JP2853049B2 - 電磁回転機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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（タコジエネレータ）若しくは出力トルクリプル
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〕

本発明の装置に類似した構成の技術は数多く提案され
ているが、理論的に錯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、その直流出力にリプル電圧を含ん
でいるので回転数に比例した直流出力を得ることができ
なく、リプ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、回転速度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
の欠点となる問題点がある。

第２の課題 複数相の直流電動機、特にブラシレス直流電動機の場
合には相数が少ないので、トルクリプルと電磁ノイズと
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、相切換時の電磁ノ
イズが発生する問題点がある。又機械振動を発生する欠
点がある。

第４の課題 直流電動機の場合に、ブラシレスの電動機としたとき
に、相数は１〜３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10万回転以上とすると、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よる鉄損
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
と同形の外筐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 の突出部ならびに第２の突出部に対応する 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, 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 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ものである。

第２の手段 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
れたものである。

〔作用〕

前述した問題点となる第１〜第５の課題は、周知の１
相,2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。3,2,1,0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。

電機子コイルには常に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
るので第１の課題が解決される。

電動機として使用した場合には、同じ理由により、ト
ルクリプルがなく、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御回路が不要となり、直流電源より
電機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磁気エネルギの増減、がな
いので１般の電動機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がない。従っ
て、高速度（毎分10万回転以上）の電動機を得ることが
できるので、第４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。

第１図（ａ）は、本発明装置の回転子4aと電機子コイ
ル5aの説明図である。これ等の部材は第２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4aは円板状となり、マグネット４は省略して図
示していない。中央部には回転軸１が固定されている。

回転子4aの外周は１様にＮ極に磁化されている。

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）は電機子コイル5a,磁力線7a,7b,7cを拡
大して示したものである。

電機子コイル5aは、図示のように、下側と上側の部分
が、回転子4aの回転軸方向となり、両側部は磁極面に垂
直となっている。回転子4aが矢印Ａ方向に回転したとき
に、電機子コイル5aに誘起される誘起電圧の方向は、矢
印8a,8b,8c,8dの方向となる。

矢印8aの方向の電圧に対し、他の辺に発生する誘起電
圧はすべて反対方向である。

下側のコイル部分を貫挿する磁束量と他の３辺のコイ
ル部分を貫挿する磁束量は等しいので、電機子コイル全
体の誘起電圧は消滅する。

電機子コイル5aに矢印8aと反対方向に通電した場合
に、マグネット回転子４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、電機子コイル5aの下側の底辺の１辺の
みを磁束が貫挿し、他の３辺のコイル部分を磁束が貫挿
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5a
により発生する磁束は、正トルクと反トルクを発生する
磁束を含んでいるので、反トル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
成しているものである。

第２図（ａ）において、円筒形の外筐11の両側には側
板2a,2bが図示のように嵌着されている。外筐11は、プ
ラスチック材若しくは、アルミニユームダイキヤストに
より作られている。外筐11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。

外筐11の両側に、ビス6a,6b,…により側板2a,2bが締
着されている。

側板2a,2bの中央部には、ボール軸受3a,3bが設けら
れ、回転軸１が回動自在に支持される。回転軸１には、
両側面がN,S極に１様に磁化された円板状のマグネット
４の中央部が固定されている。

マグネット４のN,S磁極に密着して、軟鋼円板4a,4bが
設けられ、同軸で同期回転するように構成されている。

外筐11,軟鋼円板4a,4bは他の周知の磁性体で作ること
もできる。軟鋼円板4a,4bの外周回転面は、それぞれN,S
磁極に１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筒13a,14a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13a,14aには、電機子コイル5a,5b,…,6a,6b,
…が装着されているがその詳細は第３図（ａ）の展開図
により後述する。

記号７は、回転軸１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、上述した軟鋼で作られた円筒
13a,14aと電機子コイル5a,5b,…6a,6b,…の180度の展開
図である。

第３図（ｂ）の展開図は、第２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。

第３図（ａ）において、記号13a,14aで示す電機子磁
心は、記号15a,15b,…の部分で対向され、磁路が閉じら
れている。

電機子磁心13a,14aには、等しい巾の突出部が等しい
ピッチで設けられ記号15a,15b,…の部分で対向されてい
る。

電機子磁心13a,14a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5a,5b,…と6a,6b,…が
捲着される。

電機子磁心13a,14aは半周部のみなので、自動巻線機
により電機子コイルの捲着ができる。

電機子磁心13a,14a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。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13a,14aは180度の長さで、
全円周を２分割したが、３分割して構成することもでき
る。

第３図（ｂ）に示すように作られた電機子磁心13aと
他の半周分の電機子磁心を第２図（ａ）の外筐11の左側
より挿入し、電機子磁心14a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11に接触し
ないように、外筐11に空隙部が設けられている。

側板2a,2bを左右から締着すると、その押圧力によ
り、電機子磁心13a,14aの突出部が対向されて磁路が閉
じられる。この為に側板2a,2bには、突出部２−1,2−２
が設けられて、電機子磁心13a,14bを左右より押圧する
ように構成されている。

以上の説明より理解されるように、外筐11の内周面と
回転子4a,4b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13a,14aと回転子4a,4bの外周面も等しい
空隙長で対向している。

又電機子コイル5a,5b,…の内側は、回転子4aの外側回
転面に対向し、電機子コイル6a,6b,…の内側面も、回転
子4bの外側回転面に対向している。

従って、第３図（ｂ）の矢印17a,17bの巾は、それぞ
れ回転子4a,4bの巾となっている。

空隙部16a,16b,…は、回転子4a,4b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
４図（ａ）に示されているので次にその説明をする。

第４図（ａ）において、電機子磁心13aの凹部には、
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4a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、
４個の電機子コイル5e,5f,…が装着されている。

又電機子磁心14a及び電機子コイル6a,6b,…も全く同
じ構成となっている。

電機子コイル5aを例としてその詳細を次に説明する。

第４図（ｂ）において、電機子磁心13aの上面には、
プラスチック成型により作られた捲枠（コア）22が固定
され、電機子コイル5aは、コア22と下面の凹部との間に
捲回されている。

回転子4aのＮ極の磁束は、矢印24a,24b,24で示すよう
に、電機子磁心13aを通り、次に突出部の対向部15a（第
３図（ｂ）図示）及びその反対側の突出部、対向部と電
機子磁心14aを通り、回転子4bの外周回転面のＳ極で磁
路が閉じられる。

電機子コイル5aの通電による磁束は、矢印23aと矢印
（点線）23bとなるが、矢印23aで閉じられる磁束の磁気
抵抗は、矢印23bで閉じられる磁束の磁気抵抗に比較し
て著しく小さいので、実質的には矢印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23aと
矢印24aの磁束の差となる。）は右側の磁束密度（矢印2
3aと矢印24bの磁束の和となる。）に対して小さくな
る。

従って、回転子4a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6aと電機子磁心14aに
ついても全く同様である。通電方向は、両電機子コイル
による回転トルクが１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4a,4bには駆動トルクが発生し、回転軸１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4aの磁束の電機子磁心1
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する為に、電機子磁心13a,14a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23a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4aの外周面と電機子コイルの両側の突出部との空隙を
小さくする必要がある。回転子4aが軟鋼製であること
は、矢印23aの磁路を閉じて磁束密度を大きくする為の
有効な手段の１つとなる。

回転子4a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4aの外周面近傍の磁束密度が増大す
るので、回転中に鉄損が発生する。回転子4a,4bを珪素
鋼板の積層体で構成すると鉄損は僅少となる。

電機子磁心13a,14aを通る磁束密度は変らないので鉄
損はない。

直流電源より、各電機子コイルに通電すると直流電動
機として回転し、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
プルのないものが得られる効果がある。位置検知素子と
半導体回路がないので、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大出力の直流電動機が得ら
れる特徴がある。

回転子4a,4bを駆動源により１方向に駆動すると、各
電機子コイルには、誘起電圧が発生するので、直列接続
をして、誘起電圧を加算して導出すると発電機となる。
小出力の場合にはタコジエネレータとして利用できる。

効果は電動機として使用した場合と同様である。

出力電圧にリプル分がないので、有効な手段となる。

第４図（ｃ）に示した実施例は、第４図（ｂ）の電機
子コイル5aの両側の突出部を、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4a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,24bの磁束密度及び矢印23aの磁束密
度が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、珪素鋼の粉末の
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
の積層体で構成することがよい。

第３図（ｃ）に示すものは、珪素鋼板積層体を使用し
た場合に有効な電機子構成の実施例である。

第３図（ｂ）では、電機子の磁心となる部分は、記号
13aと14aと２つに分割されていたが、第３図（ｃ）にお
いては、記号20a,20bならびに記号21a,21b,…とに分割
されている。

電機子磁心20a及び20bの所定位置には、電機子コイル
5a,5b,…及び電機子コイル6a,6b,…が等しい離間角で捲
着されている。

電機子磁心20a,20bの図示しない裏面の構成は前実施
例と同様である。点線Ｊを矢印方向よりみた断面図は、
第４図（ａ）と同じである。

電機子磁心20a,20b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21a,21b,…は軟鋼で作られ
た直方体の形状となっている。

点線Ｋを矢印方向よりみた断面図が第４図（ｄ）に示
されている。

記号20a,20bは電機子磁心で、電機子コイル5a,6a（点
線で示す）の磁心となる部分で、珪素鋼板積層体で作ら
れている。

記号21aは軟鋼で作られている。

電機子磁心20a,20bの下側の突出部は、回転子4a,4b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18a,18bは、それぞれ回転子4a,4b
の外周面の巾を示し、矢印18cは両者の対向距離を示し
ている。

第３図（ｃ）の構成の電機子を第２図（ａ）の外筐11
に固定する手段の１例を次に説明する。

軟鋼ブロック21a,21b,…（他の半周面の軟銅ブロック
も含む）を外筐11の内周面の所要位置に固着する。次に
外筐11の両側より電機子20a,20bを挿入し、側板2a,2bの
締着により、25a,25b部（第４図（ｄ）図示）を圧接し
て磁路を閉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４図（ｃ）の電機子コイル5aの通電による矢印23a
の磁束密度を更に増大して出力トルクを大きくする手段
が第４図（ｅ）に示されている。

第４図（ｅ）において、電機子磁心13aにコ型の軟鋼
部材23の磁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13a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4aによる磁束は、矢印24a,24bなので、電機子
コイル5aの左右の磁束密度は第４図（ｃ）の場合より大
きい差が発生し、回転子4aの矢印Ｌ方向の駆動トルクが
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。

他の電機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（ｂ）において、回転子10a,10bと軟鋼円筒10
と励磁コイル９以外の部材は、第２図（ａ）と同じ構成
のものである。

回転軸１には、軟鋼製の円柱10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10a,10bの
内周部が嵌着されている。

励磁コイル９は、円環状のコア８に捲回され、コア８
の外周部は、電機子磁心13a,14aの中央部に固定されて
いる。

励磁コイル９に直流電源より通電すると、回転子10a,
10bの外周面は、それぞれ１様にN,S極に励磁される。従
って、回転子10a,10bは、第２図（ａ）の回転子4a,4bと
同じ作用を行なうものとなるので、励磁型の直流電動機
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）に示す実施例について説明する。

第２図（ｃ）において、回転軸１には、軟鋼製の円柱
10の中心部が嵌着され、その両側には、円環状のマグネ
ット10c,10dの内周部が嵌着されている。

マグネット10cの内周面はＳ極に、外周面はＮ極に１
様に磁化され、又マグネット10dの内，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、マグネッ
ト10c,10dは回転子となり、外周回転面は１様にN,S極に
磁化され、第２図（ａ）の回転子4a,4b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２図
（ａ）の外筐11,電機子磁心13a,14a,電機子コイル5a,5
b,…,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電機となる。

従って本発明の目的を達成できるものである。

第５図（ａ）（ｂ）に示すものは、電機子の他の実施
例を示したものである。第５図（ａ）において、電機子
磁心26は軟鋼で作られ、180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、電機子は円筒状となり分割されて
いない。

記号27a,27b,…は長方形の空孔で、打点部28a,28b,29
a,29b等は凹部で、電機子磁心26の厚さの1/2たけ凹んだ
段部となっている。

第５図（ａ）の空孔27a,27b,…に電機子コイル5a,5b,
…及び電機子コイル6a,6b,…を装着したものが第５図
（ｂ）に示されている。

第５図（ｂ）において、打点部27a,27b,…は空孔とな
る。

磁心30a,30b,…,31a,31b,…には電機子コイル5a,5b,
…,6a,6b,…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26の両側は、第
２図（ａ）の外筐11の内周面に挿入固定されるので、回
転子4a,4b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6a,6b,…とそれぞれ対向してい
る。対向部の巾が第５図（ｂ）で矢印17a,17bとして示
されている。

外筐11を除去し、電機子磁心26の両側に側板2a,2bの
外周を固着しても同じ目的が達成できる。この場合に
は、電機子磁心26が外筐を兼ねることとなる。

次に電機子コイルと、その磁心の詳細を電機子コイル
5aを例として説明する。第６図（ａ）において、電機子
コイル5aは、軟鋼板により作られた磁心30aに捲着され
る。矢印Ｆ方向よりみた図が第６図（ｃ）、矢印Ｇ方向
よりみた図が第６図（ｂ）なので、三者を併せて説明す
る。

第６図（ｂ）の記号30は段部の境界を示し、上部は下
部より突出している。第６図（ｃ）において、磁心30a
は、上方より電機子磁心26の空孔の段部に挿入固着さ
れ、磁心30aと電機子磁心26は磁路が閉じられる。点線4
aは、回転子4aの外周回転面のＮ極を示している。他の
電機子コイルも同じ手段により電機子磁心26に装着され
ている。

回転子4aのＮ極の磁束は、電機子コイル5aの両側の突
出部を通り、次に電機子磁心26を通り、次に電機子コイ
ル6aの両側の突出部を通り、回転子4bの外周Ｓ極面で閉
じられる。電機子コイルによる磁束は、磁心30aと回転
子4aを通るものが大部分なので、第４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、１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4a,4bを駆動源により回転すると、電機子コイルに誘
起電圧が発生す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成されるものである。

回転子4aのＮ極の磁束が通る磁心30aの磁路が磁気的
に飽和すると洩れ磁束により、反トルクを発生して出力
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,電機子磁心26の磁束の通る断面積を出力に対応し
て充分に大きくする必要がある。

本実施例の磁心30aとその装着手段を変更して比較的
大きい出力の電動機に適した手段を、電機子コイル5aを
例として次に説明する。

第６図（ｄ）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５図（ａ）の空孔27a
の左端の裏面に図示のように固着される。固着手段は周
知のいかなる手段でもよいが、磁心30aと電機子磁心26
とは磁路が閉じられている必要がある。

磁心30aの磁路開放端は、回転子4aのＮ極面に僅かな
空隙を介して対向されている。

電機子コイル5aの通電による磁束は、矢印23aの方向
のものが大部分で点線矢印23bの磁束は著しく小さい。
回転子4aは軟鋼なので、矢印23aの磁束の磁気抵抗が小
さい為である。

回転子4aの磁束は、矢印24,24a,24bの方向となるの
で、磁心30aの左側と右側では、右側の磁心内の磁束密
度が大きくなり、回転子4aは、矢印Ｌ方向の駆動トルク
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、１方向
の駆動トルクが得られて直流電動機として回転する。

回転子4a,4bを駆動源により回転すると発電機とな
る。

作用効果は前実施例と同様である。

上述した説明より判るように、出力トルクが増大する
作用効果がある。他の電機子コイル5b,6b,…及び電機子
コイル6b,6c,…の各１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しな
いことが条件となっている。従って、各部の磁束量に対
応した断面積と導磁率を考慮した磁性体磁心とする必要
がある。

本発明装置においては、毎分10万回転位の高速回転で
も、回転子4a,4b,10a,10b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、マグネット４の外周にニッケルスリーブ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しくは電動機として構成し
た場合の特徴を次に説明する。

電機子コイルには、常に１方向に１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プルのない出力トル
クが得られ、発電機の場合には、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、応答性の早い電圧出力が得ら
れる特徴があるので、タコジエネレータとして有効な技
術を供与できる。

ブラシレスの構成となり、電機子コイルの通電制御の
為の電子回路が不要となるので小型廉価で耐熱性のある
発電機若しくは電動機が得られる。

電機子コイルの通電の切換の為の整流装置が不要とな
る特徴がある。

電機子コイルの磁気エネルギの蓄積と放出がないの
で、高速度でも反トルクの発生がなく、効率の良好な高
速電動機が得られる。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、又その方向も変らないので、
電磁的なノイズと機械振動の発生が除去される特徴があ
る。

電動機の場合に、複数個ある電機子コイルの１個を発
電コイルとして使用し、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機子コイルの通
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の効果 トルクリプルのない平坦なトルク特性のある電動機若
しくはリプル電圧のない発電機が得られる。

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

第３の効果 反トルクの発生がないので、高速度電動機を得ること
ができる。

第４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
電動機若しくは発電機を得ることができる。

第５の効果 電機子コイルの通電量は変化なく、又通電方向も変ら
ないので、電磁ノイズと機械振動が著しく小さくなる。

第６の効果 回転子の回転面の磁極はN,S極となり、電機子磁心に
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転子の
径を大きくすることにより多くなって、より大きい出力
トルクを得ることができる。

第７の効果 第４図（ｂ）（ｃ）（ｅ），第６図（ｃ）（ｄ）につ
いて説明した理由により、出力トルク若しくは発電出力
を増大せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置のマグネット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図は、固定電機子の展開図、
第４図は、電機子コイルと電機子磁心の詳細な説明図、
第５図は、固定電機子の他の実施例の展開図、第６図
は、第５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。 １……回転軸、2a,2b……側板、3a,3b……軸受、4,4a,4
b,10,10a,10b……マグネットと回転子、5a,5b,…,6a,6
b,……電機子コイル、７……負荷、8a,8b,……通電方
向、7a,7b,……磁力線の方向、３……ニッケルスリー
ブ、８……巻枠（コア）、９……励磁コイル、11……外
筐、15a,15b……境界部、２−1,2−２……突出部、13a,
14a,20a,20b,26……電機子磁心、Ｂ……電動機の外筐部
分、16a,16b,…,27a,27b,……空孔、21a,21b,……軟鋼
板、23a,23b,24a,24b,24……磁束の方向、22……コイル
の捲枠、28a,28b,29a,29b……段部の凹部、30a,30b,…,
31a,31b,……磁心、30……段部の境界部、

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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筐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 の突出部ならびに第２の突出部に対応する 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, 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 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. 【請求項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。