WO1998033262A1

WO1998033262A1 - Machine dynamoelectrique ainsi que generateur et moteur l'utilisant

Info

Publication number: WO1998033262A1
Application number: PCT/JP1998/000250
Authority: WO
Inventors: Shigeaki Hayasaka
Original assignee: Shigeaki Hayasaka
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1998-07-30
Also published as: KR100357310B1; EP0896415A4; DE69836605D1; CN1101074C; HK1019178A1; EP0896415B1; JP3302283B2; EP0896415A1; CN1216173A; CA2250048C; JPH10210720A; DE69836605T2; CA2250048A1; TW358257B; KR20000064622A

Description

明糸田書

回転電機およびその回転電機を用いた発電機並びに電動機

技術分野

この発明は、ステ一夕を挟む両側位置に一対のロータが配設された構造の回転電機と、この回転電機が用いられた発電機および電動機とに関する。背景技術

出願人は以前、第 1 2図および第 1 3図に示された構造の発電機を提案した（日本国公開特許公報特開平 7— 1 2 3 6 6 2号）。

この発電機は、回転軸 9 0に一定の間隔を置いて一体に設けられる一対の口

—夕 9 2 N， 9 2 Sと、これら口一夕 9 2 N， 9 2 Sの外周を取り囲むように配置されるステ一夕 9 1 とで構成される。

一方のロータ 9 2 Nは、外周部の対角位置に、 N極性の磁極 9 3 a， 9 3 b が、また他方の口一夕 9 2 Sは、外周部の対角位置に、 S極性の磁極 9 4 a，

9 4 bが、それぞれ外向きに形成されている。

前記ステ一夕 9 1は、 2個の口一夕 9 2 N, 9 2 Sの外周に 4個のコア 9 5 a〜 9 5 dを円陣に配置し、各コア 9 5 a〜 9 5 dの長さ中央部に、コイル 9 6 a〜 9 6 dを巻いた構造のものである。各コイル 9 6 a〜 9 6 dの巻き方向は、一方の対角位置のコイル 9 6 a , 9 6 cが時計回りの方向であれば、他方の対角位置のコイル 9 6 b， 9 6 dは反時計回りの方向である。

この発電機の回転軸 9 0に回転駆動力を与えて口一夕 9 2 N, 9 2 Sを回転させたとき、例えば一方の対角位置のコイル 9 6 a， 9 6 cには、第 1 4図に示すように、鋸歯状の誘起起電力 V 1が発生し、また他方の対角位置のコイル

9 6 b, 9 6 dには、位相のずれた同様の誘起起電力 V 2が発生する。各コィル 9 6 a〜 9 6 dの誘起起電力 V I， V 2を合成することにより、矩形状の発電出力 Vを取り出し、またこの発電出力 Vを波形整形することにより、直流の発電出力を得る。

しかしながら、上記の発電機では、各口一夕 9 2 N, 9 2 Sとステ一夕 9 1 とは回転軸 9 0の径方向に対向するため、ステ一夕 9 1の各コア 9 5 a〜 9 5 dおよび各ロータ 9 2 N， 9 2 3の各磁極9 3 3， 9 3 b, 94 a, 9 4 bは曲面形状のものとなり、製作に手数が嵩むばかりでなく、各磁極 9 3 a， 9 3 b, 94 a, 94 bの磁束分布が均一にならず、前記発電出力 Vが歪むなどの問題がある。

また各磁極 9 3 a, 9 3 b, 94 a, 94 bの磁束を大きく設定するには、軸方向に長い永久磁石を用いる必要があるため、発電機が大型化し、磁路全長が大きくなつて鉄損が増し、また漏れ磁束も増大して効率低下を招くという問題もある。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、ステ一夕を挟む両側位置に一対の口一夕を配置した構造となすことにより、製作上および特性上の問題点を一挙に解消できる小型の回転電機と、この回転電機が用いられた発電機および電動機とを提供することを目的とする。発明の開示

請求項 1の発明は、回転軸と、回転軸の外周を取り囲むように配置されるステ一夕と、前記ステ一夕を挟む両側位置に回転軸に一体に設けられる一対のロータとで構成された回転電機である。一方の口一夕は、複数の N極性の磁極を備え、他方のロータは同数の S極性の磁極を備えており、各ロー夕の各磁極は、ステ一夕を中間に介在させて軸方向に互いに対向するよう、それぞれ等角度位置に配置される。

前記ステ一夕は、 1つの口一夕の磁極数の 2倍に相当する数のコアと、各コァ毎にその両端に形成された磁極部と、各コアに巻かれたコイルとを備えており、両端の各磁極部は、各ロー夕の各磁極とエアギャップを介して対向するよう、等角度位置に配置される。

上記の構成によれば、ステ一夕を挟む両側位置に一対の口一夕を配設すると共に、各口一夕の各磁極をステ一夕のコアの各磁極部と軸方向に対向させるので、各ロータの磁極は平坦面となり、磁束の均一化が可能かつ容易となる。またステ一夕は軸方向に短くなるので、磁路全長が小さくなつて鉄損が減り、漏れ磁束も減少する。

請求項 2の発明は、請求項 1 の回転電機が用いられた発電機であって、前記回転軸に回転駆動力を与えてロータを回転させることにより、前記ステ一夕の各コイルに鋸歯状の誘起起電力を発生させかつ各コイルの誘起起電力を合成して、発電出力を外部へ取り出すようにしたものである。

上記構成の発電機では、外部より回転駆動力が与えられると、ステ一夕の各コイルに鋸歯状の誘起起電力が発生するが、ロータの各磁極の磁束が均一化されるので、各コイルの誘起起電力は歪まず、安定した発電出力を得ることがでさる。

請求項 3の発明は、請求項 1の回転電機が用いられた電動機であって、前記ステ一夕の各コイルに正逆交互に通電することにより、各コアの両端の磁極部と各ロータの各磁極との間に斥力および吸引力を同時に発生させて回転軸を回転駆動するようにしたものである。

上記構成の電動機では、各コイルに正逆交互に通電すると、各コアの両端の磁極部と各ロータの各磁極との間に斥力および吸引力が同時に発生し、回転軸が回転駆動する。この場合、口一夕の各磁極の磁束が均一化されるので、ロー夕を円滑に回転させることができる。

さらに請求項 4の発明では、上記構成の電動機において、前記ステ一夕を、各コアの両端の磁極部で生成される磁束分布が中心線に対して非対称となるよう、各磁極部の両端部が異形に形成する。これにより各磁極部で生成される磁束分布が中心線に対して非対称となり、始動時の自起動が可能となる。図面の簡単な説明

第 1図はこの発明の一実施例である発電機の外観を示す正面図、

第 2図は第 1 図の発電機の外観を示す側面図、第 3図は第 2図の I 一 I線に沿う断面図、

第 4図はロータの外観を示す側面図、

第 5図はコアの捲線部の外観を示す斜視図、

第 6図はステ一夕の磁極部の配置を示す説明図、

第 7図はコイルの接続方法を示す説明図、

第 8図は発電機の原理を示す説明図、

第 9図は電動機の原理を示す説明図、

第 1 0図は駆動制御回路の構成を示す電気配線図、

第 1 1図は電動機の動作を示すタイムチャート、

第 1 2図は従来の発電機の構造を示す断面図、

第 1 3図は第 1 2図の II— II線に沿う断面図、

第 1 4図はコイルの誘起起電力を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図〜第 3図は、この発明の一実施例である発電機の構成を示すもので、第 1図および第 2図には発電機の外観が、第 3図には発電機の構造が、それぞれ示してある。

図示例の発電機は、回転軸 1 の外周を取り囲むように配置されるステ一夕 2 と、前記ステ一夕 2を挟む両側位置に回転軸 1 に一体に設けられる一対のロー夕 3 N , 3 S とで構成される。

前記ステ一夕 2は、一対の軸受 4， 4を介して回転軸 1 を支持している。ステ一夕 2の内側には、軸受 4 , 4の間隔を設定するためのスぺーサ 5力、またステ一夕 2 と各口一夕 3 N， 3 S との間には、エアギャップを設定するためのスぺーサ 6， 7が、それぞれ回転軸 1 に嵌めてある。

なお、ステ一夕 2および各ロー夕 3 N , 3 Sは、第 3図に示すように、筒状ケース 8 に収容される。この筒状ケース 8の両端開口には端板 9 a， 9 bがそれぞれ被せてあり、各端板 9 a , 9 bの外側へ回転軸 1 の両端部が突出している。第 1 のロー夕 3 Nは、第 4図に示すように、磁性金属材料より成るロー夕ピース 1 0 に 2個の永久磁石 1 1 a , 1 1 bを貼設して構成される。

前記ロータピース 1 0は、中心位置に前記回転軸 1が嵌入される軸孔 1 2が開設され、外周部の対角位置には、前記永久磁石 1 1 a， l i bが貼設される扇形状の取付部 1 3 , 1 3が形成されている。

各永久磁石 1 1 a , 1 1 bは、取付部 1 3の外形に沿うほぼ 9 0度の角度の扇形状に形成され、いずれもロー夕ピース 1 0 と反対側の平坦面を N極性の磁極 N 1 , N 2 となす。

第 2のロータ 3 S も、第 1の口一夕 3 Nと同様、ロータピース 1 4の外周の各取付部に永久磁石 1 6 a， 1 6 bをそれぞれ貼設して成る。各永久磁石 1 6 a , 1 6 bは、口一夕ピース 1 4の反対側の平坦面を S極性の磁極 S 1 , S 2 となしている。

第 1 の口一夕 3 Nの各磁極 N 1 , N 2 と第 2のロー夕 3 Sの各磁極 S 1 ， S 2 とが、ステ一夕 2を挟んで互いに対向するよう、各口一夕 3 N, 3 Sが回転軸 1上に一体に取り付けられる。

前記ステ一夕 2は、 4個のコア 2 O A〜 2 0 Dと、各コア 2 0 A〜 2 0 Dを 9 0度等角の位置に支持する非磁性体の支持枠 2 1 とで構成される。

各コア 2 0 A〜 2 0 Dは、矩形状の珪素鋼板を積層して成る角軸状の捲線部 2 2 A〜 2 2 Dの両端面に、ほぼ 9 0度の角度をなす扇形状の珪素鋼板を積層して成る磁極部 2 3 A〜 2 3 D， 2 4 A〜 2 4 Dをそれぞれ連接して構成される。各捲線部 2 2 A〜 2 2 Dは、支持枠 2 1 の外周に設けられた 4個の取付溝 2 1 aにそれぞれ嵌め込まれ、各捲線部 2 2 A〜 2 2 Dの外周には、第 5図に示すように、コイル 2 5 A〜 2 5 Dが軸周方向に巻かれている。

各コア 2 0 A〜 2 0 Dの両端の各磁極部 2 3 A〜 2 3 D, 2 4 A〜 2 4 Dは、第 6図に示すように、第 1のロー夕 3 Nの各永久磁石 1 1 a , 1 1 bおよび第 2の口一夕 3 Sの各永久磁石 1 6 a , 1 6 bとほぼ同形状の扇形に形成されている。各磁極部 2 3 A~ 2 3 D, 2 4 A〜 2 4 Dは、支持枠 2 1 の両端面に配設され、一方の磁極部 2 3 A〜 2 3 Dは、第 1 の口一夕 3 Nの磁極 N l ， N 2 と微小なエアギャップを隔てて対向し、また他方の磁極部 24 A〜 2 4 Dは、第 2の口一夕 3 Sの磁極 S 1， S 2と微小なエアギャップを隔てて対向する。. 各コイル 2 5 A〜 2 5 Dの巻き方向は、一方の対角位置のコイル 2 5 A, 2 5 Cが時計回りの方向であれば、他方の対角位置のコイル 2 5 B, 2 5 Dは反時計回りの方向である。

図示例の各コイル 2 5 A〜 2 5 Dは、第 7図（ 1 ) に示すように、各コイルの誘起起電力を加算して出力させるよう、直列に結線してあるが、この高電圧出力に適する直列結線方式に限らず、大電流出力に適する第 7図（ 2 ) の並列結線方式、直列結線方式と並列結線方式とを組み合わせた第 7図（ 3 ) の直並列結線方式なども採択できる。

なお、第 7図において、 T 1は各コイル 2 5 A〜 2 5 Dの巻き始め端， T 2 は各コイル 2 5 A〜 2 5 Dの巻き終わり端， 2 6， 2 7は出力端子である。第 8図は、上記構成の発電機の原理説明図であり、以下、第 8図および前記した第 1 4図に基づいて、この発電機の動作原理を説明する。

第 1 4図の時刻 t 1では、第 8図に示すように、第 1の口一夕 3 Nについては、 N極性の各磁極 N l， N 2がステ一夕 2の一方の対角位置の各磁極部 2 3 A, 2 3 Cに対向位置する。また第 2の口一夕 3 Sについては、図示していないが、 S極性の各磁極 S l， S 2がステ一夕 2の一方の対角位置の各磁極部 2 4 A, 2 4 Cに対向位置する。

このとき第 1の口一夕 3 Nと第 2の口一夕 3 Sとの間には、第 3図に示すように、第 1のロー夕 3 Nの一方の磁極 N 1を発して、エアギャップ，磁極部 2 3 A，コア 2 O A, 磁極部 2 4 A，エアギャップ，第 2の口一夕 3 Sの一方の磁極 S 1に至る第 1の磁路と、第 1の口一夕 3 Nの他方の磁極 N 2を発して、エアギャップ，磁極部 2 3 C, コア 2 0 C, 磁極部 2 4 C, 第 2の口一夕 3 S の他方の磁極 S 2に至る第 2の磁路とが形成される。第 1の磁路を流れる磁束は、コア 2 O Aに巻かれたコイル 2 5 Aと鎖交し、第 2の磁路を流れる磁束は、コア 2 0 Cに巻かれたコイル 2 5 Cと鎖交する。

いま回転軸 1に回転駆動力が与えられて各口一夕 3 N, 3 Sが第 8図の矢印方向へ一体に回転すると、第 1のロータ 3 Nの各磁極 N 1 , N 2はステ一夕 2 の各磁極部 2 3 A, 2 3 Cから離れてゆき、一方、第 2のロー夕 3 Sの各磁極 S 1 , S 2もステ一夕 2の各磁極部 2 4 A， 2 4 Cから離れてゆく。このためコイル 2 5 A, 2 5 Cと鎖交する磁束数が減少してゆき、その結果、各コイル 2 5 A, 2 5 Cには、右ねじの法則に従い、磁束数の減少を妨げる方向に磁束を発生させようとする誘起起電力 V 1が発生する。この誘起起電力 V Iは、鎖交する磁束数が減少するに従って小さくなる。

一方において、各口一夕 3 N, 3 Sの回転により、第 1のロータ 3 Nの各磁極 N l , N 2はステ一夕 2の各磁極部 2 3 B , 2 3 Dに、また第 2のロータ 3 Sの各磁極 S I , S 2は各磁極部 2 4 B， 24 Dに、それぞれ接近してゆく。このためコイル 2 5 B, 2 5 Dと鎖交する磁束数が増加してゆき、その結果、各コイル 2 5 B， 2 5 Dには、右ねじの法則に従い、磁束数の増加を妨げる方向に磁束を発生させようとする誘起起電力 V 2が発生する。この誘起起電力 V 2は、鎖交する磁束数が増加するに従って大きくなる。

第 1 4図の時刻 t 2は、各ロー夕 3 N, 3 Sが 9 0度回転した時点を示すもので、第 1の口一夕 3 Nについては、各磁極 N l , N 2がステ一夕 2の各磁極部 2 3 B, 2 3 Dに対向位置し、他方の口一夕 3 Sについては、各磁極 S 1 , S 2がステ一夕 2の各磁極部 2 4 B , 2 4 Dに対向位置する。この時点では、コイル 2 5 A, 2 5 Cの誘起起電力 V 1はゼロとなり、コイル 2 5 B, 2 5 D の誘起起電力 V 2は最大となる。

以下、第 1 4図における時刻 t 3 , t 4 , t 5は、各口一夕 3 Ν, 3 Sの回転角度が 1 8 0度， 2 7 0度、 3 6 0度になった時点をそれぞれ示しており、時刻 t 2以降の誘起起電力 V 1 , V 2の発生原理については、上記と同様であり、ここでは説明を省略する。

かくして各コイル 2 5 A〜 2 5 Dに発生する誘起起電力 V 1 , V 2は、口一夕 3 N, 3 Sの回転に従って鋸歯状に変化するもので、前記した出力端子 2 6， 2 7からは、各コイル 2 5 A〜 2 5 Dの誘起起電力 V 1， V 2を加算合成した矩形状の発電出力 Vが取り出される。上記実施例の発電機は、電動機として用いることが可能であり、第 9図には、電動機の構成および原理が示してある。

図示例の電動機は、口一夕 3 N， 3 Sにおける各磁極 N l， N 2 , S I , S 2の形状およびステ一夕 2の各磁極部 2 3 A〜 2 3 D, 24A〜 24 Dの形状が発電機と構成上差異があり、それに加えて一方のロータ 3 Nの側に位置センサ 3 0を配設した点で発電機と相違する。なお、その他の構成については、発電機と同様であり、第 9図には、対応する構成に同一の符号を付することで、具体的な説明は省略する。

口一夕 3 N， 3 Sの各磁極 N 1， N 2 , S I , S 2は、第 9図に示すように、中心線に対して対称となるよう、両端部の形状が同一かつ端縁が平行な形状に形成されており、これに対してステ一夕 2の各磁極部 2 3 A~ 2 3 D , 2 4 A 〜 2 4 Dは、磁束分布が中心線に対して非対称となるよう、両端部の形状が異形に形成されており、これにより始動時の自起動が可能となっている。

図示例では、各磁極部 2 3 A〜 2 3 D， 24 A~ 24 Dは、一方の端縁 Pと他方の端縁 Qとが互いに直交するように形成してあるが、磁束分布が中心線に対して不均衡になすことが可能であれば、図示例の形態に限られることはない。前記位置センサ 3 0は、ロー夕 3 N， 3 Sの回転角度位置を検出するために、第 1の口一夕 3 Nの近傍であって、ステ一夕 2の磁極部 2 3 A, 2 3 Bの境界位置に配備されている。なお、位置センサ 3 0として磁気センサが用いてある力光電センサや近接スィッチなどを用いることもできる。またこの実施例では、 1個の位置センサ 3 0で口一夕位置の検出を行っているが、位置センサを 2個以上用いてもよい。

第 1 0図は、ステ一夕 2の各コイル 2 5 A〜 2 5 Dへ適宜通電を行って電動機を駆動するための駆動制御回路 3 1の構成を示す。

同図中、 A, Bは、それぞれ 2個の切替端子 a 1 , a 2 , b 1 , b 2をもつ切替スィッチであり、 CI 〜C4 , D 1 ~D4 は、開閉スィッチである。各切替スィッチ A, Bと各開閉スィッチ C I 〜C4 , D 1 〜D4 とは、切替動作と開閉動作とが連動して行われるようになつており、切替スィッチ A， Bがー方の切替端子 a 1， b 1の側に倒れ、開閉スィッチ CI 〜C4 が「閉」、また開閉スィッチ D 1 〜 D 4 が「開」になったとき、各コイル 2 5 A〜 2 5 Dに実線の矢印で示す方向へ電流を流すための第 1の通電回路 3 2が導通する。また切替スィッチ A, Bが他方の切替端子 a 2， b 2の側に倒れ、開閉スィツチ D 1 〜 D 4 が「閉」、開閉スィッチ C 1 〜 C 4 が「開」になったとき、各コイル 2 5 A〜 2 5 Dに点線の矢印で示す方向へ電流を流すための第 2の通電回路 3 3が導通する。

各切替スィッチ A， Bおよび各開閉スィッチ C 1 〜C4 , D 1 〜D4 は、前記位置センサ 3 0の位置検出信号に基づいて切替動作および開閉動作を行うもので、具体的な実施に際しては、各スィッチ A， B, C1 〜C4 , D l 〜 D4 はトランジスタなどの半導体スィツチを用いて構成する。

各コイル 2 5 A〜 2 5 Dに通電すると、各コイル 2 5 A~ 2 5 Dが巻かれたコア 2 0 A〜 2 0 Dの両端の各磁極部 2 3 A〜 2 3 D, 24 A〜 24 Dは、 N， Sのいずれかの極性に帯磁する。

例えば第 1の口一夕 3 Nの側の磁極部 2 3 A〜 2 3 Dにおいて、磁極部 2 3 Aが「N」に帯磁すれば、つぎの磁極部 2 3 Bは「S」に，つぎの磁極部 2 3 Cは「N」に、つぎの磁極部 2 3 Dは「S」に、それぞれ帯磁する。また前記磁極部 2 3 Aが「N」に帯磁したとき、第 2のロー夕 3 Sの側の磁極部 2 4 A 〜 24 Dにおいては、磁極部 2 4 Aは「S」に，磁極部 24 Bは「N」に，磁極部 24 Cは「S」に、磁極部 24 Dは「N」に、それぞれ帯磁する。前記切替スィッチ A, Bや開閉スィッチ C 1 〜 C4 , D 1 〜D4 が動作する度に各コイル 2 5 A〜 2 5 Dの通電方向が切り換わるので、その都度、各磁極部 2 3 A〜 2 3 D， 2 4 A〜 2 4 Dの極性は N， S反転する。

第 1 1図は、上記した電動機の動作原理を示すタイムチャートであり、以下、第 9図〜第 1 1図に基づいて電動機の動作を説明する。

第 1 1図の時刻 t 1では、第 9図に示すように、第 1の口一夕 3 Nについては、 N極性の各磁極 N l， N 2がステ一夕 2の一方の対角位置の各磁極部 2 3 A, 2 3 Cに対向位置し、また第 2の口一夕 3 Sについては、 S極性の各磁極 S l， S 2がステ一夕 2の一方の対角位置の各磁極部 2 4 A, 2 4 Cに対向位置している。

この時点で、位置センサ 3 0は第 1のロー夕 3 Nの磁極 N 1に感応し、位置検出信号が立ち上がる（第 1 1図（ 1 ) 参照）。この位置検出信号に立ち上がりにより切替スィツチ A, Bが切替動作して切替端子 a 1 , b 1の側に倒れ（第 1 1図（ 2 ) 参照）、また同時に開閉スィッチ C 1 〜 C 4 が「閉」、開閉スィツチ Dl 〜D4 が「開」となり（第 1 1図（ 3 ) 参照）、第 1の通電回路 3 2 が導通して各コイル 2 5 A〜 2 5 Dが通電する。これにより第 1のロータ 3 N の側の磁極部 2 3 Aが「N」に、磁極部 2 3 Bが「 S」に、磁極部 2 3 C力「N」に、磁極部 2 3 Dが「S」に、それぞれ帯磁する（第 1 1図（4 ) 参照）。また第 2の口一夕 3 Sの側の各磁極部 24 A〜 24 Dについては図示していないが、磁極部 24 Aが「 S」に、磁極部 24 Bが「 N」に、磁極部 24 Cが「 S」に、磁極部 2 4 Dが「N」に、それぞれ帯磁する。

以上のように、ステ一タ 2の各磁極部 2 3 A〜 2 3 D， 24 A~ 2 4 Dが N, S交互に帯磁することにより、第 1の口一夕 3 Nについては、 N極性の磁極 N 1 , N 2と「N」に帯磁した磁極部 2 3 A， 2 3 Cとの間に斥力が、 N極性の磁極 N 1， N 2と「 S」に帯磁した磁極部 2 3 B， 2 3 Dとの間に吸引力が、それぞれ作用する。一方、第 2のロータ 3 Sについては、 S極性の磁極 S 1 , S 2と「S」に帯磁した磁極部 2 4 A， 2 4 Cとの間に斥力が、 S極性の磁極 S I , S 2と「N」に帯磁した磁極部 24 B， 24 Dとの間に吸引力が、それぞれ作用する。これらの電磁力の作用を受けて第 1 , 第 2の各ロータ 3 N, 3 Sは回転する。

第 1 1図の時刻 t 2は、各ロー夕 3 N, 3 Sが 9 0度回転した時点を示しており、第 1のロータ 3 Nについては、各磁極 N l， N 2がステ一夕 2の各磁極部 2 3 B， 2 3 Dに対向位置し、第 2のロータ 3 Sについては、各磁極 S 1 , S 2がステ一夕 2の各磁極部 2 4 B, 2 4 Dに対向位置する。

この時刻 t 2に達すると、位置センサ 3 0は第 1の口一夕 3 Nの磁極 N 1 に感応しなくなり、位置検出信号は立ち下がる（第 1 1図（ 1 ) 参照）。この位置検出信号に立ち下がりにより切替スィッチ A, Bが切替動作して切替端子 a 2 , b 2の側に倒れ（第 1 1 図（ 2 ) 参照）、また同時に開閉スィッチ D 1 D4 が「閉」、開閉スィツチ C 1 〜C4 「開」となり（第 1 1図（ 3 ) 参照）、第 2の通電回路 3 3が導通して各コイル 2 5 A〜 2 5 Dが逆方向に通電する。これにより第 1 の口一夕 3 Nの側の磁極部 2 3 Aが「 S」に、磁極部 2 3 B力「N」に、磁極部 2 3 Cが「 S」に、磁極部 2 3 Dが「N」に、それぞれ帯磁する（第 1 1 図（ 4 ) 参照）。また第 2のロータ 3 Sの側の各磁極部 2 4 A〜 2 4 Dについては図示していないが、磁極部 2 4 Aが「N」に、磁極部 2 4 B 力「 S j に、磁極部 2 4 Cが「N」に、磁極部 2 4 Dが「 S」に、それぞれ帯磁する。

以上のように、ステ一夕 2の各磁極部 2 3 A〜 2 3 D, 2 4 A〜 2 4 Dが N, S反転することにより、第 1 の口一夕 3 Nについては、 N極性の磁極 N l， N 2 と「N」に帯磁した磁極部 2 3 B, 2 3 Dとの間に斥力が、 N極性の磁極 N 1， N 2 と「S」に帯磁した磁極部 2 3 A， 2 3 Cとの間に吸引力が、それぞれ作用する。一方、第 2のロー夕 3 Sについては、 S極性の磁極 S 1， S 2 と「 S」に帯磁した磁極部 2 4 B， 2 4 Dとの間に斥力が、 S極性の磁極 S 1 , S 2 と「N」に帯磁した磁極部 2 4 A, 2 4 Cとの間に吸引力が、それぞれ作用する。これらの電磁力の作用を受けて第 1 , 第 2の各ロー夕 3 N， 3 Sはさらに回転する。

以下、第 1 1図における時刻 t 3， t 4 , t 5は、各ロー夕 3 N， 3 Sの回転角度が 1 8 0度， 2 7 0度、 3 6 0度の時点をそれぞれ示しており、時刻 t 2以降の回転駆動力の発生原理については、上記と同様であり、ここでは説明を省略する。

かくして各コイル 2 5 A〜 2 5 Dに正逆交互の通電を行うことにより、ロー夕 3 N， 3 Sに電磁力が継続作用して回転軸 1 は回転を続けることになる。なお、上記の各実施例では、各ロー夕 3 N, 3 Sの磁極数が 2個であり、ステ一夕 2のコア数は 4個であるが、これに限らず、各ロータ 3 N, 3 Sの磁極数を 3個， 4個と増すことも可能であり、この場合は、ステ一夕 2のコア数は磁極数の 2倍に設定する。産業上の禾 IJ用可倉生

上記の如く、ステ一夕 2を挟む両側位置に一対のロータ 3 N, 3 Sを配設するとともに、各口一夕 3 N， 3 Sの各磁極 N l， N 2 , S 1 , S 2をステ一夕 2のコアの各磁極部 2 3 A〜 2 3 D, 2 4 A〜 2 4 Dと軸方向に対向させることにより、各ロータ 3 N， 3 Sの磁極 N l , 2 , S I , S 2を平坦面に形成でき、磁束を容易に均一化することができる。またステ一夕 2を軸方向に短くできるから、磁路全長が小さくなつて鉄損が減り、漏れ磁束が減少させることができる。

よって特性が向上しかつ小型の回転電機を、容易に製作することができるもので、この回転電機を発電機に用いることにより、各コイルの誘起起電力が歪まず、安定した発電出力を得ることができる。またこの回転電機を電動機に用いることにより、ロー夕が円滑に回転する小型の電動機を提供することがでさる。

Claims

請求の範囲

1 . 回転軸と、この回転軸の外周を取り囲むように配置されるステ一夕と、前記ステ一夕を挟む両側位置に回転軸に一体に設けられる一対のロー夕とで構成されており、

一方の口一夕は、複数の N極性の磁極を備え、他方のロータは同数の S 極性の磁極を備え、各ロータの各磁極は、ステ一夕を中間に介在させて軸方向に互いに対向するよう、それぞれ等角度位置に配置され、

前記ステ一夕は、 1つの口一夕の磁極数の 2倍に相当する数のコアと、各コア毎にその両端に形成された磁極部と、各コアに巻かれたコイルとを備え、両端の各磁極部は、各ロー夕の各磁極とエアギヤップを介して対向するよう、等角度位置に配置されて成る回転電機。

2 . 請求項 1 の回転電機が用いられた発電機であって、前記回転軸に回転駆動力を与えて口一夕を回転させることにより、前記ステ一夕の各コイルに鋸歯状の誘起起電力を発生させかつ各コイルの誘起起電力を合成して、発電出力を外部へ取り出すようにした発電機。

3 . 請求項 1 の囱転電機が用いられた電動機であって、前記ステ一夕の各コィルに正逆交互に通電することにより、各コァの両端の磁極部と各ロー夕の各磁極との間に斥力および吸引力を同時に発生させて回転軸を回転駆動するようにした電動機。

4 . 請求項 3の電動機において、前記ステ一タは、各コアの両端の磁極部で生成される磁束分布が中心線に対して非対称となるよう、各磁極部の両端部が異形に形成されている電動機。