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JPH06153479A - 電磁モータ - Google Patents

電磁モータ

Info

Publication number
JPH06153479A
JPH06153479A JP4314053A JP31405392A JPH06153479A JP H06153479 A JPH06153479 A JP H06153479A JP 4314053 A JP4314053 A JP 4314053A JP 31405392 A JP31405392 A JP 31405392A JP H06153479 A JPH06153479 A JP H06153479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
electromagnetic motor
magnets
motor according
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4314053A
Other languages
English (en)
Inventor
Crewstarhouse George
クルースターハウス ジヨージ
Packett Girard
パケツト ジラード
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magnetospheric Power Corp Ltd
Original Assignee
Magnetospheric Power Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US07/656,798 priority Critical patent/US5191255A/en
Priority to AU26075/92A priority patent/AU655321B2/en
Priority to ES92116693T priority patent/ES2091377T3/es
Priority to DE69211992T priority patent/DE69211992T2/de
Priority to EP92116693A priority patent/EP0590185B1/en
Priority to DK92116693.0T priority patent/DK0590185T3/da
Priority to AT92116693T priority patent/ATE140108T1/de
Priority to CA002080162A priority patent/CA2080162A1/en
Application filed by Magnetospheric Power Corp Ltd filed Critical Magnetospheric Power Corp Ltd
Priority to JP4314053A priority patent/JPH06153479A/ja
Publication of JPH06153479A publication Critical patent/JPH06153479A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/14—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with speed sensing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2793—Rotors axially facing stators
    • H02K1/2795—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2796—Rotors axially facing stators the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets where both axial sides of the rotor face a stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/10—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using light effect devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】回転速度が増加すると電力消費が減少するよう
な高速の機械的動力を提供する。 【構成】この電磁モータには、その周辺部に複数の磁石
が配置された回転子２である。望ましい形は、隣接する
磁石が、外側に向いた逆の極性をもつようにする。回転
子２の周辺部に近接して、一個あるいは複数個の電磁石
８が配置されるので、回転子２が回転すると、回転子に
装着された磁石が、電磁石の磁極の近くにやってくる。
駆動回路によって電磁石８に電流が供給され、基本的に
は、回転子２のすべての角度位置で、回転子をある必要
な方向に回転させるように、回転子２の回転に対応して
あらかじめ決められた位相関係で流される。光を反射す
る反射性物質が、回転子上のあらかじめ決められた角度
位置に配置されていて、反射される光を受けているかど
うかによってその出力が変化する信号を作り出す光検出
装置３０があり、この信号が増幅されて、電磁石に対す
る駆動電流を作り出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁モータの分野に関
するもので、特に、永久磁石を装着した回転子（ロー
タ）が、電磁固定子に供給される交流位相電流によって
回転する電磁モータに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機械
的動力を提供することにある。本発明のもうひとつの目
的は、回転速度が増加すると、電気入力の電力消費が減
少するような、高速の機械的動力を提供することにあ
る。
【０００３】
【課題を解決するための手段】これらの目的、あるいは
その他の目的を実現するために、本発明の装置は、その
周囲に複数の磁石が装着された回転子と、モータの周辺
部に隣接して配置された電磁石と、電磁石を磁化する装
置から構成され、回転子の回転に伴って、あらかじめ決
められた位相関係で電磁石の極性をかえて、電磁石と複
数の磁石との間の反発力と引力を利用して、回転子を回
転させる装置である。
【０００４】本発明のその他の目的、利点、新しい特徴
などは、添付された図面と共に示される、以下の本発明
の詳細な記述から明らかにされよう。
【０００５】
【実施例】図１は、本発明による装置の前面図を示す。
その端面図で示される回転子２は、回転軸４によって支
えられ、その回りを回転する。回転子２は、ネオジウム
・鉄・ホウ素合金のような非磁性体の導電性物質で作ら
れるのが望ましい。回転軸４は、その両端で、基底部６
に支持される。一個、あるいはそれ以上の電磁石８が、
適切な方法で装着され、回転子２の周辺に配置される。
図１では、４個の電磁石８が示されているけれども、ど
んな適切な数の電磁石を使用しても構わない。また、電
磁石８の全てが、回転子２の同じ側に配置されても構わ
ないが、図１に示される本実施例では、電磁石８は、回
転子２の両側に配置されている。電磁石はＵ字形をして
いるのが望ましい。電磁石８の周囲にはコイル１０が巻
かれている。以下に詳細が記述されるように、適切な電
流がコイル１０に供給され、電磁石８に磁場が誘起され
る。コイル１０を流れる電流の方向によって、電磁石８
のある一方の磁極が南極になったり北極になったりす
る。接地シールド１２が、全装置をシールドするために
使用される。
【０００６】図２及び図３は、本発明の第一の望ましい
実施例の回転子２についての詳細図である。図２は、回
転子２の側面図を示し、図３は回転子２の透視図を示
す。回転子２の周辺部１４には、複数のスロット１６が
ある。望ましい実施例では、スロットは周辺部１４に、
お互いに端部を接するように配置され、多角形の形状を
つくる。図示された例では、８個のスロットが示され、
したがって八角形の形状を示している。図３に更に明瞭
に示されるように、スロットは回転子２を貫通してい
る。このスロットは回転子２に装着され、回転子と共に
回転する永久磁石を収納する。スロット１６は台形の形
が望ましい。
【０００７】図４と図５は、それぞれ、スロット１６に
挿入される永久磁石１８の上面図と側面図である。磁石
は台形プリズムの形状である。図４に示される上面図が
台形形状を示している。図４では、磁石の上辺と底辺が
平行であり、左右の側辺が、上部の方が底部よりも若干
広がっている。したがって、図２に明確に示されるよう
に、この台形形状が、回転子２にあるスロット１６にぴ
ったり填まりこんで、回転子２の周辺部１４で、その端
部を接して並ぶ磁石の列を形成する。
【０００８】ここでは台形形状が示されているけれど、
その他の形状をとることも出来る。例えば、磁石は標準
的な長方形の形状でもよい。一般的には、磁石１８は、
磁極として機能する二つの細長い対向する磁極面を持
つ。磁石はスロット１６に差し込まれるか、あるいは、
磁極面の必要とする一方が外を向くように回転子２に装
着される。このように、ひとつの磁石１８の二つの磁極
面を貫通する磁石の双極子軸が、回転子２の回転軸とほ
ぼ平行となる。また、回転子２のそれぞれの側面に８個
の磁石が示されているけれど、使用される磁石１８の数
は、全体構造の大きさなどの要因によって変わりうるも
のである。
【０００９】以下に述べるように、磁石１８と電磁石８
の間の磁気引力と反発力が、プッシュ・プル効果を生
じ、これが時計回りあるいは反時計回りに、回転子２を
回転させる。磁石１８の端から端までが長ければ長いほ
ど、それぞれのプッシュ・プル継続時間が長い。このよ
うに、本発明による電磁モータの出力は磁石１８の長さ
に関係している。望ましい実施例では、８個の磁石１８
が端と端を接して回転子２の周囲に配置され、したがっ
て、それぞれの磁石１８は、回転子２の周長の４５°に
対応する長さを持っている。しかし、異なる個数の磁石
を採用することも同様に可能である。例えば、回転子の
周囲に６個の磁石を端と端が接するように配置して、六
角形の形状にすることが出来る。そのような実施例で
は、それぞれの磁石１８は、回転子２の周長の６０°に
対応する長さを持つ。そのような装置の出力は、８個の
磁石を持つ装置に比べて相対的に増加している。
【００１０】図５にもどると、台形プリズムのそれぞれ
の台形面は磁石１８の磁極面であることがわかる。図５
は、磁石１８の上部が北極であることを示している。文
字Ｎが図５の図の長さ方向に沿って繰り返され、上部が
全体にわたって北極であることを示している。同様に、
図５の図で、その下部は南極である。図４は磁石１８の
上面図で、図５はその側面図であるので、図４の図は、
北極面の端面図であることが理解出来よう。本発明によ
ると、磁石１８は、ある磁石の外に向いた表面が、表面
全体として磁石のひとつの磁極となるように、スロット
１６の中に差しこまれる。内側にむいた表面は、磁石の
もうひとつの極面である。
【００１１】図６は、本発明による第二の実施例の回転
子２の一部分の部分展開図を示す。図４および図５の永
久磁石と基本的には同様の永久磁石１８がトレイ２０に
接着されている。トレイ２０には、トレイ２０を脱着可
能な形で回転子２に固定するためのファスナ２２がつい
ている。図６の実施例では、ファスナ２２はネジであ
る。トレイ２０にはいった磁石１８を納めるためにスロ
ット１６がある。しかし、もしトレイと同じ高さに磁石
を保持するトレイが使用される場合には、スロット１６
はなくてもよい。図示された実施例では、ファスナ２２
は、トレイ２０にあるタブ２４の穴を通して、回転子２
にある穴２６に差し込まれる。穴２６はネジ穴とするこ
とが出来る。したがって、トレイに接着された磁石は素
早く、簡単に取りはずすことが出来て交換可能である。
【００１２】図２に戻ると、望ましい実施例では、磁石
１８は、回転子２の周辺部１４にあるスロット（あるい
は他の装着方法で）に、順番に、異なる磁極面が外側を
向くように挿入されていることが理解されよう。
【００１３】図２は、また、回転子２の表面にある反射
性物質２８を備えた複数の領域を示す。反射性物質２８
は、回転子２が回転すると、軸４に対してある決まった
位置で、回転子２の上の反射性物質のある領域と反射性
物質のない領域が交互に繰り返すように、軸４から一定
の半径のところに配置するのが望ましい。この反射性物
質２８は、光検知装置と共に使用され、回転子２の角度
位置を決める。
【００１４】図１は、フレーム６に装着されたブラケッ
トあるいはアームのような適当な支持装置３２によって
支持された光検知装置３０を模式的に示す。光検知装置
は、フォトセル、フォトダイオード、フォトトランジス
タ、あるいはその他の適当なエレクトロニクス・デバイ
スである。回転子２が回転すると、光検知装置３０から
の信号は、反射性物質２８の部分が光検知装置３０に重
なっているかどうかによって二つの異なる値の間を変動
する。この出力信号は、以下に述べるように、電磁石８
のコイル１０に供給する電流の極性をコントロールする
ために使用出来る。この出力信号は、また、タコメータ
への信号供給など、その他の適切な目的のために使用出
来る。
【００１５】次に図７に目を転じると、図１の光検知装
置３０を含む駆動回路、および電磁石８のコイル１０に
駆動電流を供給する付加回路が模式的に示されている。
光検知装置３０は光トランジスタで、そこに入ってくる
光の量に応じて電流を流す。光検知装置３０の隣には発
光ダイオード（ＬＥＤ）３４が装着されている。ＬＥＤ
３４は、図１に示される支持装置３２に装着されるかあ
るいはその他の形で支持される。ＬＥＤ３４は光線を回
転子２の表面に当てる。反射性物質２８が光トランジス
タ３０とＬＥＤ３４の隣にきている時には、光は光トラ
ンジスタ３０上に反射され、光トランジスタに電流が流
れる。抵抗３６が電源電圧と光トランジスタ３０のコレ
クタの間に取りつけられている。したがって、光トラン
ジスタ３０のコレクタ電圧は、ＬＥＤ３４からの光が反
射性物質の一部によって反射されているかどうかによっ
て高い値と低い値の間を変化する。
【００１６】トランジスタ３０のコレクタは、論理ゲー
ト３８と４０の入力に接続されている。論理ゲート４０
には、論理ゲート４２の入力に接続される出力がある。
論理ゲート３８、４０、４２は二入力のＮＡＮＤゲート
である。入力信号を、すべてのＮＡＮＤゲートの入力に
接続して、二入力ＮＡＮＤゲートのような多入力・反転
出力のＮＡＮＤゲートを、インバータとして使用するの
は一般的である。論理ゲート３８、４０、４２のところ
に、他の様々の論理ゲートが使用出来るけれども、ここ
での目的は、光トランジスタ３０のコレクタにつなが
り、逆の論理状態である二つの出力をつくることであ
る。
【００１７】論理ゲート３８と４２の出力は、アンプに
接続される。それぞれのアンプは、二段のトランジスタ
をもっている。論理ゲート３８の出力に接続されるアン
プには、トランジスタ４４と４６があり、論理ゲート４
２の出力に接続されるアンプには、トランジスタ４８と
５０がある。アンプの出力は、トランジスタ４６と５０
のコレクタで、抵抗を通して、それぞれツェナー・ダイ
オード５２と５４に接続されている。ツェナー・ダイオ
ード５２と５４は、トランジスタ４６あるいは４８から
高い電圧状態を受け取れば、ツェナー・ダイオードは逆
バイアスとなり、その逆バイアス破壊電圧に対応した電
圧調整器として機能する。図７の回路の出力は、それぞ
れＧA 、ＧB で示されている。これらの出力に現われる
信号は、反射性物質２８の小片が光トランジスタの部分
に来ているかどうかによって、高い電圧と低い電圧の状
態の間を変化する。
【００１８】図８は、電磁石８のコイル１０の模式図で
ある。付加される駆動回路が示されており、それは図７
の回路からの電圧ＧA とＧB を受けるように接続されて
いる。駆動回路は、コイル１０に電流を供給する。コイ
ル１０を流れる電流の方向は、ＧA とＧB のどちらの信
号が高電圧状態であるかによって決まる。
【００１９】図８に示される駆動回路の一部には、四個
の動力用ＭＯＳＦＥＴ（酸化物半導体）５６、５８、６
０、６２が含まれる。図示されるように、動力用ＭＯＳ
ＦＥＴ５６、６０のドレインは適切な供給電圧１２Ｖ、
２４Ｖあるいは３６Ｖを与える電源に接続され、動力用
ＭＯＳＦＥＴ５８、６２のソースは接地されている。動
力用ＭＯＳＦＥＴ５６と６０のソースは、それぞれ、動
力用ＭＯＳＦＥＴ５８と６２のドレーンに接続されてい
る。動力用ＭＯＳＦＥＴ５６のソースは、また、それぞ
れのコイル１０の最初の端子に接続されている。コイル
１０は、図示されるように、並列に接続されている。全
体として６４とラベルのついたスイッチが、それぞれの
コイルの第二の端子の間に配置され、適当なスイッチを
開くことによって、一個あるいはそれ以上のコイル１０
を回路から切り離すことが可能である。このように、コ
イルのあるものが通常は切り離された状態で、しかし必
要な時には接続されて、余分の動力を提供出来る。第一
のコイルおよびそれに続くコイル１０の第二の端子は、
これらのスイッチ６４の方法で、動力用ＭＯＳＦＥＴ６
０のソースに接続されている。
【００２０】反射性物質２８が光トランジスタ３０の所
にきた時には、ＧA は高電圧状態で、ＧB は低電圧状態
である。したがって、電流は、動力用ＭＯＳＦＥＴ５６
のドレインからソースに流れ、コイル１０を通って、Ｍ
ＯＳＦＥＴ６２のドレインからソースに流れ、グランド
に流れる。この時には、動力トランジスタ５８と６０は
電流を流さない。非反射性の領域が光トランジスタ３０
の所にきた時には、Ｇ A は低電圧状態で、ＧB は高電圧
状態である。したがって、電源からの電流は、動力用Ｍ
ＯＳＦＥＴ６０のドレインからソースに流れ、コイル１
０を通って、ＭＯＳＦＥＴ５８のドレインからソースに
流れ、グランドに流れる。後者の状態では、電流は、コ
イル１０を通って、前者の場合とは逆の方向に流れる。
したがって、電磁石の極性が反転する。
【００２１】つぎに、本発明の望ましい実施例の動作の
詳細が図９、１０、１１について記述されている。これ
らの三つの図では、装置の三つの動作状態が時間変化の
順番にしたがって図示されている。三つの図を通じて、
電磁石８は、固定された位置に置かれている。また、Ｌ
ＥＤ３４と光検知装置３０が固定された位置に配置され
ているのが模式的に示されている。これらの固定された
装置に相対的に、回転子２が回転するのが示されてい
る。永久磁石が回転子２と共に回転する。図９−１１で
は、回転子２は時計回り方向に回転する。したがって、
図９は、時間的にまず第一にこの状態となり、その少し
後に図１０の状態となり、その少し後で図１１の状態と
なる。
【００２２】図９では、回転子２は、電磁石８の磁極を
通過する、６４、６６、６８で示される磁石を装備して
いる。回転子２の回転は、また、回転子２に装着された
反射性物質２８の小片を、ＬＥＤ３４から放出される光
線の通路にもってくる。光は反射性物質２８により反射
され、光検知装置３０に入る。図７、８の回路の動作に
したがって、電磁石８の第一の磁極７２が北極で第二の
磁極７４が南極となるようにコイル１０に電流が流れ
る。図９に示されるように、第一の磁極７２（北極）が
永久磁石６６の中心の左にきている。永久磁石６６の北
極は外に向いて、電磁石８の磁極７２に向き合ってい
る。したがって、磁石６６と磁極７２の間には、磁気反
発が起きる。磁極７２が中心よりも左にあるので、磁石
６６と磁極７２の間の磁気反発は、磁石６６を、したが
って回転子２を時計回り方向に回転させようとする。ま
た、磁極７２は、磁石６８からよりも磁石６４からの方
が離れた位置にある。この両方の磁石は、その南極が外
側に向いている。磁極７２が、磁石６４に対してより
も、磁極６８に対しての方が近いので、磁極７２と磁石
６８の磁気引力もまた、回転子２を時計回り方向に回転
させようとする。同様の解析により、電磁石の磁極７４
の磁気引力および磁気反発力もまた回転子２を時計回り
方向に回転させようとする。
【００２３】次に、図１０に転じると、わずかの時間が
経過した後の状態が示されている。磁石６６が、回転子
２の時計回り方向への回転のために、その一部が磁極７
４の下にやってくる。ＬＥＤ３４からの光が引きつづき
反射性物質２８に入っているので、反射光は光検知装置
に入り続ける。その結果、コイル１０を流れる電流は、
まえと同じ方向に流れ、磁極７２と７４はそれぞれ北極
と南極の状態のままである。磁極７４と磁石６６の間に
は磁気引力が働く。磁極７４は磁石６６の中心から右側
にあるので、磁気引力は回転子２を時計回り方向に回転
させようとする。同様に、磁石６８と第一の磁極７２の
間の磁気引力もまた、時計回り方向の回転を行なわせよ
うとする。
【００２４】次に、図１１に転じると、更にわずかの時
間経過した後の状態が示されている。磁極７２と７４
は、それぞれ、磁石６８と６６の中心の左側に来てい
る。もし、電流がコイル１０を依然として前と同じ方向
に流れるならば、磁極７２はやはり北極で、磁極７４は
依然として南極である。これらの磁極は対応する永久磁
石の中心よりも左側にあるので、磁気引力と磁気反発力
がブレーキ効果をおよぼし、あるいは回転子２を反時計
回り方向に回転させようとする。しかし、本発明による
と、ＬＥＤ３４からの光線はこの場合、反射性物質２８
の端部をすでに越えている。こうなると、光線はもはや
光検知装置３０の上に反射されてこない。図７及び図８
の回路の動作によって、コイル１０を流れる電流の方向
が逆となる。磁極７２が今や南極となり、磁極７４が北
極となる。図９および図１０の以前の記述にならうと、
南極７２と磁石６８の南極の間の磁気反発力が回転子２
を時計回り方向に回転させようとする。同様に、南極７
２と磁石６６および７０の北極の間の磁気引力もまた回
転子２を時計回り方向に回転させようとする。同じこと
が磁極７４に対しても言える。
【００２５】この模式図は、時計回り方向に回転する図
を示しているけれども、本発明による装置は反時計回り
方向に回転するように設計出来ることを理解されたい。
そのような逆回転の装置では、たとえば図９及び図１０
の鏡像となるように変更させた模式図が、その動作原理
を説明出来る。
【００２６】本発明による装置は、機械的動力を作るた
めと同様に、電流を発生させる装置としても採用出来
る。図１２には、図２の回転子２と同様の回転子７３を
もち、更に追加された磁石７６がある装置が示されてい
る。磁石７６は、磁石１８と基本的には同じタイプのも
のであり、回転子２に同じように装着されている。望ま
しくは、磁石７６は、磁石１８よりも軸４に近いところ
に配置される。以下に述べるように、磁石７６は、電力
を発生させるために使用される。前述したように、磁石
１８と電磁石１０の間の磁力によって、回転子２にトル
クがかけられるので、磁石７６を軸４に対して相対的に
近くに配置することは、電力の発生を容易にすることに
なる。
【００２７】図１３を参照すると、図１２の回転子７３
の透視図が示されている。以前に記述された実施例と同
じような磁石１８と電磁石８が図示されている。図を簡
単化するために、反射性物質２８の小片の図は省略され
ているが、図１２と同様に、基本的には同じ配置で装備
されていることを理解されたい。磁石７６は、また、図
１２に示されたのと同様に、軸４の回りに、端と端なら
べて、順番に配置されている。
【００２８】図１２、図１３で、回転子７３の見えてい
る表面に配置されている磁石１８と７６、反射性物質２
８のストリップ、電磁石８及びその他の部品は、また、
回転子７３の逆の表面にも配置出来ることを理解された
い。ただし、この表面は図１２、図１３には見えていな
いけれども。電磁石８と永久磁石１８の間の磁気引力と
磁気反発力の効果で、回転子７３が回転すると、磁石７
６も同様に回転する。電力を作るために、模式的な形で
図示されているが、複数のコイル７８が取り付けられて
いる。コイル７８は適切な方法で、磁石７６に隣接する
ように装着されている。こうすると、磁石７６が回転子
７３と共に回転すると、ファラデーの法則によって、コ
イル７８に電流が誘起される。図１２で、回転子７３の
見えている側には六個の磁石７６と四個のコイル７８が
示されている。しかし、磁石７６とコイル７８は、ま
た、回転子７３の反対側にも同様に配置されうることを
理解されたい。また、磁石７６とコイル７８の個数とそ
の配置は、本発明の精神と範囲の中で変わりうることを
理解されたい。コイル７８は、変動する磁場から電流を
誘起出来る適切な構造であれば良い。例えば、コイル７
８は電磁石８と同様の構造とすることが出来る。
【００２９】本発明をまとめると、反射性物質２８のス
トリップが回転子２の上に配置され、ＬＥＤ３４からの
光線が反射されるか反射されないかによって、必要な方
向に回転子２を回転させるように、電流を流そうとする
ものである。この種の技術に通じた人にとっては、本発
明の精神や範囲の中で、永久磁石の正確な個数と寸法、
電磁石８の正確な寸法、ＬＥＤ３４と光検知装置３０の
位置、回転子２の反射性物質２８の配置などはすべて変
わりうるものであることが容易に理解されよう。回転子
２の角度位置の主要な配置に関しては、必要な方向に回
転子を最終的に回転させることとなる結果を与えるこれ
らのパラメータの並べ変えは、本発明の範囲内にあるこ
とが理解されよう。
【００３０】例えば、別の実施例では、典型的なＵ字形
電磁石の磁極７２と７４の間の角度距離は、回転子２上
の一つの永久磁石の角度寸法に正確に対応していなくて
もよい。そのような別の実施例では、例えば、電磁石の
磁極７２は、磁石６６のような磁石上の正確な中心にき
ており、一方、異なる寸法のために、磁極７４は、磁石
６４のような隣の磁石の中心の右側あるいは左側にくる
ことになる。このような状態では、動作の詳細な分析
は、回転子２の角度位置のある範囲に対して、電磁石８
のある極性が回転子を一つの方向に回転させ、一方角度
位置の他の範囲に対しては、回転子を逆の方向に回転さ
せなければならないことを示す。前述ののことから、回
転子２の角度位置がある望ましい方向に優位になるとい
う必要な結果を得るためには、別の配置、すなわち、反
射性物質２８、ＬＥＤ３４、光検知装置３０などの別の
配置がとられなければならない。更に別の実施例として
は、二つのＬＥＤ３４と二つの光検知装置３０が配置さ
れ、たとえば、それらは回転子２の同心円上に配置され
る。そのような別の実施例では、反射性物質２８の小片
は、回転子２の異なる同心円上で異なる角度位置に配置
される。そのような実施例は、ある時間帯には電流がコ
イル１０を通って一方向に流れ、ある時間帯には第二の
方向に流れ、ある時間帯には流れないように動作する。
この実施例は、電磁石８や永久磁石の予測される変形例
や異なる寸法に対応出来るようにするために採用され
る。
【００３１】上述された本発明によるシステムは、一分
間に一万回転（１０，０００ｒｐｍ）のオーダーで、回
転子２の高速回転を達成することが出来る。望ましい実
施例による装置では、約１０，０００ｒｐｍさらに２
０，０００ｒｐｍ以上の回転速度が達成された。この装
置は“閉ループ”のシステムで、電磁石８の極性を変え
るための、コイル１０を流れる電流の変化が、回転子２
の角度の移動の結果得られるようになっている。光検知
装置３０が光を受けているかあるいは受けていない時間
帯は、電流がコイル１０を連続的に流れる。流れの方向
は、光検知装置３０が光を受けてかどうかになる。これ
と対照的に、ＬＥＤ３４からの光線が、反射性物質２８
の領域からそのような物質のない領域に、あるいはその
逆の方向に通過する時間帯は、コイル１０を流れる電流
が瞬間的に停止する遷移時間がある。回転子２の回転速
度が速いほど、そのような遷移時間帯がより頻繁におき
る。したがって、回転子２の回転速度が増すと、システ
ム全体としての動力消費効率が下がる傾向にある。
【００３２】本発明が詳細にわたって記述され図示され
てきたけれども、これは模式的に例示するためのもので
あって、本発明をこの例の範囲に制限するものではない
ことが明確に理解されよう。本発明の精神と範囲は、添
付された請求項によってのみ制限を受けるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明による装置の前面図である。図２は、図
１の装置に使用される回転子の側面図である。図３は、
図２の回転子の透視図である。図４は、図２および図３
の回転子に使用される磁石の上面図である。図５は、図
４の磁石の側面図である。図６は、本発明の第二の実施
例の磁石、装着装置、回転子の一部の透視図である。図
７は、図１の装置の電磁石を駆動するための信号をつく
る回路のブロック図である。図８は、図１の装置の電磁
石を、その電磁石を駆動する付加回路と共に示す模式図
である。図９−１１は、本発明の装置の一部が、三つの
連続した時刻で動作状態にある時の模式図を示す。図１
２は、本発明のもう一つの実施例の回転子の側面図であ
る。図１３は、図１２の回転子を含む本発明の装置の透
視図である。
【符号の説明】
２ 回転子 ４ 回転軸 ６ フレーム ８ 電磁石 １０ コイル １２ 接地シールド １４ 周辺部 １６ スロット １８ 永久磁石 ２０ トレイ ２２ ファスナ ２４ タブ ２６ 穴 ２８ 反射性物質 ３０ 光検知装置 ３２ 支持装置 ３４ 発光ダイオード ３６ 抵抗 ３８、４０、４２ 論理ゲート ４４、４６、４８、５０ トランジスタ ５２、５４ ツェナー・ダイオード ５６、５８、６０、６２ ＭＯＳＦＥＴ ６４、６６、６８ 磁石 ７２、７４ 磁極 ７６ 磁石 ７３ 回転子 ７８ コイル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１８日
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の前面図である。
【図２】図１の装置に使用される回転子の側面図であ
る。
【図３】図２の回転子の透視図である。
【図４】図２および図３の回転子に使用される磁石の上
面図である。
【図５】図４の磁石の側面図である。
【図６】本発明の第二の実施例の磁石、装着装置、回転
子の一部の透視図である。
【図７】図１の装置の電磁石を駆動するための信号をつ
くる回路のブロック図である。
【図８】図１の装置の電磁石を、その電磁石を駆動する
付加回路と共に示す模式図である。
【図９】本発明の装置の一部が、三つの連続した時刻で
動作状態にある時の模式図を示す。
【図１０】本発明の装置の一部が、三つの連続した時刻
で動作状態にある時の模式図を示す。
【図１１】本発明の装置の一部が、三つの連続した時刻
で動作状態にある時の模式図を示す。
【図１２】本発明のもう一つの実施例の回転子の側面図
である。
【図１３】図１２の回転子を含む本発明の装置の透視図
である。
【符号の説明】 ２ 回転子 ４ 回転軸 ６ フレーム ８ 電磁石 １０ コイル １２ 接地シールド １４ 周辺部 １６ スロット １８ 永久磁石 ２０ トレイ ２２ ファスナ ２４ タブ ２６ 穴 ２８ 反射性物質 ３０ 光検知装置 ３２ 支持装置 ３４ 発光ダイオード ３６ 抵抗 ３８、４０、４２ 論理ゲート ４４、４６、４８、５０ トランジスタ ５２、５４ ツェナー・ダイオード ５６、５８、６０、６２ ＭＯＳＦＥＴ ６４、６６、６８ 磁石 ７２、７４ 磁極 ７６ 磁石 ７３ 回転子 ７８ コイル

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 周辺部のある回転子と、回転子の周辺部
    に装着された第一の複数の磁石と、回転子の周辺部に近
    接して配置された少なくとも一個の電磁石と、電磁石に
    電流を供給するように接続される駆動回路とから構成さ
    れ、駆動回路は、回転子の回転に対応してあらかじめ決
    められた位相関係で電磁石の極性を切替え、したがっ
    て、電磁石と第一の複数の磁石の間の磁気引力と磁気反
    発力が、回転子をあらかじめ決められた方向に回転させ
    るようになっている電磁モータ。
  2. 【請求項２】 回転子には、その周辺領域に第一の複数
    のスロットがあり、第一の複数の磁石がそのスロットに
    装着されるようになっていることを特徴とする請求項１
    記載の電磁モータ。
  3. 【請求項３】 第一の複数の磁石のそれぞれには、第一
    と第二の端部と、第一と第二の端部の間をむすびお互い
    に対面する第一と第二の磁極面があり、第一と第二の磁
    極面がそれぞれ磁石の北極と南極であることを特徴とす
    る請求項１記載の電磁モータ。
  4. 【請求項４】 磁石の双極軸が、第一の複数の磁石のそ
    れぞれの第一と第二の磁極面の間にあり、それぞれの磁
    石は、磁石の双極軸が回転子の回転軸とほぼ平行となる
    ように装着されていることを特徴とする請求項３記載の
    電磁モータ。
  5. 【請求項５】 第一の複数の磁石が、回転子の周辺領域
    に端と端を近接して配置され、多角形の形状を作ってい
    ることを特徴とする請求項３記載の電磁モータ。
  6. 【請求項６】 第一の複数の磁石の形状が台形のプリズ
    ムであり、第一と第二の磁極面が台形プリズムの台形形
    状の端部となっていることを特徴とする請求項５記載の
    電磁モータ。
  7. 【請求項７】 電磁モータが、第一の複数の磁石の端か
    ら端までの長さに関係する出力をもつことを特徴とする
    請求項３記載の電磁モータ。
  8. 【請求項８】 電磁モータが一分間に１０，０００回転
    出来ることを特徴とする請求項１記載の電磁モータ。
  9. 【請求項９】 回転子が二つの対面する面を持ち、それ
    ぞれの面には周辺領域があり、それぞれの周辺領域には
    第一の複数のスロットがあり、それぞれの面の第一の複
    数のスロットには第一の複数の磁石が装着されているこ
    とを特徴とする請求項１記載の電磁モータ。
  10. 【請求項１０】 第一と第二の電磁石が、回転子の周辺
    部に近接する位置で、回転子の回りの角度の離れた位置
    に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁
    モータ。
  11. 【請求項１１】 駆動回路には、回転子の角度位置を検
    出し位置信号を作るセンサと、センサに接続され位置信
    号を受け位置信号を増幅して駆動電流を作る増幅器があ
    り、この時、回転子が電磁石に対してあらかじめ決めら
    れた角度位置にある時には、位置信号は第一の値をと
    り、そうでなければ第二の値をとることを特徴とする請
    求項１記載の電磁モータ。
  12. 【請求項１２】 センサには、光検知装置が含まれるこ
    とを特徴とする請求項１１記載の電磁モータ。
  13. 【請求項１３】 光検知装置には、光電池が含まれるこ
    とを特徴とする請求項１２記載の電磁モータ。
  14. 【請求項１４】 光検知装置が回転子の表面に近接し
    て、表面に向き合って配置されていることを特徴とする
    請求項１２記載の電磁モータ。
  15. 【請求項１５】 反射性物質が、回転子の表面に、第一
    の複数の磁石に対してあらかじめ決められた角度位置に
    配置されていることを特徴とする請求項１４記載の電磁
    モータ。
  16. 【請求項１６】 駆動回路が電磁石に接続され、回転子
    に駆動電流を供給することを特徴とする請求項１１記載
    の電磁モータ。
  17. 【請求項１７】 駆動回路が、さらに、増幅器に接続さ
    れた電圧調整器を含むことを特徴とする請求項１１記載
    の電磁モータ。
  18. 【請求項１８】 電圧調整器が、ツェナー・ダイオード
    を含むことを特徴とする請求項１７記載の電磁モータ。
  19. 【請求項１９】 第一の複数の磁石のそれぞれがトレイ
    に接着され、それぞれのトレイが回転子に固定具で固定
    されていることを特徴とする請求項１記載の電磁モー
    タ。
  20. 【請求項２０】 固定具がネジであることを特徴とする
    請求項１９記載の電磁モータ。
  21. 【請求項２１】 電磁石がＵ字形をしていることを特徴
    とする請求項１記載の電磁モータ。
  22. 【請求項２２】 Ｕ字形電磁石には、磁極となっている
    第一と第二の端部があることを特徴とする請求項２１記
    載の電磁モータ。
  23. 【請求項２３】 第一と第二の端部が回転子の周辺部に
    近接して、回転子の表面に向きあっていることを特徴と
    する請求項２２記載の電磁モータ。
  24. 【請求項２４】 第一と第二の端部表面が回転子の周辺
    部で角度的に離れた位置に配置されていることを特徴と
    する請求項２３記載の電磁モータ。
  25. 【請求項２５】 回転子は、回転子が回転する回転中心
    を持ち、電磁モータは、さらに、回転中心とその周辺部
    との間の回転子の上に装着された第二の複数の磁石を持
    ち、第二の複数の磁石に近接して、少なくとも一個の磁
    気結合装置が配置され、回転子が回転中心の回りに回転
    すると誘起される電流をピックアップするようになって
    いることを特徴とする請求項１記載の電磁モータ。
  26. 【請求項２６】 磁気結合装置がコイルであることを特
    徴とする請求項２５記載の電磁モータ。
  27. 【請求項２７】 磁気結合装置が磁石のコアに巻かれた
    コイルであることを特徴とする請求項２５記載の電磁モ
    ータ。
  28. 【請求項２８】 磁石のコアがＵ字形をしていることを
    特徴とする請求項２７記載の電磁モータ。
  29. 【請求項２９】 回転子が二つの対面する表面を持ち、
    それぞれの表面には周辺部があり、周辺部と軸部との間
    のそれぞれの表面には第二の複数のスロットがあり、そ
    れぞれの表面の第二の複数のスロットには、第二の複数
    の磁石が装着されており、さらに、回転子のそれぞれの
    表面に装着された第二の複数の磁石に近接して、少なく
    とも一個の磁気結合装置が配置されていることを特徴と
    する請求項２５記載の電磁モータ。
  30. 【請求項３０】 回転子のまわりで角度位置を離して配
    置された第二の複数の磁石に近接して、第一および第二
    の磁気結合装置が配置されていることを特徴とする請求
    項２５記載の電磁モータ。
JP4314053A 1991-02-19 1992-10-29 電磁モータ Pending JPH06153479A (ja)

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AU26075/92A AU655321B2 (en) 1991-02-19 1992-09-29 Electromagnetic motor
ES92116693T ES2091377T3 (es) 1991-02-19 1992-09-30 Motor electromagnetico.
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EP92116693A EP0590185B1 (en) 1991-02-19 1992-09-30 Electromagnetic motor
DK92116693.0T DK0590185T3 (da) 1991-02-19 1992-09-30 Elektromagnetisk motor
AT92116693T ATE140108T1 (de) 1991-02-19 1992-09-30 Elektromagnetischer motor
CA002080162A CA2080162A1 (en) 1991-02-19 1992-10-08 Electromagnetic motor
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