２によって、整流回路３２はダイオード５３・５４によ
って、整流回路３３はダイオード５５・５６によって構
成している。

【００１４】前記フェライトコア２３・２５・２６・２
７は同一平面上に配置しており、第２のコイル３４・３
５・３６および永久磁石３７・３８は、前記平面から軸
方向に５０ミリメートル隔てた平面にを設けている。

【００１５】インバータ回路５０は、１００ボルトの直
流電圧を出力する直流電源４０と、耐圧９００ボルトの
ＩＧＢＴ４１とダイオード４２を並列接続して構成した
スイッチング素子４３と、共振コンデンサ４４を有して
いる。本実施例においては、直流電源４０は、電圧源４
８と、その出力に接続した平滑コンデンサ４５と、チョ
ークコイル４６によって構成したフィルタ回路４７を備
えている。前記第１のコイル２４はスイッチング素子４
３と直列に接続しており、この直列体の両端に、直流電
源４０が電源を供給している。また共振コンデンサ４４
は、スイッチング素子４３と第１のコイル２４との接続
点と直流電源のプラス端子の間に接続している。またス
イッチング素子４３を駆動する駆動回路４９は、ＩＧＢ
Ｔ４１のゲート端子に接続している。

【００１６】以下本実施例の動作について説明する。図
示していないスイッチをオンすると、インバータ回路５
０が動作を開始して、２５キロヘルツの高周波電流を第
１のコイル２４に供給する。

【００１７】インバータ回路５０は、図２に示している
ように動作する。図２（ア）は直流電源４０の出力電圧
Ｖｄｃとスイッチング素子４３のコレクタ・エミッタ間
電圧Ｖｃｅの関係を、（イ）はスイッチング素子４３に
流れる電流Ｉｃを、（ウ）は第１のコイル２４の両端子
間に発生する電圧Ｖ_Lと電流Ｉ_Lの関係を示している。な
お、この波形は駆動回路４９が２５キロヘルツでオンオ
フ信号を発生している場合を示している。

【００１８】オン期間Ｔｏｎにおいては、直流電源４０
が供給する電流は、第１のコイル２４とスイッチング素
子４３を流れ、第１のコイル２４の端子間にはほぼ直流
の電圧が印加され、スイッチング素子４３に流れる電流
Ｉｃはほぼ直線的に増加していく。

【００１９】スイッチング素子４３が駆動回路４９によ
ってオフされるＴｏｆｆの期間では、スイッチング素子
４３がオフされた瞬間に、第１のコイル２４に流れてい
た電流は共振コンデンサ４４に流れ始め、第１のコイル
２４との間で共振を開始する。このため、スイッチング
素子４３のコレクタ・エミッタ間の電圧Ｖｃｅは（ア）
に示しているような共振波形となるものである。

【００２０】この共振動作が約半周期続いた後に、Ｖ_L
＝Ｖｄｃ、すなわち第１のコイル２４の電圧が再び直流
電源４０の電圧と等しくなる。この瞬間に、共振コンデ
ンサ４４の電流が０となって、代わってダイオード４２
が導通状態となる。つまり、スイッチング素子４３の電
圧Ｖｃｅはほぼ０の状態となり、ダイオード４２がオン
となるため、スイッチング素子４３が導通状態となるも
のである。

【００２１】このとき、駆動回路４９は、ダイオード４
２に電流が流れている状態において、ＩＧＢＴ４１のゲ
ート・エミッタ間電圧をハイに立ち上げている。このた
め、スイッチング素子４３は、準Ｅ級と称されているス
イッチング動作を行うものである。

【００２２】以上のような動作を繰り返すことにより、
本実施例のインバータ回路５０は２５キロヘルツの高周
波電流を第１のコイル２４に供給しているものである。
第１のコイル２４に高周波電流が供給されると、例えば
結合コイル２８に誘導起電力が発生する。この誘導起電
力によって結合コイル２８に流れる高周波電流は、整流
回路３１によって整流され、その出力が第２のコイル３
４に供給される。本実施例では、整流回路３１はダイオ
ード５０・５１によって構成しており、これはフォワー
ド形のスイッチング電源装置等の２次側整流回路と同様
の回路構成となっているものである。このため、結合コ
イル２８の端子電圧Ｖ₂が正の場合にはダイオード５０
がオンし、端子電圧Ｖ₂が負の場合にはダイオード５１
がオンして、第２のコイル３４のインダクタンスが蓄え
たエネルギーによって、連続して電流が流れるものとな
る。このとき永久磁石３８・３９が発生する磁束は、第
２の物体を構成するコアと永久磁石３８・３９を端面に
備えているヨーク３９とが構成する磁界中を流れてい
る。従って、第２のコイル３４に流れる電流は、永久磁
石３８・３９が発生する磁束と鎖交するものである。こ
のため、第２のコイル３４はＢＩＬトルクを発生し、第
２の物体２２全体が時計方向に回転を開始する。

【００２３】第２の物体２２の回転角度が約６０度に達
すると、第１のコイル２４と結合コイル２８との結合は
離れ、結合コイル３０が第１のコイル２４と結合する。
こうして結合コイル３０を流れる電流が、同様に第２の
コイル３５を流れて、第２のコイル３５がＢＩＬトルク
を発生する。こうして、第２の物体２２は更に６０度回
転し、次いで結合コイル２９が第１のコイル２４と結合
する。このように、第１のコイル２４が順次結合コイル
２８・２９・３０と結合することによって、第２の物体
２２が回転を継続する。

【００２４】本実施例では、第２の物体２は、最大で毎
分３６００回転（毎秒６０回転）で回転するものであ
り、この回転は、軸５６を利用して外部に取り出すこと
ができる。

【００２５】以上のように、本実施例によれば、第１の
コイル２４と磁気的に結合する結合コイル２８〜３０の
電流を整流回路３１〜３３を介して第２のコイル３４〜
３６に供給して、第２のコイル３４〜３６が受けるトル
クを利用して第２の物体２２が整流子やブラシを必要と
しない、長寿命化した、また安全な動力発生装置を実現
しているものである。

【００２６】またこのとき、本実施例では、第２の物体
２２が永久磁石３７・３８と磁気的に結合する第２のコ
イル３４〜３６の電流によって駆動されるようにして、
励磁のためのエネルギーを必要としない高効率の動力発
生装置を実現しているものである。

【００２７】また、本実施例においては、フェライトコ
ア２３・２５・２６・２７を使用している。このため、
インバータ回路５０の効率を高めることができる。すな
わち、フェライトコア２３・２５・２６・２７を使用し
ているため、高周波電流に対する鉄損が小さいものであ
る。また、フェライトコア２３・２５・２６・２７の形
状を工夫することによって、第２の物体２２の回転が進
行したときに、第２のコイル２４と結合コイル３４〜３
６の結合度合いを最適に加減することもできる。

【００２８】また本実施例で使用しているインバータ回
路５０は、直流電源４０と、スイッチング素子４３と、
共振コンデンサ４４を有し、第１のコイル２４とスイッ
チング素子４３とを直列に接続し、この直列体の両端を
直流電源４０の出力端子間に接続し、共振コンデンサ４
４はスイッチング素子４３と第１のコイル２４との接続
点と直流電源４０の一端子の間に接続した構成としてい
るものである。このため、共振コンデンサ４４がスイッ
チング素子４３のターンオフ時に、急激な電圧の立ち上
がりを防止しているため、ノイズの発生を防止し、スイ
ッチング素子４３のターンオフ損失を小さく抑えること
ができ、またＩＧＢＴ４１のラッチアップ耐量の必要量
が低減できる。また、ダイオード４２についても、急激
なターンオフ時の逆電圧の印加が発生しないことから、
逆回復時間がかかるものを使用することも可能となり、
スイッチング素子４３を低価格のもので済ませることが
でき、装置を低価格とすることも可能となる。

【００２９】なおまた、本実施例においては駆動回路４
９は、集積回路ＡＮ６７１５およびＡＮ６７２８を用い
ており、少ない部品点数で、低コストの構成としてい
る。ただし、駆動回路４９として、トランジスタやダイ
オードや抵抗・コンデンサなどのディスクリート部品を
使用することもできる。

【００３０】また本実施例で使用している第１のコイル
２４と、結合コイル２７〜２９とは、フェライトコア２
３とフェライトコア２５〜２７上に巻き回した構成とし
ている。つまり、フェライトコア２３とフェライトコア
２５・２６・２７との間の空隙の大きさの調整が簡単に
できるものである。このため、第１のコイル２４のイン
ダクタンスの値を容易に適切なものに調整でき、Ｖｃｅ
で示しているスイッチング素子４３のスイッチング波形
を図２（ア）に示しているように、０まで低下できるも
のである。このため、いわゆる短絡動作モードの発生が
無く、ＩＧＢＴ４１のターンオンの損失を小さくでき、
また高周波のラインノイズや輻射ノイズを発生を抑える
ことができる。

【００３１】つまり、第１のコイル２４のインダクタン
スの値が小さい場合には、前記Ｖｃｅの波形が図２
（ア）に破線で示しているように０まで達しないものと
なる。このため、ＩＧＢＴ４１がターンオフしてから、
第１のコイル２４の両端の電圧が、再び直流電源４０の
出力電圧まで達することなく、第１のコイル２４の両端
に発生する共振電圧波形が減衰して、ダイオード４２が
導通しないままで共振が終了するものである。この結果
ＩＧＢＴ４１の両端の電圧Ｖｃｅがある値を有している
内にターンオンするため、ＩＧＢＴ４１のターンオンの
瞬間に、直流電源４０を通じて共振コンデンサ４４を短
絡する、短絡動作モードが発生する。このため、ＩＧＢ
Ｔ４１のターンオンの損失が増大し、また高周波のライ
ンノイズや輻射ノイズを発生が大きくなるものである。

【００３２】ただし、オン時間をある程度以下に設定し
た場合などには、共振動作が不十分となり、ダイオード
４２に電流が流れないモードも存在し、この状態で運転
することが許されないというものでない。この場合は、
当然ＩＧＢＴ４１のターンオン損失は大きくなる。しか
し、例えば動力発生装置の起動時に突入電流を防止する
目的で、起動時のオン期間を小に設定しておいて、起動
後に徐々に拡大していく制御を行う場合などには有効で
ある。

【００３３】また本実施例においては、インバータ２５
の動作周波数を２５キロヘルツという高周波に設定して
いる。このため、スイッチング素子４３のスイッチング
損失を抑えることができ、また耳障りな騒音の発生が無
く、また第１のコイル２４と結合コイル２８〜３０の間
に発生するＢＩＬトルクを小さく抑えて、第２のコイル
３４〜３６に発生するＢＩＬトルクを有効に利用できる
ものである。このインバータ回路５０の動作周波数は、
例えば１００キロヘルツや１メガヘルツのようなさらに
高周波の設定としても支障はない。この場合には、第１
のコイル２４、結合コイル２８〜３０・フェライトコア
２３・２５・２６・２７の小形化を図ることができる。

【００３４】なお本実施例のインバーター回路５０を構
成する共振コンデンサ４４は、一端を直流電源４０のプ
ラス側に接続し、第１のコイル２４と並列になるように
したが、マイナス端子側に接続してスイッチング素子４
３のコレクタ・エミッタ間に並列となるようにしても同
様に動作するものである。また、スイッチング素子４３
と第１のコイル２４についても、プラス側にスイッチン
グ素子４３を配置する構成を取ることも可能である。も
ちろん、スイッチング素子４３に関しては、ＩＧＢＴの
他にバイポーラ形、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯ等を使用する
こともできる。

【００３５】また第２の物体２２に設けている整流回路
３１〜３３は、本実施例ではダイオードを２個使用した
もので構成しているが、この構成についても全波整流ブ
リッジや、単に１石のダイオードを結合コイルに直列に
接続した構成としてもよく、また極性についても、スイ
ッチング素子４３のオンオフに対して、フォワードでも
フライバックであってもよい。

【００３６】また本実施例では、駆動回路４９が発生す
るオン信号の期間を可変としている。このため、結合コ
イル２８・２９・３０に発生する誘導起電力の大きさを
加減することができ、これによって第２のコイル３４・
３５・３６に流れる電流の大きさを加減できるものであ
る。つまり、速度制御・トルク制御・位置決め制御等
が、直流モータのように簡単に実現できるものである。

【００３７】なおまた速度制御を精度良く実行するため
に、本実施例の構成に、例えばスイッチング素子４３の
両端に発生する電圧や、スイッチング素子に流れる電
流、あるいは直流電源４０が供給する電流等を検知する
検知回路を付加することも、速度を検知する速度センサ
を付加することも可能である。つまり、第２の物体２２
回転に伴って結合コイル２８〜３０と第１のコイル２４
との結合の状態が周期的に異なるものであり、この変動
周期から回転速度を検知できるものである。

【００３８】（実施例２）続いて本発明の第２の実施例
について説明する。図３は本実施例の構成を示す回路図
である。本実施例では、第１の物体７１の構成が前記実
施例１と異なるものである。本実施例で使用しているン
バータ回路７２は、直流電源４０と、第１のスイッチン
グ素子６４と、第２のスイッチング素子６５と、共振コ
ンデンサ６３を有し、第１のスイッチング素子６４と第
２のスイッチング素子６５は直列に接続され、その両端
は直流電源４０の出力端子間に接続し、共振コンデンサ
６３と第１のコイル２４の直列回路は、第１のスイッチ
ング素子６４と第２のスイッチング素子６５の接続点と
直流電源４０のマイナス端子の間に接続している。

【００３９】本実施例においては、スイッチング素子６
４は、ＩＧＢＴ６６とダイオード６７の並列回路によっ
て構成しており、スイッチング素子６５は、ＩＧＢＴ６
８とダイオード６９の並列回路によって構成している。
また駆動回路７０は、スイッチング素子６４とスイッチ
ング素子６５を交互にオンするものであり、共振コンデ
ンサ６３は、第１のコイル２４と直列共振する。

【００４０】また第１の物体７１は、ヨーク６０上に巻
き回している励磁コイル６１と、励磁コイル６１に電流
を供給する電源６２を有している。また第２の物体２２
を構成する第２のコイル３４・３５・３６は、励磁コイ
ル６１が作る磁界と鎖交するものである。またこのとき
の磁気結合の程度は、第１の物体７１と第２の物体２２
との相対位置、すなわち角度によって変化するものであ
る。

【００４１】以下本実施例の動作について説明する。駆
動回路７０がスイッチング素子６４をオンすると、直流
電源４０が、スイッチング素子６４・第１のコイル２４
・共振コンデンサ６３に電流を供給する。次に駆動回路
７０がスイッチング素子６４をオフし、スイッチング素
子６５がターンオンすると、共振コンデンサ６３が、第
１のコイル２４・第２のスイッチング素子６５に電流を
供給する。

【００４２】本実施例では、駆動回路７０の動作周波数
は、第１のコイル２４と共振コンデンサ６３の共振周波
数にほぼ等しい２５キロヘルツとしており、第１のスイ
ッチング６４と第２のスイッチング素子６５は、４０μ
秒を周期としてオンオフしている。ただし、第１のスイ
ッチング素子６４と第２のスイッチング素子６５の切り
替わり過程においては、ターンオフする際の遅れ時間が
存在することから、上下の素子の同時オンの状態を避け
るために、同時オフとする信号期間いわゆるデッドタイ
ムを示す信号を駆動回路７０から出力している。

【００４３】こうして、インバータ回路７２が第１のコ
イル２４に約２５キロヘルツの高周波電流を供給する。
このとき、第１のコイル２４に近接している結合コイル
２８には、第１のコイルに流れる電流と同一の周波数の
誘導起電力が発生する。こうして結合コイル２８に流れ
る高周波電流は、整流回路３１で整流されて第２のコイ
ル３４に供給される。

【００４４】このとき、励磁コイル６１には電源６２か
ら直流電流が供給されている。このため、ヨーク６０は
直流磁界を発生しており、前記第２のコイル３４はこの
直流磁界と鎖交するものである。このため第２のコイル
３４は時計方向のトルクを発生し、第２の物体２２全体
は実施例１と同様に回転を開始する。以下実施例１と同
様に、トルクを発生する第２のコイルが３５・３６と変
わって、第２の物体２２は回転を継続する。

【００４５】特に本実施例においては、電源６２によっ
て励磁電流Ｉｆを加減できるものである。つまり、Ｉｆ
を増加すると速度は低下し、Ｉｆを減少すると速度は増
加するものである。つまり本実施例においては、第１の
スイッチング素子６４と第２のスイッチング素子６５の
損失を最小限に抑えながら、Ｉｆの増減によって、実施
例１に示した構成のものと比べて広範囲の速度制御・ト
ルク制御を実行できるものである。

【００４６】このとき、インバータ回路７２の動作を調
整して、例えば共振周波数に対して駆動回路７０の発振
周波数を高くすれば、第１のコイル２４に供給する電流
が減少して、第２の物体２２の速度もしくはトルクを減
少できる。逆にインバータ回路７２の動作周波数を共振
周波数よりも低くした場合にも、第１のコイル２４に供
給する電流は減少することになり、よって第２の物体２
２の速度もしくはトルクは減少する。つまり、前記励磁
電流Ｉｆを加減することによる速度制御・トルク制御ほ
ど広範囲の制御は実行できないが、ある程度の調整は実
行はできるものである。

【００４７】また、前記インバータ回路の動作を調整す
る方法とした場合には、第１のスイッチング素子６４と
第２のスイッチング素子６５との切り換えのタイミング
で、ダイオード６７・６９に逆回復電流が流れるため、
高速リカバリのダイオードが必要とはなるが、ターンオ
フ損失の発生はほとんどないものである。

【００４８】また、第１のスイッチング素子６４と第２
のスイッチング素子６５のオン期間の比率を変えて、第
１のコイル２４に流れる電流を調整することもできる。

【００４９】なお本実施例では、図３に示しているよう
に、ヨーク６０上に励磁コイル６１を巻き回した磁気回
路と、インバータ回路７２とを組み合わせて使用するよ
うにしているが、前記磁気回路と図１に示しているイン
バータ回路５０とを組み合わせて使用することも、イン
バータ回路７２と図１に示しているヨーク３９とを組み
合わせて使用することもできる。

【００５０】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例
について説明する。図４は本実施例の構成を示す回路図
である。本実施例では、ヨーク７６として珪素鋼板等の
強磁性体を使用しており、第２のコイル３４・３５・３
６はヨーク７６と磁気的に結合する構成としている。

【００５１】以下本実施例の動作について説明する。実
施例１・実施例２で説明したように第２のコイル３４〜
３６に電流が流れると、強磁性体で構成したヨーク７６
が磁化され、ヨーク７６から磁界が発生する。この磁界
が第２のコイル３４〜３６と鎖交して、第２のコイル３
４〜３６が回転トルクを発生する。こうして、第２の物
体２２は回転するものである。

【００５２】つまり、ヨーク７６の磁気抵抗は、第１の
物体７５と第２の物体２２との相対位置、すなわち角度
によって変化するものである。従って、第２のコイル３
４〜３６が受けるリラクタンストルクは、磁気抵抗の値
が最小となる方向に受けるものである。第２の物体２２
がその方向に回転を開始すると、回転の角度に応じて、
第１のコイル２４と磁気結合する結合コイル２８〜３０
が順次切り替わって、従ってリラクタンストルクを受け
る第２のコイルも、３４〜３６と順次切り替わるもので
ある。このため、第２の物体２２は連続的に回転するも
のである。

【００５３】以上のように本実施例では、ヨーク７６と
して強磁性体を使用しているため、温度の変化に対する
性能の変化が永久磁石を使用したものに比べて小さいも
のである。従って高温の雰囲気中で使用することも可能
である。また磁石を必要としていないため、部品点数が
少なく、組立工数も少なくなり、構造的にも堅牢なもの
が実現できる。

【００５４】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、第１のコイ
ルと第１のコイルに高周波電流を供給するインバータ回
路と、第２の物体に磁界を供給するヨークとを有する第
１の物体と、第１の物体に対して相対的に可動に設けた
第２の物体を有し、前記第２の物体は、少なくとも１個
の第１のコイルと磁気的に結合する結合コイルと、第１
のコイルの出力を整流する整流回路と、整流回路の出力
を受ける第２のコイルを有し、第２のコイルの電流によ
って第１の物体との間に機械力を発生する構成として、
ブラシと整流子を使用しない、長寿命化した、また安全
な動力発生装置を実現しているものである。

【００５５】請求項２に記載した発明は、第１のコイル
と第１のコイルに高周波電流を供給するインバータ回路
と、第２の物体に磁界を供給する永久磁石を備えたヨー
クと、第１の物体に対して相対的に可動に設けた第２の
物体を有し、前記第２の物体は、少なくとも１個の第１
のコイルと磁気的に結合する結合コイルと、第１のコイ
ルの出力を整流する整流回路と、整流回路の出力を受け
る第２のコイルを有し、前記第２のコイルは永久磁石と
磁気的に結合し第２のコイルの電流によって第１の物体
との間に機械力を発生する構成として、特に、励磁のた
めのエネルギーを必要としない高効率の動力発生装置を
実現しているものである。

【００５６】請求項３に記載した発明は、第１のコイル
と第１のコイルに高周波電流を供給するインバータ回路
と、第２の物体に磁界を供給するヨークと、ヨーク上に
巻き回した励磁コイルと、励磁コイルに電流を供給する
電源とを有する第１の物体と、第１の物体に対して相対
的に可動に設けた第２の物体を有し、前記第２の物体
は、少なくとも１個の第１のコイルと磁気的に結合する
結合コイルと、第１のコイルの出力を整流する整流回路
と、整流回路の出力を受ける第２のコイルを有し、前記
第２のコイルは励磁コイルと磁気的に結合し、第２のコ
イルの電流によって第１の物体との間に機械力を発生す
る構成として、特に広範囲の速度制御が可能な高性能の
動力発生装置を実現しているものである。

【００５７】請求項４に記載した発明は、第１のコイル
と第１のコイルに高周波電流を供給するインバータ回路
と、第２の物体に磁界を供給する強磁性体によって構成
したヨークとを有する第１の物体と、第１の物体に対し
て相対的に可動に設けた第２の物体を有し、前記第２の
物体は、少なくとも１個の第１のコイルと磁気的に結合
する結合コイルと、第１のコイルの出力を整流する整流
回路と、整流回路の出力を受ける第２のコイルを有し、
第２のコイルの電流によって第１の物体との間に機械力
を発生する構成として、特に非常に簡単な構成の動力発
生装置を実現しているものである。

【００５８】請求項５に記載した発明は、特にインバー
タ回路を、直流電源と、スイッチング素子と、共振コン
デンサを有し、第１のコイルとスイッチング素子とを直
列に接続し、この直列体の両端を直流電源の出力端子間
に接続し、共振コンデンサはスイッチング素子と第１の
コイルとの接続点と直流電源の一端子の間に接続した構
成として、スイッチング素子のターンオフ時のスイッチ
ング損失を低減し、またノイズの発生を低く抑えること
ができる動力発生装置を実現するものである。

【００５９】請求項６に記載した発明は、特にインバー
タ回路を、直流電源と、第１のスイッチング素子と第１
のスイッチング素子に直列に接続した第２のスイッチン
グ素子と、共振コンデンサを有し、前記第１のスイッチ
ング素子と第２のスイッチング素子の直列体の両端を直
流電源の出力端子間に接続し、共振コンデンサは第１の
コイルと直列に接続し、この直列体を、第１のスイッチ
ング素子と第２のスイッチング素子との接続点と直流電
源の一端子の間に接続した構成として、効率の高い動力
発生装置を実現しているものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である動力発生装置の構
成を示す回路図

【図２】同、インバータ回路の動作を示す波形図（ア）直流電源の出力電圧とスイッチング素子のコレク
タ・エミッタ間の電圧を示す波形図（イ）スイッチング素子に流れる電流を示す波形図（ウ）第１のコイルの両端子間に発生する電圧と第１の
コイルに流れる電流を示す波形図

【図３】本発明の第２の実施例である動力発生装置の構
成を示す回路図

【図４】本発明の第３の実施例である動力発生装置の構
成を示す回路図

【図５】従来の動力発生装置の構成を示す回路図

【符号の説明】

２１第１の物体２２第２の物体２４第１のコイル２８結合コイル２９結合コイル３０結合コイル３１整流回路３２整流回路３３整流回路３７永久磁石３８永久磁石３９ヨーク４０直流電源４３スイッチング素子４４共振コンデンサ５０インバータ回路６０ヨーク６１励磁コイル６２電源６３共振コンデンサ６４第１のスイッチング素子６５第２のスイッチング素子７６ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のコイルと第１のコイルに高周波電
流を供給するインバータ回路と、第２の物体に磁界を供
給するヨークとを有する第１の物体と、第１の物体に対
して相対的に可動に設けた第２の物体を有し、前記第２
の物体は、少なくとも１個の第１のコイルと磁気的に結
合する結合コイルと、第１のコイルの出力を整流する整
流回路と、整流回路の出力を受ける第２のコイルを有
し、第２のコイルの電流によって第１の物体との間に機
械力を発生する動力発生装置。
【請求項２】第１のコイルと第１のコイルに高周波電
流を供給するインバータ回路と、第２の物体に磁界を供
給する永久磁石を備えたヨークと、第１の物体に対して
相対的に可動に設けた第２の物体を有し、前記第２の物
体は、少なくとも１個の第１のコイルと磁気的に結合す
る結合コイルと、第１のコイルの出力を整流する整流回
路と、整流回路の出力を受ける第２のコイルを有し、前
記第２のコイルは永久磁石と磁気的に結合し第２のコイ
ルの電流によって第１の物体との間に機械力を発生する
動力発生装置。
【請求項３】第１のコイルと第１のコイルに高周波電
流を供給するインバータ回路と、第２の物体に磁界を供
給するヨークと、ヨーク上に巻き回した励磁コイルと、
励磁コイルに電流を供給する電源とを有する第１の物体
と、第１の物体に対して相対的に可動に設けた第２の物
体を有し、前記第２の物体は、少なくとも１個の第１の
コイルと磁気的に結合する結合コイルと、第１のコイル
の出力を整流する整流回路と、整流回路の出力を受ける
第２のコイルを有し、前記第２のコイルは励磁コイルと
磁気的に結合し、第２のコイルの電流によって第１の物
体との間に機械力を発生する動力発生装置。
【請求項４】第１のコイルと第１のコイルに高周波電
流を供給するインバータ回路と、第２の物体に磁界を供
給する強磁性体によって構成したヨークとを有する第１
の物体と、第１の物体に対して相対的に可動に設けた第
２の物体を有し、前記第２の物体は、少なくとも１個の
第１のコイルと磁気的に結合する結合コイルと、第１の
コイルの出力を整流する整流回路と、整流回路の出力を
受ける第２のコイルを有し、第２のコイルの電流によっ
て第１の物体との間に機械力を発生する動力発生装置。
【請求項５】インバータ回路は、直流電源と、スイッ
チング素子と、共振コンデンサを有し、第１のコイルと
スイッチング素子とを直列に接続し、この直列体の両端
を直流電源の出力端子間に接続し、共振コンデンサはス
イッチング素子と第１のコイルとの接続点と直流電源の
一端子の間に接続した請求項１から４のいずれか１項に
記載した動力発生装置。
【請求項６】インバータ回路は、直流電源と、第１の
スイッチング素子と第１のスイッチング素子に直列に接
続した第２のスイッチング素子と、共振コンデンサを有
し、前記第１のスイッチング素子と第２のスイッチング
素子の直列体の両端を直流電源の出力端子間に接続し、
共振コンデンサは第１のコイルと直列に接続し、この直
列体を、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング
素子との接続点と直流電源の一端子の間に接続した請求
項１から４のいずれか１項に記載した動力発生装置。