DE60029873T2

DE60029873T2 - Motor

Info

Publication number: DE60029873T2
Application number: DE60029873T
Authority: DE
Inventors: Sanshiro Ogino
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: US20030094860A1; KR100454525B1; AU3646800A; AU759140B2; EP1058372B1; US7116028B2; JP3595955B2; EP1058372A2; NZ504788A; EP1058372A3; KR20000077470A; TW477100B; US20020175580A1; DE60029873D1; US6518681B2; JP2000341921A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Drehtypmotoren oder Schrittmotoren, die einen Magneten vom Hybridtyp nutzen und die von einem pulsierenden Gleichstrom angetrieben werden.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung (JP-A) Nr. H11-214217 (214217/1999) offenbar einen Magneten von Hybridtyp. Dieser Magnet vom Hybridtyp (auch genannt ein Basisfaktor) bildet einen geschlossenen magnetischen Pfad durch einen Elektromagneten, der durch Wicklung einer Erregerspule um das Zentrum eines U-förmigen Elements gebildet wird, und einem damit in Eingriff stehenden Element, das magnetische Elemente an beiden Enden eines Permanentmagneten umfasst. Darüber hinaus ist ein bewegliches Element, das aus einem weichen magnetischen Material gefertigt ist, in entgegengesetzter Beziehung zur äußeren Oberfläche des in Eingriff stehenden Elements des Hybridmagneten über einen Luftspalt angeordnet.
Wo kein elektrischer Strom an die Erregerspule angelegt wird, wird im Hybridmagneten durch die magnetische Kraftlinie des Permanentmagneten ein magnetischer Pfad oder Kreis gebildet, so dass keine Anziehungskraft am beweglichen Element erzeugt wird. Wenn demgegenüber über die Erregerspule ein elektrischer Strom angelegt wird, so dass sich in einer Richtung umgekehrt zur Magnetkraftlinie des Permanentmagneten ein magnetischer Pfad bildet, wobei die Magnetkraftlinie keinen geschlossenen magnetischen Pfad innerhalb des Hybridmagneten bildet, sondern eine Anziehungskraft in Bezug auf das bewegliche Element durch Bilden eines magnetischen Pfades über den Luftspalt erzeugt wird.
Darüber hinaus offenbart die Japanische Patentanmeldung Nr. H10-321044 (321044/1998) einen Motor, der solch einen Hybridmagneten verwendet. Dieser Motor ist mit einem Hybridmagnetpaar, das horizontal in entgegengesetzter Beziehung zueinander angeordnet ist, und einem Gleitelement ausgestattet, das zwischen den Hybridmagneten angeordnet ist. Dieses Gleitelement umfasst ein nichtmagnetisches Element, durch das Schienen in einer Richtung senkrecht zur entgegengesetzten Richtung der Hybridmagneten laufen, und ist in der Lage, sich durch Anziehungskräfte, die von den Hybridmagneten erzeugt werden, in der Richtung der Schienen zu bewegen.
Der Motor, der die herkömmlichen Hybridmagneten verwendet, hat jedoch aus Sicht der Energieeffizienz noch Raum für die Verbesserung im praktischen Einsatz besessen.
Wenn der Motor, der die herkömmlichen Hybridmagneten verwendet, mit einer Funktion ausgestattet ist, die als Generator dient, wird es darüber hinaus möglich sein, die Energie effektiver zu nutzen.
JP-A-01214253 offenbart einen Motor, der einen Magneten vom Hybridtyp umfasst, der Arbeitsflächen an beiden Seiten davon und aus einem magnetischen Material gefertigte Anziehungselemente aufweist, und in der Lage ist, gegenüber den Arbeitsflächen gehalten zu werden, so dass er von den Arbeitsflächen angezogen wird. Dieser bekannte Magnet vom Hybridtyp umfasst ein elektromagnetisches Element und permanentmagnetische Elemente, die an beiden Seiten des elektromagnetischen Elements jeweils über Kontaktflächen angeordnet sind, wobei die Arbeitsflächen und die Kontaktflächen jeweils über die permanentmagnetischen Elemente an beiden Seiten des elektromagnetischen Elements einander gegenüber gehalten werden.
EP-A-0 838 891 betrifft eine Energieumwandlungsvorrichtung unter Verwendung von Permanentmagneten, umfassend eine Vorrichtung zur Erzeugung eines anziehenden Magnetfelds und magnetisch angezogener Blöcke.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine erste Aufgabe der Erfindung, einen Motor bereitzustellen, der mit einem (mehreren) Magneten vom Hybridtyp ausgestattet ist, der miniaturisiert werden kann, der eine verbesserte Energieeffizienz aufweist und der in der praktischen Anwendung ausgezeichnet ist.
Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor bereitzustellen, der mit einem (mehreren) Magneten vom Hybridtyp ausgestattet ist und der eine Stromerzeugungsfunktion aufweist.
Es ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearmotor bereitzustellen, der aus einem Motor ausgebildet ist, der mit dem (den) oben beschriebenen Hybridmagneten ausgestattet ist.
Es ist eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schrittdrehmotor bereitzustellen, der aus einem Motor ausgebildet ist, der mit dem (den) oben beschriebenen Hybridmagneten ausgestattet ist.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Motor bereitgestellt, der einen Magneten vom Hybridtyp, der Arbeitsflächen an beiden Seiten davon aufweist, und Anziehungselemente umfasst, die aus einem magnetischen Material gefertigt sind und in der Lage sind, gegenüber den Arbeitsflächen gehalten zu werden, so dass sie jeweils zu den Arbeitsflächen hingezogen werden, wobei der Magnet vom Hybridtyp ein elektromagnetisches Element und permanentmagnetische Elemente umfasst, die jeweils an beiden Seiten des elektromagnetischen Elements über Kontaktflächen angeordnet sind, wobei die Arbeitsflächen und die Kontaktflächen gegenüber einander über die permanentmagnetischen Elemente jeweils an beiden Seiten des elektromagnetischen Elements gehalten werden.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Motor bereitgestellt, der eine Generatorfunktion aufweist und ein erstes Antriebselement, das Magnete vom Hybridtyp aufweist, die um eine Drehwelle angeordnet sind und die erste Arbeitsflächen außerhalb davon und Wicklungen im Zentrum davon aufweisen, und ein zweites Antriebselement umfasst, das zweite Magnete vom Hybridtyp angeordnet um die ersten Magnete vom Hybridtyp innerhalb davon und zweite Wicklungen außerhalb davon aufweist. Beim Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird jede der Arbeitsflächen gegenüber jeder der zweiten Arbeitsflächen gehalten wobei ein festgelegter Zwischenraum zwischen einander belassen wird, an einer Position an der das erste Antriebselement als Ergebnis seiner Einzeldrehung um die Drehwelle gelangt. Wenn ein pulsierender Gleichstrom an die ersten Wicklungen der ersten Magnete vom Hybridtyp angelegt wird, üben die ersten Arbeitsflächen jeweils nur für die Zeitdauer eine Anziehungskraft auf die zweiten Arbeitsflächen aus, während der der pulsierende Gleichstrom fortlaufend angelegt wird, so dass sich das erste Antriebselement relativ zum zweiten Antriebselement dreht und daraus ein pulsierender Gleichstrom erhalten werden kann, der in den zweiten Wicklungen erzeugt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Schaubild, das einen herkömmlichen Magneten vom Hybridtyp zeigt;
2 ist ein Schaubild, das ein Beispiel eines Motors unter Verwendung des in 1 gezeigten Magneten vom Hybridtyp zeigt;
3A ist eine perspektivische Ansicht eines Magneten vom Hybridtyp zur Verwendung mit einem Motor;
3B ist eine perspektivische Explosionsansicht des Magneten vom Hybridtyp, der in 3A gezeigt ist;
3C ist eine Vorderansicht des Magneten vom Hybridtyp, der in 3A gezeigt ist;
3D ist eine Vorderansicht des Magneten vom Hybridtyp, der in 3B gezeigt ist;
Die 4A bis 4C sind jeweils Vorderansichten des Magneten vom Hybridtyp, der in den 3A bis 3D gezeigt ist, wobei die Ansichten zur Illustration des Funktionsprinzips des Magneten vom Hybridtyp gegeben sind, der in den 3A bis 3D gezeigt ist;
Die 5A bis 5C sind Vorderansichten des Magneten vom Hybridtyp, der in den 3A bis 3D gezeigt ist, wobei die Ansichten zur Illustration des Funktionsprinzips des Magneten vom Hybridtyp gegeben sind;
6 ist ein Schaubild, das eine Basisstruktur eines Motors zeigt, der einen Magneten vom Hybridtyp verwendet;
7 ist eine Seitenansicht eines Motors, der die Basisstruktur des Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist;
8A ist eine Draufsicht eines Drehmotors, der die in 7 gezeigte Basisstruktur aufweist;
8B ist eine Seitenansicht des in 8A gezeigten Drehmotors;
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufbaus eines Linearmotors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine Draufsicht eines Ausbaus eines Drehmotors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Die 11A bis 11B sind Schnittansichten, jeweils genommen entlang der Linie XIA-XIA, der Linie XIB-XIB und der Linie XIC-XIC;
12 ist eine Seitenansicht eines Drehmotors unter Verwendung von Magneten vom Hybridtyp gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
13 ist eine Schnittansicht des in 12 gezeigten Drehmotors.
Die 3A bis D und 4 bis 6 betreffen keine Ausführungsbeispiele der Erfindung, sind aber Beispiele, die zum Verstehen der Erfindung sinnvoll sind.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 vor dem Beschreiben bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, ein Magnet vom Hybridtyp und ein Motor, der solch einen Magneten verwendet, beschrieben werden.
Ein Magnet 15 vom Hybridtyp (im Folgenden als der „Hybridmagnet" bezeichnet), hier wird auf 1 Bezug genommen, wie er in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 27884/1998 offenbart ist (der auch ein Basisfaktor genannt wird), ist mit einem elektromagnetischen Element 17 und eine in Eingriff stehenden oder permanentmagnetischen Element 19 ausgestattet, das jeweils nahe den beiden Enden des elektromagnetischen Elements 17 angefügt ist. Das elektromagnetische Element 17 umfasst eine Basis 21, ein Joch 25 und eine Erregerspule 27. Das Joch 25 ist aus einem U-förmigen Material gefertigt und ist mit Beinen 23 versehen, die sich in der gleichen Richtung von beiden Enden der Basis 21 erstrecken. Die Erregerspule 27 ist um die Basis 21 des Jochs 25 herumgewickelt.
Gleichzeitig ist das im Eingriff stehende Element 19 mit einem Permanentmagneten 29 und magnetischen Elementen 31 versehen, die beide Seiten des Permanentmagneten 29 dazwischen einbetten.
Wenn nun, unter der Annahme, dass im Zustand, der in 1 gezeigt ist, die äußere Oberfläche des in Eingriff stehenden Elements 19 des Hybridmagneten 15 eine Arbeitsfläche X ist und ein bewegliches Element 33, das aus einem weichen magnetischen Material 33 gefertigt ist, nahe an die Arbeitsfläche X kommt, während die Anschlussflächen P und Q nicht daran haften oder sich gegenseitig abstoßen, ein elektrischer Strom an die Erregerspule 27 angelegt wird, bildet die magnetische Kraftlinie des Permanentmagneten 29 keinen geschlossenen Pfad innerhalb des Hybridmagneten 15, sondern über die Anschlussflächen P und Q hinaus läuft, so dass er einen magnetischen Pfad in Bezug auf ein bewegliches Element 33 über einen Luftspalt bildet, so dass an der Arbeitsfläche X eine Anziehungskraft erzeugt wird.
Ein Motor 35, hier wird auf 2 Bezug genommen, wie er in der Japanischen Patentanmeldung Nr. H10-321044 (321044/1998) offenbart ist, ist mit einem Hybridmagnetpaar 15, das horizontal in entgegengesetzter Beziehung zueinander angeordnet ist, und einem Gleitelement 37 ausgestattet, das zwischen den Hybridmagneten 15 angeordnet ist, das in der Lage ist, vertikal in Bezug auf die Oberfläche der Zeichnung zu gleiten. Das Gleitelement 37 ist am Mittelteil davon mit einer quadratischen säulenartigen Basis 39 versehen, die aus einem nichtmagnetischen Element gefertigt ist, das obere und untere Löcher 41, 41 aufweist, durch welche sich jeweils (nicht gezeigte) Schienen erstrecken. Darüber hinaus sind sowohl an der rechten als auch an der linken Seite der Basis 39 eine Halteplatte 43 angebracht, die aus einem nichtmagnetischen Element gefertigt ist, und an beiden Enden der Halteplatte 43 sind jeweils magnetische bewegliche Elemente 45 angebracht. Zwischen jedem beweglichen Element 45 und im Eingriff stehenden Element 19 des Hybridmagneten 15 ist eine Lücke G vorgesehen.
Im Fall des Motors 35 des oben beschriebenen Aufbaus ist die am magnetischen Element wirkende Anziehungskraft, die durch den Hybridmagneten 15 läuft, derart, dass die Anziehungskraft bei gleichem Stromwert größer ist als wenn nur ein Elektromagnet verwendet wird und dass die auf das Gleitelement 37 wirkende Energie größer wird.
Als nächstes wird zum Zweck der Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung in Detail das Grundprinzip des Motors beschrieben werden.
3A ist eine perspektivische Ansicht eines Magneten vom Hybridtyp zur Verwendung mit dem Motor und 3B ist eine perspektivische Explosionsansicht des Magneten vom Hybridtyp, der in 3A gezeigt ist. Darüber hinaus ist 3C eine Vorderansicht des Magneten vom Hybridtyp, der in 3B gezeigt ist und 3D ist eine Vorderansicht des Magneten vom Hybridtyp, der in 3A gezeigt ist.
Ein Magnet 15 vom Hybridtyp, hier wird auf die 3A bis 3D Bezug genommen, ist mit einem permanentmagnetischen Element 19 und einem elektromagnetischen Element 17 versehen. Das permanentmagnetische Element 19 ist auf solche Art und Weise ausgebildet, dass beide Seiten eines hartmagnetischen Körpers oder permanentmagnetischen Körpers 29, wie etwa ein Neodymmagnet (Nd-Fe-B), von weichmagnetischen Körpern 31, die aus einem Material wie etwa reinem Eisen gefertigt sind, in der Richtung dessen Magnetisierung eingebettet wird. Der Magnet vom Hybridtyp ist dem Hybridmagneten ähnlich und wird durch das gleiche Bezugszeichen repräsentiert.
Demgegenüber beinhaltet das elektromagnetische Element 17 eine Basis 21, einen Kern oder ein Joch 25 in der Form eines weichmagnetischen Körpers, der aus einem U-förmigen reinen Eisen gefertigt ist und ein Beinpaar 23 aufweist, das sich von beiden Enden der Basis 21 in die gleiche Richtung erstreckt, und ferner eine um die Basis 21 des Kerns 25 gewickelte Spule 27, die aus einem leitfähigen Draht gefertigt ist, wie etwa ein Kupferdraht mit einer Isolationsschicht drumherum.
Wie es in 3A und 3D im günstigsten Zustand gezeigt ist, sind zwischen dem permanentmagnetischen Element 19 und beiden Endflächen des Kerns 25 des elektromagnetischen Elements 17 Anschlussflächen 47 bzw. 49 ausgebildet.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 4A bis 4C das in den 3A bis 3D gezeigte Funktionsprinzip des Magneten vom Hybridtyp beschrieben werden.
Wenn das elektromagnetische Element 17 nicht erregt wird, hier wird auf 4A Bezug genommen, läuft die magnetische Kraftlinie des permanentmagnetischen Elements 19 nur ringsherum entlang eines geschlossenen magnetischen Pfads des Magneten 15 vom Hybridtyp, wie es durch den Pfeil 51 gezeigt ist, und es findet fast kein magnetischer Streufluss in die umgebende Luft statt. Demgemäß haften die Anschlussflächen 47 und 49 fest am elektromagnetischen Element 17. In diesem Fall wird die Absorptionskraft einer jeden Anschlussfläche 47 und 49 durch das permanentmagnetische Element 19 erzeugt und dieses Phänomen wird im Folgenden ein erster Zustand genannt.
Als nächstes, wenn an das elektromagnetische Element 17 ein elektrischer Strom angelegt wird, wie es in 4B gezeigt ist, der in der Lage ist, eine Anzahl magnetischer Flüsse größer als der des permanentmagnetischen Elements 19 zu erzeugen, dadurch, dass die gleichen magnetischen Pole einander zuweisen, wird die Linie der magnetischen Kraft des permanentmagnetischen Elements 19 durch die Linie der magnetischen Kraft des elektromagnetischen Elements 17 zurück aus dem geschlossenen magnetischen Pfad über die Anschlussflächen 47 und 49 gedrückt, und wenn sie über den Sättigungszustand des Permanentmagneten hinausgeht, wird sie in die Luft freigesetzt, wie es durch den Pfeil 53 angezeigt ist. In diesem Fall, wenn die Zahl der magnetischen Flüsse des elektromagnetischen Elements 17 ausreichend groß ist, ist die magnetische Kraftlinie, die in die Luft freigesetzt wird, eine Synthese der des permanentmagnetischen Elements 19 und der des elektromagnetischen Elements 17.
Demgemäß werden die Absorptionskräfte der Anschlussflächen 47 und 49 so betrachtet, als dass sie nur vom elektromagnetischen Element 17 erzeugt worden sind. Dieses Phänomen wird ein zweiter Zustand genannt.
Als nächstes wird eine Beschreibung eines Falls vorgenommen werden, bei dem, wie es in 4C gezeigt ist, an das elektromagnetische Element 17 ein elektrischer Strom angelegt wird, der in der Lage ist, die gleiche Zahl von magnetischen Flüssen wie die der magnetischen Flüsse des permanentmagnetischen Elements zu erzeugen, dadurch, dass die gleichen magnetischen Pole der zwei Magnete zueinander weisen und der sich ergebende magnetische Fluss unterhalb des Sättigungszustands der magnetischen Restflussdichte des Magneten 15 von Hybridtyp selbst ist.
Beim obigen Fall werden die Anschlussflächen 47 und 49 in einem unwirksamen Zustand gehalten, bei dem keine Anziehung oder eine Abstoßung stattfindet. Dies bedeutet, dass die magnetische Kraftlinie des permanentmagnetischen Elements 19 und die des elektromagnetischen Elements 17 nicht miteinander über die Anschlussflächen 47 und 49 kommunizieren. Es wird angemerkt, dass wenn die Zahl der magnetischen Flüsse und die des elektromagnetischen Elements 17 den Sättigungszustand der magnetischen Restflussdichte des Magneten 15 von Hybridtyp selbst überschreitet, gleich sind und groß, stoßen sich die Anschlussflächen 47 und 49 gegenseitig ab und die magnetische Kraftlinie eines jeden Elements werden als ein Streufluss in die Luft freigesetzt. Dieses Phänomen wird ein dritter Zustand genannt.
Beim obigen dritten Zustand wird angenommen, wie es in 5 gezeigt ist, dass sich der Magnet 15 vom Hybridtyp, der eine Arbeitsfläche 55 aufweist, die durch X gekennzeichnet ist, und ein bewegliches oder festes Anziehungselement (Y) 57 bei X nahe kommen. Man beachte, dass das Anziehungselement (Y) 57 aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist, wie etwa reinem Eisen.
Beim in 5 gezeigten Zustand würde unter der Annahme, dass der Wert des am elektromagnetischen Element 17 anzulegenden elektrischen Stroms α ist, der Wert α klein werden, sowie der Luftspalt zwischen dem Magneten 15 vom Hybridtyp und dem Anziehungselement (Y) 57 verringert wird, im Zustand, in dem die Kontaktflächen 47 und 49 unwirksam gehalten werden. Dies bedeutet, dass die magnetische Kraftlinie des permanentmagnetischen Elements 19 keinen geschlossenen magnetischen Pfad innerhalb des Magneten 15 vom Hybridtyp bildet, dadurch, dass sie über die Anschlussflächen 47 und 49 hinausläuft, sondern einen magnetischen Pfad durch einen Luftspalt G zwischen dem Magneten 15 vom Hybridtyp und dem Anziehungselement (Y) 57 bildet, was dazu führt, dass an der Arbeitsfläche (X) 55 eine Anziehungskraft erzeugt wird. In diesem Fall kann der Betrag des Werts von α, der an das elektromagnetische Element 17 anzulegen ist, ausreichend sein, wenn er die magnetische Kraftlinie des permanentmagnetischen Elements 19 unterbrechen kann, und deshalb würde der Wert von α umso kleiner werden, je leichter die Bildung eines magnetischen Pfades durch das permanentmagnetische Element 19 zusammen mit dem beweglichen Element 57 wird, mit anderen Worten, je stärker die Anziehungskraft der Arbeitsfläche (X) 55 zunimmt. Es sollte beachtet werden, dass die Anziehungskraft der Arbeitsfläche (X) natürlich durch die Leistung des Permanentmagneten beschränkt ist. Dieses Phänomen wird ein vierter Zustand genannt.
Wenn ein großer Betrag an elektrischen Strom an das elektromagnetische Element 17 angelegt wird, wie beim zweiten Zustand, kann die Anziehungskraft der Arbeitsfläche (X) 55 jedoch stark gemacht werden, weil sie eine Synthese der magnetischen Kraftlinie des permanentmagnetischen Elements 19 und der der magnetischen Kraftlinie des elektromagnetischen Elements 17 ist, aber die Wirkung der Energie wird schlechter.
Im vierten Zustand ist die Anziehungskraft der Arbeitsfläche (X) 55 vergrößert und der Wert von α wird unter den folgenden drei Bedingungen (i) bis (iii) vermindert:

(i) Um die Größe des Luftspalts G der Arbeitsfläche (X) 55 zu verringern.
(ii) Um das Joch des permanentmagnetischen Elements 19 und des weichmagnetischen Teils des Anziehungselements (Y) 57 unter Verwendung eines Materials zu fertigen, das eine magnetische Sättigungsflussdichte größer als die des Kerns oder Jochs des elektromagnetischen Elements aufweist.
(iii) Um die Länge L2 des magnetischen Pfads, der durch das permanentmagnetische Element 19 und das Anziehungselement (Y) über einen Luftspalt gebildet wird, kleiner zu machen als die Länge L1 des geschlossenen Pfads innerhalb des Magneten 15 vom Hybridtyp. Nebenbei, es versteht sich natürlich von selbst, dass die Leistung (Br, BH) des permanentmagnetischen Elements 19 selbst, um die Anziehungskraft auf die Arbeitsfläche (X) 55 zu steigern, erhöht sein sollte.

Wo das Produkt tatsächlich entworfen wird, können, wenn angenommen wird, dass die Länge (Breite) des permanentmagnetischen Elements 19 selbst in der Richtung der Magnetisierung L ist, die Länge des permanentmagnetischen Elements 19 XL und die Querschnittfläche davon Z ist, geeignete Werte für L und XL auf der Grundlage eines Z-, Br- und BH- Kurvengraphs und des Koeffizienten des magnetischen Leitwerts zu berechnen, so dass die optimalen Größen des permanentmagnetischen Elements 19 und des Anziehungselements (Y) 57 daraus abgeleitet werden können. Deshalb kann das elektromagnetische Element 17, das für dieses permanentmagnetische Element 19 geeignet ist, gut unter Berücksichtigung des oben beschriebenen ersten bis vierten Zustands entworfen werden.
Bei dem Aufbau, der eine Kombination aus dem Magneten vom Hybridtyp und dem Anziehungselement (Y) 57 umfasst, sind der Luftspalt, die Materialien, die Länge des magnetischen Pfads, die Querschnittfläche, das Volumen, der Spulendurchmesser und dergleichen, das darin eingesetzt wird, gleich beschaffen wie jene, die im Aufbau zu Vergleichszwecken eingesetzt werden, der eine Kombination des elektromagnetischen Elements 19 und des Anziehungselements 57 umfasst.
Als Ergebnis des Vergleichs zwischen dem erfindungsgemäßen Aufbau und dem Aufbau als Vergleichsbeispiel, das das elektromagnetische Element 17 und das Anziehungselement 57 umfasst, ohne das permanentmagnetische Element 19 vorzusehen, ist herausgefunden worden, dass die elektrische Energie (W), die für den Aufbau der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, geringer ist als ein Drittel bis ein Viertel derjenigen, die für das Vergleichsbeispiel erforderlich ist, das kein permanentmagnetisches Element 19 aufweist, wenn die Anziehungskraft einer jeden Arbeitsfläche zwischen den beiden gleich ist.
Darüber hinaus wird, wenn wir einen Reluktanzmotor annehmen, auf den der Aufbau des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels angewandt wird, dessen Energieumsetzungseffizienz ungefähr 30 % betragen.
Nun wird unter Bezugnahme auf 6 ein Basisaufbau eines Motors und unter Bezugnahme auf die 7 bis 13 bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Ein Basisaufbau 59 eines Motors, hier wird auf 6 Bezug genommen, der einen Magneten vom Hybridtyp gemäß einem Beispiel verwendet, das zum Verständnis der Erfindung sinnvoll ist, ist derart, dass das Anziehungselement 57 nahe einem Ende des Magneten 15 vom Hybridtyp angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist das Anziehungselement 57, wenn ein Eingangswert α an die Erregungsspule 27 angelegt wird, so gefertigt, dass es eine Anziehungskraft besitzt.
Bezug nehmend auf 7 weist der Motor den in 6 gezeigten Basisaufbau auf. Der Magnet 67 vom Hybridtyp umfasst einen magnetischen Kern 63, der einen H-förmigen Abschnitt und eine Wicklung 65 aufweist, die um den Mittelabschnitt des H-förmigen magnetischen Kerns gewickelt ist, wobei der H-förmige magnetische Kern mit zwei ersten Beinen, die in einer Richtung abstehen, und zwei zweiten Beinen, die in die entgegengesetzte Richtung abstehen, versehen ist, wobei jedes Bein Endabschnitte aufweist. Ein permanentmagnetisches Element erstreckt sich vom Endabschnitt eines ersten Beins zum Endabschnitt des anderen ersten Beins, wodurch die Endabschnitte der ersten Beine abgedeckt werden, und ein weiteres permanentmagnetisches Element erstreckt sich vom Endabschnitt eines zweiten Beins zum Endabschnitt des anderen zweiten Beins, wodurch die Endabschnitte der zweiten Beine abgedeckt werden. Diese permanentmagnetischen Elemente umfassen einen Permanentmagnet 29 und magnetische Elemente 31, die den Permanentmagneten dazwischen einbetten, wobei der Permanentmagnet eine Länge besitzt, die kürzer ist als ein Abstand zwischen den Endabschnitten der ersten bzw. zweiten Beine.
Dieser Magnet 67 vom Hybridtyp umfasst darüber hinaus sowohl an dessen linker als auch rechter Seite Arbeitsflächen (X) 55a und 55c. Darüber hinaus sind die Anziehungselemente 57 außen an den Arbeitsflächen 55a und 55c jeweils in entgegengesetzter Beziehung zueinander vorgesehen. Dieser Aufbau besitzt den Vorteil, dass wegen der Bereitstellung der zwei Anziehungselemente 57, 57 die Anziehungskraft doppelt so groß wird, als die des Aufbaus mit einem Anziehungselement, der in 6 gezeigt ist.
Ein Drehmotor 69, hier wird auf 8A Bezug genommen, der den in 6 gezeigten Basisaufbau aufweist, ist mit zwei, einem oberen und unteren Magneten 73 und 75 vom Hybridtyp ausgestattet, die vertikal entlang einer gemeinsamen Achse 71 angeordnet sind, so dass sie jeweils an beiden Seiten davon Arbeitsflächen aufweisen. Darüber hinaus sind außen am oberen Magneten 73 vom Hybridtyp Anziehungselemente oder bewegliche Elemente 77 und 79 in entgegengesetzter Beziehung zueinander angeordnet und außen am unteren Magneten 75 vom Hybridtyp sind Anziehungselemente 81 und 83 in entgegengesetzter Beziehung zueinander angeordnet, so dass sie sich mit entgegengesetzter Richtung des Anziehungselements 77 und 79 in rechten Winkeln schneiden.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Drehmotors 69 beschrieben werden, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist.
Zuerst werden beim in 8B gezeigten Zustand, wenn ein pulsierender Gleichstrom an die (nicht gezeigte) Wicklung des Magneten 73 vom Hybridtyp angelegt wird, Anziehungskräfte zwischen einer Arbeitsfläche 85 und dem Anziehungselement 81 bzw. zwischen einer Arbeitsfläche 87 und dem Anziehungselement 83 erzeugt und der Magnet 73 vom Hybridtyp dreht sich in einem Winkel von ungefähr 90 Grad um die Mittelachse 71, bis die Arbeitsflächen 85 und 87 jeweils gegenüber den Anziehungselementen 81 und 83 zu liegen kommen.
Als nächstes schaltet sich der pulsierende Strom an der Position, an die sich der Magnet 73 vom Hybridtyp gedreht hat, ab, so dass die Anziehungskräfte an den Arbeitsflächen 85 und 87 null werden und sich der Magnet 73 vom Hybridtyp durch Trägheit auf solche An und Weise dreht, dass die Arbeitsflächen 85 und 87 die entgegengesetzte Position der Anziehungselemente 81 und 83 durchlaufen. Als nächstes werden, wenn der Magnet 75 vom Hybridtyp durch Anlegen eines pulsierenden Gleichstroms an die (nicht gezeigte) Wicklung des Magneten 75 vom Hybridtyp betrieben wird, Anziehungskräfte zwischen den Arbeitsflächen 89 und dem Anziehungselement 79 bzw. zwischen der Arbeitsfläche 87 und dem Anziehungselement 77 erzeugt, so dass sich der Magnet 75 vom Hybridtyp weiter um einen Winkel von 90 Grad um die Mittelachse dreht. Demgemäß schaltet sich der pulsierende Gleichstrom, wenn die Arbeitsfläche 89 und das Anziehungselement 79 bzw. eine Arbeitsfläche 91 und das Anziehungselement 77 entgegengesetzt zueinander gehalten werden, ab, so dass sich der Magnet 75 vom Hybridtyp unter Trägheit weiter um einige Grad über die entgegengesetzte Position der Arbeitsfläche 89 und des Anziehungselements 79 und die der Arbeitsfläche 91 und des Anziehungselements 77 hinaus dreht.
Gleichermaßen ist es möglich, wenn ein pulsierender Gleichstrom, der eine festgelegte Impulsbreite aufweist, an die Wicklungen der Magneten 73 und 75 vom Hybridtyp in alternierender Weise angelegt wird, einen Gleichstromschrittmotor aufzubauen, der einen Läufer aufweist, der die zwei verbundenen Magneten 73 und 75 vom Hybridtyp umfasst und um eine Mittelachse drehbar ist.
Es sollte beachtet werden, dass die Magneten 73 und 75 vom Hybridtyp befestigt werden können und die Anziehungselemente 77, 79, 81 und 83 drehbar gemacht werden können.
Ein Linearmotor 93 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, hier wird auf 9 Bezug genommen, nutzt den in 7 gezeigten Aufbau und ist derart konstruiert, dass jeder der Magnete 95a, 95b und 95c vom Hybridtyp, die die gleiche Form aufweisen, einen Kern 97 umfasst, der durch Verbindung eines Paares H-förmiger Kerne Seite an Seite gebildet wird, ferner eine Kupferwicklung 65, die um den Kern 97 herumgewickelt ist, und ferner kombinierte permanentmagnetische Elemente mit Arbeitsflächen 99a und 99a' (99b und 99b' und 99c und 99c'), die an beiden Seiten davon ausgebildet sind. Solch ein kombiniertes permanentmagnetisches Element von 9 wird durch eine Kombination eines permanentmagnetischen Elementpaars (7) in Reihe gebildet. Jedes der permanentmagnetischen Elemente weist einen permanentmagnetischen Körper 96 entsprechend einer Kupferwicklung 95 und zwei weichmagnetische Körper auf, die den permanentmagnetischen Körper einbetten. Diese Magnete 95a, 95b und 95c vom Hybridtyp sind in Reihe angeordnet, wobei zwischen ihnen ein festgelegtes Intervall (im Folgenden als das „erste Intervall" bezeichnet) eingehalten wird, wodurch ein Mittelelement 95 gebildet wird, das als ein bewegliches Element dient. Darüber hinaus sind außerhalb der Arbeitsflächen 99a und 99a', 99b und 99b' und 99c und 99c' des Mittelelements 95 Anziehungselemente 101a bis 101i in Reihe angeordnet, die als ein Ständer dienen, wobei ein festgelegtes Intervall (im Folgenden als das „zweite Intervall" bezeichnet) eingehalten wird, so dass die Seitenflächen jeweils zu den oben erwähnten Arbeitsflächen weisen.
Darüber hinaus ist der Anordnungsabstand des Anziehungselements 101a bis 101i kleiner gemacht als der der Magnete 95a, 95b und 95c vom Hybridtyp. Das heiß, das erste Intervall ist größer als das zweite Intervall.
Als nächstes wird die Funktionsweise des in 9 gezeigten Linearmotors beschrieben werden.
Der Linearmotor 93, hier wird auf 9 Bezug genommen, arbeitet derart, dass wenn an jede der Wicklungen 65 des Magneten 95b vom Hybridtyp ein pulsierender Gleichstrom, der eine festgelegte Impulsbreite aufweist, eine Anziehungskraft zwischen jeder der Arbeitsflächen 99b und 99b' des Magneten 95b vom Hybridtyp und jeder der Anziehungselemente 101c und 101c' bewirkt wird und sich das Mittelelement 95 hin zu dieser Seite bewegt, d. h. hin in die Richtung, in der die Magnete 95a, 95b und 95c überlappt sind. Auf diese Weise kommt der Magnet 95b vom Hybridtyp in dieser Bewegungsrichtung des Mittelelements 95 zu einer Position, bei der die Arbeitsflächen 99c und 99c' des Magneten 95c vom Hybridtyp gegenüber den Anziehungselementen 101d bzw. 101d' gehalten werden. In diesem Zustand schaltet sich der pulsierende Strom, der an die Wicklung 65 des Magneten 95c vom Hybridtyp angelegt wird, ab. An dieser Position des Magneten 95b vom Hybridtyp wird die Positionsbeziehung zwischen dem Magneten 95a vom Hybridtyp und dem Anziehungselement 101b jedoch gleich der Positionsbeziehung zwischen dem Magneten 95b vom Hybridtyp vor seiner Bewegung und den Anziehungselementen 101c und 101c', wie es in 9 gezeigt ist, so dass, wenn ein pulsierender Strom, der die gleiche Impulsbreite aufweist, wie der an die Wicklung 65 des Magneten 95c vom Hybridtyp angelegte Strom, an die Wicklung 65 des Magneten 95a vom Hybridtyp angelegt wird, sich der Magnet 95a vom Hybridtyp, d. h. das Mittelelement 95, zu der Position bewegt, an der die Arbeitsflächen 95a und 95a' des Magneten 95a vom Hybridtyp gegenüber den Anziehungselementen 101b bzw. 101b' gehalten werden. In diesem Fall schaltet sich der pulsierende Strom, der an den Magneten 95a vom Hybridtyp angelegt wird, an der oben beschrieben Position des Mittelelements 95 ab. Darüber hinaus ist, wenn der Magnet 95a vom Hybridtyp zu der Position des Anziehungselements 101a gelangt, die Positionsbeziehung zwischen dem Magneten 95c vom Hybridtyp und den Anziehungselementen 101e und 101e' gleich wie die Positionsbeziehung zwischen dem Magneten 95b vom Hybridtyp vor seiner Bewegung in 9 und den Anziehungselementen 101c und 101c', so dass der gleiche pulsierende Gleichstrom an den Magneten 95a vom Hybridtyp angelegt wird. Darüber hinaus kommen die Arbeitsflächen 99c und 99c' des Magneten 95c vom Hybridtyp in Linie entgegengesetzt zu den Anziehungselementen 101e bzw. 101e', d. h. an die gleiche Position in der überlappenden Richtung der Magneten vom Hybridtyp, der pulsierende Gleichstrom schaltet sich ab und die oben beschriebenen Operationen werden wiederholt. Das heißt, durch wiederholtes Anlegen des gleichen pulsierenden Gleichstroms, der die gleiche Impulsbreite aufweist, an die Wicklungen der Hybridtypmagnete 95b → 95a → 95c → 95b → 95a → 95c in dieser Reihenfolge bewegt sich das Mittelelement 95 nach und nach entlang der Überlappungsrichtung der Anziehungselemente 101a bis 101i ... 101a' bis 101i', d. h. in 9 vom oberen linken Abschnitt hin zum unteren rechten Abschnitt entsprechend der Impulsbreite und dem Zeitintervall des angelegten pulsierenden Gleichstroms.
Es sollte beachtet werden, dass bezüglich des in 9 gezeigten Linearmotors 93 oben der Aufbau beschrieben wurde, bei dem das Mittelelement 95 beweglich ist, während die Anziehungselemente 101a bis 101i ... 101a' bis 101i' stationär gehalten werden, aber es ist auch möglich, das Mittelelement stationär zu machen und die Anziehungselemente graduell beweglich zu machen.
Ein Drehmotor 103 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, hier wird auf die 10, 11A, 11B und 11C Bezug genommen, macht Gebrauch vom Basisaufbau des in 6 gezeigten Motors. Der Drehmotor 103 ist mit drei Magneten 73, 75 und 105 versehen, die entlang einer Mittelachse 71 in Reihe angeordnet sind. Ein Kern 109 beinhaltet vier Paare von oberen und unteren magnetischen Beinen, die radial in gleichem Abstand von 90 Grad um die Mittelachse 71 angeordnet sind, so dass sie ein Kreuz bilden, und ein permanentmagnetisches Element 19 ist mit jedem Paar magnetischer Beine des Kerns 109 verbunden.
Folglich ist jeder der Magnete 73, 75 und 105 vom Hybridtyp insgesamt mit vier Arbeitsflächen 55a, 55b, 55c und 55d ausgestattet, die gleichmäßig um 90 Grad entlang des Umfangs um die Mittelachse 71 auf Abstand angeordnet sind.
Wie es in 11 gezeigt ist, weist jeder der Magnete 73, 75 und 105 vom Hybridtyp vier Arbeitsflächen 55a, 55b, 55c und 55d auf, die um die Mittelwelle 71 auf solche Art und Weise angeordnet sind, dass sie voneinander um 30 Grad in Richtung des Uhrzeigersinns versetzt sind.
Nun wird unter Bezugnahme auf die 11A, 11B und 11C die Funktionsweise des Motors 103 beschrieben werden.
An der in 11B gezeigten Position, wenn ein pulsierender Gleichstrom, der eine festgelegte Impulsbreite aufweist, an die (nicht gezeigte) Wicklung des Magneten 75 vom Hybridtyp angelegt wird, wird eine Anziehungskraft zwischen jeder der Arbeitsflächen 55a bis 55d und jedem der Anziehungselemente 107a bis 107d erzeugt und die Arbeitsflächen werden um 30 Grad in Richtung im Uhrzeigersinn gedreht, so dass sie in der gleichen Positionsbeziehung gehalten werden, wie die, die in 11C gezeigt ist, und zu diesem Zeitpunkt schaltet sich der pulsierende Gleichstrom ab, so dass die Anziehungskraft einer jeden Arbeitsfläche 55a bis 55d null wird.
Als nächstes werden die Arbeitsflächen und die Anziehungselemente des in 11A gezeigten Magneten 73 vom Hybridtyp zum oben beschriebenen Zeitpunkt in der gleichen Positionsbeziehung gehalten, wie die zwischen den Arbeitsflächen und den Anziehungselementen des in 11B gezeigten Magneten 75 vom Hybridtyp, so dass, wenn der gleiche pulsierende Gleichstrom an die (nicht gezeigten) Wicklungen des Magneten 73 vom Hybridtyp angelegt wird, eine Anziehungskraft zwischen jeder Arbeitsfläche 55a bis 55d und jedem der Anziehungselemente 107a bis 107d erzeugt wird und die Arbeitsflächen und die Anziehungselemente des Magneten 73 vom Hybridtyp in der gleichen Positionsbeziehung gehalten werden, wie die zwischen den Arbeitsflächen und den Anziehungselementen des in 11c gezeigten Magneten 105 vom Hybridtyp. In diesem Fall nimmt der Magnet 105 vom Hybridtyp momentan eine Position ein, zu der er sich im Uhrzeigersinn um 90 Grad von seiner in 11B gezeigten Position gedreht hat.
Gleichermaßen wird, wenn ein pulsierender Gleichstrom an die (nicht gezeigten) Wicklungen des Magneten 105 vom Hybridtyp angelegt wird, eine Anziehungskraft zwischen jeder Arbeitsfläche 55a bis 55d und jedem der Anziehungselemente 107a bis 107d erzeugt wird, so dass der Magnet 105 vom Hybridtyp eine Position einnimmt, zu der er sich um 90 Grad aus seiner in 11C gezeigten Position gedreht hat.
Demgemäß drehen sich, auf die oben beschriebene Art und Weise, wenn ein pulsierender Gleichstrom für eine festgelegte Zeitdauer (d. h. Impulsbreite) in gleichen Intervallen an die Wicklungen der Hybridtypmagnete 75 → 73 → 105 → 75 → 73 → 105 angelegt wird, diese Magnete vom Hybridtyp jedes Mal, wenn der pulsierende Gleichstrom angelegt wird, um 30 Grad in der Richtung im Uhrzeigersinn.
Beim oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Beschreibung gemacht worden, bei der die Anziehungselemente 107a bis 107d als ein fester Ständer dienen und die drei Magnete 73, 75 und 105 als ein Läufer dienen, es ist aber zudem möglich, dass diese Anziehungselemente als ein Läufer dienen und diese Magnete vom Hybridtyp als feste Ständer dienen, um dadurch einen Schrittmotor vom Drehtyp zu konstruieren.
Ein Drehmotor 113 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, hier wird auf die 12 und 13 Bezug genommen, ist ein Motor, der Magnete vom Hybridtyp verwendet und eine Stromerzeugungsfunktion aufweist. Der Drehmotor 113 ist mit einem Läufer 111 als ein erstes Antriebselement ausgestattet, das durch drei Magnete 73, 75 und 105 gebildet wird, die um eine Mittelwelle 123 in Reihe angeordnet sind. Darüber hinaus ist jeder der Magnete 73, 75 und 105 vom Hybridtyp mit vier Arbeitsflächen 55a, 55b, 55c und 55d und drei Wicklungen 65a, 65b und 65c ausgestattet. Die vier Arbeitsflächen 55a, 55b, 55c und 55d sind so ausgebildet, dass sie voneinander um 30 Grad versetzt sind. Darüber hinaus sind außerhalb der vier gleichmäßig geteilten Positionen entlang einer Kreislinie, die von den Arbeitsflächen 55a, 55b, 55c und 55d gebildet wird, jeweils vier Magnete vom Hybridtyp in drei Reihen vorgesehen, wobei ihre Arbeitsflächen 55 nach innen weisend gehalten werden, wodurch Ständer 115, 117, 119 und 121 gebildet werden, die als ein zweites Antriebselement dienen.
In diesem Fall, da kein elektrischer Strom an die Spulen der vier Magnete 59 vom Hybridtyp, die als Ständer 115, 117, 119 und 121 dienen, angelegt wird, können diese Magnete vom Hybridtyp die gleiche Funktion wie die Anziehungselemente ausführen, wie es unter Bezugnahme auf das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde.
Darüber hinaus werden, auf die gleiche An und Weise wie es unter Bezugnahme auf 10 beschrieben wurde, in 12, wenn ein pulsierender Gleichstrom an die erste, zweite und dritte Spule 65a, 65b und 65c eines jeden Magnets 73, 75 und 105 des Läufers 111 in der Reihenfolge der Hybridtypmagnete 75 → 73 → 105 → 75 → 73 → 105 der Reihe nach angelegt wird, die Spulen erregt und der Läufer 111, der innen angeordnet ist, dreht sich jedes Mal bei Anlegen des pulsierenden Gleichstroms um 30 Grad.
Der Drehmotor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich jedoch dadurch von dem gemäß dem dritten Beispiel, dass bei ersterem in dem Moment, wenn sich der pulsierende Gleichstrom, der an die erste Spule 65a angelegt wird, abschaltet, die magnetischen Flüsse, die durch die permanentmagnetischen Elemente 29 gebildet werden, voneinander getrennt werden, so dass sie ihre Pfade ändern, so dass sie hin zu den geschlossenen Pfaden laufen, die von den Kernen der Permanentmagnete gebildet werden. Folglich werden der magnetische Fluss, der durch die permanentmagnetischen Elemente 29 und die erste Spule 27a gebildet wird, und der magnetische Fluss, der durch die permanentmagnetischen Elemente 29 und die erste Spule 27a' gebildet wird, gekreuzt, um so Strom zu erzeugen, dass aus jeder der ersten Spulen 27a und 27a' eine Ausgangsleistung erhalten wird.
Gleicherweise unterscheidet sich der Drehmotor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel vom in den 10 und 11 gezeigten Drehmotor in dem Punkt, dass in dem Moment, wenn sich der pulsierende Gleichstrom, der an die zweite Spule 65b angelegt wird, abschaltet, eine Ausgangsleistung aus jeder der zweiten Spulen 27b und 27b' erhalten wird und eine Ausgangsleistung aus jeder der dritten Spulen 27c und 27c' erhalten wird.
Demgemäß wird, wenn der Läufer 111 gedreht wird, eine Ausgangsleistung aus der Mittelwelle 127 erhalten und gleichzeitig wird eine Ausgangsleistung aus jeder der Spulen 27a, 27a', 27b, 27b', 27c und 27c' der Ständer 115, 117, 119 bzw. 121 erhalten.
Das heißt, der Drehmotor 113 weist eine Stromerzeugungsfunktion auf.
Im Fall des Drehmotors 113 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, der den obigen Aufbau aufweist, ist der Motor so konstruiert, dass die Ausgangsleistung aus jeder der Spulen 27a, 27a', 27b, 27b', 27c und 27c' wieder in die erste, zweite und dritte Spule 65a, 65b und 65c eingegeben.
Wie es oben beschrieben wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, einen Schrittmotor unter Verwendung eines Magneten vom Hybridtyp bereitzustellen, der eine verbesserte Energieeffizienz aufweist und der ausgezeichnet im praktischen Gebrauch ist.
Darüber hinaus ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, einen Schrittmotor bereitzustellen, der einen Magneten vom Hybridtyp verwendet und gleichzeitig die Funktion eines Generators aufweist.
Noch weiter ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, einen Linearmotor in der Form eines Motors bereitzustellen, der den oben beschriebenen Magneten vom Hybridtyp verwendet.
Zusätzlich ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, einen Schrittdrehmotor in der Form eines Motors bereitzustellen, der den oben beschriebenen Magneten vom Hybridtyp verwendet.

Claims

Motor, umfassend: – einen Magneten (67) vom Hybridtyp, der Arbeitsflächen (55a, 55c) an beiden Seiten davon aufweist, und – Anziehungselemente (57), die aus einem magnetischen Material gefertigt sind und in der Lage sind, gegenüber den Arbeitsflächen (55a, 55c) gehalten zu werden, so dass sie jeweils zu den Arbeitsflächen (55a, 55c) hingezogen werden, wobei der Magnet (67) vom Hybridtyp ein elektromagnetisches Element (17) und permanentmagnetische Elemente (29) umfasst, die jeweils an beiden Seiten des elektromagnetischen Elements (17) über Kontaktflächen angeordnet sind, wobei die Arbeitsflächen (55a, 55c) und die Kontaktflächen gegenüber einander über die permanentmagnetischen Elemente (29) jeweils an beiden Seiten des elektromagnetischen Elements (17) gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromagnetische Element (17) einen magnetischen Kern (63) umfasst, der einen H-förmigen Abschnitt und eine Wicklung (65) umfasst, die auf dem Mittelabschnitt des H-förmigen magnetischen Kerns (63) gewickelt ist, wobei der H-förmige magnetische Kern (63) mit zwei ersten Beinen, die in einer Richtung abstehen, und zwei zweiten Beinen, die in die entgegengesetzte Richtung abstehen, versehen ist, wobei jedes Bein Endabschnitte aufweist, wobei sich ein permanentmagnetisches Element vom Endabschnitt eines ersten Beins zum Endabschnitt des anderen ersten Beins erstreckt, wodurch die Endabschnitte der ersten Beine abgedeckt werden, und sich ein weiteres permanentmagnetisches Element (29) vom Endabschnitt eines zweiten Beins zum Endabschnitt des anderen zweiten Beins erstreckt, wodurch die Endabschnitte der zweiten Beine abgedeckt werden, wobei diese permanentmagnetischen Elemente einen Permanentmagneten (29) und magnetische Elemente (31) umfassen, die den Permanentmagneten dazwischen einbetten, wobei der Permanentmagnet eine Länge besitzt, die kürzer ist als ein Abstand zwischen den Endabschnitten der ersten bzw. zweiten Beine.
Motor nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Linearmotor ist, der mit einem pulsierenden Gleichstrom betrieben wird, der eine festgelegte Impulsbreite aufweist.
Motor nach Anspruch 2, wobei die Anziehungselemente linear in Abstandsbeziehungen zueinander angeordnet sind, so dass sich ein Linearmotor (93) bildet.
Motor nach Anspruch 3, wobei durch Überlappen der Magnete (95a bis 95c) vom Hybridtyp und eines anderen und gleichartigen Magneten vom Hybridtyp miteinander in einem ersten Abstandsintervall ein Mittelelement (95) gebildet wird, ferner Anziehungselemente (101a bis 101i) an beiden Seiten des Mittelelements in einem zweiten Abstandsintervall entlang der Überlappungsrichtung der Magnete vom Hybridtyp angeordnet sind, wobei das erste Abstandsintervall größer ausgebildet ist als das erste Abstandsintervall.
Motor nach Anspruch 4, wobei das Mittelelement (95) ein bewegliches Element bildet und die Anziehungselemente (101a bis 101i) einen Ständer bilden.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Anziehungselemente (101a bis 101i) konzentrisch auf einer Kreislinie angeordnet sind, so dass sie einen Ständer bilden, während die Magnete (95a bis 95c) vom Hybridtyp einen Läufer bilden, der um eine Mittelachse drehbar ist.
Motor nach Anspruch 6, wobei der Magnet vom Hybridtyp zwei Arbeitsflächen aufweist, die jeweils in Quadrantenpositionen einer um die Mittelachse (71) gezogenen Kreislinie angeordnet sind.
Motor nach Anspruch 7, wobei der Läufer eine Vielzahl der Magnete (95a bis 95c) vom Hybridtyp umfasst, die in Reihe angeordnet sind, wobei die Mittelachsen davon gleichmäßig in der Position in der Richtung der Mittelachse (71) gehalten werden.
Motor nach Anspruch 1, der Magnete vom Hybridtyp verwendet und eine Generatorfunktion aufweist, welcher ein erstes Antriebselement (73, 75, 105), das Magnete vom Hybridtyp aufweist, und ein zweites Antriebselement umfasst, das Anziehungselemente des Motors aufweist, wobei das erste Antriebselement die Magnete vom Hybridtyp als erste Magnete vom Hybridtyp aufweist, die jeweils mit Arbeitsflächen (55a, 55b, 55c, 55d) als erste Arbeitsflächen außerhalb davon und Wicklungen (65a, 65b, 65c) als erste Wicklungen im Zentrum davon versehen sind, und das zweite Antriebselement zweite Arbeitsflächen (55) innerhalb davon und zweite Wicklungen außerhalb davon aufweist, wobei jede der Arbeitsflächen gegenüber jeder der zweiten Arbeitsflächen gehalten werden, wobei ein festgelegter Zwischenraum zwischen einander belassen wird, an einer Position an der das erste Antriebselement als Ergebnis seiner Einzeldrehung um die Drehwelle gelangt, wenn ein pulsierender Gleichstrom an die ersten Wicklungen für eine aufeinander folgende Zeitdauer angelegt wird, wobei die ersten Arbeitsflächen nur für die aufeinander folgende Zeitdauer eine Anziehungskraft auf die zweiten Arbeitsflächen ausüben, so dass sich das erste Antriebselement relativ zum zweiten Antriebselement dreht und daraus ein pulsierender Gleichstrom erhalten, der in den zweiten Wicklungen erzeugt wird.
Motor nach Anspruch 9, wobei die ersten und zweiten Magnete vom Hybridtyp in einer Vielzahl von Reihen in der Richtung der Drehwelle angeordnet ist, wobei die Mittelachsen davon miteinander übereinstimmend gehalten werden.
Motor nach Anspruch 9, wobei jeder der ersten Magnete vom Hybridtyp (73, 75, 105) mit einem Arbeitsflächenpaar versehen ist, das symmetrisch zueinander in Bezug auf die Drehachse (123) angeordnet ist.
Motor nach Anspruch 11, wobei jeder der ersten Magnete vom Hybridtyp (73, 75, 105) seine ersten Arbeitsflächen jeweils an gleichmäßig geteilten Winkelpositionen entlang einer Kreislinie um die Drehwelle (123) aufweist.
Motor nach Anspruch 12, wobei die ersten Magnete vom Hybridtyp (73, 75, 105) in Reihen entlang der Drehwelle (123) angeordnet sind, wobei ihre Mittelachsen miteinander übereinstimmen, ferner jeder der ersten Magnete vom Hybridtyp vier erste Arbeitsflächen (55a, 55b, 55c, 55d) aufweist, die jeweils in gleichmäßig geteilten (90°) Winkelpositionen entlang einer Kreislinie um die Drehwelle angeordnet sind, ferner die zweiten Magnete vom Hybridtyp (115, 117, 119, 121) in Reihe entlang der Drehwelle in einer Vielzahl von gleichmäßig geteilten Winkelpositionen entlang einer Kreislinie um die Drehwelle angeordnet sind, an der die zweiten Arbeitsflächen angeordnet sind, wobei die Zahl der zweiten Magnete vom Hybridtyp gleich ist wie die der ersten Magnete vom Hybridtyp.
Motor nach Anspruch 13, wobei die ersten Magnete vom Hybridtyp (73, 75, 105) drei an der Zahl sind, ferner die ersten Arbeitsflächen der benachbarten ersten Magnete vom Hybridtyp jeweils an gleichmäßig geteilten 30°-Winkelpositionen entlang einer Kreislinie um die Drehwelle (123) angeordnet sind und wobei die benachbarten zweiten Magnete vom Hybridtyp jeweils an gleichmäßig geteilten 90°-Winkelpositionen entlang einer Kreislinie um die Drehwelle angeordnet sind.
Motor nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei das erste Antriebselement ein Läufer (111) ist, ferner das zweite Antriebselement ein Ständer ist.