(57)【要約】【課題】整流子を形成する加工が不要のため、小中学生でも簡単に作製することができるとともに、コイルに常時電流が流れるため高速回転が容易となり回転トルクも強い整流子なしクリップモータを提供する。【解決手段】絶縁被膜が施された導線が巻回されることにより構成されるコイルと、前記コイルの対向する位置からそれぞれ反対方向に突出された巻始め線と巻終わり線からなる回転軸と、前記回転軸を支持するとともに、前記コイルに給電する一組の給電支持部と、前記コイルの端部近傍に設けられた１つ、又はコイル側の極性が全て同じである複数の磁石、を備え、前記コイルは、両端部において同じ方向に電流が流れるよう前記導線が巻回され、前記回転軸は、前記給電支持部と接触する部位が全周にわたり前記給電支持部と導通するよう構成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被膜が施された導線が巻回されることにより構成されるコイルと、
前記コイルの対向する位置からそれぞれ反対方向に突出された巻始め線と巻終わり線からなる回転軸と、
前記回転軸を支持するとともに、前記コイルに給電する一組の給電支持部と、
前記コイルの端部近傍に設けられた１つ、又はコイル側の極性が全て同じである複数の磁石と、を備え、
前記コイルは、両端部において同じ方向に電流が流れるよう前記導線が巻回され、
前記回転軸は、前記給電支持部と接触する部位が全周にわたり前記給電支持部と導通するように構成されていることを特徴とする整流子なしクリップモータ。
【請求項２】
前記磁石の数が３つであることを特徴とする請求項１に記載の整流子なしクリップモータ。
【請求項３】
前記磁石の数が２つであるとともに、前記磁石の配置される角度が１８０度を除く角度であることを特徴とする請求項１に記載の整流子なしクリップモータ。
【請求項４】
前記回転軸が、
前記巻始め線が接続され前記コイルから突出する棒状の導体からなる第１軸部と、
前記巻終わり線が接続され前記第１軸部の反対側の前記コイルから突出する棒状の導体からなり、かつ前記第１軸部とは絶縁されている第２軸部と、を備える硬質回転軸であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の整流子なしクリップモータ。
【請求項５】
絶縁被膜が施された導線を巻回すことによりクリップモータの回転子を形成するための回転子用型において、
導線が略８の字状に巻回され２つのコイルが形成されるよう構成されたコイル形成部と、
巻始め線が接続され前記コイル形成部から突出する棒状の導体からなる第１軸部、巻終わり線が接続され前記第１軸部の反対側の前記コイル形成部から突出する棒状の導体からなり、かつ前記第１軸部とは絶縁されている第２軸部を備える硬質回転軸と、を備え、
前記硬質回転軸は、前記コイル形成部に巻回された導線の略８の字の交差部分から前記略８の字の面と平行する方向に、かつ、前記略８の字の頭部と底部が前記硬質回転軸を挟んで前記硬質回転軸の軸方向と直交する方向に離間するよう設けられていることを特徴とする回転子用型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に小中学校の学習教材として用いられるクリップモータ及び該整流子なしクリップモータに用いることができる硬質回転軸と回転子用型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小学校及び中学校の理科の学習教材として、エナメル線等の導線を巻回してコイルを形成するとともに、エナメル線の巻始め線と巻終わり線とを回転軸としてコイルより突出させ、該突出させたエナメル線の一方の端部の絶縁被膜を全周除去し、他方の端部の絶縁被膜を半周除去し、さらに、エナメル線の両端部を電池等の直流電源に接続された支持部に軸支させ、コイルを回転させるクリップモータが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このクリップモータの回転原理を、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。なお、クリップ５４には図示しない電源が接続されているものとし、回転軸５１の半周に施されたハッチングは、当該部分の絶縁被膜が除去されていることを表すものとする。クリップモータ５０は、回転軸５１とコイル５２からなる回転子５３と、回転子５３を支持するとともに回転軸５１に給電するクリップ５４と、回転子５３の回転する軌跡の外側に設けられた磁石５５とを備える。
【０００４】
図６（Ａ）に示すように、回転軸に電流が供給されているとき、コイルの右側では手前から奥に向かって電流が流れ、コイルの左側では奥から手前に向かって電流が流れるものとする。また、磁石は、コイルの右側がＳ極、左側がＮ極であり、磁力線Ｂは左から右に向かう。そして、フレミングの左手の法則により、コイルの右側では下向き、コイルの左側では上向きの電磁力Ｆが発生し、回転子５３は時計回りに回転する。
【０００５】
次に、図６（Ｂ）に示すように、回転子５３が９０度回転したとき、図６（Ａ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子５３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。次に、回転子５３がさらに９０度ずつ回転した図６（Ｃ），（Ｄ）では、クリップに回転軸５１の絶縁された部分が接触し、コイルには電流が流れず、電磁力Ｆは発生しない。このとき、回転子５３は慣性により時計回りに回転する。そして、図６（Ａ）に戻り、図６（Ａ）〜（Ｄ）を繰り返すことにより回転を続ける。
【０００６】
また、実用とされているモータの構造を理解しやすくするために、回転子が回転する略全周にわたりコイルに電流を供給する、整流子とブラシを備えた教材用モータも知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
この教材用モータの回転原理を、図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。教材用モータ６０は、回転軸６１とコイル６２と整流子６６からなる回転子６３と、整流子６６に給電するブラシ６４と、回転子６３を支持する図示しない支持部と、回転子６３の回転する軌跡の外側に設けられた磁石６５とを備える。また、ブラシ６４には、図示しない電源が接続されているものとする。
【０００８】
図７（Ａ）に示すように、整流子６６に電流が供給されているとき、コイル６２の右側では手前から奥に向かって電流が流れ、コイル６２の左側では奥から手前に向かって電流が流れるものとする。また、磁石６５は、コイル６２の右側がＳ極、左側がＮ極であり、磁力線Ｂは左から右に向かう。そして、フレミングの左手の法則により、コイル６２の右側では下向き、コイル６２の左側では上向きの電磁力Ｆが発生し、回転子６３は時計回りに回転する。
【０００９】
次に、図７（Ｂ）に示すように、回転子６３が４５度回転したとき、図７（Ａ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子６３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。次に、図７（Ｃ）に示すように、回転子６３がさらに４５度回転したとき、コイル６２に流れる電流の向きを逆にする転流のため、ブラシ６４は整流子６６のギャップに位置し、コイル６２には電流は流れず、回転子６３は慣性により回転する。次に、図７（Ｄ）に示すように、回転子６３がさらに４５度回転したとき、図７（Ａ），（Ｂ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子６３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。そして、図７（Ａ）に戻り、図７（Ａ）〜（Ｄ）を繰り返すことにより回転を続ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１１９１６２号公報
【特許文献２】実公昭４４−２９２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に開示されているクリップモータでは、整流子を形成するため、エナメル線の一方の端部の絶縁皮膜を、エナメル線の半周のみ除去させる加工が必要であるが、小中学生にはこの加工が難しく、コイルに所定のタイミングで電流を流すことができず、クリップモータがうまく回転しないことがあるという課題があった。また、エナメル線の一方の端部には半周ほど絶縁被膜が残っているため、回転子が回転するうちの半周しかコイルに通電されず、高速回転には向かない、回転トルクが弱い等の課題もあった。
【００１２】
また、特許文献２に開示されている教材用モータでは、既に完成されている教材用モータを用いて授業等をすることが前提であり、特に整流子周りを生徒が自作することは困難であるという課題があった。また、回転子の角度によってはコイルに通電されないことがあるという課題もあった（図７（Ｃ）参照）。
【００１３】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、その課題は、整流子を形成する加工が不要のため、小中学生でも簡単に作製することができるとともに、コイルに常時電流が流れるため高速回転が可能となり回転トルクも強い整流子なしクリップモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の整流子なしクリップモータは、
絶縁被膜が施された導線が巻回されることにより構成されるコイルと、
前記コイルの対向する位置からそれぞれ反対方向に突出された巻始め線と巻終わり線からなる回転軸と、
前記回転軸を支持するとともに、前記コイルに給電する一組の給電支持部と、
前記コイルの端部近傍に設けられた１つ、又はコイル側の極性が全て同じである複数の磁石と、を備え、
前記コイルは、両端部において同じ方向に電流が流れるよう前記導線が巻回され、
前記回転軸は、前記給電支持部と接触する部位が全周にわたり前記給電支持部と導通するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の整流子なしクリップモータによれば、コイルの両端部において同じ方向に電流が流れるよう導線が巻回されているため、コイルに流れる電流の向きを反転させる整流子を設けなくとも、常に同じ方向に電磁力が働き、コイル（回転子）が回転し続けることができる。また、整流子が必要ないため、導線の絶縁被膜を半周のみ除去する等の、整流子を形成するための加工が不要となり、クリップモータの作製が容易となる。
【００１６】
さらに、整流子がなく常にコイルに通電されるため、従来のクリップモータと比較して高速回転が可能となりトルクも強くなる。またさらに、整流子がないためコイルの数（以下、便宜上「スロット」ということがある。）を増やすことが容易となり、トルク変動が少なく、より高回転、高トルクのクリップモータとすることができる。なお、ここでコイルの端部とは、回転軸から軸方向と直交して離間した位置にあるコイルの部位を意図する。
【００１７】
また、磁石の数は最小数を１つとし、所望の数を設けることができる。磁石の数を増やすことで、トルク変動が少なく、より高回転、高トルクのクリップモータとすることが可能である。このとき、従来のクリップモータではコイルの両端部を流れる電流の方向が逆であるため、一方の磁石とコイルを挟んだ位置にある他方の磁石とは、互いに異なる極を向ける。しかし、本発明の整流子なしクリップモータでは、コイルの端部全てに同じ方向の電流が流れるため、複数の磁石のコイル側の極性は全て同じ極性となり、所望の位置に所望の数だけ磁石を配置することができる（以下、磁石の数を示すのに「極」ということがある。）。なお、磁石にはフェライト磁石等の永久磁石や電磁石が採用できる。
【００１８】
本発明の整流子なしクリップモータの好ましい例は、
前記磁石の数が３つであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の整流子なしクリップモータの好ましい例によれば、磁石の数を３つとすることで、２スロットの構成であっても、回転子がどの角度でも回転トルクが発生し、全ての角度で自己始動が可能となる。このとき、従来のモータでは磁石のＮ極とＳ極が組み合わされて使用されるため、極数は偶数となるが、本発明の整流子なしクリップモータでは、コイルの端部全てに同じ方向の電流が流れるため、このような制限はない。
【００２０】
本発明の整流子なしクリップモータの他の好ましい例は、前記磁石の数が２つであるとともに、前記磁石の配置される角度が１８０度を除く角度であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の整流子なしクリップモータの他の好ましい例によれば、磁石を２つ、１８０度を除く角度で配置しているため、２極２スロットの構成であっても、回転子がどの角度でも回転トルクを発生させることができ、全ての角度で自己起動が可能となる。
【００２２】
本発明の整流子なしクリップモータの他の好ましい例は、前記回転軸が、
前記巻始め線が接続され前記コイルから突出する棒状の導体からなる第１軸部と、
前記巻終わり線が接続され前記第１軸部の反対側の前記コイルから突出する棒状の導体からなり、かつ前記第１軸部とは絶縁されている第２軸部と、を備える硬質回転軸であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の整流子なしクリップモータの他の好ましい例によれば、回転軸がコイルを構成する導線に代えて棒状の導体を備える硬質回転軸であるため、生徒等が容易に回転子を作製することができる。また、回転軸の強度と精度が向上し、コイルのスロット数や巻線数を増やすことが容易となり、高回転、高トルクのモータとすることができる。さらに、回転時に振動が発生しにくくなり、スムーズに回転させることができる。
【００２４】
本発明の回転子用型は、絶縁被膜が施された導線を巻回すことによりクリップモータの回転子を形成するための回転子用型において、
導線が略８の字状に巻回され２つのコイルが形成されるよう構成されたコイル形成部と、
巻始め線が接続され前記コイル形成部から突出する棒状の導体からなる第１軸部、巻終わり線が接続され前記第１軸部の反対側の前記コイル形成部から突出する棒状の導体からなり、かつ前記第１軸部とは絶縁されている第２軸部を備える硬質回転軸と、を備え、
前記硬質回転軸は、前記コイル形成部に巻回された導線の略８の字の交差部分から前記略８の字の面と平行する方向に、かつ、前記略８の字の頭部と底部が前記硬質回転軸を挟んで前記硬質回転軸の軸方向と直交する方向に離間するよう設けられていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の回転子用型によれば、導線をコイル形成部に略８の字に巻回すとともに、巻始め線と巻終わり線を第１軸部と第２軸部にそれぞれ接続するだけでクリップモータの回転子が形成できるため、生徒等がより容易に回転子を作製することができる。
【発明の効果】
【００２６】
上述のように、本発明の整流子なしクリップモータによれば、整流子を形成する加工が不要のため、小中学校の生徒等であっても簡単にクリップモータを作製することができる。また、整流子がないため、コイルに常時電流が流れる構成となるとともに、スロットを増やすことが容易となり、高速回転ができトルクも強い整流子なしクリップモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る整流子なしクリップモータを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る整流子なしクリップモータの硬質回転軸、及び回転子用型を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る整流子なしクリップモータの動作を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る整流子なしクリップモータの動作を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る整流子なしクリップモータの動作を示す図である。
【図６】従来のクリップモータの動作を示す図である。
【図７】従来の教材用モータの動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の整流子なしクリップモータの実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
［第１実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の好適な一実施形態に係る整流子なしクリップモータ１０を示す図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０のコイル１２の巻き方を示す図である。また、図２（Ａ）は、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０に使用することができる硬質回転軸３０を示す図であり、図２（Ｂ）は、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０に使用することができる回転子用型４０を示す図である。また、図３（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０の動作を示す図である。
【００３０】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０は、回転軸１１とコイル１２とからなる回転子１３と、一組の給電支持部１４と、２つの磁石１５と、基台１６とを備える。また、一組の給電支持部１４には、それぞれに乾電池等の直流電源１７が電源線１８により接続される。
【００３１】
また、図１（Ｂ）にも示すように、コイル１２は、導体に絶縁被覆が設けられているエナメル線等の導線１９が、略８の字状に巻回されて構成される。また、略８の字の中央部２０の導線１９が交差し、端部２４に対して略２倍の本数となる部分をコイル１２の回転の中心としている。これにより、コイル１２に通電させたとき、両端部２４において同じ方向に電流が流れるコイル１２が構成される。また、巻回された導線１９は、解れることがないように、適宜図示しない紐状部材等でまとめることができる。
【００３２】
そして、コイル１２を構成する導線１９の巻始め線２１と巻終わり線２２が、コイル１２の回転の中心からそれぞれ反対方向に突出され、これら巻始め線２１、巻終わり線２２、コイル１２の中央部２０により回転軸１１を構成している。また、巻始め線２１と巻終わり線２２の一部は、コイル１２への給電部２３として、導線１９の絶縁被覆が全周にわたり除去されている。
【００３３】
一組の給電支持部１４は、それぞれがコイル１２の回転軸１１の給電部２３を支持するとともに、前述のように接続された直流電源１７から流れる電流をコイル１２の給電部２３に供給する。この給電支持部１４は、コイル１２に電源からの電流を供給できるものであり、かつコイル１２の回転軸１１を支持できるものであればその材質や構成は特に限定されない。例えば、周回する金属の棒部材からなるクリップの端を伸ばして作製したものや、金属板を切り抜く、又は打ち抜くことで作製したものを採用できる。
【００３４】
磁石１５は、給電支持部１４に支持された回転子１３のコイル１２の端部２４が回転する軌跡の近傍に設けられる。この磁石１５の数は特に限定されないが、本実施形態では、磁石１５を１８０度の角度で２つ設置している。ここで、従来のクリップモータでは、コイルの端部を流れる電流の向きが逆のため、２つの磁石は互いに異なる極性が向かい合うように配置されるが（図６（Ａ）〜（Ｄ）参照。）、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０では、コイル１２の端部２４を流れる電流の向きが同じであるため、２つの磁石１５は同じ極性が向かい合うように配置される。また、磁石１５はフェライト磁石等の永久磁石や電磁石を採用することができる。
【００３５】
また、図２（Ａ）に示す、硬質回転軸３０を用いて整流子なしクリップモータ１０を構成することもできる。硬質回転軸３０は第１軸部３１と、第２軸部３２と、第１軸部３１と第２軸部３２とを絶縁された状態で接合する接合部３３とを備える。
【００３６】
第１軸部３１と第２軸部３２とは、棒状の導体から構成され、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属棒が採用できる。また、軸の適当な位置には、コイル１２の巻始め線２１と巻終わり線２２とをそれぞれ接続しやすくするための突起３４が設けられる。
【００３７】
接合部３３は、第１軸部３１と第２軸部３２とを一つの軸線上に、それぞれを絶縁しながら接合する棒状部材である。接合部３３は、コイル１２を支持する強度と絶縁性を備えれば、その材質は特に限定されないが、例えばプラスチック等の合成樹脂を採用できる。また、接合部３３を設ける代わりに、第１軸部３１と第２軸部３２の長さを延長させて、第１軸部３１と第２軸部３２とが重なり合う部分に絶縁テープ等の絶縁物を設け、第１軸部３１と第２軸部３２との重なり合う部分を紐状部材で緊結して、硬質回転軸３０とすることもできる。
【００３８】
また、図２（Ｂ）に示す、回転子用型４０を用いて整流子なしクリップモータ１０を構成することもできる。回転子用型４０は、コイル形成部４１と、硬質回転軸３０とを備える。硬質回転軸３０は、上記で説明した通りの構成である。
【００３９】
コイル形成部４１は、導線１９を巻回すために略８の字状をしており、略８の字状に導線１９を巻回すことにより端部４４において同じ方向に電流が流れる２つのコイルが形成される。そして、巻回した導線１９が交差する略８の字状の中央部４２に、略８の字状の面と平行する方向、かつ、回転する軸を挟み該軸と直交する方向に離間するコイルの端部４４を流れる電流が同じ方向となるように硬質回転軸３０が設けられる。また、巻回した導線１９が脱落しないよう、コイル形成部４１の各部の断面はコ字形をなし、このコ字形の溝に導線１９が収まる。
【００４０】
次に、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０の動作を説明する。
図３（Ａ）に示すように、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０は、２つの磁石１５が１８０度の角度でそれぞれＮ極を向け合って設けられている。また、コイル１２の両端部では、電流が向こう側から手前側に流れているものとする。このとき、磁力線Ｂは磁石１５からコイル１２に向かうため、フレミングの左手の法則により、コイル１２の右側では下向き、コイル１２の左側では上向きの電磁力Ｆが発生し、コイル１２と回転軸１１からなる回転子１３は時計回りに回転する。
【００４１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、回転子１３が４５度回転したとき、図３（Ａ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子１３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。次に、図３（Ｃ）に示すように、回転子１３がさらに４５度回転したとき、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０では整流子がないため、コイル１２には電流が流れているが、２つの磁石１５の向かい合う極性が同じであるため、当該位置では磁力の影響が殆どなく、回転子１３を回転させる電磁力は発生しない。ここでは、回転子１３は慣性により回転することとなる。次に、図３（Ｄ）に示すように、回転子１３がさらに４５度回転したとき、図３（Ａ），（Ｂ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子１３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。そして、図３（Ａ）に戻り回転を継続していく。
【００４２】
このように、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０によれば、常にコイル１２に電流が流れているため、所定のタイミングで電流を遮断又は転流させる整流子を設ける必要がなくなり、授業等において生徒が容易にモータを作製することができる。また、整流子がないため、コイル１２（スロット）の数を増やすことが容易となり、さらに、コイル１２に対して磁石１５の同じ極性が向いているため、磁石１５の数を増やすことも容易であり、トルク変動が少なく、高回転、高トルクのモータとすることができる。また、硬質回転軸３０又は回転子用型４０を用いることで、モータの作製がより容易となるとともに。回転軸１１の強度と精度が向上し、スムーズに回転させることができる。
【００４３】
［第２実施形態］
次に、図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本発明の他の実施形態に係る整流子なしクリップモータ１００を説明する。なお、本実施形態の整流子なしクリップモータ１００は、磁石１５の配置以外は上記の第１実施形態と同じであるため、共通する部分は同じ符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の整流子なしクリップモータ１００は、３つの磁石１５が９０度、９０度、１８０度の角度で、コイル側にＮ極を向けて設けられている３極モータである。この磁石の数であるが、従来のモータであれば、磁石は必ずＮ極とＳ極の組み合わせが必要となるため、極数は偶数となる。また、磁石を配置する角度も、整流子で転流を行うため、４極なら９０度、６極なら６０度というように均等に配置される。しかし、本実施形態の整流子なしクリップモータでは、コイル１２の端部２４に同じ方向の電流が流れ、全ての磁石の同じ極がコイル側を向くため、磁石の極数や角度に制限がない。
【００４５】
次に、本実施形態の整流子なしクリップモータ１００の動作を説明する。
図４（Ａ）に示すように、本実施形態の整流子なしクリップモータ１００は、３つの磁石１５が９０度、９０度、１８０度の角度で、コイル側にＮ極を向けて設けられている。また、コイル１２の両端部では、電流が向こう側から手前側に流れているものとする。このとき、コイル１２は、左右の磁石１５の影響を受けるとともに、磁力線Ｂは磁石１５からコイル１２に向かうため、フレミングの左手の法則により、コイル１２の右側では下向き、コイル１２の左側では上向きの電磁力Ｆが発生し、コイル１２と回転軸１１からなる回転子１３は時計回りに回転する。
【００４６】
次に、図４（Ｂ）に示すように、回転子１３が４５度回転したとき、コイル１２の右側では図４（Ａ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子１３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。また、コイル１２の左側は、左側及び上側の磁石１５の影響を受けるため、上向きの電磁力Ｆと右向きの電磁力Ｆが発生する。これらの電磁力Ｆにより回転子１３は時計回りに回転する。
【００４７】
次に、図４（Ｃ）に示すように、回転子１３がさらに４５度回転したとき、本実施形態の整流子なしクリップモータ１０では整流子がないため、コイル１２には電流が流れている。このため、コイル１２の上側が上側の磁石１５の磁力線Ｂの影響を受け、右向きの電磁力Ｆが働き、回転子１３を時計回りに回転させる。一方、コイル１２の下側では、磁力の影響が殆どなく、回転子１３を回転させる電磁力は発生しない。
【００４８】
次に、図４（Ｄ）に示すように、回転子１３がさらに４５度回転したとき、コイル１２の右側では、右側及び上側の磁石１５の影響を受けるため、下向きの電磁力Ｆと右向きの電磁力Ｆが発生する。また、コイル１２の左側では、上向きの電磁力Ｆが発生する。これらの電磁力Ｆにより回転子１３は時計回りに回転する。そして、図４（Ａ）に戻り回転を継続していく。
【００４９】
このように、本実施形態の整流子なしクリップモータ１００によれば、磁石１５の数を３極とすることで、回転子１３がどの角度であっても回転トルクが発生し、全ての角度で自己始動が可能となる。また、コイル１２側の磁石１５の極性が全て同じであるため、磁石１５の数及び配置の角度に制限がなく、磁石１５を所望の数だけ所望の位置に配置することができる。
【００５０】
［第３実施形態］
次に、図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、本発明の他の実施形態に係る整流子なしクリップモータ２００を説明する。なお、本実施形態の整流子なしクリップモータ２００は、磁石１５の配置以外は上記の第１実施形態と同じであるため、共通する部分は同じ符号を付して説明を省略する。図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、本実施形態の整流子なしクリップモータ２００は、２つの磁石１５が１３５度の角度で、コイル１２側にＮ極を向けて設けられている。
【００５１】
次に、本実施形態の整流子なしクリップモータ２００の動作を説明する。
図５（Ａ）に示すように、本実施形態の整流子なしクリップモータ２００は、２つの磁石１５が１３５度の角度でそれぞれＮ極を向け合って設けられている。また、コイル１２の両端部では、電流が向こう側から手前側に流れている。このとき、磁力線Ｂは磁石１５からコイル１２に向かうため、フレミングの左手の法則により、コイル１２の右側では下向き、コイル１２の左側では右斜め上向きの電磁力Ｆが発生し、コイル１２と回転軸１１からなる回転子１３は時計回りに回転する。
【００５２】
次に、図５（Ｂ）に示すように、回転子１３が４５度回転したとき、図５（Ａ）同様の電流の向き、及び磁力線Ｂの向きにより、同じく回転子１３を時計回りに回転させる電磁力Ｆが働く。次に、図５（Ｃ）に示すように、回転子１３がさらに４５度回転したとき、本実施形態の整流子なしクリップモータ２００では整流子がないため、コイル１２には電流が流れており、コイル１２の下側では下向き、コイル１２の上側では右斜め上向きの電磁力Ｆが発生する。このとき、コイル１２の下側に働く電磁力Ｆは、回転軸１１と直交する方向と等しいため、回転子１３を回転させる力とはなり得ない。しかし、コイル１２の上側に働く電磁力Ｆはその方向が回転軸１１と直交しないため、回転子１３を時計回りに回転させることができる。
【００５３】
次に、図５（Ｄ）に示すように、回転子１３がさらに４５度回転したとき、コイル１２の右側では下向き、コイル１２の左側では右斜め上向きの電磁力Ｆが発生する。このとき、コイル１２の左側に働く電磁力Ｆは、回転軸１１と直交する方向と等しいため、回転子１３を回転させる力とはなり得ない。しかし、コイル１２の右側に働く電磁力Ｆはその方向が回転軸１１と直交しないため、回転子１３を時計回りに回転させることができる。そして、図５（Ａ）に戻り回転を継続していく。
【００５４】
このように、本実施形態の整流子なしクリップモータ２００によれば、２つの磁石１５を、１８０度を除く角度で配置しているため、２極２スロットの構成でありながら、回転子１３がどの角度にあっても回転トルクを発生させることができ、全ての角度で自己起動が可能となる。
【００５５】
すなわち、従来のクリップモータで一般的に使用される２極２スロットの構成の場合、図７（Ｃ）に示す回転子１３の位置のように、コイル１２に流れる電流の向きを逆にする転流のため、ブラシは整流子のギャップに位置し、コイル１２には電流は流れず、回転トルクが発生しない位置が生じる。また、従来のクリップモータでは磁石１５を１８０度の位置に配置するが、この配置では、たとえ図７（Ｃ）に示す位置でコイル１２に通電させても、コイル１２の端部に働く電磁力の方向が中心軸と直交する方向（図の上下方向）と等しくなり、当該位置では回転トルクが発生せず、自己起動ができない。
【００５６】
また、従来のクリップモータでは、２極の磁石を、１８０度を除く角度に配置すると、図７（Ｃ）に示す回転子１３の位置以外においても、電磁力の方向が、回転子を所定の方向に回転させる力とならない位置が生じるため、効率が悪くなる。
【００５７】
一方、本発明に係る整流子なしクリップモータ２００では、２極の磁石１５を、１８０度を除く角度、例えば９０度、１２０度、１３５度等の角度で配置しても、回転子１３の回転に殆ど影響がないばかりか、このような構成とすることで、回転子１３がどの位置にあっても回転トルクが発生し、どの位置からでも始動させることができる。
【００５８】
なお、上述した各実施形態は、本発明の整流子なしクリップモータ及び回転子用型の例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、構成の一部を適宜変更して実施できる。例えば、上述の各実施形態は、コイルの数が２つの２スロットの整流子なしクリップモータであるが、３スロット、４スロット等にもすることができる。また、同様に、磁石の極数を４極、５極等とすることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１００，２００・・整流子なしクリップモータ、１１・・回転軸、１２・・コイル、１３・・回転子、１４・・給電支持部、１５・・磁石、１６・・基台、１７・・直流電源、１８・・電源線、１９・・導線、２０・・中央部、２１・・巻始め線、２２・・巻終わり線、２３・・給電部、２４・・端部
３０・・硬質回転軸、３１・・第１軸部、３２・・第２軸部、３３・・接合部、３４・・突起
４０・・回転子用型、４１・・コイル形成部、４２・・中央部、４４・・端部
５０・・クリップモータ、５１・・回転軸、５２・・コイル、５３・・回転子、５４・・クリップ、５５・・磁石、
６０・・教材用モータ、６１・・回転軸、６２・・コイル、６３・・回転子、６４・・ブラシ、６５・・磁石、６６・・整流子
磁力線・・Ｂ、電磁力・・Ｆ、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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