JP2020022280A - シンクロナスモーターおよびモーターアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】始動時に必要な電気エネルギーの低減がはかられたシンクロナスモーターの提供。【解決手段】シンクロナスモーター１０は、回転軸１０Ａのまわりに回転可能なローター１１と、回転軸１０Ａの周りを取り巻くハウジング１３（ステーター）と、ローター１１にて磁場１２Ｄを生じさせる第１のアッセンブリ１２（第１の界磁）と、ハウジング１３にて回転軸１０Ａの周りを取り巻き、第１のアッセンブリ１２とは別に磁場１４Ｄを生じさせる第２のアッセンブリ１４（第２の界磁）と、ローター１１を回転させる角運動量を第１のアッセンブリ１２に与える変動磁場を発生させる第３のアッセンブリ１５（励磁体）とを備える。第１のアッセンブリ１２が発生させる磁場１２Ｄおよび第２のアッセンブリ１４が発生させる磁場１４Ｄは、一方が回転軸１０Ａの周方向に沿う方向の磁力線１２Ｅを有し、他方が回転軸１０Ａに向かう動径方向に沿う方向の磁力線１４Ｅを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、シンクロナスモーターおよびこのシンクロナスモーターを備えたモーターアッセンブリに関する。

シンクロナスモーターとは、１本の回転軸のまわりに回転する回転運動が可能なローターに界磁を設け、この界磁をローターの外部から印加される変動磁場に追従させることで、ローターの回転を実現させるモーターのことをいう。このシンクロナスモーターに関しては、従前より種々の技術が開発されている（例えば下記の特許文献１を参照）。

特開昭５４−０５６１１４号公報

一般に、シンクロナスモーターは、始動時において停止しているローターを自ら回転させ始めることが難しいというデメリットを有している。このデメリットは、例えばシンクロナスモーターを備えたモーターアッセンブリに、シンクロナスモーターとは異なる方式のモーターを始動用モーターとして組み込むことで解消することができる。しかしながら、この場合は始動用モーターを駆動させるための電気エネルギーが追加で必要となるというデメリットが新たに生じる。

本発明は、シンクロナスモーターにおいて、停止しているローターを動きやすくすることで、シンクロナスモーターの始動時に必要な電気エネルギーの低減をはかることを可能とするものである。

本発明は、１本の回転軸のまわりに回転する回転運動が可能なローターと、回転軸の周りを取り巻いて配されるステーターと、ローターに設けられた状態で磁場を生じさせる第１の界磁と、ステーターにおいて回転軸の周りを取り巻いた状態に設けられて、第１の界磁とは別個に磁場を生じさせる第２の界磁と、ローターを回転させる角運動量を第１の界磁に与える変動磁場を発生させる励磁体と、を備え、第１の界磁が発生させる磁場、および、第２の界磁が発生させる磁場のうち、一方が回転軸の周方向に沿う方向の磁力線を有し、他方が回転軸に向かう動径方向に沿う方向の磁力線を有しているシンクロナスモーターを包含する。

上記シンクロナスモーターでは、ローターが静止している場合において、第１の界磁は、磁気的に見て不安定なつり合い状態となる。このとき、励磁体が発生させる磁場が変動されると、この変動は上記つり合い状態を崩す摂動となり、ローターを回転させる角運動量を第１の界磁に与えるトリガーとなる。これにより、シンクロナスモーターにおいて停止しているローターを動きやすくして、シンクロナスモーターの始動時に必要な電気エネルギーの低減をはかることが可能となる。

また、上記シンクロナスモーターでは、ローターが回転している場合において、第１の界磁および第２の界磁の各磁場がステーターとローターとを互いに遠ざける向きの成分を有する力を発生させる。これにより、シンクロナスモーターにおいて回転しているローターのひっかかりを減らして、シンクロナスモーターの駆動に必要な電気エネルギーの低減をはかることが可能となる。

１つの好ましい実施態様では、ステーターは、ローターの周りを取り巻いて配され、第１の界磁は、ローターにおいて回転軸の周りを取り巻くように配された複数の磁石を有する第１のアッセンブリであり、第２の界磁は、ステーターにおいてローターの周りを取り巻くように配された複数の磁石を有する第２のアッセンブリであり、励磁体は、ステーターにおいて第２のアッセンブリの磁石の間に配される複数の電磁石を有する第３のアッセンブリであり、第１のアッセンブリは、回転軸の周方向に沿う方向の磁力線を有する磁場を発生させ、第２のアッセンブリは、上記動径方向に沿う方向の磁力線を有する磁場を発生させる。

この場合、ローターがステーターの周りを取り巻いて配される態様のシンクロナスモーターと比して、電磁石に電気エネルギーを供給する電気配線をシンプルにすることができる。

上記実施態様では、第１のアッセンブリにおける磁石の数は、第２のアッセンブリにおける磁石の数に等しいものが好ましい。

この場合、第１のアッセンブリにおける磁石と第２のアッセンブリにおける磁石とを１対１で対応付けることができるため、上記摂動を与えるために各電磁石にて発生される変動磁場のパターンを単純にすることができる。

あるいは、上記実施態様では、第１のアッセンブリにおける磁石の数は、第２のアッセンブリにおける磁石の数よりも少なく、かつ、第２のアッセンブリにおける磁石の数に対して互いに素となっているものが好ましい。

この場合、第１のアッセンブリの各磁石が安定したつり合い状態となる可能性を低減させてローターを動きやすくし、シンクロナスモーターの始動時に必要な電気エネルギーの低減をはかることが可能となる。

より好ましくは、第１のアッセンブリにおける磁石の数は、第２のアッセンブリにおける磁石の数よりも１だけ少なくなる。

この場合、上記した効果を確保しながら、ローターを回転させる角運動量が与えられる第１のアッセンブリの磁石の数を可能な限り多くして、シンクロナスモーターの出力を大きな値に保つことができる。

また、上記実施態様では、第２のアッセンブリにおける各磁石は、Ｓ極またはＮ極のうちの少なくとも一方の磁極が平面状に構成され、かつ、この平面状に構成された磁極がローター側を向くように配されているものが好ましい。

この場合、電磁石と第１のアッセンブリの磁石との距離が比較的近くなるときには、この磁石と第２のアッセンブリの磁石の磁極からの距離が比較的遠くなる。これにより、第１のアッセンブリの磁石が電磁石の磁場に引き寄せられるときに、この引き寄せに対して第２のアッセンブリの磁石の磁場がおよぼす影響を少なくすることができる。

より好ましくは、第２のアッセンブリにおける各磁石において、ローター側の磁極が、Ｓ極またはＮ極のうちのいずれか一方に統一されている。

この場合、第２のアッセンブリにおける各磁石から出る磁力線がこれらの磁石の間に集中して、第１のアッセンブリの各磁石を磁気的に見て不安定なつり合い状態にする作用が弱まることを回避することができる。

また、上記実施態様では、第１のアッセンブリにおける各磁石は、回転軸の周方向で見た磁極の向きが統一された状態に配されているものが好ましい。

この場合、ローターを取り巻く第１のアッセンブリの磁場から磁力線のくびれをなくして、このくびれと電磁石の磁場とが干渉してローターの回転運動が弱められるおそれを減らすことができる。

別の実施態様では、本発明は、上述したシンクロナスモーターのいずれかを複数備えたモーターアッセンブリを包含する。

より詳細には、複数のシンクロナスモーターは、１本のシャフトを回転軸として共有する第１のモーターおよび第２のモーターを含み、第１のモーターにおける第１のアッセンブリの各磁石、および、第２のモーターにおける第１のアッセンブリの各磁石は、シャフトの周方向で見た位置ずれの量である第１の量が変化しないように固定され、第１のモーターにおける第２のアッセンブリの各磁石、および、第２のモーターにおける第２のアッセンブリの各磁石は、シャフトの周方向で見た位置ずれの量である第２の量が変化しないように固定され、第２の量が、第１の量とは異なる量となるように設定されている。

上記モーターアッセンブリでは、第１のモーターにおける第２のアッセンブリから見た第１のアッセンブリの回転位相と、第２のモーターにおける第２のアッセンブリから見た第１のアッセンブリの回転位相との間に位相のずれを設定することができる。この位相のずれは、第１のモーターにおける第１のアッセンブリの各磁石および第２のモーターにおける第１のアッセンブリの各磁石のうち、一方が安定したつり合い状態となる場合に他方がつり合い状態とならないようにできるものである。したがって、第１のモーターにおける第１のアッセンブリおよび第２のモーターにおける第１のアッセンブリの両方が安定したつり合い状態となることを回避して、各ローターとシャフトとを回転させやすくすることができる。

本発明のシンクロナスモーターおよびモーターアッセンブリは、停止しているローターを動きやすくして、始動時に必要な電気エネルギーの低減をはかることができる。

１つの実施態様にかかるシンクロナスモーター１０の使用状態を表した説明図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線端面図である。 他の１つの実施態様にかかるシンクロナスモーター３０の使用状態を表した説明図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線端面図である。 １つの実施態様にかかるモーターアッセンブリ１００の使用状態を表した説明図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線端面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線端面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。

〈第１の実施態様〉
始めに、第１の実施態様であるシンクロナスモーター１０の構成について、図１および図２を用いて説明する。このシンクロナスモーター１０は、図１に示すように、電源装置２０から電気エネルギーの供給を受けることで、シャフト１０Ｂを回転させるものである。ここで、電源装置２０は、交流電流および直流電流のいずれをも出力することが可能なものであり、かつ、出力する電流の波形を、例えば正弦波、三角波、矩形波、パルス波を含む任意の波形に設定することができるものである。

シンクロナスモーター１０は、図２に示すように、シャフト１０Ｂと、このシャフト１０Ｂを回転させるローター１１と、このローター１１の周りを取り巻いて配されるハウジング１３とを備える。ローター１１は、シャフト１０Ｂに対してスプラインはめあいで一体化されることで、このシャフト１０Ｂの軸線を回転軸１０Ａとしてこの回転軸１０Ａのまわりに回転する回転運動が可能とされる。ハウジング１３は、その外表面が円柱状に形成されて、内部にローター１１を収納した状態でシャフト１０Ｂを軸支する。

ハウジング１３は、金属製の円筒の内側面から、この円筒の内部側（図２では回転軸１０Ａに向かう側）に向けて、異なる形状の突極１３Ａおよび突極１３Ｂを５本ずつ突出させた構成を有する。

５本の突極１３Ａは、それぞれがハウジング１３の円筒における高さ方向（図２では紙面に垂直な方向）に延びる直方体形状の内周リブであり、ハウジング１３の円筒の内側面において互いの間隔が等間隔となるように配される。これらの突極１３Ａは、ハウジング１３の円筒の内部側（図２では回転軸１０Ａに向かう側）に向けて突出され、突出される各先端面が、回転軸１０Ａを中心軸とした正五角柱の各側面をなすような平面とされている。

５本の突極１３Ｂは、それぞれがハウジング１３の円筒における高さ方向（図２では紙面に垂直な方向）に延びる板状の内周リブであり、５本の突極１３Ａ間に設定される各隙間に１本ずつ配される。これらの突極１３Ａは、ハウジング１３の円筒の内部側（図２では回転軸１０Ａに向かう側）に向けて、突極１３Ａの突出量よりも長く突出され、かつ、突出される各先端面が、回転軸１０Ａを中心軸とした円筒面をなすようにえぐれた面とされている。

ローター１１は、シャフト１０Ｂに対してスプラインはめあいされる金属製の円筒の外側面に、この円筒の高さ方向（図２では紙面に垂直な方向）に延びる５本のあり溝１１Ａを、互いの間隔が等間隔となるように切ったものである。これらのあり溝１１Ａには、５つの磁石１２Ａ（具体的には例えばネオジム磁石）が１つずつ取り付けられている。これらの磁石１２Ａは、それぞれがあり溝１１Ａに対応したありさんの形状をなすことで、あり溝１１Ａの全長にわたってこのあり溝１１Ａから分離されないように嵌め合わされる。ここで、あり溝（dovetail groove）とは壁部分に傾斜がつけられることで開口部分の幅が底部分の幅よりも狭くされた構成の溝のことをいい、ありさん（sliding dovetail）とはあり溝に対してこのあり溝が延びる方向から滑り込ませて嵌め合わすことが可能な板状の部位のことをいう。

これにより、５つの磁石１２Ａは、ローター１１において回転軸１０Ａの周りを取り巻くように配されたアッセンブリ（以下、「第１のアッセンブリ１２」とも称する。）をなす。なお、５つの磁石１２Ａの各先端面は、ハウジング１３およびこのハウジング１３に設けられた各構成と接触されないように、回転軸１０Ａを中心軸とした円筒面をなすように丸められた面とされている。

ここで、第１のアッセンブリ１２の各磁石１２Ａは、それぞれ、回転軸１０Ａの周方向で見た一方側（図２では反時計回り側）の面がＮ極１２Ｂとされ、他方側（図２では時計回り側）の面がＳ極１２Ｃとされる。これにより、第１のアッセンブリ１２は、回転軸１０Ａの周方向に沿う方向の磁力線１２Ｅを有する磁場１２Ｄを発生させる界磁としての機能を発揮する。言いかえると、第１のアッセンブリ１２は、本発明における「第１の界磁」としての機能を発揮する。また、第１のアッセンブリ１２における各磁石１２Ａは、回転軸１０Ａの周方向で見た磁極の向きが統一された状態に配されることになる。

また、５本の突極１３Ａの各先端面には、それぞれ、直方体の平板状に形成された５つの磁石１４Ａ（具体的には例えばネオジム磁石）が１つずつ取り付けられている。これらの磁石１４Ａは、その平板の板厚方向に磁化された単極の磁石であり、平板の一方側の板面にあらわれるＳ極１４Ｃが突極１３Ａの先端面をくまなく覆い、平板の一方側の板面にあらわれるＮ極１４Ｂがローター１１側を向くように取り付けられる。

また、５本の突極１３Ｂの各先端部には、それぞれ、この先端部に巻き付けられるソレノイドコイルからなる電磁石１５Ａが取り付けられている。これらの電磁石１５Ａは、電源装置２０（図１参照）が出力する電流を受けて、この電流の波形に対応した変動磁場または定常磁場を発生させるようになっている。ここで、各電磁石１５Ａが発生させる磁場は、第１のアッセンブリ１２の磁石１２Ａを磁力により引き寄せあるいは退けることが可能な強さとすることができるものである。

上記構成により、ハウジング１３は、ローター１１および回転軸１０Ａの周りを取り巻いて、ステーターとしての機能を発揮する。また、５つの磁石１４Ａは、ステーターとして機能されるハウジング１３においてローター１１の周りを取り巻くように配されたアッセンブリ（以下、「第２のアッセンブリ１４」とも称する。）をなす。また、第２のアッセンブリ１４は、回転軸１０Ａに向かう動径方向に沿う方向の磁力線１４Ｅを有する磁場１４Ｄを発生させる界磁としての機能を発揮する。言いかえると、第２のアッセンブリ１４は、本発明における「第２の界磁」としての機能を発揮する。

また、５本の突極１３Ｂに取り付けられる５つの電磁石１５Ａは、ステーターとして機能されるハウジング１３において第２のアッセンブリ１４の磁石１４Ａの間に１つずつ配されてアッセンブリ（以下、「第３のアッセンブリ１５」とも称する。）をなす。また、第３のアッセンブリ１５は、電源装置２０（図１参照）が出力する電流を受けて、ローター１１を回転させる角運動量を第１のアッセンブリ１２に与える変動磁場を発生させる励磁体としての機能を発揮する。

上述した各構成によれば、第１のアッセンブリ１２が発生させる磁場１２Ｄ、および、第２のアッセンブリ１４が発生させる磁場１４Ｄのうち、一方が回転軸１０Ａの周方向に沿う方向の磁力線１２Ｅを有し、他方が回転軸１０Ａに向かう動径方向に沿う方向の磁力線１４Ｅを有する。このため、ローター１１が静止している場合において、第１のアッセンブリ１２の各磁石１２Ａは、磁気的に見て不安定なつり合い状態となる。このとき、電磁石１５Ａが発生させる磁場が変動されると、この変動は上記つり合い状態を崩す摂動となり、ローター１１を回転させる角運動量を第１のアッセンブリ１２の磁石１２Ａに与えるトリガーとなる。これにより、シンクロナスモーター１０において停止しているローター１１を動きやすくして、シンクロナスモーター１０の始動時に必要な電気エネルギーの低減をはかることが可能となる。

また、上述した各構成によれば、ローター１１が回転している場合において、第１のアッセンブリ１２および第２のアッセンブリ１４の各磁場１２Ｄ、１４Ｄがハウジング１３とローター１１とを互いに遠ざける向きの成分を有する力を発生させる。これにより、シンクロナスモーター１０において回転しているローター１１のひっかかりを減らして、シンクロナスモーター１０の駆動に必要な電気エネルギーの低減をはかることが可能となる。

また、第３のアッセンブリ１５の電磁石１５Ａが設けられてステーターとして機能されるハウジング１３が、回転運動されるローター１１の周りを取り巻いて配されるため、ローターがステーターの周りを取り巻いて配される態様のシンクロナスモーター（図示せず）と比して、電磁石１５Ａに電気エネルギーを供給する電気配線をシンプルにすることができる。ただし、本発明は、ローターがステーターの周りを取り巻いて配される態様のシンクロナスモーターを包含する。

また、第１のアッセンブリ１２における磁石１２Ａの数（５）が、第２のアッセンブリ１４における磁石１４Ａの数（５）に等しく、これらの磁石１２Ａと磁石１４Ａとを１対１で対応付けることができるため、上記摂動を与えるために各電磁石１５Ａにて発生される変動磁場のパターンを単純にすることができる。

また、第２のアッセンブリ１４における各磁石１４Ａは、平面状に構成された磁極をローター１１側に向けた状態に配され、かつ、これらの磁石１４Ａの間には電磁石１５Ａが配される。このため、電磁石１５Ａと第１のアッセンブリ１２の磁石１２Ａとの距離が比較的近くなるときには、この磁石１２Ａと第２のアッセンブリ１４の磁石１４Ａの磁極からの距離が比較的遠くなる。これにより、第１のアッセンブリ１２の磁石１２Ａが電磁石１５Ａの磁場に引き寄せられるときに、この引き寄せに対して第２のアッセンブリ１４の磁石１４Ａの磁場１４Ｄがおよぼす影響を少なくすることができる。

また、第２のアッセンブリ１４における各磁石１４Ａにおいて、ローター１１側の磁極がＮ極１４Ｂに統一されるため、各磁石１４Ａから出る磁力線１４Ｅが磁石１４Ａの間に集中して、第１のアッセンブリ１２の各磁石１２Ａを磁気的に見て不安定なつり合い状態にする作用が弱まることを回避することができる。なお、第２のアッセンブリにおける各磁石において、ローター側の磁極がＳ極に統一される態様のシンクロナスモーター（図示せず）も同様の効能を有し、本発明はこのような態様のシンクロナスモーターを包含する。

また、シンクロナスモーター１０において、第１のアッセンブリ１２における各磁石１２Ａは、回転軸１０Ａの周方向で見た磁極の向きが統一された状態に配される。このため、ローター１１を取り巻く第１のアッセンブリ１２の磁場１２Ｄから磁力線のくびれをなくして、このくびれと電磁石１５Ａの磁場とが干渉してローター１１の回転運動が弱められるおそれを減らすことができる。

〈第２の実施態様〉
続いて、第２の実施態様であるシンクロナスモーター３０の構成について、図３および図４を用いて説明する。このシンクロナスモーター３０は、第１の実施態様であるシンクロナスモーター１０を変形した実施態様である。したがって、上記シンクロナスモーター１０の説明にて用いた各構成と共通する構成については、シンクロナスモーター１０の説明にて用いた各構成に付した符号に「２０」を加算した符号を付して対応させ、その詳細な説明を省略する。

シンクロナスモーター３０は、図３に示すように、回転させるシャフト３０Ｂの太さがシャフト１０Ｂ（図１参照）よりも太いという点を除いて、第１の実施態様であるシンクロナスモーター１０（図１参照）と同様の外観を呈する。

また、シンクロナスモーター３０は、図４に示すように、シャフト１０Ｂに対してスプラインはめあいされる構成のローター１１（図２参照）の代わりに、４本溝のジェネバ歯車をシャフト３０Ｂに冶金的接合法で一体化させた構成のローター３１を備える。このローター３１の４本の溝３１Ａには、それぞれ平板状に形成された４枚の磁石３２Ａが１枚ずつ取り付けられている。これらの磁石３２Ａは、回転軸３０Ａの周方向で見た一方側（図４では反時計回り側）の面がＮ極３２Ｂとされ、他方側（図４では時計回り側）の面がＳ極３２Ｃとされる。

これにより、第１のアッセンブリ３２は、回転軸３０Ａの周方向に沿う方向の磁力線３２Ｅを有する磁場３２Ｄを発生させる界磁としての機能を発揮する。言いかえると、第１のアッセンブリ３２は、本発明における「第１の界磁」としての機能を発揮する。また、第１のアッセンブリ３２における各磁石３２Ａは、回転軸３０Ａの周方向で見た磁極の向きが統一された状態に配されることになる。

上述した各構成によれば、第１のアッセンブリ３２における磁石３２Ａの数（４）が、第２のアッセンブリ３４における磁石３４Ａの数（５）よりも少なく、かつ、この数（５）に対して互いに素となる。このため、第１のアッセンブリ３２の各磁石３２Ａが安定したつり合い状態となる可能性を低減させてローター３１を動きやすくし、シンクロナスモーター３０の始動時に必要な電気エネルギーの低減をはかることが可能となる。

ここで、第１のアッセンブリ３２における磁石３２Ａの数（４）は、第２のアッセンブリ３４における磁石３４Ａの数（５）に対して１だけ少ないという関係が成立する数でもある。このため、上記したシンクロナスモーター３０の効果を確保しながら、ローター３１を回転させる角運動量が与えられる第１のアッセンブリ３２の磁石３２Ａの数を可能な限り多くして、シンクロナスモーター３０の出力を大きな値に保つことができる。

続いて、第３の実施態様であるモーターアッセンブリ１００の構成について、図５ないし図７を用いて説明する。このモーターアッセンブリ１００は、第１の実施態様であるシンクロナスモーター１０の変形例である第１のモーター１１０および第２のモーター１２０を備える。したがって、第１のモーター１１０の構成のうち、上記シンクロナスモーター１０の説明にて用いた各構成と共通する構成については、シンクロナスモーター１０の説明にて用いた各構成に付した符号に「１００」を加算した符号を付して対応させ、その詳細な説明を省略する。また、第２のモーター１２０の構成のうち、上記シンクロナスモーター１０の説明にて用いた各構成と共通する構成については、シンクロナスモーター１０の説明にて用いた各構成に付した符号に「１１０」を加算した符号を付して対応させ、その詳細な説明を省略する。

第１のモーター１１０および第２のモーター１２０は、図５に示すように、回転軸１００Ａをなす対象物であるシャフト１０１を共有する。このシャフト１０１は、その全長にわたって直線状に延びる１本のスプライン１０１Ａが切られたスプラインシャフトである。

シャフト１０１には、図６および図７に示すように、第１のモーター１１０のローター１１１と、第２のモーター１２０のローター１２１とがそれぞれスプラインはめあいで一体化される。これにより、第１のモーター１１０における第１のアッセンブリ１１２の各磁石１１２Ａ、および、第２のモーター１２０における第１のアッセンブリ１２２の各磁石１２２Ａは、シャフト１０１の周方向で見た位置ずれの量である第１の量が変化しないように固定される。

また、第１のモーター１１０および第２のモーター１２０は、図５に示すように、電気エネルギーの供給源として機能する電源装置１０２を共有する。この電源装置１０２は、第１のモーター１１０および第２のモーター１２０のそれぞれに対して、交流電流および直流電流のいずれをも出力することが可能なものであり、かつ、出力する電流の波形を、例えば正弦波、三角波、矩形波、パルス波を含む任意の波形に設定することができるものである。

ここで、電源装置１０２の上面には、シャフト１０１の軸線が延びる方向（図５では左右方向）と並行に延びるありさん１０２Ａが設けられる。また、第１のモーター１１０のハウジング１１３および第２のモーター１２０のハウジング１２３は、図６および図７に示すように、これらのハウジング１１３、１２３の円筒の外側面に、この円筒における高さ方向（図６および図７では紙面に垂直な方向）に延びるあり溝１１３Ｃ、１２３Ｃを１本ずつ備える。

これらのあり溝１１３Ｃ、１２３Ｃは、電源装置１０２のありさん１０２Ａに対応する形状およびサイズに形成されて、第１のモーター１１０のハウジング１１３および第２のモーター１２０のハウジング１２３を、ありさん１０２Ａが延びる方向（図５では左右方向）にスライド可能に係合させることを実現させる。これにより、第１のモーター１１０における第２のアッセンブリ１１４の各磁石１１４Ａ、および、第２のモーター１２０における第２のアッセンブリ１２４の各磁石１２４Ａは、シャフト１０１の周方向で見た位置ずれの量である第２の量が変化しないように固定される。この第２の量（図６および図７では３６°）は、上記第１の量（図６および図７では０°）とは異なる量となるように設定される。

上述した各構成によれば、第１のモーター１１０における第２のアッセンブリ１１４から見た第１のアッセンブリ１１２の回転位相と、第２のモーター１２０における第２のアッセンブリ１２４から見た第１のアッセンブリ１２２の回転位相との間に位相のずれを設定することができる。この位相のずれは、第１のモーター１１０における第１のアッセンブリ１１２の各磁石１１２Ａおよび第２のモーター１２０における第１のアッセンブリ１２２の各磁石１２２Ａのうち、一方が安定したつり合い状態となる場合に他方がつり合い状態とならないようにできるものである。したがって、第１のモーター１１０における第１のアッセンブリ１１２および第２のモーター１２０における第１のアッセンブリ１２２の両方が安定したつり合い状態となることを回避して、各ローター１１１、１２１とシャフト１０１とを回転させやすくすることができる。

また、第１のモーター１１０のローター１１１と第２のモーター１２０のローター１２１とは、シャフト１０１にスプラインはめあいされることでこのシャフト１０１に沿ってスライド可能となる。また、第１のモーター１１０のハウジング１１３と第２のモーター１２０のハウジング１２３とは、シャフト１０１と平行なありさん１０２Ａに沿ってスライド可能となる。これにより、モーターアッセンブリ１００における第１のモーター１１０および第２のモーター１２０の位置を、これらの第１のモーター１１０および第２のモーター１２０をシャフト１０１およびありさん１０２Ａに沿う方向にスライドさせて変更する（図５参照）ことが可能となる。

以上、本発明を実施するための形態について、上述した第１ないし第３の実施態様によって説明した。しかしながら、当業者であれば、本発明の目的を逸脱することなく種々の代用、手直し、変更が可能であることは明らかである。すなわち、本発明を実施するための形態は、本明細書に添付した請求の範囲の精神および目的を逸脱しない全ての代用、手直し、変更を含みうるものである。例えば、本発明を実施するための形態として、以下のような各種の形態を実施することができる。

（１）ローターがステーターの周りを取り囲んでハウジングの少なくとも一部を構成し、かつ、ローターがステーターの中心軸を回転軸として回転する形態のシンクロナスモーター。この形態のシンクロナスモーターは、例えば小さなホビー商品を回転させながら展示する回転展示台に適用することができる。

（２）回転軸に向かう動径方向に沿う方向の磁力線を有する磁場を発生させる第２のアッセンブリの各磁石をローターに設けて第１の界磁とし、回転軸の周方向に沿う方向の磁力線を有する磁場を発生させる第１のアッセンブリの各磁石をステーターに設けて第２の界磁とした形態のシンクロナスモーター。

（３）金属製の円筒の内側面から複数の突極を突出させた構成のステーターの代わりに、磁場を発生させる各アッセンブリを埋め込まれた状態に備えたステーターを有する形態のシンクロナスモーター。

（４）第３のアッセンブリをなす各電磁石を、ローター、あるいは、ローターおよびステーターのいずれでもない取り付け部品に設けた形態のシンクロナスモーター。

（５）第１のアッセンブリをなす各磁石の数、第２のアッセンブリをなす各磁石の数、および、第３のアッセンブリをなす各電磁石の数を、それぞれ、任意に設定された数に変更した形態のシンクロナスモーター。

（６）上述した第３の実施態様であるモーターアッセンブリ１００において、第１のモーター１１０および第２のモーター１２０とは別のモーターを追加した形態のモーターアッセンブリ。この形態においては、追加されるモーターは、第１のモーターおよび第２のモーターとシャフトを共有するものであっても、このシャフトとは別のシャフトを回転させるものであってもよい。

１０ シンクロナスモーター
１０Ａ 回転軸
１０Ｂ シャフト
１１ ローター
１１Ａ あり溝
１２ 第１のアッセンブリ（第１の界磁）
１２Ａ 磁石
１２Ｂ Ｎ極
１２Ｃ Ｓ極
１２Ｄ 磁場
１２Ｅ 磁力線
１３ ハウジング（ステーター）
１３Ａ 突極
１３Ｂ 突極
１４ 第２のアッセンブリ（第２の界磁）
１４Ａ 磁石
１４Ｂ Ｎ極
１４Ｃ Ｓ極
１４Ｄ 磁場
１４Ｅ 磁力線
１５ 第３のアッセンブリ（励磁体）
１５Ａ 電磁石
２０ 電源装置
３０ シンクロナスモーター
３０Ａ 回転軸
３０Ｂ シャフト
３１ ローター
３１Ａ 溝
３２ 第１のアッセンブリ（第１の界磁）
３２Ａ 磁石
３２Ｂ Ｎ極
３２Ｃ Ｓ極
３２Ｄ 磁場
３２Ｅ 磁力線
３３ ハウジング（ステーター）
３３Ａ 突極
３３Ｂ 突極
３４ 第２のアッセンブリ（第２の界磁）
３４Ａ 磁石
３４Ｂ Ｎ極
３４Ｃ Ｓ極
３４Ｄ 磁場
３４Ｅ 磁力線
３５ 第３のアッセンブリ（励磁体）
３５Ａ 電磁石
４０ 電源装置
１００ モーターアッセンブリ
１００Ａ 回転軸
１０１ シャフト
１０１Ａ スプライン
１０２ 電源装置
１０２Ａ ありさん
１１０ 第１のモーター（シンクロナスモーター）
１１１ ローター
１１１Ａ あり溝
１１２ 第１のアッセンブリ（第１の界磁）
１１２Ａ 磁石
１１２Ｂ Ｎ極
１１２Ｃ Ｓ極
１１２Ｄ 磁場
１１２Ｅ 磁力線
１１３ ハウジング（ステーター）
１１３Ａ 突極
１１３Ｂ 突極
１１３Ｃ あり溝
１１４ 第２のアッセンブリ（第２の界磁）
１１４Ａ 磁石
１１４Ｂ Ｎ極
１１４Ｃ Ｓ極
１１４Ｄ 磁場
１１４Ｅ 磁力線
１１５ 第３のアッセンブリ（励磁体）
１１５Ａ 電磁石
１２０ 第２のモーター（シンクロナスモーター）
１２１ ローター
１２１Ａ あり溝
１２２ 第１のアッセンブリ（第１の界磁）
１２２Ａ 磁石
１２２Ｂ Ｎ極
１２２Ｃ Ｓ極
１２２Ｄ 磁場
１２２Ｅ 磁力線
１２３ ハウジング（ステーター）
１２３Ａ 突極
１２３Ｂ 突極
１２３Ｃ あり溝
１２４ 第２のアッセンブリ（第２の界磁）
１２４Ａ 磁石
１２４Ｂ Ｎ極
１２４Ｃ Ｓ極
１２４Ｄ 磁場
１２４Ｅ 磁力線
１２５ 第３のアッセンブリ（励磁体）
１２５Ａ 電磁石

Claims (9)

1. １本の回転軸のまわりに回転する回転運動が可能なローターと、
   前記回転軸の周りを取り巻いて配されるステーターと、
   前記ローターに設けられた状態で磁場を生じさせる第１の界磁と、
   前記ステーターにおいて前記回転軸の周りを取り巻いた状態に設けられて、前記第１の界磁とは別個に磁場を生じさせる第２の界磁と、
   前記ローターを回転させる角運動量を前記第１の界磁に与える変動磁場を発生させる励磁体と、
   を備え、
   前記第１の界磁が発生させる磁場、および、前記第２の界磁が発生させる磁場のうち、一方が前記回転軸の周方向に沿う方向の磁力線を有し、他方が前記回転軸に向かう動径方向に沿う方向の磁力線を有している、
   シンクロナスモーター。
2. 請求項１に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記ステーターは、前記ローターの周りを取り巻いて配され、
   前記第１の界磁は、前記ローターにおいて前記回転軸の周りを取り巻くように配された複数の磁石を有する第１のアッセンブリであり、
   前記第２の界磁は、前記ステーターにおいて前記ローターの周りを取り巻くように配された複数の磁石を有する第２のアッセンブリであり、
   前記励磁体は、前記ステーターにおいて前記第２のアッセンブリの磁石の間に配される複数の電磁石を有する第３のアッセンブリであり、
   前記第１のアッセンブリは、前記回転軸の周方向に沿う方向の磁力線を有する磁場を発生させ、
   前記第２のアッセンブリは、前記動径方向に沿う方向の磁力線を有する磁場を発生させる、
   シンクロナスモーター。
3. 請求項２に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記第１のアッセンブリにおける磁石の数は、前記第２のアッセンブリにおける磁石の数に等しい、
   シンクロナスモーター。
4. 請求項２に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記第１のアッセンブリにおける磁石の数は、前記第２のアッセンブリにおける磁石の数よりも少なく、かつ、前記第２のアッセンブリにおける磁石の数に対して互いに素となっている、
   シンクロナスモーター。
5. 請求項４に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記第１のアッセンブリにおける磁石の数は、前記第２のアッセンブリにおける磁石の数よりも１だけ少ない、
   シンクロナスモーター。
6. 請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記第２のアッセンブリにおける各磁石は、Ｓ極またはＮ極のうちの少なくとも一方の磁極が平面状に構成され、かつ、この平面状に構成された磁極が前記ローター側を向くように配されている、
   シンクロナスモーター。
7. 請求項６に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記第２のアッセンブリにおける各磁石において、前記ローター側の磁極が、Ｓ極またはＮ極のうちのいずれか一方に統一されている、
   シンクロナスモーター。
8. 請求項２ないし請求項７のうちのいずれか１項に記載されたシンクロナスモーターであって、
   前記第１のアッセンブリにおける各磁石は、前記回転軸の周方向で見た磁極の向きが統一された状態に配されている、
   シンクロナスモーター。
9. 請求項２ないし請求項８のうちのいずれか１項に記載されたシンクロナスモーターを複数備えたモーターアッセンブリであって、
   複数の前記シンクロナスモーターは、１本のシャフトを前記回転軸として共有する第１のモーターおよび第２のモーターを含み、
   前記第１のモーターにおける前記第１のアッセンブリの各磁石、および、前記第２のモーターにおける前記第１のアッセンブリの各磁石は、前記シャフトの周方向で見た位置ずれの量である第１の量が変化しないように固定され、
   前記第１のモーターにおける前記第２のアッセンブリの各磁石、および、前記第２のモーターにおける前記第２のアッセンブリの各磁石は、前記シャフトの周方向で見た位置ずれの量である第２の量が変化しないように固定され、
   前記第２の量が、前記第１の量とは異なる量となるように設定されている、
   モーターアッセンブリ。

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