JPS62239840A - 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。

（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いい、電
機子とは回転子、固定子を問わす有鉄心・無鉄心または
これに変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、■磁極として機能するもの
は、それぞれ１個の電機子と看做す。

磁極および電機子の占める中心角とは、各隣接する機械
要素との境界から境界までの中心角をいい、各隣接する
機械要素との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表すこともある。

（従来の技術） 従来、モータには誘導モータ、同期モータおよび整流子
モータ等がある。これらのモータのうち例えばフレーム
内の中心部に固定子を配置し、該固定子の外周に回転子
を配置するように構成したものにおいては、固定子の外
周に回転磁界を作るため、当該固定子の外周に設けた複
数個のコアにコイルを巻回するものが通常であるが、そ
の巻回方法には全節奏と短節巻等の巻線方法があり、そ
のうちでも全節奏の三相交番電流を使用するモータは、
第２図に正面概念図を示すような構成したものが広（知
られている。

例示のモータは回転子５　（ロータ）が８極で、固定子
１　（ステータ）の外周に設けられた、２４個の電機子
２を備えている。そして同図は上記のような固定子１に
、図面を簡潔にするために一対のスロット３には１回だ
けしかコイルを巻かない状態で示した正面概念図である
が、コイル４は、固定子１に設けた複数個の固定電機子
２・・・・・・に対し、中間にスロット３・・・・・・
を夫々二つ跨いでＡ、　Ｂ、Ｃの３相のコイルを重ね巻
に巻回して構成するものである。

次にこのようなモータの動作原理を第３図に示す。同図
上部には第２図のモータの回転子５・固定子１の外周２
π（３６０°）の機械角を直線状に展開した概念図を示
し、下部には前記固定子に３和文番電流を通電すること
によって生じる成る瞬間における発生磁界を示すもので
ある。

即ち、各電機子には成る瞬間において、３和文番の磁界
φえ、φ６．φ、を発生させ、その合成磁界（同図点線
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当該固定子１の電機子２の外周に
回転磁界を作り、該回転磁界によって前記回転子５の磁
極Ｎ、　　Ｓを吸引、反発させて回転させるようにして
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３相８極のモータに例をとれば、
（１１上記のような巻回方法では、第３図下部の図面を
見ればわかるとおり、Φヶ、Φ３．Φ、の各磁束が殆ど
の位置で互いに打ち消し合って電機子２にその合成磁界
を発生させている。このため固定子１の電機子２に通電
される電流は充分且つ効率的に出力発生のために使用さ
れているとはいえない。（２）また第２図に示すように
、コイルは二つのスロット３を跨いで巻回するから、同
図でみられるように、例えば３相のコイルを巻けば固定
子１の各鉄心にはコイルが３層に重ね巻きされてしまう
ことになる。したがって、コイルの重なり部分の厚みが
でてしまって、これが特に各種ディスク回転用モータの
ように、薄型に構成しようとする場合には致命的な欠陥
となる。もっとも１ボ一ル１コイル巻においては、上記
のようなスロットを跨ぐことはないがその代わり、全部
巻状態が達成され得ない。（３）その他に、このような
コイルの巻回方法を採るモータは、高出力を得るために
は当該コイルの巻回数を増加してやらなければならず、
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い、等の欠点
があった。

本発明は上記従来のモータの諸欠点を除去し、且つ薄型
で高出力の得られるモータを提供するものである。

（問題を解決するための手段および作用）本発明は固定
子１と回転子５のうちの一方を、全周２πの角度を整数
で除した中心角を占めるほぼ均等な幅の磁極で構成する
。ここまでは従来のモータと同じである。

ところが本発明においては、前記磁極に対応する各電機
子の中心角に占める角度を同一にせず、全周２πの角度
を相の数の倍数で除した範囲内に在る電機子は２種類以
上の異なる幅を有する電機子で構成し、これによって前
記磁極と該電機子との間の位置関係に、後に述べるよう
に常にズレを生じさせて高い出力を得るようにしたこと
、および等分した各々の中心角の範囲内に在る電機子に
は必ず１つの相の電流の流れるコイルしか巻回せず、他
の相の電流の流れるコイルを重ね巻きしないことによっ
て、前記従来のモータに見られるような、コイル４を電
機子２に重ね巻きすることによってモータに厚みが生じ
たり、コイルによって発生する磁束が他の相の電流によ
って打ち消されることがないようにし、それによって電
流を効率よく利用して出力に変化させ、以て薄型軽量に
設計することのできるモータで而も巻き込みコイルの量
に比して高出力の得られるモータを提供することを目的
とするものである。

（実施例１） 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図は本発明のモータの一実施例である３相１０極モ
ータの概念正面図である。但し、固定子１の電機子２，
２′のコイル４は、現実はｌ鉄芯に多数巻回しているが
、図面の繁雑をさけるため、コイルの巻数を各２回巻き
で示した。

同図において、図示を省略したフレーム内に配置した固
定子１の外周に電機子２．２′・・・・・・を設け、電
機子２．２′・・・・・・は各電機子間のスロ７）３・
・・・・・にコイル４を巻回して構成し、この周囲に回
転子５を配置し、固定子１の電機子２．２′・・・・・
・の外周を回転子５が回転するようにする。そして当該
回転子５の内周面２πの角度を整数、例えば１０で等分
してπ１５の中心角を占める回転子５の各磁極Ｎ、Ｓを
交互にに配置した構成にする。なお回転磁極は永久磁石
または直流を流すためのコイルを巻いた電機子で構成す
る。

一方、これに対し固定子１は、その外周部の１２個の鉄
心に図示のようにコイル４　（但し２回巻きで表してい
る）を巻いた電機子２，２′・・・・・・を設けた構成
にする。但し、ここで該固定子１の電機子２，２′・・
・・・・は、相の数３の倍数、ここでは１倍を採り、全
周２πの角度を３で等分した２π／３の中心角毎にＡ、
Ｂ、Ｃの３相に分割し、この範囲内に前記電機子２．２
′・・・・・・が夫々４個ずつ配置されるようにする。

さらに該２π／３の中心角を占める範囲内に、広幅の電
機子２と狭幅の電機子２′とを配置し、且つ両者の中心
角に占める角度の合計が２π／３に丁度納まるようにし
なければならない。

すなわち、これらの電機子２．２′の占める中心角の合
計が２π／３となるようにしなければならないのである
から、この実施例では幅広の電機子２の占める中心角は
それぞれπ１５、狭幅の電機子２′の占める中心角はπ
／１５となるようにし、広幅の電機子２を３個と、狭幅
の電機子２′１個とを前記２π／３の中心角の範囲内に
均等に配置して設計する。

これにより、広幅の電機子２と、狭幅の電機子２′との
中心角に占める角度の合計は ３×π１５＋ＩＸπ／１５−２π／３ となって前記全周２πの角度を３等分した範囲内に納ま
る。

言い換えれば、各電機子２．２′の占める中心角は、２
π／３の中心角を３：３：３：１で内分した幅に構成す
るということになる。

このようにして他の中心角を占める部分も同様に広、狭
の各電機子２，２′を同様に配置する。

そして該各固定子１の電機子２．２′・・・・・・に、
２π／３の中心角を介してＡ、Ｂ、Ｃの３相に電流を各
相毎に通電する。　この場合、各コイル４の配線は図示
のように、成る電機子２．２′には成る１つの相の電流
しか流さず、他の相のコイルを重ね巻きしないように構
成する。　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４図は上記３相１０極モータの動作原理を示すために
、第２図同様に全周２πの角度を直線状に展開した成る
瞬間における概念図を示す。

同図において、上部の回転子５と下部の固定子１の電機
子２，２′とは、それらの磁極を展開図で表しである。

そのうち回転子５は、その磁極Ｎ、Ｓをπ１５の角度ご
とに５等分し、全周２πの角度を１０等分したことを示
し、これに対し固定子１の電機子２．２′には２π／３
の中心角毎にＡ、Ｂ、Ｃの３相に電流を各相毎に通電す
る。そして該１相内には前記のように広幅を占める電機
子２を３個と、狭幅の電機子２′の１個を等分に配置し
た状態を示すものとする。

そして下部には前記固定子１の電機子２，２′に３和文
番電流を流すことによって成る瞬間に発生した３和文番
磁界の方向を示す。ここで同１相内で磁界が逆向きにな
っているのは、各電機子２．２′の巻き方向が逆である
ためである。

このような関係において、今、回転子５の磁極は図中左
からＮｌ、ＳＩ、Ｎｚ　、Ｓｚ・・・・・・の順に並ん
でいるものとし、ここで前記固定子１の電機子２，２′
・・・・・・に巻回したコイル４・・・・・・に３和文
番電流を流すことによって発生するその磁界は、成る瞬
間においてＡ、Ｂ、Ｃの各相ごとに同図下部に示すよう
な波形を描く。そして該固定子１のＡ、Ｂ、Ｃ各相内の
電機子２．２′・・・・・・の磁極を、同図内に記した
磁極の記号ＮＡ、ＳＡ・・・・・・のように励磁する。

このとき同図の回転子５のＳ２はＮＢに吸引され、Ｎ、
はＮＢから反発され、且つＳＨに吸引され、Ｓ、はＳＢ
に反発され且つＮＢに吸引されるというように、以下Ｓ
、まで、回転子５のいずれの磁極も図面右方向へと回転
する出力を生じる。

但しＮ、とＮＡ、Ｓ、とＳＡ、Ｎ、とＮＡとはそれぞれ
ニュートラル・ゾーンとしてこの瞬間には出力を生じな
いが、回転子５が少しでも右へ動くと、やはりＮｌ　は
ＮＡに反発し、且つＳＡに吸引され、ＳＩ　もＳＡに反
発し、且つＮＡに吸引されるというように、回転子５の
各磁極が右方向に回転する出力を生じる。

そして前記回転子５の磁極が、右方に機械角でπ／１５
移動すると当該回転子５と固定子１の電機子２，２′の
磁極との関係は第５図に示すようになる。　　゛ 即ちこの瞬間には、回転子５の位置が第４図のそれより
も右に機械角でπ／１５進んでいる。

これに対し電機子２，２′に通電している３和文番電流
は電気角でπ／３だけ進行するので、ここではＢ相の電
機子２．２′の磁界の方向が第４図の瞬間と逆になる。

この瞬間にもやはり、Ｎ１はＮＡに反発されてＳＡに吸
引され、Ｓ、もＳＡに反発され且つＮＡに吸引されると
いうように、やはり回転子５を右方向に回転させる出力
を生じる。但し、第５図の瞬間には、Ｓ２とＳＢ、Ｎ３
とＮＢ、Ｓ３とＳＢとがそれぞれニュートラル・ゾーン
となるが、これも回転子５が少し右方向に回転したとき
には、やはり回転子５を右方向に回転させる出力を生じ
る。

第６図は回転子５と電機子２．２′との極性を示したも
のであるが、第５図よりもさらに回転子５が右方向に機
械角でπ／１５回転し、且つ電機子２．２′に通電して
いる３和文番電流の位相も第５図の瞬間よりもπ／３進
んだ瞬間における回転子５および電機子２，２′に生じ
ている磁界の極性を示している。

即ち、この時点でも回転子５は機械角でπ／１５右に進
み、電機子２．２′に通電する電流の位相も第５図より
も電気角でπ／３だけ進んだから、Ｃ相に流れる電流の
方向が変わり、Ｃ相の電機子２，２′の発生する磁界の
方向が第５図とは逆になっている。

この時点においても、やはり、Ｎ１はＮＡと反発してＳ
Ａに吸引され、ＳｌもＳＡに反発されてＮＡに吸引され
るというように、回転子５が右方向に回転する出力を生
じる。但し、この時点では、Ｎ４とＮＣ，Ｓ、とＳＣ，
ＮＳとＮＣとがいずれもニュートラル・ゾーンの位置関
係になるが、回転子５が少しでも右方向に回転すれば、
やはり右方向に回転する出力を生じることは前記と同様
である。

第７図から第９図までは、いずれも各前回よりも回転子
５が機械角でπ／１５右に進み、固定子１の電機子２，
２′に流す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５と固定子１の電機子２．２′との極
性を示している。

即ち第７図ではＡ相に発生する磁界の方向が第６図と逆
になり、さらに第８図ではＢ相に発生する電機子２，２
′の磁界の方向が第７図と逆になるというように、固定
子１の電機子２．２′の極性が変わって行くが、どの時
点においても、回転子５と固定子１の電機子２．２′と
の関係が、第４図、第５図で述べたと同様の関係になり
、全ての位置で（但しニュートラル・ゾーンについては
第４図、第５図における説明のとおり）回転子５を右に
回転させる出力を生じることが理解されよう。（実施例
２） 次に、別の実施例を紹介する。第１０図は本発明のモー
タの別の実施例である３相８極モータの概念正面図であ
る。固定子１の電機子２，２′のコイル４は、現実は１
鉄芯１コイルに多数巻回しているが、図面の繁雑をさけ
るため、コイル４の巻数を各２回巻きで示したことは第
１図と同様である。

同図においても固定子１の電機子２．２′・旧・・の外
周に回転子５を配置し、回転子５の占める角度を２πの
角度を整数である８で除したπ／４の中心角にして、こ
れを交互に配置した構成にしたこと、等は第１図の実施
例と同様である。

これに対し固定子１の電機子２．２′は、２π／３の中
心角を占める範囲内に、π／３の中心角を占める広幅の
電機子２．２π／９の中心角を占める中軸の電機子２′
、π／９の中心角を占める狭幅の電機子２′をそれぞれ
１個宛配置した構成にする。

これも、π／３＋２π／９＋π／９−２π／３により、
丁度２π／３の中心角の範囲内に納まる。他の、２π／
３の中心角の部分も同様である。

そして各電機子に２π／３の中心角を介しＡ。

Ｂ、Ｃ３相の電流を通電する。従って、各電機子２．２
’、２’には成る１相の電流だけしか流さないようにな
ることも第一実施例と同様である。

第１１図以下に第１０図の実施例のモータの動作原理を
示す。

第１１図も第３図と同様に、上部の回転子５と下部の固
定子１の電機子２．２’、２’とは、それらの磁極を展
開図で表してあり、そして下方には電流を流すことによ
って前記固定子１の電機子２．２’、２’に発生させた
３相変番磁界を示している。同ｌ相内で磁界が逆向きに
なっているのは、各電機子２．２’、２’の巻き方向が
逆であるためである等、第４図以下に述べたと同様な説
明図である。

このときＮ２はＳＢに吸引され、ＳｔはＳＢに反発され
且つＮＢに吸引されるというように、以下Ｓ４まで、固
定子５のいずれの磁極も図面右方向へと回転する出力を
生じる。但しＡ相の電機子２．２’、２’に前記３和文
番電流を通電すると、逆トルクが働いてしまうから、第
１１図の瞬間においては、Ａ相の電流は通常の方法によ
りカットする。第１２図におけるＣ相の電流、第１３図
におけるＢ相の電流、第１４図におけるＡ相の電流、と
いうように、以下第１６図まで、いずれも固定子１の電
機子２．２’、２’に磁性が示してないものは、その相
の電流をカットすることを示している。

而して、第１２図から第１６図まで、いずれも各前回よ
りも回転子５が機械角でπ／１２の中心角だけ右に進み
、電機子２．２’、２’・・・・・・に通電する３和文
番電流の位相が電気角でπ／３進んだ状態を示している
が、いずれの瞬間においても、回転子５は右に回転する
出力を与えられることになる。

（その他の実施例） 以上は３相１０極および３相８極モータを例に説明した
が、特許請求の範囲記載の要件を充たすかぎり、相数お
よび極数は当業者が合理的範囲で自由に選択設計できる
。また回転子５の方に本発明の電機子を用い、固定子を
永久磁石等の界磁としても良いことはいうまでもない。

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
立した機械要素を謂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等においては、
空芯のコイルを本発明の電機子として用いることも可能
である。

また、上記実施例においては、いずれも同一相の電流を
流すコイルの中心角に占める角度を、全周２πを相の数
で除した角度にしたが、相の数の倍数で除した角度内を
各相の電流を流すコイルとして、その代わり各相の電流
を該倍数回通電させるようにしてもよい。即ち第１７図
に示すように、　３相の相の数の例えば２倍を採り、Ａ
、Ｂ。

Ｃ各相のコイルの流れる範囲を機械角でπ／３の中心角
内としてＡ、Ｂ、Ｃ，Ａ、Ｂ、Ｃというように各相の電
流を別の部分でもう一度通電するように設計してもよく
、その場合には第４図から第９図までの図の左端から端
右までの角度をπに圧縮した図を書いてみれば分かると
おり、第４図以下の説明と全く同様に、どの瞬間におい
ても有効に回転出力が生じるようなモータとなることが
理解されよう。

また、第１図の実施例において同−相内で磁界が逆にな
る理由を説明したが、これは同図の実施例のようなコイ
ルの巻回をした場合であって、例えば第１図Ａ相の２番
目と４番目の電機子にＡ相の電流に対して電気角でπだ
け位相のずれた電流を、Ａ相の他の電機子と同じ方向に
巻回したコイルに通電することも均等であって、効果も
全く同じである。尚、上記各実施例ではＹ結線で説明し
たが、Δ結線にしても良いことは、いうまでもない。

また上記各実施例は、モータの外部から多相電流を通電
するモータを例示したが、Ｄ、Ｃ電源を用い、センサに
よって電機子の位置を検知し、その電機子にセンサから
の信号に応じた交番電流を通電する構造のモータ等各種
のモータにも実施できることはいうまでもない。

さらに、これもいうまでもないことであるが、各電機子
の構成は、第１図のものに代えて第１８図のように、均
一の幅のコアに、第１図の各電機子２．２′のと同様な
幅毎に同一の極性となるようにコイル４を巻回しても良
いし、さらにこれを第１９図に示すように、１ポ一ル１
コイル巻で、第１図と同様な各電機子２．２′の幅ごと
に同一の極性となるようにコイル４を巻回しても、第１
図について説明したのと全く同様に動作して、本発明を
実施することができる。

（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
。しかして先ず、回転子５の内側に等分に設けたＮ、Ｓ
の磁極の占める角度に対し、固定子１の電機子２，２′
・・・・・・の磁極の占める角度は３相の場合、Ａ、Ｂ
、Ｃの各相内には２種類以上の異なる幅を有する電機子
で構成するから、前記回転子５に対し固定子１をどの角
度に位置させても必ず互いに合わない磁極がでて来るよ
うにさせることになる。

一般に回転子５の磁極と電機子２の磁極との関係が第２
０図（Ｂ）のように両者が全く同一角度になったときま
たは同図（Ｃ）のように位相が丁度電気角でπだけずれ
た瞬間には出力を生じることがな（、これに反し同図（
Ａ）のように、回転子５の磁極と電機子２の磁極とが、
電気角で、π／２ずれている瞬間にモータは最大出力を
生じることが知られている。

本発明のモータはこの理由によって、回転子５の磁極と
電機子２の磁極とがどの瞬間においても、いずれかの位
１で必ずずれているから、常に効率のよい出力を発生す
るのであるや 次に、当該固定子１の電機子２・・・・・・に巻回する
コイル４・・・・・・は、１ポ一ル１コイル巻回で且つ
別の相の上にコイルを重ね巻きすることがないこと等に
より、本発明に係るモータは（１）前記従来のモータに
ついて述べたと異なり、どの時点においても各電機子に
通電されたコイルが発生する磁束が互いに打ち消し合う
ことがなく、全ての電機子が全部有効に励磁し、且つ前
記出力発生について説明したように、各電機子がどの時
点においても回転出力発生のために有効に働くから、鉄
芯やコイルの重量に比して、軽量で且つ大きな出力を発
生するモータが得られる。（２）またそのため、各コイ
ルに流れる電力エネルギーは出力発生のために常に効率
良く作用する。（３）各鉄芯を跨ぐコイルがないから、
モータの厚みを薄く設計でき、薄型、高出力のモータが
得られる。（４）従来の交流モータのように、成る時点
で成る電機子のコイルの発生する磁束が互いに打ち消し
合うようなことががないこと、および各鉄芯を跨ぐコイ
ルがないことによって、コイルが短くて済み、且つその
ためコイルに生じるインダクタンスも少なくなる。等数
々の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例である３相１゜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図は第２図のモータの動作原理
を示す展開図、第４図、第５図は第１図に示す本発明の
第１の実施例である３相１０極モータの動作原理の説明
のため、回転子、電機子、磁界を対比させた展開図、第
６図。 第７図、第８図、第９図は同前回転子、電機子を対比し
た展開図、第１０図は本発明の第２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図は第１０
図に示す本発明の第２の実施例である３相８極モータの
動作原理の説明のため回転子、電機子、磁界を対比させ
た展開図、第１３図ないし第１６図は同前回転子、電機
子を対比させた展開図、第１７図は本発明のその他の実
施例であるモータの概念正面図、第１８図、第１９図は
第１図のモータのコアの幅をを変えた正面概念図、第２
０図はモータにおける固定子と回転子とを対比させて出
力発生の大きさが異なることを示した図である。 図中１・・・・固定子、２・・・・電機子、３・・・・
スロット、４・・・・コイル、５・・・・回転子。 特許出願人　　　日本フェロ−フルイディクス第１図 Ｂ相 第１８図 第１９図 ＠ Ｂ事目 第２０図 （Ａ） （Ｃ） ２２　ｚ　２ 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　−　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 （１１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 固定子および回転子のうちの、一方は全周３６０°を整
数で除した中心角を占めるほぼ均等な幅の磁極で構成し
、他方については全周３６０°を相の数の倍数で等分し
た一つの中心角の範囲内に在る電機子は、２種類以上の
異なる幅を有する電機子で構成し、且つ等分した各々の
中心角の範囲内に在る電機子には必ず１つの相の電流し
か流さず、他の相のコイルを重ね巻きしないように構成
したモータ。 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。 （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いい、電
機子とは回転子、固定子を問わす有鉄心・無鉄心または
これに変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個の電機子と着像す。 磁極および電機子の占める中心角とは、各隣接する機械
要素との境界から境界までの中心角をいい、各隣接する
機械要素との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表すこともある。 （従来の技術） 従来、モータには誘導モータ、同期モータおよび整流子
モータ等がある。これらのモータのうち例えばフレーム
内の中心部に固定子を配置し、該固定子の外周に回転子
を配置するように構成したものにおいては、固定子の外
周に回転磁界を作るため、当該固定子の外周に設けた複
数個のコアにコイルを巻回するものが通常であるが、そ
の巻回方法には全節巻と短節巻等の巻線方法があり、そ
のうちでも全節巻の三相交番電流を使用するモータは、
第２図に正面概念図を示すような構成したものが広く知
られている。 例示のモータは回転子５　（ロータ）が８極で、固定子
１　（ステータ）の外周に設けられた２４個の電機子２
を備えている。そして同図は上記のような固定子１に、
図面を簡潔にするために一対のスロット３には１回だけ
しかコイルを巻かない状態で示した正面概念図であるが
、コイル４は、固定子１に設けた複数個の固定電機子２
・・・・・・に対し、中間にスロット３・・・・・・を
夫々二つ跨いでＡ、　　Ｂ、Ｃの３相のコイルを重ね巻
に巻回して構成するものである。 次にこのようなモータの動作原理を第３図に示す。同図
上部には第２図のモータの回転子５・固定子１の外周２
π（３６０°）の機械角を直線状に展開した概念図を示
し、下部には前記固定子に３相変番電流を通電すること
によって生じる成る瞬間における発生磁界を示すもので
ある。 即ち、各電機子には成る瞬間において、３和文番の磁界
φ４．φ８．φ。を発生させ、その合成磁界（同図点線
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当該固定子１の電機子２の外周に
回転磁界を作り、該回転磁界によって前記回転子５の磁
極Ｎ、Ｓを吸引、反発させて回転させるようにしている
。 （発明が解決しようとする問題点） しかるに、このような３相８掻のモータに例をとれば、
（１１上記のような巻回方法では、第３図下部の図面を
見ればわかるとおり、Φ１．Φ８．Φ。の各磁束が殆ど
の位置で互いに打ち消し合って電機子２にその合成磁界
を発生させている。このため固定子１の電機子２に通電
される電流は充分且つ効率的に出力発生のために使用さ
れているとはいえない。（２）また第２図に示すように
、コイルは二つのスロット３を跨いで巻回するから、同
図でみられるように、例えば３相のコイルを巻けば固定
子１の各鉄心にはコイルが３層に重ね巻きされてしまう
ことになる。したがって、コイルの重なり部分の厚みが
でてしまって、これが特に各種ディスク回転用モータの
ように、薄型に構成しようとする場合には致命的な欠陥
となる。もっとも１ポ一ル１コイル巻においては、上記
のようなスロットを跨ぐことはないがその代わり、全部
巻状態が達成され得ない。（３）その他に、このような
コイルの巻回方法を採るモータは、高出力を得るために
は当該コイルの巻回数を増加してやらなければならず、
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い、等の欠点
があった。 本発明は上記従来のモータの諸欠点を除去し、且つ薄型
で高出力の得られるモータを提供するものである。 （問題を解決するための手段および作用）本発明は固定
子１と回転子５のうちの一方を、全周２πの角度を整数
で除した中心角を占めるほぼ均等な幅の磁極で構成する
。ここまでは従来のモータと同じである。 ところが本発明においては、前記磁極に対応する各電機
子の中心角に占める角度を同一にせず、全周２πの角度
を相の数の倍数で除した範囲内に在る電機子は２種類以
上の異なる幅を有する電機子で構成し、これによって前
記磁極と該電機子との間の位置関係に、後に述べるよう
に常にズレを生じさせて高い出力を得るようにしたこと
、および等分した各々の中心角の範囲内に在る電機子に
は必ず１つの相の電流の流れるコイルしか巻回せず、他
の相の電流の流れるコイルを重ね巻きしないことによっ
て、前記従来のモータに見られるような、コイル４を電
機子２に重ね巻きすることによってモータに厚みが生じ
たり、コイルによって発生する磁束が他の相の電流によ
って打ち消されることがないようにし、それによって電
流を効率よく利用して出力に変化させ、以て薄型軽量に
設計することのできるモータで而も巻き込みコイルの世
に比して高出力の得られるモータを提供することを目的
とするものである。 （実施例１） 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図は本発明のモータの一実施例である３相１０極モ
ータの概念正面図である。但し、固定子１の電機子２．
２′のコイル４は、現実は１鉄芯に多数巻回しているが
、図面の繁雑をさけるため、コイルの巻数を各２回巻き
で示した。 同図において、図示を省略したフレーム内に配置した固
定子１の外周に電機子２．２′・・・・・・を設け、電
機子２．２′・・・・・・は各電機子間のスロット３・
・・・・・にコイル４を巻回して構成し、この周囲に回
転子５を配置し、固定子１の電機子２，２′・・・・・
・の外周を回転子５が回転するようにする。そして当該
回転子５の内周面２πの角度を整数、例えば１０で等分
してπ１５の中心角を占める回転子５の各磁極Ｎ、Ｓを
交互にに配置した構成にする。なお回転磁極は永久磁石
または直流を流すためのコイルを巻いた電機子で構成す
る。 一方、これに対し固定子１は、その外周部の１２個の鉄
心に図示のようにコイル４　（但し２回巻きで表してい
る）を巻いた電機子２．２′・・・・・・を設けた構成
にする。但し、ここで該固定子１の電機子２．２′・・
・・・・は、相の数３の倍数、ここでは１倍を採り、全
周２πの角度を３で等分した２π／３の中心角毎にＡ、
Ｂ、Ｃの３相に分割し、この範囲内に前記電機子２．２
′・・・・・・が夫々４個ずつ配置されるようにする。 さらに該２π／３の中心角を占める範囲内に、広幅の電
機子２と狭幅の電機子２′とを配置し、且つ両者の中心
角に占める角度の合計が２π／３に丁度納まるようにし
なければならない。 すなわち、これらの電機子２．２′の占める中心角の合
計が２π／３となるようにしなければならないのである
から、この実施例では幅広の電機子２の占める中心角は
それぞれπ１５、狭幅の電機子２′の占める中心角はπ
／１５となるようにし、広幅の電機子２を３個と、狭幅
の電機子２′１個とを前記２π／３の中心角の範囲内に
均等に配置して設計する。 これにより、広幅の電機子２と、狭幅の電機子２′との
中心角に占める角度の合計は ３×π１５＋ＩＸπ／１５＝２π／３ となって前記全周２πの角度を３等分した範囲内に納ま
る。 言い換えれば、各電機子２．２′の占める中心角は、２
π／３の中心角を３：３：３：１で内分した幅に構成す
るということになる。 このようにして他の中心角を占める部分も同様に広、狭
の各電機子２．２′を同様に配置する。 そして該各固定子１の電機子２．２′・・・・・・に、
２π／３の中心角を介してＡ、Ｂ、Ｃの３相に電流を各
相毎に通電する。　この場合、各コイル４の配線は図示
のように、成る電機子２，２′には成る１つの相の電流
しか流さず、他の相のコイルを重ね巻きしないように構
成する。　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４図は上記３相１０極モータの動作原理を示すために
、第２図同様に全周２πの角度を直線状に展開した成る
瞬間における概念図を示す。 同図において、上部の回転子５と下部の固定子１の電機
子２．２′とは、それらの磁極を展開図で表しである。 そのうち回転子５は、その磁極Ｎ、Ｓをπ１５の角度ご
とに５等分し、全周２πの角度を１０等分したことを示
し、これに対し固定子１の電機子２．２′には２π／３
の中心角毎にＡ、Ｂ、Ｃの３相に電流を各相毎に通電す
る。そして該１相内には前記のように広幅を占める電機
子２を３個と、狭幅の電機子２′の１個を等分に配置し
た状態を示すものとする。 そして下部には前記固定子１の電機子２．２′に３和文
番電流を流すことによって成る瞬間に発生した３和文番
磁界の方向を示す。ここで同１相内で磁界が逆向きにな
っているのは、各電機子２．２′の巻き方向が逆である
ためである。 このような関係において、今、回転子５の磁極は図中左
からＮ＋　、Ｓ＋　、Ｎ２　、Ｓｚ・・・・・・の順に
並んでいるものとし、ここで前記固定子１の電機子２．
２′・・・・・・に巻回したコイル４・・・・・・に３
和文番電流を流すことによって発生するその磁界は、成
る瞬間においてＡ、Ｂ、Ｃの各相ごとに同図下部に示す
ような波形を描く。そして該固定子１のＡ、Ｂ、Ｃ各相
内の電機子２．２′・・・・・・の磁極を、同図内に記
した磁極の記号ＮＡ、ＳＡ・・・・・・のように励磁す
る。 このとき同図の回転子５のＳ２はＮＢに吸引され、Ｎ３
はＮＢから反発され、且つＳＢに吸引され、Ｓ３はＳＢ
に反発され且つＮＢに吸引されるというように、以下Ｓ
、まで、回転子５のいずれの磁極も図面右方向へと回転
する出力を生じる。 但しＮ１とＮ　Ａ　、　　Ｓ　＋　とＳＡ、ＮＺとＮＡ
とはそれぞれニュートラル・ゾーンとしてこの瞬間には
出力を生じないが、回転子５が少しでも右へ動くと、や
はりＮ１はＮＡに反発し、且つＳＡに吸引され、Ｓｌも
ＳＡに反発し、且つＮＡに吸引されるというように、回
転子５の各磁極が右方向に回転する出力を生じる。 そして前記回転子５の磁極が、右方に機械角でπ／１５
移動すると当該回転子５と固定子１の電機子２．２′の
磁極との関係は第５図に示すようになる。 即ちこの瞬間には、回転子５の位置が第４図のそれより
も右に機械角でπ／１５進んでいる。 これに対し電機子２．２′に通電している３和文番電流
は電気角でπ／３だけ進行するので、ここではＢ相の電
機子２．２′の磁界の方向が第４図の瞬間と逆になる。 この瞬間にもやはり、Ｎ、はＮＡに反発されてＳＡに吸
引され、Ｓ、もＳＡに反発され且っＮＡに吸引されると
いうように、やはり回転子５を右方向に回転させる出力
を生じる。但し、第５図の瞬間には、Ｓ２とＳＢ、Ｎｌ
とＮＢ、Ｓ、とＳＢとがそれぞれニュートラル・ゾーン
となるが、これも回転子５が少し右方向に回転したとき
には、やはり回転子５を右方向に回転させる出力を生じ
る。 第６図は回転子５と電機子２，２′との極性を示したも
のであるが、第５図よりもさらに回転子５が右方向に機
械角でπ／１５回転し、且つ電機子２．２′に通電して
いる３和文番電流の位相も第５図の瞬間よりもπ／３進
んだ瞬間における回転子５および電機子２．２′に生じ
ている磁界の極性を示している。 即ち、この時点でも回転子５は機械角でπ／１５右に進
み、電機子２．２′に通電する電流の位相も第５図より
も電気角でπ／３だけ進んだから、Ｃ相に流れる電流の
方向が変わり、Ｃ相の電機子２．２′の発生する磁界の
方向が第５図とは逆になっている。 この時点においても、やはり、Ｎ、はＮＡと反発してＳ
Ａに吸引され、ＳｌもＳＡに反発されてＮＡに吸引され
るというように、回転子５が右方向に回転する出力を生
じる。但し、この時点では、ＮＡとＮＣ，Ｓ、とＳＣ，
ＮＳとＮＣとがいずれもニュートラル・ゾーンの位置関
係になるが、回転子５が少しでも右方向に回転すれば、
やはり右方向に回転する出力を生じることは前記と同様
である。 第７図から第９図までは、いずれも各前回よりも回転子
５が機械角でπ／１５右に進み、固定子１の電機子２．
２′に流す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５と同定子１の電機子２．２′との極
性を示している。 即ち第７図ではＡ相に発生する磁界の方向が第６図と逆
になり、さらに第８図ではＢ相に発生する電機子２．２
′の磁界の方向が第７図と逆になるというように、固定
子１の電機子２．２′の極性が変わって行くが、どの時
点においても、回転子５と固定子１の電機子２．２′と
の関係が、第４図、第５図で述べたと同様の関係になり
、全ての位置で（但しニュートラル・ゾーンについては
第４図、第５図における説明のとおり）回転子５を右に
回転させる出力を生じることが理解されよう。（実施例
２） 次に、別の実施例を紹介する。第１０図は本発明のモー
タの別の実施例である３相８極モータの概念正面図であ
る。固定子１の電機子２．２’。 ２′のコイル４は、現実は１鉄芯１コイルに多数巻回し
ているが、図面の繁雑をさけるため、・コイル４の巻数
を各２回巻きで示したことは第１図と同様である。 同図においても固定子１の電機子２．２’。 ２′・・・・・・の外周に回転子５を配置し、回転子５
の占める角度を全周２πの角度を整数である８で除した
π／４の中心角にして、これを交互に配置した構成にし
たこと、等は第１図の実施例と同様である。 これに対し固定子１の電機子２．２′は、２π／３の中
心角を占める範囲内に、π／３の中心角を占める広幅の
電機子２．２π／９の中心角を占める中軸の電機子２′
、π／９の中心角を占める狭幅の電機子２′をそれぞれ
１個宛配置した構成にする。 これも、π／３＋２π／９＋π／９＝２π／３により、
丁度２π／３の中心角の範囲内に納まる。 他の、２π／３の中心角の部分も同様である。 そして各電機子に２π／３の中心角を介しＡ。 Ｂ、Ｃ３相の電流を通電する。従って、各電機子２．２
’、２’には成る１相の電流だけしか流さないようにな
ることも第一実施例と同様である。 第１１図以下に第１０図の実施例のモータの動作原理を
示す。 第１１図も第３図と同様に、上部の回転子５と下部の固
定子１の電機子２．２’、２’とは、それらの磁極を展
開図で表してあり、そして下方には電流を流すことによ
って前記固定子１の電機子２．２’、２’に発生させた
３和文番磁界を示している。同１相内で各電機子２．２
’、２’の磁界が逆向きになっているのは、各電機子２
．２′、２１の巻き方向が逆であるためである等、第４
図以下に述べたと同様な説明図である。 このときＮ２はＳＢに吸引され、Ｓ２はＳＢに反発され
且つＮＢに吸引されるというように、以下Ｓ４まで、固
定子５のいずれの磁極も図面右方向へと回転する出力を
生じる。但しＡ相の電機子２．２’、２’に前記３和文
番電流を通電すると、逆トルクが働いてしまうから、第
１１図の瞬間においては、Ａ相の電流は通常の方法によ
りカットする。第１２図におけるＣ相の電流、第１３図
におけるＢ相の電流、第１４図におけるＡ相の電流、と
いうように、以下第１６図まで、いずれも固定子１の電
機子２．２’、２’に磁性が示してないものは、その相
の電流をカットすることを示している。 而して、第１２図から第１６図まで、いずれも各前回よ
りも回転子５が機械角でπ／１２の中心角だけ右に進み
、電機子２．２’、２’・・・・・・に通電する３和文
番電流の位相が電気角でπ／３進んだ状態を示している
が、いずれの瞬間においても、回転子５は右に回転する
出力を与えられることになる。 （その他の実施例） 以上は３相１０極および３相８極モータを例に説明した
が、特許請求の範囲記載の要件を充たすかぎり、相数お
よび極数は当業者が合理的範囲で自由に選択設計できる
。また回転子５の方に本発明の電機子を用い、固定子を
永久磁石等の界磁としても良いことはいうまでもない。 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
立した機械要素を謂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等においては、
空芯のコイルを本発明の電機子として用いることも可能
である。 また、上記実施例においては、いずれも同一相の電流を
流す電機子の占める中心角をを、全周２πを相の数で除
した角度にしたが、相の数の倍数で除した角度内を各相
の電流を流すコイルとして、その代わり各相の電流を該
倍数回通電させるようにしてもよい。即ち第１７図に示
すように、３相の相の数の例えば２倍を採り、Ａ、Ｂ、
Ｃ各相のコイルの流れる範囲を機械角でπ／３の中心角
内としてＡ、　Ｂ、　Ｃ，Ａ、　Ｂ、　Ｃというように
各相の電流を別の部分でもう一度通電するように設計し
てもよく、その場合には第４図から第９図までの図の左
端から端右までの角度をπに圧縮した図を書いてみれば
分かるとおり、第４図以下の説明と全く同様に、どの瞬
間においても有効に回転出力が生じるようなモータとな
ることが理解されよう。 また、第１図の実施例において同−相内で磁界が逆にな
る理由を説明したが、これは同図の実施例のようなコイ
ルの巻回をした場合であって、例えば第１図Ａ相の２番
目と４番目の電機子にＡ相の電流に対して電気角でπだ
け位相のずれた電流を、Ａ相の他の電機子と同じ方向に
巻回したコイルに通電することも均等であって、効果も
全く同じである。尚、上記各実施例ではＹ結線で説明し
たが、Δ結線にしても良いことは、いうまでもない。 また上記各実施例は、モータの外部から多相電流を通電
するモータを例示したが、Ｄ、＋４５を用い、センサに
よって回転子磁極の位置を検知し、そのセンサからの信
号に応じた交番電流を電機子に通電する構造のモータ等
各種のモータにも実施できることはいうまでもない。 さらに、これもいうまでもないことであるが、各電機子
の構成は、第１図のものに代えて第１８図のように、均
一の幅のコアに、第１図の各電機子２．２′のと同様な
幅毎に同一の極性となるようにコイル４を巻回しても良
いし、さらにこれを第１９図に示すように、１ポ一ル１
コイル巻で、第１図と同様な各電機子２．２′の幅ごと
に同一の極性となるようにコイル４を巻回しても、第１
図について説明したのと全く同様に動作して、本発明を
実施することができる。 （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
。しかして先ず、回転子５の内側に等分に設けたＮ、Ｓ
の磁極の占める角度に対し、固定子１の電機子２．２′
・・・・・・の磁極の占める角度は３相の場合、Ａ、Ｂ
、Ｃの各相同には２種類以上の異なる幅を有する電機子
で構成するから、前記回転子５に対し固定子１をどの角
度に位置させても必ず互いに合わない磁極がでて来るよ
うにさせることになる。 一般に回転子５の磁極と電機子２の磁極との関係が第２
０図（Ｂ）のように両者が全く同一角度になったときま
たは同図（Ｃ）のように位相が丁度電気角でπだけずれ
た瞬間には出力を生じることがなく、これに反し同図（
Ａ）のように、回転子５の磁極と電機子２の磁極とが、
電気角で、π／２ずれている瞬間にモータは最大出力を
生じることが知られている。 本発明のモータはこの理由によって、回転子５の磁極と
電機子２の磁極とがどの瞬間においても、いずれかの位
置で必ずずれているから、常に効率のよい出力を発生す
るのである。 次に、当該固定子１の電機子２・・・・・・に巻回する
コイル４・・・・・・は、１ポ一ル１コイル巻回で且つ
別の相の上にコイルを重ね巻きすることがないこと等に
より、本発明に係るモータは（１）前記従来のモータに
ついて述べたと異なり、どの時点においても各電機子に
通電されたコイルが発生する磁束が互いに打ち消し合う
ことがなく、全ての電機子が全部有効に励磁し、且つ前
記出力発生について説明したように、各電機子がどの時
点においても回転出力発生のために有効に働くから、鉄
芯やコイルの重量に比して、軽量で且つ大きな出力を発
生するモータが得られる。（２）またそのため、各コイ
ルに流れる電力エネルギーは出力発生のために常に効率
良く作用する。（３）各鉄芯を跨ぐコイルがないから、
モータの厚みを薄く設計でき、薄型、高出力のモータが
得られる。（４）従来の交流モータのように、成る時点
で成る電機子のコイルの発生する磁束が互いに打ち消し
合うようなことががないこと、および各鉄芯を跨ぐコイ
ルがないことによって、コイルが短くて済み、且つその
ためコイルに生じるインダクタンスも少なくなる。等数
々の効果がある。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の第１の実施例である３相１゜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図は第２図のモータの動作原理
を示す展開図、第４図、第５図は第１図に示す本発明の
第１の実施例である３相１０極モータの動作原理の説明
のため、回転子、電機子、磁界を対比させた展開図、第
６図。 第７図、第８図、第９図は同前回転子、電機子を対比し
た展開図、第１０図は本発明の第２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図は第１０
図に示す本発明の第２の実施例である３相８極モータの
動作原理の説明のため回転子、電機子、磁界を対比させ
た展開図、第１３図ないし第１６図は同前回転子、電機
子を対比させた展開図、第１７図は本発明のその他の実
施例であるモータの概念正面図、第１８図、第１９図は
第１図のモータのコアの幅をを変えた正面概念図、第２
０図はモータにおける固定子と回転子とを対比させて出
力発生の大きさが異なることを示した図である。 図中１・・・・固定子、２・・・・電機子、３・・・・
スロット、４・・・・コイル、５・・・・回転子。 特許出願人　　　日本フェローフルイディクス第１図 の Ｂ相 第２図 第１８図 第１９図 巳事目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定子および回転子のうちの、一方は全周３６０°を整
   数で除した中心角を占めるほぼ均等な幅の磁極で構成し
   、他方については全周３６０°を相の数の倍数で等分し
   た一つの中心角の範囲内に在る電機子は、２種類以上の
   異なる幅を有する電機子で構成し、且つ等分した各々の
   中心角の範囲内に在る電機子には必ず１つの相の電流し
   か流さず、他の相のコイルを重ね巻きしないように構成
   したモータ。