(57)【要約】  遊星プッシュプル電気モーターであって、遊星プッシュプル電気モーターの中心軸に固定取り付けされているリング固定子；リング固定子の内周の周りで磁気的に移動可能であるように構成されている遊星回転子であって、リング固定子の中心軸に対して偏心した回転子軸に回転可能に取り付けられている、遊星回転子；磁場を生成するようにリング固定子の回りに径方向に取り付けられている一連の電磁石；及び、偏心した遊星回転子軸の回転を伝達して出力シャフトに直接出力する手段を備え、一連の電磁石が作動されると、遊星回転子が磁気的に推進されて、１つの一時的な移動する接触線から隣接する接触線へ回動して転がり、一時的な移動する接触線のそれぞれにおいて回転運動を生じ、出力を提供する、遊星プッシュプル電気モーター。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星プッシュプル電気モーター（以下：「ＰＰＰＥＭ」）であって：
該ＰＰＰＥＭの中心軸上に固定取り付けされているリング固定子であって、前記中心軸は該リング固定子の中心線を画定する、リング固定子；
前記リング固定子の前記中心線に対して偏心した回転子軸上に回転可能に取り付けられている、磁気的に移動可能であるように構成されている遊星回転子；
前記リング固定子の前記中心線の回りに径方向に取り付けられている一連の電磁石であって、該一連の電磁石が作動されると前記遊星回転子の磁場に対して径方向の磁力を生成する、一連の電磁石；
前記偏心した遊星回転子軸の回転を伝達し、該ＰＰＰＥＭの出力シャフトに直接出力する手段；
を備え、前記一連の電磁石が作動されると、径方向のプッシュプル磁力が生成され、前記遊星回転子を磁気的に推進して前記一連の電磁石のうちの少なくとも１つの電磁石と近接して径方向に接触させ、それによって、前記遊星回転子は、前記近接した接線方向の接点のうちの１つから隣接する接線方向の接点に次々と回動し、前記偏心した回転子軸を中心とした前記遊星回転子の連続的な転がり運動をもたらすとともに回転運動を生じ、そのような運動は、前記回転伝達手段を用いて該ＰＰＰＥＭの前記出力シャフトに加わると該ＰＰＰＥＭからの出力源を提供する回転運動に変換される、遊星プッシュプル電気モーター。
【請求項２】
前記リング固定子及び前記遊星回転子はギアレスである、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３】
前記リング固定子は、内側に歯が付いた固定子リングギアを含み、前記遊星回転子は、互いに噛み合うとともに遊星ギアのセットとして働く歯付きの回転子ギアを含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４】
前記ギアレス遊星回転子は、前記リング固定子に対して径方向に負荷がかけられ、ゼロバックラッシュ摩擦駆動機構を提供する、請求項２に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５】
前記遊星回転子は、前記リング固定子の内面の回りを、該遊星回転子の外面に設けられているとともに前記回転子軸と同軸であるように配置されている少なくとも１つの摩擦リングを介して、前記リング固定子と接線方向に摩擦接触して偏心運動で回転する、請求項２に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項６】
前記ＰＰＰＥＭは、外側に取り付けられているギアレス固定子と接触する、内側に取り付けられている摩擦遊星回転子を含む遊星摩擦モーターであり、前記遊星回転子は、近位端がリードスクリューに、遠位端がボールジョイントに直接接続されており、前記遊星回転子及び取着されているリードスクリューの自由な回転を可能にし、前記リードスクリューには、移動可能なナットが取り付けられており、それによって該移動可能なナットは前記リードスクリューの長さに沿っていずれかの方向に移動させられる、請求項２に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項７】
前記回転子軸は、前記固定子に対して径方向に装着されており、それによって前記遊星回転子及び前記固定子に歯付きのギアが備え付けられている場合にゼロのバックラッシュを確実にするために、引っ張る力によって前記遊星回転子を前記固定子に向かって引っ張る、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項８】
前記回転子のギアは、バックラッシュ防止機構が設けられているフランジに取り付けられている、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項９】
前記バックラッシュ防止機構は、平衡が保たれた圧縮ばねの対を含む、請求項８に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１０】
前記バックラッシュ防止機構は、平衡が保たれたねじの対及び関連するロックナットを含む、請求項８に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１１】
前記バックラッシュ防止機構は、前記遊星回転子と前記固定子との間に一定の引力を生成する平衡が保たれた径方向磁気リングの対を含む、請求項８に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１２】
径方向回転子磁石と相互作用する前記一連の径方向の向きの電磁石によって生成される前記プッシュプル磁力は、前記回転子軸に向かって内方へ及び該回転子軸を中心に外方へ径方向に方向付けられるベクトルを生成する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１３】
前記遊星回転子の前記軸は、前記固定子の軸と平行な向きであるが径方向の自由度を有する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１４】
前記遊星回転子の前記軸は、前記ＰＰＰＥＭが動作していないときに前記遊星回転子をアイドル状態に保つために前記固定子に向かって径方向に負荷がかけられる、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１５】
前記遊星回転子の前記軸は、前記遊星回転子と前記固定子との間に所与の摩擦を生じるように前記固定子に対して径方向に装着される、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１６】
前記径方向の負荷は管状の軸受要素を含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１７】
前記管状の軸受要素は：
圧縮ばね；
前記圧縮ばねによって駆動されるばね受要素；
前記圧縮ばね及び前記ばね受要素を収容する偏心回転子カムシャフト；並びに
前記管状の軸受要素の内側管及び外側管内に回転可能に閉じ込められているとともに、前記カムシャフト、前記圧縮ばね及び前記ばね受要素を前記管状の軸受要素の中空のコア内に収容する軸受
を含み、前記圧縮ばねが前記カムシャフト内に取り付けられている前記ばね受要素を圧縮すると、前記遊星回転子のギアに対して径方向の力が加わり、前記固定子のリングギアと、バックラッシュなく確実にギア歯を噛み合わせる、請求項１６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１８】
前記管状の軸受要素は：
偏心回転子カムシャフト；
各対のフランジに接続されている一対のたわみ継手；及び
前記一対のたわみ継手間に、そのそれぞれのフランジを通して取り付けられている接続ロッド
を含み、前記遊星回転子が回転すると、前記回転子軸は、前記固定子軸と同軸になるようにシフトし、前記ＰＰＰＥＭは前記出力シャフトを通じて直接的な出力を提供する、請求項１６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項１９】
前記引っ張り力は前記遊星回転子を前記固定子に向かって引っ張り、該遊星回転子と該固定子間とのに所与の摩擦力を生成する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２０】
そのセグメント部分のみが前記ＰＰＰＥＭを含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２１】
前記セグメント部分は、前記ＰＰＰＥＭの全体におけるような遊星ギア比を実質的に維持しながらも、前記固定子の前記径方向に取り付けられている電磁石の少なくとも２つのセグメントを有する、請求項２０に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２２】
前記ＰＰＰＥＭは約１：４の低ギア比を有する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２３】
前記ＰＰＰＥＭは約１：５００の高ギア比を有する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２４】
前記遊星回転子は、前記固定子のギアと噛み合い接触する第１の遊星ギア、及び出力シャフトに一体的に接続されている出力リングギアと遊星噛み合い接触する、前記第１の遊星ギアと一体的な第２段ギアを含み、それによって、前記ＰＰＰＥＭが動作すると、前記第２段ギアは減速装置として働き、前記固定子軸と前記回転子軸との間のオフセットを最小限に抑え、前記固定子の中心軸と位置合わせされている前記出力シャフトに直接的に高ギア比を提供するようにする、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２５】
出力リングギアと遊星噛み合い接触する前記第２段ギアは、それぞれが異なる速度で回転可能な前記遊星回転子、前記偏心カムシャフト及び前記出力シャフトを含む３つの回転要素を一体的に収容する、請求項２４に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２６】
前記固定子及び前記遊星回転子は遊星ギアのセットとして働くが、該固定子と該遊星回転子との間にはいかなる接触もなく、前記固定子及び前記遊星回転子は、非接触状態を維持するように少なくとも１つの付加的な対の遊星噛み合いギアによって運動学的に支持されている、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２７】
前記非接触状態は、前記固定子の前記電磁石が作動されたときに前記固定子と前記遊星回転子との間の磁気的な引き付け及び／又は反発を高める、請求項２６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの付加的な対の遊星噛み合いギアは、前記ＰＰＰＥＭの出力トルクを生成するとともに伝達し、前記出力を提供する、請求項２６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの付加的な対の遊星噛み合いギアは、高引張強度材料を含む、請求項２６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３０】
前記遊星回転子は軟鉄部分を含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３１】
前記遊星回転子は少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３２】
前記遊星回転子は、一連の径方向管磁石を更に含み、全ての同様の極が、外方向、及び前記遊星回転子の軸に向かう方向のうちの一方に同様の向きとなる、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３３】
前記遊星回転子は一体の均質な径方向磁石を含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３４】
前記径方向磁石は管として形成される、請求項３３に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３５】
前記遊星回転子は管状リングとして形成される、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３６】
前記管状リングは、磁極面がＵ字形の電磁石に近接するように方向付けられる軸方向磁石を含む、請求項３５に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３７】
前記軸方向磁石の前記磁極面は径方向外方向への向きであるため、前記軸方向磁石からの磁束の流れは、前記Ｕ字形の電磁石のコアアームにおける磁束と径方向に合流する、請求項３６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３８】
前記軸方向磁石には、前記Ｕ字形の電磁石の前記コアアームにおける磁束と径方向に合流させるように前記軸方向磁石の前記面からの磁束の流れを径方向外方向に方向付ける磁気エルボーガイドが設けられている、請求項３６に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項３９】
内側に取り付けられている出力段ギアを更に含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４０】
外側に取り付けられている出力段ギアを更に含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４１】
前記プッシュプル力は、同時に作動されると、標的を目的とし、標的に従い、及び標的へのスレーブとして働くときの、定常状態及びほぼ定常状態における前記遊星回転子の位置の正確な制御を可能にする、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４２】
前記遊星噛み合いギアは、前記遊星回転子の直径よりも大きい直径を有する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４３】
前記遊星噛み合いギアは、前記遊星回転子の直径よりも小さい直径を有する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４４】
前記遊星回転子及び前記固定子は、該遊星回転子及び該固定子の関連するギアの直径に応じて変わる所与の出力トルクを提供する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４５】
前記回転子のシャフト及び関連するカムシャフトは、それぞれが他方とは異なる速度で回転可能な２つの独立した出力シャフト要素を含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４６】
前記回転子のシャフトは、比較的遅い速度で回転する負荷出力シャフトを含む、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４７】
前記関連するカムシャフトは、比較的速い速度で回転する、請求項４５に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４８】
前記関連するカムシャフトは、低トルク電気ブレーキ、光学エンコーダー／レゾルバー及び２つの組み合わせのうちの少なくとも１つから選択される追加の装置を収容する、請求項４５に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項４９】
同時に作用する押す力及び引っ張る力の双方が、前記遊星回転子を、時計回り方向及び反時計回り方向のうちの一方へ回転させる、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５０】
２つの反対側に配置されている電磁石コイルを、同時に作用するときに直列接続を用いて接続する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５１】
２つの反対側に配置されている電磁石コイルを、同時に作用するときに並列接続を用いて接続する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５２】
モーターの動作中に、前記一連の電磁石のうちの少なくとも１つの磁極を一度に作動し：速度の変化、負荷の変化及びエネルギー節減モードを含む異なるモーター変更ミッションを最適化することができる、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５３】
前記カムシャフトに回転可能に接続されているインジケーターであって、前記カムシャフトは前記固定子の軸と同軸である、インジケーター；
前記固定子に取り付けられているホール効果センサー、及び
前記ホール効果センサーに近接して前記カムシャフトに取り付けられている少なくとも１つの永久磁石
を更に備え、前記ＰＰＰＥＭが動作すると、前記インジケーターは、前記カムシャフトと前記電磁石との間の相対位置、回転子の回転速度及び方向、並びに前記ＰＰＰＥＭの磁束を測定する、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５４】
前記ＰＰＰＥＭは、
連結ロッド；
前記連結ロッドの各端に取着されている一対のたわみ継手；
前記連結ロッド及び前記一対のたわみ継手を収容する管状の軸受要素
を更に備え、前記一対のたわみ継手のうちの一方は、前記回転子のオフセット軸においてフランジを通して前記回転子に接続されており、前記一対のたわみ継手のうちの第２のたわみ継手は、前記固定子の軸と位置合わせされている中心軸に沿って前記出力シャフトに接続されている、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５５】
前記一連の電磁石は、強磁性ケースに囲まれている保持電磁石を含み、前記ＰＰＰＥＭが作動されると、双方の磁極からの磁束を、前記遊星回転子に近接している前記保持電磁石のそれぞれの１つの活性面に向かって集中させるようにする、請求項１に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５６】
前記保持電磁石は、前記固定子によって形成されているハウジングを介して隣接する対で接続されており、前記遊星回転子を磁気的に回転させるとともに前記ＰＰＰＥＭを動作させるように、前記対の一方の電磁石ではＳ極が内方へ向いており、前記対の第２の電磁石ではＮ極が交互の順で内方へ向いている、請求項５５に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５７】
前記保持電磁石には、Ｃ字形のプロファイルのコア、Ｕ字形のプロファイルのコア及びＥ字形のプロファイルのコアのうちの少なくとも１つから選択される軟鉄のコアが設けられている、請求項５５に記載のＰＰＰＥＭ。
【請求項５８】
プッシュプル極を有するＰＰＰＥＭであって：
固定子ギアと一体的な内側に取り付けられている固定子を含む固定子であって、固定子中心線の周りに径方向に配置されている一連の電磁石を有する、固定子、及び
回転子リングギアと一体的な外側に取り付けられている回転子リングを含む遊星回転子であって、前記回転子リング及び前記回転子リングギアは前記固定子の中心軸に対して偏心して位置合わせされている、遊星回転子、
を備え、前記一連の電磁石が順次作動されると、前記回転子リングは、径方向のプッシュプル磁力によって、前記回転子リングギアと前記固定子ギアとの間の一時的な順次の噛み合い接触によって形成される連続的な一連の移動する接線方向の接触線の回りを転がり、それによって前記遊星回転子リングは、連続的な転がり運動で前記固定子の内周の周りを前進し、前記ＰＰＰＥＭからの出力源を提供する、ＰＰＰＥＭ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モーターの分野に関し、特に、その動作が、回転軸が互いに対して偏心している固定子と遊星回転子との間の磁場下での物理的相互作用の動力学に基づく、遊星プッシュプル電気モーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モーターは、現代の生活において：工業用途；車、トラック、及び作業装置等の陸上車；飛行機及び他の航空機；軍事用途；医療技術で用いられる機械装置及び電気装置；並びに家庭用電気製品において広範に用いられている。
【０００３】
電気モーターに対する需要が近年高まっており、また高まり続けているため、技術志向の社会の多種多様な用途及び必要性を満足させるために多くのタイプのモーターが開発されている。電気モーターの分野では、例えば、高速回転モーター及び低速回転モーター、トルクモーター、リニアモーター、ナノモーションモーター、並びに更に多くのモーターが見られ、それぞれが特定の目的（単数又は複数）を満たすように開発されている。
【０００４】
約１８０年前の最初のモーターの概念の発明から、電気モーターの構成は、慣性、互いに対してそれぞれが同心に位置付けられている、回転子と呼ばれる内側の回転体、及び固定子と呼ばれる外側の静止体の概念に基づくものであった。これらの２つの要素間の電磁相互作用が、Ｓ字形の磁力線を生成し、この磁力線が次いで真っ直ぐになるようにされ、結果として生じるやや接線方向のベクトルによって回転運動が生じる。
【０００５】
軽量の電気モーターの重量対出力比を考える上で、小さく軽量のモーターは、モーターが小さければモーターの速度が通常は非常に高速になり、結果として、所望の速度を得るために高減速ギアボックスが必要であるという点で、そのサイズに起因して妥協されることが理解される。
【０００６】
多くの用途では、ギアボックスは、速度を低下させるため、及び／若しくはモーメントを増加させるため、又は回転運動を直線運動に変換するために電気モーターに係合するように用いられる必要がある。実際、平行な歯車列のギアボックス、遊星ギアボックス又はハーモニックドライブ減速機を用いて回転モーターの速度及び／又はモーメントを増減させることができる。代替的には、ねじ及びナット、又はラックアンドピニオンを用いて回転運動を直線運動に変換することができる。
【０００７】
しかし、電気モーターに接続されているギアボックスには幾つかの不都合点がある。ギアボックスは通常、電気モーターに直列に接続されており、これによってアセンブリの全長及び／又は組み合わせユニットの直径が増す。ギアボックスの重量は概して大きい。さらに、追加のギアアセンブリが、騒音を発生し、高価であり、また効率が低い傾向にある。
【０００８】
したがって、上述の不都合点を克服し、現在の概念を改良する革新的な電気モーターを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の主な目的は、従来技術のシステムの不都合点及び欠点を克服し、遊星プッシュプル電気モーター（以下「ＰＰＰＥＭ」）を含むとともに、動作時に、固定子軸の周りに径方向に配置されている一連の電磁石を有して構成される固定子と、固定子に対して偏心して配置されている遊星回転子との間の相互作用に基づく、改良された電気モーターを提供することである。
【００１０】
「ＰＰＰＥＭ」という用語の使用は、遊星プッシュプル電気モーター（ＰＰＰＥＭ）が、作動されると、２つの主な方法で、すなわち：固定子リングギアに対するギアタイプの遊星回転子の動的なオフセット回動運動、又は代替的には；リング固定子に対して摩擦する摩擦タイプの遊星回転子のオフセット回転による、遊星回転子転がり運動によって出力を生成するという包括的な着想を伝えることが意図されることを理解されたい。双方のタイプの遊星回転子は、順次の一連の移動する噛み合い回動線（図２４の符号６０の正投影図を参照のこと）に加えられる電磁力によって回動させられる。ＰＰＰＥＭは、本明細書において記載される本発明の特定の実施形態に応じて、磁気的な引力（引っ張り力）又は反発力（押す力）によって作動することができる。別途記載されない限り（また一方又は他方のみとして意図されない限り）、ＰＰＰＥＭは、本発明の動作において電磁石による押す力及び引っ張る力の双方を使用することを指す。
【００１１】
本発明の別の目的は、固定子の電磁石が引っ張る磁力のみを誘導する軟質の強磁性コアを含む遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００１２】
本発明のまた別の目的は、径方向磁石リングの遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００１３】
本発明の更なる目的は、管状の径方向磁石の遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００１４】
本発明のまた別の目的は、径方向磁石リングの遊星回転子を有する遊星プッシュ電気モーターを提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、固定子の磁力が外側の噛み合い回動接触線上で遊星回転子軸を径方向に押し引きするＰＰＰＥＭを提供することである。
【００１６】
本発明のまた別の目的は、固定子リングギアに対して、回転子ギアと一体的である回転子の遊星回転を生成し、結果として固定子ギアと回転子ギアとの間に形成される移動する噛み合い回動接触線においてトルクを生じる、電磁気的な押し引き双方の力を用いて動作可能な径方向磁石リングの回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００１７】
本発明のまた別の目的は、ＰＰＰＥＭであって、コアを形成する軟質の強磁性ケースに囲まれている一連の固定子の電磁石を有し、ＰＰＰＥＭが作動されると、それぞれの囲まれている電磁石の磁極からの磁束を、遊星回転子に最も近接している一連の保持電磁石のそれぞれの活性面に向かって集中させるようにする、ＰＰＰＥＭを提供することである。
【００１８】
本発明のまた別の目的は、固定子が磁石のリングギアであり回転子が遊星ギアである、内蔵遊星噛み合い部を提供することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、追加のギアボックスの必要がないＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２０】
本発明のまた別の目的は、内蔵型の準二段遊星ギアを有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２１】
本発明のまた別の目的は、遊星回転子から固定子に向かって径方向に負荷がかけられる偏心浮動軸を提供することである。
【００２２】
本発明の更なる目的は、固定子と回転子との間の引っ張る磁力によって負荷がかけられるゼロバックラッシュ機構を有する遊星プル電気モーターを提供することである。
【００２３】
本発明のまた更なる目的は、遊星回転子ギアを固定子ギアに対して径方向に押しやるばねによって負荷がかけられるゼロバックラッシュ機構を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、内蔵型の大型の遊星回転子ギアを有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２５】
本発明のまた別の目的は、ほぼゼロの空隙の高効率ＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２６】
本発明の更なる目的は、特定の用途のための、ＰＰＰＥＭ全体の一部分のみを含む偏心遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２７】
本発明のまた別の目的は、外側リング固定子内のプッシュプル電磁石によって動作する、偏心して取り付けられている遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【００２８】
本発明のまた別の目的は、単純な往復移動のための機構を必要とする装置に取着される、横方向に移動可能なナットが設けられている固定的に取着される回転可能なリードスクリュー軸のギアレス制御のための遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
したがって、遊星プッシュプル電気モーター（以下：「ＰＰＰＥＭ」）であって：
遊星電気モーターの中心軸上に固定取り付けされているリング固定子であって、中心軸はリング固定子の中心線を画定する、リング固定子；
リング固定子の中心線に対して偏心した回転子軸上に回転可能に取り付けられている、磁気的に移動可能であるように構成されている遊星回転子；
リング固定子の中心線の回りに径方向に取り付けられている一連の電磁石であって、一連の電磁石が作動されると遊星回転子の磁場に対して径方向の磁力を生成する、一連の電磁石、
偏心した遊星回転子軸の回転を伝達し、ＰＰＰＥＭの出力シャフトに直接出力する手段、
を備え、一連の電磁石が作動されると、径方向のプッシュプル磁力が生成され、遊星回転子を磁気的に推進して一連の電磁石のうちの少なくとも１つの電磁石と接触して径方向に接触させ、それによって、遊星回転子は、近接した接線方向の接点のうちの１つから隣接する接線方向の接点に次々と回動し、偏心した回転子軸を中心とした遊星回転子の連続的な転がり運動をもたらすとともに回転運動を生じ、そのような運動は、回転伝達手段を用いてＰＰＰＥＭの出力シャフトに加わるとＰＰＰＥＭからの出力源を提供する回転運動に変換される、遊星プッシュプル電気モーターが提供される。
【００３０】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の図面及び本明細書に含まれる説明から明らかとなるであろう。
【００３１】
本発明の、その実施形態に関するより良い理解のために、全体を通して同様の符号が対応する要素又はセクションを示す添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】内側に取り付けられている固定子及び外側に取り付けられている回転子を有して構成されている典型的な従来技術の電気モーターを示す図である。
【図２Ａ】本発明の好ましい実施形態に従って構成されているプル磁極を有するＰＰＰＥＭの横断面図である。
【図２Ｂ】本発明の原理に従った、図２ＡのＰＰＰＥＭの動作を示す別の図である。
【図２Ｃ】図２Ａ及び図２ＢのＰＰＰＥＭの主要な構成要素の正投影部分断面図である。
【図３】高ギア減速比を提供する本発明のまた別の実施形態の正投影部分切欠き図である。
【図４】低ギア減速比を示す本発明の別の実施形態の正投影部分切欠き図である。
【図５】ＰＰＰＥＭが、内側の固定子ギアと噛み合う外側に偏心して取り付けられている回転子リングギアを含む、本発明の代替的な実施形態の正投影部分断面図である。
【図６】本発明のまた別の実施形態の正投影部分断面図である。
【図７Ａ】外側に取り付けられている固定子に、固定子ギアと噛み合う一対の大型の回転子ギアに同軸に装着される内側に取り付けられている円筒形の回転子コアの直径よりも大きい直径のリングギアが設けられているＰＰＰＥＭを示す、本発明の代替的な実施形態の部分切欠き正投影図である。
【図７Ｂ】径方向に取り付けられている電磁石の配置を示す、図７ＡのＰＰＰＥＭの軸方向断面図である。
【図８Ａ】専ら便宜上（図８Ｂ及び図８Ｃにおいて詳述するような）２つのタイプのバックラッシュ防止機構とともに示す、図７ＡのＰＰＰＥＭの正投影部分切欠き図である。
【図８Ｂ】図８Ａの調整可能なねじ式のバックラッシュ防止特徴部を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ａの調整可能なばね式のバックラッシュ防止特徴部を示す図である。
【図９Ａ】本発明のまた別の実施形態による、管状の径方向磁石リングが設けられているＰＰＰＥＭの断面図である。
【図９Ｂ】管状の径方向磁石リングを示す、図９Ａの内側回転子の断面詳細図である。
【図９Ｃ】本発明の原理に従った、内側に取り付けられている遊星回転子の回転を駆動するための磁力の例示的な作用方法を示す、図９Ａ／図９ＢのＰＰＰＥＭの断面図である。
【図９Ｄ】本発明の原理に従った動作における径方向磁力を示す、図９Ａ／図９Ｂ／図９ＣのＰＰＰＥＭの断面図である。
【図１０】本発明の原理に従った、遊星回転子の回転速度及び方向、カムシャフトと固定子との相対位置、並びに回転子と固定子との向きを検出及び測定する機構が一例として設けられているＰＰＰＥＭの断面図である。
【図１１】偏心ギアレス摩擦回転子を有するＰＰＰＥＭを示す、本発明の別の実施形態の正投影部分切欠き図である。
【図１２Ａ】本発明の別の実施形態における摩擦ＰＰＰＥＭの正投影部分切欠き図である。
【図１２Ｂ】遊星回転子の構成の細部を示す、図１２Ａのモーターの正投影断面図である。
【図１３Ａ】ゼロバックラッシュを促すように径方向ばね及び管状の軸受要素が設けられているＰＰＰＥＭの別の実施形態の断面切欠き図及び拡大詳細図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示されているような回転子ギア及び固定子リングギアのギア歯間の確実な噛み合いを助けることにおける典型的な径方向圧縮ばねの作用の詳細図である。
【図１４】出力シャフトを通じた直接的な出力伝達のために偏心回転子出力シャフトを固定子軸と同軸であるように位置合わせし直すたわみ継手を有する遊星回転子を用いる、本発明の別の実施形態におけるＰＰＰＥＭの正投影断面図である。
【図１５Ａ】本発明の別の実施形態に従って構成される、Ｅ字形のプロファイルを有するホルダーによって囲まれている電磁石の詳細正投影図である。
【図１５Ｂ】外側に取り付けられている固定子内に径方向に配置されている、図１５Ａの一連の単一の囲まれている電磁石を組み込んだＰＰＰＥＭの断面図である。
【図１５Ｃ】図１５ＢのＰＰＰＥＭの一連の囲まれているＥ字形のプロファイルの電磁石を有するリング固定子の細部を示す正投影図である。
【図１６】偏心の回転可能なカムシャフトに回転可能に取着されている、内側に取り付けられている遊星回転子、及び遊星回転子と接触しないように最小限の距離を置いている外側に取り付けられている固定子を有するＰＰＰＥＭを含む、本発明のまた別の実施形態の断面図である。
【図１７Ａ】従来技術のギアボックス内のギアへの接続部を通じてリードスクリュー軸に接続されている従来技術のモーターの正投影図である。
【図１７Ｂ】本発明の原理に従った、リードスクリュー軸を直接操作するようにギアレス遊星回転子を有して構成されているＰＰＰＥＭの正投影部分切欠き図である。
【図１８Ａ】典型的な従来技術のＵ字形の保持電磁石の全体的な概略図である。
【図１８Ｂ】典型的な従来技術のＥ字形の保持電磁石の全体的な概略図である。
【図１９Ａ】一連のＵ字形のプロファイルのコアを有するとともに本発明の原理に従って構成されているＰＰＰＥＭの典型的な２段階動作のうちの１段階を示す図である。
【図１９Ｂ】一連のＵ字形のプロファイルのコアを有するとともに本発明の原理に従って構成されているＰＰＰＥＭの典型的な２段階動作のうちの１段階を示す図である。
【図２０Ａ】一連のＥ字形のプロファイルのコアを有するとともに本発明の原理に従って構成されているＰＰＰＥＭの典型的な２段階動作のうちの１段階を示す図である。
【図２０Ｂ】一連のＥ字形のプロファイルのコアを有するとともに本発明の原理に従って構成されているＰＰＰＥＭの典型的な２段階動作のうちの１段階を示す図である。
【図２１Ａ】軸方向の向きである各面の反対の極性を示す、従来技術のリング磁石の前面を示す図である。
【図２１Ｂ】軸方向の向きである各面の反対の極性を示す、従来技術のリング磁石の後面を示す図である。
【図２２】本発明の別の実施形態の断面正投影図である。
【図２３】本発明のまた別の実施形態の正投影部分断面図である。
【図２４】本発明の更なる実施形態におけるギアレスＰＰＰＥＭの正投影断面図である。
【図２５】本発明のまた別の実施形態の正投影部分断面図である。
【図２６】本発明の好ましい実施形態の正投影断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図面を参照すると、図１は、電磁石コイル１２、１４を有する、内側に取り付けられている固定子２２、並びに、北（Ｎ）及び南（Ｓ）の印が付けられている交互の隣接する磁極を含む、外側に取り付けられている回転子２４が設けられている典型的な従来技術の電気モーター２０の全体的な概略図を示している。双方の回転子２４及び固定子２２の軸は点３０において同軸であり、駆動シャフト（図示せず）への出力は、点３０における同じ軸に直接沿う。
【００３４】
従来技術の電気モーター２０が作動されると、反対の磁極同士が引き付け合うという物理的原理に従って、固定子２２の電磁石コイル１４の南（Ｓ）磁極が回転子２４の最も近くの北（Ｎ）磁極をそれぞれ引き付け、回転子２４の北（Ｎ）極を固定子２２のそれらの最も近くの逆電荷の相手方のより近くに「引っ張ろうと」する。極性が逆であれば、コイル１２の北（Ｎ）磁極が、固定子２２のそれらの逆電荷の相手方とともに同様に動作する。
【００３５】
引っ張る磁力の線がＳ字形の矢印２６によって示されている。Ｓ字形の矢印２６は、磁力線が可能な限り最短経路を移動する傾向にあるため真っ直ぐになろうとし、したがって、回転子２４を、回転子２４と固定子２２との間の固定された共通の中心軸３０の周りで回転させ、また回転子２４を、矢印３２によって示されているように時計回り方向に回転させる。
【００３６】
従来技術の電気モーター２０が動作するときに磁束を測定するためにホール効果センサー３４が回転子２４に近接して設けられている。
【００３７】
図２Ａは、本発明の好ましい実施形態に従って構成されているＰＰＰＥＭの断面図である。
【００３８】
ＰＰＰＥＭ３６は：固定子リングギア４０を有する外側に取り付けられている固定子３８、固定子エンベロープ４４によって取り囲まれているとともに固定子エンベロープ４４内に収容されている一連の径方向に取り付けられている電磁石４２を含む。ＰＰＰＥＭ３６は、遊星ギア４８を有する内側に取り付けられている遊星回転子４６を更に含む。ＰＰＰＥＭ３６の軸は固定子軸５２と同軸であり、すなわち、出力シャフト（図示せず）と一致しており、一方で回転子軸５０は、偏心ギャップ５４（対向する矢印）によって示されているように僅かにオフセットされており、遊星回転子ギア４８を固定子ギア４０に対して偏心して配置する。
【００３９】
なお、分かりやすくするために、双方の軸５０、５２は、回転子４６の中央領域に位置する拡大された点によって示されている。
【００４０】
出力シャフト（図示せず）への出力は、電磁石４２の作用時に磁気的な引っ張り力が作動されると回転子ギア４８を前進させる、移動する回動接触線６０（濃い矢印によって示される点として示されている）上の回転子ギア４８の遊星回転によって生成される。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態では、遊星回転子４６及び固定子３８はともに軟鉄から作られる。
【００４２】
回転子ギア４８及び固定子リングギア４０は、動作中に互いに直接的には物理的に接触せず、ギア４０、４８は、遊星回転子４６が固定子の電磁石によって生成される作動された磁力の推進力下で１つの噛み合い回動接触線６０から別の噛み合い回動接触線（図２Ｂを参照のこと）に順次移動されるときに、固定子３８と遊星回転子４６との間の空隙を制御するとともに最適に低減することによってギア４０、４８間の磁力を専ら改善するものである。高引張強度を有する付加的なセットの遊星ギア（図示せず）が、回転子ギア４８と固定子リングギア４０との間のほぼ非接触の状態を保つために設けられ、付加的なセットの遊星ギア（図示せず）は、トルクを生成してモーターの出力シャフト（図示せず）に伝達するギアのセットである。
【００４３】
図２Ｂは、本発明の原理に従った、図２ＡのＰＰＰＥＭの動作の軸方向断面図を示している。
【００４４】
ＰＰＰＥＭ３６が作動されると、回転子ギア４８に対する転がり運動力を生成するために、回転子ギア４８と一体的な遊星回転子４６が、固定子リングギア４０に向かって磁気的に引っ張られ、電磁石４２ａの移動する接触回動線６０（小さい濃い矢印によって示されている）上で転がり運動で回動する傾向にある（電磁石４２ｋ及び４２ｌはこの動作段階では伴わない）。その磁極が遊星回転子４６に面している、次に続く隣接する電磁石４２ｂは、Ｎ（＝北磁極）に印が付けられて示されており、遊星回転子４６及び一体的な回転子ギア４８を引き付けて引っ張るように作動され、それによって遊星回転子４６はその遊星転がり運動を続ける。ここで、電磁石４２ｃは、連続的な転がり運動においてこの時点では１つの回動接触線６０から離れて次の回動接触線（矢印５８）に向かって（以降同様に）転がる回転子ギア４８への近接度が増していることに起因して、遊星回転子４６の転がり運動の制御を高め、ＰＰＰＥＭ３６の出力シャフト（図示せず）を駆動するのに十分な高いトルク力を生成する。
【００４５】
別の動作モードでは、遊星回転子４６は平衡が保たれた定常状態に保つことができる。図２Ｂを再び参照すると、ＰＰＰＥＭ３６が動作すると、電磁石４２ｋ及び４２ｌからの（Ｎ−Ｓ磁極によって示される）磁力が、（それぞれの矢印によって示される）移動する潜在的な接触回動線６４、６２を、回転子ギア４８と固定子ギア４０との間の移動する噛み合い接触回動線６０の一方の側でそれらに向かって回転子ギア４８を引き付けることによって、形成する。同時に、電磁石４２ｂ及び４２ｃからの等しい磁力（Ｎ−Ｓ磁極として示される）も回転子ギア４８に作用し、移動する接触回動線６０の別の側で、回転子ギア４８を、移動する潜在的な接触回動線５８、５６（ぞれぞれの矢印によって示される）に向かって引き付け、（Ｎ−Ｓ磁極によって示される）磁力間に平衡を与え、したがって、精度が高い位置決め制御を必要とする用途のために回転子４６を平衡が保たれた定常状態に維持する。
【００４６】
図２Ｃは、リング固定子３８の周りに径方向に取り付けられている一連の電磁石４２ａ／ｂ／ｃ．．．ｋ／ｌの作用に起因する遊星回転子ギア４８と固定子ギア４０との噛み合いの細部を示す、図２Ａ／図２ＢのＰＰＰＥＭの主要な構成要素の正投影軸方向断面図である。電磁石４２ｂ及び４２ｃがともに作動されると、遊星回転子４６は、（Ｎ−Ｓ磁極によって示される）磁力の引っ張りに向かって、また作動停止された電磁石４２ａから離れるように時計回り方向に旋回される。回転子ギア４８は、約１：１０という１段階の比で（前述したように）固定子ギア４０に対して遊星式に噛み合うように移動する。
【００４７】
図３は、外側に取り付けられているリング固定子；一体的な第１段ギア及び第２段ギアを有する２段階の内側に取り付けられている遊星回転子、並びに出力シャフトと一体的に形成されているとともに高ギア減速比を提供するギアリングを有するＰＰＰＥＭを含む、本発明のまた別の実施形態の正投影部分切欠き図である。
【００４８】
ＰＰＰＥＭ６６は、エンベロープ４４に収容されている外側に取り付けられているリング固定子３８、一体的な固定子ギア４０を有するリング固定子３８の回りに軸方向に配置されている一連の電磁石４２ｂ／ｃを含む。第２段ギア７６がより大きい遊星回転子ギア７０と一体的に形成されている２段階遊星回転子６８は、回転子軸５０に沿って同軸に回転可能である。
【００４９】
この２段階ギアの構成は、偏心回転子軸５０を通してではなくリング固定子３８及び出力シャフト７４の同軸の固定子軸５２を通して最終的な回転出力が戻ることによって偏心を相殺する。出力シャフト７４と一体的に形成されている出力シャフトギアリング７２が第２段ギア７６と直接噛み合うため、例えばおよそ１：１５０の高ギア比が提供される。
【００５０】
図４は、本発明の別の実施形態の正投影図である。ＰＰＰＥＭ７８は、軸方向に配置されている４２ｂ／ｃ等の一連の電磁石が設けられている外側に取り付けられているリング固定子３８、及びＰＰＰＥＭ７８が動作すると回転子リング８２の第１遊星回転子ギア８０が中心として旋回する一体的な固定子ギア４０を含む。同時に、出力シャフト７３と一体的である遊星出力シャフトギア８４は、第２段ギア８６と噛み合い、出力シャフト７３に対して所与の比で回転運動を提供する。なお、固定子軸５２は、直接的な出力伝達のために出力シャフト７３の軸と同軸である。
【００５１】
図５は、本発明の代替的な実施形態の全体的な正投影図であり、ＰＰＰＥＭは、固定子ギアと一体的である内側に配置されている固定子と噛み合う回転子ギアと一体的な外側の遊星回転子リングを含む。
【００５２】
ＰＰＰＥＭ８８には、固定子９４が固定されている固定子軸５２を中心に偏心して回転可能な回転子ギア９２と一体的である外側に配置されている遊星リング回転子９０が設けられている。固定子９４は、固定子コア９６の周りに軸方向に配置されている一連の電磁石４２を含む。ＰＰＰＥＭ８８が動作すると、本発明の原理に従って、回動接触線６０に対して約９０度の角度を付けて位置付けられている電磁石４２が、遊星回転子ギア９２を、一時的な移動する噛み合い回動線６０上で固定子ギア９８と噛み合わせ、偏心回転子軸５０において固定子９４を中心に回転させる。出力は、固定子シャフト（図示せず）に接続されている出力シャフト（図示せず）を通じて送達され、これらのシャフトはともに固定子軸５２と位置合わせされている。
【００５３】
図６は、本発明の別の実施形態の全体的な正投影図である。ＰＰＰＥＭ１００は、コア９６を有するとともに、軸５０が固定子軸５２に対して偏心している中間に位置決めされている遊星回転子リング１０４の第１の内側ギア１０２と噛み合うギア９８が設けられている、内側に取り付けられ中央に配置されている固定子９４を含む。回転子リング１０４には、ＰＰＰＥＭ１００が本発明の原理に従って動作するときに偏心回転力を戻して駆動シャフト（図示せず）を直接推進するように、軸（図示せず）が固定子軸５２と同心である外側に取り付けられている出力リング１１０の出力リングギア１０８と同時に係合するとともに噛み合う第２の外側ギア１０６が設けられている。
【００５４】
図７Ａは、本発明の代替的な実施形態の部分切欠き正投影図である。
【００５５】
ＰＰＰＥＭ１１４は、固定子エンベロープ１１８内の、一対の固定子リングギア１２０が設けられている比較的大径で大型の外側に取り付けられている固定子１１６を含む。支持円形フランジ１２４の周りに一体的に形成されているのは、一対の内側にある大型の比較的大径の遊星回転子リングギア１２２である。回転子リングギア１２２は、回転子コア１２６の直径よりも比較的大きい直径を有する。
【００５６】
一連の電磁石４２が固定子１１６の周りに径方向に配置されており、ＰＰＰＥＭ１１４が動作するときに遊星回転子１２６及び回転子リングギア１２２に連続的な転がり運動を与える。回転子軸５０は、オフセットギャップ５４によって示されているように固定子軸５２に対して偏心している。
【００５７】
モーメント、速度又は直径対厚さの比を検討することに関して、回転子遊星ギアは、その回転子の遊星噛み合い部よりも小さい遊星噛み合い部を有することもでき、好適なより小さいサイズの固定子リングギアとともに動作可能であることに留意されたい。
【００５８】
図７Ｂは、一連の径方向に取り付けられている電磁石４２の軸方向のプロファイルの配置を示す、図７ＡのＰＰＰＥＭ１１４の軸方向断面部分切欠き図である。固定子リングギア１２０は、図７Ａの説明において例示されているように、噛み合う回転子ギアの直径よりも小さい直径を有することもできるため、専ら例示として大きくして示されている。
【００５９】
図８Ａは、本発明の別の実施形態による、専ら便宜上（図８Ｂ及び図８Ｃにおいて詳述するような）２つの代替的なタイプのバックラッシュ防止機構が設けられて示されている、図７のＰＰＰＥＭ１１４の正投影切欠き図である。ＰＰＰＥＭ１１４には、回転子フランジ１２４の、その外面の軸の周りに配置されている少なくとも一対のバックラッシュ防止機構１２８、１３０が設けられている。１つのタイプのバックラッシュ防止機構は、一対の調整可能なねじ１２８を含む。代替的に、別のタイプのバックラッシュ防止機構は一対の湾曲した圧縮ばね１３０である。実際には、一方又は他方の機構１２８、１３０の少なくとも１つの対のみを用いて遊星噛み合い部のバックラッシュを制御又は排除する。
【００６０】
図８Ｂは、本発明の原理に従った第１のタイプのバックラッシュ防止機構の配置を示す、図８Ａの回転子ギア１２２を有する回転子フランジ１２４の軸方向図である。圧縮ばね１２８は、フランジ１２４の外周に対して平行な向きであるとともに回転子軸５０から等距離にあるそれぞれの湾曲したスロット内で調整可能である。バックラッシュ防止機構は、ＰＰＰＥＭ（図示せず）によって推進される場合、例えば曲がった矢印１３２の方向に時計回り方向に回転するときに平衡を保つように対になっている。
【００６１】
図８Ｃは、本発明の原理に従った第２のタイプのバックラッシュ防止機構の配置を示す、図８Ａの回転子の軸方向図である。一対の圧縮ばね１３０は、回転子フランジ１２４のそれらのそれぞれの湾曲したリセス内に軸方向に収容されている。一対のバックラッシュ防止ばね１３０、及び一対の調整可能なねじ１２８は、回転子ギア１２２が動作するときに遊星噛み合い部のバックラッシュを排除するように、回転子軸５０から等しい距離にかつ回転子軸５０の両側に位置決めされることによって回転子フランジ１２４上で平衡が保たれる。
【００６２】
図９Ａは、本発明のまた別の実施形態による、管状の径方向磁石リングが設けられているＰＰＰＥＭの断面図である。
【００６３】
ＰＰＰＥＭ１３４には、全てハウジングエンベロープ４４内に包囲されている、一連の径方向に取り付けられている電磁石４２ａ／ｂ／ｃ．．．ｊ／ｋ／ｌを収容するとともに固定子ギア４０と一体的な、外側に取り付けられているリング固定子３８が設けられている。
【００６４】
内側に偏心して取り付けられている遊星回転子１３６が、回転子コア１４２に着座している磁気回転子リング１３８と一体的な回転子ギア１４０を含む。回転子ギア１４０は、ＰＰＰＥＭ１３４が動作すると固定子ギア４０と噛み合い、偏心回転子軸５０を中心に回転する。回転子ケース１２４の一部である管状の径方向磁石１４４は、遊星回転子１３６に取着されており、回転子軸５０と同心である。なお、磁気の北極（Ｎ）は、径方向外方を指すような向きであり、南極（Ｓ）はそれゆえ回転子軸５０の方を指している。
【００６５】
固定子の電磁石４２ｊ、４２ｋ及び４２ｌが回転すると、それらの北（Ｎ）極は、管状の径方向磁石１４４が、北（Ｎ）の磁極性によって固定子の電磁石４２ｊ、４２ｋ及び４２ｌの磁極と同様の磁極との間で反発を引き起こすような向きになると同時に固定子軸５２の方を向く。したがって、遊星回転子１３６を押して移動する回動接触線６０上で回動させて遊星回転子ギア１４０を固定子リングギア４０と噛み合わせる押す力１４６（矢印）が生成される。
【００６６】
同時に、固定子電磁石４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄは、それらの南（Ｓ）磁極が逆を指した状態で回転すると、管状の径方向磁石１４４の北（Ｎ）磁極性によって磁気的な引き付けが生じる。磁気的な引っ張り力１４８が、遊星回転子１３６と一体的である遊星回転子ギア１４０に加わる。その結果、遊星回転子１３６は、磁気的な押す力１４６、引っ張る力１４８それぞれによって推進され、連続的な転がり運動で回転し、これによって、遊星回転子１３６が移動する回動接触線６０から固定子ギア４０の周りの他の一時的な噛み合い接触位置に進む。
【００６７】
図９Ｂは、図９Ａに関して上記で説明したような、回転子ケース１４２と一体的である管状の径方向磁石１４４、並びにＳ磁極及びＮ磁極の向きを示す、図９Ａの遊星回転子１３６の詳細な断面図である。管状の径方向磁石１４４は、種々の用途の必要に応じて、全ての同様の磁極が内方又は外方に向いた状態で回転子ケース１４２の外縁の周りに構成されている所与の磁極を有する一体ユニットとして回転子ケース１４２に組み込まれている。
【００６８】
図９Ｃは、本発明の原理に従った、内側に取り付けられている遊星回転子の回転を駆動するための磁力の例示的な作用方法を示す、図９Ａ／図９Ｂの遊星プッシュプルモーターの断面図である。
【００６９】
本発明の好ましい実施形態では、一連の固定子の電磁石４２ａ〜ｌを任意の順で作動することができる。例えば、固定子の電磁石４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄは、図９Ｃでは、それらの北極（Ｎ）が径方向外方へ方向付けられた状態で作動されて示されている。同時に、固定子の電磁石４２ｊ、４２ｋ及び４２ｌは、それらの北極（Ｎ）が径方向内方へ方向付けられた状態で作動されている。（Ｎ又はＳの印が付けられた磁極によって示される）磁力のこの組み合わせによって、回転子１３６を移動する接触回動線６０の回りで時計回り方向に回動させ、この場合、回転子ギア１４０及び固定子ギア４０は、上述した電磁石４２の作動までは互いに一時的に平衡が保たれた噛み合い接触を行う。
【００７０】
同様に、これらの同じ６つの電磁石を用いて回転子１３６を反時計回り方向に回転させることができ、この場合、４２ｊはオフになっており、４２ｋ、４２ｌは、それらのＮ極（Ｎ）が径方向外方へ方向付けられた状態で活性化されており、一方で同時に４２ｂ、４２ｃ及び４２ｄはそれらのＮ極（Ｎ）が径方向内方へ方向付けられた状態で作動されている。
【００７１】
固定子の電磁石４２の他の組み合わせ及び作動の順序は、偶数の電磁石を同時に活性化することができるが、ＰＰＰＥＭ１３４の種々の用途において必要とされ得るように、作動された磁極間の種々の角度を提供し、遊星回転子１３６を、移動する接触回動線６０等の任意の所望の回動接触線を中心に何らかの方法で回動させる。
【００７２】
図９Ｄは、本発明の原理に従った動作における径方向磁力を示す、図９Ａ／図９Ｂ／図９ＣのＰＰＰＥＭの断面図である。
【００７３】
回転ベクトルが回転子に対して接線の回転力に近づき、回転子軸が固定子軸と同軸である従来からの従来技術の電気モーターとは異なり、本発明の図９Ｄに示されているＰＰＰＥＭ１３４では、遊星回転子１３６と固定子３８との間の磁気的な引っ張り力１４６及び押す力１４８（一連の矢印）は、径方向であり、回転軸が（端部に点として示されている）回転子軸５０ではなく、接触線、すなわち固定子ギア４０と回転子ギア１４０との間の（点として示されている）移動する噛み合い接触回動線６０に対して接線方向であるプッシュプル効果を生じる。
【００７４】
図１０は、本発明の原理に従った、回転子の回転速度及び方向、カムシャフトと固定子との相対位置、並びに特定の位置における回動接触線に対する回転子と固定子との向きを検出及び測定する機構が一例として設けられているＰＰＰＥＭの断面図である。
【００７５】
ＰＰＰＥＭ１５０は、固定子ケーシング４４内の外側のリング固定子３８及び固定子ギア４０、並びに回転子ギア４８と一体的である偏心の遊星回転子４６を含む。カムシャフトの表示器１５６（大きい下向きの矢印によって表される）が、固定子軸５２と同軸であるカムシャフト１５２に回転可能に取着されているとともに、（例として）固定子３８と回転子４６との間の噛み合い接触点６０の方向を最初に指すように設定される。カムシャフト１５２は、例えば遊星回転子４６が一回りだけ回転するのと同じ時間の間に約２４回り回転することができ、したがって、遊星回転子４６の速度の倍数の速度で回転するカムシャフト１５２を介して、回転子速度、及び／又は回転子の回転方向、及び／又は固定子３８に対する回転子の相対位置を正確に検出及び測定することが可能である。
【００７６】
ＰＰＰＥＭ１５０が動作しているときにシステム内の磁束を測定する単一のホール効果センサー３４が固定子３８に配置されている。少なくとも３つの小さい磁石１５４ａ〜ｃが、ホールセンサー３４に近接してカムシャフトのインジケーター１５６上に位置決めされている。磁石１５４ａ及び１５４ｃが磁石１５４ｂに対して非対称な向きである場合、光学エンコーダー、レゾルバー、フォトダイオードセンサーの使用、又は当業者に既知である任意の他の方法によって、カムシャフトの速度及び回転方法、並びに高解像度におけるカムシャフトと固定子との絶対的な向きを測定することが可能である。
【００７７】
代替的には、デジタルコンバーター（図示せず）を設けて、インジケーター１５６によって提供されるアナログデータを、当業者には既知であるような標準的なモニタースクリーン上に表示するために、簡便なデジタル形式に変換することができる。
【００７８】
図１１は、本発明の別の実施形態の正投影部分切欠き図である。ＰＰＰＥＭ１６０は、外側のギアレス摩擦固定子１６４及び内側に取り付けられている偏心ギアレス摩擦遊星回転子１６２を含む。
【００７９】
この摩擦噛み合いの概念では、少なくとも一対の摩擦リング１５８が、固定子の内径よりも僅かに小さい直径であるものとすることができ；したがって、回転子と固定子との偏心度は非常に小さく、回転子と固定子との空隙も非常に小さい。磁気的な相互作用力はより強くなり、カムシャフトと回転子との比はそれに従ってより高くなる。
【００８０】
回転子１６２は、ＰＰＰＥＭ１６０が動作すると、ギャップ５４だけ固定子軸５２からオフセットされている軸５０を中心に偏心して回転する。回転子１６２には少なくとも一対の摩擦リング１５８が設けられている。この構成によって、回転子と固定子との比が最高約１：１００まで増す。
【００８１】
固定子１６４には、出力シャフト（図示せず）と同軸である固定子軸５２の回りに径方向に配置されている一連の電磁石４２が設けられている。固定子１６４は、ＰＰＰＥＭ１６０のハウジングとしても簡便に役立つ固定子ケーシング４４内に収容されている。
【００８２】
図１２Ａは、本発明のまた別の実施形態における摩擦式ＰＰＰＥＭの正投影部分切欠き図を示している。ＰＰＰＥＭ１６６は、固定子軸（図示せず）の回りに径方向に配置されている一連の電磁石４２が設けられているとともにＰＰＰＥＭ１６６の中心線を画定する外側摩擦固定子１６４を含む。固定子１６４は、ＰＰＰＥＭ１６６の簡便なハウジングとしても簡便に役立つエンベロープ４４内に収容されている。遊星摩擦回転子１６２には、ＰＰＰＥＭ１６０（図１１を参照のこと）におけるように少なくとも一対の摩擦リング１５８が設けられている。
【００８３】
偏心カムシャフト１７０（詳細は図１３Ａを参照のこと）及び管状の軸受要素１７６が、遊星摩擦回転子１６２及び固定子１６４それぞれの軸５０、５２（図１１を参照のこと）間の偏心ギャップ５４（図１１を参照のこと）を維持するとともに、ＰＰＰＥＭ１６６が動作するときに、主要な回転要素である偏心カムシャフト１７０及び遊星摩擦回転子１６２の回転中の摩擦も低減するように設けられている。これらの回転要素のそれぞれは、異なる速度で回転するが、全て動的に平衡が保たれている。
【００８４】
偏心カムシャフト１７０は、軸受充填座部１７８において内部の二重のＤ字の開口に摺動可能に嵌まる二重のＤ字セクションのプロファイルを有する。この特定の機構によって、カムシャフト１７０及び軸受座部が同じ向きに保たれるが、回転子１６２が固定子１６４に向かって径方向に移動して、遊星噛み合いによるトルクの伝達に必要な摩擦接触を生成することを可能にする。
【００８５】
ＰＰＰＥＭ１６６には、特定のトルク伝達に必要な所望の摩擦のために、所定の負荷で確実な回転子と固定子との係合を確実にするように予め負荷がかけられている、少なくとも一対の軸方向に取り付けられている径方向圧縮ばね１７２も設けられている。少なくとも一対の圧縮ばね１７２には、遊星摩擦回転子１６２の回転とともに変化する回転子１６２と固定子１６４との間の移動する噛み合い接触点６０（図１２Ｂを参照のこと）において遊星摩擦回転子１６２に圧力を印加する、偏心カムシャフト１７０内に収容されている合致するばね受要素１７４がそれぞれ取り付けられている。圧縮ばね１７２及びばね受要素１７４を包囲するのは、遊星摩擦回転子１６２の回転中に圧縮ばね１７２を径方向の向きに維持する軸受要素座部１７８である。
【００８６】
図１２Ｂは、回転子の構成の細部を示す、図１２Ａのモーターの正投影部分切欠き断面図である。ＰＰＰＥＭ１６６は、２つの回転要素：偏心カムシャフト１７０、及び少なくとも一対の摩擦リング１５８を有する遊星摩擦回転子１６２が設けられて示されている。カムシャフト１７０は偏心して取り付けられているため、遊星摩擦回転子１６２は、特定のギャップ５４（図１１を参照のこと）において摩擦固定子１６４の固定子軸５２（図１１を参照のこと）からオフセットされている。カムシャフト１７０は、固定子軸５２（図１１を参照のこと）からの特定のオフセットで回転子軸５０（図１１を参照のこと）として画定されている回転の中心線も維持する。２つの回転要素１７０、１６２は、互いに独立して異なる速度で自由に回転する。
【００８７】
管状の軸受要素１７６は、それらの間の回転摩擦を低減するように設けられている。図１２Ａにおけるような一対の圧縮ばね１７２は、ここでは偏心カムシャフト１７０内に収容されている状態で横から見える。なお、遊星摩擦回転子１６２と固定子１６４との間の移動する回動接触線６０は摩擦リング１５８を通じてのみ接触する。他の要素については図１２Ａに関して上記で説明したとおりである。
【００８８】
図１３Ａは、ゼロバックラッシュを促すようにギア、径方向ばね及び管状の軸受要素が設けられているＰＰＰＥＭの別の実施形態の断面切欠き図及び拡大詳細図である。
【００８９】
ＰＰＰＥＭ１８０は、内側の固定子ギア４０と一体的な外側に取り付けられているリング固定子３８を含み、固定子エンベロープ４４内に包囲されている一連の電磁石４２が設けられている。遊星ギアモーター１８０は、遊星回転子ギア４８と一体的な、内側に取り付けられている軟鋼の遊星回転子１９０、及び遊星回転子１９０内の中央に取り付けられている管状の軸受要素１７６を更に含む。移動する噛み合い回動線６０（この軸方向の図では点として示されている）が、遊星回転子ギア４８と固定子ギア４０との間の近接度を、これらの間の偏心の関係を示すことによって表している。
【００９０】
管状の軸受要素１７６は、詳細な拡大図では、内壁１８２と外壁１８４との間にそれぞれ閉じ込められている軸受１８６を収容するものとして示されている。偏心カムシャフト１７０には、保持器充填座部１７８によって適所に保たれる逆Ｔ字形のばね受要素１７４にそれぞれ取り付けられている少なくとも一対の圧縮ばね１７２が設けられている。
【００９１】
一対のばね受要素１７４は、カムシャフト１７０及び軸受充填座部１７８の範囲内で、一対の圧縮ばね１７２の力によって内側軸受ハウジング１８２に向かって径方向の押す力を加えるような向きである。小さい隙間１９２が、例えば遊星回転子ギア４８上の噛み合い回動線６０のような遊星回転子１９０がとる遊星運動の経路に沿う任意の噛み合い回動線において確実な力を加える圧縮ばね１７２の拡張のために設けられている。
【００９２】
一対の圧縮ばね１７２の下方への径方向拡張移動、及びばね受要素１７４の結果として生じる移動は、遊星回転子ギア４８が例えばＰＰＰＥＭ１８０の動作時に典型的な噛み合い回動線６０において固定子リングギア４０と完全に噛み合うときにゼロのバックラッシュを促す。
【００９３】
図１３Ｂは、一対の典型的な径方向圧縮ばね１７２（図１３Ａ及び詳細図を参照のこと）のうちの一方の作用の簡略概略図である。矢印１８８によって示されているように、圧縮ばね１７２は、遊星回転子１９０とともに固定子ギア４０に向かって自由に移動し、ギアの噛み合いによって生じる可能性のあるバックラッシュを排除するとともにギア４０、４８が係合して噛み合うときにギア４０、４８間の偏心度を調整する。
【００９４】
図１４は、直接的な出力伝達のために回転子出力シャフトを固定子の軸と同軸であるように位置合わせするたわみ継手を有する遊星回転子を用いる、本発明の別の実施形態におけるＰＰＰＥＭの断面図である。
【００９５】
ＰＰＰＥＭ２００は、コイルコア１９６に取り付けられている一連の電磁石４２が設けられている、外側に取り付けられているギアレス固定子１６４を含む。一連の電磁石４２は、ＰＰＰＥＭ２００の中心線を画定する固定子軸５２の回りに径方向に配置されている。
【００９６】
内側に取り付けられているギアレス遊星回転子１６２には、ギアレス遊星回転子１６２とギアレス固定子１６４との間の回動接触線６２として一時的に示されている一定の転がり力を確立するように少なくとも一対の弾性摩擦リング１５８が設けられている。偏心回転子軸５０は、オフセットカムシャフト１６８を通るが、回転子フランジ２０４及び次に第１のたわみ継手２０６ａを通して傾斜している連結ロッド２０２と合流するように位置合わせされているとともに接続されている。
【００９７】
連結ロッド２０２と出力シャフト７４との間の接続は、固定子軸５２及び出力シャフト７４と位置合わせして示されているＰＰＰＥＭ２００の近位端のカムシャフト１６９を通して偏心回転子軸５０からＰＰＰＥＭ２００の軸を回復する第２のたわみ継手２０６ｂを通したものである。中心線がしたがって固定子軸５２と同軸である出力シャフト７４は、それらの間の共通の軸に沿って直接的な出力の伝達を受け取る。
【００９８】
たわみ継手２０６ａ／ｂ及び接続ロッド２０２の全体的な機構は、有利には、遊星ギアレス回転子１６２内に同軸に配置されている管状の軸受要素１７６内に収容されており、可動部品間の摩擦を低減する。たわみ継手２０６ａ／ｂは当業者に既知であるような任意の種類のものである。
【００９９】
図１５Ａは、本発明の別の実施形態に従って構成される、一体的なＥ字形のプロファイルのコアを有するホルダーによって囲まれている電磁石の詳細正投影図である。
【０１００】
単体の電磁石２０８は、Ｅ字形のプロファイルのケース２１０の中央アーム２１２に巻き付けられた巻線２１４を含む。
【０１０１】
概して、電磁石コアは、当業者に一般的に既知であるようにＣ字形、Ｕ字形又はＥ字形のプロファイルを有して構成され、様々な用途に必要であり得るような様々な数のコイル巻線を収容して磁束からより多くの又はより少ないトルク出力を生成することができることに留意されたい。これは、本発明のＰＰＰＥＭの種々の実施形態にも当てはまる。
【０１０２】
図１５Ｂは、外側に取り付けられている固定子内に径方向に配置されている、図１５Ａの一連の囲まれている電磁石を組み込んだＰＰＰＥＭの断面図である。
【０１０３】
ギアタイプ（図２を参照のこと）又は摩擦タイプ（図１１を参照のこと）のいずれかであり得るＰＰＰＥＭ２２０は、本発明の原理に従って構成され、図１５Ａに詳細に示されているような一連の電磁石ユニット２０８を組み込んでいる。電磁石２０８等の一連の囲まれている電磁石は、より多くの電磁石巻線２１４をＥ字形のプロファイルの軟質金属ケース２１０内に囲い込むことによって収容するように、リング固定子２１６の体積を最適化する。これによって、有利には、ＰＰＰＥＭ２２０が作動すると、磁束が双方の磁極から遊星回転子２１８に近接している中央アーム２１２等の電磁石の１つの活性面に向かって集中する。遊星回転子２１８は、回転子軸５０と固定子軸５２との間の偏心関係を示すように軸方向断面図で示されている。
【０１０４】
図１５Ｃは、図１５ＢのＰＰＰＥＭ２２０の一連の囲まれているＥ字形のプロファイルの電磁石２０８を有するリング固定子２１６の細部を示す正投影図である。
【０１０５】
遊星回転子２１８の中心線（図１５Ｂを参照のこと）に対して或る角度でリング固定子２１６内に配置されているが、回転子軸５０と同軸であるとともに回転子軸５０によって画定されている（図１５Ｂを参照のこと）一連のホルダーによって囲まれている電磁石２０８とともに、図１５Ｂのリング固定子２１６が示されている。ホルダーによって囲まれている電磁石２０８は、主に、遊星ギアが用いられるときに本発明の典型的なＰＰＰＥＭにおけるコギングの影響を低減するようにリング固定子２１６内に或る角度で配置されている。
【０１０６】
図１６は、内側に取り付けられている遊星回転子を有するＰＰＰＥＭを含む、本発明の別の実施形態の断面図である。
【０１０７】
ＰＰＰＥＭ２２２は、ハウジングエンベロープ４４内に配置されて示されている、外側に取り付けられているリング固定子１６４；リング固定子１６４の周りに配置されている一連の電磁石４２；及び内側に配置されている遊星回転子２２４を含む。遊星回転子２２４は、回転子軸５０と同軸のカムシャフト（図示せず）に回転可能に固定されている。リング固定子軸５２は、最小限の隙間２２６によって反映されるとおり、回転子と固定子との直接的な接触が全くないことを可能にする最小限のオフセットギャップ５４によって回転子軸５０からオフセットされている。ＰＰＰＥＭ２２２の出力の効率は、本発明の原理に従って動作する場合に大きく高まる。
【０１０８】
本発明の好ましい実施形態における遊星回転子２２４は、固定子の磁場内で用いるために高い透磁率を有する、軟鉄、ニッケル、コバルト、フェライト等の強磁性材料から作られる。
【０１０９】
図１７Ａは、従来技術のギアボックスを通じてリードスクリュー軸に接続されている従来技術のモーターの正投影図である。従来技術の電気モーター２０は、ギアボックス２３０に接続されており、またフランジ２３４を通して接続され、当業者には既知であるように出力を提供するリードスクリュー軸２３２を駆動する。リードスクリュー軸２３２は、回転矢印２３８によって示されるように回転する。移動可能なナット２３６が、回転方向に従ってリードスクリュー軸２３２の時計回り方向又は反時計回り方向であるいずれかの方向に、リードスクリュー軸２３２の長さに沿って（矢印２２８によって示されている）横方向に進む。
【０１１０】
図１７Ｂは、本発明の原理に従った、リードスクリュー軸を直接操作するようにギアレス遊星回転子を有して構成されているＰＰＰＥＭの正投影部分切欠き図である。
【０１１１】
ＰＰＰＥＭ２４０は、一連の電磁石４２（図１１を参照のこと）を有する外側に取り付けられている固定子１６４を含み、少なくとも１つの弾性摩擦リング１５８を有する内側に取り付けられている遊星回転子１６２を有する。遊星回転子１６２は、横方向に移動可能なナット２３６を有するとともに遠位端がボールジョイント２４２に回転可能に取着されている、強固に取着されている回転可能なリードスクリュー軸２３２の直接的な制御を提供する。
【０１１２】
遊星回転子１６２は、ギアレスであるとともに、遊星回転子１６２の回転によって、従来技術において用いられてきたようなギアボックス２３０（図１７Ａ）を通したギアへの接続を必要とすることなくリードスクリュー軸２３２の直接的な回転（回転軸２３８）を引き起こすように、リードスクリュー軸２３２に一体的に接続されている。リードスクリュー軸２３２の遠位端は、回転運動を可能にし続けながらもリードスクリュー軸２３２に固着するようにボールジョイント２４２を含み、それによって、移動可能なナット２３６は、モーター２４０が動作するとリードスクリュー軸２３２の固定長に沿っていずれかの軸方向（矢印２２８）に自由に移動する。リードスクリュー軸２３２の回転方向、したがって移動可能なナット２３６の横方向移動の方向は、回転子１６２の時計回り方向又は反時計回り方向への回転（矢印２３８）に直接依存する。
【０１１３】
図１７Ａ／図１７Ｂに示されている本発明は、従来技術の電気モーターに比べて改良されており、カメラのズームレンズ、看板の可動部分等のような前後双方向の往復移動を必要とする移動可能な要素を有する装置に有用である。これらの移動可能な要素は、移動可能なナット２３６に接続されており、したがってＰＰＰＥＭ２４０が動作すると移動可能なナット２３６とともに移動する。
【０１１４】
図１８Ａは、強磁性コアの２つのアームに２つの電気コイルが巻き付けられている、典型的な従来技術のＵ字形の保持電磁石の全体的な概略図を示し、電気コイルが作動されるとコア及び関連する電機子を通して結果として生じる磁束の流れ及び極性を示している。
【０１１５】
従来技術の電磁石２５０は、極性のアーム２５２ａ及び２５２ｂ（それぞれＮ＝北；Ｓ＝南として示されている）にそれぞれ巻き付けられている電気コイル２４４ａ及び２４４ｂを有するＵ字形のプロファイルの強磁性コア２４６を含み、アームの極性は逆電荷である。磁場を閉回路内で矢印２５４によって示される方向へ流すことを可能にするように電機子２４８が設けられている。
【０１１６】
図１８Ｂは、強磁性コアの３つのアームに３つの電気コイルが巻き付けられている、典型的な従来技術のＥ字形の保持電磁石の全体的な概略図を示し、電気コイルが作動されるとコア及び関連する電機子を通して結果として生じる磁束の流れ及び極性を示している。
【０１１７】
従来技術の電磁石２６０は、３つの隣接する極性のアーム２５２ｂ、２５２ａ及び２５２ｂ（それぞれＳ＝南、Ｎ＝北；Ｓ＝南として示されている）に交互にそれぞれ巻き付けられている電気コイル２４４ａ及び２４４ｂを有するＥ字形のプロファイルの強磁性コア２５６を含み、アームの極性はＳ−Ｎ−Ｓ（又は任意選択的にはＮ−Ｓ−Ｎ）間で交互になっている。磁場を閉回路内で流すことを可能にするように電機子２４８が設けられているが、図１８ＡのＵ字形のプロファイルの電磁石における流れとは異なり、Ｅ字形のプロファイルの電磁石２６０における磁気の流れは、矢印２５４によって示されるような二重の経路を辿る。
【０１１８】
図１９Ａ及び図１９Ｂは、本発明の原理に従って構成されているＰＰＰＥＭの典型的な第１段階の動作及び第２段階の動作をそれぞれ示している。ＰＰＰＥＭ２６２には、固定子軸５２がＰＰＰＥＭ２６２の出力シャフト（図示せず）の中心線を画定するとともにこの中心線と同軸である、外側に取り付けられているリング固定子２６４が設けられている。内側に取り付けられている遊星回転子２６６が、一体的な回転子コア２７２を有する管状の軟鉄の径方向リング２７８を含む。回転子軸５０はリング固定子２６４の中心軸に対して偏心している。
【０１１９】
リング固定子２６４には、一方のコアアーム２５２ｃに北（Ｎ）磁極を、他方のコアアーム２５２ｄに南（Ｓ）磁極を有して構成されている、Ｕ字形のプロファイルのコア２４６（図１８Ａを参照のこと）を有する一連の電磁石２６８（図１９Ａの２６８ｃ／ｄ等及びまた例として図１９Ｂの２６８ｅ）が設けられている。リング固定子２６４内の全ての電磁石２８６は固定子２８０内に配置されている。ＰＰＰＥＭ２６２は、リング固定子２６４へのケーシングとしても役立つモーターハウジング２８０内に包囲されている。
【０１２０】
ここで特に図１９Ａを参照すると、リング固定子２６４は一連の１２個の電磁石、例として電磁石２６８ｃを含み、その磁極性はＵ字形のプロファイルのコア２４６（図１８Ａを参照のこと）の一方のアーム２５２ｃではＮ（北）として示されており、第２のアーム２５２ｄでは、磁極性はＳ（南）として示されており、それによって、電磁石２６８ｃ及び隣接する電磁石２６８ｄは直列に接続されているが、それらのコイル巻線２７０ｃ及び２７０ｄがそれぞれ、Ｕ字形のプロファイルのコア２４６のアームのそれぞれにおいて逆の磁極性を生じる。
【０１２１】
第１の動作ステップでは、電磁石２６８ｃ及び２６８ｄは、逆の磁極性ではあるが協働し（同じＵ字形のプロファイルのコア２４６において、図１８Ａを参照のこと）、ＰＰＰＥＭ２６２が動作すると、遊星回転子２６６を、カムシャフト（図示していないが偏心回転子軸５０と同軸である）の回転運動に対して、引っ張り力に依存する回転方向に、第１の移動する回動線６０ａから６０度の回動ずつ回転させる。
【０１２２】
ここで図１９Ｂを参照すると、磁極性がここではＳ（南）として示されている電磁石２６８ｄ、及び磁極性がここではＮ（北）として示されている電磁石２６８ｅに、第１の移動する回動線６０ａ（図１９Ａ）から、第１の移動する回動線６０ａから約３０度にある次の第２の回動線６０ｂまで、管状の軟鉄リング２７８が引き付けられている。
【０１２３】
電磁石コイル２７０ｄは、その巻線を通して、北（Ｎ）の磁極性を有するとともに転がりを継続するために遊星回転子２６６の新たな推進力を生成するコイル２７０ｅに直列に接続されている。直列接続において一緒に動作し、Ｕ字形のプロファイルのコア２４６（図１８Ａを参照のこと）のアーム２５２ｄ／ｅのそれぞれに逆の磁極性を生じることによって遊星回転子２６６を引っ張る、少なくとも２つの隣接する電磁石２６８が常に存在する。
【０１２４】
図２０Ａ及び図２０Ｂは、一連のＥ字形のプロファイルの電磁石コアを有するとともに本発明の原理に従って構成されているＰＰＰＥＭの典型的な２段階動作を示している。図２０Ａ／図２０ＢのＰＰＰＥＭ２８２では、電磁石２８４ｃ／ｄ／ｅにおけるような一群のコイル２８６ｃ／ｄ／ｅが同時に作動され、この場合、３つのコイル２８６ｃ／ｄ／ｅの平均引き付けベクトルは、回転子の半径に対して常に垂直なままであり、或る種のバランスで一時的な転がり運動回動接触線６０ａの方に向いている。
【０１２５】
ここで特に図２０Ａを参照すると、ＰＰＰＥＭ２８２は、リング固定子２６４であって、リング固定子２６４の中心軸５２の周りに配置されているＥ字形のプロファイルのコア２５６（図１８Ｂを参照のこと）が設けられている２８４ｃ／ｄ／ｅ等の一連の電磁石を有する、外側に取り付けられているリング固定子２６４；及び径方向の配置で互いから等距離に配置されている６つのアーム２７４を有して一体的に構成されている磁石コア２７２を有する、内側に配置されている遊星回転子２６６を含む。ＰＰＰＥＭ２８２はモーターハウジング２８０内に収容されており、一方で遊星回転子２６６には、遊星回転子２６６と一体的な管状の軟鉄の径方向リング２７８が設けられている。
【０１２６】
ＰＰＰＥＭ２８２には、直列に接続されているコイル巻線２８６ｃ／ｄ／ｅが設けられており、それによって中間のコアアーム（Ｓ＝南極と印が付けられている）の磁極性は、例として、２つの隣接する端のコアアーム（Ｎ＝北極と印が付けられている）の磁極性とは逆である。リング固定子２６４の電磁石２８４ｃ／ｄ／ｅに当てはまる同じ構成の原理は、３つからなる群の他の電磁石２８４にも適用可能である。
【０１２７】
本発明の好ましい実施形態では、リング固定子２６４には１２個の電磁石２８４が設けられるが、Ｅ字形のプロファイルのコア２５６（図１８Ｂを参照のこと）を有する任意の数の電磁石を用いてもよい。接触回動線６０ａがＰＰＰＥＭ２８２の軸方向断面図に関して６時の位置に配置されて示されており、したがって、ＰＰＰＥＭ２８２の動作の第１のステップは、有利には軟鉄から作られる遊星回転子リング２７８に対する磁力の引き付けを利用して遊星回転子２６６を回動させるように電磁石２８４ｃ／ｄ／ｅの作動することである。
【０１２８】
本発明の図１９Ａ／図１９Ｂに示されている実施形態と図２０Ａ／図２０Ｂに示されている実施形態との主な違いは、図２０Ａ／図２０Ｂの電磁石のＥ字形のプロファイルのコア２５６（図１８Ｂを参照のこと）の使用とは対照的な、図１９Ａ／図１９Ｂの電磁石２６８のＵ字形のプロファイルのコア２４６（図１８Ａを参照のこと）の使用である。他の特徴は、これらの図面間では主に同じであるが、本発明の各実施形態において用いられる電磁石コア２４６、２５６のプロファイルの性質に起因する、本明細書において以下で説明するような動作上の幾つかの違いがある。
【０１２９】
噛み合いギアがＰＰＰＥＭ２８２において用いられる場合、遊星回転子２６６の移動の結果として、固定子ギアと回転子ギア（図示せず）との間で、（６０ａ等の）回動接触線において一時的な噛み合いが生じる。しかし、ＰＰＰＥＭ２８２はギアレスであり、摩擦リング１５８が設けられている摩擦式の遊星回転子１６２（図１１を参照のこと）とともに動作してもよい。
【０１３０】
図２０Ｂを参照すると、ここでは第２の回動線２７６ｂが固定子２６４と遊星回転子２６６との間で５時の位置に確立されている。電磁石２８４ｃは作動停止され、１時の位置の電磁石２８４ｆが同時に作動されて遊星回転子２６６の回動転がり運動を継続する。なお、この第２のステップでは、電磁石２８４ｄ／ｅ／ｆはこのときは作動されている。関連する電磁石の連続的な作動及び作動停止によって更なる移動が順次連続して行われる。
【０１３１】
図２１Ａ及び図２１Ｂは、従来技術のリング磁石２９０の前面２８８ａ及び後面２８８ｂをそれぞれ示し、各面の対向する軸方向の向きの磁極性（Ｎ及びＳ）を示している。リング磁石２９０は、リング又は円筒形の磁石であるものとすることができるが、これらはともに軸方向の向きに磁化されており、径方向磁石よりも製造がはるかに安価であるためかなり一般的に用いられている。特定の用途では、径方向の向きである磁束線を選択することができ、従来のリング磁石と本発明の原理に従ったプッシュプルの利点とを組み合わせた改良されたＰＰＰＥＭを構成する上でリング磁石のこの面を用いることができる。
【０１３２】
図２２は、軸方向の向きのＵ字形のプロファイルのコア上の巻線を有する一連の電磁石を有するとともに本発明の別の実施形態に従って構成されている、外側に取り付けられているリング固定子を含むＰＰＰＥＭの断面正投影図を示している。
【０１３３】
ＰＰＰＥＭ３００は、Ｕ字形のプロファイルのコア２４６上の巻線２７０ａ／ｂを有する一連の電磁石２５０を有するとともに、ＰＰＰＥＭ３００のモーターハウジングとしても簡便に役立つ固定子ケース４４内に全体的に包囲されている、外側に取り付けられている固定子２９４を含む。内側に配置されている遊星回転子２９６が、軸方向の向きであり、磁束ガイド２９２ａ／ｂによって各面２８８ａ／ｂ（図２１Ａ／図２１Ｂを参照のこと）が包まれている従来からの従来技術のリング磁石２９０から形成されている。
【０１３４】
固定子電磁石２５０ａ／ｂは、磁束ガイド２９２ａ／ｂ及び回転子リング磁石２９０の極と逆の磁極性が電磁石２５０ａに与えられる場合に、磁束ガイド２９２ａ／ｂ及び回転子リング磁石２９０の磁極に近接して動作する。これによって、回転子リング磁石２９０を下方向に引っ張る引力が生じる。
【０１３５】
一方で、図２２において回転子リング磁石２９０の上に示されている、ＰＰＰＥＭ３００の上側部分に配置されている電磁石２５０ｂには、磁束ガイド２９２ｂ及び回転子リング磁石２９０の極と同じ磁極性が与えられる。反発力及び下方へ作用する引き付ける磁力の双方の和によって、一連の回動運動が推進され、その結果、ＰＰＰＥＭ３００の出力範囲内の多くの用途において用いることができる出力シャフト（図示せず）におけるトルクが生成される。
【０１３６】
図２３は、本発明のまた別の実施形態の正投影部分断面図である。図２３は、ＰＰＰＥＭ３０２が動作すると遊星回転子ギア３１２と噛み合う固定子リングギア３１４と一体的な外側に取り付けられている固定子３１８を有するＰＰＰＥＭ３０２を示している。Ｕ字形のプロファイルのコア２４６を有する電磁石２５０は、固定子３１８内に直列に配置されているとともにケース４４内に包囲されている。
【０１３７】
内側に配置されている遊星回転子３１６には、回転子ギア３１２が設けられており、オルダム回転子プレート３０６を通してオルダム連結装置３０４に、中間プレート３０８に、及び最後にオルダム出力シャフト３１０に取着されている。オルダム出力シャフト３１０は、ＰＰＰＥＭ３０２の中心線を画定する固定子軸５２（図２を参照のこと）と同軸であり、それによって回転子軸３２０との間のオフセットは、出力シャフト３１０において固定子軸５２と同軸に回復する。遊星回転子３１６は、磁束ガイド２９２ａ／ｂが設けられている軸方向リング磁石２９０を含む。図２３に示されている他の特徴は、図２２に関して上述した特徴と同じである。
【０１３８】
図２４は、本発明のまた別の実施形態におけるギアレスＰＰＰＥＭの正投影断面図である。ＰＰＰＥＭ３２２には、一連の電磁石４２を有する外側に取り付けられている固定子１６４、内側に配置されているギアレス遊星回転子１６２が設けられており、また、バックラッシュ防止機構（図１３Ａ／図１３Ｂを参照のこと）が設けられているが、一対の磁束ガイド２９２ａ／ｂによって２つの面が包まれている従来技術の軸方向のリング磁石２９０も含む。ＰＰＰＥＭ３２２の他の特徴及び要素は、図１１に示されている本発明の実施形態に示されている特徴及び要素と同様である。
【０１３９】
図２４に示されている実施形態の原理となる特徴は、軟鉄材料から作られる遊星回転子１６２とリング固定子１６４との間に引き付けを提供する（遊星回転子１６２に強固に接続されているとともに遊星回転子１６２の一部である磁束ガイド２９２ａ／ｂを有するか又は有しない）軸方向のリング磁石２９０を用いることによる、遊星回転子１６２とリング固定子１６４との間の引力により遊星回転子１６２を下方向に引っ張るように動作する改良されたバックラッシュ防止機構である。
【０１４０】
図２５は、本発明の別の実施形態の正投影部分断面図である。図２５は、内側に配置されている軟鉄の回転子リング３２８を磁気的に回転させるために複数のＮ磁極３３２ａ及びＳ磁極３３２ｂを収容するよう、外側リング固定子３２６の幅広の内側の裏面３３０に軸方向に配置されている、複数の比較的薄いＵ字形のプロファイルの電磁石コアアーム３３２ａ（Ｎ極）及び３３２ｂ（Ｓ極）を有して構成されているＰＰＰＥＭ３２４を示している。回転子リング３２８は、当業者に既知であるような他の強磁性材料から作ることができるが、本明細書では、好ましい材料は軟鉄である。
【０１４１】
図２６は、本発明の好ましい実施形態の正投影断面図である。図２６は、固定子ギア３３８、及び、ＰＰＰＥＭ３３４の出力シャフト３５２の軸と同軸である中心の固定子軸５２（図２を参照のこと）の回りに径方向に配置されている一連の固定子の電磁石３４０を有する、外側に取り付けられている固定子３３６を含むＰＰＰＥＭ３３４を示している。オフセットされた回転子カムシャフト３４２に、当業者に既知の任意のタイプであり得るが、好ましくは図１３Ａに詳細に示されているような一対の圧縮ばね１７２であるバックラッシュ防止機構３４４が設けられている。
【０１４２】
内側の遊星回転子３４６には、移動する接触回動線６０において固定子ギア３３８と噛み合い接触する第１の回転子リングギア３１２が備え付けられている。第２の回転子リングギア３４８が、遊星回転子の偏心回転を、出力シャフト３５２の偏心出力回転に変換するため、また例えば約１：２０の出力減速ステージとして変換するために出力リングギア３５０と噛み合う。したがって、このように、カムシャフト３４２は、シャフトエンコーダー、レゾルバー及び／又はブレーキを実装するのに最適な場所である。
【０１４３】
リング２８８が、電磁石３４０に対する回動接触線６０の相対的な向きを検出するためにカムシャフト３４２に取着されており、フォトインタラプタセンサー３５３へのインタラプタとして働く。第２のセットの遊星ギア３４８及び３５０は、減速モーメントの増加、又は出力シャフト３５２を、リング固定子軸５２（図２を参照のこと）によって画定されている固定子中心線と同心にするためのものである。
【０１４４】
バックラッシュ防止機構３４４の一対の圧縮ばね１７２（図１３Ａの詳細図を参照のこと）は、固定子リングギア３３８及び出力ギア３５０に係合する回転子リングギア３１２及び３４８に装填されており、２段階のバックラッシュ防止機構をもたらす。
【０１４５】
ＰＰＰＥＭ３３４は３つの主な回転要素を有することに留意されたい：
１）遊星モードにおいて固定子ギア３３８に対して回転するその一体的なギア３１２、３４８を有する遊星回転子３４６；
２）遊星回転子３４６の回転速度よりも比較的速い回転速度で回転する偏心回転子カムシャフト３４２（例えば、偏心回転子カムシャフト３４２は、遊星回転子３４６の速度よりも１５倍又は３０倍速く回転する）；及び
３）遊星回転子３４６の速度よりも比較的遅い速度で回転するその一体化された内側リングギア３５０を有する出力シャフト３５２。
【０１４６】
遊星回転子３４６は、電磁石３４０によって推進される要素であり、所与のトルクを、特定の方向に及び所与の速度で、出力シャフト３５２の第２の出力遊星噛み合いギア３４８、３５０に伝達する。偏心カムシャフト３４２は、遊星回転子３４６を、リング固定子軸５２に対して所与のオフセットに、及び平行な向きに保つことを意図する。偏心回転子カムシャフト３４２は、遊星回転子３４６の速度の倍数の速度で回転するため、位置若しくは速度を示すか、又は非常に低いトルクのブレーキである保持ブレーキ（例えばブレーキ保持トルクは最大回転子トルクの１５分の１である）を収容する任意の種類のセンサーを配置するのに最適な要素である。
【０１４７】
ワッシャープレート２８８及び約８個のフォトインタラプタセンサー３５３から構成される光学アブソリュートエンコーダーが、回転子と固定子との相対位置、特に固定子の電磁石３４０の磁極に対する回転子の回動接触線６０の相対位置を特定するために用いられる。
【０１４８】
ワッシャープレート２８８は、偏心回転子カムシャフト３４２に回転可能に固定されており、ここで、フォトインタラプター３５３は、モーターのリアカバー３５４を含む固定子ケース４４に固定接続されている。
【０１４９】
当業者には既知であるように、電磁石に対する所与の回動接触線の相対位置は、遊星回転子３４６を最大のモーメントで及び／又は最大の効率で（例えば時計回り方向又は反時計回り方向に）推進するために、電磁石の最適な作動に重要である。
【０１５０】
したがって、本明細書に記載されているとともに添付の図面に示されている装置は、単に例示を目的として記載されていること、並びに本発明の多くの他の変形、変更及び応用を行うことができることが認識されるであろう。本発明をその或る特定の実施形態に関して記載したが、この時点で当業者には更なる変更が明らかであろうため、その記載は限定するものしては意図されないことを理解するべきであり、そのような変更を、明細書、図面及び添付の特許請求の範囲の範囲内に入るものとして包含することが意図される。
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図１】
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【図１７ａ】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図２１ａ】
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【図２１ｂ】
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【国際調査報告】
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