JP2002186230A - 単一ステータ二重ロータ回転式モータ - Google Patents
単一ステータ二重ロータ回転式モータInfo
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- H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 重量が軽く、高効率の動力供給を行う、簡単
な構造の回転式モータを提供すること 【解決手段】 単一ステータ二重ロータ回転式モータ
は、少なくとも１つの上層ロータ、少なくとも１つの中
間層アーマチュア、および少なくとも１つの下層ロータ
を備える、単一ステータ二重ロータ回転式モータであっ
て、上層ロータおよび下層ロータに同数の磁石が埋め込
まれ、磁石の数と同数のステータ電極が、中間層アーマ
チュア上に配置され、上層ロータと、対応する下層ロー
タとの間にスキューシンメトリーがあり、少なくとも１
つの上層ロータおよび少なくとも１つの下層ロータが、
時間Ｔ／Ｎ（Ｔは上層ロータの回転周期、Ｎは磁石の
数）ごとに励磁コイルを通じて流れる電流の方向を変化
させることによって、反対方向に回転することを特徴と
する。
な構造の回転式モータを提供すること 【解決手段】 単一ステータ二重ロータ回転式モータ
は、少なくとも１つの上層ロータ、少なくとも１つの中
間層アーマチュア、および少なくとも１つの下層ロータ
を備える、単一ステータ二重ロータ回転式モータであっ
て、上層ロータおよび下層ロータに同数の磁石が埋め込
まれ、磁石の数と同数のステータ電極が、中間層アーマ
チュア上に配置され、上層ロータと、対応する下層ロー
タとの間にスキューシンメトリーがあり、少なくとも１
つの上層ロータおよび少なくとも１つの下層ロータが、
時間Ｔ／Ｎ（Ｔは上層ロータの回転周期、Ｎは磁石の
数）ごとに励磁コイルを通じて流れる電流の方向を変化
させることによって、反対方向に回転することを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転式モータ、特
に、単一ステータ二重ロータ（ＳＩＲ２）回転式モータ
に関する。
に、単一ステータ二重ロータ（ＳＩＲ２）回転式モータ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のモータ構造において、ロータは、
１つの方向に回転するが、ジャイロ効果が誘発されるの
で、モータのシャフトの回転方向を制御することが困難
である。
１つの方向に回転するが、ジャイロ効果が誘発されるの
で、モータのシャフトの回転方向を制御することが困難
である。
【０００３】他の従来の回転式モータは、反対方向に回
転する２つのロータを含み、概して、以下のような３つ
の構造を有する。
転する２つのロータを含み、概して、以下のような３つ
の構造を有する。
【０００４】 （１）ガソリンエンジンの低減および逆回転メカニズム （２）反対方向に回転する２つの相互に独立したモータ （３）回転ロータおよびステータが反対方向に回転する
単一のモータ
単一のモータ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１の構造の問題点と
して、騒音が大きいこと、エンジンにガソリンを再補給
する頻度が高いこと、および低減および逆回転メカニズ
ムが必要であることが挙げられる。また、ガソリンエン
ジンの駆動は、電子的、または電磁的に制御されるエン
ジンと比較して、簡便性が低い。
して、騒音が大きいこと、エンジンにガソリンを再補給
する頻度が高いこと、および低減および逆回転メカニズ
ムが必要であることが挙げられる。また、ガソリンエン
ジンの駆動は、電子的、または電磁的に制御されるエン
ジンと比較して、簡便性が低い。
【０００６】第２の構造の問題点として、高コストであ
ること、高負荷であること、および２組の駆動回路が必
要であることがある。
ること、高負荷であること、および２組の駆動回路が必
要であることがある。
【０００７】第３の構造の問題点として、ロータかステ
ータかのいづれかの回転速度を制御することが困難であ
ることがある。
ータかのいづれかの回転速度を制御することが困難であ
ることがある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
電力を直接機械動力に変換する、エネルギー効率が高い
回転式モータを提供することである。
電力を直接機械動力に変換する、エネルギー効率が高い
回転式モータを提供することである。
【０００９】本発明の第２の目的は、重量が軽く、高効
率の動力供給を行う、簡単な構造の回転式モータを提供
することである。
率の動力供給を行う、簡単な構造の回転式モータを提供
することである。
【００１０】本発明の第３の目的は、騒音が小さく、速
度低減メカニズムのない、直接モータを駆動し得る、回
転式モータを提供することである。
度低減メカニズムのない、直接モータを駆動し得る、回
転式モータを提供することである。
【００１１】本発明の第４の目的は、維持費を減少させ
る、ブラシのない形態の回転式モータを提供することで
ある。
る、ブラシのない形態の回転式モータを提供することで
ある。
【００１２】本発明の第５の目的は、回転方向の制御性
を高めるように、ジャイロ効果のない、回転式モータを
提供することである。
を高めるように、ジャイロ効果のない、回転式モータを
提供することである。
【００１３】本発明は、魚雷の推力を制御するために、
軍用魚雷の中の回転式モータに適用され得る。本発明の
回転式モータは、水の抵抗に勝る推力を発生させるだけ
でなく、トルクの発生を避けるため、回転式モータの軸
における推力のバランスも取る。本発明は、また、回転
の際、角運動量を変化させることによって速度が増加し
得る、軍用２重ロータジャイロ装置に適用され得る。本
発明の第３の適用例は、速度の減少および逆回転メカニ
ズムのない、直接駆動され得る、芝刈り機である。ブラ
シのない形態が適用されるので、回転式モータによって
スパークが発生されることがない。
軍用魚雷の中の回転式モータに適用され得る。本発明の
回転式モータは、水の抵抗に勝る推力を発生させるだけ
でなく、トルクの発生を避けるため、回転式モータの軸
における推力のバランスも取る。本発明は、また、回転
の際、角運動量を変化させることによって速度が増加し
得る、軍用２重ロータジャイロ装置に適用され得る。本
発明の第３の適用例は、速度の減少および逆回転メカニ
ズムのない、直接駆動され得る、芝刈り機である。ブラ
シのない形態が適用されるので、回転式モータによって
スパークが発生されることがない。
【００１４】本発明は、少なくとも１つの上層ロータ、
少なくとも１つの中間層アーマチュア、および少なくと
も１つの下層ロータを、主に備える。上層ロータおよび
下層ロータには、同数の磁石が埋め込まれて、「マグネ
トタイプ」磁極を形成する。磁石の数と同数のステータ
電極が、中間層アーマチュア上に配置されて、「エレク
トロタイプ」磁極を形成する。本発明の特徴として、上
層ロータと、対応する下層ロータとの間に、スキューシ
ンメトリー（ｓｋｅｗ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）があるこ
と、および時間Ｔ／Ｎ（Ｔは、上層ロータの回転周期、
Ｎは、磁石の数）ごとに励磁コイルを通じて流れる電流
の方向を変化させることによって、少なくとも１つの上
層ロータおよび少なくとも１つの下層ロータが、反対方
向に回転することがある。
少なくとも１つの中間層アーマチュア、および少なくと
も１つの下層ロータを、主に備える。上層ロータおよび
下層ロータには、同数の磁石が埋め込まれて、「マグネ
トタイプ」磁極を形成する。磁石の数と同数のステータ
電極が、中間層アーマチュア上に配置されて、「エレク
トロタイプ」磁極を形成する。本発明の特徴として、上
層ロータと、対応する下層ロータとの間に、スキューシ
ンメトリー（ｓｋｅｗ ｓｙｍｍｅｔｒｙ）があるこ
と、および時間Ｔ／Ｎ（Ｔは、上層ロータの回転周期、
Ｎは、磁石の数）ごとに励磁コイルを通じて流れる電流
の方向を変化させることによって、少なくとも１つの上
層ロータおよび少なくとも１つの下層ロータが、反対方
向に回転することがある。
【００１５】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、モータ少なくとも１つの上層ロータ、少なくと
も１つの中間層アーマチュア、および少なくとも１つの
下層ロータを備える、単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータであって、該上層ロータおよび下層ロータに同数の
磁石が埋め込まれ、該磁石の数と同数のステータ電極
が、該中間層アーマチュア上に配置され、上層ロータ
と、対応する下層ロータとの間にスキューシンメトリー
があり、該少なくとも１つの上層ロータおよび少なくと
も１つの下層ロータが、時間Ｔ／Ｎ（Ｔは、該上層ロー
タの回転周期、Ｎは、該磁石の数）ごとに励磁コイルを
通じて流れる電流の方向を変化させることによって、反
対方向に回転することを特徴とする。
ータは、モータ少なくとも１つの上層ロータ、少なくと
も１つの中間層アーマチュア、および少なくとも１つの
下層ロータを備える、単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータであって、該上層ロータおよび下層ロータに同数の
磁石が埋め込まれ、該磁石の数と同数のステータ電極
が、該中間層アーマチュア上に配置され、上層ロータ
と、対応する下層ロータとの間にスキューシンメトリー
があり、該少なくとも１つの上層ロータおよび少なくと
も１つの下層ロータが、時間Ｔ／Ｎ（Ｔは、該上層ロー
タの回転周期、Ｎは、該磁石の数）ごとに励磁コイルを
通じて流れる電流の方向を変化させることによって、反
対方向に回転することを特徴とする。
【００１６】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記少なくとも１つの上層ロータ上の隣り合う
磁石、および前記少なくとも１つの下層ロータ上の隣り
合う磁石が、反対の極性を有し、前記隣り合うステータ
電極の励磁コイルを通じて流れる電流が反対方向であっ
てもよい。
ータは、前記少なくとも１つの上層ロータ上の隣り合う
磁石、および前記少なくとも１つの下層ロータ上の隣り
合う磁石が、反対の極性を有し、前記隣り合うステータ
電極の励磁コイルを通じて流れる電流が反対方向であっ
てもよい。
【００１７】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記ステータ電極の各々が、上の側面および下
の側面にそれぞれ、始動／中断コイルを巻き付けるため
に用いられるフランジを有し、前記少なくとも１つの上
層ロータ、前記少なくとも１つの中間層アーマチュア、
および前記少なくとも１つの下層ロータが、前記ステー
タ電極の励磁コイルを通じて流れる電流の方向が変化す
る場合に、電流分散の連続性を維持するために、デッド
スペースに位置される場合、それぞれの該始動／中断コ
イルがトリガされてもよい。
ータは、前記ステータ電極の各々が、上の側面および下
の側面にそれぞれ、始動／中断コイルを巻き付けるため
に用いられるフランジを有し、前記少なくとも１つの上
層ロータ、前記少なくとも１つの中間層アーマチュア、
および前記少なくとも１つの下層ロータが、前記ステー
タ電極の励磁コイルを通じて流れる電流の方向が変化す
る場合に、電流分散の連続性を維持するために、デッド
スペースに位置される場合、それぞれの該始動／中断コ
イルがトリガされてもよい。
【００１８】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、第１のホール素子が、前記ステータ電極の本体
の近傍に位置して該ステータ電極の本体を通る磁束を電
圧信号に変換し、第３のホール素子が、他の隣り合うス
テータ電極のフランジの近傍に位置して該ステータ電極
の本体を通る磁束を電圧信号に変換し、第２のホール素
子が、該隣り合うステータ電極の本体の近傍に位置し
て、該ステータ電極の本体を通る磁束を電圧信号に変換
してもよい。
ータは、第１のホール素子が、前記ステータ電極の本体
の近傍に位置して該ステータ電極の本体を通る磁束を電
圧信号に変換し、第３のホール素子が、他の隣り合うス
テータ電極のフランジの近傍に位置して該ステータ電極
の本体を通る磁束を電圧信号に変換し、第２のホール素
子が、該隣り合うステータ電極の本体の近傍に位置し
て、該ステータ電極の本体を通る磁束を電圧信号に変換
してもよい。
【００１９】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記第３のホール素子から出力される電圧曲線
の各不連続点が、前記ステータ電極の周りに巻き付けら
れた複数の前記始動／中断コイルを駆動するパルス信号
に対応してもよい。
ータは、前記第３のホール素子から出力される電圧曲線
の各不連続点が、前記ステータ電極の周りに巻き付けら
れた複数の前記始動／中断コイルを駆動するパルス信号
に対応してもよい。
【００２０】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記第１および第２のホール素子が、前記回転
式モータの回転速度をモニタおよび制御するために用い
られてもよい。
ータは、前記第１および第２のホール素子が、前記回転
式モータの回転速度をモニタおよび制御するために用い
られてもよい。
【００２１】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、単一ステータ二重ロータ回転式モータであっ
て、ステータ電極の励磁コイルおよび始動／中断コイル
を通じて流れる電流を制御する駆動回路をさらに備え、
該駆動回路が、出力電圧Ｖiを発生するために複数のホ
ール素子に接続された速度コントローラと、出力電流Ｉ
mを発生する変換回路と、該ステータ電極の本体の周り
に巻き付けられた複数の励磁コイルに直列に接続された
励磁直列コイルと、該ステータ電極のフランジの周りに
巻き付けられた複数の始動／中断コイルに直列に接続さ
れた始動／中断直列コイルと、該励磁直列コイル、該速
度コントローラ、および該変換回路に接続されたフィー
ドバック回路と、を備える。
ータは、単一ステータ二重ロータ回転式モータであっ
て、ステータ電極の励磁コイルおよび始動／中断コイル
を通じて流れる電流を制御する駆動回路をさらに備え、
該駆動回路が、出力電圧Ｖiを発生するために複数のホ
ール素子に接続された速度コントローラと、出力電流Ｉ
mを発生する変換回路と、該ステータ電極の本体の周り
に巻き付けられた複数の励磁コイルに直列に接続された
励磁直列コイルと、該ステータ電極のフランジの周りに
巻き付けられた複数の始動／中断コイルに直列に接続さ
れた始動／中断直列コイルと、該励磁直列コイル、該速
度コントローラ、および該変換回路に接続されたフィー
ドバック回路と、を備える。
【００２２】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記フィードバック回路が、レジスタＲ１で前
記変換回路および速度コントローラに接続され、レジス
タＲ２で前記励磁直列コイルＲ２で接続され、レジスタ
Ｒ１１でグラウンドに接地され、ここで、
ータは、前記フィードバック回路が、レジスタＲ１で前
記変換回路および速度コントローラに接続され、レジス
タＲ２で前記励磁直列コイルＲ２で接続され、レジスタ
Ｒ１１でグラウンドに接地され、ここで、
【００２３】
【数２】 であってもよい。
【００２４】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記変換回路が、Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ回路で
あってもよい。
ータは、前記変換回路が、Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ回路で
あってもよい。
【００２５】本発明の単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータは、前記デッドスペースにおいて、前記励磁直列コ
イルを通じて流れる電流が、流れる方向が変化する場合
に、前記始動／中断コイルの電力端部へと流れて、該励
磁直列コイルを通じて流れる電流の連続性を維持しても
よい。
ータは、前記デッドスペースにおいて、前記励磁直列コ
イルを通じて流れる電流が、流れる方向が変化する場合
に、前記始動／中断コイルの電力端部へと流れて、該励
磁直列コイルを通じて流れる電流の連続性を維持しても
よい。
【００２６】本発明は、少なくとも１つの上層ロータ、
少なくとも１つの中間層アーマチュア、および少なくと
も１つの下層ロータを主に備える、単一ステータ二重ロ
ータ回転式モータを開示する。上層ロータおよび下層ロ
ータには、同数の磁石が埋め込まれて、「マグネトタイ
プ」磁極を形成する。磁石の数と同数のステータ電極
が、中間層アーマチュア上に配置されて、「エレクトロ
タイプ」磁極を形成する。本発明の特徴として、上層ロ
ータと、対応する下層ロータとの間に、スキューシンメ
トリーがあること、および時間Ｔ／Ｎ（Ｔは、上層ロー
タの回転周期、Ｎは、磁石の数）ごとに励磁コイルを通
じて流れる電流の方向を変化させることによって、少な
くとも１つの上層ロータおよび少なくとも１つの下層ロ
ータが、反対方向に回転することがある。
少なくとも１つの中間層アーマチュア、および少なくと
も１つの下層ロータを主に備える、単一ステータ二重ロ
ータ回転式モータを開示する。上層ロータおよび下層ロ
ータには、同数の磁石が埋め込まれて、「マグネトタイ
プ」磁極を形成する。磁石の数と同数のステータ電極
が、中間層アーマチュア上に配置されて、「エレクトロ
タイプ」磁極を形成する。本発明の特徴として、上層ロ
ータと、対応する下層ロータとの間に、スキューシンメ
トリーがあること、および時間Ｔ／Ｎ（Ｔは、上層ロー
タの回転周期、Ｎは、磁石の数）ごとに励磁コイルを通
じて流れる電流の方向を変化させることによって、少な
くとも１つの上層ロータおよび少なくとも１つの下層ロ
ータが、反対方向に回転することがある。
【００２７】本発明は、添付の図面を参照しながら説明
される。
される。
【００２８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による、単一ステ
ータ二重ロータ（ＳＩＲ２）回転式モータの実施形態の
断面図である。ＳＩＲ２回転式モータ１０は、少なくと
も１つの上層ロータ１１、少なくとも１つの下層ロータ
１２、およびアーマチュア層１３を備える。モータ１０
は、リング構造として形成される。磁石１４、１５は、
上層ロータ１１および下層ロータ１２に取り付けられて
いる。アーマチュア１３は、巻き付けられている。ＳＩ
Ｒ２回転式モータ１０の両方の端部は、例えば、芝刈り
機の刃１６のような、その端部に応じた用途を有する。
上層ロータ１１、および下層ロータ１２により発生する
トルクのため、刃１６が連続的に開閉され、その機能を
果たす。
ータ二重ロータ（ＳＩＲ２）回転式モータの実施形態の
断面図である。ＳＩＲ２回転式モータ１０は、少なくと
も１つの上層ロータ１１、少なくとも１つの下層ロータ
１２、およびアーマチュア層１３を備える。モータ１０
は、リング構造として形成される。磁石１４、１５は、
上層ロータ１１および下層ロータ１２に取り付けられて
いる。アーマチュア１３は、巻き付けられている。ＳＩ
Ｒ２回転式モータ１０の両方の端部は、例えば、芝刈り
機の刃１６のような、その端部に応じた用途を有する。
上層ロータ１１、および下層ロータ１２により発生する
トルクのため、刃１６が連続的に開閉され、その機能を
果たす。
【００２９】図２は、本発明による、単一ステータ二重
ロータ回転式モータの上層モータ、アーマチュア層、お
よび下層モータの模式図である。図２において、上層ロ
ータ１１、および下層ロータ１２には、それぞれ、複数
の磁石が埋め込まれ、上層ロータ１１および下層ロータ
１２のリング構造が広がっている。即ち、上層ロータ１
１の磁石２１は、リング構造において、上層ロータ１１
の磁石２２および２３と隣り合い、下層ロータ１２の磁
石２４は、リング構造において、下層ロータ１２の磁石
２５および２６と隣り合う。また、上層ロータ１１およ
び下層ロータ１２の隣り合う磁石は、反対の極性を有す
る。図２において、複数の磁石の磁気分布が対称である
ことが見受けられる。例えば、上層ロータ１１の磁石２
１は、下層ロータ１２の磁石２４に対応し、上層ロータ
１１の磁石２２は、下層ロータ１２の磁石２５に対応す
る。対称現象は、「スキューシンメトリー効果」と呼ば
れる。トルクの分配によって、上層ロータが右に動き、
下層ロータが左に動く。ＳＩＲ２回転式モータ（図示せ
ず）を上から見る場合、上層ロータは、時計回りに回転
し、下層ロータは、反時計回りに回転する。
ロータ回転式モータの上層モータ、アーマチュア層、お
よび下層モータの模式図である。図２において、上層ロ
ータ１１、および下層ロータ１２には、それぞれ、複数
の磁石が埋め込まれ、上層ロータ１１および下層ロータ
１２のリング構造が広がっている。即ち、上層ロータ１
１の磁石２１は、リング構造において、上層ロータ１１
の磁石２２および２３と隣り合い、下層ロータ１２の磁
石２４は、リング構造において、下層ロータ１２の磁石
２５および２６と隣り合う。また、上層ロータ１１およ
び下層ロータ１２の隣り合う磁石は、反対の極性を有す
る。図２において、複数の磁石の磁気分布が対称である
ことが見受けられる。例えば、上層ロータ１１の磁石２
１は、下層ロータ１２の磁石２４に対応し、上層ロータ
１１の磁石２２は、下層ロータ１２の磁石２５に対応す
る。対称現象は、「スキューシンメトリー効果」と呼ば
れる。トルクの分配によって、上層ロータが右に動き、
下層ロータが左に動く。ＳＩＲ２回転式モータ（図示せ
ず）を上から見る場合、上層ロータは、時計回りに回転
し、下層ロータは、反時計回りに回転する。
【００３０】図３は、本発明による、単一ステータ二重
ロータ回転式モータの磁気トルクの形成の模式図であ
る。この回転式モータは、６個の電極、および６個のス
ロットを有する。記号
ロータ回転式モータの磁気トルクの形成の模式図であ
る。この回転式モータは、６個の電極、および６個のス
ロットを有する。記号
【００３１】
【数３】 は、紙面に対して内部へと流れる電流を表し、記号
【００３２】
【数４】 は、紙面に対して外部へ流れる電流を表す。ステータア
ーマチュア１３は、過電流損失を低減するように、複数
の積層ケイ素鋼シートが積み重ねられ、アーマチュアの
６つの群に分割される。各アーマチュアは、励磁コイル
ＵA、ＵB、ＶA、Ｖ B、ＷA、およびＷBで巻き付けられ
る。表示「Ｘ」は、そのループトルク方向を示す。隣り
合うステータ電極の励磁コイルにおいて、電流は反対方
向に流れる。従って、３組の磁束ループが、反時計回り
に形成される。例えば、ループは、下層ロータの磁石２
６、ステータ電極の励磁コイルＶB、上層ロータの磁石
２１、上方ヨーク３１、上層ロータの磁石２２、ステー
タ電極の励磁コイルＶA、下層ロータの磁石２７、およ
び下方ヨーク３２によって形成される。また、第１のホ
ール素子Ｈ１、第２のホール素子Ｈ２、および第３のホ
ール素子Ｈ３が、ステータ電極の励磁コイルＵAの本
体、ステータ電極の励磁コイルＵBの本体、およびコイ
ルＵAのステータフランジの近傍に位置して、磁束を電
圧信号に変換する。磁気トルクτは、ひずみを生じさせ
た磁束のループによって形成されて、上層ロータが、上
から見た場合に反時計回りに回転し続ける（即ち、断面
図において、右に動く）ようにし、下層ロータが、上か
ら見た場合に時計回りに回転し続ける（即ち、断面図に
おいて、左に動く）ようにする。
ーマチュア１３は、過電流損失を低減するように、複数
の積層ケイ素鋼シートが積み重ねられ、アーマチュアの
６つの群に分割される。各アーマチュアは、励磁コイル
ＵA、ＵB、ＶA、Ｖ B、ＷA、およびＷBで巻き付けられ
る。表示「Ｘ」は、そのループトルク方向を示す。隣り
合うステータ電極の励磁コイルにおいて、電流は反対方
向に流れる。従って、３組の磁束ループが、反時計回り
に形成される。例えば、ループは、下層ロータの磁石２
６、ステータ電極の励磁コイルＶB、上層ロータの磁石
２１、上方ヨーク３１、上層ロータの磁石２２、ステー
タ電極の励磁コイルＶA、下層ロータの磁石２７、およ
び下方ヨーク３２によって形成される。また、第１のホ
ール素子Ｈ１、第２のホール素子Ｈ２、および第３のホ
ール素子Ｈ３が、ステータ電極の励磁コイルＵAの本
体、ステータ電極の励磁コイルＵBの本体、およびコイ
ルＵAのステータフランジの近傍に位置して、磁束を電
圧信号に変換する。磁気トルクτは、ひずみを生じさせ
た磁束のループによって形成されて、上層ロータが、上
から見た場合に反時計回りに回転し続ける（即ち、断面
図において、右に動く）ようにし、下層ロータが、上か
ら見た場合に時計回りに回転し続ける（即ち、断面図に
おいて、左に動く）ようにする。
【００３３】図４は、本発明による、単一ステータ二重
ロータ回転式モータの磁気トルクを形成する、他の模式
図である。６個のステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、
ＶA、ＶB、ＷA、およびＷBの電流の方向は、図３に示し
た構造の電流の方向とは反対であり、その反対電流は、
電流コミュテーションと呼ばれる。また、隣り合うステ
ータの励磁コイルにおいて流れる電流の方向が反対なの
で、３組の時計回りの磁気ループが形成される。例えば
ループは、下層の磁石２４、下方ヨーク３２、下層の磁
石２６、ステータ電極の励磁コイルＶA、上層ロータの
磁石２８、上方ヨーク３１、上層ロータの磁石２２、お
よびステータ電極の励磁コイルＶBによって形成され
る。ブラシのない電流コミュテーションの目的は、上層
ロータを、上から見た場合に反時計回りに回転する（即
ち、断面図において、右に動く）ように、連続的に駆動
し、下層ロータを上から見た場合に時計回りに回転する
（即ち、断面図に置いて左に動く）ように連続的に駆動
することである。
ロータ回転式モータの磁気トルクを形成する、他の模式
図である。６個のステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、
ＶA、ＶB、ＷA、およびＷBの電流の方向は、図３に示し
た構造の電流の方向とは反対であり、その反対電流は、
電流コミュテーションと呼ばれる。また、隣り合うステ
ータの励磁コイルにおいて流れる電流の方向が反対なの
で、３組の時計回りの磁気ループが形成される。例えば
ループは、下層の磁石２４、下方ヨーク３２、下層の磁
石２６、ステータ電極の励磁コイルＶA、上層ロータの
磁石２８、上方ヨーク３１、上層ロータの磁石２２、お
よびステータ電極の励磁コイルＶBによって形成され
る。ブラシのない電流コミュテーションの目的は、上層
ロータを、上から見た場合に反時計回りに回転する（即
ち、断面図において、右に動く）ように、連続的に駆動
し、下層ロータを上から見た場合に時計回りに回転する
（即ち、断面図に置いて左に動く）ように連続的に駆動
することである。
【００３４】図５は、本発明による、ステータ電極のア
ーマチュア巻線の模式図である。ステータ電極の構造
は、本体５３、左上のフランジおよび右下のフランジを
備える。始動／中断コイル５１および５２は、左上のフ
ランジ、および右下のフランジの近傍に位置する。各周
期において、開始トルクを平均化するために、始動／中
断コイルの組が各ステータ電極上で巻き付けられる。
ーマチュア巻線の模式図である。ステータ電極の構造
は、本体５３、左上のフランジおよび右下のフランジを
備える。始動／中断コイル５１および５２は、左上のフ
ランジ、および右下のフランジの近傍に位置する。各周
期において、開始トルクを平均化するために、始動／中
断コイルの組が各ステータ電極上で巻き付けられる。
【００３５】図６は、本発明による、始動および中断す
る場合の始動コイルの磁気トルク分配の模式図である。
上層ロータの磁石、ステータ電極、および下層ロータの
磁石が直線上にある場合、磁気トルクの強さは、磁束ひ
ずみによって発生されない。この瞬間、ある領域におい
て、上層および下層ロータの磁石は、慣性特性に起因し
て回転する。この領域は、デッドスペースまたは中立位
置と呼ばれる。また、電流コミュテーションは、デッド
スペースにおいて行われる。従って、始動および中断の
行動は、ＳＩＲ２回転式モータに電流の方向を切り替え
させるように、実行されるべきである。始動および中断
の行動は、図５のステータ電極の左上のフランジおよび
右下のフランジに巻き付けられた始動／中断コイル５１
および５２によって行われる。図３および図４の磁気ト
ルクの現象と同様に、始動／中断コイルの磁気トルク
は、スキューシンメトリー効果を有する。磁気トルクτ
は、時計回りであり、上層ロータを、上から見た場合に
反時計回りに回転させ（断面図において、右に動く）、
下層ロータを、上から見た場合に時計回りに回転させる
（断面図において、左に動く）。３組の時計回りの磁束
ループが形成される。例えば、ループは、下層ロータの
磁石２４、下方ヨーク３２、下層ロータの磁石２６、ス
テータ電極の始動／中断コイルＫＶＡ、上層ロータの磁
石２８、上方ヨーク３１、上層ロータの磁石２２、およ
びステータ電極の始動／中断コイルＫＶＢによって、形
成される。また、始動する時、隣り合う電極の始動／中
断コイルを流れる電流の方向は、反対である。
る場合の始動コイルの磁気トルク分配の模式図である。
上層ロータの磁石、ステータ電極、および下層ロータの
磁石が直線上にある場合、磁気トルクの強さは、磁束ひ
ずみによって発生されない。この瞬間、ある領域におい
て、上層および下層ロータの磁石は、慣性特性に起因し
て回転する。この領域は、デッドスペースまたは中立位
置と呼ばれる。また、電流コミュテーションは、デッド
スペースにおいて行われる。従って、始動および中断の
行動は、ＳＩＲ２回転式モータに電流の方向を切り替え
させるように、実行されるべきである。始動および中断
の行動は、図５のステータ電極の左上のフランジおよび
右下のフランジに巻き付けられた始動／中断コイル５１
および５２によって行われる。図３および図４の磁気ト
ルクの現象と同様に、始動／中断コイルの磁気トルク
は、スキューシンメトリー効果を有する。磁気トルクτ
は、時計回りであり、上層ロータを、上から見た場合に
反時計回りに回転させ（断面図において、右に動く）、
下層ロータを、上から見た場合に時計回りに回転させる
（断面図において、左に動く）。３組の時計回りの磁束
ループが形成される。例えば、ループは、下層ロータの
磁石２４、下方ヨーク３２、下層ロータの磁石２６、ス
テータ電極の始動／中断コイルＫＶＡ、上層ロータの磁
石２８、上方ヨーク３１、上層ロータの磁石２２、およ
びステータ電極の始動／中断コイルＫＶＢによって、形
成される。また、始動する時、隣り合う電極の始動／中
断コイルを流れる電流の方向は、反対である。
【００３６】図７は、本発明による、ステータ電極の電
流位相、およびホール素子の電圧位相のタイミング図で
ある。ＳＩＲ２回転式モータ１０が、１つのメカニカル
サイクルＴの中に６個の電極および６個のスロットを有
するので、ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、ＶA、
ＶB、ＷA、およびＷBを通じて流れる電流の方向は、６
回変化する。ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、
ＶA、ＶB、ＷA、およびＷBの電流コミュテーションの周
期中、中断動作が、始動／中断コイルによって行われ、
これにより、電流コミュテーションが起こる場合に、励
磁コイルによって引き起こされる、瞬間的な大電圧の問
題を軽減する。ホール素子Ｈ３によって発生される波形
の立上がり区間および立下がり区間は、ステータ電極の
励磁コイルＵA、ＵB、ＶA、ＶB、ＷA、およびＷBの中断
信号およびコミュテーション信号を発生する、パルスＤ
（Ｈ３）に対応する。即ち、第３のホール素子Ｈ３から
出力される、電圧曲線の各不連続な点は、ステータ電極
の周りに巻き付けられた複数の始動／中断コイルを駆動
するパルス信号に対応する。ホール素子Ｈ１およびＨ２
は、閉じたループを形成して、ＳＩＲ２回転式モータの
速度をモニタおよび制御し得る。
流位相、およびホール素子の電圧位相のタイミング図で
ある。ＳＩＲ２回転式モータ１０が、１つのメカニカル
サイクルＴの中に６個の電極および６個のスロットを有
するので、ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、ＶA、
ＶB、ＷA、およびＷBを通じて流れる電流の方向は、６
回変化する。ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、
ＶA、ＶB、ＷA、およびＷBの電流コミュテーションの周
期中、中断動作が、始動／中断コイルによって行われ、
これにより、電流コミュテーションが起こる場合に、励
磁コイルによって引き起こされる、瞬間的な大電圧の問
題を軽減する。ホール素子Ｈ３によって発生される波形
の立上がり区間および立下がり区間は、ステータ電極の
励磁コイルＵA、ＵB、ＶA、ＶB、ＷA、およびＷBの中断
信号およびコミュテーション信号を発生する、パルスＤ
（Ｈ３）に対応する。即ち、第３のホール素子Ｈ３から
出力される、電圧曲線の各不連続な点は、ステータ電極
の周りに巻き付けられた複数の始動／中断コイルを駆動
するパルス信号に対応する。ホール素子Ｈ１およびＨ２
は、閉じたループを形成して、ＳＩＲ２回転式モータの
速度をモニタおよび制御し得る。
【００３７】図８に、本発明による、電流駆動回路を示
す。速度コントローラ８１の１つの端部が、ホール素子
Ｈ１、Ｈ２、およびＨ３に接続され、ファジーなアルゴ
リズムを用いて、出力電圧Ｖiの位相および大きさを制
御する。速度コントローラ８１のもう１つの端部は、周
知のＤａｒｌｉｎｇｔｏｎ回路のような、変換回路８２
に接続される。ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、Ｖ
A、ＶB、ＷA、およびＷBは、直列に接続されて、励磁直
列コイル８４を形成する。始動／中断コイルＫＵA、Ｋ
ＵB、ＫＶA、ＫＶB、ＫＷA、およびＫＷBは、直列に接
続されて、始動／中断直列コイル８３を形成する。励磁
直列コイルおよび始動／中断コイルは、変換回路８２の
１つの端部に接続される。励磁直列コイル８４は、フィ
ードバック方式で、レジスタＲ１およびＲ２を通じて速
度コントローラ８１に接続され、端部電圧をレジスタＲ
１１を通じてフィードバックする。出力電圧Ｖiは、モ
ータ電流Ｉmに比例する。従って、ステータ電極の励磁
コイルおよび始動／中断コイルへと流れる電流は、自動
的に調節され得る。Ｉm、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、および
Ｖiの関係は、式１によって示される。
す。速度コントローラ８１の１つの端部が、ホール素子
Ｈ１、Ｈ２、およびＨ３に接続され、ファジーなアルゴ
リズムを用いて、出力電圧Ｖiの位相および大きさを制
御する。速度コントローラ８１のもう１つの端部は、周
知のＤａｒｌｉｎｇｔｏｎ回路のような、変換回路８２
に接続される。ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、Ｖ
A、ＶB、ＷA、およびＷBは、直列に接続されて、励磁直
列コイル８４を形成する。始動／中断コイルＫＵA、Ｋ
ＵB、ＫＶA、ＫＶB、ＫＷA、およびＫＷBは、直列に接
続されて、始動／中断直列コイル８３を形成する。励磁
直列コイルおよび始動／中断コイルは、変換回路８２の
１つの端部に接続される。励磁直列コイル８４は、フィ
ードバック方式で、レジスタＲ１およびＲ２を通じて速
度コントローラ８１に接続され、端部電圧をレジスタＲ
１１を通じてフィードバックする。出力電圧Ｖiは、モ
ータ電流Ｉmに比例する。従って、ステータ電極の励磁
コイルおよび始動／中断コイルへと流れる電流は、自動
的に調節され得る。Ｉm、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１１、および
Ｖiの関係は、式１によって示される。
【００３８】
【数５】 ステータ電極の励磁コイルＵA、ＵB、ＶA、ＶB、ＷA、
およびＷBの電流コミュテーションが起こる場合、電流
コミュテーションの後の瞬間の電流は、始動／中断直列
コイル８３へと流れて、電流分散（ｃｕｒｒｅｎｔ ｖ
ａｒｉａｎｃｅ）の連続性を維持する。また、適切な時
定数が、始動／中断動作の遷移時間の周期を決定するよ
うに、始動／中断直列コイル８３のインダクタンスおよ
び抵抗を調節することによって得られる。
およびＷBの電流コミュテーションが起こる場合、電流
コミュテーションの後の瞬間の電流は、始動／中断直列
コイル８３へと流れて、電流分散（ｃｕｒｒｅｎｔ ｖ
ａｒｉａｎｃｅ）の連続性を維持する。また、適切な時
定数が、始動／中断動作の遷移時間の周期を決定するよ
うに、始動／中断直列コイル８３のインダクタンスおよ
び抵抗を調節することによって得られる。
【００３９】上述した本発明の実施形態は、例示する目
的のみのために示される。多くの代替的な実施形態が、
当業者によって、上掲の特許請求の範囲から逸脱するこ
となしに、考案され得る。
的のみのために示される。多くの代替的な実施形態が、
当業者によって、上掲の特許請求の範囲から逸脱するこ
となしに、考案され得る。
【００４０】
【発明の効果】本発明の回転式モータによって、重量が
軽く、高効率の動力供給を行う、簡単な構造の回転式モ
ータを提供することができ、第１の構造の問題点とし
て、騒音が大きい、エンジンにガソリンを再補給する頻
度が高いこと、および低減および逆回転メカニズムが必
要である等の問題が解消される。
軽く、高効率の動力供給を行う、簡単な構造の回転式モ
ータを提供することができ、第１の構造の問題点とし
て、騒音が大きい、エンジンにガソリンを再補給する頻
度が高いこと、および低減および逆回転メカニズムが必
要である等の問題が解消される。
【図１】図１は、本発明の実施形態による、単一ステー
タ二重ロータ回転式モータの断面図である。
タ二重ロータ回転式モータの断面図である。
【図２】図２は、本発明による、単一ステータ二重ロー
タ回転式モータの上層モータ、アーマチュア層、および
下層モータの模式図である。
タ回転式モータの上層モータ、アーマチュア層、および
下層モータの模式図である。
【図３】図３は、本発明による、単一ステータ二重ロー
タ回転式モータの磁気トルクの形成の模式図である。
タ回転式モータの磁気トルクの形成の模式図である。
【図４】図４は、本発明による、単一ステータ二重ロー
タ回転式モータの磁気トルクの形成の他の模式図であ
る。
タ回転式モータの磁気トルクの形成の他の模式図であ
る。
【図５】図５は、本発明による、ステータ電極のアーマ
チュア巻線の模式図である。
チュア巻線の模式図である。
【図６】図６は、本発明による、始動および中断の場合
の始動コイルの磁気トルク分配の模式図である。
の始動コイルの磁気トルク分配の模式図である。
【図７】図７は、本発明による、ステータ電極の電流位
相およびホール素子の電圧位相のタイミング図である。
相およびホール素子の電圧位相のタイミング図である。
【図８】図８は、本発明による、電流駆動回路の図であ
る。
る。
１３ ステータアーマチュア ２１ 磁石
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも１つの上層ロータ、少なくと
も１つの中間層アーマチュア、および少なくとも１つの
下層ロータを備える、単一ステータ二重ロータ回転式モ
ータであって、該上層ロータおよび下層ロータに同数の
磁石が埋め込まれ、該磁石の数と同数のステータ電極
が、該中間層アーマチュア上に配置され、上層ロータ
と、対応する下層ロータとの間にスキューシンメトリー
が存在し、該少なくとも１つの上層ロータおよび少なく
とも１つの下層ロータが、時間Ｔ／Ｎ（Ｔは該上層ロー
タの回転周期、Ｎは該磁石の数）ごとに励磁コイルを通
じて流れる電流の方向を変化させることによって、反対
方向に回転することを特徴とする、単一ステータ二重ロ
ータ回転式モータ。 - 【請求項２】 前記少なくとも１つの上層ロータ上の隣
り合う磁石および前記少なくとも１つの下層ロータ上の
隣り合う磁石が、反対の極性を有し、前記隣り合うステ
ータ電極の励磁コイルを通じて流れる電流が反対方向で
ある、請求項１に記載の単一ステータ二重ロータ回転式
モータ。 - 【請求項３】 前記ステータ電極の各々が、上の側面お
よび下の側面にそれぞれ、始動／中断コイルを巻き付け
るために用いられるフランジを有し、前記少なくとも１
つの上層ロータ、前記少なくとも１つの中間層アーマチ
ュア、および前記少なくとも１つの下層ロータが、前記
ステータ電極の励磁コイルを通じて流れる電流の方向が
変化する場合に、電流分散の連続性を維持するためにデ
ッドスペースに位置される場合に、それぞれの該始動／
中断コイルがトリガされる、請求項１に記載の単一ステ
ータ二重ロータ回転式モータ。 - 【請求項４】 第１のホール素子が、前記ステータ電極
の本体の近傍に位置して該ステータ電極の本体を通る磁
束を電圧信号に変換し、第３のホール素子が、他の隣り
合うステータ電極のフランジの近傍に位置して該ステー
タ電極の本体を通る磁束を電圧信号に変換し、第２のホ
ール素子が、該隣り合うステータ電極の本体の近傍に位
置して該ステータ電極の本体を通る磁束を電圧信号に変
換する、請求項３に記載の単一ステータ二重ロータ回転
式モータ。 - 【請求項５】 前記第３のホール素子から出力される、
電圧曲線の各不連続点が、前記ステータ電極の周りに巻
き付けられた複数の前記始動／中断コイルを駆動するパ
ルス信号に対応する、請求項４に記載の単一ステータ二
重ロータ回転式モータ。 - 【請求項６】 前記第１および第２のホール素子が、前
記回転式モータの回転速度をモニタおよび制御するため
に用いられる、請求項１に記載の単一ステータ二重ロー
タ回転式モータ。 - 【請求項７】 請求項４に記載の単一ステータ二重ロー
タ回転式モータであって、ステータ電極の励磁コイルお
よび始動／中断コイルを通じて流れる電流を制御する駆
動回路をさらに備え、該駆動回路が、 出力電圧Ｖiを発生するために複数のホール素子に接続
された速度コントローラと、 出力電流Ｉmを発生する変換回路と、 ステータ電極の本体の周りに巻き付けられた複数の励磁
コイルに直列に接続された励磁直列コイルと、 該ステータ電極のフランジの周りに巻き付けられた複数
の始動／中断コイルに直列に接続された始動／中断直列
コイルと、 該励磁直列コイル、該速度コントローラ、および該変換
回路に接続されたフィードバック回路と、を備える、単
一ステータ二重ロータ回転式モータ。 - 【請求項８】 前記フィードバック回路が、レジスタＲ
１で前記変換回路および速度コントローラに接続され、
レジスタＲ２で前記励磁直列コイルＲ２で接続され、レ
ジスタＲ１１でグラウンドに接地され、ここで、 【数１】 である、請求項７に記載の単一ステータ二重ロータ回転
式モータ。 - 【請求項９】 前記変換回路が、Ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ
回路である、請求項７に記載の単一ステータ二重ロータ
回転式モータ。 - 【請求項１０】 前記デッドスペースにおいて、前記励
磁直列コイルを通じて流れる電流が、流れる方向が変化
する場合に、前記始動／中断コイルの電力端部へと流れ
て、該励磁直列コイルを通じて流れる電流の連続性を維
持する、請求項７に記載の単一ステータ二重ロータ回転
式モータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373606A JP2002186230A (ja) | 2000-10-06 | 2000-12-07 | 単一ステータ二重ロータ回転式モータ |
| DE10060825A DE10060825A1 (de) | 2000-10-06 | 2000-12-07 | Einzelstator-Doppelrotor-Elektromotor |
| US09/751,980 US6455969B1 (en) | 2000-10-06 | 2000-12-29 | Multiple layer double rotor single stator skew symmetry permanent magnet rotating motor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW89120886A TW484256B (en) | 2000-10-06 | 2000-10-06 | Single stator double rotor faced motor |
| JP2000373606A JP2002186230A (ja) | 2000-10-06 | 2000-12-07 | 単一ステータ二重ロータ回転式モータ |
| DE10060825A DE10060825A1 (de) | 2000-10-06 | 2000-12-07 | Einzelstator-Doppelrotor-Elektromotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002186230A true JP2002186230A (ja) | 2002-06-28 |
Family
ID=27214184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000373606A Pending JP2002186230A (ja) | 2000-10-06 | 2000-12-07 | 単一ステータ二重ロータ回転式モータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6455969B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002186230A (ja) |
| DE (1) | DE10060825A1 (ja) |
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| JP2005261135A (ja) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Seiko Epson Corp | モータ及びその駆動制御システム |
| US7126309B1 (en) * | 2004-05-18 | 2006-10-24 | Seiko Epson Corporation | Motor |
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| TWI338434B (en) * | 2006-01-03 | 2011-03-01 | Delta Electronics Inc | Three phase opposite rotating motor and fan |
| JP2008092789A (ja) * | 2006-09-05 | 2008-04-17 | Seiko Epson Corp | ブラシレス発電機 |
| JP4310361B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2009-08-05 | 本田技研工業株式会社 | 動力装置 |
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| CN202395533U (zh) * | 2011-06-16 | 2012-08-22 | 尤里·拉波波特 | 发电机 |
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| KR20180126040A (ko) * | 2016-04-25 | 2018-11-26 | 유젠 서스테이너블 에너지 컴파니, 엘티디. | 전동기 구조 |
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| UA124412C2 (uk) | 2017-12-22 | 2021-09-15 | Євгеній Віталійович Мушинський | Контрроторний синхронний електромеханічний перетворювач |
| KR102200620B1 (ko) * | 2019-10-19 | 2021-01-11 | 황주원 | 고효율 직류모터 |
| DE102020135117A1 (de) | 2020-12-30 | 2022-06-30 | Webasto SE | Gleichstrommotor zum Antreiben einer ersten und einer zweiten Ausgangswelle |
| CN114052921A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-18 | 华中科技大学 | 一种柔性线性驱动系统 |
Family Cites Families (19)
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|---|---|---|---|---|
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