JPH03169248A - 電磁回転機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し腫業上の利用分野〕 回転速度に比例し、しかも電圧リプルとノイズの無い発
電機（タコジェネレータ）若しくは出カトルクリブルの
ない直流電動機として利用されるものである。

〔従来の技術〕

本発明の’ｔＬ　５　Ｋ　’ｌ：ｌ″１似した描成の挾
術は数多く提案されているが、卯論的に猟誤があるもの
が多く、実用化された例はない。

〔本発明が解決しようとしている課題〕第１の課題 複数相の発電機は、その直流出カにリプル電圧を言んで
いるので凹転数に比例した直流出方を得ることができな
く、リブル電圧をコンデンサで平滑化すると時間おくれ
が発生して、回転速庶の変化に正確に追随した電圧が得
られなく、特にタコジエネレータとして使用する場合の
欠点となる間顕点がある。

第２の課題 複数相の直流電動機、特にプラシレス直流電動磯の場合
には相数が少ないので、トルクリブルと電伍ノイズと機
械振動を発生する問題点がある。

第３の課題 ブラシレスの発電機，直流電動機の場合には、整流装置
が半導体回路となり、高価となり、相切４奥時の電磁ノ
イズが発生ずる問題点がある。又磯械振動を発生ずる欠
点がある。

第グの課題 直流電動機の場合に、ゾラシレスの電動機としたときに
、相数は／〜３相となるので、相切換のときの電機子コ
イルの磁気エネルギの消滅と蓄積に時間を要する。

従って高速度とすると、反トルクの発生が増大し、回転
速度の上昇に限界があり、又効率を劣化せしめる問題点
がある。毎分７０万回転以上とすると、鉄損が増大し、
従って発熱量も増大し、効率が著しく劣化する問題点が
ある。

第５の課題 電機子コイルの磁気エネルギの消滅と蓄積にょる鉄損が
あり、効率が劣化する問題点がある。

〔課題を解決する為の手段〕

第１の手段 外周面がＮ極に／様に磁化されている円板状の第１の回
転子と、第１の回転子と同形で、外周面がＳ極に７妹に
磁化されている第一の回転子と、内側面が円前内側面と
同形の外筐ならびにその両側に固着された第１，第２の
測板と、第１，第一υ側板の中央部Ｋ設けた軸受に一助
自在に支持された目転軸と、第１，第コの回転子の外周
回転面か１没７Ｊユさハた：ｌｌｊνＸの窄隙を介して
外１１゛内周面に対目するように第１，第ノの回転子を
離間して回転＋ｉｑ１＋に固電する手段と、外筐内周面
にそって外側円弧曲が順次に固着さハた複数個の磁性体
で作らｆｔだ円筒状の第１の固定電機子と、該電機子の
円筒部より円筒面にそって等しい巾、等しいピッチで配
設された第１の突出部と、隣接する突出部間の円筒部に
捲着された複数勉の第１の電機子コイルと、該電機子コ
イルの配置される円周方向の両側において、電機子コイ
ルを内部に収納するように固定電機子内側より突出され
、突出端部が第１の目転子の外周Ｍ１云面と伜がな空隙
を介して対向する第２の突出部と、第１の固定電機子と
同じ構成で、外筐内周面に固着され、第１の突出部に対
応する第１の突出部ならびに第２の突出部に対応する第
２の突出部ならびに第１の電機子コイルに対碌路を閉じ
、第１の電掘子コイルと第２の突出部端面を第１の回転
子の突出端面を対向し、第２の電機子コイルと第２の突
出部端面を第ノの（ロ）転子の突出端面を対向せしめる
手段と、第１，第２の回転子の回転により、各電機子コ
イルに誘起した発電電圧を加算して導出する発電機若し
くは各電機子コイルに通電したときに、第１，第２の回
転子に／方向の出力トルクを発生ずる直流電動機のいづ
れかとして構成されたものである。

第一の手段 外周面がＮ極に／様に磁化されている円板状の第１の回
転子と、第１の回転子と同形で、外周面がＳ極に／様に
磁化されている第一の回転子と、左右の側板の中央部に
設けた軸受により回動自在に支持された回転軸と、第１
，第記の回転子の外周回転面が設定された距離の空隙を
介して後述する固定電機子の内側面に対向するように第
１，第一の回転子を離間して回転軸に固定する手段と、
左右の側板に両端が固定された磁性体により作られた円
筒状の固定電機子と、該電機子の円筒而において、長手
方向が回転軸の方向となり、等しい巾と等しいピッチで
配設された知形状の複数個の空孔と、磁心Ｋ捲着された
複数個の第１の電機子コイルならびに同じ構成で，同じ
数の第２の電機子コイルと、第１の′１ｋ機子コイルり
イ随心θ）両端を、つれ形状の空孔の左端において、円
周方向の端而に糺合１！Ｊ定して｛ａ路を閉じ、第二の
’＋ｉ’＝機子コイルの磁心の両端を、矩形状の空孔の
右端において、円周方向の端面に衝合固定して磁路を閉
じる手段と、第１，第２の電機子コイルの配置される円
周方回の両側において、電機子コイルを内部に収納する
ように固定電機子内側より突出され、該突出端部が、そ
れぞれ第１，第ノの回転子の外周回１味面と僅かな空隙
を介して対向する突出部と、濤≠牟噂姑士ｍ≠一第１，
第２の回転子の回転により、各電機子コイルに誘起１一
た発電電圧を加算して導出する発電機若しくは各電機子
コイルに通電したときに、第１，第２の回転子に／方向
の出カトルクを発生ずる直流電動機のいづ』Ｌがとして
＋１１７｝成されたものである。

〔作用〕

前述した問題点となる第１〜第３の課題は、周知の／相
，一相，３相の電動機の共通の欠点である。これは相の
概念がある為の問題とも考えられる。３１２，／，θの
概念から推定されることは、相の概念より脱出して０相
即ち無相の電動機とすることにより、上述した問題点が
除去されるものである。

本発明装置は、無相の電動機を構成して、第１〜第５の
課題を解決したものである。

次にその作用を説明する。

電磯子コイルには常に１方向の通電が設定値で行なわれ
ているので、相切換が無く、電機子コイルの磁気エネル
ギの大きい出入がない。

従って、発電機として使用した場合に、回転速度に正確
に比例した応等性の良い電圧出力が得られる作用がある
０）で第１の課題か）９イ決さＵｔる。

電動愼として使用した場合には、同じ理由により、１・
ルクリブルがなく、電気的若しくは機械的振動が除去さ
れるので第２の課題が解決される。

相切換をする整流装置が不要なので、その為のホール素
子を含む半導体制却回路が不要となり、直流電源より電
磯子コイルに通電するのみで回転子の駆動力を得る電動
機を得ることができる。

上述した事情は発電機の場合も同様である。

従って第３の課題が解決される。

電機子コイルに蓄積された碌気エネルギの増減、がない
ので／般の電ｕｔ　１１の場合のように通電を断ったと
きの磁気エネルギの放出による反トルクの発生かない。

従って、高速度（毎分７０万回転以上）の電動機を得る
ことができるので、第ｑの課題が解決される作用がある
。

電機子コイルに磁心はあるが、これを通る磁束量に変動
がないので、鉄損がなく、効率の良好な電動機を得るこ
とができる。

従って、第５の課題を解決する作用がある。

本発明装置は、特に出力の大きい電動機若しくは発電機
が得られる特徴を有するものである。出力に寄与する磁
束の磁路の磁気抵抗が小さく構成されているので上述し
た特徴がある。

〔実施例〕

第１図以降の実施例について本発明装置の詳細を説明す
る。図面の同一記号のものは同一部材を示しているので
、それ等の重複した説明は省略するＯ 第１図（ａ）は、本発明装置の回転子９ａと電機子コイ
ル５ａの説明図である。これ等の部利は第ｄ図（ａ）に
おいて同一記号で示されているものである・回転子１＋
ａは円板状となり、マグネソ１−　’ｘは省略して図示
していない。中央部には回転軸／が固定されている。

回転子４ａの外周は／様にＮ極に磁化されてし・る。

点線で示す記号５ａは電機子コイルで、方形に捲回され
ている。矢印７ａ，７ｂ，７ｃは、磁力線を示している
。

第１図（ｂ）ｉま電機子コイルＳａ，磁力線７ａ．７１
），７ｃを拡大して示したものである。

電機子コイル５ａは、凶示のように、下側と上側の部分
が、１目松子＜ｊａの回伝１４ｂ方向となり、両側部は
磁極面に垂直となっている。回転子グａが矢印八方向に
回転したときに、電機子コイル５ａに誘起される誘ノ１
１電斤の方向は、矢印ｇａ，ｇｂ，ｇｃ，ｇｅＬの方向
となる。

矢印ｇａの方向の電圧に対し、他の辺に発生する訪起電
圧はすべて反対方向である。

下側のコイル部分を貫抽する磁束量と他の３辺のコイル
部分を貞拝する出束量は等しいので、電機子コイル全体
の誘起電圧は消滅する。

屯峨子コイルＳａに欠印ｆｆａと反対力＋７」Ｊ　Ｋ　
ｍ電した場合に、マグネノｌ・回伝子ｑを矢印Ａ方向に
駆動するトルクも同じ事情により発生しない。

本発明装置は、電機子コイノレ５ａの下側の底辺の／辺
のみを磁束が貫挿し、他の３辺のコイノレ部分を磁束が
貫挿しないように構成して、発電機若しくは電動機とし
たことに特徴を有するものである・次にその詳細を説明
する。

実施例について具体的に説明すると、電機子コイルＳａ
により発生ずる磁束は、正１・ノレクと反トルクを発生
する磁束を含んでいるので、反トノレクを発生する磁束
を消滅せしめて正トルクのみを発生せしめて本発明の目
的を達成しても・るものである。

第一図（ａ）　Ｋおいて、円筒形の外筐／／の両側には
側板−１ａ，己ｂが図示のように嵌着されて（・る。

外筐／／は、プラスチック材若しくは、アルミニコ−ー
ムダイキャストにより作られている。外筐／／の内周面
は、円筒の内周面と同形となっているが、外周面は方形
となっていても差支えない。

外筺／／の両側に、ビス４ａ，Ａｂ，・・・により側板
４ａ，己ｂが締着されている。

側板−ａ，２ｂの中央部には、ボール軸受３ａ３ｂが設
けられ、回転軸／が回２助自在に支持される・回転軸／
には、両ｆｕｌｌ而がＮ，ｓ極に／様に磁化された円板
状のマグネノトｑの中央部が固定されている。

マクネノｌ−　１％のＮ　，　Ｓ磁％ｆ密着して，軟鋼
円板′Ｉａ，＃ｂが設けられ、同軸で同期回転するよ体
で作ることもできる。軟鋼円板／ｌａ，＃ｂの外周回転
面シま、それぞれＮ，Ｓ磁極Ｋ／様に磁化され、外周面
と所定の距離の空隙を介して対向する軟鋼円節／３ａ　
＋　７４’　ａにより磁路が閉じられているが、その詳
細は後述する。

軟鋼円筒／．？ａ，／４Ｉａには、電機子コイル５ａ，
３ｂ，・・・，　ｂ　ａ　Ｉ　Ａ　ｂ＋・・・が装着さ
れているがその詳細は第３図（ａｌの展開図により後述
する。

記号７は、回転軸／に矢印Ｃで示す連結部材により連結
された負荷である。発電機の場合には駆動源となる。

第３図（ａ）（ｂ）は、上述した軟鋼でＰＩＥられた円
筒／３ａ，／ｌｌａと電機子コイル！；ａ　，　３　ｂ
　，−乙ａ，Ａｂ，・・・の／ｇＯ度の展開図である。

第３図（ｂ）の展開図は、第ｄ図（ａ）を矢印Ｄ即ち外
周方向よりみた展開図で、半周部が示され、他の半周部
は省略して図示していない。他の半周部も全く同じ構成
となっているものである。

磁路が閉じられている。

電機子磁心／３ａ，／４（ａには、等しい巾の突出部電
機子磁心／．？ａ，／ｌｌａが分離した状態のときに、
第３図（ｂ）に示すように電機子コイル．ｔａ，５ｂ，
・・・と／ｙ　ａ　＋　Ａ　ｂ＋・・・が捲着される。

電機子磁心／３ａ，／ｌ／−ａは半周部のみなので、自
動巻尉機により電機子コイルの捲着ができる。

電機子磁心／．．？ａ，／９ａは後述するように、珪素
鋼板の積層体で作ることもできるが、軟鋼材の加工若し
くはその粉末の焼結によって作ることができる０又珪素
鋼粉の焼結によって作ることができる。

本実施例では、電機子磁心／．？ａ，／９ａはｌｇＯ度
り長さで、全国周を己分割したが、３分割して構成する
こどもできる。

第３図（ｂ）に示すように作られた電機子磁心／Ｊａと
他の半周分の電機子磁心を第コ図（ａ）の外筐／／の左
側より挿入し、電機子磁心／４（ａと他の半周分の電機
子磁心を右側より挿入する。

このときに、電機子コイルの外周部が外筐／／に接触し
ないように、外筐／／に空隙部が設けられて（・る。

側板Ｊａ，，！ｂを左右から締着すると、その押ａ，Ｊ
ｂには、突出部Ｊ−／，ノー己が設けられて、電機子磁
心／３ａ，／ｌｌｂを左右より抑圧するように構成され
ている。

以上の説明より狸１９！ｒされるように、外筐／／の内
周面と回転子ｌＩａ，９ｂの外周面との距離は設定され
た空隙長となり、電機子磁心／３ａ　，／＃ａと回転子
′Ｉａ，／Ｉｂの外周面も等しい空隙長で対向している
。

又屯４幾子コイル５　ａ　，　５　１）　，・・・のν
」側は、ｌＬｄｉｌ伝子４ａの外側回転面に対向し、電
機子コイルＡａ，ｘｂ，・・・の内側面も、回転子ｌｌ
ｂの外側回転面に対向している。

従って、第３図（ｂ）の矢印／７ａ，／’７ｂの巾は、
それぞれ回転子９ａ，ｌｌｂの巾となっている。

空隙部／Ａａ，／乙ｂ，・・・は、回転子ｌｌａ，グｂ
のいづれにも対向していない部分となっている。

第２図（ａ）の点線Ｅを矢印方向よりみた断面図、即ち
第３図（ｂ）の点線Ｊを矢印方向よりみた断面図が第グ
図（ａ）に示されているので次にその説明をする。

第ダ図（ａ）において、電機子磁心／．？ａの四部には
、電機子コイル５ａ，５ｂ，・・・が捲着され、その両
側の突出部の端部は、僅かな空隙を介して、回転子ｌＩ
ａの外周回転面のＮ極に対向している。

他の半周の電機子も同じ構成で、図示していないが、ｙ
個の電機子コイル．！ｒｅ，５ｆ，・・・が装着されて
いる。

又電機子磁心／クａ及び電機子コイルＡａ，乙ｂ，・・
も全く同じ構成となっている。

電磯子コイル５ａを例としてその詳細を次に説明する。

第グ図（ｂ）において、電機子磁心／．？ａの上面には
、プラスチック或型により作らλｔた捲枠（コア），！
．２が固定さ』Ｌ、電機子コイル＆ａは、コアｎと下面
ケｂの外周目伝面のＳ極で磁路が閉じられる。

電板子コイル５ａの通電による磁束は、矢印２３ａと矢
印（点線）　．２Ｊ　ｂとなるが、矢印２３ａで閉じら
れる姐束の磁気抵抗は、矢印Ｑ７ｂで閉じられる４ｂ宋
の磁気抵抗に比較して著しく小さいので、実負的には矢
印２３ａの磁束のみと考えられる。

従って、電機子コイルの左側の磁束密度（矢印２３ｔｓ
と矢印２’ｌａの磁束の差となる。）は右側の磁従って
、回転子ｌＩａは矢印Ｌ方向の駆動力を発生して回転す
る。

上述した事情は、電機子コイルＡａと電機子磁心／ｑａ
Ｋ−ついても全く同様である。通電方向は、両′屯］張
子コイルによる回転トルクが／方向となるようにされる
。

他の電機子コイルについても同じ作用があるので、回転
子タａ，４’ｂには駆動トルクが発生し、回転Ｉｌ！ｌ
Ｉ］／を介して負荷を駆動する直流電動機となる・反ト
ルクが発生するのは、矢印２３ｂの磁束と、回転子ｌＩ
ａの磁束の電機子磁心／３ａの上方えの洩れ磁束による
ものであるが、これ等は著しく小さいので問題はない。

上述した条件を満足１る為に、電機子磁心／３ａ，／４
ａの断面積を充分大きくして磁気飽和を防止する必要が
ある。又電機子コイルの矢印．２Ｊａの磁束密度を大き
くする為に、磁気抵抗を小さくする必要がある。この為
に回転子ｑａの外周面と電機子コイルの両劃の突出部と
の空隙を小さくする必要がある。回転子ｑａが軟鋼製で
あることは、矢印２，？ａの磁路を閉じて｛戯束密度を
大きくする為σ）有幼／よ手段０）ｌりど／よる。

回転子４Ｉａが、電機子コイル５ａの左右の突出部に対
向するときには，回転子’＋ａの外周面近傍の磁束密肛
が増大するので、回転中に鉄損が発生する。回転子ゲａ
２ゲｂを仔素鋼板の積層体で構成すると鉄損は僅少とな
る。

電機子姐心／３ａ，／ダａを通る磁束密度は変らないの
で鉄損はな℃・０ 直流電源より、各電機子コイルに通電１′ると直流電動
磯として回転し、損失は銅損と機械損のみとなるので、
効率の良好な電動機が得られる効果がある。又トルクリ
ブルのないものが得られる効果がある。位置検知素子と
半導体回路かないので、耐熱性があり廉価なブラシレス
電動機が得られる効果がある。

相の切換えがないので、反トルクの発生がない。

従って高速度の電動機が得られる効果がある。

駆動トルク発生の原理は、周知の刷子型の重ね巻き直流
電動機に相似しているので人出力の直流電動鳩が得られ
る特徴がある。

ー転子＜／ａ，　ｌｌ−ｂを１駆動源により／方向に駆
動すると、谷電機子コイルには、誘起電圧が発生ずル（
１）で、直列接続をして、誘起電圧を加算して導出丁る
と発電機となる。小出力の場合にはタコジエネレークと
して利用できる。

効果は電動機として使用した場合と同様である。

出力電圧にリブル分がないので、有効な手段となる。

第ｙ図（ｃ）に示した実施例は、第グ図（ｂ）の電｛洩
子コイルＳａＯ両測の突出部を、図示のように電機子コ
イル５ａを内部に収納するように突出せしめた点が異な
っている。

上述した構成の為に、突出部と回転子ｌｌ−ａの外側回
転面との対向面積が増加するので，磁気抵抗が小さくな
る。

従って、矢印．２４ａ，．２１ｌｂの磁束密度及ひ矢印
ユ３ａσつ降東密度か増大して出力トルクが増大する作
用効果がある。

電機子の形状が少し錯雑となるので、梓素鋼の粉末の焼
結体により構成することがよい。

若しくは、周知の直流電動機の場合のように珪素鋼板の
私層体で構成することがよい。

デＴ”．　３　１ソｌ（ｃ）ｉ／（−＞ｉ、才４，の（
”ｒ．．］’ｌ素鋼板積１・冫フ休を使用したル合に右
効な電機子描成の丈施例である。

第３図＜ｂ＋では、電機子のｒｈ心となる部分は、記号
／、？ａと／７７ｔ＞と己つに分；１，リされていたが
、紀３図（Ｃ）においては、記号２０ａ，２０ｂならび
に記号２／ａ，２／ｂ，・・とに分割されている。

電機子磁心．２０ａ及び４θｂの所定敞置には、電機子
コイル５ａ，５ｂ，・・・及び電｛幾子コイルＡａ，Ａ
ｂ，・・が等しい離間角で捲着されている。

電機子出心２０ａ，；ｌθｂの図示しない裏面の構成は
削実施例と１『判様である。点線Ｊを矢印方向よりみた
断再１１ツ１は、第ｑ図（ａ）と同じである。

電機子磁心２０ａ，．２０’ｏは珪素鋼板を積層固化し
て作られている。両者の中間部の部材ｕ／ａ，２／ｂ，
・・は駄鋼で作られた直方体の形状となってし・る。

点ｍＫを矢印方向よりみた断面図が第ｔ図（ｄ）に示さ
れている。

記号：ｌＯａ，２０ｂは電撮子磁心で、電機子コイノレ
５ａ，Ａａ（点線で示す）の磁心となる部分で、珪Ｘ　
６ｉ＋：Ｉ板私層体で作られている。

記号．２／ａは軟鋼で作られている。

電機子徂心：ｌＯａ，．２０ｂの下側の突出部は、回転
子ｌｌａ，ｌｌｂの外側回転面と僅かな空隙を介して対
向している。

第３図（Ｃ）の矢印／ｇａ，／ｇｂは、それぞれ回転子
＃ａ，／ｌ−’ｌ：＋の外周而の巾を示し、矢印／ｇｃ
は両者の対向距離を示している。

第３図（Ｃ）の構成０）電機子を第２図（ａ）の外筐／
ｌに園定する手段の／例を次に説明する。

軟鋼ブロノク２／　ａ　，　２ｌ　ｂ　，・・・（他の
半周抑の軟鋼ブロックも含む）を外筐／／の内周面の所
要位置に固着する。次に外ｖ／／の両側より電機子２０
ａ，２０ｂを挿入し、側板．２ａ，己ｂの締着により、
：ｌ３ａ，．２３ｂ部（第ｑ図（ｄ）図示）を圧接して
磁路を開じることにより構成される。本実施例の作用効
果は前実施例と同様である。

第ｑ図（Ｃ）の電板子コイル５ａの通電による矢印．２
３ａの磁束密庶を更に増大して出力トルクを大きくする
手段が第ｑ図（ｅ）　Ｋ示されている。

第ダ図（ｅ）　’Ｌおいて、電機子磁心，／３ａにコ型
の軟鋼部材２３の碌路開放端が固着されて磁路が閉じら
れている。

軟鋼部材２３は、電機子コイル５ａの下側のコイル部分
を、電機子磁心／３ａとともに内部に収納する形となっ
ているので、矢印２３ａの磁束の磁路は完全に閉じられ
て磁束密度が著しく増大する。

回転子’＋ＰＬによる磁束は、矢印：Ｌ’ｉｈ，ユ’ｘ
ｂなので、′屯｛蔑子コイル５ａの左右の磁東密鹿は第
ダ図（Ｃ｝の場合より太ざい差が発生し、回転子４（ａ
の矢印Ｌ方向の駆動１・ルクが増大する作用がある。

他の作用効果は前実施例と同様である。

他の祖磯子コイルについても上述した構成となっている
ので同じ作用効果がある。

第２図（ｂ）は、本発明装置の他の実施例である。

第２図（ｂｌにおいて、回転子／０＋ａ，／Ｏｂと軟鋼
因節／０と励磁コイル９以外の部材は、第二図（ａ）と
同じ構成のものである。

回転軸／には、軟鋼製の円柱／０の中心部が固定され、
その両側には軟鋼製の円環で作られた回転子／Ｏａ，／
θりの内周部が嵌着されている。

動伽；コイルクは、円環状のコアｆｆＫ捲回され、コア
ｇの外周部は、電｛幾子磁心／Ｊａ，／’ｌａの中火部
に固定されている。

励磁コイルヲに直流ｔ源より通電すると、回転千／Ｏａ
，／Ｏｂの外周面は、それぞれ／様にＮ，Ｓ極に励磁さ
れる。従って、回転子／Ｏａ，／Ｏｂは、第ｄ図（ａ）
　ｆ’）回転子ＩＩａ，４’ｂと同じ作用を行なうもの
となるので、助山型の直流電動機として、第２図＋ａ）
の場合と全く同じ作用効果を有するものとなる。又発電
機としても同じ作用効果を有するものである。従って、
本発明の目的が達成される。

次に第２図（Ｃ）に示す芙施例について説明する。

第２図（ｃ）　Ｋ．おいて、回転輔／には、軟鋼製の円
柱／０の中心部が嵌着され、その両測には、円環状のマ
グネノｌ−　／Ｏｃ　，　＃）ｄの内周部が嵌着されて
いる。

マグネノト／θＣの内周面はｓ　極に、外周面はＮ極に
／様に磁化され、又マグネノト／ＯｄＯ内，外周面は、
それぞれＮ，Ｓ極に１様に磁化されている。従って、マ
グネソ｝＃ｌ：’ｃ，／Ｏａは圓転子となり、外周Ｖ転
山１は／様にＮ，Ｓ極に出化され、第ｄ図（ａ＋り回転
子’％ａ，４’ｂと同じ作用を行なうものとなるので、
点線Ｂで示す外側部を第一図（ａ）の外筺／／，電機子
碌心．／Ｊａ，／ダａ，電：炊子コイルＳａ，！ｉｂ，
・・・，６ａ，６ｂ，・・・，軸受３ａ，３ｂにより構
成すると、同じ作用効果を有する直流電動機若しくは発
Ｍｉｄとなる。

従って本発明の目的を達成できるものである。

第Ｓ図（ａｌ（ｂ）に示すものは、電機子の１也の実施
例をボしたものである。第Ｓ図（ａ）において、電機子
磁心．２串ま軟鋼で作も，ｉｔ．Ｉｇｏ度即ち半周分の
みが示されている。他の半周分も全く同じ構成となって
いる。

前実施例と異なり、電機子は円筒状と７より分割されて
いない。

記号ｕ７ａ，．２７ｂ，・・・は長方形の空孔で、打点
部２ｇａ，．２ｇｂ，．２ｑａ　，，！９ｂ等は凹部で
、電機子磁心２Ｌの）享さの％たげ凹んだ段部となって
いる。

第Ｓ図（ａ）の空孔ユ７ａ，．２７ｂ，・・・に電機子
コイル３ａ，！；ｂ，・・・及び電機子コイルＡａ，ｉ
＞ｂ，・・を装着したものが第Ｓ図（ｂ）に示さ２′シ
ている。

第５図（ｂｌにおいて、打点部Ｊ？ａ，．２？ｂ，・・
・は空孔となる。

磁心３０ａ，　３０ｂ，　−　，　３／ａ　，　３／ｂ
　，　−には電機子コイル．！ｒａ，５ｂ，・・・，Ａ
ａ，Ａｂ，・・・が図示のように捲着され、これ等の磁
心の両端の段部を利用して空孔２７ａ，．２７ｂ，・・
・に固着されている。

固定電機子となる円筒状の電機子磁心４乙の両側は、第
．，！図（ａ）の外筐／／の内周面に挿入固定されるの
で、回転子ｔＩａ，９ｂの外周回転面は空隙を介して電
機子コイル５ａ，５ｂ，・・・と電機子コイルＡａ＋６
’ｂ＋・・・とそれぞれ対向している。対向部の巾が第
Ｓ図（ｂ）で矢印／’）ａ，／’７ｂとして示されて？
る。

外１Ｍ−／／を除去ｌ７、電機子｛戯心．２乙の両側に
側板己ａ，．２ｂの外周を固着ｌ２ても同じ目的が達威
できる。この場合には、電機子磁心４乙が外筐を兼ねる
こととなる。

次に屯磯子コイルと、その磁心の詳細を昂１｛幾子コイ
ル３−ａを例と１２で説明する。第６図（ａ）ｌＬおい
て、電機子コイル５ａは、軟餉板により作られた碌心Ｊ
（；’　ａ　ＶＣ　’ｆ４　ｙｌｆされる。矢印Ｆ方向
よりみた図かぁ乙図＜ｃ＋、矢印Ｇ方向よりみた図が第
乙図（ｂ）　’ｓので、三者を１井せて■１１明する。

第６図ｔｂ＋の紀号３θは段部の境界を示ｌ７、上部は
Ｆ部より突出している。第６図（ｃ）１において、砲心
．３０ｈは、上方より′屯磯子｛１、・心λ乙の空孔の
段部に挿入固着され、磁心ＪＯａと電機子イ１１．心ユ
乙は砒路が閉じられる。点線４ａは、ＩＩ−．１１転子
ｌＩａの外周回転面のＮ憾を示している。他の電磯子コ
イルも同じ手段により電機子硼心２乙に装着されている
。

四転子４ｆａの１４極の蜘束は、電機子コイル３ａσつ
町側の突出部を辺ｊり、次１（亀機子磁心２乙を通り、
次に電機子コイル４ａの両側の突出部を通り、回伝子ｌ
ｌｂの外周Ｓ極曲で閉じられる。電機子コイルによる磁
束は、磁心．３０　ａと回１１云子／／ａを通るものが
大部分なので、第ｑ図（ｂ）の場合と同様な作用効果が
ある。従って、各電機子コイルに直流電源より通電する
ことにより、／方向の出力トルクを得ることができるの
で直流電動機として利用できる。回転子クａ．　，　４
Ｉ．ｂを駆動源により回転すると、電機子コイル［誘起
電圧が発生ずるので発電機となる。作用効果は前実施と
同様である。

従って本発明の目的が達威されるものである。

回転子ｌＩａのＮ極の磁束が通る磁心３θａの磁路か磁
気的に飽和すると洩れ磁束により、反１・ルクを発生ｌ
２て出力トルクを減少するので実用性が失なわれる。従
って、磁心３０ａ，電機子砧、心４乙の磁束の池る断面
積を出力に対応Ｉ７て充分に大きくする必要がある。

本尖施例の磁心３０　ａとその装着手段を変更ｌ，て叱
較的太きい出力の電動機に適Ｉ，た手段を、電機子コイ
ル．５′ａを圀とｔ７て次ｖｃ　ｒＪ２明する。

第Ｌ図（．３．）において、電機子コイル５ａは、コ型
の磁心．３０ａに捲着され、磁心３０ａは、第Ｓ図（ａ
）の空孔２７ａの左端の裏面に図示のように園着される
。

囚着手段は周知０いかなる手段でもよいが、磁心３ｔ）
ａと′，１Σ槻子イｉＭ心九とは礎路が閉じられて（・
る必寞がある。

砒心．３０ａのイ１剋ｉ，ｙ，（，開放端は、回転子Ｉ
ｌａのＮ極而に僅かな空隙を介して対同されている。

電｛幾子コイル５ａの通電によるルカ束は、矢印、２３
ａσ）方向θ）ものが大部分で点線矢印．２３ｂの礎束
は４ｌ７く小さい。一転子ｌ／ａは軟鋼なσつで、矢印
２３ａの磁東の碌気抵抗か小さい為である。

回仏子グａの磁束は、矢印２ヶ，．２グａ，．２１ｌｂ
の方向となるので、碑心３０ａの左側と右側では、右側
の砒心内の砒束琵度が大きくなり、回転子ダａは、矢印
Ｌ方向の駆動１・ルクが得られて回転する。

他の電機子コイルについても同じ構成なので、ｌ方向の
駆動トルクが得られて直流電動俄とｔ２て四転する。

回転ｊ’＜／ａ，４’ｂを駆動源により回転１ると発′
屯磯となる。

作用効果は前実施例と同様である。

上述ｔ７た説明より判るように、出力１・ルクが増犬ず
る作用効果がある。他の電機子コイル５ｂ，Ａｂ，・・
・及び電機子コイルＡｂ，　乙ｃ，・・・の各ｌ組のも
のも同じ構成なので同じ作用効果がある。

上述した論理は、磁束の通る磁路の磁性体が飽和｛２な
いことが条件となっている。従って、各部の陳束量に対
応ｔ，た断面積と導磁率を考慮ｌ７た磁性体磁心とする
必要がある。

本発明装置においては、勿゛分／０万回転位の高速回転
でも、口転子９ａ，４ｂ，／Ｏａ．，／Ｏｂが軟鋼製な
ので、遠心力による破損が防止される特徴がある・第２
図（ａ）の場合には、マグネソトクの外周にニノケルス
リーブ３を被冠とすると、遠心力破損が防止される。

次に本発明装置を発電機若１，＜は電動機として構成ｌ
７た場合の特徴を次に説明１′る。

電機子コイルには、常に／方向Ｋ／定の電流が流れてい
るので、蓄積されている磁気エネルギの変化がない。従
って、電動機の場合にはトルクリブルのない出力トルク
が祠られ、発電撮の場合には、電圧リプルを含まない回
動速度に比例する電圧出力が得られる特徴がある。又速
度変動のある場合には、応答性０）早い電圧出力が得ら
れる特徴かあるので、タコジエネレータと１７で有効な
技術を供与できる・ ノラシレスの１１４成と／エリ、電磯了コイルの通電制
ｊ’ｉｌｉｌのＺ）の電ｒ−　１−ｉｌ路が不′ｄとな
るので小型廉何で耐熱性のある発電機若１，＜は電動機
が得られる・電機子コイルの通電の切集の為の整流装置
が不聖となる％徴がある。

′屯磯子コイルの・詠気エネルギの蓄債と放出がないの
で、高速鹿でも反トルクの発生がなく、効率σつ良好な
高速電動｛幾が得られる。又鉄損がないので効率が良好
となる。

電機子電流が変化なく、又その方回も変らないので、電
磁的ムノイズと機械振動の発生が除去される特徴がある
。

′ｔＬ動憬σつ場合に、段数１１Ｉ・１ある′屯俵了コ
イルθつｌ個を発電コイルとして使用ｌ７、他をトルク
発生のコイルとすることにより、発電コイルの出力によ
り電振子コイルの通電制御を行なうことができるので、
定速制御を行なうことができる。発電コイルの出力は時
間おくれがないので、正確で応答性のある定速制御が得
られる特徴がある。

〔効果〕

第１の効未 トルクリプルのない平坦なトルク特性のある電動機若１
（はりプル電圧のない発電機が得られる。

第２の効果 整流装置が不要と７エリ、プラシレスとなり、又電機子
電流！ｉコＩＪ御の為の通電制御回路が除去される。

第３の効果 反１・ルクの発生がないので、高速度電動撮をイ４Ｊる
ことかできる。

第ダの効果 鉄損がなく、反トルクの発生もないので効率の良好な電
動機若Ｌ＜は発電機を得ることができる。

弟，Ｓ−　０）効果 電機子コイルの通電量シま変化なく、又通電方向も変ら
ないので、電磁ノイズと機械振動が著１，　＜小さくな
る。

第乙の効果 回転子の回転面の磁極はＮ，Ｓ極となり、電機子妹心に
より閉じられる磁路長がみじかくなり、構成が簡素化さ
れ、強い磁界が得られ、又電機子コイルの数も回１販子
の径を大きくすることにより多く耽って、より太きい出
力トルクを得ることができる。

第１の効果 第ｑ図（ｂｌ（ｃｌ（ｅ）　，第乙ＩＸＩ（Ｃ）（ｄ）
について説明ｌ２た埋由により、出力１・ルク若Ｌ＜は
発電出力を増太せＩ７めることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図シま、本発明装置のマグネノ１・回転子によるト
ルク発生と誘起電圧発生の原理の説明図、第２図は、本
発明装置の構成の説明図、第３国は、固定電機子の展開
図、第ｑ図シま、電機子コイルと電機子磁心の詳細な説
明図、第Ｓ図は、固定電機子の他の実施例の展開図、第
２図は、第Ｓ図の実施例の電機子コイルと電機子磁心の
詳細な説明図をそれぞれ示す。 ／・・・回転軸、　．．２ａ，．２ｂ−側板、　３ａ，
３ｂ−・・軸受．　　／Ｉ，ｑａ，４’ｂ，／０，／Ｏ
ａ，／Ｏｂマグネソトと回転子、　　５ａ，５ｂ，・・
・，Ａａ，Ａｂ，・・・電機子コイル、　７・・・負荷
、　ｇａ，ｇｂ・゛′通電方向、　　７ａ，？ｂ，・・
磁力線の方向、３・・ニノケルスリーブ、　ｇ・・・巻
枠（コア）、９゜゛゜励磁コイル、　／／・・・外筐、
　／５ａ，／５ｂ・・・境界部、　己−／，己一己・・
・突出部、　／３ａ，／’１ａ　，２０ａ，２０ｂ，２
１ｙ・・・電機子磁心、　Ｂ・・・電１切幾の外筐部分
、　／Ａａ　，／６ｂ，−，２７ａ，．２？ｂ　，−空
孔、　２／　ａ　，　−２／　１）　＋　”’軟鋼板、
　２．３ａ，．２Ｊｂ，２ｌＩａ．コ／／−ｂ，，ｌ’
ｌ’・・・磁束の方向、　ユコ・・・コイルの捲枠、　
２ｇａ，　．２ｇｂ，，＋９ａ．，ｕ９ｂ・・・段部の
凹部、３０ａ，　３０ｂ，　−　，　．？／ａ　，　Ｊ
／ｂ　，　−磁心、　３０−・・段部の境界部、 慕 ２ 図（ｎ） 「一 五一一］ 第３図ｃａ） 第３ 図（１，） 茗 ５ 図（ａ冫 ＋．−６ 第 ６　図（ａ） 第 ６ 図（拘 ５α 奉 ５ 図（６）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周面がＮ極に１様に磁化されている円板状の第
   １の回転子と、第１の回転子と同形で、外周面がＳ極に
   １様に磁化されている第２の回転子と、内側面が円筒内
   側面と同形の外筺ならびにその両側に固着された第１、
   第２の側板と、第１、第２の側板の中央部に設けた軸受
   に回動自在に支持された回転軸と、第１、第２の回転子
   の外周回転面が設定された距離の空隙を介して外筐内周
   面に対向するように第１、第２の回転子を離間して回転
   軸に固定する手段と、外筐内周面にそって外側円弧面が
   順次に固着された複数個の磁性体で作られた円筒状の第
   １の固定電機子と、該電機子の円筒部より円筒面にそっ
   て等しい巾、等しいピッチで配設された第１の突出部と
   、隣接する突出部間の円筒部に捲着された複数個の第１
   の電機子コイルと、該電機子コイルの配置される円周方
   向の両側において、電機子コイルを内部に収納するよう
   に固定電機子内側より突出され、突出端部が第１の回転
   子の外周回転面と僅かな空隙を介して対向する第２の突
   出部と、第１の固定電機子と同じ構成で、外筐内周面に
   固着され、第１の突出部に対応する＠第１＠の突出部な
   らびに第２の突出部に対応する＠第２＠の突出部ならび
   に第１の電機子コイルに対応する第２の電機子コイルを
   備えた第２の固定電機子と、第１、＠第１＠の突出部の
   突出端面を対向して磁路を閉じ、第１の電機子コイルと
   第２の突出部端面を第１の回転子の外周回転面に対向し
   、第２の電機子コイルと＠第２＠の突出部端面を第２の
   回転子の外周回転面に対向せしめる手段と、第１、第２
   の回転子の回転により、各電機子コイルに誘起した発電
   電圧を加算して導出する発電機若しくは各電機子コイル
   に通電したときに、第１、第２の回転子に１方向の出力
   トルクを発生する直流電動機のいづれかとして構成され
   たことを特徴とする電磁回転機。
2. （２）外周面がＮ極に１様に磁化されている円板状の第
   １の回転子と、第１の回転子と同形で、外周面がＳ極に
   １様に磁化されている第２の回転子と、左右の側板の中
   央部に設けた軸受により回動自在に支持された回転軸と
   、第１、第２の回転子の外周回転面が設定された距離の
   空隙を介して後述する固定電機子の内側面に対向するよ
   うに第１、第２の回転子を離間して回転軸に固定する手
   段と、左右の側板に両端が固定された磁性体により作ら
   れた円筒状の固定電機子と、該電機子の円筒面において
   、長手方向が回転軸の方向となり、等しい巾と等しいピ
   ッチで配設された矩形状の複数個の空孔と、磁心に捲着
   された複数個の第１の電機子コイルならびに同じ構成で
   同じ数の第２の電機子コイルと、第１の電機子コイルの
   磁心の両端を、矩形状の空孔の左端において、円周方向
   の端面に結合固定して磁路を閉じ、第２の電機子コイル
   の磁心の両端を、矩形状の空孔の右端において、円周方
   向の端面に衝合固定して磁路を閉じる手段と、第１、第
   ２の電機子コイルの配置される円周方向の両側において
   、電機子コイルを内部に収納するように固定電機子内側
   より突出され、該突出端部が、それぞれ第１、第２の回
   転子の外周回転面と僅かな空隙を介して対向する突出部
   と、 第１、第２の回転子の回転により、各電機子コイルに誘
   起した発電電圧を加算して導出する発電機若しくは各電
   機子コイルに通電したときに、第１、第２の回転子に１
   方向の出力トルクを発生する直流電動機のいづれかとし
   て構成されたことを特徴とする電磁回転機。