特許 6359747 回転電機

(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】6359747

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 21/24 20060101AFI20180709BHJP

【ＦＩ】

   H02K21/24 M

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2017-221198(P2017-221198)

(22)【出願日】2017年11月16日

【審査請求日】2017年12月25日

(31)【優先権主張番号】特願2017-150676(P2017-150676)

(32)【優先日】2017年8月3日

(33)【優先権主張国】JP

【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】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２００６−２３８６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２１８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−００５８０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の永久磁石がハウジングに回転円周に沿って配置され、前記永久磁石の磁極が回転軸線に沿った方向に向いた回転子と、
回転円周に沿って配置された複数の巻線を有する固定子とを備え、
前記巻線は、前記永久磁石の磁極が前記巻線に向いたときに、前記巻線の端部から巻線内への磁路が、前記永久磁石からの主磁束方向と交差する方向に形成され、
前記固定子は、前記回転子の回転軸線に沿って複数備えられ、
前記固定子のそれぞれは、前記固定子を形成する巻線同士の隙間が、回転円周方向にずれた位置に配置された回転電機。

【請求項2】

複数の永久磁石がハウジングに回転円周に沿って配置され、前記永久磁石の磁極が回転軸線に沿った方向に向いた回転子と、
回転円周に沿って配置された複数の巻線を有する固定子とを備え、
前記巻線は、前記永久磁石の磁極が前記巻線に向いたときに、前記巻線の端部から巻線内への磁路が、前記永久磁石からの主磁束方向と交差する方向に形成され、
前記複数の巻線の端部同士の間に、補助用の巻線が設けられた回転電機。

【請求項3】

前記回転子は、前記固定子を挟んで両側に配置された請求項１又は２記載の回転電機。

【請求項4】

前記固定子は、前記回転子の回転円周に沿った円弧状の前記巻線により形成された請求項１から３のいずれかの項に記載の回転電機。

【請求項5】

前記固定子は、前記回転子の回転円周の接線に沿った軸線が直線状の前記巻線により形成された請求項１から３のいずれかの項に記載の回転電機。

【請求項6】

前記固定子は、前記回転子の回転中心を取り囲む巻線が並列接続された複数本により形成された請求項１から５のいずれかの項に記載の回転電機。

【請求項7】

前記巻線の断面は、回転軸線に沿った方向の長さが、回転円周の半径方向の長さより、短く形成された請求項１から６のいずれかの項に記載の回転電機。

【請求項8】

前記補助用の巻線と同軸に、発電用巻線が設けられた請求項２記載の回転電機。

【請求項9】

前記発電用巻線からの電流を調整する回転速度調整部が接続されている請求項８記載の回転電機。

【請求項10】

前記回転速度調整部は、前記発電用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９記載の回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石による回転子と、巻線による固定子とを有する回転電機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電動機や発電機などの回転電機は、回転子と固定子とを備えている。固定子は、回転子に対して励磁するものであるが、例えば、特許文献１，２に記載の従来の電動機のように、巻線の軸線が回転子に向くように鉄心に巻線が巻かれていたり、特許文献３に記載の従来の電動機のように、Ｃ字状の鉄心の一部に巻線が巻かれ、向き合う鉄心の両端部の間に、回転子を配置したりしたものが知られている。

【0003】

しかし、特許文献１−３に記載の従来の電動機では、固定子の磁極を回転子の磁極が通過するときに、固定子の磁極と回転子の磁極とが一瞬向き合う状態となる。従って、回転子が回転して、固定子の前を通過すると、回転子による大きな磁束の変化が発生するため、回転子が回転する際に、固定子に大きな逆起電力が発生する。従って、従来の電動機では、固定子により回転子が回転するときに、固定子に大きな逆起電力が発生するので、逆起電力に逆らって回転子を高回転とするには高電圧が必要となる。

【0004】

特許文献４には、中空円筒状のコアに巻線を施したステータと、円周方向にＮ極とＳ極が交互にｍ個配置された永久磁石で構成され、ステータのコア内に微小エアギャップを介して回転自在に配置されたロータとを有するトロイダルコア型アクチュエータが記載されている。

【0005】

この特許文献４によれば、固定子は、回転子の磁極が固定子の端部に向いたときに、固定子の端部から固定子内への磁路が、回転子からの主磁束方向と交差する方向に形成される。従って、回転子が固定子の端部を向いて通過するときに、固定子の端部から固定子内への磁路が、回転子からの主磁束方向と交差する方向となることで、巻線の向きを半径方向に向けた従来の電動機より磁束の変化が小さいので、特許文献１〜３に記載の従来の電動機より逆起電力を小さいものとすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−１３５８５２号公報

【特許文献2】特開２０１４−１４７２３８号公報

【特許文献3】特開昭６０−２２６７５１号公報

【特許文献4】特開２０００−１８４６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献４に記載のトロイダルコア型アクチュエータでは、磁極数を２としたロータ磁石が回転軸を中心に回転するロータ部が図示されている。
しかし、ロータ磁石の磁極をステータのコイルに向け、ロータ部のハウジングに回転円周に沿って複数のロータ磁石を収納して回転させるときには、ロータ部が高速回転すると、ハウジングから磁石が、遠心力によりコイルの方向へ飛び出すおそれがある。

【0008】

これは、ハウジングの外円周面に凹部を形成し、この凹部にロータ磁石を収納して蓋をし、ロータ磁石が飛び出さないようにしても、ロータ磁石とコイルとの間を微小エアギャップとするために、蓋の厚みを薄くすればするほど、蓋が壊れやすくなってしまうからである。

【0009】

従って、磁極をステータのコイルに向けたロータ磁石を、ハウジングの外周面に収納するようなロータ部では、ロータ部が高回転となると長時間の運転で信頼性を維持することができない。

【0010】

そこで本発明は、逆起電力の発生を抑えることにより、高電圧を印加しなくても高回転とすることができ、高回転を長時間続けても回転子の信頼性を維持することができる回転電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】

【0011】

本発明の回転電機は、複数の永久磁石がハウジングに回転円周に沿って配置され、前記永久磁石の磁極が回転軸線に沿った方向に向いた回転子と、前記回転子を励磁により回転駆動する、回転円周に沿って配置された複数の巻線を有する固定子とを備え、前記巻線は、前記永久磁石の磁極が前記巻線に向いたときに、前記巻線の端部から巻線内への磁路が、前記永久磁石からの主磁束方向と交差する方向に形成されたことを特徴とする。

【0012】

本発明の回転電機によれば、回転子が固定子の巻線の端部に向いて通過するときに、巻線の端部から巻線内への磁路が、回転子からの主磁束方向と交差する方向となることで、巻線の向きを半径方向に向けた従来の電動機より磁束の変化が小さいので、従来の電動機より逆起電力を小さいものとすることができる。また、回転子の永久磁石は、回転軸線に沿った方向に向いており、固定子は、永久磁石の磁極が向く方向における回転円周に沿って巻線が配置されている。そのため、ハウジングに収納された永久磁石は、遠心力が作用する方向と、磁極が巻線へ向く方向とが異なるので、永久磁石を巻線へ接近させてハウジングに配置して、回転子を高速に回転させても、永久磁石をハウジングから飛び出し難くすることができる。

【0013】

前記回転子は、前記固定子を挟んで両側に配置されたものとすることができる。

【0014】

前記固定子を、前記回転子の回転円周に沿った円弧状の前記巻線により形成することができる。固定子の巻線が、回転子の回転軸線を中心して円周方向に沿った円弧状であることにより、固定子の端部から固定子内への磁路を、回転子からの主磁束方向と交差する方向とすることができる。

【0015】

前記固定子は、前記回転子の回転円周の接線に沿った軸線が直線状の前記巻線により形成されたものとすることができる。巻線を軸線が直線状のものとすることで製作が容易である。

【0016】

前記固定子は、前記回転子の回転軸線に沿って複数備え、前記固定子のそれぞれは、前記固定子を形成する巻線同士の隙間が、回転円周方向にずれた位置に配置されたものとすることができる。回転子が固定子の端部同士の隙間にて減速又は停止しようとしても、他の固定子にて回転駆動を付与することができる。

【0017】

前記固定子は、前記回転子の回転中心を取り囲む巻線が並列接続された複数本により形成されていてもよい。巻線を並列接続された複数本により形成することで、巻線の抵抗値を低く抑えることができる。

【0018】

前記巻線の断面は、回転軸線に沿った方向の長さが、回転円周の半径方向の長さより、短く形成されていると、永久磁石を巻線の軸線に接近させて配置することができる。

【0019】

前記複数の巻線の端部同士の間に、補助用の巻線を設けることができる。複数の巻線の端部同士の間で発生する磁力を、補助用の巻線により補完させることができるので、補助用の巻線により、回転子の回転駆動力を増強することができる。

【0020】

前記補助用の巻線と同軸に、発電用巻線が設けられていると、発電用巻線から電力を発生させることができる。

【0021】

前記発電用巻線からの電流を調整する回転速度調整部を接続することができる。
発電用巻線は、補助用の巻線と同軸であるため、発電用巻線に発生する磁界が補助用の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。

【0022】

前記回転速度調整部は、前記発電用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ものとすることができる。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。

【発明の効果】

【0023】

本発明の回転電機によれば、巻線の向きを半径方向に向けた従来の電動機より磁束の変化が小さいので、従来の電動機より逆起電力を小さいものとすることができることにより、高電圧を印加しなくても高回転とすることができる。また、回転子を高速に回転させても、永久磁石をハウジングから飛び出し難くすることができる。
従って、本発明の回転電機は、逆起電力の発生を抑えることにより、高電圧を印加しなくても高回転とすることができ、高回転を長時間続けても回転子の信頼性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の実施の形態１に係る回転電機としての電動機を説明するための図であり、（Ａ）は電動機の斜視図、（Ｂ）はハウジング及び遮蔽板を透過した状態の電動機の斜視図である。

【図2】図１に示す電動機における制御回路の励磁回路部の動作を説明するための回路図である。

【図3】図１に示す電動機の動作を説明するための図であり、（Ａ）は一方の端部がＮ極、他方の端部がＳ極を発生した状態の図、（Ｂ）は一方の端部がＳ極、他方の端部がＮ極を発生した状態の図である。

【図4】図１に示す電動機における回転子の永久磁石と固定子の巻線との磁力線の状態を説明するための図である。

【図5】本発明の実施の形態２に係る回転電機としての電動機を説明するための図であり、（Ａ）は電動機の斜視図、（Ｂ）はハウジング及び遮蔽板を透過した状態の電動機の斜視図である。

【図6】本発明の実施の形態３に係る回転電機としての電動機を説明するための図であり、回転子と、固定子と、センサ部と、補助用の巻線とを示す図である。

【図7】図６に示す実施の形態３に係る電動機の変形例を説明するための図である。

【図8】本発明の実施の形態４に係る回転電機としての電動機を説明するための図であり、回転子と、固定子と、センサ部と、補助用の巻線と、発電用巻線とを示す図である。

【図9】図８に示す電動機の発電用巻線に接続された回転速度調整部を説明するための回路図である。

【図10】図９に示す実施の形態４に係る電動機の変形例を説明するための図である。

【図11】本発明の実施の形態５に係る回転電機としての電動機を説明するための斜視図である。

【図12】図１１に示す電動機における固定子の巻線を巻き付けるためのコアの図である。

【図13】図１１に示す電動機の動作を説明するための斜視図である。

【図14】図１３に示す電動機の上段の固定子およびその固定子と向き合う上段の永久磁石の図である。

【図15】図１３に示す電動機の状態から回転子が４５度回転した状態の斜視図である。

【図16】図１５に示す電動機の上段の固定子およびその固定子と向き合う上段および中段の永久磁石の図である。

【図17】本発明の実施の形態６に係る回転電機としての電動機を説明するための斜視図である。

【図18】図５に示す電動機の固定子を断面楕円形状の巻線としたものであり、固定子を挟んで反対側にも回転子を設けた電動機の図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る回転電機について、電動機を例に、図面に基づいて説明する。
なお、図１（Ａ）及び同図（Ｂ）は本実施の形態１に係る電動機を説明するための概略図であり、固定子や出力軸を支持したり、センサ部などを支持したりする筐体は図示していない。
図１（Ａ）及び同図（Ｂ）に示す電動機１０は、出力軸Ｏ１と同軸に形成された回転子２０と、回転子２０を回転駆動する磁束を励磁する固定子３０とを備えている。

【0026】

回転子２０は、複数の永久磁石２２がハウジング２１に回転円周Ｒ１に沿って配置され、永久磁石２２のＮ極又はＳ極のいずれか一方の磁極が回転軸線Ｌ１に沿った方向に向いている。
ハウジング２１は、円盤状に形成され、永久磁石２２を回転円周Ｒ１に沿って等間隔に収納するものである。
永久磁石２２は、直方体に形成され、Ｎ極またはＳ極のいずれか一方の磁極を交互に固定子３０に向けてハウジング２１に配置されている。本実施の形態１では、永久磁石２２が９０度ごとに４個、ハウジング２１に設けられている。
永久磁石２２は、磁力が他の磁石より強いネオジム磁石が使用できる。

【0027】

固定子３０は、複数の巻線Ｃ１（第１巻線３１〜第４巻線３４）から形成され、永久磁石２２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って巻線Ｃ１が配置されている。
固定子３０は、回転子２０が巻線Ｃ１の端部（端部３１Ｔ１，３１Ｔ２，３２Ｔ１，３２Ｔ２，３３Ｔ１，３３Ｔ２，３４Ｔ１，３４Ｔ２）に向いたときに、巻線Ｃ１の端部から巻線内への磁路Ｒ（図４参照）が、回転子２０からの主磁束方向Ｆ１と交差する方向に形成されている。
本実施の形態１では、固定子３０は、回転子２０の回転軸線Ｌ１を中心として、巻線Ｃ１が回転円周Ｒ１に沿った円弧状に形成されている。

【0028】

第１巻線３１〜第４巻線３４は、第１巻線３１の端部３１Ｔ１と第４巻線３４の端部３４Ｔ１とが制御回路４０の励磁回路部４２に接続され、向き合う端部３１Ｔ２，３２Ｔ２同士、端部３２Ｔ１，３３Ｔ１同士および端部３３Ｔ２，３４Ｔ１同士が配線により接続されていることで、直列接続されているが、並列接続としてもよい。
第１巻線３１〜第４巻線３４の巻線Ｃ１は、通電すると、向き合う一方の端部３１Ｔ１，３４Ｔ１同士、端部３２Ｔ１，３３Ｔ１同士が同極に、他方の端部３１Ｔ２，３２Ｔ２同士、端部３３Ｔ２，３４Ｔ２同士が同極を発生するように配線が巻かれている。

【0029】

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。
センサ部４１は、一方の端部３１Ｔ１，３４Ｔ１と、端部３２Ｔ１，３３Ｔ１とをＮ極とし、他方の端部３１Ｔ２，３２Ｔ２と、端部３３Ｔ２，３４Ｔ２とをＳ極とするタイミングを検出したり、反対に、一方の端部３１Ｔ１，３４Ｔ１と、端部３２Ｔ１，３３Ｔ１とをＳ極とし、他方の端部３１Ｔ２，３２Ｔ２と、端部３３Ｔ２，３４Ｔ２とをＮ極とするタイミングを検出したりするために、第１センサ部４１１と、第２センサ部４１２とを備えている。

【0030】

第１センサ部４１１及び第２センサ部４１２は、図示しない支持部材により固定された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円盤状の遮蔽板４１ｂとを備えている。

【0031】

図１（Ａ）及び同図（Ｂ）に示すフォトインタラプタ４１ａは、第１センサ部４１１及び第２センサ部４１２に対応させて、それぞれ設けられているが、本実施の形態では、遮蔽板４１ｂは、第１センサ部４１１及び第２センサ部４１２に共通させて設けられている。なお、遮蔽板４１ｂは、第１センサ部４１１及び第２センサ部４１２にて共通して使用しているが、図２においては、フォトインタラプタ４１ａに対応させて遮蔽板４１ｂを別々に図示している。

【0032】

遮蔽板４１ｂの周縁の一部には、円周方向に沿って、通電タイミング及び通電時間を規定するための円弧状切欠部４１ｃ（図１（Ａ）参照）が形成されている。この円弧状切欠部４１ｃは、永久磁石２２のＮ極の位置に合わせて９０度の範囲に形成され、遮蔽板４１ｂの周縁の２箇所に形成されている。
フォトインタラプタ４１ａは、第１巻線３１と第４巻線３４とが向き合う一方の端部３１Ｔ１，３４Ｔ１の位置を０度の位置、第２巻線３２と第３巻線３３が向き合う一方の端部３２Ｔ１，３３Ｔ１の位置を１８０度の位置としたときに、０度と９０度の位置に形成されている。

【0033】

図２に示す励磁回路部４２は、第１巻線３１〜第４巻線３４への通電を制御するものである。
励磁回路部４２は、第１センサ部４１１と第２センサ部４１２とを一組として、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〜第４巻線３４への通電方向を制御する。

【0034】

第１ＦＥＴ４２１ａと第３ＦＥＴ４２３ａとはｎ型ＦＥＴである。第２ＦＥＴ４２２ａ，４２２ｂは、ｐ型ＦＥＴである。
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。

【0035】

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。

【0036】

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４巻線３４の一方の端部３４Ｔ１からの配線は、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の一方の端部３１Ｔ１からの配線は、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。

【0037】

以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る電動機１０の動作を図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）および同図（Ｂ）に示す制御回路４０に電源が供給される。
例えば、永久磁石２２のＮ極が、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａの方向へ向くと、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに遮蔽板４１ｂの円弧状切欠部４１ｃが位置する。
遮蔽板４１ｂの円弧状切欠部４１ｃにより、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａの光が透過することで、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。

【0038】

図２に示すように、第１センサ部４１１の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。

【0039】

また、図３（Ａ）に示すように、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに円弧状切欠部４１ｃ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には円弧状切欠部４１ｃが位置しないので、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａは非通電状態にある。
従って、図２に示すように、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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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の一方の端部３１Ｔ１へ流れる。
そして、電流が、第１巻線３１から第２巻線３２、第３巻線３３および第４巻線３４へ順次流れ、第４巻線３４の一方の端部３４Ｔ１から第３ＦＥＴ４２３ａのドレイン端子Ｄへ流れ、第３ＦＥＴ４２３ａのドレイン端子Ｄからソース端子Ｓへ流れる。
そうすることで、図３（Ａ）に示すように、第１巻線３１の端部３１Ｔ１，第４巻線３４の端部３４Ｔ１と、第２巻線３２の端部３２Ｔ１，第３巻線３３の端部３３Ｔ１とに、永久磁石２２のＮ極と反発する同極（Ｎ極）の磁界が発生し、他方の端部３１Ｔ２，端部３２Ｔ２と、端部３３Ｔ２，端部３４Ｔ２とに、永久磁石２２のＳ極と反発する同極（Ｓ極）の磁界が発生する。
第１巻線３１〜第４巻線３４が発生した磁界により、永久磁石２２の両極が反発して、回転子２０が回転する。

【0043】

一方、図３（Ｂ）に示すように、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の円弧状切欠部４１ｃが位置する。
遮蔽板４１ｂの円弧状切欠部４１ｃにより、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａの光が透過することで、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。

【0044】

図２に示すように、第２センサ部４１２の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。

【0045】

また、第２センサ部４１２のフォトインタラプタ４１ａに円弧状切欠部４１ｃ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には円弧状切欠部４１ｃが位置しないので、第１センサ部４１１の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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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４巻線３４の一方の端部３４Ｔ１へ流れる。
そして、電流が、第４巻線３４から第３巻線３３、第２巻線３２および第１巻線３１へと順次流れ、第１巻線３１の一方の端部３１Ｔ１から第３ＦＥＴ４２３ｂのドレイン端子Ｄへ流れ、第３ＦＥＴ４２３ｂのドレイン端子Ｄからソース端子Ｓへ流れる。
そうすることで、図３（Ｂ）に示すように、第１巻線３１の端部３１Ｔ１，第４巻線３４の端部３４Ｔ１と、第２巻線３２の端部３２Ｔ１，第３巻線３３の端部３３Ｔ１とに、永久磁石２２のＳ極と反発する同極（Ｓ極）の磁界が発生し、他方の端部３１Ｔ２，端部３２Ｔ２と、端部３３Ｔ２，端部３４Ｔ２とに、永久磁石２２のＮ極と反発する同極（Ｎ極）の磁界が発生する。
第１巻線３１〜第４巻線３４が発生した磁界により、永久磁石２２の両極が反発して、回転子２０が回転する。

【0049】

更に、回転子２０が回転すると、遮蔽板４１ｂに形成された他の円弧状切欠部４１ｃが、第１センサ部４１１のフォトインタラプタ４１ａに位置することで、固定子３０にて図３（Ａ）に示す磁極の磁界が発生する。
このように、固定子３０において、図３（Ａ）に示す磁極と図３（Ｂ）に示す磁極とが交互に発生することで、回転子２０は回転し続けることができる。

【0050】

電動機１０では、固定子３０が、回転子２０の回転軸線Ｌ１を中心して、第１巻線３１〜第４巻線３４が円周方向に沿った円弧状に形成されている。
そのため、図４に示すように固定子３０内の磁路は、巻線（第１巻線３１〜第４巻線３４）の円弧状に沿ったものとなる。回転子２０の永久磁石２２の各磁極が第１巻線３１〜第４巻線３４の端部（図４では第１巻線３１の端部３１Ｔ１，第４巻線３４の３４Ｔ２）を向いて通過するときには、固定子３０の端部から固定子３０内への磁路が、回転子２０からの主磁束方向Ｆ１と交差する方向となる。
従って、回転子２０からの主磁束は、巻線Ｃ１の筒内に真っ直ぐ入るように横切らない。よって、電動機１０は、巻線の向きを半径方向に向けた従来の電動機より磁束の変化が小さいので、従来の電動機より逆起電力を小さいものとすることができる。

【0051】

また、図１に示すように、回転子２０の永久磁石２２は、回転軸線Ｌ１に沿った方向に向いており、固定子３０は、永久磁石２２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って巻線Ｃ１が配置されている。
そのため、ハウジング２１に収納された永久磁石２２は、遠心力が作用する方向（回転円周Ｒ１の半径方向）と、磁極が巻線Ｃ１に向く方向とが異なる方向となるので、永久磁石２２を巻線Ｃ１へ接近させてハウジング２１に配置して、回転子２０を高速に回転させても、ハウジング２１から永久磁石２２を飛び出し難くすることができる。
従って、回転子２０の高速回転を維持した状態で長時間の運転を可能とすることができる。

【0052】

よって、本実施の形態１に係る電動機１０は、逆起電力の発生を抑えることにより、高電圧を印加しなくても高回転とすることができ、高回転を長時間続けても回転子２０の信頼性を維持することができる。

【0053】

本実施の形態１では、図１（Ｂ）に示すように、第１巻線３１〜第４巻線３４が、回転円周Ｒ１に沿った円弧状に形成され、固定子３０として円形状に配置されているが、固定子の端部から固定子内への磁路が、回転子からの主磁束方向と交差する方向となれば、回転円周より曲率が大きく形成されていたり、小さく形成されていたりしてもよい。また、永久磁石の磁極が向いた方向に対して、巻線の長さ方向の中心が直交せず、傾斜していてもよい。

【0054】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る回転電機について、電動機を例に、図面に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）及び同図（Ｂ）と同様に、図５（Ａ）及び同図（Ｂ）においても、固定子や出力軸、センサ部などを支持する筐体は図示していない。また、図５（Ａ）及び同図（Ｂ）においては、図１（Ａ）及び同図（Ｂ）と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。

【0055】

本実施の形態２に係る電動機１１は、固定子３０ａの巻線Ｃ２が、永久磁石２２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って配置されている。また、巻線Ｃ２は、回転子２０の回転円周Ｒ１の接線に沿った軸線Ｌ２が直線状に形成されている。
このように固定子３０ａの巻線Ｃ２の軸線Ｌ２が直線状に形成されていても、永久磁石２２が巻線Ｃ２の端部に向いたときに、巻線Ｃ２の端部から巻線Ｃ２内への磁路が、永久磁石２２からの主磁束方向と交差する方向に、固定子３０ａの巻線Ｃ２が形成されており、そして、永久磁石２２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って巻線Ｃ２が配置されている。そのため、実施の形態１と同じ作用・効果を得ることができる。

【0056】

また、巻線Ｃ２の軸線Ｌ２が直線状に形成されているため、コアに線材を巻くときに、円弧状の巻線Ｃ１（図１参照）と比較して、均等に巻きやすい。従って、軸線Ｌ２が直線状の巻線Ｃ２は、作業性を向上させることができる。

【0057】

例えば、軸線Ｌ２が直線状の巻線Ｃ２とした固定子３０ａである場合、回転子の永久磁石の磁極を、回転半径方向の外方に向けて、固定子３０ａの巻線Ｃ２に囲まれた中央部に配置すると、永久磁石の磁極と、巻線Ｃ２との距離が、巻線Ｃ１の胴部で接近し、端部で離れてしまい、一定とならない。
しかし、電動機１１では、回転円周Ｒ１に沿って配置された巻線Ｃ２の上方を、回転子２０の永久磁石２２が回転するため、永久磁石２２の磁極と巻線Ｃ２との距離を一定とすることができる。

【0058】

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る回転電機について、電動機を例に、図面に基づいて説明する。図６に示す本実施の形態３に係る電動機１２は、図１（Ａ）及び同図（Ｂ）に示す実施の形態１に係る電動機１０に、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄを備えたものである。
なお、図６においては、図１（Ａ）及び同図（Ｂ）と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。

【0059】

図６に示すように、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄは、直管状に形成された磁力増強用巻線である。巻線３３ａ〜３３ｄは、第１巻線３１〜第４巻線３４のそれぞれの向き合う端部同士（端部３１Ｔ１と端部３４Ｔ１、端部３１Ｔ２と端部３２Ｔ２、端部３２Ｔ１と端部３３Ｔ１、端部３３Ｔ２と端部３４Ｔ２）の外方に、巻線３３ａ〜３３ｄの軸線を回転円周の半径方向に向けて配置されている。
巻線３３ａは、端部３１Ｔ１及び端部３４Ｔ１と同極となるように、巻線３３ｂは、端部３１Ｔ２及び端部３２Ｔ２と同極となるように、また、巻線３３ｃは、端部３２Ｔ１及び端部３２Ｔ１と同極となるように、更に、巻線３３ｄは、端部３３Ｔ２及び端部３４Ｔ２１と同極となるように、制御回路４０により制御される。

【0060】

複数の巻線（第１巻線３１〜第４巻線３４）同士の間に、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄが、軸線を向けて、巻線の端部が発生する磁極と同極を発生するように設けられていることにより、第１巻線３１〜第４巻線３４のそれぞれの端部による磁力を巻線３３ａ〜３３ｄにより補完させることができる。
従って、巻線３３ａ〜３３ｄにより、回転子２０の回転駆動力を増強することができる。

【0061】

（実施の形態３の変形例）
本実施の形態３に係る電動機の変形例を、図面に基づいて説明する。
図７に示す本実施の形態３に係る電動機１２ａは、図６に示す実施の形態３に係る電動機１２に対して、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄの軸線Ｌ３を回転軸線Ｌ１に沿って回転子２０側に向けたものであり、固定子３０ａの巻線Ｃ２が、直線状の軸線Ｌ２に形成されたものである。
なお、図７においては、図５（Ａ）及び同図（Ｂ）および図６と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。

【0062】

このように、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄについて、その軸線Ｌ３を回転軸線Ｌ１に沿って回転子２０側に向けると、巻線３３ａ〜３３ｄからの磁束が回転子２０の方向へ向く。そのため、巻線３３ａ〜３３ｄにより、第１巻線３１〜第４巻線３４のそれぞれの端部による磁力を、より強力に補強することができる。

【0063】

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る回転電機について、電動機を例に、図面に基づいて説明する。図８に示す本実施の形態４に係る電動機１３は、図６に示す実施の形態３に係る電動機１２に、発電用巻線３５ａ〜３５ｄを備えたものである。
なお、図８においては、図６と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。

【0064】

図８に示すように、電動機１３は、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄと同軸に、発電用巻線３５ａ〜３５ｄが設けられている。
発電用巻線３５ａ〜３５ｄには、図９に示すように、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。
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。
回転速度調整部５０は、発電用巻線３５ａ〜３５ｄのそれぞれに設けることができ、また、発電用巻線３５ａ〜３５ｄに共通させて設けることもできる。

【0065】

次に、発電用巻線３５ａ〜３５ｄからの電流を調整する回転速度調整部５０の動作について詳細に説明する。
図８に示す電動機１３を動作させ、巻線３３ａ〜３３ｄに通電することで発電用巻線３５ａ〜３５ｄに起電力を発生させることができる。図９に示す発電用巻線３５ａ〜３５ｄ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、発電用巻線３５ａ〜３５ｄからの電力を、設定された抵抗値によって消費する。

【0066】

消費部５２の消費電流が大きくなると、巻線３３ａ〜３３ｄと同軸に配置された発電用巻線３５ａ〜３５ｄは、巻線３３ａ〜３３ｄによる電磁誘導よりも回転子２０の永久磁石２２による電磁誘導の方が大きくなり、発生した電流は巻線３３ａ〜３３ｄを助勢する磁界を発生する。

【0067】

このとき、巻線３３ａ〜３３ｄへの入力電圧を一定にして、消費部５２が発電用巻線３５ａ〜３５ｄから取り出す出力電流を大きくすると、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からある電流までは低下するものの、その後、徐々に早くなる。

【0068】

このように、電動機１３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１３は回転数を制御できる新規の電動機とすることができる。

【0069】

なお、消費部５２は、整流部５１を介して接続されていたが、消費部５２を短絡状態とするときには整流部５１は省略することができる。

【0070】

（実施の形態４の変形例）
本実施の形態４に係る電動機の変形例を、図面に基づいて説明する。
図１０に示す本実施の形態４に係る電動機１３ａは、図８に示す実施の形態４に係る電動機１２に対して、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄおよび発電用巻線３５ａ〜３５ｄの軸線Ｌ３を回転軸線Ｌ１に沿って回転子２０側に向けたものであり、固定子３０ａの巻線Ｃ２が、直線状の軸線Ｌ２に形成されたものである。
なお、図１０においては、図５（Ａ）及び同図（Ｂ）および図８と同じ構成のものは、同符号を付して説明を省略する。

【0071】

このように、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄおよび補助用の巻線３３ａ〜３３ｄと同軸に配置された発電用巻線３５ａ〜３５ｄについて、その軸線Ｌ３を回転軸線Ｌ１に沿って回転子２０側に向けると、巻線３３ａ〜３３ｄからの磁束が回転子２０の方向へ向く。そのため、巻線３３ａ〜３３ｄにより、第１巻線３１〜第４巻線３４のそれぞれの端部による磁力を、より強力に補強することができ、補助用の巻線３３ａ〜３３ｄからの磁力により発電用巻線３５ａ〜３５ｄにて発電させることができる。

【0072】

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る回転電機について、電動機を例に、図面に基づいて説明する。
なお、図１１から図１６においては、本実施の形態５に係る電動機を説明するための概略図であり、固定子や出力軸を支持したり、センサ部などを支持したりする筐体は図示していない。また、回転子の永久磁石を保持して回転軸線を中心に回転させるハウジングは図示していない。更に、励磁回路部４２（図２参照）は、同様のものが使用できるため、説明は省略する。

【0073】

図１１に示すように、本実施の形態５に係る電動機１４は、回転子２００の円柱状の永久磁石２０２のＮ極又はＳ極のいずれか一方の磁極が、回転子２００の回転軸線Ｌ１に沿った方向を向いており、固定子３００は、回転子２００の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って配置されている。
回転子２００は、固定子３００を挟んで、上下方向の両側に配置され、出力軸Ｏ１に接続されている。本実施の形態５に係る電動機１４では、回転子２００が上下方向に沿って、上段（第１回転子２００ａ）、中段（第２回転子２００ｂ）、下段（第３回転子２００ｃ）の３つを備えている。そのため、それぞれの回転子２００の間に固定子３００が上段（第１固定子３００ａ）及び下段（第２固定子３００ｂ）の２つ配置されている。
従って、上段の固定子３００（第１固定子３００ａ）は、上段および中段の回転子２００（第１回転子２００ａ，第２回転子２００ｂ）によって挟まれており、下段の固定子３００（第２固定子３００ｂ）は、中段及び下段の回転子２００（第２回転子２００ｂ，第３回転子２００ｃ）によって挟まれている。

【0074】

回転子２００のそれぞれの永久磁石２０２は、回転軸線Ｌ１に沿った方向から見て、同位置に配置されている。
上段の回転子２００（第１回転子２００ａ）は、永久磁石２０２のＮ極とＳ極が交互に下方の固定子３００に向くように配置されている。
中段の回転子２００（第２回転子２００ｂ）における上方を向く磁極（上段の回転子２００の永久磁石２０２と向き合う磁極）は、上段の回転子２００と同極になるように配置されている。また、中段の回転子２００の下方の向く磁極は、中段の回転子２００の上方を向く磁極と反対の磁極である。
下段の回転子２００（第３回転子２００ｃ）における上方を向く磁極（中段の回転子２００の永久磁石２０２と向き合う磁極）は、中段の回転子２００における下方を向く磁極と同極になるように配置されている。

【0075】

固定子３００の巻線３０１〜３０４は、回転軸線Ｌ１に沿って複数備えており、上段の固定子３００（第１固定子３００ａ）と下段の固定子３００（第２固定子３００ｂ）のそれぞれは、巻線３０１〜３０４同士の隙間が、回転円周方向に、４５度、ずれた位置に配置されている。
固定子３００は、回転子２００の回転軸線Ｌ１を中心に円周方向に沿って円周を４分割した円弧状の巻線３０１〜３０４が、図１２に示すコア３１０に巻き回されて形成されている。

【0076】

図１２に示すコア３１０は、両方の端部に位置する円盤状の鍔部３１１と、鍔部３１１の間を繋ぎ、周囲に巻線３０１〜３０４が巻き回される芯材３１２とにより形成されている。
コア３１０は、金属製とすることもできるが樹脂製とすることもできる。コア３１０を樹脂製とすれば磁気飽和が生じないので、巻線３０１〜３０４に大電流を流すときには好ましい。

【0077】

この固定子３００は、図１４に示すように、それぞれの巻線３０１〜３０４が接続線３０５により接続されていることで直列接続されている。そして、直列接続された固定子３００（巻線３０１〜３０４）の両端からの配線は、制御回路４０の励磁回路部４２に接続されている。
固定子３００の巻線３０１〜３０４は、励磁回路部４２により、向き合う端部同士が同極を発生するように配線が巻かれている。

【0078】

図示しないセンサ部は、実施の形態１のセンサ部４１（図１参照）と同様に、透過型のフォトインタラプタと、フォトインタラプタを通過する切欠き部を有する遮蔽板とを備えたものとすることができる。このようなセンサ部とすることにより、回転子２００の永久磁石２０２の位置を検出することができる。本実施の形態５では、固定子３００が４つの巻線３０１〜３０４を備え、第１固定子３００ａと第２固定子３００ｂとが回転円周に沿って４５度ずれたものであるため、巻線３０１〜３０４の端部同士が向き合う４ヵ所を検出するように形成されている。

【0079】

以上のように構成された本発明の実施の形態５に係る電動機１４の動作を図面に基づいて説明する。
図１３及び図１４に示すように、まず、初期状態として、上段の回転子２００（第１回転子２００ａ）は、永久磁石２０２が上段の固定子３００（第１固定子３００ａ）の巻線３０１〜３０４の中央部付近に位置しているが、中段の回転子（第２回転子２００ｂ）及び下段の（第３回転子２００ｃ）は、永久磁石２０２が下段の固定子３００（第２固定子３００ｂ）の巻線３０１〜３０４の端部付近に位置している。

【0080】

センサ部が、下段の固定子３００の巻線３０１〜３０４の端部付近に中段の回転子（第２回転子２００ｂ）及び下段の（第３回転子２００ｃ）が位置していることを検出すると、励磁回路部４２は、上段の固定子３００（第１固定子３００ａ）について、巻線３０１と巻線３０２とが向き合う端部同士がＮ極、巻線３０２と巻線３０３とが向き合う端部同士がＳ極、巻線３０３と巻線３０４とが向き合う端部同士がＮ極、巻線３０４と巻線３０１とが向き合う端部同士がＳ極となるように通電する。
また、励磁回路部４２は、図１３に示すように、下段の固定子３００（第２固定子３００ｂ）について、巻線３０１と巻線３０２とが向き合う端部同士がＳ極、巻線３０２と巻線３０３とが向き合う端部同士がＮ極、巻線３０３と巻線３０４とが向き合う端部同士がＳ極、巻線３０４と巻線３０１とが向き合う端部同士がＮ極となるように通電する。

【0081】

図１３及び図１４からも判るように、中段及び下段の回転子２００と、下段の固定子３００とは、同極同士が向き合うように位置するため、反発して回転する。
回転子２００が固定子３００に反発して４５°回転して、上段及び中段の永久磁石２０２が巻線３０１〜３０４の端部への接近したことをセンサ部が検知すると、励磁回路部４２は、上段の固定子３００と下段の固定子３００の電流の向きを反転させることで、巻線３０１〜３０４のそれぞれの磁極が反転する。

【0082】

巻線３０１〜３０４のそれぞれの磁極が反転することにより、上段及び中段の回転子２００の永久磁石２０２が、上段の固定子３００と同極同士が向き合うので、図１５及び図１６に示すように反発して回転する。

【0083】

このように、中段及び下段の回転子２００が下段の固定子３００に反発すると、固定子３００が磁極を反転し、上段及び中段の回転子２００が上段の固定子３００に反発すると、固定子３００が磁極を反転する。これを繰り返すことで、回転子２００は回転し続けることができる。

【0084】

電動機１４は、図１１に示すように、永久磁石２０２のＮ極又はＳ極のいずれか一方の磁極が、回転子２００の回転軸線Ｌ１に沿った方向を向いており、固定子３００が、回転子２００の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って配置されている。
そのため、巻線３０１〜３０４の端部同士が向き合い、回転子２００の永久磁石２０２の方向を向いていないので、永久磁石２０２からの主磁束が、巻線３０１〜３０４の筒内に真っ直ぐ入るように横切らない。
従って、電動機１４は、従来の発電機として動作する電動機より、起電力が小さいので、従来のものより逆起電力を小さくすることができる。よって、電動機１４は、同じ回転数であれば、低い電圧で回転駆動させることができ、同じ電圧であれば、高速に回転させることができる。

【0085】

また、実施の形態１に係る電動機１０（図１参照）と同様に、図１１に示す回転子２００の永久磁石２０２は、回転軸線Ｌ１に沿った方向に向いており、固定子３００は、永久磁石２０２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って巻線Ｃ１が配置されている。
そのため、ハウジング（図示せず）に収納された永久磁石２０２は、遠心力が作用する方向と、巻線３０１〜３０４に接近させる方向とが異なる方向となるため、永久磁石２０２を巻線３０１〜３０４へ接近させてハウジングに配置して、回転子２００を高速に回転させても、ハウジングから永久磁石２０２が飛び出してしまうことは無い。
従って、回転子２００の高速回転を維持した状態で長時間の運転を可能とすることができる。

【0086】

更に、電動機１４では、巻線３０１〜巻線３０４の隙間が、第１固定子３００ａと第２固定子３００ｂとで円周方向に沿って４５度ずれた位置に配置されている。そのため、回転子２００が固定子３００の端部同士の隙間にて減速又は停止しようとしても、他の固定子３００にて回転駆動することができる。従って、回転子２００が減速することなく回転を継続させることができる。

【0087】

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る回転電機について、電動機を例に、図面に基づいて説明する。なお、図１７においては、図５（Ｂ）と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図１７に示す本実施の形態６に係る電動機１５は、回転子２０の回転中心となる出力軸Ｏ１を中心に取り囲む固定子３０ｂの巻線Ｃ２が、実施の形態２の電動機１１と同様に、永久磁石２２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って配置されており、回転子２０の回転円周Ｒ１の接線に沿った軸線Ｌ２が直線状に形成されている。そして、巻線Ｃ２は、平行した２本が回転円周Ｒ１の半径方向に並べられた状態で、電気的に並列接続されている。

【0088】

このように軸線Ｌ２が直線状に形成された固定子３０ｂの巻線Ｃ２を複数並列接続することで、固定子３０ｂの抵抗値を低く抑えることができる。
従って、巻線Ｃ２を１本としたときと複数本としたときの方が電流を多く流すことができるため、回転子２０の駆動力を増強することができる。

【0089】

本実施の形態６では、２本が一組の巻線Ｃ２により固定子３０ｂが形成されていたが、３本以上を一組としてもよい。また、複数本の巻線Ｃ２を出力軸Ｏ１の回転軸線Ｌ１に沿って配置してもよい。

【0090】

なお、本実施の形態１〜６では、固定子として、図１、図５、図６、図７、図８、図１１及び図１７に示す第１巻線３１〜第４巻線３４，巻線３０１〜３０４により形成されていたが、半周分とした一対の巻線としたり、１２０度ごとの３本の巻線としたり、５本以上の巻線としたりして、環状に形成されていてもよい。
いずれの場合でも、隣接する巻線の端部が同極を発生するように巻方向及び通電方向を制御する。

【0091】

固定子を奇数本の巻線により形成した場合には、隣接する巻線の端部が同極となるようにしても、異極同士となる箇所が１箇所できる。しかし、異極同士となる箇所は、磁気回路としては擬似的に繋がった巻線と見なせる。そのため、問題は無いが、巻線同士の間に無駄な隙間ができるため、巻線は偶数本とすることが望ましい。

【0092】

実施の形態１〜６では、電動機１０〜１５として説明したが、発電機として使用することも可能である。
また、実施の形態４では、図９に示す回転速度調整部５０が整流部５１を備えているが、発電用巻線３５ａ〜３５ｄからの電力をそのまま消費できるのであれば、消費部５２を、発電用巻線３５ａ〜３５ｄに、直接接続してもよい。
また、実施の形態３に係る電動機１２の直管状の巻線３３ａ〜３３ｄ（図６参照）、実施の形態に４に係る電動機１３の直管状の巻線３３ａ〜３３ｄ及び発電用巻線３５ａ〜３５ｄ（図８参照）は、図２（Ａ）に示す実施の形態２に係る電動機１２と、図１１に示す実施の形態５に係る電動機１４と、図１７に示す実施の形態５に係る電動機１５と、図１８に示す電動機１６とに設けることもできる。

【0093】

図１１に示す実施の形態５に係る電動機１４では、固定子３００が上段及び下段の２段設けられ、回転子２００が固定子３００を挟むように３段設けられていたが、固定子３００と回転子２００が１つずつでも、回転子２００と固定子３００との数を合わせてもよい。
更に、本実施の形態５では、永久磁石２０２が円柱状に形成されているが球状に形成されていてもよい。

【0094】

更に、図５に示す電動機１１の巻線Ｃ２は、軸線Ｌ２が直線状に形成され、軸線Ｌ２に直交する断面が円形状であったが、例えば、図１８に示すように、電動機１６の巻線Ｃ３を、軸線Ｌ３が直線状で、軸線Ｌ３に直交する断面が楕円形状となるように形成することもできる。
また、回転子２０は、固定子３２０を挟んで一対設けられている。

【0095】

このように、巻線Ｃ３は、回転軸線Ｌ１の方向が潰れた楕円形状に形成されているため、固定子３２０を挟んで両側に回転子２０を配置したときに、断面が円形状のものより、永久磁石２２同士を接近させて配置することができる。
従って、磁力が強くなる巻線Ｃ３の軸線Ｌ３に接近させて、永久磁石２２の磁極を配置することができるため、回転子２０の回転力を増加させることができる。

【0096】

なお、本実施の形態では、固定子３２０を挟んで両側に回転子２０が設けられていたが、固定子３２０はいずれか一方でもよい。
また、巻線は、永久磁石２２の磁極を、巻線の軸線に接近させることができればよいので、巻線の断面は、回転軸線Ｌ１に沿った方向の長さ（厚み）が、回転円周Ｒ１の半径方向の長さ（幅）より、短く形成されていればよい。従って、巻線の断面の厚みが幅より薄い、長方形や菱形、その他の多角形状とすることもできる。
また、図１８では、巻線Ｃ３の軸線Ｌ３が直線状に形成されているが、図１に示す巻線Ｃ１が円弧状であっても、この巻線Ｃ１を回転軸線Ｌ１の方向が潰れた形状とすることもできる。また、図１７に示す電動機１５のように巻線Ｃ１を平行に複数本設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0097】

本発明は、複数の回転子により効率よく駆動力を得ることができるため、電動機が用いられる機械であれば好適である。

【符号の説明】

【0098】

１０，１１，１２，１２ａ，１３，１３ａ，１４，１５，１６ 電動機
２０，２００ 回転子
２００ａ 第１回転子
２００ｂ 第２回転子
２００ｃ 第３回転子
２１ ハウジング
２２，２０２ 永久磁石 ３０，３０ａ，３０ｂ，３００，３２０ 固定子
３００ａ 第１固定子
３００ｂ 第２固定子
３０１〜３０４ 巻線
３１０ コア
３１１ 鍔部
３１２ 芯材
３０５ 接続線
３１〜３４ 第１巻線〜第４巻線
３１Ｔ１，３１Ｔ２，３２Ｔ１，３２Ｔ２，３３Ｔ１，３３Ｔ１，３３Ｔ２，３４Ｔ１，３４Ｔ２ 端部
３３ａ〜３３ｄ 巻線
３５ａ〜３５ｄ 発電用巻線
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
４１ｃ 円弧状切欠部
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，Ｒ４２ 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
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 巻線
Ｏ１ 出力軸
Ｒ１ 回転円周
Ｆ１ 主磁束方向
Ｌ１ 回転軸線
Ｌ２，Ｌ３ 軸線
Ｒ 磁路
Ｓ１ 隙間

【要約】

【課題】逆起電力の発生を抑えることにより、高電圧を印加しなくても高回転とすることができ、高回転を長時間続けても回転子の信頼性を維持することができる回転電機を提供する。
【解決手段】電動機１０は、複数の永久磁石２２がハウジング２１に回転円周Ｒ１に沿って配置され、永久磁石の磁極が回転軸線Ｌ１に沿った方向に向いた回転子２０と、回転子２０を回転駆動する磁束を励磁する複数の巻線Ｃから形成され、永久磁石２２の磁極が向く方向における回転円周Ｒ１に沿って巻線Ｃが配置された固定子３０とを備えている。固定子３０は、回転子２０が第１巻線３１〜第４巻線３４による固定子３０の端部（一方の端部３１Ｔ１，３２Ｔ１，３３Ｔ１，３４Ｔ１、他方の端部３１Ｔ２，３２Ｔ２，３３Ｔ２，３４Ｔ２）に向いたときに、固定子３０の端部から固定子３０内への磁路Ｒが、回転子からの主磁束方向Ｆ１と交差する方向に形成されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】