JP4143932B2 - 複合モータ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

産業上の利用分野

多軸の永久磁石を着磁した回転子を歯車連結して回転させる構成のモータが考案されていますが、固定界磁コイルを増やす事なく、異磁極が引き合う部分と同磁極が反発する位置に永久磁石回転子を組み合わせる事で、引き合う力と反発し合う力を複合して、より高効率な同転力を得ることができ消費する電気エネルギーも少なくて済むので、あらゆる分野において利用可能と考えます。

従来の技術

モータの構造において２個以上の永久磁石を着磁した回転子を歯車連結して回転させるので、構造が複雑で製造コストと供給される出力との比較をすると１本の回転子の方に部がありました。より高出力になれば利用の道が開けるものと思います。

発明が解決しようとする課題及び手段

永久磁石を着磁した複数の回転子を歯車で連動するよう組み合わせると、Ｎ極、Ｓ極の異磁極が最接近する地点で引き合う力が最も大きくなり止まってしまいます。そこで、回転子の磁極が最接近する中心点より後半部に隔壁や鉄芯にコイルを巻いたものを固定し、コイルに電流を供給し発生した誘引磁力と、前半部分で異磁極が引き合う力を応用した構成の部分と、同磁極が反発する１個の永久磁石回転子を、界磁コイルの働きによる回転方向に回るのと同時に反発し合うのに一番適した箇所に回転子を歯車連結することにより、その複合の力で回転方向に働く力を強めます。これは１個のモータとしてより少ないスペースの中で、より電気エネルギーの消費を少なくする構成にするためにコイルや鉄芯等を増やすことなく誘引磁力の応用と、回転子磁石間の反発する力を効率的に利用する構造であり、また、反発回転する回転子（９）を囲むヨークの一部分と同型の他のモータの界磁コイル１６−Ａの位置から回転子１６を囲むヨークの一部分までを開け、永久磁石の磁極のタイミングを合わせ歯車連結をすれば連結が可能で、そうすれば回転子磁石による磁束の抵抗をより少なくすることが可能となり１＋１よりも少しトルクが大きくなります。回転子間のギャップや開口部分をより狭くすればより効率が上がりますが、軸対称性の破れで軸受にかかる力への工夫等が必要であります。

作用

永久磁石を着磁した回転子を２個以上歯車で連結連動するようにした場合、Ｎ極・Ｓ極の磁極が引き合い回転する最接近地点までを開口部とし、それ以後の部分は隔壁と鉄芯に巻いたコイル等で閉塞し、コイルに通電することにより回転子の異磁極が引き合う力とコイルによる磁力による回転と、隔壁を隔てて固定界磁のコイルを２分してあるので、片方のコイルに通電したとき、もう一方のコイルにも電流が流れ、それらが回転方向への力を複合し回転します。連結した回転子の所定の位置に同磁極が反発し合うように永久磁石を着磁した回転子を組み合わす事で、より高効率な回転力が得られ、電気エネルギーは少なくて回転させられます。

本発明の第１項の一例として、永久磁石を着磁した回転子を４個歯車で連結連動回転する直流モータの説明をします。図１ａは概略横断面図で（歯車は回転子と離れた位置になっています）４個の回転子（６）（７）（８）（９）の回転軸の延長上の所定の位置には、それぞれ歯車が固着してあり、噛み合わせ、４個の回転子が同時に連動回転するように各回転子軸を、軸受および前部分ブラケットと後部分ブラケットにより回転自在に支持してあります。回転子（６）と（７）の外周先端部が最も接近する中間部より回転方向後半部に、隔壁（１０）および固定界磁のコイルは隔壁を隔てて同巻数のコイルを分離し片惻に通電したときに、もう一方のコイルには電圧を掛けない組合せで誘導電流を利用する。等を（１）のヨークおよび前部ブラケットと後部ブラケットに固着してあり、また、回転子（７）と（８）の外周先端部の最も接近する中間部より回転方向後半部にも、同様の隔壁（１０）およびコイル等を（１）のヨークや前・後部ブラケットに固着した構造であります。回転子（９）は、回転子（８）に近接した固着界磁コイルの回転方向後半部分と開空部の境界部分を中心線とした位置を挟んで、同じ磁極が反発し合い同時回転するように組合せる。（１３）は磁気検出素子でトランジスター等を経て（１６−Ａ）（１７−Ｂ）の固着界磁コイルにつながっています。
図１ｂは斜め方向から見た一部断面図。図１ｃは概略配線図で、図１ａの位置に永久磁石を着磁した回転子がある場合、電源供給端子に所定の（＋）（−）直流電圧を印加した時、磁気検出素子（１３）は回転子（８）のＳ極を検出し、トランジスター（Ｔ−１）のベースに正の電圧を与え、（Ｔ−１）のトランジスターが導電して、界磁コイル（１６−Ａ）と（１７−Ｂ）に通電し、回転子（６）、（７）、（８）（９）は、隣接する回転子がそれぞれ反対方向に回転します。すぐに磁気検出素子（１３）は、回転子（８）のＮ極を検出しトランジスター（Ｔ−２）のベースに正の電圧を与え（Ｔ−２）が導電して界磁コイル（１６−Ｂ）と（１７−Ａ）に通電し回転を続け、続いて（１３）磁気検出素子が回転子（８）のＳ極を検出し、トランジスター（Ｔ−１）のベースに正の電圧を与え順次繰り返し回転を続け、回転子間の永久磁石の磁極が互いに引き合う力も、反発し合う力も回転方向に働きます。
本説明では、永久磁石を着磁した回転子を４個連結した図面で説明しましたが、回転子のＮ極・Ｓ極の極数が合う回転子を連結することにより本説明と同様に回転します。スペースに余裕さえあれば、あらゆるものに使用可能です。また、エネルギーの消費も少なくて大きな力が得られるので電気自動車など交通機関の動力に有望と考えます。

は、永久磁石回転子４個を並列させたモータの実施態様の縦断面図。 は、斜め上方面から見た一部断面図。 は、実施態様概要電気配線図。

符号の説明

１ ヨーク
４ 回転子軸
６、７、８、９ 永久磁石回転子
１０ 半隔壁
１２ 歯車
１３ 磁気検出素子
１６−Ａ，１６−Ｂ、１７−Ａ，１７−Ｂ 界磁コイル
Ｔ−１、Ｔ−２ トランジスター

Claims (1)

1. 永久磁石を着磁した複数の回転子を歯車で連動するように組み合わせ、３個の回転子間には半隔壁が有り、半隔壁に接して固定した鉄芯の中央部分で２等分して界磁コイルを巻いてあり、Ｎ極、Ｓ極の異磁極が引き合う力を利用した３個の回転子を組み合わせた部分と、３個のうち端側の回転子と固定した鉄芯を介した位置には、同磁極が反発し合う回転子１個を連結した部分とを複合した構成で、コイルに交互に通電し回転子を回転させるモータ。

Images