JP3897043B2 - Magnetic rotating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic rotator which can get high electromagnetic torque, being fit for high-speed revolution. <P>SOLUTION: This electromagnetic rotator 1 possesses a rotor 2 where a plate-shaped permanent magnet 6 with magnetic poles made at its obverse and reverse is arranged and an electromagnet 7 which is fixed to a frame 3, corresponding to the permanent magnet 6, and makes magnetic force work upon the permanent magnet 6 thereby rotating the rotor 2. This gives the above rotor 2 the torque by magnetic force by breaking the current to the above electromagnet 7 in the rotational angle region to generate sword-like torque (Ta) and applying a current to the above electromagnet 7 in the rotational angle region to generate hill-like torque (Tb) other than the sword-like torque(Ta) and hill-like torque (Tc) in the relation between the rotating torque generated by magnetic force and the rotational angle of the rotor 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、磁力により回転体を回転させる磁力回転装置に関し、特に、永久磁石と電磁石との反発力及び吸引力を利用した磁力回転装置に関する。   The present invention relates to a magnetic rotating device that rotates a rotating body with a magnetic force, and more particularly to a magnetic rotating device that uses repulsive force and attractive force between a permanent magnet and an electromagnet.
従来より、回転可能な回転軸の円周領域に永久磁石を配置した回転体と、該回転体の永久磁石により生成される磁界に対して反発する磁界を発生する電磁石とを備えた磁力回転装置が発明されている(特許文献1参照)。かかる磁力回転装置によれば、永久磁石と電磁石との反発力によって回転体を回転するトルクが発生されて回転体が回転される。   Conventionally, a magnetic rotating device including a rotating body in which a permanent magnet is arranged in a circumferential region of a rotatable rotating shaft, and an electromagnet that generates a magnetic field repelling a magnetic field generated by the permanent magnet of the rotating body. Has been invented (see Patent Document 1). According to such a magnetic rotating device, torque for rotating the rotating body is generated by the repulsive force between the permanent magnet and the electromagnet, and the rotating body is rotated.
特許第2968918号公報Japanese Patent No. 2968918
前述した従来の磁力回転装置において、回転体の永久磁石が回転することにより電磁石に接近して離れていく間に、該永久磁石と電磁石との間には、永久磁石のN極及びS極と電磁石との磁極との関係により、反発力と吸引力とが発生する。前記磁力回転装置では、このうち永久磁石と電磁石との反発力のみを利用して、所定の位置で回転体に付勢力を付与することとしている。従って、回転体が所定の回転範囲内となる間に、即ち、永久磁石と電磁石との間に反発力が生じるような所定の位置関係の間でのみ、電流を生成して電磁石に電流を流す必要がある。   In the above-described conventional magnetic rotating device, while the permanent magnet of the rotating body rotates and approaches the electromagnet, the N and S poles of the permanent magnet are interposed between the permanent magnet and the electromagnet. A repulsive force and an attractive force are generated due to the relationship between the magnetic pole and the electromagnet. In the magnetic rotating device, only the repulsive force between the permanent magnet and the electromagnet is used, and the urging force is applied to the rotating body at a predetermined position. Therefore, a current is generated and passed through the electromagnet only during a predetermined positional relationship in which a repulsive force is generated between the permanent magnet and the electromagnet while the rotating body is within the predetermined rotation range. There is a need.
しかし、電磁石に流す電流と時間との関係においては、図30に示すように、電流の立上がり時間T1と減衰時間T2とが存在するので、狭いパルス幅の電流を流すとすれば、回転体が高速回転になれば一定の電流を流すための制御が困難となり、従来の磁力回転装置は、高速回転には不向きであった。   However, in the relationship between the current flowing through the electromagnet and the time, as shown in FIG. 30, there is a current rise time T1 and a decay time T2, so if a current with a narrow pulse width is passed, the rotating body If the rotation speed is high, it becomes difficult to control the flow of a constant current, and the conventional magnetic rotation device is not suitable for high-speed rotation.
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、高速回転に適し、高い電磁トルクを得ることができる磁力回転装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a magnetic rotating device that is suitable for high-speed rotation and can obtain high electromagnetic torque.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の磁力回転装置は、表面及び裏面に磁極が形成された板状の複数の永久磁石が回転角度を等分する位置に配置された回転子と、該永久磁石にそれぞれ対応して固定子に固定され、前記永久磁石に磁力を作用させて回転子を回転させる複数の電磁石とを具備し、前記永久磁石を、回転子の中心から永久磁石の重心を結ぶ直線(L1)と、永久磁石の磁極方向の直線(L2)とが交わる角度(φ)が、回転子の中心方向からみた場合に約30°以上60°以下となるように位置せしめ、かつ、前記電磁石を、回転子の中心から電磁石の重心を結ぶ直線と、電磁石の磁束中心軸とが交わる角度が、回転子の中心方向から見た場合に0°より大きく20°以下となるように位置せしめることによって、1の前記永久磁石に関して、前記電磁石に直流一定電流を連続通電した場合に前記回転子を負の方向に回転させる剣状トルク(大値狭角度トルクTa)を前記回転子の第1回転角度領域において発生させるとともに、前記第1回転角度領域の一方側の前記第1回転角度領域よりも広い第2回転角度領域において前記回転子を正の方向に回転させる岡状トルク(小値広角度トルクTb)を発生させ、さらに、前記第1回転角度領域の他方側の前記第1回転角度領域よりも広い第3回転角度領域において前記回転子を正の方向に回転させる岡状トルク(小値広角度トルクTc)を発生させるとともに、1の前記永久磁石についての第2回転角度領域と当該1の前記永久磁石と隣り合う1の前記永久磁石についての第3回転角度領域とを連続させ、前記第1回転角度領域で前記電磁石への電流を遮断し、前記第2回転角度領域及び前記第3回転角度領域で前記電磁石へ通電することにより、前記回転子に磁力による回転力を付与することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the magnetic rotating device according to claim 1 includes a rotor in which a plurality of plate-like permanent magnets having magnetic poles formed on the front surface and the back surface are arranged at positions at which the rotation angle is equally divided. is fixed to the stator respectively corresponding to the permanent magnet, said by the action of magnetic force on the permanent magnet and a plurality of electromagnets to rotate the rotor, the permanent magnet, the center of the rotor of the permanent magnet The angle (φ) at which the straight line (L1) connecting the center of gravity and the straight line (L2) in the magnetic pole direction of the permanent magnet intersect is positioned so that it is about 30 ° to 60 ° when viewed from the center direction of the rotor. In addition, when the electromagnet is viewed from the center direction of the rotor, the angle at which the straight line connecting the center of the rotor to the center of gravity of the electromagnet and the magnetic flux center axis of the electromagnet is greater than 0 ° and not more than 20 °. By positioning With respect to the permanent magnet, a sword-like torque (large value narrow angle torque Ta) is generated in the first rotation angle region of the rotor when the electromagnet is continuously energized with a constant DC current. At the same time, an Oka-like torque (small value wide angle torque Tb) is generated that rotates the rotor in the positive direction in a second rotation angle region wider than the first rotation angle region on one side of the first rotation angle region. Further, the Oka torque (small value wide angle torque Tc) for rotating the rotor in the positive direction in a third rotation angle region wider than the first rotation angle region on the other side of the first rotation angle region. The second rotation angle region for one permanent magnet and the third rotation angle region for one permanent magnet adjacent to the one permanent magnet are continuous, Rolling blocks the current in the angular region to the electromagnet, by energizing to the second rotational angle range and said electromagnet by said third rotation angle region, as characterized by imparting a rotational force by the magnetic force to the rotor Yes.
請求項記載の磁力回転装置は、請求項1に記載の磁力回転装置において、記回転子隣り合う2つの永久磁石の間に柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴としている。
Magnetic rotating apparatus according to claim 2, wherein, in the magnetic rotating apparatus according to claim 1, the columnar ferromagnetic provided between the front SL two permanent magnets adjacent the rotor is energized to the electromagnet In the meantime, a reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by the attractive force between the columnar ferromagnetic and the electromagnet.
請求項記載の磁力回転装置は、請求項1に記載の磁力回転装置において、記回転子隣り合う2つの永久磁石の間に中心を持つ円弧上を移動可能な柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴としている。
Magnetic rotating apparatus according to claim 3, in the magnetic rotating apparatus according to claim 1, the arc on the movable columnar ferromagnetic material having a center between the two permanent magnets adjacent in the previous SL rotor The reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet and the electromagnet while the electromagnet is energized.
請求項記載の磁力回転装置は、請求項1に記載の磁力回転装置において、記回転子隣り合う2つの永久磁石の間を直線移動可能な柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴としている。
Magnetic rotating apparatus according to claim 4, wherein, in the magnetic rotating apparatus according to claim 1, before Symbol provided linearly movable columnar ferromagnetic body between two permanent magnets adjacent the rotor, to the electromagnet A reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet and the electromagnet during energization.
請求項記載の磁力回転装置は、請求項1に記載の磁力回転装置において、前記回転子中心を中心とする記回転子隣り合う2つの永久磁石の間の円弧上を移動可能な柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴としている。
Magnetic rotating apparatus according to claim 5, wherein, in the magnetic rotating apparatus according to claim 1, the arc over between the previous two permanent magnets adjacent in the prior SL rotor around the center of the Machinery trochanter A movable columnar ferromagnetic material is provided, and a reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by an attractive force between the columnar ferromagnetic material and the electromagnet while the electromagnet is energized.
本発明に係る磁力回転装置によれば、剣状トルク(大値狭角度トルク)(Ta)を発生させる回転角度領域で電磁石への電流(直流電流)を遮断し、該剣状トルク(大値狭角度トルク)(Ta)以外の岡状トルク(小値広角度トルク)(Tb)及び岡状トルク(小値広角度)(Tc)を発生させる回転角度領域で電磁石へ一方向通電することにより、回転子に磁力による回転力を付与することとしたので、電磁石に流す電流のパルス幅が広くなり、高速回転においても電流の制御が容易となる。したがって、磁力回転装置の高速回転化が実現できる。
According to the magnetic rotating apparatus according to the present invention, to cut off the current (direct current) to the electromagnet in the rotation angle region that generates xiphoid torque (Daine narrow angle torque) (Ta),該剣shaped torque (Daine Narrow-angle torque) Oka-like torque (small-value wide-angle torque) other than (Ta) (Tb) and Oka-like torque (small-value wide- angle) (Tc) Since the rotational force by the magnetic force is applied to the rotor, the pulse width of the current flowing through the electromagnet is widened, and the current can be easily controlled even at high speed rotation. Therefore, high speed rotation of the magnetic rotating device can be realized.
また、電磁石は、回転子の中心から電磁石の重心を結ぶ直線と、電磁石の磁束中心軸とが交わる角度が、回転子の中心方向からみた場合に0°より大きく20°以下であるように位置せしめられているので、上記の交わる角度を0°とする場合と比較して、平均電磁トルクが増大するという利点がある。   The electromagnet is positioned so that the angle at which the straight line connecting the center of the electromagnet to the center of gravity of the electromagnet and the magnetic flux central axis of the electromagnet is greater than 0 ° and not more than 20 ° when viewed from the center of the rotor. Therefore, there is an advantage that the average electromagnetic torque increases as compared with the case where the intersecting angle is set to 0 °.
更に、回転子に柱状強磁性体を設け、柱状強磁性体と電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたので、リラクタンス電磁トルク(Tr)と電磁トルクとにより平均電磁トルクが増大する。これにより、磁力回転装置の更なる高速回転化が実現できる。   Further, since the rotor is provided with a columnar ferromagnet and the reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet and the electromagnet, the average electromagnetic torque is increased by the reluctance electromagnetic torque (Tr) and the electromagnetic torque. Increase. Thereby, further high-speed rotation of a magnetic rotating apparatus is realizable.
以下、本発明の第1の実施の形態に係る磁力回転装置について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1及び図2に示すように、本実施の形態に係る磁力回転装置1は、磁力により回転する回転体(回転子)2と、該回転体2を軸支するフレーム(固定子)3とからなる。   Hereinafter, a magnetic rotating device according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. As shown in FIGS. 1 and 2, a magnetic rotating device 1 according to the present embodiment includes a rotating body (rotor) 2 that rotates by magnetic force, and a frame (stator) 3 that supports the rotating body 2. Consists of.
回転体2は、回転軸となるシャフト4に2枚の円盤5と1枚の円盤51がスペーサ40を介して所定間隔で固定されており、各円盤5の下面に周方向に一定間隔で4個の永久磁石6が配設されている。一方、フレーム3には永久磁石6に対応して4箇所に電磁石7が固定されている。   In the rotating body 2, two disks 5 and one disk 51 are fixed to a shaft 4 serving as a rotation axis at a predetermined interval via a spacer 40, and 4 on the lower surface of each disk 5 at a constant interval in the circumferential direction. A number of permanent magnets 6 are provided. On the other hand, electromagnets 7 are fixed to the frame 3 at four locations corresponding to the permanent magnets 6.
永久磁石6は、表面及び裏面に磁極が形成された板状のものであり、具体的にはネオジウム系等の希土類磁石である。このように、表面と裏面にN極及びS極が形成された永久磁石6を用いることにより、各磁極面が広くなり、回転トルクの向上を図ることができる。   The permanent magnet 6 has a plate shape with magnetic poles formed on the front and back surfaces, and is specifically a rare earth magnet such as neodymium. Thus, by using the permanent magnet 6 having the N pole and the S pole formed on the front and back surfaces, each magnetic pole surface becomes wider, and the rotational torque can be improved.
図1に示すように、永久磁石6は、円盤5に数mm程度埋め込まれることにより固定されており、図2に示すように、1枚の円盤5に対して、周方向に等間隔となるように4個固定されている。即ち、各永久磁石6は、円盤5の周縁部分に周方向に90°隔てて配設されている。永久磁石6の固定方法は特に限定されず、適宜金具等を用いて円盤5に固定すればよい。また、永久磁石6の個数も特に限定されるものではないが、回転体2のバランスを考慮すれば、本実施形態のように、永久磁石6を周方向に一定間隔で複数配設することが好ましい。   As shown in FIG. 1, the permanent magnet 6 is fixed by being embedded in the disk 5 by about several millimeters. As shown in FIG. 2, the permanent magnet 6 is equally spaced in the circumferential direction with respect to one disk 5. As shown, four are fixed. In other words, the permanent magnets 6 are arranged at 90 ° in the circumferential direction on the peripheral edge of the disk 5. The fixing method of the permanent magnet 6 is not particularly limited, and may be fixed to the disk 5 using a metal fitting or the like as appropriate. Further, the number of permanent magnets 6 is not particularly limited, but considering the balance of the rotating body 2, a plurality of permanent magnets 6 may be arranged at regular intervals in the circumferential direction as in this embodiment. preferable.
また、各永久磁石6は、円盤5(回転体2)の中心O(回転子中心)から永久磁石6の重心6aを結ぶ直線L1と、永久磁石6の磁極方向、即ち表面及び裏面上の法線方向の直線L2とが交わる角度φが、円盤5の中心O方向からみた場合に約30°以上60°以下となるように位置せしめられている。永久磁石6のN極又はS極のうちいずれかの面が円盤5の外方へ向けられており、永久磁石6に対して所定の磁気ギャップを隔てて設けられる電磁石7の極性は対向する永久磁石6の外方の磁極と同極になっている。
Each permanent magnet 6 has a straight line L1 connecting the center O (rotor center) of the disk 5 (rotor 2) to the center of gravity 6a of the permanent magnet 6 and the magnetic pole direction of the permanent magnet 6, that is, a method on the front and back surfaces. The angle φ at which the straight line L2 intersects the linear direction is positioned so as to be about 30 ° or more and 60 ° or less when viewed from the center O direction of the disk 5. Either one of the N pole and S pole of the permanent magnet 6 faces the outside of the disk 5, and the polarity of the electromagnet 7 provided with a predetermined magnetic gap is opposed to the permanent magnet 6. It is the same polarity as the outer magnetic pole of the magnet 6.
同様にして、別の円盤5にも先と逆の極を外方に向けられた4個の永久磁石6が固定され、各4個の永久磁石6が固定され2枚の円盤5を互いの永久磁石6が周方向に同位置となるようにスペーサ40を介して重ね合わされている。すなわち、永久磁石6は、磁力回転装置1に合計8個設けられている。また、2枚の円盤5と1枚の円盤51の計3枚の円盤もスペーサ40を介して重ね合わされている。   Similarly, four permanent magnets 6 with opposite poles facing outward are fixed to another disk 5, and each of the four permanent magnets 6 is fixed and the two disks 5 are connected to each other. The permanent magnets 6 are superposed via spacers 40 so as to be in the same position in the circumferential direction. That is, a total of eight permanent magnets 6 are provided in the magnetic rotating device 1. In addition, a total of three discs, two discs 5 and one disc 51, are also superimposed via the spacers 40.
また、円盤51には、センサ検出盤8が同軸となるように固定されている。センサ検出盤8は、円盤5より若干大径の透明なアクリル板であり、円盤5の周縁から突出した部分の所定部位にテープ等を貼り付けることにより、該部位を位置検出センサ9が検出するようになっている。   Further, the sensor detection board 8 is fixed to the disk 51 so as to be coaxial. The sensor detection board 8 is a transparent acrylic board having a slightly larger diameter than the disk 5, and a position detection sensor 9 detects the part by sticking a tape or the like to a predetermined part of the part protruding from the periphery of the disk 5. It is like that.
各円盤5、51の中心にはシャフト4が貫通されており、これらシャフト4、円盤5、51、永久磁石6、及びセンサ検出盤8が固定されて、回転体2として一体に回転するようになっている。また、図1に示すように、回転体2の周縁部分には、各円盤5、51の周縁部間に渡るようにフィルム10が貼り付けられている。回転体2の周縁をフィルム10で封止することにより、回転体2が回転した場合にフィルム10で封止された回転体2の内部の空気が回転体2とともに回転するため、永久磁石6等が空気抵抗を受けることが少ない。これにより、回転体2の空気抵抗を減少させて磁力回転装置1の回転効率を向上させることができる。なお、フィルム10は、永久磁石6と電磁石7との磁力の作用に影響しない素材であって、薄手のものが好ましく、例えば合成樹脂フィルム等を用いることができる。   The shaft 4 passes through the center of each of the disks 5 and 51, and the shaft 4, the disks 5 and 51, the permanent magnet 6, and the sensor detection board 8 are fixed so as to rotate integrally as the rotating body 2. It has become. As shown in FIG. 1, the film 10 is attached to the peripheral portion of the rotating body 2 so as to extend between the peripheral portions of the disks 5 and 51. By sealing the periphery of the rotating body 2 with the film 10, the air inside the rotating body 2 sealed with the film 10 rotates together with the rotating body 2 when the rotating body 2 rotates. Is less subject to air resistance. Thereby, the air resistance of the rotary body 2 can be reduced and the rotation efficiency of the magnetic rotating device 1 can be improved. The film 10 is a material that does not affect the action of the magnetic force between the permanent magnet 6 and the electromagnet 7 and is preferably thin. For example, a synthetic resin film or the like can be used.
電磁石7は、図1に示すように、U字の鉄芯70にコイル71が巻かれたものであり、コイル71に電流が流れることにより鉄芯70の両端部に夫々磁極が形成される。これにより、永久磁石6に磁力を作用させて回転体2を回転させる。図に示すように、電磁石7は、その各磁極が各円盤5間に二段に構成された永久磁石6に対応するようにして、所定の磁気ギャップ長で配置されており、対応する二段の永久磁石6は、電磁石7の磁極と同極で対面するように、即ち、電磁石7のN極に対応する永久磁石6はN極を外方へ向けて円盤5に固定されており、電磁石7のS極に対応する永久磁石6はS極を外方へ向けて円盤5に固定されている。このような電磁石7が、図2に示すように、回転体2の永久磁石6の配置に対応して、フレーム3に周方向に90°異なる位置に4個固定されている。このように、回転体2に固定する一組の永久磁石6を二段の構成とし、電磁石7をU字状として該二段の永久磁石6に対応させて、電磁石7の両極から発生する磁極をともに回転体2を回転させるための磁力として利用することにより、磁力回転装置1の電力から動力へのエネルギーの変換効率が向上する。   As shown in FIG. 1, the electromagnet 7 is formed by winding a coil 71 around a U-shaped iron core 70, and a magnetic pole is formed at each end of the iron core 70 when a current flows through the coil 71. Thereby, a magnetic force is made to act on the permanent magnet 6, and the rotary body 2 is rotated. As shown in the figure, the electromagnet 7 is arranged with a predetermined magnetic gap length so that each magnetic pole thereof corresponds to the permanent magnet 6 formed in two stages between the respective disks 5. The permanent magnet 6 of the electromagnet 7 faces the same pole as the magnetic pole of the electromagnet 7, that is, the permanent magnet 6 corresponding to the N pole of the electromagnet 7 is fixed to the disk 5 with the N pole facing outward. The permanent magnet 6 corresponding to the S pole of 7 is fixed to the disk 5 with the S pole facing outward. As shown in FIG. 2, four such electromagnets 7 are fixed to the frame 3 at positions different by 90 ° in the circumferential direction in correspondence with the arrangement of the permanent magnets 6 of the rotating body 2. In this way, a pair of permanent magnets 6 fixed to the rotating body 2 has a two-stage configuration, and the electromagnet 7 has a U shape so as to correspond to the two-stage permanent magnet 6, and magnetic poles generated from both poles of the electromagnet 7. By using both as the magnetic force for rotating the rotating body 2, the energy conversion efficiency from electric power to power of the magnetic rotating device 1 is improved.
また、電磁石7は、円盤5(回転体2)の中心Oから電磁石7の重心を結ぶ直線(不図示)と、電磁石7の磁束中心軸(不図示)とが交わる角度が円盤5の中心O方向からみた場合に0°より大きく20°以下となるように、すなわち、電磁石の磁束中心軸と半径方向軸とのなす角度が160°以上180°未満であるように位置せしめられている。これにより、前記角度を0°とする場合と比較して、平均電磁トルクが増大するという利点がある。なお、永久磁石6の固定角度の変更は、磁力回転装置1の分解が必要となるため困難であるが、電磁石7の固定角度の変更は、容易に行うことができる。なお、図面では、上記の角度が略0°の状態を示しているが、電磁石7は、実際には、上記の角度が0°より大きく20°以下となるように固定されている。   Further, the electromagnet 7 has an angle at which a straight line (not shown) connecting the center O of the electromagnet 7 and the center O of the electromagnet 7 (not shown) intersects with the center O of the disk 5 (rotary body 2). When viewed from the direction, it is positioned so as to be greater than 0 ° and less than or equal to 20 °, that is, the angle formed by the magnetic flux central axis of the electromagnet and the radial axis is not less than 160 ° and less than 180 °. Thereby, there is an advantage that the average electromagnetic torque is increased as compared with the case where the angle is set to 0 °. Note that changing the fixed angle of the permanent magnet 6 is difficult because the magnetic rotating device 1 needs to be disassembled, but changing the fixed angle of the electromagnet 7 can be easily performed. In the drawing, the angle is substantially 0 °, but the electromagnet 7 is actually fixed so that the angle is greater than 0 ° and not more than 20 °.
フレーム3は、回転体2を軸支するとともに、前記電磁石7及び位置検出センサ9を固定するものであり、図1に示すように、2枚のフレーム板30が所定間隔で対向して互いに連結されている。回転体2は、対向するフレーム板30間において、そのシャフト4が軸支されることにより、フレーム3に回転自在に設けられている。従って、2枚のフレーム板30は、回転体2の外径より十分に大きなものである。また、図には示していないが、シャフト4を軸支する各フレーム板30にはベアリングが適宜設けられている。   The frame 3 supports the rotating body 2 and fixes the electromagnet 7 and the position detection sensor 9. As shown in FIG. 1, two frame plates 30 face each other at a predetermined interval and are connected to each other. Has been. The rotating body 2 is rotatably provided on the frame 3 by supporting the shaft 4 between the opposing frame plates 30. Accordingly, the two frame plates 30 are sufficiently larger than the outer diameter of the rotating body 2. Although not shown in the drawing, each frame plate 30 that supports the shaft 4 is appropriately provided with a bearing.
また、フレーム3には、前記センサ検出盤8に対応して位置検出センサ9が設けられている。位置検出センサ9は、回転体2とともに回転するセンサ検出盤8の所定部位を検出できれば周知且つ任意のものを使用できる。また、位置検出センサ9は、電磁石7に電流を付与するために各電磁石7と接続された回路11と接続されており、電磁石7に電流を付与するタイミングを回路11に与えている。回路11については詳細に説明しないが、電磁石7のコイル71のエネルギーを抵抗で消費するものではなく、電源に回生するタイプが好ましく、例えばSRM(スイッチトリラクタンスモータ)で一般的に用いられている自己消弧形素子2個の回路を使用することができる。   The frame 3 is provided with a position detection sensor 9 corresponding to the sensor detection board 8. Any known position detection sensor 9 can be used as long as it can detect a predetermined portion of the sensor detection panel 8 that rotates together with the rotating body 2. Further, the position detection sensor 9 is connected to a circuit 11 connected to each electromagnet 7 in order to apply a current to the electromagnet 7, and gives the circuit 11 a timing to apply a current to the electromagnet 7. Although the circuit 11 will not be described in detail, the energy of the coil 71 of the electromagnet 7 is not consumed by resistance but is preferably a type that regenerates to the power source, and is generally used in, for example, an SRM (switched reluctance motor). A circuit with two self-extinguishing elements can be used.
以下、本磁力回転装置1において、磁力による付勢力を与えて回転体2を回転させる動作について説明するが、まず、図3及び図4に示すように、両端に磁極が形成された棒状の永久磁石90を用いて、該棒状の永久磁石90を、回転体の半径方向に対して磁極方向がなす角度φを60°となるように配置した従来の磁力回転装置について考察する。なお、永久磁石90を含む円は、回転体を示したものである。図3は、安定平衡状態を、図4は、不安定平衡状態を示している。いずれも永久磁石90と電磁石91の吸引力と反発力とが均衡した状態であるが、安定平衡状態では、回転体がいずれの方向に回転しても、永久磁石90と電磁石91との磁力により回転方向逆向きの力が加わり、再び安定平衡状態に戻る。一方、不安定平衡状態では、回転体がいずれかの方向に回転すれば、永久磁石90と電磁石91との磁力によりその回転方向への力が加わり、再び不安定平衡状態に戻ることはない。   Hereinafter, an operation of rotating the rotating body 2 by applying an urging force by a magnetic force in the magnetic rotating device 1 will be described. First, as shown in FIGS. 3 and 4, a rod-like permanent having magnetic poles formed at both ends. Consider a conventional magnetic rotating device using a magnet 90 in which the rod-shaped permanent magnet 90 is arranged such that the angle φ formed by the magnetic pole direction with respect to the radial direction of the rotating body is 60 °. A circle including the permanent magnet 90 indicates a rotating body. FIG. 3 shows a stable equilibrium state, and FIG. 4 shows an unstable equilibrium state. In both cases, the attractive force and the repulsive force of the permanent magnet 90 and the electromagnet 91 are in a balanced state. However, in a stable equilibrium state, the rotating body rotates in any direction due to the magnetic force between the permanent magnet 90 and the electromagnet 91. A force in the direction opposite to the rotational direction is applied to return to the stable equilibrium state again. On the other hand, in the unstable equilibrium state, if the rotating body rotates in any direction, a force in the rotation direction is applied by the magnetic force of the permanent magnet 90 and the electromagnet 91, and the unstable equilibrium state does not return again.
図5は、従来の磁力回転装置における回転角度θに対する電磁トルクTeを示したθ−Te特性図である。なお、電磁トルクTeは、二段一対の永久磁石90と一定電流の一個の電磁石91によるものであり、θは電磁石91の中心軸から反時計回りに測った回転角度である。図示するように、安定平衡状態の動作点P1(図3参照)、不安定平衡状態の動作点P2(図4参照)が生じている。また、θ=0°付近のトルク曲線の中央部に比較的ピークの大きい領域が生じるが、ピークを境に吸引力と反発力が作用するこの領域のトルクを剣状トルク(大値狭角度トルク)Taと呼ぶものとする。これに対し、剣状トルク(大値狭角度トルク)Taの両側には比較的ピーク幅の広い領域が生じるが、これらの領域のトルクを夫々岡状トルク(小値広角度(反発力)トルク)Tb及び岡状トルク(小値広角度(吸引力)トルク)Tcと呼ぶものとする。
FIG. 5 is a θ-Te characteristic diagram showing the electromagnetic torque Te with respect to the rotation angle θ in the conventional magnetic rotating device. The electromagnetic torque Te is due to the two-stage pair of permanent magnets 90 and one electromagnet 91 having a constant current, and θ is a rotation angle measured counterclockwise from the central axis of the electromagnet 91. As shown in the figure, there are an operating point P1 (see FIG. 3) in a stable equilibrium state and an operating point P2 (see FIG. 4) in an unstable equilibrium state. In addition, a region having a relatively large peak is generated at the center of the torque curve near θ = 0 °. The torque in this region where the attractive force and the repulsive force act on the peak is used as the sword-shaped torque (large value narrow angle torque). ) is referred to as Ta. On the other hand, sword-like torque (large-value narrow-angle torque) On both sides of Ta, regions with relatively wide peak widths are generated, and the torques in these regions are respectively oka-like torque (small-value wide-angle (repulsive force) torque). ) Tb and Oka-shaped torque (small value wide angle (suction force) torque) shall be referred to as Tc.
従来の磁力回転装置では、剣状トルク(大値狭角度トルク)Taの反発力と吸引力を利用していた。剣状トルク(大値狭角度トルク)Taを利用する場合には−10°≦θ≦20°の間で狭いパルス幅の電流を電磁石91に供給する必要がある。このようなパルス幅の電流を供給する場合に、電流の立上がり時間と減衰時間を考慮すれば、高速回転に対応させることは困難である。
In the conventional magnetic rotating device, the repulsive force and attractive force of sword-like torque (large value narrow angle torque) Ta are used. When using a sword-like torque (Daine narrow angle torque) Ta, it is necessary to supply a current of narrow pulse width to the electromagnet 91 between -10 ° θ 20 °. When supplying a current having such a pulse width, it is difficult to cope with high-speed rotation in consideration of the rise time and decay time of the current.
次に、本磁力回転装置1の回転について説明する。
図6は、本磁力回転装置1のθ−Te特性図である。θは、回転体2の回転角度、Teは、電磁トルクであり、+θ方向は、回転体2の反時計回りの方向、−θは、回転体2の時計回りの方向を示している。ここで、この電磁トルクTeを0°以上360°以下で積分すると、その値は0となる。すなわち、電磁トルクTeの合計はゼロである。図示するように、剣状トルク(大値狭角度トルク)Taで負の電磁トルクTeが発生しているが、これは電磁石7の磁極に対して永久磁石6の各磁極が反発力及び吸引力として働き、合計すると時計回り方向である−θ方向へのトルクを発生させるからである。また、二段一対の永久磁石6から+90°及び−90°離れたところにも永久磁石6が存在するので、それらを考慮すると、図中の岡状トルク(小値広角度トルク)Tbと岡状トルク(小値広角度トルク)Tcは重なって正の大きな値となり、剣状トルク(大値狭角度トルク)Taは変化しない。θ=0°では永久磁石6と電磁石7とが作用して+θ方向へのトルクが発生する。また、安定平衡点(安定平衡状態の動作点)P1はθ=−25°と40°で生じ、不安定平衡点(不安定平衡状態の動作点)P2はθ=−1°と−60°で生じる。なお、安定平衡点P1及び不安定平衡点P2の発生する回転角度は、永久磁石6と電磁石7との位置関係、例えば磁気ギャップ長により変化するものである。
Next, the rotation of the magnetic rotating device 1 will be described.
FIG. 6 is a θ-Te characteristic diagram of the magnetic rotating device 1. θ is the rotation angle of the rotating body 2, Te is the electromagnetic torque, the + θ direction indicates the counterclockwise direction of the rotating body 2, and −θ indicates the clockwise direction of the rotating body 2. Here, when the electromagnetic torque Te is integrated at 0 ° or more and 360 ° or less , the value becomes zero. That is, the sum of the electromagnetic torque Te is zero. As shown in the figure, a negative electromagnetic torque Te is generated with a sword-like torque (large-value narrow-angle torque) Ta. This is because each magnetic pole of the permanent magnet 6 is repelled and attracted by the magnetic pole of the electromagnet 7. This is because the torque in the −θ direction which is the clockwise direction is generated in total. Further, since the permanent magnet 6 is also present at + 90 ° and −90 ° apart from the two-stage pair of permanent magnets 6, the Oka torque (small value wide angle torque) Tb and Oka in the figure are taken into consideration. Torque (small value wide angle torque) Tc overlaps to become a large positive value, and sword torque (large value narrow angle torque) Ta does not change. When θ = 0 °, the permanent magnet 6 and the electromagnet 7 act to generate torque in the + θ direction. Further, a stable equilibrium point (operation point in a stable equilibrium state) P1 occurs at θ = −25 ° and 40 °, and an unstable equilibrium point (operation point in an unstable equilibrium state) P2 has θ = −1 ° and −60 °. It occurs in. In addition, the rotation angle which the stable equilibrium point P1 and the unstable equilibrium point P2 generate | occur | produce changes with the positional relationship of the permanent magnet 6 and the electromagnet 7, for example, a magnetic gap length.
本磁力回転装置1では、剣状トルク(大値狭角度トルク)Taを利用せずに岡状トルク(小値広角度トルク)Tb及び岡状トルク(小値広角度トルク)Tcを利用している。これにより、パルス幅の広い電流を電磁石7に流すこととなるので、高速回転においても電流の制御が容易となる。したがって、図に示すように−60°≦θ≦−25°、及−1°≦θ≦40°において電磁石7に電流を流すように制御される。 In this magnetic rotating device 1, without using the sword-like torque (large-value narrow-angle torque) Ta, the oka-like torque (small-value wide-angle torque) Tb and the oka-like torque (small-value wide-angle torque) Tc are used. Yes. As a result, a current having a wide pulse width is caused to flow through the electromagnet 7, so that the current can be easily controlled even at high speed rotation. Accordingly, as shown in FIG. 6, -60 ° ≦ θ ≦ -25 °, it is controlled to flow a current to the electromagnet 7 in及Beauty -1 ° θ 40 °.
このように、岡状トルク(小値広角度トルク)Tbと岡状トルク(小値広角度トルク)Tcとの双方を利用すれば、パルス電流を生成すべきθの幅が広くなり、また、電磁トルクも大きくなる。このような電流の制御は、センサ検出盤8の所定領域、即ち−1°≦θ≦65°の66°の幅の領域内に位置検出センサ9が検出可能なようにテープ等を貼り付けることにより実現できる。
Thus, if both the Oka torque (small value wide angle torque) Tb and the Oka torque (small value wide angle torque) Tc are used, the width of θ at which the pulse current should be generated becomes wide, Electromagnetic torque also increases. Such current control is performed by attaching a tape or the like so that the position detection sensor 9 can detect within a predetermined region of the sensor detection panel 8, that is , a region of 66 ° width of −1 ° ≦ θ ≦ 65 °. Can be realized.
このように、本実施の形態に係る磁力回転装置1によれば、磁力により生ずる回転トルク(電磁トルクTe)と回転角度(回転角度θ)との関係において、剣状トルク(大値狭角度トルク)Taを発生させる回転角度θの領域(回転角度領域)で電磁石7への電流(直流電流)を遮断し、剣状トルク(大値狭角度トルク)Ta以外の岡状トルク(小値広角度トルク)Tb及び岡状トルク(小値広角度トルク)Tcを発生させる回転角度θの領域(回転角度領域)で電磁石7へ一方向通電することにより、回転体2に磁力による回転力を付与することとしたので、電磁石7に流す電流のパルス幅が広くなり、高速回転においても電流の制御が容易となる。したがって、磁力回転装置1の高速回転化が実現できる。
As described above, according to the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment, the sword-like torque (large-value narrow-angle torque ) in the relationship between the rotational torque (electromagnetic torque Te) generated by the magnetic force and the rotational angle (rotational angle θ). ) The current (DC current) to the electromagnet 7 is cut off in the region of the rotation angle θ that generates Ta (rotation angle region), and the sword-like torque (large-value narrow-angle torque) Oka-like torque other than Ta (small-value wide-angle) Torque) Tb and Oka-shaped torque (small-value wide-angle torque) By applying current in one direction to the electromagnet 7 in the rotation angle θ region (rotation angle region) that generates Tc, the rotating body 2 is given a rotational force by a magnetic force. As a result, the pulse width of the current flowing through the electromagnet 7 is widened, and the current can be easily controlled even at high speed. Therefore, high speed rotation of the magnetic rotating device 1 can be realized.
次に、本発明の第2の実施の形態に係る磁力回転装置について説明する。本実施の形態に係る磁力回転装置1は、図1及び図2に基づいて説明した第1の実施の形態に係る磁力回転装置1の構成に加えて、図7に示すように、回転体2の2つの永久磁石6の間に柱状強磁性体121を設けたものである。具体的には、隣り合う永久磁石6の中間部分、すなわち、円盤5の中心Oから永久磁石6の重心6aを結ぶ直線L1と、円盤5の中心Oから柱状強磁性体121A(121)の重心121aを結ぶ直線L4とがなす角度αが永久磁石6A(6)の重心6a方向からみた場合に約45°となるように設けられている。この柱状強磁性体121は、各円盤5に4個ずつ合計8個設けられており、柱状強磁性体121と電磁石7との吸引力によりリラクタンス電磁トルクTrが発生する。   Next, a magnetic rotating device according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition to the configuration of the magnetic rotating device 1 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment includes a rotating body 2 as shown in FIG. A columnar ferromagnetic body 121 is provided between the two permanent magnets 6. Specifically, an intermediate portion between adjacent permanent magnets 6, that is, a straight line L 1 connecting the center of gravity 6 a of the permanent magnet 6 from the center O of the disk 5, and the center of gravity of the columnar ferromagnetic body 121 A (121) from the center O of the disk 5. The angle α formed by the straight line L4 connecting 121a is provided to be about 45 ° when viewed from the direction of the center of gravity 6a of the permanent magnet 6A (6). A total of eight columnar ferromagnets 121 are provided on each disk 5, and a reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 121 and the electromagnet 7.
図7は、回転体2の回転角度θが0°の状態、図8は、回転体2の回転角度θが20°の状態、図9は、回転体2の回転角度θが45°の状態、図10は、これらの状態変化に対するリラクタンス電磁トルクTrの変化を示している。図7に示した状態、すなわち、θ=0°において電磁石7への通電を開始する。柱状強磁性体121の構成は簡単であり、その機械的強度は大きいので、柱状強磁性体121A(121)は電磁石7A(7)からの吸引力と電磁石7B(7)からの吸引力を受ける。ここで、この双方の吸引力は同じ大きさで向きが逆であるので、リラクタンス電磁トルクTrの大きさは0となる。これは、他の柱状強磁性体121にも当てはまるので、θ=0°においては、磁力回転装置1におけるリラクタンス電磁トルクTrは0となる。   7 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 0 °, FIG. 8 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 20 °, and FIG. 9 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 45 °. FIG. 10 shows changes in the reluctance electromagnetic torque Tr with respect to these state changes. In the state shown in FIG. 7, that is, θ = 0 °, energization of the electromagnet 7 is started. Since the structure of the columnar ferromagnet 121 is simple and its mechanical strength is large, the columnar ferromagnet 121A (121) receives an attractive force from the electromagnet 7A (7) and an attractive force from the electromagnet 7B (7). . Here, since the both attractive forces are the same in magnitude and in opposite directions, the magnitude of the reluctance electromagnetic torque Tr is zero. This also applies to the other columnar ferromagnets 121. Therefore, at θ = 0 °, the reluctance electromagnetic torque Tr in the magnetic rotating device 1 is zero.
図8は、通電を開始してθ=20°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体121の状態を示した図である。柱状強磁性体121Aは、電磁石7Aからの吸引力と電磁石7Bからの吸引力を受ける。このとき、柱状強磁性体121Aは、電磁石7A寄りに位置しているため、電磁石7Aからの吸引力の方が大きく、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となる。   FIG. 8 is a diagram showing the state of the disk 5, the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 121 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 20 °. The columnar ferromagnetic body 121A receives the attractive force from the electromagnet 7A and the attractive force from the electromagnet 7B. At this time, since the columnar ferromagnetic body 121A is positioned closer to the electromagnet 7A, the attractive force from the electromagnet 7A is larger, and the reluctance electromagnetic torque Tr has a positive value (+ θ direction).
図9は、通電を開始してθ=45°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体121の状態を示した図である。ここでは、図に示した状態、すなわち、θ=45°で電磁石7への電流が0となるように制御する。一方、電流を0としなかった場合には、柱状強磁性体121Aと電磁石7Aとの吸引力だけが極めて大きくなるが、この吸引力は半径方向となる。したがって、電磁石7への電流の有無に関らず、リラクタンス電磁トルクTrは0となる。   FIG. 9 is a diagram showing the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 121 disposed on the disk 5 in a state where energization is started and θ = 45 °. Here, control is performed so that the current to the electromagnet 7 becomes 0 in the state shown in the drawing, that is, θ = 45 °. On the other hand, when the current is not set to 0, only the attractive force between the columnar ferromagnet 121A and the electromagnet 7A becomes extremely large, but this attractive force is in the radial direction. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr becomes 0 regardless of the presence or absence of current to the electromagnet 7.
図10は、柱状強磁性体121と電磁石7の作用によって生じるリラクタンス電磁トルクTrと回転角度θの特性図であり、電磁石7に一定の電流が流れている場合のθ−Tr特性図である。なお、リラクタンス電磁トルクTrの0°から90°までの平均値は0になっている。上述したように、θが0°及び45°のときにリラクタンス電磁トルクTrは0となっている。また、θ=45°で電磁石7への電流を0とする方法と、θ=45°より大きなθの値になったときに電磁石7への電流を0とする方法があることがこの図からわかる。後者では、リラクタンス電磁トルクTrを多少無駄にするが、通電期間が長くなるため、他の電磁トルク成分が大きくなるという利点がある。   FIG. 10 is a characteristic diagram of the reluctance electromagnetic torque Tr generated by the action of the columnar ferromagnetic body 121 and the electromagnet 7 and the rotation angle θ, and is a θ-Tr characteristic diagram when a constant current flows through the electromagnet 7. The average value of the reluctance electromagnetic torque Tr from 0 ° to 90 ° is zero. As described above, the reluctance electromagnetic torque Tr is 0 when θ is 0 ° and 45 °. Further, there are a method of setting the current to the electromagnet 7 to 0 when θ = 45 °, and a method of setting the current to the electromagnet 7 to 0 when θ becomes larger than 45 °. Recognize. In the latter case, the reluctance electromagnetic torque Tr is somewhat wasted, but since the energization period becomes longer, there is an advantage that other electromagnetic torque components become larger.
このように、第2の実施の形態に係る磁力回転装置1によれば、永久磁石6の間に柱状強磁性体121を設け、電磁石7へ通電している間に、柱状強磁性体121と電磁石7との吸引力によるリラクタンス電磁トルクTrを発生させたので、リラクタンス電磁トルクTr(図10参照)と電磁トルクTe(図6参照)とにより平均電磁トルクが増大する。これにより、磁力回転装置1の更なる高速回転化が実現できる。   As described above, according to the magnetic rotating device 1 according to the second embodiment, the columnar ferromagnetic body 121 is provided between the permanent magnets 6 while the electromagnet 7 is energized. Since the reluctance electromagnetic torque Tr due to the attractive force with the electromagnet 7 is generated, the average electromagnetic torque increases due to the reluctance electromagnetic torque Tr (see FIG. 10) and the electromagnetic torque Te (see FIG. 6). Thereby, further high-speed rotation of the magnetic rotating apparatus 1 can be realized.
次に、本発明の第3の実施の形態に係る磁力回転装置について説明する。本実施の形態に係る磁力回転装置1は、図1及び図2に基づいて説明した第1の実施の形態に係る磁力回転装置1の構成に加えて、図11に示すように、回転体2の2つの永久磁石6の間に中心を持つ円弧を移動可能な柱状強磁性体131を設けたものである。具体的には、隣り合う永久磁石6の中間部分を中心とする所定の円弧上、すなわち、円盤5の中心Oから永久磁石6の重心6aを結ぶ直線L1と、円盤5の中心Oから柱状強磁性体131A(131)の重心131aを結ぶ直線L4とがなす角度βが永久磁石6A(6)の重心6a方向からみた場合に約25°以上44°以下となる円弧上を移動可能となるように設けられている。柱状強磁性体131は、各円盤5に4個ずつ合計8個設けられており、この柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によりリラクタンス電磁トルクTrが発生する。
Next, a magnetic rotating device according to a third embodiment of the present invention will be described. In addition to the configuration of the magnetic rotating device 1 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment includes a rotating body 2 as shown in FIG. A columnar ferromagnet 131 that is movable on an arc having a center between the two permanent magnets 6 is provided. Specifically, on a predetermined arc centering on an intermediate portion between adjacent permanent magnets 6, that is, a straight line L 1 connecting the center O of the permanent magnet 6 to the center of gravity 6 a of the permanent magnet 6 and a columnar strength from the center O of the disk 5. as the angle β formed between the straight line L4 connecting the center of gravity 131a of the magnetic material 131A (131) is movable arc over to be approximately 25 ° or more 44 ° or less when seen from the center of gravity 6a direction of the permanent magnet 6A (6) Is provided. A total of eight columnar ferromagnets 131 are provided on each disk 5, and a reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7.
柱状強磁性体131A(131)は、腕16に支えられ、該腕16が軸受15によって軸支されることにより、所定の円弧上を移動可能となっている。前記軸受15は、隣り合う永久磁石6の中間部分、すなわち、直線L1と、軸受15と円盤5の中心Oを結ぶ直線(図11では直線L4)と、がなす角度(図11ではβ)が44°となる位置に設けられている。なお、軸受15に代えて、クロスローラベアリングを用いてもよい。腕16は、上述のβの最小値が25°、最大値が44°となるように、ストッパー141とストッパー142とにより、可動範囲を制限されている。そのため0°≦θ≦44°においてリラクタンス電磁トルクTr≧0となる。したがって0°≦θ≦44°において電磁石7に通電することを基本とする。なお、リラクタンス電磁トルクTrの平均値が正になるθ>44°の範囲まで通電する方法もある。
The columnar ferromagnetic body 131 </ b> A (131) is supported by the arm 16, and the arm 16 is pivotally supported by the bearing 15, so that it can move on a predetermined arc. The bearing 15 has an angle (β in FIG. 11) between an intermediate portion of adjacent permanent magnets 6, that is, a straight line L 1 and a straight line (straight line L 4 in FIG. 11) connecting the bearing 15 and the center O of the disk 5. It is provided at a position of 44 °. In place of the bearing 15, a cross roller bearing may be used. The movable range of the arm 16 is limited by the stopper 141 and the stopper 142 so that the minimum value of β is 25 ° and the maximum value is 44 °. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr ≧ 0 at 0 ° θ 44 °. Therefore , the electromagnet 7 is basically energized at 0 ° ≦ θ ≦ 44 °. In addition, there is also a method of energizing to a range of θ> 44 ° where the average value of the reluctance electromagnetic torque Tr is positive.
例えば、βが45°を越え、電磁石7への電流が0になった場合、柱状強磁性体131Aは、永久磁石6Aの吸引力よりも永久磁石6Bの吸引力の方が強くなって永久磁石6Bに引き寄せられるため、都合が悪い。したがって、βの最大値を44°としている。なお、ストッパー141の位置は、図示するように、θ=0°において、柱状強磁性体131Aが電磁石7Aの方を向くようにしてもよいし、柱状強磁性体131Aが円周上に近づくように移動させてもよい。また、ストッパー141、142の位置、軸受15の位置、腕16の長さによってβの最小値、最大値が変化し、θ−Tr特性を変化させることができる。   For example, when β exceeds 45 ° and the current to the electromagnet 7 becomes 0, the columnar ferromagnetic body 131A has a stronger attracting force of the permanent magnet 6B than the attracting force of the permanent magnet 6A. Since it is attracted to 6B, it is inconvenient. Therefore, the maximum value of β is set to 44 °. As shown in the figure, the position of the stopper 141 may be such that the columnar ferromagnetic body 131A faces the electromagnet 7A at θ = 0 °, or the columnar ferromagnetic body 131A approaches the circumference. It may be moved to. Further, the minimum value and the maximum value of β change depending on the positions of the stoppers 141 and 142, the position of the bearing 15, and the length of the arm 16, and the θ-Tr characteristic can be changed.
上述した図11は、回転体2の回転角度θが0°の状態、図12は、回転体2の回転角度θが20°の状態、図13は、回転体2の回転角度θが43°の状態、図14は、回転体2の回転角度θが44°の状態、図15は、これらの状態変化に対するリラクタンス電磁トルクTrの変化を示している。図11に示した状態、すなわち、θ=0°において電磁石7への通電を開始すると、柱状強磁性体131Aは、電磁石7Aからの吸引力と電磁石7Bからの吸引力を受ける。ここでは、両吸引力のうち電磁石7Aからの吸引力の方が大きいため、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となり、そのトルクは大きい。このとき、腕16はストッパー141と接触しており、柱状強磁性体131Aは、反時計回り方向に回転しないようになっている。なお、柱状強磁性体131Aと永久磁石6Aとの吸引力は大きいが、柱状強磁性体131Aと永久磁石6Aは、共に回転体2上に存在するためトルクにはならない。   11 described above is a state in which the rotation angle θ of the rotating body 2 is 0 °, FIG. 12 is a state in which the rotation angle θ of the rotating body 2 is 20 °, and FIG. 13 is a state in which the rotation angle θ of the rotating body 2 is 43 °. FIG. 14 shows a state where the rotation angle θ of the rotating body 2 is 44 °, and FIG. 15 shows a change in the reluctance electromagnetic torque Tr with respect to these state changes. When energization of the electromagnet 7 is started in the state shown in FIG. 11, that is, θ = 0 °, the columnar ferromagnetic body 131A receives the attractive force from the electromagnet 7A and the attractive force from the electromagnet 7B. Here, since the attractive force from the electromagnet 7A is larger than the attractive force, the reluctance electromagnetic torque Tr is a positive value (+ θ direction), and the torque is large. At this time, the arm 16 is in contact with the stopper 141, so that the columnar ferromagnetic body 131A does not rotate counterclockwise. The attractive force between the columnar ferromagnetic body 131A and the permanent magnet 6A is large, but since the columnar ferromagnetic body 131A and the permanent magnet 6A are both on the rotating body 2, no torque is generated.
図12は、通電を開始してθ=20°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。この場合にも、柱状強磁性体131Aが電磁石7Aから受ける吸引力と電磁石7Bから受ける吸引力のうち、電磁石7Aからの吸引力の方が大きいため、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となる。   FIG. 12 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 20 °. Also in this case, the reluctance electromagnetic torque Tr is positive (+ θ direction) because the attractive force from the electromagnet 7A is larger than the attractive force received from the electromagnet 7A and the attractive force received from the electromagnet 7B by the columnar ferromagnetic body 131A. Value.
図13は、通電を開始してθ=43°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。このとき、柱状強磁性体131Aへの電磁石7Aからの吸引力は、極めて大きいが、図示するように、その方向はほぼ半径方向となる。したがって、リラクタンス電磁トルクTrは正の小さな値となる。   FIG. 13 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 43 °. At this time, the attractive force from the electromagnet 7A to the columnar ferromagnet 131A is extremely large, but as shown, the direction is substantially radial. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr becomes a small positive value.
図14は、通電を開始してθ=44°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。図に示した状態、すなわち、θ=44°で電磁石7への電流が0となるように制御する。このとき、電磁石7への通電が行われておれば、柱状強磁性体131Aは、電磁石7Aからの吸引力により、図に示す状態から時計回り方向に移動し、腕16がストッパー142に当接する。柱状強磁性体131Aと電磁石7Aとの吸引力は大きいが、図からわかるように、その方向は半径方向となる。したがって、リラクタンス電磁トルクTrは0となる。θ=44°で電磁石7への電流を0とすると、柱状強磁性体131Aは、永久磁石6Bからの吸引力及び永久磁石6Aからの吸引力を受ける。この場合には、永久磁石6Aからの吸引力が大きいので、永久磁石6Aに引き寄せられて、図に示したように、腕16がストッパ141に当接した状態となる。このため、電流の再流入時(θ=90°)において、一周期前(θ=0°)と同じ状態となる。   FIG. 14 is a diagram showing the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 44 °. Control is performed so that the current to the electromagnet 7 becomes 0 in the state shown in the drawing, that is, θ = 44 °. At this time, if the electromagnet 7 is energized, the columnar ferromagnetic body 131A moves clockwise from the state shown in the figure by the attractive force from the electromagnet 7A, and the arm 16 contacts the stopper 142. . Although the attractive force between the columnar ferromagnet 131A and the electromagnet 7A is large, as can be seen from the figure, the direction is the radial direction. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr is zero. When θ = 44 ° and the current to the electromagnet 7 is 0, the columnar ferromagnetic body 131A receives the attractive force from the permanent magnet 6B and the attractive force from the permanent magnet 6A. In this case, since the attraction force from the permanent magnet 6A is large, the arm 16 is brought into contact with the stopper 141 as shown in the drawing by being attracted to the permanent magnet 6A. For this reason, at the time of re-inflow of current (θ = 90 °), the state is the same as one cycle before (θ = 0 °).
例えばθ=44°を越えた状態で、電磁石7への電流が0になったとしても、柱状強磁性体131Aは、永久磁石6Aに引き寄せられ、一周期前と同じ状態になるので、問題が生じない。ただし、θ=44°を越えるとリラクタンス電磁トルクTrは負(−θ方向)の値となるので、ここでは、電流を0に制御している。なお、リラクタンス電磁トルク平均値が負とならない、θのより広い範囲内で電磁石7に通電するという方法もある。   For example, even if the current to the electromagnet 7 becomes 0 in a state where θ = 44 ° is exceeded, the columnar ferromagnetic body 131A is attracted to the permanent magnet 6A and is in the same state as one cycle before, so there is a problem. Does not occur. However, when θ exceeds 44 °, the reluctance electromagnetic torque Tr becomes a negative value (−θ direction), and the current is controlled to 0 here. There is also a method in which the electromagnet 7 is energized within a wider range of θ where the reluctance electromagnetic torque average value does not become negative.
図15は、柱状強磁性体131と電磁石7の作用によって生じるリラクタンス電磁トルクTrと回転角度θの特性図であり、電磁石7に一定の電流が流れている場合のθ−Tr特性図である。上述したように、θ=0°において、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となり、θ=44°において0となっている。また、44°<θ<82°でリラクタンス電磁トルクTrは負(−θ方向)の値となり、θ=82°でリラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値に転じている。これは、柱状強磁性体131Aの腕16がストッパー142に当接している状態からストッパー141に当接する状態に変化しているからである。また、リラクタンス電磁トルクTrの0°から90°までの平均値は0になっている。このθ−Tr特性図は、θ=44°で電磁石7への電流を0にすることの利点をよく示している。   FIG. 15 is a characteristic diagram of the reluctance electromagnetic torque Tr generated by the action of the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7 and the rotation angle θ, and is a θ-Tr characteristic diagram when a constant current flows through the electromagnet 7. As described above, the reluctance electromagnetic torque Tr has a positive (+ θ direction) value at θ = 0 °, and is 0 at θ = 44 °. Further, when 44 ° <θ <82 °, the reluctance electromagnetic torque Tr takes a negative value (−θ direction), and when θ = 82 °, the reluctance electromagnetic torque Tr turns to a positive value (+ θ direction). This is because the state in which the arm 16 of the columnar ferromagnetic body 131A is in contact with the stopper 142 is changed to the state in contact with the stopper 141. The average value of the reluctance electromagnetic torque Tr from 0 ° to 90 ° is zero. This θ-Tr characteristic diagram clearly shows the advantage of setting the current to the electromagnet 7 to zero at θ = 44 °.
このように、本実施の形態に係る磁力回転装置1によれば、回転体2の各円盤5の永久磁石6の間に中心を持つ円弧上を移動可能な柱状強磁性体131を設け、電磁石7へ通電している間に、柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によるリラクタンス電磁トルクTrを発生させたので、リラクタンス電磁トルクTr(図15参照)と電磁トルクTe(図6参照)とにより平均電磁トルクが増大する。これにより、磁力回転装置1の更なる高速回転化が実現できる。   As described above, according to the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment, the columnar ferromagnetic body 131 that can move on the arc having the center is provided between the permanent magnets 6 of the respective disks 5 of the rotating body 2, and the electromagnet 7, the reluctance electromagnetic torque Tr (see FIG. 15) and the electromagnetic torque Te (see FIG. 6) are generated because the reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7. As a result, the average electromagnetic torque increases. Thereby, further high-speed rotation of the magnetic rotating apparatus 1 can be realized.
次に、本発明の第3の実施の形態の変形例に係る磁力回転装置について説明する。本実施の形態に係る磁力回転装置1は、図16に示すように、円盤5に所定の円弧上を移動可能な柱状強磁性体131が設けられている。具体的には、円盤5の中心Oから永久磁石6の重心6aを結ぶ直線L1と、円盤5の中心Oから柱状強磁性体131の重心131aを結ぶ直線L4とがなす角度βが永久磁石6の重心6a方向からみた場合に約38°〜44°となる円弧上を移動可能となるように設けられている。柱状強磁性体131は、各円盤5に4個ずつ合計8個設けられており、この柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によりリラクタンス電磁トルクTrが発生する。   Next, a magnetic rotating device according to a modification of the third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 16, in the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment, a columnar ferromagnetic body 131 that can move on a predetermined arc is provided on a disk 5. Specifically, the angle β formed by the straight line L1 connecting the center O of the disk 5 to the center of gravity 6a of the permanent magnet 6 and the straight line L4 connecting the center of gravity 131a of the columnar ferromagnet 131 from the center O of the disk 5 has an angle β. When viewed from the direction of the center of gravity 6a, it is provided so as to be movable on an arc of about 38 ° to 44 °. A total of eight columnar ferromagnets 131 are provided on each disk 5, and a reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7.
柱状強磁性体131Aは、腕16に支えられ、腕16が軸受15によって軸支されることにより、所定の円弧上を移動可能となっている。軸受15は、直線L1と軸受15と円盤5の中心Oを結ぶ直線(不図示)とが成す角度が約35°となる位置に設けられている。なお、軸受15に代えて、クロスローラベアリングを用いてもよい。腕16は、上述のβの最小値が38°、最大値が44°となるように、ストッパー141とストッパー142とにより、可動範囲を制限されている。そのため0°≦θ≦38°においてリラクタンス電磁トルクTr≧0となる。したがって、θ=38°で電磁石7への電流を0にする方法も考えられるが、この方法では、通電期間が短いので、他の電磁トルク成分の値が小さくなる。
The columnar ferromagnetic body 131A is supported by the arm 16, and the arm 16 is pivotally supported by the bearing 15, so that it can move on a predetermined arc. The bearing 15 is provided at a position where an angle formed by the straight line L1 and a straight line (not shown) connecting the bearing 15 and the center O of the disk 5 is about 35 °. In place of the bearing 15, a cross roller bearing may be used. The movable range of the arm 16 is limited by the stopper 141 and the stopper 142 so that the minimum value of β is 38 ° and the maximum value is 44 °. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr ≧ 0 at 0 ° θ 38 °. Therefore, a method of setting the current to the electromagnet 7 to 0 at θ = 38 ° is also conceivable. However, in this method, since the energization period is short, the values of other electromagnetic torque components are reduced.
θ>38°においてリラクタンス電磁トルクTrは負(−θ方向)の値となるが、柱状強磁性体131Aは、移動して電磁石7Aからの吸引力の方向は半径方向に近くなるので、リラクタンス電磁トルクTrは、小さな値となる。また、θ=54°でβ=44°となるが、この状態では、柱状強磁性体131Aと電磁石7Aは離れており、リラクタンス電磁トルクTrは小さな値となる。したがって、0°<θ<54°で電磁石7に通電を行う方法も採用することができる。   When θ> 38 °, the reluctance electromagnetic torque Tr becomes a negative value (−θ direction), but the columnar ferromagnetic body 131A moves and the direction of the attractive force from the electromagnet 7A is close to the radial direction. The torque Tr is a small value. In addition, θ = 54 ° and β = 44 °. In this state, the columnar ferromagnetic body 131A and the electromagnet 7A are separated from each other, and the reluctance electromagnetic torque Tr becomes a small value. Therefore, a method of energizing the electromagnet 7 at 0 ° <θ <54 ° can also be employed.
ストッパー141は、図示するように0°≦θ≦38°において、柱状強磁性体131A(131)の位置をβ=38°に固定する働きをし、ストッパー142は、βの最大値を44°とする働きをしている。このストッパー141、142、軸受15の位置及び腕16の長さによってθ−Tr特性を変化させることができる。
Stopper 141, as shown, in 0 ° θ 38 °, and serves to fix the position of the columnar ferromagnetic 131A (131) to beta = 38 °, the stopper 142, the maximum value of beta 44 It works as a °. The θ-Tr characteristic can be changed according to the positions of the stoppers 141 and 142, the bearing 15, and the length of the arm 16.
図16は、回転体2の回転角度θが0°の状態、図17は、回転体2の回転角度θが20°の状態、図18は、回転体2の回転角度θが50°の状態、図19は、回転体2の回転角度θが54°の状態、図20は、回転体2の回転角度θが70°の状態、図21は、これらの状態変化に対するリラクタンス電磁トルクTrの変化を示している。図16に示した状態、すなわち、θ=0°において電磁石7への通電を開始すると、柱状強磁性体131Aは電磁石7Aからの吸引力と電磁石7Bからの吸引力を受ける。ここでは、両吸引力のうち電磁石7Aからの吸引力の方が大きいため、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となり、そのトルクは大きい。   16 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 0 °, FIG. 17 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 20 °, and FIG. 18 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 50 °. 19 shows a state in which the rotational angle θ of the rotating body 2 is 54 °, FIG. 20 shows a state in which the rotational angle θ of the rotating body 2 is 70 °, and FIG. 21 shows a change in the reluctance electromagnetic torque Tr with respect to these state changes. Is shown. When the energization of the electromagnet 7 is started in the state shown in FIG. 16, that is, θ = 0 °, the columnar ferromagnetic body 131A receives the attractive force from the electromagnet 7A and the attractive force from the electromagnet 7B. Here, since the attractive force from the electromagnet 7A is larger than the attractive force, the reluctance electromagnetic torque Tr is a positive value (+ θ direction), and the torque is large.
図17は、通電を開始してθ=20°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。この場合にも、柱状強磁性体131Aが電磁石7Aから受ける吸引力と電磁石7Bから受ける吸引力のうち、電磁石7Aからの吸引力の方が大きいため、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の大きな値となる。なお、このときのβは最小値の38°である。   FIG. 17 is a diagram showing the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 when energization is started and θ = 20 °. Also in this case, the reluctance electromagnetic torque Tr is positive (+ θ direction) because the attractive force from the electromagnet 7A is larger than the attractive force received from the electromagnet 7A and the attractive force received from the electromagnet 7B by the columnar ferromagnetic body 131A. Large value. In this case, β is the minimum value of 38 °.
図18は、通電を開始してθ=50°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。このとき、柱状強磁性体131Aへの電磁石7Aからの吸引力はやや大きく、図示するように、その方向はやや半径方向となっている。したがって、リラクタンス電磁トルクTrは負(−θ方向)の中程度の値となる。なお、このときのβは42°である。   FIG. 18 is a diagram showing the state of the disk 5, the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 50 °. At this time, the attractive force from the electromagnet 7A to the columnar ferromagnet 131A is slightly large, and the direction is slightly radial as shown in the figure. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr is a medium value in the negative (−θ direction). In this case, β is 42 °.
図19は、通電を開始してθ=54°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。図示するように、βは最大値の44°となって、腕16がストッパー142に当接している。このとき、リラクタンス電磁トルクTrは、図18に示したθ=50°でのリラクタンス電磁トルクTrとほぼ同じ、負(−θ方向)の中程度の値となる。   FIG. 19 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 54 °. As shown in the drawing, β has a maximum value of 44 °, and the arm 16 is in contact with the stopper 142. At this time, the reluctance electromagnetic torque Tr has a medium value of negative (−θ direction) which is substantially the same as the reluctance electromagnetic torque Tr at θ = 50 ° shown in FIG.
図20は、通電を開始してθ=70°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。図示するように、図19に示したθ=54°の場合と同様、βは最大値の44°であり、腕16がストッパー142に当接している。このとき、リラクタンス電磁トルクTrは、負(−θ方向)の小さな値となる。例えば、θ=71°で電磁石7への電流を0にすれば、柱状強磁性体131Aは、永久磁石6Aに引き寄せられ、電流の再流入時(θ=90°)において、一周期前(θ=0°)と同じ状態になる。   FIG. 20 is a diagram showing the state of the disk 5, the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 in a state where energization is started and θ = 70 °. As shown in the figure, as in the case of θ = 54 ° shown in FIG. 19, β has a maximum value of 44 °, and the arm 16 is in contact with the stopper 142. At this time, the reluctance electromagnetic torque Tr has a small negative value (−θ direction). For example, if the current to the electromagnet 7 is set to 0 at θ = 71 °, the columnar ferromagnetic body 131A is attracted to the permanent magnet 6A and one cycle before (θ = 90 °) (θ = 0 °).
図21は、柱状強磁性体131と電磁石7の作用によって生じるリラクタンス電磁トルクTrと回転角度θの特性図である。ただし、電磁石7に一定の電流が流れている場合のθ−Tr特性図である。上述したように、θ=0°において、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となり、θ=38°において0となっている。また、38°<θ<83°でリラクタンス電磁トルクTrは負(−θ方向)の値となる。また、リラクタンス電磁トルクTrの0°から90°までの平均値は0になっている。図からもわかるように、θ=38°で電磁石7への電流を0にする方法以外に、θ=38°より大きなθの値で電磁石7への電流を0にする方法がある。   FIG. 21 is a characteristic diagram of the reluctance electromagnetic torque Tr generated by the action of the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7 and the rotation angle θ. However, it is a θ-Tr characteristic diagram when a constant current flows through the electromagnet 7. As described above, the reluctance electromagnetic torque Tr has a positive (+ θ direction) value at θ = 0 °, and is 0 at θ = 38 °. Further, when 38 ° <θ <83 °, the reluctance electromagnetic torque Tr takes a negative value (−θ direction). The average value of the reluctance electromagnetic torque Tr from 0 ° to 90 ° is zero. As can be seen from the figure, in addition to the method of setting the current to the electromagnet 7 to 0 when θ = 38 °, there is a method of setting the current to the electromagnet 7 to 0 with a value of θ larger than θ = 38 °.
次に、本発明の第4の実施の形態に係る磁力回転装置について説明する。本実施の形態に係る磁力回転装置1は、図1及び図2に基づいて説明した第1の実施の形態に係る磁力回転装置1の構成に加えて、図22に示すように、回転体2の2つの永久磁石6の間を直線移動可能な柱状強磁性体131を設けたものである。具体的には、円盤5の中心Oから永久磁石6の重心6aを結ぶ直線L1と、円盤5の中心Oから柱状強磁性体131A(131)の重心131aを結ぶ直線L4とがなす角度βが永久磁石6A(6)の重心6a方向からみた場合に約20°〜44°となる直線上を移動可能となるように設けられている。柱状強磁性体131は、各円盤5に4個ずつ合計8個設けられており、この柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によりリラクタンス電磁トルクTrが発生する。   Next, a magnetic rotating device according to the fourth embodiment of the present invention will be described. In addition to the configuration of the magnetic rotating device 1 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment includes a rotating body 2 as shown in FIG. The columnar ferromagnet 131 that can move linearly between the two permanent magnets 6 is provided. Specifically, an angle β formed by a straight line L1 connecting the center of gravity 6a of the permanent magnet 6 from the center O of the disk 5 and a straight line L4 connecting the center of gravity 131a of the columnar ferromagnet 131A (131) from the center O of the disk 5 is obtained. The permanent magnet 6A (6) is provided so as to be movable on a straight line of about 20 ° to 44 ° when viewed from the direction of the center of gravity 6a. A total of eight columnar ferromagnets 131 are provided on each disk 5, and a reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7.
柱状強磁性体131は、例えば円盤5に設けられた溝(不図示)に沿って直線移動可能となっており、また、この溝によって、柱状強磁性体131Aは、上述のβの最小値が20°、最大値が44°となるように可動範囲を制限されている。   The columnar ferromagnet 131 can move linearly along, for example, a groove (not shown) provided in the disk 5, and the groove allows the columnar ferromagnet 131A to have the above-described minimum value of β. The movable range is limited so that the maximum value is 20 ° and 44 °.
図22は、回転体2の回転角度θが0°の状態、図23は、回転体2の回転角度θが20°の状態、図24は、回転体2の回転角度θが44°の状態、図25は、これらの状態変化に対するリラクタンス電磁トルクTrの変化を示している。図22に示した状態、すなわち、θ=0°において電磁石7への通電を開始すると、柱状強磁性体131Aは電磁石7Aからの吸引力と電磁石7Bからの吸引力を受ける。ここでは、両吸引力のうち電磁石7Aからの吸引力の方が大きいため、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となる。   22 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 0 °, FIG. 23 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 20 °, and FIG. 24 shows a state where the rotational angle θ of the rotating body 2 is 44 °. FIG. 25 shows changes in the reluctance electromagnetic torque Tr with respect to these state changes. When energization of the electromagnet 7 is started in the state shown in FIG. 22, that is, θ = 0 °, the columnar ferromagnetic body 131A receives the attractive force from the electromagnet 7A and the attractive force from the electromagnet 7B. Here, since the attractive force from the electromagnet 7A is larger than the attractive force, the reluctance electromagnetic torque Tr is a positive value (+ θ direction).
図23は、通電を開始してθ=20°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。この場合には、図示するように、柱状強磁性体131Aと電磁石7Aとの吸引力の方向は半径方向となる。したがって、リラクタンス電磁トルクTrは0となる。   FIG. 23 is a diagram showing the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 in a state where energization is started and θ = 20 °. In this case, as shown in the drawing, the direction of the attractive force between the columnar ferromagnet 131A and the electromagnet 7A is the radial direction. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr is zero.
図24は、通電を開始してθ=44°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。この場合にも、図示するように、柱状強磁性体131Aと電磁石7Aとの吸引力の方向は半径方向となるので、電磁石7への通電の有無に関らず、リラクタンス電磁トルクTrは0となる。また、θ>44°でリラクタンス電磁トルクTrは負(−θ方向)の値となる。したがって、θ=44°において電磁石7への電流が0となるように制御する。これにより、柱状強磁性体131Aは、通電開始時(θ=0°)における状態に戻る。   FIG. 24 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 44 °. Also in this case, since the direction of the attractive force between the columnar ferromagnet 131A and the electromagnet 7A is the radial direction as shown in the figure, the reluctance electromagnetic torque Tr is 0 regardless of whether the electromagnet 7 is energized. Become. Further, when θ> 44 °, the reluctance electromagnetic torque Tr takes a negative value (−θ direction). Therefore, the current to the electromagnet 7 is controlled to be 0 at θ = 44 °. Thereby, the columnar ferromagnet 131A returns to the state at the start of energization (θ = 0 °).
図25は、柱状強磁性体131と電磁石7の作用によって生じるリラクタンス電磁トルクTrと回転角度θの特性図であり、電磁石7に一定の電流が流れている場合のθ−Tr特性図である。図示するように、θ=74°でリラクタンス電磁トルクTrが正(+θ方向)の値に転じている。これは、柱状強磁性体131Aが溝の一方の端から他方の端まで移動したこと、すなわち、第3の実施の形態において、柱状強磁性体131Aがストッパー142に当接している状態からストッパー141に当接する状態へ変化したことに相当する(図15参照)。なお、リラクタンス電磁トルクTrの平均値は0である。   FIG. 25 is a characteristic diagram of the reluctance electromagnetic torque Tr generated by the action of the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7 and the rotation angle θ, and is a θ-Tr characteristic diagram when a constant current flows through the electromagnet 7. As shown in the figure, the reluctance electromagnetic torque Tr turns to a positive value (+ θ direction) at θ = 74 °. This is because the columnar ferromagnet 131A has moved from one end of the groove to the other end, that is, the columnar ferromagnet 131A is in contact with the stopper 142 in the third embodiment. This corresponds to a change to a state of abutting (see FIG. 15). Note that the average value of the reluctance electromagnetic torque Tr is zero.
このように、本実施の形態に係る磁力回転装置1によれば、回転体2の2つの永久磁石6の間を直線移動可能な柱状強磁性体131を設け、電磁石7へ通電している間に、柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によるリラクタンス電磁トルクTrを発生させたので、リラクタンス電磁トルクTr(図25参照)と電磁トルクTe(図6参照)とにより平均電磁トルクが増大する。これにより、磁力回転装置1の更なる高速回転化が実現できる。   As described above, according to the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment, the columnar ferromagnetic body 131 that can move linearly between the two permanent magnets 6 of the rotating body 2 is provided and the electromagnet 7 is energized. In addition, since the reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7, the average electromagnetic torque is increased by the reluctance electromagnetic torque Tr (see FIG. 25) and the electromagnetic torque Te (see FIG. 6). To do. Thereby, further high-speed rotation of the magnetic rotating apparatus 1 can be realized.
次に、本発明の第5の実施の形態に係る磁力回転装置について説明する。本実施の形態に係る磁力回転装置1は、図1及び図2に基づいて説明した第1の実施の形態に係る磁力回転装置1の構成に加えて、図26に示すように、回転体2の中心Oを中心とする回転体2の2つの永久磁石6の間の円弧上を移動可能な柱状強磁性体131を設けたものである。具体的には、円盤5の中心Oから永久磁石6の重心6aを結ぶ直線L1と、円盤5の中心Oから柱状強磁性体131A(131)の重心131aを結ぶ直線L4とが成す角度βが永久磁石6A(6)の重心6a方向からみた場合に約15°以上44°以下となる中心Oを中心とする円弧上を移動可能となるように設けられている。柱状強磁性体131は、各円盤5に4個ずつ合計8個設けられており、この柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によりリラクタンス電磁トルクTrが発生する。 Next, a magnetic rotating device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. In addition to the configuration of the magnetic rotating device 1 according to the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment includes a rotating body 2 as shown in FIG. A columnar ferromagnet 131 that can move on an arc between two permanent magnets 6 of the rotating body 2 centering on the center O is provided. Specifically, an angle β formed by a straight line L1 connecting the center O of the disk 5 to the center of gravity 6a of the permanent magnet 6 and a straight line L4 connecting the center O of the disk 5 to the center of gravity 131a of the columnar ferromagnetic body 131A (131) is The permanent magnet 6 </ b > A (6) is provided so as to be movable on an arc centered on the center O that is about 15 ° to 44 ° when viewed from the direction of the center of gravity 6 a of the permanent magnet 6 </ b > A (6). A total of eight columnar ferromagnets 131 are provided on each disk 5, and a reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7.
柱状強磁性体131Aは、腕16に支えられ、腕16が円盤5の中心Oに設けられた軸受15によって軸支されることにより、前記円弧上を移動可能となっている。なお、軸受15に代えて、クロスローラベアリングを用いてもよい。腕16は、上述のβの最小値が15°、最大値が44°となるように、ストッパー141とストッパー142とにより、可動範囲を制限されている。ここでは、βの最小値を15°としているが、これを変更してθ−Tr特性を変更することも可能である。   The columnar ferromagnetic body 131A is supported by the arm 16, and the arm 16 is supported by the bearing 15 provided at the center O of the disk 5, so that the columnar ferromagnetic body 131A can move on the arc. In place of the bearing 15, a cross roller bearing may be used. The movable range of the arm 16 is limited by the stopper 141 and the stopper 142 so that the minimum value of β is 15 ° and the maximum value is 44 °. Here, the minimum value of β is 15 °, but it is also possible to change the θ-Tr characteristic by changing this.
図26は、回転体2の回転角度θが0°の状態、図27は、回転体2の回転角度θが15°の状態、図28は、回転体2の回転角度θが44°の状態、図29は、これらの状態変化に対するリラクタンス電磁トルクTrの変化を示している。図26に示した状態、すなわち、θ=0°において電磁石7への通電を開始すると、柱状強磁性体131Aは電磁石7Aからの吸引力と電磁石7Bからの吸引力を受ける。ここでは、両吸引力のうち電磁石7Aからの吸引力の方が大きいため、リラクタンス電磁トルクTrは正(+θ方向)の値となる。   26 shows a state where the rotation angle θ of the rotating body 2 is 0 °, FIG. 27 shows a state where the rotation angle θ of the rotating body 2 is 15 °, and FIG. 28 shows a state where the rotation angle θ of the rotating body 2 is 44 °. FIG. 29 shows changes in the reluctance electromagnetic torque Tr with respect to these state changes. When energization of the electromagnet 7 is started in the state shown in FIG. 26, that is, θ = 0 °, the columnar ferromagnetic body 131A receives the attractive force from the electromagnet 7A and the attractive force from the electromagnet 7B. Here, since the attractive force from the electromagnet 7A is larger than the attractive force, the reluctance electromagnetic torque Tr is a positive value (+ θ direction).
図27は、通電を開始してθ=15°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。この場合には、図示するように、柱状強磁性体131Aと電磁石7Aとの吸引力の方向は半径方向となる。したがって、リラクタンス電磁トルクTrは0となる。   FIG. 27 is a diagram showing the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 15 °. In this case, as shown in the drawing, the direction of the attractive force between the columnar ferromagnet 131A and the electromagnet 7A is the radial direction. Therefore, the reluctance electromagnetic torque Tr is zero.
図28は、通電を開始してθ=44°となった状態での円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。この場合にも、図示するように、柱状強磁性体131Aと電磁石7Aとの吸引力の方向は半径方向となるので、電磁石7への通電の有無に関らず、リラクタンス電磁トルクTrは0となる。したがって、θ=44°において電磁石7への電流が0となるように制御する。なお、柱状強磁性体131Aは、通電再開時(θ=90°)において、通電開始時(θ=0°)における状態に戻る。   FIG. 28 is a diagram illustrating the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed in the disk 5 in a state where energization is started and θ = 44 °. Also in this case, since the direction of the attractive force between the columnar ferromagnet 131A and the electromagnet 7A is the radial direction as shown in the figure, the reluctance electromagnetic torque Tr is 0 regardless of whether or not the electromagnet 7 is energized. Become. Therefore, the current to the electromagnet 7 is controlled to be 0 at θ = 44 °. The columnar ferromagnet 131A returns to the state at the start of energization (θ = 0 °) when energization is resumed (θ = 90 °).
図29は、柱状強磁性体131と電磁石7の作用によって生じるリラクタンス電磁トルクTrと回転角度θの特性図であり、電磁石7に一定の電流が流れている場合のθ−Tr特性図である。図示するように、θ=77°でリラクタンス電磁トルクTrが正(+θ方向)の値に転じている。これは、柱状強磁性体131Aの腕16がストッパー142に当接している状態からストッパー141に当接する状態へ変化したためである。なお、リラクタンス電磁トルクTrの0°から90°までの平均値は0である。また、図からわかるように、θ=44°において電磁石7への電流が0となるように制御する方法は有効であるが、θ=44°より大きなθの値になったときに、電磁石7への電流を0とする方法では、通電中のリラクタンス電磁トルクTrの平均値が低下する。   FIG. 29 is a characteristic diagram of the reluctance electromagnetic torque Tr generated by the action of the columnar ferromagnet 131 and the electromagnet 7 and the rotation angle θ, and is a θ-Tr characteristic diagram when a constant current flows through the electromagnet 7. As shown in the figure, the reluctance electromagnetic torque Tr turns to a positive value (+ θ direction) at θ = 77 °. This is because the state in which the arm 16 of the columnar ferromagnetic body 131A is in contact with the stopper 142 is changed to the state in contact with the stopper 141. The average value of the reluctance electromagnetic torque Tr from 0 ° to 90 ° is zero. As can be seen from the figure, the method of controlling the current to the electromagnet 7 to be 0 at θ = 44 ° is effective, but when the value of θ is larger than θ = 44 °, the electromagnet 7 In the method of setting the current to 0 to 0, the average value of the reluctance electromagnetic torque Tr being energized decreases.
このように、本実施の形態に係る磁力回転装置1によれば、回転体2の中心Oを中心とする回転体2の2つの永久磁石6の間の円弧上を移動可能な柱状強磁性体131を設け、電磁石7へ通電している間に、柱状強磁性体131と電磁石7との吸引力によるリラクタンス電磁トルクTrを発生させたので、リラクタンス電磁トルクTr(図29参照)と電磁トルクTe(図6参照)とにより平均電磁トルクが増大する。これにより、磁力回転装置1の更なる高速回転化が実現できる。   Thus, according to the magnetic rotating device 1 according to the present embodiment, the columnar ferromagnetic body that can move on the arc between the two permanent magnets 6 of the rotating body 2 around the center O of the rotating body 2. Since the reluctance electromagnetic torque Tr is generated by the attractive force between the columnar ferromagnetic body 131 and the electromagnet 7 while the electromagnet 7 is energized, the reluctance electromagnetic torque Tr (see FIG. 29) and the electromagnetic torque Te are generated. (See FIG. 6), the average electromagnetic torque increases. Thereby, further high-speed rotation of the magnetic rotating apparatus 1 can be realized.
なお、本実施の形態は本発明の実施形態の一例であり、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜実施態様を変更できる。   In addition, this embodiment is an example of the embodiment of the present invention, and the embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
本発明の実施の形態に係る磁力回転装置1の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る磁力回転装置1の図1のA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of FIG. 1 of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 棒状の永久磁石を用いた従来の磁力回転装置の安定平衡状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the stable equilibrium state of the conventional magnetic rotating apparatus using a rod-shaped permanent magnet. 棒状の永久磁石を用いた従来の磁力回転装置の不安定平衡状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the unstable equilibrium state of the conventional magnetic rotating apparatus using a rod-shaped permanent magnet. 従来の磁力回転装置のθ−Te特性図である。It is (theta) -Te characteristic view of the conventional magnetic rotation apparatus. 磁力回転装置1のθ−Te特性図である。3 is a θ-Te characteristic diagram of the magnetic rotating device 1. FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る磁力回転装置1の図1におけるA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section in FIG. 1 of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. θ=20°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体121の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the disk 5, the permanent magnet 6 arrange | positioned in this disk 5, and the columnar ferromagnetic body 121 in (theta) = 20 degree. θ=45°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体121の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the disk 5, the permanent magnet 6 arrange | positioned in this disk 5, and the columnar ferromagnetic body 121 in (theta) = 45 degree. 本発明の第2の実施の形態に係る磁力回転装置1のθ−Tr特性図である。It is (theta) -Tr characteristic view of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る磁力回転装置1の図1におけるA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section in FIG. 1 of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. θ=20°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 arrange | positioned in this disk 5, and the columnar ferromagnetic body 131 in (theta) = 20 degree. θ=43°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 43 °. θ=44°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 44 °. 本発明の第3の実施の形態に係る磁力回転装置1のθ−Tr特性図である。It is (theta) -Tr characteristic view of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の変形例に係る磁力回転装置1の図1におけるA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section in FIG. 1 of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. θ=20°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 arrange | positioned in this disk 5, and the columnar ferromagnetic body 131 in (theta) = 20 degree. θ=50°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 50 °. θ=54°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 6 is a view showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 54 °. θ=70°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 70 °. 本発明の第3の実施の形態の変形例に係る磁力回転装置1のθ−Tr特性図である。It is (theta) -Tr characteristic view of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る磁力回転装置1の図1におけるA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section in FIG. 1 of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 4th Embodiment of this invention. θ=20°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the disk 5 and the permanent magnet 6 arrange | positioned in this disk 5, and the columnar ferromagnetic body 131 in (theta) = 20 degree. θ=44°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 44 °. 本発明の第4の実施の形態に係る磁力回転装置1のθ−Tr特性図である。It is (theta) -Tr characteristic view of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る磁力回転装置1の図1におけるA−A断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section in FIG. 1 of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 5th Embodiment of this invention. θ=15°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。It is the figure which showed the state of the disk 5, the permanent magnet 6 arrange | positioned in this disk 5, and the columnar ferromagnetic body 131 in (theta) = 15 degree. θ=44°における円盤5と該円盤5に配設された永久磁石6及び柱状強磁性体131の状態を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a state of the disk 5 and the permanent magnet 6 and the columnar ferromagnetic body 131 disposed on the disk 5 at θ = 44 °. 本発明の第5の実施の形態に係る磁力回転装置1のθ−Tr特性図である。It is (theta) -Tr characteristic view of the magnetic rotating apparatus 1 which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 電流の立上がり時間T1及び減衰時間T2を示す図である。It is a figure which shows current rising time T1 and decay time T2.
符号の説明Explanation of symbols
1 磁力回転装置
2 回転体(回転子)
3 フレーム(固定子)
6 永久磁石
7 電磁石
121、131 柱状強磁性体
1 Magnetic rotating device 2 Rotating body (rotor)
3 frames (stator)
6 Permanent magnet 7 Electromagnet 121, 131 Columnar ferromagnet

Claims (5)

  1. 表面及び裏面に磁極が形成された板状の複数の永久磁石が回転角度を等分する位置に配置された回転子と、該永久磁石にそれぞれ対応して固定子に固定され、前記永久磁石に磁力を作用させて回転子を回転させる複数の電磁石とを具備し
    前記永久磁石を、回転子の中心から永久磁石の重心を結ぶ直線(L1)と、永久磁石の磁極方向の直線(L2)とが交わる角度(φ)が、回転子の中心方向からみた場合に約30°以上60°以下となるように位置せしめ、かつ、前記電磁石を、回転子の中心から電磁石の重心を結ぶ直線と、電磁石の磁束中心軸とが交わる角度が、回転子の中心方向から見た場合に0°より大きく20°以下となるように位置せしめることによって、
    1の前記永久磁石に関して、前記電磁石に直流一定電流を連続通電した場合に前記回転子を負の方向に回転させる剣状トルク(大値狭角度トルクTa)を前記回転子の第1回転角度領域において発生させるとともに、前記第1回転角度領域の一方側の前記第1回転角度領域よりも広い第2回転角度領域において前記回転子を正の方向に回転させる岡状トルク(小値広角度トルクTb)を発生させ、さらに、前記第1回転角度領域の他方側の前記第1回転角度領域よりも広い第3回転角度領域において前記回転子を正の方向に回転させる岡状トルク(小値広角度トルクTc)を発生させるとともに、1の前記永久磁石についての第2回転角度領域と当該1の前記永久磁石と隣り合う1の前記永久磁石についての第3回転角度領域とを連続させ、
    前記第1回転角度領域で前記電磁石への電流を遮断し、前記第2回転角度領域及び前記第3回転角度領域で前記電磁石へ通電することにより、前記回転子に磁力による回転力を付与することを特徴とする磁力回転装置。
    A rotor surface and plate-shaped plurality of permanent magnets poles are formed on the back surface is disposed at a position equally dividing the rotation angle is fixed to the stator respectively corresponding to the permanent magnet, the permanent magnet A plurality of electromagnets that rotate the rotor by applying a magnetic force ;
    When the angle (φ) at which the straight line (L1) connecting the center of gravity of the permanent magnet from the center of the rotor and the straight line (L2) in the magnetic pole direction of the permanent magnet intersects the permanent magnet from the center direction of the rotor The angle between the straight line connecting the center of the rotor and the center of gravity of the electromagnet and the magnetic flux center axis of the electromagnet is positioned from the center direction of the rotor. By positioning it so that it is greater than 0 ° and less than 20 ° when viewed,
    For the one permanent magnet, a sword-like torque (large value narrow angle torque Ta) for rotating the rotor in a negative direction when a constant direct current is energized to the electromagnet is a first rotation angle region of the rotor. Oka-shaped torque (small value wide angle torque Tb) that causes the rotor to rotate in a positive direction in a second rotation angle region wider than the first rotation angle region on one side of the first rotation angle region. ), And an Oka-shaped torque (small value wide angle) that rotates the rotor in a positive direction in a third rotation angle region wider than the first rotation angle region on the other side of the first rotation angle region. Torque Tc) and a second rotation angle region for one permanent magnet and a third rotation angle region for one permanent magnet adjacent to the one permanent magnet,
    By applying current to the electromagnet in the first rotation angle region and energizing the electromagnet in the second rotation angle region and the third rotation angle region, a rotational force by magnetic force is applied to the rotor. Magnetic rotating device characterized by
  2. 記回転子隣り合う2つの永久磁石の間に柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴とする請求項1に記載の磁力回転装置。 Columnar ferromagnetic provided between two permanent magnets adjacent in the previous SL rotor, while energized the electromagnet, reluctance electromagnetic torque by the suction force of the electromagnet and the columnar ferromagnetic (Tr The magnetic rotating device according to claim 1, wherein:
  3. 記回転子隣り合う2つの永久磁石の間に中心を持つ円弧上を移動可能な柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴とする請求項1に記載の磁力回転装置。 Before SL on arc provided columnar ferromagnetic movable centered between two permanent magnets adjacent the rotor, while energized the electromagnet, and the said columnar ferromagnetic electromagnet 2. The magnetic rotating apparatus according to claim 1, wherein a reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by the attraction force.
  4. 記回転子隣り合う2つの永久磁石の間を直線移動可能な柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴とする請求項1に記載の磁力回転装置。 Before SL between two permanent magnets adjacent arranged linearly movable columnar ferromagnetic body on the rotor, while energized the electromagnet, reluctance by the suction force of the electromagnet and the columnar ferromagnetic 2. The magnetic rotating device according to claim 1, wherein an electromagnetic torque (Tr) is generated.
  5. 記回転子中心を中心とする記回転子隣り合う2つの永久磁石の間の円弧上を移動可能な柱状強磁性体を設け、前記電磁石へ通電している間に、前記柱状強磁性体と前記電磁石との吸引力によるリラクタンス電磁トルク(Tr)を発生させたことを特徴とする請求項1に記載の磁力回転装置。 While prior an arc on a movable columnar ferromagnetic between two permanent magnets adjacent in the prior SL rotor around the center of the Machinery trochanteric provided, are energized to the electromagnet, the The magnetic rotating apparatus according to claim 1, wherein a reluctance electromagnetic torque (Tr) is generated by an attractive force between a columnar ferromagnet and the electromagnet.
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