WO2018229866A1 - 電動機 - Google Patents

電動機 Download PDF

Info

Publication number
WO2018229866A1
WO2018229866A1 PCT/JP2017/021805 JP2017021805W WO2018229866A1 WO 2018229866 A1 WO2018229866 A1 WO 2018229866A1 JP 2017021805 W JP2017021805 W JP 2017021805W WO 2018229866 A1 WO2018229866 A1 WO 2018229866A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
toroidal core
coil
electric motor
motor according
rotating
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/021805
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
政司 鈴木
Original Assignee
株式会社 Ｆｄ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 Ｆｄ filed Critical 株式会社 Ｆｄ
Priority to PCT/JP2017/021805 priority Critical patent/WO2018229866A1/ja
Publication of WO2018229866A1 publication Critical patent/WO2018229866A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the technology disclosed in this specification relates to an electric motor.
  • Japanese Patent No. 4309996 discloses an electric motor.
  • This electric motor includes a stator and a rotor supported to be rotatable with respect to the stator.
  • the stator is provided with a plurality of first fixed magnets and a plurality of second fixed magnets
  • the rotor is provided with a plurality of first rotating magnets and a plurality of second rotating magnets.
  • a first toroidal core around which a first coil is wound is interposed between the plurality of first fixed magnets and the plurality of first rotary magnets, and the plurality of second fixed magnets, the plurality of second rotary magnets, Between, a second toroidal core around which a second coil is wound is interposed.
  • the rotor can be rotated by supplying current intermittently to at least one of the first coil and the second coil.
  • the above-described electric motor is based on an operating principle different from that of a general electric motor. Therefore, many possibilities are hidden, but on the other hand, further improvements are required for practical use.
  • the present specification provides a new and useful technique that can improve electric motors based on such operating principles.
  • the present inventor first elucidated the operating principle in detail. The contents will be described below.
  • the first toroidal core around which the first coil is wound is disposed on the stator, and the plurality of first rotating magnets facing the first toroidal core are disposed on the rotor.
  • a current flows through the first coil, a magnetic flux is generated along the circumferential direction inside the first toroidal core.
  • the magnetic flux generated by the first coil is sealed inside the first toroidal core, so that no magnetic flux is generated outside the first toroidal core.
  • the first toroidal core is in a magnetic saturation state, and leakage magnetic flux is generated outside the first toroidal core. This leakage magnetic flux acts on the plurality of first rotating magnets to generate a magnetic force between the stator and the rotor.
  • a surge current periodically flows in the first coil, and a leakage magnetic flux is also periodically generated in synchronization therewith.
  • the current flowing through the first coil continuously changes under the influence of the counter electromotive force, so the magnitude and direction of the leakage magnetic flux also change continuously.
  • a circumferential force acts between the stator and the rotor, and the rotor rotates with respect to the stator at a speed according to the generation period of the leakage magnetic flux.
  • the plurality of first fixed magnets are not necessarily required, but promote a magnetic saturation (that is, generation of leakage magnetic flux) of the first toroidal core by forming a steady magnetic field in the first toroidal core.
  • the second fixed magnet, the second toroidal core, the second coil, and the second rotating magnet function in the same manner as described above.
  • the set of the second fixed magnet, the second toroidal core, the second coil, and the second rotating magnet is not necessarily required.
  • a set of a third fixed magnet, a third toroidal core, a third coil, and a third rotating magnet may be further provided.
  • the first toroidal core needs to be periodically magnetically saturated by the magnetic flux generated by the first coil.
  • the magnetic flux density in the first toroidal core repeats large fluctuations.
  • Such fluctuations in magnetic flux density can cause eddy currents due to electromagnetic induction in the first toroidal core, and can cause energy loss such as heat generation of the first toroidal core.
  • the first toroidal core is a laminated core having a laminated structure
  • generation of eddy current can be suppressed.
  • the magnetic flux in the first toroidal core is inclined in the axial direction (thickness direction). Therefore, when the first toroidal core is a laminated core having a laminated structure along the radial direction, generation of eddy current can be effectively suppressed.
  • This electric motor includes a stator and a rotor supported so as to be rotatable about a rotation axis with respect to the stator.
  • the stator includes a first toroidal core disposed coaxially with the rotation shaft, and at least one first coil wound around the first toroidal core.
  • the rotor has a plurality of first rotating magnets that are arranged so that N poles and S poles appear alternately along a circumferential direction about the rotation axis and that face the first toroidal core.
  • the first toroidal core is a laminated core having a laminated structure along the radial direction. That is, the first toroidal core has a structure in which magnetic material layers and insulating material layers are alternately arranged along the radial direction of the first toroidal core.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the electric motor 10 of the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded cross-sectional view schematically showing the structure of the electric motor 10 of the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 1 and shows an arrangement of a plurality of first fixed magnets 22.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1 and shows an arrangement of a plurality of second fixed magnets 32.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1 and shows an arrangement of a plurality of first rotating magnets 44.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 1 and shows an arrangement of a plurality of second rotating magnets 46.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 5 and shows the skew angle ⁇ 1 of the first rotating magnet 44.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII in FIG. 6 and shows the skew angle ⁇ 2 of the second rotating magnet 46.
  • FIG. 9 is a modification of the first rotating magnet 44 and shows the first rotating magnet 44 supported so as to be swingable.
  • FIG. 10 shows a first toroidal core 24 and a plurality of first coils 26. Since the second toroidal core 34 and the plurality of second coils 36 have the same structure, reference numerals relating to them are shown in parentheses.
  • FIG. 11 shows the first toroidal core 24 alone.
  • the second toroidal core 34 has the same structure.
  • FIG. 12 shows the skew angle ⁇ 3 of the third rotating magnet 50.
  • FIG. 13 shows the skew angle ⁇ 4 of the fourth rotating magnet 52.
  • the at least one first coil may include a first all-around coil.
  • the first full-winding coil may be wound over the entire circumference of the first toroidal core. According to such a configuration, a uniform magnetic flux can be generated over the entire first toroidal core.
  • the at least one first coil may include at least one first partially wound coil.
  • the first partial winding coil may be wound over a part of the circumference of the first toroidal core. According to such a configuration, the magnetic flux density in the first toroidal core can be selectively increased in the section in which the first partial winding coil is wound, and the leakage magnetic flux can be intentionally generated at that position. .
  • At least one first coil may include a plurality of first partial winding coils.
  • the plurality of first partial winding coils may be arranged at equal intervals along the circumferential length of the first toroidal core.
  • the number of the plurality of first partial winding coils may be the same as the number of the plurality of first rotating magnets.
  • the plurality of first partial winding coils may be arranged at the same angular intervals as the plurality of first rotating magnets.
  • the section of the first toroidal core around which the first partially wound coil is wound has a notch, a slit, or a hole that locally reduces the cross section perpendicular to the circumferential direction of the first toroidal core. It may be provided. According to such a configuration, the magnetic flux density in the first toroidal core can be increased, and magnetic saturation of the first toroidal core can be promoted.
  • the stator may further include a plurality of first fixed magnets facing the first toroidal core.
  • the plurality of first fixed magnets may be arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction described above. According to such a configuration, a stationary magnetic field is formed in the first toroidal core by the plurality of first fixed magnets, thereby promoting magnetic saturation (that is, generation of leakage magnetic flux) of the first toroidal core.
  • the first rotating magnet may be provided with a skew angle.
  • the torque applied to the rotor can be increased.
  • the first rotary magnet is supported so as to be swingable with respect to the rotor, and the skew angle may be changed by the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor.
  • the skew angle of the first rotating magnet can be automatically adjusted to an appropriate angle corresponding to the rotational speed of the rotor.
  • This configuration can be similarly applied to a second rotating magnet described later.
  • the rotor may include a shaft portion extending along the rotation axis and at least one flange portion extending radially outward from the shaft portion.
  • at least one flange portion is provided with a plurality of first rotating magnets.
  • the shaft part is provided with the some 3rd rotation magnet which counters the inner skin of the 1st toroidal core.
  • the leakage magnetic flux from the first toroidal core also acts on the plurality of third rotating magnets, so that further torque can be applied to the rotor.
  • a skew angle may be provided in the plurality of third rotating magnets.
  • the stator may further include a second toroidal core disposed coaxially with the rotation shaft and at least one second coil wound around the second toroidal core.
  • the rotor may further include a plurality of second rotating magnets arranged so that the N pole and the S pole appear alternately along the circumferential direction and face the second toroidal core.
  • the second toroidal core is preferably a laminated core having a laminated structure along its radial direction.
  • the at least one second coil may include a second full turn coil.
  • the second all-around winding coil may be wound over the entire circumference of the second toroidal core. According to such a configuration, a uniform magnetic flux can be generated over the entire second toroidal core.
  • the at least one second coil may include at least one first partial winding coil.
  • the first partial winding coil may be wound over a portion of the circumference of the second toroidal core. According to such a configuration, the magnetic flux density in the second toroidal core can be selectively increased in the section where the second partial winding coil is wound, and a leakage magnetic flux can be intentionally generated at that position. .
  • At least one second coil may include a plurality of second partial winding coils.
  • the plurality of second partial winding coils may be arranged at equal intervals along the circumferential length of the second toroidal core.
  • the number of the plurality of second partial winding coils may be the same as the number of the plurality of second rotating magnets.
  • a plurality of second partial winding coils may be arranged at the same angular interval as the plurality of second rotating magnets.
  • a section of the second toroidal core around which the second partially wound coil is wound is provided with a notch, a slit, or a hole that locally reduces the cross section perpendicular to the circumferential direction of the second toroidal core. It may be done. According to such a configuration, the magnetic flux density in the second toroidal core can be increased to promote magnetic saturation of the second toroidal core.
  • the stator may further include a plurality of second fixed magnets facing the second toroidal core.
  • the plurality of second fixed magnets may be arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction described above. According to such a configuration, a stationary magnetic field is formed in the second toroidal core by the plurality of second fixed magnets, thereby promoting magnetic saturation (that is, generation of leakage magnetic flux) of the second toroidal core.
  • the rotor may further include a shaft portion that extends along the rotation axis, and a flange portion that extends radially outward from the shaft portion and is provided with a plurality of second rotating magnets.
  • the shaft portion may be provided with a plurality of fourth rotating magnets facing the inner peripheral surface of the second toroidal core.
  • the leakage magnetic flux from the second toroidal core also acts on the plurality of fourth rotating magnets, so that further torque can be applied to the rotor.
  • a skew angle may be provided in the plurality of fourth rotating magnets.
  • the electric motor is wound around the outer peripheral surface of the first toroidal core, and is electrically connected to the first outer coil and the outer peripheral surface of the second toroidal core. And a second outer peripheral coil wound along.
  • a relatively uniform magnetic field can be formed in the space between the first outer coil and the second outer coil along the rotation axis of the rotor. Thereby, disturbance of the magnetic field in the electric motor can be suppressed without applying unnecessary torque to the rotor.
  • the radii of the first outer coil and the second outer coil and the distance between the first outer coil and the second outer coil may be substantially equal. According to such a configuration, since the first outer coil and the second outer coil have a so-called Helmholtz coil structure, a more uniform magnetic field is formed, so that the disturbance of the magnetic field can be effectively suppressed. it can.
  • substantially equal means that the respective deviations from the average value are 10% or less of the average value.
  • the electric motor 10 of the embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the electric motor 10 of the embodiment includes a stator 12 and a rotor 14.
  • the rotor 14 is attached to the stator 12 via a plurality of bearings 18, and is supported so as to be rotatable about the rotation axis C with respect to the stator 12.
  • the stator 12 includes a housing 16, a first stator unit 20, and a second stator unit 30.
  • the first stator unit 20 and the second stator unit 30 are disposed in the housing 16 and are fixed to the housing 16.
  • the housing 16 has a cylindrical shape
  • each of the first stator unit 20 and the second stator unit 30 has a ring shape (or a toroidal shape).
  • the first stator unit 20 includes a plurality of first fixed magnets 22, a first toroidal core 24, a plurality of first coils 26 wound around the first toroidal core 24, and a first outer peripheral coil 28.
  • the plurality of first fixed magnets 22 are arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction around the rotation axis C.
  • the six 1st fixed magnets 22 are provided, and they are arrange
  • the first fixed magnet 22 in the present embodiment is a permanent magnet.
  • some or all of the plurality of first fixed magnets 22 may be electromagnets instead of permanent magnets.
  • the number of the first fixed magnets 22 is not limited to six and can be changed as appropriate.
  • the first toroidal core 24 is a toroidal member, and at least a part thereof is made of a soft magnetic material.
  • the first toroidal core 24 is arranged coaxially with the rotation axis C and faces the plurality of first fixed magnets 22.
  • a plurality of first coils 26 are wound around the first toroidal core 24.
  • the number and structure of the first coils 26 are not particularly limited, and at least one first coil 26 may be wound around the first toroidal core 24.
  • the configuration of the first coil 26 in this embodiment will be described in detail later.
  • the first outer coil 28 is a coil wound in a ring shape along the outer peripheral surface of the first toroidal core 24.
  • the second stator unit 30 has a structure similar to that of the first stator unit 20.
  • the second stator unit 30 includes a plurality of second fixed magnets 32, a second toroidal core 34, a plurality of second coils 36 wound around the second toroidal core 34, and a second outer peripheral coil 38.
  • the plurality of second fixed magnets 32 are arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction around the rotation axis C.
  • the six 2nd fixed magnets 32 are provided, and they are arrange
  • the second fixed magnet 32 in the present embodiment is a permanent magnet.
  • the plurality of second fixed magnets 32 may be electromagnets instead of permanent magnets. Further, the number of the second fixed magnets 32 is not limited to six and can be changed as appropriate. The number of second fixed magnets 32 may be the same as or different from the number of first fixed magnets 22.
  • the second toroidal core 34 is a toroidal member, and at least a part thereof is made of a soft magnetic material. Although not particularly limited, the second toroidal core 34 may have the same configuration as the first toroidal core 24.
  • the second toroidal core 34 is disposed coaxially with the rotation axis C and faces the plurality of second fixed magnets 32.
  • a plurality of second coils 36 are wound around the second toroidal core 34.
  • the number and structure of the second coils 36 are not particularly limited as long as at least one second coil 36 is wound around the second toroidal core 34.
  • the configuration of the second coil 36 in the present embodiment is the same as the configuration of the first coil 26 as will be described later.
  • the second outer peripheral coil 38 is a coil wound in a ring shape along the outer peripheral surface of the second toroidal core 34.
  • the second outer coil 38 and the first outer coil 28 form a Helmholtz coil or a similar coil structure.
  • the rotor 14 As described above, the rotor 14 is supported so as to be rotatable about the rotation axis C with respect to the stator 12.
  • the rotor 14 includes a shaft portion 40 that extends along the rotation axis C and a flange portion 42 that extends radially outward from the shaft portion 40. Both ends of the shaft portion 40 pass through the first stator unit 20 and the second stator unit 30, respectively, and are supported by the bearings 18.
  • the flange portion 42 is located in the center of the shaft portion 40 in the axial direction, and is located between the first stator unit 20 and the second stator unit 30.
  • the rotor 14 has a plurality of first rotating magnets 44 and a plurality of second rotating magnets 46. As shown in FIGS. 1 and 5, the plurality of first rotating magnets 44 are arranged such that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction. The plurality of first rotating magnets 44 are opposed to the plurality of first fixed magnets 22 via the first toroidal core 24. Although it is an example, in the present Example, the six 1st rotation magnets 44 are provided, and they are arrange
  • the plurality of second rotating magnets 46 are arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction.
  • the plurality of second rotating magnets 46 are opposed to the plurality of second fixed magnets 32 via the second toroidal core 34.
  • the six 2nd rotating magnets 46 are provided, and they are arrange
  • the second rotating magnet 46 in the present embodiment is a permanent magnet.
  • some or all of the plurality of second rotating magnets 46 may be electromagnets instead of permanent magnets.
  • the number of second rotating magnets 46 is not limited to six and can be changed as appropriate.
  • the number of second rotating magnets 46 may be the same as or different from the number of second fixed magnets 32 and / or first rotating magnets 44.
  • each first rotating magnet 44 is inclined along the rotation direction of the rotor 14, and the normal line H ⁇ b> 1 of the first rotating magnet 44 is relative to the rotation axis C of the rotor 14. To form an angle ⁇ 1.
  • this angle ⁇ 1 is referred to as the skew angle ⁇ 1 of the first rotating magnet 44.
  • the normal line H1 of the first rotating magnet 44 here means the normal line of the surface of the first rotating magnet 44 that faces the first toroidal core 24.
  • each second rotating magnet 46 is inclined along the rotation direction of the rotor 14, and the normal line H ⁇ b> 2 of the second rotating magnet 46 is the rotation axis of the rotor 14.
  • An angle ⁇ 2 is formed with respect to C.
  • this angle ⁇ 2 is referred to as the skew angle ⁇ 2 of the first rotating magnet 44.
  • the normal line H2 of the second rotating magnet 46 here means the normal line of the surface of the second rotating magnet 46 that faces the second toroidal core 34.
  • the first rotating magnet 44 does not necessarily require the skew angle ⁇ 1.
  • the skew angle ⁇ 1 may be provided only in a part of the plurality of first rotating magnets 44. The same applies to the plurality of second rotating magnets 46.
  • such a skew angle can also be provided in the 1st fixed magnet 22 and / or the 2nd fixed magnet 32 as needed.
  • the first rotating magnet 44 may be supported so as to be swingable with respect to the flange portion 42 (that is, the rotor 14).
  • the skew angle ⁇ 1 of the first rotating magnet 44 may be changed by a centrifugal force accompanying the rotation of the rotor 14.
  • the second rotating magnet 46 is supported so as to be swingable with respect to the flange portion 42 (that is, the rotor 14), and even if the skew angle ⁇ 2 changes due to the centrifugal force accompanying the rotation of the rotor 14. Good.
  • the plurality of first fixed magnets 22 and the plurality of second fixed magnets 32 are mirror-symmetric with respect to the arrangement of the magnetic poles.
  • the plurality of first rotating magnets 44 and the plurality of second rotating magnets 46 are not mirror-symmetric with respect to the arrangement of the magnetic poles, and have a phase difference of 60 degrees from each other.
  • the second rotating magnet 46 and the second fixed magnet 32 have the same polarity at the rotational position of the rotor 14 when the first rotating magnet 44 and the first fixed magnet 22 face each other with different polarities. Oppose each other.
  • the second rotating magnet 46 and the second fixed magnet 32 face each other with different polarities.
  • the rotor 14 may optionally include a plurality of third rotating magnets 50 and a plurality of fourth rotating magnets 52.
  • the plurality of third rotating magnets 50 are provided on the shaft portion 40 of the rotor 14 and face the inner peripheral surface 24 a of the first toroidal core 24.
  • the plurality of third rotating magnets 50 are arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction.
  • the plurality of third rotating magnets 50 are at least partially opposed to the plurality of first fixed magnets 22 via the first toroidal core 24. Thereby, the plurality of third rotating magnets 50 can exhibit the same function as the plurality of first rotating magnets 44.
  • the six 3rd rotating magnets 50 are provided, and they are arrange
  • the third rotating magnet 50 in the present embodiment is a permanent magnet.
  • some or all of the plurality of third rotating magnets 50 may be electromagnets instead of permanent magnets.
  • the number of the third rotating magnets 50 is not limited to six and can be changed as appropriate. The number of third rotating magnets 50 may be the same as or different from the number of first rotating magnets 44.
  • the plurality of fourth rotating magnets 52 are provided on the shaft portion 40 of the rotor 14 and face the inner peripheral surface 34 a of the second toroidal core 34.
  • the plurality of fourth rotating magnets 52 are arranged so that N poles and S poles appear alternately along the circumferential direction.
  • the plurality of fourth rotating magnets 52 are at least partially opposed to the plurality of second fixed magnets 32 via the second toroidal core 34. Thereby, the plurality of fourth rotating magnets 52 can exhibit the same function as the plurality of second rotating magnets 46.
  • the six 4th rotating magnets 52 are provided, and they are arrange
  • the fourth rotating magnet 52 in the present embodiment is a permanent magnet.
  • the plurality of fourth rotating magnets 52 may be electromagnets instead of permanent magnets. Further, the number of the fourth rotating magnets 52 is not limited to six and can be changed as appropriate. The number of fourth rotating magnets 52 may be the same as or different from the number of second rotating magnets 46.
  • the plurality of first coils 26 includes a first full turn coil 26 a and a plurality of first partial winding coils 26 b.
  • the first full turn coil 26 a is wound over the entire circumference of the first toroidal core 24.
  • Each first partially wound coil 26 b is wound over a part of the circumferential length of the first toroidal core 24.
  • six first partial winding coils 26b are provided, and they are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • Each of the first full-winding coil 26a and the first partial winding coil 26b is configured to be able to supply current from the outside.
  • the 1st full turn coil 26a and each 1st partial winding coil 26b are comprised so that an electric current may be supplied mutually independently.
  • the plurality of first partial winding coils 26b may be connected to each other in series or in parallel, and their currents may be controlled collectively.
  • the first toroidal core 24 is provided with a plurality of slits 25, and the cross section perpendicular to the circumferential direction of the first toroidal core 24 is locally reduced. Accordingly, the first toroidal core 24 has a structure in which the magnetic flux density is easily increased and the magnetic saturation is easily performed at the position where each slit 25 is provided. Although not particularly limited, each slit 25 is located in a section around which the first partial winding coil 26b is wound.
  • the first toroidal core 24 is a laminated core having a laminated structure along the radial direction R thereof. That is, the magnetic material layers 24 s and the insulating material layers 24 t are alternately arranged along the radial direction R of the first toroidal core 24.
  • the magnetic material layer 24s is not particularly limited, but can be made of, for example, silicon steel, permalloy, sendust, or a carbon-based material.
  • the second toroidal core 34 and the plurality of second coils 36 have the same configuration. That is, as shown in FIG. 10, the plurality of second coils 36 includes a second full turn coil 36 a and a plurality of second partial winding coils 36 b. In the present embodiment, six second partial winding coils 36b are provided, and they are arranged at equal intervals along the circumferential direction. Each of the second full-winding coil 36a and the second partial winding coil 36b is configured to be able to supply current from the outside. As shown in FIG. 11, the second toroidal core 34 is also provided with a plurality of slits 35, and the cross section of the second toroidal core 34 perpendicular to the circumferential direction is locally reduced.
  • the second toroidal core 34 is a laminated core having a laminated structure along the radial direction R thereof. That is, the magnetic material layers 34 s and the insulating material layers 34 t are alternately arranged along the radial direction R of the second toroidal core 34.
  • the first toroidal core 24 around which the first coil 26 is wound is disposed on the stator 12, and a plurality of first rotating magnets 44 that are opposed to the first toroidal core 24 are disposed on the rotor 14.
  • a current flows through the first coil 26 a magnetic flux is generated in the first toroidal core 24 along the circumferential direction.
  • the magnetic flux generated by the first coil 26 is sealed inside the first toroidal core 24, so that no magnetic flux is generated outside the first toroidal core 24.
  • the first toroidal core 24 when the current flowing through the first coil 26 is sufficiently large, the first toroidal core 24 is in a magnetic saturation state, and a leakage magnetic flux is generated outside the first toroidal core 24.
  • the leakage magnetic flux acts on the plurality of first rotating magnets 44 and the plurality of third rotating magnets 50, thereby generating a magnetic force between the stator 12 and the rotor 14.
  • a DC voltage can be intermittently applied to the first coil 26.
  • a DC voltage is intermittently applied to the first coil 26
  • a surge current periodically flows in the first coil 26
  • a leakage magnetic flux from the first toroidal core 24 is also periodically generated in synchronization therewith.
  • the magnitude and direction of the leakage magnetic flux are also continuously changed.
  • a circumferential force acts between the stator 12 and the rotor 14, and the rotor 14 rotates with respect to the stator 12 at a speed corresponding to the generation period of the leakage magnetic flux.
  • the plurality of first fixed magnets 22 are not necessarily required, by forming a steady magnetic field in the first toroidal core 24, magnetic saturation of the first toroidal core 24 (that is, generation of leakage magnetic flux) is promoted. To do. Note that, as another aspect of operating the electric motor 10, it is conceivable to apply a high-frequency AC voltage to the first coil 26.
  • the second fixed magnet 32, the second toroidal core 34, the second coil 36, and the second rotating magnet 46 also function in the same manner as described above. That is, by intermittently applying a DC voltage to the second coil 36, a circumferential force acts between the stator 12 and the rotor 14 and rotates at a speed corresponding to the generation period of the leakage magnetic flux. The child 14 rotates relative to the stator 12.
  • the set of the 2nd fixed magnet 32, the 2nd toroidal core 34, the 2nd coil 36, and the 2nd rotating magnet 46 is not necessarily required.
  • a set of a third fixed magnet, a third toroidal core, a third coil, and a third rotating magnet may be further provided.
  • the first toroidal core 24 needs to be periodically magnetically saturated by the magnetic flux generated by the first coil 26.
  • the magnetic flux density in the first toroidal core 24 repeats large fluctuations.
  • Such a change in magnetic flux density may cause an eddy current due to electromagnetic induction in the first toroidal core 24, and may cause an energy loss such as heat generation of the first toroidal core 24, for example.
  • the first toroidal core 24 in the present embodiment is a laminated core having a laminated structure (see FIG. 11), and can suppress the generation of eddy currents.
  • the magnetic flux in the first toroidal core 24 is inclined in the axial direction (thickness direction) of the first toroidal core 24 when the first toroidal core 24 is magnetically saturated. Therefore, when the first toroidal core 24 is a laminated core having a laminated structure along the radial direction R, generation of eddy current can be effectively suppressed.
  • the second toroidal core 34 When the second toroidal core 34 is a laminated core having a laminated structure along the radial direction R, generation of eddy currents in the second toroidal core 34 can be effectively suppressed.
  • the first full-turn coil 26a In order to magnetically saturate the first toroidal core 24, only the first full-turn coil 26a or one first partial-winding coil 26b is sufficient. However, the first full-turn coil 26a can generate a uniform magnetic flux over the entire first toroidal core 24, and the first toroidal core 24 can be more reliably magnetically saturated. This also applies to the second toroidal core 34. When the second all-around coil 36a is provided, a uniform magnetic flux is generated over the entire second toroidal core 34, and the second toroidal core 34 can be more reliably magnetically saturated.
  • the first partial winding coil 26b is not necessarily required. However, when the first partial winding coil 26b is provided, the magnetic flux density in the first toroidal core 24 is increased in the section where the first partial winding coil 26b is wound. Therefore, by providing the first partial winding coil 26b, a leakage magnetic flux can be intentionally generated at that position. The same applies to the second partial winding coil 36b. Also in the second toroidal core 34, by providing the second partial winding coil 36b, a leakage magnetic flux can be intentionally generated at that position.
  • the first toroidal core 24 is provided with a plurality of slits 25. According to such a configuration, the magnetic flux density in the first toroidal core 24 increases as the cross-sectional area of the first toroidal core 24 decreases. By this. Magnetic saturation of the first toroidal core 24 can be promoted.
  • a cutout or a hole may be formed in the first toroidal core 24 instead of or in addition to the slit 25. Even with such a configuration, the cross-sectional area of the first toroidal core 24 can be locally reduced. Such a configuration can be similarly adopted for the second toroidal core 34.
  • the first rotating magnet 44 and the second rotating magnet 46 are provided with skew angles ⁇ 1 and ⁇ 2, respectively. Thereby, the torque applied to the rotor 14 can be increased. In addition, the occurrence of cogging can be suppressed.
  • a skew angle may be similarly provided in the first fixed magnet 22 and / or the second fixed magnet 32.
  • a plurality of third rotating magnets 50 facing the inner peripheral surface 24 a of the first toroidal core 24 and a plurality of facing the inner peripheral surface 34 a of the second toroidal core 34 are arranged on the shaft portion 40 of the rotor 14.
  • the fourth rotating magnet 52 is provided.
  • the plurality of third rotating magnets 50 can function in the same manner as the plurality of first rotating magnets 44, and the plurality of fourth rotating magnets 52 can function in the same manner as the plurality of second rotating magnets 46. That is, the leakage magnetic flux from the first toroidal core 24 also acts on the plurality of third rotating magnets 50, so that further torque can be applied to the rotor 14. Further, the leakage magnetic flux from the second toroidal core 34 also acts on the plurality of fourth rotating magnets 52, so that further torque can be applied to the rotor 14.
  • the third rotating magnet 50 has a so-called step skew structure, and is provided with a skew angle ⁇ 3.
  • a skew angle ⁇ 3 is provided, the torque applied to the rotor 14 is increased and the occurrence of cogging is suppressed, similarly to the skew angle ⁇ 1 of the first rotating magnet 44.
  • the fourth rotating magnet 52 also has a step skew structure, and is provided with a skew angle ⁇ 4.
  • the torque applied to the rotor 14 is increased and the occurrence of cogging is suppressed.
  • the specific structure in which the skew angles ⁇ 3 and ⁇ 4 are provided in the third rotating magnet 50 and / or the fourth rotating magnet 52 is not particularly limited and can be changed as appropriate.
  • the first outer coil 28 and the second outer coil 38 form a Helmholtz coil or a similar coil structure.
  • the current in the same direction is supplied to each of the first outer coil 28 and the second outer coil 38, so that the space between the first outer coil 28 and the second outer coil 38 is rotated.
  • a relatively uniform magnetic field can be formed along the rotation axis C of the child 14.
  • the disturbance of the magnetic field in the electric motor 10 can be suppressed without applying unnecessary torque to the rotor 14.
  • the second outer coil 38 has an ideal Helmholtz coil structure. In this case, the magnetic field disturbance can be effectively suppressed by forming a more uniform magnetic field.
  • the electric motor 10 of this embodiment can also be used as a generator. That is, by rotating the rotor 14 with an external force, electric power can be extracted from the first coil 26 and the second coil 36. Specifically, when the rotor 14 rotates with respect to the stator 21, the distance between the first rotating magnet 44 and the first partial winding coil 26b varies, and an induced electromotive force is generated in each first partial winding coil 26b. appear. In addition, an electromotive force is generated in the first partial winding coil 26 b, and a current flows through the first partial winding coil 26 b, whereby a magnetic flux is generated in the first toroidal core 24.
  • the magnetic flux in the first toroidal core 24 fluctuates according to the rotation of the rotor 14, and as a result, an induced electromotive force is also generated in the first full-turn coil 26a. Thereby, electric power is output from the 1st all around winding coil 26a. Similarly, when the rotor 14 rotates with respect to the stator 21, electric power is also output from the second entire winding coil 36 a. Thus, the rotational energy applied to the rotor 14 is converted into electric power energy and output from the first coil 26 and the second coil 36.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

電動機は、固定子と、固定子に対して回転軸を中心に回転可能に支持された回転子とを備える。固定子は、回転軸と同軸に配置された第１トロイダルコアと、第１トロイダルコアに巻かれた少なくとも一つの第１コイルとを有する。回転子は、回転軸を中心とする周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されているとともに第１トロイダルコアに対向する複数の第１回転磁石を有する。第１トロイダルコアは、その径方向に沿って積層構造を有する積層コアである。

Description

電動機
　本明細書で開示する技術は、電動機に関する。
　特許第４３０９９６２号公報に、電動機が開示されている。この電動機は、固定子と、固定子に対して回転可能に支持された回転子とを備える。固定子には、複数の第１固定磁石と複数の第２固定磁石が設けられており、回転子には、複数の第１回転磁石と複数の第２回転磁石が設けられている。複数の第１固定磁石と複数の第１回転磁石との間には、第１コイルが巻かれた第１トロイダルコアが介在しており、複数の第２固定磁石と複数の第２回転磁石との間には、第２コイルが巻かれた第２トロイダルコアが介在している。このような構成によると、第１コイルと第２コイルの少なくとも一方へ、断続的に電流を供給することによって、回転子を回転させることができる。
　上記した電動機は、一般的な電動機とは異なる動作原理に基づく。従って、多くの可能性が秘められているが、その一方で、実用化のためにさらなる改良も必要とされている。本明細書は、そのような動作原理に基づく電動機を改良し得る新規で有用な技術を提供する。
　本発明者は、上述した電動機を改良するにあたり、先ずはその動作原理を詳細に解明した。その内容を以下に説明する。上述した電動機では、第１コイルの巻かれた第１トロイダルコアが固定子に配置され、第１トロイダルコアに対向する複数の第１回転磁石が回転子に配置されている。第１コイルに電流が流れると、第１トロイダルコアの内部には、周方向に沿って磁束が発生する。通常、第１コイルによる磁束は、第１トロイダルコアの内部に封じ込まれるので、第１トロイダルコアの外部に磁束は生じない。しかしながら、第１コイルに流れる電流が十分に大きいと、第１トロイダルコアが磁気飽和の状態となり、第１トロイダルコアの外部に漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束が、複数の第１回転磁石に作用することで、固定子と回転子との間に磁力が生じる。
　例えば第１コイルに直流電圧を断続的に印加すると、第１コイルではサージ電流が周期的に流れ、それに同期して漏れ磁束も周期的に発生する。このとき、第１コイルに流れる電流は、逆起電力による影響を受けて連続的に変化するので、漏れ磁束の大きさや向きも連続的に変化していく。その結果、固定子と回転子との間に周方向の力が作用し、漏れ磁束の発生周期に応じた速度で、回転子は固定子に対して回転する。複数の第１固定磁石は、必ずしも必要とされないが、第１トロイダルコア内に定常的な磁場を形成することで、第１トロイダルコアの磁気飽和（即ち、漏れ磁束の発生）を助長する。
　第２固定磁石、第２トロイダルコア、第２コイル及び第２回転磁石についても、上記と同様に機能する。言い換えると、第２固定磁石、第２トロイダルコア、第２コイル及び第２回転磁石のセットは、必ずしも必要とされない。あるいは、第３固定磁石、第３トロイダルコア、第３コイル及び第３回転磁石のセットがさらに設けられてもよい。
　上記の知見から理解されるように、本技術に係る電動機では、第１コイルが発生する磁束によって、第１トロイダルコアを周期的に磁気飽和させる必要がある。その結果、第１トロイダルコア内の磁束密度は大きな変動を繰り返す。このような磁束密度の変動は、第１トロイダルコア内に電磁誘導による渦電流を生じさせ、例えば第１トロイダルコアの発熱といったエネルギー損失を招き得る。この点に関して、第１トロイダルコアが、積層構造を有する積層コアであると、渦電流の発生を抑制することができる。特に、本技術に係る電動機では、第１トロイダルコアが磁気飽和したときに、第１トロイダルコア内の磁束が軸方向（厚み方向）に傾く。従って、第１トロイダルコアが、その径方向に沿って積層構造を有する積層コアであると、渦電流の発生を効果的に抑制することができる。
　上記した本技術の一側面により、下記する電動機が開示される。この電動機は、固定子と、固定子に対して回転軸を中心に回転可能に支持された回転子とを備える。固定子は、回転軸と同軸に配置された第１トロイダルコアと、第１トロイダルコアに巻かれた少なくとも一つの第１コイルとを有する。回転子は、回転軸を中心とする周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されているとともに第１トロイダルコアに対向する複数の第１回転磁石を有する。第１トロイダルコアは、その径方向に沿って積層構造を有する積層コアである。即ち、第１トロイダルコアは、磁性材料の層と絶縁材料の層が、第１トロイダルコアの径方向に沿って交互に配置された構造を有する。
図１は、実施例の電動機１０の構造を模式的に示す断面図である。
図２は、実施例の電動機１０の構造を模式的に示す分解断面図である。
図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図であって、複数の第１固定磁石２２の配列を示す。
図４は、図１中のＩＶ－ＩＶ線における断面図であって、複数の第２固定磁石３２の配列を示す。
図５は、図１中のＶ－Ｖ線における断面図であって、複数の第１回転磁石４４の配列を示す。
図６は、図１中のＶＩ－ＶＩ線における断面図であって、複数の第２回転磁石４６の配列を示す。
図７は、図５中のＶＩＩ－ＶＩＩ線における断面図であって、第１回転磁石４４のスキュー角θ１を示す。
図８は、図６中のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線における断面図であって、第２回転磁石４６のスキュー角θ２を示す。
図９は、第１回転磁石４４に係る変形例であって、揺動可能に支持された第１回転磁石４４を示す。
図１０は、第１トロイダルコア２４と複数の第１コイル２６を示す。第２トロイダルコア３４と複数の第２コイル３６についても同様の構造を有することから、それらに係る参照番号を括弧内に示す。
図１１は、第１トロイダルコア２４を単体で示す。第２トロイダルコア３４についても、同じ構造を有する。
図１２は、第３回転磁石５０のスキュー角θ３を示す。
図１３は、第４回転磁石５２のスキュー角θ４を示す。
　本技術の一実施形態において、少なくとも一つの第１コイルは、第１全周巻きコイルを含んでもよい。この場合、第１全周巻きコイルは、第１トロイダルコアの周長の全体に亘って巻かれているとよい。このような構成によると、第１トロイダルコアの全体に亘って均一な磁束を発生させることができる。
　本技術の一実施形態において、少なくとも一つの第１コイルは、少なくとも一つの第１部分巻きコイルを含んでもよい。この場合、第１部分巻きコイルは、第１トロイダルコアの周長の一部の区間に亘って巻かれているとよい。このような構成によると、第１部分巻きコイルが巻かれた区間において、第１トロイダルコア内の磁束密度を選択的に高めることができ、その位置において漏れ磁束を意図的に発生させることができる。
　上記した実施形態において、少なくとも一つの第１コイルは、複数の第１部分巻きコイルを含んでもよい。この場合、複数の第１部分巻きコイルは、第１トロイダルコアの周長に沿って等間隔で配置されていてもよい。一例ではあるが、複数の第１部分巻きコイルの数は、複数の第１回転磁石の数と同じであってよい。この場合、複数の第１部分巻きコイルが、複数の第１回転磁石と同じ角度間隔で配置されてもよい。
　上記した実施形態において、第１部分巻きコイルが巻かれている第１トロイダルコアの前記区間には、第１トロイダルコアの周方向に垂直な断面を局所的に減少させる切り欠き、スリット又は孔が設けられていてもよい。このような構成によると、第１トロイダルコア内の磁束密度を増大させて、第１トロイダルコアの磁気飽和を促すことができる。
　本技術の一実施形態において、固定子は、第１トロイダルコアに対向する複数の第１固定磁石をさらに有してもよい。この場合、複数の第１固定磁石は、前記した周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されてもよい。このような構成によると、複数の第１固定磁石によって第１トロイダルコア内に定常的な磁場が形成され、それによって第１トロイダルコアの磁気飽和（即ち、漏れ磁束の発生）が助長される。
　本技術の一実施形態において、第１回転磁石には、スキュー角が設けられていてもよい。第１回転磁石にスキュー角を設けることで、回転子に加えられるトルクを大きくすることができる。
　上記した実施形態において、第１回転磁石が回転子に対して揺動可能に支持されており、回転子の回転に伴う遠心力によってスキュー角が変化するとよい。このような構成によると、第１回転磁石のスキュー角が、回転子の回転速度に応じた適切な角度へ自動的に調整されるように構成することができる。この構成は、後述する第２回転磁石についても同様に適用することができる。
　本技術の一実施形態において、回転子は、回転軸に沿って延びるシャフト部と、シャフト部から径方向外側に広がる少なくとも一つのフランジ部とを有するとよい。この場合、少なくとも一つのフランジ部には、複数の第１回転磁石が設けられているとよい。そして、シャフト部には、第１トロイダルコアの内周面に対向する複数の第３回転磁石が設けられているとよい。このような構成によると、第１トロイダルコアからの漏れ磁束が、複数の第３回転磁石にも作用することで、回転子にさらなるトルクを加えることができる。一例ではあるが、複数の第３回転磁石には、スキュー角が設けられていてもよい。
　本技術の一実施形態において、固定子は、回転軸と同軸に配置された第２トロイダルコアと、第２トロイダルコアに巻かれた少なくとも一つの第２コイルとをさらに有してもよい。この場合、回転子は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されているとともに第２トロイダルコアに対向する複数の第２回転磁石をさらに有してもよい。この場合、第２トロイダルコアは、その径方向に沿って積層構造を有する積層コアであるとよい。
　上記した実施形態において、少なくとも一つの第２コイルは、第２全周巻きコイルを含んでもよい。この場合、第２全周巻きコイルは、第２トロイダルコアの周長の全体に亘って巻かれているとよい。このような構成によると、第２トロイダルコアの全体に亘って均一な磁束を発生させることができる。
　上記に加え、又は代えて、少なくとも一つの第２コイルは、少なくとも一つの第１部分巻きコイルを含んでもよい。この場合、第１部分巻きコイルは、第２トロイダルコアの周長の一部の区間に亘って巻かれているとよい。このような構成によると、第２部分巻きコイルが巻かれた区間において、第２トロイダルコア内の磁束密度を選択的に高めることができ、その位置において漏れ磁束を意図的に発生させることができる。
　上記した実施形態において、少なくとも一つの第２コイルは、複数の第２部分巻きコイルを含んでもよい。この場合、複数の第２部分巻きコイルは、第２トロイダルコアの周長に沿って等間隔で配置されていてもよい。一例ではあるが、複数の第２部分巻きコイルの数は、複数の第２回転磁石の数と同じであってよい。この場合、複数の第２部分巻きコイルが、複数の第２回転磁石と同じ角度間隔で配置されてもよい。
　上記した実施形態において、第２部分巻きコイルが巻かれている第２トロイダルコアの区間には、第２トロイダルコアの周方向に垂直な断面を局所的に減少させる切り欠き、スリット又は孔が設けられていてもよい。このような構成によると、第２トロイダルコア内の磁束密度を増大させて、第２トロイダルコアの磁気飽和を促すことができる。
　本技術の一実施形態において、固定子は、第２トロイダルコアに対向する複数の第２固定磁石をさらに有してもよい。この場合、複数の第２固定磁石は、前記した周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されてもよい。このような構成によると、複数の第２固定磁石によって第２トロイダルコア内に定常的な磁場が形成され、それによって第２トロイダルコアの磁気飽和（即ち、漏れ磁束の発生）が助長される。
　本技術の一実施形態において、回転子は、回転軸に沿って延びるシャフト部と、シャフト部から径方向外側に広がるとともに複数の第２回転磁石が設けられたフランジ部とをさらに有してもよい。この場合、シャフト部には、第２トロイダルコアの内周面に対向する複数の第４回転磁石が設けられていてもよい。このような構成によると、第２トロイダルコアからの漏れ磁束が、複数の第４回転磁石にも作用することで、回転子にさらなるトルクを加えることができる。一例ではあるが、複数の第４回転磁石には、スキュー角が設けられていてもよい。
　本技術の一実施形態では、電動機が、第１トロイダルコアの外周面に沿って巻かれた第１外周コイルと、第１外周コイルと電気的に接続されているとともに第２トロイダルコアの外周面に沿って巻かれた第２外周コイルとをさらに備えてもよい。このような構成によると、第１外周コイルと第２外周コイルとの間の空間に、回転子の回転軸に沿って比較的に一様な磁場を形成することができる。これにより、回転子に無用なトルクを加えることなく、電動機内における磁場の乱れを抑制することができる。
　上記した実施形態において、第１外周コイル及び第２外周コイルの各半径と、第１外周コイルと第２外周コイルとの間の距離とが、実質的に等しくてもよい。このような構成によると、第１外周コイル及び第２外周コイルがいわゆるヘルムホルツコイルの構造を有することから、より一様な磁場が形成されることによって、磁場の乱れを効果的に抑制することができる。なお、ここでいう実質的に等しいとは、それらの平均値に対するそれぞれの偏差が、当該平均値の１０パーセント以下であることを意味する。
　以下では、本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善された電動機、並びにそれらの使用及び製造方法を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。
　また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。
　本明細書及び／又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。
　図面を参照して実施例の電動機１０について説明する。図１、図２に示すように、実施例の電動機１０は、固定子１２と回転子１４とを備える。回転子１４は、複数の軸受け１８を介して固定子１２に取付けられており、固定子１２に対して回転軸Ｃを中心に回転可能に支持されている。
　先ず、固定子１２について説明する。固定子１２は、ハウジング１６と、第１固定子ユニット２０と、第２固定子ユニット３０とを有する。第１固定子ユニット２０及び第２固定子ユニット３０は、ハウジング１６内に配置されており、ハウジング１６に固定されている。一例ではあるが、ハウジング１６は筒形状を有しており、第１固定子ユニット２０と第２固定子ユニット３０のそれぞれはリング形状（あるいは、トロイダル形状）を有する。
　第１固定子ユニット２０は、複数の第１固定磁石２２と、第１トロイダルコア２４と、第１トロイダルコア２４に巻かれた複数の第１コイル２６と、第１外周コイル２８とを有する。図３に示すように、複数の第１固定磁石２２は、回転軸Ｃを中心とする周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている。一例ではあるが、本実施例では、六つの第１固定磁石２２が設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。また、本実施例における第１固定磁石２２は永久磁石である。但し、複数の第１固定磁石２２の一部又は全部を、永久磁石に代えて電磁石としてもよい。また、第１固定磁石２２の数も六つに限定されず、適宜変更することができる。
　第１トロイダルコア２４は、トロイダル形状の部材であって、少なくとも一部が軟磁性材料によって構成されている。第１トロイダルコア２４は、回転軸Ｃと同軸に配置されており、複数の第１固定磁石２２に対向している。第１トロイダルコア２４には、複数の第１コイル２６が巻かれている。第１コイル２６の数や構造は特に限定されず、少なくとも一つの第１コイル２６が、第１トロイダルコア２４に巻かれていればよい。本実施例における第１コイル２６の構成については、後段において詳細に説明する。第１外周コイル２８は、第１トロイダルコア２４の外周面に沿って、リング状に巻かれたコイルである。
　第２固定子ユニット３０は、第１固定子ユニット２０と類似した構造を有する。第２固定子ユニット３０は、複数の第２固定磁石３２と、第２トロイダルコア３４と、第２トロイダルコア３４に巻かれた複数の第２コイル３６と、第２外周コイル３８とを有する。図４に示すように、複数の第２固定磁石３２は、回転軸Ｃを中心とする周方向に沿って、Ｎ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている。一例ではあるが、本実施例では、六つの第２固定磁石３２が設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。また、本実施例における第２固定磁石３２は永久磁石である。但し、複数の第２固定磁石３２の一部又は全部を、永久磁石に代えて、電磁石としてもよい。また、第２固定磁石３２の数も六つに限定されず、適宜変更することができる。第２固定磁石３２の数は、第１固定磁石２２の数と同じであってもよいし、異なってもよい。
　第２トロイダルコア３４は、トロイダル形状の部材であって、少なくとも一部が軟磁性材料によって構成されている。特に限定されないが、第２トロイダルコア３４は、第１トロイダルコア２４と同じ構成を有してもよい。第２トロイダルコア３４は、回転軸Ｃと同軸に配置されており、複数の第２固定磁石３２に対向している。第２トロイダルコア３４には、複数の第２コイル３６が巻かれている。第２コイル３６の数や構造についても特に限定されず、少なくとも一つの第２コイル３６が、第２トロイダルコア３４に巻かれていればよい。本実施例における第２コイル３６の構成については、後段において説明するように、第１コイル２６の構成と同一である。第２外周コイル３８は、第２トロイダルコア３４の外周面に沿って、リング状に巻かれたコイルである。第２外周コイル３８は、第１外周コイル２８と共に、ヘルムホルツコイル又はそれに類似するコイル構造を形成している。
　次に、回転子１４について説明する。回転子１４は、前述したように、固定子１２に対して回転軸Ｃを中心に回転可能に支持されている。回転子１４は、回転軸Ｃに沿って延びるシャフト部４０と、シャフト部４０から径方向外側に広がるフランジ部４２とを有する。シャフト部４０の両端は、第１固定子ユニット２０と第２固定子ユニット３０とをそれぞれ通過し、軸受け１８によって支持されている。フランジ部４２は、シャフト部４０の軸方向の中央に位置しており、第１固定子ユニット２０と第２固定子ユニット３０との間に位置している。
　回転子１４は、複数の第１回転磁石４４と、複数の第２回転磁石４６とを有する。図１、図５に示すように、複数の第１回転磁石４４は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている。また、複数の第１回転磁石４４は、第１トロイダルコア２４を介して複数の第１固定磁石２２に対向している。一例ではあるが、本実施例では、六つの第１回転磁石４４が設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。また、本実施例における第１回転磁石４４は永久磁石である。但し、複数の第１回転磁石４４の一部又は全部を、永久磁石に代えて、電磁石としてもよい。また、第１回転磁石４４の数は六つに限定されず、適宜変更することができる。第１回転磁石４４の数は、第１固定磁石２２の数と同じであってもよいし、異なってもよい。
　図１、図６に示すように、複数の第２回転磁石４６は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている。また、複数の第２回転磁石４６は、第２トロイダルコア３４を介して複数の第２固定磁石３２に対向している。一例ではあるが、本実施例では、六つの第２回転磁石４６が設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。また、本実施例における第２回転磁石４６は永久磁石である。但し、複数の第２回転磁石４６の一部又は全部を、永久磁石に代えて、電磁石としてもよい。また、第２回転磁石４６の数は六つに限定されず、適宜変更することができる。第２回転磁石４６の数は、第２固定磁石３２及び／又は第１回転磁石４４の数と同じであってもよいし、異なってもよい。
　図７に示すように、各々の第１回転磁石４４は、回転子１４の回転方向に沿って傾けられており、第１回転磁石４４の法線Ｈ１は、回転子１４の回転軸Ｃに対して角度θ１を成す。本明細書では、この角度θ１を第１回転磁石４４のスキュー角θ１と称する。なお、ここでいう第１回転磁石４４の法線Ｈ１とは、第１回転磁石４４の第１トロイダルコア２４に対向する面の法線を意味する。同様に、図８に示すように、各々の第２回転磁石４６は、回転子１４の回転方向に沿って傾けられており、第２回転磁石４６の法線Ｈ２は、回転子１４の回転軸Ｃに対して角度θ２を成す。本明細書では、この角度θ２を第１回転磁石４４のスキュー角θ２と称する。ここでいう第２回転磁石４６の法線Ｈ２とは、第２回転磁石４６の第２トロイダルコア３４に対向する面の法線を意味する。なお、第１回転磁石４４は、スキュー角θ１を必ずしも必要としない。また、複数の第１回転磁石４４の一部のみに、スキュー角θ１を設けてもよい。これらの点については、複数の第２回転磁石４６についても同様である。また、このようなスキュー角は、必要に応じて、第１固定磁石２２及び／又は第２固定磁石３２に設けることもできる。
　他の実施形態として、図９に示すように、第１回転磁石４４は、フランジ部４２（即ち、回転子１４）に対して揺動可能に支持されていてもよい。この場合、第１回転磁石４４のスキュー角θ１は、回転子１４の回転に伴う遠心力によって変化してもよい。第２回転磁石４６も同様に、フランジ部４２（即ち、回転子１４）に対して揺動可能に支持されており、そのスキュー角θ２が回転子１４の回転に伴う遠心力によって変化してもよい。
　図３、図４に示すように、複数の第１固定磁石２２と複数の第２固定磁石３２は、磁極の配置について鏡面対称となっている。それに対して、複数の第１回転磁石４４と複数の第２回転磁石４６は、磁極の配置について鏡面対称となっておらず、互いに６０度の位相差を有する。このような構造により、第１回転磁石４４と第１固定磁石２２とが異極同士で対向するときの回転子１４の回転位置では、第２回転磁石４６と第２固定磁石３２とが同極同士で対向する。また、第１回転磁石４４と第１固定磁石２２とが同極同士で対向するときの回転子１４の回転位置では、第２回転磁石４６と第２固定磁石３２とが異極同士で対向する。
　図１、図２に戻り、回転子１４は、任意付加的に、複数の第３回転磁石５０と複数の第４回転磁石５２とを有してもよい。複数の第３回転磁石５０は、回転子１４のシャフト部４０に設けられており、第１トロイダルコア２４の内周面２４ａに対向している。複数の第３回転磁石５０は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている。また、複数の第３回転磁石５０は、少なくとも部分的に、第１トロイダルコア２４を介して複数の第１固定磁石２２に対向している。これにより、複数の第３回転磁石５０は、複数の第１回転磁石４４と同様の機能を発揮し得る。一例ではあるが、本実施例では、六つの第３回転磁石５０が設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。また、本実施例における第３回転磁石５０は永久磁石である。但し、複数の第３回転磁石５０の一部又は全部を、永久磁石に代えて、電磁石としてもよい。また、第３回転磁石５０の数は六つに限定されず、適宜変更することができる。第３回転磁石５０の数は、第１回転磁石４４の数と同じであってもよいし、異なってもよい。
　複数の第４回転磁石５２は、回転子１４のシャフト部４０に設けられており、第２トロイダルコア３４の内周面３４ａに対向している。複数の第４回転磁石５２は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている。また、複数の第４回転磁石５２は、少なくとも部分的に、第２トロイダルコア３４を介して複数の第２固定磁石３２に対向している。これにより、複数の第４回転磁石５２は、複数の第２回転磁石４６と同様の機能を発揮し得る。一例ではあるが、本実施例では、六つの第４回転磁石５２が設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。また、本実施例における第４回転磁石５２は永久磁石である。但し、複数の第４回転磁石５２の一部又は全部を、永久磁石に代えて、電磁石としてもよい。また、第４回転磁石５２の数は六つに限定されず、適宜変更することができる。第４回転磁石５２の数は、第２回転磁石４６の数と同じであってもよいし、異なってもよい。
　次に、図１０、図１１を参照して、第１トロイダルコア２４及び複数の第１コイル２６について説明する。図１０に示すように、複数の第１コイル２６には、第１全周巻きコイル２６ａと、複数の第１部分巻きコイル２６ｂとが含まれる。第１全周巻きコイル２６ａは、第１トロイダルコア２４の周長の全体に亘って巻かれている。各々の第１部分巻きコイル２６ｂは、第１トロイダルコア２４の周長の一部の区間に亘って巻かれている。本実施例では、六つの第１部分巻きコイル２６ｂが設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。第１全周巻きコイル２６ａと第１部分巻きコイル２６ｂのそれぞれは、外部から電流が供給可能に構成されている。一例ではあるが、第１全周巻きコイル２６ａと、各々の第１部分巻きコイル２６ｂは、互いに独立して電流が供給されるように構成されている。但し、他の実施形態として、複数の第１部分巻きコイル２６ｂは、互いに直列又は並列に接続され、それらの電流が一括して制御されてもよい。
　図１１に示すように、第１トロイダルコア２４には、複数のスリット２５が設けられており、第１トロイダルコア２４の周方向に垂直な断面は局所的に減少している。これにより、第１トロイダルコア２４は、各々のスリット２５が設けられた位置において、磁束密度が高まりやすく、磁気飽和しやすい構造となっている。特に限定されないが、各々のスリット２５は、第１部分巻きコイル２６ｂが巻かれている区間に位置している。また、第１トロイダルコア２４は、その径方向Ｒに沿って積層構造を有する積層コアである。即ち、磁性材料の層２４ｓと絶縁材料の層２４ｔが、第１トロイダルコア２４の径方向Ｒに沿って交互に配置されている。磁性材料の層２４ｓは、特に限定されないが、例えばケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、炭素系材料で構成することができる。
　第２トロイダルコア３４及び複数の第２コイル３６も、同様の構成を有している。即ち、図１０に示すように、複数の第２コイル３６には、第２全周巻きコイル３６ａと、複数の第２部分巻きコイル３６ｂとが含まれる。本実施例では、六つの第２部分巻きコイル３６ｂが設けられており、それらは周方向に沿って等間隔で配置されている。第２全周巻きコイル３６ａと第２部分巻きコイル３６ｂのそれぞれは、外部から電流が供給可能に構成されている。そして、図１１に示すように、第２トロイダルコア３４にも、複数のスリット３５が設けられており、第２トロイダルコア３４の周方向に垂直な断面は局所的に減少している。各々のスリット３５は、第２部分巻きコイル３６ｂが巻かれている区間に位置している。第２トロイダルコア３４は、その径方向Ｒに沿って積層構造を有する積層コアである。即ち、磁性材料の層３４ｓと絶縁材料の層３４ｔが、第２トロイダルコア３４の径方向Ｒに沿って交互に配置されている。
　次に、電動機１０の動作について説明する。本実施例の電動機１０では、第１コイル２６の巻かれた第１トロイダルコア２４が固定子１２に配置され、第１トロイダルコア２４に対向する複数の第１回転磁石４４が回転子１４に配置されている。第１コイル２６に電流が流れると、第１トロイダルコア２４の内部には、周方向に沿って磁束が発生する。通常、第１コイル２６による磁束は、第１トロイダルコア２４の内部に封じ込まれるので、第１トロイダルコア２４の外部に磁束は生じない。しかしながら、第１コイル２６に流れる電流が十分に大きいと、第１トロイダルコア２４が磁気飽和の状態となり、第１トロイダルコア２４の外部に漏れ磁束が発生する。この漏れ磁束が、複数の第１回転磁石４４や複数の第３回転磁石５０に作用することで、固定子１２と回転子１４との間に磁力が生じる。
　電動機１０を動作させる一態様として、第１コイル２６に直流電圧を断続的に印加することができる。第１コイル２６に直流電圧が断続的に印加されると、第１コイル２６ではサージ電流が周期的に流れ、それに同期して第１トロイダルコア２４からの漏れ磁束も周期的に発生する。このとき、第１コイル２６に流れる電流は、逆起電力による影響を受けて連続的に変化するので、漏れ磁束の大きさや向きも連続的に変化していく。その結果、固定子１２と回転子１４との間に周方向の力が作用し、漏れ磁束の発生周期に応じた速度で、回転子１４は固定子１２に対して回転する。複数の第１固定磁石２２は、必ずしも必要とされないが、第１トロイダルコア２４内に定常的な磁場を形成することで、第１トロイダルコア２４の磁気飽和（即ち、漏れ磁束の発生）を助長する。なお、電動機１０を動作させる他の一態様として、第１コイル２６に高周波数の交流電圧を印加することも考えられる。
　第２固定磁石３２、第２トロイダルコア３４、第２コイル３６及び第２回転磁石４６についても、上記と同様に機能する。即ち、第２コイル３６にも直流電圧を断続的に印加することで、固定子１２と回転子１４との間に周方向の力が作用し、漏れ磁束の発生周期に応じた速度で、回転子１４は固定子１２に対して回転する。なお、第２固定磁石３２、第２トロイダルコア３４、第２コイル３６及び第２回転磁石４６のセットは、必ずしも必要とされない。あるいは、第３固定磁石、第３トロイダルコア、第３コイル及び第３回転磁石のセットがさらに設けられてもよい。
　本実施例の電動機１０では、第１コイル２６が発生する磁束によって、第１トロイダルコア２４を周期的に磁気飽和させる必要がある。その結果、第１トロイダルコア２４内の磁束密度は大きな変動を繰り返す。このような磁束密度の変動は、第１トロイダルコア２４内に電磁誘導による渦電流を生じさせ、例えば第１トロイダルコア２４の発熱といったエネルギー損失を招き得る。この点に関して、本実施例における第１トロイダルコア２４は、積層構造を有する積層コアであり（図１１参照）、渦電流の発生を抑制することができる。ここで、第１トロイダルコア２４内の磁束は、第１トロイダルコア２４が磁気飽和したときに、第１トロイダルコア２４の軸方向（厚み方向）に傾く。従って、第１トロイダルコア２４が、その径方向Ｒに沿って積層構造を有する積層コアであると、渦電流の発生を効果的に抑制することができる。第２トロイダルコア３４についても同様である。第２トロイダルコア３４が、その径方向Ｒに沿って積層構造を有する積層コアであると、第２トロイダルコア３４における渦電流の発生を効果的に抑制することができる。
　第１トロイダルコア２４を磁気飽和させるためには、第１全周巻きコイル２６ａ又は一つの第１部分巻きコイル２６ｂだけでも足りる。但し、第１全周巻きコイル２６ａは、第１トロイダルコア２４の全体に亘って均一な磁束を発生させ、第１トロイダルコア２４をより確実に磁気飽和させることができる。この点は、第２トロイダルコア３４についても同様である。第２全周巻きコイル３６ａが設けられていると、第２トロイダルコア３４の全体に亘って均一な磁束が発生して、第２トロイダルコア３４をより確実に磁気飽和させることができる。
　第１部分巻きコイル２６ｂは、必ずしも必要とされない。但し、第１部分巻きコイル２６ｂが設けられていると、第１部分巻きコイル２６ｂが巻かれた区間において、第１トロイダルコア２４内の磁束密度が高まる。従って、第１部分巻きコイル２６ｂを設けることにより、その位置において漏れ磁束を意図的に発生させることができる。第２部分巻きコイル３６ｂについても同様である。第２トロイダルコア３４においても、第２部分巻きコイル３６ｂを設けることにより、その位置において漏れ磁束を意図的に発生させることができる。
　本実施例では、第１トロイダルコア２４に複数のスリット２５が設けられている。このような構成によると、第１トロイダルコア２４の断面積が減少することによって、第１トロイダルコア２４内の磁束密度が増大する。これにより。第１トロイダルコア２４の磁気飽和を促すことができる。なお、他の実施形態として、第１トロイダルコア２４には、スリット２５に代えて、又は加えて、切り欠き又は孔が形成されてもよい。このような構成によっても、第１トロイダルコア２４の断面積を局所的に減少させることができる。このような構成は、第２トロイダルコア３４にも同様に採用することができる。
　本実施例では、第１回転磁石４４と第２回転磁石４６とに、スキュー角θ１、θ２がそれぞれ設けられている。これにより、回転子１４に加えられるトルクを大きくすることができる。また、コギングの発生を抑制することもできる。このようなスキュー角は、第１固定磁石２２及び／又は第２固定磁石３２にも同様に設けてもよい。
　本実施例では、回転子１４のシャフト部４０に、第１トロイダルコア２４の内周面２４ａに対向する複数の第３回転磁石５０と、第２トロイダルコア３４の内周面３４ａに対向する複数の第４回転磁石５２が設けられている。複数の第３回転磁石５０は、複数の第１回転磁石４４と同様に機能することができ、複数の第４回転磁石５２は、複数の第２回転磁石４６と同様に機能することができる。即ち、第１トロイダルコア２４からの漏れ磁束が、複数の第３回転磁石５０にも作用することで、回転子１４にさらなるトルクを加えることができる。また、第２トロイダルコア３４からの漏れ磁束が、複数の第４回転磁石５２にも作用することで、回転子１４にさらなるトルクを加えることができる。
　図１２に示すように、第３回転磁石５０は、いわゆるステップスキューの構造を有しており、スキュー角θ３が設けられている。このようなスキュー角θ３が設けられていると、第１回転磁石４４のスキュー角θ１と同様に、回転子１４へ加えられるトルクが増大され、かつ、コギングの発生が抑制される。図１３に示すように、第４回転磁石５２もステップスキューの構造を有しており、スキュー角θ４が設けられている。これにより、第２回転磁石４６のスキュー角θ２と同様に、回転子１４へ加えられるトルクが増大され、かつ、コギングの発生が抑制される。なお、第３回転磁石５０及び／又は第４回転磁石５２にスキュー角θ３、θ４を設ける具体的な構造については、特に限定されず、適宜変更することができる。
　本実施例では、第１外周コイル２８と第２外周コイル３８とが、ヘルムホルツコイル又はそれに類似するコイル構造を形成している。このような構成によると、第１外周コイル２８と第２外周コイル３８のそれぞれに同じ方向の電流を供給することで、第１外周コイル２８と第２外周コイル３８との間の空間に、回転子１４の回転軸Ｃに沿って比較的に一様な磁場を形成することができる。これにより、回転子１４に無用なトルクを加えることなく、電動機１０内における磁場の乱れを抑制することができる。一例ではあるが、第１外周コイル２８及び第２外周コイル３８の各半径と、第１外周コイル２８と第２外周コイル３８との間の距離とが実質的に等しいと、第１外周コイル２８及び第２外周コイル３８は理想的なヘルムホルツコイルの構造を有する。この場合、より一様な磁場が形成されることによって、磁場の乱れを効果的に抑制することができる。
　本実施例の電動機１０は、発電機としても利用することができる。即ち、外力によって回転子１４を回転させることによって、第１コイル２６及び第２コイル３６から電力を取り出すことができる。詳しくは、回転子１４が固定子２１に対して回転すると、第１回転磁石４４と第１部分巻きコイル２６ｂとの間の距離が変動し、各々の第１部分巻きコイル２６ｂに誘導起電力が発生する。また、第１部分巻きコイル２６ｂに起電力が発生し、第１部分巻きコイル２６ｂに電流が流れることで、第１トロイダルコア２４内に磁束が発生する。回転子１４の回転に応じて第１トロイダルコア２４内の磁束は変動し、その結果、第１全周巻きコイル２６ａにも誘導起電力が発生する。これにより、第１全周巻きコイル２６ａから電力が出力される。同様に、回転子１４が固定子２１に対して回転すると、第２全周巻きコイル３６ａからも電力が出力される。このように、回転子１４に加えられた回転エネルギーが、電力エネルギーに変換されて第１コイル２６及び第２コイル３６から出力される。

Claims (19)

  1. 　固定子と、
    　前記固定子に対して回転軸を中心に回転可能に支持された回転子と、を備え、
    　前記固定子は、前記回転軸と同軸に配置された第１トロイダルコアと、前記第１トロイダルコアに巻かれた少なくとも一つの第１コイルとを有し、
    　前記回転子は、前記回転軸を中心とする周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されているとともに前記第１トロイダルコアに対向する複数の第１回転磁石を有し、
    　前記第１トロイダルコアは、その径方向に沿って積層構造を有する積層コアである、電動機。
  2. 　前記少なくとも一つの第１コイルは、第１全周巻きコイルを含み、
    　前記第１全周巻きコイルは、前記第１トロイダルコアの周長の全体に亘って巻かれている、請求項１に記載の電動機。
  3. 　前記少なくとも一つの第１コイルは、少なくとも一つの第１部分巻きコイルを含み、
    　前記第１部分巻きコイルは、前記第１トロイダルコアの周長の一部の区間に亘って巻かれている、請求項１又は２に記載の電動機。
  4. 　前記少なくとも一つの第１コイルは、複数の前記第１部分巻きコイルを含み、
    　前記複数の第１部分巻きコイルは、前記第１トロイダルコアの前記周長に沿って等間隔で配置されている、請求項３に記載の電動機。
  5. 　前記第１部分巻きコイルが巻かれている前記第１トロイダルコアの前記区間には、前記第１トロイダルコアの周方向に垂直な断面を局所的に減少させる切り欠き、スリット又は孔が設けられている、請求項３又は４に記載の電動機。
  6. 　前記固定子は、前記第１トロイダルコアに対向する複数の第１固定磁石をさらに有し、
    　前記複数の第１固定磁石は、前記周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動機。
  7. 　前記第１回転磁石には、スキュー角が設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動機。
  8. 　前記第１回転磁石は、前記回転子に対して揺動可能に支持されており、前記回転子の回転に伴う遠心力によって前記スキュー角が変化する、請求項７に記載の電動機。
  9. 　前記回転子は、
    　前記回転軸に沿って延びるシャフト部と、
    　前記シャフト部から径方向外側に広がるとともに、前記複数の第１回転磁石が設けられたフランジ部と、をさらに有し、
    　前記シャフト部には、前記第１トロイダルコアの内周面に対向する複数の第３回転磁石が設けられている、請求項１から８のいずれか一項に記載の電動機。
  10. 　前記第３回転磁石には、スキュー角が設けられている、請求項９に記載の電動機。
  11. 　前記固定子は、前記回転軸と同軸に配置された第２トロイダルコアと、前記第２トロイダルコアに巻かれた少なくとも一つの第２コイルとをさらに有し、
    　前記回転子は、前記周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されているとともに前記第２トロイダルコアに対向する複数の第２回転磁石をさらに有し、
    　前記第２トロイダルコアは、その径方向に沿って積層構造を有する積層コアである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電動機。
  12. 　前記少なくとも一つの第２コイルは、第２全周巻きコイルを含み、
    　前記第２全周巻きコイルは、前記第２トロイダルコアの周長の全体に亘って巻かれている、請求項１１に記載の電動機。
  13. 　前記少なくとも一つの第２コイルは、少なくとも一つの第１部分巻きコイルを含み、
    　前記第２部分巻きコイルは、前記第２トロイダルコアの周長の一部の区間に亘って巻かれている、請求項１１又は１２に記載の電動機。
  14. 　前記少なくとも一つの第２コイルは、複数の前記第２部分巻きコイルを含み、
    　前記複数の第２部分巻きコイルは、前記第２トロイダルコアの前記周長に沿って等間隔で配置されている、請求項１３に記載の電動機。
  15. 　前記第２部分巻きコイルが巻かれている前記第２トロイダルコアの前記区間には、前記第２トロイダルコアの周方向に垂直な断面を局所的に減少させる切り欠き、スリット又は孔が設けられている、請求項１３又は１４に記載の電動機。
  16. 　前記固定子は、前記第２トロイダルコアに対向する複数の第２固定磁石をさらに有し、
    　前記複数の第２固定磁石は、前記周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に現れるように配列されている、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の電動機。
  17. 　前記回転子は、
    　前記回転軸に沿って延びるシャフト部と、
    　前記シャフト部から径方向外側に広がるとともに、前記複数の第２回転磁石が設けられたフランジ部と、をさらに有し、
    　前記シャフト部には、前記第２トロイダルコアの内周面に対向する複数の第４回転磁石が設けられている、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の電動機。
  18. 　前記第１トロイダルコアの外周面に沿って巻かれた第１外周コイルと、
    　前記第１外周コイルと電気的に接続されているとともに、前記第２トロイダルコアの外周面に沿って巻かれた第２外周コイルと、
    　をさらに備える請求項１１から１７のいずれか一項に記載の電動機。
  19. 　前記第１外周コイル及び前記第２外周コイルの各半径と、前記第１外周コイルと前記第２外周コイルとの間の距離とが実質的に等しい、請求項１８に記載の電動機。
PCT/JP2017/021805 2017-06-13 2017-06-13 電動機 WO2018229866A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/021805 WO2018229866A1 (ja) 2017-06-13 2017-06-13 電動機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/021805 WO2018229866A1 (ja) 2017-06-13 2017-06-13 電動機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018229866A1 true WO2018229866A1 (ja) 2018-12-20

Family

ID=64660835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/021805 WO2018229866A1 (ja) 2017-06-13 2017-06-13 電動機

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018229866A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63129841A (ja) * 1986-11-20 1988-06-02 Haiteku Kenkyusho:Kk 高効率ブラシレスモ−タ
JPH09135545A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Nippon Steel Corp 電気モ−タ
JP2002010537A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd アキシャルギャップ型モータ
JP2006074989A (ja) * 2004-08-02 2006-03-16 Nissan Motor Co Ltd アキシャルギャップ型回転電機
JP2010115096A (ja) * 2008-11-10 2010-05-20 Tetsuo Okamoto 発電機
JP2010172048A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Tetsuo Okamoto 電動機
JP2011172385A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Daikin Industries Ltd アキシャルギャップ型モータおよび圧縮機
JP2015033287A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 株式会社ダイナックス アキシャルギャップモータ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63129841A (ja) * 1986-11-20 1988-06-02 Haiteku Kenkyusho:Kk 高効率ブラシレスモ−タ
JPH09135545A (ja) * 1995-11-07 1997-05-20 Nippon Steel Corp 電気モ−タ
JP2002010537A (ja) * 2000-06-26 2002-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd アキシャルギャップ型モータ
JP2006074989A (ja) * 2004-08-02 2006-03-16 Nissan Motor Co Ltd アキシャルギャップ型回転電機
JP2010115096A (ja) * 2008-11-10 2010-05-20 Tetsuo Okamoto 発電機
JP2010172048A (ja) * 2009-01-20 2010-08-05 Tetsuo Okamoto 電動機
JP2011172385A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Daikin Industries Ltd アキシャルギャップ型モータおよび圧縮機
JP2015033287A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 株式会社ダイナックス アキシャルギャップモータ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6503950B2 (ja) ロータ及びブラシレスモータ
WO2013047076A1 (ja) 回転電機
WO2003056688A1 (fr) Generateur
JP6327221B2 (ja) 回転電機
JP2014051995A (ja) ３軸能動制御型磁気軸受
JP2016538817A (ja) 横磁束形電気機械
JP2016192886A (ja) 磁石レス回転電機
JP3207418U (ja) 単相モータ
WO2017171037A1 (ja) ロータ及びロータの設計方法
JP2007202363A (ja) 回転電機
JP6658707B2 (ja) 回転電機
JP2010045932A (ja) モータ
JP6201405B2 (ja) 回転電機
WO2018229866A1 (ja) 電動機
WO2018221449A1 (ja) 電動機
JP2017028842A (ja) モータ
WO2011036723A1 (ja) 同期発電機
JP6580182B2 (ja) 回転電機
JP6830073B2 (ja) 回転電機
JP2009273231A (ja) ハイブリッド励磁モータ
JP2009124852A (ja) 回転電機のロータ及び回転電機
JP2016158318A (ja) 回転電機
JP5340332B2 (ja) 回転電機
JP2008220143A (ja) 回転電機のロータ及び回転電機
JP2010166787A (ja) 回転電機

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17913658

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17913658

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP