JPH0191647A - 並行磁束モ−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。

（用語の説明） 本明細書において、磁極とは永久磁石・電磁石等のよう
に一定の極性の磁界を生じさせる機械要素を言い、電機
子とは回転子、固定子を問わず有鉄心・無鉄心またはこ
れに代わるものにコイルを巻回して磁界を生じさせる機
械要素をいう。また磁界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つの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。

（従来技術） モータを平板化し且つ高いトルクを得るために、内側固
定子と外側固定子との間に回転子を備えて成るモータは
既に例えば特開昭５９−６３９７４号等で紹介されてい
る。（以下この発明を公開発明という） ここで公開発明の概要を紹介すると、第２図に側面概念
図を示すように、内側固定子１と外側固定子２との間に
回転子３を設け、内側固定子を構成する内側電機子４お
よび外側固定子を構成する外側電機子５とは対向してお
り、それぞれ内側コイル６および外側コイル７を１ポー
ル１コイル巻きに巻回して、それぞれ人相・Ｂ相・Ｃ相
の電流を通電するコイルを巻回して成るモータである。

この公開発明は前記特開昭公報記載のとおり、従来のモ
ータに比して、それなりの効果を得られることが期待で
きる。

（発明が解決しようとする問題点） 然るに、公開発明のモータに第２図に示すようにＡ相・
Ｂ相・Ｃ相の電流を通電した場合には、これを成る瞬間
について考察すると、Ａ相の電流によって、同図太線矢
印環８．８′・・・・・・で磁極の方向および回路を示
す磁気閉回路を生じる瞬間が有ることが判るが、第１に
、この磁気閉回路間にはＢ相の電流を通電する電機子お
よびＣ相の電流を通電する電機子を跨いでいることが図
示から明白であって、そのため長い磁気閉回路とならざ
るを得ない。そのため磁気抵抗が高くなる。

第２に図示から明瞭なとおり、前記Ａ相の電流によって
励起される磁気閉回路の中に、Ｂ相の電流を通電する電
機子とＣ相の電流を通電する電機子とが介在し、且つ各
電流は位相の進行により、Ｂ相およびＣ相の電流が、共
にＡ相の電流と逆の方向になる瞬間もあるから、その瞬
間には、Ａ相の電流によって、同図太線矢印方向に磁気
閉回路を生じているのに関わらず同時にＢ相の電流によ
って同図細線矢印環９に示す磁気閉回路が生じ、またＣ
相の電流によって、同図点線矢印環１０に示す磁気閉回
路が生じることになるので、前記Ａ相の電流によって生
じた磁気閉回路８と逆行したり、またはＡ相の電流によ
る磁気閉園路８と交差した磁気閉回路が生じることが容
易に判断できる。

これでは、磁気閉回路の磁気抵抗が大きくなり、また鉄
心毎の磁束密度の粗密が大きくなったりするため、無用
の磁気ヒステリシス発生の原因になる等の理由により、
通電する電力が充分効率よく回転力に変化しているとは
言えない部分があることになる。また公開発明のモータ
はステップモータとしても実施できるものであるが、上
記欠点のため静的状態ではホールディング・トルクが低
くなり、また動的状態では磁束密度の変化等により不必
要な磁気ヒステリシスを生し、また磁気抵抗が高いため
に充分なトルクを得られない。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明は内側
固定子と外側固定子との間に回転子を備えた構造のモー
タにおける上記欠点を除去するため、磁気閉回路がスム
ーズに旋回するモータを提供するものであって、内側固
定子と外側固定子との間に回転子を備えたモータにおい
て、内側固定子と外側固定子とを構成する全ての電機子
とは互いに対向し、且つ１ポール１コイル巻きの電機子
で構成し、各電機子と、これに少なくとも一方に隣接す
る電機子、および該両者と対向する電機子との間では同
じ相の電流で励起される磁気閉回路を作り、他の相の電
流によって励起された磁気回路との間で、交差または逆
行することがなるべく少なくなるように結線構成するこ
とにより、逆向き磁気閉回路の交差による磁気抵抗の増
大および前記のような不必要な磁気ヒステリシス等を防
止して、而も磁気閉回路がスムーズに旋回することによ
り、使用電力が充分効率良く回転力に変換するモータで
ある。

（実施例） 以下本考案を図面に示す実施例によって詳細に説明する
。

第１図は本発明を実施せるモータの側面概念図である。

同図で判るとおり、内側固定子ｌと外側固定子２の間に
回転子３を設け、内側固定子を構成する内側電機子４と
外側固定子を構成する外側電機子５とは全て互いに対向
させて設置し、内側電機子４に巻回する内側コイル６、
外側電機子に巻回する外側コイル７とは、いずれも１ポ
ール１コイル巻きで構成し、各コイルにはＡ相、Ｂ相、
Ｃ相の電流を別々に通電する点は、前記公開発明と同様
である。

ところが、本発明にあっては、各電機子、例えば図示内
側電機子４−（１）の電機子と少なくとも一方に隣接す
る内側電機子４−　（２）及び上記両者と対向する外側
電機子、即ち図示５−（１１および５−（２）に示す外
側電機子との間では、全て同じＡ相の電流が通電するよ
うに構成する。そして図面に示す実施例で言えば、同様
に図示の前記電機子から図示左回りに２対の電機子には
Ｃ相の電流が通電する電機子とし、次の対価の電機子に
はＢ相の電流が通電する電機子というように別々の相の
電流の流れる電機子を配置構成しておく。（この順序は
図示の例に限らない） 但し、同一相の電流を通電する電機子の数は必ずしも図
示のとおりではなく、初めの３つの電機子にはＡ相の電
流を通電し、次の２個以上の電機子にはＢ相の電流を通
電するというように構成しても、隣接する同一相の電機
子のコイルの巻回方向が互いに逆になってさえいればよ
い。特許請求の範囲に「少なくとも一方に隣接する電機
子」と記載したのはこの意味であって、両方に隣接する
電機子と共通の磁気閉回路を作る場合もあることを表現
したものである。

本発明は上記のように構成するから、Ａ相の電流によっ
て、各電機子のうちで最も近く且つ同一の磁気回路を構
成する方向の磁界を生じる電機子間で、即ち図示内側電
機子４−（１）−内側電機子４−（２）−外側電機子５
−１２）−外側電機子５−（１１−内側電機子４−＋１
１というように、最も短い回路で、同図太線矢印環８−
（１）に示すように磁気閉回路が構成される。同様にＡ
相の電流によって、別の個所に図示８−＋２）、８−＋
３）の磁気開閉回路が構成されることになる。

これに対し、図示点線矢印環８′、のように、遠く離れ
たＡ相の電機子との間で生じる磁気閉回路は、この距離
が非常に大きいいこと、およびこれに反して上記４個の
電機子が極めて近接していて且つ同一磁気閉回路を構成
する方向に電機子が隣接していることから、たとえ生じ
たとしても極めて少ないものと解される。

従って、Ｂ相の電流によって生じる細線矢印環９、また
はＣ相の電流によって生じる細線矢印環１０の各磁気閉
回路は、前記Ａ相の電流によって生じる図示８−（１１
，８−（２１等の磁気閉回路と交差し、または逆行する
ことがほとんどない。

本発明は以上のようにして互いに交差したり逆行したり
することの少ない磁気閉回路を、内側電機子と外側電機
子との間に生じさせ、両者の間にある、永久磁石等から
成る回転子に公知の法則によって回転力を生じさせ、さ
らに位相の進行または他の方法による転流によって前記
磁気閉鎖回路の磁極の向きを変化させることによって回
転子の回転を継続させるものである。

固定子の構造については、特に説明するまでもなく、従
来の内側固定子だけのモータにおけるように、均一幅ま
たは不均一幅の電機子等から成る固定子を用いればよい
が、将来開発される固定子または回転子を用いても、本
発明の技術思想の実施であることを妨げる理由にはなら
ない。

（別の実施例） 本発明は上記の他に、例えば本発明の構成に欠くことの
できない事項の主要部である電機子の配列・結線を前記
同様に構成して、前記内側電機子４および外側電機子５
を回転可能に構成して回転子とし、上記固定子を構成し
ていた磁極等の部材を固定して固定子とし、前記内側電
機子および外側電機子が回転するよモータとして構成し
ても良い。

また前記実施例では、成る相の電流によって励磁する電
機子２個を隣接される例を示したが、これは２個に限ら
ず、３個以上の電機子であっても、それらの電機子が隣
接し且つ同一の相の電流によって生じる各磁気閉回路が
逆方向にならない方向にコイルを巻回して構成にしさえ
すされば、本発明を実施できる。

また成る相の電流によって励起された磁気閉回路が、他
の相の電流によって励起された磁気閉回路の占める鉄心
部分に侵入することを少なくするために、同じ相の電流
によって励磁される電機子郡同士は離して設置した例を
示したが、上記目的のためには、これに限らず同じ相に
よって励磁される−郡の電機子と他の電機子との間には
アルミニューム・セラミック等の非磁性体部材を挟んだ
り、切り込みを入れたりする等、公知または今後開発さ
れる何れの手段と代えることもできる。

実施例のコイルの結線方法は直列７字結線で示したが、
これに限らず並列結線にしても、またΔ結線にしてもよ
いことはいうまでもない。

また前記のように隣接する２つの電機子に同一相の電流
を通電する代わりに、隣接する２つの電機子には同一方
向にコイルを巻回してこれに位相がπだけ異なった、即
ち逆方向の電流を通電するしても良いが、これは本発明
を迂回して実施するものに過ぎない。

また本発明は上記のような１ポール１コイル巻きのモー
タであるから、通常のステッピング通電またはパルス信
号等公知の技術と組み合わせてステップモータとして実
施しても良い。

尚、各相の電流の転流については、実施例では外部から
の３和文番電流により、位相の進行によって転流が行わ
れることを前提に説明したが、転流の方法はこれに限ら
ず、モータ外部からは直流電源を通電し、位置検出セン
サによって回転子の回転角を検知して、それに応じた相
の電流にスイッチング素子によって転流を生じさせ、ま
たは整流子とブラシによって回転角に応じた転流を生じ
させる等、公知のどの手段を採ってもよいし、今後開発
される手段による転流であっても、本発明の技術思想の
実施であることを妨げる理由とはならない。

（発明の効果） 本発明は上記のように構成したから、先ず、内側の電機
子と外側の電機子とが対向して設けられ、また少なくと
も一方に隣接する電機子およびこれと対向する電機子の
間では同じ相の電流で励起される磁気閉回路を構成する
から、公開発明のような長い磁気閉回路となることがな
く、そのため磁気抵抗の少ない磁気閉回路が構成される
こと。さらに前記のように同じ人相の電流によって励磁
される電機子は遠く離しておく等の手段により、図示で
言えばＢ相の磁気閉口路９またはＣ相の電流で励起され
る磁気閉回路１０等は、前記Ａ相の電流で励起される磁
気閉回路８−ｆｌ）、　　８−（２）・・・・・・と交
差または逆行することが少ないから、Ｃ相およびＢ相の
電流によって励磁される各電機子も、前記Ａ相の電流に
よって励磁される各電機子と同様に、他の相の電流によ
って生じる磁気閉回路に進路を妨げられたりすることな
く励磁するから、磁気抵抗が少な（、使用電力は充分効
率良く磁気閉回路を生じるのに役立ち、ひいては電力が
効率良く磁力となり、さらに回転力に変換されることに
なる。

また各鉄心部分に生じる磁束密度も殆ど増減がないから
、鉄心の材質に応じて必要にして充分な断面積を有する
鉄心を設計することができ、それだけモータ全体の重量
軽減に貢献することになる。

また本発明のモータはステップ通電またはパルス信号に
よる電流の方向切り換え等通常の技術と組み合わせてス
テップ・モータとして実施できるものであるが、上記の
ように磁気閉回路が交差したり、大きすぎたりしていな
いことにより、静的状態では磁束密度が高いことにより
、ホールディングトルクが大きく、また動的状態では磁
気ヒステリシス等が少ないため、高いトルクが、使用電
力に比して効率よく発生する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施せるモータの側面概念図、第２図
は本発明以前に公開されたモータの第１図同様の図面で
ある。 図中　１・・・・・・内側固定子　　２・・・・・・外
側固定子３・・・・・・回転子　４・・・・・・内側電
機子　５・・・・・・外側電機子　６・・・・・・内側
コイル　　７・・・・・・外側コイル８．９．１０・・
・・・・磁気閉回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側固定子と外側固定子との間に磁極等から成る
   回転子を備えたモータにおいて、内側固定子を構成する
   全ての電機子と外側固定子を構成する全ての電機子とは
   互いに対向し、且つ１ポール１コイル巻きの電機子で構
   成し、各電機子と、これに少なくとも一方に隣接する電
   機子、および該両者と対向する電機子との間では同じ相
   の電流で励起される磁気閉回路を作り、他の相の電流に
   よって励起された磁気回路との間で、交差または逆行す
   る磁気回路が生じることがなるべく少なくなるように結
   線構成して成るモータ。
2. （２）前記内側の電機子および外側の電機子を回転可能
   に構成し、両者の間の前記磁極等の部材を固定して、各
   電機子は特許請求の範囲（１）のように結線構成して成
   るモータ。