JPS62123944A - モ−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） 本発明はモータに関するものである。

（用語について） 本明細書において電機子とは回転子、固定子を問わす有
鉄芯、無鉄芯又はこれに代わるものにコイルを巻回して
磁極を生じさせる機械要素をいう。また磁極を生じさせ
るコイルであれば、必要に応じ中空のコイルを含むもの
とする。機械的構成を示すのに用いる角度の表示は各隣
接する機械要素間の中心までの機械角（幾何学的角度）
をいう。

但し電気的位相を表わす場合の表示は電気角であること
はいうまでもない。

（従来の技術） 従来、モータには、固定子をフレームの中心部に配置し
、回転子をその外周に配置するもの、或いは回転子をフ
レームの中心部に配置し、その外周に固定子を配置する
もの等があった。そして、そのいずれの構成のモータに
おいても前記回転子を回転させるためには、固定子の外
周又は内周等に複数個設けた鉄芯にコイルを巻回した電
機子に電流を通電して磁界を発生させ、該磁界を前記固
定子の外周又は内周等に沿って回転状に発生させること
により前記回転子を回転させるようにしていた。しかる
に該固定子の鉄芯にコイルを巻回する方法には、おおむ
ね全節巻と短節巻とがあった。そのうちでも全節巻の、
３相交流電流を使用するモータには、たとえば第２図に
示すような構成のものが現在広く使用されている。

例示のモータは、図示を省略したフレームの中央部に固
定子１を配置し、その外周を回転子２が回転するように
構成したもので、当該回転子２の磁極Ｎ、Ｓは、８極に
し、これに対する固定子ｌの外周に設ける、コイル収納
用のスロット３・・・・・・は２４溝、そして該スロノ
ｌ−３・・・・・・を介し、そのサイドに設けた複数個
の鉄芯４・・・・・・にコイル５・・・・・・を巻回し
て構成した電機子６・・・・・・は２４個、そして、該
電機子６・・・・・・のコイル５・・・・・・の巻線方
法は前記スロット３・・・・・・を二つ跨いでＡ、Ｂ、
Ｃの３相を重ね巻にした３相８極モータである。

同図において前記固定子ｌの鉄芯４・・・・・・に対す
るコイル５の巻回状態は図面をｉ潔にするためにコイル
は各１回だけ巻回した状態で、当該鉄芯４・・・・・・
を３（［１ｉｌ−組として、中間にスロット３・・・・
・・を二つ跨いでコイル５・・・・・・を巻回した状態
を示した。また、その巻回方向が隣接するコイルごとに
逆向きになっているのは、その部分で発生させる磁界の
向きを逆向きにするためである。

通常このように構成したモータは第３図に示す動作原理
によって作動する。同図は前記モータの固定子１におけ
る電機子６・・・・・・の磁極と回転子２の磁極との全
周３６０°を直線状に展開したある瞬間における原念図
である。

同図において、回転子２に回転力を与えるためには前記
第２図に示した固定子ｌの鉄芯４・・・・・・に巻回し
たコイル５・・・・・・にＡ、Ｂ、Ｃの３相の交流電流
を流して、電機子６・・・・・・の磁極を第３図に示す
ように左からＮＡ、ＳΔ・・・・・・、ＮＢ、ＳＢ・・
・・・・ＮＣ，ＳＣ・・・・・・のように励磁し、同図
下部に示すような３相交播磁界φＡ、φＢ、φＣの磁束
を発生させる。そして、その合成磁界（図中点線に示す
）の位置を時間の経過に伴う位相の変化によって回転状
に変化させて、前記電機子６・・・・・・の磁極に回転
磁界を作り、該回転磁界によって、前記回転子２をその
磁極の吸引、反発を利用して回転させる方法が採用され
ていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかるにこのような従来のモータについて、第２図に示
す３相８極モータを例にして、鉄芯４′、４”、４”に
巻回したコイルに流れる電流について考察すると、（１
）或る瞬間にＡ相とＢ相の電流がプラスになり、Ｃ相の
電流がマイナスとなった時点には、前記３個の鉄芯のう
ち、４〜に巻回した入相、Ｂ相、Ｃ相のコイルの電流だ
けが全部同一方向に流れ、またＣ相とＢ相の電流がプラ
スで人相の電流がマイナスになった瞬間には、鉄芯４′
に巻回したＡ相、Ｂ相、Ｃ相のコイルの電流だけが全部
同一方向に流れ、他の２鉄芯に流れる電流は、必ず１相
が他の２相に対して逆電流として流れることになる。即
ち、鉄芯４’　、４”、４”のうち、３相の電流が同一
方向に流れて励磁する力が打ら消し合わないで鉄芯が励
磁されるのは、各瞬間において一つの鉄芯だけであるこ
とになる。

（２）シたがって、前記固定子１の鉄芯４・・・・・・
に巻回したコイル５・・・・・・は、トルク発生に有効
なコイルの長さに対し、無効となる部分の長さが長くな
って、その分コスト高になる。（３）また該コイル５・
・・・・・の巻回方法は第２図かられかるようにＡ、Ｂ
。

Ｃの３相のコイルが三重の重ね巻になってしまって、そ
の重なり部分に厚みが出てしまい、これが現今の音響機
器や影（？！機器、計算（幾周辺機器等に使用するモー
タのように薄型のモータが切望されている現状において
は致命的な欠陥となる。（４）これを避けるために前記
コイル５・・・・・・の巻回方法を短節巻にすると、上
記スロット３・・・・・・を二つ跨いでの巻回はなくな
るが、やはり或る瞬間に或る磁極に励磁されるのは前記
同様に鉄芯４’、４”。

４′のうちの１個だけになってしまうことは同様で、高
トルクが期待できなくなる。（５）更に前記第２図に示
すようなコイル５・・・・・・の巻回方法を採るモータ
は、高トルクを得るためには当該コイル５・・・・・・
の巻回数を増加しなければならず、そのためには当該固
定子１に設けるスロッ１−３・・・・・・をもつと大き
なものにしなければならないので、この場合、モータ自
体の大型化を避けられなかった。

本発明は上記従来のモータの諸欠点を除去し、且つ薄型
で高トルクが得られるモータを提供することを目的とし
たものである。

（問題を解決するための手段及び作用）そのために本発
明は前記モータにおける固定子及び回転子の一方を少な
くとも２極以上のｆ！１極で構成し残る他方を複数個の
電機子で構成する。そして該電機子は、全周３６０°を
整数で除した角度の範囲内にある複数個の鉄芯に、或る
定められた１相のコイルだけを１鉄芯１コイル巻回方法
を採用して巻回して構成する。これによって前記電機子
の全周３６０°を整数で除した角度の範囲内に存在する
電機子には常に定まった或る１相の電流しか通電されな
いようにして、該電流により発生する磁束が他相の電流
により発生する磁束によって打ち消されるようなことを
なくし、その分、常に高ｌ・ルクが期待できるようにす
る。また同時に前記鉄芯に巻回するコイルは全周３６０
°を整数で除した角度の範囲内では他相のコイルと重ね
巻にする部分がない分、モータ自体の厚みを薄くできる
。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明を極単純に表わした一実施例である３相
９スロツト８極モータの概念正面図である。

同図において、図示を省略したフレーム内の中心部に固
定子ｌを配置し、該固定子ｌの外周には回転子２を回転
可能に配置する。そのために該回転子２の内周面（幾何
学的角度３６０°）に設ける磁極Ｎ、Ｓは、８等分して
、その１極当たりの３６０゜ 占める角をＴ＝４５°の機械角にして、これを交互に配
置した構成にする。

これに対し、固定子１は、その外周部にスロット３・・
・・・・を９個設け、該スロット３・・・・・・のサイ
ドには夫々鉄芯４・・・・・・が９個配置されているよ
うにする。そして該鉄芯４・・・・・・は、前記固定子
１を全周３６０°を整数で除してこれを等分する。

この場合当該整数は、設計上・当業者が適当な数を選択
できるが、実施例のように３相モータにあっては、３，
６．９等の３の倍数を選択するのが設計を容易にするが
、これに限る必要はない。ついで乍ら、２相電流のモー
タにあっては、４，６．８等の２の倍数を選択するのが
設計を容易にすることになる。また、該整数として、相
の数の２倍、３倍を採ったとき、例えば３相で整数３で
除したときは８極、６で除したときは１６極というよう
に、極の数も２倍、３倍にするのが適当である。

実施例のように整数として３を選択した場合には、当該
整数で除した角度の範囲は、その１つが＝１す；！’＝
　１２０°となる。そして、該１２０°の角度の範囲内
には、前記鉄芯４・・・・・・が全部で９個あるので、
その上の３個ずつ配分されることになる。同図において
は反時計方向に左から３（ｔｉｌｌずつに分けて行くこ
とにする。その上でこれらの鉄芯４・・・・・・に夫々
Ａ、Ｂ、Ｃの３相のコイル５・・・・・・を巻回して電
機子６を構成して行くのであるがその方法は以下のよう
にする。即ち、同図面左上から３個の鉄芯４・・・・・
・にはＡ相のコイル５・・・・・・を、図示のように隣
接するコイルの巻方向が逆になるようにして巻回し、こ
の部分には他の相の電流のコイルは巻回しない。次の３
個の鉄芯４・・・・・・にはＢ相のコイル５を巻回する
。そして残る３個の鉄芯４・・・・・・にはＣ相のコイ
ル５を巻回する。しかも該巻回方法には１鉄芯１コイル
巻回方法を採用する。

尚同図においては前記Ａ、Ｂ、Ｃの各相のコイル５・・
・・・・の鉄芯４・・・・・・への巻回数は現実には１
鉄芯ｌコイル巻回方法による多数巻となっているが図面
を簡潔にするために当該コイル５・・・・・・は１鉄芯
当たり２回巻にして示した。これにより前記固定子１の
外周部に設けた複数の電機子６・・・・・・にＡ。

Ｂ、Ｃ３相の電流を通電すると、これらの電流は前記９
個の電機子６・・・・・・のうち１２０°の角度の範囲
内にある夫々３個ずつの電機子６・・・・・・に対して
は常に定められた１相だけの電流しか流れないようにす
る。即ち、このことを別の言葉で言えば、前記固定子１
の電気角をθｅとし、機械角をθｍ、極数をＰ、その相
の数が奇数のときは相の数をＱとし、相の数が偶数のと
きはその２倍の数をＱとし、但しこの場合前記固定子ｌ
の３６０°内にたとえばＡ、Ｂ、Ｃの３相を２回にわた
って組み込むような場合は、これを６相と数えるものと
して、前記固定子ｌの外周部に複数個設けた電機或る定
まった１相の電流しか通電させないようにする、という
ことである。

もっとも、前記Ｑの数は設計上、必ずしも上記条件によ
るＱの数に限らな（でも設計は可能であるので、特許請
求の範囲には単に整数としたものである。

本発明は以上のように構成したものである。次に、その
動作について説明する。

第４図は上記本発明を実施した３相９スロツト８極モー
タの動作原理を表わした図である。

同図は上方には回転子２の磁極Ｎ、Ｓと、固定子１のＡ
、Ｂ、Ｃ３相内の或る瞬間における磁極との全周３６０
°を展開図で示すものである。

そのうち回転子２は、その磁ｐｉＡＮ、Ｓを機械周転す
るようにしである。これに対し、固定子１は電機子６・
・・・・・が３個で構成する。

そして、これらの下方には前記電機子６・・・・・・に
電流を流すことによって当該電機子６・・・・・・の磁
極に発生する或る瞬間における３相交播磁界が示されて
いる。

尚、これらの相内で磁界が逆向きになっている部分は各
電機子６・・・・・・のコイル５・・・・・・の巻回方
向が逆向きにしであるため、その発生方向が逆になるの
であり、又これらの電機子６・・・・・・に通電する３
相交流電流はＡ、Ｂ、Ｃ各１相当たり、電気角で丁πの
間隔をおいて通電し、その３倍の８πが前記固定子ｌの
全周の機械角２πに相当するものとする。そしてその１
相内における固定子磁極のこのような関係において、今
、回転子２の磁極は図中左からＮ＋　、Ｓｔ　、Ｎ２．
Ｓ２・・・・・・の順に並んでいるものとし、ここへ前
記固定子ｌの外周部に設けた電機子６・・・・・・に３
相バイポーラ１８０゛の電流を流すと、これらの電流は
前記Ａ、Ｂ、、Ｃの各相において、常に定まった１相だ
けに通電されることになる。そして、該通電により発生
する磁界は、前記Ａ、Ｂ、Ｃの各相内において、同図下
部に示すような波型を描き、固定子１のＡ、　　Ｂ、Ｃ
の各相内の電機子６・・・・・・の磁極を同図上部に記
した磁極ＮＡ、ＳＡ・・・・・・のように励磁する。

これによりＮ１はＮＡに反発しＳＡに吸引され、またＳ
ｌはＳＡに反発しＮＡに吸引されるというように以下Ｓ
４まで、いずれの磁極も図中右方向へと回転するトルク
が生じる。

そして、前記回転子２が第４図よりも右方に機械角で１
５°移動すると当該回転子２と固定子ｌにおける電機子
６・・・・・・との磁極の関係は第５図に示すようにな
る。即ち、この時点では前記Ａ、　　Ｂ、Ｃの各相に発
生する磁界の位相は電気角で６０゜進み、第５図に示す
ようにＣ相の磁界の方向が変わり、そのために当該Ｃ相
の電機子６・・・・・・の磁性が第４図とは逆になる。

このときにもＮ＋はＮＡに反発してＳＡに吸引され、Ｓ
ｌもＳＡに反発してＮＡに吸引されるというように回転
子２は右方向に回転するトルクが生じる。

以下全極にわたって回転子２を右方向に回転させるトル
クが生じる。第６図から第９図までは、いずれも各前回
より回転子２が機械角で１５“進み、電機子６・・・・
・・の磁極に発生する磁界の位相が電気角で６０“ずつ
進んだ時点における回転子２と固定子１の電機子６・・
・・・・との極性を示している。即ち、第６図ではＢ相
に発生する磁界の方向が第５図とは逆になり、第７図で
はＡ相に発生する磁界の方向が第６図とは逆になるとい
うように電機子６・・・・・・の磁極が変わって行く。

そして、たとえば回転子２が第４図から第５図に右方向
に移動する間でＮ４に逆トルクが作用するが、その場合
に、その電機子６・・・・・・の電流だけを周知の技術
を用いてカットしてしまえば良く　（例えば３相バイポ
ーラ１２０”通電）、このようにすれば前記回転子２と
固定子１の電機子６・・・・・・との磁極の関係は全て
の位置で回転子２を右方向へと回転させるトルクが生じ
ることが理解されよう。

（他の実施例） 以上は３相９スロ７１−等分のモータを例にあげて説明
したが特許請求の範囲記載の要件を満たす限り、相の数
及び極数は当業者が自由に選択設計できることはいうま
でもない。また本発明は回転子２の方に電機子６・・・
・・・を用い、固定子ｌを永久磁石等の界磁としても良
いことは勿論である。

電機子の用語例としては電動子をいうときや、場磁石に
対立した機械要素をいう例もあるがこれにこだわらない
。

また設計上特に軽量を必要とする場合においては、前記
コイル５・・・・・・は中空のコイルを本発明の電機子
６・・・・・・に用いることも可能である。

第１Ｏ図は本発明の他の実施例である３相８極モータの
概念正面図であって、この場合はすべての瞬間において
、前記実施例よりも一層有効に回転トルクを生じさせる
。

同図において、固定子１は図示を省略したフレームの中
心部に配置しその外周には回転子２を回転可能に設ける
。そして当該回転子はその全周３３６０′′ ６０’を８等分して−７−＝　４５°ごとの機械角に、
その磁極Ｎ、Ｓを交互に配置する。これに対し固定子１
はその外周部にスロソ１−３・・・・・・を９溝設けて
、そのサイドに夫々鉄芯４・・・・・・を９個設ける。

そして、該鉄芯４・・・・・・は、前記固定子１を全周
３６０°を整数で除して等分にする。この場合前記整数
の整数は３，６．９等を選択するのが設計を容易にする
が、この実施例では３を選択し、ト１＝１２０°が、そ
の三等分した一つの角度の範囲となる。ここで、この１
２０”の角度の範囲内に等分した鉄芯４・・・・・・に
図中反時計方向に左から３個ずつ、Ａ、Ｂ、Ｃの３相の
コイル５・・・・・・を■鉄芯１コイル巻回方法を採用
して全節巻にして行くことにより、Ａ、Ｂ、Ｃ各相の電
機子６・・・・・・を構成して行くのであるが、当該モ
ータの場合は、固定子１の機械角２π（３６０°）に対
し、その電気角は４倍の８πとする。そのためにこれら
の電機子６・・・・・・の磁極の占める角は、前記１２
０°の角度の範囲内における３個の鉄芯の頭部の幅を加
減して、その３個のうちの２（ＩｌｌＩの電機子６．６
は、機械角で前記回転子２の磁極Ｎ、Ｓと同じ４５゜の
広幅にし、残る１個の電機子６′は３０”の狭幅となる
ようにする。このようにすれば、これらの電機子６及び
６′の磁極の占める角は前記１２０°の角度の範囲内で
、広幅の電機子６の機械角４５°を電気角の１πとした
ときに、狭幅の電機子６′は、機械角３０”が電気角ｉ
πとなる。そして、その個数の対比は広幅の電機子６が
２個に対し、狭幅の電機子６′は１個であるので、その
３倍が８πとなり、前記固定子１の全周３６０゜内に前
記９１１１ｉ１の電機子６及び６′は丁度納まることに
なる。

次にこのように構成したモータの動作について説明する
。

第１１図は上記他の実施例である３相８極モータの動作
原理を示す図である。

同図において、上方には回転子２と固定子１の電機子６
及び６′との磁極を展開図で表わす。そのうち回転子２
は磁極Ｎ、Ｓを機械角４５°＝１πごとに８等分し、２
πで丁度一回転するように構成する。これに対し、固定
子１には機械角でその丁πごとにＡ、Ｂ、Ｃ３相の電流
を通電するよ幅の磁極を占める角の電機子６が２個とτ
πの狭幅の磁極を占める角の電機子６′が１個とで構成
する。

そして下方には前記固定子１の電機子６及び６′にＡ、
Ｂ、Ｃ３相の電流を流すことによって、これらの電機子
６及び６′の磁極に或る瞬間において発生する３相交播
磁界を電気角に基づいて示す。ここで当該３相の電流は
Ａ、Ｂ、Ｃの各１相に対し、電気角で１πの間隔をおい
て通電し、その３倍の８πが前記固定子１の全周の機械
角２πと同等になるようにしである。しかして当該ｌ相
内における磁界の電気角の１πは前記固定子１の１相内
における広幅の電機子６・・・・・・の機械角と等しい
ことになる。

このような関係において、今、回転子２の磁極は図中左
からＮ１．Ｓｌ、Ｎ２．Ｓ２・・・・・・の順に並んで
いるものとし、ここへ前記固定子ｌの電機子６．６′・
・・・・・にＡ、Ｂ、Ｃの３相の電流を流すと、これら
の電流はあらかじめ定められた各電機子６，６′に対し
、各々１相だけが流れて、これらの電流より発生する磁
束は、Ａ、Ｂ、Ｃの各１相当たり、２π−トｌπとなり
同図下方に示すような波型を描く。そしてその電気角の
３倍がθπ＋２πで８πとなり、前記固定子１の機械角
２πに対し、丁度４倍となる。

これにより前記回転子２の磁極Ｎ２は固定子１の電機子
６及び６′における磁極ＮＡに反発し、ＳＢに吸引され
、またＳ２はＳＢに反発し、ＮＢに吸引されるといった
ように以下Ｓ４までいずれの磁極も図中右方向へと回転
するトルクが生じる。但し、このときＮ＋　とＮＡ、Ｓ
ｔとＳＡとはニュートラル・ゾーンとなるが、前記回転
子２が少しでも右方向に回転するとＮ＋はＮＡに反発し
、ＳＡに吸引され、またＳｌはＳＡに反発し、ＮＢに吸
引されるといったように全極にわたって反発、吸引が行
われて回転子２には右方向に回転するトルクが生じる。

そして、前記回転子２の磁極Ｎ１が右方向に機械角で１
５“移動すると当該回転子２と固定子ｌの電機子６，６
′・・・・・・との＠極の関係は第１２図に示すように
なる。即ち、この時点では前記Ａ。

Ｂ、Ｃの各相に発生する磁界の位相は電気角で６０°進
み、第１２図に示すようにＣ相の磁界の方向が変わり、
そのためにＣ相の固定子１の電機子６．６′の極性は第
１１図とは逆になる。そのときにも、やはりＮ１はＮＡ
に反発し、ＳＡに吸引され、ＳｔはＳＡに反発してＮＡ
に吸引されるというように、どの瞬間においても回転子
を右方向に回転させるトルクを生じるので一層薄型高ト
ルクモー夕が設計できる。

以上の実施例は、いずれもモータ外部からの電源として
、多相の交流電流を導入する多相交流モータを例示した
が、本発明はこれに限る必要はなく、整流子を持った交
流モータ、さらには、直流電源による回転子の磁極の位
置をセンサで検知してこれに応じた電流を電機子に通電
させて、トルク発生に適正な磁界を生じさせるモータに
も通用できることは言うまでもない。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成し、且つ動作するものである
。しかして固定子１及び回転子２のうちの一方は少なく
とも２極以上の磁極で構成し、且つ他方については複数
の電機子で構成すると共に、該電機子は３６０°を整数
で除して等分し、その等分した角度の範囲内にある電機
子には、あらかじめ定められた１相の電流しか流れない
ように構成したものであるから、（１１本発明に係るモ
ータは前記３６０°を整数で除した角度の範囲内にある
電機子が発生させる磁束は、他の相の電流により発生す
る磁束によって打ち消されることがなく、したがってコ
イル巻回数に比して高１−ルクを得ることが期待できる
。（２）シかも該モータは前記電機子にコイルを巻回す
るにあたり通数のスロットを跨いでの重ね巻の部分がな
いので、その公簿型化が可能となり、これを特に音響機
器、影像機器、５計算機周辺機器等に使用するとき、そ
の設置位置や設置スペースの配分等に苦慮する必要がな
くなる。またコイルの正ね巻がないことは、モータの自
動組立機械による製造を容易にする。（３１更に前記電
機子に巻回するコイルは全て１−ルク発生に有効に使用
されているので習作にあたり、低コストが期待できる、
等数々の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である３相９スロット等分８
極モータの概念正面図、第２図は従来の３相８極（重ね
巻）モータの概念正面図、第３図は同モータの動作原理
を表わした図、第４図、第５図は本発明の一実施例であ
る３相９スロット等分８極モータの動作原理の説明のた
め、回転子と電機子の磁界を対比させた図、第６図、第
７図。 第８図、第９図は同前記回転子と電機子を対比した図、
第１０図は同、他の実施例である３相８極モークの概念
正面図、第１Ｉ図、第１２図は同モータの動゛作原理を
説明するため回転子と電機子の磁界を対比させた図であ
る。 図中１・・・・固定子、２・・・・回転子、３・・・・
スロット、４．４′・・・・鉄芯、５・・・・コイル、
６，６′・・・・電機子。 第１図 Ａ 第２図 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年９月３０日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 ２、発明の名称　　　　モータ ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京都港区赤坂２−１７−２２ ６、補正により増加する発明の数　　　　　　なし８、
補正の内容 （１）明細書を別紙のとおり訂正する。 （２）図面を別紙のとおり差し替える。 ９、添付書類の目録 （１）補正した明細書　　　　　　　　１通（２）補正
した図面　　　　　　　　　１通明　　　細　　　　書 １、発明の名称　モータ ２、特許請求の範囲 固定子及び回転子のうちの、一方はほぼ同一の中心角を
占める磁極で構成し、他方については複数個の電機子で
構成すると共に、該複数個の電機子のうち、３６０°の
中心角を等分した或る一つの角度の範囲内に在る複数個
の電機子には、或る一つの相の電流だけしか流さないよ
うに配線・構成したことを特徴とするモータ。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明はモータに関するものである。 （用語について） 本明細書において磁極とは永久磁石・電磁石等のように
一定の磁性の磁界を生じさせる機械要素を言い、電機子
とは回転子、固定子を問わず、有鉄心・無鉄心またはこ
れに代わるものにコイルを巻回して磁界を生じさせる機
械要素をいう。また磁極を生じさせるコイルであれば、
必要に応じ、空芯のコイルを含むものとする。 また数個のコアをまとめて、これに１つのコイルを巻回
した電機子、および隣接する各コアにコイルを同一方向
に巻回した電機子のように、１（磁極として機能するも
のは、それぞれ１個の電機子と看薇す。 磁極および電機子の占める角度とは、各隣接する各機械
要素との境界から境界までの中心角を言い、各隣接する
機械要素との中間に空隙があるときは、その空隙の中心
から空隙の中心までの中心角をいう。但し、電気的位相
を表す場合の表示は電気角であることはいうまでもない
。 （従来の技術） 従来、モータには、固定子をフレームの中心部に配置し
、回転子をその外周に配置するもの、或いは回転子をフ
レームの中心部に配置し、その外周に固定子を配置する
もの等があった。そして、固定子の鉄芯にコイルを巻回
する方法には、おおむね全節巻と短節巻とがあった。そ
のうちでも全節巻の、３和文番電流を使用するモータに
は、たとえば第２図に示すような構成のものが現在広く
使用されている。 例示のモータは、図示を省略したフレームの中央部に固
定子１を配置し、その外周を回転子２が回転するように
構成したもので、当該回転子２の４１ｉＮ、ｓは、８極
にし、これに対する固定子１の外周に設ける、コイル収
納用のスロット３・・・・・・は２４溝、そして該スロ
ット３・・・・・・を介し、そのサイドに設けた複数個
の鉄芯４・・・・・・にコイル５・・・・・・を巻回し
て構成した電機子６・・・・・・は２４個、そして、該
電機子６・・・・・・のコイル５・・・・・・の巻線方
法は前記スロット３・・・・・・を二つ跨いでＡ、Ｂ、
Ｃの３相を重ね巻にした３相８極モータである。 同図において前記固定子１の鉄芯４・・・・・・に対す
るコイル５の巻回状態は図面を簡潔にするためにコイル
は各１回だけ巻回した状態で、当該鉄芯４・・・・・・
を３個一組として中間にスロット３・・・・・・を二つ
跨いでコイル５・・・・・・を巻回した状態を示した。 また、その巻回方向が隣接するコイルごとに逆向きにな
っているのは、その部分で発生させる磁界の向きを逆向
きにするためである。 通常このように構成したモータは第３図に示す動作原理
によって動作する。同図は前記モータの固定子１におけ
る電機子６・・・・・・の磁極と回転子２の磁極との全
周２π（３６０°）を直線状に展開した或る瞬間におけ
る概念図である。 同図において、回転子２に回転力を与えるためには前記
第２図に示した固定子１の鉄芯４・・・・・・に巻回し
たコイル５・・・・・・に３相の交番電流を流して、電
機子６・・・・・・の磁極を第３図に示すように左から
ＮＡ、ＳＡ・・・・・・、ＮＢ、ＳＢ・・・・・・ＮＣ
，ＳＣ・・・・・・のように励磁し、同図下部に示すよ
うな３和文番磁界φＡ、φＢ、φＣの磁束を発生させる
。そして、その合成磁界（図中点線に示す）の位置を時
間の経過に伴う位相の変化によって回転状に変化させて
、前記電機子６・・・・・・の磁極に回転磁界を作り、
該回転磁界によって、前記回転子２をその磁極の吸引、
反発を利用して回転させる方法が採用されている。 （発明が解決しようとする問題点） しかるにこのような従来のモータについて、第２図に示
す３相８極モータを例にして、鉄芯４′、４’、４″′
に巻回したコイルに流れる電流について考察すると、（
１１或る瞬間にＡ相とＢ相の電流がプラスになり、Ｃ相
の電流がマイナスとなった時点には、前記３個の鉄芯の
うち、４″′に巻回したＡ４旧　Ｂ相、Ｃ相のコイルの
電流だけが全部同一方向に流れ、またＣ相とＢ相の電流
がプラスでＡ相の電流がマイナスになった瞬間には、鉄
芯４′に巻回したＡ相、Ｂ相、Ｃ相のコイルの電流だけ
が全部同一方向に流れ、他の２鉄芯に流れる電流は、必
ず１相が他の２相に対して逆電流として流れることにな
る。即ち、鉄芯４′、４”、４１のうち、３相の電流が
同一方向に流れて励磁する力が打ち消し合わないで鉄芯
が励磁されるのは、各瞬間において一つの鉄芯だけであ
ることになる。 （２）シたがって、前記固定子ｌの鉄芯４・・・・・・
に巻回したコイル５・・・・・・は、１−ルク発生に有
効なコイルの長さに対し、無効となる部分の長さが長く
なって、合理的でない。 （３）また該コイル５・・・・・・の巻回方法は第２図
かられかるようにＡ、Ｂ、Ｃの３相のコイルが三重の重
ね巻になってしまって、その重なり部分に厚みが出てし
まい、これが現今の音響機器や影像機器、計算機周辺機
器等に使用するモータのように薄型のモータが切望され
ている現状においては致命的な欠陥となる。（４）これ
を避けるために前記コイル５・・・・・・の巻回方法を
１ポ一ル１コイル巻回にすると、上記スロット３・・・
・・・を二つ跨いでの巻回はなくなるが、やはり或る瞬
間に或る磁極に励磁されるのは前記同様に鉄芯４’、４
’、４′＃のうちの１個だけになってしまうことは同様
で、高トルクが朋待できなくなる。（５）更に前記第２
図に示すようなコイル５・・・・・・の巻回方法を採る
モータは、高トルクを得るためには当該コイル５・・・
・・・の巻回数を増加しなければならず、そのためには
当該固定子１に設けるスロット３・・・・・・をもつと
大きなもの　　　。 にしなければならないので、この場合、モータ自体の大
型化が避けられなかった。 本発明は上記従来のモータの諸欠点を除去し、且つ薄型
で高トルクが得られるモータを提供することを目的とし
たものである。 （問題を解決するための手段及び作用）そのために本発
明は前記モータにおける固定子及び回転子の一方をほぼ
同一の中心角を占める磁極で構成し、残る他方を複数個
の電機子で構成する。そして該電機子は、全周３６０°
の中心角を等分した或る一つの角度の範囲内に在る複数
個の鉄芯に、或る定められた１相の電流しか通電されな
いようにして、該電流により発生する磁束が他相の電流
により発生する磁束によって打ち消されるようなことを
なくし、その分、常に高トルクが期待できるようにする
。また同時に前記鉄芯に巻回するコイルは、１ポ一ル１
コイル壱回方法によることにして、同−鉄心内で或る相
のコイルが他相のコイルと重ね巻になる部分がないよう
にして、その分、厚みの少ないモータを提供するもので
ある。 （実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。 第１図は本発明をごく単純に表わした一実施例である３
相９スロツト８極モータの概念正面図である。 同図において、図示を省略したフレーム内の中心部に固
定子１を配置し、該固定子１の外周には回転子２を回転
可能に配置する。そのために該回転子２の内周面に設け
る磁極Ｎ、Ｓは、２πを８等分して、そのｌ極光たりの
占める角度を２π÷８＝π／４の機械角にして、これを
交互に配置した構成にする。 これに対し、固定子ｌは、その外周部にスロット３・・
・・・・を９個設け、該スロット３・・・・・・のサイ
ドには夫々鉄芯４・・・・・・が９個配置されているよ
うにする。そして該鉄芯４・・・・・・は、２πを９等
分した中心角を占める９個の電機子６とする。 この場合当該固定子の数を幾個にするか、従ってスロッ
ト数を幾個にするかは、当業者が適当な数を選択できる
が、実施例のように３相モータにあっては、３個、６個
、９個、１２個というように相の数である３の倍数を選
択するのが設計を容易にすることになる。 また極数も、実施例のように９スロツト８極の構成と同
様に設計する場合には、１８スロツトなら１６極という
ように、極数を加算すれば実施例と全く同様に設計でき
るが、その他の設計を選択できることはいうまでもない
。 次に前記９個の電機子６の占める中心角を或る数で等分
するのであるが、これもやはり３相のときは、３．６．
９というように、３の倍数で等分するのが望ましい。た
だし、相の数が偶数のときは４．８．１２というように
相の数の２倍の数の倍数で等分するのが望ましい。その
理由は、例えば２相の場合人相、Ｂ相、τ相、τ相とい
うように、相の数の２倍の種類の位相の異なった電流が
流れ、それぞれの相の流れる範囲が同じ中心角を占める
ようにするのが、モータの回転をスムーズにするのに適
当だからである。 実施例のように中心角を３で等分した場合にはその等分
した中心角の一つは、 ２π÷３＝２π／３となる。 そして、前記鉄芯４・・・・・・が全部で９個あるので
、その２π／３の角度の範囲内には、９個の１／３の３
個ずつ配分されることになる。 同図で説明すれば反時計方向に左上から２π／３の角度
毎に３個ずつの鉄心に分けて行くことにする。その上で
これらの鉄芯４・・・・・・に夫々Ａ、Ｂ。 Ｃの３相のコイル５・・・・・・を巻回して電機子６を
構成して行くのであるがその方法は以下のようにする。 即ち、同図面左上から３個の鉄芯４・・・・・・にはＡ
相のコイル５・・・・・・を、図示のように隣接するコ
イルの巻回方向が逆になるようにして巻回し、この部分
には他の相の電流のコイルは巻回しない。 次の３個の鉄芯４・・・・・・にはＢ相のコイル５を巻
回する。そして残る３個の鉄芯４・・・・・・にはＣ相
のコイル５を巻回する。 しかも該巻回方法には１ポ一ル１コイル巻回方法を採用
する。尚同図においては前記Ａ、Ｂ、Ｃの各相のコイル
５・・・・・・の鉄芯４・・・・・・への巻回数は現実
には１ポ一ル１コイル巻回方法による多数巻となってい
るが図面を簡潔にするために当該コイル５・・・・・・
は１鉄芯当たり２回巻にして示した。 これにより前記固定子ｌの外周部に設けた複数の電機子
６・・・・・・にＡ、Ｂ、Ｃ３相の電流を通電すると、
これらの電流は前記９個の電機子６・・・・・・のうち
２π／３の角度の範囲内にある夫々３個ずつの電機子６
・・・・・・に対しては常に定められた１相だけの電流
しか流れないようにする。 本発明は以上のように構成したものである。４次に、そ
の動作について説明する。 第４図は上記本発明を実施した３相９スロツト８橿モー
タをバイポーラ１８０゛通電により動作させる原理を表
わした図である。 同図は上方には回転子２の磁極Ｎ、Ｓと、同定子１のＡ
、Ｂ、Ｃ３相内の或る瞬間における磁極との全周２πを
展開図で示すものである。 そのうち回転子２は、その磁極Ｎ、Ｓを機械角でπ／４
ごとに８等分されており、２πの角度で丁度１回転する
ようにしである。これに対し、固定子ｌは２π／３の角
度の範囲ごとに３相の電流を通電するようにしてあり、
その各１相は、２π／９の角度を占める電機子６・・・
・・・が３個で構成する。 そして、これらの下方には前記電機子６・・・・・・に
電流を流すことによって当該電機子６・・・・・・の磁
極に発生する或る瞬間における磁界を示している。 尚、これらの相内で隣接する電機子の磁界が逆向きにな
っている部分は各電機子６・・・・・・のコイル５・・
・・・・の巻回方向が逆向きにしであるため、磁界の発
生方向が逆になるのである。 そして、該通電により或る瞬間において発生する磁界は
、前記Ａ、Ｂ、Ｃの各相内において、同図下部に示すよ
うな波型を描き、固定子１のＡ。 Ｂ、Ｃの各相内の電機子６・・・・・・の磁極を同図上
部に記した磁極ＮＡ、ＳＡ・・・・・・のように励磁す
る。 これによりＮ１はＮＡに反発しＳＡに吸引されまたＳｌ
はＳＡに反発しＮＡに吸引されるというように以下Ｓ４
まで、いずれの磁極も図中右方向へと回転する出力が生
じる。 そして、前記回転子２が第４図よりも右方に機械角でπ
／１２移動すると当該回転子２と固定子１における電機
子６・・・・・・との磁極の関係は第５図に示すように
なる。即ちこの時点では前記Ａ、　　Ｂ、Ｃの各相に通
電する電流の位相は電気角でπ／３進み、第５図に示す
ようにＣ相の電流の方向が逆になるので、そのために当
該Ｃ相の電機子６・・・・・・の磁極が第４図とは逆に
なる。このときにもＮ、はＮＡに反発してＳＡに吸引さ
れ、Ｓｌ　もＳＡに反発してＮＡに吸引されるというよ
うに回転子２は右方向に回転する出力が生じる。 以下全極にわたって回転子２を右方向に回転させる出力
が生じる。第６図から第９図までは、いずれも各前回よ
り回転子２が機械角でπ／１２進み、電機子６・・・・
・・に通電する電流の位相が電気角でπ／３ずつ進んだ
時点における回転子２と固定子１の電機子６・・・・・
・との極性を示す。 即ち、第６図ではＢ相に発生する磁界の方向が第５図と
は逆になり、第７図ではＡ相に発生する磁界の方向が第
６図とは逆になるというように固定子１の電機子６・・
・・・・のＩｆｆ　４１が変わって行く。そして、たと
えば回転子２が第４図から第５図に右方向に移動する間
でＳ、及びＮ４に逆トルクが作用するが、その場合に、
その電機子６・・・・・・の電流だけを通常の技術を用
いてカットしてしまえば良く　（例えば３相バイポ一ラ
１２０°通電）、このようにすれば前記回転子２と固定
子１の電機子６・・・・・・との磁極の関係は全ての位
置で回転子２を右方向へと回転させるトルクが生じるこ
とが理解されよう。 （他の実施例） 以上は３相９スロット等分のモータを例にあげて説明し
たが本発明は回転子２の方に電機子６・・・・・・を用
い、固定子１を永久磁石等の界磁としても良いことは勿
論である。 電機子の用語例としては電動子をいうときや、場磁石に
対立した機械要素をいう例もあるがこれにこだわらない
。 また設計上特に軽量を必要とする場合においては、前記
コイル５・・・・・・は空芯のコイルを本発明の電機子
６・・・・・・に用いることも可能である。 第１Ｏ図は本発明の他の実施例である３相８極モークの
概念正面図であって、この場合はすべての瞬間において
、前記実施例よりも一層有効に回転トルクを生じさせる
。 同図において、固定子１は図示を省略したフレームの中
心部に配置し、その外周には回転子２を回転可能に設け
る。そして当該回転子は、その全周２πを８等分して２
π／８＝π／４ごとの機械角に、その磁極Ｎ、Ｓを交互
に配置する。これに対し固定子１はその外周部にスロッ
ト３・・・・・・を９溝設けて、そのサイドに夫々鉄芯
４・・・・・・を９個設ける。そして、該鉄芯４・・・
・・・は、前記固定子１を全周２πを３で等分する。 この場合前記等分する数は３，６．９等を選択するのが
設計を容易にするが、この実施例では３を選択し、２π
÷３＝２π／３の角度が、その３等分した一つの角度の
範囲となる。 ここで、この２π／３の角度の範囲内にある鉄芯４・・
・・・・に図中反時計方向に左から３個ごとに、Ａ、　
Ｂ、　Ｃの３相のコイル５・・・・・・を１ポ一ル１コ
イル巻回方法を採用して全節巻にして行くことにより、
Ａ、Ｂ、Ｃ各相の電機子６・・・・・・を構成して行く
のであるが、これらの電機子６・・・・・・の磁極の占
める角は、前記２π／３の角度の範囲内における３個の
電機子の幅を加減して、その３個のうちの２個の電機子
６．６は、機械角で前記回転子２の磁極Ｎ、Ｓと同じπ
／４の広幅にし、残る１個の電機子６′はπ／６の狭幅
となるようにする。 このようにすれば、これらの電機子６及び６′の電機子
の占める角度は、前記２π／３の角度の範囲内で、広幅
の電機、子６の占める角度はπ／４で狭幅の電機子の占
める角度はπ／６であるから、広幅の電機子６が２個と
狭幅の電機子６′が１個で丁度２π／３の角度となり、
全体でみても、広幅の電機子６個と狭幅の電機子３個と
で、全体が２πに納まることになる。 勿論、設計上はこの数値にとられれる必要はなく、広幅
の電機子の間に狭幅の電機子を等分に配置して全体が２
πに納まるようにすればよいのである。たとえば、広幅
の電機子をπ／８とし、また狭幅の電機子をπ／１２と
して、広幅の電機子１２個と狭幅の電機子６個とを配置
して、全体を２ｆｔに構成することもできる。 次にこのように構成したモータの動作について説明する
。 第１１図は上記他の実施例である３相８極モータの動作
原理を示す図である。 同図において、上方には回転子２と固定子１の電殿子６
及び６′との磁極を展開図で表わす。 そのうら回転子２は磁極Ｎ、Ｓを機械角π／４ごとに８
等分する。これに対し、固定子１の電機子６および６′
には機械角で２π／３の範囲ごとにＡ、Ｂ、Ｃ３相の電
流を通電するようにする。 そして該１相内は、機械角でπ／４の中心角を占める広
幅の電機子６が２個とπ／６の中心角を占める狭幅の電
機子６′が１個とで構成する。 そして下方には、前記固定子１の電機子６及び６′にＡ
、Ｂ、Ｃ３相の電流を流すことによって、これらの電機
子６及び６′の磁極に或る瞬間において発生する３和文
番磁界を示す。 これにより前記回転子２の磁極Ｎ２は固定子１の電機子
６及び６′における磁極ＮＡに反発し、ＳＢに吸引され
、またＳ２はＳＢに反発し、ＮＢに吸引されるといった
ように以下Ｓ４までいずれの回転磁極も図中右方向へと
回転する出力が生じる。但し、このときＮ１とＮＡ、Ｓ
、とＳＡとはニュートラル・ゾーンとなるが、前記回転
子２が少しでも右方向に回転するとＮ１はＮＡに反発し
、ＳＡに吸引され、またＳＩはＳＡに反発し、ＮＢに吸
引されるといったように全極にわたって反発・吸引が行
われて回転子２には右方向に回転する出力が生じる。 そして、前記回転子２の磁極Ｎ１が右方向に機械角でπ
／１２移動すると当該回転子２と固定子１の電機子６．
６′・・・・・・との磁極の関係は第１２図に示すよう
になる。即ち、この時点では前記Ａ、Ｂ、Ｃの各相に通
電する電流の位相は電気角でπ／３進み、第１２図に示
すようにＣ相の磁界の方向が変わり、そのためにＣ相の
固定子ｌの電機子６，６′の極性は第１１図とは逆にな
る。そのときにもやはりＮ、はＮＡに反発し、ＳＡに吸
引され、Ｓ、はＳＡに反発してＮＡに吸引されるという
ように、どの瞬間においても回転子を右方向に回転させ
るトルクを生じるので一層薄型高トルクモータが設計で
きる。 以上の実施例は、いずれも多相の交番電流を使用する多
相交流モータを例示したが、本発明はこれに限る必要は
なく、整流子を持ったモータ、さらには、回転子の磁極
の位置をセンサで検知して出力発生に適正な磁界を生じ
させるモータにも適用できることは言うまでもない。 また一つの相の電流を流す中心角の範囲（上記実施例で
いえば２π／３の角度）の中の隣接する各電機子の間で
は、コイルのを凹方向を逆にして同一相の電流を流した
説明にしたが、コイルの巻回方向を逆にしないで、その
代わり該逆巻きにすべきコイルには、その相の電流と位
相が電気角でπだけ異なった電流を流しても同効であり
、上記実施例と等測的構造と言える。 （発明の効果） 本発明は以上のように構成し、且つ動作するものである
。しかして固定子１及び回転子２のうちの一方は同一の
中心角を占める磁極で構成し、且つ他方については複数
の電機子で構成すると共に、該電機子は３６０°の中心
角を等分した或る角度の範囲内にある電機子には、あら
かじめ定められたｌ相の電流しか流れないように構成し
たものであるから、（１１本発明に係るモータは、前記
３６０°を等分した角度の範囲内にある複数個の電機子
が発生させる磁束は、他の相の電流により発生する磁束
によって打ち消されることがなく、したがってコイル巻
回数に比して高トルクを得ることが期待できる。（２）
シかも該モータは前記電機子にコイルを巻回するにあた
り適数のスロットを跨いでの重ね巻の部分がないので、
その公簿型化が可能となり、これを特に音響機器、影像
機器、計算機周辺機器等に使用するとき、その設置位置
や設置スペースの配分等に苦慮する必要がなくなる。 またコイルの重ね巻がないことは、モータの自動組立機
械による製造を容易にする。（３）更に前記電機子に巻
回するコイルは全てトルク発生に有効に使用されている
ので、使用電力およびモータ重量に対する効率の良いモ
ータが期待できる。等数々の効果がある。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例である３相９スロット等分８
極モータの概念正面図、第２図は従来の３相８極（重ね
巻）モータの概念正面図、第３図は同モータの動作原理
を表わした図、第４図、第５図は本発明の一実施例であ
る３相９スロット等分８極モータの動作原理の説明のた
め、回転子と電機子の磁界を対比させた図、第６図、第
７図。 第８図、第９図は同前記回転子と電機子を対比した図、
第１０図は他の実施例である３相８極モータの概念正面
図、第１１図、第１２図は同モータの動作原理を説明す
るため回転子と電機子の磁界を対比させた図である。 図中１・・・・固定子、２・・・・回転子、３・・・・
スロット、４，４′・・・・鉄芯、５・・・・コイル、
６，６・・・・電機子。 第１図 第２図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定子及び回転子のうちの、一方は少なくとも２極以上
   の磁極で構成し、他方については複数の電機子で構成す
   ると共に、該電機子のうち、３６０°を整数で除した角
   度の範囲内に在る電機子には或る１つの相の電流だけし
   か流さないように配線・構成したことを特徴とするモー
   タ。