(57)【要約】【課題】永久磁石を有効活用してエネルギー消費を低減化できる回転装置を提供する。【解決手段】同一直線上に回転中心Ｏが配置され、互いに逆方向に回転する内側回転子１及び外側回転子２と、外側回転子２の径方向外側に配置されて固定磁極を有する固定子３とを有する。内側回転子１及び外側回転子２には、その回転腕１１，２１の径方向両端に永久磁石１２，２２が固着される。内側回転子１の２つの磁石１２，１２は、径方向に同極とされる一方、外側回転子２の２つの磁石２２Ａ，２２Ｂは、径方向に異極とされる。内側回転子と外側回転子の回転速度比Ｎ（＝ω２／ω１）に対応して、内側回転子と外側回転子に固着された磁石の周方向の長さが設定される。【選択図】図１
2010161847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一直線上に回転中心（Ｏ）が配置され、互いに逆方向に回転する内側回転子（１）及び外側回転子（２）と、外側回転子（２）の径方向外側に配置されて固定磁極を有する固定子（３）とを有し、
内側回転子（１）及び外側回転子（２）には、その回転腕（１１，２１）の径方向両端に磁石（１２，２２）が固着され、内側回転子（１）の２つの磁石は、径方向に同極とされる一方、外側回転子（２）の２つの磁石は、径方向に異極とされ、
内側回転子と外側回転子の回転速度比Ｎ（＝ω２／ω１）に対応して、内側回転子と外側回転子に固着された磁石の周方向の長さが設定されていることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
前記内側回転子に固着された磁石は、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が角度αに設定され、
前記外側回転子に固着された磁石は、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が角度βに設定され、
β／α＝１＋Ｎに設定されている請求項１に記載の回転装置。
【請求項３】
前記固定子は永久磁石で構成されて、偶数個が配置されている請求項１又は２に記載の回転装置。
【請求項４】
前記回転子の磁石は、全て永久磁石で構成されている請求項１〜３の何れかに記載の回転装置。
【請求項５】
外側回転子の回転軸と、内側回転子の回転軸とは、互いに同期回転する２つの回転機の駆動軸に接続されている請求項１〜４の何れかに記載の回転装置。
【請求項６】
外側回転子と内側回転子の回転軸は、回転機の駆動軸と、回転機に接続された変速機の駆動軸に接続されている請求項１〜５の何れかに記載の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに逆方向に回転する二つの回転子について、磁石の反発力を利用した回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流モータや交流モータは、製造工場や加工工場に欠かせない機械であり、広く一般に使用されている。そして、製造工場などでは、互いに整数比の回転速度に制御されて複数のモータが回転している場合も多い。また、単一の回転機に減速機や増速機を接続することで、整数比となる複数の回転速度が得られる場合も多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、これら工業分野で使用されるモータは、その出力に対応した電力を消費するところ、この電力消費を、永久磁石を有効活用することで低減化する方法は未だ知られていない。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、廃材とされることも多い永久磁石を有効活用してエネルギー消費を低減化できる回転装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明に係る回転装置は、同一直線上に回転中心（Ｏ）が配置され、互いに逆方向に回転する内側回転子（１）及び外側回転子（２）と、外側回転子（２）の径方向外側に配置されて固定磁極を有する固定子（３）とを有し、内側回転子（１）及び外側回転子（２）には、その回転腕（１１，２１）の径方向両端に磁石（１２，２２）が固着され、内側回転子（１）の２つの磁石は、径方向に同極とされる一方、外側回転子（２）の２つの磁石は、径方向に異極とされ、内側回転子と外側回転子の回転速度比Ｎ（＝ω２／ω１）に対応して、内側回転子と外側回転子に固着された磁石の周方向の長さが設定されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明は、例えば、同期回転している二つの回転モータの回転軸に接続されて使用される。図３は、典型的な実施形態を図示したものであり、図３（ａ）は、制御部に制御されて、回転速度比Ｎで同期回転している回転機Ａと回転機Ｂと有する本発明の適用例を示している。この場合には、独立して回転している回転機Ａ，Ｂにより、それぞれ内側回転子１と外側回転子２を回転させる。このような場合、内側回転子１と外側回転子２は、制御部に制御されて精密に同期回転するので、回転開始状態だけ適切に制御すれば、回転機Ｂの電力消費量を抑制することができる。
【０００７】
また、図３（ｂ）は、回転機の出力を変速機で変速させる場合に本発明を適用する場合を例示している。この場合には、変速機の出力を適宜に伝動して、内側回転子１又は外側回転子２を回転させる。なお、回転速度が速い方を外側回転子に接続する。この場合にも、回転開始状態だけ適切に制御すれば、回転機の電力消費量を抑制することができる。
【０００８】
ここで、好ましくは、前記内側回転子に固着された磁石は、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が角度αに設定され、前記外側回転子に固着された磁石は、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が角度βに設定され、β／α＝１＋Ｎに設定されるべきである。
【０００９】
また、前記固定子は永久磁石で構成されて、偶数個が配置されているのが好適である。また、前記回転子の磁石は、全て永久磁石で構成されているのが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
上記した本発明によれば、永久磁石を有効活用することで、エネルギー消費量を低減化できる回転装置を実現することができる。本発明は、比較的低出力の回転機に接続して使用されると効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る回転装置を説明する図面である。
【図２】図１の装置の動作内容を説明する図面である。
【図３】本発明の適用例を示す原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１及び図２は、実施例に係る回転装置ＥＱＵを説明する図面である。この回転装置ＥＱＵは、互いに逆方向に回転する内側回転子１及び外側回転子２と、外側回転子２の外側に位置する固定子３と、を有して構成されている。内側回転子１と外側回転子２とは、互いに同期回転する２つの回転機の回転軸に接続されて回転駆動される（図３（ａ）参照）。
【００１３】
固定子３は、この実施例では、１８０度離間した対称位置に配置された２つの永久磁石３，３からなり、何れも、その径方向内側をＮ極とし、径方向外側をＳ極としている（図２（ａ）参照）。また、２つの永久磁石３，３は、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が、所定の基準角θとなるよう設定されている（図１（ａ）参照）。
【００１４】
図１に示す通り、内側回転子１は、回転中心Ｏを形成する回転駆動軸１０と、回転駆動軸１０に直交して正面視で時計方向に回転する回転腕１１と、回転腕１１の両端に固着される永久磁石１２，１２とを有して構成されている。２つの永久磁石１２，１２は、この実施例では、ともに径方向外側がＮ極であり、径方向内側がＳ極となっている（図２（ａ）参照）。
【００１５】
２つの永久磁石１２，１２は、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が、基準角θに一致する開放角αに設定されている（図１（ａ）参照）。回転駆動軸１０は、不図示の回転機によって等速の角速度ω１［度／分］で回転している。したがって、回転子１の回転数は、ω１／３６０ｒｐｍ(Revolutions Per Minute)となる。
【００１６】
一方、外側回転子２は、内側回転子１と同じ回転中心Ｏを形成する回転駆動軸２０と、回転駆動軸２０に直交して正面視で反時計方向に回転する回転腕２１と、回転腕２１の両端に固着される永久磁石２２Ａ，２２Ｂとを有して構成されている。永久磁石２２Ａ，２２Ｂは、その磁極配置が互いに逆であり、一方側の永久磁石２２Ａは、径方向外側がＮ極、径方向内側がＳ極であるのに対して、他方側の永久磁石２２Ｂは、径方向外側がＳ極、径方向内側がＮ極となっている（図２（ａ）参照）。
【００１７】
但し、２つの永久磁石２２Ａ，２２Ｂとも、周方向の長さは同一であり、その周方向両端と回転中心Ｏとで形成される開放角度が、ともに開放角βに設定されている（図１（ａ）参照）。回転駆動軸２０は、不図示の回転機によって等速の角速度ω２［度／分］で回転している。したがって、回転子２の回転数は、ω２／３６０ｒｐｍ(Revolutions Per Minute)となる。
【００１８】
本実施例において、内側回転子１と外側回転子２の開放角α，βは、固定子３の開放角θと、各回転子１，２の回転速度ω１、ω２に対応して決定されている。具体的には、回転速度がＮ：１であって、ω２／ω１＝Ｎの場合には、β＝（１＋Ｎ）＊αに設定されている。図示の実施例では、回転速度が２：１であるので、β＝３＊αに設定されている。なお、図２（ｂ）から確認される通り、内側回転子１の開放角αは、固定子３の開放角θ（＝基準角θ）に一致している。また、ω２／ω１＝２であることから、内側回転子１が角速度ω１で一回転する間に、角速度ω２の外側回転子２は、二回転することになる。したがって、図１（ａ）の状態から、内側回転子１が１８０度回転した状態では、外側回転子２が３６０度回転することで、図１（ａ）と全く同じ位置関係が出現する。
【００１９】
続いて、図２（ａ）〜図２（ｃ）に基づいて本装置の動作内容を説明する。先に説明した通り、内側回転子１は、時計方向に角速度ω１で回転する一方、外側回転子２は、反時計方向に角速度ω２で回転している。また、β＝３α＝３θである。
【００２０】
いま、図２（ａ）の状態から内側回転子１が、角度θだけ時計方向に回転したと想定する。このとき、外側回転子２は、反時計方向に角度２θだけ回転するので、図２（ｂ）の位置関係が出現する。
【００２１】
ここで、図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に至るまでを検討すると、外側回転子２は、一方の永久磁石２２Ａは、固定子３の内側磁極と同磁極が対面する一方、他方の永久磁石２２Ｂは、固定子３の内側磁極と異磁極が対面する。そのため、反発力と吸引力とが相殺されて、外側回転子２の駆動源に特段の負荷が加わることがなく、正常な回転駆動が継続される。
【００２２】
また、内側回転子１についても、一方の永久磁石１２の磁極が、外側回転子２の内側磁極と一致する一方、他方の永久磁石１２の磁極は、外側回転子２の内側磁極と不一致となる。そのため、反発力と吸引力とが相殺されて、内側回転子１の駆動源にも特段の負荷が加わることがなく、正常な回転駆動が継続される。
【００２３】
このようにして、図２（ａ）から図２（ｂ）の状態に移行した後、内側と外側の回転子１，２は更に回転を続けて、図２（ｃ）の状態が出現する。すると、このタイミングでは、内側回転子１の外側磁極が、固定子３の内側磁極と対面し、互いの磁極が一致する。そのため、内側回転子１には反発力が働き、時計方向の回転が支援される。但し、内側回転子１はその駆動源によって定速回転が維持されるよう制御されるので、結局、この反発力によって駆動源の電力消費を低減することができる。或いは、駆動モータの回生動作が実現されることで、電気エネルギーの回収動作が実現される。
【００２４】
以上の通り、本発明によれば、互いに逆方向に回転する２つの回転子について、その外側に永久磁石を配置すると共に、回転子の回転速度と周方向長さを所定値に設定することで、電力消費の低減や電気エネルギーの回収をすることができる。
【００２５】
なお、上記の実施例では、固定子１の径方向内側をＮ極とし、径方向外側をＳ極としたが、これを反転させても良いのは勿論である。同様に、内側回転子１についても、径方向外側をＳ極とし、径方向内側をＮ極としても良い。
【００２６】
なお、固定子と回転子の反発力は、各々に装着された永久磁石の強さ（磁気力）により調整される。また、固定子と回転子との離間距離を変化させることで、固定子と回転子の反発力が調整される。
【符号の説明】
【００２７】
Ｏ      回転中心
１      内側回転子
２      外側回転子
３      固定子
１１    回転腕
２１    回転腕
１２    磁石
２２    磁石
Ｎ      回転速度比
【図１】
2010161847.tif 000003
【図２】
2010161847.tif 000004
【図３】
2010161847.tif 000005