(57)【要約】      （修正有）【課題】減速させることなく歯車伝達により各回転軸のトルクの合成を行うこと、および、増速回転比に正比例する逆向きトルクを軽減する。【解決手段】永久磁石と歯車機構とを組み合わせることにより、多軸トルクの合成を行う。また、遊星歯車機構を利用して電機子反作用によって生じたトルクによって逆向きトルクを打ち消すように発電をさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットレスの環状鉄芯コアに、整列巻きしたトロイダルコイルが偶数個全周囲に等間隔で巻かれ、かつ、巻き線両端を全て直列に結線した全周同一方向巻きの閉鎖コイルの偶数等間隔の各結線部位が電力入力の入力端子である電機子ステーターを使用するモーターにおいて、電機子ステーター内側に一つの二極インナーマグネットローターがあり、電機子ステーター外側に一つ以上の二極マグネットローターがあり、電機子ステーター内側の二極インナーマグネットローターと外側の二極マグネットローターとが逆回転方向に同じ回転数比の外歯歯車によって噛み合い連結し、または逆回転方向に同じ回転数比の磁気カップリングで連動し、二極インナーマグネットローターの回転軸に直交する磁石磁界の磁極に対して回転方向に回転角を持つ範囲の中にある電機子ステーターの入力端子の一つとその１８０度対角にある入力端子とに、直流電圧を二極インナーマグネットローターの回転に同期させて順次回転方向に途切れることなく負荷し、直流により電機子ステーターに１８０度対角で二極の回転磁界を作り回転させることを特徴とする多軸ギアドモーターおよびこれを用いた装置。
【請求項２】
遊星歯車機構の太陽歯車を固定歯車にして、それに噛み合う遊星歯車を一つ以上設け、その遊星歯車にマグネットローターが一体として設けてあり、遊星歯車キャリアにマグネットローターの磁極に対向するコイルが設けられ、かつそのコイルは遊星歯車の自転軸が描く公転軌道の外側に遊星歯車キャリアに固定配置され、遊星歯車キャリアを回転させることで遊星歯車に設けたマグネットローターを回転させてコイルに起電力を生じさせる発電機およびこれを用いた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、歯車伝達機構と直流多軸モーターの組み合わせ機能と、遊星歯車機構を利用した発電機に関し、さらに詳しくは多軸モーターの形状と歯車機構とを組み合わせることによる多軸トルクのトルク合成方法、および遊星歯車機構を利用し電機子反作用による逆向きトルクを軽減させた発電機を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のギアドモーターと称する技術は、特許公開２００３−３１４６３４によって示されるように、モーターのトルクを増すため、回転軸とギア機構とを組み合わせることで回転数を可変させてモーターのトルクを調整することを目的としたモーターの回転速度を調整しトルク伝達を行う機構であるため、トルクを増やすには減速を余儀なくされていた。【０００３】  また、従来のギアドモーターに使用されるマグネットローター型のモーターは、電機子に対して一つのマグネットローターを同期回転させるものであって、自ずと回転軸は一軸であり、ローターの回転軸以外に回転軸を設ける場合、歯車伝達などの方法により、モーターの回転軸トルクを分散してトルク消費を行うものとなっていた。【０００４】  従来の遊星歯車を利用した発電機と称する技術は、特許公開２００５−２８７２１５によって示されるように、遊星歯車機構を増速機として利用したものであって、発電機の回転速度を増速して誘導起電圧を上げることを目的としているので、電流を流し誘導起電力を取り出した場合、発電機の回転負荷である電機子反作用による逆向きトルクは、増速回転比に正比例して増加するものとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明が解決しようとする課題の第一は、ＤＣモーターの軸出力を多軸出力にする最も適した構造と、それぞれの回転軸が自ら回転トルクを生じさせて、減速させることなく歯車伝達により各回転軸のトルクの合成を行うことである。【０００６】  従来のギアドモーターでは、歯車の減速比によってトルクを強くしているが、本発明では減速させることなく強いトルクを出力しようとするものである。【０００７】  本発明が解決しようとする課題の第二は、遊星歯車機構を利用した従来の発電機では解決されていない増速回転比に正比例する逆向きトルクの軽減である。【０００８】  この、逆向きトルクの軽減を、遊星歯車機構の遊星歯車に設けたマグネットローターの回転によって遊星歯車キャリアに設けた電機子コイルに誘導起電力を生じさせ、遊星歯車キャリアに生じさせた電機子反作用を利用して軽減させようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の第一は、スロットレスの環状鉄芯コアに、整列巻きしたトロイダルコイルが偶数個全周囲に等間隔で巻かれ、かつ、巻き線両端を全て直列に結線した全周同一方向巻きの閉鎖コイルの偶数等間隔の各結線部位が電力入力の入力端子である電機子ステーターを使用するモーターにおいて、電機子ステーター内側に一つの二極インナーマグネットローターがあり、電機子ステーター外側に一つ以上の二極マグネットローターがあり、電機子ステーター内側の二極インナーマグネットローターと外側の二極マグネットローターとが逆回転方向に同じ回転数比の外歯歯車によって噛み合い連結し、または逆回転方向に同じ回転数比の磁気カップリングで連動し、二極インナーマグネットローターの回転軸に直交する磁石磁界の磁極に対して回転方向に回転角を持つ範囲の中にある電機子ステーターの入力端子の一つとその１８０度対角にある入力端子とに、直流電圧を二極インナーマグネットローターの回転に同期させて順次回転方向に途切れることなく負荷し、直流により電機子ステーターに１８０度対角で二極の回転磁界を作り回転させることを特徴とする多軸ギアドモーターおよびこれを用いた装置である。【００１０】  本発明の第二は、遊星歯車機構の太陽歯車を固定歯車にして、それに噛み合う遊星歯車を一つ以上設け、その遊星歯車にマグネットローターが一体として設けてあり、遊星歯車キャリアにマグネットローターの磁極に対向するコイルが設けられ、かつそのコイルは遊星歯車の自転軸が描く公転軌道の外側に遊星歯車キャリアに固定配置され、遊星歯車キャリアを回転させることで遊星歯車に設けたマグネットローターを回転させてコイルに起電力を生じさせる発電機およびこれを用いた装置である。
【発明の効果】
【００１１】  本発明の第一の効果は、スロットレスの環状鉄芯からなる電機子ステーターに対して、内側の回転磁界を利用して回転させる一つの二極インナーマグネットローターと、電機子ステーターの外側の回転磁界を利用する複数の二極マグネットローターを設けることが可能な構造を提供したことである。【００１２】  この構造の場合、電機子ステーターによって生じさせた二極の回転磁界は、内側に設けた二極インナーマグネットローターおよび外側に設けた複数の二極マグネットローターに対して、各々回転トルクを生じさせることができる。【００１３】  各々の回転トルクを持ったマグネットローターは、電機子ステーター内側の回転方向と電機子ステーター外側の回転方向が逆向きであり、回転数は電機子ステーターの回転磁界に同期回転するので、内側のインナーマグネットローターと外側のマグネットローターは逆向きで同じ回転数を持つ。【００１４】  回転同期させた電機子ステーター内側にある二極インナーマグネットローターの回転軸と外側の複数のマグネットローターの回転軸とを、同じ大きさの同じ外歯歯車で逆回転伝達すると、各々の回転トルクが合成され、各々の回転軸は回転速度を減速させることなくトルク合成された力を出力する。【００１５】  本発明の第二の効果は、遊星歯車機構の太陽歯車を固定歯車にして、遊星歯車にマグネットローターを一体に設け、遊星歯車キャリアを回転させることで遊星歯車を自転させ、遊星歯車に一体に設けたマグネットローターを高速回転させながら遊星歯車キャリアと共に公転するマグネットローターにより、遊星歯車キャリアに設けられたコイルに誘導起電力を生じさせる発電機構造を提供したことである。【００１６】  この発電機構造では、遊星歯車は遊星歯車キャリアの回転に対して増速回転として機能し、遊星歯車に一体に設けたマグネットローターは高速回転する。【００１７】  遊星歯車キャリアの外周に位置し固定して設けたコイルは、マグネットローターの高速回転に対する電機子ステーターとして機能し発電を行い、その発電による電機子反作用のトルクを遊星歯車キャリアに生じさせる。【００１８】  この電機子反作用の方向は、遊星歯車キャリアの外周側で遊星歯車の公転方向に作用するので、電機子反作用の力は遊星歯車の回転方向と同じ方向であり、遊星歯車に加わるマグネットローターの逆向きトルクを相殺する公転方向の正のトルクとして働かせることで、誘導起電力による逆向きトルクの軽減を可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１９】  図１は、本発明の第一の多軸ギアドモーターの多軸回転の原理を示したものである。一例として電機子ステーター１には２００回巻きのトロイダルコイルが１２個設けられていて、各コイルは同一巻き方向であり、各コイルの結線部位が入力端子４になっていて、その内側に二極インナーマグネットローター２が設けられ、外側には二極マグネットローター３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃが設けられている。【００２０】  電機子ステーター１の入力端子４とその１８０度対角にある入力端子４Ａに直流電力が負荷されているとき、二極インナーマグネットローター２は電機子ステーター１が作る磁界に対して右回りの回転トルクを生じている。【００２１】  電機子ステーター１の外側に設けられた二極マグネットローター３，３Ａ、３Ｂ、３Ｃの各々のマグネットローターは、電機子ステーター１の外側の磁界に対して左回りの回転トルクを生じている。【００２２】  電機子ステーター１への直流電力の負荷は、二極インナーマグネットローター２の回転に同期させて、右回り方向にある入力端子へ順次通電位置を移動させて、二極の回転磁界をつくり回転トルクを生じさせている。【００２３】  この回転トルクの発生方法を、ブラシコミューテーターで行ってもよく、また回転位置検出センサーと電子リレーによって行ってもよい。【００２４】  図２は、二極インナーマグネットローター２と電機子ステーター１の外側に設けられている二極マグネットローター３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃとを、同じ回転数比の外歯歯車で連結させた図である。【００２５】  二極インナーマグネットローター２に設けられた外歯歯車５はプラネタリーギアの太陽歯車に相当し、二極マグネットローター３に設けられた外歯歯車６は遊星歯車に相当する。【００２６】  外歯歯車５が外歯歯車６と連結されているので、二極インナーマグネットローター２と二極マグネットローター３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃによって生じた回転トルクは、その回転数を変化させることなく合成される。【００２７】  一例として、図１の二極インナーマグネットローター２を単独で毎分５０００回転させた状態で、図２のように二極マグネットローター３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃを歯車連結させて同じ回転数でのトルク合成によるトルク増幅を生じた。
【実施例２】
【００２８】  本発明の第二のプラネタリーギアドダイナモは、一例として図６に示すように、遊星歯車機構によって構成される。太陽歯車１２は固定歯車で、遊星歯車１３にはマグネットローター１４が一体に設けられていて、遊星歯車の自転公転と同じ回転をマグネットローター１４が行う。【００２９】  遊星歯車キャリア７の回転軸８を外部より回転させることで、図４に示す遊星歯車キャリア７に一体に設けたコイル１０、１１，１０Ａ、１１Ａ、１０Ｂ、１１Ｂに、マグネットローター１４の回転により誘導起電力を生じさせる。【００３０】  回転軸８を右回転させると、遊星歯車キャリア７のシャフト９により遊星歯車１３を右方向に公転させるトルクが伝達され、遊星歯車１３およびマグネットローター１４は右回転の自転を行いながら右方向の公転を行う。【００３１】  一例として図６の場合、遊星歯車１３およびマグネットローター１４は、遊星歯車キャリア７が右方向に一回転するのに対して右方向に３回転する。【００３２】  コイル１０、１１は巻き方向を交互に変えて直列に結線し，同じく交互に巻き方向を変えて１０Ａ、１１Ａ、１０Ｂ、１１Ｂ全てを結線した固定子コイルとなっている。誘導起電力を出力させた時に生じる電機子反作用の方向はマグネットローター１４の回転方向と同じで右方向であり、遊星歯車キャリア７の回転方向の右回転とも同じ右方向である。【００３３】  誘導起電力の出力は、マグネットローター１４および遊星歯車１３に対して左方向の逆向きトルクを生じさせるが、遊星歯車キャリア７に一体に設けたコイル１０、１１，１０Ａ、１１Ａ、１０Ｂ、１１Ｂによる電機子反作用によって生じた右向きトルクによって逆向きトルクを打ち消すように発電をさせる。【００３４】  発電電力が大きくなればそれに正比例して逆向きトルクも増加するが、それを打ち消す正トルクも大きくなるので、この電機子反作用による逆向きトルクの軽減の比率は出力させる電力の大小に関わらず一定の比率で作用する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ギアドモーターの多軸回転の原理を示す図
【図２】ギアドモーターの歯車の連結を示す図
【図３】ギアドモーターの断面図
【図４】遊星歯車キャリアとコイルを示す図
【図５】プラネタリーギアドダイナモの断面図
【図６】プラネタリーギアドダイナモのギア構成を示す図
【符号の説明】
【００３６】  １・・・電機子ステーター
２・・・二極インナーマグネットローター
３・・・二極マグネットローター
３Ａ・・二極マグネットローター
３Ｂ・・二極マグネットローター
３Ｃ・・二極マグネットローター
４・・・入力端子
４Ａ・・入力端子
５・・・外歯歯車
６・・・外歯歯車
７・・・遊星歯車キャリア
８・・・回転軸
９・・・シャフト
１０・・コイル
１０Ａ・コイル
１０Ｂ・コイル
１１・・コイル
１１Ａ・コイル
１１Ｂ・コイル
１２・・太陽歯車
１３・・遊星歯車
１４・・マグネットローター
【図１】
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【図２】
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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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