JP2762314B2 - ダイナモエレクトリック機のためのステータ - Google Patents
ダイナモエレクトリック機のためのステータInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ダイナモエレクトリック機に関し、特にブ
ラシなし直流モータに関する。
ラシなし直流モータに関する。
技術背景 慣用の電気モータは、内側ロータと外側ステータを有
し、通常、ロータ及びステータは、ロータの磁極が巻き
磁極であると、永久磁石の磁極であると拘らず、ロータ
の磁極からの磁束路を増大させるために多数の鉄又は鋼
積層体を有している。「鉄なし」モータを製造する試み
は従来からなされており、本発明者等は、米国特許第4,
924,125号（又はPCT/GB8800742）に開示された「鉄な
し」モータを開発した。
し、通常、ロータ及びステータは、ロータの磁極が巻き
磁極であると、永久磁石の磁極であると拘らず、ロータ
の磁極からの磁束路を増大させるために多数の鉄又は鋼
積層体を有している。「鉄なし」モータを製造する試み
は従来からなされており、本発明者等は、米国特許第4,
924,125号（又はPCT/GB8800742）に開示された「鉄な
し」モータを開発した。
鉄又は鋼積層体の欠点、即ち、重さ及び電流損失、更
に重要なことは、その結果生じる在来の鋼積層モータの
高インダクタンスを招くことなく、そのような「鉄な
し」モータのパワー出力を増大させたという要望があ
る。
に重要なことは、その結果生じる在来の鋼積層モータの
高インダクタンスを招くことなく、そのような「鉄な
し」モータのパワー出力を増大させたという要望があ
る。
発明の開示 本発明の目的は、上述した要望を満たすことであり、
大衆に少くとも有用な選択を与えるダイナモエレクトリ
ック機及び、又は電気モータのための改良されたステー
タを提供することである。
大衆に少くとも有用な選択を与えるダイナモエレクトリ
ック機及び、又は電気モータのための改良されたステー
タを提供することである。
本発明は、その一側面においては、ダイナモエレクト
リック機のためのステータであって、基板と、該基板の
表面上に又はそれに近接して設けられた細長材の１層又
はそれ以上の層と、該細長材の層に重ね合わされた巻き
磁極とから成り、該細長材は、20より高い透磁率を有す
る「軟磁性」材であることを特徴とするステータを提供
する。
リック機のためのステータであって、基板と、該基板の
表面上に又はそれに近接して設けられた細長材の１層又
はそれ以上の層と、該細長材の層に重ね合わされた巻き
磁極とから成り、該細長材は、20より高い透磁率を有す
る「軟磁性」材であることを特徴とするステータを提供
する。
上記１層又はそれ以上の層の細長材は、ヒステリシス
及び渦電流損失が低いものであることが好ましい。
及び渦電流損失が低いものであることが好ましい。
このステータは、実質的に非導電性で、実質的に非磁
性材の基板を有し、前記高透磁率の１層又はそれ以上の
層の細長材を該基板上又は基板に近接させて配置するこ
とが好ましい。別法として、ステータの基板は、プレス
成形鋼又はその他の金属材から形成することもできる。
性材の基板を有し、前記高透磁率の１層又はそれ以上の
層の細長材を該基板上又は基板に近接させて配置するこ
とが好ましい。別法として、ステータの基板は、プレス
成形鋼又はその他の金属材から形成することもできる。
前記細長材は、長さに比べて断面の小さいワイヤ又は
テープの形とし、細長材の各層をそのワイヤ又はテープ
の多数の巻きで形成するのが好ましい。そのような細長
材は、基板に巻装された焼入鋼ワイヤのような「軟磁
性」材で形成することが好ましい。任意の「軟磁性」材
を用いることができるが、中でも、焼入低炭素鋼ワイヤ
は、安価で、容易に入手できる。ここで、「軟」という
用語は、その材料の磁気特性に関するものであり、機械
的特性に関するものではない。高い飽和磁化性と狭いヒ
ステリシスループを有する「軟磁性」材が好ましい。
テープの形とし、細長材の各層をそのワイヤ又はテープ
の多数の巻きで形成するのが好ましい。そのような細長
材は、基板に巻装された焼入鋼ワイヤのような「軟磁
性」材で形成することが好ましい。任意の「軟磁性」材
を用いることができるが、中でも、焼入低炭素鋼ワイヤ
は、安価で、容易に入手できる。ここで、「軟」という
用語は、その材料の磁気特性に関するものであり、機械
的特性に関するものではない。高い飽和磁化性と狭いヒ
ステリシスループを有する「軟磁性」材が好ましい。
本発明は、特に、ブラシなし直流モータに適している
が、円筒形モータ／交流発電機、平形モータ／交流発電
機、及び整流子モータ、及びリニアモータ等を含む任意
のタイプのダイナモエレクトリック機にも適用すること
ができる。
が、円筒形モータ／交流発電機、平形モータ／交流発電
機、及び整流子モータ、及びリニアモータ等を含む任意
のタイプのダイナモエレクトリック機にも適用すること
ができる。
本発明の好ましい実施例によるブラシなし直流モータ
の場合は、そのステータは、内側又は外側円筒形ステー
タとすることができるが、より大きい機械の場合は、ス
テータを内側し、外側ロータを外側にするのが好まし
い。
の場合は、そのステータは、内側又は外側円筒形ステー
タとすることができるが、より大きい機械の場合は、ス
テータを内側し、外側ロータを外側にするのが好まし
い。
本発明は、その別の側面において、円筒形ダイナモエ
レクトリック機のためのステータであって、ほぼ円筒形
の支持体と、該支持体に布設された、軟磁性材から形成
した１層又はそれ以上のワイヤ層と、該ワイヤ層に重ね
合せた巻き磁極から成るステータを提供する。
レクトリック機のためのステータであって、ほぼ円筒形
の支持体と、該支持体に布設された、軟磁性材から形成
した１層又はそれ以上のワイヤ層と、該ワイヤ層に重ね
合せた巻き磁極から成るステータを提供する。
本発明は、その更に別の側面において、実質的に非導
電性で、実質的に非磁性材のほぼ円筒形基板と、該基板
に布設された、軟磁性材から形成されワイヤの１層又は
それ以上の層と、該ワイヤ層に重ね合せた巻き磁極から
成るステータ円筒形ステータを有する円筒形ダイナモエ
レクトリック機を提供する。このステータは、基板の外
表面に布設された前記１層又はそれ以上のワイヤ層と、
該ワイヤ層の外表面に巻装された磁極を有するステータ
であり、内側円筒状表面に複数の永久磁極（永久磁石の
磁極）を有する実質的に円筒形の外側ロータによって囲
繞される。
電性で、実質的に非磁性材のほぼ円筒形基板と、該基板
に布設された、軟磁性材から形成されワイヤの１層又は
それ以上の層と、該ワイヤ層に重ね合せた巻き磁極から
成るステータ円筒形ステータを有する円筒形ダイナモエ
レクトリック機を提供する。このステータは、基板の外
表面に布設された前記１層又はそれ以上のワイヤ層と、
該ワイヤ層の外表面に巻装された磁極を有するステータ
であり、内側円筒状表面に複数の永久磁極（永久磁石の
磁極）を有する実質的に円筒形の外側ロータによって囲
繞される。
本発明は、その更に別の側面において、複数の永久磁
極を有するほぼ円筒形のロータと、軟磁性材から形成さ
れた１層又はそれ以上のワイヤ層を有するほぼ円筒形基
板と、該ワイヤ層に重ね合され、ロータの方に向けられ
た巻き磁極を含むステータとから成るブラシなし直流電
気モータを提供する。
極を有するほぼ円筒形のロータと、軟磁性材から形成さ
れた１層又はそれ以上のワイヤ層を有するほぼ円筒形基
板と、該ワイヤ層に重ね合され、ロータの方に向けられ
た巻き磁極を含むステータとから成るブラシなし直流電
気モータを提供する。
本発明は、少数の磁極を有する機械、例えば２又は４
磁極の機械にも適用することができるが、中程度から多
数の磁極を有する機械に適用するのが最も有利であり、
特に、永久磁石がロータの周りに密に近接して配置され
ている場合に有利である。例えば６個ないし30個の磁極
を有する機械の場合、軟磁性材ワイヤの層を比較的薄く
（１〜4mmの範囲）することができ、従って、２磁極の
機械の場合より使用される鋼（ワイヤ）の量が少ない。
磁極の正確な個数は、ロータのサイズによって極められ
るが、大抵の応用例にとって、６個ないし20個の磁極を
有する機械を製造することが好ましい。
磁極の機械にも適用することができるが、中程度から多
数の磁極を有する機械に適用するのが最も有利であり、
特に、永久磁石がロータの周りに密に近接して配置され
ている場合に有利である。例えば６個ないし30個の磁極
を有する機械の場合、軟磁性材ワイヤの層を比較的薄く
（１〜4mmの範囲）することができ、従って、２磁極の
機械の場合より使用される鋼（ワイヤ）の量が少ない。
磁極の正確な個数は、ロータのサイズによって極められ
るが、大抵の応用例にとって、６個ないし20個の磁極を
有する機械を製造することが好ましい。
ステータ上に形成される磁性層又はワイヤ層は、１層
又はそれ以上の螺旋状の層に巻回したワイヤ（例えば、
鋼ワイヤ）から成るものとすることが好ましい。別法と
して、該ワイヤ層は、円筒形ステータ上に被覆した複数
の個別のワンヤループで形成することもできる。各ワイ
ヤ層の、ステータの軸方向に沿っての導電性を減少させ
るように、ワイヤは円形断面とし、隣接するワイヤとの
接触表面積を限られたものとすることが好ましいが、そ
の他の規則的な又は不規則な角柱形状とすることもでき
る。直径約110mmのステータを有する中速機械の場合
は、直径約0.5mm〜約2mmのワイヤの２ないし４層から約
４〜5mmの磁気深さを形成することができる。従って、
直径110mmのステータに対する磁性材層の厚さ（磁気深
さ）４〜5mmの比率（磁性材層の厚さ／ステータの直径
×100）は、3.6％〜4.5％であり、磁性材層の厚さが非
常に薄い。
又はそれ以上の螺旋状の層に巻回したワイヤ（例えば、
鋼ワイヤ）から成るものとすることが好ましい。別法と
して、該ワイヤ層は、円筒形ステータ上に被覆した複数
の個別のワンヤループで形成することもできる。各ワイ
ヤ層の、ステータの軸方向に沿っての導電性を減少させ
るように、ワイヤは円形断面とし、隣接するワイヤとの
接触表面積を限られたものとすることが好ましいが、そ
の他の規則的な又は不規則な角柱形状とすることもでき
る。直径約110mmのステータを有する中速機械の場合
は、直径約0.5mm〜約2mmのワイヤの２ないし４層から約
４〜5mmの磁気深さを形成することができる。従って、
直径110mmのステータに対する磁性材層の厚さ（磁気深
さ）４〜5mmの比率（磁性材層の厚さ／ステータの直径
×100）は、3.6％〜4.5％であり、磁性材層の厚さが非
常に薄い。
ワイヤの表面は低導電性であることが好ましく（焼入
鋼ワイヤは比較的低い表面導電性を有する）、あるい
は、ワイヤにワニスのような絶縁層又は薄い絶縁鞘（例
えば合成プラスチック材）を被覆してもよい。
鋼ワイヤは比較的低い表面導電性を有する）、あるい
は、ワイヤにワニスのような絶縁層又は薄い絶縁鞘（例
えば合成プラスチック材）を被覆してもよい。
一般に、ワイヤ層の磁気容量を最大限にするために絶
縁鞘をできるだけ薄くするのが好都合である。
縁鞘をできるだけ薄くするのが好都合である。
基板の表面に巻装又は布設されたワイヤの形とした軟
磁性材の１層又はそれ以上の層から形成されたステータ
を有する機械は、低コストで製造することができ、低イ
ンダクタンスとすることができる。そのような機械は、
比較的低コストの電子（エレクトロニクス）転流システ
ムに使用することができ、簡単な電子制御器を備えたブ
ラシなし直流モータを製造することができる。
磁性材の１層又はそれ以上の層から形成されたステータ
を有する機械は、低コストで製造することができ、低イ
ンダクタンスとすることができる。そのような機械は、
比較的低コストの電子（エレクトロニクス）転流システ
ムに使用することができ、簡単な電子制御器を備えたブ
ラシなし直流モータを製造することができる。
図面の簡単な説明 図1aは、永久磁石付回転ダイナモエレクトリック機の
駆動側端面図（取付板は除去されている）であり、バー
形磁石を用いた外側ロータの構造を示す。
駆動側端面図（取付板は除去されている）であり、バー
形磁石を用いた外側ロータの構造を示す。
図1bは、図1aの線Ａ−Ａに沿ってみた断面図（取付板
が所定位置に装着されている）であり、外側ロータのバ
ー形磁石の配置、及びロータの内側のステータの相対位
置を示す。
が所定位置に装着されている）であり、外側ロータのバ
ー形磁石の配置、及びロータの内側のステータの相対位
置を示す。
図1cは、図1a及び図1bのロータ及びステータの分解透
視図であり、巻き磁極の下側の鋼ワイヤの層を示す。
視図であり、巻き磁極の下側の鋼ワイヤの層を示す。
図1dは、図1bのステータの展開断面図であり、鋼ワイ
ヤの３つの層の深さと巻き磁極の深さを誇張して示す。
ヤの３つの層の深さと巻き磁極の深さを誇張して示す。
図2aは、一体のリング磁石から形成された外側ロータ
を有する永久磁石付回転ダイナモエレクトリック機の駆
動側端面図（ステータは除去されている）である。
を有する永久磁石付回転ダイナモエレクトリック機の駆
動側端面図（ステータは除去されている）である。
図2bは、図2aの線Ｂ−Ｂに沿ってみた断面図であり、
ロータの構造だけを示す。
ロータの構造だけを示す。
図３は、本発明の12磁極永久磁石付回転ダイナモエレ
クトリック機の磁束路図である。
クトリック機の磁束路図である。
図４は、本発明の典型的な永久磁石付回転ダイナモエ
レクトリック機のための三相巻線構造の断面図である。
レクトリック機のための三相巻線構造の断面図である。
図5aは、永久磁石付回転ダイナモエレクトリック機の
駆動側端面図（端部カバーは除去されている）であり、
円筒形磁石を用いた内側ロータの構造を示す。
駆動側端面図（端部カバーは除去されている）であり、
円筒形磁石を用いた内側ロータの構造を示す。
図5bは、図5aの線Ｃ−Ｃに沿ってみた端部カバー、内
側ロータ及び外側ロータを分解して示す断面図である。
側ロータ及び外側ロータを分解して示す断面図である。
図６は、鋼ワイヤを通る磁束路の展開図である。
図７は、好ましい焼入鋼ワイヤの磁気特性のグラフで
ある。
ある。
図8aは、12個の磁石を６つの対として用いた６磁極永
久磁石付回転ダイナモエレクトリック機の端面図であ
る。
久磁石付回転ダイナモエレクトリック機の端面図であ
る。
図8bは、本発明の典型的な永久磁石付回転ダイナモエ
レクトリック機のための電圧グラフである。
レクトリック機のための電圧グラフである。
実施例 本発明のモータ／交流発電機は、図1aに示されるよう
にロータを構成するために鋼環帯の内側に一連の隣接し
たバー形磁石を用いて構成するのが好ましい。この鋼環
帯は、下記の２つの重要な機能を発揮する。
にロータを構成するために鋼環帯の内側に一連の隣接し
たバー形磁石を用いて構成するのが好ましい。この鋼環
帯は、下記の２つの重要な機能を発揮する。
1.ロータが高い回転速度（rpm）で回転しているときに
遭遇する強い遠心力に抗して磁石を支持するための機械
的支持を与える。いうまでもなく、セラミック製磁石及
び希土類製磁石は、図1bの鋼製カップ形ロータに比べて
引張強度が低い。
遭遇する強い遠心力に抗して磁石を支持するための機械
的支持を与える。いうまでもなく、セラミック製磁石及
び希土類製磁石は、図1bの鋼製カップ形ロータに比べて
引張強度が低い。
2.隣接する磁石間の磁束のための戻り経路を画定する。
バー形磁石の代わりに、図2aに示されるように円周の周
りに交互に配列されたＮ極とＳ極を有する円筒形「リン
グ」磁石も同等に用いることができる。
バー形磁石の代わりに、図2aに示されるように円周の周
りに交互に配列されたＮ極とＳ極を有する円筒形「リン
グ」磁石も同等に用いることができる。
本発明のモータ／交流発電機は、又、ロータを内側部
材とし、ステータを外側部材として構成することもでき
る（図5a、5b参照）が、図1a〜1dの外側ロータ構成（ロ
ータを外側に配置した構成）ほど有利ではない。なぜな
ら、セラミック及び希土類製磁石の引張強度は低いの
で、図5bのロータが維持することができる最大限のrpm
は、図1bの鋼製カップ形ロータに比べて低いからであ
る。
材とし、ステータを外側部材として構成することもでき
る（図5a、5b参照）が、図1a〜1dの外側ロータ構成（ロ
ータを外側に配置した構成）ほど有利ではない。なぜな
ら、セラミック及び希土類製磁石の引張強度は低いの
で、図5bのロータが維持することができる最大限のrpm
は、図1bの鋼製カップ形ロータに比べて低いからであ
る。
図5a、5bの内側ロータ構成（ロータを内側に配置した
構成）は、小型誘導モータ／交流発電機を製造するのに
用いられる電流構成技法に役立つので低速から中速の分
野に適用性を有する。
構成）は、小型誘導モータ／交流発電機を製造するのに
用いられる電流構成技法に役立つので低速から中速の分
野に適用性を有する。
以下に説明する各実施例において、ステータの巻き磁
極に対して電気的接続を容易に行うことができるように
ロータに永久磁石を設けることが非常に好都合である。
極に対して電気的接続を容易に行うことができるように
ロータに永久磁石を設けることが非常に好都合である。
実施例１−図1a〜1d この実施例では、バー形磁石を用いた外側ロータ構成
を有する同軸モータ又は交流発電機が示されている。こ
のユニットがモータとして使用されるか、交流発電機と
して使用されるかは、求められる用途によって決められ
る。即ち、このユニットは、そのステータ巻線に電流を
供給してモータとして作動させることもでき、そのステ
ータ巻線から電流を引き出すための発電機としても用い
らることができる。
を有する同軸モータ又は交流発電機が示されている。こ
のユニットがモータとして使用されるか、交流発電機と
して使用されるかは、求められる用途によって決められ
る。即ち、このユニットは、そのステータ巻線に電流を
供給してモータとして作動させることもでき、そのステ
ータ巻線から電流を引き出すための発電機としても用い
らることができる。
このモータ／交流発電機10は、円筒形スリーブ11を有
することが好ましく、円筒形スリーブ11は、中心軸13に
取付けられる端面12を有するカップの形とするのが好都
合である。軸13は、ステータ16内に装着された軸受15,1
6内に取付けるのが好ましく、他の機械に連結するため
の雌ねじ付端部17を有する構成とすることが有利であ
る。
することが好ましく、円筒形スリーブ11は、中心軸13に
取付けられる端面12を有するカップの形とするのが好都
合である。軸13は、ステータ16内に装着された軸受15,1
6内に取付けるのが好ましく、他の機械に連結するため
の雌ねじ付端部17を有する構成とすることが有利であ
る。
スリーブ11の内側面20に複数の並置されたバー形磁石
27が装着されている。これらの磁石は、その長手軸線が
ロータの軸線に平行になるように整列され、図1aにみら
れるように半径方向に磁化されている。密な間隔をおい
て偶数個の磁石27が配置されており、永久磁石の極性
は、磁石27によって画定される内周面の周りを回る間交
互に変わる。（これは、磁極が広い間隔をおいて配置さ
れており、ステータ／コアの鋼積層体を通る磁束路がは
るかに長い在来のモータ構造とは異なる。） 磁石27は、希土類製又はセラミック製磁石であること
が好ましい。図1aには、例示の目的で20個のそのような
磁石27が示されている。サイズ、重量、価格、入手の容
易さ及び周波数等の設計基準に応じて任意の偶数の磁石
を使用することができる。中速機械には、６個ないし30
個の磁極を用いるのが好ましく、図1a、1bに示されるタ
イプのモータには、６個ないし20個の永久磁極を用いた
場合に最適の性能が発揮される。磁石27をロータの円周
の周りに密な間隔で配置することによって、このモータ
のステータに巻装する鋼ワイヤの量を最小限にすること
ができ、このモータには、比較的低コストの電子転流装
置を使用することができる。
27が装着されている。これらの磁石は、その長手軸線が
ロータの軸線に平行になるように整列され、図1aにみら
れるように半径方向に磁化されている。密な間隔をおい
て偶数個の磁石27が配置されており、永久磁石の極性
は、磁石27によって画定される内周面の周りを回る間交
互に変わる。（これは、磁極が広い間隔をおいて配置さ
れており、ステータ／コアの鋼積層体を通る磁束路がは
るかに長い在来のモータ構造とは異なる。） 磁石27は、希土類製又はセラミック製磁石であること
が好ましい。図1aには、例示の目的で20個のそのような
磁石27が示されている。サイズ、重量、価格、入手の容
易さ及び周波数等の設計基準に応じて任意の偶数の磁石
を使用することができる。中速機械には、６個ないし30
個の磁極を用いるのが好ましく、図1a、1bに示されるタ
イプのモータには、６個ないし20個の永久磁極を用いた
場合に最適の性能が発揮される。磁石27をロータの円周
の周りに密な間隔で配置することによって、このモータ
のステータに巻装する鋼ワイヤの量を最小限にすること
ができ、このモータには、比較的低コストの電子転流装
置を使用することができる。
バー形磁石27は、希土類製磁石又はセラミック製磁石
で構成し、在来の磁石の場合よりはるかに広いエアギャ
ップを横切って高い磁束を発生することを可能にする高
い界磁強度を有することが好ましく、それと同時に、隣
接する永久磁極は、隣接する磁極間に短い磁束路を画定
するように密な間隔とすることが好ましい。
で構成し、在来の磁石の場合よりはるかに広いエアギャ
ップを横切って高い磁束を発生することを可能にする高
い界磁強度を有することが好ましく、それと同時に、隣
接する永久磁極は、隣接する磁極間に短い磁束路を画定
するように密な間隔とすることが好ましい。
ロータのスリーブ11及び端面12は鋼で形成することが
好ましいが、他の材料で形成してもよい。
好ましいが、他の材料で形成してもよい。
ロータとステータとは、この実施例の20磁極のモータ
／交流発電機の場合で、0.25mm〜1.5mm程度、好ましく
は0.75mmの比較的大きい円筒形エアギッャプ28によって
離隔させることが好ましい。それによって、巻き磁極25
を図３に示されるように磁束路と交差させることができ
る。エアギャップ28は、磁石27の深さより狭くすること
が好ましく、通常の機械工学上のクリアランス及び公差
を斟酌したサイズとすべきである。
／交流発電機の場合で、0.25mm〜1.5mm程度、好ましく
は0.75mmの比較的大きい円筒形エアギッャプ28によって
離隔させることが好ましい。それによって、巻き磁極25
を図３に示されるように磁束路と交差させることができ
る。エアギャップ28は、磁石27の深さより狭くすること
が好ましく、通常の機械工学上のクリアランス及び公差
を斟酌したサイズとすべきである。
ステータは、断面積の小さい焼入鋼ワイヤの複数の層
４で被覆された低透磁率（即ち、空気に対して20未満）
の材料の環状の円筒形基板24を有する。ワイヤ４は、例
えば直径1mmのものとすることができ、円筒形ステータ
の外表面に密ならせん巻きとして巻装することができ
る。そのような小径のワイヤの場合、多数の層を重ねて
巻装する。図示の実施例では３層のワイヤ４を巻装して
ほぼ3mmの鋼深さ（厚み）を形成している。
４で被覆された低透磁率（即ち、空気に対して20未満）
の材料の環状の円筒形基板24を有する。ワイヤ４は、例
えば直径1mmのものとすることができ、円筒形ステータ
の外表面に密ならせん巻きとして巻装することができ
る。そのような小径のワイヤの場合、多数の層を重ねて
巻装する。図示の実施例では３層のワイヤ４を巻装して
ほぼ3mmの鋼深さ（厚み）を形成している。
従って、上述したようにステータ16の直径を110mmと
すれば、ステータの直径に対する鋼ワイヤ層の厚さ（3m
m）の比率は、2.7％である。
すれば、ステータの直径に対する鋼ワイヤ層の厚さ（3m
m）の比率は、2.7％である。
鋼ワイヤの最外側の層の上に複数の巻き磁極25を設け
る。通常、これらの巻き磁極25は、鋼ワイヤ４の層３の
全体の厚さにほぼ等しい厚さを有するものとする。
る。通常、これらの巻き磁極25は、鋼ワイヤ４の層３の
全体の厚さにほぼ等しい厚さを有するものとする。
ステータの基板24は、十分な剛性の円筒表面とするこ
とができる「ツフノル」のような合成プラスチック材又
は補強ガラス繊維入りプラスチックで形成することが好
ましい。「ツフノル」は、綿布とフェノール樹脂を含有
した製品の商標名であり、ステータを形成するために機
械加工することができる。これと同様の樹脂で鋼ワイヤ
４及び巻き磁極25も被覆することができる。その場合、
鋼ワイヤ４も巻き磁極25も、（被覆された樹脂に近接し
てはいるが）ステータの表面にあるとはいえない。
とができる「ツフノル」のような合成プラスチック材又
は補強ガラス繊維入りプラスチックで形成することが好
ましい。「ツフノル」は、綿布とフェノール樹脂を含有
した製品の商標名であり、ステータを形成するために機
械加工することができる。これと同様の樹脂で鋼ワイヤ
４及び巻き磁極25も被覆することができる。その場合、
鋼ワイヤ４も巻き磁極25も、（被覆された樹脂に近接し
てはいるが）ステータの表面にあるとはいえない。
個々のワイア４は、図1dの断面図に概略的に示されて
おり、鋼ワイヤ層全体を構成する直径1mmのワイヤ４の
３層のらせん層は、符号３で示されている。３つのその
ようなワイヤ（又はテープ）４′,4″,4は、ワイヤと
磁石27とが平坦に布設された状態で図６に示されてい
る。鋼ワイヤのこれらの層３は、ロータの磁石27の長さ
とほぼ等しい軸方向の長さを有しているが、巻き磁極25
の長さよりは短い。かくして、鋼ワイヤは、円筒形基板
24の表面に機械加工によって形成されたスロット内に座
着する。
おり、鋼ワイヤ層全体を構成する直径1mmのワイヤ４の
３層のらせん層は、符号３で示されている。３つのその
ようなワイヤ（又はテープ）４′,4″,4は、ワイヤと
磁石27とが平坦に布設された状態で図６に示されてい
る。鋼ワイヤのこれらの層３は、ロータの磁石27の長さ
とほぼ等しい軸方向の長さを有しているが、巻き磁極25
の長さよりは短い。かくして、鋼ワイヤは、円筒形基板
24の表面に機械加工によって形成されたスロット内に座
着する。
巻き磁極25の数は、ロータの内側の永久磁極の数に対
応している。巻き磁極25は、（鋼積層体に形成されたス
ロット内に巻装された在来の巻き磁極とは異なり）基板
の表面上又はそれに近接したところに形成されているの
で比較的浅い。ステータの表面上にある又はそれに近接
した巻き磁極の深さは、ステータのサイズ及びモータの
所要定格に応じて決められる。図示の実施例では、巻き
磁極25の深さは、1mm〜10mm程度であり、約3mmとするの
が好ましい。
応している。巻き磁極25は、（鋼積層体に形成されたス
ロット内に巻装された在来の巻き磁極とは異なり）基板
の表面上又はそれに近接したところに形成されているの
で比較的浅い。ステータの表面上にある又はそれに近接
した巻き磁極の深さは、ステータのサイズ及びモータの
所要定格に応じて決められる。図示の実施例では、巻き
磁極25の深さは、1mm〜10mm程度であり、約3mmとするの
が好ましい。
一般に、巻き磁極25は、永久磁極に面したステータの
表面に波形巻線又は重なり巻線として布設するのが好都
合である。例えば、図４は、波形巻線W1,W2,W3を示す。
各波形巻線W1,W2,W3は、図1a、1bのモータ／交流発電機
に使用されるような三相ステータ巻線を構成するために
複数の巻き磁極201〜211,201A〜211A,201B〜211Bを有し
ている。以下に述べるように、三相巻線は、大抵の用途
にとって好ましいが、特定の用途のためには他の相を用
いることができる。巻線は、空気に露出させておいても
よく、あるいは、低透磁率のプラスチック樹脂内に封入
してもよい。
表面に波形巻線又は重なり巻線として布設するのが好都
合である。例えば、図４は、波形巻線W1,W2,W3を示す。
各波形巻線W1,W2,W3は、図1a、1bのモータ／交流発電機
に使用されるような三相ステータ巻線を構成するために
複数の巻き磁極201〜211,201A〜211A,201B〜211Bを有し
ている。以下に述べるように、三相巻線は、大抵の用途
にとって好ましいが、特定の用途のためには他の相を用
いることができる。巻線は、空気に露出させておいても
よく、あるいは、低透磁率のプラスチック樹脂内に封入
してもよい。
巻き磁極は、いろいろな形で設けることができ、単相
又は二相以上とすることができる。巻き磁極は、図1b、
1c、４には可撓性基板に巻装された波形巻線として概略
的に示されているが、大抵の場合は巻線は、図1d、5bに
示されるように重なり巻線とすることが好ましい。ステ
ータの表面上の巻き磁極は、隣接するセラミック製磁石
を結ぶ磁束線と交差するように配置される。磁束線は、
ロータの内周を回って１つの磁石から次の磁石へ至る一
連のループを形成する。この態様は、巻き磁極25と軟磁
性材層３との相対位置と、ロータ上の隣接する永久磁極
の間の比較的短い磁束路を示す図３に示されている。
又は二相以上とすることができる。巻き磁極は、図1b、
1c、４には可撓性基板に巻装された波形巻線として概略
的に示されているが、大抵の場合は巻線は、図1d、5bに
示されるように重なり巻線とすることが好ましい。ステ
ータの表面上の巻き磁極は、隣接するセラミック製磁石
を結ぶ磁束線と交差するように配置される。磁束線は、
ロータの内周を回って１つの磁石から次の磁石へ至る一
連のループを形成する。この態様は、巻き磁極25と軟磁
性材層３との相対位置と、ロータ上の隣接する永久磁極
の間の比較的短い磁束路を示す図３に示されている。
実施例２−図2a〜2b この実施例の構成は、カップ形ロータ31の内側に単一
の円筒形リング磁石30が設けられている点を除いて実施
例１のものと同様である。ステータ（図示せず）は、図
1dのものと同じにすることができる。このリング磁石30
は、８個の磁極を有している。
の円筒形リング磁石30が設けられている点を除いて実施
例１のものと同様である。ステータ（図示せず）は、図
1dのものと同じにすることができる。このリング磁石30
は、８個の磁極を有している。
実施例３−図３ 図３は、永久磁石ロータ11と、ステータの、鋼ワイヤ
の層３から成る部分との間の平均磁束路を示す。磁束
は、鋼ワイヤで形成された高透磁率層のところに限られ
ている。このモータは、外側円筒形ロータの周りに密な
間隔をおいて配置された永久磁極を有している。
の層３から成る部分との間の平均磁束路を示す。磁束
は、鋼ワイヤで形成された高透磁率層のところに限られ
ている。このモータは、外側円筒形ロータの周りに密な
間隔をおいて配置された永久磁極を有している。
実施例４−図5a〜5b この実施例の構成は、内側ロータ40に装着された単一
の単一の円筒形リング磁石41を有している。即ち、永久
磁極は、ロータ40の外面上にあり、ステータ43の内側円
筒面の巻き磁極42によって囲繞されている。巻き磁極42
は、らせん巻き焼入鋼テープから成る軟磁性材の層51に
接触している。この鋼テープのらせん巻き層51は、ステ
ータの一部を構成する低磁気基板44内に埋設されてい
る。ロータ40は、端板48,49の軸受46,47に軸承された軸
45に取付けられている。
の単一の円筒形リング磁石41を有している。即ち、永久
磁極は、ロータ40の外面上にあり、ステータ43の内側円
筒面の巻き磁極42によって囲繞されている。巻き磁極42
は、らせん巻き焼入鋼テープから成る軟磁性材の層51に
接触している。この鋼テープのらせん巻き層51は、ステ
ータの一部を構成する低磁気基板44内に埋設されてい
る。ロータ40は、端板48,49の軸受46,47に軸承された軸
45に取付けられている。
実施例５−図8a〜8b 図8aは、幅広磁石の効果を創生するために12個のバー
形磁石を対にして用いた６磁極機械を示す。これは、図
３のものに類似しているが、磁束路が内。
形磁石を対にして用いた６磁極機械を示す。これは、図
３のものに類似しているが、磁束路が内。
図8bは、図1a〜1cのモータ／交流発電機の三相ステー
タ巻線の１相のみのためのいろいろな異なるロータ位置
のためのステータの電圧を示す。密な間隔で位置する磁
極は、「頂部及び底部が平坦な」波形を創生する。これ
は、本出願の各添付図に示されたすべてのモータの特徴
である。
タ巻線の１相のみのためのいろいろな異なるロータ位置
のためのステータの電圧を示す。密な間隔で位置する磁
極は、「頂部及び底部が平坦な」波形を創生する。これ
は、本出願の各添付図に示されたすべてのモータの特徴
である。
軟磁性ワイヤー図７ 図７は、焼入鋼ワイヤのような、軟磁性材料について
の磁束Ｂ（単位テスラ）対飽和保磁力（単位アンペア回
数／メートル）のグラフである。符号Ａは、アンペア回
数即ち１巻きのコイルを流れる１アンペアの電流を表
す。A/mは、１メートル当りのアンペア回数を表す。米
国単位ガウス及びエルステッド（0e）で表した同等の値
も示されている（１テスラ＝10,000ガウス、1A/m＝0.01
2570e）。グラフで囲まれる区域が小さいこと、即ち、
この材料のヒステリシスが低いことに留意されたい。
の磁束Ｂ（単位テスラ）対飽和保磁力（単位アンペア回
数／メートル）のグラフである。符号Ａは、アンペア回
数即ち１巻きのコイルを流れる１アンペアの電流を表
す。A/mは、１メートル当りのアンペア回数を表す。米
国単位ガウス及びエルステッド（0e）で表した同等の値
も示されている（１テスラ＝10,000ガウス、1A/m＝0.01
2570e）。グラフで囲まれる区域が小さいこと、即ち、
この材料のヒステリシスが低いことに留意されたい。
本発明の試作品を製造するに当っては、安価で入手し
易いという理由で炭素含量約0.3％の焼入鋼ワイヤを使
用したが、ワイヤ又はテープの形とした他の軟磁性材料
を用いることもできる。そのような材料の例としては、
鉄；鉄−コバルト合金、※パーメンデュア（Permendu
r）、※スーパーメンデュア（Supermendur）等の鉄合
金；※ミューメタル（Mumetal）、※スーパーミューメ
タル（Supermumetal）、※スーパーマロイ（Supermallo
y）、※インバース（Invars）、エリンバース（Elinvar
s）、非晶質合金等の鉄−シリコン合金；ニッケル−鉄
合金；鋼合金；及びフェライト等がある。これらのうち
※を付されたものは、「軟磁性材料」を論じたJ P ヤ
クボビックス著「マグネシウム及び磁性材料」金属協会
刊、1987年、ISBN 0−904357−95−３の第95頁〜104頁
に記載された商標名である。軟磁気材料は、（空気に対
して）20より高い透磁率を有すると考えられ、大抵の場
合、（空気に対して）100〜1000の透磁率を有する。
易いという理由で炭素含量約0.3％の焼入鋼ワイヤを使
用したが、ワイヤ又はテープの形とした他の軟磁性材料
を用いることもできる。そのような材料の例としては、
鉄；鉄−コバルト合金、※パーメンデュア（Permendu
r）、※スーパーメンデュア（Supermendur）等の鉄合
金；※ミューメタル（Mumetal）、※スーパーミューメ
タル（Supermumetal）、※スーパーマロイ（Supermallo
y）、※インバース（Invars）、エリンバース（Elinvar
s）、非晶質合金等の鉄−シリコン合金；ニッケル−鉄
合金；鋼合金；及びフェライト等がある。これらのうち
※を付されたものは、「軟磁性材料」を論じたJ P ヤ
クボビックス著「マグネシウム及び磁性材料」金属協会
刊、1987年、ISBN 0−904357−95−３の第95頁〜104頁
に記載された商標名である。軟磁気材料は、（空気に対
して）20より高い透磁率を有すると考えられ、大抵の場
合、（空気に対して）100〜1000の透磁率を有する。
焼入鋼ワイヤを使用する場合、軟磁性材料の深さは、
大抵の中速モータにとって４〜5mmを越えないようにす
ることが好ましい。例えば、110mmのステータ直径を有
し、回転数1500rpm（周波数200Hz）で作動する16磁極モ
ータの場合、ほぼ３〜5mmの磁性材料深さを構成する直
径１〜1.6mmの焼入鋼ワイヤの層を３層使用する。従っ
て、磁性材料の深さ（厚さ）を3mmとした場合、ステー
タの直径110mmに対するの比率は、2.7％であり、5mmと
した場合は4.5％である。鉄損は作動周波数の自乗に比
例するので、中速モータの場合、渦電流損失を抑制する
ためにワイヤの直径は1.6mmを越えない大きさとするこ
とが好ましい。非常に大型の低速モータの場合は、もっ
と大きい直径のワイヤを用いることができる。ワイヤの
深さは、隣接する磁極の間に良好な磁気路を設定するの
に十分な深さとすべきである。例えば50ヘルツで作動す
る大型低速モータの場合、最高直径6mmまでの焼入鋼ワ
イヤの３層を用いることができよう。
大抵の中速モータにとって４〜5mmを越えないようにす
ることが好ましい。例えば、110mmのステータ直径を有
し、回転数1500rpm（周波数200Hz）で作動する16磁極モ
ータの場合、ほぼ３〜5mmの磁性材料深さを構成する直
径１〜1.6mmの焼入鋼ワイヤの層を３層使用する。従っ
て、磁性材料の深さ（厚さ）を3mmとした場合、ステー
タの直径110mmに対するの比率は、2.7％であり、5mmと
した場合は4.5％である。鉄損は作動周波数の自乗に比
例するので、中速モータの場合、渦電流損失を抑制する
ためにワイヤの直径は1.6mmを越えない大きさとするこ
とが好ましい。非常に大型の低速モータの場合は、もっ
と大きい直径のワイヤを用いることができる。ワイヤの
深さは、隣接する磁極の間に良好な磁気路を設定するの
に十分な深さとすべきである。例えば50ヘルツで作動す
る大型低速モータの場合、最高直径6mmまでの焼入鋼ワ
イヤの３層を用いることができよう。
直径110mmのステータに対するこれらの３層の合計厚
さ（6mm×３＝18mm）の比率は、16.3％である。
さ（6mm×３＝18mm）の比率は、16.3％である。
20磁極円筒形モータ 図1a〜1cに示されるようなモータの場合、直径1mmの
らせん巻き鋼ワイヤの層３層と、その周りに被覆された
厚さ3mmの巻き磁極層を含む直径150mmのステータを設け
ることがきる。
らせん巻き鋼ワイヤの層３層と、その周りに被覆された
厚さ3mmの巻き磁極層を含む直径150mmのステータを設け
ることがきる。
従って、直径150mmのステータに対する鋼ワイヤ３層
の厚さ（1mm×３＝3mm）の比率は、２％である。
の厚さ（1mm×３＝3mm）の比率は、２％である。
２磁極モータ 上記20磁極円筒形モータとの比較として述べると、２
磁極モータの場合は、はるかに厚い、ほぼ厚さ20mmの磁
性材層を必要とし、通常、直径2mmの鋼ワイヤの層を10
層設ける。このようなモータは、低速度で作動させない
限り、20磁極の機械（モータ）よりはるかに高い鋼損を
受けることになる。
磁極モータの場合は、はるかに厚い、ほぼ厚さ20mmの磁
性材層を必要とし、通常、直径2mmの鋼ワイヤの層を10
層設ける。このようなモータは、低速度で作動させない
限り、20磁極の機械（モータ）よりはるかに高い鋼損を
受けることになる。
より磁極数の多い機械 ６個又はそれ以上の数の磁極を有する機械（モータ）
を構成することによって、小直径の鋼ワイヤの薄い層を
用いることができ、そのような機械を高速度で、比較的
低インダクタンス及び低鋼損失で作動させることができ
る。磁極数を多くすると、転流によって創生される電気
ノイズの周波数が、その機械の機械的囲い体の共鳴周波
数を越える。磁極数の多い（通常６〜30個の磁極を有す
る）機械ロータの数面の周りに密な間隔に配置された永
久磁極を有する構成とするのが好ましい。なぜなら、こ
の構成は、完全電子の（エレクトロニクスだけによる）
転流回路と組合せて使用するための最善の波形を提供す
るからである。ただし、ロータの位置を検出するために
ホール効果センサー又は光学センサーが用いられる場合
は、本発明の鋼ワイヤ構成とともに、間隔を広くした磁
極配置を用いることが有利な場合がある。
を構成することによって、小直径の鋼ワイヤの薄い層を
用いることができ、そのような機械を高速度で、比較的
低インダクタンス及び低鋼損失で作動させることができ
る。磁極数を多くすると、転流によって創生される電気
ノイズの周波数が、その機械の機械的囲い体の共鳴周波
数を越える。磁極数の多い（通常６〜30個の磁極を有す
る）機械ロータの数面の周りに密な間隔に配置された永
久磁極を有する構成とするのが好ましい。なぜなら、こ
の構成は、完全電子の（エレクトロニクスだけによる）
転流回路と組合せて使用するための最善の波形を提供す
るからである。ただし、ロータの位置を検出するために
ホール効果センサー又は光学センサーが用いられる場合
は、本発明の鋼ワイヤ構成とともに、間隔を広くした磁
極配置を用いることが有利な場合がある。
円筒形基板上に鋼ワイヤ層のらせん状に緊密に巻装す
る構成は、各ワイヤをほぼ円周に沿ったループとするこ
とができることに留意されたい。各鋼ワイヤ層は、連続
らせん巻きにせずに、基板上に巻いた複数の個別ループ
で構成することもできる。
る構成は、各ワイヤをほぼ円周に沿ったループとするこ
とができることに留意されたい。各鋼ワイヤ層は、連続
らせん巻きにせずに、基板上に巻いた複数の個別ループ
で構成することもできる。
異なる相の例 上述した各実施例では、三相のモータ／交流発電機を
説明したが、他の相の巻線を使用することもでき、以下
に、単相、２相及び４相の構成について説明する。
説明したが、他の相の巻線を使用することもでき、以下
に、単相、２相及び４相の構成について説明する。
単相同軸モータ／交流発電機 1.単相同軸交流発電機は、本発明の機械のためのステー
タが最も簡単な構造となる例であり、絶対出力電力より
も構造を簡単にすることの方が重要な応用例に用途を見
出すことができる。三相の同等の交流発電機は、単相同
軸交流発電機と抵抗損失が同じで、かつ、ステータの巻
線中の銅の量を50％増とした場合、単相同軸交流発電機
の２倍の出力電力を創出する。
タが最も簡単な構造となる例であり、絶対出力電力より
も構造を簡単にすることの方が重要な応用例に用途を見
出すことができる。三相の同等の交流発電機は、単相同
軸交流発電機と抵抗損失が同じで、かつ、ステータの巻
線中の銅の量を50％増とした場合、単相同軸交流発電機
の２倍の出力電力を創出する。
2.単相同軸モータは、本発明の機械のためのステータが
最も簡単な構造となる例であるが、（単相誘導モータの
場合と同様の）何らかの始動手段を必要とし、従って、
始動を保証するために追加の巻線又は機械的手段を必要
とする。単相モータは、所要始動トルクが小さくてもよ
い分野、即ち直結ファンの分野に用途がある。
最も簡単な構造となる例であるが、（単相誘導モータの
場合と同様の）何らかの始動手段を必要とし、従って、
始動を保証するために追加の巻線又は機械的手段を必要
とする。単相モータは、所要始動トルクが小さくてもよ
い分野、即ち直結ファンの分野に用途がある。
二相同軸モータ／交流発電機 1.二相同軸交流発電機：この機械は、単相機械と同じ抵
抗損失である場合、40％増の出力電力を提供する。
抗損失である場合、40％増の出力電力を提供する。
2.二相同軸モータ：二相作動であるから、始動の問題は
ないが、この機械を直流電源から電子的に制御するとす
ると、180°電流注入が用いられる場合効率が低く成る
ことがある。二相モータは、単に始動のために180°電
流注入を使用し、平常運転作動のためには電流注入を12
0°以下に減少させるように電子的に制御することがで
きる。
ないが、この機械を直流電源から電子的に制御するとす
ると、180°電流注入が用いられる場合効率が低く成る
ことがある。二相モータは、単に始動のために180°電
流注入を使用し、平常運転作動のためには電流注入を12
0°以下に減少させるように電子的に制御することがで
きる。
三相同軸モータ／交流発電機 1.三相同軸交流発電機：この機械は、単相又は二相機械
と同じ抵抗損失とした場合、出力電力を増大させる。三
相機械に使用される銅の量を二相機械の銅の量と同じに
し、両方の機械のステータ巻線が利用可能な全360°を
占有する構成とした場合、三相機械は、二相機械と抵抗
損失が同じであるのに対して二相機械より更に７％多い
出力電力を提供する（即ち、単相機械より47％多い出力
電力を提供する）。
と同じ抵抗損失とした場合、出力電力を増大させる。三
相機械に使用される銅の量を二相機械の銅の量と同じに
し、両方の機械のステータ巻線が利用可能な全360°を
占有する構成とした場合、三相機械は、二相機械と抵抗
損失が同じであるのに対して二相機械より更に７％多い
出力電力を提供する（即ち、単相機械より47％多い出力
電力を提供する）。
2.三軸同軸モータ：この機械は、三相作動であるから、
始動の問題はなく、直流電源から電子的に容易に制御す
ることができる。三相作動により120°に分割されてい
るので、120°中に、直流電源から能率的な電流注入を
行うのに十分な逆EMF電圧が存在する。この設計は、ロ
ータ位置の正確な制御を可能にし、例えば、ステップモ
ータに適用することができる。
始動の問題はなく、直流電源から電子的に容易に制御す
ることができる。三相作動により120°に分割されてい
るので、120°中に、直流電源から能率的な電流注入を
行うのに十分な逆EMF電圧が存在する。この設計は、ロ
ータ位置の正確な制御を可能にし、例えば、ステップモ
ータに適用することができる。
四相以上の相の同軸モータ／交流発電機 1.同軸モータ：電流注入角度をより小さくすることがで
きるので効率を若干高めることができる。四相モータ
は、ロータの回転方向を電子的に簡単に反転制御するこ
とができるので、いろいろな用途に利用することができ
よう。
きるので効率を若干高めることができる。四相モータ
は、ロータの回転方向を電子的に簡単に反転制御するこ
とができるので、いろいろな用途に利用することができ
よう。
2.同軸交流発電機：交流発電機の出力を整流して直流電
源を供給する用にした場合、僅かに高い効率が得られ、
リップル電圧が低くなること以外には追加の利点はな
い。
源を供給する用にした場合、僅かに高い効率が得られ、
リップル電圧が低くなること以外には追加の利点はな
い。
変型実施例 これらの実施例のいずれにおいても、ロータ又はステ
ータのどちらか一方に巻き磁極が形成され、ロータ又は
ステータの残る他方に永久磁極が設けられているが、他
の構成をとることもできる。例えば、鋼ワイヤをリニア
モータのステータに、又は平形モータのステータ又はロ
ータに設けることができる。ロータ上に永久磁極のバン
ドを設け、次に巻き磁極及びそれと組合せた鋼ワイヤを
層のバンド（これをその長手方向に沿って繰返す）を設
けることができ、ステータの構成をロータとは反対の構
成とする。即ち、ステータ上の巻き磁極及び鋼ワイヤ層
のバンドがロータ上の永久磁極のバンドに対面し、ステ
ータ上の永久磁極のバンドがロータ上のバンド状の巻き
磁極及び鋼ワイヤ層のバンドに対面するように構成す
る。
ータのどちらか一方に巻き磁極が形成され、ロータ又は
ステータの残る他方に永久磁極が設けられているが、他
の構成をとることもできる。例えば、鋼ワイヤをリニア
モータのステータに、又は平形モータのステータ又はロ
ータに設けることができる。ロータ上に永久磁極のバン
ドを設け、次に巻き磁極及びそれと組合せた鋼ワイヤを
層のバンド（これをその長手方向に沿って繰返す）を設
けることができ、ステータの構成をロータとは反対の構
成とする。即ち、ステータ上の巻き磁極及び鋼ワイヤ層
のバンドがロータ上の永久磁極のバンドに対面し、ステ
ータ上の永久磁極のバンドがロータ上のバンド状の巻き
磁極及び鋼ワイヤ層のバンドに対面するように構成す
る。
以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明
は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定される
ものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変
更及び改変を加えることができることを理解されたい。
は、ここに例示した実施例の構造及び形態に限定される
ものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変
更及び改変を加えることができることを理解されたい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02K 1/00 - 1/34 H02K 15/00 - 15/16 H02K 29/00
Claims (11)
- 【請求項１】ステータ表面を有するほぼ円筒形の内側ス
テータ（16）と、 前記ステータ表面に対面し、該ステータ表面をほぼ円筒
形のエアギャップを隔てて囲繞したほぼ円筒形のロータ
表面（20）を有し、回転軸線の周りに回転自在のほぼ円
筒形の外側ロータ（11）と、 該ロータ上に前記ステータ表面に対面するように設けら
れ、かつ、前記円筒形のエアギャップに近接して配置さ
れた複数の磁極（27）から成る回転ダイナモエレクトリ
ック機（10）であって、 前記ロータ上の複数の磁極（27）は、該ロータの前記円
筒形のロータ表面の周りに密な間隔で配置されており、 前記ステータは、外表面を有する実質的に非磁性材で形
成されたほぼ円筒形の基板（24）と、該基板の前記外表
面に設けられた軟磁性材（４）の薄い円筒形層と、前記
円筒形のエアギャップに近接し前記ロータに対面するよ
うに該円筒形層の外側環状表面上に重ね合わされた複数
の巻き磁極（25）を有し、該軟磁性材（４）の薄い円筒
形層は、軟磁性細長材（４）の１層又はそれ以上の層
（３）から成り、該軟磁性細長材は、20より高い透磁率
を有する軟磁性材であることを特徴とする回転ダイナモ
エレクトリック機。 - 【請求項２】前記ステータ（16）の基板（24,44）は、
実質的に非導電性であることを特徴とする請求の範囲第
１項に記載の回転ダイナモエレクトリック機。 - 【請求項３】前記軟磁性細長材（４）は、長さに比べて
断面の小さいワイヤ又はテープ（４′,4″,4）の形と
し、該細長材の各層（３）をそのワイヤ又はテープ
（４′,4″,4）の多数の巻きで形成することを特徴と
する請求の範囲第１項又は２項に記載の回転ダイナモエ
レクトリック機。 - 【請求項４】前記軟磁性細長材（４）は、前記基板に巻
装された焼入鋼ワイヤ（４）から成ることを特徴とする
請求の範囲第３項に記載の回転ダイナモエレクトリック
機。 - 【請求項５】前記軟磁性材の薄い円筒形層の厚さは、前
記ステータの直径の２％〜16.3％の範囲であることを特
徴とする請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記載の
回転ダイナモエレクトリック機。 - 【請求項６】前記ロータの磁極（27,30,41）は、永久磁
極であることを特徴とする請求の範囲第１〜５項のいず
れか１項に記載の回転ダイナモエレクトリック機。 - 【請求項７】６個ないし20個の永久磁極（27,30,41）
が、前記ステータ（16）に対面して前記ロータ（11,3
1）の円周の周りに密な間隔で配置されていることを特
徴とする請求の範囲第６項に記載の回転ダイナモエレク
トリック機。 - 【請求項８】前記軟磁性材の薄い円筒形層の厚さは、前
記ステータの直径の２％〜５％の範囲であることを特徴
とする請求の範囲第７項に記載の回転ダイナモエレクト
リック機。 - 【請求項９】８個ないし20個の永久磁極（27,30,41）
が、前記ステータ（16）に対面して前記ロータ（11,3
1）の円周の周りに密な間隔で配置されており、前記軟
磁性材の薄い円筒形層の厚さは、前記ステータの直径の
２％〜５％の範囲であることを特徴とする請求の範囲第
７項に記載の回転ダイナモエレクトリック機。 - 【請求項１０】前記ほぼ円筒形の基板（24）上に形成さ
れた前記ワイヤ（４）の１層又はそれ以上の層（３）
は、１層又はそれ以上のらせん状の層として巻かれたワ
イヤ（４）から成ることを特徴とする請求の範囲第３項
又は第４項に記載の回転ダイナモエレクトリック機。 - 【請求項１１】前記ロータ（11）と前記ステータ（16）
とは、約0.25mm〜約1.5mmの比較的大きい円筒形エアギ
ャップ（28）によって離隔されていることを特徴とする
請求の範囲第１〜10項のいずれか１項に記載の回転ダイ
ナモエレクトリック機。
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