JP6625766B2 - モーターの構造 - Google Patents

Description

本発明はモーターの技術分野に関し、具体的には、発電電圧がなく、且つ磁性助力が大きく、入力電力を低く抑え、出力動力を高める効果を達成できる、モーターの構造に関する。

モーターは主に電磁原理で発生させた高速回転を利用しており、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。

前述の従来のモーターは動作時、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、該モーターは比較的高い電力を入力してその発電時に生じる内部電圧を抑え込む必要があり、そのため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、同じレベルの電力入力下における現有のモーターの出力動力性能は優れない。

つまり、モーターに給電しないときの発電現象を変えることができれば、より低い電力で駆動でき、かつさらにその駆動時の磁気アシストを増加できれば、その出力する動力を高めることができる。この目的をいかに達成するかが業界の課題となっている。

このため、本発明の主な目的は、非給電時の発電現象を回避し、駆動時の入力電力を抑え、エネルギー損耗を減少することができる、モーターの構造を提供することにある。

また、本発明の別の主な目的は、給電過程で磁気アシストを増加でき、かつディスク式の構造で２磁力の効果を形成し、出力動力を増強する効果を達成するモーターの構造を提供することにある。

本発明は主に、次の技術手段を通じて前述の目的及びその効果を達成する。

以下この考案について説明する。請求項１に記載する本発明のモーターの構造は、少なくとも２つの磁気セットと、少なくとも１つのコイルアセンブリと、誘導スイッチで構成され、該磁気セットが同期して該コイルアセンブリに対し相対運動を発生することができ、
そのうち、該磁気セットが間を隔てて設置され、相対する２つの該磁気セットがそれぞれ少なくとも１つの磁極が運動方向と垂直の磁気部材で構成され、且つ同側の該磁気セットの該磁気部材が相異する磁極で排列され、さらに両側の該磁気セットの相対する該磁気部材が同極で相対し、
該コイルアセンブリが対を成して相対する磁気セットの間に、該磁気セットの磁気部材の磁極と平行を成して設置され、各該コイルアセンブリが、磁気誘導体を備え、該磁気誘導体の中間部にコイルが巻回され、各該磁気誘導体の両側の磁気セットに対応する両端に、相反する方向に突出したヨークがそれぞれ形成され、そのうち、相対運動中に先に磁気セットの磁極に対応するヨークが前ヨーク、後に磁気セットの磁極に対応するヨークが後ヨークとそれぞれ定義され、かつ該磁気誘導体の前ヨーク、後ヨークの中心間に距離が設けられ、
該誘導スイッチが、両側の磁気セットとコイルアセンブリの間に設置され、そのうち、両側の磁気セットのうち運動方向がより先にコイルアセンブリの磁気誘導体の前ヨークに接近する一側の磁気セットの磁気部材の磁極中心に逆方向給電検出器または順方向給電検出器が設置され、そのうち、該磁気部材がＮ極の磁極でコイルアセンブリに対応する場合は逆方向給電検出器、逆に該磁気部材がＳ極の磁極でコイルアセンブリに対応する場合は順方向給電検出器とし、それぞれコイルに逆方向の給電または順方向の給電を提供し、また両側の磁気セットのうち運動方向がより後にコイルアセンブリの磁気誘導体の他端の後ヨークに接近する一側の磁気セットの磁気部材の磁極中心に、コイルに対する給電を切断する切断検出器が設置され、さらに、該コイルアセンブリの磁気誘導体の前ヨーク、後ヨークの磁極中心にそれぞれ前誘導部材と後誘導部材が設置され、前誘導部材がそれぞれ逆方向給電検出器または順方向給電検出器を検出した場合、コイルアセンブリに対して電源を供給し、逆に他側の後誘導部材が切断検出器を検出した場合、コイルアセンブリの電源供給を切断することができる。

請求項２に記載するモーターの構造は、請求項１における該コイルアセンブリの磁気誘導体が斜めに設けられ、磁気誘導体両端の前ヨークと後ヨークの間の距離を効果的に増加するよう構成することもできる。

これにより、本発明のモーターの構造は、両側の磁気セットの磁気部材が垂直運動方向で磁化し、かつ該コイルアセンブリと磁気セットの磁気部材の磁極が平行に設置されていることで、非給電時に発電現象がなく、内部で発電電圧が発生しない。また２磁力の効果を形成し、さらに相対する磁気セットが同極で対向し、磁気誘導体の磁極を互い違いにずらして配置する設計に、同側の磁気セットの磁気部材の異極排列及び誘導スイッチの順方向、逆方向回路給電の切り替えを組み合わせ、その磁気アシストを大幅に増加することができる。このため、入力電力を抑え、出力動力を増強することができ、エネルギー損耗が小さく、大動力のモーターを実現し、その付加価値を大幅に高めるとともに、経済性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。 本発明のモーターの構造の実施例１の構造を示す概略図１であり、その構成部材と動作状態を説明している。 本発明のモーターの構造の実施例１の構造を示す概略図２であり、その構成部材と動作状態を説明している。 本発明のモーターの構造の実施例１の別の構造と動作を示す概略図１である。 本発明のモーターの構造の実施例１の別の構造と動作を示す概略図２である。 本発明のモーターの構造の実施例２の構造と動作を示す概略図１である。 本発明のモーターの構造の実施例２の構造と動作を示す概略図２である。 本発明のモーターの構造の実施例３の構造と動作を示す概略図１である。 本発明のモーターの構造の実施例３の構造と動作を示す概略図２である。 本発明のモーターの構造の実施例４の構造と動作を示す概略図１である。 本発明のモーターの構造の実施例４の構造と動作を示す概略図２である。 本発明のモーターの構造の実施例４の構造と動作を示す概略図３である。 本発明のモーターの構造におけるコイルアセンブリの別の実施例を示す外観図である。

本発明のモーターの構造は、図２Ａから図Ｃに示すように、少なくとも２つの相対する磁気セット５０と、少なくとも１つのコイルアセンブリ６０と、誘導スイッチ８０で構成され、かつ該相対する２つの磁気セット５０は同期して該コイルアセンブリ６０と相対する回転または線形運動を発生することができる。そのうち、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂは相対する磁気セット５０間に１つのコイルアセンブリ６０が設置された設計である。図４Ａ、図４Ｂは両側の直列に配置された磁気セット５０の間に複数のコイルアセンブリ６０が設置された設計である。また、図５Ａ、図５Ｂ及び図６Ａ〜図６Ｃは、複数の磁気セット５０と複数のコイルアセンブリ６０がアレイ排列された設計である。

本発明の実施例１、実施例２の詳細な構成については、図２Ａ、図３Ａ及び図４Ａに示すとおりであり、そのうち、２つの磁気セット５０は間を隔てて設置され、第１磁気セット５０Ａと第２磁気セット５０Ｂとしてそれぞれ定義される。かつ、第１磁気セット５０Ａ、第２磁気セット５０Ｂが同期して該コイルアセンブリ６０に相対して運動することができ、また、例えば図５Ａ、図６Ａに示すように、３つ或いは３つ以上の磁気セット５０が並べて排列される場合、左側の相対する磁気セット５０の第１磁気セット５０Ａが、次の相対する磁気セット５０の右側の第１磁気セット５０Ａと定義することができる。また、相対する２つの磁気セット５０は、それぞれ磁極と運動方向が垂直の少なくとも１つの磁気部材５１、５５で構成され、且つ同側の磁気セット５０の磁気部材５１、５５は磁極が相異する排列であり（図４Ａ、図５Ａ、図６Ａを参照）、例えば第１磁気セット５０Ａの前の１つの磁気部材５１がＮ極の磁極でコイルアセンブリ６０に対応している場合、第１磁気セット５０Ａに直列して相隣する後ろの１つの磁気部材５５はＳ極磁極でコイルアセンブリ６０に対応する。さらに、両側の磁気セット５０の相対する磁気部材５１、５５は同極で相対し、例えば一側の第１磁気セット５０Ａの磁気部材５１がＮ極の磁極でコイルアセンブリ６０に対応している場合、他方の一側の第２磁気セット５０Ｂの磁気部材５５はＮ極の磁極でコイルアセンブリ６０に対応する。

また、該コイルアセンブリ６０は、対を成して相対する磁気セット５０の間に、磁気セット５０の磁気部材５１、５５の磁極と平行を成して設置される。また各該コイルアセンブリ６０が磁気誘導体６１を備え、該磁気誘導体６１の中間部にコイル６５が巻回され、該磁気誘導体６１の両側の磁気セット５０に対応する両端に、相反する方向に突出したヨークがそれぞれ形成される。そのうち、相対運動中に先に磁気セット５０の磁極に対応するヨークが前ヨーク６１１、後に磁気セット５０の磁極に対応するヨークが後ヨーク６１２とそれぞれ定義され、磁気誘導体６１がコイル６５の給電で磁化して電磁鉄を形成するとき、その両端の磁極を両側の磁気セット５０の相対する磁極にそれぞれ対応させることができ、かつ該磁気誘導体６１の前ヨーク６１１、後ヨーク６１２の中心間に特定の幅の距離ａを備え、かつ距離ａの幅は大きいほど好ましく、図７に示すように、該コイルアセンブリ６０の磁気誘導体６１を斜めに設け、磁気誘導体６１両端の前ヨーク６１１と後ヨーク６１２の間の距離ａの幅を効果的に増加するよう構成することもできる。

該誘導スイッチ８０が、両側の磁気セット５０とコイルアセンブリ６０の間に設置され、そのうち、両側の磁気セット５０のうち運動方向がより先にコイルアセンブリ６０の磁気誘導体６１の前ヨーク６１１に接近する一側の磁気セット５０の磁気部材５１、５５の磁極最強点に逆方向給電検出器８１または順方向給電検出器８３が設置され、そのうち、該磁気部材５１がＮ極の磁極でコイルアセンブリ６０に対応する場合は逆方向給電検出器８１、逆に該磁気部材５５がＳ極の磁極でコイルアセンブリ６０に対応する場合は順方向給電検出器８３とし、それぞれコイルアセンブリ６０のコイル６５に逆方向の給電または順方向の給電を提供し、また両側の磁気セット５０のうち運動方向がより後にコイルアセンブリ６０の磁気誘導体６１他端の後ヨーク６１２に接近する一側の磁気セット５０の磁気部材５１、５５の磁極最強点に、コイルアセンブリ６０のコイル６５に対する給電を切断する切断検出器８２を設置し、さらに該コイルアセンブリ６０の磁気誘導体６１の前ヨーク６１１、後ヨーク６１２の磁極最強点にそれぞれ前誘導部材８５１と後誘導部材８５２が設置され、前誘導部材８５１がそれぞれ磁気セット５０の逆方向給電検出器８１または順方向給電検出器８３を検出した場合、コイルアセンブリ６０に対して電源を供給し、逆に他側の後誘導部材８５２が磁気セット５０の切断検出器８２を検出した場合、コイルアセンブリ６０の電源供給を切断することができる（図２Ａ〜図６Ｃを参照）。

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モーターの構造が構成される。

本発明のモーターの構造の最良の実施例は、その実際の作動時、図２Ａ、図２Ｂ〜図５Ａ、図５Ｂに示すように、両側の磁気セット５０とコイルアセンブリ６０が相対運動するとき、例えば両側の磁気セット５０が回転子として上に移動し、コイルアセンブリ６０が固定子として動かないとき、磁気セット５０の磁気部材５１上の逆方向給電検出器８１または磁気セット５０の磁気部材５５上の順方向給電検出器８３が先にコイルアセンブリ６０の磁気誘導体６１の前ヨーク６１１の前誘導部材８５１に対応する場合、それぞれ相対するコイルアセンブリ６０に対して逆方向電源または順方向電源を提供し、該コイルアセンブリ６０を磁化して電磁鉄とし、相応の磁極を形成させることができる。例えば２つの相対する磁気セット５０とコイルアセンブリ６０の磁極排列がＮ-Ｎ-Ｓ-Ｎである場合（図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ及び図５Ａを参照）、コイルアセンブリ６０の前ヨーク６１１と磁気セット５０の磁気部材５１に遠ざかる同極で相互反発（推力）を形成させ、コイルアセンブリ６０の後ヨーク６１２と磁気セット５０の磁気部材５５に接近する異極で相互吸着（吸引力）を形成させることができるため、運動方向をサポートする２つの磁気アシストを発生することができる。または、例えば２つの相対する磁気セット５０とコイルアセンブリ６０の磁極排列がＳ-Ｓ-Ｎ-Ｓである場合（図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ及び図５Ａを参照）、コイルアセンブリ６０の前ヨーク６１１と磁気セット５０の磁気部材５５に同極で相互に離れる反発（推力）を形成させ、コイルアセンブリ６０の後ヨーク６１２と磁気セット５０の磁気部材５１に異極で相互に接近する吸着（吸引力）を形成させることができるため、同様に運動方向をサポートする２つの磁気アシストを発生することができる。

また、図２Ａ〜図５Ｂに示すように、磁気セット５０の磁気部材５１、５５上の切断検出器８２がコイルアセンブリ６０の磁気誘導体６１の後ヨーク６１２の後誘導部材８５２に対応するとき、相対するコイルアセンブリ６０の電源を切断し、該コイルアセンブリ６０を磁化させず、コイルアセンブリ６０の電源が切断されていない場合に、前ヨーク６１１と対応する磁気セット５０の磁気部材５１、５５が接近する同極で相互反発（推力）を形成し、後ヨーク６１２と対応する磁気セット５０の磁気部材５１、５５が遠ざかる異極で相互吸着（吸引力）を形成する状況を克服でき、運動速度を損なう磁気抵抗力の発生を回避することができる。

さらに、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、本発明は磁気セット５０とコイルアセンブリ６０の位置の配置により、異なるコイルアセンブリ６０を互い違いにずらせた位置関係を形成し、磁気アシストのリレー循環を生じさせ、その磁気アシスト効果をより一層増進し、出力動力を大幅に高めることができる。

上述の構造設計と動作説明から分かるように、本発明のモーターの構造は両側の磁気セット５０の磁気部材５１、５５が垂直運動方向で磁化し、かつ該コイルアセンブリ６０と磁気セット５０の磁気部材５１、５５の磁極が平行に設置されていることで、非給電時に発電現象がなく、内部で発電電圧が発生しない。また２磁力の効果を形成し、さらに相対する磁気セット５０が同極で対向し、磁気誘導体６１の磁極を互い違いにずらして配置する設計に、同側の磁気セット５０の磁気部材５１、５５の異極排列及び誘導スイッチ８０の順方向、逆方向回路給電の切り替えを組み合わせ、磁気抵抗力の発生を回避できるだけでなく、その磁気アシストを大幅に増加することができるため、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。

１０ 固定子
１１ コイル
２０ 回転子
２１ 磁気部材
５０ 磁気セット
５０Ａ 第１磁気セット
５０Ｂ 第２磁気セット
５１ 磁気部材
５５ 磁気部材
６０ コイルアセンブリ
６１ 磁気誘導体
６１１ 前ヨーク
６１２ 後ヨーク
６５ コイル
８０ 誘導スイッチ
８１ 逆方向給電検出器
８２ 切断検出器
８３ 順方向給電検出器
８５１ 前誘導部材
８５２ 後誘導部材

Claims (2)

1. モーターの構造であって、少なくとも２つの磁気セットと、少なくとも１つのコイルアセンブリと、誘導スイッチで構成され、該磁気セットが同期して該コイルアセンブリに対し相対運動を発生し、
   そのうち、該磁気セットが間を隔てて設置され、相対する２つの該磁気セットがそれぞれ少なくとも１つの磁極が運動方向と垂直の磁気部材で構成され、且つ同側の該磁気セットの該磁気部材が相異する磁極で排列され、さらに両側の該磁気セットの相対する該磁気部材が同極で相対し、
   該コイルアセンブリが対を成して相対する磁気セットの間に、該磁気セットの磁気部材の磁極と平行を成して設置され、各該コイルアセンブリが、磁気誘導体を備え、該磁気誘導体の中間部にコイルが巻回され、各該磁気誘導体の両側の磁気セットに対応する両端に、相反する方向に突出したヨークがそれぞれ形成され、そのうち、相対運動中に先に磁気セットの磁極に対応するヨークが前ヨーク、後に磁気セットの磁極に対応するヨークが後ヨークとそれぞれ定義され、かつ該磁気誘導体の前ヨーク、後ヨークの中心間に距離が設けられ、
   該誘導スイッチが、両側の磁気セットとコイルアセンブリの間に設置され、そのうち、両側の磁気セットのうち運動方向がより先にコイルアセンブリの磁気誘導体の前ヨークに接近する一側の磁気セットの磁気部材の磁極中心に逆方向給電検出器または順方向給電検出器が設置され、そのうち、該磁気部材がＮ極の磁極でコイルアセンブリに対応する場合は逆方向給電検出器、逆に該磁気部材がＳ極の磁極でコイルアセンブリに対応する場合は順方向給電検出器とし、それぞれコイルに逆方向の給電または順方向の給電を提供し、また両側の磁気セットのうち運動方向がより後にコイルアセンブリの磁気誘導体の他端の後ヨークに接近する一側の磁気セットの磁気部材の磁極中心に、コイルに対する給電を切断する切断検出器が設置され、さらに、該コイルアセンブリの磁気誘導体の前ヨーク、後ヨークの磁極中心にそれぞれ前誘導部材と後誘導部材が設置され、前誘導部材がそれぞれ逆方向給電検出器または順方向給電検出器を検出した場合、コイルアセンブリに対して電源を供給し、逆に他側の後誘導部材が切断検出器を検出した場合、コイルアセンブリの電源供給を切断することができる、
   ことを特徴とする、モーターの構造。
2. 前記コイルアセンブリの磁気誘導体が斜めに設けられ、磁気誘導体両端の前ヨークと後ヨークの間の距離を効果的に増加するよう構成することができる、請求項１に記載のモーターの構造。