JP5638923B2 - 永久磁石を用いた回転装置 - Google Patents
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- H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
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Description
ステータと前記ステータ内で回転されるロータとを有し、
前記ステータに、周方向に間隔をあけて、それぞれ前記ロータの径方向に磁極化された複数のステータ側永久磁石が設けられ、
前記ロータに、周方向に間隔をあけて、それぞれ前記ロータの径方向に磁極化された複数のロータ側永久磁石が設けられ、
前記ステータと前記ロータとの一方側部材に、前記ロータの径方向に磁極化されるように設定された複数の電磁コイルが配設され、
前記ステータ側永久磁石と前記ロータ側永久磁石とのうち、前記一方側部材に設けられている永久磁石を一方側永久磁石とし、前記ステータと前記ロータとの他方側部材に設けられた永久磁石を他方側永久磁石としたとき、前記複数の電磁コイルは前記一方側永久磁石の間にそれぞれ位置するように分散配置され、
前記複数の電磁コイルに対する通電状態を切換えることにより、前記ロータが回転駆動されるモータとされ、
前記複数の他方側永久磁石のうち少なくとも一部の他方側永久磁石の周方向長さが、前記一方側永久磁石の周方向長さよりも長くされ、
前記複数のステータ側永久磁石は、前記ロータ側に臨む面の極性が互いに同一極性となるように設定され、
前記複数のロータ側永久磁石は、前記ステータ側に臨む面の極性が互いに同一極性となるように設定され、
前記各ステータ側永久磁石が、前記各ロータ側永久磁石に対して反発の関係となるように設定され、
前記一方側部材に、前記一方側永久磁石のうち前記ロータの回転方向進み側の端面に隣り合わせた位置において、前記他方側永久磁石に対して吸引作用をなす補助永久磁石が設けられている、
ようにしてある。
前記一方側永久磁石の周方向長さが互いに等しくされ、
前記各他方側永久磁石は、その周方向長さが互いに等しくかつ前記一方側永久磁石の周方向長さよりも長くされている、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、請求項1に対応した効果をより十分に発揮させる上で好ましいものとなる。また、ロータの回転変動を規則正しいものとする上でも好ましいものとなる。
(1)電磁コイルC1とC3を反発(ロータ20に臨む面側の極性をN極にする)、電磁コイルC2を吸引(S極にする)とすることによって、ロータ20は矢印α方向に回転され始める。
(2)ロータ側永久磁石B1の回転方向進み側の端部がステータ側永久磁石A3(の回転方向遅れ側端部)にきたときに、電磁コイルC2の吸引をカットし(非通電)、電磁コイルC4を吸引とする。
(3)ロータ側永久磁石B2の回転方向遅れ側端部が、ステータ側永久磁石A4にきたときに、電磁コイルC1、C3の反発をカット(カットは通電なし−以下同じ)する(電磁コイルC4の吸引は継続)。
(4)ロータ側永久磁石B2がステータ側永久磁石A1とA4の間に入ったとき、電磁コイルC4の吸引をカットし、電磁コイルC2、C4を反発、C3を吸引とする。
(6)ロータ側永久磁石B2の回転方向遅れ側端部がステータ側永久磁石A1にきたときに、電磁コイルC2、C4の反発カット、
(7)ロータ側永久磁石B2がステータ側永久磁石A1とA2との間にきたときに、電磁コイルC1の吸引カット、C1、C3を反発、C4を吸引とする。
(8)ロータ側永久磁石B1の回転方向進み側端部がステータ側永久磁石A1にきたときに、電磁コイルC4の吸引カット、C2を吸引とする。
(9)ロータ側永久磁石B2の回転方向遅れ側端部がステータ側永久磁石A2にきたときに、電磁コイルC1、C3の反発をカットする。
(10)ロータ側永久磁石B2がステータ側永久磁石A1とA2との間にきたときに、電磁コイルC2の吸引カット、C2、C4を反発、C1を吸引とする。
(11)ロータ側永久磁石B1の回転方向進み側端部がステータ側永久磁石A2にきたときに、電磁コイルC1の吸引カット、C3を吸引とする。
(12)ロータ側永久磁石B2の回転方向遅れ側端部がステータ側永久磁石A3にきたときに、電磁コイルC2、C4の反発をカットする。
(13)ロータ側永久磁石B2がステータ側永久磁石A3とA4との間にきたときに、電磁コイルC3の吸引をカット、C1、C3を反発とし、C2を吸引とする。
(1)電磁コイルC1、C3を吸引とし、同時に電磁コイルC2、、C4を反発とすることによって、ロータ20が矢印α方向に回転し始める。
(2)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向進み側端部がステータ側永久磁石A2、A4の周方向遅れ側端部付近に達したとき、電磁コイルC1〜C4の通電を全てカットする。このとき、ロータ側永久磁石B1、B2はステータ側永久磁石A1、A3の反発を受けて矢印α方向になおも回転されようとする。
(3)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向進み側端部が補助永久磁石D1、D2に達したとき、電磁コイルC1、C3を反発とし、C2、C4を吸引とする。
(4)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向進み側端部がステータ側永久磁石A3、A1に達したとき、電磁コイルC1〜C4の通電を全てカットする。
(5)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向進み側端部が補助永久磁石D3、D1に達したとき、電磁コイルC2、C4を反発とし、C1、C3を吸引とする。
以上により、ロータ側永久磁石B1とB2との位置が図4の状態から180度ずれた位置関係となり、この後は同様にして電磁コイルC1〜C4の通電を切換えればよい。
(1)電磁コイルC1〜C4を全て、ロータ側永久磁石E1〜E4に対して反発する関係とする(N極とする)。これにより、ロータ20が回転され始める。
(2)ロータ側永久磁石B1〜B4が全体的に電磁コイルC1〜C4に整合したとき(ロータ側永久磁石E1〜E4がステータ側永久磁石A1〜A4と全体的に整合したとき、全ての電磁コイルC1〜C4への通電をカットする(ステータ側永久磁石A1〜A4とロータ側永久磁石E1〜E4との間での反発によって、ロータ20は矢印α方向へ回転されようとする力をなおも受ける)。
(3)ロータ側永久磁石B1〜B4が、全体的に次のステータ側永久磁石A1〜A4に整合したときに、電磁コイルC1〜C4をロータ側永久磁石E1〜E4に対して反発する関係とする(N極とする)。
以上のことを繰り返すことにより、ロータ20は回転され続けることになる。電磁コイルC1〜C4は、通電カットと特定の極性(実施形態ではN極)のみにすることとの間で切換えられて、N極とS極との間での切換えは不要となる。これにより、うず電流発生を防止する上で好ましいものとなる(効率向上)。
(1)ロータ側永久磁石B1に対して、電磁コイルC1を吸引とし(内周面側をN極にする)、電磁コイルC2を反発とする(内周面側をS極とする)にする。これにより、ロータ20は、矢印α方向に回転され始める。
(2)ロータ側永久磁石B1、B2が全体的に電磁コイルC1,C2に周方向において重なる位置となったときに、電磁コイルC1、C2への通電をカットして、慣性によりロータ20を矢印α方向に回転させる。
(3)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向中間位置が、電磁コイルC1C2の周方向中間位置を過ぎたときに、電磁コイルC1、C2を上記(1)の場合と逆の極性となるように通電することによって、ロータ20が矢印α方向への回転力を受ける。
以上を繰り返すことにより、ロータ20は回転され続ける。
(1)ロータ側永久磁石B1,B2に対して、180度対角線上にある電磁コイルC2とC5を吸引とし、C3、C6を反発とすることにより、ロータ20が回転され始める。
(2)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向進み側端が次の電磁コイルC3、C6に到達したときに、このC3、C6を吸引とし、C1、C4を反発とする。
(3)ロータ側永久磁石B1、B2の周方向進み側端部が次の電磁コイルC4、C1に到達したときに、このC4、C1を吸引とし、C2、C5を反発とする。
これにより、ロータ20は、図8の状態から180度回転されたことになり、この後は、上記と同様にして電磁コイルC1〜C6の通電を切換制御すればよい。
(1)ロータ側永久磁石B1、B2に対して、電磁コイルC1反発とすることにより、ロータ20が矢印β方向に回転され始める。
(2)ロータ側永久磁石B2の周方向進み側端部がステータ側永久磁石A2に達したときに、電磁コイルC1への通電をカットし、C2を反発とする。
(3)ロータ側永久磁石B1の周方向進み側端部がステータ側永久磁石A3にきたときに、電磁コイルC2の通電をカットし、C3を反発とする。
K:駆動回路
S1:回転センサ
A1〜A6:ステータ側永久磁石
B1〜B4:ロータ側永久磁石
C1〜C6:電磁コイル
D1〜D4:補助永久磁石
E1〜E4:ロータ側永久磁石
1:モータ(回転装置)
10:ステータ
20:ロータ
30:回転軸
α、β:回転方向
Claims (4)
- ステータと前記ステータ内で回転されるロータとを有し、
前記ステータに、周方向に間隔をあけて、それぞれ前記ロータの径方向に磁極化された複数のステータ側永久磁石が設けられ、
前記ロータに、周方向に間隔をあけて、それぞれ前記ロータの径方向に磁極化された複数のロータ側永久磁石が設けられ、
前記ステータと前記ロータとの一方側部材に、前記ロータの径方向に磁極化されるように設定された複数の電磁コイルが配設され、
前記ステータ側永久磁石と前記ロータ側永久磁石とのうち、前記一方側部材に設けられている永久磁石を一方側永久磁石とし、前記ステータと前記ロータとの他方側部材に設けられた永久磁石を他方側永久磁石としたとき、前記複数の電磁コイルは前記一方側永久磁石の間にそれぞれ位置するように分散配置され、
前記複数の電磁コイルに対する通電状態を切換えることにより、前記ロータが回転駆動されるモータとされ、
前記複数の他方側永久磁石のうち少なくとも一部の他方側永久磁石の周方向長さが、前記一方側永久磁石の周方向長さよりも長くされ、
前記複数のステータ側永久磁石は、前記ロータ側に臨む面の極性が互いに同一極性となるように設定され、
前記複数のロータ側永久磁石は、前記ステータ側に臨む面の極性が互いに同一極性となるように設定され、
前記各ステータ側永久磁石が、前記各ロータ側永久磁石に対して反発の関係となるように設定され、
前記一方側部材に、前記一方側永久磁石のうち前記ロータの回転方向進み側の端面に隣り合わせた位置において、前記他方側永久磁石に対して吸引作用をなす補助永久磁石が設けられている、
ことを特徴とする永久磁石を用いた回転装置。 - 請求項1において、
前記一方側永久磁石の周方向長さが互いに等しくされ、
前記各他方側永久磁石は、その周方向長さが互いに等しくかつ前記一方側永久磁石の周方向長さよりも長くされている、
ことを特徴とする永久磁石を用いた回転装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記複数の電磁コイルに対する通電状態を切換えることにより、前記ロータが回転駆動されるモータとされる第1状態と、前記ロータを回転駆動することにより前記電磁コイルから電力を取り出す発電機とされる第2状態との間で切換えて使用される、ことを特徴とする永久磁石を用いた回転装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記電磁コイルが前記ステータに設けられている、ことを特徴とする永久磁石を用いた回転装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2010261567A JP5638923B2 (ja) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | 永久磁石を用いた回転装置 |
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JP2010261567A Active JP5638923B2 (ja) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | 永久磁石を用いた回転装置 |
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