特許 7107980 マグネットモータ

(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】

(24)【登録日】2022-07-19

(45)【発行日】2022-07-27

(54)【発明の名称】マグネットモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/2746 20220101AFI20220720BHJP

   H02K 21/14 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

H02K1/2746

H02K21/14 M

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020016104

(22)【出願日】2020-02-03

(65)【公開番号】P2021125913

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2020-10-30

(73)【特許権者】

【識別番号】511228012

【氏名又は名称】小林 和明

(73)【特許権者】

【識別番号】518355272

【氏名又は名称】Ｈ＆Ｅ Ｔｅｃ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 和明

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特表昭５９－５０２０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／１１２２３１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｎ ９９／００

Ｈ０２Ｋ ２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周方向に離間して配置された複数の第１永久磁石を有する回転体と、
前記回転体と一体回転する回転軸と、
前記回転軸の軸方向において前記回転体を挟むように配置され、各々が前記回転軸を囲むように周方向に離間して配置された複数の第２永久磁石を有する一対の固定体とを備えるマグネットモータであって、
前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とがすれ違う前に互いに反発する磁化方向の組み合わせであり、前記回転軸の回転方向に前記第１永久磁石、ケイ素鋼板、非磁性体がこの順に繰り返し配列されて前記回転体が形成されている、若しくは前記回転軸の回転方向に前記第２永久磁石、非磁性体、ケイ素鋼板がこの順に繰り返し配列されて前記固定体が形成されている、
または、
前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とがすれ違った後に互いに吸引する磁化方向の組み合わせであり、前記回転軸の回転方向に前記第１永久磁石、非磁性体、ケイ素鋼板がこの順に繰り返し配列されて前記回転体が形成されている、若しくは前記回転軸の回転方向に前記第２永久磁石、ケイ素鋼板、非磁性体がこの順に繰り返し配列されて前記固定体が形成されていることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項2】

請求項１に記載のマグネットモータにおいて、
前記ケイ素鋼板は、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の一方にのみ取り付けられていることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項3】

請求項１に記載のマグネットモータにおいて、
前記ケイ素鋼板は、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石の両方に取り付けられ、且つ互いに厚みが異なることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のマグネットモータにおいて、
前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石は、前記回転軸の回転方向に対して磁化方向が逆向きに傾斜した２つの永久磁石を、前記回転軸の軸方向に組み合わせて構成されていることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のマグネットモータにおいて、
前記回転体が有する前記第１永久磁石の数と、前記固定体が有する前記第２永久磁石の数とは、互いに異なることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のマグネットモータにおいて、
前記回転体の径方向において、前記第１永久磁石に対面する電磁石と、
前記回転体の回転を加速させる向きの磁力が発生するタイミングで、前記電磁石に電流を供給する電流供給装置とを備えることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載のマグネットモータにおいて、
前記回転軸の軸方向において、複数の前記回転体及び複数の前記固定体が交互に配置されており、
複数の前記回転体は、それぞれの前記複数の第１永久磁石の位相が異なるように、前記回転軸に固定されていることを特徴とするマグネットモータ。

【請求項8】

請求項１～６のいずれか１項に記載のマグネットモータにおいて、
直径の異なる複数の前記回転体を同心円状に一体化して構成され、前記回転軸と一体回転する円盤を備え、
前記一対の固定体は、前記回転軸の軸方向において前記円盤を挟むように配置され、
前記円盤の径方向に隣接する２つの前記回転体が有する前記第１永久磁石は、周方向において位相が異なることを特徴とするマグネットモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石を組み合わせて回転力を発生させるマグネットモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数の永久磁石を有する回転体と、複数の永久磁石を有する固定体とを備える所謂「マグネットモータ」が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなマグネットモータは、回転体及び固定体それぞれに取り付けられた永久磁石の吸引力及び反発力によって、回転体に固定された回転軸を回転させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５６０８７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記構成のマグネットモータにおいて、永久磁石の吸引力及び反発力は、回転軸の回転を加速させる向きに作用するだけでなく、回転軸の回転を阻害する所謂「コギングトルク」にもなり得るので、回転軸のスムーズな回転を阻害する可能性がある。

【0005】

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転軸をスムーズに回転させるマグネットモータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、前記課題を解決するため、周方向に離間して配置された複数の第１永久磁石を有する回転体と、前記回転体と一体回転する回転軸と、前記回転軸の軸方向において前記回転体を挟むように配置され、各々が前記回転軸を囲むように周方向に離間して配置された複数の第２永久磁石を有する一対の固定体とを備えるマグネットモータであって、前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とがすれ違う前に互いに反発する磁化方向の組み合わせであり、前記回転軸の回転方向に前記第１永久磁石、ケイ素鋼板、非磁性体がこの順に繰り返し配列されて前記回転体が形成されている、若しくは前記回転軸の回転方向に前記第２永久磁石、非磁性体、ケイ素鋼板がこの順に繰り返し配列されて前記固定体が形成されている、または、前記第１永久磁石と前記第２永久磁石とがすれ違った後に互いに吸引する磁化方向の組み合わせであり、前記回転軸の回転方向に前記第１永久磁石、非磁性体、ケイ素鋼板がこの順に繰り返し配列されて前記回転体が形成されている、若しくは前記回転軸の回転方向に前記第２永久磁石、ケイ素鋼板、非磁性体がこの順に繰り返し配列されて前記固定体が形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、第１永久磁石及び第２永久磁石の間に作用する磁力のうち、回転軸の回転を阻害する向きの磁力が低減するので、回転軸をスムーズに回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】マグネットモータ１を一部破断させた斜視図である。

【図2】マグネットモータ１の分解斜視図である。

【図3】回転体２０及びカラー４０の断面図である。

【図4】固定体３０の平面図である。

【図5】回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図である。

【図6】永久磁石２３、３３がすれ違う前の磁界の状態を示す図である。

【図7】永久磁石２３、３３の一部が重なった時の磁界の状態を示す図である。

【図8】永久磁石２３、３３が完全に重なった時の磁界の状態を示す図である。

【図9】ケイ素鋼板２４を省略した比較例であって、永久磁石２３、３３がすれ違う前の磁界の状態を示す図である。

【図10】変形例１に係る回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図である。

【図11】変形例２に係る回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図であって、回転体２０にのみケイ素鋼板２４を設けた例である。

【図12】変形例２に係る回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図であって、固定体３０にのみケイ素鋼板３４を設けた例である。

【図13】変形例３に係る円盤５０の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態に係るマグネットモータ１を図面に基づいて説明する。なお、以下に記載する本発明の実施形態は、本発明を具体化する際の一例を示すものであって、本発明の範囲を実施形態の記載の範囲に限定するものではない。従って、本発明は、実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。

【0010】

図１は、マグネットモータ１を一部破断させた斜視図である。図２は、マグネットモータ１の分解斜視図である。図３は、回転体２０及びカラー４０の断面図である。図４は、固定体３０の平面図である。

【0011】

マグネットモータ１は、回転側の永久磁石と、固定側の永久磁石との間に生じる吸引力及び反発力によって、回転軸を回転させる。図１及び図２に示すように、マグネットモータ１は、回転軸１０と、回転体２０と、一対の固定体３０ａ、３０ｂ（以下、これらを総称して、「固定体３０」と表記する。）と、カラー４０とを主に備える。

【0012】

なお、図１及び図２では、１つの回転体２０と、２つの固定体３０ａ、３０ｂを備えるマグネットモータ１の例を説明する。但し、複数の回転体２０及び複数の固定体３０が、回転軸１０の軸方向に所定の間隔を隔てて、交互に配置されていてもよい。但し、回転軸１０の軸方向の両端には、固定体３０が配置される。すなわち、マグネットモータ１は、Ｎ（Ｎは１以上の整数）個の回転体２０と、（Ｎ＋１）個の固定体３０とを備える。

【0013】

図１及び図２に示すように、回転体２０は、円板形状の外形を呈する。回転体２０には、円板の中心において、厚み方向に貫通する貫通孔２１が形成されている。回転軸１０は、貫通孔２１に挿通されて、回転体２０に固定される。すなわち、回転軸１０は、回転体２０の中心を厚み方向に貫通し、回転体２０と一体回転する。

【0014】

図３に示すように、回転体２０は、貫通孔２１が形成された円板２２と、複数の永久磁石（第１永久磁石）２３ａ、２３ｂ、・・・（以下、これらを総称して、「永久磁石２３」と表記する。）と、複数のケイ素鋼板２４ａ、２４ｂ、・・・（以下、これらを総称して、「ケイ素鋼板２４」と表記する。）と、複数の非磁性体２５ａ、２５ｂ、・・・（以下、これらを総称して、「非磁性体２５」と表記する。）とで構成される。

【0015】

円板２２の外周面には、永久磁石２３と、ケイ素鋼板２４と、非磁性体２５とが、周方向に交互に配置されている。すなわち、複数の永久磁石２３は、回転体２０の周方向に離間した位置に配置されている。また、ケイ素鋼板２４は、回転体２０の周方向において、永久磁石２３に隣接して配置されている。さらに、非磁性体２５は、回転体２０の周方向において、永久磁石２３とケイ素鋼板２４との間に配置されている。

【0016】

ケイ素鋼板２４は、鉄に少量（例えば、３～７％）のケイ素を含めた材料を、圧延したものである。ケイ素鋼板２４は、透磁率が高い（例えば、２０００～６０００μｓ）材料の一例である。ケイ素鋼板２４は、透磁率が高い材料の中でも安価に入手できる。但し、ケイ素鋼板２４に代えて、さらに透磁率の高いアモルファス鋼板を採用してもよい。非磁性体２５は、強磁性体ではない材料であって、例えば、アルミニウム、ガラス、木などで構成される。なお、円板２２も非磁性材料で構成されていてもよい。

【0017】

図１及び図２に示すように、固定体３０は、円板形状の外形を呈する。固定体３０には、円板の中心において、厚み方向に貫通する貫通孔３１が形成されている。貫通孔３１には、回転軸１０が挿通される。但し、貫通孔３１の直径は回転軸１０より大きいので、固定体３０は、回転軸１０と共に回転しない。貫通孔３１には、回転軸１０を回転自在に支持する軸受（図示省略）が取り付けられていてもよい。

【0018】

また、一対の固定体３０ａ、３０ｂは、回転軸１０の軸方向において、回転体２０を挟むように配置されている。すなわち、回転体２０と固定体３０ａ、３０ｂとは、回転軸１０の軸方向において、所定の間隔を隔てて対向配置されている。

【0019】

図４に示すように、固定体３０は、複数の永久磁石（第２永久磁石）３３ａ、３３ｂ、・・・（以下、これらを総称して、「永久磁石３３」と表記する。）と、複数のケイ素鋼板３４ａ、３４ｂ、・・・（以下、これらを総称して、「ケイ素鋼板３４」と表記する。）と、複数の非磁性体３５ａ、３５ｂ、・・・（以下、これらを総称して、「非磁性体３５」と表記する。）とで構成される。

【0020】

永久磁石３３と、ケイ素鋼板３４と、非磁性体３５とは、周方向に交互に配置されている。すなわち、複数の永久磁石３３は、固定体３０の周方向に離間した位置に配置されている。また、ケイ素鋼板３４は、固定体３０の周方向において、永久磁石３３に隣接して配置されている。さらに、非磁性体３５は、固定体３０の周方向において、永久磁石３３とケイ素鋼板３４との間に配置されている。

【0021】

ケイ素鋼板３４及び非磁性体３５の組成は、前述したケイ素鋼板２４及び非磁性体２５と共通する。なお、図３及び図４には、回転体２０及び固定体３０の両方がケイ素鋼板２４、３４を備える例を示すが、回転体２０のみがケイ素鋼板２４を備えていてもよいし、固定体３０のみがケイ素鋼板３４を備えていてもよい。

【0022】

図１及び図２に示すように、カラー４０は、円筒形状の外形を呈する。カラー４０は、回転軸１０の軸方向において、一対の固定体３０ａ、３０ｂの間に位置する。カラー４０の軸方向の長さは、回転体２０の厚みより長い。カラー４０の内径寸法は、回転体２０の直径より大きい。すなわち、カラー４０は、回転体２０の外周面から離間した位置において、回転体２０を囲むように配置される。また、カラー４０は、一対の固定体３０ａ、３０ｂの間隔を調整するスペーサとして機能する。

【0023】

また、図１～図３に示すように、カラー４０には、側面を厚み方向に貫通する電磁石４１が取り付けられている。電磁石４１は、回転体２０の径方向において、永久磁石２３に対面し得る位置に配置されている。さらに、電磁石４１には、電流供給装置４２が接続されている。電流供給装置４２は、電磁石４１に磁力を発生させるためのパルス電流を、所定のタイミングで電磁石４１に供給する。

【0024】

電流供給装置４２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムコードを読み出して実行することによって、後述する処理を実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する際のワークエリアとして用いられる。

【0025】

図５は、回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図である。図５の例では、４個の回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、５個の固定体３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅとが交互に配置されている。また、図５の例では、固定体３０からケイ素鋼板３４が省略されて、その隙間が非磁性体３５で埋められている。さらに、図５では、永久磁石２３、３３を白地で示し、ケイ素鋼板２４を斜線ハッチングで示し、非磁性体２５、３５をドットハッチングで示し、一部を除いて参照番号を省略する。

【0026】

図５の例において、回転体２０は、８個の永久磁石２３を有する。そして、８個の永久磁石２３は、回転体２０の周方向に４５°間隔で配置されている。一方、固定体３０は、９個の永久磁石３３を有する。そして、９個の永久磁石３３は、固定体３０の周方向に４０°間隔で配置されている。

【0027】

すなわち、回転体２０が有する永久磁石２３の数と、固定体３０が有する永久磁石３３との数は、互いに異なる。より詳細には、回転体２０が有する永久磁石２３、及び固定体３０が有する永久磁石３３のうちの一方が奇数で、他方が偶数となる。そのため、隣接する回転体２０及び固定体３０の周方向において、近接する永久磁石２３、３３の相対位置は、互いに異なる。但し、回転体２０及び固定体３０が有する永久磁石２３、３３の具体的な数は、前述の例に限定されない。

【0028】

また、複数の回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、周方向において永久磁石２３の位相が異なるように、回転軸１０に固定される。図５の例では、回転体２０ａ、２０ｂの位相が１８０°異なり、回転体２０ａ、２０ｃの位相が４５°異なり、回転体２０ｃ、２０ｄの位相が１８０°異なる。但し、回転体２０ａ～２０ｄの位相差の具体例は、前述の例に限定されない。

【0029】

また、永久磁石２３、３３は、図５に矢印で示すように、回転軸１０の回転方向に対して、磁化方向が傾斜している。永久磁石２３、３３は、例えば、回転軸１０の軸方向に隣接する２つの永久磁石を接合（例えば、接着、溶着など）して構成される。

【0030】

より詳細には、永久磁石２３は、回転軸１０の回転方向と逆方向に対して、磁化方向が回転体２０の厚み方向の中央向きに傾斜した永久磁石Ａと、回転軸１０の回転方向に対して、磁化方向が回転体２０の厚み方向の外向きに傾斜した永久磁石Ｂとを、回転軸１０の軸方向に組み合わせて構成されている。この組み合わせは、回転体２０ａ～２０ｄが備える全ての永久磁石２３に共通する。

【0031】

また、永久磁石３３は、回転軸１０の回転方向と逆方向に対して、磁化方向が固定体３０の厚み方向の外向きに傾斜した永久磁石Ｃと、回転軸１０の回転方向に対して、磁化方向が固定体３０の厚み方向の中央向きに傾斜した永久磁石Ｄとを、回転軸１０の軸方向に組み合わせて構成されている。この組み合わせは、固定体３０ａ～３０ｅが備える全ての永久磁石３３に共通する。

【0032】

そして、回転軸１０の軸方向において、永久磁石Ａ、Ｄが所定の間隔を隔てて対面し、永久磁石Ｂ、Ｃが所定の間隔を隔てて対面する。すなわち、図５において参照番号を付した永久磁石２３は、固定体３０ａの参照番号を付した永久磁石３３とＳ極同士が対面し、固定体３０ｂの参照番号を付した永久磁石３３とＮ極同士が対面する。

【0033】

換言すれば、永久磁石２３、３３の磁化方向は、回転体２０が回転する過程において、永久磁石２３、３３がすれ違う前に反発し合う組み合わせである。この場合において、ケイ素鋼板２４は、回転軸１０の回転方向における永久磁石２３の前端（回転軸１０の回転方向の下流側）に取り付けられる。換言すれば、ケイ素鋼板２４は、永久磁石２３、３３の磁界の組み合わせが回転軸１０の回転を阻害するタイミング（図５の例では、すれ違う前）で、永久磁石２３、３３の間に介在する位置に配置される。

【0034】

図６～図９を参照して、永久磁石２３、３３がすれ違う際の吸引力及び反発力の関係を説明する。図６は、永久磁石２３、３３がすれ違う前の磁界の状態を示す図である。図７は、永久磁石２３、３３の一部が重なった時の磁界の状態を示す図である。図８は、永久磁石２３、３３が完全に重なった時の磁界の状態を示す図である。図９は、ケイ素鋼板２４を省略した比較例であって、永久磁石２３、３３がすれ違う前の磁界の状態を示す図である。

【0035】

図６に矢印で示すように、永久磁石２３の前端にケイ素鋼板２４を取り付けることにより、永久磁石ＢのＮ極から出る磁力線の多くは、ケイ素鋼板２４を通って、永久磁石ＡのＳ極に向かう。また、ケイ素鋼板２４の厚みが大きくなるほど、永久磁石ＢのＮ極から永久磁石ＡのＳ極に向かう磁力線の割合も大きくなる。

【0036】

これにより、ケイ素鋼板２４の前端において、永久磁石Ａ側がＮ極となり、永久磁石Ｂ側がＳ極となる。すなわち、永久磁石２３の前端と、ケイ素鋼板２４の前端とでは、極性が反転する。その結果、すれ違う直前の永久磁石２３、３３の間には吸引力が働き、永久磁石２３の第一ラインａは、永久磁石３３の第二ラインＢ付近まで進む（回転する）。すなわち、この吸引力によって、回転体２０は、回転軸１０の回転方向に回転する。図５に示す複数の永久磁石２３のうち、回転体２０を回転させる向きの力を受ける永久磁石２３に「＋」を付加している。

【0037】

次に、図７及び図８に示すように、永久磁石２３の第一ラインａが、永久磁石３３の第二ラインＢから第五ラインＦの間に位置するとき、永久磁石２３、３３の間には吸引力が働く。その結果、永久磁石２３、３３の間に生じる回転体２０を回転させる向きの力は、徐々に小さくなり、最終的には回転体２０の回転を阻害する向きに作用する。図５に示す複数の永久磁石２３のうち、回転体２０を回転させる向きの力が生じない永久磁石２３に「０」を付加し、回転体２０の回転を阻害する向きの力を受ける永久磁石２３に「－」を付加している。

【0038】

次に、図８の状態から永久磁石２３の第一ラインａが、永久磁石３３の第五ラインＦを超えると、永久磁石ＡのＮ極と固定体３０ａの永久磁石ＤのＮ極とが反発し、永久磁石ＢのＳ極と固定体３０ｂの永久磁石ＣのＳ極とが反発する。この反発力によって、回転体２０は、回転軸１０の回転方向に回転する。

【0039】

図６～図８に示すように、永久磁石２３、３３の相対位置によって、回転体２０には、回転軸１０を回転させる向きの力（以下、「回転力」と表記する。）と、回転軸１０の回転を阻害する向きの力（以下、「阻害力」と表記する。）とが交互に付与される。しかしながら、永久磁石２３の前端にケイ素鋼板２４を設けて極性を反転させることによって、図５で「＋」が付加された永久磁石２３が、図５で「０」、「－」が付加された永久磁石２３より多くなる。その結果、回転体２０全体としては、回転力が阻害力を上回るので、回転体２０は継続的に回転することができる。

【0040】

一方、図９に示すように、ケイ素鋼板２４を省略すると、永久磁石２３、３３がすれ違う直前に、回転軸１０の回転を阻害する反発力が生じる。その結果、図９の例では、回転体２０全体としては、阻害力が回転力を上回って、回転体２０は継続的に回転することができない。

【0041】

また、電流供給装置４２は、回転軸１０の回転を加速させる向きの磁力が発生するタイミングで、電磁石４１にパルス電流を供給する。一例として、電流供給装置４２は、回転軸１０が回転する過程において、永久磁石２３が電磁石４１に対面する直前に、永久磁石２３を吸引する向きの電流を電磁石４１に供給すればよい。他の例として、電流供給装置４２は、回転軸１０が回転する過程において、永久磁石２３が電磁石４１を通過した直後に、永久磁石２３を反発させる向きの電流を電磁石４１に供給すればよい。

【0042】

永久磁石２３の位置は、例えば、永久磁石２３の位置（位相）を検知する位置センサ（例えば、ロータリエンコーダ）によって検知することができる。すなわち、電流供給装置４２は、位置センサの検知結果に基づいて、永久磁石２３が所定の位置に到達したことを認識し、そのタイミングで電磁石４１に電流を供給すればよい。

【0043】

上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

【0044】

上記の実施形態によれば、永久磁石２３の前端にケイ素鋼板２４を取り付けたので、図６に示すように、永久磁石２３、３３がすれ違う直前のタイミングで互いに吸引し合って、回転軸１０を回転させる向きの力を発生させる。これにより、回転力が阻害力を上回るので、回転軸１０をスムーズに回転させることができる。

【0045】

なお、磁力の強い磁石を永久磁石２３、３３として採用すると、吸引力及び反発力の両方が増加する。しかしながら、上記の実施形態によれば、永久磁石２３、３３がすれ違う直前の反発力は吸引力に変換されるので、永久磁石２３、３３がすれ違う直前には強く吸引し合い、永久磁石２３、３３がすれ違った後は強く反発し合うことになる。

【0046】

また、上記の実施形態によれば、回転体２０及び固定体３０が有する永久磁石２３、３３の数を異ならせると共に、複数の回転体２０ａ～２０ｄで永久磁石２３の位相を異ならせたので、複数の永久磁石２３が阻害力を受けるタイミングを分散させることができる。これにより、コギングトルクを低減して、回転軸１０をさらにスムーズに回転させることができる。

【0047】

また、上記の実施形態によれば、回転軸１０の回転方向に対して、永久磁石２３、３３の磁化方向を傾斜させたので、回転力となる吸引力及び反発力を高めることができる。その結果、回転軸１０をさらにスムーズに回転させることができる。

【0048】

また、上記の実施形態によれば、電磁石４１及び電流供給装置４２によって、回転軸１０を加速させる向きの力を回転体２０に付与するので、回転軸１０をさらにスムーズに回転させることができる。なお、電磁石４１に電流を付与するタイミングは、例えば、回転軸１０の回転を開始するタイミングのみでもよいし、永久磁石２３が所定の位置に到達する都度でもよい。また、電磁石４１及び電流供給装置４２は、省略可能である。

【0049】

また、上記の実施形態によれば、回転体２０側にケイ素鋼板２４を取り付けたので、回転体２０の重量が増加する。これにより、回転体２０の慣性力が大きくなる（すなわち、回転体２０が所謂「フライホイール」として機能する。）ので、回転軸１０をさらにスムーズに回転させることができる。

【0050】

さらに、上記の実施形態では、回転軸１０の回転方向において、永久磁石２３の長さを永久磁石３３より長くした。これにより、永久磁石２３は、すれ違った永久磁石３３から受ける反発力が弱まる前に、次の永久磁石３３から吸引力を受けることができる。その結果、回転体２０を回転させる向きの力が生じない区間（図５で「０」を付加した区間）を短くすることができる。なお、永久磁石２３、３３の長さの関係は、回転体２０及び固定体３０に取り付けられる永久磁石２３、３３の数、回転体２０及び固定体３０の円周の長さ等によって、適宜調整される。

【0051】

［変形例１］
ケイ素鋼板の配置は、図５の例に限定されない。図１０は、変形例１に係る回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図である。なお、上記の実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0052】

変形例１では、回転体２０及び固定体３０のうち、固定体３０のみにケイ素鋼板３４が設けられ、回転体２０にはケイ素鋼板２４が設けられていない点で、上記の実施形態と相違する。より詳細には、ケイ素鋼板３４は、回転軸１０の回転方向における固定体３０の後端（回転軸１０の回転方向の上流側）に設けられている。一方、回転体２０のケイ素鋼板２４（図５）の位置は、非磁性体２５によって埋められている。

【0053】

変形例１によれば、永久磁石３３の後端側の極性が反転するので、図６を用いて説明したように、永久磁石２３、３３がすれ違う直前に吸引し合う。その結果、回転軸１０をスムーズに回転させることができる。

【0054】

このように、ケイ素鋼板２４、３４は、回転体２０及び固定体３０の一方にのみ設けられていればよい。さらに他の例として、図５に示す回転体２０と、図１０に示す固定体３０とを組み合わせて、回転体２０及び固定体３０の両方にケイ素鋼板２４、３４が設けられていてもよい。この場合、周方向におけるケイ素鋼板２４、３４の厚みを互いに異ならせるのが望ましい。

【0055】

［変形例２］
また、ケイ素鋼板２４、３４の配置は、図５及び図１０の例に限定されない。図１１は、変形例２に係る回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図であって、回転体２０にのみケイ素鋼板２４を設けた例である。図１２は、変形例２に係る回転体２０及び固定体３０を二次元平面に展開した状態を示す図であって、固定体３０にのみケイ素鋼板３４を設けた例である。なお、上記の実施形態及び変形例１との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0056】

図１１に示す永久磁石２３は、永久磁石Ａ、Ｂの磁化方向が図５と逆向きである。すなわち、永久磁石Ａの磁化方向は、回転軸１０の回転方向に対して、回転体２０の厚み方向の外向きに傾斜している。また、永久磁石Ｂの磁化方向は、回転軸１０の回転方向と逆方向に対して、回転体２０の厚み方向の中央向きに傾斜している。一方、永久磁石Ｃ、Ｄの磁化方向は、図５と同一である。図１２についても同様である。

【0057】

図１１及び図１２の磁化方向の組み合わせは、永久磁石２３、３３がすれ違う直前に、互いに吸引し合って回転軸１０を回転させる向きの力を発生させると共に、永久磁石２３、３３がすれ違った後に、互いに吸引し合って回転軸１０の回転を阻害する。

【0058】

そこで、図１１及び図１２に示すように、永久磁石２３、３３の磁界の組み合わせが回転軸１０の回転を阻害するタイミング（図１１及び図１２では、すれ違った後）で、永久磁石２３、３３の間に介在する位置に、ケイ素鋼板２４を配置することによって、回転軸１０をスムーズに回転させることができる。

【0059】

すなわち、図１１に示すように、ケイ素鋼板２４は、回転軸１０の回転方向における永久磁石２３の後端（回転軸１０の回転方向の上流側）に配置される。また、図１２に示すように、ケイ素鋼板３４は、回転軸１０の回転方向における永久磁石３３の前端（回転軸１０の回転方向の下流側）に配置される。

【0060】

但し、永久磁石２３、３３がすれ違った後の吸引力を反発力に変換する例（図１１及び図１２）は、永久磁石２３、３３がすれ違う前の反発力を吸引力に変換する例（図５及び図１１）と比較すると、回転軸１０を回転させる力は弱い。そのため、ケイ素鋼板２４、３４の配置は、図１１及び図１２の例より、図５及び図１０の例の方が望ましい。

【0061】

なお、ケイ素鋼板２４、３４は、回転体２０及び固定体３０の一方にのみ設けられてもよいし、回転体２０及び固定体３０の両方に設けられてもよい。また、回転体２０及び固定体３０の両方にケイ素鋼板２４、３４を設ける場合には、ケイ素鋼板２４、３４の周方向に厚みを異ならせるのが望ましい。さらに、図５及び図１０と、図１１及び図１２とで、永久磁石Ａ、Ｂの磁化方向を逆転させることに代えて、永久磁石Ｃ、Ｄの磁化方向を逆転させてもよい。

【0062】

［変形例３］
なお、上記の実施形態及び変形例１、２では、複数の回転体２０を回転軸１０の軸方向に配列した例を説明した。しかしながら、複数の回転体２０のレイアウトは前述の例に限定されない。以下、図１３を参照して、変形例３に係る回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのレイアウトを説明する。図１３は、変形例３に係る円盤５０の平面図である。なお、上記の実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0063】

円盤５０は、例えば、非磁性体で形成されている。円盤５０は、直径の異なる複数の回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃを同心円状に一体化して構成されている。また、円盤５０の中心には、回転軸１０が挿通される貫通孔２１が形成されている。例えば、円盤形状の非磁性体に複数の貫通孔を形成し、永久磁石２３、ケイ素鋼板２４、及び非磁性体２５をこの貫通孔に収容することによって、円盤５０を形成してもよい。ケイ素鋼板２４及び非磁性体２５は、図１３では図示を省略しているが、図３と同様に配置される。

【0064】

円盤５０の径方向に隣接する回転体２０ａ、２０ｂが有する永久磁石２３は、周方向において位相が異なる。また、円盤５０の径方向に隣接する回転体２０ｂ、２０ｃが有する永久磁石２３は、周方向において位相が異なる。一方、回転体２０ａ、２０ｃが有する永久磁石２３は、周方向において、位相が同一でもよいし、位相が異なってもよい。

【0065】

また、永久磁石２３の数は、複数の回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのうちの外側ほど多くてもよい。また、周方向における永久磁石２３の長さは、複数の回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのうちの外側ほど長くてもよい。さらに、周方向に隣接する永久磁石２３の間隔は、複数の回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃのうちの外側ほど大きくてもよい。

【0066】

さらに、図示は省略するが、一対の固定体３０ａ、３０ｂは、回転軸１０の軸方向において、円盤５０を挟むように配置される。固定体３０ａ、３０ｂの構成は、図４と共通するが、回転体２０ａ、２０ｂ、２０ｃそれぞれの永久磁石２３と対面するように、永久磁石３３が径方向に長くなる。

【0067】

変形例３によれば、マグネットモータ１の軸方向の寸法を小さくしつつ、コギングトルクを低減することができる。また、複数の回転体２０を軸方向に配列するのと比較して、部品点数を少なくすることができるので、マグネットモータ１の製造コストを低減する効果も期待できる。

【符号の説明】

【0068】

１…マグネットモータ、１０…回転軸、２０…回転体、２２…円板、２３…永久磁石（第１永久磁石）、２４，３４…ケイ素鋼板、２５，３５…非磁性体、３０…固定体、３３…永久磁石（第２永久磁石）、４０…カラー、４１…電磁石、４２…電流供給装置、５０…円盤

【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】