JPH037057A - 電動機 - 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】 直流機械の代表的なものとして発電機があげられる。発
電機には磁界が形成されており、この磁界の中で線輪が
いわゆる回転子に担持されて回転し、ここに起電力が発
生する。磁界は一般に一対の磁極によって与えられる。

これら磁極は永久磁石であっても、また電磁石であって
もよい。単位発電機の誘導磁界は１対の固定磁極から成
り、これが誘導子部分を構成している。回転子はこの誘
導子部分の磁極による磁界中で回転するようにしである
。回転子は円筒体であって、その母線が絶縁導体で構成
され、これらが相互に接続されていて、回転子が誘導子
磁界中で回転する際に各母線上に発生する起電力が加算
されるのである。

Ｎ極から出てＳ極に入る力線が、回転子の回転に当って
前述の母線上に設置された導体によってよぎられる。回
転子の半回転ごとに導体中に生ずる起電力がその極性を
変える。磁界内で回転するようにした単位線輪は、この
単位線輪の面が磁極の軸線に鉛直であるならば磁束変化
に出会わない。

しかしながら回転の後半において線輪の有効部分が前述
の力線をよぎることとなる。この線輪の面が磁極の軸線
に平行となった時に磁束変化はピークに達する。

この位置を越えると、線輪は前に述べた変化を再び与え
られるが、この場合は逆向きである。従って起電力はそ
の極性がちがい、線輪が正規極の軸線位置に戻るとゼロ
となる。

この線輪中に誘起した電流を外部回路へと常に同じ方向
に流すためには、回転子の半回転ごとに線輪の端部と外
部回路の端部との接続を反転させることが必要となる。

この反転を実行する部分をコミュテータ（整流子）と呼
んでいる。

現段階の技術においては、発電機の逆の原理（すなわち
電気エネルギを機械エネルギに変換する）に基いて作ら
れた直流機械に上述のコミュテータが不可欠なのである
。コミュテータは特製のものであることが要求され、し
かもその作動がデリケートであり、このため供給電圧お
よび機械出力が増大するにつれ可成り重要な問題となり
、中でも正しく作動させるためには空気間隙を適宜修正
することを必要とする。

本発明は、コミュテータ部分を必要としない同極性（ホ
モポーラ）磁界電気機械を実現することにより上述の欠
点を克服することを目的とする。本発明に由来する利点
としては、まず全体の構造が可成り簡易化されること、
火花放電が発生せずこのため電波障害を起さないこと、
さらには保守を殆んど全く不要とすることがあげられる
。

以下本発明を、非限定的な本発明の好適な実施例につい
て詳述する。

第１図および第２図において、符号１０で示す電気機械
はローターインダクタ部分１２とステータインデユース
ト部分１４とを包含し、インダクタの磁気回路が一方の
極から他方の極へと軸線方向に走っている。すなわち対
応する全円周縁延長部に沿ってインダクタの一方の極か
ら半径方向に現われ同じようにして他方の極に戻る。空
気間隙１６を通って磁気回路がアマチュアおよびその電
気回路内に入り、それから軸線方向に曲って電気機械１
０と同軸の円筒形状をたどり、再び同じようにして曲っ
て軸線方向に通り、対応する誘起電気回路と相互作用し
た後に他極に達する。ロータＩ２は圧延面が磁束の方向
と平行である密実または積層の鉄心で作ることができる
。

本体としては、−例として電気機械の軸線のまわりに同
心的に巻回した板状の鉄心、および本体の母線に鉛直な
圧延面を有し円錐形にミーリング加工してから合体せし
めた一連の並設円形板で形成した磁極端子を用いる。イ
ンダクタの巻線は各種の方法（たとえば本体に沿うソレ
ノイド形状、磁極の側面に沿う束を形成する形状など）
で配設することができるが、端部においては磁束を形成
しなければならない。この磁束は本体内を軸線方向に走
るが、磁極シューが合致する時半径方向に開いている。

この磁気インダクタ磁束はまた、ロータに固定した永久
磁石によっても開始せしめられる。この場合、スリップ
リングとブラシをなくすことができる。

ステータ１４は磁束の方向に平行な圧延面を有する鋼板
の積重体で作られている。この１例としては電気機械の
軸線に同心に本体に巻回した鋼板があげられる。またこ
れはインダクタの磁極端子に合致する並置の銅円板の積
重体（本体の母線に鉛直な圧延面を有しコニカルミーリ
ング後接続したもの）とすることができる。

並設銅円板のそれぞれの積重体には、アマチュア巻線を
収容する軸線に平行な複数の溝１８がアマチュアを取巻
いて円形に切っである。アマチュア巻線はいくつかの部
分から成るもので、そのそれぞれが第３図に示すように
母線の方向に楕円柱の形状をなす強磁性材料の鉄心２０
に巻かれた回路を形成している。

これらの部分はステータ１４内にあり、磁極シューと合
致している。アマチュア巻線が巻かれている部分である
電気回路の各楕円柱はまた、巻線自体を織り込んだ並置
円板積重体に形成された、機械軸線に平行する同心の孔
の２重リングに置き換えることもできる。これらの部分
は相互に容易に接続することができ、アマチュア巻線の
形状に殆んど連続的に変更され、静止中に、また回転中
にあっても広い範囲にわたる動特性の変更の可能性を電
気機械に与えるのである。一方の磁極にあるアマチュア
の巻線部分の電流の供給方向は他方の磁極における部分
の電流の供給方向と反対である。

回転はインダクタ磁束とアマチュア巻線を形成する回路
部分とが交叉することによって生じる。これらのアマチ
ュア巻線のそれぞれは前述のようにオントーラス巻線か
ら成る。この交叉はインダクタ磁界における回転運動を
生じ、従ってロータ自体が回転する。

事実、均−磁界内に配設され軸がこの均一磁界の力線に
直角に配設されたトーラム内に設定される磁界は、上述
のふたつの方向によって画定される平面に対し直角をな
す方向の並進を行わせる。

第１ａ図および第２ａ図は本発明の理論に従う電気機械
を全磁気式とした実施例を示す。これはロータに複数の
永久磁石を固設したもので、これら永久磁石により前述
の実施例のように永久磁石の一方の磁極から他方の磁極
へと軸線方向のインダクタ磁界を生成し、ステータに固
定され上記のインダクタ磁界に交叉する適当形状の永久
磁石がロータを回転せしめるのである。

この実施例の形態をとる時モータとしての適用範囲は広
くかつ興味あるものとなる。たとえば、サーボ機構、家
庭用電気製品、おもちゃなどに用いることができ、外部
からの電力供給を要せずに作動する。

第１ａ図および第２ａ図には符号１０ａでこの電気機械
を示しである。これは、電動機の伝統的な用語に従えば
、ロータ２０とステータ２２とから成る。第３ａ図に示
すようにロータ２０と一体化したひとつまたはそれ以上
の数の永久磁石２８によって生ずるインダクタ磁界は一
方の磁極から他方の磁極へと軸線方向に走る。これらの
磁極は軸線方向にタンデムに設定しであるのである。従
って、一方の磁極から出た磁力線は全周にわたって半径
方向に向い、空気間隙２４を通った後ステータ２２に入
り、ここでアマチュアの磁気部分と接触する。次いで電
気機械と同心の円筒形状に軸線方向に曲り、それから半
径方向に曲って他方の磁極に合致するに至り、対応する
ステータ磁気部分と相互作用した後ロータ２０に再び入
るのである。

これらはそれぞれ永久的に着磁したトロイドから成る。

このトロイドの軸線は電気機械の軸線に平行に設定され
、インダクタ磁極に合致せしめてステータ２２のクラウ
ン内に配設されている。

ステータは圧延面を磁束の方向に平行とした鋼板の積重
体で形成されている。

好適な製法としては、本体の巻回した鋼板および並設し
た円形ディスクの積重体（この積重体は本体の母線の圧
延面に鉛直な圧延面を有しコニカルミーリング後これに
合体せしめられている）をロータの磁極端子と合致せし
めるのである。磁気ステータ部分を収容する、軸線に平
行な溝２６は各並置ディスク積重体内に設定されている
。ロータ２０は、磁束の方向に平行な圧延面を有する密
実な鉄心または積層鉄心とすることができる。例をあげ
ると本体は帯状の鋼板を同心に巻回することによって形
成できる。磁極端子はこの本体の母線に鉛直な圧延面を
有する並置円形鋼板の積重体から成るものとすることが
できる。これらの積重体を各磁極シューに結合すること
はまとめるべき部分をあらかじめコニカルミーリングし
た後に行なわれる。

本発明の理論によれば、この電気機械はインダクタの磁
束とアマチュアの磁気エレメントとの相互作用によって
作動する。この相互作用はインダクタ磁界の回転運動を
生じ、この結果ロータ自体が回転するのである。事実上
述の実施例の場合、円環体内に設定され磁界の力線に直
角に配置された軸線を有する均−磁界内にある磁界は力
を受け、この力が上述のふたつの方向によって画定され
る面に直角をなす方向への並進成分を有するのである。

上述から明かなように、本発明の利点は、まずコミュテ
ータが不要となり、このため全体構造が相当に簡易化し
、しかも高いレベルの電気的および機械的特性を維持で
きること、また整流を行わないので、電波干渉がなく、
シかもモータの保守が実質的にゼロとなることである。

全磁気式の実施例においては、外部供給源がないことか
らモータの使用中何の危険もなくなるという利点も生ず
る。

以上本発明をその好適な実施例について詳述したが、本
発明はこれらの特定の実施例に限定されるものではなく
、本発明の精神を逸脱しないで幾多の変化変形がなし得
ることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ磁極をタンデム配置した
モータの縦断面図および正面図、第１ａ図および第２ａ
図はそれぞれインダクタとアマチュアに永久磁石を用い
たモータの縦断面図および正面図、第３図は本発明モー
タの理論に基づくオントーラス巻線を模式的に示す斜視
図、第３ａ図は一体永久磁石をそなえた円環体を示す斜
視図である。 １０・・電気機械、１２・・ロータ、１４・・ステータ
、１６・・空気間隙、１８・・溝、２０・・鉄心、１０
ａ・・電気機械、２０・・ロータ、２２・・ステータ、
２４・・空気間隙、２６・・溝、２８・・永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　インダクタ磁極が同極性磁界の各円筒形延長部の空
   気間隙をともなってタンデムに設定され、磁界内に配置
   された円環体に巻回された誘起電気回路が糸状の導体の
   ように振舞い、一方前記同極性インダクタ磁極および前
   記誘起電気回路が整流の必要をなくすことを特徴とする
   電動機。 ２　請求項１記載の電動機において、ステータ（１４）
   を、その本体が同心に巻回した帯金で作られインダクタ
   の磁極端子に対応する並置円形ディスクの積重体をそな
   えたものとし、アマチュア巻線エレメントを収容する軸
   線に平行な溝（１８）を各ディスク積重体内に形成した
   ことを特徴とする電動機。 ３　トロイド形のアマチュア巻線部分をそなえた電動機
   であって、これらアマチュア巻線部分が磁気目的のため
   の糸状導体のように振舞うこと、および通常の電力供給
   パラメータに従って電動機自体を付勢する同極性インダ
   クタ磁界で作動することを特徴とする電動機。 ４　請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機におい
   て、インダクタの磁束と一方または他方の方向に一定し
   て動く誘起回路との相互作用によって回路変更ないしは
   構造変更なしに直流または交流を供給されることを特徴
   とする電動機。 ５　請求項１ないし４のいずれかに記載のモータにおい
   て、均一磁界と交叉する永久磁石のトロイド状磁石を有
   することを特徴とするモータ。 ６　請求項１ないし５のいずれかに記載のモータにおい
   て、永久磁石によって生成されるインダクタ磁界が一方
   の磁極から他方の磁極へと軸線方向に走り、これら磁極
   が軸線の方向に従ってタンデムに配設されており、同極
   性磁界の各円筒形磁極シューが空気間隙に形成されてい
   ることを特徴とするモータ。 ７　図面に例示し本文中で詳述した整流子部がなく軸線
   方向に磁極を配列した電気モータおよび同一原理に基く
   磁気モータ。