JPH01129742A - トロイダルコイルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトロイダルコイルモータに関するものであり、
特に、ロータの回転むらを防止すると共に、モータ特性
の向上を図るのに好適なトロイダルコイルモータに関す
るものである。

（従来の技術） 第８図は従来のインナロータ型のトロイダルコイルモー
タの概略平面図である。

図において、回動自在に支持されたロータマグネット１
の周囲には、環状のステータコア３が配置されている。

前記ステータコア３には、複数のトロイダルコイル２が
巻回されている。

この構成を有するトロイダルコイルモータにおいて、ロ
ータマグネット１のＮ極より発生する磁束（図示せず）
は、トロイダルコイル２内を通過してＳ極に達する。

したがって、ＮおよびＳ極が図示されるように位置して
いる場合、符号２Ａで示されるトロイダルコイルに矢印
方向に通電すると、前記ロータマグネット１より発生す
る磁束をトロイダルコイル２人内を通過する電流が横切
るため、ロータ（ロータマグネット１）に、いわゆるフ
レミングの左手の法則により力が働き、該ロータは矢印
Ａ方向に回転する。

前記ロータの回転に応じて、通電すべきトロイダルコイ
ルをステータコア３の周方向に順次選択していけば、該
ロータはその回転を持続することができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

第８図において、トロイダルコイル２Ａに通電すると、
該トロイダルコイル２Ａからは、磁束が発生するが、こ
の磁束は、符号Φで示されるように、ステータコア３内
から、該ステータコア３とロータマグネット１との間隙
を通過して、ロータマグネット１に達する。

この磁束の一部は、前記ロータマグネット１より発生す
る磁束と一致するので、トロイダルコイル２Ａより発生
する磁束とロータマグネット１とが相互作用、すなわち
電機子反作用を起こす。

この結果、逆起電力波形に乱れが生じ、またロータの回
転むらが生じる。

また、電気的エネルギのロスが大きくなる。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、トロイダルコイルが巻
回されたコアに対して、マグネットと反対側にコアヨー
クを設け、かつ前記コアの、該コアに巻回された各トロ
イダルコイル間に前記コアヨークを当接させるという手
段を講じた点に特徴がある。

そしてこれにより、トロイダルコイルより発生する磁束
が、前記コアに対して、マグネットと反対側にループを
作るようになり、該磁束が、マグネットより発生し、前
記コア内を逼過する磁束と一致しないようになるという
という作用効果を生じさせることができる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の概略平面図、第２図は
第１図の縦断面図である。

この実施例は、インナロータ型のトロイダルコイルモー
タ（スター結線３相バイポーラ駆動モータ）である。

第１図において、ロータは、図示されない手段により回
動自在に支持された環状のロータマグネット１を備えて
いる。

前記ロータマグネット１の外周には、磁性材料により形
成されたステータコア１３が配置されている。前記ステ
ータコア１３の外周部には、複数の突起１３Ａが形成さ
れている。

トロイダルコイル２は、前記ステータコア１３の、前記
各突起１３Ａ間にそれぞれ巻回されている。

前記ステータコア１３の外周部には、前記各突起１３Ａ
と当接するように、コアヨーク４が配置されている。前
記コアヨーク４は、磁性材料により形成されている。

前記ステータコア１３および／あるいはコアヨーク４は
、当該モータのケーシング（図示せず）に固定されてい
る。

以上の構成を有する本発明の第１の実施例において、ロ
ータマグネット１のＮおよびＳ極が、図示されるような
位置にあるときに、符号２Ｂおよび２Ｃで示されるトロ
イダルコイルに、矢印方向に通電すれば、前記ロータマ
グネット１より発生する磁束をトロイダルコイル２Ｂお
よび２Ｃ内を通過する電流が横切るため、ロータ（ロー
タマグネット１）に、いわゆるフレミングの左手°の法
則により力が働き、該ロータは矢印Ａ方向に回転する。

前記ロータの回転に応じて、通電すべきトロイダルコイ
ルを、ステータコア１３の周方向に順次選択していけば
、該ロータはその回転を持続することができる。

さて、前記トロイダルコイル２Ｂおよび２Ｃに通電する
と、該トロイダルコイル２Ｂおよび２Ｃからは磁束が発
生するが、この磁束は、符号Φ１およびΦ２で示される
ように、突起１３Ａおよびコアヨーク４内を通過する。

換言すれば、トロイダルコイル２Ｂおよび２Ｃより発生
する磁束は、ステータコア１３に対して、ロータマグネ
ット１側と反対側にループを形成する。

これは、ステータコア１３→突起１３Ａ→コアヨーク４
→突起１３Ａ→ステータコア１３というループの磁気回
路の方が、ステータコア１３→ステータコア１３とロー
タマグネット１との間隙→ロータマグネット１→ステー
タコア１３とロータマグネット１との間隙→ステータコ
ア１３というループの磁気回路よりも、磁気抵抗が小さ
いことに起因する。

一方、ロータマグネット１より発生する磁束は、符号Φ
３およびΦ４で示されるように、ロータマグネット１→
ロータマグネツト１とステータコア１３との間隙−ステ
ータコア１３−ロータマグネット１とステータコア１３
との間隙→ロータマグネット１というループを形成する
ので、ロータマグネット１より発生する磁束と、トロイ
ダルコイル２に通電することにより発生する磁束とは一
致しない。

したがって、電機子反作用が生じたり、逆起電力波形の
乱れが発生したすせず、この結果、回転むらが生じなく
なる。また、電気的エネルギのロスがあまり発生しない
。

前記実施例においては、６つのトロイダルコイルが巻回
されているが、本発明は特にこれのみに限定されること
はなく、第３図に示されるような、３つのトロイダルコ
イルを有するモータ、あるいはその他の数のトロイダル
コイルを６するモータに適用されても良い。

第４図は第１，２図に示された実施例の変形例の概略平
面図である。第４図において、第１〜３図と同一の符号
は、同一または同等部分をあられしているので、その説
明は省略する。

第４図において、複数のトロイダルコイル２が巻回され
たステータコア３の外周部には、突起が形成されていな
いが、該ステータコア３の周囲に配置されたコアヨーク
１４の内周部には、該ステータコア３と当接するように
、突起１４Ａが形成されている。

このように、′ステータコアに突起を形成するかわりに
、→アヨークに突起を形成することによっても、トロイ
ダルコイル２より発生する磁束をコアヨーク１４に導く
ことができる。

第５図は本発明の第２の実施例の概略平面図である。第
５図において、第１図ないし第４図と同一の符号は、同
一または同等部分をあられしている。

この実施例は、アウタロータ型のトロイダルコイルモー
タである。

第５図において、複数のトロイダルコイル２が巻回され
たステータコア３の内周部には、コアヨ−り２４が配置
されている。前記コアヨーク２４には、その外周部に複
数の突起２４Ａが形成されていて、各突起２４Ａは、前
記ステータコア３内周部の、前記各トロイダルコイル２
間に当接している。

前記ステータコア３の外周部には、環状のトロイダルコ
イル２が、図示されない手段により、回動自在に支持さ
れている。

以上の構成を有する本発明の第２の実施例において、ト
ロイダルコイル２より発生する磁束は、該ステータコア
３に対してロータマグネット１と反対側に配置されたコ
アヨーク２４内を通過するので、トロイダルコイル２よ
り発生する磁束とロータマグネット１より発生する磁束
とが一致することがない。したがって、前記第１の実施
例と同様に、電機子反作用や逆起電力波形の乱れが発生
せず、回転むらや大きな電気的エネルギのロスを生じな
い。

第６図は本発明の第３の実施例の概略斜視図、第７図は
第６図に示されたステータの平面図である。図を見易く
するために、第６図においては、ロータマグネット３１
は、トロイダルコイル２から離されて描かれている。ま
た第７図においては、トロイダルコイル２は省略されて
いる。さらにまた、第６，７図において、第１図ないし
第５図と同一の符号は、同一または同等部分をあられし
ている。

この実施例は、アキシャル型のトロイダルコイルモータ
である。

第６．７図において、回動自在に支持された環状のロー
タマグネット３１、および環状のステータコア３は、当
該トロイダルコイルモータの軸方向りに配置されている
。前記ステータコア３には、置数のトロイダルコイル２
が巻回されている。

前記ステータコア３に対して、ロータマグネット３１と
反対側には、磁性材料により成型された環状のコアヨー
ク３４が配置されている。前記コアヨーク３４には、図
示されるように、前記ステータコア３に巻回された各ト
ロイダルコイル２間に対向するように、突起３４Ａが形
成されている。

前記突起３４Ａは、前記ステータコア３に当接している
。

以上の構成を有する本発明の第３の実施例においても、
トロイダルコイル２より発生する磁束は、該ステータコ
ア３に対してロータマグネット３１と反対側に配置され
たコアヨーク３４内を通過するので、トロイダルコイル
２より発生する磁束とロータマグネット１より発生する
磁束とが一致することがない。したがって、前記第１お
よび第２の実施例と同様に、電機子反作用や逆起電力波
形の乱れが発生せず、回転むらや大きな電気的エネルギ
のロスを生じない。

なお、前述の説明においては、環状のマグネットは回動
自在に支持されてロータを構成し、また前記マグネット
と対向するように配置され、複数のトロイダルコイルが
巻回された環状のステータコアは、当該モータのケーシ
ングに対して固定され、ステータを構成するものとして
説明したが、本発明は、特にこれのみに限定されること
はなく、トロイダルコイルが巻回されたトロイダルコイ
ルを回動自在に支持してロータとし、前記環状のマグネ
ットを固定してステータとし′でも良いことは当然であ
る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が達成される。

すなわち、トロイダルコイルが巻回されたコアに対して
、マグネットと反対側に磁性材料に、より成型されたコ
アヨークを設け、前記コアの、該コアに巻回された各ト
ロイダルコイル間に前記コアヨークを当接させるように
したので、トロイダルコイルより発生する磁束が、前記
コアに対して、マグネットと反対側にループを作るよう
になり、該磁束は、マグネットより発生し、前記コア内
を通過する磁束と一致しなくなる。

したがって、電機子反作用が生じなくなると共に、逆起
電力波形にも乱れが生じなくなる。

この結果、ロータの回転むらが生じなくなると共に、電
気的エネルギのロスが少なくなり、モータの特性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略平面図である。 第２図は第１図の縦断面図である。 第３図は３つのトロイダルコイルを有するモータに第１
の実施例を適用した場合の概略平面図である。 第４図は第１．２図に示された実施例の変形例の概略平
面図である。 第５図は本発明の第２の実施例の概略平面図である。 第６図は本発明の第３の実施例の概略斜視図である。 第７図は第６図に示されたステータの平面図である。 第８図は従来のインナロータ型トロイダルコイルモータ
の概略平面図である。 １．３１・・・ロータマグネット、２，２Ａ、２Ｂ。 ２Ｃ・・・トロイダルコイル１．３，１３・・・ステー
タコア、４，１４，２４．３４・・・コアヨーク、１３
Ａ、１４Ａ、２４Ａ、３４Ａ・・・突起　　　′代理人
　弁理士　平木通人　外１名 第１図 第２図 第３図　　　第４図 第５図　　　第８図 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネットと、該マグネットと対向するように配
   置され、複数のトロイダルコイルが巻回されたコアとを
   具備し、前記マグネットおよびコアの一方がロータとし
   て回動自在に支持され、その他方がステータとして固定
   されたトロイダルコイルモータであって、 前記コアに対して前記マグネットと反対側に、磁性材料
   により形成されたコアヨークを備え、前記コアヨークは
   、前記コアの、該コアに巻回された各トロイダルコイル
   間に当接したことを特徴とするトロイダルコイルモータ
   。
2. （２）前記コアは、該コアに巻回された各トロイダルコ
   イル間に突起を備え、該各突起は、前記コアヨークに当
   接したことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載
   のトロイダルコイルモータ。
3. （３）前記コアヨークは、前記コアに巻回された各トロ
   イダルコイル間に対応するように突起を備え、該各突起
   は、前記コアの、各トロイダルコイル間に当接したこと
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のトロイダ
   ルコイルモータ。