JP7115795B2 - 二重反転モーター及び高速度ミキサー - Google Patents

Description

この出願は、２０１８年１２月２４日に提出された出願番号が２０１８１１５８４２９５６、発明の名称が「二重反転モーター及び高速度ミキサー」である中国特許出願の優先権を主張するものであり、その全体が援用により本願に組み込まれる。

本発明はモーターの分野に関し、特に二重反転モーター及び高速度ミキサーに関する。

現在市販されているほとんどの高速度ミキサーに採用されているモーターは、一般的に１つだけの出力軸を有するものであり、その出力軸には攪拌ブレードが取り付けられ、攪拌ブレードの回転数が高くなると、高速度ミキサーの運転騒音も大きくなる。

本願の発明者は、長期にわたる研究開発の中で、２つの出力軸に取り付けられたブレードを相対回転させるような二重反転モーターを使用することで、小さな騒音を発生させるながら、より良い攪拌効果を実現することができることを発見した。現在の伝統的な二重反転モーターは、ブラシスリップリングによって２つの回転軸を互いに反対方向に回転駆動しているが、ブラシの騒音と摩耗がいずれも大きく、モーターの寿命が影響されてしまう。デュアルロータ永久磁石モーターは、２セットのインバータによって、それぞれ２セットのステータとロータを互いに反対方向に回転可能のように制御することで、ブラシを省略したが、インバータはコストが高く、制御が複雑で、占有スペースも大きい。

本発明は、従来技術の二重反転モーターにおける騒音が大きく、制御が複雑であるという技術的課題を解決するための二重反転モーター及び高速度ミキサーを提供する。

上記の技術的課題を解決するために、本発明で採用される一つの技術方案は、
相順が互いに逆である外巻線と内巻線とが設けられるステータと、
前記外巻線および前記内巻線と並列に接続され、前記外巻線および前記内巻線に同期して励磁電流を供給するインバータと、
前記内巻線の内に設けられ、前記内巻線によって第１の方向に回転するようになるインナーロータと、
前記外巻線の外に設けられ、前記外巻線によって前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転するようになるアウターロータと、を備える
二重反転モーターを提供する。

ここで、前記外巻線および前記内巻線は、それぞれ三相巻線で構成され、前記外巻線における三相巻線の相順は、前記内巻線における三相巻線の相順と逆である。

ここで、前記外巻線および前記内巻線は、それぞれ複数組の前記三相巻線で構成され、前記外巻線の各組における前記三相巻線の相順は同じであり、前記内巻線の各組における前記三相巻線の相順は同じである。

ここで、前記三相巻線は、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線からなり、前記内巻線におけるＡ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線が反時計回りの順に、前記外巻線におけるＡ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線が時計回りの順にそれぞれ配列されている。

ここで、前記インバータは、前記外巻線および前記内巻線のＡ相巻線と並列に接続された第１の電流出力端子と、前記外巻線および前記内巻線のＢ相巻線と並列に接続された第２の電流出力端子と、前記外巻線および前記内巻線のＣ相巻線と並列に接続された第３の電流出力端子とを備える。

ここで、前記インナーロータ及び前記アウターロータの一方は、第１のリスケージロータであり、他方は、第２のリスケージロータ、永久磁石ロータ又はリラクタンスロータである。

ここで、前記インバータは、前記第２のリスケージロータ、永久磁石ロータ又はリラクタンスロータを閉ループベクトル制御して、前記第１のリスケージロータがＶ／Ｆ開ループ制御方式で自動的に運転されている。

ここで、前記ステータは、インナーステータと、前記インナーステータの外周に外嵌されているアウターステータとを備え、前記インナーステータに前記内巻線が設けられ、アウターステータに前記外巻線が設けられている。

ここで、前記二重反転モーターは、前記アウターステータと前記インナーステータとの間に設けられ、前記外巻線と前記内巻線とを磁気的に分離するための磁気分離バリアを備えてもいい。

上記の技術的課題を解決するために、本発明で採用される別の技術方案は、上記の二重反転モーターを備える高速度ミキサーを提供する。

ここで、前記高速度ミキサーは、第１のブレードと第２のブレードをさらに備え、前記第１のブレードは前記インナーロータに連結され、前記第２のブレードは前記アウターロータに連結されており、前記第１のブレードと前記第２のブレードとが相対回転可能であるようにする。

本発明に係る二重反転モーターには、内外２セットの巻線とロータが設けられ、それらを１セットのインバータで同期して制御しており、ブラシを省略し、騒音を低減し、モーターの寿命を向上させることができるとともに、インバータを２セットとする必要がなくなるため、コストがより低く、かつ制御もより簡単である。

本発明の実施例における技術方案をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明における図面は、本発明の一部の実施例を示しているに過ぎず、当業者にとっては、創作的な労力なしで前述の図面により他の図面を導き出すことが可能である。

本発明に係る二重反転モーターの一つの実施例の概略構成図である。 本発明に係る二重反転モーターの一つの実施例の概略構成図である。 本発明に係る二重反転モーターの別の実施例の概略構成図である。 本発明に係る高速度ミキサーの実施例の概略構成図である。

以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術方案を明確に、かつ、全面的に説明するが、明らかに、説明される実施例は、本発明の実施例の全てというよりは一部に過ぎない。創作的な労力なしで本発明の実施例に基づいて当業者によって得られる他の実施例は全て、本発明の保護範囲内に含まれる。

図１及び図２を参照すると、本発明に係る二重反転モーター１０の実施例は、相順が互いに逆である外巻線１１０と内巻線１２０とが設けられるステータ１００と、外巻線１１０および内巻線１２０と並列に接続され、外巻線１１０および内巻線１２０に同期して励磁電流を供給するインバータ２００と、内巻線１２０の内に設けられ、内巻線１２０によって第１の方向に回転するようになるインナーロータ３００と、外巻線１１０の外に設けられ、外巻線１１０によって第１の方向とは反対の第２の方向に回転するようになるアウターロータ４００と、を備える。

本発明に係る二重反転モーターには、内外２セットの巻線とロータが設けられ、それらを１セットのインバータで同期して制御しており、ブラシを省略し、騒音を低減し、モーターの寿命を向上させることができるとともに、インバータを２セットとする必要がなくなるため、コストがより低く、かつ制御もより簡単である。

ここで、インナーロータ３００及びアウターロータ４００の一方は、第１のリスケージロータであり、他方は、第２のリスケージロータ、永久磁石ロータ又はリラクタンスロータである。インバータ２００は、第２のリスケージロータ、永久磁石ロータ又はリラクタンスロータを閉ループベクトル制御して、第１のリスケージロータがＶ／Ｆ開ループ制御方式で自動的に運転されている。具体的には、閉ループベクトル制御では、モーターの回転数とトルクを個別に制御し、受信したフィードバック信号に基づいて、異なる負荷に合わせた出力電圧を生成することができる。Ｖ／Ｆ開ループ制御とは、出力電圧Ｖと運転周波数Ｆの比が一定値であり、またフィードバック信号を受信できないため、その出力電圧が負荷に影響されないことを意味する。

例えば、本実施例では、アウターロータ４００は第１のリスケージロータであり、インナーロータ３００は、内部に永久磁石３１０が埋設されたまたは表面に永久磁石３１０が貼り付けられた永久磁石ロータであり、インバータ２００は永久磁石ロータを閉ループベクトル制御して、第１のリスケージロータがＶ／Ｆ開ループ制御方式で自動的に運転されているようにする。例えば、他の実施例では、インナーロータ３００は第１のリスケージロータ、アウターロータ４００は第２のリスケージロータであってもよく、インバータ２００は第２のリスケージロータを閉ループベクトル制御することで第１のリスケージロータのＶ／Ｆオープンループ制御を実現する。

本発明の実施例は、インナーロータ３００及びアウターロータ４００の一方を第１のリスケージロータとすることにより、デュアル永久磁石ロータ、デュアルリラクタンスロータ、または永久磁石とリラクタンスが協動しているデュアルロータモーターでは２セットのインバータで個別に制御しなければならないという欠点を回避することができ、インナーロータ３００およびアウターロータ４００の２つのロータの制御を１セットのインバータで実現することができる。

外巻線１１０および内巻線１２０は、それぞれ三相巻線で構成され、外巻線１１０における三相巻線の相順は、内巻線１２０における三相巻線の相順と逆であることで、内巻線１２０に対応するインナーロータ３００と、外巻線１１０に対応するアウターロータ４００とは互いに反対方向に回転可能のようになる。

本実施例では、外巻線１１０および内巻線１２０は、それぞれ複数組の三相巻線で構成され、外巻線１１０の各組における三相巻線の相順は同じであり、内巻線１２０の各組における三相巻線の相順は同じであることで、内巻線１２０に対応するインナーロータ３００または外巻線１１０に対応するアウターロータ４００は同一方向に回転し続けることができるようになる。

具体的には、三相巻線は、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線からなり、本実施例では、内巻線１２０におけるＡ相巻線１２１、Ｂ相巻線１２２、およびＣ相巻線１２３が反時計回りの順に、外巻線１１０におけるＡ相巻線１１１、Ｂ相巻線１１２、およびＣ相巻線１１３が時計回りの順にそれぞれ配列されている。他の実施例では、内巻線１２０におけるＡ相巻線１２１、Ｂ相巻線１２２、およびＣ相巻線１２３が時計回りの順に配列されてもよいし、この場合、外巻線１１０におけるＡ相巻線１１１、Ｂ相巻線１１２、およびＣ相巻線１１３が反時計回りの順に配列されるが、ここでは限定しない。

インバータ２００は、外巻線１１０および内巻線１２０のＡ相巻線と並列に接続された第１の電流出力端子２１０と、外巻線１１０および内巻線１２０のＢ相巻線と並列に接続された第２の電流出力端子２２０と、外巻線１１０および内巻線１２０のＣ相巻線と並列に接続された第３の電流出力端子２３０とを備えており、このような構成によれば、インバータ２００は、内巻線１２０の三相巻線を個別に精密に制御しつつ、外巻線１１０の三相巻線の制御を自動的に実現することができる。

本実施例では、ステータ１００は、インナーステータ１３０と、インナーステータ１３０の外周に外嵌されているアウターステータ１４０とを備え、インナーステータ１３０に内巻線１２０が設けられ、アウターステータ１４０に外巻線１１０が設けられ、ここで、二重反転モーター１０は、アウターステータ１４０とインナーステータ１３０との間に設けられ、外巻線１１０と内巻線１２０とを磁気的に分離するための磁気分離バリア５００をさらに備える。本発明の実施例は、磁気分離バリアを設けることによって、外巻線と内巻線とを磁気的に分離することができ、外巻線と内巻線との間の磁界同士が干渉して二重反転モーターの正常な運転に影響を与えたことを回避している。

具体的には、電源（図示せず）からの電力はインバータ２００を介して外巻線１１０と内巻線１２０に同時に供給されて、励磁電流によって内巻線１２０は第１の磁界を発生させ、永久磁石ロータを第１の方向（例えば、本実施例では時計方向であってもよい方向）に回転駆動しており、内巻線１２０の電圧と周波数が徐々に高くなっているにつれて、永久磁石ロータの回転速度も徐々に高くなり、インバータ２００は、内巻線１２０の出力電圧、出力電流および出力周波数を精密に制御することによって、永久磁石ロータの速度やトルクを精密に制御し、内巻線１２０の閉ループベクトル制御を実現する。同時に、インバータ２００に内巻線１２０とともに並列に接続された外巻線１１０は、励磁電流をも受け入れて第２の磁界を発生させ、ただし、外巻線１１０の相順が内巻線１２０の相順と逆であるため、外巻線１１０の駆動によって、第１のリスケージロータは第１の方向と逆の第２の方向（例えば、本実施例では反時計方向であってもよい方向）に回転されるようになり、外巻線１１０の電圧と周波数が徐々に高くなっているにつれて、第１のリスケージロータの回転速度も徐々に高くなる。なお、内巻線１２０は、インバータ２００が閉ループベクトル制御を実現した場合、その出力電圧と出力周波数の比は一定であるため、第１のリスケージロータはＶ／Ｆオープンループ制御方式で自動的に運転できるようになる。第１のリスケージロータは、その負荷が大きい場合、自身の制御により、その運転中の回転数が磁界の同期回転数より低くなって、回転差が生じ、負荷に合わせた非同期電磁トルクが生成され、脱調のリスクが回避される。

図３を参照すると、別の具体的な実施例では、二重反転モーター１０は、内輪に内巻線１２０が設け、外輪に外巻線１１０が設けた一体的なステータ１００を一つ備え、内巻線１２０および外巻線１１０を精密に制御することでそれら同士の干渉を回避するものである。本実施例は、上述した磁気分離バリアが設けた二重反転モーターの実施例よりも制御方法が複雑であるが、構造がより簡単である。

図４を参照すると、本発明に係る高速度ミキサーの実施例は、二重反転モーター１０と、第１のブレード６１０と、第２のブレード６２０とを備え、ただし、二重反転モーター１０の構成について、上記した二重反転モーター１０の実施例を参照してもよく、ここでは説明を省略する。第１のブレード６１０はインナーロータ３００に連結され、第２のブレード６２０はアウターロータ４００に連結されており、第１のブレード６１０と第２のブレード６２０とが相対回転可能であるようにしている。

具体的には、高速度ミキサーは、ベース７００と、第１の出力軸７１０と、第２の出力軸７２０と、カップ８００と、をさらに備え、カップ８００は、収容キャビティ８１０を形成するためにベース７００に設けられ、二重反転モーター１０は、ベース７００に内蔵され、第１の出力軸７１０と、第１の出力軸７１０に外嵌されている第２の出力軸７２０とは、ベース７００に貫通して設けられ、また、第１の出力軸７１０は、インナーロータ３００、第１のブレード６１０にそれぞれ固定連結され、第２の出力軸７２０は、アウターロータ４００、第２のブレード６２０にそれぞれ固定連結されており、第１のブレード６１０、第２のブレード６２０がそれぞれインナーロータ３００、アウターロータ４００に従って相対回転可能であるようにして、なお、それらの相対回転数は片方のブレードの回転数の２倍に達することができるので、収容キャビティ８１０の中に収容された食品をより良く加工することができる。他の実施例では、第１の出力軸７１０、第２の出力軸７２０にそれぞれ複数のブレードが設けられてもよいが、ここでは限定しない。

本発明の実施例は、高速度ミキサーにおける二重反転モーターに内外２セットの巻線とロータを設け、それらを１セットのインバータで同期して制御することにより、ブラシを省略し、騒音を低減し、モーターの寿命を向上させることができるとともに、インバータを２セットとする必要がなくなるため、コストがより低く、かつ制御もより簡単である。インナーロータとアウターロータにそれぞれ連結されたブレードを設置することで、２つのブレードの相対回転数が片方のブレードの回転数の２倍に達し、騒音を増加させることなく加工効率を向上させることが可能になった。

上述したのは、本発明の実施態様に過ぎず、これによって本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の明細書および図面の内容を用いて行われたすべての同等の構造もしくは同等のフローの変更、またはその他の関連する技術分野に直接もしくは間接的に用いたものは、同様に本発明の特許保護範囲内にいずれも含まれる。

１０ 二重反転モーター
１００ ステータ
１１０ 外巻線
１１１ Ａ相巻線
１１２ Ｂ相巻線
１１３ Ｃ相巻線
１２０ 内巻線
１２１ Ａ相巻線
１２２ Ｂ相巻線
１２３ Ｃ相巻線
１３０ インナーステータ
１４０ アウターステータ
２００ インバータ
２１０ 第１の電流出力端子
２２０ 第２の電流出力端子
２３０ 第３の電流出力端子
３００ インナーロータ
３１０ 永久磁石
４００ アウターロータ
５００ 磁気分離バリア
６１０ 第１のブレード
６２０ 第２のブレード

Claims (11)

1. 相順が互いに逆である外巻線と内巻線とが設けられるステータと、
   前記外巻線および前記内巻線と並列に接続され、前記外巻線および前記内巻線に同期して励磁電流を供給するインバータと、
   前記内巻線の内に設けられ、前記内巻線によって第１の方向に回転するようになるインナーロータと、
   前記外巻線の外に設けられ、前記外巻線によって前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転するようになるアウターロータと、を備える
   ことを特徴とする二重反転モーター。
2. 前記外巻線および前記内巻線は、それぞれ三相巻線で構成され、前記外巻線における三相巻線の相順は、前記内巻線における三相巻線の相順と逆であることを特徴とする請求項１に記載の二重反転モーター。
3. 前記外巻線および前記内巻線は、それぞれ複数組の前記三相巻線で構成され、前記外巻線の各組における前記三相巻線の相順は同じであり、前記内巻線の各組における前記三相巻線の相順は同じであることを特徴とする請求項２に記載の二重反転モーター。
4. 前記三相巻線は、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線からなり、前記内巻線におけるＡ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線が反時計回りの順に、前記外巻線におけるＡ相巻線、Ｂ相巻線、およびＣ相巻線が時計回りの順にそれぞれ配列されていることを特徴とする請求項２に記載の二重反転モーター。
5. 前記インバータは、前記外巻線および前記内巻線のＡ相巻線と並列に接続された第１の電流出力端子と、前記外巻線および前記内巻線のＢ相巻線と並列に接続された第２の電流出力端子と、前記外巻線および前記内巻線のＣ相巻線と並列に接続された第３の電流出力端子とを備えることを特徴とする請求項４に記載の二重反転モーター。
6. 前記インナーロータ及び前記アウターロータの一方は、第１のリスケージロータであり、他方は、第２のリスケージロータ、永久磁石ロータ又はリラクタンスロータであることを特徴とする請求項１に記載の二重反転モーター。
7. 前記インバータは、前記第２のリスケージロータ、永久磁石ロータ又はリラクタンスロータを閉ループベクトル制御して、前記第１のリスケージロータがＶ／Ｆ開ループ制御方式で自動的に運転されていることを特徴とする請求項６に記載の二重反転モーター。
8. 前記ステータは、インナーステータと、前記インナーステータの外周に外嵌されているアウターステータとを備え、前記インナーステータに前記内巻線が設けられ、前記アウターステータに前記外巻線が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の二重反転モーター。
9. 前記アウターステータと前記インナーステータとの間に設けられ、前記外巻線と前記内巻線とを磁気的に分離するための磁気分離バリアをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の二重反転モーター。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の二重反転モーターを備えることを特徴とする高速度ミキサー。
11. 前記高速度ミキサーは、第１のブレードと第２のブレードをさらに備え、前記第１のブレードは前記インナーロータに連結され、前記第２のブレードは前記アウターロータに連結されており、前記第１のブレードと前記第２のブレードとが相対回転可能であるようにすることを特徴とする請求項１０に記載の高速度ミキサー。

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