(57)【要約】本発明を適用した電動モータ装置１は、回転軸１７より径方向に突出されたアーム状の回転部材１８の外端で同一磁極が同じ回転方向１４を向くように永久磁石１８ｃが形成された回転子３と、永久磁石１８ｃの径方向外側に、共通磁極が径方向内側を向いた電磁石Ａ１等を設けた固定子４と、回転体２２の外周面に電極板ａ１等を設けると共に、電磁石Ａ１等に一方の接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒが接続され、回転体２２の回転途中で電極板ａ１等に接触可能な接触ブラシ対２４、２５を設けた間欠スイッチ部５と、接触ブラシ対２４、２５の他方の接触ブラシ２４Ｌ、２５Ｌに接続され、間欠スイッチ部５を介し所定のタイミングで電磁石Ａ１等への電力供給を行うバッテリ６とを備えたものである。
2017168937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子と、
前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子と、
前記回転軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の前記電磁石に一方の接触ブラシが接続され、前記回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、前記電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部と、
前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備える
動力装置。
【請求項２】
前記電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記電磁石群毎に設けた接触ブラシ対の一方の接触ブラシが各群に接続され、
前記電極板は、複数の電極板群に分けて各群を前記回転体の外周面で異なる軸方向位置に配置すると共に、所定の電極板群毎に所定の前記接触ブラシ対が接触する
請求項１に記載の動力装置。
【請求項３】
前記電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記電磁石群毎に設けた複数の接触ブラシ対の一方の接触ブラシは、第１接触ブラシとして各群に接続され、前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシは、集約されて単一の第２接触ブラシとなって前記電源部に接続され、
前記電極板は、前記電磁石群毎に設けられると共に、前記回転体の外周面で電磁石群毎に異なる軸方向位置に配置する第１電極板部と、該第１電極板部に接続され、前記回転体の外周面で電磁石群にかかわらず略同一の軸方向位置にあって異なる周方向位置に配置する複数の第２電極板部とから構成され、
前記第１電極板部には、所定の前記電磁石群の第１接触ブラシが常時接触する一方、前記第２電極板部には、前記回転体の回転途中で第２接触ブラシが接触する
請求項１に記載の動力装置。
【請求項４】
前記電磁石は、単一の電磁石群であって群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、該電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記一方の接触ブラシが接続される
請求項１に記載の動力装置。
【請求項５】
回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子、及び前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を有する装置本体と、
該装置本体を並設し、複数の該装置本体の各回転軸からの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸と、
該合成出力軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の前記電磁石に一方の接触ブラシが接続され、前記回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、前記電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部と、
前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備える
動力装置。
【請求項６】
前記装置本体内の電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記接触ブラシ対の一方の接触ブラシが所定の電磁石群に接続され、
前記電極板は、複数の電極板群に分けて各群を前記回転体の外周面で異なる軸方向位置に配置すると共に、所定の電極板群毎に所定の前記接触ブラシ対が接触する
請求項５に記載の動力装置。
【請求項７】
前記間欠スイッチ部は、
前記各装置本体からの回転力を同期させて合成し回転動力として出力させる同期制御構成を有する
請求項６に記載の動力装置。
【請求項８】
前記同期制御構成は、
異なる装置本体内の電磁石群には共通の接触ブラシが接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、同じタイミングで異なる装置本体内の電磁石への電力供給を可能とする
請求項７に記載の動力装置。
【請求項９】
前記間欠スイッチ部は、
前記各装置本体からの回転力に位相差を設けて合成し回転動力として出力させる非同期制御構成を有する
請求項６に記載の動力装置。
【請求項１０】
前記非同期制御構成は、
異なる装置本体内の電磁石群には異なる接触ブラシが接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、異なるタイミングで異なる装置本体内の電磁石への電力供給を可能とする
請求項９に記載の動力装置。
【請求項１１】
回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子と、
前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子と、
前記電磁石に接続されており、前記回転軸の回転位置に応じて所定の電磁石への回路開閉を間欠的に行う間欠スイッチ部と、
該間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備える
動力装置。
【請求項１２】
前記電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にする
請求項１１に記載の動力装置。
【請求項１３】
前記電磁石は、単一の電磁石群であって群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、該電磁石への電力供給の同時断接を可能にする
請求項１１に記載の動力装置。
【請求項１４】
前記間欠スイッチ部は、
所定の前記永久磁石内で回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向端部に接近する第１タイミングで、該電磁石への電力供給を開始し、
前記異磁極部が、前記電磁石の回転方向略中央を通過し終える第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、
前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１５】
前記間欠スイッチ部は、
所定の前記永久磁石内で回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向略中央を通過し始める第１タイミングで該電磁石への電力供給を開始し、
前記同磁極部が、前記電磁石から離間し始める第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、
前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１６】
前記間欠スイッチ部は、
所定の前記永久磁石内で回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向端部に接近する第１タイミングで、該電磁石への電力供給を開始し、
前記異磁極部の回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が、前記電磁石から離間し始める第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、
前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１７】
前記間欠スイッチ部は、
前記電磁石群を第１電磁石群と第２電磁石群とから構成し、前記第１電磁石群の第１電磁石と第２電磁石群の第２電磁石とを回転方向上に交互に配置した上で、
所定の電磁石の回転方向直後側の後電磁石に、前記所定の永久磁石内で回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が径方向で重畳する第１タイミングで、前記後電磁石の属する電磁石群への電力供給を開始し、
前記所定の電磁石の回転方向直前側の前電磁石に、前記同磁極部の回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が径方向で重畳する第２タイミングで、前記前電磁石、後電磁石の属する電磁石群への電力供給を停止し、
該第２タイミングと同時に、前記所定の電磁石の属する電磁石群への電力供給を開始するようにして、
第１電磁石群への電力供給の開始と停止、及び第２電磁石群への電力供給の開始と停止を、連続して直列的に繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項３、請求項５から請求項１０のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１８】
前記回転子は、前記永久磁石の回転停止時の待機位置を、隣接する前記電磁石間に設定する位置調整構成を有する
請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の動力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円周上に固定配置された電磁石と、この電磁石よりも内側で同心上に回動可能に配置される永久磁石との間に作用する電磁力によって、この永久磁石を回転運動させることにより、回転動力を取り出す動力装置に関する。詳しくは、軽量かつコンパクトでありながら、電磁石への間欠的な電力供給により、小電力でも安定した正逆転の回転動力を出力可能な動力装置に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、動力装置として電動モータが知られており、この電動モータは、回転する回転子と、この回転子に相互に作用して回転モーメントを発生させる固定子とを備えている。【０００３】
このような電動モータに関しては、例えば、固定子に界磁用の永久磁石を設け、この永久磁石により生起される磁束中に置かれた電磁石に電力を供給し、永久磁石との相互作用によって電磁力を発生させ、この電磁力により回転子を回転運動させて、その回転力を動力として取り出す回転タイプの動力装置の技術が公知となっている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００４】
しかし、いずれの技術においても、回転子に設ける電磁石は、重い鉄心に巻線を何度も巻回して形成された大きくて重いコイルから成っているため、回転子と軸受け間の摩擦抵抗、回転子表面の摩擦損、及び回転子自身のファン作用による風損などに起因する機械損が大きく、しかも電磁石には常時電力を供給する必要があり、消費電力量が大きい。【０００５】
そこで、本発明者は、対向する一対の電磁石を設け、この電磁石間に永久磁石から成る移動子を配置した上で、電磁石に間欠的に電力を供給し、発生する電磁力により移動子を往復運動させて、その往復動力を動力として効率よく取り出すことができることを見出した（特許文献３参照）。このような往復動タイプの動力装置においては、前述した機械損が小さくなるばかりでなく、必要な電力も少なくて済み、消費電力量が著しく減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１７６５０９号公報
【特許文献２】実開平６−３６３７３号公報
【特許文献３】特開２０１３−９９１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、往復運動を逆方向の回転動力として取り出すことが要求される場合には、往復運動を回転運動に変換する通常のクランク機構に加え、回転方向を逆転させるためのギア構造などによる機械的な逆転機構が必要とされるため、装置コストが増加し、装置サイズも大型化する。【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、軽量かつコンパクトでありながら、電磁石への間欠的な電力供給により、小電力でも安定した正逆転の回転動力を出力可能な動力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の動力装置は、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子と、前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子と、前記回転軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の前記電磁石に一方の接触ブラシが接続され、前記回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、前記電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部と、前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備えている。【００１０】
そして、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子を備えることによって、回転タイプの動力装置であっても機械損を小さくすることができる。
すなわち、回転子に、電磁石に代えて軽量な永久磁石を設けたことに加え、この永久磁石を設けた回転部材を、円盤状や円柱状などではなくアーム状にしたので、放射状に突出された回転部材間の空き空間の分だけ回転子の著しい軽量化を図ることができる。
しかも、各永久磁石のＮ極とＳ極が回転方向上にあるので、Ｎ極とＳ極が径方向にあって磁極毎に一個の永久磁石が必要な場合に比べ、回転子の外周に設ける永久磁石の個数を半減させ、回転子の一層の軽量化を図ることができる。【００１１】
更に、前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を備えることによって、簡単な入切制御だけで、動力装置の安定した正逆転運転が行えると共に、機械的な逆転機構が不要となって装置コストの低減、装置のコンパクト化を図ることができる。
すなわち、電磁石は、径方向に磁力線が延びるように配置するので、所定の共通磁極のみを回転子の永久磁石に確実に対向させることができ、径方向内側に共通磁極を得るのに、複雑な電流制御や電磁石構造が不要となる。しかも、周方向に磁力線が延びる場合に比べ、磁力線の周囲への影響を最小限に抑制することができ、永久磁石との間の引力と斥力を安定化させることができる。
そして、電磁石は、所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置するので、電磁石へ電力供給を行う電気回路の入切制御だけで、電磁石と、回転方向にＮ極とＳ極を有する永久磁石との間の引力と斥力を利用して、回転子を回転運動させることができる。しかも、この電気回路内に、電流方向を切り替えるための切替スイッチなどを設ける簡単な構成により、電気回路内の電流方向を逆にして、電磁石の径方向内側の磁極を共通磁極と異なる磁極に変更することができ、これにより、電磁石と永久磁石の回転方向前後の磁極部との間の引力と斥力が入れ替わり、回転子を逆回転運動させることができる。【００１２】
加えて、前記回転軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の前記電磁石に一方の接触ブラシが接続され、前記回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、前記電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部を備えることによって、動力装置の消費電力が減少すると共に、装置コストの低減や物理的な入切装置によるスイッチ信頼性の向上も図ることができる。
すなわち、間欠スイッチ部によって、所定電磁石への電力の間欠供給を行うことができ、動力装置の運転に必要な電力が少なくて済む。しかも、このように、間欠スイッチ部が電極板と接触ブラシを備えるブラシ式の場合は、電子制御で電磁石への電力供給を制御するのとは異なり、複雑な電流制御システム、回転子位置の検出機構、その回転子位置のフィードバックシステムなどが不要になると共に、電極板と接触ブラシとの離間や接触により、電力供給の断接を機械的に行うことができる。【００１３】
更に、前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備えることによって、動力装置の汎用性を高めることができる。
すなわち、動力装置内に設けたバッテリなどの電源部から、間欠スイッチ部を介して各電磁石群へ電力を供給することができ、外部電源を使用する場合とは異なり電気引き込み時のトラブルなどがなく、安定した装置運転が可能となる。【００１４】
また、前記電磁石が、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記電磁石群毎に設けた接触ブラシ対の一方の接触ブラシが各群に接続され、前記電極板は、複数の電極板群に分けて各群を回転体の外周面で異なる軸方向位置に配置すると共に、所定の電極板群毎に所定の前記接触ブラシ対が接触する場合は、各電磁石群の電磁石を回転方向に交互に配置した上で、電気回路内で群毎に電力供給の同時断接を行って各群内の電磁石を同時に共通磁極にしたり無磁極にしたりすることにより、引力と斥力の作用する角度範囲が全周３６０度で占める割合が、電磁石群が単一の場合に比べて大きくなり、運転中の回転軸の回転トルクの脈動が低減されると共に、回転子の始動性能の向上を図ることができる。
しかも、電磁石への電力供給の同時断接だけで回転子の回転運動がなされることから、従来の如く、Ｎ極とＳ極の対が回転軸を中心に回転しているかのように極性が変化する、いわゆる回転磁界を使用する場合に比べ、複雑な電流制御が不要になるばかりか、回転タイプの動力装置であるにもかかわらず必要な電力が少なく済む。【００１５】
また、電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、電磁石群毎に設けた複数の接触ブラシ対の一方の接触ブラシは、第１接触ブラシとして各群に接続され、接触ブラシ対の他方の接触ブラシは、集約されて単一の第２接触ブラシとなって電源部に接続され、電極板は、電磁石群毎に設けられると共に、回転体の外周面で電磁石群毎に異なる軸方向位置に配置する第１電極板部と、第１電極板部に接続され、回転体の外周面で電磁石群にかかわらず略同一の軸方向位置にあって異なる周方向位置に配置する複数の第２電極板部とから構成され、第１電極板部には、所定の電磁石群の第１接触ブラシが常時接触する一方、第２電極板部には、回転体の回転途中で第２接触ブラシが接触する場合は、電源側の接触ブラシを第２接触ブラシ１本にまとめることができ、電気回路の形成に必要な接触ブラシの数が、電磁石群毎に一対、つまり２本の接触ブラシを設ける場合に比べて減少し、部品点数が少なくて済み、装置コストの低減や装置のコンパクト化を一層進めることができる。【００１６】
また、前記電磁石が、単一の電磁石群であって群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、該電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記一方の接触ブラシが接続される場合は、電磁石群を複数設ける場合に比べ、部品点数が少なくて済み、制御も容易となって、装置コストの削減やコンパクト化を一層進めることができる。【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明の動力装置は、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子、及び永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を有する装置本体と、装置本体を並設し、複数の装置本体の各回転軸からの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸と、合成出力軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の電磁石に一方の接触ブラシが接続され、回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部と、接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで電磁石への電力供給を行う電源部とを備えている。【００１８】
そして、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子を有することによって、回転タイプの動力装置であっても機械損を小さくすることができる。
すなわち、回転子に、電磁石に代えて軽量な永久磁石を設けたことに加え、この永久磁石を設けた回転部材を、円盤状や円柱状などではなくアーム状にしたので、放射状に突出された回転部材間の空き空間の分だけ回転子の著しい軽量化を図ることができる。
しかも、各永久磁石のＮ極とＳ極が回転方向上にあるので、Ｎ極とＳ極が径方向にあって磁極毎に一個の永久磁石が必要な場合に比べ、回転子の外周に設ける永久磁石の個数を半減させ、回転子の一層の軽量化を図ることができる。【００１９】
更に、永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を有することによって、簡単な入切制御だけで、動力装置の安定した正逆転運転が行えると共に、機械的な逆転機構が不要となって装置コストの低減、装置のコンパクト化を図ることができる。
すなわち、電磁石は、径方向に磁力線が延びるように配置するので、所定の共通磁極のみを回転子の永久磁石に確実に対向させることができ、径方向内側に共通磁極を得るのに、複雑な電流制御や電磁石構造が不要となる。しかも、周方向に磁力線が延びる場合に比べ、磁力線の周囲への影響を最小限に抑制することができ、永久磁石との間の引力と斥力を安定化させることができる。
そして、電磁石は、所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置するので、電磁石へ電力供給を行う電気回路の入切制御だけで、電磁石と、回転方向にＮ極とＳ極を有する永久磁石との間の引力と斥力を利用して、回転子を回転運動させることができる。しかも、この電気回路内に、電流方向を切り替えるための切替スイッチなどを設ける簡単な構成により、電気回路内の電流方向を逆にして、電磁石の径方向内側の磁極を共通磁極と異なる磁極に変更することができ、これにより、電磁石と永久磁石の回転方向前後の磁極部との間の引力と斥力が入れ替わり、回転子を逆回転運動させることができる。【００２０】
加えて、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子、及び永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を有する装置本体を備えることによって、装置出力の増加や安定化を図ることができる。
すなわち、回転子と固定子を有する装置本体を一体にして複数配置し、各装置本体からの回転動力を合成すると、例えば、各装置本体単一では不充分な回転トルクであっても合わせることで大きな回転トルクを得たり、各装置本体単一では発生する回転トルクの脈動を抑制したりして、高出力、高品質の装置出力が得られる。【００２１】
更に、装置本体を並設し、複数の装置本体の各回転軸からの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸を備えることによって、様々な仕様への対応が可能となり、動力装置の汎用性を高めることができる。
すなわち、回転軸が同心上となるように装置本体を縦方向に直列に配置して、動力装置を軸方向に長くしたり、回転軸が互いに平行となるように装置本体を横方向に並列に配置して、動力装置を軸方向に短くしたりして、仕様に応じて動力装置全体の形状を自在に変更することができる。【００２２】
加えて、合成出力軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の電磁石に一方の接触ブラシが接続され、回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部を備えることによって、動力装置の消費電力が減少すると共に、装置コストの低減や物理的な入切装置によるスイッチ信頼性の向上も図ることができる。
すなわち、間欠スイッチ部によって、所定電磁石への電力の間欠供給を行うことができ、動力装置の運転に必要な電力が少なくて済む。しかも、このように、間欠スイッチ部が電極板と接触ブラシを備えるブラシ式の場合は、電子制御で電磁石への電力供給を制御するのとは異なり、複雑な電流制御システム、回転子位置の検出機構、その回転子位置のフィードバックシステムなどが不要になると共に、電極板と接触ブラシとの離間や接触により、電力供給の断接を機械的に行うことができる。【００２３】
更に、接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで電磁石への電力供給を行う電源部を備えることによって、動力装置の汎用性を高めることができる。
すなわち、動力装置内に設けたバッテリなどの電源部から、間欠スイッチ部を介して各電磁石群へ電力を供給することができ、外部電源を使用する場合とは異なり電気引き込み時のトラブルなどがなく、安定した装置運転が可能となる。【００２４】
また、装置本体内の電磁石が、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、接触ブラシ対の一方の接触ブラシが所定の電磁石群に接続され、電極板は、複数の電極板群に分けて各群を回転体の外周面で異なる軸方向位置に配置すると共に、所定の電極板群毎に所定の接触ブラシ対が接触する場合は、各装置本体内で各電磁石群の電磁石を回転方向に交互に配置した上で、電気回路内で群毎に電力供給の同時断接を行って各群内の電磁石を同時に共通磁極にしたり無磁極にしたりすることにより、引力と斥力の作用する角度範囲が全周３６０度で占める割合が、電磁石群が単一の場合に比べて大きくなり、運転中の回転軸の回転トルクの脈動が低減されると共に、回転子の始動性能の向上を図ることができる。
しかも、電磁石への電力供給の同時断接だけで回転子の回転運動がなされることから、従来の如く、Ｎ極とＳ極の対が回転軸を中心に回転しているかのように極性が変化する、いわゆる回転磁界を使用する場合に比べ、複雑な電流制御が不要になるばかりか、回転タイプの動力装置であるにもかかわらず必要な電力が少なく済む。【００２５】
また、間欠スイッチ部が、各装置本体からの回転力を同期させて合成し回転動力として出力させる同期制御構成を有する場合は、たとえ、各装置本体から出力される回転力の回転トルクが不充分で、この回転トルクを合成して得られる動力装置の装置出力が不足する恐れがあっても、各装置本体からの回転トルクを互いに相殺せずに回転力を無駄なく合成することができ、高出力の装置出力が得られる。【００２６】
また、同期制御構成が、異なる装置本体内の電磁石群には共通の接触ブラシが接続されており、間欠スイッチ部を介することにより、同じタイミングで異なる装置本体内の電磁石への電力供給を可能とする場合は、電気回路の変更だけで、異なる装置本体間を同期させることができ、装置コストの低減や装置のコンパクト化を一層進めることができる。【００２７】
また、間欠スイッチ部が、各装置本体からの回転力に位相差を設けて合成し回転動力として出力させる非同期制御構成を有する場合は、たとえ、各装置本体から出力される回転力の回転トルクに大きな脈動が発生し、この回転トルクを合成して得られる動力装置の装置出力が運転中に不足する恐れがあっても、各装置本体からの回転トルクの山谷を積極的に重ねて極端な低出力をなくすことができ、安定した高品質の装置出力が得られる。【００２８】
また、非同期制御構成が、異なる装置本体内の電磁石群には異なる接触ブラシが接続されており、間欠スイッチ部を介することにより、異なるタイミングで異なる装置本体内の電磁石への電力供給を可能とする場合は、動力装置の駆動停止によって永久磁石が回転を停止して待機する位置（以下、「待機位置」とする）が装置本体間で異なるようにするだけで、異なる装置本体間に位相差を付与することができ、装置コストの低減や装置のコンパクト化を一層進めることができる。【００２９】
上記の目的を達成するために、本発明の動力装置は、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子と、前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子と、前記電磁石に接続されており、前記回転軸の回転位置に応じて所定の電磁石への回路開閉を間欠的に行う間欠スイッチ部と、該間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備えている。【００３０】
そして、回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子を備えることによって、回転タイプの動力装置であっても機械損を小さくすることができる。
すなわち、回転子に、電磁石に代えて軽量な永久磁石を設けたことに加え、この永久磁石を設けた回転部材を、円盤状や円柱状などではなくアーム状にしたので、放射状に突出された回転部材間の空き空間の分だけ回転子の著しい軽量化を図ることができる。
しかも、各永久磁石のＮ極とＳ極が回転方向上にあるので、Ｎ極とＳ極が径方向にあって磁極毎に一個の永久磁石が必要な場合に比べ、回転子の外周に設ける永久磁石の個数を半減させ、回転子の一層の軽量化を図ることができる。【００３１】
更に、前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を備えることによって、簡単な入切制御だけで、動力装置の安定した正逆転運転が行えると共に、機械的な逆転機構が不要となって装置コストの低減、装置のコンパクト化を図ることができる。
すなわち、電磁石は、径方向に磁力線が延びるように配置するので、所定の共通磁極のみを回転子の永久磁石に確実に対向させることができ、径方向内側に共通磁極を得るのに、複雑な電流制御や電磁石構造が不要となる。しかも、周方向に磁力線が延びる場合に比べ、磁力線の周囲への影響を最小限に抑制することができ、永久磁石との間の引力と斥力を安定化させることができる。
そして、電磁石は、所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置するので、電磁石へ電力供給を行う電気回路の入切制御だけで、電磁石と、回転方向にＮ極とＳ極を有する永久磁石との間の引力と斥力を利用して、回転子を回転運動させることができる。しかも、この電気回路内に、電流方向を切り替えるための切替スイッチなどを設ける簡単な構成により、電気回路内の電流方向を逆にして、電磁石の径方向内側の磁極を共通磁極と異なる磁極に変更することができ、これにより、電磁石と永久磁石の回転方向前後の磁極部との間の引力と斥力が入れ替わり、回転子を逆回転運動させることができる。【００３２】
加えて、前記電磁石に接続されており、前記回転軸の回転位置に応じて所定の電磁石への回路開閉を間欠的に行う間欠スイッチ部を備えることによって、動力装置の消費電力が減少する。すなわち、間欠スイッチ部によって電磁石群への電力の間欠供給を行うことができ、動力装置の運転に必要な電力が少なくて済む。特に、間欠スイッチ部が電子式の場合は、回転子位置の検出装置などが必要となるものの、様々な加速方式への対応が容易となり、動力装置の汎用性を高めることができる。【００３３】
更に、間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部を備えることによって、動力装置の汎用性を高めることができる。
すなわち、動力装置内に設けたバッテリなどの電源部から、間欠スイッチ部を介して各電磁石群へ電力を供給することができ、外部電源を使用する場合とは異なり電気引き込み時のトラブルなどがなく、安定した装置運転が可能となる。【００３４】
また、前記電磁石が、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にする場合は、各電磁石群の電磁石を回転方向に交互に配置した上で、電気回路内で群毎に電力供給の同時断接を行って各群内の電磁石を同時に共通磁極にしたり無磁極にしたりすることにより、引力と斥力の作用する角度範囲が全周３６０度で占める割合が、電磁石群が単一の場合に比べて大きくなり、運転中の回転軸の回転トルクの脈動が低減されると共に、回転子の始動性能の向上を図ることができる。
しかも、電磁石への電力供給の同時断接だけで回転子の回転運動がなされることから、従来の如く、Ｎ極とＳ極の対が回転軸を中心に回転しているかのように極性が変化する、いわゆる回転磁界を使用する場合に比べ、複雑な電流制御が不要になるばかりか、回転タイプの動力装置であるにもかかわらず必要な電力が少なく済む。【００３５】
また、前記電磁石が、単一の電磁石群であって群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、該電磁石への電力供給の同時断接を可能にする場合は、電磁石群を複数設ける場合に比べ、部品点数が少なくて済み、制御も容易となって、装置コストの削減やコンパクト化を一層進めることができる。【００３６】
また、前記間欠スイッチ部は、所定の前記永久磁石内で回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向端部に接近する第１タイミングで、該電磁石への電力供給を開始し、前記異磁極部が、前記電磁石の回転方向略中央を通過し終える第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域において、電磁石の共通磁極と永久磁石内の異磁極部との間の引力のみを利用して回転子を加速することができ、少ない電力による動力装置の省エネ運転が可能となる。【００３７】
また、前記間欠スイッチ部は、所定の前記永久磁石内で回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向略中央を通過し始める第１タイミングで該電磁石への電力供給を開始し、前記同磁極部が、前記電磁石から離間し始める第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域において、電磁石の共通磁極と永久磁石内の同磁極部との間の斥力のみを利用して回転子を加速することができ、少ない電力による動力装置の省エネ運転が可能となる。【００３８】
また、前記間欠スイッチ部は、所定の前記永久磁石内で回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向端部に接近する第１タイミングで、該電磁石への電力供給を開始し、前記異磁極部の回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が、前記電磁石から離間し始める第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域において、その前半部では、電磁石の共通磁極と永久磁石内の異磁極部との間の引力を利用し、続く後半部では、電磁石の共通磁極と永久磁石内の同磁極部との間の斥力を利用するようにして、回転子を大きな回転角に渡って加速することができ、動力装置の加速性能を向上させることができる。【００３９】
また、前記間欠スイッチ部は、前記電磁石群を第１電磁石群と第２電磁石群とから構成し、前記第１電磁石群の第１電磁石と第２電磁石群の第２電磁石とを回転方向上に交互に配置した上で、所定の電磁石の回転方向直後側の後電磁石に、前記所定の永久磁石内で回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が径方向で重畳する第１タイミングで、前記後電磁石の属する電磁石群への電力供給を開始し、前記所定の電磁石の回転方向直前側の前電磁石に、前記同磁極部の回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が径方向で重畳する第２タイミングで、前記前電磁石、後電磁石の属する電磁石群への電力供給を停止し、該第２タイミングと同時に、前記所定の電磁石の属する電磁石群への電力供給を開始するようにして、第１電磁石群への電力供給の開始と停止、及び第２電磁石群への電力供給の開始と停止を、連続して直列的に繰り返す制御構成を有する場合は、後電磁石の共通磁極と永久磁石内の同磁極部との間の斥力を利用し、続いて、前電磁石の共通磁極と永久磁石内の異磁極部との間の引力とを利用するようにして、回転子を大きな回転角に渡って加速することに加え、第１電磁石群と第２電磁石群が同時に通電されて永久磁石に作用する引力と斥力が相殺されることがなく、動力装置の加速性能を一層向上させることができる。【００４０】
また、前記回転子が、前記永久磁石の回転停止時の待機位置を、隣接する前記電磁石間に設定する位置調整構成を有する場合は、電磁石群への電力供給によって、永久磁石のＮ極とＳ極のうちの一方の磁極部と隣接する電磁石の共通磁極との間に引力が生じたり、永久磁石で他方の磁極部と隣接する電磁石の共通磁極との間に斥力が生じたりして、この永久磁石を設けた回転子の始動性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係わる動力装置は、軽量かつコンパクトでありながら、電磁石への間欠的な電力供給により、小電力でも安定した正逆転の回転動力を出力可能なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係わる動力装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】動力装置の電力制御構成の説明図であって、図２（ａ）は装置本体の正面図、図２（ｂ）は制御回路図である。
【図３】電力供給の制御構成の説明図であって、図３（ａ）は引力加速方式の電力供給タイミングを示す装置本体の部分正面図、図３（ｂ）は引力と斥力が平衡状態にある装置本体の部分正面図、図３（ｃ）は斥力加速方式の電力供給タイミングを示す装置本体の部分正面図、図３（ｄ）は両力加速方式の電力供給タイミングを示す装置本体の部分正面図である。
【図４】引力加速方式の説明図であって、図４（ａ）は回転体への各電極板群の設置位置を示す装置本体の正面図、図４（ｂ）は前半部の電極板群ａを示す装置本体の正面図、図４（ｃ）は後半部の電極板群ｂを示す装置本体の正面図である。
【図５】斥力加速方式の説明図であって、図５（ａ）は回転体への各電極板群の設置位置を示す装置本体の正面図、図５（ｂ）は前半部の電極板群ａを示す装置本体の正面図、図５（ｃ）は後半部の電極板群ｂを示す装置本体の正面図である。
【図６】両力加速方式の説明図であって、図６（ａ）は回転体への各電極板群の設置位置を示す装置本体の正面図、図６（ｂ）は前半部で通電開始時の装置本体の正面図、図６（ｃ）は前半部で通電停止時の装置本体の正面図、図６（ｄ）は後半部で通電開始時の装置本体の正面図、図６（ｅ）は後半部で通電停止時の装置本体の正面図である。
【図７】別形態の両力加速方式の説明図であって、図７（ａ）は回転体への各電極板群の設置位置を示す装置本体の正面図、図７（ｂ）は前半部で通電開始時の装置本体の正面図、図７（ｃ）は前半部で通電停止時の装置本体の正面図、図７（ｄ）は後半部で通電開始時の装置本体の正面図、図７（ｅ）は後半部で通電停止時の装置本体の正面図である。
【図８】別形態の単一電磁石群式の動力装置の電力制御構成の説明図であって、図８（ａ）は装置本体の正面図、図８（ｂ）は制御回路図である。
【図９】単一電磁石群式の動力装置における装置本体の説明図であって、図９（ａ）は引力加速方式の電極板群ａを示す装置本体の正面図、図９（ｂ）は斥力加速方式の電極板群ａを示す装置本体の正面図、図９（ｃ）は両力加速方式の通電開始時の装置本体の正面図、図９（ｄ）は両力加速方式の通電停止時の装置本体の正面図である。
【図１０】回転子の位置調整構成の説明図であって、図１０（ａ）は始動用の補助モータを有する装置本体の正面図、図１０（ｂ）は電磁石の取付け位置を変更した装置本体の正面図である。
【図１１】別形態の間欠スイッチ部を有する動力装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１２】同じく間欠スイッチ部の電極板の展開状態と回転体への取付け状態とを示す模式図である。
【図１３】同じく間欠スイッチ部の説明図であって、図１３（ａ）は回転体への各第２電極板部の設置位置を示す装置本体の正面図、図１３（ｂ）は制御回路図である。
【図１４】動力装置の電力制御構成の説明図であって、図１４（ａ）は電子式の間欠スイッチ部を用いた動力装置の制御回路図、図１４（ｂ）は電子式の間欠スイッチ部を用いた別形態の動力装置の制御回路図である。
【図１５】同期二連式の動力装置の全体構成を示す平面図である。
【図１６】同じく制御回路図である。
【図１７】同じく制御構成の説明図であって、図１７（ａ）は電極板群ａへの通電開始時の各間欠スイッチ部分と各装置本体の正面図、図１７（ｂ）は電極板群ａへの通電停止直前の各間欠スイッチ部分と各装置本体の正面図、図１７（ｃ）は電極板群ｂへの通電開始時の各間欠スイッチ部分と各装置本体の正面図である。
【図１８】非同期二連式の動力装置の全体構成を示す平面図である。
【図１９】同じく制御回路図である。
【図２０】同じく電極板群の設置位置の説明図であって、図２０（ａ）は第１装置本体の正面図、図２０（ｂ）は第２装置本体の正面図である。
【図２１】同じく制御構成の説明図であって、図２１（ａ）は第１装置本体で引力が作用し、第２装置本体で引力と斥力が平衡する場合の各装置本体の正面図、図２１（ｂ）は第１装置本体で引力と斥力が平衡し、第２装置本体で引力が作用する場合の各装置本体の正面図、図２１（ｃ）は第１装置本体で再び引力が作用し、第２装置本体で再び引力と斥力が平衡する場合の各装置本体の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、動力装置に関する本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
なお、図１の矢印Ｆで示す方向を前方とし、矢印Ｔで示す方向を上方とし、矢印Ｒで示す方向を右方として、以下で述べる各部の位置や方向等は、この前方、上方、右方を基準とするものである。
【００４４】
まず、本発明を適用した動力装置の一例である電動モータ装置１の全体構成について、図１、図２、図４により説明する。
【００４５】
電動モータ装置１は、架台２０上に載置固定された装置本体２と、この装置本体２に電力を供給して駆動させる直流電源のバッテリ６と、このバッテリ６と装置本体２との間に介設され、所定のタイミングで装置本体２の各電磁石群Ａ、Ｂへの電力供給の同時断接を行う間欠スイッチ部５とを備えている。
【００４６】
このうちの装置本体２において、架台２０右半部上には、左右一対の正面視Ｌ字状または左右逆Ｌ字状の左右の支持板８Ｌ、８Ｒがボルト９によって締結固定され、これら支持板８Ｌ、８Ｒから立設した上板部８Ｌａ、８Ｒａ間に、固定子４が固定支持されている。
【００４７】
この固定子４は、前後方向に軸心１０ａを有する円筒状のフレーム１０と、このフレーム１０の外周面１０ｂに環状に配置される電磁石群１３とを有している。
【００４８】
この電磁石群１３は、電磁石Ａ１〜Ａ４から成る電磁石群Ａと、電磁石Ｂ１〜Ｂ４から成る電磁石群Ｂとにより構成される。
【００４９】
そして、フレーム１０内には、後述する回転子３が軸心１０ａ上を回転可能に収容されており、この回転子３の正面視時計回りの回転方向１４に、前述の電磁石Ａ１〜Ａ４と電磁石Ｂ１〜Ｂ４が交互に配置されている。
【００５０】
いずれの電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４においても、径方向に延びる鉄心１１の周囲には、巻線３５の径方向内側の端部３５ａから径方向外側の端部３５ｂに向かって電流が流れると径方向外側から見て電流が反時計回りに流れるように、コイル１２が形成されている。そして、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４のいずれも、径方向外側に設けた矩形状の固定板１５によって、フレーム１０の外周面１０ｂに固定されている。
【００５１】
このうちの左右端の電磁石Ａ２、Ａ４の各鉄心１１が、それぞれ、前述の上板部８Ｌａ、８Ｒａに締結固定されるようにして、固定子４が支持板８Ｌ、８Ｒを介して架台２０に支持されている。
【００５２】
前述の回転子３は、軸心１０ａ上で回動可能に支持配置される回転軸１７と、この回転軸１７から径方向に突出された４本のアーム状の回転部材１８とを有している。
【００５３】
このうちの回転軸１７は、側面視Ｌ字状の支持板２１から立設した上板部２１ａに左右回動可能に軸支され、この支持板２は、前述の架台２０上で固定子４の前方に配置されると共に、架台２０上にボルト９によって締結固定されている。
【００５４】
そして、回転部材１８は、その内端部が、回転軸１７に外嵌固定された立方体状の基部材１９の回転方向１４沿いの４側面に、正面視で互いに直交するようにして固設されている。
【００５５】
いずれの回転部材１８も、径方向に延設した板状のネオジム磁石等の永久磁石部材１８ａの両側面を、軟鋼板等のヨーク１８ｂ、１８ｂで挟持したものであって、径方向外端には、Ｎ極とＳ極が回転方向１４上に順に配置された永久磁石１８ｃが形成されている。この永久磁石１８ｃは、いずれの回転部材１８においても、同一磁極としてＮ極が回転方向１４を向くように形成されている。
【００５６】
そして、回転軸１７と一緒に回転する回転部材１８に設けた、この永久磁石１８ｃの径方向外側に、前述した複数の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４が配置されている。
【００５７】
これにより、円盤状や円柱状などの回転部材に比べ、放射状に突出された回転部材１８間の空き空間の分だけ回転子３の著しい軽量化を図ることができる。更に、Ｎ極とＳ極が径方向にあって磁極毎に一個の永久磁石が必要な場合に比べ、一個の永久磁石１８ｃで２個の磁極を得ることができ、回転子３の外周に設ける永久磁石の個数を半減させて、回転子３の一層の軽量化を図ることができる。
【００５８】
また、間欠スイッチ部５は、円柱状の回転体２２と、この回転体２２の外周面に設けた電極板群ａ、ｂと、この各電極板群ａ、ｂのそれぞれに回転体２２の回転途中で接触可能であって電磁石群Ａ、Ｂ毎に設けた接触ブラシ対２４、２５とを有している。
【００５９】
このうちの回転体２２は、前述の支持板２１から前方に突出した回転軸１７上に外嵌されると共に、この回転軸１７で回転体２２から前方に突き出た先端部にナット２６を螺嵌するようにして、回転体２２が回転軸１７と連動回転可能に連結されている。
【００６０】
そして、電極板群ａ、ｂは、この回転体２２の外周面で異なる軸方向位置にそれぞれ配置されている。具体的には、本実施例では、電極板群ａを構成する電極板ａ１〜ａ４は、回転体２２の外周面の前半部２２ａに配置されると共に、このうちの一対の電極板ａ１、ａ３は、前半部２２ａの回転面の１８０度対称位置に配置され、もう一方の一対の電極板ａ２、ａ４は、それぞれ、電極板ａ１、ａ３に対して回転方向１４に略９０度回転した位置に配置されている。
【００６１】
同様にして、電極板群ｂを構成する電極板ｂ１〜ｂ４は、回転体２２の外周面の後半部２２ｂに配置されると共に、このうちの一対の電極板ｂ１、ｂ３は、後半部２２ｂの回転面の１８０度対称位置に配置され、もう一方の一対の電極板ｂ２、ｂ４は、それぞれ、電極板ｂ１、ｂ３に対して回転方向１４に略９０度回転した位置に配置されている。加えて、電極板ａ１〜ａ４と電極板ｂ１〜ｂ４とは、正面視で重複しないように、回転方向１４に略４５度の位相のずれをもった位置に配置されている。
【００６２】
なお、電極板群ａを構成する電極板ａ１〜ａ４は、回転体２２の前側面にて互いに通電可能に接続され、電極板群ｂを構成する電極板ｂ１〜ｂ４も、回転体２２の後側面にて互いに導通可能に接続されている。
【００６３】
更に、接触ブラシ対２４は、前述した電極板群ａの左右側方に配置された左右一対の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒにより構成され、接触ブラシ対２５は、これら接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒよりも後方であって、電極板群ｂの左右側方に配置された左右一対の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒにより構成され、それぞれ、電極板群ａと電極板群ｂを左右から挟み込むようにしている。
【００６４】
そして、このような回転体２２の前半部２２ａ、電極板群ａ、及び接触ブラシ対２４とから第１間欠スイッチ部分３１が形成され、同じく回転体２２の後半部２２ｂ、電極板群ｂ、及び接触ブラシ対２５とから第２間欠スイッチ部分３２が形成され、これら第１間欠スイッチ部分３１と第２間欠スイッチ部分３２とから、前述した間欠スイッチ部５が構成される。
【００６５】
このような構成において、図４（ｂ）に示すように、回転体２２の回転途中で、回転体２２の前半部２２ａの左右両側面の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに、所定のタイミングで電極板ａ１〜ａ４中の所定の電極板対、例えば電極板ａ１、ａ３が同時に接触すると、接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ間の通電が可能となり、その後、回転体２２が回転し、この電極板対が接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから離間すると、離間している間は、接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ間の通電が不能となる。このようにして、回転体２２の前半部２２ａの回転によって通電を間欠的に行うことができる。
【００６６】
同様に、図４（ｃ）に示すように、回転体２２の後半部２２ｂの左右両側面の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに、所定のタイミングで電極板ｂ１〜ｂ４中の所定の電極板対、例えば電極板ｂ２、ｂ４が同時に接触すると、接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒ間の通電が可能となり、その後、この電極板対が接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒから離間すると、離間している間は、接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒ間の通電が不能となる。このようにして、回転体２２の後半部２２ｂの回転によって通電を間欠的に行うことができる。
【００６７】
そして、このような間欠スイッチ部５は、後述する電気回路７によって、バッテリ６と、装置本体２の電磁石群１３との間を接続している。このため、間欠スイッチ部５で接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ間が通電可能になると、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給に行われ、逆に、接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ間が通電不能になると、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止する。同様に、接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒ間が通電可能になると、バッテリ６から電磁石群Ｂの電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が行われ、接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒ間が通電不能になると、バッテリ６から電磁石群Ｂの電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が停止する。
【００６８】
これにより、各電磁石群Ａ、Ｂへの電力の間欠供給を行うことができ、電動モータ装置１の運転に必要な電力が少なくて済む。しかも、このように、間欠スイッチ部５が電極板ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４と接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ、２５Ｌ、２５Ｒを備えるブラシ式の場合は、電子制御で電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４への電力供給を制御するのとは異なり、複雑な電流制御システム、回転子位置の検出機構、その回転子位置のフィードバックシステムなどが不要になると共に、電極板ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４と接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ、２５Ｌ、２５Ｒとの離間や接触により、電力供給の断接を機械的に行うことができる。
【００６９】
また、バッテリ６は、電動モータ装置１内の前述した架台２０の左端部に載置固定されると共に、このバッテリ６と、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４との間には、前述の間欠スイッチ部５に加え、バッテリ６からの電流の電流方向を切り替える切替スイッチ２９や、バッテリ６からの電力供給の断接を行うメインスイッチ３０が介設されている。
【００７０】
これにより、電動モータ装置１内に設けたバッテリ６から、間欠スイッチ部５、切替スイッチ２９、メインスイッチ３０などを介して各電磁石群Ａ、Ｂへ電力を供給することができ、外部電源を使用する場合とは異なり、電気引き込み時のトラブルなどがなく、安定した装置運転が可能となる。
【００７１】
また、以上のような構成の電動モータ装置１における電気回路７について説明する。
図２に示すように、この電気回路７は、前述した電磁石群Ａ、Ｂ、間欠スイッチ部分３１、３２、バッテリ６及びスイッチ２９、３０と、これら各デバイス間を相互に接続するリード線類とから構成される。
【００７２】
そして、このうちの電磁石群Ａを構成する電磁石Ａ１〜Ａ４の各コイル１２の巻線３５は、並列接続されると共に、この巻線３５の径方向内側の端部３５ａは、リード線４０を介して主リード線３３に接続されている。同様に、電磁石群Ｂを構成する電磁石Ｂ１〜Ｂ４の各コイル１２の巻線３５も、並列接続されると共に、この巻線３５の径方向内側の端部３５ａは、リード線４１を介して主リード線３３に接続されている。
【００７３】
このように電磁石を複数の電磁石群Ａ、Ｂに分け、各電磁石群Ａ、Ｂ内の電磁石Ａ１〜Ａ４、電磁石Ｂ１〜Ｂ４を電気回路７内で並列接続することで、電気回路７内に電流が流れた際に、電磁石Ａ１〜Ａ４への同時電力供給、または電磁石Ｂ１〜Ｂ４への同時電力供給を行うことができる。つまり、各電磁石群Ａ、Ｂ内の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４への電力供給の同時断接が可能な構成としている。
【００７４】
そして、前述の主リード線３３は、メインスイッチ３０の一方のスイッチ端子３０ａに接続され、他方のスイッチ端子３０ｂは、主リード線３４を介して、切替スイッチ２９に接続されている。
【００７５】
更に、この切替スイッチ２９は、リード線３６を介してバッテリ６のバッテリ端子６ａ、６ｂに接続されると共に、リード線３７を介して、第１間欠スイッチ部分３１の左側の接触ブラシ２４Ｌに接続され、リード線３８を介して、第２間欠スイッチ部分３２の左側の接触ブラシ２５Ｌに接続されており、左側の接触ブラシ２４Ｌ、２５Ｌが、切替スイッチ２９を介してバッテリ６と接続されている。
【００７６】
一方、第１間欠スイッチ部分３１の右側の接触ブラシ２４Ｒは、リード線２７を介して、電磁石Ａ１〜Ａ４の巻線３５の径方向外側の端部３５ｂに接続され、同様に、第２間欠スイッチ部分３２の右側の接触ブラシ２５Ｒも、リード線２８を介して、電磁石Ｂ１〜Ｂ４の巻線３５の径方向外側の端部３５ｂに接続されており、右側の接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒが、それぞれ電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４と接続されている。
【００７７】
以上のような構成において、通電状態で矢印３９に示す方向に電流が流れるように切替スイッチ２９を切り替えた上で、メインスイッチ３０を「入」にすると、回転体２２の前半部２２ａを挟む接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ、あるいは後半部２２ｂを挟む接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに、所定のタイミングで、電極板群ａの電極板ａ１、ａ３、電極板ａ２、ａ４、あるいは電極板群ｂの電極板ｂ１、ｂ３、電極板ｂ２、ｂ４のいずれかが同時に接触すると、接触した接触ブラシに接続されている電磁石群Ａまたは電磁石群Ｂまたは両電磁石群Ａ、Ｂへの通電が可能となる。
【００７８】
すると、通電可能となった電磁石群には、バッテリ６から、リード線３６、切替スイッチ２９、主リード線３４、メインスイッチ３０、主リード線３３、及びリード線４０、４１を介して、巻線３５の端部３５ａから端部３５ｂに向かって電流が流れ込み、径方向外側から見て電流が反時計回りに流れる。
【００７９】
その結果、電流が流れる電磁石群の電磁石で径方向に磁力線が延び、この電磁石群内の全ての電磁石の外側にＮ極が発生し内側にＳ極が発生する。ここで、前述の如く、全ての電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４において、コイル１２内を流れる電流の向きが同じであることから、電力供給時には、共通の磁極であるＳ極を径方向内側に向けることができる。
【００８０】
これにより、径方向に延びる磁力線で、所定の共通磁極、本実施例ではＳ極のみを回転子３の永久磁石１８ｃに確実に対向させることができ、径方向内側に共通磁極を得るのに、複雑な電流制御や電磁石構造が不要となる。しかも、周方向に磁力線が延びる場合に比べ、磁力線の周囲への影響を最小限に抑制することができ、永久磁石との間の引力と斥力を安定化させることができる。
【００８１】
更に、共通磁極Ｓを径方向内側に向けた上で、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４へ電力供給を行う電気回路７の入切制御だけで、後述するようにして、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４と、回転方向１４にＮ極とＳ極を有する永久磁石１８ｃとの間の引力と斥力を利用して、回転子３を回転運動させることができる。
【００８２】
そして、このようにして巻線３５の端部３５ｂから流れ出した電流は、リード線２７、２８、間欠スイッチ部分３１、３２、リード線３７、３８、切替スイッチ２９、及びリード線３６を介して、バッテリ６に戻される。
【００８３】
なお、共通磁極としてＮ極を径方向内側に向けるには、前述の切替スイッチ２９によって、通電状態で電流方向を前述の矢印３９と逆に設定した上で、メインスイッチ３０を「入」とすることにより、電磁石群Ａ、Ｂ内の全ての電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の径方向外側にＳ極を発生させ、径方向内側にはＮ極を発生させることができる。
【００８４】
これにより、この電気回路７内の切替スイッチ２９などの簡単な構成で、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４と永久磁石１８ｃの回転方向前後の磁極部であるＮ極、Ｓ極との間の引力と斥力が入れ替わり、回転子３を逆回転運動させることができる。
【００８５】
次に、以上のような構成の電動モータ装置１における駆動制御構成について、図２乃至図７により説明する。
図３に示すように、固定子４に設けた電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４で径方向内側に発生する共通磁極Ｓと、回転子３に設けた永久磁石１８ｃの回転方向前後のＮ極、Ｓ極との間には、引力４２と斥力４３が発生する。
【００８６】
この際、図３（ａ）に示すように、回転方向前後にＮ極とＳ極が形成された永久磁石１８ｃが、回転軸１７を中心にして回転方向１４に回転し、共通磁極Ｓと異なる異磁極部であるＮ極が電磁石Ａ４の回転方向後端部Ａ４ａまで接近するタイミングで、電磁石群Ａに電力を供給する。すると、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２が、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃで同磁極部であるＳ極との間の斥力４３よりも大きくなって、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ４側に引き寄せられ、回転子３の回転方向１４への回転が加速される（以下、「引力加速方式」とする）。
【００８７】
更に、図３（ｂ）に示すように、永久磁石１８ｃが回転して、電磁石Ａ４の回転方向略中央Ａ４ｃに到達すると、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２と、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３の大きさが略同じになって、永久磁石１８ｃに作用する引力と斥力が相殺され、回転子３の回転方向１４への加速が中断される。
【００８８】
加えて、図３（ｃ）に示すように、慣性によって永久磁石１８ｃが回転方向１４に回転して、電磁石Ａ４の回転方向略中央Ａ４ｃを過ぎると、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３が、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２よりも大きくなって、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ４から離間する側に押し出され、再び、回転子３の回転方向１４への回転が加速される（以下、「斥力加速方式」とする）。
【００８９】
あるいは、図３（ｄ）に示すように、永久磁石１８ｃのＮ極が電磁石Ａ４の回転方向後端部Ａ４ａまで接近するタイミングで、電磁石群Ａに電力を供給すると、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２によって、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ４側に引き寄せられ、回転子３の回転が加速される。更に、慣性によって永久磁石１８ｃが回転方向１４に回転し、電磁石Ａ４の回転方向略中央Ａ４ｃを過ぎると、電磁石Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３によって、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ４から離間する側に押し出され、再び、回転子３の回転が加速される（以下、「両力加速方式」とする）。
【００９０】
すなわち、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ４の回転方向後端部Ａ４ａに接近してから回転方向略中央Ａ４ｃに到達するまでの角度範囲４４で、電磁石群Ａに電力を供給することにより、引力加速方式による回転子３の加速を行うことができる。
【００９１】
そして、永久磁石１８ｃが回転方向略中央Ａ４ｃを過ぎて電磁石Ａ４から離間し始めるまでの角度範囲４５で、電磁石群Ａに電力を供給することにより、斥力加速方式による回転子３の加速を行うことができる。
【００９２】
更に、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ４の回転方向後端部Ａ４ａに接近してから、電磁石Ａ４から離間し始めるまでの角度範囲４６で、電磁石群Ａに電力を供給することにより、両力加速方式による回転子３の加速を行うことができるのである。
【００９３】
以下に、このような各種加速方式を用いた制御構成について詳細に説明する。
なお、以下の主要な図面では、回転体２２の前半部２２ａは、回転軸１７を中心とした小円で示し、後半部２２ｂは、同心上で前半部２２ａよりも径が大きい大円で示すと共に、電極板ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４は、各円の円周上の太線の円弧で示すようにしている。
【００９４】
図４に示す引力加速方式の装置本体２Ａにおいては、図４（ａ）に示すように、回転体２２の前半部２２ａの外周面上の電極板ａ１〜ａ４と、回転体２２の後半部２２ｂの外周面上の電極板ｂ１〜ｂ４とは、正面視で回転方向にそれぞれ交互に配置し固定されている。
【００９５】
更に、前述の角度範囲４４は、回転体２２の前半部２２ａと後半部２２ｂの周方向に、それぞれ四カ所あって、前半部２２ａの角度範囲４４ａ１〜４４ａ４と、後半部２２ｂの角度範囲４４ｂ１〜４４ｂ４とから構成され、この角度範囲４４ａ１〜４４ａ４と角度範囲４４ｂ１〜４４ｂ４も、正面視で回転方向にそれぞれ交互に設定されている。
【００９６】
そして、図４（ｂ）に示すように、永久磁石１８ｃの周方向略中央と回転軸１７の軸心１０ａとを結ぶ直線（以下、「回転半径線」とする）１８ｄが角度範囲４４ａ１〜４４ａ４の通電開始線４４ｃに近づき、各永久磁石１８ｃ内のＮ極が電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向端部に接近する第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触し、接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ間の通電が可能となり、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４に電力供給が開始される。すると、前述のようにして、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間の引力４２によって、回転子３の回転が加速される。
【００９７】
更に、各永久磁石１８ｃが回転し、回転半径線１８ｄが角度範囲４４ａ１〜４４ａ４の通電停止線４４ｄを通って、Ｎ極が電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向略中央を通過し終える第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから同時に離間し、接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒ間の通電が不能となり、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止し、共通磁極Ｓが消滅する。
【００９８】
続いて、図４（ｃ）に示すように、回転半径線１８ｄが角度範囲４４ｂ１〜４４ｂ４の通電開始線４４ｅに近づき、各永久磁石１８ｃ内のＮ極が電磁石群Ｂの電磁石Ｂ１〜Ｂ４の回転方向端部に接近する第１タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒ間の通電が可能となり、バッテリ６から電磁石群Ｂの電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ｂの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２によって、それまで慣性で回転していた回転子３の回転が再び加速される。
【００９９】
更に、各永久磁石１８ｃが回転し、回転半径線１８ｄが角度範囲４４ｂ１〜４４ｂ４の通電停止線４４ｆを通って、Ｎ極が電磁石Ｂ１〜Ｂ４の回転方向略中央を通過し終える第２タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒから同時に離間し、接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒ間の通電が不能となり、バッテリ６から電磁石群Ｂの電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が停止し、共通磁極Ｓが消滅する。
【０１００】
すなわち、角度範囲４４ａ１〜４４ａ４、４４ｂ１〜４４ｂ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域である角度範囲４４ａ１〜４４ａ４、４４ｂ１〜４４ｂ４において、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の異磁極部であるＮ極との間の引力４２のみを利用して回転子３を加速することができ、少ない電力による動力装置である電動モータ装置１の省エネ運転が可能となる。
【０１０１】
図５に示す斥力加速方式の装置本体２Ｂにおいても、図５（ａ）に示すように、回転体２２の前半部２２ａの外周面上の電極板ａ１〜ａ４と、回転体２２の後半部２２ｂの外周面上の電極板ｂ１〜ｂ４とは、正面視で回転方向にそれぞれ交互に配置し固定されている。
【０１０２】
更に、前述の角度範囲４５は、回転体２２の前半部２２ａと後半部２２ｂの周方向に、それぞれ四カ所あって、前半部２２ａの角度範囲４５ａ１〜４５ａ４と、後半部２２ｂの角度範囲４５ｂ１〜４５ｂ４とから構成され、この角度範囲４５ａ１〜４５ａ４と角度範囲４５ｂ１〜４５ｂ４も、正面視で回転方向にそれぞれ交互に設定されている。
【０１０３】
そして、図５（ｂ）において、回転半径線１８ｄが角度範囲４５ａ１〜４５ａ４の通電開始線４５ｃを通過し、Ｓ極が電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向略中央を通過し始める第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間の斥力４３によって、回転子３の回転が加速される。
【０１０４】
更に、各永久磁石１８ｃが回転し、回転半径線１８ｄが４５ａ１〜４５ａ４の通電停止線４５ｄを通って、Ｓ極が電磁石Ａ１〜Ａ４から離間し始める第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから同時に離間し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１０５】
続いて、図５（ｃ）において、回転半径線１８ｄが角度範囲４５ａ１〜４５ａ４の通電開始線４５ｅを通過し、Ｓ極が電磁石Ｂ１〜Ｂ４の回転方向略中央を通過し始める第１タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ｂの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３によって、それまで慣性で回転していた回転子３の回転が再び加速される。
【０１０６】
更に、各永久磁石１８ｃが回転し、回転半径線１８ｄが角度範囲４５ａ１〜４５ａ４の通電停止線４５ｆを通って、Ｓ極が電磁石Ｂ１〜Ｂ４から離間し始める第２タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒから同時に離間し、電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１０７】
すなわち、角度範囲４５ａ１〜４５ａ４、４５ｂ１〜４５ｂ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域である角度範囲４５ａ１〜４５ａ４、４５ｂ１〜４５ｂ４において、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の同磁極部であるＳ極との間の斥力４３のみを利用して回転子３を加速することができ、少ない電力による電動モータ装置１の省エネ運転が可能となる。
【０１０８】
図６に示す両力加速方式の装置本体２Ｃにおいても、図６（ａ）に示すように、回転体２２の前半部２２ａの外周面上の電極板ａ１〜ａ４と、回転体２２の後半部２２ｂの外周面上の電極板ｂ１〜ｂ４とは、正面視で回転方向にそれぞれ交互に配置し固定されている。
【０１０９】
更に、前述の角度範囲４６は、回転体２２の前半部２２ａと後半部２２ｂの周方向に、それぞれ四カ所あって、前半部２２ａの角度範囲４６ａ１〜４６ａ４と、後半部２２ｂの角度範囲４６ｂ１〜４６ｂ４とから構成され、この角度範囲４６ａ１〜４６ａ４と角度範囲４６ｂ１〜４６ｂ４も、正面視で回転方向にそれぞれ交互に設定されている。
【０１１０】
なお、角度範囲４６は、前述した角度範囲４４と角度範囲４５を単純に合成したものであるため、角度範囲４６ａ１〜４６ａ４と角度範囲４６ｂ１〜４６ｂ４とは、周方向両端で一部が重複している。
【０１１１】
そして、図６（ｂ）に示すように、回転半径線１８ｄが角度範囲４６ａ１〜４６ａ４の通電開始線４６ｃに近づき、各永久磁石１８ｃ内のＮ極が電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向端部に接近する第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間の引力４２によって、回転子３の回転が加速される。
【０１１２】
更に、図６（ｃ）に示すように、各永久磁石１８ｃが回転すると、共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３によって回転子３の回転が加速され、その後、回転半径線１８ｄが角度範囲４６ａ１〜４６ａ４の通電停止線４６ｄを通って、Ｓ極が電磁石Ａ１〜Ａ４から離間し始める第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから同時に離間し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１１３】
一方、図６（ｄ）に示すように、回転半径線１８ｄが角度範囲４６ｂ１〜４６ｂ４の通電開始線４６ｅに近づき、各永久磁石１８ｃ内のＮ極が電磁石群Ａの電磁石Ｂ１〜Ｂ４の回転方向端部に接近する第１タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ｂの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間の引力４２によって、回転子３の回転が加速される。
【０１１４】
更に、図６（ｅ）に示すように、各永久磁石１８ｃが回転すると、共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３によって回転子３の回転が加速され、その後、回転半径線１８ｄが角度範囲４６ｂ１〜４６ｂ４の通電停止線４６ｄを通って、Ｓ極が電磁石Ｂ１〜Ｂ４から離間し始める第２タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒから同時に離間し、電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１１５】
すなわち、角度範囲４６ａ１〜４６ａ４、４６ｂ１〜４６ｂ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域である角度範囲４６ａ１〜４６ａ４、４６ｂ１〜４６ｂ４において、その前半部では、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の異磁極部であるＮ極との間の引力４２を利用し、続く後半部では、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の同磁極部であるＳ極との間の斥力４３を利用するようにして、回転子３を大きな回転角に渡って加速することができ、電動モータ装置１の加速性能を向上させることができる。
【０１１６】
図７に示す両力加速方式の装置本体２Ｄは、前述した両力加速方式の装置本体２Ｃの加速性能の更なる向上を図ったものである。
【０１１７】
この装置本体２Ｄにおいても、図７（ａ）に示すように、回転体２２の前半部２２ａの外周面上の電極板ａ１〜ａ４と、回転体２２の後半部２２ｂの外周面上の電極板ｂ１〜ｂ４とは、正面視で回転方向にそれぞれ交互に配置し固定されている。
【０１１８】
更に、その角度範囲４７は、回転体２２の前半部２２ａと後半部２２ｂの周方向に、それぞれ四カ所あって、前半部２２ａの角度範囲４７ａ１〜４７ａ４と、後半部２２ｂの角度範囲４７ｂ１〜４７ｂ４とから構成され、この角度範囲４７ａ１〜４７ａ４と角度範囲４７ｂ１〜４７ｂ４も、正面視で回転方向にそれぞれ交互に設定されている。ただし、角度範囲４７ａ１〜４７ａ４と角度範囲４７ｂ１〜４７ｂ４は、前述の装置本体２Ｃとは異なり、周方向に連続しており、重複部分は存在しない。
【０１１９】
そして、図７（ｂ）に示すように、回転半径線１８ｄが角度範囲４７ａ１〜４７ａ４の通電開始線４７ｃに近づき、例えば、電磁石Ｂ４の回転方向直後側の後電磁石である電磁石Ａ４に、永久磁石１８ｃ内で回転方向後側にあって共通磁極Ｓと同一の同磁極部であるＳ極が径方向で重畳する第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間の斥力４３によって、回転子３の回転が加速される。
【０１２０】
更に、図７（ｃ）に示すように、各永久磁石１８ｃが回転すると、共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２によって回転子３の回転が加速され、その後、回転半径線１８ｄが角度範囲４７ａ１〜４７ａ４の通電停止線４７ｄに近づき、例えば、電磁石Ａ１の回転方向直前側の前電磁石である電磁石Ａ１に、前記永久磁石１８ｃ内のＳ極の回転方向前側にあって共通磁極Ｓと異なる異磁極部であるＮ極が径方向で重畳する第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから同時に離間し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１２１】
同時に、図７（ｄ）に示すように、回転半径線１８ｄが角度範囲４７ｂ１〜４７ｂ４の通電開始線４７ｅに近づき、例えば、電磁石Ａ１の回転方向直後側の後電磁石である電磁石Ｂ４に、永久磁石１８ｃ内で回転方向後側にあって共通磁極Ｓと同一の同磁極部であるＳ極が径方向で重畳する第１タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ｂの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間の斥力４３によって、回転子３の回転が加速される。
【０１２２】
更に、図７（ｅ）に示すように、各永久磁石１８ｃが回転すると、共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２によって回転子３の回転が加速され、その後、回転半径線１８ｄが角度範囲４７ｂ１〜４７ｂ４の通電停止線４７ｆに近づき、例えば、電磁石Ａ１の回転方向直前側の前電磁石である電磁石Ｂ１に、永久磁石１８ｃ内のＮ極が径方向で重畳する第２タイミングになると、電極板ｂ２、ｂ４が左右の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒから同時に離間し、電磁石Ｂ１〜Ｂ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１２３】
すなわち、角度範囲４７ａ１〜４７ａ４、４７ｂ１〜４７ｂ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を連続して直列的に繰り返す制御構成を有する場合は、後電磁石の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の同磁極部であるＳ極との間の斥力４３を利用し、続いて、前電磁石の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の異磁極部であるＮ極との間の引力とを利用するようにして、回転子３を大きな回転角に渡って加速することができる。
【０１２４】
しかも、図６（ａ）に示すような、前半部２２ａの角度範囲４６ａ１〜４６ａ４と、後半部２２ｂの角度範囲４６ｂ１〜４６ｂ４が重複する重複部４８が存在しないため、第１電磁石群Ａと第２電磁石群Ｂが同時に通電されて永久磁石１８ｃに作用する引力４２と斥力４３が相殺されることがなく、回転子３の加速を連続して行うことができ、電動モータ装置１の加速性能を一層向上させることができるのである。
【０１２５】
以上のように電磁石は、複数の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４を複数群Ａ、Ｂに分けて各群の電気回路７内で並列接続することにより、各群内の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４への電力供給の同時断接が可能な、複数の電磁石群Ａ、Ｂから構成するので、各電磁石群Ａ、Ｂの電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４を回転方向１４に交互に配置した上で、電気回路７内で群毎に電力供給の同時断接を行って各群内の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４を同時に共通磁極Ｓにしたり無磁極にしたりすることにより、引力４２と斥力４３の作用する角度範囲が全周３６０度で占める割合が、後述するように電磁石群が単一の場合に比べて大きくなり、運転中の回転軸１７の回転トルクの脈動が低減されると共に、回転子３の始動性能の向上を図ることができる。
しかも、電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４への電力供給の同時断接だけで回転子３の回転運動がなされることから、従来の如く、Ｎ極とＳ極の対が回転軸１７を中心に回転しているかのように極性が変化する、いわゆる回転磁界を使用する場合に比べ、複雑な電流制御が不要になるばかりか、回転タイプの動力装置であるにもかかわらず必要な電力が少なく済むのである。
【０１２６】
次に、前述した複数の電磁石群Ａ、Ｂを有する電動モータ装置１に比べ部品点数が少なくて制御も容易な、単一の電磁石群Ａを有する単一電磁石群式の電動モータ装置５１について、図１、図８、図９により説明する。なお、以下では、電動モータ装置１と共通の部品、装置などの構成には同じ符号を使用すると共に、必要に応じて、共通する説明は省略または簡略化するものとする。
【０１２７】
図１、図８、図９に示すように、電動モータ装置５１も、装置本体５２と、この装置本体５２に電力を供給して駆動させる直流電源のバッテリ６と、このバッテリ６と装置本体５２との間に介設され、所定のタイミングで装置本体５２の電磁石群Ａへの電力供給の同時断接を行う間欠スイッチ部５５とを備えている。
【０１２８】
このうちの装置本体５２においても、架台２０上に固定子５４が固定支持され、この固定子５４の円筒状のフレーム１０内にも、前述の回転子３がその回転軸１７を中心に回動可能に支持されている。一方、フレーム１０の外周面１０ｂには、単一の電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４が回転方向１４に順に配置されている。そして、この電磁石Ａ１〜Ａ４のいずれにおいても、鉄心１１の周囲には、巻線３５の径方向内側の端部３５ａから径方向外側の端部３５ｂに向かって電流が流れると径方向外側から見て電流が反時計回りに流れるように、コイル１２が形成されている。
【０１２９】
そして、間欠スイッチ部５５は、円柱状の回転体７２と、この回転体７２の外周面に設けた電極板群ａと、この電極板群ａの電極板ａ１〜ａ４に回転体７２の回転途中で接触可能な接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒにより構成される接触ブラシ対７４とを有している。
【０１３０】
このような構成において、図９（ａ）に示すように、回転体７２の回転途中で左右両側面の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒに、所定のタイミングで電極板ａ１〜ａ４中の所定の電極板対、例えば電極板ａ１、ａ３が同時に接触すると、接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒ間の通電が可能となり、その後、回転体７２が回転し、この電極板対が接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒから離間すると、離間している間は、接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒ間の通電が不能となる。このようにして、回転体７２の回転によって通電を間欠的に行うことができる。
【０１３１】
そして、このような間欠スイッチ部５５も、後述する電気回路５７によって、バッテリ６と、装置本体５２の電磁石群Ａとの間に接続されている。このため、間欠スイッチ部５５で接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒ間が通電可能になると、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給に行われ、逆に、接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒ間が通電不能になると、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止する。
【０１３２】
これにより、電磁石群Ａへの電力の間欠供給を行うことができ、電動モータ装置５１の運転に必要な電力が少なくて済む。しかも、このように、間欠スイッチ部５５が電極板ａ１〜ａ４と接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒを備えるブラシ式の場合は、電子制御で電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給を制御するのとは異なり、複雑な電流制御システム、回転子位置の検出機構、その回転子位置のフィードバックシステムなどが不要になると共に、電極板ａ１〜ａ４と接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒとの離間や接触により、電力供給の断接を機械的に行うことができる。
【０１３３】
更に、電気回路５７について説明する。
図８に示すように、この電気回路５７は、電磁石群Ａ、間欠スイッチ部５５、バッテリ６及びスイッチ２９、３０と、これら各デバイス間を相互に接続するリード線類とから構成される。
【０１３４】
そして、このうちの電磁石群Ａを構成する電磁石Ａ１〜Ａ４の各コイル１２の巻線３５は並列接続されると共に、この巻線３５の径方向内側の端部３５ａは、主リード線８３に接続されている。
【０１３５】
このように複数の電磁石を電気回路５７内で単一の電磁石群Ａとし、この電磁石群Ａで電磁石Ａ１〜Ａ４を並列接続することで、電気回路５７内に電流が流れた際に、電磁石Ａ１〜Ａ４への同時電力供給を行うことができる。つまり、電磁石群Ａ内の電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給の同時断接が可能な構成としている。
【０１３６】
そして、前述の主リード線８３は、メインスイッチ３０から主リード線８４を介して切替スイッチ２９に接続され、この切替スイッチ２９は、バッテリ６に接続されると共に、間欠スイッチ部５５の左側の接触ブラシ７４Ｌに接続され、更に、右側の接触ブラシ７４Ｒは、電磁石Ａ１〜Ａ４の巻線３５の径方向外側の端部３５ｂに接続されている。
【０１３７】
これにより、通電状態で矢印８９に示す方向に電流が流れるように切替スイッチ２９を切り替えた上で、メインスイッチ３０を「入」にすると、回転体７２を挟む接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒに、所定のタイミングで、電極板群ａの電極板ａ１、ａ３、電極板ａ２、ａ４のいずれかが同時に接触すると、電磁石群Ａへの通電が可能となる。
【０１３８】
すると、この電磁石群Ａに、バッテリ６から、切替スイッチ２９、メインスイッチ３０などを介して、巻線３５の端部３５ａから端部３５ｂに向かって電流が流れ込み、径方向外側から見て電流が反時計回りに流れ、その結果、電流が流れる電磁石群の電磁石で径方向に磁力線が延び、全ての電磁石Ａ１〜Ａ４の外側にＮ極が発生し内側にＳ極が発生するため、電力供給時には、共通の磁極であるＳ極を径方向内側に向けることができる。
【０１３９】
更に、共通磁極Ｓを径方向内側に向けた上で、電磁石Ａ１〜Ａ４へ電力供給を行う電気回路５７の入切制御だけで、後述するようにして、電磁石Ａ１〜Ａ４と、回転方向にＮ極とＳ極を有する永久磁石１８ｃとの間の引力と斥力を利用して、回転子３を回転運動させることができる。
【０１４０】
なお、共通磁極としてＮ極を径方向内側に向けるには、このような電気回路５７においても、前記電気回路７と同様に、切替スイッチ２９によって、通電状態で電流方向を前述の矢印８９と逆に設定した上で、メインスイッチ３０を「入」とすることにより、電磁石群Ａ内の全ての電磁石Ａ１〜Ａ４の径方向外側にＳ極を発生させ、径方向内側にはＮ極を発生させることができ、これにより、電磁石Ａ１〜Ａ４と永久磁石１８ｃの回転方向前後の磁極部であるＮ極、Ｓ極との間の引力４２と斥力４３が入れ替わり、回転子３を逆回転運動させることができる。
【０１４１】
また、以上のような構成の電動モータ装置５１における駆動制御構成について説明する。
この電動モータ装置５１においても、図３で説明した前述の引力加速方式、斥力加速方式、両力加速方式の駆動制御を行うことができる。
【０１４２】
図９（ａ）に示す引力加速方式の装置本体５２Ａにおいては、回転体７２の周方向に四カ所の角度範囲５８ａ１〜５８ａ４が設定されている。そして、回転半径線１８ｄが角度範囲５８ａ１〜５８ａ４の通電開始線５８ｃに近づき、永久磁石１８ｃ内のＮ極が電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向端部に接近する第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒに同時に接触し、接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒ間の通電が可能となり、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４に電力供給が開始される。すると、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間の引力４２によって、回転子３の回転が加速される。
【０１４３】
更に、永久磁石１８ｃが回転し、回転半径線１８ｄが５８ａ１〜５８ａ４の通電停止線５８ｄを通って、Ｎ極が電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向略中央を通過し終える第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒから同時に離間し、接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒ間の通電が不能となり、バッテリ６から電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止し、共通磁極Ｓが消滅する。
【０１４４】
すなわち、角度範囲５８ａ１〜５８ａ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域である角度範囲５８ａ１〜５８ａ４において、電磁石Ａ１〜Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の異磁極部であるＮ極との間の引力４２のみを利用して回転子３を加速することができ、少ない電力による動力装置の省エネ運転が可能となる。
【０１４５】
図９（ｂ）に示す斥力加速方式の装置本体５２Ｂにおいても、回転体７２の周方向に四カ所の角度範囲５９ａ１〜５９ａ４が設定されている。そして、回転半径線１８ｄが角度範囲５９ａ１〜５９ａ４の通電開始線５９ｃを通過し、Ｓ極が電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向略中央を通過し始める第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒに同時に接触し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間の斥力４３によって、回転子３の回転が加速される。
【０１４６】
更に、永久磁石１８ｃが回転し、回転半径線１８ｄが５９ａ１〜５９ａ４の通電停止線５９ｄを通って、Ｓ極が電磁石Ａ１〜Ａ４から離間し始める第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒから同時に離間し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１４７】
すなわち、角度範囲５９ａ１〜５９ａ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域である角度範囲５９ａ１〜５９ａ４において、電磁石Ａ１〜Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の同磁極部であるＳ極との間の斥力４３のみを利用して回転子３を加速することができ、少ない電力による動力装置の省エネ運転が可能となる。
【０１４８】
図９（ｃ）に示す両力加速方式の装置本体５２Ｃにおいても、回転体７２の周方向に四カ所の角度範囲６０ａ１〜６０ａ４が設定されている。そして、回転半径線１８ｄが角度範囲６０ａ１〜６０ａ４の通電開始線６０ｃに近づき、永久磁石１８ｃ内のＮ極が電磁石群Ａの電磁石Ａ１〜Ａ４の回転方向端部に接近する第１タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒに同時に接触し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が開始する。すると、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間の引力４２によって、回転子３の回転が加速される。
【０１４９】
更に。図９（ｄ）に示すように、各永久磁石１８ｃが回転すると、共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３によって回転子３の回転が加速され、その後、回転半径線１８ｄが角度範囲６０ａ１〜６０ａ４の通電停止線６０ｄを通って、Ｓ極が電磁石Ａ１〜Ａ４から離間し始める第２タイミングになると、電極板ａ１、ａ３が左右の接触ブラシ７４Ｌ、７４Ｒから同時に離間し、電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅する。
【０１５０】
すなわち、角度範囲６０ａ１〜６０ａ４の第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する場合は、この第１タイミングと第２タイミング間の電力供給域である角度範囲６０ａ１〜６０ａ４において、その前半部では、電磁石Ａ１〜Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の異磁極部であるＮ極との間の引力４２を利用し、続く後半部では、電磁石Ａ１〜Ａ４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃ内の同磁極部であるＳ極との間の斥力４３を利用するようにして、回転子３を大きな回転角に渡って加速することができ、電動モータ装置５１の加速性能を向上させることができる。
【０１５１】
次に、前述した電動モータ装置１、５１の追加構成や間欠スイッチ部５、５５の別形態について、図１０乃至図１４により説明する。
このうちの追加構成とは、電動モータ装置１、５１における始動性能を高めるものである。なお、本実施例では、単一の電磁石群Ａのみを有するために、隣接する電磁石Ａ１〜Ａ４から永久磁石１８ｃに作用する引力４２、斥力４３が小さくなりがちな単一電磁石群式の電動モータ装置５１に関して説明するが、もちろん、複数の電磁石群Ａ、Ｂを有する電動モータ装置１にも適用することができる。
【０１５２】
図１０（ａ）に示す装置本体５２Ａ１では、電磁石Ａ１〜Ａ４が正面視で回転軸１７周りの上下左右位置６１に配置されると共に、電動モータ装置５１の駆動停止によって四個の永久磁石１８ｃが回転を停止して待機する待機位置も、回転軸１７周りの上下左右位置６１にある場合は、前述の図３（ｂ）に示すように、電磁石Ａ１〜Ａ４に永久磁石１８ｃが対向配置されるため、永久磁石１８ｃに作用する引力４２と斥力４３が相殺されて、回転子３の回転方向１４への加速力は小さくなる。
【０１５３】
そこで、始動用の補助モータ６３を設けて回転軸１７に連動可能に連結し、永久磁石１８ｃの回転停止時の待機位置を、上下左右位置６１から、電磁石Ａ１〜Ａ４で隣接する電磁石間の途中位置６２に自動的に移動させる位置調整構成６４を設けた。
【０１５４】
図１０（ｂ）に示す装置本体５２Ａ２では、四個の永久磁石１８ｃの待機位置は前述の上下左右位置６１のままで、電磁石Ａ１〜Ａ４の周方向位置を上下左右位置６１から途中位置６２に変更する位置調整構成６５を設けた。この位置調整構成６５としては、フレーム１０と電磁石Ａ１〜Ａ４との間にレール式のスライド機構を設け、各電磁石Ａ１〜Ａ４の周方向位置を自在に変更可能にしてもよく、その構造は特に限定するものではない。
【０１５５】
これにより、電磁石群Ａへの電力供給によって、永久磁石１８ｃのＮ極とＳ極のうちの一方の磁極部であるＮ極と隣接する電磁石Ａ１〜Ａ４の共通磁極Ｓとの間に引力４２が生じたり、他方の磁極部であるＳ極と隣接する電磁石Ａ１〜Ａ４の共通磁極Ｓとの間に斥力４３が生じたりして、この永久磁石１８ｃを設けた回転子３の始動性能を向上させることができる。
【０１５６】
また、間欠スイッチ部５、５５の別形態のうち、電極板や接触ブラシの構成を変更して動力装置の装置コストの低減や装置のコンパクト化を進めたものについて説明する。
【０１５７】
図１１乃至図１３に示すように、電動モータ装置７１は、前述の電動モータ装置１と同様に、架台２０上に載置固定された装置本体２と、この装置本体２に電力を供給して駆動させる直流電源のバッテリ６と、所定のタイミングで装置本体２の各電磁石群Ａ、Ｂへの電力供給の同時断接を行う間欠スイッチ部７５とを備えている。
【０１５８】
この間欠スイッチ部７５は、詳しくは、前述の円柱状の回転体２２と、この回転体２２の外周面に設けた電極板６９、７０と、この電極板６９、７０の所定部分に回転体２２の回転中に常時接触したりあるいは回転途中で接触したりする接触ブラシ７６、７７、７８とを有している。
【０１５９】
このうちの電極板６９、７０はいずれも櫛状であって、例えば上下方向に展開した状態では、電極板６９は、上下方向に長い帯状の第１電極板部６９ｃと、その後縁部で縁沿いに所定間隔空けた位置より後方に突出する矩形状の４枚の第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４とから構成されている。同様に、電極板７０は、上下方向に長い帯状の第１電極板部７０ｃと、その前縁部の縁沿いに所定間隔空けた位置より前方に突出する矩形状の４枚の第２電極板部７０ｂ１〜７０ｂ４とから構成されている。
【０１６０】
このような構成の電極板６９を、回転体２２の前部２２ｃから中部２２ｄにかけた外周面に、第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４が後方を向いた状態で巻回すると共に、電極板７０を、回転体２２の後部２２ｅから中部２２ｄにかけた外周面に、第２電極板部７０ｂ１〜７０ｂ４が前方を向いて前述の第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４間の各隙間７９内に挿入されるように巻回する。ただし、電極板６９と電極板７０とは互いに離間させ、導通しないようにしている。
【０１６１】
これにより、電極板６９の第１電極板部６９ｃと、電極板７０の第１電極板部７０ｃを、それぞれ、回転体２２の前部２２ｃと後部２２ｅに配置して、回転体２２の外周面で異なる軸方向位置に配置させる。一方、電極板６９の第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４と電極板７０の第２電極板部７０ｂ１〜７０ｂ４を、いずれも、中部２２ｄの周方向に交互に配置して、回転体２２の外周面で略同一の軸方向位置にあって異なる周方向位置に配置させるのである。
【０１６２】
詳しくは、図１３（ａ）に示すように、電極板６９の第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４のうち、回転体２２で対向する一対の第２電極板部６９ａ１、６９ａ３は、中部２２ｄの回転面の１８０度対称位置に配置され、もう一方の一対の第２電極板部６９ａ２、６９ａ４は、それぞれ、第２電極板部６９ａ１、６９ａ３に対して回転方向１４に略９０度回転した位置に配置されている。
【０１６３】
同様に、電極板７０の第２電極板部７０ｂ１〜７０ｂ４のうち、回転体２２で対向する一対の第２電極板部７０ｂ１、７０ｂ３は、中部２２ｄの回転面の１８０度対称位置に配置され、もう一方の一対の第２電極板部７０ｂ２、７０ｂ４は、それぞれ、第２電極板部７０ｂ１、７０ｂ３に対して回転方向１４に略９０度回転した位置に配置されている。加えて、第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４、７０ｂ１〜７０ｂ４とは、正面視で重複しないように、回転方向１４に略４５度の位相のずれをもった位置に配置されている。
【０１６４】
このような第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４、７０ｂ１〜７０ｂ４は、前述した図７（ａ）に示す両力加速方式の間欠スイッチ部５の電極板ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４と同じ角度と位置に配置されるものとする。
【０１６５】
接触ブラシ７６、７７、７８のうち、第１接触ブラシ７６、７７は、回転体２２の右側方の前後に配置されると共に、第２接触ブラシ７８は回転体２２の左側方に配置されている。
【０１６６】
そして、第１接触ブラシ７６は、電極板６９の第１電極板部６９ｃに右方より当接して常時接触する一方、並列接続された電磁石Ａ１〜Ａ４から成る電磁石群Ａに、リード線９２を介して接続されている。第１接触ブラシ７７も同様に、電極板７０の第１電極板部７０ｃに右方より当接して常時接触する一方、並列接続された電磁石Ｂ１〜Ｂ４から成る電磁石群Ｂに、リード線９３を介して接続されている。
【０１６７】
第２接触ブラシ７８は、電極板６９の第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４と電極板７０の第２電極板部７０ｂ１〜７０ｂ４から成る電極板部群に左方より当接し、回転体２２の回転途中で第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４、７０ｂ１〜７０ｂ４のいずれかに接触する一方、リード線７３、切替スイッチ２９を介して、前述のバッテリ６に接続されている。
【０１６８】
このような構成により、例えば、図１３（ａ）に示すように、両力加速方式の装置本体２Ｄにおいて、電磁石Ａ４に、永久磁石１８ｃ内で共通磁極Ｓと同一の同磁極部であるＳ極が径方向で重畳する第１タイミングになると、前述の電極板６９の第２電極板部６９ａ１が第２接触ブラシ７８に接触し、この第２接触ブラシ７８が、同じ電極板６９の第１電極板部６９ｃを介して第１接触ブラシ７６に接続されることとなり、この第１接触ブラシ７６に接続された電磁石Ａ１〜Ａ４への電力供給が開始される。すると、図７（ｂ）と同様に、電磁石群Ａの径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間の斥力４３によって、回転子３の回転が加速される。後は、図７（ｃ）〜（ｅ）と同様に、この斥力４３による加速と、共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２による回転子３の加速とが繰り返されて、回転子３の回転が持続される。
【０１６９】
すなわち、電磁石は、複数の電磁石Ａ、Ｂ群に分けて各群内の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４を電気回路７Ａ内で並列接続することにより、各群内の電磁石Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４への電力供給の同時断接を可能にすると共に、電磁石群Ａ、Ｂ毎に設けた複数の接触ブラシ対の一方の接触ブラシ７６、７７は、第１接触ブラシとして各群Ａ、Ｂに接続され、接触ブラシ対の他方の接触ブラシ７８は、集約されて単一の第２接触ブラシとなってバッテリ６に接続され、電極板６９、７０は、電磁石群Ａ、Ｂ毎に設けられると共に、回転体２２の外周面で電磁石群Ａ、Ｂ毎に異なる軸方向位置である前部２２ｃ、後部２２ｅに配置する第１電極板部６９ｃ、７０ｃと、第１電極板部６９ｃ、７０ｃに接続され、回転体２２の外周面で電磁石群Ａ、Ｂにかかわらず略同一の軸方向位置である中部２２ｄにあって異なる周方向位置に配置する複数の第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４、７０ｂ１〜７０ｂ４とから構成され、第１電極板部６９ｃ、７０ｃには、所定の電磁石群Ａ、Ｂの第１接触ブラシ７６，７７が常時接触する一方、第２電極板部６９ａ１〜６９ａ４、７０ｂ１〜７０ｂ４には、回転体２２の回転途中で第２接触ブラシ７８が接触する場合は、電源側の接触ブラシを第２接触ブラシ７８の１本にまとめることができ、電気回路の形成に必要な接触ブラシの数が、電磁石群Ａ、Ｂ毎に一対、つまり２本の接触ブラシを設ける場合に比べて減少し、部品点数が少なくて済み、装置コストの低減や装置のコンパクト化を一層進めることができる。
【０１７０】
また、間欠スイッチ部５、５５の別形態のうち、制御方式を変更して動力装置の汎用性を高めたものについて説明する。
図１４（ａ）に示す電気回路７Ｂは、図２（ｂ）に示す電動モータ装置１の電気回路７における間欠スイッチ部５を、電子式の間欠スイッチ部６８に変更したものである。
【０１７１】
詳しくは、この間欠スイッチ部６８は、前述の回転子３の回転位置を検出するロータリーエンコーダなどの回転センサ６６と、この回転センサ６６からの回転位置信号を基に、所定の角度範囲でバッテリ６から所定の電磁石群Ａ、Ｂへの回路の開閉を間欠的に行う入切制御装置６７とを有している。
【０１７２】
これにより、ブラシ式の間欠スイッチ部５に比べると、回転子３の位置の検出装置である回転センサ６６などが必要になるものの、制御プログラムなどの変更だけで引力加速方式、斥力加速方式、両力加速方式のような様々な加速方式への対応が可能となり、電動モータ装置１の汎用性を高めることができる。
【０１７３】
図１４（ｂ）に示す電気回路５７Ａも、図８（ｂ）に示す単一電磁石群式の電動モータ装置５１の電気回路５７における間欠スイッチ部５５を、前述の電子式の間欠スイッチ部６８に変更したものであり、ブラシ式のものに比べて様々な加速方式への対応が可能となり、電動モータ装置５１の汎用性を高めることができる。
【０１７４】
次に、装置本体２を複数並設した上で各装置本体２の回転力を合成し回転動力として出力する多連式の電動モータ装置８０Ａ、８０Ｂについて、図１、図２、図１５乃至図２１により説明する。
【０１７５】
図１５乃至図１７に示すように、電動モータ装置８０Ａは、二連式であって、前後に並設した二個の装置本体２Ｅ、２Ｆと、この装置本体２Ｅ、２Ｆからの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸８５と、装置本体２Ｅ、２Ｆに電力を供給して駆動させる直流電源のバッテリ６と、このバッテリ６と装置本体２Ｅ、２Ｆとの間に介設され、所定のタイミングで電磁石Ａ１１〜Ａ１４、Ｂ１１〜Ｂ１４、Ａ２１〜Ａ２４、Ｂ２１〜Ｂ２４への電力供給の同時断接を行う間欠スイッチ部８１とを備えている。なお、図１７については、理解しやすいように、回転体２２の前半部２２ａと後半部２２ｂは異なる同径の円で示している。
【０１７６】
このうちの装置本体２Ｅ、２Ｆは、架台２０上の前後に配置されると共に、それぞれの回転軸部８５ａ、８５ｂが前後方向の共通の軸心８２上で連結されて合成出力軸８５が形成されている。
【０１７７】
更に、装置本体２Ｅ、２Ｆのいずれにおいても、図２（ａ）に示す電動モータ装置１の装置本体２と同様に、前述の回転軸部８５ａ、８５ｂからは、アーム状の回転部材１８が径方向に突出され、このアーム状の回転部材１８の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石１８ｃが形成された回転子３を有し、この永久磁石１８ｃの径方向外側には、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極であるＳ極が径方向内側を向くように配置された電磁石Ａ１１〜Ａ１４、Ｂ１１〜Ｂ１４、Ａ２１〜Ａ２４、Ｂ２１〜Ｂ２４を設けた固定子４を有している。
【０１７８】
そして、第１装置本体２Ｅでは、前述の電磁石Ａ１１〜Ａ１４から成る電磁石群Ａ１と、電磁石Ｂ１１〜Ｂ１４から成る電磁石群Ｂ１とがフレーム１０の外周面に環状に配置され、これら電磁石Ａ１１〜Ａ１４と電磁石Ｂ１１〜Ｂ１４は、回転方向１４に交互に配置されている。同様にして、第２装置本体２Ｆでも、前述の電磁石Ａ２１〜Ａ２４から成る電磁石群Ａ２と、電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４から成る電磁石群Ｂ２とがフレーム１０の外周面に環状に配置され、これら電磁石Ａ２１〜Ａ２４と電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４も、回転方向１４に交互に配置されている。
【０１７９】
間欠スイッチ部８１は、図１に示す電動モータ装置１の間欠スイッチ部５と同様に、円柱状の回転体２２と、この回転体２２の外周面に設けた電極板群ａ、ｂと、この各電極板群ａ、ｂのそれぞれに回転体２２の回転途中で接触可能な接触ブラシ対２４、２５とを有すると共に、このうちの回転体２２が、支持板２１から前方に突出した前述の合成出力軸８５に、連動回転可能に連結されている。
【０１８０】
そして、本実施例の電極板群ａ、ｂは、前述した図７に示す両力加速方式の装置本体２Ｄと同じ角度と位置に配置されるものであって、この回転体２２の外周面の前半部２２ａに、電極板群ａを構成する電極板ａ１〜ａ４が略９０度ピッチで配置され、後半部２２ｂに、電極板群ｂを構成する電極板ｂ１〜ｂ４が略９０度ピッチで配置されると共に、電極板ｂ１〜ｂ４は電極板ａ１〜ａ４を回転方向１４に回転角度９１だけ回転した位置に配置され、電極板ａ１〜ａ４と電極板ｂ１〜ｂ４とが正面視で重複しないようにしている。そして、これに伴い、第２装置本体２Ｆの回転子３も、第１装置本体２Ｅの回転子３よりも回転方向１４に回転角度９１だけ回転した待機位置となるように、前述の合成出力軸８５に固設されている。
【０１８１】
更に、電動モータ装置１と同様に、接触ブラシ対２４も、左右一対の接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒにより構成され、接触ブラシ対２５も、左右一対の接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒにより構成され、それぞれ、電極板群ａと電極板群ｂを左右から挟み込むようにしており、このような回転体２２の前半部２２ａ、電極板群ａ、及び接触ブラシ対２４とから第１間欠スイッチ部分３１が形成され、同じく回転体２２の後半部２２ｂ、電極板群ｂ、及び接触ブラシ対２５とから第２間欠スイッチ部分３２が形成されている。そして、これら第１間欠スイッチ部分３１と第２間欠スイッチ部分３２とから、電動モータ装置８０Ａの間欠スイッチ部８１が構成されている。
【０１８２】
このような構成の電動モータ装置８０Ａの電気回路４９では、図２（ｂ）に示す電動モータ装置１の電気回路７と同様に、第１装置本体２Ｅ内では、電磁石群Ａ１内の電磁石Ａ１１〜Ａ１４と、電磁石群Ｂ１内の電磁石Ｂ１１〜Ｂ１４が並列接続され、第２装置本体２Ｆ内では、電磁石群Ａ２内の電磁石Ａ２１〜Ａ２４と、電磁石群Ｂ２内の電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４が並列接続されている。
【０１８３】
しかしながら、電動モータ装置１とは異なり、第１間欠スイッチ部分３１の右側の接触ブラシ２４Ｒが、リード線２７を介し、第１装置本体２Ｅ内の電磁石群Ａ１の巻線３５と、第２装置本体２Ｆ内の電磁石群Ｂ２の巻線３５とに同時に接続され、同様に、第２間欠スイッチ部分３２の右側の接触ブラシ２５Ｒが、リード線２８を介し、第１装置本体２Ｅ内の電磁石群Ｂ１の巻線３５と、第２装置本体２Ｆ内の電磁石群Ａ２の巻線３５とに同時に接続されている。
【０１８４】
つまり、電動モータ装置１では、接触ブラシ２４Ｒに接続する電磁石群Ａと、接触ブラシ２５Ｒに接続する電磁石群Ｂが、同じ装置本体２内に設けられており、異なる接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒを使って、同じ装置本体２内の電磁石群Ａ、Ｂへの電力の間欠供給を行うのに対し、電動モータ装置８０Ａでは、接触ブラシ２４Ｒに接続する電磁石群Ａ１、Ｂ２、接触ブラシ２５Ｒに接続する電磁石群Ｂ１、Ａ２のいずれも、異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内に設けられており、異なる接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒを使って、異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内に跨って設けられた電磁石群Ａ１、Ｂ２または電磁石群Ｂ１、Ａ２への電力の間欠供給を行えるようにしている。
【０１８５】
以上のような構成において、通電状態で矢印３９に示す方向に電流が流れるように切替スイッチ２９を切り替えた上で、メインスイッチ３０を「入」にしてから、図１７（ａ）に示すように、電極板群ａの電極板ａ１、ａ３が、回転体２２の前半部２２ａを挟む接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触すると、バッテリ６が、接触ブラシ対２４、電極板群ａなどを介して電磁石群Ａ１、Ｂ２に接続され、同じタイミングで異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ａ１、Ｂ２への電力供給が可能となる。一方、電極板群ｂについては、その電極板ｂ１〜ｂ４のいずれも、回転体２２の後半部２２ｂを挟む接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒには接触せず、電磁石群Ｂ１、Ａ２への電力供給は行われない。
【０１８６】
すると、第１装置本体２Ｅ内の電磁石群Ａ１の径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に引力４２が生じて、第１装置本体２Ｅの回転子３が加速され、同時に、第２装置本体２Ｆ内の電磁石群Ｂ２の径方向内側にも共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に引力４２が生じて、第２装置本体２Ｆの回転子３も加速される。
【０１８７】
図１７（ｂ）に示すように、第１装置本体２Ｅ内の永久磁石１８ｃが回転し、この永久磁石１８ｃ内のＳ極が、電磁石Ａ１１〜Ａ１４に径方向で重畳するタイミングになると、電磁石Ａ１１〜Ａ１４に発生中の共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に斥力４３が生じて、第１装置本体２Ｅの回転子３が加速され、同時に、第２装置本体２Ｆ内でも、永久磁石１８ｃ内のＳ極が、電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４に径方向で重畳し、電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４に発生中の共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に斥力４３が生して、第２装置本体２Ｆの回転子３も加速される。
【０１８８】
図１７（ｃ）に示すように、第１装置本体２Ｅ内の永久磁石１８ｃが更に回転すると、電極板群ａの電極板ａ１、ａ３が、それまで接触していた接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから同時に離間し、異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ａ１、Ｂ２への電力供給が停止して共通磁極が消滅する。一方、電極板群ｂの電極板ｂ２、ｂ４が、回転体２２の後半部２２ｂを挟む接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、バッテリ６が、接触ブラシ対２５、電極板群ｂなどを介して電磁石群Ｂ１、Ａ２に接続され、同じタイミングで異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ｂ１、Ａ２への電力供給が行われる。
【０１８９】
すると、第１装置本体２Ｅ内の電磁石群Ｂ１の径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に引力４２が生じて、第１装置本体２Ｅの回転子３が加速され、同時に、第２装置本体２Ｆ内の電磁石群Ａ２の径方向内側にも共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に引力４２が生じて、第２装置本体２Ｆの回転子３も加速される。
【０１９０】
このようにして、異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ａ１、Ｂ２には共通の接触ブラシ２４Ｒが接続され、同じく電磁石群Ｂ１、Ａ２にも共通の接触ブラシ２５Ｒが接続されており、間欠スイッチ部８１を介することにより、同じタイミングで異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ａ１、Ｂ２や電磁石群Ｂ１、Ａ２への電力供給を可能とする同期制御構成が形成されるため、装置本体２Ｅ、２Ｆの各回転子３が同時に加速され、合成出力軸８６に高い回転トルクを付与することができる。
【０１９１】
これにより、たとえ、本実施例の両力加速方式の各装置本体２Ｅ、２Ｆから出力される回転力の回転トルクが不充分で、この回転トルクを合成して得られる電動モータ装置８０Ａの装置出力が不足する恐れがあっても、各装置本体２Ｅ、２Ｆからの回転トルクを互いに相殺せずに回転力を無駄なく合成することができ、高い装置出力が得られる。
【０１９２】
更に、電気回路７を電気回路４９に変更するだけで、このように異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ間を同期させることができ、装置コストの低減や装置のコンパクト化を一層進めることができる。
【０１９３】
加えて、装置本体２Ｅ、２Ｆを並設し、複数の装置本体２Ｅ、２Ｆの各回転軸である第１回転軸部８５ａ、第２回転軸部８５ｂからの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸８５を備えることによって、回転軸部８５ａ、８５ｂが同心上となるように装置本体２Ｅ、２Ｆを前後方向に直列に配置して、電動モータ装置８０Ａのように、動力装置を軸方向に長くすることができる。あるいは、回転軸が互いに平行となるように装置本体を左右方向に並列に配置した上で、両装置間に合成出力軸８５を介設して両回転軸に連結するようにして、動力装置を軸方向に短くしてもよく、仕様に応じて動力装置全体の形状を自在に変更することができる。
【０１９４】
また、図１８乃至図２１に示すように、電動モータ装置８０Ｂは、前述の電動モータ装置８０Ａと同様に二連式であって、前後に並設した二個の装置本体２Ｅ、２Ｆと、この装置本体２Ｅ、２Ｆの各回転軸部８６ａ、８６ｂからの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸８６と、前述のバッテリ６と、このバッテリ６と装置本体２Ｅ、２Ｆとの間に介設され、所定のタイミングで電磁石Ａ１１〜Ａ１４、Ｂ１１〜Ｂ１４、Ａ２１〜Ａ２４、Ｂ２１〜Ｂ２４への電力供給の同時断接を行う間欠スイッチ部８７、８８とを備えている。
【０１９５】
このうちの間欠スイッチ部８７、８８のいずれも、前述の間欠スイッチ部８１と同様に、図１に示す電動モータ装置１の間欠スイッチ部５と同じ構成であって、円柱状の回転体２２と、電極板群ａ、ｂと、接触ブラシ対２４、２５とを有し、このうちの各回転体２２は、合成出力軸８６上で支持板２１、９０の間と支持板９０から前方に突出した部分との２カ所において、この合成出力軸８６に連動回転可能に連結されている。
【０１９６】
そして、本実施例の電極板群ａ、ｂは、前述した図４に示す引力加速方式の装置本体２Ａと同じ範囲と位置に配置されるものであって、電極板ｂ１〜ｂ４は電極板ａ１〜ａ４を回転方向１４に回転角度９４だけ回転した位置に配置され、電極板ａ１〜ａ４と電極板ｂ１〜ｂ４とが正面視で重複しないようにしている。そして、これに伴い、図２０に示すように、第２装置本体２Ｆの回転子３も、第１装置本体２Ｅの回転子３よりも回転方向１４に回転角度９４だけ回転した待機位置となるように、前述の合成出力軸８６に固設されている。更に、電動モータ装置８０Ｂの間欠スイッチ部８７、８８のいずれも、前述した第１間欠スイッチ部分３１と第２間欠スイッチ部分３２とから構成されている。
【０１９７】
このような構成の電動モータ装置８０Ｂの電気回路５０においても、図２（ｂ）に示す電動モータ装置１の電気回路７と同様に、第１装置本体２Ｅ内では、電磁石群Ａ１内の電磁石Ａ１１〜Ａ１４と、電磁石群Ｂ１内の電磁石Ｂ１１〜Ｂ１４が並列接続され、第２装置本体２Ｆ内では、電磁石群Ａ２内の電磁石Ａ２１〜Ａ２４と、電磁石群Ｂ２内の電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４が並列接続されている。
【０１９８】
しかしながら、前述した電動モータ装置８０Ａとは異なり、間欠スイッチ部８７の接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒにそれぞれ接続する電磁石群Ａ１、Ｂ１は、同じ装置本体２Ｅ内に設けられ、間欠スイッチ部８８の接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒにそれぞれ接続する電磁石群Ａ２、Ｂ２も、同じ装置本体２Ｆ内に設けられており、異なる接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒを使って、同じ装置本体２Ｅ内の電磁石群Ａ１、Ｂ１、または同じ装置本体２Ｆ内の電磁石群Ａ２、Ｂ２への電力の間欠供給を行えるようにしている。
【０１９９】
以上のような構成において、切替スイッチ２９とメインスイッチ３０により「入」にしてから、図２１（ａ）に示すように、第１装置本体２Ｅの電極板群ａの電極板ａ１、ａ３が、回転体２２の前半部２２ａを挟む接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触すると、バッテリ６が、接触ブラシ対２４、電極板群ａなどを介して電磁石群Ａ１に接続され、この電磁石群Ａ１への電力供給が可能となる。すると、第１装置本体２Ｅ内の電磁石群Ａ１の径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＳ極との間に引力４２が生じて、第１装置本体２Ｅの回転子３が加速される。
【０２００】
一方、第２装置本体２Ｆの電極板群ａの電極板ａ１、ａ３は、既に接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒに同時に接触中であり、電磁石群Ａ２への電力供給が行われて、電磁石群Ａ２の径方向内側に共通磁極Ｓが発生しているが、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ２１〜Ａ２４の回転方向略中央に到達しているため、電磁石Ａ２１〜Ａ２４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２と、電磁石Ａ２１〜Ａ２４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３の大きさが略同じになって、永久磁石１８ｃに作用する引力と斥力が相殺され、第２装置本体２Ｆの回転子３の加速が中断した状態にある。
【０２０１】
図２１（ｂ）に示すように、第１装置本体２Ｅ内の永久磁石１８ｃが回転し、永久磁石１８ｃが電磁石Ａ１１〜Ａ１４の回転方向略中央に到達するタイミングになると、電磁石Ａ１１〜Ａ１４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２と、同じく共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３の大きさが略同じになって、第１装置本体２Ｅの回転子３の回転方向１４への加速が中断する。
【０２０２】
一方、第２装置本体２Ｆの電極板群ａの電極板ａ１、ａ３が、それまで接触していた接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒから同時に離間し、電磁石群Ａ２への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅し、代わりに、電極板群ｂの電極板ｂ２、ｂ４が、回転体２２の後半部２２ｂを挟む接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、電磁石群Ｂ２への電力供給が可能となる。すると、電磁石群Ｂ２の径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間に引力４２が生じて、第２装置本体２Ｆの回転子３が加速される。
【０２０３】
図２１（ｃ）に示すように、第１装置本体２Ｅ内の永久磁石１８ｃが回転し、電極板群ａの電極板ａ１、ａ３が、それまで接触していた接触ブラシ２４Ｌ、２４Ｒから同時に離間し、電磁石群Ａ１への電力供給が停止して共通磁極Ｓが消滅し、代わりに、電極板群ｂの電極板ｂ２、ｂ４が、回転体２２の後半部２２ｂを挟む接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触し、電磁石群Ｂ１への電力供給が可能となる。すると、電磁石群Ｂ１の径方向内側に共通磁極Ｓが発生し、この共通磁極Ｓと、永久磁石１８ｃ内のＮ極との間に引力４２が生じて、第１装置本体２Ｅの回転子３が加速される。
【０２０４】
一方、第２装置本体２Ｆの電極板群ｂの電極板ｂ２、ｂ４は、依然として接触ブラシ２５Ｌ、２５Ｒに同時に接触中であり、電磁石群Ｂ２への電力供給が行われて、電磁石群Ｂ２の径方向内側に共通磁極Ｓが発生しているが、永久磁石１８ｃが電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４の回転方向略中央に到達しているため、電磁石Ｂ２１〜Ｂ２４の共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＮ極との間の引力４２と、同じく共通磁極Ｓと永久磁石１８ｃのＳ極との間の斥力４３の大きさが略同じになって、永久磁石１８ｃに作用する引力と斥力が相殺され、第２装置本体２Ｆの回転子３の加速が中断する。
【０２０５】
このようにして、異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ａ１、Ｂ１と電磁石群Ａ２、Ｂ２のそれぞれに、専用の接触ブラシ２４Ｒ、２５Ｒが設けられて接続されており、間欠スイッチ部８７、８８を介することにより、異なるタイミングで異なる装置本体２Ｅ、２Ｆ内の電磁石群Ａ１、Ｂ１や電磁石群Ａ２、Ｂ２への電力供給を可能とする非同期制御構成が形成されるため、装置本体２Ｅ、２Ｆのいずれかによって常に回転子３が加速され、合成出力軸８６に回転トルクを付与し続けることができる。
【０２０６】
これにより、たとえ、本実施例の引力加速方式のように、両力加速方式の装置本体２Ｃ、２Ｄに比べて回転子３を加速する回転角範囲が狭いために各装置本体２Ｅ、２Ｆから出力される回転力の回転トルクに大きな脈動が発生し、この回転トルクを合成して得られる電動モータ装置８０Ｂの装置出力が運転中に不足する恐れがあっても、各装置本体２Ｅ、２Ｆからの回転トルクの山谷を積極的に重ねて極端な低出力をなくすことができ、安定した高品質の装置出力が得られる。
【０２０７】
そして、以上述べた電動モータ装置８０Ａ、８０Ｂのいずれにおいても、各電極板ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４の回転方向へのずれ量に相当する回転角度９１、９４に合わせて、回転子３の待機位置を装置本体２Ｅ、２Ｆ間で異なるようにするだけで、電動モータ装置８０Ａでは各装置本体２Ｅ、２Ｆからの出力の位相を合わせ、電動モータ装置８０Ｂでは各装置本体２Ｅ、２Ｆからの出力に位相差を設けることができ、装置コストの低減や装置のコンパクト化を一層進めることができる。
【０２０８】
以上のように、本発明を適用した動力装置は、軽量かつコンパクトでありながら、電磁石への間欠的な電力供給により、小電力でも安定した正逆転の回転動力を出力可能なものとなっている。
【符号の説明】
【０２０９】
１、５１、７１、８０Ａ、８０Ｂ  電動モータ装置（動力装置）
２、２Ｅ、２Ｆ、５２、５２Ａ１、５２Ａ２  装置本体
３  回転子
４  固定子
５、５５、６８、７５、８１、８７、８８  間欠スイッチ部
６  バッテリ（電源部）
７、７Ａ、７Ｂ、４９、５０、５７、５７Ａ  電気回路
１４  回転方向
１７  回転軸
１８  回転部材
１８ｃ  永久磁石
２２、７２  回転体
２４、２５、７４  接触ブラシ対
２４Ｌ、２４Ｒ、２５Ｌ、２５Ｒ、７４Ｌ、７４Ｒ  接触ブラシ
６４、６５  位置調整構成
６９ａ１〜６９ａ４、７０ｂ１〜７０ｂ４  第２電極板部
６９ｃ、７０ｃ  第１電極板部
７６、７７  第１接触ブラシ
７８  第２接触ブラシ
８５  合成出力軸
８５ａ、８５ｂ  回転軸部（回転軸）
Ａ、Ａ１、Ａ２、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２  電磁石群
Ａ１〜Ａ４、Ａ１１〜Ａ１４、Ａ２１〜Ａ２４、Ｂ１〜Ｂ４、Ｂ１１〜Ｂ１４、Ｂ２１〜Ｂ２４  電磁石
ａ、ｂ  電極板群
ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４、６９、７０  電極板
【図１】
2017168937.tif 000003
【図２】
2017168937.tif 000004
【図３】
2017168937.tif 000005
【図４】
2017168937.tif 000006
【図５】
2017168937.tif 000007
【図６】
2017168937.tif 000008
【図７】
2017168937.tif 000009
【図８】
2017168937.tif 000010
【図９】
2017168937.tif 000011
【図１０】
2017168937.tif 000012
【図１１】
2017168937.tif 000013
【図１２】
2017168937.tif 000014
【図１３】
2017168937.tif 000015
【図１４】
2017168937.tif 000016
【図１５】
2017168937.tif 000017
【図１６】
2017168937.tif 000018
【図１７】
2017168937.tif 000019
【図１８】
2017168937.tif 000020
【図１９】
2017168937.tif 000021
【図２０】
2017168937.tif 000022
【図２１】
2017168937.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月8日(2017.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子と、
前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子と、
前記回転軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の前記電磁石に一方の接触ブラシが接続され、前記回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、前記電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部と、
前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備え、
前記電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記電磁石群毎に設けた接触ブラシ対の一方の接触ブラシが各群に接続され、
前記電極板は、複数の電極板群に分けて各群を前記回転体の外周面で異なる軸方向位置に配置すると共に、所定の電極板群毎に所定の前記接触ブラシ対が接触し、
周方向に配置された前記電磁石において隣接する電磁石の一方または両方に電力を供給することにより、該隣接する電磁石の間に位置する前記回転子の回転方向の前方または後方に共通磁極を新たに形成可能とする磁力制御構成を有する
動力装置。
【請求項２】
前記電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記電磁石群毎に設けた複数の接触ブラシ対の一方の接触ブラシは、第１接触ブラシとして各群に接続され、前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシは、集約されて単一の第２接触ブラシとなって前記電源部に接続され、
前記電極板は、前記電磁石群毎に設けられると共に、前記回転体の外周面で電磁石群毎に異なる軸方向位置に配置する第１電極板部と、該第１電極板部に接続され、前記回転体の外周面で電磁石群にかかわらず略同一の軸方向位置にあって異なる周方向位置に配置する複数の第２電極板部とから構成され、
前記第１電極板部には、所定の前記電磁石群の第１接触ブラシが常時接触する一方、前記第２電極板部には、前記回転体の回転途中で第２接触ブラシが接触する
請求項１に記載の動力装置。
【請求項３】
回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子、及び前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子を有する装置本体と、
該装置本体を並設し、複数の該装置本体の各回転軸からの回転力を合成し回転動力として出力する合成出力軸と、
該合成出力軸に連動回転可能に連結された回転体の外周面に、群内では互いに導通可能な電極板を設けると共に、所定の前記電磁石に一方の接触ブラシが接続され、前記回転体の回転途中で電極板に接触可能な接触ブラシ対を設けることにより、前記電磁石への電力供給の断接が可能な間欠スイッチ部と、
前記接触ブラシ対の他方の接触ブラシに接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備え、
前記装置本体内の電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にすると共に、前記接触ブラシ対の一方の接触ブラシが所定の電磁石群に接続され、
前記電極板は、複数の電極板群に分けて各群を前記回転体の外周面で異なる軸方向位置に配置すると共に、所定の電極板群毎に所定の前記接触ブラシ対が接触し、
周方向に配置された前記電磁石において隣接する電磁石の一方または両方に電力を供給することにより、該隣接する電磁石の間に位置する前記回転子の回転方向の前方または後方に共通磁極を新たに形成可能とする磁力制御構成を有する
動力装置。
【請求項４】
前記間欠スイッチ部は、
前記各装置本体からの回転力を同期させて合成し回転動力として出力させる同期制御構成を有する
請求項３に記載の動力装置。
【請求項５】
前記同期制御構成は、
異なる装置本体内の電磁石群には共通の接触ブラシが接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、同じタイミングで異なる装置本体内の電磁石への電力供給を可能とする
請求項４に記載の動力装置。
【請求項６】
前記間欠スイッチ部は、
前記各装置本体からの回転力に位相差を設けて合成し回転動力として出力させる非同期制御構成を有する
請求項３に記載の動力装置。
【請求項７】
前記非同期制御構成は、
異なる装置本体内の電磁石群には異なる接触ブラシが接続されており、前記間欠スイッチ部を介することにより、異なるタイミングで異なる装置本体内の電磁石への電力供給を可能とする
請求項６に記載の動力装置。
【請求項８】
回転軸より径方向に突出されたアーム状の回転部材の外端に、Ｎ極とＳ極が回転方向上にあって同一磁極が同じ回転方向を向くように永久磁石が形成された回転子と、
前記永久磁石の径方向外側に、径方向に磁力線が延びて所定の共通磁極が径方向内側を向くように配置された電磁石を設けた固定子と、
前記電磁石に接続されており、前記回転軸の回転位置に応じて所定の電磁石への回路開閉を間欠的に行う間欠スイッチ部と、
該間欠スイッチ部を介することにより、所定のタイミングで前記電磁石への電力供給を行う電源部とを備え、
前記電磁石は、複数の電磁石群に分けて各群内の電磁石を電気回路内で並列接続することにより、各群内の電磁石への電力供給の同時断接を可能にし、
周方向に配置された前記電磁石において隣接する電磁石の一方または両方に電力を供給することにより、該隣接する電磁石の間に位置する前記回転子の回転方向の前方または後方に共通磁極を新たに形成可能とする磁力制御構成を有する
動力装置。
【請求項９】
前記間欠スイッチ部は、
所定の前記永久磁石内で回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向端部に接近する第１タイミングで、該電磁石への電力供給を開始し、
前記異磁極部が、前記電磁石の回転方向略中央を通過し終える第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、
前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１０】
前記間欠スイッチ部は、
所定の前記永久磁石内で回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向略中央を通過し始める第１タイミングで該電磁石への電力供給を開始し、
前記同磁極部が、前記電磁石から離間し始める第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、
前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１１】
前記間欠スイッチ部は、
所定の前記永久磁石内で回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が、前記所定の電磁石の回転方向端部に接近する第１タイミングで、該電磁石への電力供給を開始し、
前記異磁極部の回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が、前記電磁石から離間し始める第２タイミングで、該電磁石への電力供給を停止するようにして、
前記第１タイミングにおける電力供給開始と第２タイミングにおける電力供給停止を繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１２】
前記間欠スイッチ部は、
前記電磁石群を第１電磁石群と第２電磁石群とから構成し、前記第１電磁石群の第１電磁石と第２電磁石群の第２電磁石とを回転方向上に交互に配置した上で、
所定の電磁石の回転方向直後側の後電磁石に、前記所定の永久磁石内で回転方向後側にあって共通磁極と同一の同磁極部が径方向で重畳する第１タイミングで、前記後電磁石の属する電磁石群への電力供給を開始し、
前記所定の電磁石の回転方向直前側の前電磁石に、前記同磁極部の回転方向前側にあって共通磁極と異なる異磁極部が径方向で重畳する第２タイミングで、前記前電磁石、後電磁石の属する電磁石群への電力供給を停止し、
該第２タイミングと同時に、前記所定の電磁石の属する電磁石群への電力供給を開始するようにして、
第１電磁石群への電力供給の開始と停止、及び第２電磁石群への電力供給の開始と停止を、連続して直列的に繰り返す制御構成を有する
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の動力装置。
【請求項１３】
前記回転子は、前記永久磁石の回転停止時の待機位置を、隣接する前記電磁石間に設定する位置調整構成を有する
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の動力装置。
【国際調査報告】
2017168937.tif 000024
2017168937.tif 000025