(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電動機と第２の電動機とが互いに連結されて構成され、
前記第１の電動機および前記第２の電動機は、それぞれ、
捲線を備えたＮ個（Ｎは２以上の整数）の鉄心が円周方向に沿って等間隔で配置された固定子と、
Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の永久磁石体が円周方向に沿って等間隔で配置された回転子と、を備え、
前記回転子において、
前記永久磁石体はそれぞれ円周方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極が形成され、
円周方向に隣り合う前記永久磁石体は対向する磁極面が互いに同じ極性となるように配置されており、
隣り合う前記永久磁石体の対向する磁極面の間の空間に形成される磁界と前記捲線に流れる電流で生じる磁界との間の吸引力または反発力によって、前記回転子に回転トルクを発生させるように構成され、
前記第１の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角と、前記第２の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角との差である配置ずれ角が、（１８０／Ｎ）度となるように、前記固定子および前記回転子が配置されており、
ＮおよびＭはいずれも８であり、
前記第１の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＡ相と４個のＢ相とに区分され、
前記第２の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＣ相と４個のＤ相とに区分され、
前記第１の電動機および前記第２の電動機の前記固定子に、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の順に移動する回転磁界が形成されるよう、前記捲線に電流が供給される、
ことを特徴とする電動機。
【請求項２】
隣り合う前記永久磁石体の対向する磁極面の間における円周方向の中央位置を仮想磁極位置として、前記仮想磁極位置にはそれを挟む２つの前記永久磁石体の対向する磁極面と同じ極性の仮想磁極が形成され、
Ｍ個の前記永久磁石体によるＭ個の前記仮想磁極が、前記捲線に流れる電流に基づいてＮ個の前記鉄心により生じる回転磁界に同期して回転する、
請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記鉄心の捲線に、それぞれ、前記鉄心の端面を前記回転子の前記仮想磁極が通過してから次の前記仮想磁極が通過するまでの間の所定の回転角度θ２の間において、通過した前記仮想磁極との間で反発力が生じるように電流を供給する、
請求項１または２記載の電動機。
【請求項４】
前記電流の供給を、通過した前記仮想磁極と次に通過する仮想磁極との間の中央位置から開始する、
請求項３記載の電動機。
【請求項５】
前記電流の供給を、通過した前記仮想磁極と次に通過する仮想磁極との間にある前記永久磁石体が前記鉄心の端面を通過するときから開始する、
請求項３記載の電動機。
【請求項６】
前記回転角度θ２は、２２度乃至４０度である、
請求項３ないし５のいずれかに記載の電動機。
【請求項７】
前記回転角度θ２は、３３乃至３５度である、
請求項６記載の電動機。
【請求項８】
前記第１の電動機または前記第２の電動機において、
前記固定子として、中央部に胴部をその両端に脚部を有し両側の端面が回転の中心方向を向いた形状の鉄心が用いられ、
前記回転子として、前記鉄心の一方の端面に対向して回転するＡ回転子および他方の端面に対向して回転するＢ回転子の２つの前記回転子を備え、
前記Ａ回転子の前記永久磁石体と前記Ｂ回転子の前記永久磁石体とは、互いに同じ位相角で配置され、かつ、磁極の極性が互いに逆である、
請求項１ないし７のいずれかに記載の電動機。
【請求項９】
電動機の制御装置であって、
前記電動機は、第１の電動機と第２の電動機とが互いに連結されて構成され、
前記第１の電動機および前記第２の電動機は、それぞれ、
捲線を備えたＮ個（Ｎは２以上の整数）の鉄心が円周方向に沿って等間隔で配置された固定子と、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の永久磁石体が円周方向に沿って等間隔で配置された回転子と、を備え、
前記回転子において、
前記永久磁石体はそれぞれ円周方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極が形成され、円周方向に隣り合う前記永久磁石体は対向する磁極面が互いに同じ極性となるように配置されており、
前記制御装置は、
隣り合う前記永久磁石体の対向する磁極面の間の空間に形成される磁界と前記捲線に流れる電流で生じる磁界との間の吸引力または反発力によって、前記回転子に回転トルクを発生させるように、前記捲線に電流を供給するものであり、
前記第１の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角と、前記第２の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角との差である配置ずれ角が、（１８０／Ｎ）度となるように、前記固定子および前記回転子が配置されており、
ＮおよびＭはいずれも８であり、
前記第１の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＡ相と４個のＢ相とに区分され、
前記第２の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＣ相と４個のＤ相とに区分され、
前記制御装置は、
前記第１の電動機および前記第２の電動機の前記固定子に、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の順に移動する回転磁界が形成されるよう、前記捲線に電流を供給する、
ことを特徴とする電動機の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記鉄心の捲線に、それぞれ、前記永久磁石体が前記鉄心の端面を通過するときから所定の回転角度θ２の間において、電流を供給する、
請求項９記載の電動機の制御装置。
【請求項１１】
前記回転角度θ２は、３３度乃至３５度である、
請求項１０記載の電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、捲線を備えた複数の鉄心が円周方向に沿って等間隔で配置された固定子と、複数の永久磁石が円周方向に沿って等間隔で配置され前記固定子と対向した状態で回転する回転子とを備えた磁力回転装置などが提案されている（特許文献１〜４）。
【０００３】
例えば特許文献１には、永久磁石と捲線による電磁石との間に反発力が生じるように、回転体が種々の回転位置の領域にあるときに捲線に種々のパルス電流を流すようにした磁力回転装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、複数の永久磁石を周方向に配置した回転子と複数の電磁石を周方向に配置した固定子とを備え、電磁石に間欠的に通電し、永久磁石と電磁石との間の吸引力と反発力によって回転子を回転させる磁力回転装置が開示されている。特許文献２では、永久磁石の数と電磁石の数とを互いに異ならせることによってディテントトルク（コギングトルク）を低減することが開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、回転体を回転させてモータとして機能させつつ、回転体の回転により直接的に発電する交流電圧出力巻線を備えた一方向通電形ブラシレスＤＣモータが開示されている。
【０００６】
このような磁力回転装置などによって、電動機または発電機を構成することが可能である。例えば、捲線に流れる電流による鉄心の磁界と永久磁石との吸引または反発によって回転トルクを発生させることにより、電動機として動作させることが可能である。また、外部の回転力によって回転子を回転させ、永久磁石の回転により鉄心に磁束の変化を起こして捲線から電流を取り出すことにより、発電機として動作することが可能である。
【０００７】
また、磁力回転装置による電動機と発電機とを同軸上に形成することによって、電動発電機を構成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１８７０８０号公報
【特許文献２】特開２００９−１１８７０５号公報
【特許文献３】ＷＯ２００９／０６０５４４号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１５／０１９６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上に述べた特許文献１、２に開示された電動機では、かなりのディテントトルクが発生するため、これが効率を低下させる１つの要因となっている。
【００１０】
また、特許文献３に開示されたブラシレスＤＣモータでは、ある程度のディテントトルクの低減が図られるとしても、まだ十分ではなかった。
【００１１】
また、この種の磁力回転装置を電動機として起動する際に、一時的なバックラッシュ（逆回転）を起こして円滑な起動がなされないことがある。
【００１２】
また、従来において、回転子に回転トルクを発生させるために捲線に流す電流の期間（回転角度）を大きくすることができず、効率を上げることに限界があった。
【００１３】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、回転子に回転トルクを発生させるために捲線に流す電流の期間（回転角度）を大きくすることができ、効率を高くして小型化および高出力化を図ることのできる電動機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】
【００１４】
本明細書において開示される電動機は、第１の電動機と第２の電動機とが互いに連結されて構成され、前記第１の電動機および前記第２の電動機は、それぞれ、捲線を備えたＮ個（Ｎは２以上の整数）の鉄心が円周方向に沿って等間隔で配置された固定子と、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の永久磁石体が円周方向に沿って等間隔で配置された回転子と、を備え、前記回転子において、前記永久磁石体はそれぞれ円周方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極が形成され、円周方向に隣り合う前記永久磁石体は対向する磁極面が互いに同じ極性となるように配置されており、隣り合う前記永久磁石体の対向する磁極面の間の空間に形成される磁界と前記捲線に流れる電流で生じる磁界との間の吸引力または反発力によって、前記回転子に回転トルクを発生させるように構成され、前記第１の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角と、前記第２の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角との差である配置ずれ角が、（１８０／Ｎ）度となるように、前記固定子および前記回転子が配置されており、ＮおよびＭはいずれも８であり、前記第１の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＡ相と４個のＢ相とに区分され、前記第２の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＣ相と４個のＤ相とに区分され、前記第１の電動機および前記第２の電動機の前記固定子に、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の順に移動する回転磁界が形成されるよう、前記捲線に電流が供給される。
【００１５】
好ましくは、隣り合う前記永久磁石体の対向する磁極面の間における円周方向の中央位置を仮想磁極位置として、前記仮想磁極位置にはそれを挟む２つの前記永久磁石体の対向する磁極面と同じ極性の仮想磁極が形成され、Ｍ個の前記永久磁石体によるＭ個の前記仮想磁極が、前記捲線に流れる電流に基づいてＮ個の前記鉄心により生じる回転磁界に同期して回転する。
【００１６】
好ましくは、前記鉄心の捲線に、それぞれ、前記鉄心の端面を前記回転子の前記仮想磁極が通過してから次の前記仮想磁極が通過するまでの間の所定の回転角度θ２の間において、通過した前記仮想磁極との間で反発力が生じるように電流を供給する。
【００１７】
好ましくは、前記電流の供給を、通過した前記仮想磁極と次に通過する仮想磁極との間の中央位置から開始する。
【００１８】
好ましくは、前記電流の供給を、通過した前記仮想磁極と次に通過する仮想磁極との間にある前記永久磁石体が前記鉄心の端面を通過するときから開始する。
【００２０】
好ましくは、前記回転角度θ２は、２２度乃至４０度である。または、前記回転角度θ２は、３３乃至３５度である。
【００２３】
好ましくは、前記第１の電動機または前記第２の電動機において、前記固定子として、中央部に胴部をその両端に脚部を有し両側の端面が回転の中心方向を向いた形状の鉄心が用いられ、前記回転子として、前記鉄心の一方の端面に対向して回転するＡ回転子および他方の端面に対向して回転するＢ回転子の２つの前記回転子を備え、前記Ａ回転子の前記永久磁石体と前記Ｂ回転子の前記永久磁石体とは、互いに同じ位相角で配置され、かつ、磁極の極性が互いに逆である。
【００２４】
また、電動機の制御装置であって、前記電動機は、第１の電動機と第２の電動機とが互いに連結されて構成され、前記第１の電動機および前記第２の電動機は、それぞれ、捲線を備えたＮ個（Ｎは２以上の整数）の鉄心が円周方向に沿って等間隔で配置された固定子と、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の永久磁石体が円周方向に沿って等間隔で配置された回転子と、を備え、前記回転子において、前記永久磁石体はそれぞれ円周方向に沿ってＮ極とＳ極の磁極が形成され、円周方向に隣り合う前記永久磁石体は対向する磁極面が互いに同じ極性となるように配置されており、前記制御装置は、隣り合う前記永久磁石体の対向する磁極面の間の空間に形成される磁界と前記捲線に流れる電流で生じる磁界との間の吸引力または反発力によって、前記回転子に回転トルクを発生させるように、前記捲線に電流を供給するものであり、前記第１の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角と、前記第２の電動機における前記固定子と前記回転子との位相角との差である配置ずれ角が、（１８０／Ｎ）度となるように、前記固定子および前記回転子が配置されており、ＮおよびＭはいずれも８であり、前記第１の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＡ相と４個のＢ相とに区分され、前記第２の電動機の前記鉄心の８個の前記捲線は、円周方向に沿って交互に４個のＣ相と４個のＤ相とに区分され、前記制御装置は、前記第１の電動機および前記第２の電動機の前記固定子に、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の順に移動する回転磁界が形成されるよう、前記捲線に電流を供給する。
【００２５】
好ましくは、前記制御装置は、前記鉄心の捲線に、それぞれ、前記永久磁石体が前記鉄心の端面を通過するときから所定の回転角度θ２の間において、電流を供給する。
【００２６】
好ましくは、前記回転角度θ２は、３３度乃至３５度である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、回転子に回転トルクを発生させるために捲線に流す電流の期間（回転角度）を大きくすることができ、効率を高くして小型化および高出力化を図ることができる。
【００２８】
また、請求項７の発明によると、ディテントトルクをさらに低減させることが可能であり、より高い効率の電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の電動機の側面断面図である。
【図２】図１に示す電動機の正面断面図である。
【図３】図１の一部を拡大して示す図である。
【図４】図２の一部を拡大して示す図である。
【図５】第１の電動機における鉄心と永久磁石体の配置関係を示す図である。
【図６】第２の電動機における鉄心と永久磁石体の配置関係を示す図である。
【図７】電動機における回転磁界を説明するための図である。
【図８】電動機における回転子の仮想磁極を示す図である。
【図９】電動機における回転駆動の様子を示す図である。
【図１０】電動機における回転駆動の様子の他の例を示す図である。
【図１１】遮蔽円板の例を示す図である。
【図１２】制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【図１３】制御装置による電動機の制御の様子を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１の実施形態〕
図１および図２には、本発明に係る第１の実施形態の電動機１の側面断面図および正面断面図が示され、図３および図４にはそれらの一部を拡大した図が示されている。なお、図２は、図１におけるＡＡ−ＡＡ線断面矢視図に相当する。
【００３１】
なお、これらの図は、固定子、回転子、鉄心、および永久磁石体などの配置関係を示すことを主な目的としており、電動機１における種々の部材の機械的な構造や連結関係を正確に示すものではない。機械的な構造などについては種々の公知の技術を適用することが可能である。
【００３２】
図１〜図４において、電動機１は、第１の電動機１Ｍ１および第２の電動機１Ｍ２を備え、それらの回転軸１１が共通に設けられている。
【００３３】
なお、本実施形態において、２つの電動機が一体回転するように回転軸１１が連結されたダブル電動機である。したがって、第１の電動機１Ｍ１を「電動機１Ｍ１」と、第２の電動機１Ｍ２を「電動機１Ｍ２」と、それぞれ記載することがある。
【００３４】
また、電動機１Ｍ１と電動機１Ｍ２とを区別する必要のない場合に、これらのいずれか、またはこれらの両方を指して、「電動機１Ｍ」と記載することがある。
【００３５】
フレーム２１は、ステンレス鋼のような非磁性材料によって、電動機１Ｍを機械的に維持するように設けられ、電動機１Ｍの外形を形成している。
【００３６】
回転軸１１は、フレーム２１に設けられたベアリングによって、フレーム２１に対し回転自在に支持されている。
【００３７】
電動機１Ｍ１は、Ａ電動機Ｍ１ＡとＢ電動機Ｍ１Ｂとの２つの部分によって構成される。電動機１Ｍ２は、Ａ電動機Ｍ２ＡとＢ電動機Ｍ２Ｂとの２つの部分によって構成される。
【００３８】
本実施形態において、電動機１Ｍ１と電動機１Ｍ２とは、その構成部材の構造は同じである。例えば、鉄心３１および捲線３２からなる固定子１２，１６自体の構造、永久磁石体４１を備えた回転子１３，１７の構造などは、電動機１Ｍ１と電動機１Ｍ２とで同じである。しかし、電動機１Ｍ１の固定子１２と電動機１Ｍ２の固定子１６とでは、円周方向（回転方向）における配置角（位相角）が互いに異なる。詳細は以下に述べる。
【００３９】
つまり、電動機１Ｍ１および電動機１Ｍ２は、それぞれ、捲線３２を備えたＮ個（Ｎは２以上の整数）の鉄心３１が円周方向に沿って等間隔で配置された固定子１２、１６と、Ｍ個（Ｍは２以上の整数）の永久磁石体４１が円周方向に沿って等間隔で配置された回転子１３，１７と、を備えている。なお、本実施形態において、Ｎ＝Ｍ＝８、つまりＮおよびＭはいずれも８であり、したがって８極の電動機１Ｍということになる。
【００４０】
電動機１Ｍ１における固定子１２と回転子１３との位相角γ１と、電動機１Ｍ２における固定子１６と回転子１７との位相角γ２との差である配置ずれ角δが、δ＝（１８０／Ｎ）度、本実施形態においては２２．５度となるように、これら固定子１２，１６および回転子１３，１７が配置されている。
【００４１】
また、電動機１Ｍ１および電動機１Ｍ２において、それぞれの回転子１３，１７は、軸方向から見た形状が矩形であって回転円周の接線方向（円周方向）に沿ってＮ極とＳ極の磁極が形成されたＭ個、本実施形態においては８個の前記永久磁石体４１を有する。
【００４２】
そして、回転子１３，１７において、８個の永久磁石体４１が、円周方向に隣り合う永久磁石体４１は対向する磁極面４１１が互いに同じ極性となるように配置されている。つまり、隣り合う永久磁石体４１の対向する磁極面４１１によって、これらの間の空間に形成される磁界は、その円周方向の中央位置が最も強くなり、中央位置に磁極があるかのようになる。本明細書では、この中央位置において仮想的に形成される磁極を「仮想磁極」といい、その位置つまり中央位置を「仮想磁極位置」という。
【００４３】
１つの仮想磁極は、対向する２つの磁極面４１１によってそれと同じ極性に形成されるので、それぞれの回転子１３，１７において、Ｎ極およびＳ極がそれぞれ４個ずつ、合計８個の仮想磁極が形成される。つまり、８個の永久磁石体４１によって８個の磁極（仮想磁極）が形成されることとなる。
【００４４】
本実施形態では、Ｎ＝Ｍとし、いずれも８としたが、ＮおよびＭはこれ以外の数値であってもよい。例えば、Ｎを２、３、４、６、１０、１２、１６…などとし、また、Ｍを２、４、６、１０、１２、１４、１６…などとしてもよい。これ以外の数値でもよい。また、ＮとＭが３対２の関係になるよう、つまり２Ｎ＝３Ｍとしてもよい。この場合に、例えば、Ｎを１２、Ｍを８とする。また、Ｎを８、Ｍを６とする。なお、永久磁石体４１については、隣り合って対向する磁極面４１１が互いに同じ極性となるように配置するので、Ｍは偶数となる。
【００４５】
このように、隣り合う永久磁石体４１の対向する磁極面の間の空間に形成される磁界と捲線３２に流れる電流で生じる磁界との間の吸引力または反発力によって、回転子１３，１７に回転トルクを発生させるように構成される。
【００４６】
そして、隣り合う永久磁石体４１の対向する磁極面の間における円周方向の中央位置を仮想磁極位置として、仮想磁極位置には、それを挟む２つの永久磁石体４１の対向する磁極面と同じ極性の仮想磁極が形成され、Ｍ個の永久磁石体４１によるＭ個の仮想磁極が、捲線３２に流れる電流に基づいてＮ個の鉄心３１により生じる回転磁界との間で作用し、この回転磁界に同期して回転する。
【００４７】
以下においてさらに詳しく説明する。
〔電動機１の構造についての説明〕
〔電動機１Ｍ１〕
電動機１Ｍ１は、回転軸１１、固定子１２、回転子１３、およびフレーム２１などを有する。
〔固定子〕
固定子１２は、捲線（コイル）３２を備えた複数の鉄心３１が円周方向に沿って等間隔で配置されたものである。
【００４８】
各鉄心３１は、外形がコ字形またはＵ字形の珪素鋼板を所定の厚さに積層したものであり、中央部に胴部３１１が、その両端に脚部３１２ａ，ｂが設けられた形状である。脚部３１２ａ，ｂの先端は、それぞれ長方形状の端面３１３ａ，ｂとなっており、２つの端面３１３ａ，ｂは、同じ平面上にあって回転軸１１の中心方向を向いた状態である（図３参照）。
【００４９】
捲線３２は、鉄心３１の各脚部３１２ａ，ｂにそれぞれ設けれた２つの捲線３２ａ，ｂを含む。捲線３２ａ，ｂに電流を流すことにより、鉄心３１に磁束および磁界が生じ、電磁石となる。２つの捲線３２ａ，ｂを例えば並列接続とし、鉄心３１内に同じ方向の磁束が生じるように電流を流すことにより、端面３１３ａ，ｂに互いに異なる極性の磁極が形成される。つまり、端面３１３ａ，ｂの一方がＮ極、他方がＳ極となる。
【００５０】
本実施形態では、胴部３１１が軸方向と平行に延びるように、つまり２つの脚部３１２ａ，ｂが軸方向に沿って離れた位置となるような姿勢の８個の鉄心３１が、円周上に等間隔で、つまり隣り合う鉄心３１同士の中心角が４５度（＝３６０度÷８）となるように、配置されている（図２、図４参照）。
【００５１】
つまり、各鉄心３１の中心を通りかつ固定子１２の中心つまり回転子１３の回転中心（回転軸１１の軸心）ＫＣを通過する中心線ＬＫが、互いにβ１＝４５度の中心角をなすようになっている。隣り合う鉄心３１の端面と端面との間隔は、端面の幅とほぼ同じか、または若干狭いか、または広くなってもよい。
【００５２】
最上位置にある鉄心３１（ＹＡ１）の中心線ＬＫは、垂直線であり、この垂直線を固定子１２、１６および回転子１３，１７の回転角度位置における基準線（＝０度）と考える場合がある。
〔回転子〕
回転子１３は、鉄心３１の一方の脚部３１２ａに対向するＡ回転子１３ａと、鉄心３１の他方の脚部３１２ｂに対向するＢ回転子１３ｂとからなる（図１、図３参照）。これらＡ回転子１３ａとＢ回転子１３ｂとは、一体に回転するものであり、基本的な構造は互いに同じであるので、Ａ回転子１３ａについて詳しく説明する。
【００５３】
なお、固定子１２の脚部３１２ａの側とＡ回転子１３ａとによって上に述べたＡ電動機Ｍ１Ａが構成され、固定子１２の脚部３１２ｂの側とＢ回転子１３ｂとによって上に述べたＢ電動機Ｍ１Ｂが構成される。
〔Ａ回転子〕
まず、Ａ回転子１３ａは、複数の永久磁石体４１が、円周方向に沿って等間隔で配置されたものであり、固定子１２と対向して、つまり固定子１２の複数の端面３１３ａにより形成される円周面に対向した状態で、回転軸１１とともに回転する（図２参照）。
【００５４】
本実施形態では、８個の永久磁石体４１が、円周上に等間隔で、つまり隣り合う永久磁石体４１同士の中心角β３が４５度（＝３６０度÷８）となるように、配置されている。
【００５５】
永久磁石体４１は、ネオジム（またはネオジウム）を成分として含んだ複数個の永久磁石（ネオジム磁石）が磁極方向に積み重ねられて構成され、全体として直方体の形状、つまりブロック状に形成されている。各永久磁石は、表面が滑らかとなるようにニッケルメッキが施されている。しかし、永久磁石体４１の構成として種々のものが採用可能である。例えば、１個の永久磁石で永久磁石体４１を構成してもよく、２個の永久磁石の間に磁性体からなるつなぎ鉄心を挿入して構成してもよい。
【００５６】
図４を参照して、直方体の互いに対向する２つの面が磁極面４１１であり、磁極面４１１の一方がＮ極、他方がＳ極となっている。そして、隣り合う永久磁石体４１の対向する磁極面４１１が互いに同じ極性である。Ｎ極の磁極面４１１を「磁極面４１１Ｎ」、Ｓ極の磁極面４１１を「磁極面４１１Ｓ」、と記載することがある。
【００５７】
永久磁石体４１は、その中央を通過する線（中心線）ＬＴに対して左右対称である。中心線ＬＴは、回転子１３の回転中心ＫＣを通過する線である。つまり、永久磁石体４１は、２つの磁極面４１１を結ぶ方向が回転円周の接線方向（円周方向）と一致するように配置される。
【００５８】
なお、永久磁石体４１を支持し、かつ回転軸１１とともに一体的に回転するよう連結するために、側板部材４５などが設けられている。側板部材４５は、それぞれの永久磁石体４１を軸方向の両側から挟みかつ位置決めするように凹部が設けられた円板状の部材である。側板部材４５は非磁性体でありかつ絶縁体である合成樹脂などからなっている。側板部材４５は、回転軸１１が貫通する円筒状のブシュ４７に固定されている。ブシュ４７は、キー４８によって回転軸１１と一体に回転する。
【００５９】
なお、これら側板部材４５などの材質および形状などは、上に説明した以外の種々のものとすることが可能である。
〔Ｂ回転子〕
次に、Ｂ回転子１３ｂについて説明する。
【００６０】
Ｂ回転子１３ｂは、上に述べたＡ回転子１３ａの構造と基本的に同じであるが、永久磁石体４１の極性が互いに異なる。
【００６１】
すなわち、Ｂ回転子１３ｂ、つまり回転子１３における鉄心３１の脚部３１２ｂに対向する部分は、Ａ回転子１３ａと同様に、複数の永久磁石体４１が円周方向に沿って等間隔で配置されたものであり、固定子１２と対向した状態で、つまり固定子１２の複数の端面３１３ｂにより形成される円周面に対向した状態で、回転軸１１とともに回転する。
【００６２】
また、Ａ回転子１３ａとＢ回転子１３ｂとは、正面方向、つり回転軸１１に沿った方向から見たときに、永久磁石体４１の配置が互いに一致して一直線上に重なるように配置されており、したがってそれぞれの中心線ＬＴも互いに一致して重なる。
【００６３】
永久磁石体４１の極性について、Ｂ回転子１３ｂでは、Ａ回転子１３ａにおける同じ回転角度位置の永久磁石体４１の極性に対して逆となっている。つまり、Ｂ回転子１３ｂでは、図２における「Ｎ」と「Ｓ」とを入れ替えた極性となる。
〔電動機１Ｍ２〕
次に、電動機１Ｍ２について説明する。
【００６４】
電動機１Ｍ２は、上に述べたように、固定子１６および回転子１７の構成部材の構造は、電動機１Ｍ１の場合と同じである。相違点は、電動機１Ｍ２の固定子１６の配置された位相角が、電動機１Ｍ１の固定子１２に対して矢印ＤＳの方向に配置位相角β４＝２２．５度ずれている点である。また、図１に示すように、回転子１７はＡ回転子１７ａとＢ回転子１７ｂとからなる。
【００６５】
すなわち、図２および図４において、電動機１Ｍ１の固定子１２の８個の鉄心３１は実線で示され、電動機１Ｍ２の固定子１６の８個の鉄心３１は二点鎖線で示されている。図で分かるように、電動機１Ｍ２の固定子１６の８個の鉄心３１（二点鎖線で示される）の配置角は、電動機１Ｍ１の固定子１２の８個の鉄心３１（実線で示される）の配置角に対して、矢印ＤＳの回転方向に配置位相角β４＝２２．５度だけずれでいる。
【００６６】
具体的には、図４における電動機１Ｍ１の最上位置にある鉄心３１（ＹＡ１）の中心線ＬＫ、つまり垂直線に対して、電動機１Ｍ２の最上位置にある鉄心３１（ＹＣ１）の中心線ＬＫは、矢印ＤＳの回転方向に配置位相角β４＝２２．５度だけずれでいる。
【００６７】
これに対し、電動機１Ｍ１の回転子１３と電動機１Ｍ２の回転子１７とは、永久磁石体４１の円周方向に沿った配置が互いに一致している。つまり、永久磁石体４１については同じ位相角で配置されており、配置位相角β５は０度である。
【００６８】
すなわち、図２および図４に示す状態において、電動機１Ｍ１における固定子１２と回転子１３との位相角γ１を、最上位置にある鉄心３１（ＹＡ１）の中心線ＬＫと永久磁石体４１の中心線ＬＴとのなす角度を矢印ＤＳの方向に計った角度とすると、位相角γ１は０度である。電動機１Ｍ２における固定子１６と回転子１７との位相角γ２を、最上位置よりも矢印ＤＳの前方側に配置された鉄心３１（ＹＣ１）の中心線ＬＫと永久磁石体４１の中心線ＬＴとのなす角度を矢印ＤＳの方向に計った角度とすると、位相角γ２は２２．５度である。したがって、位相角γ１と位相角γ２との差である配置ずれ角δ（＝｜γ１−γ２｜）は、δ＝２２．５−０＝２２．５度である。
【００６９】
なお、回転子１３，１７は一体に回転するので、回転子１３，１７がどのような角度位置にあっても、位相角γ１と位相角γ２との関係（差の値）は同じであり、配置ずれ角δは常に２２．５度で一定である。つまり、永久磁石体４１についての配置位相角β５は０度であるので、鉄心３１についての配置位相角β４がそのまま配置ずれ角δとなる。
【００７０】
すなわち、配置ずれ角δを（１８０／Ｎ）度、つまり２２．５度とするためには、電動機１Ｍ１と電動機１Ｍ２とにおいて、固定子１２、１６および回転子１３，１７が配置される角度位置が所定の関係にあればよい。
【００７１】
例えば、電動機１Ｍ１と電動機１Ｍ２とにおいて、鉄心３１の配置位相角β４つまり固定子１２、１６の配置位相角β４と、永久磁石体４１の配置位相角β５つまり回転子１３，１７の配置位相角β５との和であるβ４＋β５が、２２．５度となればよい。
【００７２】
本実施形態の電動機１では、固定子１２、１６の配置位相角β４を２２．５度とし、回転子１３，１７の配置位相角β５を０度とした。
【００７３】
しかし、例えば、固定子１２、１６の配置位相角β４を１５度とし、回転子１３，１７の配置位相角β５を７．５度としてもよい。また、固定子１２、１６の配置位相角β４を０度とし、回転子１３，１７の配置位相角β５を２２．５度としてもよい。
【００７４】
つまり、電動機１Ｍ２の永久磁石体４１を電動機１Ｍ１の永久磁石体４１に対して矢印ＤＳと反対方向にずらせ、その配置位相角β５を２２．５度とした場合には、電動機１Ｍ１の鉄心３１と電動機１Ｍ２の鉄心３１についての配置位相角β４を０度とすることにより、配置ずれ角δは２２．５度となる。
〔永久磁石の極性などについての説明〕
図５には、第１の実施形態の電動機１の第１の電動機（電動機１Ｍ１）における鉄心１３と永久磁石体４１の配置関係が、図６には、第２の電動機（電動機１Ｍ２）における鉄心１６と永久磁石体４１の配置関係が、図７には、電動機１における回転磁界を説明するための図が、図８には、電動機１における回転子１３，１７の仮想磁極Ｊを示す図が、図９には、電動機１における回転駆動の様子を示す図が、図１０には、電動機１における回転駆動の様子の他の例を示す図が、それぞれ示されている。
【００７５】
なお、図５および図６は、図１のＡＡ−ＡＡ線、ＣＣ−ＣＣ線の各位置における断面矢視図に相当し、図７および図８はいずれも、図５および図６を重ね合わせて表示したものである。
【００７６】
また、図２、図４〜図８においては、捲線３２に電流を流すことなく、かつ回転軸１１に外部からの回転力を与えることのない自由状態において、回転子１３，１７が取り得る回転角度位置の１つの状態が示されている。
【００７７】
上においても説明したように、図５において、鉄心３１の中心線ＬＫは、互いにβ１（＝４５度）の中心角をなす。永久磁石体４１の中心線ＬＴは、互いにβ３（＝４５度）の中心角をなす。また、図５の状態では、固定子１２と回転子１３との位相角γ１が０度である。
【００７８】
図６において、鉄心３１の中心線ＬＫは、互いにβ１（＝４５度）の中心角をなす。永久磁石体４１の中心線ＬＴは、互いにβ３（＝４５度）の中心角をなす。また、図６に示す状態では、固定子１６と回転子１７との位相角γ２は２２．５度である。
【００７９】
また、図５において、最上位置にある鉄心３１を「ＹＡ１」とし、矢印ＤＳの方向に沿って、１つおきに「ＹＡ２」「ＹＡ３」「ＹＡ４」とする。「ＹＡ１」の鉄心３１の矢印ＤＳの方向に１つ目の鉄心３１を「ＹＢ１」とし、矢印ＤＳの方向に沿って、１つおきに「ＹＢ２」「ＹＢ３」「ＹＢ４」とする。
【００８０】
図６において、最上位置よりも矢印ＤＳの前方側に配置された鉄心３１を「ＹＣ１」とし、矢印ＤＳの方向に沿って、１つおきに「ＹＣ２」「ＹＣ３」「ＹＣ４」とする。「ＹＣ１」の鉄心３１の矢印ＤＳの方向に１つ目の鉄心３１を「ＹＤ１」とし、矢印ＤＳの方向に沿って、１つおきに「ＹＤ２」「ＹＤ３」「ＹＤ４」とする。
【００８１】
図７において、最上位置にある「ＹＡ１」の鉄心３１から矢印ＤＳの方向に連続して隣り合う４つの鉄心３１を１組の鉄心群とすると、１〜４の４組の鉄心群に区画される。また、各組みの鉄心群について、４つの鉄心３１は、矢印ＤＳの方向に、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相ということになる。
【００８２】
すなわち、電動機１Ｍ１の鉄心３１の８個の捲線３２は、矢印ＤＳの円周方向に沿って交互に４個のＡ相と４個のＢ相とに区分されている。また、電動機１Ｍ２鉄心３１の８個の捲線３２は、矢印ＤＳの円周方向に沿って交互に４個のＣ相と４個のＤ相とに区分されている。これら、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の鉄心３１は、順次、２２．５度（＝β４）ずつずれている。
【００８３】
４組の鉄心群に対して同時に、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の順に捲線３２に電流を流して励磁することにより、矢印ＤＳの方向の回転磁界が生じる。つまり、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の順に移動する回転磁界が形成される。Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の１サイクル（電気角で３６０度）で、磁界が４分の１回転（機械角で９０度回転）するので、励磁の４サイクルで磁界（回転磁界）が１回転する。この回転磁界によって、回転子１３，１７の永久磁石体４１またはそれらによる仮想磁極Ｊが吸引または反発し、回転磁界と同じ方向に同期して回転駆動する。
【００８４】
図８において、仮想磁極Ｊが黒丸または白丸で示されている。黒丸はＮ極の仮想磁極Ｊ、白丸はＳ極の仮想磁極Ｊである。Ｎ極の仮想磁極Ｊを「仮想磁極ＪＮ」、Ｓ極の仮想磁極Ｊを「仮想磁極ＪＳ」と記載することがある。
【００８５】
図８に示すように、円周方向に沿って、仮想磁極ＪＮと仮想磁極ＪＳとが交互に４個ずつ現れる。回転子１３，１７の磁極数は８極ということになる。つまり、８個の永久磁石体４１によって８個の磁極（仮想磁極Ｊ）が形成されている。
【００８６】
本実施形態では、８個の、つまり４個の２倍の永久磁石体４１を用いて、同じ８個の磁極（仮想磁極Ｊ）を形成したものである。これにより、磁極（仮想磁極Ｊ）の強さが増大し、磁界が広い範囲に及ぶ。
【００８７】
これに対して、仮に、例えば、図８に示す８個の永久磁石体４１の磁極を、それぞれの磁極の極性が回転方向に対して同じとなるようにした場合には、隣り合う永久磁石体４１の対向する磁極面４１１は互いに異なる極性となり、したがって１６個の磁極が形成されることとなる。また、４個の永久磁石体４１を用いて同様の構成とした場合には、８個の磁極が形成されることとなる。
【００８８】
つまり、対向する磁極面４１１が互いに異なる極性となるようにした場合には、４個の永久磁石体４１で８個の磁極が形成されることとなるが、本実施形態では、対向する磁極面４１１が互いに同じ極性となるようにすることによって、８個の永久磁石体４１で８個の磁極（仮想磁極Ｊ）を形成したものであり、４個の永久磁石体４１を用いて８個の磁極を形成する場合と比べて磁極（仮想磁極Ｊ）の強さが増大する。
【００８９】
このように、本実施形態では、８個の永久磁石体４１を用いて、同じ８個の磁極（仮想磁極Ｊ）を形成したので、仮想磁極Ｊに磁界が集まって磁極の強さが大きくなり、また仮想磁極Ｊの近辺において強い磁界が広い範囲にわたって形成される。そのため、仮想磁極Ｊと鉄心３１との間の磁気作用がより増大し、回転トルクが増大するのである。
【００９０】
次に、図９および図１０を参照して、電動機１における回転トルクの発生原理について説明する。図９は左方向回転の場合、図１０は右方向回転の場合を示す。
【００９１】
図９（Ａ）には、１つの永久磁石体４１が最上位置にある「ＹＡ１」の鉄心３１と対向した状態が示されている。つまり、鉄心３１の中心線ＬＫと永久磁石体４１の中心線ＬＴとが一致した状態である。
【００９２】
最上位置の永久磁石体４１は、図の右側がＳ極、左側がＮ極である。つまり、「ＹＡ１」の鉄心３１の右側に仮想磁極ＪＳが、左側に仮想磁極ＪＮが、それぞれ形成されている。この状態で、「ＹＡ１」の鉄心３１の捲線３２に電流を流し、鉄心３１の端面がＮ極となるように励磁する。
【００９３】
そうすると、「ＹＡ１」のＮ極と仮想磁極ＪＮとの間は反発し、仮想磁極ＪＳとの間は吸引するので、回転子１３，１７は左方向（矢印ＤＳの方向）に回転する。つまり左方向に回転起動する。このときの回転トルクは、仮想磁極Ｊが強力であること、反発と吸引との両方の作用によることなどから、大きなものとなる。
【００９４】
また、回転子１３，１７が回転している間において、回転角度が大きくならない範囲で、「ＹＡ１」のＮ極と仮想磁極Ｊとの反発、吸引による回転トルクが発生する。例えば、吸引作用は、仮想磁極ＪＳが「ＹＡ１」の鉄心３１の端面に達するまでは確実に発揮され、次の永久磁石体４１のＳ極が鉄心３１の端面に達する手前まで発揮される可能性もある。
【００９５】
図９（Ｂ）に示す状態は、図９（Ａ）に示す状態から回転子１３，１７が左方向にオン角度θ２だけ回転した状態である。この状態では、仮想磁極ＪＳは「ＹＡ１」の鉄心３１の端面を通過しているが、次の永久磁石体４１との間ではそのＳ極との間に吸引力による回転トルクが依然として発生しているといえる。
【００９６】
このように、「ＹＡ１」のＮ極と仮想磁極Ｊとの磁気作用によって回転トルクが発生する回転角度範囲が広く、効率よく回転トルクを発生させることができる。
【００９７】
したがって、回転子１３，１７に回転トルクを発生させるために捲線３２に流す電流の期間（回転角度）を大きく（広く）することができ、回転トルクが発生する効率が高くなり、電動機１の小型化および高出力化を図ることができる。
【００９８】
図９において、「ＹＡ１」の鉄心３１の捲線３２への電流は、例えば、図９（Ａ）の状態でオンを開始し、オン角度θ２回転した図９（Ｂ）の状態でオフにする。オン角度θ２は、２２度乃至４０度、例えば３３度乃至３５度、さらに具体的には例えば３４度とすることができる。
【００９９】
図９の例では、捲線３２への電流のオンを、図９（Ａ）の状態つまり鉄心３１の中心線ＬＫと永久磁石体４１の中心線ＬＴとが一致したときとしたが、永久磁石体４１の中心線ＬＴが鉄心３１の中心線ＬＫよりも右側にあるときとしてもよい。
【０１００】
つまり、図９（Ａ）に示す状態よりも、仮想磁極ＪＮが「ＹＡ１」の鉄心３１にもっと近い位置にあるときに電流をオンしてもよい。例えば、永久磁石体４１のＮ極の角部が鉄心３１の中心線ＬＫと一致したとき、または、仮想磁極ＪＮが鉄心３１の中心線ＬＫと一致したときに、「ＹＡ１」の鉄心３１の捲線３２への電流をオンすることも可能である。このようにした場合に、オン角度θ２を、４５度、またはそれ以上に広くすることが可能である。
【０１０１】
図１０（Ａ）（Ｂ）に示す図は、図９（Ａ）（Ｂ）に示す図と大体において左右に線対称となっている。以下、相違点を中心に説明する。
【０１０２】
図１０（Ａ）において、最上位置の永久磁石体４１は、図の右側がＮ極、左側がＳ極である。この状態で、「ＹＡ１」の鉄心３１の捲線３２に電流を流し、鉄心３１の端面がＮ極となるように励磁する。そうすると、回転子１３，１７は右方向（矢印ＤＲの方向）に回転する。つまり右方向に回転起動する。
【０１０３】
図１０（Ｂ）に示す状態は、図１０（Ａ）に示す状態から回転子１３，１７が右方向にオン角度θ２だけ回転した状態である。つまり、「ＹＡ１」のＮ極と仮想磁極Ｊとの磁気作用によって右方向への回転トルクが発生する。
【０１０４】
この場合も、回転子１３，１７に回転トルクを発生させるために捲線３２に流す電流の期間（回転角度）を大きくすることができ、回転トルクが発生する効率が高くなり、電動機１の小型化および高出力化を図ることができる。
【０１０５】
図９（Ａ）と図１０（Ａ）との相違は、回転子１３，１７の初期角度位置が４５度異なる点であり、この相違によって回転方向が互いに逆になる。つまり、回転子１３，１７の初期角度位置を制御することにより、捲線３２への同じ電流制御によって回転方向を逆にすることができる。
【０１０６】
また、回転子１３，１７の初期角度位置が図１０（Ａ）に示す状態であっても、捲線３２に流す電流の向きが逆になるように電流制御することによって、図９（Ａ）の場合と同じ矢印ＤＳ方向に回転させることができる。つまり、回転子１３，１７の初期角度位置を何らかの方法で検出すれば、電流制御によって電動機１を起動することができ、したがって起動可能な初期角度位置の範囲が広い。
【０１０７】
次に、電動機１におけるディテントトルクについて説明する。
【０１０８】
永久磁石体４１と鉄心３１との間には、永久磁石体４１の磁力による吸引力が作用し、これによってディテントトルク（コギングトルク）が発生する。ディテントトルクの大きさと方向を含むパターンは、電動機１Ｍ１および電動機１Ｍ２のそれぞれにおいて、隣り合う２つの鉄心３１の中心角β１（＝４５度）ごとに繰り返される。しかし、電動機１Ｍ１と電動機１Ｍ２とでは配置ずれ角δが２２．５度であり、これによって電動機１Ｍ１に発生するディテントトルクと電動機１Ｍ２に発生するディテントトルクとが互いに打ち消し合い、全体のディテントトルクが大幅に低減されることとなる。
【０１０９】
つまり、電動機１Ｍ１の回転子１３と電動機１Ｍ１の回転子１７とは、永久磁石体４１によるディテントトルクの変化について、互いに逆の位相であるということになり、それぞれのディテントトルクが互いに打ち消し合って、合成されたディテントトルクはゼロになるか、または大幅に低減される。
【０１１０】
ディテントトルクが低減されることにより、電動機１の効率が向上する。例えば、回転子１３，１７の直径が１００ｍｍの電動機１を用いて試験を行ったところ、電動機１Ｍ１または電動機１Ｍ２を単独で用いた場合の出力トルクに対し、これらを連結して図に示す電動機１として用いた場合の出力トルクは、２倍ではなく、２．５〜２．６倍程度に増大した。
【０１１１】
このように、第１の実施形態の電動機１では、Ａ相、Ｃ相、Ｂ相、Ｄ相の４相による回転磁界を、電動機１Ｍ１にはＡ相とＢ相を、電動機１Ｍ２にはＣ相とＤ相を、それぞれ担当させ、一体に連結された回転子１３，１７を回転駆動するように構成される。そして、電動機１Ｍ１における回転子１３のディテントトルクと電動機１Ｍ２における回転子１６のディテントトルクとを相殺することにより、全体のディテントトルクを大幅に低減したのである。
【０１１２】
なお、上に述べた実施形態において、電動機１Ｍを２つの電動機１Ｍ１，１Ｍ２によって構成した。しかし、いずれか一方を発電機とすることにより電動発電機として構成してもよく、また、両方を発電機としてもよい。いずれの場合も、ディテントトルクが大幅に低減され、効率が向上する。
〔制御などに関して〕
〔電動機における制御〕
次に、電動機１の制御について説明する。
【０１１３】
図１および図１１において、回転軸１１の回転角度位置を検出するために、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄが設けられている。回転軸１１には、遮蔽円板６２が取り付けられて一体に回転し、遮蔽円板６２の回転角度位置によって、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンオフする。
【０１１４】
つまり、フレーム２１の端面に対して、取付け板６３が、取り付け用の長孔６３ａ，６３ａ…を利用してネジなどにより固定されている。取付け板６３には、４個のフォトインタラプタ６１ａ〜ｄがネジによって取り付けられている。図１１に示すように、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄは、左回転方向に沿って、フォトインタラプタ６１ｂ，６１ｄ，６１ａ，６１ｃの順に、互いに２２．５度（＝β４）の等間隔で取り付けられている。
【０１１５】
遮蔽円板６２には、４つのスリット６２Ｓ１〜４が、互いに９０度の等間隔で設けられ、スリット６２Ｓ１〜４がフォトインタラプタ６１ａ〜ｄの位置にきたときに、それに対応したフォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンする。フォトインタラプタ６１ａ〜ｄのオンオフ信号に基づいて、回転軸１１の回転角度位置、つまり回転子１３，１７の回転角度位置が検出される。
【０１１６】
図１１に示す遮蔽円板６２では、各スリット６２Ｓ１〜４の開口部の中心角θ１が３４度であり、したがって、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄは、遮蔽円板６２の１回転において、４回にわたって角度θ１（＝３４度）の範囲においてオンする。角度θ１は、３４度以外に種々変更し設定することができる。例えば、３３〜３５度の範囲、例えば３３度、３５度、また、２２〜４０度の範囲、例えば２２度、２２．５度、２５度、３０度、３６度、４０度、その他の角度に設定することができる。
【０１１７】
取付け板６３を取り付ける回転角度位置を調整することにより、４個のフォトインタラプタ６１ａ〜ｄの全体の回転角度位置を調整することができ、これにより、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンするタイミングを調整することができる。つまり、回転子１３，１７に対してフォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンする回転角度位置を調整することができる。スリット６２Ｓ１〜４の周縁部には、スリット６２Ｓ１〜４とフォトインタラプタ６１ａ〜ｄとの角度位置関係を確認するための目盛り６２Ｍが設けられている。
【０１１８】
なお、取付け板６３を取り付けるフォトインタラプタ６１ａ〜ｄのそれぞれの回転角度位置を、個別に調整できるようにしてもよい。
【０１１９】
図１１に示す遮蔽円板６２のスリット６２Ｓ１〜４の回転角度位置は、上に述べた図４〜図８に示す回転子１３，１７の回転角度位置に対応しており、この状態で連結されて一体的に回転する。
【０１２０】
図１１に示す状態では、最上位置のスリット６２Ｓ１によってフォトインタラプタ６１ａがオンを開始し、遮蔽円板６２が矢印ＤＳの方向へ角度θ１だけ回転する間、オンが維持される。遮蔽円板６２が矢印ＤＳの方向へ２２．５度回転すると、次にフォトインタラプタ６１ｃがオンを開始し、その位置からさらに角度θ１だけ回転する間、オンが維持される。そして、遮蔽円板６２が矢印ＤＳの方向へ２２．５度回転すると、今度は次のスリット６２Ｓ２によってフォトインタラプタ６１ｂ、６１ｄが順次オンとなり、それぞれ角度θ１の範囲においてオンが維持される。
【０１２１】
このように、遮蔽円板６２の矢印ＤＳの方向への回転により、図１１の位置から、フォトインタラプタ６１ａ，６１ｃ，６１ｂ，６１ｄの順に、それぞれ角度θ１の範囲でオンする。
【０１２２】
なお、遮蔽円板６２を取り付けた回転角度位置を調整することにより、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンするタイミングを調整することができる。例えば、遮蔽円板６２を矢印ＤＳの方向に角度θ３だけ回転させてフォトインタラプタ６１ａがフォトインタラプタ６１ａＴで示される位置となるようにすると、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄのオンするタイミングは、それぞれ角度θ３だけ遅れる。フォトインタラプタ６１ａ〜ｄのオンするタイミングを遅らせまたは早くすることにより、電動機１Ｍの出力トルクを調整することができる。本実施形態では、トルク調整可能な角度θ３の範囲は、２０度程度である。
【０１２３】
また、遮蔽円板６２のスリット６２Ｓ１〜４の回転角度位置を変更することによって、電動機１Ｍの回転駆動方向を逆にすることができる。例えば、遮蔽円板６２を、図１１に示す最上位置のスリット６２Ｓ１の右端がフォトインタラプタ６１ａの中央に位置するように調整すると、回転子１３，１７の回転方向は矢印ＤＳとは逆方向になる。
【０１２４】
図１２には制御装置７１の構成の例が示され、図１３には制御装置７１による電動機１Ｍの捲線３２の電流のオンオフの制御の様子が示されている。
【０１２５】
図１２において、制御装置７１は、ゲート制御部７２およびスイッチング部７３を備える。スイッチング部７３は、Ａ相スイッチング部７３Ａ、Ｃ相スイッチング部７３Ｃ、Ｂ相スイッチング部７３Ｂ、およびＤ相スイッチング部７３Ｄを有する。
【０１２６】
ゲート制御部７２は、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄの出力する信号Ｓ１ａ〜ｄに基づいて、電動機１Ｍの各捲線３２に流す電流をオンオフするためのタイミング信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｃ，Ｓ２Ｂ，Ｓ２Ｄを作成する。
【０１２７】
つまり、図９（Ａ）に示すように、右側がＳ極である永久磁石体４１の中心線ＬＴが、各相に対応する鉄心ＹＡ，ＹＣ，ＹＢ，ＹＤの中心線ＬＫと一致したときに、またはその若干の回転角度を前後したときに、対応するスイッチング部７３Ａ，７３Ｃ，７３Ｂ，７３Ｄがオンするように制御する。そして、それぞれオンした後、オン角度θ２だけ回転したときに、それぞれ対応するスイッチング部７３Ａ，７３Ｃ，７３Ｂ，７３Ｄがオフするように制御する。
【０１２８】
ここでのオン角度θ２は、永久磁石体４１および鉄心３１の形状、配置、負荷の大きさなどによって異なり、最適のオン角度θ２となるように調整される。本実施形態では、θ２＝３４度（機械角）となるように調整されるが、３４度以外の適当な角度とすることが可能である。
【０１２９】
また、オン角度θ２を、θ２＝θ１とし、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンする角度θ１と一致させることができる。つまり、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄがオンする角度θ１とスイッチング部７３Ａ，７３Ｃ，７３Ｂ，７３Ｄがオンするオン角度θ２とを一致させてもよい。この場合に、ゲート制御部７２は、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄの信号Ｓ１ａ〜ｄのタイミングに合わせて、タイミング信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｃ，Ｓ２Ｂ，Ｓ２Ｄを出力すればよい。例えば、フォトインタラプタ６１ａ〜ｄの信号Ｓ１ａ〜ｄをそのままタイミング信号Ｓ２Ａ，Ｓ２Ｃ，Ｓ２Ｂ，Ｓ２Ｄとして出力してもよい。
【０１３０】
各相のスイッチング部７３Ａ，７３Ｃ，７３Ｂ，７３Ｄの出力端子には、それぞれに対応する相の鉄心ＹＡ，ＹＣ，ＹＢ，ＹＤの捲線３２が並列に接続されている。各相のスイッチング部７３がオンすることにより、捲線３２に電流が流れ、対応する鉄心ＹＡ〜ＹＤが励磁される。鉄心ＹＡ〜ＹＤの端面と仮想磁極Ｊとの間で反発力または吸引力が生じ、これによって回転トルクが発生し、回転軸１１が回転駆動される。
【０１３１】
制御装置７１には、電源を供給するための端子ＴＢ１，２が設けられ、端子ＴＢ１，２に直流電源が接続される。直流電源として、例えば、電圧が１２ボルト、２４ボルト、３４ボルト程度、またはそれ以上の電圧の安定化直流電源、またはバッテリーなどを用いることができる。
【０１３２】
その他、回転軸１１、固定子１２，１６、回転子１３，１７、フレーム２１、鉄心３１、捲線３２、永久磁石体４１、電動機１Ｍ１，１Ｍ２、または電動機１の各部または全体の構成、構造、形状、個数、配置、方向、極性などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。各実施例の構成、構造、形状、個数などを相互に入れ替えて組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１  電動機
１Ｍ１  電動機（第１の電動機）
１Ｍ２  電動機（第２の電動機）
１１  回転軸
１２，１６  固定子
１３，１７  回転子
２１  フレーム
３１  鉄心
３２  捲線
４１  永久磁石体
４１１  磁極面
７１  制御装置
Ｊ，ＪＮ，ＪＳ  仮想磁極
ＬＴ  中心線
ＬＫ  中心線
θ１  スリットの中心角
θ２  オン角度
β１  鉄心の中心角
β４  鉄心についての配置位相角
γ１，γ２  位相角
δ  配置ずれ角
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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