(57)【要約】【課題】効率的に動力を発生する永久磁石モータを提供する。【解決手段】回転子の外周部に回転方向に磁化した２個以上の回転子磁石を等間隔で配し、回転子の外径側に２分割した筒形状の固定子内面側に、前記回転子磁石１個に対し固定子磁石をＶ形にて両面から回転子磁石を挟みこむよう複数個配して、隣接する磁石同士の吸引力及び斥力にて回転子が連続回転する永久磁石モータ。【選択図】図１
2015180170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転子の外周部に回転方向に磁化した２個以上の永久磁石である回転子磁石を等間隔で配し、回転子の外径側に配した非磁性体である筒形状の固定子内面側に永久磁石である固定子磁石を回転子中心より放射状方向に磁化した固定子磁石を複数個配し、前記回転子磁石１個に対し、前記固定子磁石をＶ形にて両面から回転子磁石を挟みこむよう構成したことを特徴とする永久磁石モータ。
【請求項２】
前記固定子を回転子中心線に沿って２分割し、回転子中心線からそれぞれ左右に離れるよう構成した請求項１記載の永久磁石モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、動力を効率的に発生する永久磁石モータに関するものである。【０００２】  従来、モータは回転子か固定子へ荷電し磁力を発生させ、それらの斥力と吸引力の連続的な作用でモータの運転はなされており、従って電力消費は不可欠であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は、上述した従来技術に鑑みてなされ、効率的に動力を発生する永久磁石モータ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】
【０００４】  上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、回転自在に設けた非磁性体である円板状の回転子の外周部に回転方向に磁化した２個以上の永久磁石である回転子磁石を等間隔で配し、回転子の外径側に配した非磁性体である筒形状の固定子内面側に永久磁石である固定子磁石を回転子中心より放射状方向に磁化した固定子磁石を複数個配し、前記回転子磁石１個に対し、前記固定子磁石をＶ形にて両面から回転子磁石を挟みこむよう構成したことを特徴とする永久磁石モータ。【０００５】  前記固定子を回転子中心線に沿って２分割し、回転子中心線からそれぞれ左右に離れるよう構成した請求項１記載の永久磁石モータ。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】  本発明を実施するための形態−１を示す永久磁石モータの全体を一部破断した平面図である。
【図２】  図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  図２において固定子をそれぞれ左右へ移動した停止状態を示す正面図である。
【図４】  本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石と固定子磁石の関係を示す説明図である。
【図５】  図４のＢ−Ｂ線にて一部破断した正面図である。
【図６】  本発明を実施するための形態−１に係る回転子磁石と固定子磁石の関係を示す正面図である。
【図７】  図６における回転子が２０°左回転した状態を示す正面図である。
【図８】  本発明を実施するための形態−２に係る回転子磁石と固定子磁石の関係を示す説明図である。
【図９】  図８のＣ−Ｃ線にて一部破断した正面図である。
【図１０】  本発明を実施するための形態−２に係る回転子磁石と固定子磁石の関係を示す正面図である。
【図１１】  図１０における回転子が２０°左回転した状態を示す正面図である。
【図１２】  本発明を実施するための形態−３に係る回転子磁石と固定子磁石の関係を示す説明図である。
【図１３】  図１２のＤ−Ｄ線にて一部破断した正面図である。
【図１４】  本発明を実施するための形態−３に係る回転子磁石と固定子磁石の関係を示す正面図である。
【図１５】  図１４における回転子が２０°左回転した状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】〔実施の形態−１〕
以下、本発明の一実施形態に係る永久磁石モータ１００について適宜図面を参照しながら説明する。
【０００８】  図１、図２に示すように、本実施形態に係る永久磁石モータ１００はシャフト２１に固着された非磁性体である円板状の回転子１の外周部に回転方向に磁化した複数個の永久磁石である回転子磁石１１を等間隔に配して構成される。本実施例では回転子磁石１１は４個の場合を示す。
【０００９】  前記シャフト２１はフレーム１０の前後面に配した軸受２２にて回転自在に支持している。
【００１０】  図２に示すように、回転子中心線に沿って２分割した半筒状の非磁性体である固定子３ａ、３ｂは図１に示すように、回転子磁石１１をＶ形にて両面から挟むような形で固定子３ａ、３ｂの内周に回転子１の中心より放射状方向に磁化した複数の永久磁石である固定子磁石３１を放射状に固着して構成される。本実施例では図２に示すように９個×２面の場合を示し、回転子磁石１１の取付角θ１＝９０°、固定子磁石３１の取付角θ２＝４０°であり、回転子磁石長さａは固定子磁石取付ピッチＰより小さいが、同等あるいは大きくしても構成できる。
【００１１】  前記回転子磁石１１及び固定子磁石３１は希土類永久磁石のうち等方性の磁力を有するネオジム（Ｎｄ）が磁力が強く好適に使用されるがフェライト、サマコバ磁石でも可能である。
【００１２】  又、本実施例では回転子磁石１１は角型磁石としているが磁化方向が同じならば円柱型磁石でも可能である。同様に、固定子磁石３１を円柱型磁石としているが、磁化方向が同じならば角型磁石でも構成できる。
【００１３】  図３は回転子１の停止時を示す。回転子磁石１１と固定子磁石３１を離すことにより磁力を減少させることにより回転を減じ停止する。左右の固定子３ａ、３ｂをそれぞれ外側へ横移動する手段は図示はしないが、ネジ軸回転又は電動シリンダ等にて横移動機構を構成すれば良い。
【００１４】  次に回転を再開するには図２の状態になるように、横移動機構を用いて、左右の固定子３ａ、３ｂをそれぞれ回転子１中心側へ寄せることで回転子１は回転を始める。
【００１５】  図４は回転子磁石１１と固定子磁石３１の関係を示すものであり、回転子磁石１１の１個に対して固定子磁石３１を２個、Ｖ形に回転子磁石１１を両面から挟み込むような形としている。又、固定子磁石３１は前面１個、あるいは後面１個でも構成できる。
【００１６】  固定子磁石３１は回転子磁石１１と基準磁石間距離ＬｏにてスキマＳを有し、取付角θ３／２にて固定子３ａ、３ｂに固着しており、本実施例ではθ３＝約５０°、θ３／２＝約２５°である。
【００１７】  図５に示すように、実験によると回転子１に固着された回転子磁石１１と固定子磁石３１間の磁力は、入側のＰａ点にて吸引力が発生しθａ左回転する。Ｐｂ点にて最大斥力となりθｂ左回転したＰｃ点まで斥力が発生する。このことにより、固定子磁石３１の磁力は角度θｃの範囲はＳ極が優位となり回転子磁石１１のＳ極と同極であり、斥力により回転子１は左回転する。本実施例ではθａ＝約１３°、θｂ＝約５°、θｃ＝約１８°である。
【００１８】  又、前記角度θｃ以外では固定子磁石３１はＮ極優位であり、磁力は回転子磁石１１と固定子磁石３１間で同極による斥力又は異極による吸引力が発生し、右回転力（逆転力）となる。
【００１９】  ここで、回転子磁石１１のＮ極とＳ極を逆にすれば、回転方向は右回転となり逆転する。
【００２０】  図６は回転子磁石１１と固定子磁石３１の関係を示す正面図であり、説明の都合上、回転子磁石１１ａ〜１１ｄ、固定子磁石３１ａ〜３１ｉとした。実験によると同極・異極による右回転力（逆転力）が１．０〜１．３のとき左回転力（回転力）は４．５程度である。このことから回転子１は左回転用として提供される。（  ）内数値は推定した回転力比であり、図４に示すように、回転子磁石１１と固定子磁石３１のスキマＳにより変化する。
【００２１】  ここで、左回転力（回転力）は、回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｂ間で吸引力による回転力（３．０）であり、回転子磁石１１ｄと固定子磁石３１ｉ間で斥力による回転力（４５）が発生する。又、右回転力（逆転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｃ間で異極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｄ間で同極による逆転力（−１．０）、回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｅ間で異極による逆転力（−１．０）、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｆ間で同極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｇ間で異極による逆転力（−１．３）となる。合計すると回転力は７．５、逆転力は−３．９であり、正味回転力＝７．５−３．９＝３．６となり回転子１は左回転する。
【００２２】  図７は図６における回転子１が２０°左回転した状態を示す正面図である。ここで、左回転力（回転力）は回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｄ間で斥力による回転力（４．５）であり、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｆ間で吸引力による回転力（３．０）が発生する。又、右回転力（逆転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ａ間で同極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｂ間で異極による逆転力（−１．３）、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｇ間で異極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ｄと固定子磁石３１ｈ間で同極による逆転力（−１．０）、回転子磁石１１ｄと固定子磁石３１ｉ間で異極による逆転力（−１．０）となる。合計すると回転力は７．５、逆転力は−３．９となり、正味回転力＝７．５−３．９＝３．６となり回転子１は左回転を続ける。
【００２３】〔実施形態−２〕
前記の実施の形態−１に比べ、図８に示すように固定子磁石３１を広角に固定子３ａ、３ｂに固着しており、θ３＝約１００°、θ３／２＝約５０°である。
【００２４】  図９に示すように、実験によると回転子１に固着された回転子磁石１１と固定子磁石３１間の磁力は、入側のＰａ点にて吸引力が発生しθａ左回転する。Ｐｂ点にて最大斥力となりθｂ左回転したＰｃ点まで斥力が発生する。このことにより固定子磁石３１の磁力は角度θｃの範囲はＳ極が優位となり回転子磁石１１のＳ極と同極であり、斥力により回転子１は左回転する。本実施例ではθａ＝約２２°、θｂ＝約０°、θｃ＝約２２°である。
【００２５】  又、前記角度θｃ以外では固定子磁石３１はＮ極優位であり、磁力は回転子磁石１１と固定子磁石３１間で同極による斥力、異極による吸引力が発生し、右回転力（逆転力）となる。
【００２６】  図１０は回転子磁石１１と固定子磁石３１の関係を示す正面図であり、説明の都合上、回転子磁石１１ａ、１１ｂ、固定子磁石３１ａ〜３１ｉとした。実験によると、同極・異極による右回転（逆転力）が１．０のとき左回転力（回転力）は１．５程度である。このことから回転子１は左回転用として提供される。（  ）内数値は回転力比であり、図８に示すように、回転子磁石１１と固定子磁石３１のスキマＳにより変化する。
【００２７】  ここで、左回転力（回転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｉ間で回転力（１．５）であり、回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｄ間で吸引力による回転力（１．０）が発生する。又、右回転力（逆転力）は回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｅ間で異極による逆転力（−１．０）となる。合計すると回転力は２．５、逆転力は−１．０であり、正味回転力は１．５となり回転子１は左回転する。
【００２８】  図１１は図１０における回転子１が２０°左回転した状態を示す正面図である。ここで、左回転力（回転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｈ間で吸引力による回転力（１．０）であり、回転子磁石１１と固定子磁石３１ｄ間で斥力による回転力（１．５）が発生する。又、右回転力（逆転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｉ間で異極による逆転力（−１．０）となり合計すると回転力は２．５、逆転力は−１．０であり正味回転力は１．５となり回転子１は左回転する。
【００２９】〔実施形態−３〕
前記の実施形態−１、−２に比べ図１２に示すように固定子磁石３１を回転子磁石１１とスキマＳにて平行に固定子３ａ、３ｂに固着したものである。又、固定子磁石３１は前面だけでなく後面にも追設して両面形でも構成できる。
【００３０】  図１３に示すように、実験によると回転子１に固着された回転子磁石１１と固定子磁石３１間の磁力は、入側のＰａ点にて異極による吸引力が発生しθａ左回転する。Ｐｂ点にて最大斥力となりθｂ左回転したＰｃ点まで斥力が発生する。このことにより固定子磁石３１の磁力は角度θｃの範囲はＳ極が優位となり回転子磁石１１のＳ極と同極であり、斥力により回転子１は左回転する。本実施例ではθａ＝約２０°、θｂ＝約３°、θｃ＝約２３°である。
【００３１】  又、前記角度θｃ以外では固定子磁石３１はＮ極優位であり、磁力は回転子磁石１１と固定子磁石３１間で同極による斥力又は異極による吸引力が発生し、右回転力（逆転力）となる。
【００３２】  図１４は回転子磁石１１と固定子磁石３１の関係を示す正面図であり、説明の都合上、回転子磁石１１ａ〜１１ｄ、固定子磁石３１ａ〜３１ｉとした。実験によると、同極・異極による右回転力（逆転力）が１．０〜１．３のとき左回転力（回転力）は３．６程度である。このことから回転子１は左回転用として提供される。（  ）内数値は推定した回転力比であり、図１２に示すように、回転子磁石１１と固定子磁石３１のスキマＳにより変化する。
【００３３】  ここで左回転力（回転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｂ間で吸引力による回転力（２．０）であり、回転子磁石１１ｄと固定子磁石３１ｉ間で斥力による回転力（３．６）が発生する。又、右回転力（逆転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｃ間で異極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｄ間で同極による逆転力（−１．０）、回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｅ間で異極による逆転力（−１．０）、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｆ間で同極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｇ間で異極による逆転力（−１．３）となる。合計すると回転力は５．６、逆転力は−３．９であり、正味回転力＝５．６−３．９＝１．７となり回転子１は左回転する。
【００３４】  図１５は図１４における回転子１が２０°左回転した状態を示す正面図である。ここで、左回転力（回転力）は回転子磁石１１ｂと固定子磁石３１ｄ間で斥力による回転力（３．６）であり、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｆ間で吸引力による回転力（２．０）が発生する。又、右回転力（逆転力）は回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ａ間で同極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ａと固定子磁石３１ｂ間で異極による逆転力（−１．３）、回転子磁石１１ｃと固定子磁石３１ｇ間で異極による逆転力（−０．３）、回転子磁石１１ｄと固定子磁石３１ｈ間で同極による逆転力（−１．０）、回転子磁石１１ｄと固定子磁石３１ｉ間で異極による逆転力（−１．０）となる。合計すると回転力は５．６、逆転力は−３．９となり、正味回転力＝５．６−３．９＝１．７となり回転子１は左回転を続ける。
【００３５】  次に、このように構成した永久磁石モータ１００の動作について説明する。
【００３６】  回転中の回転子１を停止する時は、左右の固定子３ａ、３ｂをそれぞれ横移動手段により回転子１の外側へ横移動する。又、回転を再開するには横移動手段により左右の固定子３ａ、３ｂをそれぞれ回転子１中心側へ寄せることで回転を始めるものである。
【００３７】  図示はしないが、回転停止後は別置でブレーキ装置設置可能であり、本実施例では回転子は単列形であるが複数形も可能であり、又、垂直型でも構成できる。
【００３８】  その他、本発明は前記実施０例等に限られるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】  以上のように構成した本発明によれば、小型発電機の他、機械類動力源に応用できる。何れも磁力駆動による永久磁石モータを提供することができる。
【符号の説明】
【００４０】１００        永久磁石モータ
１０１        発電機
１            回転子
３ａ、３ｂ    固定子
１０          フレーム
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ    回転子磁石
２１          シャフト
２２          軸受
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ    固定子磁石
ＣＰ          カップリング
ａ            回転子磁石長さ
θ１          取付角
θ２          取付角
θ３          取付角
Ｐ            固定子磁石取付ピッチ
Ｌｏ          基準磁石間距離
Ｓ            スキマ
【図１】
2015180170.tif 000003
【図２】
2015180170.tif 000004
【図３】
2015180170.tif 000005
【図４】
2015180170.tif 000006
【図５】
2015180170.tif 000007
【図６】
2015180170.tif 000008
【図７】
2015180170.tif 000009
【図８】
2015180170.tif 000010
【図９】
2015180170.tif 000011
【図１０】
2015180170.tif 000012
【図１１】
2015180170.tif 000013
【図１２】
2015180170.tif 000014
【図１３】
2015180170.tif 000015
【図１４】
2015180170.tif 000016
【図１５】
2015180170.tif 000017