JP5647309B1 - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの駆動源から、複数の回転軸を回転させ、動作に多様性をもたせ、応用分野の拡大を図る。【解決手段】基部に対して回転自在に軸支された主軸１１と、主軸１１の径方向において、主軸１１を中心とした点対称となる位置に配置され、主軸１１の回転角度に応じて磁極が交互に切り替わる一対の電機子１０ａ，１０ｂと、主軸１１の回転角度に応じて電気的接点が切り替わり、電機子に供給される電流の向きを変化させ、磁極を切り換える整流子４０とをするロータと、主軸１１と平行となるように軸支された一対の副軸２１，３１のそれぞれに固定され、各副軸２１，３１を中心として、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化された一対の回転界磁２０，３０とを有し、電機子１０Ａ端部の回転円Ｃ１と、回転界磁２０，３０端部の回転円Ｃ２，Ｃ３は、同一平面内に位置するとともに、相互に重複している。【選択図】 図１

Description

本発明は、基部に対して回転自在に軸支されたロータを、永久磁石と、直流電源から供給される電力による電気磁石を用いて回転させる電動機に関する。

一般に、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電動機では、磁場（磁界）と電流の相互作用による力を利用して回転運動を出力している（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示された技術は、永久磁石で形成された一対の固定子内側に、界磁巻線（コイル）が巻かれた回転子を配置させている。そして、コイルを通電することによって回転子に一時的に磁力を発生させて、回転子を回転させることで、回転子のトルクを、シャフトを介して外部に伝達し、電動機の出力とするものである。

特開平７−１３５７５２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているような電動機は、固定子及び回転子のうち、いずれかの１つの回転軸が回転され、他方が固定される構成となっており、動作が一義的になってしまい、動作に多様性をもたせることができず、応用分野が限定的になってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、１つの駆動源から、複数の回転軸を回転させ、動作に多様性をもたせ、応用分野の拡大を図ることのできる電動機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基部に対して回転自在に軸支されたロータを、直流電源から供給される電力を用いて回転させる電動機であって、ロータは、基部に対して回転自在に軸支された主軸と、主軸に対して固定され、主軸の径方向において、主軸を中心とした点対称となる位置に配置され、主軸の回転角度に応じて磁極が交互に切り替わる一対の電機子と、主軸の回転角度に応じて電気的接点が切り替わり、電機子に供給される電流の向きを変化させ、磁極を切り換える整流子とを有し、基部は、主軸を中心とした点対称となる位置において、主軸と平行となるように、基部に対して回転自在に軸支された一対の副軸と、一対の副軸のそれぞれに固定され、各副軸の径方向において、各副軸を中心として、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化された一対の回転界磁とを有し、電機子端部の回転円と、回転界磁端部の回転円は、同一平面内に位置するとともに、相互に重複していることを特徴とする。

これらのような本発明によれば、ロータには整流子によって磁極が切り換え可能な一対の電機子を有し、基部には、一対の副軸に軸支されて回動可能であって、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化された回転界磁とを有しているので、一対の電機子に磁極を発生させることで、電機子と回転界磁との間に吸引力あるいは反発力が生じる。

そして、本発明では、電機子端部の回転円と、回転界磁端部の回転円は、同一平面内に位置し、相互に重複している構成となっているので、一対の電機子が回転すると、電機子と回転界磁との間の吸引力によって電機子と回転界磁とが接触し、電機子と回転界磁との間の反発力によって電機子と回転界磁とが離れるようになる。これにより、電機子及び回転界磁とを勢いを付けて回転、回動、又は遊動（以下、回転という）させることができる。このように１つの駆動源から、主軸及び１対の副軸という３つの回転軸を回転させることができる。

上記発明において、電機子は、平面内において、電機子端部の回転円から、回転界磁端部の回転円との重複部分の形状を切り取った形状をなし、一対の回転界磁は、電機子の形状と同一又は相似形をなしていることが好ましい。この場合には、電機子及び回転界磁とは、それぞれの回転円との重複部分の形状を切り取った形状となっているため、電機子及び回転界磁とが回転する際、引っかかることが防止され、よりスムーズに電機子及び回転界磁を回転させることができる。

以上述べたように、本発明によれば、一対の電機子に磁力を発生させることで、電機子と回転界磁との間に吸引力又は反発力が生じさせて、電機子及び回転界磁をスムーズにに回転させることができるため、１つの駆動源から、複数の回転軸を回転させ、動作に多様性をもたせ、応用分野の拡大を図る。

実施形態に係る電動機の概略構成を示す斜視図である。 実施形態に係る電動機の概略構成を示す正面図である。 実施形態に係る電機子及び一対の回転界磁の位置関係を示す平面図である。 実施形態に係る整流子を示す展開図である。 （ａ）〜（ｅ）は、実施形態に係る整流子片とブラシの接触状態を示す説明図である。 （ａ）〜（ｈ）は、実施形態に係る電機子及び一対の回転界磁の回転動作を示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は、実施形態に係る電機子及び一対の回転界磁の回転動作を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、電機子及び一対の回転界磁の形状及び位置関係を示す説明図である。 （ａ）は、実施形態に係るロータの全体構成を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その上面図であり、同図（ｃ）は、ケース内部を示す斜視図である。 （ａ）は、変形例に係るロータの全体構成を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その上面図であり、同図（ｃ）は、ケース内部を示す斜視図である。 （ａ）は、整流子とブラシとの位置関係を側面より示す模式図であり、同図（ｂ）は、整流子とブラシとの接触位置に応じた磁極の変化を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る電動機１００の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る電動機１００の概略構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る電動機１００の概略構成を示す正面図である。また、図３は、本実施形態に係る電機子及び一対の回転界磁の位置関係を示す平面図である。また、図９（ａ）は、実施形態に係るロータの全体構成を示す正面図であり、同図（ｂ）は、その上面図であり、同図（ｃ）は、ケース内部を示す斜視図である。

本実施形態において、電動機１００は、図１に示すように、直流電源から供給される電力を用いてロータ１０を回転させる電動機であって、図示しない内部空中の基部内に、ロータ１０と、回転界磁２０，３０が収納されている。

基部は、両端が開口された筒状をなした金属部材により形成され、その両端には、開口を塞ぐ板部を有している。板部には、それぞれ板部を板厚方向に貫く穴部が３つ形成され、その穴部に主軸１１及び副軸２１，３１が挿通されることで、主軸１１及び副軸２１，３１を回転自在に軸支している。

主軸１１及び副軸２１，３１は、円柱形状をなした金属製の支持部材である。本実施形態において、副軸２１，３１は、主軸１１を中心とした点対称となる位置において、主軸１１と平行となるように配置されている。なお、主軸１１及び副軸２１，３１の一端は、基部から外部に突出されるようになっており、その回転力を出力可能となっている。

本実施形態におけるロータ１０は、この主軸１１に固定され、主軸１１を中心とした点対称となる位置に配置された一対の電機子１０ａ，１０ｂと、電機子１０ａ，１０ｂに電流を供給する整流子４０とを有している。なお、本実施形態において一対の電機子１０ａ，１０ｂは、一体形成されており、以下、一対の電機子１０ａ、１０ｂ全てを含む場合には、単に電機子１０Ａという。

電機子１０Ａは、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、内部中空のケース１３と、電磁石１４と、枠体１５とから形成されている。本実施形態において、ケース１３は、例えば、プラスチック等の非導電性部材で形成されて、図１及び図２に示すように、側面が開口されている。

このケース１３内部には、外周にコイル１２が巻かれた電磁石１４が設けられているとともに、主軸１１に軸支された非導電性部材の枠体１５とを備えている。枠体１５は、内部が貫通した貫通孔を有し、貫通孔に電磁石１４を挿通することで電磁石１４を保持している。このような構成により、電磁石１４は、枠体１５が回転することで、主軸１１を軸として回動可能となっている。また、この枠体１５には、整流子４０が接するように設けられているとともに、電磁石１４に巻かれたコイル１２の両端は、枠体１５上に配置され、整流子４０と接続されている。これにより、整流子４０に電力が供給されると、枠体１５上のコイル１２に電流が供給されて、一対の電機子１０ａ，１０ｂには、一時的に磁極が発生するようになっている。

なお、各図に示したコイル１２は、実際の巻回しの状態を示すものではなく、便宜上概念的にコイル１２の配置について示すものであり、その巻回しについては限定されるものではない。

一方、回転界磁２０，３０は、図１に示すように、一対の副軸２１，３１のそれぞれに固定されており、副軸２１，３１に対して回動可能となっている。回転界磁２０，３０は、永久磁石で形成されており、各副軸２１，３１の径方向において、各副軸２１，３１を中心として、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化されている。

そして、本実施形態において、電機子１０Ａ端部（より詳しくは、ケース１３の外周）の回転円Ｃ１と、回転界磁２０，３０における端部の回転円Ｃ２，Ｃ３は、同一平面内に位置するとともに、相互に重複している。そして、電機子１０Ａは、図３に示すように、平面内において、電機子１０Ａ端部の回転円Ｃ１から、回転界磁２０，３０端部の回転円Ｃ２，Ｃ３との重複部分Ａ１，Ａ２の形状を切り取った形状をなしており、回転界磁２０，３０は、電機子１０Ａの形状と同一又は相似形をなしている。なお、本実施形態では、電機子１０Ａ及び回転界磁２０，３０は、それぞれの重複部分を切り取った形状の端部分に丸みを持たせるように形成させており、平面視で略瓢箪（双葉）形状となっている。

より具体的に、電機子１０Ａ及び回転界磁２０，３０の形状は、平面視で、同径の２つの円を接するように配置させ、そして、図８（ａ）に示すように、同径の３つの円が互いに接するように配置させた際に形成される、３つの円に囲まれた部分である三角形状Ａを、図８（ｂ）に示すように、２つの円の中心ＣＰ１１，ＣＰ１２を通過する中心線ＣＬに対し線対称に配置させて窪み部分を形成させたような略瓢箪形状としている。

そして、このような形状をした電機子１０Ａ及び回転界磁２０，３０の位置関係は、図８（ｃ）に示すように、一方を縦向きにし、他方を横向きにした場合、縦向きの窪み部分に横向きの円が接触し、縦向きにした側の２つの円の中心点ＣＰ２１，ＣＰ２２と、横向きにした側における均傍した円の中心点ＣＰ２３とを結んだ形状が、３つの内角が６０度からなる正三角形となるように各部材を配置させる。

このように、各部を瓢箪形状とするとともに、各部の位置を配置することで電機子１０Ａ及び回転界磁２０，３０は、それぞれが引っかかることなく、いずれかの面が常に接触しながら回動可能となっている。

また、電機子１０Ａには、コイル１２に電力を供給する整流子４０を有している。整流子４０は、銅などの合金等によって略円筒状に形成されており、図１に示すように、電機子１０Ａに対して主軸１１の軸方向の一方側に隣接するとともに、主軸１１に固定されており、主軸１１が回転することで電機子１０Ａと一体に回転可能となっている。

この整流子４０の構造について詳述する。図４は、円筒状の整流子４０を展開した図である。なお、この図４の両端は繋がっているものとする。また、この図４における整流子片４２側（図中上方）には、電機子１０Ａが配置されているものする。

図４に示すように、整流子４０は、コイル１２と電気的に接続される２つの整流子片４１，４２が形成されている。本実施形態において、整流子片４１には、２つの凸部４１１，４１２と、２つの凹部４１３，４１４が形成されている。また、整流子片４２においても、２つの凸部４２１，４２２と２つの凹部４２３，４２４とが形成されている。そして、整流子片４１，４２の凸部と凹部とは、交互に嵌め合うように配置されている。

本実施形態においては、整流子片４２の凸部４２１にコイル１２が接触されている。一方、整流子片４１の凸部４１１には、凸部４１１から電機子１０Ａ側に突出する突出部４１５が形成されており、この突出部４１５部分がコイル１２と接触している。

整流子片４１，４２との間は、隙間４３が形成されており、一対の整流子片４１，４２は、電気的に分離されている。なお、本実施形態において、整流子片４１，４２との間には、隙間４３を形成させたが、整流子片４１，４２との間が電気的に分離していればよく、例えば、２つの整流子片４１，４２を絶縁性樹脂等で連結させてもよい。

そして、本実施形態においては、それぞれの凸部４１１，４１２，４２１，４２２が重なる部分ｄ１に一対のブラシ５０ａ，５０ｂが配置されており、整流子４０は、この一対のブラシ５０ａ，５０ｂと接続することで、コイル１２に電力を供給している。

一対のブラシ５０ａ，５０ｂは、カーボンや金属を混合した金属カーボン、あるいは、潤滑性をもつ金属等により形成されている。この一対のブラシ５０ａ，５０ｂは、基部に固定されており、一端は整流子４０と接触可能となっており、他端は電線に接続され、電線を介して電力を供給する直流電源装置と電気的に接続されている。

次いで、この整流子４０の各凸部と一対のブラシ５０ａ、５０ｂとの位置関係及び整流子４０と一対のブラシ５０ａ、５０ｂとの接触位置に応じた磁極の変化について説明する。図１１（ａ）は、整流子４０とブラシ５０ａ，５０ｂとの位置関係を側面より示す模式図であり、同図（ｂ）は、整流子４０とブラシとの接触位置に応じた磁極の変化を示す説明図である。

本実施形態において、一対のブラシ５０ａ，５０ｂは、図１１（ａ）に示すように、整流子４０の下方側の斜め部分と接触するように略Ｙ字状に形成されている。一方、整流子４０は、図１１（ａ）に示すように、側面視で、略円状をなしており、整流子片４１，４２の各凸部４１１，４１２，４２１，４２２が交互に配置されている。また、各凸部間には、隙間４３が形成されていることで、ブラシ５０ａ，５０ｂには、二以上の凸部が同時に接触されないようになっている。

このような構成により、整流子片４１のいずれかの凸部４１１，４１２と整流子片４２のいずれかの凸部４２１，４２２とが、それぞれ異なるブラシ５０ａ、５０ｂと接触することとなり、その結果、一対のブラシ５０ａ、５０ｂは電気的に接続されるようになっている。

そして、本実施形態では、図１１（ｂ）に示すように、ロータ１０が斜め４５度に傾いた場合に、整流子４０のいずれかの凸部が、ブラシ５０ａ、５０ｂと接触し始めるように配置されている。なお、図１１（ｂ）においては、凸部４１１がブラシ５０ａと接触し、凸部４２２がブラシ５０ｂと接触している。

このように凸部４１１，４１２，４２１，４２２をロータ１０が４５度傾いた際にブラシ５０ａ，５０ｂと接触し始めるように配置することで、ロータ１０が９０度ずつ回転して４５度傾く毎に、電気的接点を切り替え、電機子１０Ａに供給される電流の向きを変化させ、電機子１０ａ、１０ｂの磁極を切り換えている。なお、図１１（ｂ）に示す磁極は、本実施形態における電機子１０ａの磁極を示したものであり、本実施形態では、電機子１０ａが上下方向に向いている際はＮ極となり、電機子１０ａが左右方向に向いている際はＳ極となるように、図中破線部分で磁極が切り換えられている。

なお、本実施形態では、ロータ１０が斜め４５度に傾いた場合に磁極が切り換える構成としたが、本発明は、これに限定するものではなく、回転界磁２０，３０とロータ１０とが歯車のように回転できればよく、回転界磁２０，３０の構成に応じて、磁極の切り換え角度は異なる位置となってもよい。

この電機子１０ａ、１０ｂに対する磁極の切り換え、及び電動機の全体動作についてさらに詳述する。図５（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係る整流子片とブラシの接触状態を示す説明図である。また、図６及び図７は、本実施形態に係る電機子及び一対の回転界磁の回転動作を示す説明図である。なお、図５〜７においては、左側のブラシ５０ａから電流が流れているものとする。

先ず、図６（ａ）に示すように、回転界磁３０のＳ極と回転界磁２０のＮ極とが向かいあった状態となっており、ロータ１０には、コイル１２に電流を流しておらず、磁極が発生していないものとする。そして、この状態では、図５（ａ）に示すように、整流子片４１の凸部４１１が左側のブラシ５０ａと接触し、整流子片４２の凸部４２２が右側のブラシ５０ｂと接触しているものとする。

この状態で電流を流すと、左側のブラシ５０ａに接触した凸部４１１に電流が流れ、その後、凸部４１１と接続した突出部４１５を介してコイル１２に電流が流れる。そして、コイル１２に供給された電流は、凸部４２１及び凸部４２２を通じて、右側のブラシ５０ｂへと流れる。この際、電磁気学の法則により、電機子１０ａはＮ極となり、電機子１０ｂはＳ極となる。

このように磁極が発生すると、図６（ｂ）に示すように、一方の電機子１０ａは、回転界磁３０のＳ極に引き寄せられ、他方の電機子１０ｂは、回転界磁２０のＮ極に引き寄せられてロータ１０は、主軸１１を中心として回転する。すると、図６（ｃ）に示すように、ロータ１０と接触する回転界磁３０及び回転界磁２０も、それぞれ副軸２１，３１を軸として回転する。

ロータ１０が図６（ｃ）の向きとなると、図５（ｂ）に示すように、左側のブラシ５０ａに凸部４２１が接触し、右側のブラシ５０ｂに凸部４１１が接触することとなる。この状態となると、左側のブラシ５０ａに接触した凸部４２１からコイル１２に電流が流れる。コイル１２は、突出部４１５を介して凸部４１１に接続されているので、コイル１２に供給された電流は、突出部４１５及び凸部４１１を通じて右側のブラシ５０ｂへと流れることとなる。このように電流が流れると、電磁気学の法則により、電機子１０ａはＳ極となり、電機子１０ｂはＮ極となる。

このように磁極が切り換えられると、図６（ｄ）に示すように、回転界磁３０のＮ極は、一方の電機子１０ａのＳ極に引き寄せられ、回転界磁２０のＳ極は、他方の電機子１０ｂのＮ極に引き寄せられるようになり、一対の回転界磁２０，３０は、それぞれ副軸２１，３１を軸として回転する。すると、ロータ１０についても、図６（ｄ）及び（ｅ）に示すように、主軸１１を中心として回転する。

その後、ロータ１０が図６（ｆ）の向きとなると、図５（ｃ）に示すように、左側のブラシ５０ａに凸部４１２が接触し、右側のブラシ５０ｂに凸部４２１が接触することとなる。

この状態となると、左側のブラシ５０ａに接触した凸部４１２から、凸部４１１及び突出部４１５を通じてコイル１２に電流が流れる。さらに、コイル１２に供給された電流は凸部４２１を通じて右側のブラシ５０ｂへと流れることとなる。このように電流が流れると、電磁気学の法則により、電機子１０ａはＮ極となり、電機子１０ｂはＳ極となる
そうすると、図６（ｇ）に示すように、電機子１０ａのＳ極に引き寄せられてた回転界磁３０のＮ極と電機子１０ａとは同極となり、電機子１０ｂのＮ極に引き寄せられてた回転界磁２０のＳ極と電機子１０ａとは同極となり、それぞれが反発しあい、ロータ１０は、主軸１１を軸として反時計回りに回転する。そして、図６（ｈ）の位置となると、電機子１０ａは回転界磁２０のＳ極に引き寄せられ、電機子１０ｂは、回転界磁３０のＮ極に引き寄せられるように回転する。

そして、図７（ａ）までロータ１０が回転すると、図５（ｄ）に示すように、左側のブラシ５０ａに凸部４２２が接触し、右側のブラシ５０ｂに凸部４１２が接触することとなる。この状態となると、ブラシ５０ａからの電流は、凸部４２２及び凸部４２１を介してコイル１２に電流が流れる。また、コイル１２に供給された電流は、突出部４１５を介して凸部４１１に流れ、さらに凸部４１２を介して、右側のブラシ５０ｂへと流れることとなる。このように電流が流れると、電磁気学の法則により、電機子１０ａはＳ極となり、電機子１０ｂはＮ極となる。

そうすると、図７（ｂ）に示すように、回転界磁３０のＳ極は、電機子１０ｂのＮ極に引き寄せられ、回転界磁２０のＮ極は、電機子１０ａのＳ極に引き寄せられるようになり、一対の回転界磁２０，３０は、それぞれ副軸２１，３１を軸として回転する。すると、ロータ１０についても、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、主軸１１を中心として回転する。

そして、ロータ１０が、図７（ｄ）の向きとなると、図５（ｅ）に示すように、左側のブラシ５０ａに凸部４１１が接触し、右側のブラシ５０ｂに凸部４２２が接触することとなる。この状態となると、左側のブラシ５０ａからの電流は、凸部４１１及び突出部４１５を介してコイル１２に流れる。また、コイル１２に供給された電流は、凸部４２１及び凸部４２２を介して右側のブラシ５０ｂへと流れる。このように電流が流れると、電磁気学の法則により、電機子１０ａはＮ極となり、電機子１０ｂはＳ極となる。

そうすると、図７（ｅ）に示すように、電機子１０ａに引き寄せられた回転界磁２０のＮ極と電機子１０ａとは同極となり、電機子１０ｂに引き寄せられた回転界磁３０のＳ極と電機子１０ｂとは同極となるため、それぞれ反発しあい、ロータ１０は、図７（ｅ）に示すように反時計回りに回転する。そして、図７（ｆ）の位置となると、電機子１０ａは回転界磁３０のＳ極に引き寄せられ、電機子１０ｂは、回転界磁２０のＮ極に引き寄せられるように主軸１１と軸として回転する。そして、図７（ｆ）まで、ロータ１０が回転されると、図６（ａ）の状態に戻るため、以下、同様にして回転し続ける。

（作用・効果）
このような本実施形態によれば、ロータ１０には磁極が切り換え可能な一対の電機子１０ａ，１０ｂを有し、基部には、一対の副軸２１，３１に軸支されて一方にＳ極、他方にＮ極が磁化され回動可能な一対の回転界磁２０，３０とを有しているので、整流子４０によって一対の電機子１０ａ，１０ｂに磁極を発生させることで、ロータ１０と回転界磁２０，３０との間に吸引力あるいは反発力が生じる。

そして、本実施形態では、ロータ１０は、電機子端部の回転円Ｃ１から、回転界磁端部の回転円Ｃ２，Ｃ３との重複部分の形状を切り取った形状をなし、一対の回転界磁２０，３０についても、電機子の形状と同一又は相似形をなしているので、ロータ１０が回転すると、一対の電機子１０ａ，１０ｂと回転界磁２０，３０との間の吸引力によって一対の電機子１０ａ，１０ｂと回転界磁２０，３０とが接触したり、反発力によって一対の電機子１０ａ，１０ｂと回転界磁２０，３０とが離れるようになる。これにより、一対の電機子１０ａ，１０ｂと回転界磁２０，３０との回転に勢いを付けることができ、１つの駆動源から、主軸及び１対の副軸という３つの回転軸を回転、回動、又は遊動させることができる。

（変形例）
上述した実施形態では、ブラシ５０を用いたブラシ付き電動機を例に説明したが、本発明は、所定の間隔でコイル１２に流れる電流の向きを変更すればよく、例えば、導線５１にインバーター装置や、ＣＰＵ等を搭載した電子制御回路を接続し、電子制御回路の制御によって、コイル１２に流れる電流の向きを変更するブラシレス電動機としてもよい。また、例えば、上述した実施形態では、コイル１２を例として、いわゆる直流電流が入力されて駆動する電動機に応用した場合を説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、交流電流を入力してコイル１２に流れる電流の向きを変更するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、吸引力及び反発力によってロータ１０と回転界磁２０，３０を回転させる電動機を例に説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、整流子４０を用いて、電機子１０ａ、１０ｂの磁極を切り換え、ロータ１０を一定のリズム若しくは不規則なリズムで回動、遊動させるとともに、そのロータ１０の動作に応じて、回転界磁２０，３０を回動、遊動させる装置又はオブジェとすることもできる。

また、上述した実施形態によれば、ケース１３内部には、電磁石１４を保持する枠体１５を設けたが、本発明はこれに限定するものではなく、電磁石１４が主軸を軸として回動可能であればよく、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、枠体を省略し、電磁石１４に主軸１１ａが直接貫通した構成としてもよい。この場合、電磁石１４の一方には整流子４０が配置されるとともに、電磁石１４に巻かれたコイル１２の両端は、直接整流子４０と接触して、一対の電機子１０ａ，１０ｂに対して一時的に磁極が発生するようになっている。この場合には、部品点数を減らし、製造コストを低減させることができる。

さらに、ロータ１０と回転界磁２０，３０との回転は、歯車のようにいずれかの面が常に接触しながら回転させたが、例えば、ロータ１０と回転界磁２０，３０とが接触又は乖離するように回転させてもよい。この場合、主軸の電機子と、一対の副軸の回転界磁とが接触する際の回転角や回転速度に応じて、主軸及び副軸の次の挙動が変化するため、主軸及び副軸の回転動作に変化をもたせることができ、例えば、動作に「ゆらぎ」などの不規則性を加えることができる。この結果、本実施形態によれば、動作に多様性をもたせることができ、応用範囲を拡大することが出来る。このような場合であっても、１つの回転体に追従して２つ回転体が回転等される様子や、その回転力が電力に変換される様子を、視覚を通じて認識可能とすれば、不規則性・不確実性に富んだユニークな動作を表現することができ、意匠的にも応用範囲を拡大することができる。

１０（１０ａ，１０ｂ）…電機子
１１，１１ａ…主軸
１２…コイル
２０，３０…回転界磁
２１，３１…副軸
４０…整流子
４１，４２…整流子片
４３…隙間
５０（５０ａ，５０ｂ）…ブラシ
５１…導線
１００…電動機
４１１，４１２，４２１，４２２…凸部
４１３，４１４，４２３，４２４…凹部
４１５…突出部

Claims (2)

1. 基部に対して回転自在に軸支されたロータを、電源から供給される電力を用いて回転させる電動機であって、
   前記ロータは、
   前記基部に対して回転自在に軸支された主軸と、
   前記主軸に対して固定され、前記主軸の径方向において、前記主軸を中心とした点対称となる位置に配置され、前記主軸の回転角度に応じて磁極が交互に切り替わる一対の電機子と、
   前記主軸の回転角度に応じて電気的接点が切り替わり、前記電機子に供給される電流の向きを変化させ、前記磁極を切り換える整流子と、
   を有し、
   前記基部は、
   前記主軸を中心とした点対称となる位置において、前記主軸と平行となるように、前記基部に対して回転自在に軸支された一対の副軸と、
   前記一対の副軸のそれぞれに固定され、前記各副軸の径方向において、前記各副軸を中心として、一方がＮ極に、他方がＳ極に磁化された一対の回転界磁と
   を有し、
   前記電機子端部の回転円と、前記回転界磁端部の回転円は、同一平面内に位置するとともに、相互に重複している
   ことを特徴とする電動機。
2. 前記電機子は、前記平面内において、前記電機子端部の回転円から、前記回転界磁端部の回転円との重複部分の形状を切り取った形状をなし、
   前記一対の回転界磁は、前記電機子の形状と同一又は相似形をなしている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。