JPH07194086A

JPH07194086A - モーター

Info

Publication number: JPH07194086A
Application number: JP5332875A
Authority: JP
Inventors: Shunsaku Nakauchi; 俊作中内
Original assignee: Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Current assignee: Kokusai Gijutsu Kaihatsu Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】小さい負荷を小電力で駆動することができる
と共に低回転でも高効率駆動でき、永久磁石を利用した
省電力型モーターを得る。【構成】同期モーター１０の永久磁石１６による磁束
は実線矢印４０Ａ〜４０Ｄとなり、位相のずれた２相の
交流で励磁される励磁コイルにより生成される磁束は、
点線矢印４２Ａ〜４２Ｄのように流れる。励磁コイル２
０による磁束は磁気抵抗の高い永久磁石１６を通らずに
ローター１２とステーター１４Ａ〜１４Ｄの各々を通
る。また、ステーターの磁極とローター１２の磁極２６
との間の間隙では永久磁石による磁束と励磁コイル２０
による磁束が重畳され、ステーターが有する磁極の一方
では永久磁石及び励磁コイル２０の磁束が加算され、他
方の磁極では永久磁石及び励磁コイル２０の磁束が減算
され、ローター１２が所定方向（矢印Ｒ方向）に回転す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーターにかかり、特
に小さい負荷を小電力で駆動可能でかつ低回転でも駆動
可能なモーターに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
モーターとして、小型直流モーターは、周知のように永
久磁石により生起された磁界中にコイルが巻かれた可動
鉄心を位置させて、コイルに電流を流すことによって生
起される磁界の作用により可動鉄心を回転させるもので
ある。この小型直流モーターは回転トルクが微小なため
に、略数千回転／分の高速回転時に回転トルク等の安定
した出力が得られるものである。従って、ギヤ等の減速
装置を用い所望の回転数にまで減速させることによって
所定回転数で回転される出力トルクを得ていた。このた
め、モーターは、略数百回転／分の低速回転で用いると
きであっても、モーターの直接の出力軸に所定ギヤ比に
よる減速装置を取り付けて最終的な出力軸が低速回転す
るように設定されている。

【０００３】このように、所定回転数で回転させるとき
のモーターには減速装置が必要となり、一般的には効率
悪化を生じるので略５０％以下の効率であった。このよ
うなモーターを携帯用の電気機器に用いたときには効率
が悪いために、必要以上に電力を消費し電池の寿命が短
時間になるという欠点があった。

【０００４】本発明は、上記事実を考慮して、小さい負
荷を小電力で駆動することができると共に低回転でも高
効率駆動でき、永久磁石を利用した省電力型モーターに
好適な、モーターを得ることが目的である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のモーターは、各々磁極を生成するための所定
間隔を隔てて配置された１組の突起部を有する磁性体で
形成された複数の固定磁極と、複数の突出部が等間隔を
隔てて形成され、少なくとも１つの該突出部が前記突起
部の少なくとも１つと対応して向き合うように回転可能
に配置された磁性体で形成された回転手段と、前記固定
磁極の１組の突起部を通過する磁束の向きが同一方向と
なるように配設されると共に前記固定磁極の前記回転手
段と反対側の各々の部位に配設され、前記突起部と該突
起部に対応する突出部との間の間隙に磁束を通過させる
永久磁石と、前記複数の固定磁極の各々が配設された各
々の永久磁石の反対側に配設された継鉄と、前記固定磁
極の一方の突起部と該突起部に対応する突出部との間で
は前記磁束と加算される方向に通過する磁束を形成する
と共に、他方の突起部と該突起部に対応する突出部との
間では前記磁束と減算される方向に通過する磁束を形成
する複数の励磁コイルと、を備えている。

【０００６】また、前記モーターは、回転手段の隣り合
う突出部の間隔をＰ、前記固定磁極の各々の１組の突起
部の間隔をＰ₁、隣り合う固定磁極について隣り合う突
起部の間隔をＰ₂、ｎ，ｍを整数とするときに、以下の
関係を満たすようにすることが好ましい。

【０００７】Ｐ₁＝（ｎ＋０．５）ＰＰ₂＝（ｍ±０．２５）Ｐ

【０００８】

【作用】本発明のモーターは、各々磁極を生成するため
の所定間隔を隔てて配置された１組の突起部を有する磁
性体で形成された複数の固定磁極を備えている。この突
起部の少なくとも１つは、回転手段の少なくとも１つの
突出部と向き合うことができ、回転手段は、所定間隔を
隔てて複数の突出部が形成され、回転可能に配置されて
いる。回転手段は、磁性体で形成されている。永久磁石
は、固定磁極の１組の突起部を通過する磁束の向きが同
一方向となるように配設されると共に前記固定磁極の回
転手段と反対側の各々の部位に配設され、突起部と該突
起部に対応する突出部との間の間隙に磁束を通過させ
る。複数の固定磁極の各々が配設された各々の永久磁石
の反対側には継鉄が配設されている。従って、永久磁石
からの磁束は固定磁極を通過し回転手段へ至り、この回
転手段から他の固定磁極を介して永久磁石へ戻り、継鉄
を介して他の永久磁石へと至る、永久磁石の磁束による
磁路が形成される。複数の励磁コイルは、固定磁極の一
方の突起部と該突起部に対応する突出部との間では磁束
と加算される方向に通過する磁束を形成すると共に、他
方の突起部と該突起部に対応する突出部との間では磁束
と減算される方向に通過する磁束を形成する。

【０００９】従って、励磁コイルによる磁束は磁気抵抗
の高い永久磁石を通らずに磁気抵抗の小さい軟磁性体等
で形成された回転手段（以下、ローターという）と固定
磁極（以下、ステーターという）を通る。ローターには
ステーターの突起部の磁極の幅に適応した幅の突起した
磁極が形成されている。また、ステーターの磁極とロー
ターの磁極との間の間隙には永久磁石による磁束と励磁
コイルによる磁束を重畳して通す。ステーターには、少
なくとも２つの突起部を構成する一対の磁極を持つ一組
のステーターを、複数組もっている。このステーターは
ローターの磁極と狭いギャップを置いて対向してロータ
ーの回転方向に分布する。例えば、永久磁石は、ステー
ターの突起部と反対側の底部に一つの極を付け他の極は
軟磁性体でできた継鉄を介して他の永久磁石の極と繋が
っている。従って、永久磁石の１つの極を出た磁束は、
このステーターの突起部を構成する二つの磁極に別れて
通り、ローターに至り、ローターから他のステーターの
突起部である磁極を通り他の永久磁石を介して継鉄を通
り他の極へ戻るような磁気回路を構成する。励磁コイル
による磁束もこの二つの磁極に別れて通る。ところが、
励磁コイルによる磁束は、ステーターからローターに至
り、ローターから同一のステーターの突起部である磁極
へ戻る磁気回路を構成し、永久磁石を通過するような磁
気回路を構成しない。従って、ステーターの一方の磁極
では永久磁石の磁束と励磁コイルによる磁束が加算さ
れ、他方の磁極ではこの二つの磁束が減算される。

【００１０】周知のように、ステーターである固定磁極
と可動鉄心との間の間隙を通してその移動方向と直交す
るように磁束を通すと、可動鉄心は固定磁極に引き込ま
れ、吸引力は、間隙の磁束密度の２乗に比例する。本発
明はこの原理を利用している。

【００１１】本発明のように２つの突起部を有するステ
ーターの、一方の突起部では永久磁石の磁束と励磁コイ
ルの磁束が加算され他方の突起部では減算されるように
すれば、一方の磁極の吸引力が他方のそれを上回るよう
になり、ローターは一方の方向に吸引される。この吸引
力は次の式で示される。

【００１２】Ｆ＝Ｕ・Ｂ₀・ｔ＋Ｕ²・ｔ・Ｘ／４σ 但し、Ｕ：励磁コイルの起磁力Ｂ₀：永久磁石による磁束密度ｔ：磁極の厚さＸ：ローターの位置で決定される量 σ ：ギャップ

【００１３】ここで、ローターの位置で決定される量Ｘ
について、ローターの振れる長さを±ａとすると、Ｘ＝
＋ａは引き始めのトルクを示し、Ｘ＝−ａは引き終わり
のトルクを示し、中央の位置ではＸ＝０であり第２項は
０となり、第１項だけでトルク決定がなされる。上記の
式では、励磁コイルの起磁力Ｕによる磁束密度が永久磁
石による磁束密度Ｂ₀より十分小さい場合には、第２項
は無視できる。

【００１４】本発明では、無通電時には永久磁石による
各磁極への磁束密度が略同じであるから、磁極の形で多
少の差はあるが、基本的にはトルクは働かずローターは
任意の位置にとまる、所謂無安定状態になる。

【００１５】また、２つの突起部を有するステーターの
一組でローターを移動させることができるが、その移動
量は静的にはステーターの突起部の移動方向の幅で制限
される。このローターの移動時の慣性を利用してタイミ
ングよく励磁電流の方向を切り替えてやると、一方、方
向に長く回転できるが、安定性が悪く、振動状態になる
欠点を含んでいる。

【００１６】この欠点は、２組以上のステーターをロー
ターの磁極に対して位相を変えて配置し、その間の励磁
のタイミングを取ることにより除去され、安定的に回転
させることができるようになる。

【００１７】また、請求項２に記載したように、回転手
段の隣り合う突出部の間隔をＰ、固定磁極（ステータ
ー）の各々の１組の突起部の間隔をＰ₁、隣り合う固定
磁極（ステーター）について隣り合う突起部の間隔をＰ
₂、ｎ，ｍを整数とするときに、Ｐ₁＝（ｎ＋０．５）ＰＰ₂＝（ｍ±０．２５）Ｐの関係を満たすようにすれ
ば、９０度の位相差を有する２相交流で安定的に回転さ
せることができる。この場合、ステーターの１組の突起
部の間隔Ｐ₁、隣り合うステーターの突起部の間隔Ｐ₂
は各々１種類に限定されず、間隔の総数が間隔Ｐの整数
倍になればよい。

【００１８】本発明では、２つのステーターに流す電流
をほぼ９０度の位相差をもつ２相交流にし、それに対応
してステーターの間隔を定めることによって安定な回転
を得ることができる。すなわち、前記励磁コイルによっ
て生成される磁界が最大から最小になるような信号につ
いて９０度位相が異なる２つの信号を生成する信号生成
手段と、前記励磁コイルの少なくとも１つに一方の信号
による電流を供給し、該励磁コイル以外の励磁コイルの
少なくとも１つに他方の信号による電流を供給する電流
供給手段と、を備えたモーター駆動装置を用意すればよ
い。

【００１９】なお、ステーターの励磁電流の位相を入れ
替えることによって、回転方向を逆転することができ
る。また、組数を増やすことにより吸引力を向上させる
ことができる。さらに、ステーターとローターとの内外
の相対位置は逆転させてローターをステーターの内部に
置いたり、外部に置いたりすることができる。すなわ
ち、所謂アウターローター型とインナーローター型の２
つが可能である。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。第１実施例はアウターローター型のモー
ターに本発明を適用したものである。図１には、第１実
施例のアウターローター型の同期モーター１０の回転軸
２２と直交する断面を示した。

【００２１】図１に示すように、同期モーター１０は、
円筒状のローター１２を有している。ローター１２は、
回転軸２２に沿う方向に所定幅の複数の溝を所定間隔で
形成することによる突出形状の複数の磁極２６を有して
いる。本実施例では、ローター１２の磁極２６の間隔、
すなわち隣り合った２つの磁極２６の中心から中心まで
の間隔（以下、ピッチｐという）を等間隔に形成する。
また、１つの磁極２６における最外周の回転方向の幅は
略０．５ｐにする。本実施例ではローター１２は、円周
を１３等分した長さに相当する間隔を磁極の１ピッチｐ
としている。なお、等分数は奇数である必要はない。１
８等分のように偶数でもよい。

【００２２】ローター１２の内部には、ステーター１
４、永久磁石１６、継鉄１８、励磁コイル２０、及び回
転軸２２が収納されている。ローター１２の内部の略中
心軸付近には、回転軸２２が位置しており、この回転軸
２２は四角柱状の継鉄１８の中心の軸受に取付けられて
いる。継鉄１８の各々の周平面１８Ａ、１８Ｂ、１８
Ｃ、１８Ｄには略平行平面状の永久磁石１６Ａ、１６
Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの一方の面が取り付けられている。
永久磁石１６Ａ、１６Ｃは周平面１８Ａ、１８Ｃ側がＳ
極となるように取付けられ、永久磁石１６Ｂ、１６Ｄは
周平面１８Ｂ、１８Ｄ側がＮ極となるように取付けられ
ている。永久磁石１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの他
方の面には、断面コ字状のステーター１４Ａ、１４Ｂ、
１４Ｃ、１４Ｄの背面が取り付けられている。このよう
に、各永久磁石１６Ａ〜１６Ｄに対応してステーター１
４Ａ〜１４Ｄが配設され、ローター１２の内部には、複
数（本実施例では４個）のステーターが収納されること
になる。

【００２３】ステーター１４Ａにおける断面コ字状の２
つの片は、各々磁極２４Ａ、２４ａとして機能させるた
めのものであり、各磁極２４Ａ、２４ａには、励磁コイ
ル２０が巻き付けられている。同様に、ステーター１４
Ｂは磁極２４Ｂ、２４ｂを有して磁極２４Ｂ、２４ｂに
励磁コイル２０が巻き付けられ、ステーター１４Ｃは磁
極２４Ｃ、２４ｃを有して磁極２４Ｃ、２４ｃに励磁コ
イル２０が巻き付けられ、ステーター１４Ｄは磁極２４
Ｄ、２４ｄを有して磁極２４Ｄ、２４ｄに励磁コイル２
０が巻き付けられている。これらの励磁コイル２０は、
駆動回路３０（図２）に接続されている。

【００２４】ステーター（固定磁極）の形状は以下のよ
うにして定めている。先ず、ステーターが有する磁極の
間隔ｐ１を、ｐ１＝（ｎ＋０. ５）ｐと定める。但し、
ｎは任意の整数である。次に１つのステーターの磁極と
隣り合った他のステーターの磁極とのピッチｐ２を、ｐ
２＝（ｍ±０. ２５）ｐと定める。本実施例ではｎ＝
１、ｍ＝１に設定している。すなわち、ピッチｐ１は
１. ５ｐであり、ピッチｐ２は１. ７５ｐである。図１
では、１. ５ｐで４カ所１. ７５ｐで４カ所、合計ピッ
チは１３ｐになっている。つまり１３極になっている。
１個のモーターでｎとｍは１種類に限る必要はなく、合
計ピッチが整数となればよい。例えばピッチｐ１を２.
５ｐ×４、ピッチｐ２を１. ７５ｐ×２と２. ２５ｐ×
２としても良い。この場合、合計ピッチは１８ｐとな
り、ローターは１８等分、即ち１８極となる。

【００２５】なお、本実施例の同期モーター１０は、上
記の極数に限定されずに、６極以上の任意の極数のロー
ターを形成することができる。このため、目的に応じて
極数を自由に選択して形成すればよい。

【００２６】また、ステーターの個数も本実施例のよう
に４個に限定されずに２個以上の任意の数、例えば８個
でも９個でも良い。なお、このステーターの個数は、偶
数個に設定することが好ましい。これは、２相交流で駆
動するから一つの相で駆動されるステーターの個数を倍
数（好ましくは同じ）にした方が回転が滑らかであるた
めである。

【００２７】図２に示したように、本実施例の同期モー
ター１０を回転駆動させる駆動回路３０は、第１位相電
流供給回路３２、第２位相電流供給回路３４、及びこれ
らに接続された信号発生回路３６から構成されている。
第１位相電流供給回路３２には、ステーター１４Ａの磁
極２４Ａ、２４ａに巻き付けられた励磁コイル２０、及
びステーター１４Ｃの磁極２４Ｃ、２４ｃに巻き付けら
れた励磁コイル２０に接続されている。同様に、第２位
相電流供給回路３４には、ステーター１４Ｂの磁極２４
Ｂ、２４ｂに巻き付けられた励磁コイル２０、及びステ
ーター１４Ｄの磁極２４Ｄ、２４ｄに巻き付けられた励
磁コイル２０が接続されている。

【００２８】信号発生回路３６では最大から最小まで増
減する正弦波形の信号を生成し、第１位相電流供給回路
３２へ出力すると共に、９０度異なる位相の信号を第２
位相電流供給回路３４へ出力する。従って、図３（ａ）
に示した時系列的に増減する励磁電流がステーター１４
Ａ，１４Ｃに対応する励磁コイル２０に供給され、図３
（ｂ）に示した時系列的に９０度異なる位相で増減する
励磁電流がステーター１４Ｂ，１４Ｄに対応する励磁コ
イル２０に供給される。

【００２９】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の同期モーター１０は、ステーターは８極になり、ロ
ーターは１３極になっている。ステーター１４Ａ〜１４
Ｄは４個の固定磁極として機能し、各々のステーターは
２個の突起部である磁極を有し、永久磁石１６を介して
継鉄１８に繋がっている。このため、永久磁石１６によ
る磁束は図１の実線矢印４０Ａ〜４０Ｄのように通って
いる。

【００３０】また、励磁コイル２０は、図３（ａ），
（ｂ）に示した励磁電流が供給され、９０度位相のずれ
た２相の交流で励磁される。すなわち、１つの相の励磁
電流は２つのステーター（ステーター１４Ａ及びステー
ター１４Ｃ、すなわち、磁極２４Ａ及び磁極２４ａ，磁
極２４Ｃ及び磁極２４ｃ）に流れ、他の相の励磁電流は
他のステーター（ステーター１４Ｂ及びステーター１４
Ｄ、すなわち、磁極２４Ｂ及び磁極２４ｂ，磁極２４Ｄ
及び磁極２４ｄ）に流れる。正の励磁電流が供給された
励磁コイルにより生成される磁束は、ステーター１４Ａ
については点線矢印４２Ａのように（反時計方向に）流
れ、ステーター１４Ｂについては点線矢印４２Ｂのよう
に（反時計方向に）流れ、ステーター１４Ｃについては
点線矢印４２Ｃのように（時計方向に）流れ、ステータ
ー１４Ｄについては点線矢印４２Ｄのように（時計方向
に）流れる。但し、供給される励磁電流は交流であるか
ら、時間の経過とともに、大きさが変化すると共に点線
矢印の方向が転換する。

【００３１】従って、励磁コイル２０による磁束は磁気
抵抗の高い永久磁石１６を通らずに磁気抵抗の小さい軟
磁性体等で形成されたローター１２とステーター１４Ａ
〜１４Ｄの各々を通る。また、ステーター１４Ａの磁極
２４Ａ、２４ａとローター１２の磁極２６との間の間隙
には永久磁石１６による磁束と励磁コイル２０による磁
束を重畳して通る。同様に、ステーター１４Ｂの磁極２
４Ｂ、２４ｂとローター１２の磁極２６との間の間隙、
ステーター１４Ｃの磁極２４Ｃ、２４ｃとローター１２
の磁極２６との間の間隙、ステーター１４Ｄの磁極２４
Ｄ、２４ｄとローター１２の磁極２６との間の間隙で
は、永久磁石１６による磁束と励磁コイル２０による磁
束が重畳される。

【００３２】これによって、ステーターが有する磁極の
一方では永久磁石１６の磁束と励磁コイル２０の磁束が
加算され、他方の磁極では永久磁石１６の磁束と励磁コ
イル２０の磁束が減算される方向に流れる。このため加
算された一方の磁極の吸引力が減算された他方の磁極の
吸引力より大となり、所定方向（図１の矢印Ｒ方向）に
回転する。

【００３３】すなわち、図１に示したローター１２とス
テーター１４Ａ〜１４Ｄの位置関係のときには、ステー
ター１４Ａ、１４Ｃでは回転方向を決めることはでき
ず、ステーター１４Ｂ、１４Ｄにより回転方向が定まる
ことになる。すなわち、ステーター１４Ａ、１４Ｃに対
するローター１２の磁極２６が均等に配分されているた
め、磁束が変化しても回転することがない。一方、ステ
ーター１４Ｂ、１４Ｄに対するローター１２の磁極２６
は、ステーターの内側または外側に略等しい間隔で位置
している。このため、磁束の変化によりステーター１４
Ｂ、１４Ｄの対応するローター１２の磁極の一方を吸引
することになる。

【００３４】詳細には、図３に示した時刻ｔ１のときに
はステーター１４Ａ、１４Ｃに属する励磁コイル２０に
は最大励磁電流が供給されると共にステーター１４Ｂ、
１４Ｄに属する励磁コイル２０には励磁電流が未供給で
ある。このため、図１のローター１２とステーター１４
Ａ〜１４Ｄの位置関係を維持する。時刻ｔ１から時刻ｔ
２までの時間には、ステーター１４Ａ、１４Ｃに属する
励磁コイル２０に供給される励磁電流が減少すると共
に、ステーター１４Ｂ、１４Ｄに属する励磁コイル２０
に供給される励磁電流が増加する。従って、ステーター
１４Ｂ、１４Ｄに属する励磁コイル２０により生起され
る磁束は、点線矢印４２Ｂ、４２Ｄの方向に増大する。
従って、ステーター１４Ｂの磁極２４Ｂとローター１２
の磁極２６との間の間隙では重畳されることにより磁束
が加算され、ステーター１４Ｂの磁極２４ｂとローター
１２の磁極２６との間の間隙では重畳されることにより
磁束が減算される。このため、磁極２４Ｂとローター１
２の磁極２６との間で増大する磁束によってローター１
２を時計方向（矢印Ｒ方向）に回転させる。同様に、ス
テーター１４Ｄの磁極２４ｄとローター１２の磁極２６
との間の間隙で重畳された磁束は増加し、ステーター１
４Ｄの磁極２４Ｄとローター１２の磁極２６との間の間
隙で重畳された磁束は減少し、磁極２４ｄとローター１
２の磁極２６との間で増大する磁束によってローター１
２を時計方向（矢印Ｒ方向）に回転させる。

【００３５】ローター１２が回転し、時刻ｔ２になった
ときには、各磁極は、磁極の幅の半分だけ移動したこと
になり、ステーター１４Ｂ、１４Ｄに属する励磁コイル
２０には最大励磁電流が供給されると共にステーター１
４Ａ、１４Ｃに属する励磁コイル２０には励磁電流が未
供給となる。従って、ステーター１４Ａ、１４Ｃが回転
方向を決める役割を担うことになる。なお、このときス
テーター１４Ａ、１４Ｃに流れている励磁電流が、ステ
ーター１４Ｂ、１４Ｄに流れている励磁電流に対して９
０度進んでいるか、或いは遅れているかによって回転方
向が決まる。従って、２相のつなぎ方によって、正回転
と、逆回転を選択することができる。

【００３６】このように、１つの励磁コイル２０に流れ
る電流は交流であるから、励磁コイル２０による生起さ
れる磁束は、永久磁石１６による磁束に加算されたり、
減算されたりする。従って、ステーターの一つの磁極は
時系列的には、ローター１２を引き込んだり、送り出し
たりすることになる。この回転方向と励磁コイル２０へ
供給する励磁電流のタイミングを間違えなければ、本実
施例のモーターは同期モーターとして回転する。また、
本実施例では、２相交流を用いているので、回転の切り
替わりが滑らかになる。

【００３７】ローター１２の回転数はローター１２が図
３に示す交流の供給電流に同期して回転するので、周波
数を電源周期にとれば、電源周波数によって定まること
になる。従って、励磁電流の周期を所定周期に設定すれ
ば、自由な回転数でローター１２を回転させることがで
きる。このローター１２には慣性があるので、高速度で
回転させたい場合は、低い周波数から徐々に周波数を上
げて行くのが好ましい。スタートのときの注意、或いは
同期外れに対する注意は一般の同期モーターに対するも
のと同様であり、急激な負荷変更や急激な回転数変更は
避ける必要がある。

【００３８】なお、上記励磁コイル２０へ供給する励磁
電流は上記のような２相交流に限定されずに、図３及び
図４に示したような矩形状に増減する励磁電流を供給す
るような２相の交流電流でもよい。

【００３９】次に、第２実施例を説明する。第２実施例
は、インナーローター型のモーターに本発明を適用した
ものである。本実施例の同期モーター５０は第１実施例
の同期モーター１０と構成及び動作原理は同様であるた
め、同一部分は同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００４０】図６に示したように、同期モーター５０
は、円筒状の継鉄５８を有している。継鉄５８の内部に
は、ステーター５４、永久磁石５６Ａ〜５６Ｄ、ロータ
ー５２、励磁コイル２０、及び回転軸２２が収納されて
いる。ローター５２は、円柱形状に形成され、その中心
軸には回転軸２２が取付けられている。ローター５２
は、回転軸２２に沿う方向に所定幅の複数の溝を円周方
向に等間隔で形成することによる突出形状の複数の磁極
６６を有している。

【００４１】継鉄５８の内面には、略等間隔で４つの永
久磁石５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄが取付けられて
いる。

【００４２】永久磁石５６Ａ、５６Ｃは内側がＳ極で外
側がＮ極となるように取付けられ、永久磁石５６Ｂ、５
６Ｄは外側がＳ極で内側がＮ極となるように取付けられ
ている。永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄの内
面には、断面コ字状のステーター５４Ａ、５４Ｂ、５４
Ｃ、５４Ｄの背面が取り付けられている。このように、
各永久磁石５６Ａ〜５６Ｄに対応してステーター５４Ａ
〜５４Ｄが配設され、中心部位には、ローター５２が位
置することになる。

【００４３】ステーター５４Ａにおける断面コ字状の２
つの片は、各々磁極６４Ａ、６４ａとして機能させるた
めのものであり、各磁極６４Ａ、６４ａには、励磁コイ
ル２０が巻き付けられている。同様に、ステーター５４
Ｂは磁極６４Ｂ、６４ｂを有して磁極６４Ｂ、６４ｂに
励磁コイル２０が巻き付けられ、ステーター５４Ｃは磁
極６４Ｃ、６４ｃを有して磁極６４Ｃ、６４ｃに励磁コ
イル２０が巻き付けられ、ステーター５４Ｄは磁極６４
Ｄ、６４ｄを有して磁極６４Ｄ、６４ｄに励磁コイル２
０が巻き付けられている。これらの励磁コイル２０は、
駆動回路３０（図２）に接続されている。ローター及び
ステーターの磁極形状の設定は、第１実施例と同様のた
め、説明を省略する。

【００４４】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の同期モーター５０における各永久磁石による磁束は
図６の実線矢印４１Ａ〜４１Ｄのように通っている。ま
た、励磁コイル２０には励磁電流が供給され、９０度位
相のずれた２相の交流で励磁される（図３参照）。すな
わち、１つの相の励磁電流はローター５２を介して対峙
する２つのステーター（ステーター５４Ａ及びステータ
ー５４Ｃ、すなわち、磁極６４Ａ及び磁極６４ａ，磁極
６４Ｃ及び磁極６４ｃ）に流れ、他の相の励磁電流は他
のステーター（ステーター５４Ｂ及びステーター５４
Ｄ、すなわち、磁極６４Ｂ及び磁極６４ｂ，磁極６４Ｄ
及び磁極６４ｄ）に流れる。正の励磁電流が供給された
励磁コイルにより生成される磁束は、ステーター５４Ａ
については点線矢印４３Ａのように（時計方向に）流
れ、ステーター５４Ｂについては点線矢印４３Ｂのよう
に（時計方向に）流れ、ステーター５４Ｃについては点
線矢印４３Ｃのように（反時計方向に）流れ、ステータ
ー５４Ｄについては点線矢印４３Ｄのように（反時計方
向に）流れる。

【００４５】従って、励磁コイル２０による磁束は磁気
抵抗の高い永久磁石を通らずに磁気抵抗の小さい軟磁性
体等で形成されたローター５２とステーター５４Ａ〜５
４Ｄの各々を通る。また、ステーター５４Ａの磁極６４
Ａ、６４ａとローター５２の磁極６６との間の間隙には
永久磁石による磁束と励磁コイル２０による磁束を重畳
して通る。同様に、ステーター５４Ｂの磁極６４Ｂ、６
４ｂとローター５２の磁極６６との間の間隙、ステータ
ー５４Ｃの磁極６４Ｃ、６４ｃとローター５２の磁極６
６との間の間隙、ステーター５４Ｄの磁極６４Ｄ、６４
ｄとローター５２の磁極６６との間の間隙では、永久磁
石による磁束と励磁コイル２０による磁束が重畳され
る。また、継鉄によって磁路が形成されるので、隣接す
る永久磁石の磁束が結ばれることとなり、永久磁石の磁
束による磁気回路が完結する。

【００４６】これによって、ステーターが有する磁極の
一方では永久磁石の磁束と励磁コイル２０の磁束が加算
され、他方の磁極では永久磁石の磁束と励磁コイル２０
の磁束が減算される方向に流れる。このため加算された
一方の磁極の吸引力が減算された他方の磁極の吸引力よ
り大となり、所定方向（図６の矢印ｒ方向）に回転す
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、励
磁コイルによって生起される磁束が磁気抵抗が高い永久
磁石を通過することがない磁気回路を構成しているた
め、小電力でも高効率のモーターを得ることができ、低
回転数でも高能率のモーターを得ることができる、とい
う効果がある。

【００４８】また、携帯用の電池で駆動される電気機器
に用いて好適なモーターとして、電池寿命を延ばすこと
ができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のアウターローター型の同期モータ
ーの内部構造を示す断面図である。

【図２】駆動装置の構成を示すブロック図である。

【図３】励磁電流の特性を示す線図である。

【図４】他の励磁電流の特性を示す線図である。

【図５】さらに他の励磁電流の特性を示す線図である。

【図６】第２実施例のインナーローター型の同期モータ
ーの内部構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０アウターローター型の同期モーター（モータ）１２ローター（回転手段）１４ステーター（固定磁極）１６永久磁石１８継鉄２０励磁コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々磁極を生成するための所定間隔を隔
てて配置された１組の突起部を有する磁性体で形成され
た複数の固定磁極と、複数の突出部が等間隔を隔てて形成され、少なくとも１
つの該突出部が前記突起部の少なくとも１つと対応して
向き合うように回転可能に配置された磁性体で形成され
た回転手段と、前記固定磁極の１組の突起部を通過する磁束の向きが同
一方向となるように配設されると共に前記固定磁極の前
記回転手段と反対側の各々の部位に配設され、前記突起
部と該突起部に対応する突出部との間の間隙に磁束を通
過させる永久磁石と、前記複数の固定磁極の各々が配設された各々の永久磁石
の反対側に配設された継鉄と、前記固定磁極の一方の突起部と該突起部に対応する突出
部との間では前記磁束と加算される方向に通過する磁束
を形成すると共に、他方の突起部と該突起部に対応する
突出部との間では前記磁束と減算される方向に通過する
磁束を形成する複数の励磁コイルと、を備えたモーター。
【請求項２】回転手段の隣り合う突出部の間隔をＰ、
前記固定磁極の各々の１組の突起部の間隔をＰ₁、隣り
合う固定磁極について隣り合う突起部の間隔をＰ₂、
ｎ，ｍを整数とするときに、以下の関係を満たすことを
特徴とする請求項１に記載のモーター。Ｐ₁＝（ｎ＋０．５）ＰＰ₂＝（ｍ±０．２５）Ｐ