(57)【要約】【課題】    モータの新規な構成を採用することによって、回転速度−トルク特性の性能の向上をはじめ、騒音や振動・発熱等に関する性能の向上を図った。【解決手段】  外側固定子と、回転軸を有し外周面が前記外側固定子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記外側固定子内部に配置された中空円筒体構造の中間回転子と、回転軸を有し外周面が前記中間回転子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記中間回転子内部に配置された円筒体構造の中央回転子から構成し、前記中間回転子及び中央回転子が前記外側固定子に設けた各軸受け部によって回転自在に支承され、前記外側固定子・中間回転子・中央回転子に電機子・永久磁石・導体よりいずれかを選択して配置固定し、前記電機子に対し直流又は交流電源を給電することにより、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、さらに、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させる。【選択図】図１
2007185003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側固定子と、回転軸を有し外周面が前記外側固定子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記外側固定子内部に配置された中空円筒体構造の中間回転子と、回転軸を有し外周面が前記中間回転子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記中間回転子内部に配置された円筒体構造の中央回転子から構成し、前記中間回転子及び中央回転子が前記外側固定子に設けた各軸受け部によって回転自在に支承され、前記外側固定子・中間回転子・中央回転子に電機子・永久磁石・導体よりいずれかを選択して配置固定し、前記電機子に対し直流又は交流電源を給電することにより、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、さらに、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させることを特徴とする中央・中間内転形モータ。
【請求項２】
外側固定子に各外側固定子用電機子と、中間回転子の各中間回転子用電機子に給電する各ブラシをそれぞれ採用して配置固定し、中空円筒体構造の中間回転子に各中間回転子用電機子と、前記各中間回転子用電機子と結線するとともに前記各ブラシに対応して接触する各スリップリングをそれぞれ採用して配置固定し、中央回転子に回転子鉄心周方向に異なる極の永久磁石を採用して配置固定したことを特徴とする中央・中間内転形モータ。
【請求項３】
外側固定子に各外側固定子用電機子と、中間回転子の各中間回転子用電機子に給電する各ブラシをそれぞれ採用して配置固定し、中空円筒体構造の中間回転子に各中間回転子用電機子と、前記各中間回転子用電機子と結線するとともに前記各ブラシに対応して接触する各スリップリングをそれぞれ採用して配置固定し、中央回転子に回転子鉄心表面の回転軸方向に各金属導体棒を収納し前記各金属導体棒両側を短絡環で固定したかご形構造を採用したことを特徴とする中央・中間内転形モータ。
【請求項４】
外側固定子に各外側固定子用電機子と、中央回転子の各中央回転子用電機子に給電するプラス側ブラシＡ及びマイナス側ブラシＢをそれぞれ絶縁状態で配置固定し、中空円筒体構造の中間回転子に周方向に異なる極の永久磁石と、前記プラス側ブラシＡに対応して接触するとともに中央回転子の各整流子に接触するプラス側ブラシＣと結線するプラス側スリップリングと、前記マイナス側ブラシＢに対応して接触するとともに中央回転子の各整流子に接触するマイナス側ブラシＤと結線するマイナス側スリップリングをそれぞれ配置固定し、中央回転子に各中央回転子用電機子、前記各中央回転子用電機子に結線する各整流子を配置固定したことを特徴とする中央・中間内転形モータ。
【請求項５】
中間回転子用電機子の鉄心の回転軸方向両端部に、各連結部先方にそれぞれ突起部を有す結合仲介部を絶縁状態で配置し、前記鉄心と両結合仲介部を電機子巻線で巻回して一体化した各中間回転子用電機子を、一方側面蓋及び他方側面蓋における中心軸線Ａ−Ａ’と同心で半径の異なる各円周上の複数部分に開設した貫通孔に、前記両結合仲介部における各連結部先方の突起部のみを貫通させ嵌合した後折り曲げ一体化したことを特徴とする中空円筒体構造の中間回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、我々の日常生活や産業界など幅広い分野で電気エネルギーによる駆動系動力源として利用されているモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  前述したようにモータは、玩具・映像・通信・情報・事務機器をはじめ、家電製品・自動車・工作機械等、社会全般の駆動系動力源として多数使用され、数多くの種類のモータが開発・生産されている。
またモータは、外部からのエネルギーによって回転子を回転させることにより、固定子側に電流が誘導され発電機能も合わせて有す。
そして、数多くの種類のモータや発電機が開発・生産されているが、更なる高性能化を望む声は高い。【０００３】  上記要求に応えるため、永久磁石や電機子巻線の改良、駆動系回路におけるパワー半導体の高性能・高機能化等、関連技術の開発によって高い性能を備えたモータや発電機が開発・提供されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００４】  モータは一般的に、磁界中に置かれた電線に流す電流の方向を切り換えるか、電流を流す電機子を切り換えるか、又は、磁束方向を変えて回転子側を連続回転させている。
そして、従来の多くのモータにおいては、固定子と回転子が一組みとなって電機子側に流す電流や電圧、周波数等の制御や、磁石の高性能化等によってモータの回転速度−トルク特性が決定していた。
【０００５】  本発明の目的は、モータの新規な構成を採用することによって、回転速度−トルク特性の性能の向上をはじめ、騒音や振動・発熱等に関する性能の向上を図ったモータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外側固定子と、回転軸を有し外周面が前記外側固定子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記外側固定子内部に配置された中空円筒体構造の中間回転子と、回転軸を有し外周面が前記中間回転子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記中間回転子内部に配置された円筒体構造の中央回転子から構成し、前記中間回転子及び中央回転子が前記外側固定子に設けた各軸受け部によって回転自在に支承され、前記外側固定子・中間回転子・中央回転子に電機子・永久磁石・導体よりいずれかを選択して配置固定し、前記電機子に対し直流又は交流電源を給電することにより、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、さらに、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させることを特徴とする。
【０００７】  上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加えて、外側固定子に各外側固定子用電機子と、中間回転子の各中間回転子用電機子に給電する各ブラシをそれぞれ採用して配置固定し、中空円筒体構造の中間回転子に各中間回転子用電機子と、前記各中間回転子用電機子と結線するとともに前記各ブラシに対応して接触する各スリップリングをそれぞれ採用して配置固定し、中央回転子に回転子鉄心周方向に異なる極の永久磁石を採用して配置固定したことを特徴とする。
【０００８】  上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加えて、外側固定子に各外側固定子用電機子と、中間回転子の各中間回転子用電機子に給電する各ブラシをそれぞれ採用して配置固定し、中空円筒体構造の中間回転子に各中間回転子用電機子と、前記各中間回転子用電機子と結線するとともに前記各ブラシに対応して接触する各スリップリングをそれぞれ採用して配置固定し、中央回転子に回転子鉄心表面の回転軸方向に各金属導体棒を収納し前記各金属導体棒両側を短絡環で固定したかご形構造を採用したことを特徴とする。
【０００９】  上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、上記請求項１記載の発明に加えて、外側固定子に各外側固定子用電機子と、中央回転子の各中央回転子用電機子に給電するプラス側ブラシＡ及びマイナス側ブラシＢをそれぞれ絶縁状態で配置固定し、中空円筒体構造の中間回転子に周方向に異なる極の永久磁石と、前記プラス側ブラシＡに対応して接触するとともに中央回転子の各整流子に接触するプラス側ブラシＣと結線するプラス側スリップリングと、前記マイナス側ブラシＢに対応して接触するとともに中央回転子の各整流子に接触するマイナス側ブラシＤと結線するマイナス側スリップリングをそれぞれ配置固定し、中央回転子に各中央回転子用電機子、前記各中央回転子用電機子に結線する各整流子を配置固定したことを特徴とする。
【００１０】  上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、上記請求項１記載の発明における中間回転子に加えて、中間回転子用電機子の鉄心の回転軸方向両端部に、各連結部先方にそれぞれ突起部を有す結合仲介部を絶縁状態で配置し、前記鉄心と両結合仲介部を電機子巻線で巻回して一体化した各中間回転子用電機子を、一方側面蓋及び他方側面蓋における中心軸線Ａ−Ａ’と同心で半径の異なる各円周上の複数部分に開設した貫通孔に、前記両結合仲介部における各連結部先方の突起部のみを貫通させ嵌合した後折り曲げ一体化したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明のモータは、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１に記載の発明では、外側固定子と、回転軸を有し外周面が前記外側固定子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記外側固定子内部に配置された中空円筒体構造の中間回転子と、回転軸を有し外周面が前記中間回転子の内周面に所定の間隔を介して対抗し前記中間回転子内部に配置された円筒体構造の中央回転子から構成し、前記中間回転子及び中央回転子が前記外側固定子に設けた各軸受け部によって回転自在に支承され、前記外側固定子・中間回転子・中央回転子に電機子・永久磁石・導体よりいずれかを選択して配置固定し、前記電機子に対し直流又は交流電源を給電することにより、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、さらに、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させるという従来とは異なる構造の新規なモータを提供することができる。
【００１２】  また、中空円筒体構造の中間回転子に配置固定した電機子又は永久磁石において、モータの放射方向の外側と内側にそれぞれ発生する磁力を有効的に利用することにより、中央回転子を中間回転子内部で回転させ、また、中間回転子を外側固定子内部で回転させるため、モータの効率の向上を図れるとともに、中央回転子は勿論、中間回転子も出力軸として利用することができる。
【００１３】  また、本発明による中央・中間回転形モータは、外側固定子と中間回転子間で得られる回転速度−トルク特性と、中間回転子と中央回転子間で得られる回転速度−トルク特性との総和が出力特性となるため、外側固定子と中間回転子間、中間回転子と中央回転子間それぞれ別々に適切に制御することにより、電気エネルギー省費の高率化が図れるとともに、モータの回転速度−トルク特性を幅広い範囲で任意に設定できるため、特定回転範囲内でトルク出力を高めたモータや、広範囲で高いトルクを発揮するモータ、さらに、高速回転を重視したモータ等、モータの出力特性に特徴を備えたモータに容易に設定し提供することができる。
さらに、本発明による中央・中間回転形モータは、外側固定子の内部を回転する中間回転子内部で中央回転子が回転する構成を採用しているため、例えば、同一回転数の高速回転を得る場合で従来型モータと比べてみると、従来型のモータでは、中央回転子回転時の負荷を外側固定子の軸受け部で負担させていたが、本発明による中央・中間回転形モータでは、中央回転子回転時の負荷を主に中間回転子の軸受け部で負担させ、さらに、中間回転子回転時の負荷を外側固定子の軸受け部で負担させるため、各回転軸と各軸受け部間の負担の分担・低減を図れるため、各回転軸と各軸受け部間の耐久力を高められるとともに、騒音や振動また発熱等の低減も図れる。
【００１４】  外側固定子と中間回転子間に制動装置を取り付けておくと、無負荷や低負荷時等、特にモータに高いトルクを必要としない運転状態と判断した時、制動開始と同時に外側固定子への給電も連動して停止させることにより、中間回転子の回転を制動・停止させ、中間回転子の各電機子に対しては引き続き給電を行い、中間回転子内部で中央回転子のみを回転させることもできる。
【００１５】  また、中間回転子及び中央回転子の各回転軸用の各軸受け部においては、外側固定子の両側面蓋にそれぞれ設定配置する方法の他にも色々考えられ、中央回転子用の軸受け部においては、例えば、中間回転子の回転軸内側に設定配置すると、中央回転子の軸受け部が中央回転子の回転方向と同方向に回転するため、発熱や機械的騒音等を低減することができ、また、各回転軸と各軸受け部の耐久性も高まる。
よって、中間回転子及び中央回転子の各回転軸用の各軸受け部においては、モータの使用目的やコスト等を考慮の上、選択・決定するとよい。
【００１６】  請求項２に記載の発明では、上述した請求項１に記載の発明の効果に加え、中央回転子に永久磁石を採用したため、中央回転子の外径寸法を小さく小型化でき、よって、軽量・低慣性化が図れるため、加減速等の対応答性に優れたモータを提供することができる。
【００１７】  請求項３に記載の発明では、上述した請求項１に記載の発明の効果に加え、中央回転子にかご形構造の回転子を採用しているため、堅牢で構造が簡単な誘導モータの長所を利用することにより、モータを安価に提供できる。
【００１８】  請求項４に記載の発明では、上述した請求項１に記載の発明の効果に加え、中央回転子と中間回転子間が従来のブラシ付直流モータと同様な構成を採用したため、ブラシ付直流モータの製造技術・製造方法を利用でき、また、電圧と負荷が一定ならば、ほぼ定速度回転し、正転・逆転が簡単なため、制御回路と組み合わせることによって、事務機器や映像・音響機器等の制御用モータとして利用できる。
【００１９】  請求項５に記載の発明では、鉄心両端部に結合仲介部を絶縁状態で配置し電機子巻線で巻回して一体化した電機子と、一方側面蓋及び他方側面蓋に前記結合仲介部における各連結部先方の突起部のみが貫通する貫通孔を開設し、そして、前記各電機子に固定した両結合仲介部における各連結部先方の突起部を、一方側面蓋及び他方側面蓋に開設した貫通孔に貫通させた後折り曲げ一体化したことにより、堅牢で軽量化した中空円筒体構造の中間回転子を安価に製造でき、この中空円筒体構造の中間回転子を採用したモータにおいては、低慣性化が図れることによって加減速等の対応答性に優れたモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  以下、本発明におけるモータの実施形態の一例を図面と参照して説明する。
図１は請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータの回転軸方向の説明断面図である。
中央・中間内転形モータ１は、外側固定子２と、回転軸３ａ及び３ｂを有し外周面４が前記外側固定子２の内周面５に所定の間隔を介して対抗し前記外側固定子内部に配置された中空円筒体構造の中間回転子６と、回転軸７を有し外周面８が前記中間回転子６の内周面９に所定の間隔を介して対抗し前記中間回転子６内部に配置された円筒体構造の中央回転子１０から構成され、さらに、前記外側固定子２・中間回転子６・中央回転子１０には、電機子・導体・永久磁石よりいずれかが選択され配置固定されている。
そして、前記電機子に対しては、直流と交流より選択し給電するか、又は直流と交流を組み合わせて給電することにより、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させる。【００２１】  さらに、前記中間回転子６の各回転軸３ａ及び３ｂと前記中央回転子１０の回転軸７は、外側固定子２における一方側面蓋１１ａ及び他方側面蓋１１ｂの中央・中間回転形モータ１の回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’上に対向するように設けた各軸受け部１２ａ及び１２ｂと各軸受け部１３ａ及ぴ１３ｂによって前記中間回転子６と中央回転子１０が回転自在に支承されている。【００２２】  また、図１の実施例では、中間回転子６の両側に延び出る各回転軸３ａ及び３ｂと、中央回転子１０の中央を貫通し両側に延び出る回転軸７に対し、一方側面蓋１１ａ及び他方側面蓋１１ｂに、中間回転子の各回転軸３ａ及び３ｂ用の各軸受け部１２ａ及ぴ１２ｂと、中央回転子の回転軸７用の各軸受け部１３ａ及び１３ｂをそれぞれ設け、前記両軸受け部で中間回転子６及び中央回転子１０を両側で回転自在に支承されているが、各回転軸及び各軸受け部においては図１の実施例に限らず、他の実施例も色々考えられる。【００２３】  図２は、片持ち軸受け式を採用した他の実施例で、中間回転子６ａは一方側のみに延び出る回転軸３ｃを設け、また、中央回転子１０ａは中央に貫通または強固に固定され前記中間回転子６ａの回転軸３ｃと同方向で一方側のみに延び出る出力軸を兼ね備えた回転軸７ａを設けている。
そして、各軸受け部においては、一方側面蓋１１ｃ側に、中間回転子６ａの回転軸３ｃを支承する軸受け部１２ｃと中央回転子１０ａの出力軸を兼ね備えた回転軸７ａを支承する軸受け部１３ｃがそれぞれ設けられている。
また、他方側面蓋１１ｄにおいては、モータのケーシング剛性を確保する目的や、さらに前記目的の他に、モータ内で発生した熱を外部に速やかに排出する目的で、前記他方側面蓋１１ｄに通風孔を設けてもよい。【００２４】  また、図３のように、中間回転子６ｂは、他方側面蓋１１ｅ側のみに延び出る出力軸を兼ね備えた回転軸３ｄを設け、中央回転子１０ｂは、前記回転軸３ｄと反対側の一方側面蓋１１ｆのみに延び出る出力軸を兼ね備えた回転軸７ｂを設け、各軸受け部においては、中間回転子６ｂの回転軸３ｄを支承する軸受け部１２ｄを他方側面蓋１１ｅに設け、また、中央回転子１０ｂの回転軸７ｂを支承する軸受け部１３ｄを一方側面蓋１１ｆに設けている。
本実施例では、両回転子の回転軸をそれぞれ出力軸として利用できる。【００２５】  そして、図３における中央回転子１０ｂの回転精度の安定を図るため、図４のように、中央回転子１０ｃには、中央回転子１０ｃ両側に延び出る回転軸７ｃを設け、前記回転軸７ｃを支承する軸受け部においては、前記回転軸７ｃ一方を一方側面蓋１１ｇに設けた軸受け部１３ｅで支承し、また、前記回転軸７ｃ他方の軸受け部１３ｆにおいては、他方側面蓋１１ｈに設けた中間回転子６ｃの回転軸３ｅの軸受け部１２ｅと同位置で、中間回転子６ｃの回転軸３ｅ内部に設けて支承する他の実施例も考えられる。【００２６】  そして、図５のように、中央回転子１０ｄの回転軸７ｄを中間回転子６ｄの中空状の回転軸３ｆ内部を貫通させてモータ一方側面の一方側面蓋１１ｉから出力軸として取り出すと同時に、前記中間回転子６ｄの回転軸３ｆもモータ一方側面の一方側面蓋１１ｉから出力軸として取り出す他の実施例も考えられ、中間回転子６ｄは、外側固定子２ｄに設けた中間回転子６ｄの回転軸３ｆ用の軸受け部１２ｆによって回転自在に支承され、また、中央回転子１０ｄは、中間回転子６ｄの中空状の回転軸３ｆの内部に設けた中央回転子１０ｄの回転軸７ｄ用の各軸受け部１３ｇによって回転自在に支承されている。【００２７】  よって、本発明におけるモータでは、図１や図２の各実施例のように、中央回転子における回転軸をモータの一方側面蓋側から出力軸として取り出す方法と、図３や図４の各実施例のように、中央回転子における回転軸と中間回転子における回転軸をモータの一方側面蓋と他方側面蓋の両側からそれぞれ出力軸として取り出す方法、さらに、図５の実施例のように、中央回転子の回転軸と中間回転子の回転軸をモータ一方側面の一方側面蓋の同方向からそれぞれ出力軸として取り出す方法等が考えられ、モータの使用目的やコスト等を考慮の上、選択・決定する。【００２８】  そして、外側固定子においては、一方側面蓋及び他方側面蓋をそれぞれ別体で製作し、前記一方側面蓋及び他方側面蓋を外側固定子に螺固定や嵌合等で一体化する方法と、予め、いずれか一方の側面蓋部分と外側固定子におけるケーシング部分を底有円筒状の一体構成で製造し、別体で製造した側面蓋を前記底有円筒状の外側固定子のケーシング部分に螺固定や嵌合等で固定し一体化する方法が考えられる。
尚、前記一方側面蓋及び他方側面蓋や別体で製造した側面蓋を始め、鉄心等、本発明におけるモータを構成する各部品等の材質に関しては、従来のモータにおいてモータを構成する各部品等に採用されている材質を採用するが、作動上問題がなければ他の適当な材質のものを適宜選定し使用することもできる。【００２９】  外側固定子・中間回転子・中央回転子には、電機子・導体・永久磁石よりいずれかを選択して配置固定するが、電機子・導体・永久磁石の組み合わせにおいては色々な組み合わせ方が考えられ、請求項２に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ａのように、外側固定子と中間回転子に電機子を、そして、中央回転子に回転子鉄心の周方向に異なる極の永久磁石を採用した組み合わせ方や、請求項３に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ｂのように、外側固定子と中間回転子に電機子を、そして、中央回転子に導体を用いたかご形構造の回転子を採用した組み合わせ方、また、請求項４に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ｃのように、外側固定子と中央回転子に電機子を、中空円筒体構造の中間回転子に回転子周方向に異なる極の永久磁石を採用した組み合わせ方が考えられる。
そして、前記電機子に対しては、直流と交流から選択・又は直流と交流を組み合わせて給電することにより、固定子内部で中間回転子を回転させ、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させる。【００３０】  さらに、電機子・導体・永久磁石の組み合わせ方においては、前迷した組み合わせ以外にも色々考えられ、例えば、外側固定子内側に周方向に異なる極の永久磁石を採用し、中間回転子と中央回転子にそれぞれ電機子を採用した中央・中間内転形モータや、また、外側固定子・中間回転子・中央回転子すべてに電機子を採用した中央・中間内転形モータ等も充分に考えられる。
上記モータでは、各電機子に給電するため、給電装置の構成が複雑になるが、、外側固定子・中間回転子・中央回転子すべてに電機子を採用すると、それぞれの電機子に対し、巻線を太く、また、巻線数を多くするなど対処することによって、高い電源を給電でき、よって、各電機子は強力な磁力を発揮し、結果、高回転高トルクを得ることができる。【００３１】  そして、外側固定子・中間回転子・中央回転子すべてに電機子を採用した中央・中間内転形モータの基本的な構造は、請求項４に記載の発明に係る中央・中間内転形モータにおける永久磁石を採用した中間回転子から、請求項２に記載の発明に係る中央・中間内転形モータの中間回転子のように電機子を採用した中間回転子に置き換え、さらに、中間回転子の回転軸横側に配置固定され前記中間回転子用の各電機子に給電を行う各スリップリングと接触し外部より電源を給電する各ブラシが外側固定子側に配置固定されている。
この組み合わせでは、大型の各種発電機への採用が考えられる。
【実施例】
【００３２】  図６は請求項２に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ａの回転軸方向の説明断面図であり、請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１の構成に加え、外側固定子に外側固定子用電機子を、中空円筒体構造の中間回転子に中間回転子用電機子をそれぞれ採用して配置固定し、また、円筒体構造の中央回転子に回転子鉄心の周方向に異なる極の永久磁石を採用して配置固定した実施例である。【００３３】  中央・中間内転形モータ１ａを構成する外側固定子、中間回転子、中央回転子の説明においては、中央回転子、そして、中間回転子、外側固定子の順に説明する。
図６において、１４は永久磁石を採用した円筒体構造の中央回転子で，前記中央回転子１４は、回転子鉄心１５の円周方向をｎ分割しＮ極の永久磁石１６ａ、…とＳ極の永久磁石１６ｂ、…が交互に配置されて固定され、中央・中間内転形モータ１ａの回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’方向に延びる回転軸１７が回転子鉄心１５中心に固定されている。【００３４】  前記中央回転子１４の永久磁石の配置方法には、永久磁石を回転子鉄心の空隙面に配置した表面磁石形と、回転子鉄心内部に収納する埋込み磁石形があり、さらに、埋込み磁石形では様々な埋込み方式が考えられる。
また、永久磁石への交互着磁方法は、現在、先着磁方法と後着磁方法が考案されているが、前述した永久磁石の配置方法、永久磁石への交互着磁方法等に関しては、モータの使用目的や環境、モータに求められる精度、さらに、コスト等を考慮の上適宜選択する。
よって、前記中央回転子１４は、従来の内転形回転の永久磁石同期モータの回転子と同様な構造であり、従来の内転形回転の永久磁石同期モータに採用した回転子の構造や機能等に関する技術の採用も充分に考えられる。【００３５】  １８は前記中央回転子１４を内部に配置する中空円筒体構造の中間回転子で、給電時において、鉄心１９に電機子巻線２０を巻回した各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…がモータ放射方向の内側と外側に磁束が発生する位置に円筒状に配列され固定されている。
そして、前記中空円筒体構造の中間回転子１８における構造や構成においては、色々な構造や構成が考えられるが、本実施例では一例として、図６のように、鉄心１９に電機子巻線２０を巻回した各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…を、前記各中間回転子用電機子の一方端部を支える支持部２２ａ及び回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’と同心上を回転する回転軸２３ａを備えた一方側面蓋２４ａと前記各中間回転子用電機子の他方端部を支える支持部２２ｂ及び回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’と同心上を回転する回転軸２３ｂを備えた他方側面蓋２４ｂによって挟み込んで中空円筒体構造に一体化した。
また、一体化するとき、前記各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…における鉄心１９の一方端部と一方側面蓋２４ａにおける支持部２２ａ間、さらに、鉄心１９の他方端部と他方側面蓋２４ｂにおける支持部２２ｂ間は、それぞれ絶縁紙や絶縁塗装等の絶縁材や絶縁部で絶縁し、各電機子２１、２１、２１、…の磁束漏れを防止している。【００３６】  前記中間回転子１８における各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…の鉄心１９においては、従来より広く採用されている非分割打ち抜き式や分割打ち抜き式で作成した鉄心を絶縁状態で積層した鉄心や、また、鉄粉など軟磁性材料を圧粉成形・燃焼プロセスで生産した鉄心等の採用が考えられ、さらに、前記積層型の鉄心では、磁東漏れは生じるが、鉄心の内側又は外側を連結する形状に一体で打ち抜き、でき上がった鉄心を積層した鉄心に電機子巻線を巻回し、後に円筒状に成形して溶接し電機子に採用する実施例も考えられる。
さらに、鉄心の内側又は外側を連結する形状に一体で打ち抜き積層した鉄心においては、後述する外側固定子３６の固定子鉄心に採用する実施例も充分に考えられる。【００３７】  また、前記各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…に用いる鉄心１９で積層型では、回転軸方向から見た平面形状が、図１のような横向きＨ字型形状の鉄心１９ａや、図８のようなＴ字型形状の鉄心１９ｂが考えられ、また、鉄系焼結金属型の鉄心１９では、回転軸と直角方向の断面形状が、図９のような横向きＨ字型形状の鉄心１９ｃや、図１０のようなＴ字型形状の鉄心１９ｄが考えられる。
そして、図８のようなＴ字型形状の鉄心１９ｂや図１０のようなＴ字型形状の鉄心１９ｄでは、巻回した電機子巻線を鉄心に嵌めこんで電機子を製作する場合に最適であり、また、鉄心に電機子巻線を巻き込んで電機子を制作する場合は、図７の鉄心１９ａや図９の鉄心１９ｃや、図１１のように、鉄心の放射方向における鉄心部分の形状を回転軸方向に行くに従いその巾が広まるテーパー形状に成型した鉄心を採用すると、電機子巻線を密に巻けるとともに、巻回した電機子巻線が外れにくくなる。
各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…の鉄心１９に採用する各鉄心１９ａ，１９ｂや１９ｃ、１９ｄの外側円弧Ａ〜Ｂや内側円弧Ｃ〜Ｄは、各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…と一方側面蓋２４ａ及び他方側面蓋２４ｂが強固に一体化し、中空円筒体構造の中間回転子１８の一部を構成した時、互いに隣接する各鉄心１９の外側円弧Ａ〜Ｂや内側円弧Ｃ〜Ｄの各両端部に接触しない形状や寸法に設定され、そして、各鉄心１９の外側円弧Ａ〜Ｂで中間回転子１８の外周面２５を構成し、内側円弧Ｃ〜Ｄで中間国転子１８の内周面２６を構成する。【００３８】  図６に戻って、前記各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…と一方側面蓋２４ａ及び他方側面蓋２４ｂを強固に中空円筒体構造の中間回転子に一体化させるため、各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…の鉄心１９に採用する各鉄心１９ａ，１９ｂや１９ｃ，１９ｄの回転軸方向両端部に前記各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…と一方側面蓋２４ａ及び他方側面蓋の結合を仲介する結合仲介部２７を前記各鉄心両端部と絶縁状態でそれぞれ配置し、電機子巻線２０を巻回することによって鉄心と一体化されている。
また、各鉄心両端部・結合仲介部・電機子巻線を一体化するため、前記三者間を樹脂や接着剤等で固定する方法も考えられる。【００３９】  図１２は、横向きＨ字型形状の鉄心１９ａを積層した鉄心１９と前記積層した鉄心１９の回転軸方向両端部に前記結合仲介部２７の一形態である結合仲介部２７ａを定位置に配置し組み合わせた場合の配置位置関係を示す外観斜視図である。
前記結合仲介部２７ａは、台座部２８と連結部２９ａ及び連結部２９ｂがコの字型状に一体成形され、さらに、前記連結部２９ａ及び連結部２９ｂのそれぞれ先方に連結部２９ａ及び連結部２９ｂの幅Ｗａより狭い幅Ｗｂに設定された突起部３０ａ及び突起部３０ｂをそれぞれ設け、両者は凸形状に一体成形されている。
そして、連結部２９ａと突起部３０ａ及び連結部２９ｂと突起部３０ｂの境界線部分である各肩台部３１までの高さｈａは、電機子巻線２０を巻回した後の台座部２８の電機子巻線高と同一か又は電機子巻線高より僅かに上回る高さに設定されている。
また、積層した鉄心１９と両結合仲介部の組み立て時に、両者を設定した配置位置に容易に位置決めできるように、前記結合仲介部２７ａにおける台座部２８の円周方向の幅Ｗｃと、重なり合う積層した鉄心１９の円周方向の幅Ｗｄは同一寸法に設定されている。【００４０】  また、図７のような横向きＨ字型形状の鉄心１９ａや、図９のような横向きＨ字型形状の鉄心１９ｃを採用した鉄心１９と結合仲介部２７ａとの組み合わせでは、図１２における前記結合仲介部２７ａの連結部２９ａと連結部２９ｂ間の内幅Ｗｅを、図１３に示す鉄心１９ａや鉄心１９ｃの外側鉄心部分イと内側鉄心部分口の内幅Ｗｆと同一寸法に設定されている。
さらに、図８のようなＴ字型形状の鉄心１９ｂや、図１０のようなＴ字型形状の鉄心１９ｄを採用した鉄心１９と結合仲介部２７ａとの組み合わせでは、結合仲介部２７ａにおける連結部２９ａと連結部２９ｂ間の外幅Ｗｇを、、図１１に示す鉄心の放射方向の長さＬに連結部の板厚ｔを加えた寸法に設定した。
但し、Ｔ字型鉄心１９ｂやＴ字型鉄心１９ｄに対応する結合仲介部２７ａの連結部２９ａと連結部２９ｂ間の内幅Ｗｇにおいては、少なくとも、巻回した電機子巻線２０が鉄心中央付近で膨らんで中央回転子に接触しない寸法に設定することは勿論である。
そして、積層した鉄心と両結合仲介部２７ａを組み合わせる時、結合仲介部２７ａの配置方向を区別なく組み付けられるように、突起部３０ａを含む連結部２９ａと突起部３０ｂを含む連結部２９ｂの形状を凸形状の相似形に製作しておくとよい。【００４１】  また、各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…が一方側面蓋２４ａの支持部２２ａと他方側面蓋２４ｂの支持部２２ｂに同一半径上で円筒状に等間隔に配置固定されるように、図１４のように、一方側面蓋２４ａの支持部２２ａと他方側面蓋２４ｂの支持部２２ｂに、前記各中間回転子用電機子２１、２１、２１、…両端部に固定した両結合仲介部２７ａにおける各連結部２９ａの突虹部３０ａが貫通する貫通孔３２、３２、３２、…と、各連結部２９ｂの突起部３０ｂが貫通する貫通孔３３、３３、３３、…が回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’と同心の異なる半径の各円周上にそれぞれ開設されている。【００４２】  さらに、前記一方側面蓋２４ａの支持部２２ａにおける外周面３４ａと、他方側面蓋２４ｂの支持部２２ｂにおける外周面３４ｂの外径寸法は、各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…が一方側面蓋２４ａ及び他方側面蓋２４ｂと固定され一体化した時、各電機子における鉄心の外側円弧Ａ〜Ｂで構成する外周面、すなわち、中間回転子１８の円筒状の外周面２５と同一径か又は同一径以下の円筒形状を構成する寸法に設定されている。【００４３】  よって、前記中間回転子１８を後述する外側固定子３６の円筒状内部に回転軸両方向側からスライドさせて組み付けることができ、さらに、完成したモータを機械等の駆動力源として配置固定した後、モータの点検や分解修理等を行う場合においても、中央回転子１４を内部に配置した前記中間回転子１８を取り出しやすい方向側より取り出すことができる。
また、後述する外側固定子への中間回転子の組み付け方向や、分解修理時の取り外し方向をいずれか一方向に限定した場合では、前記一方側面蓋の支持部における外周面か他方側面蓋の支持部における外周面のいずれか一方の外径寸法を中間回転子の円筒状の外周面と同一径か又は同一径以下に設定するとよい。【００４４】  そして、組み立ては、各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…一方の結合伸介部２７ａにおける連結部２９ａの突起部３０ａ及び連結部２９ｂの突起部３０ｂを、前記一方側面蓋２４ａの支持部２２ａにそれぞれ設けた各貫通孔３２及び３３に順次差し込み、前記支持部２２ａ内側と各連結部２９ａ及び２９ｂにおける肩台部３１が突き当たったら前記各貫通孔３２及び３３を貫通した各突起部３０ａ及び３０ｂを折りたたんで両者間を固定し一体化する。
さらに、円筒状に組み立てられた各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…内部に前記中央回転子１４を配置した後、前述した組み立て方と同様に、前記各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…他方の結合仲介部２７ａにおける連結部２９ａの突起部３０ａ及び連結部２９ｂの突起部３０ｂを、前記他方側面蓋２４ｂの支持部２２ｂにそれぞれ設けた各貫通孔３２及び３３に差し込み、前記支持部２２ｂ内側と各連結部２９ａ及び２９ｂにおける肩台部３１が突き当たつたら前記各貫通孔３２及び３３を貫通した各突起部３０ａ及び３０ｂを折りたたむことにより、各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…と一方側面蓋２４ａ及び他方側面蓋２４ｂ間が固定され中空円筒体構造の中間回転子に一体化される。【００４５】  また、隣会う各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…間にボルトが貫通するスペースを確保することができれば、各中間回転子用電機子２１，２１，２１、…を挟んだ一方側面蓋２４ａと他方側面蓋２４ｂ間を通しボルトとナットで固定する実施例も考えられ、この実施例を採用すると中空円筒体構造の中間回転子１８はさらに強固に一体化され、高速回転時の遠心力にも対応することができる。
さらに、前記通しボルトの寸法を、組み立て後における中空円筒体構造の中間回転子の放射方向に巾を広く、中間回転子の回転方向に巾を薄く設定しておくと各電機子間の狭い空間に通しボルトを通すことができる。【００４６】  そして、中空円筒体構造の中間回転子の強度を高める他の方法においては、組み立て後の中空円筒体構造の中間回転子において、中間回転子の放射方向に巾を広く中間回転子の回転方向に巾を薄く設定したＩ形断面形状や横向きＨ形断面形状の通し部材を採用する実施例も考えられ、前記通し部材を一方側面蓋と他方側面蓋それぞれに設けた位置決め部に嵌め込み螺子やボルトで両側から固定したり、また、通し部材両端と一方側面蓋と他方側面蓋間を接着剤等で固定したりするとさらに強度を高められる。【００４７】  また、前記横向きＨ形断面形状の通し部材では、予め、横向きＨ形断面形状の通し部と一方側面蓋または他方側面蓋のいずれかと一体式に製造しておき、隣合う通し部材間に各中間回転子用電機子を絶縁状態で挟み込み、中央回転子を内部に配置した後、前記横向きＨ形断面形状の通し部一体式側面蓋と他の側面蓋を螺子やボルトで固定したり、また、通し部端部と他の側面蓋を接着剤等で固定した中空円筒体構造の中間回転子の採用も考えられる。
ここで各中間回転子用電機子に採用する鉄心には、隣合う各横向きＨ形断面形状の通し部間に各電機子が正確な位置に組み込まれ、鉄心の外周面と内周面が中間回転子における外周面と内周面をそれぞれ構成するように、各中間回転子用電機子における鉄心の四隅に切り欠き部を設け各横向きＨ形断面形状の通し部と合致させている。【００４８】  前記中間回転子１８の各電機子巻線２０、２０、２０、…は、後述する外側固定子３６に配置固定された各ブラシ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに接触して電源をモータ駆動制御装置より取り入れる各スリップリング３５ａ、３５ｂ、３５ｃと結線されている。（但し、図６において各電機子巻線と各スリップリング間の結線は省略されている）
その前記各スリップリング３５ａ、３５ｂ、３５ｃは、中間回転子１８の各回転軸２３ａまたは２３ｂの横側いずれか一方に固定されている（図６の実施例では回転軸部２３ａ側に固定した）。
本実施例のように、中間回転子の電機子巻線に三相交流電源を供給した場合においてはスリップリングを三枚配置固定するが、単相交流電源や直流電源の供給も充分に考えられ、単相交流電源や直流電源の場合ではスリップリング二枚配置となり、また、単相交流電源では、主巻線と補助巻線を互いの位置を電気各で９０°ずらして配置し、補助巻線と直列にコンデンサが接続されている。【００４９】  さらに、前記スリップリングが磨耗した交換時に、モータを大巾に分解せず容易にスリップリングを交換できるように、スリップリング直径方向で分割する分割式のスリップリングの採用が考えられる。
さらに、スリップリング表面部と前記スリップリング表面部を固定するスリップリング支持部を別体で制作しておき、モータ組み立て時においては、スリップリング支持部にスリップリング表面部をボルトや溶接等で固定して一体化し、また、スリップリング交換時においては、中間回転子の回転軸横側に固定されているスリップリング支持部からスリップリング表面部のみを交換する構造を採用したスリップリングも考えられ、このスリップリングは大型のモータや発電機への採用が考えられる。【００５０】  図６に戻って、３６は前記中央回転子１４本体を内部に配置した中間回転子１８本体を内部に配置する外側固定子で、各固定子鉄心３７、３７、３７、…に電機子巻線３８を巻回した各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、…が磁気回路やモータの外枠を形つくる継鉄４０と一体に構成されている。
前記固定子鉄心と継鉄においては、上述した実施例のように、鉄心と継鉄を一体の非分割打ち抜き式で制作して積層し、その積層した固定子鉄心３７、３７、３７、…に電機子巻線３８を巻回して外側固定子を構成する場合と、鉄心および継鉄をそれぞれ分割して制作し、鉄心を積層した固定子鉄心に電機子巻線を巻回して各電機子をつくり・継鉄と組み合わせ一体化し外側固定子を構成する場合が考えられ、後者においては、大形モータ等の鉄心と継鉄の製造に適している。【００５１】  前記外側固定子３６の総電機子数においては、各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、…に交流電源を供給する場合には、３ｎ（ｎ＝１，２，３，…）個を１２０°の等間隔で配置し、１２０°ずつ位相差のある（Ｕ、Ｖ、Ｗの３相）電流を流し、回転磁界を発生させる。
さらに、各鉄心に導線を角形に巻いた方形巻の各電機子に直流電源を供給する場合の総電機子数においては、必ずしも３ｎ（ｎ＝１，２，３，…）個に限定しなくてもよい。【００５２】  前記外側固定子３６の各電機子巻線３８、３８、３８、…は、モータ駆動制御装置における外側固定子３６の各電機子巻線３８、３８、３８、…用出力部と結線し、さらに、外側固定子３６には、前記モータ駆動制御装置における中間回転子１８の各電機子巻線２０、２０、２０、…用出力部と結線する各ブラシ４４ａ、４４ｂ、４４ｃが前記中間回転子１８の回転軸部２３ａに固定された各スリップリング３５ａ、３５ｂ、３５ｃに対応して接触する位置に配置固定されている。
また、前記各電機子巻線３８、３８、３８．…に直流電源を供給する揚合は、鉄心に導体を角形に巻いた外側固定子の各電機子とモータ駆動制御装置における各電機子用出力部とを結線し、さらに、前記モータ駆動制御装置においては、中間回転子の回転磁極の磁極位置を検出または推定して直流電流の流れを切り換えて給電する。
前記モータ駆動制御装置に関しては特に説明していないが、基本的には従来型モータの駆動装置と同様に、外側固定子や中間回転子に配置固定した各電機子巻線に対し、最適な電源を組み合わせたり、また、タイミングよく供給する給電装置である。【００５３】  そして、前記外側固定子３６の一方側面蓋４５ａ及び他方側面蓋４５ｂには、前記中央回転子１４における回転軸１７用の各軸受け部４６ａ及び４６ｂと、前記中央回転子１４の回転軸１７と同心上を回転する前記中間回転子１８における各回転軸２３ａ及び２３ｂ用の各軸受け部４７ａ及び４７ｂがそれぞれ別々に設けられている。【００５４】  上述した各中央回転子と各中間回転子間や、各中間回転子と各外側固定子間等の各回転軸と各軸受け部間においては、従来のモータにおいても採用されているボール式又はニードル式ベアリング軸受けや含油軸受け・動圧流体軸受け等の採用が考えられ、含油軸受け・動圧流体軸受け等の滑り軸受けを採用すると、ボール又はニードル式ベアリング軸受けに比べ、回転軸部をコンパクトに設定できるので高精度が要求されるモータでは、滑り軸受けを採用するとよい。
上記理由により、外側固定子に対し高い回転速度で回転する中央回転子回転軸の軸受け部においては、動圧流体軸受け式の滑り軸受けを採用するとよい。
そして、軸受け部においてもモータの使用目的や環衰、モータに求められる精度、さらに、コスト等を考慮の上適宜選択される。【００５５】  前記中央回転子に固定した永久磁石の磁極数に対する前記中間回転子の電機子数においては、磁極当たりの中間回転子の電機子数を３ｎ（ｎ＝１，２，３，…）個で組み合わせる分布巻、また、集申巻の場合では多くの組み合わせが考えられ、集中巻の代表的な組み合わせで、磁極数に対する中間回転子の電機子数においては、２：３系列と４：３系列の間に磁極当たりの中間回転子の電機子数が設定されている。
さらに、中間回転子に固定された電機子数に対する外側固定子の電機子数の設定においても上記同様、数多くの組み合わせが考えられ、外側固定子内部を中間回転子が回転し、中間回転子内部を中央回転子が中間回転子と同方向に回転するという作動を確保した上で、コギングトルクやトルク脈動性能、さらに、モータに求めるトルクー回転遠度特性等、モータの用途、コスト等を考慮の上、中央回転子磁極数に対する中間回転子電機子数、さらに、中間回転子電機子数に対する外側固定子電機子数等を適宜選択し決定する。
また、中間回転子の電機子と外側固定子の電機子においては、供給する電源に合わせた巻線方式を採用し、例えば、電機子に交流電源を供給する場合には分布巻と集中巻から、そして、電機子に直流電源を供給する場合には導線を角形に巻いた方形巻を採用する。【００５６】  次に、作動原理について述べる。
本発明に係る中央・中間内転形モータの制御においては、基本的に従来型のモータ同様に、電圧や電流制御、周波数制御、速度制御、位置制御、また、前記各制御を組み合わせた制御方法等の採用が考えられ、モータの使用目的や使用環境、モータに求められる精度やコスト等を考慮の上、各制御方法より適宜選択されている。
そして、請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータの構成に加え、外側固定子と中空円筒体構造の中間回転子に電機子を採用し、また、中央回転子に回転子鉄心の周方向に異なる極の永久磁石を採用した請求項２に記載の発明に係る申央・中間内転形モータの実施例を説明する。【００５７】  中間回転子１８に発生した回転磁界による磁極と中央回転子１４に固定した永久磁石の磁極間では、角度が９０°の時に最大トルクを発生する。よって、つねに最大トルクを継続して発生させるためには、中央回転子の永久磁石の磁極位置を検出または推定し、検出または推定した磁極位置情報から中間回転子の中間回転子用電機子巻線に流す電流の位相を調節して加える必要がある。
中央回転子１４の磁極位置を検出して位置制御する方法では、光学式エンコーダや磁気抵抗素子を利用したホール素子、ＭＲセンサ、レゾルバ式等が考えられ、また、磁極位置を推定して位置制獅する方法では、電圧や電流情報から位置を推定し、位置センサを省略することができる。
前記中央回転子１４の磁極位置検出においては、中央回転子１４が中間回転子１８内部に配置されているため、外側固定子３６に取り付けたホール素子等の検出部による前記中央回転子１４の磁極位置検出が難しい。
よって、中央回転子１４の磁極位置検出では、外部より中央回転子の回転軸１７の位置を検出する光学式エンコーダの採用や、また、中央回転子１４の回転軸１７に位置センサ専用の磁石を固定し、その磁石に対し外側固定子３６に取り付けたホール素子等の検出部で中央回転子本体の磁極位置を検出する方法を採用するとよい。（但し、図６では、検出装置は省略されている）【００５８】  そして、検出した中央回転子１４の磁極位置の電気信号を元に、モータ駆動制御装置Ａ１より中間回転子１８の各中間回転子用電機子巻線２０、２０、２０、…に位相を調節した１２０°ずつ位相差のある三相交流を供給すると、中間回転子１８に回転磁界が発生し、この中間回転子１８に発生した回転磁界の内、中間回転子１８内側に発生した磁極と中央回転子１４の永久磁石の磁極間が持続的に発生する吸引・反発力によって中間回転子１８の回転磁界と中央回転子１４両者が互いに同方向に同期回転しようとする。【００５９】  しかし、前記中間回転子１８も中央回転子１４同様、外側固定子３６内部に回転自在に支承されているが、前記外側固定子３６の各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、…に対し、通電する外側固定子用電機子を切り換える方法や、外側固定子用電機子に流す電流方向を切り換える方法、外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給方法等より選択した給電方法を同時に実行することにより、外側固定子３６内部で中間回転子１８を前記中間回転子１８に発生した回転磁界と同方向に回転させ、結果的に、外側固定子３６内部で中間回転子１８を回転させ、さらに、中間回転子１８内部で中央回転子１４を前記中間回転子１８と同方向に連続回転させることができる。【００６０】  そして、外側固定子３６の各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂに対し、通電する各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂを切り換える方法を採用した場合においては、図１５ａの構成説明図のように、例えば、前記中間回転子１８外側に発生した回転磁界におけるＮ極をホール素子Ｈの位置センサで検出すると、その検出した電気信号を元に半導体等によって構成する電子回路の判断により、回転磁界のＮ極位置より進み側に位置する外側固定子３６の外側固定子用電機子３９ａに対し電流を流し磁極をＳ極に励磁し、中間回転子１８のＮ極を吸引して中間回転子１８を回転させる。
次に、図１５ｂのように、回転磁界のＮ極がホール素子Ｈを通過すると外側固定子用電機子３９ａは無励磁となり、中間回転子１８は慣性力で回転を続ける。
そして、図１５ｃのように、中間回転子１８のＳ極がホール素子Ｈに近づくと、今度は外側固定子用電機子３９ａより進み側に位置する外側固定子用電機子３９ｂに対し電流を流し磁極をＳ極に励磁し中間回転子１８のＮ極を吸引して中間回転子１８を回転させる。
さらに、回転磁界のＳ磁がホール素子Ｈを通過すると外側固定子用電機子３９ｂは無励磁となり、中間回転子１８は慣性力で回転を続け、上述した作動を順次繰り返し行うことによって、結果的に中間回転子１８は連続的に回転し続ける。
上述したように、通電する各外側固定子用電機子を順次切り換えて吸引作用を繰り返し行なうことで、中央回転子を組み込んだ中間回転子が回転し、結果的に中央・中間内転形モータ１ａは、中央回転子が中間回転子内で回転したことによって得る回転速度−トルク特性と、中間回転子が外側固定子回転子内で回転したことによって得る回転速度−トルク特性の総和が回転速度−トルク特性として得られることになる。【００６１】  また、外側固定子の各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、…に対し、各外側固定子用電機子に流す直流電流の向きを切り換える方法を採用した場合においては、例えば、中間回転子１８に発生した回転磁界の内、中間回転子１８外側に発生した回転磁界のＮ極位置を検出または推定し、前記回転磁界のＮ極位置より進み側に位置している外側固定子用電機子３９ａに対し、前記中間回転子１８外側に発生した回転磁界のＮ極を吸引するＳ極が発生する方向に前記モータ駆動制御装置４１から直流電流を流して励磁し、中央回転子１４を組み込んだ中間回転子１８を吸引して中央回転子１４と同方向に回転させ、さらに、前記回転磁界のＮ極が外側固定子用電機子３９ａと同位置又は進み側に位置したとき、電流の流れる方向の切り換えを行い、中間回転子１８外側に発生した回転磁界のＮ極に反発するＮ極に励磁することにより、中央回転子１４を組み込んだ中間回転子１８を反発させ中央回転子１４と同方向にさらに勢いよく回転させる。
上述したように、外側固定子の外側固定子用電機子に流す電流方向を切り換えることで、中央回転子を組み込んだ中間回転子が連続回転し、結果的に中央・中間内転形モータ１ａは、中央回転子が中間回転子内で回転したことによって得る回転速度−トルク特性と、中間回転子が外側固定子回転子内で回転したことによって得る回転速度−トルク特性の総和が回転速度−トルク特性として得られることになる。【００６２】  さらに、外側固定子３６の各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、…に対し、各外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給方法では、外側固定子３６の各外側固定子用電機子３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、…に対して、前記中間回転子１８の回転磁界遠度よりさらに高い回転磁界速度が発生する交流を供給することにより、中央回転子１４を組み込んだ中間回転子１８をさらに高い回転速度で中央回転子１４と同方向にさらに高い回転遠度で同期回転させる。
上述したように、外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給を行なうことで、中央回転子を組み込んだ中間回転子が連続回転し、結果的に中央・中間内転形モータ１ａは、中央回転子が中間回転子内で回転したことによって得る回転速度−トルク特性と、中間回転子が外側固定子回転子内で回転したことによって得る回転速度−トルク特性の総和が回転速度−トルク特性として得られることになる。
また、モータ負荷が遇大となった場合に発生する脱調現象では、本モータにおける最大位相角は、中央回転子と中間回転子間の最大位相角と中間回転子と外側固定子間の最大位相角の総和から成り立つため脱調現象に至るまでの位相角が大きく、モータが停止しにくい等の利点がある。【００６３】  以上説明したように、請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータの構成に加え、外側固定子と中空円筒体構造の中間回転子にそれぞれ電機子を採用し、中央回転子に回転子鉄心の周方向に異なる極の永久磁石を採用して配置固定した請求項２に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ａは、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、さらに、前記中間回転子内部で中央回転子を中間回転子と同方向に回転させることにより、外側固定子と中間回転子間の回転速度−トルク特性と中間回転子と中央回転子間の回転速度−トルク特性の総和が回転速度−トルク特性として得られることになる。
そして、外側固定子と中間回転子間及び中間回転子と中央回転子間の各回転速度−トルク特性はそれぞれ電機子を各種制御方法により可変することにより、回転速度−トルク特性の設定の自由度を高められる。【００６４】  尚、上述した作動原理では、中間回転子１８に回転磁界を発生させ、回転磁界による磁極と中央回転子１４に固定した永久磁石の磁極間で吸引・反発を繰り返し行って中央回転子１４を連続回転させ、さらに、外側固定子の各電機子に対し、通電する外側固定子用電機子を切り換える方法や、外側固定子用電機子に流す電流方向を切り換える方法、外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給方法等より選択した給電方法を同時に実行し、結果的に、外側固定子３６内部で中間回転子１８を回転させ、中間回転子１８内部で中央回転子１４を前記中間回転子１８と同方向に連続回転させていたが、中間回転子１８の各電機子に直流電源を給電する方法も考えられ、図１５ａ、図１５ｂ、図１５ｃにおける中間回転子１８を中央回転子に置き換えるとともに、外側固定子３６の外側固定子用電機子３９ａを中間回転子に置き換え、さらに前記中間回転子に、中央回転子の永久磁石の位置を検出するホール素子Ｈと前記ホール素子Ｈで検出した信号を受け電機子に電流を流す半導体等によって構成する電子回路を配置固定することにより、中間回転子内で中央回転子を回転させることができる。
さらに、前記中間回転子を回転させるため、外側固定子の各電機子前方に前記中間回転子の電機子が発生する磁極を検出するホール素子Ｈを配置固定し、中間回転子用電機子の磁極を検出したとき、検出したホール素子Ｈ後方の電機子に対し、検出した磁極を吸引する磁極を発生させる方向に電流を流して励磁し中間回転子を回転させ、前述した作用を繰り返し行うことによって中間回転子を連続回転させることができる。
この直流電源を中間回転子に給電する場合には、中間回転子の回転軸にプラス用スリップリングとマイナス用スリップリングを固定し、さらに、前記プラス用スリップリングとマイナス用スリップリングに対応するプラス用ブラシとマイナス用ブラシを外側固定子に配置固定する。【００６５】  また、外側固定子と中間回転子間に、前記中間回転子の回転運動を抑止する機械式や電気式等の制動装置を取り付けておくと、無負荷や低負荷時等、特にモータに高回転・高トルクを必要としない運転状態と判断した時、前記制動装置を作動させるとともに中間回転子の各電機子に対しては引き続き給電を行い、中間回転子を制動・停止に至らせ、中間回転子内部で中央回転子のみを回転させる駆動制御方法も考えられる。
また、制動装置によって中間回転子本体の回転を制動・停止させる時には、外側固定子への給電も連動して停止させる。【００６６】  本発明に係る中央・中間内転形モータは、回転速度−トルク特性を広い範囲で任意に設定することができるため、ハイブリッド式自動車や電気式自転車または電気式自動車等の駆動力源としての採用も充分に考えられる。
ハイブリッド式自動車に採用した場合においては、エンジン始動時や加速アシスト時においてモータ制御を行い、低速回転時のトルク出力を大きく設定すると、短時間で始動し、また、加遠時間を短縮でき、さらにモータ制御を高速回転型に設定すると、高速回転を得られる他に、高速回転する出力軸を減速することにより高いトルクを確保でき、結果的に自動車燃費の向上を図ることができる。
そして、減速時においては、モータは発電機としても機能するため、外側固定子の電機子巻線に対しては、給電回路側からレギュレータを介してバッテリー側に結線する充電回路側へ切り換え、また、中間回転子の各電機子に対し継続して給電を行って回転を持続させると、回転する中間回転子の中間回転子用電機子外側に発生した磁極が外側固定子の外側固定子用電機子巻線に誘導電流を発生させ、充電回路側のレギュレータで交流を直流に整流し電圧を調整した上、バッテリー側に充電される。
さらに、自動車減速時においては、中間回転子の各中間回転子用電機子に対し継続して行う給電量を制御することによって発電量を調節でき、また、給電量を設定した範囲内において最大にすると補助ブレーキとしても作用する。【００６７】  また、本発明に係る中央・中間内転形モータは、モータの構造上、モータの放射方向に大きくなるが薄形化が可能であり、原動機と変速機間にモータを配置するパラレル方式や遊星ギヤ利用方式のハイブリッド式自動車には適している。
以上・中央回転子に永久磁石を、中間回転子と外側固定子にそれぞれ電機子を採用した請求項２に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ａの構造や構成・動作原理について説明した。【００６８】  次に、請求項３に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ｂの構造や構成と作動原理について説明する。
本実施例では、外側固定子４８及び中空円筒体構造の中間回転子４９に電機子をそれぞれ採用するとともに、中央回転子５０においては回転子鉄心５１の回転軸５２方向に金属導体棒５３、５３、５３、…を収納し、前記金属導体棒の両端を短絡環５４ａ及び５４ｂで固定したかご形構造を採用している。
中間回転子の電機子に発生した回転磁界でかご形構造の中央回転子を前記回転磁界と同方向に発生する電磁力で誘導回転させる。
また、前記外側固定子４８と中間回転子４９においては、前述した請求項２に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ａの外側固定子３６と中間回転子１８と同様な構造を採用するとともに、機能においても同様な動作原理に基づいて、前記外側固定子の各外側固定子用電機子巻線に対し、通電する外側固定子用電機子を切り換える方法や、外側固定子用電機子に流す電流方向を切り換える方法、外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給方法等から、中間回転子を外側固定子内部で前記中間回転子に発生した回転磁界と同方向に回転させ、結果的に、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、さらに、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に連続回転させている。
よって、前記外側固定子４８と中間回転子４９においては、図１６では省略されている。【００６９】  そして、導体を採用した前記中央回転子５０の構造においては、従来のかご形誘導モータにおける回転子と同様に、図１６のように、中央に回転軸５２を固定した回転子鉄心５１における外周面５５に設けた各凹部に、銅やアルミニュウム製の金属導体棒５３，５３，５３，…を前記回転軸５２と同方向に配置するとともに、両側から短絡環５４ａ及び５４ｂで前記金属導体棒５３，５３，５３，…が固定されている。
また、前述した鋼やアルミニュウム製の金属導体棒に変え、導線をコイル状に巻いた巻線形回転子の採用も考えられる。【００７０】  さらに、従来のリラクタンス型モータのように、かご形中央回転子の表面に突極部と凹極部を設け、かご形誘導モータとして始動し、同期速度近くまで回転させ、磁気抵抗が少ない突極部が強く磁化され磁極として働き、同期モータとして回転させる中央回転子の採用も考えられる。【００７１】  外側固定子と中空円筒体構造の中間回転子の構造においては，前述した請求項２に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ａの外側固定子及び中間回転子の構造と同様な構造を採用している。【００７２】  作動原理については、かご形構造の中央回転子と中間回転子間では、中間回転子の中間回転子用電機子に発生した回転磁界でかご形構造の中央回転子にフレミングの右手の法則により渦電流が発生し、回転磁界とかご形構造の中央回転子に流れる渦電流によって、フレミングの左手の法則により電磁力が発生し、かご形構造の中央回転子が中間回転子に発生した回転磁界と同方向に連続回転させている。
この時、中間回転子の各中間回転子用電機子に対しては、三相交流を給電するか単相交流を主巻線と補助巻線を用いて二相交流にし回転磁界を作る方法が考えられ、そして、中間回転子と外側固定子間では、中間回転子の中間回転子用電棒子に発生した回転磁界に対し、通電する外側固定子用電機子を切り換える方法や、外側固定子用電機子に流す電流方向を切り換える方法、さらに、外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給方法等により、中間回転子を外側固定子内部で前記中間回転子に発生した回転磁界と同方向に連続回転させている。
また、中間回転子と外側固定子間の作動原理に関しては、前述した請求項２に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ａの場合の説明に則る。
そして、結果的に、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、中間回転子内部で中央回転子を前記申間回転子と同方向に連続回転させている。【００７３】  次に、請求項４に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ｃの構造や構成・作動原理について説明する。
図１７は請求項４に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ｃの構造や構成に関する回転軸方向の説明断面図で、本実施例では、外側固定子と中央回転子に電機子を採用し配置固定し、中間回転子に周方向に異なる極の永久磁石を配置し固定している。
そして、外側固定子と中央回転子の各電機子においては、電機子に交流電源を供給する揚合は分布巻と集中巻から選択採用し、電機子に直流電源を供給する場合は鉄心に導線を角形に巻いた方形巻を採用している。【００７４】  外側固定子５７には、各鉄心５８、５８，５８、…に電機子巻線５９を巻回した各外側固定子用電機子６０、６０、６０、…が配置固定され、さらに、中央回転子６１の各鉄心６２、６２、６２、…に巻回した各電機子巻線６３、６３、６３、…に直流電源を供給するため、モータ駆動制御装置６４における中央回転子の中央回転子用電機子用出力部６５に結線するプラス用ブラシＡとマイナス用ブラシＢが絶縁状態で配置固定されている。【００７５】  中空円筒体構造の中間回転子６６には、周方向に異なる極の永久磁石６７Ｎ及び６７Ｓが、モータ放射方向の外側と内側それぞれに磁力を発生する位置に配置固定されている。
そして、外側固定子５７に配置固定した前記プラス用ブラシＡと接触するプラス用スリップリング６８ａと、前記マイナス用ブラシＢと接触するマイナス用スリップリング６８ｂをそれぞれ絶縁状態で回転軸横側に配置固定し、さらに、前記プラス用スリップリング６８ａと結線し中央回転子６１の回転軸６９に固定された整流子５６に順次接触し給電するプラス用ブラシＣと、前記マイナス用スリップリング６８ｂと結線し整流子５６に順次接触し給電するマイナス用ブラシＤが中央回転子６１に固定した整流子５６を相対す位置で挟んで接触する位置に絶縁状態で配置固定されている。【００７６】  そして、中央回転子６１には、各鉄心６２、６２、６２、…に各電機子巻線６３、６３、６３、…を巻回した各中央回転子用電機子７０，７０，７０、…と、前記各電機子巻線６３、６３、６３、…に結線する整流子５６が回転軸６９に配置固定されている。【００７７】  作動原理においては、中空円筒体構造の中間回転子と中央回転子間では、従来の永久磁石型直流モータと同様な回転原理で、中央回転子を中空円筒体構造の中間回転子内部で回転させている。
中央回転子６１における各電機子巻線６３、６３、６３、…への直流電源の給電方法は、外側固定子５７に固定したプラス用ブラシＡとマイナス用ブラシＢから、それぞれ中間回転子６６に固定され、前記プラス用ブラシＡと接触するプラス用スリップリング６８ａとマイナス用ブラシＢと接触するマイナス用スリップリング６８ｂを介し、さらに中間回転子６６に固定され、前記プラス用スリップリング６８ａと結線するプラス用ブラシＣとマイナス用スリップリング６８ｂと結線するマイナス用ブラシＤより、中央回転子６１の回転軸６９に固定された各整流子に伝え、前期各整流子と結線する中央回転子６１における各電機子巻線６３、６３、６３、…に直流電源を給電している。
そして、中央回転子６１に固定した各整流子は、中央回転子が回転することによって直流電流の流れの切り換えを行い、中央回転子の各中央回転子用電機子７０、７０、７０、…と中間回転子６６に配置固定した異極の永久磁石６７Ｎ及び６７Ｓ間が吸引・反発を繰り返し、中央回転子６１が中空円筒体構造の中間回転子６６内部を連続回転している。【００７８】  また、中空円筒体構造の中間回転子６６と外側固定子５７間では、中間回転子の永久磁石に対して、外側固定子における各外側固定子用電機子への通電を切り換える方法や、外側固定子用電機子に流す電流方向を切り換える方法、さらに、外側固定子用電機子の磁束方向を変える電流の供給方法等により、中間回転子を外側固定子内部で前記中間回転子に発生した回転磁界と同方向に回転させている。
作動原理に関しては、前述した請求項２に記載の発明に係る中央・中間回転形モータ１ａでは、中間回転子に発生した回転磁界に対して上述した各方法で中間回転子を連続回転させていたが、請求項４に記載の発明に係る申央・中間内転形モータ１ｃでは、中間回転子６４の周方向に配置・固定した異なる極の永久磁石６７Ｎ及び６７Ｓに対し、上述した各方法を用いて、外側固定子内部で中間回転子を中央回転子と同方向に連続回転させる。
結果的に、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に連続回転させている。
以上、請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１から請求項４に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ｃまで構造や構成・作動原理についてそれぞれ説明した。【００７９】  次に、前述した請求項２及び請求項３に記載の発明に係る中央・中間内転形モータにおける中空円筒体構造の中間回転子において、構造が異なる他の中空円筒体構造の中間回転子における実施例を説明する。
図１８は構造が異なる他の中空円筒体構造の中間回転子７１における実施例で、一方側面蓋７２ａと他方側面蓋７２ｂ間に各中間回転子用電機子７３、７３、７３、…用の各鉄心７４、７４、７４、…を絶縁状態で挟んで配置し，電機子巻線７５を巻回して前記各鉄心７４、７４、７４…と一方側面蓋７２ａ及び他方側面蓋７２ｂを固定し一体化した。鉄心には前述した各実施例と同様な横向きＨ字型形状の鉄心やＴ字型形状の鉄心を採用している。【００８０】  そして、図１９のように、前記中間回転子７１の一方側面蓋７２ａは、回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’の同心上を回転する回転軸部７６ａと放射方向にＴ字型の各鉄心支持部７７ａとを一体成形で製造しておき、そして、前記他方側面蓋７２ｂにおいては、中央回転子を中間回転子内部に配置するため、中央に中央回転子７８が貫通する開口部７９を設けるとともに放射方向にＴ字型の各鉄心支持部７７ｂを一体に成形した外側蓋部分８０と、回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’と同心上を回転する回転軸部７６ｂを有す内側蓋部分８１とに分割して製造しておく。【００８１】  組み立ては、一方側面蓋７２ａにおける各鉄心支持部７７ａと他方側面蓋７２ｂの外側蓋部分８０における各鉄心支持部７７ｂ間に各中間回転子用電機子用の各鉄心７４、７４，７４、…を絶縁状態で挟み電機子巻線７５を巻回して固定し一体化する。
さらに、中央回転子７８を外側蓋部分８０に設けた開口部７９を貫通させ中空円筒体構造の中間回転子内部に配置した後、外側蓋部分８０に設けた開口部７９に回転軸部７６ｂを有す内側蓋部分８１を螺嵌や嵌合等によって中空円筒体構造の中間回転子に組み付ける。【００８２】  また、前記一方側面蓋７２ａの回転軸部７６ａ横側か、他方側面蓋７２ｂにおける内側蓋部分８１の回転軸部７６ｂ横側のいずれか一方に、各電機子巻線７５、７５、７５、…と結線する各スリップリング８２ａ、８２ｂ、８２ｃが配置固定されている。【００８３】  そして、前記中間回転子７１を外側固定子の円筒状の内部にスライドさせて組み込めるように、中間回転子における一方側面蓋７２ａ及び他方側面蓋７２ｂのいずれか一方か又は両方の側面蓋の最大外径寸法が、前記一方側面蓋７２ａ及び他方側面蓋７２ｂに固定された後の各電機子７３，７３，７３、…における各鉄心７４，７４，７４、…の外側円弧で構成する外周面、すなわち、完成時における中間回転子７１の外周面８３径と同一か又は同一寸法以下に設定されている。【００８４】  図２０は、構造が異なる他の中空円筒体構造の中間回転子９２における実施例で、各中間回転子用電機子８４、８４、８４、…の鉄心１９ｅには鉄系焼結金属型を採用し、前記鉄心１９ｅにおいては、図２０ａ及び図２０ｂのように、予め、鉄心の回転軸方向両端部に結合部８５ａ及び８５ｂを一体形状に成型して焼結し、さらに、電機子巻線８６を巻回した中間回転子用電機子８４、８４、８４、…を制作しておく。
そして、前記鉄心１９ｅと一方側面蓋８７ａ及び他方側面蓋８７ｂを強固に固定するために、一方側面蓋８７ａの支持部８８ａに、前記結合部付鉄心１９ｅ一方の結合部８５ａ及び８５ｂを嵌合して固定する円形の溝８９ａが中心軸線Ａ−Ａ’と同心上に設けられ、また、他方側面蓋８７ｂの支持部８８ｂに、前記結合部付鉄心１９ｅ他方の結合部８５ａ及び８５ｂを嵌合して固定する円形の溝８９ｂが中心軸線Ａ−Ａ’と同心上に設けられ、さらに、前記一方側面蓋８７ａには、回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’と同心上を回転する回転軸９０ａが、また、前記他方側面蓋８７ｂには、回転中心となる中心軸線Ａ−Ａ’と同心上を回転する回転軸９０ｂが設けられている。【００８５】  組み立ては、中間回転子用電機子における各結合部付鉄心１９ｅ一方の結合部８５ａ及び８５ｂと一方側面蓋８７ａの支持部８８ａに設けた円形の溝８９ａを嵌合して固定し、中央回転子を円筒状に配列された中間回転子用電機子内部に配置した後、各結合部付鉄心１９ｅ他方の結合部８５ａ及び８５ｂと他方側面蓋８７ｂの支持部８８ｂに設けた円形の溝８９ｂを嵌合して固定し中空円筒体構造の中間回転子に一体化する。【００８６】  また、各中間回転子用電機子における結合部付鉄心１９ｅ両端部の二枚の結合部８５ａ及び８５ｂは、一方側面蓋８７ａ及び他方側面蓋８７ｂに設けた各円形の溝８９ａ及び８９ｂと嵌合して固定されたとき、各中間回転子用電機子８４、８４、８４、…が各円形の溝８９ａ及び８９ｂ内の定位置で強固に固定されるように、中間回転子９２に配置する総中間回転子用電機子数で嵌合する円形の溝８９ａ及び８９ｂ空間内を放射方向に分割し、その分割した各空間部分に、結合部付鉄心１９ｅ両端部の二枚の結合部８５ａ及び８５ｂが互いに隣接する他の結合部８５ａ及び８５ｂ両端部と密接して嵌合する型状や寸法に設定されている。【００８７】  さらに、前述した実施例に加え、各中間回転子用電機子８４、８４、８４、…を挟んで一方側面蓋８７ａ及び他方側面蓋８７ｂ間を通しボルトとナットで固定し、さらに強固に一体化した中空円筒体構造の中間回転子の実施例や、また、結合部付鉄心１９ｅ一方の結合部８５ａと一方側面蓋８７ａ間及び結合部付鉄心１９ｅ他方の結合部８５ａと他方側面蓋８７ｂ間をボルトや螺子等で固定し、さらに強固に一体化した中空円筒体構造の中間回転子の実施例も考えられる。【００８８】  そして、前記一方側面蓋８７ａの回転９０ａ横側か、他方側面蓋８７ｂの回転軸９０ｂ横側のいずれか一方に、前記各中間回転子用電機子８４、８４、８４、…と結線する各スリップリング９３ａ、９３ｂ、９３ｃが固定されている。【００８９】  以上、請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータを基本に、電機子・導体・永久磁石よりいずれかを選択し組み合わせ、外側固定子内部で中間回転子を回転させ、中間回転子内部で中央回転子を前記中間回転子と同方向に回転させる請求項２，３，４に記載の発明に係る中央・中間内転形モータの各実施例、また、他の構造から成る請求項５に記載の発明に係る中間回転子の実施例を説明した。【００９０】  尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種種の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】  請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１の形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図２】  請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１において、回転軸及び軸受け部における他の一実施の形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図３】  請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１において、回転軸及び軸受け部における他の一実施の形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図４】  請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１において、回転軸及び軸受け部における他の一実施の形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図５】  請求項１に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１において、回転軸及び軸受け部における他の一実施の形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図６】  請求項２に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ａの形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図７】  平面形状が横向きＨ字型を示す積層鉄心の平面外観図である。
【図８】  平面形状がＴ字型を示す積層鉄心の平面外観図である。
【図９】  断面形状がＨ字型を示す鉄系焼結金属型鉄心の断面図である。
【図１０】  断面形状がＴ字型を示す鉄系焼結金属型鉄心の断面図である。
【図１１】  Ｔ字型形状の積層型鉄心１９ｂと、Ｔ字型形状の鉄系焼結金属型鉄心１９ｄの外形を示す説明平面図である。
【図１２】  横向きＨ字型形状の積層型鉄心１９ａと、前記積層型鉄心１９ａの回転軸方向両端部に結合仲介部２７ａを定位置に配置し合わせた場合の配置位置関係を示す外観斜視図である。
【図１３】  横向きＨ字型形状の積層型鉄心１９ａ及び横向きＨ字型形状の鉄系焼結金属型鉄心１９ｃの外形を示す説明平面図である。
【図１４】  両側面蓋の支持部に設けた各貫通孔の配置位置関係を示す内側から見た説明外観図である。
2007185003.tif 000003
【図１６】  請求項３に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ｂの形態を示す外観斜視図である。
【図１７】  請求項４に記載の発明に係る中央・中間内転形モータ１ｃの形態を示す回転軸方向の説明断面図である。
【図１８】  構造や構成が異なる中間回転子の他の一実施例を示す説明断面図である。
【図１９】  図１８における他の中間回転子の一方側面蓋及び他方側面蓋７の構成を示す外観斜視図である。
【図２０】  構造や構成が異なる中間回転子の他の一実施例を示す説明断面図である。
【図２０ａ】  図２０における他の中間回転子の中間回転子用電機子の回転軸と直角方向の外観図である。
【図２０ｂ】  図２０における他の中間回転子の中間回転子用電機子の回転軸方向の外観図である。
【符号の説明】
【００９２】１、１ａ、１ｂ、１ｃ      中央・中間内転形モータ
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３６、４８、５７      外側固定子
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、２３ａ、２３ｂ、７６ａ、７６ｂ、９０ａ、９０ｂ      中間回転子の回転軸
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、１８、４９、６６、７１、９２      中間回転子
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、１７、５２、６９      中央回転子の回転軸
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１４、５０、６１、７８、９１      中央回転子
１１ａ、１１ｃ、１１ｆ、１１ｇ、１１ｉ、２４ａ、７２ａ、８７ａ      中間回転子の一方側面蓋
１１ｂ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｈ、２４ｂ、７２ｂ      中間回転子の他方側面蓋
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、４７ａ、４７ｂ      中間回転子の軸受け部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、４６ａ、４６ｂ      中央回転子の軸受け部
１５、５１、６２      中央回転子鉄心
１６ａ、１６ｂ      中央回転子の永久磁石
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、７４、１９ｅ      中間回転子鉄心
２０、３８、５９、６３、７５、８６      電機子巻線
２１、７３，８４      中間回転子用電機子
２２ａ、２２ｂ      中間回転子用電機子の支持部
２７、２７ａ      結合仲介部
２８      台座部
２９ａ、２９ｂ      連結部
３０ａ、３０ｂ      突起部
３１      肩台部
３２、３３      貫通孔
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、６８ａ、６８ｂ、８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、９３ａ、９３ｂ、９３ｃ      スリップリング
３７、５８      外側固定子鉄心
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、６０      外側固定子用電機子
４０      継鉄
４１、６４      モータ駆動制御装置
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ      外側固定子に固定されたスリップリング３５ａ、３５ｂ、３５ｃに対応する各ブラシ
４５ａ      外側固定子の一方側面蓋
４５ｂ      外側固定子の他方側面蓋
５３      金属導体棒
５４ａ、５４ｂ      短絡環
６７Ｎ、６７Ｓ      中間回転子の永久磁石
７０      中央回転子電機子
８５ａ、８５ｂ      結合部
８９ａ、８９ｂ      円形の溝
【図１】
2007185003.tif 000004
【図２】
2007185003.tif 000005
【図３】
2007185003.tif 000006
【図４】
2007185003.tif 000007
【図５】
2007185003.tif 000008
【図６】
2007185003.tif 000009
【図７】
2007185003.tif 000010
【図８】
2007185003.tif 000011
【図９】
2007185003.tif 000012
【図１０】
2007185003.tif 000013
【図１１】
2007185003.tif 000014
【図１２】
2007185003.tif 000015
【図１３】
2007185003.tif 000016
【図１４】
2007185003.tif 000017
【図１５ａ】
2007185003.tif 000018
【図１５ｂ】
2007185003.tif 000019
【図１５ｃ】
2007185003.tif 000020
【図１６】
2007185003.tif 000021
【図１７】
2007185003.tif 000022
【図１８】
2007185003.tif 000023
【図１９】
2007185003.tif 000024
【図２０】
2007185003.tif 000025
【図２０ａ】
2007185003.tif 000026
【図２０ｂ】
2007185003.tif 000027