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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Multi-Drive Motor, der eine
Vielzahl von Element-Motoren verwendet, um einen Rotor zu drehen.
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In
den letzten Jahren gab es eine Vielzahl an neuen Verwendungen eines
Motors, wie es bei dem Einsatz in einem Förderband, einem AGV (Autonomous
Guided Vehicle) (Selbstständiges
gesteuertes Fahrzeug), einem Roboter, usw. zu beobachten ist, und
es werden verschiedene neue Verwendungen entdeckt. Üblicherweise
sind hinsichtlich der Übertragung
einer Antriebskraft verschiedene Motorarten bekannt: ein DD (direkt
drive) (Direktantrieb) Motor, der ein Drehmoment und eine Drehzahl
direkt an die Last überträgt, und
ein Motor, der durch einen Getriebeuntersetzer bestehend aus Getrieben
(sogenannter Motor mit Getriebeuntersetzer) ein Drehmoment und eine
Drehzahl an die Last überträgt.
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Da
ein DD-Motor ein Drehmoment und eine Drehzahl direkt an die Last überträgt, kann
eine hohe Drehzahl erhalten werden, und er ist für den Einsatz in einem Roboter
und dergleichen geeignet, bei dem eine hohe Genauigkeit der Positionssteuerung
erforderlich ist. Da ein DD-Motor eines gewöhnlichen Rotationstyps seine
Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik nicht flexibel ändern kann,
wurden inzwischen Motoren des sogenannten Lineartyps und dergleichen
inzwischen entwickelt (siehe zum Beispiel die Patentschrift 1). 4 ist
eine schematische Darstellung, die eine Anordnung eines konventionellen DD-Motors
eines Lineartyps zeigt.
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In
der in 4 gezeigten Konfiguration umfasst ein Stator einen äußeren Zylinder 1 und
eine darauf bedruckte Magnetspule 2, wobei ein Rotor ein Zylindergehäuse 4 mit
einem darauf gebildeten Magneten 3 umfasst, wobei der Rotor
auf dem Zylinder 1 durch ein Lager 5 angeordnet
ist, so dass er frei beweglich drehbar ist. Der so aufgebaute Motor
ist geeignet, um eine Kameralinse und dergleichen zu drehen, wobei
eine Last, wie eine Linse 6, usw., innerhalb des Rotors
montierbar ist.
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Da
der Motor mit Getriebeuntersetzer das Drehmoment und die Drehzahl
nach der Einstellung durch den Drehmomentuntersetzer an die Last überträgt, ist
es inzwischen relativ einfach, die geeignete Drehmoment-Drehzahl-Charakteristik
für die
Last zu erhalten. Das heisst, dass ein Motor mit einem Getriebeuntersetzer
relativ einfach eine Drehzahlabnahme durch Vergrößerung eines Drehmomentes erreichen
kann und kann somit relativ flexibel auf den Einsatz in einem Förderband
und dergleichen reagieren, bei dem eine große Last an den Motor in Abhängigkeit
von der Last übertragen
wird.
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In
den letzten Jahren gab es mit der steigenden Vielfalt der Verwendung
eines Motors erhöhte Nachfragen
wie nach dem sogenannten bürstenlosen
Motor, der in der Lage ist, eine zweite Drehachse und dergleichen
zur Verfügung
zu stellen. Da ein Motor solche Anforderungen erfüllen soll,
wurde ein Motor entwickelt, der einen Aufbau mit einer Öffnung in dem
Bereich hat, wo die Drehachse durchgeht. Weiterhin ist es offensichtlich,
dass der Einsatzbereich sich weiter ausbreitet, wenn diese Öffnung vergrößert werden
kann.
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[Patent Schrift 1]
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- Japanische Patentanmeldung
Offenlegungsschrift 2005-202316 .
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Aufgabe der Erfindung
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Jedoch
gibt es Nachteile bezüglich
des konventionellen Motors eines Lineartyps, da hierfür verwendete
Teile speziell sind, so dass es einen langen Zeitraum erfordert
und mit hohen Kosten verbunden ist, diese zu beschaffen, und darüber hinaus
ist es im Allgemeinen schwierig, einen Motor des gleichen Lineartyps
in einen mit unterschiedlichem Aufbau einzubauen. Folglich ist es
schwierig, einen Motor in einfacher Weise herzustellen und auf die Änderung
seines Aufbaus flexibel zu reagieren, so dass ein längerer Herstellungsprozess
und höhere
Kosten verursacht werden.
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Verglichen
mit der Verwendung eines oder mehrerer Getriebe für einen
Getriebeuntersetzer bezüglich
des konventionellen Motors mit Getriebeuntersetzer gibt es den Nachteil,
dass der sogenannte Totgang aufgrund des Spiels zwischen den ineinandergreifenden
Getrieben groß ist.
Infolge des Antriebs durch ein großes Drehmoment muss das Getriebe
des Getriebeuntersetzers stark sein, so dass die mechanische Stabilität gesichert
ist. Infolgedessen sind ein sehr langer Zeitraum und/oder sehr hohe Kosten
erforderlich, um den Motor mit Getriebeuntersetzer herzustellen,
der eine Öffnung
in einem Bereich hat, wo die Drehachse durchgeht, und einen kleinen
Totgang aufweist.
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In
Hinblick auf den oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Multi-Drive Motor zu schaffen, welcher
mit entsprechender Konstruktion im Vergleich zum konventionellen
Motor in einfacher Weise herzustellen ist, wobei der durch die ineinandergreifenden
Getriebe verursachte Totgang reduziert wird sowie die Getriebe mit
der Drehachse verbunden sind.
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Die
oben genannte Aufgabe wird durch die folgende Konfiguration gelöst.
- (1) Nach Anspruch 1 ist ein Multi-Drive Motor
vorgesehen, welcher umfasst: einen Rotor mit einem inneren Getriebe,
eine Vielzahl an Elementmotoren, wobei jeder ein Getriebe umfasst,
das von innen mit diesem inneren Getriebe ineinandergreift, um dieses
Getriebe zu drehen und somit den Rotor zu drehen, einen Befestigungsflansch,
an dem dieser Rotor drehbar befestigt ist und jeder Elementmotor
angebracht ist.
- (2) Nach Anspruch 2 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
1 vorgesehen, wobei der Befestigungsflansch eine Öffnung in
einem Bereich aufweist, der von dem Drehwinkel des inneren Getriebes überstrichen
wir.
- (3) Nach Anspruch 3 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
1 vorgesehen, wobei jeder Elementmotor auf der gleichen Fläche des
Befestigungsflansches befestigt ist.
- (4) Nach Anspruch 4 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
1 vorgesehen, wobei die Öffnung entweder
ein Kreis mit einem Durchmesser von 50 mm oder mehr oder ein in
dem Kreis eingeschriebenes Polygon ist.
- (5) Nach Anspruch 5 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
1 vorgesehen, wobei jeder Elementmotor so ausgerichtet ist, dass
die Position von dessen Achse eine drehende Symmetrie bezüglich der
Drehachse aufweist.
- (6) Nach Anspruch 6 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
1 vorgesehen, wobei die Gesamtzahl der Elementmotoren vier ist.
- (7) Nach Anspruch 7 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
3 vorgesehen, wobei jeder Elementmotor aus einem Induktionsmotor
besteht.
- (8) Nach Anspruch 8 ist ein Multi-Drive Motor gemäß Anspruch
6 vorgesehen, wobei jeder Elementmotor bezüglich des Drehmoments oder
der Drehzahl gesteuert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 1, da ein Multi-Drive Motor vorgesehen ist,
der umfasst: einen Rotor mit einem inneren Getriebe, eine Vielzahl
an Elementmotoren, wobei jeder ein Getriebe umfasst, das von innen
mit diesem inneren Getriebe ineinandergreift, um dieses Getriebe
zu drehen und somit den Rotor zu drehen, einen Befestigungsflansch,
an dem dieser Rotor drehbar befestigt ist und jeder Elementmotor
befestigt ist, ist es möglich,
einen Multi-Drive Motor zu schaffen, welcher im Vergleich zum konventionellen
Motor in einfacher Weise mit entsprechender Konstruktion herzustellen ist,
und den durch die ineinandergreifenden Getriebe verursachten Totgang
bei Verbindung des Getriebes mit der Drehachse reduziert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 2, da der Befestigungsflansch eine Öffnung in einem
Bereich aufweist, an dem der Drehwinkel des inneren Getriebes liegt,
ist es möglich,
Bürsten
zu entfernen, einen Doppeldrehung-Mechanismus zu ermöglichen und in einfacher Weise
eine vielseitige der Verwendungen zu realisieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 3, da jeder Elementmotor auf der gleichen Fläche des
Befestigungsflansches befestigt ist, ist es möglich, die Änderung der Konstruktion flexibel
zu gestalten, wie die Änderung
der Anzahl an Elementmotoren, die Änderungen von Größen und
dergleichen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 4, da die Öffnung entweder ein Kreis mit
einem Durchmesser von 50 mm oder mehr oder ein in dem Kreis eingeschriebenes
Polygon ist, ist es möglich,
die Vielseitigkeit der Verwendung ferner in einfacher Weise zu realisieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 5, da jeder Elementmotor so ausgerichtet
ist, dass die Position von dessen Achse eine drehende Symmetrie
bezüglich
der Drehachse aufweist, ist es möglich
ein gleichmäßiges Lastgleichgewicht
zu ermöglichen
und dadurch den Totgang weiter zu reduzieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 6, da die Gesamtzahl der Elementmotoren vier
ist, ist es möglich,
eine relativ große Öffnung mit einem
kompakten Aufbau eines Multi-Drive Motors zu sichern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 7, da jeder Elementmotor aus einem Induktionsmotor
besteht, ist es möglich,
den Einsatz durch sehr einfach zu beschaffende und kostengünstige Motoren
zu gestalten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung nach Anspruch 8, da jeder Elementmotor bezüglich des
Drehmoments oder der Drehzahl gesteuert wird, ist es möglich, die
Steuerung des sehr kompakten Motors zu vereinfachen, wie die Steuerung
des Antriebsstromes und dergleichen.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt
eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Rückansicht,
die eine schematische Ausführungsform
eines Multi-Drive Motors gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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2 zeigt
Rückansichten,
die Konfigurationen mit drei/sechs Elementmotoren darstellen.
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3 zeigt
ein Schaltkreis-Diagramm, um den Antrieb und die Steuerung des Multi-Drive
Motors zu verdeutlichen.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen konventionellen DD Motor eines
Lineartyps darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen, die
die Ausführungsformen
darstellen, erläutert.
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1 zeigt
eine Ansicht, die eine Ausführungsform
eines Multi-Drive Motors gemäß der vorliegenden
Erfindung schematisch darstellt: 1(a) zeigt
eine Vorderansicht, 1(b) zeigt eine
Seitenansicht und 1(c) zeigt eine
Rückansicht.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Multi-Drive Motor:
einen Rotor 101 mit einem inneren Getriebe, eine Vielzahl
an Elementmotoren 11–14,
um sein Getriebe 102 zu drehen, das von innen mit dem inneren
Getriebe ineinandergreift und dadurch den Rotor 101 dreht,
und einen Befestigungsflansch 103, an dem der Rotor 101 drehbar
befestigt ist und die Elementmotoren 11–14 befestigt sind.
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Hierbei
befestigt der Befestigungsflansch 103 durch ein Lager 104 drehbar
den Rotor 101. Dies bedeutet, dass der Rotor 101 drehbar
an den Befestigungsflansch durch Einklemmen des Lagers 104 zwischen
dem Befestigungsflansch 103 und einem gegenüberliegenden äußeren Ringflansch 105 und durch
Einklemmen des Lagers 104 zwischen dem Rotor 101 und
einen gegenüberliegenden
inneren Ringflansch 103 befestigt ist. Der äußere Ringflansch 105 ist
an dem Befestigungsflansch 103 durch Schrauben 107 befestigt
und der innere Ringflansch 106 ist an dem Rotor 101 durch
Schrauben 108 befestigt.
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Der
Befestigungsflansch 103 ist auch derart ausgeführt, dass
die Elementmotoren 11–14 so
befestigt sind, dass deren Achsen 109 der Elementmotoren 11–14 auf
einem Kreis mit einem Mittelpunkt an der Drehachse des inneren Getriebes
(im Folgenden einfach „Drehachse" genannt) ausgerichtet
sind. Das heisst, dass der Elementmotor 11 an dem Befestigungsflansch 103 durch
Schrauben 111 und Schraublöcher S1, die in dem Befestigungsflansch
an vier Stellen angeordnet sind, befestigt ist, indem Schrauben
durch Befestigungsteile 110 geschraubt werden, die an dem
Körper
an dem vorderen Teil bezüglich dessen
Achse versehen sind. Ein Schraubloch S2 entspricht dem oben genannten
Schraubloch S1 und ist vorgesehen, um den Elementmotor 12 an
dem Befestigungsflansch 103 mit einer Schraube 12 zu
befestigen. Das Antreiben des Rotors mit einer Vielzahl an Elementmotoren
erlaubt es, die Last auszugleichen und dadurch das Drehmoment der
Schraube der inneren Schraube zu reduzieren. Infolgedessen wird
es möglich,
den Abstand der inneren Schraube zu verringern und dadurch den Totgang
zu reduzieren.
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Der
Multi-Drive Motor ist an die Maschine, die eine zu drehende Last
umfasst, durch eine Durchgangsbohrung H1, die in der Nähe des äußeren Kantenteils
des Befestigungsflansches 103 angeordnet ist, geschraubt.
Ein Segment, eine Maschine und ähnliche
Lasten sind durch in dem Rotor 101 angeordnete Duchgangsbohrungen
an den Rotor 101 geschraubt.
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Vorzugsweise
weist der Befestigungsflansch eine Öffnung im Bereich um die Elementmotoren
auf, da diese Konfiguration geeignet ist, um die Vielseitigkeit
der Verwendungen zu ermöglichen.
Obwohl die in 1 gezeigte Öffnung kreisförmig ist,
kann die Form der Öffnung
auch eine polygonale Form sein. Weiterhin kann die Öffnung koaxial
zu der Drehachse angeordnet sein.
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Für den Fall,
dass die Öffnung
kreisförmig ist,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der innere Durchmesser 50 mm oder
mehr, 70 mm oder mehr, usw. beträgt,
wodurch dieser Aufbau vielseitig verwendbar ist. Das heisst für die Verwendung
wie als Roboter, ist es äußerst bevorzugt,
dass der Befestigungsflansch 103 eine große Öffnung aufweist,
da es viele Anforderungen gibt: zum Beispiel zum Bereitstellen eines
Doppeldrehung-Mechanismus für
ein Gelenk und dergleichen, und zum Durchführen von elektrischen Leitungen
wie Signalleitungen, Stromleitungen durch den Drehmechanismus, ohne
eine Bürste
zu verwenden.
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Bezüglich des
in 1 gezeigten Beispiels ist, mit Hilfe von vier
in dem Bereich um die Öffnung H2
angeordneten Schraublöchern
S4 ein Motor mit einer ähnlichen
Größe wie die
der Elementmotoren 11–14 geeignet,
um ihn an den Befestigungsflansch 103 zu befestigen. Es
ist offensichtlich, wenn kein Motor in dem Bereich angeordnet ist,
dass elektrische Leitungen wie Signalleitungen, Stromleitungen ohne
eine Bürste
hindurchgeführt
werden können.
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Die
Elementmotoren 11–14 werden
vorzugsweise derart ausgerichtet, dass die Positionen ihrer Achsen 109 eine
Drehsymmetrie in Bezug auf die Drehachse aufweisen, da ein Lastgleichgewicht über die
Elementmotoren 11–14 erreicht
werden kann und das Spiel weiter reduziert werden kann. Bezüglich der
in 1 gezeigten Konfiguration sind vier Elementmotoren 11–14 mit
einer vierfach drehenden Symmetrie angeordnet. Diese Konfiguration
wird bevorzugt, da relativ große Öffnungen
zusammen mit einer kompakten Anordnung des Multi-Drive Motors geschaffen
werden kann. Die Anzahl der Elementmotoren ist jedoch in Abhängigkeit
der Bauart auf eine andere Zahl als vier veränderbar. 2 zeigt
eine Ansicht, die die anderen Konfigurationen der Elementmotoren
darstellen. In 2 sind beispielhafte Konfigurationen
mit derart ausgerichteten Positionen der Achsen gezeigt, bei denen
eine drehende Symmetrie vorliegt; eine umfasst drei Elementmotoren 21–23 und
die andere umfasst sechs Elementmotoren 31–36.
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Die
Arbeitsweise eines Multi-Drive Motors gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. 3 zeigt
ein Schaltkreis-Diagramm, um den Antrieb und die Steuerung eines
Multi-Drive Motors zu verdeutlichen. An einem Multi-Drive Motor,
wie zum Beispiel in 3 gezeigt ist, ist Folgendes
angeschlossen: eine Steuereinheit 121 für Eingabeanweisungen und zur
Steuerung, ein D/A-Wandler 131–134 zur Umwandlung
eines von der Steuereinheit 121 ausgegebenen digitalen
Signals Sd1–Sd2
in ein analoges Signal, ein Verstärker 141–144 zur
Verstärkung
des umgewandelten analogen Signals und zum Ausgeben dieses Signals
als Antriebsstrom an die Elementmotoren 11–14,
ein nicht gezeigter Elementmotor-Sensor zum Detektieren des Drehzustandes
der Elementmotoren 11'–14', der beispielsweise
aus einem Postionssensor besteht, ein Drehzahlsensor, und ein A/D-Wandler 151–154 zur
Umwandlung eines ausgegebenen analogen Signals von dem Elementmotor-Sensor
in ein digitales Signal. Obwohl die Richtung der Anschlussklemme
(in der 3 mit einem Symbol 113 gekennzeichnet),
die sich über
den Elementmotoren 11'–14' erstreckt,
sich von der vom in 1 gezeigten Elementmotor 11–14 unterscheidet,
ist hierbei die Richtung der Anschlussklemme in Abhängigkeit
von der Schaltungsanforderung festgelegt. Weiterhin wird eine Anweisung
zum Starten einer Drehung, ein Wert zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit
und dergleichen an die Steuereinheit 121 durch die Benutzeranweisung
eingegeben.
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Wenn
eine Anweisung eingegeben wird, wird die Eingabeanweisung durch
die Steuereinheit 121 in ein Signal zum Starten der Drehung
der Elementmotoren 11'–14', ein Einstellungswert
zur Bestimmung des Drehzustandes und dergleichen umgewandelt. Dann
wird in Abhängigkeit
vom umgewandelten Signal, das den Start der Drehung und die Einstellung des
Wertes zur Bestimmung der Drehung und dergleichen festlegt, ein
Steuerungssignal durch die Steuerungseinheit 121 erzeugt,
wobei dieser als digitales Signal an den D/A-Wandler 131–134 ausgegeben
wird. Die an den D/A-Wandler 131–134 ausgegebenen
Steuerungssignale Sd1-Sd4 werden durch den D/A-Wandler 131–134 in
analoge Signale umgewandelt, an die Verstärker 141–144 ausgegeben, durch
die Verstärker 141–144 verstärkt, an
die Elementmotoren 11'–14' ausgegeben
und treiben die Elementmotoren 11'–14' an. Die Angabe einer Position,
einer Drehzahl und dergleichen werden durch den Elementmotor-Sensor
detektiert, an den A/D-Wandler 151–154 ausgegeben, durch
den A/D-Wandler 151–154 in
das digitale Signal umgewandelt, an die Steuereinheit 121 ausgegeben,
mit einem Einstellungswert durch die Steuereinheit 121 verglichen
und für
die Steuerung zur Näherung
des Drehzustandes der Elementmotoren 11'–14' an den durch den Einstellungswert
bestimmten Wert verwendet.
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Obwohl
bisher Beschreibungen für
das Ausführungsbeispiel
angegeben sind, bei dem die Steuerung durch den Einsatz des Elementmotor-Sensors, der
aus einem Positions-Sensor, einem Geschwindigkeitssensor und dergleichen
besteht, ausgeführt wird,
ist der Elementsensor in Abhängigkeit
vom Einsatz, des Zwecks und dergleichen nicht immer erforderlich.
Weiterhin sollte die Steuerung nicht auf die Ausführung durch
den Einsatz eines digitalen Schaltkreises beschränkt werden, wobei in einem
bestimmten Fall es durch einen einzigen analogen Schaltkreis ausgeführt werden
kann. Das heisst, die Ausführung mit
einer kompakten Konfiguration, bei der jeder Elementmotor 11'–14' aus einem Induktionsmotor
besteht und jeder Antriebsstrom derart gesteuert wird, dass das
Drehmoment des Elementmotors 11'–14' ausgeglichen wird, ist auch möglich. Durch
eine solche Konfiguration, da Abschnitte, Maschinen und dergleichen
im Vergleich mit denen bei einem konventionellen Motor einfach zur
Verfügung
gestellt werden können,
kann eine höhere
Drehzahl erreicht so dass die Last ausgeglichen werden kann, kann
die Geschwindigkeit, das Drehmoment und dergleichen in einfacher
Weise über
einen bestimmten Wert aufrechterhalten werden und wobei und wobei
der Totgang unterdrückt
werden kann.
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Zusammenfassung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Multi-Drive
Motor zu schaffen, welcher im Vergleich zum konventionellen Motor
mit entsprechender Konstruktion in einfacher Weise herzustellen
ist, und den durch die ineinandergreifenden Getriebe verursachten
Totgang bei Verbindung des Getriebes mit der Drehachse reduziert,
wobei die Getriebe mit der Drehachse verbunden sind.
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Die
Aufgabe wird durch einen Multi-Drive Motor gelöst, welcher umfasst: einen
Rotor 101 mit einem inneren Getriebe, mehrere Elementmotoren 11–14,
um ein Getriebe 102 zu drehen, das von innen mit dem inneren
Getriebe ineinandergreift und dadurch den Rotor 101 dreht,
und einen Befestigungsflansch 103, an dem der Rotor 101 drehbar
befestigt ist und die Elementmotoren 11–14 befestigt sind.
Das Lager 104 ist zwischen dem Befestigungsflansch 103 und
dem gegenüberliegenden äußeren Ringflansch 105 eingeklemmt
und weiter zwischen dem Rotor 101 und einem gegenüberliegenden
inneren Ringflansch 106 eingeklemmt, und dadurch ist der
Rotor 101 drehbar an den Befestigungsflansch 103 befestigt.
Der äußere Ringflansch 105 ist
an dem Befestigungsflansch durch Schrauben 107 befestigt
und der innere Ringflansch 106 ist an dem Rotor 101 durch Schrauben 108 befestigt.