JP2004515193A - 永久磁石モータ - Google Patents
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Abstract
一方向回転原動力を与えるモータを提供する。このモータは、固定子軸、外面、および外面のほぼ中間点にある境界線を有する一般的に円形の固定子を有する。また、モータは、固定子の外面に取り付けられた１つまたは複数の固定子磁石を含む。固定子磁石は、固定子軸のまわりに一般的に円形の配列に配列され、第１の磁界を生成する。固定子にこれと一緒に回転するように電機子が取り付けられ、この電機子は固定子軸に平行な軸を有する。１つまたは複数の回転子が電機子から間隔を空けて配置され、各回転子の軸の周りを回転するように軸で電機子に結合される。各回転子は電機子軸と一般的に位置合せされた面内で回転する。各回転子は、１つまたは複数の回転子磁石を含み、各回転子磁石が第２の磁界を生成する。各回転子磁石で生成される第２の磁界が第１の磁界と相互作用して、各回転子を軸まわりに回転させる。リンケージ・アセンブリが、各回転子を固定子に駆動的に連結して、電機子を電機子軸まわりに回転させ、それによって、モータの一方向回転原動力が与えられる。
Description
（発明の背景）
この発明は、ダイナモ電気モータ構造に関し、より詳細には、回転永久磁石モータおよびリニア永久磁石モータに関する。
【０００１】
従来の電気モータは、磁界の相互作用によって、回転運動か直線運動かいずれかをもたらす力を生成する。回転力を与える従来の電気モータの磁界は、固定子（すなわち、モータの固定部）か回転子（すなわち、回転部）または固定子と回転子の両方の導体に外部供給電流を流すことで生成される。モータの回転力は、直流モータのように異なる導体に電流を切り換えるか、または交流モータのように電流の極性を逆転することによって電流の方向を転換することで形成される回転磁界から生じる。
【０００２】
よく知られているように、強磁性体として知られている材料には、かつて付勢された磁界を生成することもできる種類もある。高保磁力を有する強磁性体は永久磁石として知られている。永久磁石は、有限な量のエネルギーを貯蔵し、貯蔵されたエネルギーが消耗するまで実質的な磁界を生成する能力を維持することができる。
【０００３】
モータの固定子部かモータの回転子部かいずれかに永久磁石を用いる電気モータがある。これらのモータは、磁界（このモータでは永久磁石で生成される）を生成するための電流伝達導体が不要であるので、モータで出力されるパワー量にしてはサイズを小さくすることが可能である。しかし、これらの従来の永久磁石モータは、依然として、回転磁界を生成するために外部電力源を必要とする。
【０００４】
また、固定子および回転子の両方に永久磁石を使用する永久磁石モータも開発されている。たとえば、米国特許第４，５９８，２２１号には、外部動力源に依拠して、相互作用する固定子磁界に対して９０度だけ回転子の磁界を回転させて、回転子磁石と固定子磁石の間の望ましくない効果を生じる磁気的な反発力および引力をなくす永久磁石モータが開示されている。他の例では、米国特許第４，８８２，５０９号に、外部動力源に依拠して、引力または反発力でモータの力が弱くなる時に、回転子磁石と固定子磁石とを結合させないシールドを設けた永久磁石モータが開示されている。
【０００５】
モータ動作が必要であり、かつ外部電力源が利用できない例が多くある。したがって、永久磁石に貯蔵されたエネルギーだけに依拠したモータが有用である。
【０００６】
（発明の簡単な概要）
簡単に述べると、本発明は、永久磁石モータで使用され、回転子軸まわりの回転子の回転によって原動力を与えるための回転子を備える。本回転子は、後部側を有し第１の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を備える。回転子軸まわりの回転子の回転は、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第１の磁界の部分の、固定の第２の磁界との相互作用によって生じる。
【０００７】
本発明の他の態様は、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって原動力を与える回転子を備える。本回転子は、Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石であって、第１の磁界を生成する第１のＵ字形磁石と、Ｎ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石であって、この第２のＵ字形磁石のＳ極が第１のＵ字形磁石のＮ極に隣接するものである第２のＵ字形磁石と、Ｎ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石であって、この第３のＵ字形磁石のＮ極が第１のＵ字形磁石のＳ極に隣接するものである第２のＵ字形磁石とを備える。第１のＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第１のＵ字形磁石によって生成される第１の磁界の部分が、固定の第４の磁界と相互作用して、回転子を回転させる。第２のＵ字形磁石のＮ極で生成される第２の磁界および第３のＵ字形磁石のＳ極で生成される第３の磁界が、第４の磁界と相互作用して、回転子を回転子軸の方向に並進させる。
【０００８】
本発明のさらに他の態様は、回転子軸、および回転子の面内にあり回転子軸と交差するスラスタ軸を含む回転子を備える。本回転子は、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって、原動力を与える。本回転子は、Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石であって、このＮ極およびＳ極がスラスタ軸と一般的に一直線に並ぶものであり、第１の磁界を生成するものである第１のＵ字形磁石と、スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石であって、第１のＵ字形磁石のＮ極のすぐ近くでかつこれから間隔を空けて配置された第１のスラスタ磁石と、スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第２のスラスタ磁石であって、第１のＵ字形磁石のＳ極のすぐ近くでかつこれから間隔を空けて配置された第２のスラスタ磁石とを備え、第１のＵ字形磁石は第１と第２のスラスタ磁石の間におかれている。第１のＵ字形磁石の後部側にすぐ近接する第１のＵ字形磁石で生成される第１の磁界の部分が、固定の第４の磁界と相互作用して回転子を回転させ、第１のスラスタ磁石で生成される第２の磁界および第２のスラスタ磁石で生成される第３の磁界がそれぞれ、固定の第５の磁界と相互作用して回転子を回転子軸の方向に並進させる。
【０００９】
本発明の他の態様は、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって原動力を与える回転子を備える。本回転子は第１の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を有し、この第１の磁界は少なくとも１つの固定Ｕ字形磁石と相互作用する少なくとも１つの回転子磁石で生成され、この少なくとも１つのＵ字形磁石は後部側を有し第２の磁界を生成する。本回転子の回転原動力および並進原動力は、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の、第１の磁界との相互作用によって与えられる。
【００１０】
本発明のさらに他の態様は、一方向回転原動力を与えるモータを備える。本モータは、回転子軸、外面、および外面のほぼ中間点にある円周方向の境界線を有する一般的に円形の固定子と、固定の外面に取り付けられた少なくとも１つの固定子磁石であって、固定子軸のまわりに一般的に円形の配列で配列され、第１の磁界を生成するものである少なくとも１つの固定子磁石と、固定子にそれと一緒に回転するように取り付けられた電機子であって固定子軸に平行な軸を有する電機子と、電機子から間隔を空けて配置され、かつ少なくとも１つの回転子軸まわりを回転するために軸で電機子に結合された少なくとも１つの回転子であって、電機子の軸と一般的に位置合せされた面内で回転するものであり、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を含むものである少なくとも１つの回転磁石と、この少なくとも１つの回転子磁石で生成される第２の磁界が第１の磁界と相互作用して少なくとも１つの回転子を回転子軸まわりに回転させるものであり、少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するときに、少なくとも１つの回転子を固定子に駆動的に連結して電機子を電機子軸まわりに回転させ、それによって、モータの一方向回転原動力を与えるリンケージ・アセンブリとを含む。
【００１１】
他の態様では、本発明は一方向回転原動力を与えるモータに向けられる。本モータは、軸、外面、および外面のまわりの円周方向の境界線を有する一般的に円形の固定子を備える。この境界線は固定子軸まわりに所定の方向を有しかつ外面の第１の側と外面の第２の側を分離する。この外面に、第１の磁界を生成する少なくとも一対の固定子磁石が取り付けられ、この少なくとも一対の磁石はＮ極とＳ極を有する第１の固定子磁石およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石を備え、第１の固定子磁石のＳ極は外面の第１の側に位置づけされ第１の固定子磁石のＮ極が境界線に最も近いところにあり、第２の固定子磁石のＮ極は外面の第２の側に位置づけされ第２の固定子磁石のＳ極が境界線に最も近いところにあり、さらに、第１の固定子磁石のＮ極と少なくとも一対の固定子磁石の隣り合う対の第２の固定子磁石のＳ極の間の境界線に沿って測定された第１の磁石間距離が第１の固定子磁石のＳ極と第２の固定子磁石のＮ極の間の境界線に沿って測定された第２の磁石間距離に一般的に等しいように、この少なくとも一対の固定子磁石は、境界線に沿って間隔を空けて配置される。本モータは、さらに、固定子に取り付けられた電機子であって、固定子軸に平行な軸を有し固定子と一緒に回転するために固定子に取り付けられている電機子と、電機子に取り付けられた少なくとも１つの回転子であって、電機子から間隔を空けて配置され少なくとも１つの回転子の軸まわりを回転するために軸で電機子に結合され、電機子軸と一般的に位置合せされた面内で回転し、少なくとも１つの回転子磁石を備える少なくとも１つの回転子とを備える。この少なくとも１つの回転子磁石が第２の磁界を生成し、この第２の磁界が少なくとも１つの第１の磁界と相互作用して、少なくとも１つの回転子が少なくとも１つの回転子の軸まわりを回転的に振動しさらに回転子軸の方向の力を生成するようにし、それによって、電機子が電機子軸まわりを所定の方向に回転して、モータの一方向回転原動力を与えるようになる。
【００１２】
さらに他の態様では、本発明は一方向直線原動力を与えるモータに向けられる。本モータは、一般的に弓形の断面および、固定子の第１の端と第２の端の間の固定子の表面のほぼ中間点に沿って延びる断面に垂直な長手方向境界線を有する直線固定子であって、第１の端と第２の端の間に配置された少なくとも１つの磁石を含む直線固定子と、この少なくとも１つの磁石は境界線に対してほぼ直角の磁化方向を有しさらに第１の磁界を生成し、この第１の磁界の大きさは第１の磁界が実質的に減少している所定数のゼロ領域を除いて境界線に沿って一般的に一様であり、この固定子に連結されたレールであって境界線に対して一般的に平行な長手方向の軸およびレールの周囲を走っている所定のピッチの螺旋溝を有するレールと、レールの軸と位置合せされた回転子軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、後部側を有し第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含む少なくとも１つの回転子と、この少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分は少なくとも１つの第１の磁界と相互作用して回転子がレールの軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子を螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであってレールの軸まわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った直線運動に変換するベアリング・アセンブリと、第１の少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクとを含み、それによって、第１の少なくとも１つの回転子および第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動を一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わせる。
【００１３】
なお他の態様では、本発明は一方向原動力を与えるモータに向けられる。本モータは、長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定のピッチの少なくとも１つの螺旋溝を有するレールと、レールを同心円的に取り巻く少なくとも１つの第１の螺旋状固定子であって、所定のピッチの溝および、レールの軸に対して一般的に平行な長手方向の軸を有し、第１の磁界を生成する少なくとも１つの第１の固定子磁石が取り付けられている少なくとも１つの第１の螺旋状固定子と、レールの軸と一般的に位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を備える少なくとも１つの回転子と、この第２の磁界は少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される第１の磁界と相互作用して少なくとも１つの回転子がレールの軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子をレールの周囲の螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを含む。
【００１４】
本発明のさらに他の態様は、一方向原動力を与えるモータを対象とし、このモータは、長手方向の軸およびレールのまわりを走っている所定のピッチの螺旋溝を有するレールと、複数の不連続な間隔を空けて配置された第１のリブを備える少なくとも１つの第１の螺旋状固定子と、この各第１のリブはレールから一般的に一様な距離でレールを部分的に囲繞するものであり、この第１の螺旋状固定子は所定のピッチの溝およびレールと一般的に位置合せされた長手方向の軸を有するものであり、少なくとも１つの第１の固定子磁石が各リブに取り付けられ、各第１の固定子磁石が第１の磁界を生成するものであり、レールの軸と一般的に位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を備える少なくとも１つの回転子と、この第２の磁界は少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される第１の磁界と相互作用して少なくとも１つの回転子がレールの軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子をレールのまわりの螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを備える。
【００１５】
本発明はさらに一方向原動力を与えるモータを対象とし、このモータは、長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定の周期を有する一般的に正弦状の溝を有するレールと、一般的に弓形の断面および少なくとも１つの固定子の表面のほぼ中間点に位置する断面に垂直な長手方向境界線を有する少なくとも１つの固定子と、この少なくとも１つの固定子の表面はレールの軸から一般的に等距離でかつこの軸に対して平行に配置されるものであり、少なくとも１つの固定子の表面に取り付けられた第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石であって、境界線から正弦的に変位された磁化を有する少なくとも１つの固定子磁石と、この正弦曲線は所定の周期と所定の最大振幅を有しかつ複数の交互になる第１および第２の領域に分割され、この交互になる第１と第２の領域の境界は正弦曲線の最大振幅のところに存在するものであり、この少なくとも１つの固定子磁石の磁化方向は第１と第２の部分で方向が反対になっているものであり、レールの軸と位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸の周りを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、後部側を有し第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含む少なくとも１つの回転子と、この少なくとも１つのＵ字形磁石は、少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するように少なくとも１つのＵ字形磁石の後部側が回転子の第１および第２の部分に適切であるように、少なくとも１つの回転子に位置づけされるものであり、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用によって少なくとも１つの回転子がレールの軸まわりを回転的に振動するようになり、少なくとも１つの回転子をレールのまわりの正弦状溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の振動運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを備える。
【００１６】
また、本発明は一方向原動力を与えるモータを対象とし、このモータは、長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定のピッチを有する螺旋溝を有するレールと、少なくとも１つの固定子の表面のほぼ中間点に位置する長手方向の境界線を有する少なくとも１つの固定子と、この少なくとも１つの固定子の表面はレールの軸から一般的に等距離でかつこの軸に平行に配置されるものであり、少なくとも１つの固定子の表面に取り付けられた少なくとも１つの固定子磁石であって、境界線に平行な磁気軸まわりを所定のピッチで回転する磁化方向を有し、磁気軸に沿って実質的に一様な大きさを有し少なくとも１つの固定子磁石の回転の所定ピッチで磁気軸の周りを回転する第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石と、レールの軸と位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含む少なくとも１つの回転子と、この少なくとも１つのＵ字形磁石は、この少なくとも１つのＵ字形磁石の後部側にすぐ近接する第２の磁界の部分が少なくとも１つの固定子磁石の第１の磁界と相互作用して、少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子を螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを備える。
【００１７】
前述の概要ならびに次の発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面に関連して読まれるときに、より適切に理解されるであろう。本発明を説明するために、現在好ましい実施形態を図面に示す。しかし、理解すべきことであるが、本発明は、図示の正確な配列および手段に限定されない。
【００１８】
（発明の詳細な説明）
当業者は理解するであろうが、広い発明の概念から逸脱することなしに上述の実施形態に変更が加えられてもよい。したがって、理解されることであるが、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の趣旨と範囲のうちの修正物を対象に含む意図である。また、理解されるべきことであるが、要素を定義するために特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」および「ｔｈｅ」は、要素の数についての制限なしに単一要素または複数の要素を意味することができる。
【００１９】
永久磁石は引力特性と反発力特性とを同時に生じることから、実用的な永久磁石モータを組み立てようとする過去の試みは困難に遭遇してきた。以下のような原理が発見されている。回転子に取り付けられた１つまたは複数のＵ字形磁石の後部の磁界を第２の固定磁界と係合させることで、回転子を回転子の回転軸まわりに回転させるトルクが生じる。さらに、第２の磁界を適切な形に作ることで、回転子を回転子軸の方向に並進させることもできる。
【００２０】
したがって、前記の原理を使用し、また図７Ａを参照して、本発明の一態様は、回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転によって、および回転子軸１６の方向の回転子１２の並進によって、原動力を与えるモータで使用される回転子１２を対象とする。一態様では、回転子１２は、第１のＵ字形磁石２０を備え、このＵ字形磁石２０は第１の磁界を生成する。回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転は、Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第１の磁界の部分の第２の固定磁界との相互作用によって引き起こされる。回転子軸１６の方向の回転子１２の並進は、Ｕ字形磁石２０のＮ極２３およびＳ極２５に近接した第１の磁界と第２の固定磁界との相互作用で引き起こされる。当業者は理解するであろうが、回転子１２の設計は単一Ｕ字形磁石１２に限定されない。回転子１２の周囲に配列された複数のＵ字形磁石２０は、本発明の趣旨と範囲のうちである。
【００２１】
図７Ｂに示す本発明の他の態様は、第１の磁界を生成するＮ極とＳ極を有する第１のＵ字形磁石と、第２のＵ字形磁石２４のＳ極が第１のＵ字形磁石２０のＮ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石２４と、第３のＵ字形磁石２２のＮ極が第１のＵ字形磁石２０のＳ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石２２とを含んだ回転子１２を備える。第１のＵ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する、第１のＵ字形磁石２０で生成された第１の磁界の部分が、第４の固定磁界と相互作用して回転子１２を回転させる。第２のＵ字形磁石２４のＮ極で生成された第２の磁界および第３のＵ字形磁石２２のＳ極で生成された第３の磁界がそれぞれ第４の磁界と相互作用して、回転子軸１６の方向に回転子１２を並進させる。
【００２２】
図７Ｃに示す本発明のさらに他の態様は、第１の磁界を生成するＮ極とＳ極を有する第１のＵ字形磁石２０を備える。このＵ字形磁石２０のＮ極とＳ極は、回転子１２の面内にあって回転子軸１６と交わるスラスタ軸３４と一般的に一直線に並んでいる。第１のスラスタ磁石３６は、第１のＵ字形磁石のＮ極のすぐ近くに間隔を空けて配置されており、その磁化の方向はスラスタ磁石軸３４と一般的に一直線に並んでいる。第２のスラスタ磁石３８は、第１のＵ字形磁石２０のＳ極のすぐ近くに間隔を空けて配置されており、その磁化の方向はスラスタ磁石軸３４と一般的に一直線に並んでいる。第１のＵ字形磁石２０の後部側２６にすぐ近接する、第１のＵ字形磁石２０で生成された第１の磁界の部分は、第４の固定磁界と相互作用して、回転子１２を回転させる。第１のスラスタ磁石３６のＮ極とＳ極の両方で生成された第２の磁界と第２のスラスタ磁石３８のＮ極とＳ極の両方で生成された第３の磁界がそれぞれ第５の磁界と相互作用して、回転子軸１６の方向に回転子１２を並進させる。図７Ｄに示すような回転子１２の１つの他の態様では、Ｕ字形磁石２０の代わりに棒磁石４３を使うことができ、第４の磁界は１つまたは複数のＵ字形磁石で生成される。この場合、棒磁石４３は、Ｕ字形磁石の後部に近接する第４の固定磁界の一部と相互作用する。
【００２３】
当業者は理解するであろうが、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄに示した磁石の極性は、逆にすることができ、それでもなお本発明の趣旨と範囲内である。
【００２４】
図１Ａ、図２および図３を参照して、回転子１２を使用し一方向回転原動力を与えるモータ１０の第１の好ましい実施形態を示す。第１の好ましい実施形態は、ベース１８に取り付けられた、固定子軸７２および周囲面６４を有する一般に円形の固定子５０と、固定子軸７２と一致した電機子回転軸５８を有し、電機子回転軸５８のまわりを回転するために電機子軸５７で固定子５０に取り付けられた電機子７０と、５個の回転子１２（わかりやすくするために、そのうちの１つだけを示す）とを備え、回転子１２は電機子７０のまわりに約７２度の間隔で配置されている。各回転子１２は、電機子回転軸５８と一般に位置合せされた面内で回転子１２の軸１６のまわりを回転するように、電機子ストラット７１によって電機子から離れて配置され、機軸で電機子ストラット７１に取り付けられている。さらに、モータ１０は、各回転子１２と固定子５０を互いに駆動的に連結するリンケージ・アセンブリ５３を含む。このリンケージ５３によって、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに、電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを回転するようになる。当業者は理解するであろうが、回転子１２の数は、第１の実施形態で開示した５個の回転子１２に限定されない。１個から電機子７０に取り付けるスペースがある程度の多数までの任意の数の回転子１２は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００２５】
好ましくは、固定子５０の表面６４は弓形であり、回転子１２の弧に一致した曲率を有する。しかし、当業者は理解するであろうが、表面６４は弓形である必要はなく、平面であってもよく、それでも本発明の趣旨と範囲内である。当業者は理解するであろうが、固定子５０は、単に、固定子磁石の固定支持構造として意図されるものであり、そのようなものとして、固定子５０の形状は、固定子５０に取り付けられた磁石と回転子１２に取り付けられた磁石の間のエア・ギャップの大きさおよび形を制御するものではない。
【００２６】
好ましくは、固定子５０は、１０〜３よりも小さな磁化率を有する材料（または、材料の組合せ）、すなわち、常磁性特性または反磁性特性を示す材料で作られる。たとえば、固定子５０は、アルミニウムまたは真鍮のような非磁性金属で作られてもよい。また、回転子１２は、本発明の趣旨と範囲のうちで、木材、ガラス、高分子材料、または前記の材料の任意のものの組合せなどの自然材料で作られてもよい。さらに、理解すべきことであるが、前記の材料は、モータ１０の開示された好ましい実施形態すべての固定子と回転子の間の磁気相互作用を著しく乱し得るモータ１０の固定子および他のすべての部分にとって好ましい。
【００２７】
第１の好ましい実施形態では、固定子５０の表面６４は、電機子回転軸５８に対して垂直な平面の表面６４と交差して形成される表面６４のほぼ中間点にある円周方向の境界線４９を含む。図３に示すように、固定子５０は、第１の磁界の大きさが実質的に減少しているただ１つのゼロ領域７８を除いて、境界線４９に沿って外面６４に取り付けられた複数の棒磁石６８を含む。棒磁石６８は、境界線４９に対してほぼ直角の磁化方向を有する。これによって、外面６４に近接した第１の磁界が生成され、この磁界の大きさおよび方向は、ゼロ領域７８を除いて、固定子５０の軸５８のまわりの円周方向の境界線４９に沿って実質的に一様である。当業者は理解するであろうが、固定子軸７２は電機子回転軸５８と一致する必要はない。したがって、固定子軸７２が電機子軸５８に平行で、かつ固定子５０の表面６４が回転子１２の周囲の方を向いている任意の場所で、電機子軸５８のまわりに配列されて、電機子軸５８のまわりの第１の磁界と第２の磁界の間の相互作用を可能にする固定子５０は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００２８】
さらに図３に示すように、好ましくは、棒磁石６８の磁化方向が回転子１２の半径の線に対してほぼ垂直であるように、棒磁石を固定子５０の表面６４に取り付ける。しかし、また、棒磁石６８の磁化方向が回転子１２の半径の線と一直線に並ぶように、棒磁石６８が固定子の表面６４に取り付けられてもよい。実質的に一様な第１の磁界を形成するように、棒磁石６８は隣接するのが好ましい。しかし、棒磁石６８が互いに隣接する必要はない。さらに、複数の棒磁石６８を使用して第１の磁界を形成する必要はない。第１の磁界が回転子１２の第２の磁界と相互作用する領域に一様な第１の磁界を生成する単一の磁石で、必要な第１の磁界を形成できる。また、ゼロ領域７８の数は、以下で説明するように、モータの所望速度に依存して、１つより多くてもよい。
【００２９】
好ましくは、固定子磁石６８は、ネオヂュウム・鉄・ボロン材料で作られた永久磁石である。しかし、当業者は理解するであろうが、強磁性体特性を示す任意の種類の永久磁石材料を固定子磁石６８に使用されてもよい。たとえば、サマリウム・コバルト、バリウム・フェライトまたはアルニコで作られた固定子磁石６８は、本発明の趣旨と範囲内である。理解すべきことであるが、前記の永久磁石材料またはその同等物は、モータ１０の開示された好ましい実施形態すべての固定子磁石および回転子磁石に好ましい。また、永久磁石を使用するのが好ましいが、磁石のいくつかまたはすべてに電磁石を使用することは本発明の趣旨と範囲内である。
【００３０】
上で述べたように、固定子５０は、固定子の表面６４に所定数のゼロ領域７８を含むことができる。第１の好ましい実施形態では、表面６４に近接して配置された鉄などの強磁性体の遮蔽で、単一のゼロ領域７８が形成されている。しかし、当業者は理解するであろうが、ゼロ領域７８と一致する領域に棒磁石６８がないことで、ゼロ領域７８を形成することもできる。実質的に減少した磁界強度のゼロ領域７８は、また、１つまたは複数の永久磁石で、または補助磁界がゼロ領域７８の第１の磁界を実質的に打ち消すように整えられた電流で給電される１つまたは複数の電磁石で適切に生成される補助磁界で形成することもできる。電磁石の場合、節電のために、ゼロ領域７８を通過する回転子１２の回転と同期して電流をオフにすることができる。好ましくは、第１の磁界はゼロ領域の外の磁気力の１０パーセント以下に減少する。しかし、モータ１０は、わずか５０パーセントの減少で動作する。したがって、５０パーセント以下の第１の磁界の実質的減少を有するモータ１０は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００３１】
図２に示すように、第１の好ましい実施形態の回転子１２は、回転子１２の周囲にほぼ１２０度間隔で離れて配置された３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を含む。好ましくは、実質的に同じ磁気特性を有するＵ字形磁石２０が、互いに隣接する反対の極を有するように配列される。各Ｕ字形磁石２０のＮ極とＳ極とが回転子の軸１６の方に向き、かつＵ字形磁石２０のＮ極およびＳ極と反対側の各Ｕ字形磁石２０の後部側２６が回転子の軸１６から固定子５０の表面６４の方に外側に向くように、隣接Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は位置づけされる。各Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分が、第１の固定磁界と相互作用して、回転子１２をそれぞれの回転子軸１６のまわりに回転させるように、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は回転子１２の上に位置している。当業者は理解するであろうが、回転子１２の上にちょうど３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０がある必要はない。たとえば、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置されたＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石２０のグループ）の数は、ただ単一のＵ字形磁石２０から最高で回転子１２の周囲の物理的なスペースだけで制限される磁石の数の範囲にあることができる。さらに、磁石の各グループ３２の中の隣接Ｕ字形磁石２０の数は、２個の磁石に限定されることなく、また、１個から最高で回転子１２の周囲の物理的なスペースだけで制限される磁石の数の範囲にあることができる。
【００３２】
好ましくは、回転子１２は、１０〜３より小さい磁化率を有する材料（または、材料の組合せ）で作られる。したがって、図１Ａに示すように、たとえば非磁性金属、木材、ガラス、高分子材、または上記のもののうちの任意のものの組合せなどの、固定子を作るために使用される同じ材料のどれかで、回転子が作られてもよい。回転子１２はディスク状であるのが好ましく、回転子１２が回転するときにＵ字形磁石２０が固定子５０の外面６４の円周方向の境界線４９の近傍を通過するように、Ｕ字形回転子磁石２０の後部２６が回転子１２の周囲に配置される。しかし、当業者には明らかになるように、回転子１２の構造は、ディスク状である必要はない。回転子１２は、回転子１２が回転するときにＵ字形磁石２０が固定子５０の外面６４の近傍に入ってくるように、回転子軸１６のまわりを回転することができ、かつＵ字形磁石２０を支持することができる任意の形の構造であってもよい。たとえば、中央のベアリングに連結されたストラットで構成され、各ストラットが１つまたは複数のＵ字形磁石２０を支持している回転子１２は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００３３】
第１の好ましい実施形態で、各回転子１２と固定子５０を連結するリンケージ５３は、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに電機子７０を電機子回転軸５８のまわりに強制的に回転させるように、固定子５０の固定子スプロケット６１と噛み合うビード・チェーン駆動装置６０および各回転子１２の偏心回転子スプロケット５９を備える。偏心回転子スプロケット５９によって、各対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０がゼロ領域７８を通過するときに、回転子軸１６のまわりの回転子１２の瞬間角速度回転子１２の平均角速度よりも高くなる。当業者は理解するであろうが、回転子スプロケット５９は円形で、固定子スプロケット６１が偏心し、それによって、やはり回転子１２の角速度を大きくしてもよい。さらに、固定子スプロケット６１および偏心回転子スプロケット５９と組み合わせたビード・チェーン６０が、各回転子１２を固定子５０に連結するための唯一の手段ではない。たとえば、ビード・チェーン６０は、また、ベルトであってもよい。さらに、リンケージ５３は、各回転子１２と固定子５０の間に駆動軸を備え、駆動軸が回転子１２と固定子５０の傘歯車と噛み合う傘歯車の組を軸の各端に有してもよい。自動歯車シフト機構で、各Ｕ字形磁石の対３２、３２’、３２”がゼロ領域７８の中に入ったときに歯車をシフトして、回転子磁石２０の対３２、３２’、３２”がゼロ領域７８を通過するときに回転子１２の瞬間角速度を大きくしてもよい。もしくは、リンケージ５３は、楕円歯車を使用する伝達システムを備えてもよい。
【００３４】
Ｕ字形磁石２０の各対がゼロ領域７８を通過するときに、回転子１２の瞬間各速度が回転子１２の平均角速度よりも大きくなるのが好ましいが、モータ１０から原動力を供給するために回転子１２の角速度の増加を実現できることは必要ない。
【００３５】
電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを回転するときに、それぞれの回転子軸１６のまわりの回転子１２の完全な回転ごとに、各Ｕ字形磁石２０の後部２６がただ１つのゼロ領域７８を通過するように、回転子スプロケット５９および固定子スプロケット６１の直径を選ぶのが好ましい。したがって、電機子７０の回転速度は、次式で回転子１２の回転速度に関係づけられる。
【００３６】
Ｓａ＝（Ｎｒ／Ｎｓ）×Ｓｒ （１）
ここで、
Ｓａは電機子７０の角速度（ＲＰＭ）であり、
Ｎｒは回転子１２のＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石３２のグループ）の数であり、
Ｎｓは固定子５０のゼロ領域１２の数であり、さらに、
Ｓｒは回転子１２の角速度（ＲＰＭ）である。
【００３７】
それぞれの回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転と電機子回転軸５８のまわりの電機子７０のタイミングは、各回転子１２の各Ｕ字形磁石２０（または、Ｕ字形磁石対３２、３２’、３２”）が第１の磁界と第２の磁界の間の相互作用が実質的に減少している点にあるゼロ領域７８に入って、第２の磁界の転換を実現するようなものである。各回転子１２が回転子軸１２のまわりを回転し続け、かつ電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを回転するとき、Ｕ字形磁石２０はゼロ領域７８を通り抜ける傾斜した経路をたどる。Ｕ字形磁石がゼロ領域７８から出てくるとき、Ｕ字形磁石２０は強い第１の磁界に遭遇する。この強い第１の磁界は、回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転を続けさせるようにＵ字形磁石２０に作用する。
【００３８】
前に述べたように、モータ１０の第１の好ましい実施形態は、単一のゼロ領域７８および５個の回転子１２を備え、各回転子１２は３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を有する。好ましくは、回転子１２は電機子回転軸５８のまわりに一様に間隔を空けて配置され、またＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は各それぞれの回転子１２の周囲に一様に間隔を空けて配置されている。さらに、各回転子１２のＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、回転子１２の１回転の５分の１（すなわち、回転子の数の逆数）だけ互いに段階的に調整されているので、すべての回転子１２のＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、実質的に一様な間隔でゼロ領域に入って、固定子５０の第１の磁界と回転子１２の第２の磁界の間に多かれ少なかれ連続した磁気相互作用を実現する。当業者は理解するであろうが、モータが供給する原動力は、回転子１２の数および各回転子１２の磁石２０の数、ならびに回転子１２の磁石２０および固定子５０の磁石６８の強さに比例する。したがって、回転子１２の数およびＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”の数は、５個の回転子１２およびＵ字形磁石の３対３２に限定されない。同様に、ゼロ領域７８の数は１つに限定されない。Ｕ字形磁石２０の数およびゼロ領域７８の数は、式１で設定される規則の遵守によってのみ制限される。
【００３９】
図１Ｂ、図２および図４を参照して、一方向回転原動力を与えるモータ１０の第２の好ましい実施形態を示す。第２の好ましい実施形態は、固定子軸７２を有し、磁石６８’が固定子５０’の表面６４に取り付けられている一般的に円形の固定子５０’と、固定子軸７２と一致する電機子回転軸５８のまわりを回転するように、電機子軸５７で固定子５０’に取り付けられた電機子７０と、隣接Ｕ字形磁石２０の３個の対３２、３２’、３２”を有する５個の回転子１２（わかりやすくするために、そのうちの１個だけを示す）とを備え、これらの回転子１２は、電機子７０のまわりにほぼ７２度の間隔で配列されている。各回転子１２は、ストラット７１で電機子から間隔を空けて配置され、さらに、電機子回転軸５８の面内で回転子１２の回転軸１６のまわりを回転するように、そのストラット７１に軸で取り付けられている。さらに、モータ１０は、各回転子１２と固定子５０を互いに駆動的に連結して、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに、電機子７０が電機子の回転軸５８のまわりを回転するようにするリンケージ５５を含む。
【００４０】
２つの相違点を除いて、第２の好ましい実施形態は、第１の好ましい実施形態とまったく同じである。第１に、第１の磁界が円周方向の境界線４９に沿って大きさと方向の両方で一様ではなく（第１の好ましい実施形態のように、１つまたは複数のゼロ領域７８を除いて）、第１の磁界の方向は、円周方向の境界線４９に平行な磁気軸まわりを境界線４９に沿った所定の周期で回転する。好ましくは、第１の磁界は、固定子５０’の外面６４に取り付けられた１つまたは複数の固定子磁石６８’で形成され、各磁石６８’は、第１の磁界を磁気軸まわりに回転させるような磁化方向を有する。図４に示すように、第２の好ましい実施形態では、固定子磁石６８’は等しい大きさに作られた棒磁石であり、この棒磁石は、棒磁石６８’が所定の周期性の螺旋形を固定子５０’に描くように、固定子５０’に取り付けられる。しかし、当業者には明らかであろうが、第１の磁界は、棒磁石で形成する必要はなく、単一磁石の磁化方向が磁気軸まわりを回転するように、単一磁石（または、磁石のグループ）で形成されてもよい。
【００４１】
第１の好ましい実施形態と第２の好ましい実施形態の第２の違いは、第２の好ましい実施形態のリンケージ５５は、回転子１２の角速度を回転子１２の平均速度よりも大きくするための部品を含まないことである。したがって、第２の好ましい実施形態では、偏心回転子ソケット５９の代わりに円形回転子スプロケット６３が使用され、それによって、電機子７０が固定子５０’のまわりを回転するときに、回転子軸１６のまわりの回転子１２の一定回転速度を実現する。
【００４２】
当業者には明らかであろうが、円周方向の境界線４９のまわりの第１の磁界の方向の回転は第２の磁界の方向を変え、ゼロ領域７８の必要性をなくす。すべての他の点で、第２の実施形態の動作は、第１の実施形態のそれと同じである。すなわち、各回転子１２の回転速度は、式（１）で電機子７０の回転速度に関係づけられる。ここで、パラメータＮは、境界線４９に沿った、第１の磁界の境界線４９のまわりの回転数である。図４に示す第２の好ましい実施形態では、第１の磁界の回転数は１である。したがって、３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０があるので、電機子軸５８のまわりの電機子７０の完全な回転ごとに、５個の回転子１２の各々が３分の１回転する。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２の回転速度が式（１）に適合するように調整されるという条件で、第１の磁界が電機子軸５８のまわりに任意の数の回転の全周期を有するように、モータ１０は設計されてもよい。
【００４３】
図１Ｃ、図２および図５を参照して、一方向回転原動力を与えるモータ１０の第３の好ましい実施形態を示す。第３の好ましい実施形態は、ベース１８に取り付けられ、軸７２を有し、固定子５０”の表面６４に磁石６８”が取り付けられている一般的に円形の固定子５０”と、固定子軸１２と一致する電機子回転軸５８のまわりを回転するように軸５７で固定子５０”に取り付けられた電機子７０と、３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を有する５個の回転子１２（わかりやすくするために、このうちの１つを示す）とを備え、回転子１２は電機子７０のまわりに約７２度の間隔で配置されている。各回転子１２は、電機子ストラット７１で電機子から間隔を空けられ、さらに、電機子軸５８と一般的に位置合せされた面内で回転子１２の軸１６のまわりを回転するように、その電機子ストラット７１に軸で取り付けられている。さらに、各回転子１２と固定子５０を互いに駆動的に連結して、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに、電機子７０を電機子回転軸５８のまわりに回転させるリンケージ５５を、モータ１０は含む。
【００４４】
３つの違いを除いて、第３の好ましい実施形態は、第１の好ましい実施形態とまったく同じである。第１に、第１の磁界の大きさと方向の両方が円周方向の境界線４９のまわりで一様でなく（ゼロ領域７８を除いて）、第１の磁界は、円周方向の境界線４９に沿って所定の最大振幅と所定の周期を有する正弦波パターンで変位されており、第１の磁界の方向は、正弦波パターンの各最大振幅の間で境界線４９に沿って反対方向に交互になっている。
【００４５】
好ましくは、図５に示すように、棒磁石６８”の磁化が円周方向の境界線４９のまわりで境界線４９から正弦波パターンで変位するように固定子５０”の表面６４に配列された複数の棒磁石６８”で、第１の磁界は形成される。棒磁石６８”の正弦波パターンは第１と第２の領域に分割され、その境界は、正弦波パターンの最大点のところに存在する。棒磁石６８”の磁化方向は、第１の領域と第２の領域で方向が反対であり、回転子１２が回転子軸１６のまわりで振動し電機子回転軸５８のまわりを回転するように、第２の磁界の転換を実現し、回転子１２の回転方向を逆にする。
【００４６】
好ましくは、磁石の正弦波パターンは、各回転子１２が中性位置からほぼ＋／−３０度振動するように所定の最大振幅を有する。しかし、最大振幅の値はモータ１０の設計にとってクリティカルではない。さらに、正弦波パターンの所定の周期は、固定子５０”の表面６４のまわりの正弦波パターンの周期の数が整数値である任意の値に選ぶことができる。
【００４７】
当業者には明らかなように、第１の磁界は棒磁石６８”で形成する必要はなく、第１の磁界が電機子回転軸５８のまわりで正弦的に変位されており、かつ正弦波パターンの各最大点の間で交互に反対方向になるように、単一の磁石（または、磁石のグループ）で形成されてもよい。さらに、当業者は理解するであろうが、第１の磁界の変位は正確に正弦状である必要はない。たとえば、変位は、鋸の歯の形、または一定のプラス振幅値とマイナス振幅値の部分を有する形であってもよい。
【００４８】
第１の磁界が正弦的に変位されており、２分の１周期ごとに交互になるために、回転子１２が固定子磁石６８”を追跡するとき、各回転子１２は正弦曲線のほぼ最大振幅に対応する角度まで振動する。したがって、第３の実施形態と第１の実施形態の第２の違いは、リンケージ６２の構造にある。図１Ｃに示す第３の好ましい実施形態では、リンケージ６２は、電機子７０に回転的に取り付けられたそれぞれの第１の歯車８７に各回転子１２を連結する往復棒９１を備える。往復棒９１は、回転子１２の振動運動が第１の歯車８７の回転運動に変換されるように、各回転子１２と各第１の歯車８７に枢支される。各第１の歯車８７は、回転子５０に固定的に取り付けられた単一の第２の歯車８９に結合される。各第１の歯車８７の回転運動によって、回転子１２が回転子軸１６のまわりで振動するとき、電機子７０は電機子回転軸５８のまわりを回転するようになる。当業者は理解するであろうが、モータ１０の速度は、次式に従って第２の歯車８９に対する第１の歯車８７の比で決定される。
【００４９】
Ｓａ＝（１／Ｎｓ）×Ｓｒ （２）
ここで、
Ｓａは電機子７０の角速度（ＲＰＭ）であり、
Ｎｓは固定子５０”のまわりの第１の磁界の周期の数であり、さらに
Ｓｒは回転子１２の角速度（ＲＰＭ）である。
【００５０】
各回転子１２は連続的に回転しないで振動するので、特定の回転子１２の単一の回転子磁石（または、磁石のグループ）が単一の固定子５０”と相互作用する。したがって、第３の好ましい実施形態と第１の好ましい実施形態の第３の違いは、各回転子１２の振動運動のために生じ、それによって第３の好ましい実施形態の各回転子１２はただ１対の磁石３２だけを有する。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２の周囲に追加の固定子５０”を加えることができ、各追加の固定子５０”と磁気的に相互作用するように各回転子１２にＵ字形磁石２０の対を追加して含め、このようにして、追加の原動力を与えることができる。
【００５１】
図６、図７Ａおよび図８Ａ〜８Ｂを参照して、一方向回転原動力を与える永久磁石モータ１０の第４の好ましい実施形態を示す。第４の好ましい実施形態は、ベース１８に取り付けられた、固定子軸７２を有する一般に円形の固定子５１を備える。固定子５１は、円周方向の境界線４９によって、外面６４のほぼ中間点で、固定子軸７２のまわりに所定の方向を有する第１の側５２と第２の側５４に分割される。
【００５２】
好ましくは、固定子５１の表面６４は弓形であり、回転子１２の弧に一致する曲率を有する。しかし、当業者は理解するであろうが、表面６４は弓形である必要はなく、平面であってもよいが、それでもなお、本発明の趣旨と範囲内である。当業者は理解するであろうが、固定子５１は、ただ単に固定子磁石の固定支持構造として意図するものである。そのようなものとして、固定子の形は、固定子に取り付けられる磁石と回転子に取り付けられる磁石の間のエア・ギャップの大きさおよび形を制御するものではない。
【００５３】
図８Ａに示すように、固定子磁石４６の１つまたは複数の対が、境界線４９に沿って間隔を空けて配置されて外面６４に取り付けられる。各対の固定子磁石４６は、Ｎ極とＳ極を有する第１の固定子磁石４０およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石４２を含む。各第１の固定子磁石４０のＳ極は外面６４の第１の側５２にあり、第１の固定子磁石４０のＮ極が境界線４９に最も近い。各第２の固定子磁石４２のＮ極は外面６４の第２の側５４にあり、各第２の固定子磁石４２のＳ極が境界線４９に最も近い。第１および第２の固定子磁石４０、４２は、第１の固定子磁石４０のＮ極と隣り合う対４６の磁石の第２の固定子磁石４２のＳ極の間の境界線４９に沿って測定された第１の磁石間距離が、第１の固定子磁石４０のＳ極と第２の固定子磁石４２のＮ極の間の境界線４９に沿って測定された第２の磁石間距離に等しいように、境界線４９に沿って間隔を空けて配列される。
【００５４】
第４の好ましい実施形態では、固定子磁石４０、４２は棒磁石である。好ましくは、各第１の固定子磁石４０のＮ極と各第２の固定子磁石４２のＳ極は所定の方向に向かって傾いている。また、各第１の磁石４０のＳ極と各第２の磁石４２のＮ極が、磁石４０、４２の各々の反対極性の極よりも各回転子１２の周囲に近いように、棒磁石は、固定子５０の表面６４に方向づけされるのが好ましい。当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０、４２は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石が生成するものと一般的に同等である限りで、たとえば、各固定子磁石４０、４２は、Ｕ字形磁石であってもよいし、他の磁石で構成されてもよい。
【００５５】
第４の好ましい実施形態では、固定子軸７２と一致する電機子回転軸５８を有する電機子７０が、電機子軸５７で固定子５１に取り付けられ、この電機子軸５７は、電機子７０が固定子軸７２のまわりを自由に回転することができるようにする。各回転子１２は、電機子ストラット７１で電機子７０から間隔を空けて配置され、かつ回転子軸１６のまわりに自由に回転するように電機子ストラット７１に取り付けられる。電機子回転軸５８と一般的に位置合せされた面内で回転子１２が回転するように、回転子軸１６は、方向づけされる。第４の好ましい実施形態では、５個の回転子１２が電機子７０に取り付けられる。好ましくは、固定子５１の表面６４で測定された回転子１２の間隔が磁石間距離の２倍の整数倍数にほぼ等しい状態で、回転子１２は固定子５０の周囲に一様に間隔を空けて配置される。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２を一様な間隔で配置する必要はない。さらに、回転子１２の数は、１個程度に少ないことも、また大きさとスペースの制約が許す程度に多いこともある。当業者は理解するであろうが、固定子軸７２は電機子回転軸５８と一致する必要はない。したがって、固定子軸７２が電機子軸５８に平行であり、かつ固定子５０の表面が回転子１２の周囲と向き合う任意の位置で、電機子軸５８のまわりに配置されて、電機子軸５８のまわりでの第１の磁界と第２の磁界の間の相互作用を可能にする固定子５０は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００５６】
図７Ａを参照して、各回転子１２は、第２の磁界を生成する第１のＵ字形磁石２０を備える。第１のＵ字形磁石２０のＮ極とＳ極とが回転子１２の軸１６の方を向き、かつ第１のＵ字形磁石２０の後部側２６が回転子１２の周囲と向かい合うように、第１のＵ字形磁石２０は、回転子１２に位置づけされる。第１のＵ字形磁石２０の後部２６が境界線４９に沿って第１の固定子磁石４０の１つのＮ極に近接するとき、第１のＵ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接した第２の磁界の部分が、第１の固定子磁石４０のＮ極で生成される第１の磁界の部分と相互作用して、回転子１２を反時計方向に回転させる。回転子１２が反時計方向に回転するときに、第１のＵ字形磁石２０のＳ極と関連した第２の磁界の部分が、第１の固定子磁石４０のＳ極と関連した第１の磁界の部分と相互作用し、回転子軸１６の方向の力を引き起こし、Ｕ字形磁石２０に反発し、回転子１２を固定子軸のまわりの所定の方向に並進させる。回転子１２が所定の方向で第１の固定子磁石４０から遠ざかるときに、Ｕ字形磁石２０の後部２６に近接した第２の磁界が、対の磁石４６の第２の固定子磁石４２のＳ極と関連した第１の磁界の部分と相互作用して、回転子１２が方向を逆にし、時計方向に回転するようにする。そして、Ｕ字形磁石２０のＮ極と関連した第２の磁界の部分が、第２の固定子磁石４２のＮ極と関連した第１の磁界の部分と相互作用して、再び、回転子軸１６の方向の力を引き起こし、Ｕ字形磁石２０に反発し、回転子１２を所定の方向に並進させる。そして、回転子１２の第２の磁界が近接する対４６の磁石の第１の磁界と相互作用して、振動周期が繰り返す。したがって、回転子１２はそれぞれの回転子軸１６のまわりに回転的に振動し、回転子軸１６の方向の力を発生して、電機子７０を電機子回転軸５８のまわりに所定の方向で回転させて、モータの一方向回転原動力を供給する。当業者は理解するであろうが、第４の実施形態は、単一の固定子５１および単一のＵ字形磁石２０に限定されない。各回転子の周囲に間隔を空けて配列された対応するＵ字形磁石と相互作用するように、固定子５１にまったく同じに配列された第１および第２の固定子磁石４０、４２を有する固定子を追加することは、本発明の趣旨と範囲内である。
【００５７】
図６、図７Ｂおよび図８Ａを参照して、一方向回転原動力を与える永久磁石モータ１０の第５の好ましい実施形態を示す。第５の好ましい実施形態の構造および動作は第４の好ましい実施形態のそれに似ているが、ただ違う点は、各回転子１２がさらに、第２のＵ字形磁石２４のＳ極が第１のＵ字形磁石２０のＮ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石２４と、第３のＵ字形磁石２２のＮ極が第１のＵ字形磁石２０のＳ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石２２とを含むことである。Ｕ字形磁石２０の後部に近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用のために回転子１２が回転するとき、第２のＵ字形磁石２４のＮ極で生成される第３の磁界と第３のＵ字形磁石２２のＳ極で生成される第４の磁界各々が、固定子磁石の各対４６で生成される第１の磁界と相互作用して、各回転子１２に回転子軸１６の方向の力を発生させ、それによって、電機子７０が固定子５１の軸５８のまわりで所定の方向に回転して、モータの一方向回転原動力を供給するようになる。第５の好ましい実施形態では、第２および第３のＵ字形磁石２４、２２が回転子軸１６の方向の力を与える磁界を生成すると同時に、第１のＵ字形磁石２０の後部２６に近接する第２の磁界の部分が回転子１２を回転させるように作用する。したがって、第５の好ましい実施形態は、場合によっては第４の実施形態よりも強力である。当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０、４２は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、たとえば、各固定子磁石４０、４２はＵ字形磁石と取り替えられてもよいし、または、別個の磁石で構成されてもよい。
【００５８】
図６および図８Ｃ〜８Ｄを参照して、モータ１０の第６の好ましい実施形態を示す。第６の好ましい実施形態の構造および動作は第５の好ましい実施形態のそれとまったく同じであるが、ただ違っている点は、（１）固定子５１’の表面６４の固定子磁石４０’、４２’の向きがわずかに異なっていること、（２）固定子磁石の各対４６に追加の固定子磁石４１が加えられていること、および（３）各回転子１２に取り付けられたＵ字形磁石２２、２４が棒磁石３６、３８と取り替えられていることである。特に、また、図８Ｃを参照して、各第１の固定子磁石４０’および各第２の固定子磁石４２’の磁化方向は、第５の実施形態のように電機子回転軸５８のまわりで所定の方向に傾いているのではなく、境界線４９に対して一般的に垂直であるように調整されている。また、固定子５１’は、各第１の固定子磁石４０’と各第２の固定子磁石４２’の中程の境界線４９に沿って外面６４に取り付けられた第３の固定子磁石４１も含む。図８Ｃ〜８Ｄに示すように、第３の固定子磁石４１は、第３の磁石４１の磁化方向が回転子１２の軸１６と一直線に並ぶような方向に向けられている。
【００５９】
図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、第６の好ましい実施形態で使用される回転子１２は、第５の好ましい実施形態のそれと似た第１のＵ字形磁石２０を含む。しかし、第５の好ましい実施形態で使用される第２および第３のＵ字形磁石２４、２２の代わりに、第６の好ましい実施形態は、第１のＵ字形磁石２０のＳ極から間隔を空けかつそのすぐ近くに配置され、スラスタ磁石軸３４に一般的に位置合せされた第１のスラスタ棒磁石３６と、第１のＵ字形磁石２０のＮ極から間隔を空けかつそのすぐ近くに配置され、スラスタ磁石軸３４に一般的に位置合せされた第２のスラスタ棒磁石３８とを含む。スラスタ軸３４は回転子１２の面内にあり、回転子軸１６と交わる。第５の好ましい実施形態と同様に、Ｕ字形磁石２０の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用によって、回転子１２に回転力が与えられる。回転子１２が時計方向に回転するとき（固定子５１’の第２の端３０から見て）、第２のスラスタ磁石３６のＮ極とＳ極の両方で生成される第３の磁界が第１の固定子磁石４０’と相互作用して、再び、回転軸１６の方向の力を発生させる。同様に、回転子１２が反時計方向に回転するとき、第１のスラスタ磁石３８のＮ極とＳ極の両方で生成される第４の磁界が第２の固定子磁石４２’と相互作用して、回転軸１６の方向の力を発生させる。回転軸１６の方向の力の結果として、電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを所定の方向に回転するようになって、モータ１０の一方向回転原動力を与える。
【００６０】
第６の好ましい実施形態で、固定子磁石４０’、４１、４２’およびスラスタ磁石３６、３８は棒磁石である。しかし、当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０’、４１、４２’およびスラスタ磁石３６、３８は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、たとえば、各固定子磁石４０’、４２’はＵ字形磁石であってもよいし、または別の磁石で構成されてもよい。
【００６１】
図６、図７Ｄおよび図８Ｅを参照して、モータ１０の第７の好ましい実施形態を示す。第７の好ましい実施形態の構造および動作は第６の好ましい実施形態に似ているが、違っている点は、境界線４９に沿って固定子５１”の表面６４に位置づけられた第３の固定子磁石４１’は、Ｕ字形磁石４１’の後部が回転子１２と向き合いかつ磁化方向が境界線４９に垂直である状態のＵ字形磁石４１’であること、および、Ｕ字形磁石２０は、磁化方向が回転子１２の半径の線と一直線に並ぶように方向付けされた棒磁石２０’と取り替えられていることである。第６の好ましい実施形態のように、固定子磁石４０’、４２’で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、各固定子磁石４０’、４２’はＵ字形磁石であってもよいし、または別個の磁石で構成されてもよい。
【００６２】
図７Ａ、図８Ａ、図８Ｂ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第８の好ましい実施形態を示す。第８の好ましい実施形態は、第１の端２８と第２の端３０の間で固定子の表面６４に延び、かつ固定子４８の表面６４を第１の側５２と第２の側５４に分割する長手方向の境界線４９に垂直な一般的に弓形の断面を有する直線状固定子４８を備える。好ましくは、固定子４８の一般的に弓形の断面は凹状である。しかし、当業者は理解するであろうが、断面は凹状である必要はなく、平面または凸状でさえあってもよいが、それでもなお、本発明の趣旨と範囲内である。
【００６３】
直線状固定子４８は、一般的に円形の固定子５１とまったく同じであるが、ただ、固定子４８の表面６４が、境界線４９の方向で円形ではなく、境界線４９の方向で直線であることが違っている。
【００６４】
第８の好ましい実施形態は、第１および第２の固定子磁石４０、４２を含み（図８Ａを参照されたい）、この第１および第２の固定子磁石４０、４２の位置および向きは、円形状固定子５１の固定子磁石４０、４２の位置および向きと実質的に同じである。したがって、１対または複数の対の磁石４６が直線状固定子４８に取り付けられ、各対の固定子磁石４６が、第１の磁界を生成し、さらに、Ｎ極とＳ極を有する第１の固定子磁石４０およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石４２を備える。各第１の固定子磁石４０のＳ極は外面６４の第１の側５２にあり、第１の固定子磁石４０のＮ極が境界線４９に最も近くなっている。各第２の固定子磁石４２のＮ極は外面６４の第２の側５４にあり、各第２の固定子磁石４２のＳ極が境界線４９に最も近くなっている。隣り合う対の磁石４６の第１の固定子磁石４０のＮ極と第２の固定子磁石４２のＳ極の間の境界線４９に沿って測定された第１の磁石間距離が、第１の固定子磁石４０のＳ極と第２の固定子磁石４２のＮ極の間の境界線４９に沿って測定された第２の磁石間距離に一般的に等しいように、第１および第２の固定子磁石４０、４２は、境界線４９に沿って間隔を空けて配置されている。
【００６５】
第８の実施形態では、固定子磁石４０、４２は棒磁石であり、各第１の固定子磁石４０のＮ極および各第２の固定子磁石４２のＳ極は、直線状固定子４８の第２の端３０に向かって傾いている。また、図８Ａに示すように、各第１の磁石４０のＳ極と各第２の磁石４２のＮ極が、各回転子磁石４０、４２の反対極性の極よりも各回転子１２の周囲に近いように、固定子磁石４０、４２は、固定子５１の表面６４で方向付けされている。当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０、４２は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、各固定子磁石４０、４２はＵ字形磁石であってもよいし、または別個の磁石で構成されてもよい。
【００６６】
第８の好ましい実施形態は、また、固定子４８の境界線４９に対して一般的に平行に位置づけされた長手方向の軸を有するレール８０を含む。回転子１２およびベアリング・アセンブリ８４を備える５個の回転子アセンブリ１４は、スライド可能にレール８０に取り付けられる。
【００６７】
好ましくは、図１１Ａに示すように、ベアリング・アセンブリ８４は、レール８０にスライド可能に取り付けられ、各第１のベアリング８８のボス３７で実質的回転なしにレールに沿ってスライドするように強制されている第１のベアリング８８の対を含む。このボス３７は、レール８０の長手方向の溝３５に固定されている。第２のベアリング９０は、回転のためにボール・ベアリングで対の第１のベアリング８８に連結されている。回転子１２は、第２のベアリング９０に取り付けられる。したがって、各ベアリング・アセンブリ８４に取り付けられた回転子１２は、自由に、レール８０のまわりを回転的に振動し、固定子の第２の端３０の方向にレール８０に沿った力を発生させる。
【００６８】
好ましくは、第８の好ましい実施形態は、各ベアリング・アセンブリ８４の第１のベアリング８８を互いに連結することで各ベアリング・アセンブリ８４を互いに結び付けるクロスリンク９４を含み、それによって、各回転子１２のレール８０に沿った直線運動を互いに加え合わせる。
【００６９】
好ましくは、各回転子１２は１つまたは複数の回転子磁石２０を備え、各回転子磁石２０が第２の磁界を生成し、この第２の磁界は第１の磁界と相互作用して、回転子１２をレール８０の軸のまわりに回転的に振動させ、さらにレール８０の軸の方向の力を発生させて、モータの一方向直線原動力を与える。第８の好ましい実施形態では、各回転子１２は第４の好ましい実施形態で説明した回転子１２と実質的に同じである。したがって、各回転子磁石は、Ｎ極、Ｓ極および後部側２６を有する第１のＵ字形磁石２０を備え、このＵ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の第１の部分が、各第１の磁界と相互作用して、各回転子１２をレール８０のまわりで回転的に振動させる。第１のＵ字形磁石２０のＮ極およびＳ極に近接する第２の磁界の第２の部分は第１の磁界と相互作用して、回転子１２にレール８０の軸方向の力を発生させ、それによって、モータの一方向直線原動力が与えられる。当業者には明らかであろうが、第８の好ましい実施形態の動作は第４の好ましい実施形態のそれとまったく同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、レール８０に沿って直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第８の好ましい実施形態の動作についての説明は繰り返さない。
【００７０】
図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第９の好ましい実施形態を示す。当業者には明らかであろうが、第９の好ましい実施形態の構造および動作は第５の好ましい実施形態のそれと事実上同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第９の好ましい実施形態の構造および動作についての説明は繰り返さない。
【００７１】
図７Ｃ、図８Ｃ、図８Ｄ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第１０の好ましい実施形態を示す。当業者には明らかであろうが、第１０の好ましい実施形態の構造および動作は第６の好ましい実施形態のそれと事実上同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第１０の好ましい実施形態の動作についての説明は繰り返さない。
【００７２】
図７Ｄ、図８Ｃ、図８Ｅ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第１１の好ましい実施形態を示す。第１１の好ましい実施形態の構造および動作は第７の好ましい実施形態のそれと事実上同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第１０の好ましい実施形態の構造および動作についての説明は繰り返さない。
【００７３】
図２、図３、図１０および図１１Ｂを参照して、直線原動力を与えるモータ１０の第１２の好ましい実施形態を示す。
【００７４】
図１０に示すように、第１２の好ましい実施形態は、直線状固定子４７の第１の端２８と第２の端３０の間の固定子４７の中程に沿って延びる境界線４９’に垂直な一般的に弓形の断面を有する直線状固定子４７と、境界線４９’に対して一般的に平行な軸を有する、直線状固定子４７に連結されたレール８０’と、ベアリング・アセンブリ８４’でレール８０’に連結された回転子１２を備える１つまたは複数の回転子アセンブリ１４’と、隣り合った回転子１２のリンケージ８４’を互いに連結するクロスリンク９４’とを備える。好ましくは、固定子４７の一般的に弓形の断面は凹状であり、回転子１２の弧に一致する曲率を有する。しかし、当業者は理解するであろうが、一般的に弓形の断面は、凹状である必要はなく、平面または凸状であってもよいが、それでもなお、本発明の趣旨と範囲内である。
【００７５】
図３に示すように、直線状固定子４７は、直線状固定子４７の表面６４に配列された１つまたは複数の磁石６８を含み、各磁石６８は、境界線４９’に対してほぼ直角に向けられた磁化方向を有し、境界線４９’に対して一般的に直角に向けられた第１の磁界をもたらす。第１の磁界の大きさは、ゼロ領域７８を除いて、一般的に一様であり、このゼロ領域では、第１の磁界の大きさは実質的に減少している。第１２の好ましい実施形態の直線状固定子４７は、第１の好ましい実施形態の円形状固定子５０と事実上同じであるが、ただ違っているのは、直線状固定子５０は、電機子回転軸５８のまわりに円形ではなくて、境界線４９’の方向に直線的であることである。また、固定子４７の表面６４における磁石６８の配列およびゼロ領域７８の構造は、図３に示しかつ第１の実施形態の議論で十分に説明したように、第１の好ましい実施形態と同じである。したがって、簡潔にするために、直線状固定子４７の構造についてのより詳細な説明は繰り返さない。
【００７６】
第１２の好ましい実施形態の回転子１２各々は、レール８０’の軸と一直線に並ぶ回転軸１６を有する。各回転子１２が自由にレール８０’のまわりを回転し、かつレール８０’に沿ってスライドするように、回転子１２は、ベアリング・アセンブリ８４’でレール８０’に連結されている。好ましくは、図２に示すように、３対３２、３２、３２’のＵ字形磁石を含み、各Ｕ字形磁石が後部側２６を有し、第２の磁界を生成する。各Ｕ字形磁石２０の後部側２６に近接する第２の磁界の部分は第１の磁界と相互作用して、各回転子１２をレール８０の軸まわりに回転させる。第１２の好ましい実施形態の回転子１２は、図２で説明し上で十分に議論したように、第１の好ましい実施形態の回転子と同じである。したがって、簡潔にするために、回転子１２の詳細な説明は繰り返さない。
【００７７】
図１１Ｂに示すように、レール８０’は、レール８０’の周囲を回って走っている所定のピッチ（すなわち、回転数／単位長さ）の螺旋溝８６を有する。ベアリング・アセンブリ８４’は、各回転子１２を螺旋溝８６に連結し、レール８０’のまわりの各回転子１２の回転運動をレール８０’に沿った直線運動に変換する。図１１Ｂに示すように、ベアリング・アセンブリ８４’は、レール８０’に取り付けられ、かつ実質的に回転することなくレール８０’に沿ってスライドするように強制された対の第１のベアリング８８’と、回転子１２を受け入れるために第１のベアリング８８’の外面に取り付けられた第２のベアリング９０’とを備える。好ましくは、各第１のベアリング８８’はボス３７を有し、このボス３７は、第２のベアリング９０’が第１のベアリング８８’上で回転するときに各第１のベアリング８８’が回転することなくレール８０’の上をスライドするように、長手方向の溝３５に係合する。当業者は理解するであろうが、たとえばレール８０’の断面を扁円にするように、第１のベアリング８８’をレール８０’に固定する他の方法が使用されてもよい。
【００７８】
第１の好ましい実施形態のように、回転子１２の完全な回転ごとに回転子１２の各Ｕ字形磁石２０の後部が１つのゼロ領域７８を通過するようになる速度で、各回転子１２は回転しなければならない。したがって、レール８０’の螺旋溝８６の所定のピッチは、次式に等しいのが好ましい。
【００７９】
Ｐｇ＝（１／Ｎｒ）×Ｐｒ （３）
ここで、
Ｐｒ＝ゼロ領域７８のピッチ（ゼロ領域／単位長）、
Ｎｒ＝回転子１２のＵ字形磁石（または、隣接Ｕ字形磁石のグループ）の数、および
Ｐｓ＝螺旋溝８６のピッチ（回転数／単位長）。
【００８０】
好ましくは、各ゼロ領域７８に対応する螺旋溝８６の部分は、溝８６の所定のピッチよりも大きな瞬間ピッチを有し、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”のうちの各１つがゼロ領域７８の１つを通過するときに各回転子１２の角速度を高くする。しかし、当業者は理解するであろうが、モータ１０が原動力を与えるためにより大きな瞬間ピッチを設けることは必要ではない。
【００８１】
上で説明したように、クロスリンク９４’は隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’を互いに連結する。図１０に示すように、クロスリンク９４’は、各ベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’を隣り合うベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’に連結するので、その結果、すべての回転子アセンブリ１４’の直線運動は互いに加え合わされてモータ１０の一方向直線原動力を与える。
【００８２】
前に述べたように、モータ１０の第１の好ましい実施形態は単一のゼロ領域７８および５個の回転子１２を備え、各回転子１２が３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を有する。好ましくは、回転子１２はレール８０’に沿って一様に間隔を空けて配置され、さらに、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、各回転子１２の周囲に一様に間隔を空けて配置される。さらに、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、各回転子１２に対して回転子１２の１回転の５分の１だけ段階的に調整されているので、すべての回転子１２のＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は実質的に一様な割合でゼロ領域７８を通過して、第１の磁界と回転子１２の第２の磁界の間のほぼ連続的な相互作用を実現し、結果として、回転子アセンブリ１４’を固定子４７の第２の端に向かってほぼ連続的に動かすことになる。当業者は理解するであろうが、モータ１０が与える原動力は、回転子１２の数および各回転子１２のＵ字形磁石２０の数に比例する。したがって、本発明の回転子１２の数および磁石２０の対３２、３２’、３２”の数は、５個の回転子１２および３対３２のＵ字形磁石２０に限定されない。また、ゼロ領域の数も１つに限定されない。Ｕ字形磁石２０およびゼロ領域７８の数は、式３で設定される規則への遵守によってのみ制限される。
【００８３】
図２、図１１Ｂ、図１２および図１３を参照して、レール取付け棒７６で支持され、長手方向の軸６５を有するレール８０’を備えるモータ１０の第１３の好ましい実施形態を示す。所定のピッチを有する螺旋溝８６がレール８０の周囲を走っている。
【００８４】
第１３の好ましい実施形態は、また、５個の回転子１２の各々に取り付けられた３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０に対応してレール８０’を同心円状に囲繞する３個の螺旋状固定子８２ａ、８２ｂ、８２ｃ（８２）を含む。好ましくは、第１の螺旋状固定子８２は、溝８６の所定のピッチと同じピッチ、およびレール８０’の軸６５に対して一般的に平行な長手方向の軸を有する。各回転子１２の半径の線と一直線に並ぶ磁化方向を有する複数の第１の固定子磁石１１が、各第１の螺旋状固定子８２に沿って間隔を空けて配置され、第１の固定子磁石１１が第１の磁界を生成する。
【００８５】
第１３の好ましい実施形態は、さらに、レール８０’の軸６５に沿って第１の螺旋固定子８２’と交互になり、かつ溝８６の所定のピッチを有する複数の第２の螺旋状固定子８２ａ’、８２ｂ’、８２ｃ’（８２’）を含む。回転子１２の半径の線と一直線に並ぶ磁化方向を有し、かつ第１の螺旋状固定子８２の各々に取り付けられた第１の固定子磁石１１と方向が反対の磁化方向を有する複数の第２の固定子磁石１１’が、各第２の螺旋状固定子８２’に取り付けられている。第２の螺旋状固定子８２’が第１の螺旋状固定子８２の中程に位置づけられている結果として、各回転子１２がレール８０’の軸６５のまわりを回転し、かつレール８０’に沿ってスライドするときに、各回転子磁石の対３２、３２’、３２”のほぼ中間にある点は第２の螺旋状固定子８２’の１つにぴったりになる。
【００８６】
第１３の好ましい実施形態は、また、レール８０’の長手方向の軸６５と一般的に合わせられた回転軸１６を有する５個の回転子１２（はっきりさせるために、３個だけを示す）を含む。各回転子１２は、回転子１２が自由にレール８０’の軸６５のまわりを回転しかつレール８０’に沿ってスライドするように、ベアリング・アセンブリ８４’でレール８０’に連結される。好ましくは、各回転子１２は３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０を含み、各Ｕ字形磁石２０が第２の磁界を生成し、対のＵ字形磁石２０の後部２６に近接するその第２の磁界の部分が、各第１の固定子磁石の第１の磁界と相互作用して、各回転子１２をレール８０’の軸６５のまわりに回転させる。
【００８７】
ベアリング・アセンブリ８４’（図１１Ｂおよび図１２に詳細に示す）は、各回転子１２をレール８０の周囲の螺旋溝８６に連結する。ベアリング・アセンブリ８４’は第１２の好ましい実施形態で説明したベアリング・アセンブリ８４’に似ているが、ただ違うのは、ベアリング・アセンブリ８４’がレール８０’に沿って移動するときに、ベアリング・アセンブリ８４’がレール取付け棒７６を通り過ぎることができるようにする、第１のベアリング８８’および第２のベアリング９０’の開口だけである。
【００８８】
第１３の好ましい実施形態は、リニア・モータまたは回転モータとして組み立てることができる。リニア・モータの場合、レール８０’および各螺旋状固定子８２の軸は実質的にまっすぐである。レール８０’は、レール８０’に沿ってところどころに配置されたレール取付け棒７６でベース１８に支持されている。棒７６は、レール８０’に沿ってところどころに位置し、そこでは、回転子１２の回転によって、第１および第２のベアリング８８’、９０’の開口が取付け棒７６に対応するように向きを合わせられる。各螺旋状固定子８２ａ、８２ｂ、８２ｃは、固定子取付け棒７５でベースに支持される。各ベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’を隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’に連結するクロスリンク９４’で、回転子１２は互いに連結される。このようにして、各回転子アセンブリ１４’の回転運動は互いに加え合わされて、リニア・モータの直線原動力を与える。
【００８９】
また、第１３の好ましい実施形態は、図１４に示すように回転モータ１０として組み立てることができる。この場合、レール８０’および螺旋状固定子８２の軸は円形状に構成される。円形状に構成されたモータ１０は、レール８０’の周囲内の中心にあるように位置づけされた電機子７０を含む。電機子７０は、モータのベース１８内に回転するように連結された電機子回転軸５８のまわりを回転し、このベース１８に、また、レール８０’が取付け棒７６（図示しない）で取り付けられている。レール８０の半径のところで測定された第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’のピッチは、螺旋溝８６の所定のピッチに等しいのが好ましい。電機子７０は、電機子ストラット７１で各ベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８（図１１Ｂを参照されたい）に固定的に取り付けられる。これによって、各固定子アセンブリ１４の回転原動力は互いに加え合わされる。電機子ストラット７１が第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’とぶつからないようにするために、第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’は、電機子回転軸５８の方向に開口を有するように作られる。
【００９０】
好ましくは、複数の第１の固定子磁石１１が各第１の螺旋状固定子８２ａ、８２ｂ、８２ｃに取り付けられ、各固定子磁石１１は回転子１２の半径の線と一直線に並ぶ磁化方向を有する。好ましくは、第１の螺旋状固定子８２はレール８０’の長手方向の軸６５に沿って一様に間隔を空けて配置され、各第１の螺旋状固定子８２が複数の磁石の対３２、３２’、３２”の１つに対応している。好ましくは、回転子１２がレール８０の軸６５のまわりを回転しかつレール８０’に沿ってスライドするように回転子磁石の対３２、３２’、３２”の１つが対応する第１の螺旋状固定子８２の１つに適切であるように、各回転子１２は、レール８０’に位置づけされる。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２が回転力を発生させるために回転するように、回転子磁石の対３２、３２’、３２”は各螺旋状固定子にちょうど適切である必要はない。
【００９１】
もしくは、当業者は理解するであろうが、モータ１０は第２の螺旋状固定子８２’なしで組み立てることができる。最も簡単な場合は、モータ１０は単一の第１の螺旋状固定子８２と、第２の磁界を生成する単一のＵ字形磁石２０を備える単一の回転子１２とだけを備えてもよい。単一の回転子１２は、Ｕ字形回転子磁石２０が単一の第１の螺旋状固定子８２に常に適切であるように、レール８０’の溝８６に位置づけされるのが好ましい。結果として、Ｕ字形回転子磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分が、螺旋状固定子８２に取り付けられた各第１の固定子磁石１１”によって生成される第１の磁界と相互作用して、回転子１２をレール８０の軸６５のまわりに回転させ、かつレール８０’に沿ってスライドさせる。好ましくは、第１の固定子８２の単一の第１の固定子８２のセットだけが使用される場合、各第１の固定子磁石１１”は、回転子１２の面内にありかつ回転子１２の半径の線に対して一般的に垂直であるように方向付けされた磁化方向を有する。第１の固定子磁石１１の１つの極が回転子磁石２０にちょうど適切であるときに、その反対極性の極が回転子１２のＵ字形磁石２０から等しい間隔を空けるように、第１の固定子磁石１１”のＮ極とＳ極は間隔を空けて配置されるのが好ましい。当業者は理解するであろうが、複数のＵ字形回転子磁石および対応する第１の螺旋状固定子が使用されてもよい。さらに、当業者は理解するであろうが、回転子磁石２０と固定子磁石１１の他の構成が可能であり、そのすべては、Ｕ字形回転子磁石２０の後部２６に近接する磁界の新規な属性に依拠している。たとえば、回転子１２の半径の線に垂直な前述の固定子磁石１１”は、間隔を空けて配置された２個の別個の棒磁石であり、この２個の磁石の各々の磁化が、回転子の半径の線と一直線に並び、かつ反対の磁化方向を有してもよい。
【００９２】
図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して、モータ１０の第１４の好ましい実施形態を示す。第１４の実施形態は第１３の好ましい実施形態と構造が同じであるが、ただ違っているのは、固定子が、第１３の実施形態の第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’の代わりに、複数の第１のリブ７７ａ、７７ｂ、７７ｃ（７７）および第２のリブ７７ａ’、７７ｂ’７７ｃ’（７７’）を備えることである。螺旋状固定子８２、８２’の代わりにリブ７７、７７’を使うことで、電機子７０の回転子１２への取付けが簡単になる。当業者は理解するであろうが、リブ７７、７７’の長さは４５度程度の小さなものから最高で２６５度まで変化し、モータ１０の原動力はリブの長さに比例する。
【００９３】
好ましくは、第１および第２のリブ７７、７７’は、レール８０’の所定のピッチに一致するピッチおよび間隔を有する。さらに、第１および第２の固定子磁石１１、１１’およびＵ字形回転子磁石２０の向きは第１３の実施形態とまったく同じである。したがって、第１４の実施形態の動作は第１３の実施形態のそれとまったく同じであり、簡潔にするために、ここでは繰り返さない。
【００９４】
図５、図１６および図１７を参照して、長手方向の軸６５と、レール８０”の周囲を走っている所定の周期の一般的に正弦状の溝８５とを有するレール８０”備えるモータ１０の第１５の好ましい実施形態を示す。
【００９５】
好ましくは、第１５の好ましい実施形態は、レール８０”のまわりに円形状に配列された３個の一般的にまったく同じ固定子５０”を含む。各固定子５０”は、レール８０”に面しかつレール８０”の軸６５から一般的に等距離でこの軸に平行に配置された表面６４を有する。図５および図１７に示すように、各固定子５０”は、一般的に弓形の断面およびこの断面に垂直でかつ表面６４のほぼ中間点に位置づけられた長手方向の境界線４９を有する。
【００９６】
複数の固定子磁石６８”が、第１の磁界を生成する固定子５０”の表面６４に取り付けられる。固定子磁石６８”は、境界線４９のまわりに正弦波パターンで表面６４に配置される。正弦波パターンは、境界線４９に沿って所定の周期および所定の最大（ピーク）振幅を有する。レール８０”および固定子５０”の長手方向の境界線が一直線である場合、正弦曲線の周期はレール８０の溝８５の周期に等しいのが好ましい。
【００９７】
正弦波パターンは、また、複数の第１と第２の交互になる領域に分割され、交互になる領域の間の境界は正弦曲線の各最大（ピーク）振幅のところに存在する。各第１の領域の第１の磁界の方向が各第２の領域の第１の磁界の方向と反対であるように、固定子磁石６８”の磁化方向は、第１の部分と第２の部分で反対である。好ましくは、固定子磁石６８”の磁化方向は回転子１２の半径の線に対して一般的に垂直である。もしくは、固定子磁石６８”の磁化方向は回転子１２の半径の線と一般的に位置合わせされてもよい。さらに、当業者には明らかであろうが、第１の磁界は複数の棒磁石で形成される必要はなく、第１の磁界が境界線４９から正弦的に変位されておりかつ正弦曲線のピーク間で交互に反対方向になるように、単一の磁石で形成されてもよい。さらに、当業者は理解するであろうが、第１の磁界の変位は正確に正弦状である必要はない。たとえば、変位は、本発明の趣旨と範囲のうちで、鋸の歯の形かプラスとマイナスの一定振幅値の部分を有する形であってもよい。
【００９８】
好ましくは、第１５の好ましい実施形態は、５個の回転子１２を含み、その各回転子１２はレール８０”の軸と位置合せされた軸１６を有する。各回転子１２は、回転子１２が自由にレール６５の軸まわりを回転しかつレール８０”に沿ってスライドするように、ベアリング・アセンブリ８４’によってレール８０”に連結される。好ましくは、各回転子１２は３対のＵ字形磁石対３２、３２’、３２”を含み、各対が２個のＵ字形磁石２０を備える。各Ｕ字形磁石２０は後部側を有し、第２の磁界を生成する。少なくとも１つの回転子アセンブリ１４が回転軸１６のまわりを回転するように各Ｕ字形磁石２０の後部２６が正弦波パターンの第１および第２の部分に適切であるように、Ｕ字形磁石対３２、３２’、３２”の各々は、各回転子１２に位置づけされる。ここで、各Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分の対応する固定子５０”の第１の磁界との相互作用によって、少なくとも１つの回転子１２がレール８０”の軸６５のまわりを回転的に振動するようになる。当業者は理解するであろうが、Ｕ字形磁石の３対３２、３２’、３２”を備えることは必須ではない。たとえば、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置されたＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石のグループ）の数は、ただ単に単一Ｕ字形磁石２０から変化し、最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限される磁石の数まで変化することができる。さらに、磁石のグループ３２の隣接Ｕ字形磁石２０の数は、また、１から最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限される磁石の数までに及ぶことができる。好ましくは、固定子５０”の数はＵ字形磁石の対３２、３２’、３２”の数に等しい。しかし、当業者は理解するであろうが、固定子５０”の数は３個に限定されることはなく、１から上の範囲の任意の数であってもよい。この場合、固定子５０”の数はＵ字形磁石の対３２、３２’、３２”の数に等しいことが好ましい。
【００９９】
図１６に示すように、ベアリング・アセンブリ８４’は、ボス９２（図１１Ｂに示す）でレール８０’の正弦状溝８５をなぞることで、レールのまわりの少なくとも１つの回転子１２の振動運動をレール８０’に沿った一方向直線運動に変換する。クロスリンク９４は隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’を互いに連結して、レールに沿った各回転子アセンブリ１４’の直線運動を一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わせる。ベアリング・アセンブリ８４’およびクロスリンク９４の構造、は図１１Ｂおよび図１２に示す。その動作は、第１２の実施形態で説明したリンケージ８４’およびクロスリンク９４’とまったく同じである。したがって、リンケージ８４’およびクロスリンク９４の詳細な説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１００】
他の態様では、第１５の好ましい実施形態は、また、第１４の実施形態のそれと同様な円形配列に構成することができる。第１５の好ましい実施形態では、図１４に示す螺旋状固定子８２’が、固定子１２のまわりに間隔を空けて配置された１つまたは複数の弓形固定子５０”と取り替えられる。この場合、回転子１２がレール８０”に沿ってスライドするときに、回転子１２のＵ字形磁石２０が第１および第２の部分に対して依然として適切であるようにするために、固定子磁石の正弦波パターンの周期は、それぞれの固定子５０”の表面６４の電機子回転軸５８からの距離に従って調節される。したがって、直線の実施形態の場合と同じである第１５の実施形態の円形配列のそれらの要素の説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１０１】
図４、図１８および図１９を参照して、一方向原動力を与えるモータ１０の第１６の好ましい実施形態を示し、このモータは、長手方向の軸６５、およびレール８０の周囲を走る所定のピッチの螺旋溝８６を有するレール８０”を備える。
【０１０２】
好ましくは、第１６の好ましい実施形態は、さらに、３個の一般的にまったく同じである固定子５０’を含み、各固定子５０’は、レール８０の軸６５から一般的に等距離でかつこの軸に平行に配置された表面６４を有する。各固定子５０’は、表面６４のほぼ中間点に位置する長手方向の境界線４９を有する。好ましくは、複数の固定子磁石６８’が固定子５０’の表面に取り付けられ、第１の磁界を生成する。この複数の固定子磁石６８’は、境界線４９に平行な磁気軸まわりを回転する磁化方向を有する。レール８０”および固定子５０’の長手方向の境界線４９が一直線である場合、固定子磁石６８’の回転のピッチはレール８０の螺旋溝８６の所定のピッチに等しいのが好ましい。
【０１０３】
第１６の実施形態はさらに５個の回転子１２を含み、各回転子１２がレール８０の軸６５と位置合せされた回転軸１６を有する。回転子１２が自由にレール８０の軸６５のまわりを回転しかつレール８０に沿ってスライドするように、各回転子１２はレール８０に連結される。各回転子１２は、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置された３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０を含み、各Ｕ字形磁石２０は第２の磁界を生成する。Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分が複数の固定子磁石６８’で生成される第１の磁界と相互作用して、各回転子１２を回転子軸１６のまわりに回転させるように、Ｕ字形磁石２０は各回転子１２に位置づけされる。当業者は理解するであろうが、ちょうど３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石を備えることは必須ではない。たとえば、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置されたＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石のグループ）の数は、ただ単に単一Ｕ字形磁石２０から変化し、最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限されるＵ字形磁石２０の数まで変化することができる。さらに、磁石のグループ３２の隣接Ｕ字形磁石２０の数は、また、１から最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限される磁石の数までに及ぶことができる。
【０１０４】
第１６の実施形態は、また、各回転子１２を螺旋溝８６に連結するベアリング・アセンブリ８４’を含み、このベアリング・アセンブリ８４’は、レール８０’のまわりの各回転子１２の回転運動をレール８０’に沿った一方向直線運動に変換する。クロスリンク９４は隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’を互いに連結して、レール８０’に沿った各回転子アセンブリ１４’の直線運動を一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わせる。ベアリング・アセンブリ８４’およびクロスリンク９４の構造は図１１Ｂおよび図１２に示し、これは、第１２の実施形態で説明したベアリング・アセンブリ８４’およびクロスリンク９４とまったく同じである。したがって、リンケージ８４およびクロスリンク９４の詳細な説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１０５】
第１６の好ましい実施形態の他の態様では、モータ１０は、図１４に示すように、第１４の実施形態のそれと同様な円形配列に構成することができるが、ただ違っているのは、図１４に示す螺旋状固定子８２’が回転子１２のまわりに間隔を空けて配置された１つまたは複数の固定子５０’と取り替えられることである。この場合、回転子１２がレール８０’の軸６５のまわりを回転しかつレール８０’に沿ってスライドするときに、回転子１２のＵ字形磁石２０が複数の固定子磁石６８’と依然として位置合せされているようにするために、複数の固定子磁石６８’の回転のピッチは、それぞれの固定子５０’の表面６４の電機子回転軸５８からの距離に従って調節される。したがって、直線構成の場合と同じである第１６の実施形態の円形配列のそれらの要素の説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１０６】
当業者は理解するであろうが、広い発明の概念から逸脱することなしに上記の実施形態に変更を加えることができる。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の趣旨と範囲内の修正物を含む意図である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
一方向原動力を与えるモータの第１の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１Ｂ】
このモータの第２の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１Ｃ】
このモータの第３の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図２】
３対のＵ字形磁石を備える回転子を示す模式的な平面図である。
【図３】
説明を簡単にするために平らに配置された、ただ１つのゼロ領域を除いて一様磁界を生成する複数の固定子磁石を有する固定子を示す模式的な平面図である。
【図４】
説明を簡単にするために平らに配置された、磁界軸まわりに回転する複数の固定子磁石を有する固定子を示す模式的な平面図である。
【図５】
説明を簡単にするために平らに配置された、境界線から正弦的に変位されている複数の固定子磁石を有する固定子を示す模式的な平面図である。
【図６】
本モータの第４から第７までの好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図７Ａ】
本モータの第４の好ましい実施形態および第８の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図７Ｂ】
本モータの第５の好ましい実施形態および第９の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図７Ｃ】
本モータの第６の好ましい実施形態および第１０の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図７Ｄ】
本モータの第７の好ましい実施形態および第１１の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図８Ａ】
本モータの第４、第５、第８および第９の好ましい実施形態で使用される固定子を示す模式的な平面図である。
【図８Ｂ】
線８Ｂ−８Ｂに沿った、図８Ａに示す固定子の断面を示す模式的な図である。
【図８Ｃ】
本モータの第６および第１０の好ましい実施形態で使用される固定子を示す模式的な平面図である。
【図８Ｄ】
図７Ｃに示す回転子に関して示す線８Ｄ−８Ｄに沿った図８Ｃに示す固定子を示す模式的な正面図である。
【図８Ｅ】
図７Ｄに示す回転子に関して示す代替固定子を示す模式的な正面図である。
【図９】
本モータの第８から第１１までの好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１０】
本モータの第１２の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１１Ａ】
第８から第１１までの好ましい実施形態で使用される回転子アセンブリを示す平面図である。
【図１１Ｂ】
第１２から第１６までの好ましい実施形態で使用される回転子アセンブリを示す平面図である。
【図１２】
さらにレール取付け棒を含んだ、図１１Ｂに示す回転子アセンブリを示す端面図である。
【図１３】
本モータの第１３の好ましい実施形態を示す正面図である。
【図１４】
第１３の好ましい実施形態の回転構成を示す平面図である。
【図１５Ａ】
間隔を空けて配置されたリブを使用する第１４の好ましい実施形態の部分を示す正面図である。
【図１５Ｂ】
図１５Ａに示す第１４の実施形態を示す端面図である。
【図１６】
本モータの第１５の好ましい実施形態の部分を示す上面図である。
【図１７】
図１６に示す第１５の好ましい実施形態を示す端面図である。
【図１８】
本モータの第１６の好ましい実施形態の部分を示す上面図である。
【図１９】
図１８に示す本モータの第１６の好ましい実施形態を示す端面図である。
この発明は、ダイナモ電気モータ構造に関し、より詳細には、回転永久磁石モータおよびリニア永久磁石モータに関する。
【０００１】
従来の電気モータは、磁界の相互作用によって、回転運動か直線運動かいずれかをもたらす力を生成する。回転力を与える従来の電気モータの磁界は、固定子（すなわち、モータの固定部）か回転子（すなわち、回転部）または固定子と回転子の両方の導体に外部供給電流を流すことで生成される。モータの回転力は、直流モータのように異なる導体に電流を切り換えるか、または交流モータのように電流の極性を逆転することによって電流の方向を転換することで形成される回転磁界から生じる。
【０００２】
よく知られているように、強磁性体として知られている材料には、かつて付勢された磁界を生成することもできる種類もある。高保磁力を有する強磁性体は永久磁石として知られている。永久磁石は、有限な量のエネルギーを貯蔵し、貯蔵されたエネルギーが消耗するまで実質的な磁界を生成する能力を維持することができる。
【０００３】
モータの固定子部かモータの回転子部かいずれかに永久磁石を用いる電気モータがある。これらのモータは、磁界（このモータでは永久磁石で生成される）を生成するための電流伝達導体が不要であるので、モータで出力されるパワー量にしてはサイズを小さくすることが可能である。しかし、これらの従来の永久磁石モータは、依然として、回転磁界を生成するために外部電力源を必要とする。
【０００４】
また、固定子および回転子の両方に永久磁石を使用する永久磁石モータも開発されている。たとえば、米国特許第４，５９８，２２１号には、外部動力源に依拠して、相互作用する固定子磁界に対して９０度だけ回転子の磁界を回転させて、回転子磁石と固定子磁石の間の望ましくない効果を生じる磁気的な反発力および引力をなくす永久磁石モータが開示されている。他の例では、米国特許第４，８８２，５０９号に、外部動力源に依拠して、引力または反発力でモータの力が弱くなる時に、回転子磁石と固定子磁石とを結合させないシールドを設けた永久磁石モータが開示されている。
【０００５】
モータ動作が必要であり、かつ外部電力源が利用できない例が多くある。したがって、永久磁石に貯蔵されたエネルギーだけに依拠したモータが有用である。
【０００６】
（発明の簡単な概要）
簡単に述べると、本発明は、永久磁石モータで使用され、回転子軸まわりの回転子の回転によって原動力を与えるための回転子を備える。本回転子は、後部側を有し第１の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を備える。回転子軸まわりの回転子の回転は、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第１の磁界の部分の、固定の第２の磁界との相互作用によって生じる。
【０００７】
本発明の他の態様は、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって原動力を与える回転子を備える。本回転子は、Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石であって、第１の磁界を生成する第１のＵ字形磁石と、Ｎ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石であって、この第２のＵ字形磁石のＳ極が第１のＵ字形磁石のＮ極に隣接するものである第２のＵ字形磁石と、Ｎ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石であって、この第３のＵ字形磁石のＮ極が第１のＵ字形磁石のＳ極に隣接するものである第２のＵ字形磁石とを備える。第１のＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第１のＵ字形磁石によって生成される第１の磁界の部分が、固定の第４の磁界と相互作用して、回転子を回転させる。第２のＵ字形磁石のＮ極で生成される第２の磁界および第３のＵ字形磁石のＳ極で生成される第３の磁界が、第４の磁界と相互作用して、回転子を回転子軸の方向に並進させる。
【０００８】
本発明のさらに他の態様は、回転子軸、および回転子の面内にあり回転子軸と交差するスラスタ軸を含む回転子を備える。本回転子は、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって、原動力を与える。本回転子は、Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石であって、このＮ極およびＳ極がスラスタ軸と一般的に一直線に並ぶものであり、第１の磁界を生成するものである第１のＵ字形磁石と、スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石であって、第１のＵ字形磁石のＮ極のすぐ近くでかつこれから間隔を空けて配置された第１のスラスタ磁石と、スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第２のスラスタ磁石であって、第１のＵ字形磁石のＳ極のすぐ近くでかつこれから間隔を空けて配置された第２のスラスタ磁石とを備え、第１のＵ字形磁石は第１と第２のスラスタ磁石の間におかれている。第１のＵ字形磁石の後部側にすぐ近接する第１のＵ字形磁石で生成される第１の磁界の部分が、固定の第４の磁界と相互作用して回転子を回転させ、第１のスラスタ磁石で生成される第２の磁界および第２のスラスタ磁石で生成される第３の磁界がそれぞれ、固定の第５の磁界と相互作用して回転子を回転子軸の方向に並進させる。
【０００９】
本発明の他の態様は、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって原動力を与える回転子を備える。本回転子は第１の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を有し、この第１の磁界は少なくとも１つの固定Ｕ字形磁石と相互作用する少なくとも１つの回転子磁石で生成され、この少なくとも１つのＵ字形磁石は後部側を有し第２の磁界を生成する。本回転子の回転原動力および並進原動力は、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の、第１の磁界との相互作用によって与えられる。
【００１０】
本発明のさらに他の態様は、一方向回転原動力を与えるモータを備える。本モータは、回転子軸、外面、および外面のほぼ中間点にある円周方向の境界線を有する一般的に円形の固定子と、固定の外面に取り付けられた少なくとも１つの固定子磁石であって、固定子軸のまわりに一般的に円形の配列で配列され、第１の磁界を生成するものである少なくとも１つの固定子磁石と、固定子にそれと一緒に回転するように取り付けられた電機子であって固定子軸に平行な軸を有する電機子と、電機子から間隔を空けて配置され、かつ少なくとも１つの回転子軸まわりを回転するために軸で電機子に結合された少なくとも１つの回転子であって、電機子の軸と一般的に位置合せされた面内で回転するものであり、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を含むものである少なくとも１つの回転磁石と、この少なくとも１つの回転子磁石で生成される第２の磁界が第１の磁界と相互作用して少なくとも１つの回転子を回転子軸まわりに回転させるものであり、少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するときに、少なくとも１つの回転子を固定子に駆動的に連結して電機子を電機子軸まわりに回転させ、それによって、モータの一方向回転原動力を与えるリンケージ・アセンブリとを含む。
【００１１】
他の態様では、本発明は一方向回転原動力を与えるモータに向けられる。本モータは、軸、外面、および外面のまわりの円周方向の境界線を有する一般的に円形の固定子を備える。この境界線は固定子軸まわりに所定の方向を有しかつ外面の第１の側と外面の第２の側を分離する。この外面に、第１の磁界を生成する少なくとも一対の固定子磁石が取り付けられ、この少なくとも一対の磁石はＮ極とＳ極を有する第１の固定子磁石およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石を備え、第１の固定子磁石のＳ極は外面の第１の側に位置づけされ第１の固定子磁石のＮ極が境界線に最も近いところにあり、第２の固定子磁石のＮ極は外面の第２の側に位置づけされ第２の固定子磁石のＳ極が境界線に最も近いところにあり、さらに、第１の固定子磁石のＮ極と少なくとも一対の固定子磁石の隣り合う対の第２の固定子磁石のＳ極の間の境界線に沿って測定された第１の磁石間距離が第１の固定子磁石のＳ極と第２の固定子磁石のＮ極の間の境界線に沿って測定された第２の磁石間距離に一般的に等しいように、この少なくとも一対の固定子磁石は、境界線に沿って間隔を空けて配置される。本モータは、さらに、固定子に取り付けられた電機子であって、固定子軸に平行な軸を有し固定子と一緒に回転するために固定子に取り付けられている電機子と、電機子に取り付けられた少なくとも１つの回転子であって、電機子から間隔を空けて配置され少なくとも１つの回転子の軸まわりを回転するために軸で電機子に結合され、電機子軸と一般的に位置合せされた面内で回転し、少なくとも１つの回転子磁石を備える少なくとも１つの回転子とを備える。この少なくとも１つの回転子磁石が第２の磁界を生成し、この第２の磁界が少なくとも１つの第１の磁界と相互作用して、少なくとも１つの回転子が少なくとも１つの回転子の軸まわりを回転的に振動しさらに回転子軸の方向の力を生成するようにし、それによって、電機子が電機子軸まわりを所定の方向に回転して、モータの一方向回転原動力を与えるようになる。
【００１２】
さらに他の態様では、本発明は一方向直線原動力を与えるモータに向けられる。本モータは、一般的に弓形の断面および、固定子の第１の端と第２の端の間の固定子の表面のほぼ中間点に沿って延びる断面に垂直な長手方向境界線を有する直線固定子であって、第１の端と第２の端の間に配置された少なくとも１つの磁石を含む直線固定子と、この少なくとも１つの磁石は境界線に対してほぼ直角の磁化方向を有しさらに第１の磁界を生成し、この第１の磁界の大きさは第１の磁界が実質的に減少している所定数のゼロ領域を除いて境界線に沿って一般的に一様であり、この固定子に連結されたレールであって境界線に対して一般的に平行な長手方向の軸およびレールの周囲を走っている所定のピッチの螺旋溝を有するレールと、レールの軸と位置合せされた回転子軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、後部側を有し第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含む少なくとも１つの回転子と、この少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分は少なくとも１つの第１の磁界と相互作用して回転子がレールの軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子を螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであってレールの軸まわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った直線運動に変換するベアリング・アセンブリと、第１の少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクとを含み、それによって、第１の少なくとも１つの回転子および第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動を一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わせる。
【００１３】
なお他の態様では、本発明は一方向原動力を与えるモータに向けられる。本モータは、長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定のピッチの少なくとも１つの螺旋溝を有するレールと、レールを同心円的に取り巻く少なくとも１つの第１の螺旋状固定子であって、所定のピッチの溝および、レールの軸に対して一般的に平行な長手方向の軸を有し、第１の磁界を生成する少なくとも１つの第１の固定子磁石が取り付けられている少なくとも１つの第１の螺旋状固定子と、レールの軸と一般的に位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を備える少なくとも１つの回転子と、この第２の磁界は少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される第１の磁界と相互作用して少なくとも１つの回転子がレールの軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子をレールの周囲の螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを含む。
【００１４】
本発明のさらに他の態様は、一方向原動力を与えるモータを対象とし、このモータは、長手方向の軸およびレールのまわりを走っている所定のピッチの螺旋溝を有するレールと、複数の不連続な間隔を空けて配置された第１のリブを備える少なくとも１つの第１の螺旋状固定子と、この各第１のリブはレールから一般的に一様な距離でレールを部分的に囲繞するものであり、この第１の螺旋状固定子は所定のピッチの溝およびレールと一般的に位置合せされた長手方向の軸を有するものであり、少なくとも１つの第１の固定子磁石が各リブに取り付けられ、各第１の固定子磁石が第１の磁界を生成するものであり、レールの軸と一般的に位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を備える少なくとも１つの回転子と、この第２の磁界は少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される第１の磁界と相互作用して少なくとも１つの回転子がレールの軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子をレールのまわりの螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを備える。
【００１５】
本発明はさらに一方向原動力を与えるモータを対象とし、このモータは、長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定の周期を有する一般的に正弦状の溝を有するレールと、一般的に弓形の断面および少なくとも１つの固定子の表面のほぼ中間点に位置する断面に垂直な長手方向境界線を有する少なくとも１つの固定子と、この少なくとも１つの固定子の表面はレールの軸から一般的に等距離でかつこの軸に対して平行に配置されるものであり、少なくとも１つの固定子の表面に取り付けられた第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石であって、境界線から正弦的に変位された磁化を有する少なくとも１つの固定子磁石と、この正弦曲線は所定の周期と所定の最大振幅を有しかつ複数の交互になる第１および第２の領域に分割され、この交互になる第１と第２の領域の境界は正弦曲線の最大振幅のところに存在するものであり、この少なくとも１つの固定子磁石の磁化方向は第１と第２の部分で方向が反対になっているものであり、レールの軸と位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸の周りを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、後部側を有し第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含む少なくとも１つの回転子と、この少なくとも１つのＵ字形磁石は、少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するように少なくとも１つのＵ字形磁石の後部側が回転子の第１および第２の部分に適切であるように、少なくとも１つの回転子に位置づけされるものであり、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用によって少なくとも１つの回転子がレールの軸まわりを回転的に振動するようになり、少なくとも１つの回転子をレールのまわりの正弦状溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の振動運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを備える。
【００１６】
また、本発明は一方向原動力を与えるモータを対象とし、このモータは、長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定のピッチを有する螺旋溝を有するレールと、少なくとも１つの固定子の表面のほぼ中間点に位置する長手方向の境界線を有する少なくとも１つの固定子と、この少なくとも１つの固定子の表面はレールの軸から一般的に等距離でかつこの軸に平行に配置されるものであり、少なくとも１つの固定子の表面に取り付けられた少なくとも１つの固定子磁石であって、境界線に平行な磁気軸まわりを所定のピッチで回転する磁化方向を有し、磁気軸に沿って実質的に一様な大きさを有し少なくとも１つの固定子磁石の回転の所定ピッチで磁気軸の周りを回転する第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石と、レールの軸と位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含む少なくとも１つの回転子と、この少なくとも１つのＵ字形磁石は、この少なくとも１つのＵ字形磁石の後部側にすぐ近接する第２の磁界の部分が少なくとも１つの固定子磁石の第１の磁界と相互作用して、少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するようにするものであり、少なくとも１つの回転子を螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリとを備える。
【００１７】
前述の概要ならびに次の発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面に関連して読まれるときに、より適切に理解されるであろう。本発明を説明するために、現在好ましい実施形態を図面に示す。しかし、理解すべきことであるが、本発明は、図示の正確な配列および手段に限定されない。
【００１８】
（発明の詳細な説明）
当業者は理解するであろうが、広い発明の概念から逸脱することなしに上述の実施形態に変更が加えられてもよい。したがって、理解されることであるが、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の趣旨と範囲のうちの修正物を対象に含む意図である。また、理解されるべきことであるが、要素を定義するために特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」および「ｔｈｅ」は、要素の数についての制限なしに単一要素または複数の要素を意味することができる。
【００１９】
永久磁石は引力特性と反発力特性とを同時に生じることから、実用的な永久磁石モータを組み立てようとする過去の試みは困難に遭遇してきた。以下のような原理が発見されている。回転子に取り付けられた１つまたは複数のＵ字形磁石の後部の磁界を第２の固定磁界と係合させることで、回転子を回転子の回転軸まわりに回転させるトルクが生じる。さらに、第２の磁界を適切な形に作ることで、回転子を回転子軸の方向に並進させることもできる。
【００２０】
したがって、前記の原理を使用し、また図７Ａを参照して、本発明の一態様は、回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転によって、および回転子軸１６の方向の回転子１２の並進によって、原動力を与えるモータで使用される回転子１２を対象とする。一態様では、回転子１２は、第１のＵ字形磁石２０を備え、このＵ字形磁石２０は第１の磁界を生成する。回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転は、Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第１の磁界の部分の第２の固定磁界との相互作用によって引き起こされる。回転子軸１６の方向の回転子１２の並進は、Ｕ字形磁石２０のＮ極２３およびＳ極２５に近接した第１の磁界と第２の固定磁界との相互作用で引き起こされる。当業者は理解するであろうが、回転子１２の設計は単一Ｕ字形磁石１２に限定されない。回転子１２の周囲に配列された複数のＵ字形磁石２０は、本発明の趣旨と範囲のうちである。
【００２１】
図７Ｂに示す本発明の他の態様は、第１の磁界を生成するＮ極とＳ極を有する第１のＵ字形磁石と、第２のＵ字形磁石２４のＳ極が第１のＵ字形磁石２０のＮ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石２４と、第３のＵ字形磁石２２のＮ極が第１のＵ字形磁石２０のＳ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石２２とを含んだ回転子１２を備える。第１のＵ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する、第１のＵ字形磁石２０で生成された第１の磁界の部分が、第４の固定磁界と相互作用して回転子１２を回転させる。第２のＵ字形磁石２４のＮ極で生成された第２の磁界および第３のＵ字形磁石２２のＳ極で生成された第３の磁界がそれぞれ第４の磁界と相互作用して、回転子軸１６の方向に回転子１２を並進させる。
【００２２】
図７Ｃに示す本発明のさらに他の態様は、第１の磁界を生成するＮ極とＳ極を有する第１のＵ字形磁石２０を備える。このＵ字形磁石２０のＮ極とＳ極は、回転子１２の面内にあって回転子軸１６と交わるスラスタ軸３４と一般的に一直線に並んでいる。第１のスラスタ磁石３６は、第１のＵ字形磁石のＮ極のすぐ近くに間隔を空けて配置されており、その磁化の方向はスラスタ磁石軸３４と一般的に一直線に並んでいる。第２のスラスタ磁石３８は、第１のＵ字形磁石２０のＳ極のすぐ近くに間隔を空けて配置されており、その磁化の方向はスラスタ磁石軸３４と一般的に一直線に並んでいる。第１のＵ字形磁石２０の後部側２６にすぐ近接する、第１のＵ字形磁石２０で生成された第１の磁界の部分は、第４の固定磁界と相互作用して、回転子１２を回転させる。第１のスラスタ磁石３６のＮ極とＳ極の両方で生成された第２の磁界と第２のスラスタ磁石３８のＮ極とＳ極の両方で生成された第３の磁界がそれぞれ第５の磁界と相互作用して、回転子軸１６の方向に回転子１２を並進させる。図７Ｄに示すような回転子１２の１つの他の態様では、Ｕ字形磁石２０の代わりに棒磁石４３を使うことができ、第４の磁界は１つまたは複数のＵ字形磁石で生成される。この場合、棒磁石４３は、Ｕ字形磁石の後部に近接する第４の固定磁界の一部と相互作用する。
【００２３】
当業者は理解するであろうが、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄに示した磁石の極性は、逆にすることができ、それでもなお本発明の趣旨と範囲内である。
【００２４】
図１Ａ、図２および図３を参照して、回転子１２を使用し一方向回転原動力を与えるモータ１０の第１の好ましい実施形態を示す。第１の好ましい実施形態は、ベース１８に取り付けられた、固定子軸７２および周囲面６４を有する一般に円形の固定子５０と、固定子軸７２と一致した電機子回転軸５８を有し、電機子回転軸５８のまわりを回転するために電機子軸５７で固定子５０に取り付けられた電機子７０と、５個の回転子１２（わかりやすくするために、そのうちの１つだけを示す）とを備え、回転子１２は電機子７０のまわりに約７２度の間隔で配置されている。各回転子１２は、電機子回転軸５８と一般に位置合せされた面内で回転子１２の軸１６のまわりを回転するように、電機子ストラット７１によって電機子から離れて配置され、機軸で電機子ストラット７１に取り付けられている。さらに、モータ１０は、各回転子１２と固定子５０を互いに駆動的に連結するリンケージ・アセンブリ５３を含む。このリンケージ５３によって、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに、電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを回転するようになる。当業者は理解するであろうが、回転子１２の数は、第１の実施形態で開示した５個の回転子１２に限定されない。１個から電機子７０に取り付けるスペースがある程度の多数までの任意の数の回転子１２は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００２５】
好ましくは、固定子５０の表面６４は弓形であり、回転子１２の弧に一致した曲率を有する。しかし、当業者は理解するであろうが、表面６４は弓形である必要はなく、平面であってもよく、それでも本発明の趣旨と範囲内である。当業者は理解するであろうが、固定子５０は、単に、固定子磁石の固定支持構造として意図されるものであり、そのようなものとして、固定子５０の形状は、固定子５０に取り付けられた磁石と回転子１２に取り付けられた磁石の間のエア・ギャップの大きさおよび形を制御するものではない。
【００２６】
好ましくは、固定子５０は、１０〜３よりも小さな磁化率を有する材料（または、材料の組合せ）、すなわち、常磁性特性または反磁性特性を示す材料で作られる。たとえば、固定子５０は、アルミニウムまたは真鍮のような非磁性金属で作られてもよい。また、回転子１２は、本発明の趣旨と範囲のうちで、木材、ガラス、高分子材料、または前記の材料の任意のものの組合せなどの自然材料で作られてもよい。さらに、理解すべきことであるが、前記の材料は、モータ１０の開示された好ましい実施形態すべての固定子と回転子の間の磁気相互作用を著しく乱し得るモータ１０の固定子および他のすべての部分にとって好ましい。
【００２７】
第１の好ましい実施形態では、固定子５０の表面６４は、電機子回転軸５８に対して垂直な平面の表面６４と交差して形成される表面６４のほぼ中間点にある円周方向の境界線４９を含む。図３に示すように、固定子５０は、第１の磁界の大きさが実質的に減少しているただ１つのゼロ領域７８を除いて、境界線４９に沿って外面６４に取り付けられた複数の棒磁石６８を含む。棒磁石６８は、境界線４９に対してほぼ直角の磁化方向を有する。これによって、外面６４に近接した第１の磁界が生成され、この磁界の大きさおよび方向は、ゼロ領域７８を除いて、固定子５０の軸５８のまわりの円周方向の境界線４９に沿って実質的に一様である。当業者は理解するであろうが、固定子軸７２は電機子回転軸５８と一致する必要はない。したがって、固定子軸７２が電機子軸５８に平行で、かつ固定子５０の表面６４が回転子１２の周囲の方を向いている任意の場所で、電機子軸５８のまわりに配列されて、電機子軸５８のまわりの第１の磁界と第２の磁界の間の相互作用を可能にする固定子５０は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００２８】
さらに図３に示すように、好ましくは、棒磁石６８の磁化方向が回転子１２の半径の線に対してほぼ垂直であるように、棒磁石を固定子５０の表面６４に取り付ける。しかし、また、棒磁石６８の磁化方向が回転子１２の半径の線と一直線に並ぶように、棒磁石６８が固定子の表面６４に取り付けられてもよい。実質的に一様な第１の磁界を形成するように、棒磁石６８は隣接するのが好ましい。しかし、棒磁石６８が互いに隣接する必要はない。さらに、複数の棒磁石６８を使用して第１の磁界を形成する必要はない。第１の磁界が回転子１２の第２の磁界と相互作用する領域に一様な第１の磁界を生成する単一の磁石で、必要な第１の磁界を形成できる。また、ゼロ領域７８の数は、以下で説明するように、モータの所望速度に依存して、１つより多くてもよい。
【００２９】
好ましくは、固定子磁石６８は、ネオヂュウム・鉄・ボロン材料で作られた永久磁石である。しかし、当業者は理解するであろうが、強磁性体特性を示す任意の種類の永久磁石材料を固定子磁石６８に使用されてもよい。たとえば、サマリウム・コバルト、バリウム・フェライトまたはアルニコで作られた固定子磁石６８は、本発明の趣旨と範囲内である。理解すべきことであるが、前記の永久磁石材料またはその同等物は、モータ１０の開示された好ましい実施形態すべての固定子磁石および回転子磁石に好ましい。また、永久磁石を使用するのが好ましいが、磁石のいくつかまたはすべてに電磁石を使用することは本発明の趣旨と範囲内である。
【００３０】
上で述べたように、固定子５０は、固定子の表面６４に所定数のゼロ領域７８を含むことができる。第１の好ましい実施形態では、表面６４に近接して配置された鉄などの強磁性体の遮蔽で、単一のゼロ領域７８が形成されている。しかし、当業者は理解するであろうが、ゼロ領域７８と一致する領域に棒磁石６８がないことで、ゼロ領域７８を形成することもできる。実質的に減少した磁界強度のゼロ領域７８は、また、１つまたは複数の永久磁石で、または補助磁界がゼロ領域７８の第１の磁界を実質的に打ち消すように整えられた電流で給電される１つまたは複数の電磁石で適切に生成される補助磁界で形成することもできる。電磁石の場合、節電のために、ゼロ領域７８を通過する回転子１２の回転と同期して電流をオフにすることができる。好ましくは、第１の磁界はゼロ領域の外の磁気力の１０パーセント以下に減少する。しかし、モータ１０は、わずか５０パーセントの減少で動作する。したがって、５０パーセント以下の第１の磁界の実質的減少を有するモータ１０は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００３１】
図２に示すように、第１の好ましい実施形態の回転子１２は、回転子１２の周囲にほぼ１２０度間隔で離れて配置された３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を含む。好ましくは、実質的に同じ磁気特性を有するＵ字形磁石２０が、互いに隣接する反対の極を有するように配列される。各Ｕ字形磁石２０のＮ極とＳ極とが回転子の軸１６の方に向き、かつＵ字形磁石２０のＮ極およびＳ極と反対側の各Ｕ字形磁石２０の後部側２６が回転子の軸１６から固定子５０の表面６４の方に外側に向くように、隣接Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は位置づけされる。各Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分が、第１の固定磁界と相互作用して、回転子１２をそれぞれの回転子軸１６のまわりに回転させるように、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は回転子１２の上に位置している。当業者は理解するであろうが、回転子１２の上にちょうど３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０がある必要はない。たとえば、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置されたＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石２０のグループ）の数は、ただ単一のＵ字形磁石２０から最高で回転子１２の周囲の物理的なスペースだけで制限される磁石の数の範囲にあることができる。さらに、磁石の各グループ３２の中の隣接Ｕ字形磁石２０の数は、２個の磁石に限定されることなく、また、１個から最高で回転子１２の周囲の物理的なスペースだけで制限される磁石の数の範囲にあることができる。
【００３２】
好ましくは、回転子１２は、１０〜３より小さい磁化率を有する材料（または、材料の組合せ）で作られる。したがって、図１Ａに示すように、たとえば非磁性金属、木材、ガラス、高分子材、または上記のもののうちの任意のものの組合せなどの、固定子を作るために使用される同じ材料のどれかで、回転子が作られてもよい。回転子１２はディスク状であるのが好ましく、回転子１２が回転するときにＵ字形磁石２０が固定子５０の外面６４の円周方向の境界線４９の近傍を通過するように、Ｕ字形回転子磁石２０の後部２６が回転子１２の周囲に配置される。しかし、当業者には明らかになるように、回転子１２の構造は、ディスク状である必要はない。回転子１２は、回転子１２が回転するときにＵ字形磁石２０が固定子５０の外面６４の近傍に入ってくるように、回転子軸１６のまわりを回転することができ、かつＵ字形磁石２０を支持することができる任意の形の構造であってもよい。たとえば、中央のベアリングに連結されたストラットで構成され、各ストラットが１つまたは複数のＵ字形磁石２０を支持している回転子１２は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００３３】
第１の好ましい実施形態で、各回転子１２と固定子５０を連結するリンケージ５３は、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに電機子７０を電機子回転軸５８のまわりに強制的に回転させるように、固定子５０の固定子スプロケット６１と噛み合うビード・チェーン駆動装置６０および各回転子１２の偏心回転子スプロケット５９を備える。偏心回転子スプロケット５９によって、各対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０がゼロ領域７８を通過するときに、回転子軸１６のまわりの回転子１２の瞬間角速度回転子１２の平均角速度よりも高くなる。当業者は理解するであろうが、回転子スプロケット５９は円形で、固定子スプロケット６１が偏心し、それによって、やはり回転子１２の角速度を大きくしてもよい。さらに、固定子スプロケット６１および偏心回転子スプロケット５９と組み合わせたビード・チェーン６０が、各回転子１２を固定子５０に連結するための唯一の手段ではない。たとえば、ビード・チェーン６０は、また、ベルトであってもよい。さらに、リンケージ５３は、各回転子１２と固定子５０の間に駆動軸を備え、駆動軸が回転子１２と固定子５０の傘歯車と噛み合う傘歯車の組を軸の各端に有してもよい。自動歯車シフト機構で、各Ｕ字形磁石の対３２、３２’、３２”がゼロ領域７８の中に入ったときに歯車をシフトして、回転子磁石２０の対３２、３２’、３２”がゼロ領域７８を通過するときに回転子１２の瞬間角速度を大きくしてもよい。もしくは、リンケージ５３は、楕円歯車を使用する伝達システムを備えてもよい。
【００３４】
Ｕ字形磁石２０の各対がゼロ領域７８を通過するときに、回転子１２の瞬間各速度が回転子１２の平均角速度よりも大きくなるのが好ましいが、モータ１０から原動力を供給するために回転子１２の角速度の増加を実現できることは必要ない。
【００３５】
電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを回転するときに、それぞれの回転子軸１６のまわりの回転子１２の完全な回転ごとに、各Ｕ字形磁石２０の後部２６がただ１つのゼロ領域７８を通過するように、回転子スプロケット５９および固定子スプロケット６１の直径を選ぶのが好ましい。したがって、電機子７０の回転速度は、次式で回転子１２の回転速度に関係づけられる。
【００３６】
Ｓａ＝（Ｎｒ／Ｎｓ）×Ｓｒ （１）
ここで、
Ｓａは電機子７０の角速度（ＲＰＭ）であり、
Ｎｒは回転子１２のＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石３２のグループ）の数であり、
Ｎｓは固定子５０のゼロ領域１２の数であり、さらに、
Ｓｒは回転子１２の角速度（ＲＰＭ）である。
【００３７】
それぞれの回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転と電機子回転軸５８のまわりの電機子７０のタイミングは、各回転子１２の各Ｕ字形磁石２０（または、Ｕ字形磁石対３２、３２’、３２”）が第１の磁界と第２の磁界の間の相互作用が実質的に減少している点にあるゼロ領域７８に入って、第２の磁界の転換を実現するようなものである。各回転子１２が回転子軸１２のまわりを回転し続け、かつ電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを回転するとき、Ｕ字形磁石２０はゼロ領域７８を通り抜ける傾斜した経路をたどる。Ｕ字形磁石がゼロ領域７８から出てくるとき、Ｕ字形磁石２０は強い第１の磁界に遭遇する。この強い第１の磁界は、回転子軸１６のまわりの回転子１２の回転を続けさせるようにＵ字形磁石２０に作用する。
【００３８】
前に述べたように、モータ１０の第１の好ましい実施形態は、単一のゼロ領域７８および５個の回転子１２を備え、各回転子１２は３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を有する。好ましくは、回転子１２は電機子回転軸５８のまわりに一様に間隔を空けて配置され、またＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は各それぞれの回転子１２の周囲に一様に間隔を空けて配置されている。さらに、各回転子１２のＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、回転子１２の１回転の５分の１（すなわち、回転子の数の逆数）だけ互いに段階的に調整されているので、すべての回転子１２のＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、実質的に一様な間隔でゼロ領域に入って、固定子５０の第１の磁界と回転子１２の第２の磁界の間に多かれ少なかれ連続した磁気相互作用を実現する。当業者は理解するであろうが、モータが供給する原動力は、回転子１２の数および各回転子１２の磁石２０の数、ならびに回転子１２の磁石２０および固定子５０の磁石６８の強さに比例する。したがって、回転子１２の数およびＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”の数は、５個の回転子１２およびＵ字形磁石の３対３２に限定されない。同様に、ゼロ領域７８の数は１つに限定されない。Ｕ字形磁石２０の数およびゼロ領域７８の数は、式１で設定される規則の遵守によってのみ制限される。
【００３９】
図１Ｂ、図２および図４を参照して、一方向回転原動力を与えるモータ１０の第２の好ましい実施形態を示す。第２の好ましい実施形態は、固定子軸７２を有し、磁石６８’が固定子５０’の表面６４に取り付けられている一般的に円形の固定子５０’と、固定子軸７２と一致する電機子回転軸５８のまわりを回転するように、電機子軸５７で固定子５０’に取り付けられた電機子７０と、隣接Ｕ字形磁石２０の３個の対３２、３２’、３２”を有する５個の回転子１２（わかりやすくするために、そのうちの１個だけを示す）とを備え、これらの回転子１２は、電機子７０のまわりにほぼ７２度の間隔で配列されている。各回転子１２は、ストラット７１で電機子から間隔を空けて配置され、さらに、電機子回転軸５８の面内で回転子１２の回転軸１６のまわりを回転するように、そのストラット７１に軸で取り付けられている。さらに、モータ１０は、各回転子１２と固定子５０を互いに駆動的に連結して、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに、電機子７０が電機子の回転軸５８のまわりを回転するようにするリンケージ５５を含む。
【００４０】
２つの相違点を除いて、第２の好ましい実施形態は、第１の好ましい実施形態とまったく同じである。第１に、第１の磁界が円周方向の境界線４９に沿って大きさと方向の両方で一様ではなく（第１の好ましい実施形態のように、１つまたは複数のゼロ領域７８を除いて）、第１の磁界の方向は、円周方向の境界線４９に平行な磁気軸まわりを境界線４９に沿った所定の周期で回転する。好ましくは、第１の磁界は、固定子５０’の外面６４に取り付けられた１つまたは複数の固定子磁石６８’で形成され、各磁石６８’は、第１の磁界を磁気軸まわりに回転させるような磁化方向を有する。図４に示すように、第２の好ましい実施形態では、固定子磁石６８’は等しい大きさに作られた棒磁石であり、この棒磁石は、棒磁石６８’が所定の周期性の螺旋形を固定子５０’に描くように、固定子５０’に取り付けられる。しかし、当業者には明らかであろうが、第１の磁界は、棒磁石で形成する必要はなく、単一磁石の磁化方向が磁気軸まわりを回転するように、単一磁石（または、磁石のグループ）で形成されてもよい。
【００４１】
第１の好ましい実施形態と第２の好ましい実施形態の第２の違いは、第２の好ましい実施形態のリンケージ５５は、回転子１２の角速度を回転子１２の平均速度よりも大きくするための部品を含まないことである。したがって、第２の好ましい実施形態では、偏心回転子ソケット５９の代わりに円形回転子スプロケット６３が使用され、それによって、電機子７０が固定子５０’のまわりを回転するときに、回転子軸１６のまわりの回転子１２の一定回転速度を実現する。
【００４２】
当業者には明らかであろうが、円周方向の境界線４９のまわりの第１の磁界の方向の回転は第２の磁界の方向を変え、ゼロ領域７８の必要性をなくす。すべての他の点で、第２の実施形態の動作は、第１の実施形態のそれと同じである。すなわち、各回転子１２の回転速度は、式（１）で電機子７０の回転速度に関係づけられる。ここで、パラメータＮは、境界線４９に沿った、第１の磁界の境界線４９のまわりの回転数である。図４に示す第２の好ましい実施形態では、第１の磁界の回転数は１である。したがって、３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０があるので、電機子軸５８のまわりの電機子７０の完全な回転ごとに、５個の回転子１２の各々が３分の１回転する。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２の回転速度が式（１）に適合するように調整されるという条件で、第１の磁界が電機子軸５８のまわりに任意の数の回転の全周期を有するように、モータ１０は設計されてもよい。
【００４３】
図１Ｃ、図２および図５を参照して、一方向回転原動力を与えるモータ１０の第３の好ましい実施形態を示す。第３の好ましい実施形態は、ベース１８に取り付けられ、軸７２を有し、固定子５０”の表面６４に磁石６８”が取り付けられている一般的に円形の固定子５０”と、固定子軸１２と一致する電機子回転軸５８のまわりを回転するように軸５７で固定子５０”に取り付けられた電機子７０と、３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を有する５個の回転子１２（わかりやすくするために、このうちの１つを示す）とを備え、回転子１２は電機子７０のまわりに約７２度の間隔で配置されている。各回転子１２は、電機子ストラット７１で電機子から間隔を空けられ、さらに、電機子軸５８と一般的に位置合せされた面内で回転子１２の軸１６のまわりを回転するように、その電機子ストラット７１に軸で取り付けられている。さらに、各回転子１２と固定子５０を互いに駆動的に連結して、各回転子１２がそれぞれの回転子軸１６のまわりを回転するときに、電機子７０を電機子回転軸５８のまわりに回転させるリンケージ５５を、モータ１０は含む。
【００４４】
３つの違いを除いて、第３の好ましい実施形態は、第１の好ましい実施形態とまったく同じである。第１に、第１の磁界の大きさと方向の両方が円周方向の境界線４９のまわりで一様でなく（ゼロ領域７８を除いて）、第１の磁界は、円周方向の境界線４９に沿って所定の最大振幅と所定の周期を有する正弦波パターンで変位されており、第１の磁界の方向は、正弦波パターンの各最大振幅の間で境界線４９に沿って反対方向に交互になっている。
【００４５】
好ましくは、図５に示すように、棒磁石６８”の磁化が円周方向の境界線４９のまわりで境界線４９から正弦波パターンで変位するように固定子５０”の表面６４に配列された複数の棒磁石６８”で、第１の磁界は形成される。棒磁石６８”の正弦波パターンは第１と第２の領域に分割され、その境界は、正弦波パターンの最大点のところに存在する。棒磁石６８”の磁化方向は、第１の領域と第２の領域で方向が反対であり、回転子１２が回転子軸１６のまわりで振動し電機子回転軸５８のまわりを回転するように、第２の磁界の転換を実現し、回転子１２の回転方向を逆にする。
【００４６】
好ましくは、磁石の正弦波パターンは、各回転子１２が中性位置からほぼ＋／−３０度振動するように所定の最大振幅を有する。しかし、最大振幅の値はモータ１０の設計にとってクリティカルではない。さらに、正弦波パターンの所定の周期は、固定子５０”の表面６４のまわりの正弦波パターンの周期の数が整数値である任意の値に選ぶことができる。
【００４７】
当業者には明らかなように、第１の磁界は棒磁石６８”で形成する必要はなく、第１の磁界が電機子回転軸５８のまわりで正弦的に変位されており、かつ正弦波パターンの各最大点の間で交互に反対方向になるように、単一の磁石（または、磁石のグループ）で形成されてもよい。さらに、当業者は理解するであろうが、第１の磁界の変位は正確に正弦状である必要はない。たとえば、変位は、鋸の歯の形、または一定のプラス振幅値とマイナス振幅値の部分を有する形であってもよい。
【００４８】
第１の磁界が正弦的に変位されており、２分の１周期ごとに交互になるために、回転子１２が固定子磁石６８”を追跡するとき、各回転子１２は正弦曲線のほぼ最大振幅に対応する角度まで振動する。したがって、第３の実施形態と第１の実施形態の第２の違いは、リンケージ６２の構造にある。図１Ｃに示す第３の好ましい実施形態では、リンケージ６２は、電機子７０に回転的に取り付けられたそれぞれの第１の歯車８７に各回転子１２を連結する往復棒９１を備える。往復棒９１は、回転子１２の振動運動が第１の歯車８７の回転運動に変換されるように、各回転子１２と各第１の歯車８７に枢支される。各第１の歯車８７は、回転子５０に固定的に取り付けられた単一の第２の歯車８９に結合される。各第１の歯車８７の回転運動によって、回転子１２が回転子軸１６のまわりで振動するとき、電機子７０は電機子回転軸５８のまわりを回転するようになる。当業者は理解するであろうが、モータ１０の速度は、次式に従って第２の歯車８９に対する第１の歯車８７の比で決定される。
【００４９】
Ｓａ＝（１／Ｎｓ）×Ｓｒ （２）
ここで、
Ｓａは電機子７０の角速度（ＲＰＭ）であり、
Ｎｓは固定子５０”のまわりの第１の磁界の周期の数であり、さらに
Ｓｒは回転子１２の角速度（ＲＰＭ）である。
【００５０】
各回転子１２は連続的に回転しないで振動するので、特定の回転子１２の単一の回転子磁石（または、磁石のグループ）が単一の固定子５０”と相互作用する。したがって、第３の好ましい実施形態と第１の好ましい実施形態の第３の違いは、各回転子１２の振動運動のために生じ、それによって第３の好ましい実施形態の各回転子１２はただ１対の磁石３２だけを有する。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２の周囲に追加の固定子５０”を加えることができ、各追加の固定子５０”と磁気的に相互作用するように各回転子１２にＵ字形磁石２０の対を追加して含め、このようにして、追加の原動力を与えることができる。
【００５１】
図６、図７Ａおよび図８Ａ〜８Ｂを参照して、一方向回転原動力を与える永久磁石モータ１０の第４の好ましい実施形態を示す。第４の好ましい実施形態は、ベース１８に取り付けられた、固定子軸７２を有する一般に円形の固定子５１を備える。固定子５１は、円周方向の境界線４９によって、外面６４のほぼ中間点で、固定子軸７２のまわりに所定の方向を有する第１の側５２と第２の側５４に分割される。
【００５２】
好ましくは、固定子５１の表面６４は弓形であり、回転子１２の弧に一致する曲率を有する。しかし、当業者は理解するであろうが、表面６４は弓形である必要はなく、平面であってもよいが、それでもなお、本発明の趣旨と範囲内である。当業者は理解するであろうが、固定子５１は、ただ単に固定子磁石の固定支持構造として意図するものである。そのようなものとして、固定子の形は、固定子に取り付けられる磁石と回転子に取り付けられる磁石の間のエア・ギャップの大きさおよび形を制御するものではない。
【００５３】
図８Ａに示すように、固定子磁石４６の１つまたは複数の対が、境界線４９に沿って間隔を空けて配置されて外面６４に取り付けられる。各対の固定子磁石４６は、Ｎ極とＳ極を有する第１の固定子磁石４０およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石４２を含む。各第１の固定子磁石４０のＳ極は外面６４の第１の側５２にあり、第１の固定子磁石４０のＮ極が境界線４９に最も近い。各第２の固定子磁石４２のＮ極は外面６４の第２の側５４にあり、各第２の固定子磁石４２のＳ極が境界線４９に最も近い。第１および第２の固定子磁石４０、４２は、第１の固定子磁石４０のＮ極と隣り合う対４６の磁石の第２の固定子磁石４２のＳ極の間の境界線４９に沿って測定された第１の磁石間距離が、第１の固定子磁石４０のＳ極と第２の固定子磁石４２のＮ極の間の境界線４９に沿って測定された第２の磁石間距離に等しいように、境界線４９に沿って間隔を空けて配列される。
【００５４】
第４の好ましい実施形態では、固定子磁石４０、４２は棒磁石である。好ましくは、各第１の固定子磁石４０のＮ極と各第２の固定子磁石４２のＳ極は所定の方向に向かって傾いている。また、各第１の磁石４０のＳ極と各第２の磁石４２のＮ極が、磁石４０、４２の各々の反対極性の極よりも各回転子１２の周囲に近いように、棒磁石は、固定子５０の表面６４に方向づけされるのが好ましい。当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０、４２は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石が生成するものと一般的に同等である限りで、たとえば、各固定子磁石４０、４２は、Ｕ字形磁石であってもよいし、他の磁石で構成されてもよい。
【００５５】
第４の好ましい実施形態では、固定子軸７２と一致する電機子回転軸５８を有する電機子７０が、電機子軸５７で固定子５１に取り付けられ、この電機子軸５７は、電機子７０が固定子軸７２のまわりを自由に回転することができるようにする。各回転子１２は、電機子ストラット７１で電機子７０から間隔を空けて配置され、かつ回転子軸１６のまわりに自由に回転するように電機子ストラット７１に取り付けられる。電機子回転軸５８と一般的に位置合せされた面内で回転子１２が回転するように、回転子軸１６は、方向づけされる。第４の好ましい実施形態では、５個の回転子１２が電機子７０に取り付けられる。好ましくは、固定子５１の表面６４で測定された回転子１２の間隔が磁石間距離の２倍の整数倍数にほぼ等しい状態で、回転子１２は固定子５０の周囲に一様に間隔を空けて配置される。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２を一様な間隔で配置する必要はない。さらに、回転子１２の数は、１個程度に少ないことも、また大きさとスペースの制約が許す程度に多いこともある。当業者は理解するであろうが、固定子軸７２は電機子回転軸５８と一致する必要はない。したがって、固定子軸７２が電機子軸５８に平行であり、かつ固定子５０の表面が回転子１２の周囲と向き合う任意の位置で、電機子軸５８のまわりに配置されて、電機子軸５８のまわりでの第１の磁界と第２の磁界の間の相互作用を可能にする固定子５０は、本発明の趣旨と範囲内である。
【００５６】
図７Ａを参照して、各回転子１２は、第２の磁界を生成する第１のＵ字形磁石２０を備える。第１のＵ字形磁石２０のＮ極とＳ極とが回転子１２の軸１６の方を向き、かつ第１のＵ字形磁石２０の後部側２６が回転子１２の周囲と向かい合うように、第１のＵ字形磁石２０は、回転子１２に位置づけされる。第１のＵ字形磁石２０の後部２６が境界線４９に沿って第１の固定子磁石４０の１つのＮ極に近接するとき、第１のＵ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接した第２の磁界の部分が、第１の固定子磁石４０のＮ極で生成される第１の磁界の部分と相互作用して、回転子１２を反時計方向に回転させる。回転子１２が反時計方向に回転するときに、第１のＵ字形磁石２０のＳ極と関連した第２の磁界の部分が、第１の固定子磁石４０のＳ極と関連した第１の磁界の部分と相互作用し、回転子軸１６の方向の力を引き起こし、Ｕ字形磁石２０に反発し、回転子１２を固定子軸のまわりの所定の方向に並進させる。回転子１２が所定の方向で第１の固定子磁石４０から遠ざかるときに、Ｕ字形磁石２０の後部２６に近接した第２の磁界が、対の磁石４６の第２の固定子磁石４２のＳ極と関連した第１の磁界の部分と相互作用して、回転子１２が方向を逆にし、時計方向に回転するようにする。そして、Ｕ字形磁石２０のＮ極と関連した第２の磁界の部分が、第２の固定子磁石４２のＮ極と関連した第１の磁界の部分と相互作用して、再び、回転子軸１６の方向の力を引き起こし、Ｕ字形磁石２０に反発し、回転子１２を所定の方向に並進させる。そして、回転子１２の第２の磁界が近接する対４６の磁石の第１の磁界と相互作用して、振動周期が繰り返す。したがって、回転子１２はそれぞれの回転子軸１６のまわりに回転的に振動し、回転子軸１６の方向の力を発生して、電機子７０を電機子回転軸５８のまわりに所定の方向で回転させて、モータの一方向回転原動力を供給する。当業者は理解するであろうが、第４の実施形態は、単一の固定子５１および単一のＵ字形磁石２０に限定されない。各回転子の周囲に間隔を空けて配列された対応するＵ字形磁石と相互作用するように、固定子５１にまったく同じに配列された第１および第２の固定子磁石４０、４２を有する固定子を追加することは、本発明の趣旨と範囲内である。
【００５７】
図６、図７Ｂおよび図８Ａを参照して、一方向回転原動力を与える永久磁石モータ１０の第５の好ましい実施形態を示す。第５の好ましい実施形態の構造および動作は第４の好ましい実施形態のそれに似ているが、ただ違う点は、各回転子１２がさらに、第２のＵ字形磁石２４のＳ極が第１のＵ字形磁石２０のＮ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石２４と、第３のＵ字形磁石２２のＮ極が第１のＵ字形磁石２０のＳ極に隣接している状態にあるＮ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石２２とを含むことである。Ｕ字形磁石２０の後部に近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用のために回転子１２が回転するとき、第２のＵ字形磁石２４のＮ極で生成される第３の磁界と第３のＵ字形磁石２２のＳ極で生成される第４の磁界各々が、固定子磁石の各対４６で生成される第１の磁界と相互作用して、各回転子１２に回転子軸１６の方向の力を発生させ、それによって、電機子７０が固定子５１の軸５８のまわりで所定の方向に回転して、モータの一方向回転原動力を供給するようになる。第５の好ましい実施形態では、第２および第３のＵ字形磁石２４、２２が回転子軸１６の方向の力を与える磁界を生成すると同時に、第１のＵ字形磁石２０の後部２６に近接する第２の磁界の部分が回転子１２を回転させるように作用する。したがって、第５の好ましい実施形態は、場合によっては第４の実施形態よりも強力である。当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０、４２は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、たとえば、各固定子磁石４０、４２はＵ字形磁石と取り替えられてもよいし、または、別個の磁石で構成されてもよい。
【００５８】
図６および図８Ｃ〜８Ｄを参照して、モータ１０の第６の好ましい実施形態を示す。第６の好ましい実施形態の構造および動作は第５の好ましい実施形態のそれとまったく同じであるが、ただ違っている点は、（１）固定子５１’の表面６４の固定子磁石４０’、４２’の向きがわずかに異なっていること、（２）固定子磁石の各対４６に追加の固定子磁石４１が加えられていること、および（３）各回転子１２に取り付けられたＵ字形磁石２２、２４が棒磁石３６、３８と取り替えられていることである。特に、また、図８Ｃを参照して、各第１の固定子磁石４０’および各第２の固定子磁石４２’の磁化方向は、第５の実施形態のように電機子回転軸５８のまわりで所定の方向に傾いているのではなく、境界線４９に対して一般的に垂直であるように調整されている。また、固定子５１’は、各第１の固定子磁石４０’と各第２の固定子磁石４２’の中程の境界線４９に沿って外面６４に取り付けられた第３の固定子磁石４１も含む。図８Ｃ〜８Ｄに示すように、第３の固定子磁石４１は、第３の磁石４１の磁化方向が回転子１２の軸１６と一直線に並ぶような方向に向けられている。
【００５９】
図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、第６の好ましい実施形態で使用される回転子１２は、第５の好ましい実施形態のそれと似た第１のＵ字形磁石２０を含む。しかし、第５の好ましい実施形態で使用される第２および第３のＵ字形磁石２４、２２の代わりに、第６の好ましい実施形態は、第１のＵ字形磁石２０のＳ極から間隔を空けかつそのすぐ近くに配置され、スラスタ磁石軸３４に一般的に位置合せされた第１のスラスタ棒磁石３６と、第１のＵ字形磁石２０のＮ極から間隔を空けかつそのすぐ近くに配置され、スラスタ磁石軸３４に一般的に位置合せされた第２のスラスタ棒磁石３８とを含む。スラスタ軸３４は回転子１２の面内にあり、回転子軸１６と交わる。第５の好ましい実施形態と同様に、Ｕ字形磁石２０の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用によって、回転子１２に回転力が与えられる。回転子１２が時計方向に回転するとき（固定子５１’の第２の端３０から見て）、第２のスラスタ磁石３６のＮ極とＳ極の両方で生成される第３の磁界が第１の固定子磁石４０’と相互作用して、再び、回転軸１６の方向の力を発生させる。同様に、回転子１２が反時計方向に回転するとき、第１のスラスタ磁石３８のＮ極とＳ極の両方で生成される第４の磁界が第２の固定子磁石４２’と相互作用して、回転軸１６の方向の力を発生させる。回転軸１６の方向の力の結果として、電機子７０が電機子回転軸５８のまわりを所定の方向に回転するようになって、モータ１０の一方向回転原動力を与える。
【００６０】
第６の好ましい実施形態で、固定子磁石４０’、４１、４２’およびスラスタ磁石３６、３８は棒磁石である。しかし、当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０’、４１、４２’およびスラスタ磁石３６、３８は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、たとえば、各固定子磁石４０’、４２’はＵ字形磁石であってもよいし、または別の磁石で構成されてもよい。
【００６１】
図６、図７Ｄおよび図８Ｅを参照して、モータ１０の第７の好ましい実施形態を示す。第７の好ましい実施形態の構造および動作は第６の好ましい実施形態に似ているが、違っている点は、境界線４９に沿って固定子５１”の表面６４に位置づけられた第３の固定子磁石４１’は、Ｕ字形磁石４１’の後部が回転子１２と向き合いかつ磁化方向が境界線４９に垂直である状態のＵ字形磁石４１’であること、および、Ｕ字形磁石２０は、磁化方向が回転子１２の半径の線と一直線に並ぶように方向付けされた棒磁石２０’と取り替えられていることである。第６の好ましい実施形態のように、固定子磁石４０’、４２’で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、各固定子磁石４０’、４２’はＵ字形磁石であってもよいし、または別個の磁石で構成されてもよい。
【００６２】
図７Ａ、図８Ａ、図８Ｂ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第８の好ましい実施形態を示す。第８の好ましい実施形態は、第１の端２８と第２の端３０の間で固定子の表面６４に延び、かつ固定子４８の表面６４を第１の側５２と第２の側５４に分割する長手方向の境界線４９に垂直な一般的に弓形の断面を有する直線状固定子４８を備える。好ましくは、固定子４８の一般的に弓形の断面は凹状である。しかし、当業者は理解するであろうが、断面は凹状である必要はなく、平面または凸状でさえあってもよいが、それでもなお、本発明の趣旨と範囲内である。
【００６３】
直線状固定子４８は、一般的に円形の固定子５１とまったく同じであるが、ただ、固定子４８の表面６４が、境界線４９の方向で円形ではなく、境界線４９の方向で直線であることが違っている。
【００６４】
第８の好ましい実施形態は、第１および第２の固定子磁石４０、４２を含み（図８Ａを参照されたい）、この第１および第２の固定子磁石４０、４２の位置および向きは、円形状固定子５１の固定子磁石４０、４２の位置および向きと実質的に同じである。したがって、１対または複数の対の磁石４６が直線状固定子４８に取り付けられ、各対の固定子磁石４６が、第１の磁界を生成し、さらに、Ｎ極とＳ極を有する第１の固定子磁石４０およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石４２を備える。各第１の固定子磁石４０のＳ極は外面６４の第１の側５２にあり、第１の固定子磁石４０のＮ極が境界線４９に最も近くなっている。各第２の固定子磁石４２のＮ極は外面６４の第２の側５４にあり、各第２の固定子磁石４２のＳ極が境界線４９に最も近くなっている。隣り合う対の磁石４６の第１の固定子磁石４０のＮ極と第２の固定子磁石４２のＳ極の間の境界線４９に沿って測定された第１の磁石間距離が、第１の固定子磁石４０のＳ極と第２の固定子磁石４２のＮ極の間の境界線４９に沿って測定された第２の磁石間距離に一般的に等しいように、第１および第２の固定子磁石４０、４２は、境界線４９に沿って間隔を空けて配置されている。
【００６５】
第８の実施形態では、固定子磁石４０、４２は棒磁石であり、各第１の固定子磁石４０のＮ極および各第２の固定子磁石４２のＳ極は、直線状固定子４８の第２の端３０に向かって傾いている。また、図８Ａに示すように、各第１の磁石４０のＳ極と各第２の磁石４２のＮ極が、各回転子磁石４０、４２の反対極性の極よりも各回転子１２の周囲に近いように、固定子磁石４０、４２は、固定子５１の表面６４で方向付けされている。当業者は理解するであろうが、固定子磁石４０、４２は棒磁石である必要はない。磁石で生成される第１の磁界が棒磁石で生成されるものと一般的に同等である限りで、各固定子磁石４０、４２はＵ字形磁石であってもよいし、または別個の磁石で構成されてもよい。
【００６６】
第８の好ましい実施形態は、また、固定子４８の境界線４９に対して一般的に平行に位置づけされた長手方向の軸を有するレール８０を含む。回転子１２およびベアリング・アセンブリ８４を備える５個の回転子アセンブリ１４は、スライド可能にレール８０に取り付けられる。
【００６７】
好ましくは、図１１Ａに示すように、ベアリング・アセンブリ８４は、レール８０にスライド可能に取り付けられ、各第１のベアリング８８のボス３７で実質的回転なしにレールに沿ってスライドするように強制されている第１のベアリング８８の対を含む。このボス３７は、レール８０の長手方向の溝３５に固定されている。第２のベアリング９０は、回転のためにボール・ベアリングで対の第１のベアリング８８に連結されている。回転子１２は、第２のベアリング９０に取り付けられる。したがって、各ベアリング・アセンブリ８４に取り付けられた回転子１２は、自由に、レール８０のまわりを回転的に振動し、固定子の第２の端３０の方向にレール８０に沿った力を発生させる。
【００６８】
好ましくは、第８の好ましい実施形態は、各ベアリング・アセンブリ８４の第１のベアリング８８を互いに連結することで各ベアリング・アセンブリ８４を互いに結び付けるクロスリンク９４を含み、それによって、各回転子１２のレール８０に沿った直線運動を互いに加え合わせる。
【００６９】
好ましくは、各回転子１２は１つまたは複数の回転子磁石２０を備え、各回転子磁石２０が第２の磁界を生成し、この第２の磁界は第１の磁界と相互作用して、回転子１２をレール８０の軸のまわりに回転的に振動させ、さらにレール８０の軸の方向の力を発生させて、モータの一方向直線原動力を与える。第８の好ましい実施形態では、各回転子１２は第４の好ましい実施形態で説明した回転子１２と実質的に同じである。したがって、各回転子磁石は、Ｎ極、Ｓ極および後部側２６を有する第１のＵ字形磁石２０を備え、このＵ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の第１の部分が、各第１の磁界と相互作用して、各回転子１２をレール８０のまわりで回転的に振動させる。第１のＵ字形磁石２０のＮ極およびＳ極に近接する第２の磁界の第２の部分は第１の磁界と相互作用して、回転子１２にレール８０の軸方向の力を発生させ、それによって、モータの一方向直線原動力が与えられる。当業者には明らかであろうが、第８の好ましい実施形態の動作は第４の好ましい実施形態のそれとまったく同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、レール８０に沿って直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第８の好ましい実施形態の動作についての説明は繰り返さない。
【００７０】
図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第９の好ましい実施形態を示す。当業者には明らかであろうが、第９の好ましい実施形態の構造および動作は第５の好ましい実施形態のそれと事実上同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第９の好ましい実施形態の構造および動作についての説明は繰り返さない。
【００７１】
図７Ｃ、図８Ｃ、図８Ｄ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第１０の好ましい実施形態を示す。当業者には明らかであろうが、第１０の好ましい実施形態の構造および動作は第６の好ましい実施形態のそれと事実上同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第１０の好ましい実施形態の動作についての説明は繰り返さない。
【００７２】
図７Ｄ、図８Ｃ、図８Ｅ、図９および図１１Ａを参照して、一方向直線原動力を与えるモータ１０の第１１の好ましい実施形態を示す。第１１の好ましい実施形態の構造および動作は第７の好ましい実施形態のそれと事実上同じであるが、ただ違っているのは、クロスリンク回転子１２の運動が、電機子回転軸５８のまわりの回転ではなくて、直線的であることである。したがって、簡潔にするために、第１０の好ましい実施形態の構造および動作についての説明は繰り返さない。
【００７３】
図２、図３、図１０および図１１Ｂを参照して、直線原動力を与えるモータ１０の第１２の好ましい実施形態を示す。
【００７４】
図１０に示すように、第１２の好ましい実施形態は、直線状固定子４７の第１の端２８と第２の端３０の間の固定子４７の中程に沿って延びる境界線４９’に垂直な一般的に弓形の断面を有する直線状固定子４７と、境界線４９’に対して一般的に平行な軸を有する、直線状固定子４７に連結されたレール８０’と、ベアリング・アセンブリ８４’でレール８０’に連結された回転子１２を備える１つまたは複数の回転子アセンブリ１４’と、隣り合った回転子１２のリンケージ８４’を互いに連結するクロスリンク９４’とを備える。好ましくは、固定子４７の一般的に弓形の断面は凹状であり、回転子１２の弧に一致する曲率を有する。しかし、当業者は理解するであろうが、一般的に弓形の断面は、凹状である必要はなく、平面または凸状であってもよいが、それでもなお、本発明の趣旨と範囲内である。
【００７５】
図３に示すように、直線状固定子４７は、直線状固定子４７の表面６４に配列された１つまたは複数の磁石６８を含み、各磁石６８は、境界線４９’に対してほぼ直角に向けられた磁化方向を有し、境界線４９’に対して一般的に直角に向けられた第１の磁界をもたらす。第１の磁界の大きさは、ゼロ領域７８を除いて、一般的に一様であり、このゼロ領域では、第１の磁界の大きさは実質的に減少している。第１２の好ましい実施形態の直線状固定子４７は、第１の好ましい実施形態の円形状固定子５０と事実上同じであるが、ただ違っているのは、直線状固定子５０は、電機子回転軸５８のまわりに円形ではなくて、境界線４９’の方向に直線的であることである。また、固定子４７の表面６４における磁石６８の配列およびゼロ領域７８の構造は、図３に示しかつ第１の実施形態の議論で十分に説明したように、第１の好ましい実施形態と同じである。したがって、簡潔にするために、直線状固定子４７の構造についてのより詳細な説明は繰り返さない。
【００７６】
第１２の好ましい実施形態の回転子１２各々は、レール８０’の軸と一直線に並ぶ回転軸１６を有する。各回転子１２が自由にレール８０’のまわりを回転し、かつレール８０’に沿ってスライドするように、回転子１２は、ベアリング・アセンブリ８４’でレール８０’に連結されている。好ましくは、図２に示すように、３対３２、３２、３２’のＵ字形磁石を含み、各Ｕ字形磁石が後部側２６を有し、第２の磁界を生成する。各Ｕ字形磁石２０の後部側２６に近接する第２の磁界の部分は第１の磁界と相互作用して、各回転子１２をレール８０の軸まわりに回転させる。第１２の好ましい実施形態の回転子１２は、図２で説明し上で十分に議論したように、第１の好ましい実施形態の回転子と同じである。したがって、簡潔にするために、回転子１２の詳細な説明は繰り返さない。
【００７７】
図１１Ｂに示すように、レール８０’は、レール８０’の周囲を回って走っている所定のピッチ（すなわち、回転数／単位長さ）の螺旋溝８６を有する。ベアリング・アセンブリ８４’は、各回転子１２を螺旋溝８６に連結し、レール８０’のまわりの各回転子１２の回転運動をレール８０’に沿った直線運動に変換する。図１１Ｂに示すように、ベアリング・アセンブリ８４’は、レール８０’に取り付けられ、かつ実質的に回転することなくレール８０’に沿ってスライドするように強制された対の第１のベアリング８８’と、回転子１２を受け入れるために第１のベアリング８８’の外面に取り付けられた第２のベアリング９０’とを備える。好ましくは、各第１のベアリング８８’はボス３７を有し、このボス３７は、第２のベアリング９０’が第１のベアリング８８’上で回転するときに各第１のベアリング８８’が回転することなくレール８０’の上をスライドするように、長手方向の溝３５に係合する。当業者は理解するであろうが、たとえばレール８０’の断面を扁円にするように、第１のベアリング８８’をレール８０’に固定する他の方法が使用されてもよい。
【００７８】
第１の好ましい実施形態のように、回転子１２の完全な回転ごとに回転子１２の各Ｕ字形磁石２０の後部が１つのゼロ領域７８を通過するようになる速度で、各回転子１２は回転しなければならない。したがって、レール８０’の螺旋溝８６の所定のピッチは、次式に等しいのが好ましい。
【００７９】
Ｐｇ＝（１／Ｎｒ）×Ｐｒ （３）
ここで、
Ｐｒ＝ゼロ領域７８のピッチ（ゼロ領域／単位長）、
Ｎｒ＝回転子１２のＵ字形磁石（または、隣接Ｕ字形磁石のグループ）の数、および
Ｐｓ＝螺旋溝８６のピッチ（回転数／単位長）。
【００８０】
好ましくは、各ゼロ領域７８に対応する螺旋溝８６の部分は、溝８６の所定のピッチよりも大きな瞬間ピッチを有し、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”のうちの各１つがゼロ領域７８の１つを通過するときに各回転子１２の角速度を高くする。しかし、当業者は理解するであろうが、モータ１０が原動力を与えるためにより大きな瞬間ピッチを設けることは必要ではない。
【００８１】
上で説明したように、クロスリンク９４’は隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’を互いに連結する。図１０に示すように、クロスリンク９４’は、各ベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’を隣り合うベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’に連結するので、その結果、すべての回転子アセンブリ１４’の直線運動は互いに加え合わされてモータ１０の一方向直線原動力を与える。
【００８２】
前に述べたように、モータ１０の第１の好ましい実施形態は単一のゼロ領域７８および５個の回転子１２を備え、各回転子１２が３対３２、３２’、３２”の隣接Ｕ字形磁石２０を有する。好ましくは、回転子１２はレール８０’に沿って一様に間隔を空けて配置され、さらに、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、各回転子１２の周囲に一様に間隔を空けて配置される。さらに、Ｕ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は、各回転子１２に対して回転子１２の１回転の５分の１だけ段階的に調整されているので、すべての回転子１２のＵ字形磁石２０の対３２、３２’、３２”は実質的に一様な割合でゼロ領域７８を通過して、第１の磁界と回転子１２の第２の磁界の間のほぼ連続的な相互作用を実現し、結果として、回転子アセンブリ１４’を固定子４７の第２の端に向かってほぼ連続的に動かすことになる。当業者は理解するであろうが、モータ１０が与える原動力は、回転子１２の数および各回転子１２のＵ字形磁石２０の数に比例する。したがって、本発明の回転子１２の数および磁石２０の対３２、３２’、３２”の数は、５個の回転子１２および３対３２のＵ字形磁石２０に限定されない。また、ゼロ領域の数も１つに限定されない。Ｕ字形磁石２０およびゼロ領域７８の数は、式３で設定される規則への遵守によってのみ制限される。
【００８３】
図２、図１１Ｂ、図１２および図１３を参照して、レール取付け棒７６で支持され、長手方向の軸６５を有するレール８０’を備えるモータ１０の第１３の好ましい実施形態を示す。所定のピッチを有する螺旋溝８６がレール８０の周囲を走っている。
【００８４】
第１３の好ましい実施形態は、また、５個の回転子１２の各々に取り付けられた３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０に対応してレール８０’を同心円状に囲繞する３個の螺旋状固定子８２ａ、８２ｂ、８２ｃ（８２）を含む。好ましくは、第１の螺旋状固定子８２は、溝８６の所定のピッチと同じピッチ、およびレール８０’の軸６５に対して一般的に平行な長手方向の軸を有する。各回転子１２の半径の線と一直線に並ぶ磁化方向を有する複数の第１の固定子磁石１１が、各第１の螺旋状固定子８２に沿って間隔を空けて配置され、第１の固定子磁石１１が第１の磁界を生成する。
【００８５】
第１３の好ましい実施形態は、さらに、レール８０’の軸６５に沿って第１の螺旋固定子８２’と交互になり、かつ溝８６の所定のピッチを有する複数の第２の螺旋状固定子８２ａ’、８２ｂ’、８２ｃ’（８２’）を含む。回転子１２の半径の線と一直線に並ぶ磁化方向を有し、かつ第１の螺旋状固定子８２の各々に取り付けられた第１の固定子磁石１１と方向が反対の磁化方向を有する複数の第２の固定子磁石１１’が、各第２の螺旋状固定子８２’に取り付けられている。第２の螺旋状固定子８２’が第１の螺旋状固定子８２の中程に位置づけられている結果として、各回転子１２がレール８０’の軸６５のまわりを回転し、かつレール８０’に沿ってスライドするときに、各回転子磁石の対３２、３２’、３２”のほぼ中間にある点は第２の螺旋状固定子８２’の１つにぴったりになる。
【００８６】
第１３の好ましい実施形態は、また、レール８０’の長手方向の軸６５と一般的に合わせられた回転軸１６を有する５個の回転子１２（はっきりさせるために、３個だけを示す）を含む。各回転子１２は、回転子１２が自由にレール８０’の軸６５のまわりを回転しかつレール８０’に沿ってスライドするように、ベアリング・アセンブリ８４’でレール８０’に連結される。好ましくは、各回転子１２は３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０を含み、各Ｕ字形磁石２０が第２の磁界を生成し、対のＵ字形磁石２０の後部２６に近接するその第２の磁界の部分が、各第１の固定子磁石の第１の磁界と相互作用して、各回転子１２をレール８０’の軸６５のまわりに回転させる。
【００８７】
ベアリング・アセンブリ８４’（図１１Ｂおよび図１２に詳細に示す）は、各回転子１２をレール８０の周囲の螺旋溝８６に連結する。ベアリング・アセンブリ８４’は第１２の好ましい実施形態で説明したベアリング・アセンブリ８４’に似ているが、ただ違うのは、ベアリング・アセンブリ８４’がレール８０’に沿って移動するときに、ベアリング・アセンブリ８４’がレール取付け棒７６を通り過ぎることができるようにする、第１のベアリング８８’および第２のベアリング９０’の開口だけである。
【００８８】
第１３の好ましい実施形態は、リニア・モータまたは回転モータとして組み立てることができる。リニア・モータの場合、レール８０’および各螺旋状固定子８２の軸は実質的にまっすぐである。レール８０’は、レール８０’に沿ってところどころに配置されたレール取付け棒７６でベース１８に支持されている。棒７６は、レール８０’に沿ってところどころに位置し、そこでは、回転子１２の回転によって、第１および第２のベアリング８８’、９０’の開口が取付け棒７６に対応するように向きを合わせられる。各螺旋状固定子８２ａ、８２ｂ、８２ｃは、固定子取付け棒７５でベースに支持される。各ベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’を隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８’に連結するクロスリンク９４’で、回転子１２は互いに連結される。このようにして、各回転子アセンブリ１４’の回転運動は互いに加え合わされて、リニア・モータの直線原動力を与える。
【００８９】
また、第１３の好ましい実施形態は、図１４に示すように回転モータ１０として組み立てることができる。この場合、レール８０’および螺旋状固定子８２の軸は円形状に構成される。円形状に構成されたモータ１０は、レール８０’の周囲内の中心にあるように位置づけされた電機子７０を含む。電機子７０は、モータのベース１８内に回転するように連結された電機子回転軸５８のまわりを回転し、このベース１８に、また、レール８０’が取付け棒７６（図示しない）で取り付けられている。レール８０の半径のところで測定された第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’のピッチは、螺旋溝８６の所定のピッチに等しいのが好ましい。電機子７０は、電機子ストラット７１で各ベアリング・アセンブリ８４’の第１のベアリング８８（図１１Ｂを参照されたい）に固定的に取り付けられる。これによって、各固定子アセンブリ１４の回転原動力は互いに加え合わされる。電機子ストラット７１が第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’とぶつからないようにするために、第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’は、電機子回転軸５８の方向に開口を有するように作られる。
【００９０】
好ましくは、複数の第１の固定子磁石１１が各第１の螺旋状固定子８２ａ、８２ｂ、８２ｃに取り付けられ、各固定子磁石１１は回転子１２の半径の線と一直線に並ぶ磁化方向を有する。好ましくは、第１の螺旋状固定子８２はレール８０’の長手方向の軸６５に沿って一様に間隔を空けて配置され、各第１の螺旋状固定子８２が複数の磁石の対３２、３２’、３２”の１つに対応している。好ましくは、回転子１２がレール８０の軸６５のまわりを回転しかつレール８０’に沿ってスライドするように回転子磁石の対３２、３２’、３２”の１つが対応する第１の螺旋状固定子８２の１つに適切であるように、各回転子１２は、レール８０’に位置づけされる。しかし、当業者は理解するであろうが、回転子１２が回転力を発生させるために回転するように、回転子磁石の対３２、３２’、３２”は各螺旋状固定子にちょうど適切である必要はない。
【００９１】
もしくは、当業者は理解するであろうが、モータ１０は第２の螺旋状固定子８２’なしで組み立てることができる。最も簡単な場合は、モータ１０は単一の第１の螺旋状固定子８２と、第２の磁界を生成する単一のＵ字形磁石２０を備える単一の回転子１２とだけを備えてもよい。単一の回転子１２は、Ｕ字形回転子磁石２０が単一の第１の螺旋状固定子８２に常に適切であるように、レール８０’の溝８６に位置づけされるのが好ましい。結果として、Ｕ字形回転子磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分が、螺旋状固定子８２に取り付けられた各第１の固定子磁石１１”によって生成される第１の磁界と相互作用して、回転子１２をレール８０の軸６５のまわりに回転させ、かつレール８０’に沿ってスライドさせる。好ましくは、第１の固定子８２の単一の第１の固定子８２のセットだけが使用される場合、各第１の固定子磁石１１”は、回転子１２の面内にありかつ回転子１２の半径の線に対して一般的に垂直であるように方向付けされた磁化方向を有する。第１の固定子磁石１１の１つの極が回転子磁石２０にちょうど適切であるときに、その反対極性の極が回転子１２のＵ字形磁石２０から等しい間隔を空けるように、第１の固定子磁石１１”のＮ極とＳ極は間隔を空けて配置されるのが好ましい。当業者は理解するであろうが、複数のＵ字形回転子磁石および対応する第１の螺旋状固定子が使用されてもよい。さらに、当業者は理解するであろうが、回転子磁石２０と固定子磁石１１の他の構成が可能であり、そのすべては、Ｕ字形回転子磁石２０の後部２６に近接する磁界の新規な属性に依拠している。たとえば、回転子１２の半径の線に垂直な前述の固定子磁石１１”は、間隔を空けて配置された２個の別個の棒磁石であり、この２個の磁石の各々の磁化が、回転子の半径の線と一直線に並び、かつ反対の磁化方向を有してもよい。
【００９２】
図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して、モータ１０の第１４の好ましい実施形態を示す。第１４の実施形態は第１３の好ましい実施形態と構造が同じであるが、ただ違っているのは、固定子が、第１３の実施形態の第１および第２の螺旋状固定子８２、８２’の代わりに、複数の第１のリブ７７ａ、７７ｂ、７７ｃ（７７）および第２のリブ７７ａ’、７７ｂ’７７ｃ’（７７’）を備えることである。螺旋状固定子８２、８２’の代わりにリブ７７、７７’を使うことで、電機子７０の回転子１２への取付けが簡単になる。当業者は理解するであろうが、リブ７７、７７’の長さは４５度程度の小さなものから最高で２６５度まで変化し、モータ１０の原動力はリブの長さに比例する。
【００９３】
好ましくは、第１および第２のリブ７７、７７’は、レール８０’の所定のピッチに一致するピッチおよび間隔を有する。さらに、第１および第２の固定子磁石１１、１１’およびＵ字形回転子磁石２０の向きは第１３の実施形態とまったく同じである。したがって、第１４の実施形態の動作は第１３の実施形態のそれとまったく同じであり、簡潔にするために、ここでは繰り返さない。
【００９４】
図５、図１６および図１７を参照して、長手方向の軸６５と、レール８０”の周囲を走っている所定の周期の一般的に正弦状の溝８５とを有するレール８０”備えるモータ１０の第１５の好ましい実施形態を示す。
【００９５】
好ましくは、第１５の好ましい実施形態は、レール８０”のまわりに円形状に配列された３個の一般的にまったく同じ固定子５０”を含む。各固定子５０”は、レール８０”に面しかつレール８０”の軸６５から一般的に等距離でこの軸に平行に配置された表面６４を有する。図５および図１７に示すように、各固定子５０”は、一般的に弓形の断面およびこの断面に垂直でかつ表面６４のほぼ中間点に位置づけられた長手方向の境界線４９を有する。
【００９６】
複数の固定子磁石６８”が、第１の磁界を生成する固定子５０”の表面６４に取り付けられる。固定子磁石６８”は、境界線４９のまわりに正弦波パターンで表面６４に配置される。正弦波パターンは、境界線４９に沿って所定の周期および所定の最大（ピーク）振幅を有する。レール８０”および固定子５０”の長手方向の境界線が一直線である場合、正弦曲線の周期はレール８０の溝８５の周期に等しいのが好ましい。
【００９７】
正弦波パターンは、また、複数の第１と第２の交互になる領域に分割され、交互になる領域の間の境界は正弦曲線の各最大（ピーク）振幅のところに存在する。各第１の領域の第１の磁界の方向が各第２の領域の第１の磁界の方向と反対であるように、固定子磁石６８”の磁化方向は、第１の部分と第２の部分で反対である。好ましくは、固定子磁石６８”の磁化方向は回転子１２の半径の線に対して一般的に垂直である。もしくは、固定子磁石６８”の磁化方向は回転子１２の半径の線と一般的に位置合わせされてもよい。さらに、当業者には明らかであろうが、第１の磁界は複数の棒磁石で形成される必要はなく、第１の磁界が境界線４９から正弦的に変位されておりかつ正弦曲線のピーク間で交互に反対方向になるように、単一の磁石で形成されてもよい。さらに、当業者は理解するであろうが、第１の磁界の変位は正確に正弦状である必要はない。たとえば、変位は、本発明の趣旨と範囲のうちで、鋸の歯の形かプラスとマイナスの一定振幅値の部分を有する形であってもよい。
【００９８】
好ましくは、第１５の好ましい実施形態は、５個の回転子１２を含み、その各回転子１２はレール８０”の軸と位置合せされた軸１６を有する。各回転子１２は、回転子１２が自由にレール６５の軸まわりを回転しかつレール８０”に沿ってスライドするように、ベアリング・アセンブリ８４’によってレール８０”に連結される。好ましくは、各回転子１２は３対のＵ字形磁石対３２、３２’、３２”を含み、各対が２個のＵ字形磁石２０を備える。各Ｕ字形磁石２０は後部側を有し、第２の磁界を生成する。少なくとも１つの回転子アセンブリ１４が回転軸１６のまわりを回転するように各Ｕ字形磁石２０の後部２６が正弦波パターンの第１および第２の部分に適切であるように、Ｕ字形磁石対３２、３２’、３２”の各々は、各回転子１２に位置づけされる。ここで、各Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分の対応する固定子５０”の第１の磁界との相互作用によって、少なくとも１つの回転子１２がレール８０”の軸６５のまわりを回転的に振動するようになる。当業者は理解するであろうが、Ｕ字形磁石の３対３２、３２’、３２”を備えることは必須ではない。たとえば、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置されたＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石のグループ）の数は、ただ単に単一Ｕ字形磁石２０から変化し、最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限される磁石の数まで変化することができる。さらに、磁石のグループ３２の隣接Ｕ字形磁石２０の数は、また、１から最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限される磁石の数までに及ぶことができる。好ましくは、固定子５０”の数はＵ字形磁石の対３２、３２’、３２”の数に等しい。しかし、当業者は理解するであろうが、固定子５０”の数は３個に限定されることはなく、１から上の範囲の任意の数であってもよい。この場合、固定子５０”の数はＵ字形磁石の対３２、３２’、３２”の数に等しいことが好ましい。
【００９９】
図１６に示すように、ベアリング・アセンブリ８４’は、ボス９２（図１１Ｂに示す）でレール８０’の正弦状溝８５をなぞることで、レールのまわりの少なくとも１つの回転子１２の振動運動をレール８０’に沿った一方向直線運動に変換する。クロスリンク９４は隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’を互いに連結して、レールに沿った各回転子アセンブリ１４’の直線運動を一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わせる。ベアリング・アセンブリ８４’およびクロスリンク９４の構造、は図１１Ｂおよび図１２に示す。その動作は、第１２の実施形態で説明したリンケージ８４’およびクロスリンク９４’とまったく同じである。したがって、リンケージ８４’およびクロスリンク９４の詳細な説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１００】
他の態様では、第１５の好ましい実施形態は、また、第１４の実施形態のそれと同様な円形配列に構成することができる。第１５の好ましい実施形態では、図１４に示す螺旋状固定子８２’が、固定子１２のまわりに間隔を空けて配置された１つまたは複数の弓形固定子５０”と取り替えられる。この場合、回転子１２がレール８０”に沿ってスライドするときに、回転子１２のＵ字形磁石２０が第１および第２の部分に対して依然として適切であるようにするために、固定子磁石の正弦波パターンの周期は、それぞれの固定子５０”の表面６４の電機子回転軸５８からの距離に従って調節される。したがって、直線の実施形態の場合と同じである第１５の実施形態の円形配列のそれらの要素の説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１０１】
図４、図１８および図１９を参照して、一方向原動力を与えるモータ１０の第１６の好ましい実施形態を示し、このモータは、長手方向の軸６５、およびレール８０の周囲を走る所定のピッチの螺旋溝８６を有するレール８０”を備える。
【０１０２】
好ましくは、第１６の好ましい実施形態は、さらに、３個の一般的にまったく同じである固定子５０’を含み、各固定子５０’は、レール８０の軸６５から一般的に等距離でかつこの軸に平行に配置された表面６４を有する。各固定子５０’は、表面６４のほぼ中間点に位置する長手方向の境界線４９を有する。好ましくは、複数の固定子磁石６８’が固定子５０’の表面に取り付けられ、第１の磁界を生成する。この複数の固定子磁石６８’は、境界線４９に平行な磁気軸まわりを回転する磁化方向を有する。レール８０”および固定子５０’の長手方向の境界線４９が一直線である場合、固定子磁石６８’の回転のピッチはレール８０の螺旋溝８６の所定のピッチに等しいのが好ましい。
【０１０３】
第１６の実施形態はさらに５個の回転子１２を含み、各回転子１２がレール８０の軸６５と位置合せされた回転軸１６を有する。回転子１２が自由にレール８０の軸６５のまわりを回転しかつレール８０に沿ってスライドするように、各回転子１２はレール８０に連結される。各回転子１２は、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置された３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石２０を含み、各Ｕ字形磁石２０は第２の磁界を生成する。Ｕ字形磁石２０の後部２６にすぐ近接する第２の磁界の部分が複数の固定子磁石６８’で生成される第１の磁界と相互作用して、各回転子１２を回転子軸１６のまわりに回転させるように、Ｕ字形磁石２０は各回転子１２に位置づけされる。当業者は理解するであろうが、ちょうど３対３２、３２’、３２”のＵ字形磁石を備えることは必須ではない。たとえば、回転子１２の周囲に間隔を空けて配置されたＵ字形磁石２０（または、隣接Ｕ字形磁石のグループ）の数は、ただ単に単一Ｕ字形磁石２０から変化し、最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限されるＵ字形磁石２０の数まで変化することができる。さらに、磁石のグループ３２の隣接Ｕ字形磁石２０の数は、また、１から最高で回転子１２の周囲の物理的スペースだけで制限される磁石の数までに及ぶことができる。
【０１０４】
第１６の実施形態は、また、各回転子１２を螺旋溝８６に連結するベアリング・アセンブリ８４’を含み、このベアリング・アセンブリ８４’は、レール８０’のまわりの各回転子１２の回転運動をレール８０’に沿った一方向直線運動に変換する。クロスリンク９４は隣り合う回転子１２のベアリング・アセンブリ８４’を互いに連結して、レール８０’に沿った各回転子アセンブリ１４’の直線運動を一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わせる。ベアリング・アセンブリ８４’およびクロスリンク９４の構造は図１１Ｂおよび図１２に示し、これは、第１２の実施形態で説明したベアリング・アセンブリ８４’およびクロスリンク９４とまったく同じである。したがって、リンケージ８４およびクロスリンク９４の詳細な説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１０５】
第１６の好ましい実施形態の他の態様では、モータ１０は、図１４に示すように、第１４の実施形態のそれと同様な円形配列に構成することができるが、ただ違っているのは、図１４に示す螺旋状固定子８２’が回転子１２のまわりに間隔を空けて配置された１つまたは複数の固定子５０’と取り替えられることである。この場合、回転子１２がレール８０’の軸６５のまわりを回転しかつレール８０’に沿ってスライドするときに、回転子１２のＵ字形磁石２０が複数の固定子磁石６８’と依然として位置合せされているようにするために、複数の固定子磁石６８’の回転のピッチは、それぞれの固定子５０’の表面６４の電機子回転軸５８からの距離に従って調節される。したがって、直線構成の場合と同じである第１６の実施形態の円形配列のそれらの要素の説明は、簡潔にするために繰り返さない。
【０１０６】
当業者は理解するであろうが、広い発明の概念から逸脱することなしに上記の実施形態に変更を加えることができる。したがって、本発明は開示された特定の実施形態に限定されることなく、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の趣旨と範囲内の修正物を含む意図である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
一方向原動力を与えるモータの第１の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１Ｂ】
このモータの第２の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１Ｃ】
このモータの第３の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図２】
３対のＵ字形磁石を備える回転子を示す模式的な平面図である。
【図３】
説明を簡単にするために平らに配置された、ただ１つのゼロ領域を除いて一様磁界を生成する複数の固定子磁石を有する固定子を示す模式的な平面図である。
【図４】
説明を簡単にするために平らに配置された、磁界軸まわりに回転する複数の固定子磁石を有する固定子を示す模式的な平面図である。
【図５】
説明を簡単にするために平らに配置された、境界線から正弦的に変位されている複数の固定子磁石を有する固定子を示す模式的な平面図である。
【図６】
本モータの第４から第７までの好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図７Ａ】
本モータの第４の好ましい実施形態および第８の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図７Ｂ】
本モータの第５の好ましい実施形態および第９の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図７Ｃ】
本モータの第６の好ましい実施形態および第１０の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図７Ｄ】
本モータの第７の好ましい実施形態および第１１の好ましい実施形態で使用される回転子を示す模式的な平面図である。
【図８Ａ】
本モータの第４、第５、第８および第９の好ましい実施形態で使用される固定子を示す模式的な平面図である。
【図８Ｂ】
線８Ｂ−８Ｂに沿った、図８Ａに示す固定子の断面を示す模式的な図である。
【図８Ｃ】
本モータの第６および第１０の好ましい実施形態で使用される固定子を示す模式的な平面図である。
【図８Ｄ】
図７Ｃに示す回転子に関して示す線８Ｄ−８Ｄに沿った図８Ｃに示す固定子を示す模式的な正面図である。
【図８Ｅ】
図７Ｄに示す回転子に関して示す代替固定子を示す模式的な正面図である。
【図９】
本モータの第８から第１１までの好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１０】
本モータの第１２の好ましい実施形態を示す模式的な透視図である。
【図１１Ａ】
第８から第１１までの好ましい実施形態で使用される回転子アセンブリを示す平面図である。
【図１１Ｂ】
第１２から第１６までの好ましい実施形態で使用される回転子アセンブリを示す平面図である。
【図１２】
さらにレール取付け棒を含んだ、図１１Ｂに示す回転子アセンブリを示す端面図である。
【図１３】
本モータの第１３の好ましい実施形態を示す正面図である。
【図１４】
第１３の好ましい実施形態の回転構成を示す平面図である。
【図１５Ａ】
間隔を空けて配置されたリブを使用する第１４の好ましい実施形態の部分を示す正面図である。
【図１５Ｂ】
図１５Ａに示す第１４の実施形態を示す端面図である。
【図１６】
本モータの第１５の好ましい実施形態の部分を示す上面図である。
【図１７】
図１６に示す第１５の好ましい実施形態を示す端面図である。
【図１８】
本モータの第１６の好ましい実施形態の部分を示す上面図である。
【図１９】
図１８に示す本モータの第１６の好ましい実施形態を示す端面図である。
Claims (84)
- 永久磁石モータで使用され、回転子軸まわりの回転子の回転によって原動力を与えるための回転子であって、後部側を有し第１の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を備え、前記回転子軸まわりの回転子の回転は、少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第１の磁界の部分と、固定の第２の磁界との相互作用によって生じる、回転子。
- 前記少なくとも１つのＵ字形磁石がさらにＮ極とＳ極を備え、前記回転子が前記回転子軸まわりを回転するときの、前記少なくとも１つのＵ字形磁石のＮ極およびＳ極に近接した前記第１の磁界の部分と前記第２の磁界との相互作用の結果として、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸の方向に並進する、請求項１に記載の回転子。
- 回転軸を有し、前記回転子軸まわりの回転子の回転および前記回転子軸の方向への回転子の並進によって原動力を与える永久磁石モータで使用される回転子であって、
Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石であって、第１の磁界を生成する第１のＵ字形磁石と、
Ｎ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石であって、この第２のＵ字形磁石のＳ極が第１のＵ字形磁石のＮ極に隣接するものである第２のＵ字形磁石と、
Ｎ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石であって、この第３のＵ字形磁石のＮ極が第１のＵ字形磁石のＳ極に隣接するものである第３のＵ字形磁石と
を備え、前記第１のＵ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第１のＵ字形磁石によって生成される第１の磁界の部分が、固定の第４の磁界と相互作用して、回転子を回転させ、前記第２のＵ字形磁石のＮ極で生成される第２の磁界および前記第３のＵ字形磁石のＳ極で生成される第３の磁界が、前記第４の磁界と相互作用して、回転子を前記回転子軸の方向に並進させる、回転子。 - 永久磁石モータに使用され、回転子軸、および回転子の面内にあり前記回転子軸と交差するスラスタ軸を有する回転子であって、前記回転子は、回転子軸まわりの前記回転子の回転および前記回転子軸の方向の回転子の並進によって原動力を与え、
Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石であって、このＮ極およびＳ極がスラスタ軸と一般的に一直線に並ぶものであり、第１の磁界を生成するものである第１のＵ字形磁石と、
スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石であって、第１のＵ字形磁石のＮ極のすぐ近くでかつこれから間隔を空けて配置された第１のスラスタ磁石と、
スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第２のスラスタ磁石であって、前記第１のＵ字形磁石のＳ極のすぐ近くでかつこれから間隔を空けて配置された第２のスラスタ磁石と
を備え、前記第１のＵ字形磁石は前記第１および第２のスラスタ磁石の間に挿入され、前記第１のＵ字形磁石の後部側にすぐ近接する前記第１のＵ字形磁石で生成される第１の磁界の部分が、固定の第４の磁界と相互作用して回転子を回転させ、前記第１のスラスタ磁石で生成される第２の磁界および前記第２のスラスタ磁石で生成される第３の磁界がそれぞれ、固定の第５の磁界と相互作用して回転子を回転子軸の方向に並進させる、回転子。 - 永久磁石モータに使用され、回転子軸まわりの回転子の回転および回転子軸の方向の回転子の並進によって原動力を与える回転子であって、第１の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を有し、前記第１の磁界は前記少なくとも１つの固定Ｕ字形磁石と相互作用する少なくとも１つの回転子磁石で生成され、前記少なくとも１つのＵ字形磁石は後部側を有し第２の磁界を生成し、前記回転子の前記回転原動力および前記並進原動力は、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の部分の、前記第１の磁界との相互作用によって与えられる、回転子。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記回転子の半径の線に垂直な方向に磁化されている、請求項５に記載の回転子。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記回転子の半径の線と一直線に並ぶ方向に磁化されている、請求項５に記載の回転子。
- 一方向回転原動力を与えるモータであって、
回転子軸、外面、および外面のほぼ中間点にある円周方向の境界線を有する一般的に円形の固定子と、
前記固定子の前記外面に取り付けられた少なくとも１つの固定子磁石であって、前記固定子軸のまわりに一般的に円形の配列で配列され、第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石と、
前記固定子にそれと一緒に回転するように取り付けられた電機子であって前記固定子軸に平行な軸を有する電機子と、
少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、前記電機子から間隔を空けて配置され、前記少なくとも１つの回転子の軸のまわりを回転するために機軸で前記電機子に結合され、前記電機子の軸と一般的に位置合せされた面内で回転するものであり、前記少なくとも１つの回転子は第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を含み、前記少なくとも１つの回転子磁石で生成される前記第２の磁界が第１の磁界と相互作用して前記少なくとも１つの回転子を前記回転子軸まわりに回転させる、少なくとも１つの回転子と、
前記少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するときに、前記少なくとも１つの回転子を前記固定子に駆動的に連結して前記電機子を前記電機子軸まわりに回転させ、それによって、前記モータの一方向回転原動力を与えるリンケージ・アセンブリと
を含む、モータ。 - 前記少なくとも１つの固定子が前記境界線に対してほぼ直角な磁化方向を有し、前記第１の磁界が実質的に減少している所定数の一般的に一様に間隔を空けて配置されたゼロ領域を除いて、前記第１の磁界の大きさおよび方向が、前記固定子の外面のまわりの円周線に沿って実質的に一様である、請求項８に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、強磁性体材料の遮蔽によって形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少されたものになる、請求項９に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、永久磁石で生成される第３の磁界の追加によって形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少されたものになる、請求項９に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、電磁石に電流を供給することで生成される第３の磁界の追加によって形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少される、請求項９に記載のモータ。
- 前記電流が、前記少なくとも１つの回転子磁石がそれぞれのゼロ領域を通過している時を除いて、基本的に零である、請求項１２に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、各ゼロ領域と一般的に一致する領域に前記固定子の外面に取り付けられた前記少なくとも１つの磁石がないことで形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少される、請求項９に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記少なくとも１つの回転子のそれぞれの回転子軸まわりの回転ごとに、ただ１つだけの前記ゼロ領域をただ一度だけ通過する、請求項９に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が前記ゼロ領域の１つを通過するときに、前記回転子軸まわりの前記少なくとも１つの回転子の角速度が前記少なくとも１つの回転子の平均角速度よりも大きくなるようにする少なくとも１つの部品を、前記リンケージ・アセンブリが備える、請求項８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの部品が、偏心スプロケットを備え、前記偏心スプロケットが、前記少なくとも１つの回転子を前記固定子に連結するためのチェーンに係合する、請求項１６に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線に対して一般的に垂直である、請求項８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一般的に一直線に並んでいる、請求項８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が後部側を有するＵ字形磁石を備え、前記少なくとも１つのＵ字形回転子磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸まわりに回転するようにする、請求項８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が棒磁石を備え、さらに前記少なくとも１つの固定子磁石が後部側を有するＵ字形磁石であり、前記少なくとも１つのＵ字形固定子磁石の後部にすぐ近接する前記第１の磁界の部分が、前記少なくとも１つの回転子磁石の前記第２の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸まわりを回転するようにする、請求項８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの固定子磁石が、前記円周方向の境界線に平行な磁気軸まわりを所定の周期性で回転する磁化方向を有し、それによって、前記第１の磁界が前記磁気軸に沿って実質的に一様な大きさを有し、かつ前記所定の周期性で前記磁気軸まわりを回転する、請求項８に記載のモータ。
- 前記第１の磁界が、前記磁気軸に沿って前記外面に取り付けられた複数の個別の磁石で形成され、その個別の磁石の各々が、前記第１の磁界を前記磁気軸まわりに回転させる磁化方向を有する、請求項２２に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの固定子磁石が、前記境界線から正弦波パターンで変位された位置に磁化を有し、前記正弦波パターンが、所定の周期および所定の最大振幅を有し、かつ複数の交互になる第１および第２の領域に分割され、前記交互になる第１と第２の領域の間の境界が前記正弦曲線の最大振幅のところに存在し、前記少なくとも１つの磁石の磁化方向が前記第１と第２の部分で反対である、請求項８に記載のモータ。
- 前記リンケージ・アセンブリが、前記少なくとも１つの回転子の振動する回転運動を一方向回転運動に変換するために、前記少なくとも１つの回転子を前記固定子に枢着する往復棒を含み、それによって、前記電機子が前記固定子軸まわりを回転するようになる、請求項２４に記載のモータ。
- 一方向回転原動力を与えるモータであって、
軸、外面、および外面のまわりの円周方向の境界線を有する一般的に円形の固定子であって、前記境界線は前記固定子軸のまわりに所定の方向を有しかつ前記外面の第１の側と外面の第２の側を分離し、前記外面に、第１の磁界を生成する少なくとも一対の固定子磁石が取り付けられ、前記少なくとも一対の磁石はＮ極とＳ極を有する第１の固定子磁石およびＮ極とＳ極を有する第２の固定子磁石を備え、前記第１の固定子磁石のＳ極は前記外面の第１の側に位置づけされ前記第１の固定子磁石のＮ極が境界線に最も近いところにあり、前記第２の固定子磁石のＮ極は前記外面の第２の側に位置づけされ前記第２の固定子磁石のＳ極が前記境界線に最も近いところにあり、さらに、前記第１の固定子磁石のＮ極と少なくとも一対の固定子磁石の隣り合う対の第２の固定子磁石のＳ極の間の前記境界線に沿って測定された第１の磁石間距離が第１の固定子磁石のＳ極と第２の固定子磁石のＮ極の間の前記境界線に沿って測定された第２の磁石間距離に一般的に等しいように、この少なくとも一対の固定子磁石は、境界線に沿って間隔を空けて配置される、固定子と、
前記固定子に取り付けられた電機子であって、前記固定子軸に平行な軸を有し前記固定子と一緒に回転するために前記固定子に取り付けられている電機子と、
前記電機子に取り付けられた少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、前記電機子から間隔を空けて配置され、前記少なくとも１つの回転子の軸のまわりを回転するために機軸で電機子に結合され、前記少なくとも１つの回転子は、前記電機子軸と一般的に位置合せされた面内で回転し、前記少なくとも１つの回転子は少なくとも１つの回転子磁石を備え、前記少なくとも１つの回転子磁石は第２の磁界を生成し、前記第２の磁界は少なくとも１つの第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子を前記少なくとも１つの回転子の軸まわりに回転的に振動させ、さらに前記回転子軸の方向の力を生成させ、それによって、前記電機子を前記電機子軸まわりを所定の方向に回転させ、モータの一方向回転原動力を与えるようになる、少なくとも１つの回転子と
を備えた、モータ。 - 前記第１の固定子磁石のＮ極および前記第２の固定子磁石のＳ極が前記固定子軸のまわりで所定の方向に傾いており、前記少なくとも１つの回転子磁石が、Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石を備え、前記第１のＵ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の第１の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記少なくとも１つの回転子の軸のまわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第１のＵ字形磁石のＮ極およびＳ極に近接する前記第２の磁界の第２の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸の方向の力を生成するようにする、請求項２６に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、さらに、
Ｎ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石であって、前記第２のＵ字形磁石のＳ極が前記第１のＵ字形磁石のＮ極に隣接している第２のＵ字形磁石と、
Ｎ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石であって、前記第３のＵ字形磁石のＮ極が前記第１のＵ字形磁石のＳ極に隣接している第３のＵ字形磁石とを備え、前記第１の磁界と相互作用する前記第１のＵ字形磁石のＮ極およびＳ極に近接する前記第２の磁界の前記第２の部分の代わりに、前記第２のＵ字形磁石のＮ極で生成される第３の磁界および前記第３のＵ字形磁石のＳ極で生成される第４の磁界が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸の方向の力を生成するようにし、それによって、前記電機子が前記固定子軸まわりを所定の方向に回転するようになる、請求項２７に記載のモータ。 - 前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石が、前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石の磁化方向が前記境界線に対して一般的に垂直であるように位置合わせされ、前記固定子がさらに少なくとも１つの第３の固定子磁石を含み、前記少なくとも１つの第３の固定子磁石が、前記少なくとも一対の固定子磁石の前記第１の固定子磁石と前記第２の固定子磁石の中程の前記固定子の境界線に沿って前記固定子に取り付けられ、かつ前記固定子の表面に垂直な磁化方向を有し、ここで、前記少なくとも１つの回転子が、前記少なくとも１つの回転子の面内にありかつ前記少なくとも１つの回転子軸と交わるスラスタ軸を有し、前記少なくとも１つの回転子磁石が、
Ｎ極、Ｓ極および後部側を有するＵ字形磁石であって、前記Ｎ極およびＳ極が前記スラスタ軸のすぐ近くにあるＵ字形磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石であって、前記第１のＵ字形磁石のＮ極から間隔を空けかつこれのすぐ近くに配置された第２のスラスタ磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第２のスラスタ磁石であって、前記第１のＵ字形磁石のＳ極から間隔を空けかつこれのすぐ近くに配置された第２のスラスタ磁石とを備え、前記Ｕ字形磁石が前記第１と第２のスラスタ磁石の間に置かれ、前記Ｕ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の第１の部分が、第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記少なくとも１つの回転子の軸まわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第１のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第２の部分および前記第２のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第３の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸の方向の力を生成するようにする、請求項２６に記載のモータ。 - 前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石が、前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石の磁化方向が前記境界線に対して一般的に垂直であるように位置合わせされ、前記固定子が、さらに、前記電機子の方に向いている後部側の後部を有しかつ前記第１の固定子磁石と前記第２の固定子磁石の中程の前記固定子の境界線に沿って前記固定子に取り付けられた少なくとも１つのＵ字形磁石を含み、前記少なくとも１つのＵ字形磁石が、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部に近接する前記第１の磁界の部分の方向が前記境界線に対して実質的に垂直であるように方向づけされ、前記少なくとも１つの回転子が、さらに、前記少なくとも１つの回転子の面内にありかつ前記少なくとも１つの回転子軸と交わるスラスタ軸を含み、前記少なくとも１つの回転子磁石が、
前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一直線に並びかつ前記スラスタ軸に対して一般的に垂直である磁化方向、を有する半径の磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第２のスラスタ磁石とを備え、前記半径の磁石が前記第１と第２のスラスタ磁石の間に置かれ、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第１の磁界の部分が、回転する磁石で生成される前記第２の磁界の第１の部分と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記少なくとも１つの回転子の軸のまわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第１のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第２の部分および前記第２のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第３の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記回転子軸の方向の力を生成するようにする、請求項２６に記載のモータ。 - 一方向直線原動力を与えるモータであって、
直線固定子であって、前記固定子は一般的に弓形の断面と、固定子の第１の端と第２の端の間の固定子の表面のほぼ中間点に沿って延び、かつ前記表面を第１サイドと第２サイドに分離する断面に垂直な長手方向境界線とを有し、
第１の磁界を生成する少なくとも１対の固定磁石が前記表面に取り付けられ、前記少なくとも１対の固定磁石はＮ極およびＳ極を有する第１の磁石とＮ極およびＳ極を有する第２の磁石とを含み、前記第１の固定磁石のＳ極は前記表面の前記第１サイド上にあり、前記第１固定磁石のＮ極は前記境界線に最も近い位置にあり、前記第２の固定磁石のＮ極は前記表面の前記第２サイド上にあり、前記第２の固定磁石のＳ極は前記境界線に最も近い位置にあり、前記少なくとも一対の固定磁石は、隣接する前記少なくとも一対の固定磁石において前記第１の固定磁石のＮ極と前記第２の固定磁石のＳ極との間の前記境界線に沿って測定された第１の磁石間距離が、前記第１の固定磁石のＳ極と前記第２の固定磁石のＮ極との間の前記境界線に沿って測定された第２の磁石間距離と一般的に等しくなるように、境界線に沿って間隔を空けて配置されている、線形固定子と、
一般的に前記境界線に平行な長手方向の軸を有する前記固定子に連結されたレールと、
前記レールにスライド可能に取り付けられた少なくとも１つのベアリング・アセンブリと、
前記少なくとも１つのベアリング・アセンブリに回転可能に連結された少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、少なくとも１つの回転子磁石を有し、前記少なくとも１つの回転子磁石は、前記少なくとも一対の回転子磁石によって生成された前記第１の磁界と相互作用し、それによって前記少なくとも１つの回転子を前記レールのまわりを回転的に振動させ、前記固定子の第２の端の方向に前記レールに沿って力を生じる第２の磁界を生成する、少なくとも１つの回転子と
を備えたモータ。 - 前記モータが、さらに、第１のベアリング・アセンブリを第２のベアリング・アセンブリに連結するクロスリンクを含み、それによって、第１の少なくとも１つの回転子と第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動が、一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わされる、請求項３１に記載のモータ。
- 前記第１の固定子磁石のＮ極および前記第２の固定子磁石のＳ極各々が前記固定子の前記第２の端の方に傾いており、前記少なくとも１つの回転子が、Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石を備え、前記第１のＵ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の第１の部分が、第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記レールのまわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第１のＵ字形磁石のＮ極およびＳ極に近接する第２の磁界の第２の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記固定子の前記第２の端の方向の力を生成するようにする、請求項３１に記載のモータ。
- 前記第１の固定子磁石のＮ極および前記第２の固定子磁石のＳ極各々が前記固定子の前記第２の端の方に傾いており、前記少なくとも１つの回転子が、
Ｎ極、Ｓ極および後部側を有する第１のＵ字形磁石と、
Ｎ極とＳ極を有する第２のＵ字形磁石であって、前記第２のＵ字形磁石のＳ極が前記第１のＵ字形磁石のＮ極に隣接するものである第２のＵ字形磁石と、
Ｎ極とＳ極を有する第３のＵ字形磁石であって、前記第３のＵ字形磁石のＮ極が前記第１のＵ字形磁石のＳ極に隣接するものである第３のＵ字形磁石とを備え、前記第１のＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の第１の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記レールのまわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第２のＵ字形磁石のＮ極で生成される第３の磁界および前記第３のＵ字形磁石のＳ極で生成される第４の磁界が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記固定子の前記
第２の端の方向の力を生成するようにする、請求項３１に記載のモータ。 - 前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石が、前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石の磁化方向が前記境界線に対して一般的に垂直であるように位置合わせされ、前記固定子がさらに少なくとも１つの第３の固定子磁石を含み、前記少なくとも１つの第３の固定子磁石が、前記少なくとも一対の固定子磁石の第１の磁石と第２の磁石の中程の前記固定子の境界線に沿って前記固定子の表面に取り付けられ、かつ前記固定子の表面に垂直な磁化方向を有し、ここで、前記少なくとも１つの回転子が、前記少なくとも１つの回転子の面内にありかつ前記少なくとも１つの回転子軸と交わるスラスタ軸を有し、前記少なくとも１つの回転子磁石が、
Ｎ極、Ｓ極および後部側を有するＵ字形磁石であって、かつ前記Ｎ極およびＳ極が前記スラスタ軸のすぐ近くにあるＵ字形磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石であって、前記第１のＵ字形磁石のＮ極から間隔を空けかつこれのすぐ近くに配置された第１のスラスタ磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有し、前記Ｕ字形磁石のＳ極から間隔を空けかつこれのすぐ近くに配置された第２のスラスタ磁石とを備え、前記Ｕ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の第１の部分が、第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記レールのまわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第１のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第２の部分および前記第２のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第３の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記固定子の前記第２の端の方向の力を生成するようにする、請求項３１に記載のモータ。 - 前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石が、前記第１の固定子磁石および前記第２の固定子磁石の磁化方向が前記境界線に対して一般的に垂直であるように位置合わせされ、前記固定子がさらに少なくとも１つの第３の固定子磁石を含み、前記少なくとも１つの第３の固定子磁石が前記レールの方を向いている後部側の後部を有しかつ前記第１の固定子磁石と前記第２の固定子磁石の中程の前記固定子の境界線に沿って前記固定子の表面に取り付けられたＵ字形磁石であり、前記少なくとも１つのＵ字形磁石が、前記Ｕ字形磁石の後部に近接する前記第１の磁界の部分の方向が前記境界線に対して実質的に垂直であるように位置合わせされ、前記少なくとも１つの回転子がさらに前記少なくとも１つの回転子の面内にありかつ前記回転子軸と交わるスラスタ軸を含み、前記少なくとも１つの回転子磁石が、
前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一直線に並びかつ前記スラスタ軸に対して一般的に垂直である磁化方向、を有する回転する磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第１のスラスタ磁石と、
前記スラスタ磁石軸と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有する第２のスラスタ磁石とを備え、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第１の磁界の部分が、前記回転する磁石で生成される前記第２の磁界の第１の部分と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記レールのまわりを回転的に振動するようにし、さらに、前記第１のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第２の部分および前記第２のスラスタ磁石で生成される前記第２の磁界の第３の部分が、前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記固定子の前記第２の端の方向の力を生成するようにする、請求項３１に記載のモータ。 - 前記ベアリング・アセンブリが、
前記レールにスライド可能に取り付けられ、かつ実質的な回転なしに前記レールに沿ってスライドするように強制された第１のベアリングの対と、
回転のために前記第１のベアリングの対に連結された第２のベアリングとを備え、前記少なくとも１つの回転子が前記第２のベアリングに取り付けられている、請求項３１に記載のモータ。 - 一方向直線原動力を与えるモータであって、
一般的に弓形の断面および、固定子の第１の端と第２の端の間の固定子の表面のほぼ中間点に沿って延びる断面に垂直な長手方向境界線を有する直線固定子であって、前記固定子は第１の端と第２の端の間に配置された少なくとも１つの磁石を含み、前記少なくとも１つの磁石は境界線に対してほぼ直角の磁化方向を有しさらに第１の磁界を生成し、前記第１の磁界の大きさは第１の磁界が実質的に減少している所定数のゼロ領域を除いて境界線に沿って一般的に一様である、固定子と、
前記固定子に連結されたレールであって境界線に対して一般的に平行な長手方向の軸およびレールの周囲を走っている所定のピッチの螺旋溝を有するレールと、
前記レールの軸と位置合せされた回転子軸を有する少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は自由に前記レールの軸まわりを回転しかつ前記レールに沿ってスライドするように前記レールに連結され、前記少なくとも１つの回転子は、後部側を有し第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含み、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分は少なくとも１つの第１の磁界と相互作用して前記回転子をレールの軸まわりに回転させる、前記少なくとも１つの回転子と、
前記少なくとも１つの回転子を螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、前記レールの軸まわりの前記少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った直線運動に変換するベアリング・アセンブリと、
第１の少なくとも１つの回転子の前記ベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクとを備え、それによって、前記第１の少なくとも１つの回転子および前記第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動を互いに加え合わせて一方向直線原動力を与える、モータ。 - 前記所定数のゼロ領域が、前記固定子の前記境界線に沿って一様に間隔を空けて配置されている、請求項３８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部が、前記少なくとも１つの回転子の完全な回転ごとに前記ゼロ領域の１つを通過する、請求項３９に記載のモータ。
- 前記螺旋溝の部分が、前記所定のピッチよりも大きな瞬間のピッチを有し、それによって、前記少なくとも１つのＵ字形磁石が前記ゼロ領域の１つを通過するときに、前記少なくとも１つの回転子の角速度を大きくする、請求項４０に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、強磁性体材料の遮蔽によって形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少される、請求項３８に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、永久磁石で生成される第３の磁界の追加によって形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少される、請求項３８に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、電磁石に電流を供給することで生成される第３の磁界の追加で形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少される、請求項３８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子の完全な回転ごとに前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部が前記ゼロ領域の１つを通過し、前記少なくとも１つの回転子磁石がそれぞれのゼロ領域を通過している時を除いて、前記電流が基本的に零である、請求項４４に記載のモータ。
- 前記所定数のゼロ領域の各々が、各ゼロ領域と一般的に一致する領域に前記固定子の外面に取り付けられた前記少なくとも１つの磁石がないことで形成され、それによって、各ゼロ領域で前記第１の磁界と前記第２の磁界の間の磁気相互作用が実質的に減少される、請求項３８に記載のモータ。
- 前記ベアリング・アセンブリが、
前記レールにスライド可能に取り付けられ、かつ実質的な回転なしに前記レールに沿ってスライドするように強制された第１のベアリングの対と、
前記少なくとも１つの回転子に連結され、かつ回転のために前記第１のベアリングの対に取り付けられた第２のベアリングとを備え、前記第２のベアリングが前記レールの周囲の螺旋溝に係合するボスを有し、それによって、前記少なくとも１つの回転子が回転するときに、前記第１のベアリングの対が前記レールに沿ってスライドするようになる、請求項３８に記載のモータ。 - 前記少なくとも１つの回転子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線に対して一般的に垂直である、請求項３８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一般的に一直線に並んでいる、請求項３８に記載のモータ。
- 一方向原動力を与えるモータであって、
長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定のピッチの少なくとも１つの螺旋溝を有するレールと、
前記レールを同心円的に取り巻く少なくとも１つの第１の螺旋状固定子であって、所定のピッチの溝および、レールの軸に対して一般的に平行な長手方向の軸を有し、第１の磁界を生成する少なくとも１つの第１の固定子磁石が取り付けられている少なくとも１つの第１の螺旋状固定子と、
前記レールの軸と一般的に位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、前記少なくとも１つの回転子は第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を備え、前記第２の磁界と前記少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される第１の磁界との相互作用により、前記少なくとも１つの回転子が前記レールの軸まわりを回転する、少なくとも１つの回転子と、
前記少なくとも１つの回転子を前記レールの周囲の前記螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、前記レールのまわりの前記少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリと
を備えた、モータ。 - 前記ベアリング・アセンブリが、
前記レールにスライド可能に取り付けられ、かつ実質的な回転なしに前記レールに沿ってスライドするように強制された第１のベアリングの対と、
前記少なくとも１つの回転子に連結され、かつ回転のために前記第１のベアリングの対に取り付けられた第２のベアリングとを備え、前記第２のベアリングが、前記レールの周囲の螺旋溝に係合するボスを有し、それによって、前記少なくとも１つの回転子が回転するときに、前記第１のベアリングの対が前記レールに沿ってスライドするようになる、請求項５０に記載のモータ。 - 前記モータが、さらに、第１の少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクを含み、それによって、前記第１の少なくとも１つの回転子と前記第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動が、一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わされる、請求項５０に記載のモータ。
- 前記レールおよび前記少なくとも１つの螺旋状固定子が円形構成に配置され、前記モータがさらに前記レールの周囲内の中心にあるように位置づけされた電機子を含み、前記電機子が、中心に位置づけされたモータのベースに回転するように取り付けられ、かつ前記少なくとも１つの回転子に連結され、前記少なくとも１つの回転子の一方向直線運動によって、前記電機子が前記ベース内で回転して回転の一方向原動力を与えるようになる、請求項５０に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記第２の磁界を生成する後部側を有するＵ字形磁石を備え、前記Ｕ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の部分が、各第１の固定子磁石の前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記レールの軸まわりを回転するようにする、請求項５０に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が前記レールの軸まわりを回転しかつ前記レールに沿ってスライドするようなやり方で前記少なくとも１つの回転子磁石が前記少なくとも１つの第１の螺旋状固定子に対して適切であるように、前記少なくとも１つの回転子が前記レールに位置づけされる、請求項５０に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が前記少なくとも１つの第１の固定子磁石に対して適切であるとき、前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一直線に並ぶ、請求項５５に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子が、複数の一般的にまったく同じである少なくとも１つの回転子磁石を備え、各少なくとも１つの回転子磁石が、前記少なくとも１つの回転子の周囲に一般的に一様に間隔を空けて配置されている、請求項５６に記載のモータ。
- 前記モータが、さらに、前記所定のピッチの溝を有する少なくとも１つの第２の螺旋状固定子を含み、前記少なくとも１つの第２の螺旋状固定子が、前記レールの軸に沿って前記少なくとも１つの第１の螺旋状固定子と交互になり、かつ第３の磁界を生成する少なくとも１つの第２の固定子磁石を有し、前記少なくとも１つの第２の固定子磁石の磁化方向が前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向に対して方向が反対であり、前記少なくとも１つの回転子が前記レールの軸まわりを回転しかつ前記レールに沿ってスライドするようなやり方で、前記第３の磁界が、前記複数の少なくとも１つの回転子磁石の各々の間のほぼ中間点で前記第２の磁界と相互作用する、請求項５７に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が各第１の固定子磁石に対して適切であるとき、各第１の固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線に対して垂直である、請求項５５に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有し、前記少なくとも１つの第１の固定子磁石が複数のＵ字形磁石を備え、各Ｕ字形磁石が、後部側を有し、かつ、前記複数のＵ字形磁石の各々の後部にすぐ近接する前記第１の磁界の部分が前記第２の磁界と相互作用して前記少なくとも１つの回転子を前記レールの軸まわりに回転させるように、前記第１の螺旋状固定子上で方向づけされている、請求項５０に記載のモータ。
- 一方向原動力を与えるモータであって、
長手方向の軸およびレールのまわりを走っている所定のピッチの螺旋溝を有するレールと、
複数の不連続な間隔を空けて配置された第１のリブを備える少なくとも１つの第１の螺旋状固定子であって、前記各第１のリブは前記レールから一般的に一様な距離で前記レールを部分的に囲繞するものであり、前記第１の螺旋状固定子は所定のピッチの溝およびレールと一般的に位置合せされた長手方向の軸を有し、少なくとも１つの第１の固定子磁石が各リブに取り付けられ、各第１の固定子磁石が第１の磁界を生成する、第１の螺旋状固定子と、
前記レールの軸と一般的に位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸まわりを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、第２の磁界を生成する少なくとも１つの回転子磁石を備え、前記第２の磁界と前記少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される第１の磁界との相互作用により、前記少なくとも１つの回転子が前記レールの軸まわりを回転する、少なくとも１つの回転子と、
前記少なくとも１つの回転子を前記レールのまわりの前記螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、レールのまわりの少なくとも１つの回転子の回転運動をレールに沿った直線運動に変換するベアリング・アセンブリと
を備えた、モータ。 - 前記ベアリング・アセンブリが、
前記レールにスライド可能に取り付けられ、かつ実質的な回転なしに前記レールに沿ってスライドするように強制された第１のベアリングの対と、
前記少なくとも１つの回転子に連結され、かつ回転のために前記第１のベアリングの対に取り付けられた第２のベアリングとを備え、前記第２のベアリングが、前記レールの周囲の螺旋溝に係合するボスを有し、それによって、前記少なくとも１つの回転子が回転するときに前記第１のベアリングの対が前記レールに沿ってスライドするようになる、請求項６１に記載のモータ。 - 前記モータが、さらに、第１の少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクを含み、それによって、前記第１の少なくとも１つの回転子と前記第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動が、一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わされる、請求項６１に記載のモータ。
- 前記レールおよび前記少なくとも１つの螺旋状固定子が円形構成に配置され、前記モータがさらに前記レールの周囲内の中心にあるように位置づけされた電機子を含み、前記電機子が、中心に位置づけされたモータのベースに回転するように取り付けられ、かつ前記少なくとも１つの回転子に連結され、前記少なくとも１つの回転子の前記レールに沿った一方向直線運動によって、前記電機子が、前記ベース内で回転して回転の一方向原動力を与えるようになる、請求項６１に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記第２の磁界を生成する後部側を有するＵ字形磁石を備え、前記Ｕ字形磁石の後部にすぐ近接する前記第２の磁界の部分が、各第１の固定子磁石の前記第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子が前記レールの軸まわりを回転するようにする、請求項６１に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子が前記レールの軸まわりを回転しかつ前記レールに沿ってスライドするようなやり方で前記少なくとも１つの回転子磁石が前記複数のリブの１つに対して適切であるように、前記少なくとも１つの回転子が前記レールに位置づけされる、請求項６１に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの第１の回転子磁石が前記少なくとも１つの第１の固定子磁石に対して適切であるとき、前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一直線に並ぶ、請求項６６に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子が、複数の一般的にまったく同じである少なくとも１つの回転子磁石を備え、前記複数の少なくとも１つの回転子磁石の各々が、前記少なくとも１つの回転子の周囲に一般的に一様に間隔を空けて配置されている、請求項６７に記載のモータ。
- 前記モータが、さらに、前記所定のピッチの溝を有しかつ複数の不連続な間隔を空けた第２のリブを備える少なくとも１つの第２の螺旋状固定子を含み、前記複数の第２のリブが、前記レールの軸に沿って前記複数の第１のリブと交互になり、かつ第３の磁界を生成する少なくとも１つの第２の固定子磁石を有し、前記少なくとも１つの第２の固定子磁石の磁化方向が前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向に対して方向が反対であり、前記少なくとも１つの回転子が前記レールのまわりを回転しかつ前記レールに沿ってスライドするようなやり方で、前記第３の磁界が、前記複数の少なくとも１つの回転子磁石の間のほぼ中間点で前記第２の磁界と相互作用する、請求項６８に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が前記少なくとも１つの第１の固定子磁石に対して適切であるとき、前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線に対して垂直である、請求項６６に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子磁石が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一般的に一直線に並ぶ磁化方向を有し、前記少なくとも１つの第１の固定子磁石が後部側を複数のＵ字形磁石を備え、前記複数のＵ字形磁石の各々の後部にすぐ近接する前記第１の磁界の部分が前記第２の磁界と相互作用して前記少なくとも１つの回転子を前記レールの軸まわりに回転させるように、各Ｕ字形磁石が、前記第１の螺旋状固定子上で方向づけされている、請求項６１に記載のモータ。
- 一方向原動力を与えるモータであって、
長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定の周期を有する一般的に正弦状の溝を有するレールと、
一般的に弓形の断面および少なくとも１つの固定子の表面のほぼ中間点に位置する断面に垂直な長手方向境界線を有する少なくとも１つの固定子であって、前記少なくとも１つの固定子の表面はレールの軸から一般的に等距離でかつこの軸に対して平行に配置される、少なくとも１つの固定子と、
前記少なくとも１つの固定子の表面に取り付けられた第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石であって、前記少なくとも１つの固定子磁石は前記境界線から正弦的に変位された磁化を有し、前記正弦曲線は所定の周期と所定の最大振幅を有しかつ複数の交互になる第１および第２の領域に分割され、前記交互になる第１と第２の領域の境界は正弦曲線の最大振幅のところに存在し、前記少なくとも１つの固定子磁石の磁化方向は第１および第２の部分で方向が反対になっている、少なくとも１つの固定子と、
前記レールの軸と位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの回転子が自由にレールの軸の周りを回転しかつレールに沿ってスライドするようにレールに連結され、後部側を有し第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含み、前記少なくとも１つのＵ字形磁石は、前記少なくとも１つの回転子が回転子軸まわりを回転するように前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部側が前記回転子の第１および第２の部分に適切であるように、前記少なくとも１つの回転子に位置づけされるものであり、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部にすぐ近接する第２の磁界の部分の第１の磁界との相互作用によって前記少なくとも１つの回転子を前記レールの軸のまわりを回転的に振動させる、少なくとも１つの回転子と、
前記少なくとも１つの回転子を前記レールのまわりの正弦状溝に連結するベアリング・アセンブリであって、前記レールのまわりの前記少なくとも１つの回転子の振動運動をレールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリと
を備えたモータ。 - 前記モータが、さらに、第１の少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクを含み、それによって、前記第１の少なくとも１つの回転子と前記第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動が、一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わされる、請求項７２に記載のモータ。
- 前記ベアリング・アセンブリが、
前記レールにスライド可能に取り付けられ、かつ実質的な回転なしに前記レールに沿ってスライドするように強制された第１のベアリングの対と、
前記少なくとも１つの回転子に連結され、かつ回転のために前記第１のベアリングの対に取り付けられた第２のベアリングとを備え、前記第２のベアリングが、前記レールの周囲の正弦状溝に係合するボスを有し、それによって、前記少なくとも１つの回転子が回転的に振動するときに前記第１のベアリングの対が前記レールに沿ってスライドするようになる、請求項７２に記載のモータ。 - 前記レールおよび前記少なくとも１つの第１の固定子が各々円形構成に配置され、前記モータがさらに前記円形構成の周囲内の中心にあるように位置づけされた電機子を含み、前記電機子が、中心に位置づけされたモータのベースに回転するように取り付けられ、かつ前記少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリに固定的に連結され、前記レールに沿った前記少なくとも１つの回転子の運動によって、前記電機子が前記ベース内で回転して一方向原動力を与えるようになる、請求項７２に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線に対して一般的に垂直である、請求項７２に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向が、前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一般的に一直線に並んでいる、請求項７２に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子が、前記少なくとも１つの回転子の周囲に間隔を空けて配置された複数の一般的にまったく同じ少なくとも１つのＵ字形磁石を備え、さらに、前記少なくとも１つの第１の固定子が複数の一般的にまったく同じ少なくとも１つの第１の固定子を含み、前記複数の固定子の各々の前記少なくとも１つの第１の固定子磁石で生成される前記第１の磁界が対応する少なくとも１つのＵ字形磁石の前記第２の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子を前記レールの軸のまわりに振動させるように、前記少なくとも１つの第１の固定子の各々が前記少なくとも１つの回転子の円周のまわりに間隔を空けて配置される、請求項７２に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の方向が前記少なくとも１つの回転子の半径の線と一般的に一直線に並び、前記モータがさらに各第１の固定子の間に間隔を空けて配置された複数の第２の固定子を含み、各第２の固定子が前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の正弦波パターンを再現する少なくとも１つの第２の固定子磁石を含み、磁化方向が、前記回転子の半径の線と一直線に並び、かつ前記少なくとも１つの第１の固定子磁石の磁化方向と反対の磁化方向を有する、請求項７８に記載のモータ。
- 一方向原動力を与えるモータであって、
長手方向の軸および、レールの周囲を走っている所定のピッチを有する螺旋溝を有するレールと、
少なくとも１つの固定子の表面のほぼ中間点に位置する長手方向の境界線を有する少なくとも１つの固定子であって、前記少なくとも１つの固定子の表面は前記レールの軸から一般的に等距離でかつこの軸に平行に配置される、少なくとも１つの固定子と、
前記少なくとも１つの固定子の表面に取り付けられた少なくとも１つの固定子磁石であって、境界線に平行な磁気軸まわりを所定のピッチで回転する磁化方向を有し、磁気軸に沿って実質的に一様な大きさを有し少なくとも１つの固定子磁石の回転の所定ピッチで磁気軸の周りを回転する第１の磁界を生成する少なくとも１つの固定子磁石と、
前記レールの軸と位置合せされた軸を有する少なくとも１つの回転子であって、前記少なくとも１つの回転子は、前記少なくとも１つの回転子が自由に前記レールの軸まわりを回転しかつ前記レールに沿ってスライドするように前記レールに連結され、前記少なくとも１つの回転子は第２の磁界を生成する少なくとも１つのＵ字形磁石を含み、前記少なくとも１つのＵ字形磁石は、前記少なくとも１つのＵ字形磁石の後部側にすぐ近接する第２の磁界の部分が少なくとも１つの固定子磁石の第１の磁界と相互作用して、前記少なくとも１つの回転子を回転子軸まわりに回転させる、少なくとも１つの回転子と、
前記少なくとも１つの回転子を螺旋溝に連結するベアリング・アセンブリであって、前記レールのまわりの前記少なくとも１つの回転子の回転運動を前記レールに沿った一方向直線運動に変換するベアリング・アセンブリと
を備えた、モータ。 - 前記ベアリング・アセンブリが、
前記レールにスライド可能に取り付けられ、かつ実質的な回転なしに前記レールに沿ってスライドするように強制された第１のベアリングの対と、
前記少なくとも１つの回転子に連結され、かつ回転のために前記第１のベアリングの対に取り付けられた第２のベアリングとを備え、前記第２のベアリングが、前記レールの周囲の螺旋溝に係合するボスを有し、それによって、前記少なくとも１つの回転子が回転するときに前記第１のベアリングの対が前記レールに沿ってスライドするようになる、請求項８０に記載のモータ。 - 前記モータが、さらに、第１の少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリを第２の少なくとも１つの回転子に連結するクロスリンクを含み、それによって、前記第１の少なくとも１つの回転子と前記第２の少なくとも１つの回転子のレールに沿った直線運動が、一方向直線原動力を与えるように互いに加え合わされる、請求項８０に記載のモータ。
- 前記レールおよび前記少なくとも１つの固定子が一般的に円形の構成に配置され、前記モータがさらに前記レールの周囲内の中心にあるように位置づけされた電機子を含み、前記電機子が、中心に位置づけされたモータのベースに回転するように取り付けられ、かつ前記少なくとも１つの回転子のベアリング・アセンブリに固定的に取り付けられ、前記レールに沿った前記少なくとも１つの回転子の運動によって、前記電機子が前記ベース内で回転して一方向回転原動力を与えるようになる、請求項８０に記載のモータ。
- 前記少なくとも１つの回転子が複数の一般的にまったく同じ少なくとも１つのＵ字形磁石を備え、前記複数の少なくとも１つのＵ字形磁石の各々が前記少なくとも１つの回転子の周囲に一般的に一様に間隔を空けて配置され、さらに、前記少なくとも１つの固定子が複数の一般的にまったく同じ少なくとも１つの固定子を含み、前記複数の前記少なくとも１つの固定子の少なくとも１つの固定子磁石で生成される前記第１の磁界が対応する少なくとも１つのＵ字形磁石の前記第２の磁界と相互作用して前記少なくとも１つの回転子を前記レールの軸まわりに回転させるように、前記少なくとも１つの固定子の各々が、前記少なくとも１つの回転子の円周のまわりに一般的に一様に間隔を空けて配置される、請求項８０に記載のモータ。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041007 |
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