JP2011109762A - Unipolar motor - Google Patents
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Abstract
【目的】コイルに一方向のみのローレンツ力を生じさせることにより、そのローレンツ力によってロータを回転させるようにした単極モータを提供する。
【解決手段】ステータ12において環状の磁性材12aの円周方向において所定間隔をおいて形成される突起12a1の間にコイル12bを分割して巻回し、ロータ14の永久磁石14aをコイル12b外周に接近させることにより、永久磁石14aから出た磁束をコイル12bの外周側から内周側に向けてコイル12b内を通過させる一方、コイル中央部に至った磁束を突起を有する磁性材12a1を介してコイル12b内を通過させることなくコイル12bの内周側から外周側へと導くように構成する。
【選択図】図2[Object] To provide a single pole motor in which a Lorentz force in only one direction is generated in a coil so that a rotor is rotated by the Lorentz force.
A coil 12b is divided and wound between projections 12a1 formed at predetermined intervals in the circumferential direction of an annular magnetic material 12a in a stator 12, and a permanent magnet 14a of a rotor 14 is wound around the outer periphery of the coil 12b. By making them approach, the magnetic flux emitted from the permanent magnet 14a is passed through the coil 12b from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the coil 12b, while the magnetic flux reaching the central part of the coil is passed through the magnetic material 12a1 having protrusions. The coil 12b is configured to be guided from the inner peripheral side to the outer peripheral side without passing through the coil 12b.
[Selection] Figure 2
Description
この発明は単極モータに関する。 The present invention relates to a single pole motor.
単極モータとは、磁束を横切るように電流を流したときに生じるローレンツ力を利用して回転力を得るようにした電動機をいう。 A single-pole motor refers to an electric motor that obtains a rotational force using a Lorentz force generated when a current is passed across a magnetic flux.
従来の単極モータとしては、下記特許文献1記載のものが知られている。下記特許文献1記載の単極モータにあっては、磁路に対して垂直に固定された環状の円板(9)の表面に所定方向に取り付けられた銅線(10)に通電することで銅線にローレンツ力を生じさせ、その反力で円板に近接されるロータヨーク(2,3)を回転させるように構成している。 As a conventional single pole motor, one described in Patent Document 1 below is known. In the single-pole motor described in Patent Document 1 below, by energizing a copper wire (10) attached in a predetermined direction to the surface of an annular disk (9) fixed perpendicular to the magnetic path. A Lorentz force is generated in the copper wire, and the rotor yoke (2, 3) close to the disk is rotated by the reaction force.
しかしながら、特許文献1記載の単極モータにあっては、銅線を円板の表面に取り付ける構成を採る必要がある一方、円板の表面には制約があるため、その構成から得られるローレンツ力は極めて小さいものであった。即ち、銅線を円板にコイル状に巻きつける構成を採ることができないため、大きなローレンツ力を生じさせることができず、モータとして大きな回転力を発生させることができないものであった。 However, in the single-pole motor described in Patent Document 1, while it is necessary to adopt a configuration in which a copper wire is attached to the surface of the disk, the surface of the disk is limited, so the Lorentz force obtained from the configuration Was extremely small. That is, since it is not possible to adopt a configuration in which a copper wire is wound around a disk in a coil shape, a large Lorentz force cannot be generated, and a large rotational force cannot be generated as a motor.
ところで一般的な単極モータにおいて、銅線をステータあるいはロータに巻回させてコイルを形成させた場合、図6に示すように、コイルには回転力を生じさせるローレンツ力(図でF1で示す)とそれとは逆方向のブレーキ力を生じさせるローレンツ力(図でF2で示す)が作用することになり、両者が相殺し合うため、結局はロータが回転しない、あるいは回転力が乏しくなるといった問題があった。 By the way, when a coil is formed by winding a copper wire around a stator or rotor in a general single pole motor, as shown in FIG. 6, a Lorentz force (indicated by F1 in the figure) that generates a rotational force on the coil. ) And a Lorentz force (indicated by F2 in the figure) that generates a braking force in the opposite direction, and they cancel each other, so that the rotor does not rotate or the rotational force becomes poor eventually. was there.
また、銅線からなるコイルは磁気シールド特性を有するため、コイルを避けるようにして磁路が形成される結果、そもそもローレンツ力が生じず、ロータが回転しないといった問題があった。 Further, since the coil made of copper wire has a magnetic shielding characteristic, the magnetic path is formed so as to avoid the coil. As a result, the Lorentz force does not occur in the first place and the rotor does not rotate.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、コイルに一方向のみのローレンツ力を生じさせることにより、そのローレンツ力によってロータを回転させるようにした単極モータを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a single-pole motor in which a rotor is rotated by the Lorentz force by generating a Lorentz force in only one direction in a coil.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る単極モータにあっては、環状を呈すると共に、円周方向において所定間隔をおいて複数個の突起が形成された磁性材と、前記磁性材の複数個の突起の間にそれぞれ巻回される複数個のコイルを備えるステータと、前記ステータに対向した位置に設けられると共に、前記コイルの外周部に近接する位置に配置される永久磁石を有するロータとを備えると共に、前記コイルに通電したときに生じるローレンツ力によって前記ステータに対して前記ロータを回転させる如く構成した。 In order to achieve the above object, the single-pole motor according to claim 1 has a magnetic material having an annular shape and a plurality of protrusions formed at predetermined intervals in the circumferential direction, and the magnetic material. A stator having a plurality of coils wound respectively between a plurality of protrusions of the material, and a permanent magnet provided at a position facing the stator and positioned near the outer periphery of the coil. And a rotor that rotates relative to the stator by Lorentz force generated when the coil is energized.
また、請求項2に係る単極モータにあっては、前記永久磁石は、磁極の一方が前記コイルの外周部に接近するように配置される如く構成した。 In the single-pole motor according to claim 2, the permanent magnet is arranged so that one of the magnetic poles approaches the outer peripheral portion of the coil.
また、請求項3に係る単極モータにあっては、前記永久磁石は、前記磁性材の径方向において前記コイルの外周部に近接する位置に配置される如く構成した。 In the single-pole motor according to claim 3, the permanent magnet is arranged at a position close to the outer peripheral portion of the coil in the radial direction of the magnetic material.
また、請求項4に係る単極モータにあっては、前記永久磁石は、前記磁性材の軸方向において前記コイルの外周部に近接する位置に配置される如く構成した。 In the single-pole motor according to claim 4, the permanent magnet is arranged at a position close to the outer peripheral portion of the coil in the axial direction of the magnetic material.
また、請求項5に係る単極モータにあっては、前記永久磁石は、前記磁性材の軸方向において前記磁性材の相対する側において前記コイルの外周部に近接する位置に2個配置される如く構成した。 In the single-pole motor according to claim 5, two of the permanent magnets are arranged at positions close to the outer peripheral portion of the coil on the opposite side of the magnetic material in the axial direction of the magnetic material. It was configured as follows.
請求項1に係る単極モータにあっては、環状を呈すると共に、円周方向において所定間隔をおいて複数個の突起が形成された磁性材と、磁性材の複数個の突起の間にそれぞれ巻回される複数個のコイルを備えるステータと、ステータに対向した位置に設けられると共に、コイルの外周に近接する位置に配置される永久磁石を有するロータとを備えるように構成、即ち、ステータにおいて環状の磁性材の円周方向において所定間隔をおいて形成される突起の間にコイルを分割して巻回し、ロータの永久磁石をコイル外周に接近させるように構成したので、永久磁石から出た磁束をコイルの外周側から内周側に向けてコイル内を通過させる一方、コイル中央部に至った磁束を突起を有する磁性材を介してコイル内を通過させることなくコイルの内周側から外周側へと導くことができ、よってコイルに通電したときにコイルに一方向のみのローレンツ力を生じさせることができ、そのローレンツ力によってロータを回転させることができる。また、単極モータにコイルを形成するように構成したので、発生するローレンツ力を増大させることができる。それにより、単極モータの回転力を増大させることができる。 In the single pole motor according to claim 1, each of the magnetic material having an annular shape and having a plurality of protrusions formed at predetermined intervals in the circumferential direction is provided between the plurality of protrusions of the magnetic material. The stator includes a plurality of coils that are wound, and a rotor that is provided at a position facing the stator and has a permanent magnet disposed at a position close to the outer periphery of the coil. Since the coil is divided and wound between protrusions formed at a predetermined interval in the circumferential direction of the annular magnetic material, the permanent magnet of the rotor is configured to approach the outer periphery of the coil. While allowing the magnetic flux to pass through the coil from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the coil, the magnetic flux reaching the center of the coil is not passed through the coil through the magnetic material having the protrusions. Can be derived from the side to the outer peripheral side, depending on the coil when energized to the coil can be generated Lorentz force in only one direction, it is possible to rotate the rotor by the Lorentz force. In addition, since the coil is formed in the single pole motor, the generated Lorentz force can be increased. Thereby, the rotational force of a single pole motor can be increased.
請求項2に係る単極モータにあっては、永久磁石は磁極の一方がコイルの外周部に接近するように配置されるように構成したので、永久磁石から出た磁束を効率良くコイル内を通過させることができ、発生するローレンツ力を一層増大させることができる。それにより、単極モータの回転力を一層増大させることができる。 In the single pole motor according to claim 2, since the permanent magnet is arranged so that one of the magnetic poles approaches the outer periphery of the coil, the magnetic flux emitted from the permanent magnet is efficiently passed through the coil. The generated Lorentz force can be further increased. Thereby, the rotational force of a single pole motor can be increased further.
請求項3に係る単極モータにあっては、永久磁石は磁性材の径方向においてコイルの外周部に近接する位置に配置されるように構成したので、例えば環状の磁性材の軸方向の長さを増大させてコイルを巻回し、それに伴って永久磁石も軸方向に対して延長させることで、コイルを通過する磁束を増大させることができ、発生するローレンツ力をより一層増大させることができる。それにより、単極モータの回転力をより一層増大させることができる。 In the single pole motor according to claim 3, since the permanent magnet is arranged at a position close to the outer peripheral portion of the coil in the radial direction of the magnetic material, for example, the axial length of the annular magnetic material is set. The coil is wound at an increased height, and the permanent magnet is also extended in the axial direction accordingly, so that the magnetic flux passing through the coil can be increased, and the generated Lorentz force can be further increased. . Thereby, the rotational force of a single pole motor can be increased further.
請求項4に係る単極モータにあっては、永久磁石は磁性材の軸方向においてコイルの外周部に近接する位置に配置されるように構成したので、例えば環状の磁性材の径方向の長さを増大させてコイルを巻回し、それに伴って永久磁石も径方向に対して延長させることで、コイルを通過する磁束を増大させることができ、発生するローレンツ力をより一層増大させることができる。それにより、単極モータの回転力をより一層増大させることができる。 In the single pole motor according to claim 4, since the permanent magnet is arranged at a position close to the outer peripheral portion of the coil in the axial direction of the magnetic material, for example, the radial length of the annular magnetic material. The coil is wound at an increased height, and the permanent magnet is extended in the radial direction accordingly, so that the magnetic flux passing through the coil can be increased, and the generated Lorentz force can be further increased. . Thereby, the rotational force of a single pole motor can be increased further.
請求項5に係る単極モータにあっては、永久磁石は磁性材の軸方向において磁性材の相対する側においてコイルの外周部に近接する位置に2個配置されるように構成したので、コイルを通過する磁束を増大させることができ、発生するローレンツ力をさらに増大させることができる。それにより、単極モータの回転力をさらに増大させることができる。 In the single-pole motor according to claim 5, the permanent magnet is configured so that two permanent magnets are arranged at positions close to the outer peripheral portion of the coil on the opposite side of the magnetic material in the axial direction of the magnetic material. The magnetic flux that passes through can be increased, and the generated Lorentz force can be further increased. Thereby, the rotational force of a single pole motor can be further increased.
以下、添付図面に即してこの発明に係る単極モータを実施するための形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing a single-pole motor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の第1実施例に係る単極モータの分解斜視図である。図2はその単極モータの縦断面斜視図、図3は横断面斜視図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a single pole motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional perspective view of the single-pole motor, and FIG. 3 is a transverse sectional perspective view.
図において、符号10はこの発明の第1実施例に係る単極モータを示す。単極モータとは、磁束を横切るように電流を流したときに生じるローレンツ力を利用して回転力を得るようにした電動機を意味する。単極モータ10はステータ12とロータ14からなる。 In the figure, reference numeral 10 denotes a single pole motor according to a first embodiment of the present invention. A single-pole motor means an electric motor that obtains a rotational force by using a Lorentz force generated when a current is passed across a magnetic flux. The single pole motor 10 includes a stator 12 and a rotor 14.
ステータ12は、円筒状(環状)を呈する磁性材12aに18個のコイル12bが巻回されてなる。具体的には、磁性材12aには円周方向α(図1の矢印αで示す方向)において所定間隔(20°毎)をおいて径方向β(図1の矢印βで示す方向)と軸方向γ(図1の矢印γで示す方向)に伸延する18個の突起12a1が形成されており、それら突起12a1の間にそれぞれコイル12bが巻回され、ステータ12が形成される。磁性材12aは、具体的には鉄材などの高透磁率材からなる。 The stator 12 is formed by winding 18 coils 12b around a magnetic material 12a having a cylindrical shape (annular shape). Specifically, the magnetic material 12a has a radial direction β (direction indicated by arrow β in FIG. 1) and an axis at predetermined intervals (every 20 °) in the circumferential direction α (direction indicated by arrow α in FIG. 1). Eighteen projections 12a1 extending in the direction γ (the direction indicated by the arrow γ in FIG. 1) are formed, and coils 12b are wound between the projections 12a1 to form the stator 12. Specifically, the magnetic material 12a is made of a high permeability material such as an iron material.
各コイル12bは磁性材12aの径方向βおよび軸方向γに対して銅線が巻回されてなる。隣接するコイル12b同士は渡り線(図示せず)を介して接続される。各コイル12bは全て同一方向に巻回される。従って、コイル12bに直流電源を接続して通電させると、各コイル12bには同一方向の電流が生じる。 Each coil 12b is formed by winding a copper wire around the radial direction β and the axial direction γ of the magnetic material 12a. Adjacent coils 12b are connected to each other via a crossover (not shown). All the coils 12b are wound in the same direction. Therefore, when a DC power source is connected to the coil 12b and energized, current in the same direction is generated in each coil 12b.
またステータ12には、磁性材12aの軸方向γにおいて磁性材12aを挟むようにして配置される環状のステータヨーク12cが2個備えられる。 The stator 12 is provided with two annular stator yokes 12c arranged so as to sandwich the magnetic material 12a in the axial direction γ of the magnetic material 12a.
ロータ14は永久磁石14aとロータヨーク14bからなると共に、ステータ12の磁性材12aの環内に配置される。ロータヨーク14bは大略円筒状を呈し、外周面において中央部が縮径されており、その縮径部に円筒状の永久磁石14aが嵌め込まれる。永久磁石14aは径方向βにおいてN極とS極を有し、N極側がステータ12のコイル12bの外周部に近接されるように配置されると共に、S極側がロータヨーク14bに嵌め込まれる。即ち、永久磁石14aは磁性材12aの径方向βにおいてステータ102のコイル102bの外周部に近接する位置に設けられる。 The rotor 14 includes a permanent magnet 14a and a rotor yoke 14b, and is disposed in the ring of the magnetic material 12a of the stator 12. The rotor yoke 14b has a substantially cylindrical shape, and a central portion is reduced in diameter on the outer peripheral surface, and a cylindrical permanent magnet 14a is fitted into the reduced diameter portion. The permanent magnet 14a has N and S poles in the radial direction β. The permanent magnet 14a is disposed so that the N pole side is close to the outer peripheral portion of the coil 12b of the stator 12, and the S pole side is fitted into the rotor yoke 14b. That is, the permanent magnet 14a is provided at a position close to the outer peripheral portion of the coil 102b of the stator 102 in the radial direction β of the magnetic material 12a.
また、ロータ14はロータヨーク14bの孔に挿通されるシャフト14cを備える。尚、ロータヨーク14bやシャフト14cも鉄材などからなる。 The rotor 14 includes a shaft 14c that is inserted through the hole of the rotor yoke 14b. The rotor yoke 14b and the shaft 14c are also made of iron material.
ステータ12とロータ14はモータハウジング16(図2および図3では図示省略)に収容される。ステータ12はモータハウジング16の内壁に固定される。ロータ14の外周とステータ12の内周には僅かな間隙が設けられると共に、ロータ14はベアリング18によって円周方向αに回転自在に支持される。 The stator 12 and the rotor 14 are accommodated in a motor housing 16 (not shown in FIGS. 2 and 3). The stator 12 is fixed to the inner wall of the motor housing 16. A slight gap is provided between the outer periphery of the rotor 14 and the inner periphery of the stator 12, and the rotor 14 is supported by a bearing 18 so as to be rotatable in the circumferential direction α.
上記した各部材の配置関係において形成される永久磁石14aの磁路について説明すると(図2と図3において磁束を矢印Bで示す)、永久磁石14aのN極から出た磁束はその直近に位置するコイル12bの内部を通過し、コイル12bの中央部、即ちコイル12bが巻回される磁性材12aに至る。コイル中央部に至った磁束はコイル中央部からコイル12b間に配置されることとなる前記した突起12a1の方向に進み、突起12a1に至った磁束は突起12a1内と突起12a1に続くステータヨーク12c内を通過し、ステータヨーク12cに近接するロータヨーク14b内を通過して永久磁石14aのS極に戻る。 The magnetic path of the permanent magnet 14a formed in the arrangement relationship of each member described above will be described (the magnetic flux is indicated by an arrow B in FIGS. 2 and 3). The magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 14a is positioned in the immediate vicinity thereof. Passes through the inside of the coil 12b to reach the center of the coil 12b, that is, the magnetic material 12a around which the coil 12b is wound. The magnetic flux reaching the coil central portion proceeds from the coil central portion to the projection 12a1 to be disposed between the coils 12b, and the magnetic flux reaching the projection 12a1 is within the projection 12a1 and the stator yoke 12c following the projection 12a1. Passes through the rotor yoke 14b adjacent to the stator yoke 12c and returns to the S pole of the permanent magnet 14a.
即ち、磁束がN極から、コイル12b、コイル中央部(磁性材12a)、突起12a1、ステータヨーク12c、ロータヨーク14bを経てS極に至るような磁路が形成される。 That is, a magnetic path is formed so that the magnetic flux extends from the N pole to the S pole through the coil 12b, the coil central portion (magnetic material 12a), the protrusion 12a1, the stator yoke 12c, and the rotor yoke 14b.
銅線が巻回されてなるコイル12bは磁気シールド特性を有するが、上記のようにコイル12bの外周に近接する位置に永久磁石14aの極(N極)が配置されるため、磁束はコイル12bの外周側から内周側に向けてコイル12b内を通過する。一方、コイル中央部に至った磁束は磁性材12aを通って他極(S極)に戻るので、磁束はコイル12bの内周側から外周側に向けてコイル12b内を通過することがない。 The coil 12b formed by winding the copper wire has a magnetic shielding characteristic. However, since the pole (N pole) of the permanent magnet 14a is disposed at a position close to the outer periphery of the coil 12b as described above, the magnetic flux is generated from the coil 12b. Passes through the coil 12b from the outer peripheral side toward the inner peripheral side. On the other hand, since the magnetic flux reaching the center of the coil returns to the other pole (S pole) through the magnetic material 12a, the magnetic flux does not pass through the coil 12b from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the coil 12b.
このように形成された磁路に対し、コイル12bに電流Iが例えば図2に示す方向(矢印Iで示す)に流されると、コイル12bにはローレンツ力Fが同図に示す方向(矢印Fで示す)、即ち円周方向αにおいて一方向のみに生じる。他のコイル12bにおいても同方向のみのローレンツ力Fが生じる。 When the current I flows through the coil 12b in the direction shown in FIG. 2 (indicated by the arrow I) with respect to the magnetic path thus formed, the Lorentz force F is applied to the coil 12b in the direction shown by the arrow F (indicated by the arrow F). In other words, it occurs only in one direction in the circumferential direction α. The Lorentz force F only in the same direction is generated in the other coils 12b.
この単極モータ10において発生するローレンツ力Fは、具体的には次式で与えられる。式中のBは磁束密度、Iは電流、nはコイル巻数、lは磁束が通過する部分のコイル長を示す。
F=B×I×n×l (式1)
Specifically, the Lorentz force F generated in the single pole motor 10 is given by the following equation. In the formula, B represents the magnetic flux density, I represents the current, n represents the number of coil turns, and l represents the coil length of the portion through which the magnetic flux passes.
F = B × I × n × l (Formula 1)
即ち、単極モータ10にコイル12bを形成するように構成したので、そのコイル巻数nを増加させることでローレンツ力Fを増大させることができる。また磁束が通過する部分のコイル長lは、磁性材12aの軸方向γの長さを増大させてコイル12bを巻回し、それに伴って永久磁石14aの軸方向γの長さを延長させることにより、大きな値とすることができる。それによってもローレンツ力Fを増大させることができる。 That is, since the coil 12b is formed in the single pole motor 10, the Lorentz force F can be increased by increasing the number of turns n of the coil. Further, the coil length l of the portion through which the magnetic flux passes is obtained by increasing the length of the magnetic material 12a in the axial direction γ and winding the coil 12b, and accordingly extending the length of the permanent magnet 14a in the axial direction γ. , Can be a large value. Thereby, the Lorentz force F can be increased.
コイル12bを備えるステータ12はモータハウジング16に固定されるため、コイル12bに生じるローレンツ力の反力によってロータ14が円周方向αに回転することとなる。 Since the stator 12 including the coil 12b is fixed to the motor housing 16, the rotor 14 rotates in the circumferential direction α by the reaction force of the Lorentz force generated in the coil 12b.
以上のように、この発明の第1実施例に係る単極モータにあっては、環状を呈すると共に、円周方向αにおいて所定間隔をおいて複数個の突起12a1が形成された磁性材12aと、磁性材12aの複数個の突起12a1の間にそれぞれ巻回される複数個のコイル12bを備えるステータ12と、ステータ12に対向した位置に設けられると共に、コイル12bの外周に近接する位置に配置される永久磁石14aを有するロータ14とを備えるように構成、即ち、ステータ12において環状の磁性材12aの円周方向αにおいて所定間隔をおいて形成される突起12a1の間にコイル12bを分割して巻回し、ロータ14の永久磁石14aをコイル12b外周に接近させるように構成したので、永久磁石14aから出た磁束をコイル12bの外周側から内周側に向けてコイル12b内を通過させる一方、コイル中央部に至った磁束を突起を有する磁性材12a1を介してコイル12b内を通過させることなくコイル12bの内周側から外周側へと導くことができ、よってコイル12bに通電したときにコイル12bに一方向のみのローレンツ力Fを生じさせることができ、そのローレンツ力Fによってロータ14を回転させることができる。また、単極モータ10にコイル12bを形成するように構成したので、発生するローレンツ力Fを増大させることができる。それにより、単極モータ10の回転力を増大させることができる。 As described above, in the single-pole motor according to the first embodiment of the present invention, the magnetic material 12a having an annular shape and having a plurality of protrusions 12a1 formed at predetermined intervals in the circumferential direction α is provided. The stator 12 includes a plurality of coils 12b wound between the plurality of protrusions 12a1 of the magnetic material 12a, and is provided at a position facing the stator 12 and at a position close to the outer periphery of the coil 12b. And the rotor 14 having the permanent magnet 14a, that is, the coil 12b is divided between the projections 12a1 formed at predetermined intervals in the circumferential direction α of the annular magnetic material 12a in the stator 12. Since the permanent magnet 14a of the rotor 14 is configured to approach the outer periphery of the coil 12b, the magnetic flux emitted from the permanent magnet 14a is transferred to the outside of the coil 12b. While passing through the coil 12b from the circumferential side toward the inner circumferential side, the magnetic flux reaching the central part of the coil is passed from the inner circumferential side of the coil 12b without passing through the coil 12b via the magnetic material 12a1 having the protrusions. Therefore, when the coil 12b is energized, a Lorentz force F in only one direction can be generated in the coil 12b, and the rotor 14 can be rotated by the Lorentz force F. In addition, since the coil 12b is formed in the single pole motor 10, the generated Lorentz force F can be increased. Thereby, the rotational force of the single pole motor 10 can be increased.
また、永久磁石14aは磁極の一方(N極)がコイル12bの外周部に接近するように配置されるように構成したので、永久磁石14aから出た磁束を効率良くコイル12b内を通過させることができ、発生するローレンツ力Fを一層増大させることができる。それにより、単極モータ10の回転力を一層増大させることができる。 Further, since the permanent magnet 14a is arranged so that one of the magnetic poles (N pole) approaches the outer periphery of the coil 12b, the magnetic flux emitted from the permanent magnet 14a can be efficiently passed through the coil 12b. And the generated Lorentz force F can be further increased. Thereby, the rotational force of the single pole motor 10 can be further increased.
また、永久磁石14aは磁性材12aの径方向においてコイル12bの外周部に近接する位置に配置されるように構成したので、例えば環状の磁性材12aの軸方向γの長さを増大させてコイル12bを巻回し、それに伴って永久磁石14aも軸方向γに対して延長させることで、コイル102bを通過する磁束を増大させることができ、発生するローレンツ力Fをより一層増大させることができる。それにより、単極モータ100の回転力をより一層増大させることができる。 Further, since the permanent magnet 14a is arranged at a position close to the outer periphery of the coil 12b in the radial direction of the magnetic material 12a, for example, the length of the annular magnetic material 12a in the axial direction γ is increased to increase the coil By winding 12b and extending the permanent magnet 14a with respect to the axial direction γ, the magnetic flux passing through the coil 102b can be increased, and the generated Lorentz force F can be further increased. Thereby, the rotational force of the single pole motor 100 can be further increased.
図4はこの発明の第2実施例に係る単極モータの縦断面斜視図、図5は横断面斜視図である。 4 is a longitudinal sectional perspective view of a single pole motor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a transverse sectional perspective view.
図において、符号100はこの発明の第2実施例に係る単極モータを示す。第2実施例に係る単極モータ100は、第1実施例のものと比較すると、ステータ側の環状の磁性材の軸方向γの長さを減少させる一方、径方向βの長さを増大させると共に、ロータを磁性材の軸方向γにおいてステータを挟むように2個配置するようにした。 In the figure, reference numeral 100 denotes a single pole motor according to a second embodiment of the present invention. The single-pole motor 100 according to the second embodiment increases the length in the radial direction β while reducing the length in the axial direction γ of the annular magnetic material on the stator side as compared with that in the first embodiment. In addition, two rotors are arranged so as to sandwich the stator in the axial direction γ of the magnetic material.
以下具体的に説明すると、第2実施例の単極モータ100はステータ102と2個のロータ104からなる。 More specifically, the single-pole motor 100 according to the second embodiment includes a stator 102 and two rotors 104.
ステータ102は、平らな環状の磁性材102aに20個のコイル102bが巻回されてなる。具体的には、磁性材102aには円周方向α(図4の矢印αで示す方向)において所定間隔(18°毎)をおいて軸方向γ(図4の矢印γで示す方向)に伸延する20個の突起102a1が形成されており、それら突起102a1の間にそれぞれコイル102bが巻回され、ステータ102が形成される。 The stator 102 is formed by winding 20 coils 102b around a flat annular magnetic material 102a. Specifically, the magnetic material 102a extends in the axial direction γ (direction indicated by arrow γ in FIG. 4) at a predetermined interval (every 18 °) in the circumferential direction α (direction indicated by arrow α in FIG. 4). 20 projections 102a1 are formed, and coils 102b are wound between the projections 102a1 to form the stator 102.
各コイル102bは磁性材102aの径方向β(図4の矢印βで示す方向)および軸方向γに対して銅線が巻回されてなる。隣接するコイル102b同士は渡り線(図示せず)を介して接続される。各コイル102bは全て同一方向に巻回される。従って、コイル102bに直流電源を接続して通電させると、各コイル102bには同一方向の電流が生じる。 Each coil 102b is formed by winding a copper wire in the radial direction β (direction indicated by arrow β in FIG. 4) and the axial direction γ of the magnetic material 102a. Adjacent coils 102b are connected to each other via a crossover (not shown). All the coils 102b are wound in the same direction. Therefore, when a DC power source is connected to the coil 102b and energized, current in the same direction is generated in each coil 102b.
ロータ104は永久磁石104aとロータヨーク104bからなると共に、ステータ102を挟むようにしてステータ102に対向した位置に2個配置される。永久磁石104aとロータヨーク104bはいずれも環状を呈すると共に、両者は軸方向γにおいて互いに張り合わされる。具体的には、永久磁石104aの径方向βの長さはロータヨーク104bのそれよりも短く、永久磁石104aはヨーク104bの内径側であってステータ側に張り付けられる。 The rotor 104 includes a permanent magnet 104a and a rotor yoke 104b, and two rotors 104 are disposed at positions facing the stator 102 with the stator 102 interposed therebetween. Both the permanent magnet 104a and the rotor yoke 104b have an annular shape, and both are bonded to each other in the axial direction γ. Specifically, the length in the radial direction β of the permanent magnet 104a is shorter than that of the rotor yoke 104b, and the permanent magnet 104a is attached to the stator side on the inner diameter side of the yoke 104b.
より具体的には、永久磁石104aは軸方向γにおいてN極とS極を有し、N極側がステータ102のコイル102bの外周の一部に近接されるように配置されると共に、S極側がヨーク104bに張り付けられる。即ち、永久磁石104aは磁性材102aの軸方向γにおいて相対するようにコイル102bの外周部に近接する位置に2個設けられる。尚、ロータヨーク104bも鉄材などからなる。 More specifically, the permanent magnet 104a has an N pole and an S pole in the axial direction γ, and is disposed so that the N pole side is close to a part of the outer periphery of the coil 102b of the stator 102, and the S pole side is Affixed to the yoke 104b. That is, two permanent magnets 104a are provided at positions close to the outer peripheral portion of the coil 102b so as to face each other in the axial direction γ of the magnetic material 102a. The rotor yoke 104b is also made of iron material.
ステータ12はモータハウジング(図示せず)に固定される。ロータ14はモータハウジング内部においてステータ12と僅かな間隙を隔てて配置されると共に、各ロータに接続されるシャフト部材104cとベアリング106を介して円周方向αに回転自在に支持される。 The stator 12 is fixed to a motor housing (not shown). The rotor 14 is disposed in the motor housing with a slight gap from the stator 12 and is supported rotatably in the circumferential direction α via a shaft member 104c connected to each rotor and a bearing 106.
上記した各部材の配置関係において形成される永久磁石104aの磁路について説明すると(図4と図5において磁束を矢印Bで示す)、永久磁石104aのN極から出た磁束はその直近に位置するコイル102bの内部を通過し、コイル102bの中央部、即ちコイル102bが巻回される磁性材102aに至る。コイル中央部に至った磁束はコイル中央部からコイル102a間に配置されることとなる前記した突起102a1の方向に進み、突起102a1に至った磁束は突起102a1内を通過し、突起102a1に近接するロータヨーク104bを通ってS極に戻る。 The magnetic path of the permanent magnet 104a formed in the arrangement relationship of each member described above will be described (the magnetic flux is indicated by an arrow B in FIGS. 4 and 5). The magnetic flux emitted from the N pole of the permanent magnet 104a is positioned in the immediate vicinity thereof. Passes through the inside of the coil 102b, and reaches the central portion of the coil 102b, that is, the magnetic material 102a around which the coil 102b is wound. The magnetic flux that has reached the center of the coil proceeds in the direction of the projection 102a1 that is to be disposed between the coil 102a and the coil 102a, and the magnetic flux that has reached the projection 102a1 passes through the projection 102a1 and approaches the projection 102a1. It returns to the south pole through the rotor yoke 104b.
即ち、磁束がN極から、コイル102b、コイル中央部(磁性材102a)、突起102a1、ヨーク104bを経てS極に至るような磁路が形成される。 That is, a magnetic path is formed so that the magnetic flux extends from the N pole to the S pole through the coil 102b, the coil central portion (magnetic material 102a), the protrusion 102a1, and the yoke 104b.
第2実施例に係る単極モータ100にあっても、上記のようにコイル102bの外周に近接する位置に永久磁石104aの極(N極)が配置されるため、磁束はコイル102bの外周側から内周側に向けてコイル102b内を通過する。一方、コイル中央部に至った磁束は磁性材102aを通って他極(S極)に戻るので、磁束はコイル102bの内周側から外周側に向けてコイル102b内を通過することがない。 Even in the single-pole motor 100 according to the second embodiment, since the pole (N pole) of the permanent magnet 104a is disposed at a position close to the outer periphery of the coil 102b as described above, the magnetic flux is on the outer peripheral side of the coil 102b. Passes through the coil 102b toward the inner peripheral side. On the other hand, the magnetic flux reaching the central portion of the coil returns to the other pole (S pole) through the magnetic material 102a, so that the magnetic flux does not pass through the coil 102b from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the coil 102b.
このように形成された磁路に対し、コイル102bに電流Iが例えば図4に示す方向(矢印Iで示す)に流されると、コイル102bにはローレンツ力Fが同図に示す方向(矢印Fで示す)、即ち円周方向αにおいて一方向のみに生じる。他のコイル102bにおいても同様のローレンツ力Fが生じる。 When a current I flows through the coil 102b in the direction shown in FIG. 4 (shown by an arrow I) with respect to the magnetic path formed in this way, a Lorentz force F is applied to the coil 102b in the direction shown by the arrow F (arrow F). In other words, it occurs only in one direction in the circumferential direction α. A similar Lorentz force F is also generated in the other coil 102b.
この単極モータ100において発生するローレンツ力Fも第1実施例で記載した式(1)で与えられる。即ち、単極モータ100にコイル102bを形成するように構成したので、そのコイル巻数nを増加させることでローレンツ力Fを増大させることができる。また磁束が通過する部分のコイル長lは、磁性材102aの径方向βの長さを増大させてコイル102bを巻回し、それに伴って永久磁石104aの径方向βの長さを延長させることにより、大きな値とすることができる。それによってもローレンツ力Fを増大させることができる。 The Lorentz force F generated in the single pole motor 100 is also given by the equation (1) described in the first embodiment. That is, since the coil 102b is formed in the single pole motor 100, the Lorentz force F can be increased by increasing the number of turns n of the coil. The coil length l of the portion through which the magnetic flux passes is increased by increasing the length of the magnetic material 102a in the radial direction β, winding the coil 102b, and extending the length of the permanent magnet 104a in the radial direction β accordingly. , Can be a large value. Thereby, the Lorentz force F can be increased.
コイル102bを備えるステータ102はモータハウジングに固定されるため、コイル102bに生じるローレンツ力Fの反力によってロータ104が円周方向αに回転することとなる。 Since the stator 102 including the coil 102b is fixed to the motor housing, the rotor 104 rotates in the circumferential direction α by the reaction force of the Lorentz force F generated in the coil 102b.
以上のように、第2実施例に係る単極モータ100にあっても、第1実施例と同様、ステータ102において環状の磁性材102aの円周方向αにおいて所定間隔をおいて形成される突起102a1の間にコイル102bを分割して巻回し、ロータ104の永久磁石104aをコイル102b外周に接近させるように構成したので、永久磁石104aから出た磁束をコイル102bの外周側から内周側に向けてコイル102b内を通過させる一方、コイル中央部に至った磁束を突起を有する磁性材102aを介してコイル102b内を通過させることなくコイル102bの内周側から外周側へと導くことができ、よって第1実施例で述べたのと同様な作用効果を得ることができる。 As described above, even in the single-pole motor 100 according to the second embodiment, similar to the first embodiment, the protrusions formed at predetermined intervals in the circumferential direction α of the annular magnetic material 102a in the stator 102. Since the coil 102b is divided and wound between 102a1 and the permanent magnet 104a of the rotor 104 is configured to approach the outer periphery of the coil 102b, the magnetic flux emitted from the permanent magnet 104a is changed from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the coil 102b. While passing through the coil 102b, the magnetic flux reaching the center of the coil can be guided from the inner peripheral side of the coil 102b to the outer peripheral side without passing through the coil 102b through the magnetic material 102a having the protrusions. Therefore, the same effect as described in the first embodiment can be obtained.
また、永久磁石104aは磁極の一方(N極)がコイル102bの外周部に接近するように配置されるように構成したので、第1実施例で述べたのと同様な作用効果を得ることができる。 Further, since the permanent magnet 104a is arranged so that one of the magnetic poles (N pole) approaches the outer peripheral portion of the coil 102b, the same effect as described in the first embodiment can be obtained. it can.
また、永久磁石104aは磁性材102aの軸方向γにおいてコイル102bの外周部に近接する位置に配置されるように構成したので、例えば環状の磁性材102aの径方向βの長さを増大させてコイル102bを巻回し、それに伴って永久磁石104aも径方向βに対して拡大させることで、コイル102bを通過する磁束を増大させることができ、発生するローレンツ力Fをより一層増大させることができる。それにより、単極モータ100の回転力をより一層増大させることができる。 In addition, since the permanent magnet 104a is arranged at a position close to the outer peripheral portion of the coil 102b in the axial direction γ of the magnetic material 102a, for example, the length of the annular magnetic material 102a in the radial direction β is increased. By winding the coil 102b and enlarging the permanent magnet 104a in the radial direction β accordingly, the magnetic flux passing through the coil 102b can be increased, and the generated Lorentz force F can be further increased. . Thereby, the rotational force of the single pole motor 100 can be further increased.
また、永久磁石104aは磁性材102aの軸方向γにおいて磁性材102aの相対する側においてコイル102bの外周部に近接する位置に2個配置されるように構成したので、コイル102bを通過する磁束を増大させることができ、発生するローレンツ力Fをさらに増大させることができる。それにより、単極モータ100の回転力をさらに増大させることができる。 Further, since the two permanent magnets 104a are arranged at positions close to the outer peripheral portion of the coil 102b on the opposite side of the magnetic material 102a in the axial direction γ of the magnetic material 102a, the magnetic flux passing through the coil 102b is generated. The Lorentz force F generated can be further increased. Thereby, the rotational force of the single pole motor 100 can be further increased.
上記した如く、第1実施例および第2実施例にあっては、環状を呈すると共に、円周方向(α)において所定間隔(20°、18°)をおいて複数個(18個、20個)の突起(12a1、102a1)が形成された磁性材(12a、102a)と、前記磁性材の複数個の突起の間にそれぞれ巻回される複数個(18個、20個)のコイル(12b、102b)を備えるステータ(12、102)と、前記ステータに対向した位置に設けられると共に、前記コイルの外周部に近接する位置に配置される永久磁石(14a、104a)を有するロータ(14、104)とを備えると共に、前記コイルに通電したときに生じるローレンツ力(F)によって前記ステータに対して前記ロータを回転させる如く構成した。 As described above, in the first and second embodiments, a plurality of pieces (18 pieces, 20 pieces) are formed at a predetermined interval (20 °, 18 °) in the circumferential direction (α) while exhibiting an annular shape. ) Projections (12a1, 102a1) formed with magnetic materials (12a, 102a) and a plurality (18, 20) of coils (12b) wound between the magnetic material projections. , 102b) and a rotor (14, 102a) provided with a permanent magnet (14a, 104a) provided at a position facing the stator and positioned near the outer periphery of the coil. 104), and the rotor is rotated relative to the stator by Lorentz force (F) generated when the coil is energized.
また、前記永久磁石(14a、104a)は、磁極の一方(N極)が前記コイルの外周部に接近するように配置される如く構成した。 The permanent magnets (14a, 104a) are arranged so that one of the magnetic poles (N pole) approaches the outer periphery of the coil.
また、第1実施例にあっては、前記永久磁石(14a)は、前記磁性材の径方向(β)において前記コイルの外周部に近接する位置に配置される如く構成した。 In the first embodiment, the permanent magnet (14a) is arranged at a position close to the outer peripheral portion of the coil in the radial direction (β) of the magnetic material.
また、第2実施例にあっては、前記永久磁石(104a)は、前記磁性材の軸方向(γ)において前記コイルの外周部に近接する位置に配置される如く構成した。 In the second embodiment, the permanent magnet (104a) is arranged at a position close to the outer periphery of the coil in the axial direction (γ) of the magnetic material.
また、前記永久磁石(104a)は、前記磁性材の軸方向(γ)において前記磁性材の相対する側において前記コイルの外周部に近接する位置に2個配置される如く構成した。 The two permanent magnets (104a) are arranged at positions close to the outer peripheral portion of the coil on the opposite side of the magnetic material in the axial direction (γ) of the magnetic material.
尚、上記の第1実施例にあっては、コイルが巻回され易いように磁性材に設けられる突起を径方向βおよび軸方向γに伸延させるようにしたが、いずれか一方の方向に伸延させるようにしても良い。あるいは、伸延させずに立方体状の突起としても良い。即ち、いずれにせよ突起を介して磁路が形成されるように構成すれば良い。 In the first embodiment, the protrusion provided on the magnetic material is extended in the radial direction β and the axial direction γ so that the coil can be easily wound. However, the protrusion is extended in either direction. You may make it let it. Or it is good also as a cube-shaped protrusion, without extending. That is, in any case, the magnetic path may be formed through the protrusion.
また、突起やコイルの個数は上記した個数に限られるものではない。 Further, the number of protrusions and coils is not limited to the number described above.
また、ステータ側にコイルを配置してロータ側に永久磁石を配置ように構成したが、ロータ側にコイルを配置してステータ側に永久磁石を配置するように構成しても良い。 Further, although the coil is arranged on the stator side and the permanent magnet is arranged on the rotor side, the coil may be arranged on the rotor side and the permanent magnet may be arranged on the stator side.
10,100:単極モータ、12,102:ステータ、12a,102a:環状の磁性材、12b,102b:コイル、12a1,102a1:突起、14,104:ロータ、14a,104a:永久磁石 10, 100: single pole motor, 12, 102: stator, 12a, 102a: annular magnetic material, 12b, 102b: coil, 12a1, 102a1: protrusion, 14, 104: rotor, 14a, 104a: permanent magnet
Claims (5)
b.前記ステータに対向した位置に設けられると共に、前記コイルの外周部に近接する位置に配置される永久磁石を有するロータと、
を備えると共に、前記コイルに通電したときに生じるローレンツ力によって前記ステータに対して前記ロータを回転させるようにしたことを特徴とする単極モータ。 a. A magnetic material having an annular shape and having a plurality of protrusions formed at predetermined intervals in the circumferential direction; and a stator including a plurality of coils wound around the plurality of protrusions of the magnetic material, respectively. ,
b. A rotor having a permanent magnet provided at a position facing the stator and disposed at a position close to the outer peripheral portion of the coil;
And the rotor is rotated relative to the stator by a Lorentz force generated when the coil is energized.
3. The single-pole motor according to claim 1, wherein two of the permanent magnets are arranged at positions close to the outer peripheral portion of the coil on the opposite side of the magnetic material in the axial direction of the magnetic material. .
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103227546A (en) * | 2013-05-22 | 2013-07-31 | 范家闩 | Commutator-free DC (direct current) electromotor |
CN103733232A (en) * | 2011-08-30 | 2014-04-16 | 日立欧姆龙金融系统有限公司 | Device for reading magnetic recording medium |
KR101801628B1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-11-27 | 김병국 | load motor for testing marine apparatus |
DE102020216126A1 (en) | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Pancake motor, in particular for a motor vehicle |
-
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103733232A (en) * | 2011-08-30 | 2014-04-16 | 日立欧姆龙金融系统有限公司 | Device for reading magnetic recording medium |
JPWO2013030876A1 (en) * | 2011-08-30 | 2015-03-23 | 日立オムロンターミナルソリューションズ株式会社 | Magnetic recording medium reader |
CN103227546A (en) * | 2013-05-22 | 2013-07-31 | 范家闩 | Commutator-free DC (direct current) electromotor |
KR101801628B1 (en) * | 2016-04-25 | 2017-11-27 | 김병국 | load motor for testing marine apparatus |
DE102020216126A1 (en) | 2020-12-17 | 2022-06-23 | Zf Friedrichshafen Ag | Pancake motor, in particular for a motor vehicle |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130205 |