JPH10503919A - 同時バッテリ充電システムを備えた高トルクｄｃ電動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＤＣ電動モータシステムは、整流子とシャフトを中心として放射状に装着されたコイル巻線とを有する回転子部分と、回転子コイル巻線のいずれかの側について間隔をあけられた永久磁石の２つの列を含んだ固定子部分とを含む。ピックアップコイルは電動モータの円周に装着されて、回転子コイル巻線の端縁での磁束の変化によって生じるエネルギをピックアップする。ピックアップコイルは、集められたエネルギを電動の乗物などの内部のバッテリを充電するのに用いるための電流として伝える。

Description

【発明の詳細な説明】 同時バッテリ充電システムを備えた 高トルクＤＣ電動モータ 発明の背景 発明の分野 この発明は永久磁石ＤＣモータに関し、特に、モータ駆動システムの動作に干 渉せずに同時にバッテリを再生する新しく、改良された動作を与える電動モータ に関する。関連技術の説明 例示的な型の永久磁石および直流モータシステムは米国特許第５，１１７，１ ４１号、第４，３７１，８０１号、第４，３５８，６９３号、第４，２３７，４ １０号、第４，１６９，９８３号、第３，９９６，５０４号、第３，６３３，０ ８４号、第３，４１８，５０６号、および第３，３３４，２５４号に開示される 。 この技術において既知の電気バッテリシステムは、このようなシステムが最大 の性能および信頼性を達成することを妨げるさまざまな欠点を経験する。このよ うな問題には、電気バッテリシステムの動作中に同時に永続的バッテリエネルギ 供給を充電しないことが含まれる。したがって、電気自動車のような乗物のバッ テリを乗物を停止する必要なしに充電するように作用する、新しく、改良された 同時直流充電システムを提供することはこの技術における進歩を表わすであろう 。 発明の概要 同時電気発生システムを備えた新しい電動モータが説明される。このシステム は、乗物の動作に干渉せずに乗物の電源を充電する新しい自己再生電動ＤＣ永久 磁石システムを含む。 この発明の別の局面に従って、２つ以上の列の個々の断面充電される永久磁石 がこの発明のＤＣモータ内に含まれる。 この発明のさらなる局面に従って、ＤＣモータはアルミニウム電機子ブラシ支 持具およびドライブ装着台を含み、したがって、永久磁石電気力供給システムへ の干渉はない。 この発明のさらなる局面に従って、永久磁石の列は、磁石が最大の力の出力を 与えるような位置に配置できるように調節可能である。 この発明の別の局面に従って、電機子巻線は６極回転子システムおよびバッテ リ充電ピックアップコイル動作のためのものである。 この発明の別の局面に従って、電気バッテリ再生ピックアップコイルおよびマ グナム装着システムは１０−１８磁鉄上に形成されて、有益な、完全な不干渉充 電サイクルを確実にする。 この発明のさらなる局面に従って、電機子および軸受は回転子のいかなる横へ の動きをも停止させるように固定されて、ブラシの摩耗を防ぎ、永久磁石に関し て固定された位置に回転子を保持する。 図面の簡単な説明 この発明のこれらおよび他の特徴および利点は、添付の図面に説明されるよう なその例示的実施例の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。 図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、溝のついたモータシャフトと、両端でのボー ル軸受と、ブラシ端部支持フレームにロックされた整流子および軸受と、可動ド ライブおよび軸受と、アルミニウム装着具とを備えた電気アセンブリの縦方向断 面図および正面図である。 図２Ａは、配線を備えた整流子アセンブリの縦方向断面図であって、充電され たピックアップコイルへの余分なコーナー磁束を減らすために外部コーナーで必 要とされるワイヤの半径を示す。 図２Ｂは、充電およびコイルピックアップを有する配線スロットを備え、回転 子と充電コイルピックアップとの間に永続的な関係を有する１０−１８磁鉄回転 子の断面図である。 図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、電動ＤＣモータアセンブリの平面図および側 断面図である。 図４Ａから図４Ｄは、この発明に従って用いられる充電ピックアップコイルお よびフレーム支持具を示す。 図５Ａおよび図５Ｂはそれぞれ、所望な限り多くのユニットを加えることによ って電力を増すために用いられるシステムの側断面図および平面図である。 発明の詳細な説明 図１Ａおよび図１Ｂはそれぞれ、ＤＣ電動モータ１００の断面立面図および正 面図を示す。図１Ａに示されるように、電動モータ１００は、たとえば電気自動 車または他の電動の乗物のドライブシャフトに係合できる、溝のついた回転可能 シャフト１０２を含む。溝のついたモータシャフト１０２は、ボールベアリング １０４を含む整流子端部軸受と、ボールベアリング１０６を含む可動ドライブ端 部軸受とを介してモータ１００内に支持される。 ＤＣ電動モータ１００は、アルミニウムのような非鉄金属から有利に構成され る電機子ブラシ支持部分１１７と、モータシャシ１１０のブラシ支持部分１１７ に接続されるハウジング部分１４０とを含んだシャシ１１０を含む。 電機子ブラシ支持部分１１７内に収容されるのは、当業者には周知であるよう に、電動モータ１００内の導電ブラシ（図示せず）とコイル巻線１２０との間の 電気接続の点を与えるために用いられる整流子１１５である。コイル巻線１２０ は、図１Ａに示される点１２１、１２２で整流子と接続する。 永久磁石１３０の対が図１Ａに示されるようにコイル巻線１２０の両側に間隔 をあけられる。以下により詳細に説明されるように、永久磁石１３０はコイル巻 線１２０よりも上および下に６極構成で配列され、ＤＣ電動モータ１００の最大 力出力を与えるように調節可能な位置を有する。 磁石１３０は、ＤＣモータ１００の円周に配列された複数個のピックアップコイ ル１５０のための装着具をも与える永久磁石ハウジング１４０内に支持される。 ピックアップコイル１５０は、乗物内のバッテリ（図示せず）を充電するために 電流を供給するための充電出力ワイヤ１５２を含む。 動作において、整流子１１５を介してコイル巻線１２０に供給される電流は、 ＤＣモータ１００内の回転子または整流子アセンブリをモータ１００の固定子部 分に対して回転させる。回転子アセンブリを選択された速度で回転させるために 電気信号が整流子１１５を介してコイル１２０に与えられる方法はこの技術にお いて周知であり、ここでは詳細に説明されない。 整流子１１５を介するコイルへのエネルギ供給と磁石１３０によって発生した 磁束とのためにコイル巻線１２０がハウジング１４０内で回転するとき、コイル 巻線１２０を流れる電流はコイル巻線１２０内のワイヤのまわりの同心円におい て磁界を発生する。したがって、コイル巻線１２０がＤＣモータ１００の円周上 のピックアップコイル１５０を通り過ぎて回転するとき、コイル巻線１２０の周 囲で発生される磁束の線がピックアップ１５０内の導電ワイヤ（図１Ａに図示せ ず）を切断する。磁束の線がピックアップ１５０内の導電ワイヤを切断すると、 電流がこれらのワイヤにおいて誘導され、ワイヤ１５２を介してピックアッ プコイル１５０から出力される。このように、ＤＣモータ１００の端縁の周囲で 生成される余分な磁束が無駄にされず、電動乗物システムのバッテリを充電する ための電気エネルギの源へ変換される。ある有利な実施例では、バッテリに接続 されたピックアップコイル出力が正方向ダイオード制御回路の制御下にあり、ダ イオードは回転子アセンブリがスピンしている間にバッテリに正の電荷を導く。 当業者には、コイル１２０が速く回転するほど、ピックアップコイル１５０内 で誘導される電流が大きくなることが認識されるであろう。したがって、ピック アップコイル１５０によって出力されるエネルギはコイル巻線１２０の回転率と ほぼ比例する。さらに、電流が整流子１１５を介してコイル巻線１２０へと供給 されなくなると、コイル巻線１２０の慣性のモーメントがコイル巻線１２０をＤ Ｃモータ１００内で回転させ続けることが認識される。このように、電流が整流 子１１５を介して供給されないが、コイル巻線１２０のいずれかの側での永久磁 石１３０を通り過ぎるコイル巻線１２０の動きがコイル巻線１２０内に逆の電流 を誘導し、したがって、反対の方向でピックアップコイル１５０内に電流を誘導 する。したがって、電動モータ１００がアイドル状態にある間であっても、電力 はなおピックアップコイル１５０によって発生され、出力されて乗物のバッテリ を充電する。さらに、コイル巻線１２０とピックアップコイル１５０との間の電 流結合による磁気抵抗 が回転子アセンブリの回転を遅くするように作用し、したがって、ある種の自動 断線がこの発明に従って行なわれる。 図２Ａおよび図２Ｂは回転子アセンブリ２００をより詳細に示す。具体的に、 図２Ａでは、整流１１５、コイル巻線１２０、シャフト１０２、および軸受装着 具１０４、１０６を含む回転子アセンブリ２００が電動ＤＣモータ１００の固定 子およびシャシ部分とは別に示される。図２Ａはまた、充電されたピックアップ コイルへの余分なコーナー磁束を減らすために外部コーナーで必要とされるコイ ル巻線１２０の半径を示す。さらに、図２Ｂで示されるように、磁石１３０の対 の間で巻かれるコイル巻線１２０が一部を切り取られた平面図に示される。最後 に、この発明の６極磁石構成の交互の極性が図２Ｂおよび図３Ｂにおいて明確に 示される。 図３Ａは、１対の永久磁石１３０とハウジング１４０の一部の内部の装着レセ プタクル３００との展開側断面図を示す。 図４Ａから図４Ｄは図１から図３のピックアップコイル１５０の構成を明確に 示す。具体的に、図４Ａに示されるように、コイルピックアップ１５０はフレー ム支持具４００を含み、ワイヤ１５２は絶縁シースによって保護される。フレー ム支持具４００の断面図である図４Ｂに示されるように、フレームコア４０５が コイル巻線空間４１０によって包囲され、コイル巻線空間４１０はピックアップ コイル ハウジング４１５によって取り囲まれる。 図４Ｃは、コイルピックアップ１５０がＤＣモータ１００の円周と同一面とな ることを確実とするために用いられるフレーム支持具４００の曲線端縁を示すピ ックアップコイル１５０の正面図であり、図４Ｄは、ワイヤ４３０がピックアッ プコイル１５０内にいかに包まれるかを示す断面図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、複数個のモータユニットがさらなる電力出力を与える ように直列に接続できる、この発明の電動モータを示す。所望な限り多くのユニ ットが図５Ａに示されるように直列に接続できることが認識される。また、コイ ル巻線１２０がモータ１００内で回転するときにモータ１００によって出力され るエネルギが、モータ１００の円周に位置決めされたピックアップコイル１５０ の数を増やすことによって増すことができることが認識される。モータ１００の 実質的に全円周がピックアップコイル１５０のようなピックアップコイルによっ て取り囲まれる場合に最大の効率が得られる。 この発明が上に詳細に説明されたが、当業者には、この発明の精神または基本 的な性格から逸脱せずにある明確な変更がこの発明になされ得ることが認識され るであろう。したがって、上の説明は例示的なものであって限定的なものではな いとみなされるべきであり、この発明の範疇は以下の請求の範囲によって規定さ れるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転電動ＤＣモータシステムであって、 電動モータを含み、前記電動モータはさらに、 中心シャフトを中心として回転する回転子コイル巻線を含む回転子部分と、 前記回転子コイル巻線の両側に位置決めされた永久磁石の少なくとも２つの間 隔をあけられた列を含む固定子部分とを含み、前記回転電動ＤＣモータシステム はさらに、 前記回転子コイル巻線の近くで前記電動モータ上に装着された少なくとも１つ のピックアップコイルを含み、前記ピックアップコイルは、電流が前記回転子コ イル巻線の回転によって前記ピックアップコイル内に誘導されるときに、充電す るためのバッテリに電流を供給するように適合される、システム。 ２．前記バッテリに接続される前記ピックアップコイルは正方向ダイオード制御 回路の制御下にあり、前記ダイオードは回転子部分がスピンしている間にバッテ リに正の電荷を導く、請求項１に記載のＤＣモータシステム。 ３．前記ピックアップコイルは磁気１０−１８ハウジングアセンブリの一部とし て装着される、請求項１に記載の回転電動ＤＣモータシステム。 ４．永久磁石の鉄フレーム支持具は１０−１８鉄から構成される、請求項１に記 載の回転電動ＤＣモータシステム。 ５．前記ピックアップコイル装着具は１０−１８鉄から構 成される、請求項１に記載の回転電動ＤＣモータシステム。 ６．前記永久磁石は、前記電動モータの最大出力の力を発生するように位置を調 節可能である、請求項１に記載の回転電動ＤＣモータシステム。 ７．前記電動モータの回転子部分を保持し、前記回転子部分の横への動きを抑え るために用いられる整流子固定端部軸受をさらに含む、請求項１に記載のＤＣモ ータアセンブリ。 ８．前記回転子部分は３つの面を有する配線スロットを有する、請求項１に記載 のＤＣモータシステム。