(57)【要約】【課題】外部電力を必要とせず、常時回転させても省エネルギーが図れ、長時間連続運転してもブラシの交換が必要なく、長寿命で故障のないソーラ発電ブラシレス直流モータ装置を提供する。【解決手段】本ソーラ発電ブラシレス直流モータ装置は、複数のコイル及び複数の界磁用永久磁石を具備し、ソーラ発電部からコイルに給電してロータを回転させ、ソーラ発電部は透光部が設けられた遮蔽板と、複数に分割されたソーラシェルセグメントが設けられたソーラ発電ディスクを有し、このソーラ発電ディスクと前記遮蔽板を相対的に回転させ、順次前記透光部からの光をソーラシェルセグメントに受光して、ソーラシェルセグメントに直接結線された前記複数のコイルに順次給電し、ロータを回転させる。【選択図】  図１
2005184894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイル及び複数の界磁用永久磁石を具備し、ソーラ発電部から前記コイルに給電してステータとの間に発生する磁力によりロータを回転させる直流ブラシレスモータ装置において、前記ソーラ発電部は透光部が設けられた遮蔽板と、複数に分割されたソーラシェルセグメントが設けられたソーラ発電ディスクを有し、このソーラ発電ディスクと前記遮蔽板を相対的に回転させ、順次前記透光部からの光をソーラシェルセグメントに受光して、ソーラシェルセグメントに直接結線された前記複数のコイルに順次給電し、ロータを回転させることを特徴とするソーラ発電ブラシレス直流モータ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置において、前記ステータは固定軸を有し、前記ロータは複数の界磁用永久磁石を有し、前記ステータはソーラシェルセグメントに直接結線され給電される複数のコイルが設けられ前記固定軸に取り付けられたコイルディスクを有し、前記ロータは前記コイルディスクにギャップを有して対向して配置された前記界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレートと、前記コイルディスクにギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレートを有することを特徴とするソーラ発電ブラシレス直流モータ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置において、前記ステータは固定軸を有し、前記ロータは複数の界磁用永久磁石を有し、前記ステータは前記コイルディスクにギャップを有して対向して配置された前記界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレートと、前記コイルディスクにギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレートを有し、前記ロータはソーラシェルセグメントに直接結線され給電される複数のコイルが設けられ前記固定軸に取り付けられたコイルディスクを有することを特徴とするソーラ発電ブラシレス直流モータ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置において、前記ロータは回転軸、この固定軸に取り付けられソーラシェルセグメントに直接結線されて給電される複数のコイルが設けられてコイルディスクを有し、前記ステータはコイルディスクにギャップを有して対向して配置された界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレートと、前記コイルディスクにギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレートを有することを特徴とするソーラ発電ブラシレス直流モータ装置。
【請求項５】
前記遮蔽板は、直線上に設けられた２個の透光部が設けられ、前記ソーラシェルセグメントは６個設けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置。
【請求項６】
前記透光部の周囲の一部あるいは全部に遮光用突条が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソーラ発電部から給電される直流ブラシレスモータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に回転体の表面に文字、絵あるいは写真などの表示を施し、これを回転させて、そのディスプレイ効果を向上させるために回転させることが行われている。回転体を回転させる動力源に商用電源を用いる交流モータ、または、直流電源を用いる場合にはブラシ、コミュータを有する直流モータを用いていた（特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のディスプレイ装置のモータは、常時回転させている場合には、多くの消費電力を要し、また長時間連続運転することにより、ブラシが消耗し、故障の原因となり、さらに、ブラシの交換が必要となる。
【０００４】
なお、特許文献２には、アウターロータ型電動機に関する提案がなされているが、この電動機は、外部電源を用いるため、また長時間連続運転すると、大きな消費電力量になる。
【特許文献１】特開２００２−１１９７７３号公報（段落［０００５］、図３）
【特許文献２】特開２００３−２１９５９８号公報（段落［０００２］、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、外部電力を必要とせず、常時回転させても省エネルギーが図れ、長時間連続運転してもブラシの交換が必要なく、長寿命で故障のないソーラ発電ブラシレス直流モータ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、複数のコイル及び複数の界磁用永久磁石を具備し、ソーラ発電部から前記コイルに給電してステータとの間に発生する磁力によりロータを回転させる直流ブラシレスモータ装置において、前記ソーラ発電部は透光部が設けられた遮蔽板と、複数に分割されたソーラシェルセグメントが設けられたソーラ発電ディスクを有し、このソーラ発電ディスクと前記遮蔽板を相対的に回転させ、順次前記透光部からの光をソーラシェルセグメントに受光して、ソーラシェルセグメントに直接結線された前記複数のコイルに順次給電し、ロータを回転させることを特徴とするソーラ発電ブラシレス直流モータ装置が提供される。これにより、外部電力を必要とせず、常時回転させても省エネルギーが図れ、長時間連続運転してもブラシの交換が必要なく、長寿命で故障のないソーラ発電ブラシレス直流モータ装置が実現される。
【０００７】
好適な一例では、前記ステータは固定軸を有し、前記ロータは複数の界磁用永久磁石を有し、前記ステータはソーラシェルセグメントに直接結線され給電される複数のコイルが設けられ前記固定軸に取り付けられたコイルディスクを有し、前記ロータは前記コイルディスクにギャップを有して対向して配置された前記界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレートと、前記コイルディスクにギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレートを有する。
【０００８】
また、他の好適な一例では、前記ステータは固定軸を有し、前記ロータは複数の界磁用永久磁石を有し、前記ステータは前記コイルディスクにギャップを有して対向して配置された前記界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレートと、前記コイルディスクにギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレートを有し、前記ロータはソーラシェルセグメントに直接結線され給電される複数のコイルが設けられ前記固定軸に取り付けられたコイルディスクを有する。
【０００９】
また、他の好適な一例では、前記ロータは回転軸、この固定軸に取り付けられソーラシェルセグメントに直接結線されて給電される複数のコイルが設けられてコイルディスクを有し、前記ステータはコイルディスクにギャップを有して対向して配置された界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレートと、前記コイルディスクにギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレートを有する。
【００１０】
また、他の好適な一例では、前記遮蔽板は、直線上に設けられた２個の透光部が設けられ、前記ソーラシェルセグメントは６個設けられる。これにより、滑らかで緩やかな回転が得られ、中立点不起動も生じない。
【００１１】
また、他の好適な一例では、前記透光部の周囲の一部あるいは全部に遮光用突条が形成されている。これにより、遮光すべきソーラシェルセグメントに光が到達するのを効果的に防止でき、回転力の向上が図れる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るソーラ発電ブラシレス直流モータ装置によれば、外部電力を必要とせず、常時回転させても省エネルギーが図れ、長時間連続運転してもブラシの交換が必要なく、長寿命で故障のないソーラ発電ブラシレス直流モータ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るソーラ発電ブラシレス直流モータ装置の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るソーラ発電ブラシレス直流モータ装置の第１実施形態の縦断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係る本ソーラ発電ブラシレス直流モータ装置１は、ソーラ発電部２と、このソーラ発電部２から給電されるモータ部３を有し。このモータ部３は、コイル４１及び固定軸４２を有するステータ４と、界磁用永久磁石５１が設けられたロータ５を有している。
【００１６】
図１及び図２に示すように、ソーラ発電部２は、透光部２１ａが設けられ、かつロータ５に取り付けられて回転される遮蔽板２１と、この遮蔽板２１の回転に伴い複数のソーラシェルセグメント２２ａが順次透光部２１ａを介して受光し、固定軸４２に取り付けられたソーラ発電ディスク２２を有している。
【００１７】
また、遮蔽板２１には透光部２１ａが直線上に２個設けられ、図３に示すように、透光部２１ａの外周の一部あるいは全部に遮光用突条２１ａを形成し、その内側に反射用銀紙２１ｃを貼付するのが好ましい。これにより、図９で確認されるように、遮光すべきソーラシェルセグメント２２ａに光が到達するのを効果的に防止でき、回転力の向上が図れる。
【００１８】
図４に示すように、ソーラ発電ディスク２２には、扇状のソーラシェルセグメント２２ａ（２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３）が例えば６個等間隔（６０°毎）で配置され、直線状に対向する２個のソーラシェルセグメント２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３が対をなし、３対のソーラシェルセグメント２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３は、図１及び図５に示すように、対毎に別個の３個のコイル４１（４１ｘ、４１ｙ、４１ｚ）に直接結線されている。これにより、図６に示すように、１２０°毎の起電力が得られロータ５、フレーム９に断続的な回転でなく、滑らかな回転を与えることができ、また、中立点不起動も生じない。
【００１９】
また、図１及び図２に示すように、固定軸４２に固定されたステータ４のコイルディスク４３には、３個のコイル４１ｘ、４１ｙ、４１ｚが等間隔で取り付けられており、共に固定軸４２に取り付けられたコイル４１とソーラシェルセグメント２２ａとが上記のように電線２２ｂにより直接結線されており、界磁用永久磁石５１が設けられたロータ５の回転の障害にならないようになっている。
【００２０】
さらに、図１に示すように、ロータ５はコイルディスク４３にギャップを有して対向し、隣接する磁石と逆の磁極になるように等間隔で配置された４個の界磁用永久磁石５１及びこの永久磁石５１の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレート５２と、コイルディスク４３にギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレート５３を有している。ロータ５はフレーム９を介して被回転体（図示せず）に取り付けられる。
【００２１】
次に第１実施形態のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置の回転について説明する。
【００２２】
図２、図４及び図６に示すように、透光部２１ａに位置する第１の１対のソーラシェルセグメント２２ａ１は、透光部２１ａを介して受光し、図６中Ｖ１で示し目盛を付したような割合の起電力量の発電を行い、第１のコイル４１に給電する。通電により第１のコイル４１ｘにはＮで示す磁束方向の磁界が生じ、２個の界磁用永久磁石５１のＮ極と反発し、Ｓ極を吸引することにより、界磁用永久磁石５１、遮蔽板２１を含むロータ５が回転する。さらに、遮蔽板２１の回転により、透光部２１ａが回動すると、第１のコイル４１の起電力量は徐々の減少し、透光部２１ａを介して第２の１対のソーラシェルセグメント２２ａ２は、第２のコイル４１ｙに給電する。第１のコイル４１ｘの起電力量が減少するにつれて、遮光板の透光部２１ａが次順位の第２のソーラセルセグメント２２ａ２の位置に移動してくるので、第２のコイル４１ｙを同様に励磁しはじめ、引き続いて界磁用永久磁石５１のＮ極を反発しＳ極を吸引し、さらに、界磁用永久磁石５１、遮蔽板２１を含むロータ５が回転を継続し、フレーム９も回転を継続する。遮蔽板２１の回転により、さらに、透光部２１ａが回動すると、第２のコイル４１ｙの起電力量は徐々の減少し、透光部２１ａを介して第３の１対のソーラシェルセグメント２２ａ３は、第３のコイル４１ｚに給電する。通電により第３のコイル４１ｚには例えば図中Ｏで示す磁束方向の磁界が生じ、２個の界磁用永久磁石５１のＳ極と反発し、Ｎ極を吸引することにより、さらに、界磁用永久磁石５１、遮蔽板２１を含むロータ５が回転を継続する。以後、同様の動作を繰り返し、モータ部からの動力はフレーム９を介してロータ５から取り出される。
【００２３】
なお、透光部の遮蔽板での位置を９０°ずらすことにより、磁石の磁極とコイルに流れる電流によって生じる磁界の関係を上記の場合と逆にすることにより、被回転体の回転方向を逆にすることができる。
【００２４】
本第１実施形態のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置は、ソーラ発電部により発電を行うので、外部電力を必要とせず、常時回転させても省エネルギーが図れ、ソーラ発電部により給電されるコイル及び界磁用永久磁石を具備する直流ブラシレスモータ装置を用いることにより、長時間連続運転してもブラシの交換が必要なく、長寿命で故障のないディスプレイ装置を実現することができる。
【００２５】
また、ソーラ発電部は透光部が設けられた遮蔽板と、複数に分割されたソーラシェルセグメントが設けられたソーラ発電ディスクを有し、ソーラ発電ディスクと遮蔽板を相対的に回転させ、順次透光部からの光をソーラシェルセグメントに受光して、ソーラシェルセグメントに直接結線された直流ブラシレスモータ装置の複数のコイルに順次給電するので、直流ブラシレスモータ装置を動作させるための比較的変動の少ない電力を供給することができ、ソーラ発電部を簡単な構造にすることができる。さらに、中立点不起動も生じない。
【００２６】
また、本発明に係る直流ブラシレスモータ装置の第２実施形態について説明する。
【００２７】
第１実施形態が共に固定されステータを構成するソーラシェルセグメント及びコイルが直接結線されるのに対して、本第２実施形態は共に回転しロータを構成するソーラシェルセグメントと及びコイルが直接結線されるものである。
【００２８】
例えば、図７に示すように、第２実施形態の直流ブラシレスモータ装置１は、固定軸４２に遮蔽板２１、永久磁石５１、第１のヨークプレート５２及び第２のヨークプレート５３が固定的に取り付けられ、さらに、ソーラ発電ディスク２２とコイルディスク４３の中心側が固定軸４２に回転可能に軸支され、外周側がフレーム９を介して被回転体に取り付けられており、また、ソーラシェルセグメント４２ａとコイル４１が電線４２ｂにより直接結線されている。
【００２９】
なお、図１のソーラ発電ブラシレス直流モータ装置と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００３０】
従って、本第２実施形態の直流ブラシレスモータ装置も、上記第１実施形態と同様に、ソーラ発電部により発電を行うので、外部電力を必要とせず、常時回転させても省エネルギーが図れ、ソーラ発電部により給電されるコイル及び界磁用永久磁石を具備する直流ブラシレスモータ装置を用いることにより、長時間連続運転してもブラシの交換が必要なく、長寿命で故障のない直流ブラシレスモータ装置を実現することができる。
【００３１】
また、本発明に係る直流ブラシレスモータ装置の第３実施形態について説明する。
【００３２】
第１実施形態が共に固定軸に固定されステータを構成するソーラシェルセグメント及びコイルが直接結線されるのに対して、本第３実施形態は共に回転軸に固定されロータを構成するソーラシェルセグメントと及びコイルが直接結線されるものである。
【００３３】
例えば、図８に示すように、第３実施形態の直流ブラシレスモータ装置１は、ロータ５が、回転軸４２に固定的に取付けられたソーラ発電ディスク２２とコイルディスク４３で構成され、ソーラシェルセグメント４２ａとコイル４１が電線４２ｂにより直接結線されている。ステータ４が、コイルディスク４３にギャップを有して対向して配置された界磁用永久磁石の反コイルディスク側に設けられた第１のヨークプレート５２と、コイルディスク４３にギャップを有して対向して反永久磁石側に設けられた第２のヨークプレート５３を有する。
【００３４】
本第３実施形態では、回転軸からモータ部の動力を取り出すが、ソーラシェルセグメントに直接結線された複数のコイルに順次給電することにより、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【実施例】
【００３５】
本発明に係る直流ブラシレスモータ装置に用いられる遮蔽板の透光部の外周に設けられる遮光用突条の効果について確認する。
【００３６】
結果を図９に示す。図９からもわかるように、透光部に対向して受光するソーラシェルセグメントの起電力は図中実線であり、遮光用突条を設けない場合における透光部に対向せず反回転方向に隣接するソーラシェルセグメントの起電力は図中点線（比較例）であり、遮光用突条を設けた場合における透光部に対向せず反回転方向に隣接するソーラシェルセグメントの起電力は図中一点鎖線（実施例）である。従って、遮光用突条を設けることにより、隣接するソーラシェルセグメントの起電力を低下させることができ、透光部に対向して受光するソーラシェルセグメントの起電力に基づくモータ装置の回転力を減殺することがなくなり、遮光用突条を設けることの効果がわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置の縦断面図。
【図２】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置に用いられる遮蔽板の平面図。
【図３】図２の遮蔽板の透光部の縦断面図。
【図４】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置に用いられるソーラ発電ディスクの平面図。
【図５】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置に用いられるソーラシェルセグメントとコイルの結線状態を示す概念図。
【図６】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置のソーラシェルセグメントの発電状態を示す説明図。
【図７】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置の第２実施形態の縦断面図。
【図８】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置の第３実施形態の縦断面図。
【図９】本発明に係る直流ブラシレスモータ装置に用いられる遮蔽板の透光部の効果確認試験の結果図。
【符号の説明】
【００３８】
１  ソーラ発電ブラシレス直流モータ装置
２  ソーラ発電部
２１  遮蔽板
２１ａ  透光部
２１ｂ  遮光用突条
２１ｃ  反射用銀紙
２２  ソーラ発電ディスク
２２ａ（２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３）  ソーラシェルセグメント
２２ｂ  電線
３  モータ部
４  ステータ
４１（４１ｘ、４１ｙ、４１ｚ）  コイル
４２  固定軸
４３  コイルディスク
５  ロータ
５１  界磁用永久磁石
５２  第１のヨークプレート
５３  第２のヨークプレート
９  フレーム
【図１】
2005184894.tif 000003
【図２】
2005184894.tif 000004
【図３】
2005184894.tif 000005
【図４】
2005184894.tif 000006
【図５】
2005184894.tif 000007
【図６】
2005184894.tif 000008
【図７】
2005184894.tif 000009
【図８】
2005184894.tif 000010
【図９】
2005184894.tif 000011