JP6612462B2 - ディスクモーター - Google Patents

Description

本発明はモーターの技術分野に関し、特に、エネルギー消費量が低く、磁気アシストを増加できる、ディスクモーターに関する。

一般的なモーターの構造は、図１に示すように、相対して回転可能な固定子１０と回転子２０で構成され、そのうち、固定子１０の内縁に複数のコイル１１が設置され、回転子２０の外縁に該コイル１１に対応する複数の磁気部材２１が設置され、コイル１１に対する給電を通じてコイル１１を磁化し、回転子２０の磁気部材２１と相互に反発及び吸着し合う磁力の作用で、回転子２０を駆動して高速回転させる。

モーターの動作時、間歇的な給電方式で、必要な磁力を取り出して該回転子２０を駆動するが、コイル１１と磁気部材２１の高磁束及び高切断数（ｃｕｔ ｃｏｕｎｔ）の配置により、給電が一時停止される間も、コイル１１が慣性的に相対運動する磁気部材２１の磁気切断（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｕｔｔｉｎｇ）を受けて、発電現象を発生する。このため、現有のモーターは比較的高い電力を入力して発電時に生じる内部電圧を抑え込む必要があり、不必要なエネルギーの無駄を招いている。また、一般的なモーターは環状の設計であり、片側の単一磁力を具備しているのみで、同じ電力の入力下での出力動力性能が優れない。

つまり、発電量を効果的に低下させ、磁気アシストを増加できれば、エネルギー消費量が低く、高出力の効果を達成することができ、この目的をどのように達成するかに業界の期待が集まっている。

これに鑑み、本発明の発明者は前述の現有のモーターの応用において直面する問題を熟考し、かつ長年にわたる関連産業での研究開発経験に基づいて、積極的に解決方法を探究し、研究と試作の努力を重ね、ついに現有のモーターが間歇的に給電するときも発電して大きな電圧を生じること、及び環状の構造設計下で片側の単一磁力を具備しているのみであることによる不便さと問題を克服できる、ディスクモーターの開発に至ったものである。

本発明の目的は、発電で増大する電圧を効果的に抑え、入力電力の低減を達成し、さらに磁気アシストを増加し、エネルギーの損耗を減少して、エネルギー変換効率を高めるとともに、出力動力を増強できる、ディスクモーターを提供することにある。

以下この発明について説明する。上述の目的を達するため、請求項１に記載する本発明のディスクモーターは、磁気セットと、誘導セットと、少なくとも１つの誘導スイッチ回路を含み、該磁気セットと該誘導セットが相対運動可能な回転子または固定子とそれぞれ定義され、
該磁気セットが、１層または２層以上の第１磁気ディスクセットと、１層または２層以上の第２磁気ディスクセットを含み、かつ該磁気セットの第１磁気ディスクセットと第２磁気ディスクセットが間隔をあけて設置され、各第１磁気ディスクセットがそれぞれ間隔をあけて設置された少なくとも１つの第１磁気部材と少なくとも１つの第２磁気部材を備え、かつ第１磁気部材、第２磁気部材の両端の磁極が運動方向と平行状を呈し、相隣する第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気部材、第１磁気部材間に間隔が保持され、かつ相隣する第１磁気部材、第２磁気部材の相対する磁極が同極で相対し、各第２磁気ディスクセットがそれぞれ間隔をあけて設置された少なくとも１つの第３磁気部材と、少なくとも１つの第４磁気部材を備え、かつ第３磁気部材、第４磁気部材の両端の磁極が運動方向と平行状を呈し、相隣する第３磁気部材、第４磁気部材または第４磁気部材、第３磁気部材間に間隔が保持され、第２磁気ディスクセットの第３磁気部材、第４磁気部材がそれぞれ第１磁気ディスクセットの第１磁気部材、第２磁気部材と相対して並列され、かつ第２磁気ディスクセットの第３磁気部材、第４磁気部材と第１磁気ディスクセットの第１磁気部材、第２磁気部材の磁極が相互に異なるように並列され、かつ相隣する第３磁気部材、第４磁気部材の相対する磁極が同極で相対し、
該誘導セットが、少なくとも１つのコイルセットを含み、各コイルセットが相対する第１磁気ディスクセット、第２磁気ディスクセットまたは第２磁気ディスクセット、第１磁気ディスクセットの間にそれぞれ設置され、かつ各コイルセットが１つのコイルで構成され、該コイルが導通磁化後に発生する両端の磁極の延伸線と回転子の運動方向が垂直状を呈するように設置され、
前記誘導スイッチ回路が、磁気セットの第１磁気ディスクセットの各第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気ディスクセットの各第３磁気部材、第４磁気部材の進入端がＮ極であり、かつ順方向給電検出器が設置され、第１磁気ディスクセットの各第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気ディスクセットの各第３磁気部材、第４磁気部材の進入端がＳ極であり、かつ逆方向給電検出器が設置され、第１磁気ディスクセットの各第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気ディスクセットの各第３磁気部材、第４磁気部材の退出端に切断検出器が設置され、相隣するコイルセットのコイル上に誘導部材が設置され、該誘導部材が該給電検出器を検出したとき、コイルと電源間の給電を導通させ、反対に該誘導部材が該切断検出器を検出したとき、コイルと電源間の給電を切断させることができる。

請求項２に記載するディスクモーターは、請求項１における該誘導セットのコイルセットが複数のコイルを備え、かつ相隣するコイル間の距離が、相隣する第１磁気部材、第２磁気部材の進入端間の距離である。

上述の方策を採用した後、本発明のディスクモーターは、磁気セットの第１磁気ディスクセット、第２磁気ディスクセットの第１磁気部材、第２磁気部材と第３磁気部材、第４磁気部材を利用して運動方向で磁化を行い、かつ誘導セットのコイルセットのコイルが運動方向と垂直を成して設置され、４磁力の効果を形成し、第１磁気ディスクセット、第２磁気ディスクセットの第１磁気部材、第２磁気部材と第３磁気部材、第４磁気部材が異極で対向し、同極で相隣する設計に、誘導スイッチ回路の順方向、逆方向の回路給電切替を組み合わせることで、磁気抵抗の発生を回避し、運動過程全体で磁気アシストが得られ、入力電力を効果的に抑え、出力動力を増強することができ、それによりモーターに低消費エネルギー、大動力を達成させ、その付加価値を大幅に高めると共に、経済効果を向上することができる。

現有のモーターの構造を示す概略図である。 本発明のディスクモーターの最良の実施例の構造を示す概略図であり、その主要な構成要素と相対関係を説明している。 本発明の最良の実施例の動作を示す概略図１である。 本発明の最良の実施例の動作を示す概略図１である。 本発明の最良の実施例の動作を示す概略図１である。 本発明の最良の実施例の動作を示す概略図２である。 本発明の最良の実施例の動作を示す概略図２である。 本発明の最良の実施例の動作を示す概略図２である。 本発明の別の最良の実施例の構造を示す概略図であり、各部材の相対関係を説明している。

本発明の技術に対する理解を深めるため、以下具体的な実施例を通じて本発明について詳細に説明する。

本発明のディスクモーターは、添付の図面に例示した本発明の具体的な実施例及びその構成部材において、すべての前後、左右、上部と底部、上部と下部、及び水平と垂直に関する参照は、説明を行うための利便性のために用いられているのみであり、本発明を限定せず、またその構成部材を任意の位置または空間の方向に制限することもない。図面と明細書で指定された寸法は、本発明の請求の範囲を逸脱しない範囲内で、本発明の具体的な実施方法の設計とニーズに基づき、変化させることが可能である。

本発明のディスクモーターの構成は、図２から図５に示すように、磁気セット５と、誘導セット７と、少なくとも１つの誘導スイッチ回路８０で構成される。該磁気セット５と該誘導セット７は回転子または固定子としてそれぞれ定義でき、そのうち、磁気セット５は少なくとも１つの層または２層以上の第１磁気ディスクセット５０及び少なくとも１つの層または２層以上の第２磁気ディスクセット６０を含み、かつ磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０と第２磁気ディスクセット６０は間隔をあけて設置される。該誘導セット７は少なくとも１つのコイルセット７０を含み、該誘導セット７の各コイルセット７０が相対する第１磁気ディスクセット５０と第２磁気ディスクセット６０及び第２磁気ディスクセット６０と第１磁気ディスクセット５０の間にそれぞれ設置され、さらに該磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０が同期して該誘導セット７のコイルセット７０に相対し、回転運動を発生することができる。

図２に示すように、そのうち、該磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０は、少なくとも１つの第１磁気部材５１と、少なくとも１つの第２磁気部材５２をそれぞれ備え、かつ第１磁気部材５１、第２磁気部材５２の両端の磁極が運動方向と平行状を呈し、第１磁気部材５１、第２磁気部材５２が間隔をあけて設置され、相隣する第１磁気部材５１、第２磁気部材５２間に間隔が保持され、かつ相隣する第１磁気部材５１、第２磁気部材５２の相対する磁極が同極で相対する。例えば、第１磁気部材５１のＮ極が第２磁気部材５２のＮ極に対応し、第２磁気部材５２のＳ極が第１磁気部材５１のＳ極に対応する。該磁気セット５の第２磁気ディスクセット６０は、少なくとも１つの第３磁気部材６１及び少なくとも１つの第４磁気部材６２をそれぞれ備え、かつ第３磁気部材６１、第４磁気部材６２の両端の磁極が運動方向と平行状を呈し、第３磁気部材６１、第４磁気部材６２は間隔をあけて設置され、相隣する第３磁気部材６１、第４磁気部材６２間には距離が保持される。さらに第２磁気ディスクセット６０の第３磁気部材６１、第４磁気部材６２が第１磁気ディスクセット５０の第１磁気部材５１、第２磁気部材５２にそれぞれ相対して並列され、かつ該第２磁気ディスクセット６０の第３磁気部材６１、第４磁気部材６２と第１磁気ディスクセット５０の第１磁気部材５１、第２磁気部材５２の磁極が相異して排列され、例えば、第１磁気ディスクセット５０の第１磁気部材５１のＳ極と第２磁気ディスクセット６０の第３磁気部材６１のＮ極が並列され、かつ相隣する第３磁気部材６１、第４磁気部材６２の相対する磁極が同極で相対し、例えば、第３磁気部材６１のＳ極が第４磁気部材６２のＳ極に、第４磁気部材６２のＮ極が第３磁気部材６１のＮ極に対応する。

該誘導セット７のコイルセット７０は、少なくとも１つのコイル７１で構成され、該コイル７１がその導通磁化後に発生する両端の磁極の延伸線と回転子の運動方向が垂直状を呈するように設置される。

前記誘導スイッチ回路８０は、磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０または第２磁気ディスクセット６０の各第１磁気部材５１、第２磁気部材５２または第３磁気部材６１、第４磁気部材６２の両端のうち、第１磁気部材５１、第２磁気部材５２または第３磁気部材６１、第４磁気部材６２に進入する一端に順方向給電検出器８１または逆方向給電検出器８３がそれぞれ設置され、そのうち、順方向給電検出器８１がＮ極の磁極で進入する第２磁気部材５２または第３磁気部材６１の端部に設置され、順方向の給電を提供し、逆方向給電検出器８３がＳ極の磁極で進入する第１磁気部材５１または第４磁気部材６２の端部に設置され、逆方向の給電を提供し、第１磁気部材５１、第２磁気部材５２または第３磁気部材６１、第４磁気部材６２を離脱する一端に切断検出器８２が設置され、かつ該誘導セット７のコイルセット７０のコイル７１の相対する一端に誘導部材８５が設置され、該誘導部材８５が該順方向給電検出器８１または逆方向給電検出器８３を検出したとき、コイル７１と電源間の給電を導通させ、反対に該誘導部材８５が該切断検出器８２を検出したとき、コイル７１と電源間の給電を切断させるために用いられる。

これにより、入力電力を効果的に抑え、出力動力を増強したディスクモーターが構成される。

本発明のディスクモーターの最良の実施例は、実際の作動時、図３Ａから図３Ｃに示すように、該磁気セット５を回転子、該誘導セット７を固定子とした例によれば、該誘導セット７のコイルセット７０のコイル７１上の誘導部材８５が移動中の第１磁気ディスクセット５０の第１磁気部材５１の進入端の逆方向給電検出器８３を検出したとき、コイル７１と電源間が導通され、このとき第１磁気部材５１の進入端がＳ極であるため、逆方向回路の給電が作動し、アンペアの右手の法則に基づき、コイル７１の第１磁気ディスクセット５０に対応する一端がＳ極、第２磁気ディスクセット６０に対応する一端がＮ極を呈し、コイルセット７０のコイル７１の両端がそれぞれ前方の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０の第２磁気部材５２、第１磁気部材５１及び第４磁気部材６２、第３磁気部材６１の磁極と同極で相互に反発し合い、該誘導セット７に回転する磁気セット５に対する反発力を発生させる（図３Ａ参照）。磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０が継続して移動し、コイルセット７０のコイル７１が第１磁気部材５１、第３磁気部材６１の中段部に対応する位置にくると、該コイルセット７０のコイル７１の両端が第１磁気部材５１、第３磁気部材６１の前端の磁極に対して同極で相互に反発し合い、該誘導セット７に回転中の磁気セット５に対する反発力を継続して発生させ、同時に該コイルセット７０のコイル７１の両端が第１磁気部材５１、第３磁気部材６１の後端の磁極に対して異極で相互に吸着し合い、該誘導セット７に回転中の磁気セット５に対して吸引力を発生させる（図３Ｂ参照）。

磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０が継続して移動し、コイルセット７０のコイル７１が第１磁気部材５１、第３磁気部材６１の末端に対応する位置にくると、逆方向回路が給電するコイル７１が磁極を生じ、該第１磁気部材５１、第３磁気部材６１と異極を呈して相互に吸着し合い、該誘導セット７に磁気セット５に対する吸引の作用力を生じさせ、回転中の磁気セット５を引っ張り戻す磁性抵抗力となるため、コイル７１上の誘導部材８５が第１磁気部材５１の退出端の切断検出器８２を検出すると（図３Ｃ参照）、コイル７１と電源間の給電が切断され、運動方向に不利な磁性抵抗力が回避される。

また、図４Ａから図４Ｃに示すように、磁気セット５が運転を継続し、コイルセット７０のコイル７１上の誘導部材８５が移動中の第１磁気ディスクセット５０の第２磁気部材５２の進入端の順方向給電検出器８１を検出したとき、コイル７１と電源間が導通され、このとき第２磁気部材５２の進入端がＮ極であるため、順方向回路の給電が作動し、アンペアの右手の法則に基づき、コイル７１の第１磁気ディスクセット５０に対応する一端がＮ極、第２磁気ディスクセット６０に対応する一端がＳ極を呈し、コイルセット７０のコイル７１の両端がそれぞれ前方の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０の第１磁気部材５１、第２磁気部材５２及び第３磁気部材６１、第４磁気部材６２の磁極と同極で相互に反発し合い、該誘導セット７に回転する磁気セット５に対する反発力を発生させる（図４Ａ参照）。磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０が継続して移動し、コイルセット７０のコイル７１が第２磁気部材５２、第４磁気部材６２の中段部に対応する位置にくると、該コイルセット７０のコイル７１の両端が第２磁気部材５２、第４磁気部材６２の前端の磁極に対して同極で相互に反発し合い、該誘導セット７に回転中の磁気セット５に対する反発力を継続して発生させ、同時に該コイルセット７０のコイル７１の両端が第２磁気部材５２、第４磁気部材６２の後端の磁極に対して異極で相互に吸着し合い、該誘導セット７に回転中の磁気セット５に対して吸引力を発生させる（図４Ｂ参照）。

また磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０が継続して移動し、コイルセット７０のコイル７１が第２磁気部材５２、第４磁気部材６２の末端に対応する位置にくると、順方向回路が給電するコイル７１が磁極を生じ、該第２磁気部材５２、第４磁気部材６２と異極を呈して相互に吸着し合い、該誘導セット７に磁気セット５に対する吸引の作用力を生じさせ、回転中の磁気セット５を引っ張り戻す磁性抵抗力となるため、コイル７１上の誘導部材８５が第２磁気部材５２の退出端の切断検出器８２を検出すると（図４Ｃ参照）、コイル７１と電源間の給電が切断され、運動方向に不利な磁性抵抗力が回避され、出力動力増強の目的を達成することができる。

同時に、第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０の相対する各第１磁気部材５１、第３磁気部材６１及び第２磁気部材５２、第４磁気部材６２の両端の磁極が異極の排列となり、相対する第１磁気部材５１、第３磁気部材６１と第２磁気部材５２、第４磁気部材６２の磁力線が逆方向に流れ、第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０間を流れる磁気通路の磁力線が非常に少なくなり、大部分が磁気空隙区域（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｇａｐ ｒｅｇｉｏｎ）中を流れる。しかし、これら磁力線は第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０の磁気空隙間にあり、このときは電力切断状態となるため、第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０間の磁気通路が低磁束、少ない切断数となる関係で、その発電量が非常に低くなり、生じる電圧も非常に小さくなる。再度給電して磁気セット５を駆動するとき、より低い入力電力で済み、入力電力を抑えるという目的を達成することができる。

さらに、図５に示すように、本発明の別の実施例は、そのうち該磁気セット５が２層の第１磁気ディスクセット５０及び１層の第２磁気ディスクセット６０で構成され、かつ該誘導セット７が２層のコイルセット７０を備え、それぞれ相対する第１磁気ディスクセット５０と第２磁気ディスクセット６０及び第２磁気ディスクセット６０と第１磁気ディスクセット５０の間に設置され、各コイルセット７０が複数のコイル７１を備え、かつ相隣するコイル７１の間隔が前述の相隣する第１磁気部材５１、第２磁気部材５２の進入端の間隔である。

上述の構造設計と動作説明から分かるように、本発明のディスクモーターは、磁気セット５の第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０の第１磁気部材５１、第２磁気部材５２と第３磁気部材６１、第４磁気部材６２を利用して運動方向で磁化を行い、かつ誘導セット７のコイルセット７０のコイル７１が運動方向と垂直を成して設置され、４磁力の効果を形成し、第１磁気ディスクセット５０、第２磁気ディスクセット６０の第１磁気部材５１、第２磁気部材５２と第３磁気部材６１、第４磁気部材６２が異極で対向し、同極で相隣する設計に、誘導スイッチ回路８０の順方向、逆方向の回路給電切替を組み合わせることで、磁気抵抗の発生を回避し、運動過程全体で磁気アシストが得られるため、入力電力を効果的に抑え、出力動力を増強することができる。

このように、本発明は創意に富んだ発明であることが分かり、従来品が直面している問題を効果的に解決し、効果を大幅に増進することができ、かつ同じ技術分野において同じまたは類似の製品がなく、また公開使用されてもおらず、同時に効果の増進を備えているため、本発明は特許の「新規性」と「進歩性」の条件を満たしており、法に基づき出願を提出するものである。

上述の実施例と図面は本発明の製品形態と様式を限定するものではなく、発明の属する技術分野における通常の技術者が行う適宜の変化や修飾はすべて本発明の特許の範疇を逸脱しないと見なされる。

１０ 固定子
１１ コイル
２０ 回転子
２１ 磁気部材
５ 磁気セット
５０ 第１磁気ディスクセット
５１ 第１磁気部材
５２ 第２磁気部材
６０ 第２磁気ディスクセット
６１ 第３磁気部材
６２ 第４磁気部材
７ 誘導セット
７０ コイルセット
７１ コイル
８０ 誘導スイッチ回路
８１ 順方向給電検出器
８２ 切断検出器
８３ 逆方向給電検出器
８５ 誘導部材

Claims (2)

1. ディスクモーターであって、磁気セットと、誘導セットと、少なくとも１つの誘導スイッチ回路を含み、該磁気セットと該誘導セットが相対運動可能な回転子または固定子としてそれぞれ定義され、
   該磁気セットが、１層または２層以上の第１磁気ディスクセットと、１層または２層以上の第２磁気ディスクセットを含み、かつ該磁気セットの第１磁気ディスクセットと第２磁気ディスクセットが間隔をあけて設置され、各第１磁気ディスクセットがそれぞれ間隔をあけて設置された少なくとも１つの第１磁気部材と少なくとも１つの第２磁気部材を備え、かつ第１磁気部材、第２磁気部材の両端の磁極が運動方向と平行状を呈し、相隣する第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気部材、第１磁気部材間に間隔が保持され、かつ相隣する第１磁気部材、第２磁気部材の相対する磁極が同極で相対し、各第２磁気ディスクセットがそれぞれ間隔をあけて設置された少なくとも１つの第３磁気部材と、少なくとも１つの第４磁気部材を備え、かつ第３磁気部材、第４磁気部材の両端の磁極が運動方向と平行状を呈し、相隣する第３磁気部材、第４磁気部材または第４磁気部材、第３磁気部材間に間隔が保持され、第２磁気ディスクセットの第３磁気部材、第４磁気部材がそれぞれ第１磁気ディスクセットの第１磁気部材、第２磁気部材と相対して並列され、かつ第２磁気ディスクセットの第３磁気部材、第４磁気部材と第１磁気ディスクセットの第１磁気部材、第２磁気部材の磁極が相互に異なるように並列され、かつ相隣する第３磁気部材、第４磁気部材の相対する磁極が同極で相対し、
   該誘導セットが、少なくとも１つのコイルセットを含み、各コイルセットが相対する第１磁気ディスクセット、第２磁気ディスクセットまたは第２磁気ディスクセット、第１磁気ディスクセットの間にそれぞれ設置され、かつ各コイルセットが１つのコイルで構成され、該コイルが導通磁化後に発生する両端の磁極の延伸線と回転子の運動方向が垂直状を呈するように設置され、
   前記誘導スイッチ回路は、磁気セットの第１磁気ディスクセットの各第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気ディスクセットの各第３磁気部材、第４磁気部材の進入端がＮ極であり、かつ順方向給電検出器が設置され、第１磁気ディスクセットの各第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気ディスクセットの各第３磁気部材、第４磁気部材の進入端がＳ極であり、かつ逆方向給電検出器が設置され、第１磁気ディスクセットの各第１磁気部材、第２磁気部材または第２磁気ディスクセットの各第３磁気部材、第４磁気部材の退出端に切断検出器が設置され、相隣するコイルセットのコイル上に誘導部材が設置され、該誘導部材が該給電検出器を検出したとき、コイルと電源間の給電を導通させ、反対に該誘導部材が該切断検出器を検出したとき、コイルと電源間の給電を切断させることができる、
   ことを特徴とする、ディスクモーター。
2. 前記誘導セットのコイルセットが複数のコイルを備え、かつ相隣するコイル間の距離が、相隣する第１磁気部材、第２磁気部材の進入端の間の距離である
   ことを特徴とする、請求項１に記載のディスクモーター。