特許 5920905 電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5920905

(24)【登録日】2016年4月22日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 21/14 20060101AFI20160428BHJP

   H02K 99/00 20140101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   H02K21/14 M

   H02K99/00

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-253552(P2015-253552)

(22)【出願日】2015年12月25日

【審査請求日】2016年1月22日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】516000088

【氏名又は名称】株式会社空

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(74)【代理人】

【識別番号】100195327

【弁理士】

【氏名又は名称】森 博

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(72)【発明者】

【氏名】藤野 勝昭

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第２００３−００１０３７０（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２１０８７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ２１／１４

Ｈ０２Ｋ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の磁極を半径方向外側に向けて永久磁石が回転する回転子と、
前記永久磁石が回転する周囲に、前記永久磁石に軸線を向けて配置された第１巻線と、
前記第１巻線と同軸で、前記第１巻線より外周位置に配置された第２巻線と、
前記永久磁石の一方の磁極が対向位置にある前記第１巻線に、前記一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路と、
前記第２巻線からの電流を調整する回転速度調整部とを備えた電動機。

【請求項2】

回転速度調整部は、前記第２巻線に接続された整流部と、前記整流部からの電流を消費する消費部とを備えた請求項１記載の電動機。

【請求項3】

前記永久磁石は、前記一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極が前記一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いており、
前記制御回路は、前記永久磁石の他方の磁極が対向位置にある前記第１巻線に、前記他方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する機能を備えた請求項１または２記載の電動機。

【請求項4】

前記永久磁石は、前記回転子の軸線位置が太く、半径方向外側に向かって細くなる請求項１から３のいずれかの項に記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力が取り出せる電動機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電力が取り出せる電動機として、特許文献１に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載の磁力発電機は、永久磁石の磁力を利用して発電を行うものである。この磁力発電機は、ＯＮ／ＯＦＦ電源の供給によりモータ用コイルと永久磁石との間に働く吸引および反発力を利用して動力を発生させ、その動力を利用して永久磁石と発電用コイルとを相対移動させて発電を行い、上記発電用コイルによって発電された電力エネルギーの少なくとも一部が上記モータ用コイルに供給されるＯＮ／ＯＦＦ電源に使用されるというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２３５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、この特許文献１に記載の磁力発電機は、発電用コイルから取り出した電気エネルギーを、モータ用コイルの動力源としてバッテリ電源などに充電されるだけである。
電動機の回転数は、電動機の電源電圧によって変えることができる。しかし、電動機の電源電圧を上昇させると消費電力も上昇する。消費電力を増加させずに、回転数を所定の範囲で制御できれば、電動機の用途も拡がるものと思われる。

【0005】

そこで本発明は、消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の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】

【0006】

本発明の電動機は、Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の磁極を半径方向外側に向けて永久磁石が回転する回転子と、前記永久磁石が回転する周囲に、前記永久磁石に軸線を向けて配置された第１巻線と、前記第１巻線と同軸で、前記第１巻線より外周位置に配置された第２巻線と、前記永久磁石の一方の磁極が対向位置にある前記第１巻線に、前記一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路と、前記第２巻線からの電流を調整する回転速度調整部とを備えたことを特徴とする。

【0007】

本発明の電動機は、制御回路が、永久磁石の一方の磁極が対向位置にある第１巻線に通電して、第１巻線に一方の磁極を発生させ、永久磁石を回転させる。第２巻線には永久磁石の回転により発生した電流を回転速度調整部へ出力する。このとき、第２巻線は、第１巻線と同軸で、第１巻線より外周位置に配置されているため、第２巻線に発生する磁界が第１巻線を助勢するように作用する。従って、回転速度調整部に流れる電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができる。

【0008】

回転速度調整部は、前記第２巻線に接続された整流部と、前記整流部からの電流を消費する消費部とを備えていることが望ましい。消費部が整流部によって整流された直流を消費する電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができ、消費部で電流を有効活用することができる。

【0009】

前記永久磁石は、前記一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極が前記一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いており、前記制御回路は、前記永久磁石の他方の磁極が対向位置にある前記第１巻線に、前記他方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する機能を備えていることが望ましい。制御回路が第１巻線に一方の磁極を発生させるときに、第１巻線と対向位置にある他の第１巻線に他方の磁極を発生させることで、永久磁石の回転を加速させることができる。

【0010】

前記永久磁石は、前記回転子の軸線位置が太く、半径方向外側に向かって細くなるように形成されていることが望ましい。永久磁石は、半径方向外側に向かって細くなるため、永久磁石からの磁束を半径方向外側に向かって集中させることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の電動機は、回転速度調整部に流れる電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができるので、消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る電動機の回転子および固定子を説明するための図である。

【図2】図１に示す電動機のセンサ部を説明するための図である。

【図3】図１に示す電動機の制御回路を説明するための図である。

【図4】図１から図３に示す電動機を動作させ、消費電流を０Ａとしたときの測定波形の図である。

【図5】図１から図３に示す電動機を動作させ、消費電流を１６Ａとしたときの測定波形の図である。

【図6】図１から図３に示す電動機を、消費電流を０Ａから１８Ａまで動作させたときの第１巻線への入力電圧、入力電流、第２巻線からの出力電圧、出力電流、回転数の関係を測定した一覧表である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施の形態に係る電動機を図面に基づいて説明する。
図１に示す電動機１０は、回転子２０と固定子３０とを備えている。
回転子２０は、永久磁石２１と、永久磁石を保持する回転子本体２２とを備えている。
永久磁石２１は、回転子２０の軸線Ｘ１を中心に直径方向に沿って配置されていることで、一方の磁極（例えば、Ｎ極。）が半径方向外側を向いていると共に、一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極（例えば、Ｓ極。）が一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いている。
永久磁石２１は、回転子２０の軸線Ｘ１に位置する第１部分２１１が太く、半径方向外側に向かって第２部分２１２、第３部分２１３、第４部分２１４と細く、短くなるように形成されている。永久磁石２１は、磁力が他の磁石より強いネオジム磁石が使用できる。

【0014】

回転子本体２２は、軸線位置の上端および下端に突起が形成され、図示しないフレームに回転自在に保持される。

【0015】

固定子３０は、回転子２０の周囲に配置されている。固定子３０は、永久磁石２１に軸線Ｘ２を向けて配置された第１巻線３１と、第１巻線３１と同軸で、且つ、第１巻線３１より外周位置に配置された第２巻線３２と、第１巻線３１と第２巻線３２との軸線Ｘ２に配置されたコア３３とを備えている。

【0016】

第１巻線３１は、回転子２０を中心に、その周囲に６０度ごとに配置されていることで６本が、図示しないフレームに設けられている。第２巻線３２も、第１巻線３１と同軸に配置されていることで、６本が設けられている。

【0017】

本実施の形態では、回転子本体２２に１本の永久磁石２１が埋設され、その周囲に固定子３０が配置されているが、永久磁石２１は回転子本体２２の軸線Ｘ１に沿って等間隔の回転角度ごとに配置するようにしてもよい。例えば、２本の永久磁石２１を配置する場合には、永久磁石２１と直交する方向にもう１本の永久磁石２１を配置すると９０度ごとにＮ極またはＳ極を第１巻線３１に向けて配置することができる。第１巻線３１には、制御回路４０が接続されている。

【0018】

図２および図３に示すように、制御回路４０は、センサ部４１と、励磁回路部４２とを備えている。図３に示す制御回路４０は、１個の第１巻線３１および第２巻線３２について図示しており、第１巻線３１および第２巻線３２ごとに対応させて、センサ部４１と、励磁回路部４２とが設けられている。

【0019】

センサ部４１は、永久磁石２１のＮ極の位置を検出する第１センサ部４１１と、永久磁石２１のＳ極の位置を検出する第２センサ部４１２とを備えている。
第１センサ部４１１および第２センサ部４１２は、回転子の円周方向に沿って６ヵ所に配置され、図３に示すように発光ダイオードとフォトダイオードとによる透過型のフォトインタラプタ４１ａと、回転子２０と共に回転して、透過型のフォトインタラプタ４１ａの発光ダイオードとフォトダイオードとの間を通過する遮蔽板４１ｂとを備えている。

【0020】

第１センサ部４１１および第２センサ部４１２の遮蔽板４１ｂは、遮蔽板がドグとしてフォトインタラプタ４１ａを通過することで、永久磁石２１の位置を検出する機能を備えている。
第１センサ部４１１の遮蔽板４１ｂは、永久磁石２１のＮ極の位置に対応させて配置され、第２センサ部４１２の遮蔽板４１ｂは、永久磁石２１のＳ極の位置に対応させて配置されている。
なお、図３の第１センサ部４１１と第２センサ部４１２とは、回転子２０の半径方向に並んだものを示している。

【0021】

励磁回路部４２は、同じ半径方向に位置する第１センサ部４１１部と第２センサ部４１２とを一組として、第１巻線３１への通電方向を制御するものである。
励磁回路部４２は、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂから第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂまでのトランジスタにより、第１巻線３１への通電方向を制御している。
第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａとはｎ型ＦＥＴである。第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂは、ｐ型ＦＥＴである。

【0022】

第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂは、ゲート端子Ｇが抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介してフォトインタラプタ４１ａに接続されている。また、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂは、ソース端子Ｓが接地されている。

【0023】

第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂは、ソース端子ＳがダイオードＤ１１，Ｄ１２を介して電源に接続されていると共に、コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して接地されている。また、第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂのゲート端子Ｇは、抵抗Ｒ２１，Ｒ２２を介して第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂのドレイン端子Ｄに接続されていると共に、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介して第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂのソース端子Ｓに接続されている。第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂのドレイン端子Ｄは、ダイオードＤ２１，Ｄ２２のアノード端子Ａに接続され、コンデンサＣ１１，Ｃ１２を介して接地されていると共に、第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのドレイン端子Ｄに接続されている。

【0024】

第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂは、ゲート端子Ｇが抵抗Ｒ４１，Ｒ４２を介してフォトインタラプタ４１ａに接続されている。第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのソース端子Ｓは接地されている。
第１巻線３１の一方の配線は、第２ＦＥＴ４２２ａのドレイン端子Ｄに接続されていると共に、第３ＦＥＴ４２３ａのドレイン端子Ｄに接続されている。
第１巻線３１の他方の配線は、第２ＦＥＴ４２２ｂのドレイン端子Ｄに接続されていると共に、第３ＦＥＴ４２３ｂのドレイン端子Ｄに接続されている。

【0025】

第２巻線３２には、回転速度調整部５０が接続されている。
回転速度調整部５０は、整流部５１と、消費部５２とを備えている。整流部５１は、ダイオードブリッジにより構成することができる。図３に示す回転速度調整部５０では、整流部５１に消費部５２が１対１で接続されているが、回転速度調整部５０は、他の第２巻線３２にも整流部５１が接続され、他の複数の整流部５１も１個の消費部５２に対して接続されている。

【0026】

消費部５２は、可変抵抗器とすることができるが、可変抵抗器の代わりに電気エネルギーを有効利用する負荷を接続してもよい。例えば、バッテリの充電回路としたり、照明器具としたり、電動機としたりすることができる。消費部５２は、短絡状態から開放状態までに抵抗値を設定できるものとすることができる。

【0027】

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電動機の動作を図面に基づいて説明する。図３に示す制御回路４０に電源が供給される。
例えば、永久磁石２１のＮ極が第１巻線３１に位置することで、センサ部４１のうち、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置する。
フォトインタラプタ４１ａの光の透過が遮られることで、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａのフォトトランジスタが通電する。フォトトランジスタが通電することで、フォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１１，Ｒ４１を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ａのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ａのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａとがオン状態となる、第１電圧となる。

【0028】

また、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置するときには、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａには遮蔽板４１ｂが位置しないので、フォトインタラプタ４１ａは非通電状態にある。従って、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１２，Ｒ４２を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ｂのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ｂのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ｂと第３ＦＥＴ４２３ｂがオフ状態となる、第１電圧より低電圧の第２電圧（０Ｖ）となる。

【0029】

第１ＦＥＴ４２１ｂがオフ状態であるときには、第１ＦＥＴ４２１ｂのドレイン端子Ｄに抵抗Ｒ２１を介して接続された第２ＦＥＴ４２２ａのゲート端子Ｇは、電源Ｖｓｓに接続された抵抗Ｒ３１により第２ＦＥＴ４２２ａがオフ状態となる第１電圧となる。

【0030】

第１ＦＥＴ４２１ａがオン状態であるときには、抵抗Ｒ２２が第１ＦＥＴ４２１ａのドレイン端子Ｄに接続されているため、第２ＦＥＴ４２２ｂのゲート端子Ｇは、第２ＦＥＴ４２２ｂがオン状態となる、第２電圧になる。

【0031】

このようにして、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂ〜第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのオン状態とオフ状態とが決定されると、電源Ｖｓｓからの電流が、第２ＦＥＴ４２２ｂのソース端子ＳにダイオードＤ１２を介して流れ込み、第２ＦＥＴ４２２ｂのドレイン端子Ｄから第１巻線３１へ流れる。そして、第１巻線３１の反対側から電流が、第３ＦＥＴ４２３ａのドレイン端子Ｄからソース端子Ｓへ流れことで、第１巻線３１は、永久磁石２１のＮ極と反発する同極の磁界を発生する。
第１巻線３１が発生した磁界により、永久磁石２１のＮ極が反発して、回転子２０が回転する。

【0032】

一方、永久磁石２１のＳ極側では、センサ部４１のうち、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置する。
フォトインタラプタ４１ａの光の透過が遮られることで、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａのフォトトランジスタが通電する。フォトトランジスタが通電することで、フォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１２，Ｒ４２を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ｂのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ｂのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ｂと第３ＦＥＴ４２３ｂとがオン状態となる、第１電圧となる。

【0033】

また、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂが位置するときには、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａには遮蔽板４１ｂが位置しないので、フォトインタラプタ４１ａは非通電状態にある。従って、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに、抵抗Ｒ１１，Ｒ４１を介して接続された第１ＦＥＴ４２１ａのゲート端子Ｇと、第３ＦＥＴ４２３ａのゲート端子Ｇとは、第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａがオフ状態となる、第２電圧となる。

【0034】

第１ＦＥＴ４２１ａがオフ状態であるときには、第１ＦＥＴ４２１ａのドレイン端子Ｄに抵抗Ｒ２２を介して接続された第２ＦＥＴ４２２ｂのゲート端子Ｇは、電源Ｖｓｓに接続された抵抗Ｒ３２により第２ＦＥＴ４２２ｂがオフ状態となる第１電圧となる。

【0035】

第１ＦＥＴ４２１ｂがオン状態であるときには、抵抗Ｒ２１が第１ＦＥＴ４２１ｂのドレイン端子Ｄに接続されているため、第２ＦＥＴ４２２ａのゲート端子Ｇは、第２ＦＥＴ４２２ａがオン状態となる、第２電圧になる。

【0036】

このようにして、第１ＦＥＴ４２１ａ，４２１ｂ〜第３ＦＥＴ４２３ａ，４２３ｂのオン状態とオフ状態とが決定されると、電源Ｖｓｓからの電流が、第２ＦＥＴ４２２ａのソース端子ＳにダイオードＤ１１を介して流れ込み、第２ＦＥＴ４２２ａのドレイン端子Ｄから第１巻線３１へ流れる。そして、第１巻線３１の反対側から電流が、第３ＦＥＴ４２３ｂのドレイン端子Ｄからソース端子Ｓへ流れことで、第１巻線３１は、永久磁石２１のＳ極と反発する同極の磁界を発生する。
第１巻線３１が発生した磁界により、永久磁石２１のＳ極が反発して、回転子２０が回転する。

【0037】

回転子２０を挟んで向き合う一対の第１巻線３１は、永久磁石２１が反発する磁界を励磁することで回転子２０が駆動され、励磁（通電）される第１巻線３１が、センサ部４１により回転方向に順次切り替わることで回転子２０が回転し続ける。

【0038】

このように、ある位置に配置された第１巻線３１に永久磁石２１のＮ極が接近すると、この第１巻線３１を制御する励磁回路部４２は第１巻線３１にＮ極が発生させると同時に、この第１巻線３１と対向位置にある第１巻線３１に通電する制御回路４０は、通電方向が反対となる電流を通電してＳ極を発生させることで、永久磁石２１を加速させることができる。

【0039】

第１巻線３１が通電されることで第２巻線３２に電力が発生する。第２巻線３２からの電流は整流部５１により全波整流され、消費部５２に流れる。消費部５２では、第２巻線３２からの電力を、設定された抵抗値によって消費する。

【0040】

永久磁石２１は、半径方向外側に向かって細くなるため、永久磁石２１からの磁束を半径方向外側に向かって集中させることができるので、第１巻線３１に対する磁界をより強力なものとすることができる。

【0041】

（実施例）
このように動作する本実施の形態に係る電動機１０を作製して、第１巻線３１への入力電圧および入力電流と、第２巻線３２からの出力電圧および出力電流と、回転子２０の回転数との関係を測定した。
第１巻線３１は、銅クラッドアルミ線（Φ１．６ｍｍ）を１０００回巻いたものを使用した。また、第２巻線３２は、銅クラッドアルミ線（Φ１．６ｍｍ）を１０００回巻いたものを使用した。

【0042】

永久磁石２１は、第１部分２１１が直径１００ｍｍ、長さ９０ｍｍであり、第２部分２１２のそれぞれが直径８０ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、第３部分２１３が直径５０ｍｍ、長さ２０ｍｍであり、第４部分２１４が直径２５ｍｍ、長さ３ｍｍのネオジム磁石を使用した。

【0043】

第１巻線３１へ供給する電源Ｖ_SSとして、菊水電子工業株式会社製のデジタルプログラマブル直流安定化電源ＰＶＤ１５０−４０Ｔを使用した。また、第１センサ部４１１および第２センサ部４１２への電源Ｖ_EEとして株式会社高砂製作所製のＧＰ０３５−１０を使用した。更に、消費部５２として、株式会社計測技術研究所製の多機能電子負荷装置ＬＮ−１０００Ｃ−Ｇ７を使用した。

【0044】

励磁回路部４２への電源Ｖ_SSとして１２０Ｖを印加し、消費部５２から取り出す出力電流として、０Ａから１８Ａまでの２Ａごとに測定した。そして、出力電流が０Ａのときと、１６Ａのときの波形を観測した。
なお、オシロスコープは横河電機株式会社製のＤＬ−４０５０、プローブは横河電機株式会社製のパッシブプローブ７０１９３９および差動プローブ７００９２４と、ピコテクノロジー社製の電流プローブＴＡ０１８を使用した。

【0045】

図４に示す測定波形と、図５に示す測定波形との各波形は、上から、第１センサ部４１１の出力電圧、第２センサ部４１２の出力電圧、第１巻線３１への入力電圧、第１巻線３１への入力電流、第２巻線３２の出力電圧、第２巻線３２の出力電流である。

【0046】

まず、消費部５２の消費電流が０Ａの場合を、図４が示す測定波形に基づいて説明する。なお、以下の説明において、第１巻線３１への電圧は、一方の配線を基準に、他方の配線に印加される相対的な電圧を示す。従って、一方の配線の電位より、他方の配線の電位が高ければプラス電圧であり、その反対はマイナス電圧と表記している。また、プラス電圧のときには、第１巻線３１の一方の配線から第１巻線３１を通って他方の配線に向かって流れる電流（プラス電流）であり、マイナス電圧のときには、その反対に流れる電流（マイナス電流）である。

【0047】

図４に示すように、第１センサ部４１１がＮ極を検出して出力が有効となることで、第１巻線３１にマイナス電圧が印加される（符号Ｓ１０１参照）。第１巻線３１にマイナス電圧に応じたマイナス電流が流れる（符号Ｓ１０２参照）。
第２巻線３２では、Ｎ極が接近することで、第１センサ部４１１がＮ極を検出する前から発電して、マイナス電圧を発生している（符号Ｓ１０３参照）。
しかし、第１巻線３１にマイナス電流が流れ、第２巻線３２が電磁誘導されることで、プラス電圧が発生する（符号Ｓ１０４参照）。消費部５２の消費電流を０Ａ（開放状態）しているため第２巻線３２に電流は流れていない（符号Ｓ１０５参照）。
第１センサ部４１１の出力が無効となると、第１巻線３１に逆起電力が発生するため、第１巻線３１がプラス電圧となる（符号Ｓ１０６参照）。また、第１巻線３１の電流は徐々に低下して０Ａへ近づく（符号Ｓ１０７参照）。

【0048】

第２センサ部４１２では、がＮ極を検出して出力が有効となることで、第１巻線３１にプラス電圧が印加される（符号Ｓ１０８参照）。第１巻線３１にプラス電圧に応じたプラス電流が流れる（符号Ｓ１０９参照）。
第２巻線３２では、Ｓ極が接近することで、第２センサ部４１２がＳ極を検出する前から発電して、プラス電圧を発生している（符号Ｓ１１０参照）。
しかし、第１巻線３１にプラス電流が流れ、第２巻線３２が電磁誘導されることで、マイナス電圧が発生する（符号Ｓ１１１参照）。消費部５２の消費電流を０Ａしているため第２巻線３２に電流は流れていない（符号Ｓ１１２参照）。
第２センサ部４１２の出力が無効となると、第１巻線３１に逆起電力が発生するため、第１巻線３１がマイナス電圧となる（符号Ｓ１１３参照）。また、第１巻線３１の電流は徐々に低下して０Ａへ近づく（符号Ｓ１１４参照）。
回転子２０の永久磁石２１は、第１巻線３１によって励磁された磁界によって回転する。

【0049】

次に、消費部５２の消費電流が１６Ａとした場合を図５が示す測定波形に基づいて説明する。
図６に示すように、第１センサ部４１１がＮ極を検出して出力が有効となることで、第１巻線３１にマイナス電圧が印加される（符号Ｓ１２１参照）。第１巻線３１にマイナス電圧に応じたマイナス電流が流れる（符号Ｓ１２２参照）。
第２巻線３２では、Ｎ極が接近することで、第１センサ部４１１がＮ極を検出する前から発電して、マイナス電圧を発生して、マイナス電流が消費部５２に流れている（符号Ｓ１２３，Ｓ１２４参照）。
第１巻線３１にマイナス電流が流れ、第２巻線３２が電磁誘導されるが、第２巻線３２はマイナス電圧およびマイナス電流を出力する（符号Ｓ１２５，Ｓ１２６参照）。
第１センサ部４１１の出力が無効となると、第１巻線３１に逆起電力が発生するため、第１巻線３１がプラス電圧となる（符号Ｓ１２７参照）。また、第１巻線３１の電流は徐々に低下して０Ａへ近づく（符号Ｓ１２８参照）。

【0050】

このとき、第２巻線３２では、Ｓ極が接近することで、第２センサ部４１２がＳ極を検出する前から発電して、プラス電圧およびプラス電流を発生している（符号Ｓ１２９，１３０参照）。
第２センサ部４１２がＳ極を検出して有効となることで、第１巻線３１にプラス電圧が印加される（符号Ｓ１３１参照）。第１巻線３１にプラス電圧に応じたプラス電流が流れる（符号Ｓ１３２参照）。
第１巻線３１にプラス電流が流れ、第２巻線３２が電磁誘導されるが、第２巻線３２はプラス電圧およびプラス電流を出力する（符号Ｓ１３３，Ｓ１３４参照）。
第２センサ部４１２の出力が無効となると、第１巻線３１に逆起電力が発生するため、第１巻線３１がマイナス電圧となる（符号Ｓ１３５参照）。また、第１巻線３１の電流は徐々に低下して０Ａへ近づく（符号Ｓ１３６参照）。
このように、消費部５２の消費電流が大きくなると、第１巻線３１に同軸に配置された第２巻線３２は、第１巻線３１による電磁誘導よりも回転子２０の永久磁石２１による電磁誘導の方が大きくなり、発生した電流は第１巻線３１を助勢する磁界を発生する。

【0051】

ここで、消費部５２から取り出す出力電流を０Ａから１８Ａまでの２Ａごとに測定した結果を図６に示す。
図６に示す表からも判るように、第１巻線３１への入力電圧は一定にして、消費部５２が第２巻線３２から取り出す出力電流を大きくすると、第１巻線３１への入力電流はほぼ一定であり、消費部５２への出力電圧は低下するが、回転子２０の回転数は消費電流（出力電流）０Ａから８Ａまでは低下するものの、１０Ａから徐々に早くなる。
また、最も回転数の低い１０Ａを第２巻線３２から取り出したときが、最も出力電力が高くなることがわかる。

【0052】

ここで、電動コイルである第１巻線３１の入力電力から、発電コイルとなる第２巻線３２からの出力電力の差が電動機１０の消費電力であるが、消費電力（第１巻線３１の入力電力−第２巻線の出力電力）は、第２巻線３２からの取り出し電流（出力電流）が０Ａのときを基準に、２５４４．４Ｗから出力電流が１４Ａのときの２０６９．３Ｗまで減り続けている。そして、出力電流１４Ａから消費電力が増えるが、出力電流１８Ａのときでも２３４５．０Ｗであり、出力電流が０Ａのときの２５４４．４Ｗを超えない。

【0053】

このように、電動機１０の回転速度調整部５０により消費電流を調整することで、回転数を調整することができるので、電動機１０は消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機とすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、電動機として回転出力を得ながら、回転速度調整部にて電力を取り出すことができるので、

【符号の説明】

【0055】

１０ 電動機
２０ 回転子
２１ 永久磁石
２１１ 第１部分
２１２ 第２部分
２１３ 第３部分
２１４ 第４部分
２２ 回転子本体
３０ 固定子
３１ 第１巻線
３２ 第２巻線
３３ コア
４０ 制御回路
４１ センサ部
４１１ 第１センサ部
４１２ 第２センサ部
４１ａ フォトインタラプタ
４１ｂ 遮蔽板
４２ 励磁回路部
４２１ａ，４２１ｂ 第１ＦＥＴ
４２２ａ，４２２ｂ 第２ＦＥＴ
４２３ａ，４２３ｂ 第３ＦＥＴ
Ｇ ゲート端子
Ｓ ソース端子
Ｄ ドレイン端子
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ４１，４２ 抵抗
Ｃ１１，Ｃ１２ コンデンサ
Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２ ダイオード
５０ 回転速度調整部
５１ 整流部
５２ 消費部
Ｘ１，Ｘ２ 軸線

【要約】

【課題】消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機を提供する。
【解決手段】電動機１０は、Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の磁極を半径方向外側に向けて永久磁石が回転する回転子と、永久磁石が回転する周囲に、永久磁石に軸線を向けて配置された第１巻線３１と、第１巻線３１と同軸で、第１巻線３２より外周位置に配置された第２巻線３２と、永久磁石の一方の磁極が対向位置にある第１巻線３１を、一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路４０と、第２巻線３２からの電流を調整する回転速度調整部５０とを備えている。制御回路４０は、センサ部４１にて一方の磁極を検知すると、励磁回路部４２が第１巻線３１に通電する。回転速度調整部５０は、第２巻線３２からの電流を消費して、永久磁石の回転を制御する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】