特許 5973310 モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5973310

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 16/04 20060101AFI20160809BHJP

   H02K 21/16 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H02K16/04

   H02K21/16 M

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-227124(P2012-227124)

(22)【出願日】2012年10月12日

(65)【公開番号】特開2014-82806(P2014-82806A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】512264884

【氏名又は名称】花井 道明

(74)【代理人】

【識別番号】100116872

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 和子

(72)【発明者】

【氏名】花井 道明

【審査官】 三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１９４０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２１８３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−０６１１７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−２７８２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２４８２３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１７１４５１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １６／０４

Ｈ０２Ｋ ２１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円周方向に間隔を空けて配置した複数の外周側マグネットと、外周側マグネットの内周側で円周方向に間隔を空けて配置した複数の内周側マグネットと、外周側マグネットと内周側マグネットとの間に設けた外周側ロータと、内周側マグネットの内周側に設けた内周側ロータと、各ロータの回転中心に設けて各ロータに固定したシャフトとを備え、
各外周側マグネットは内周面と外周面とで磁極を異にしてあり且つ内周面には円周方向に間隔をあけて配置した少なくとも２つの第１層電磁石が設けてあり、
各内周側マグネットは、内周面と外周面とで磁極を異にしてあり且つ外周面には円周方向に間隔をあけて配置した少なくとも２つの第２層電磁石が設けてあり、内周面には円周方向に間隔をあけて配置した少なくとも２つの第３層電磁石が設けてあり、
外周側ロータには第１層電磁石に対向する磁性体製の複数の第１層突起部と、第２層電磁石に対向する磁性体製の複数の第２層突起部とが円周方向に間隔をあけて設けてあり、
内周側ロータには第３層電磁石に対向する磁性体製の複数の第３層突起部が円周方向に間隔をあけて設けてあり、
各マグネットに設けた電磁石には円周方向に隣り合う電磁石が異なる磁極となるように電流を流すと共に円周方向に沿って配置したマグネットの各電磁石に順次電流を流すことを特徴とするモータ。

【請求項2】

各第１層電磁石、第２層電磁石及び第３層電磁石は、半径方向に並んで設けてあることを特徴とする請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

第１層突起部と、第２層突起部と、第３層突起部とは、各々円周方向の寸法が対向する電磁石の円周方向の寸法の略半分にしてあり、且つ第１層電磁石、第２層電磁石及び第３層電磁石において各々、円周方向で隣合う電磁石間の間隔の少なくとも一つは他の隣合う電磁石間の間隔と異なることを特徴とする請求項２に記載のモータ。

【請求項4】

第１層電磁石、第２層電磁石及び第３層電磁石において各々、円周方向に隣合う電磁石は互い逆向きにコイルを巻いて形成してあることを特徴とする請求項３に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固定子となるマグネットに電磁石を設けて、ロータに作用する磁力を増幅したり、弱めたりすることにより駆動するいわゆるソーヤー（Ｓａｗｙｅｒ）の原理を利用したモータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、多数の磁性歯（磁性体製の突設部）を円方向に間隔をあけて配置した歯列を備えるステータと、ステータの各磁性歯に対向する多数の磁性歯を円周方向に間隔をあけて配置した歯列を備えるロータを設け、ステータ歯列とロータ歯列を対向して設けると共にステータ歯列とロータ歯列との間に環状のコイルを配置し、コイルに通電したときの電磁力によりロータを回転することが開示されている（従来技術１）。
更に、特許文献１には、ロータの磁性歯列にマグネットを用いてトルクを高めることが開示されている（従来技術２）。

【0003】

一方、固定子となるマグネットに複数の電磁石を並べて設け、電磁石の磁極を順次変えることにより、対向して設けた移動体の突起部（歯部）を水平移動させるソーヤーの原理を用いた平面リニアモータが公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２５９３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１のモータにおいて、上述した従来技術１では、環状のコイルに電流を流すことにより生じる磁力のみで駆動しているので、得られるトルクが小さいという不都合がある。
これに対して、従来技術２では、マグネットの磁力とコイルで生じた磁力で駆動しているが、ロータの各磁性歯にマグネットを用いているので、多数のマグネットが必要になり、構成が複雑になると共に得られるトルクにも限界があり、トルクを高くしようとすれば、大型になるという問題がある。
また、ソーヤーの原理を用いたモータは移動体を水平移動させるものであり、シャフトが回転するモータに利用したものは、従来なかった。

【0006】

そこで、本発明は、簡易な構成で且つ小型で、高いトルクを得ることができるモータの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、円周方向に間隔を空けて配置した複数の外周側マグネットと、外周側マグネットの内周側で円周方向に間隔を空けて配置した複数の内周側マグネットと、外周側マグネットと内周側マグネットとの間に設けた外周側ロータと、内周側マグネットの内周側に設けた内周側ロータと、各ロータの回転中心に設けて各ロータに固定したシャフトとを備え、各外周側マグネットは内周面と外周面とで磁極を異にしてあり且つ内周面には円周方向に間隔をあけて配置した少なくとも２つの第１層電磁石が設けてあり、各内周側マグネットは、内周面と外周面とで磁極を異にしてあり且つ外周面には円周方向に間隔をあけて配置した少なくとも２つの第２層電磁石が設けてあり、内周面には円周方向に間隔をあけて配置した少なくとも２つの第３層電磁石が設けてあり、外周側ロータには第１層電磁石に対向する磁性体製の複数の第１層突起部と、第２層電磁石に対向する磁性体製の複数の第２層突起部とが円周方向に間隔をあけて設けてあり、内周側ロータには第３層電磁石に対向する磁性体製の複数の第３層突起部が円周方向に間隔をあけて設けてあり、各マグネットに設けた電磁石には円周方向に隣り合う電磁石が異なる磁極となるように電流を流すと共に円周方向に沿って配置したマグネットの各電磁石に順次電流を流すことを特徴とするモータである。

【0008】

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、各第１層電磁石、第２層電磁石及び第３層電磁石は、半径方向に並んで設けてあることを特徴とする。

【0009】

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載の発明において、第１層突起部と、第２層突起部と、第３層突起部とは、各々円周方向の寸法が対向する電磁石の円周方向の寸法の略半分にしてあり、且つ第１層電磁石、第２層電磁石及び第３層電磁石において各々、円周方向で隣合う電磁石間の間隔の少なくとも一つは他の隣合う電磁石間の間隔と異なることを特徴とする。

【0010】

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載の発明において、第１層電磁石、第２層電磁石及び第３層電磁石において各々、円周方向に隣合う電磁石は互い逆向きにコイルを巻いて形成してあることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

請求項１に記載の発明では、第１層電磁石と、第２層電磁石と、第３層電磁石とにおいて、各円周方向に隣り合う電磁石を交互に異なる磁極に励磁することにより、一方の電磁石はマグネットの磁力と同じ磁極にして磁力を高め、他方の電磁石はマグネットの磁力を打ち消すように作用する。このように、各電磁石の励磁を円周方向で順次行うことにより、対向する突起部をマグネットと同じ磁極の電磁石に順次引き付けて、各ロータに回転力が作用し、少なくとも３層で生じる回転力によりシャフトを回転する。
本発明によれば、外側ロータが第１層突起部と第２層突起部とで回転力を受け、内側ロータは第３層突起部で回転力を受けるので、少なくとも３層で回転力を受けることができるから、シャフトは高いトルクで回転できる。
シャフトに固定した外側ロータと、内側ロータと、外周側マグネットと、内周側マグネットとは、同心円状に配置しているので、シャフトの軸線方向の寸法が大きくならないで、小型にできる。
各突起部は磁性体でできているだけなので、上述した従来技術２のように突起部や突起に対応して多数のマグネットを必要としないので、構成が簡易である。

【0012】

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏すると共に、位置決めが容易にできると共に構成が簡易であり、製造し易い。

【0013】

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様な効果を奏すると共に、任意の停止位置から駆動するときに、各第１層突起部、第２層突起部及び第３層突起部において、少なくとも一つの突起部が電磁石から円周方向にずれて位置するので、駆動時に死点となるのを防止できる。

【0014】

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様な効果を奏すると共に、直列にして電流を流すことができるので、電流の制御が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係るモータの横断面図であり、駆動時の作用を説明する図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るモータの横断面図であり、駆動時の作用を説明する図である。

【図3】本発明の実施の形態に係るモータの横断面図であり、駆動時の作用を説明する図である。

【図4】本発明の実施の形態に係るモータの横断面図であり、駆動時の作用を説明する図である。

【図5】本発明の実施の形態に係るモータを図１のＡ−Ａ位置で切断して示す縦断面図である。

【図6】本発明の実施の形態に係るモータを図１のＢ−Ｂ位置で切断して示す縦断面図である。

【図7】本発明の実施の形態に係るモータにおいて、組み付け前の状態を示す縦断面図である。

【図8】本発明の実施の形態に係るモータに流す電流の波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１、図５及び図６に示すように、本発明の実施の形態に係るモータ１は、ファンモータ等としても用いられるモータであって、ケーシング３、ケーシング３の内周面に固定された２つの外周側マグネット５ａ、５ｂ及び２つの内周側マグネット７ａ、７ｂで構成されるステータと、シャフト９に固定された外側ロータ１１及び内側ロータ１３で構成されるロータとを備えている。
ケーシング３は磁性体でできており、円筒形状の側板３ａと、対向する端板３ｂ、３ｃとで構成されており、端板３ｂ、３ｃに各々シャフト９がベアリング１５により回転自在に支持されている。

【0017】

図１に示すように、外周側マグネット５ａ、５ｂは、円周方向に間隔をあけて設けてあり、円周方向で対応する端部間の間隔Ｍ１、Ｍ２（図２参照）は異なる寸法にしてある。
一方の外周側マグネット５ａは内周側をＮ極に外周側をＳ極にしてあり、他方の外周側マグネット５ｂは内周側をＳ極に外周側をＮ極にしてあり、一方の外周側マグネット５ａと他方の外周側マグネット５ｂとは内周側と外周側とで互いに磁極を異にしている。
一方の外周側マグネット５ａの内周面には第１電磁石１７と第２電磁石１９とが円周方向に間隔Ｅ１（図２参照）をあけて設けてあり、他方の外周側マグネット５ｂの内周面には第３電磁石２１と第４電磁石２３とが間隔Ｅ２（図２参照）をあけて設けてある。Ｅ１及びＥ２は略同じ寸法である。尚、第２電磁石１９と第３電磁石２１との間隔Ｅ３（図２参照）及び第４電磁石２３と第１電磁石１７との間の間隔Ｅ４（図２参照）は、Ｅ１及びＥ２よりも広い寸法にしてある。各電磁石１７、１９、２１、２３は各々コア材２５にコイルを巻回している。本実施の形態では、第１電磁石１７〜第４電磁石２３が第１層電磁石である。

【0018】

第１電磁石１７と第２電磁石１９とはコイルの巻き方向を互いに逆向きにしてあり、第３電磁石２１と第４電磁石２３もコイルの巻き方向を互いに逆向きにしてある。
２つの内周側マグネット７ａ、７ｂは、外周側マグネット５ａ、５ｂの内周側に設けてあり且つ外周側マグネット５ａ、５ｂに対応して同じ角度の領域Ｒ１とＲ２（図２参照）に配置されている。内周側マグネット７ａ、７ｂは、円周方向に間隔をあけて設けてあり、円周方向で対応する端部間の間隔Ｎ１、Ｎ２（図２参照）は異なる寸法にしてある。
一方の内周側マグネット７ａは外周側をＳ極とし内周側をＮ極としてあり、他方の内周側マグネット７ｂは外周側をＮ極とし内周側をＳ極として、内周側と外周側とで互いに異なる磁極としている。

【0019】

一方の内周側マグネット７ａの外周面には第５電磁石２５と第６電磁石２７とが円周方向に間隔Ｊ１（図２参照）をあけて設けてあり、他方の内周側マグネット７ｂの外周面には第７磁石２９と第８電磁石３１とが間隔Ｊ２（図２参照）をあけて設けてある。Ｊ１及びＪ２は略同じ寸法である。尚、第６電磁石２７と第７電磁石２９との間隔Ｊ３及び第８電磁石３１と第５電磁石２５との間の間隔Ｊ４は、Ｊ１及びＪ２よりも広い寸法にしてある。各電磁石２５、２７、２９、３１は各々コア材２４にコイルを巻回して構成されている。
第５電磁石２５と第６電磁石２７とはコイルの巻き方向を逆向きにしてあり、第５電磁石２５と第６外層側電磁石２７もコイルの巻き方向を逆向きにしてある。

【0020】

一方の内周側マグネット７ａの内周面には、第９電磁石３３と第１０電磁石３５とが円周方向に間隔Ｋ１（図２参照）をあけて設けてあり、他方の内周側マグネット７ｂの内周面には第１１磁石３７と第１２電磁石３９とが間隔Ｋ２（図２参照）をあけて設けてある。Ｋ１及びＫ２は略同じ寸法である。尚、第１０電磁石３５と第１１電磁石３７との間隔Ｋ３及び第１２電磁石３９と第９電磁石３３との間の間隔Ｋ４は、Ｋ１及びＫ２よりも広い寸法にしてある。各電磁石２５、２７、２９、３１は各々コア材２４にコイルを巻回して構成されている。

【0021】

次に、ロータについて説明する。ロータはシャフト９と、シャフト９に固定された外側ロータ１１と、内側ロータ１３とにより構成されている。
外側ロータ１１は、円筒形状の外側ロータ本体１１ａと、外側ロータ本体１１ａから略等間隔で外周側に突設した７つの第１層突設部（歯）４１ａ〜４１ｇと、外側ロータ本体１１ａから略等間隔で内周側に突設した７つの第２層突設部（歯）４３ａ〜４３ｇとが設けてある。各第１層突設部４１ａ〜４１ｇと、第２層突設部４３ａ〜４３ｇとは円周方向において同位置に設けてある。また、各第１層突設部４１ａ〜４１ｇの各円周方向の寸法Ｆ（図２参照）は対向する電磁石の円周方向の寸法Ｇの略半分の寸法にしてある。例えば、第１層突設部４１ａの円周方向の寸法Ｆは、第１電磁石１７の円周方向の寸法Ｇの略半分であり、第２層突設部４３ａの円周方向の寸法Ｆも、第５電磁石２５の円周方向の寸法Ｇの略半分の寸法にしている。

【0022】

内側ロータ１３は、円筒形状の内側ロータ本体１３ａと、内側ロータ本体１３ａから略等間隔で外周側に突設した７つの第３層突設部４５ａ〜４５ｇが設けてある。各第３層突設部４５ａ〜４５ｇは、各々対応する対向第１層突設部４１ａ〜４１ｇ及び第２層突設部４３ａ〜４３ｇと円周方向に同じ角度位置に設けてある。また、各第３層突設部４５ａ〜４５ｇの各円周方向の寸法Ｆは、第１層及び第２層の場合と同様に、対向する第３層電磁石の円周方向の寸法Ｇの略半分の寸法にしてある。
各第１層突設部４１ａ〜４１ｇ、第２層突設部４３ａ〜４３ｇ、第３層突設部４５ａ〜４５ｇの半径方向への突出寸法は、対向する電磁石との間に隙間を形成する寸法としてある。
また、各電磁石には、図８に示すように、交流電流ａ、ｂが９０度位相をずらして供給されるようになっている。

【0023】

次に、本実施の形態にかかるモータ１の組み立てについて説明する。
モータ１の組み立て前の状態では、図７に示すように、以下のように第１ユニット５３と、第２ユニット５５との２つのユニットに分割してある。
第１ユニット５３では、外側ロータ１１の一端が支持部材５１を介してシャフト９に固定してあり、内側ロータ１３はシャフト９の外周面に固定してあり、外側ロータ１１及び内側ロータ１３はシャフト９と一体に回転するようにしてある。シャフト９の一端は一方の端板３ｂにベアリング１５を介して取り付けてある。

【0024】

第２ユニット５５では、他方の端板３ｃに側板３ａが固定してあり、側板３ａの内周面には、一方及び他方の外周側マグネット５ａ、５ｂが固定されている。また、他方の端板３ｃには、外側ロータ１１の端部に設けたベアリング５０を取り付けるベアリング保持部５２が形成されている。ベアリング保持部５２の内周側には内周側マグネット７ａ、７ｂの一端が固定してあり、内周側マグネット７ａ、７ｂの他端にはベアリング４９が取り付けてある。

【0025】

モータ１の組み立ては、第１ユニット５３と第２ユニット５５とを嵌合する。これにより、外側ロータ１１のベアリング５０は第２ユニット５５のベアリング保持部５２に嵌合し、内側マグネット７ａ、７ｂのべアリング４９は支持部材５１に形成されているベアリング保持部５４に嵌合して保持される。

【0026】

次に、図１〜図４を参照して、本実施の形態に係るモータ１の駆動、作用及び効果について説明する。
（１）図１に示すように、第１層の第１磁石１７と第２磁石１９、第２層の第５電磁石２５と第６電磁石２７、第３層の第９電磁石３３と第１０電磁石３５とに、図８に示す交流電流ａを流す。まず、交流電流ａは図８に示すように正の電流が流れる。
第１層において、第１電磁石１７では、内周側がＮ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ａの内周側でＮ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第２電磁石１９では、内周側がＳ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ａの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第３電磁石２１及び第４電磁石２３には電流は流れていない。
第１層では、第１層突起部４１ａは第１電磁石１７の磁力に引かれて第１電磁石１７に対面するように位置する。
第２層において、第５電磁石２５では、外周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの外周側にＳ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第６電磁石２７では、外周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第７電磁石２９及び第８電磁石３１には電流は流れていない。
第２層では、第２層突起部４３ａは第５電磁石２５の磁力に引かれて第５電磁石１７に対面するように位置する。

【0027】

第３層において、第９電磁石３３では、内周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの内周側にＮ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第１０電磁石３５では、内周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第１１電磁石３７及び第１２電磁石３９には電流は流れていない。
第３層では、第３層突起部４５ａは第９電磁石３３の磁力に引かれて第９電磁石３３に対面するように位置する。
このように、第１層では第１層突起部４１ａが第１電磁石１７に、第２層では第２層突起部４３ａが第５電磁石２５、第３層では第３層突起部４５ａが第９電磁石３３に引かれて位置しており、第１層〜第３層に至る３箇所で発生したトルクを受けてシャフト９を回転することができる。
尚、図１〜図４において、所定の電磁石に示す矢印は、電流の流れる方向を示している。
また、このとき、図１に示すように、第１層突起部４１ｆは第４電磁石２３から回転方向手前に少しずれた位置にあり、同様に第２層突起部４３ｆは第８電磁石３１から、第３層突起部４５ｆは第１２電磁石３９から回転方向手前に少しずれた位置にある。

【0028】

（２）次に、図２に示すように、第１層の第３磁石２１と第４磁石２３、第２層の第７電磁石２９と第８電磁石３１、第３層の第１１電磁石３７と第１２電磁石３９とに、図８に示す交流電流ｂ（交流電流ａから９０度ずれた交流電流）を流す。最初は交流電流ｂのうちの正の電流が流れる。
第１層において、第４電磁石２３は、内周側がＳ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ｂの内周側でＳ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第３電磁石２１では、内周側がＮ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ｂの磁束と相殺して磁界力が低減される。尚、第１電磁石２１及び第２電磁石２３に流れる電流ａは低減し又は流れていない。
第１層では、第１層突起部４１ｆは第４電磁石２３に引かれて第４電磁石２３に対面するように位置する。

【0029】

第２層において、第８電磁石３１では、外周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの外周側にＮ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第７電磁石２９では、外周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第５電磁石２５及び第６電磁石２７に流れる電流ａは低減し又は流れていない。
第２層では、第２層突起部４３ｆは第８電磁石３１に引かれて第８電磁石３１に対面するように位置する。

【0030】

第３層において、第１２電磁石３９では、内周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの内周側にＳ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第１１電磁石３７では、内周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第９電磁石３３及び第１０電磁石３５に流れる電流ａは低減し又は流れていない。
第３層では、第３層突起部４５ｆは第１２電磁石３９に引かれて第１２電磁石３９に対面するように位置する。
このように、第１層では第１層突起部４１ｆが第４電磁石２３に、第２層では第２層突起部４３ｆが第８電磁石３１、第３層では第３層突起部４５ｆが第１２電磁石３９に引かれて位置しており、第１層〜第３層に至る３箇所で発生したトルクを受けてシャフト９を回転することができる。

【0031】

（３）続いて、図３に示すように、第１層の第１磁石１７と第２磁石１９、第２層の第５電磁石２５と第６電磁石２７、第３層の第９電磁石３３と第１０電磁石３５とに、図８に示す電流ａの負の交流電流が流れる。
第１層において、第２電磁石１９では、内周側がＮ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ａの内周側でＮ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第１電磁石１７では、内周側がＳ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ａの磁束と相殺して磁力が低減される。
第１層では、第１層突起部４１ｂは第２電磁石１９に引かれて第２電磁石１９に対面するように位置する。
第２層において、第６電磁石２７では、外周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの外周側にＳ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第５電磁石２５では、外周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第７電磁石２９及び第８電磁石３１に流れる電流ｂは低減し又は流れていない。
第２層では、第２層突起部４３ｂは第６電磁石２７に引かれて第６電磁石２７に対面するように位置する。

【0032】

第３層において、第１０電磁石３５では、内周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの内周側にＮ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第９電磁石３３では、内周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ａの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第１１電磁石３７及び第１２電磁石３９に流れる電流ｂは低減し又は流れていない。
第３層では、第３層突起部４５ｂは第１０電磁石３３に引かれて第１０電磁石３５に対面するように位置する。
このとき、図３に示すように、第１層突起部４１ｄは第３電磁石２１から回転方向手前に少しずれた位置にあり、同様に第２層突起部４３ｄは第７電磁石２９から、第３層突起部４５ｄは第１１電磁石３７から、各々回転方向手前に少しずれた位置にある。
このように、第１層では第１層突起部４１ｂが第２電磁石１９に、第２層では第２層突起部４３ｂが第６電磁石２７、第３層では第３層突起部４５ｂが第１０電磁石３５に引かれて位置しており、第１層〜第３層に至る３箇所で発生したトルクを受けてシャフト９を回転することができる。

【0033】

（４）次に、図４に示すように、第１層の第３磁石２１と第４磁石２３、第２層の第７電磁石２９と第８電磁石３１、第３層の第１１電磁石３７と第１２電磁石３９とに、図８に示す電流ｂの負の電流が流れる。
第１層において、第３電磁石２１では、内周側がＳ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ｂの内周側でＳ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第４電磁石２３では、内周側がＮ極となる磁束が生じて外周側マグネット５ｂの磁束と相殺して磁力が低減される。
第１層では、第１層突起部４１ｄは第３電磁石２１に引かれて第３電磁石２１に対面するように位置する。
第２層において、第７電磁石２９では、外周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの外周側にＮ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第８電磁石３１では、外周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの磁束と相殺して磁界強度が低減される。尚、第５電磁石２５及び第６電磁石２７に流れる電流ａは低減し又は流れていない。
第２層では、第２層突起部４３ｄは第７電磁石２９に引かれて第７電磁石２９に対面するように位置する。

【0034】

第３層において、第１１電磁石３７では、内周側がＳ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの内周側にＳ極の磁束が加わって磁力が増幅し、第１２電磁石３９では、内周側がＮ極となる磁束が生じて内周側マグネット７ｂの磁束と相殺して磁力が低減される。尚、第９電磁石３３及び第１０電磁石３５に流れる電流ａは低減し又は流れていない。
第３層では、第３層突起部４５ｄは第１１電磁石３７に引かれて第１１電磁石３７に対面するように位置する。
このとき、図４に示すように、第１層突起部４１ｇは第１電磁石１７から回転方向手前に少しずれた位置にあり、同様に第２層突起部４３ｇは第５電磁石２５から、第３層突起部４５ｇは第９電磁石３３から回転方向手前に少しずれた位置にある。
このように、第１層では第１層突起部４１ｄが第３電磁石２１に、第２層では第２層突起部４３ｄが第７電磁石２９、第３層では第３層突起部４５ｄが第１１電磁石３７に引かれて位置しており、第１層〜第３層に至る３箇所で発生したトルクを受けてシャフト９を回転することができる。
以上のように、図１〜図４に示す上述した動作を繰り返してシャフト９が回転する。

【0035】

本実施の形態によれば、シャフト９は第１層から第３層の３つの層でトルクを受けて回転するので、高いトルクで回転することができる。
シャフト９に固定した外側ロータ１１と、内側ロータ１３と、外周側マグネット５ａ、５ｂと、内周側マグネット７ａ、７ｂとは、同心円状に配置しているので、シャフトの軸線方向の寸法を大きくすることなく、小型にできる。
第１層突起４１ａ〜４１ｇ、第２層突起４３ａ〜４３ｇ、第３層突起４５ａ〜４５ｇは各々磁性体でできておりマグネットを用いていないので、従来技術のように突起部や突起に対応して多数のマグネットを必要としないので、構成が簡易で且つ安価に製造できる。
第１層の第１電磁石１７〜第４電磁石２３、第２層の第５電磁石２５〜第８電磁石３１、第３層の第９電磁石３３〜第１２電磁石３９は、半径方向に並んで設けてあるので位置決めが容易にできると共に構成が簡易であり、製造し易い。

【0036】

第１層突起部４１ａ〜４１ｇ、第２層突起部４３ａ〜４３ｇ、第３層突起部４５ａ〜４５ｇは、各々円周方向の寸法Ｆを、対向する電磁石１７〜３９の円周方向の寸法Ｇの略半分としてあり、且つ各第１層の第１電磁石１７〜第４電磁石２３において、円周方向で隣合う電磁石間の間隔Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４のうちＥ３、Ｅ４は他の円周方向で隣合う電磁石の間隔Ｅ１、Ｅ２と異なっているので、任意の停止位置から駆動するときに、各第１層突起部４１ａ〜４１ｇ少なくとも一つの突起部が電磁石から円周方向にずれて位置することができ、駆動時に死点となるのを防止できる。同様に第２層の第５電磁石２５〜第８電磁石３１でも、電磁石間の間隔Ｊ１、Ｊ２に対してＪ３、Ｊ４が異なっており、第３層の第９電磁石３３〜第１２電磁石３９でも、電磁石間の間隔Ｋ１、Ｋ２に対してＫ３、Ｋ４が異なっているので、駆動時に死点となるのを防止できる。

【0037】

第１層の第１電磁石１７〜第４電磁石２３、第２層の第５電磁石２５〜第８電磁石３１、第３層の第９電磁石３３〜第１２電磁石３９において、円周方向に隣合う電磁石は互い逆向きにコイルを巻いて形成しているので、隣合う２つの電磁石１７及び１９、２１及び２３と、２５及び２７、２９及び３１、３３及び３５、３７及び３９を各々直列にして電流を流すことができるので、電流の制御が容易にできる。

【0038】

本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、外周側マグネット５ａ、５ｂや内周側マグネット７ａ、７ｂは各々２つに限らず、３つや４つでも良く数は限定されない。同様に、第１電磁石１７〜第１２電磁石３９も、各層において、円周方向に４つづつ配置したがこれに限らず、各層において円周方向に５つや６つ配置しても良く、数は限定されない。
また、電磁石は、外層電磁石（第１電磁石１７〜第４電磁石２３）、内層電磁石（第５電磁石２５〜第８電磁石３１）、中間電磁石（第９電磁石３３〜第１２電磁石３９）の３層にすることに限らず、４層や５層に設けても良い。
モータ１は、ステッピングモータとして用いるものであっても良い。

【符号の説明】

【0039】

１ モータ
５ａ 一方の外周側マグネット
５ｂ 他方の外周側マグネット
１１ 外側ロータ
１３ 内側ロータ
１７ 第１電磁石（第１層電磁石）
１９ 第２電磁石（第１層電磁石）
２１ 第３電磁石（第１層電磁石）
２３ 第４電磁石（第１層電磁石）
２５ 第５電磁石（第２層電磁石）
２７ 第６電磁石（第２層電磁石）
２９ 第７電磁石（第２層電磁石）
３１ 第８電磁石（第２層電磁石）
３３ 第９電磁石（第３層電磁石）
３５ 第１０電磁石（第３層電磁石）
３７ 第１１電磁石（第３層電磁石）
３９ 第１２電磁石（第３層電磁石）
４１ａ〜４１ｇ 第１層突起部（外層側突起部）
４３ａ〜４３ｇ 第２層突起部（中間層側突起部）
４５ａ〜４５ｇ 第３層突起部（内層側突起部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】