JP2020167791A - モーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転速度を切り換えられるモーター装置を提供する。【解決手段】モーター装置はローターユニット、固定子ユニット、少なくとも１個のコイルユニット４、切換えスイッチユニット５を有し、固定子ユニットはローターユニットを相対して回転させ、少なくとも１個のコイルユニット４は固定子ユニットに巻き付く第一コイル４１及び第二コイル４２を有し、第一コイル４１の巻付き磁極数は第二コイル４２の巻付き磁極数より少なく、切換えスイッチユニット５は第一コイル４１及び第二コイル４２に電気的に連接し、制御を受けて第一コイル４１及び第二コイル４２が電気エネルギーを受け取るか、受け取らないかを個別に切り換え、異なる使用ニーズに基づき、切換えスイッチユニット５を制御し、第一コイル４１或いは第二コイル４２の使用を切換え選択でき、異なる回転速度に切り換えられるため、コストも制御可能な状況下で、回転速度調整の効果を達成できる。【選択図】図１

Description

本発明はモーター装置に関し、特に回転速度を切り換えられるモーター装置に関する。

従来のモーター装置（図示なし）は、ローターユニット、固定子ユニット、固定子ユニットに巻きつけて設置する３個のコイルユニット、及びコントロールユニットを有する。
コントロールユニットは、各コイルユニットの電源を制御し、これによりローターユニットは固定子ユニットに対して回転し、動力を提供する。

一般的な状況下で、自動車、空調装置、コンプレッサー等が使用するモーター装置は、起動時の負荷量は、運転時の負荷量より大きい。
よって、スムーズな起動のため、一般のモーター装置は、比較的高い出力パワー及び回転速度に設計されている。
しかし、モーター装置が運転を開始した後も、相同の出力パワー及び回転速度を提供し継続運転するため、エネルギー浪費を招いているばかりでなく、省エネが求められる時代のトレンドにもマッチしない。

上記の問題を解決するため、現在一部のモーター装置には、コンバーター変圧回路を設置し、各コイルユニットの交流電源の出力電圧の大きさ、或いは出力電流周波数を調整することで、モーター装置の出力パワー及び回転速度を変えている。
しかし、コンバーター変圧回路構造は複雑なため、設計及び製造コストが高い。

前記先行技術には、コンバーター変圧回路構造は複雑なため、設計及び製造コストが高いという欠点がある。

本発明は回転速度を簡単に変えられ、製造コストも高くないモーター装置に関する。

本発明によるモーター装置は、ローターユニット、固定子ユニット、少なくとも１個のコイルユニット、及び切換えスイッチユニットを有する。
該固定子ユニットは、該ローターユニットを相対して回転させる。
該少なくとも１個のコイルユニットは、固定子ユニットに巻き付く第一コイル及び第二コイルを有し、該第一コイルの巻付き磁極数は、該第二コイルの巻付き磁極数より少ない。
該切換えスイッチユニットは、該第一コイル及び該第二コイルに電気的に連接し、制御を受けて、該第一コイル及び該第二コイルが電気エネルギーを受け取るか、受け取らないかを個別に切り換えるため、

本発明の効果は、以下の通りである。
巻付き磁極数が異なる第一コイルと第二コイルを設置し、切換えスイッチユニットを組み合わせて設置するため、異なる使用ニーズに基づき、切換えスイッチユニットを制御し、第一コイル或いは第二コイルの使用を切換え選択でき、異なる回転速度に切換えるため、コストも制御可能な状況下で、回転速度調整の効果を達成できる。

本発明によるモーター装置の第一実施形態のブロックチャートである。 第一実施形態の不完全な模式図である。 第一実施形態の３個のコイルユニットの接線模式図である。 第一実施形態の３個のコイルユニットの接線模式図である。 第一実施形態のコイルユニット中の内の１個のコイルの模式図で、その作動原理を説明する。 第一実施形態の複数の第一コイル及び複数の第二コイルの巻線模式図である。 第一実施形態の複数の第一コイル及び複数の第二コイルの巻線模式図である。 第一実施形態の固定子ユニットの別種の形態を説明する模式図である。 第一実施形態の各コイルユニットの別種の巻線形態を説明する模式図である。 本発明によるモーター装置の第二実施形態のブロックチャートである。 第二実施形態の不完全な模式図である。 本発明によるモーター装置の第三実施形態のブロックチャートである。 第三実施形態の不完全な模式図である。 本発明によるモーター装置の第四実施形態のブロックチャートである。 第四実施形態の第一コイル及び第二コイルの固定子ユニットにおける巻線方式を説明する模式図である。 第四実施形態の第一コイル及び第二コイルの固定子ユニットにおける巻線方式を説明する模式図である。 本発明によるモーター装置の第五実施形態のブロックチャートである。 第五実施形態の第一コイル、第二コイルと第三コイルの固定子ユニットにおける巻線方式を説明する模式図である。 第五実施形態の第一コイル、第二コイルと第三コイルの固定子ユニットにおける巻線方式を説明する模式図である。 本発明によるモーター装置の第六実施形態のブロックチャートである。 第六実施形態の第一コイル、第二コイル、第三コイルと第四コイルの固定子ユニットにおける巻線方式を説明する模式図である。 第六実施形態の第一コイル、第二コイル、第三コイルと第四コイルの固定子ユニットにおける巻線方式を説明する模式図である。

（一実施形態）
図１及び図２に示す通り、本発明によるモーター装置の第一実施形態は、三相の電源９への電気的連接に適用され、ローターユニット２、固定子ユニット３、３個のコイルユニット４、切換えスイッチユニット５、コントロールユニット６を有する。

ローターユニット２は、自身の軸線を巡り回転する。

固定子ユニット３は、ローターユニット２を巡って設置され、しかもローターユニット２を相対して回転させ、複数の第一導線槽３１を有する。
本実施形態中において、各第一導線槽３１の数は３６個であるが、固定子ユニット３は、実際の必要に応じて異なる数の第一導線槽３１を有し、これに限定されない。

各コイルユニット４は、各第一導線槽３１に巻き付く第一コイル４１及び第二コイル４２を有する。
第一コイル４１の巻付き磁極数は、第二コイル４２の巻付き磁極数より少ない。
第一コイル４１の出力パワーは、第二コイル４２の出力パワーより大きい。
第一コイル４１の線径は、第二コイル４２の線径より大きい。
第一コイル４１のワインディング極距離（ｐｏｌｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ）は、第二コイル４２のワインディング極距離より大きい。
第一コイル４１の出力パワーは、好ましくは、モーター装置の表示パワーである。

図１、図３及び図４に示す通り、各コイルユニット４は、図３に示す通り、星形（或いはＹ形）接線を呈し、或いは図４に示す通り、三角形（Δ）接線を呈し、三相の電源９にそれぞれ電気的に連接する。

各コイルユニット４は、三相コイルで、しかも三相コイル間の相互に対応する巻付け設置方式は、当領域でよく知られた内容であるため、詳述しない。
しかも本発明の図２、８、１１、１３、１５、１８、２１中に示す巻きコイル数は、その巻線方式を説明するための例示に過ぎず、特定数の巻きコイル数を代表するものではない。

各第一コイル４１と各第二コイル４２は、好ましくは分布ワインディング（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｗｉｎｄｉｎｇｓ）方式を使用して、巻線（下記の第三コイル４３（図１１参照）を行う。
よって、それが巻き付けるコイル数は、対応する多数の第一導線槽３１中に均一に分布する。
しかし、明確に図示するため、図６、図７及び図９中では、各第一コイル４１と各第二コイル４２１は共に、その内の１個のコイルのみを図示し説明する。

図１及び図２に示す通り、切換えスイッチユニット５は、電源９、コントロールユニット６、各第一コイル４１及び各第二コイル４２に電気的に連接する。

コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１或いは各第二コイル４２を選択して切換え、電源９に電気的に連接する。
コントロールユニット６は、モーター装置起動、或いは第一出力ニーズ時には、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１を切換え選択し、電源９に電気的に連接する。
起動後、或いは第二出力ニーズ時には、切換えスイッチユニット５を制御し、各第二コイル４２を切換え選択し、電源９に電気的に連接する。
第一出力ニーズは比較的高いパワー出力で、しかも比較的高い回転速度が要求され、第二出力ニーズは比較的低いパワー出力で、しかも比較的低い回転速度が要求される。

図１、図２及び図５に示す通り、その原理は以下の通り説明される。
通常のモーター装置の出力パワー単位は馬力（ｈｏｒｓｅｐｏｗｅｒ、ｈｐと略）で、トルクと回転速度の乗である。

トルクの公式は以下の通りで、Ｔはトルク、Ｂは磁場、Ｉは電流、Ｌはコイル長さ、Ｄはコイル幅、Ｎはコイル数、θは磁場Ｂと電流Ｉの挟角である。
電流Ｉは、線径の乗に正比例し、しかもコイル数Ｎに関連する。

＜数１＞

公式１中により、同一のモーター装置中におけるいかが導き出される：
＜数2＞

モーター装置の同期回転速度の公式は以下の通りで、ｎ_ｓは同期回転速度で、ｆは電源９の周波数で、Ｐは極数（ｐｏｌｅｓ）である。
台湾では、電源９の周波数ｆは一般に６０Ｈｚである。

＜数３＞

ワインディング極距離公式は以下の通りである：
＜数４＞
ワインディング極距離＝槽数／磁極数

図２、図６及び図７に示す通り、本実施形態中において、固定子ユニット３の第一導線槽３１の槽数は、３６個で、各第一コイル４１、各第二コイル４２を巻き付ける磁極数は、それぞれ４極、１２極に設定される。
よって、公式３、４に基づき、各第一コイル４１、各第二コイル４２のワインディング極距離は、それぞれ図６及び図７に示す通り、９及び３である。
回転速度は、毎分１８００回転（Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ｓ）Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ、ｒｐｍと略）と６００回転で、好ましくは、各第一コイル４１と各第二コイル４２間の歯ピッチ（ｔｏｏｔｈ ｐｉｔｃｈ）は、各自１に設計するが、これに限定されない。

第一導線槽３１の数及び各第一コイル４１、各第二コイル４２を巻き付ける磁極数は共に、実際の必要に応じて設定し、これに限定されない。
例えば、図８及び図９に示す通り、固定子ユニット３は、２４個の第一導線槽３１を有し、しかも各第一コイル４１、各第二コイル４２を巻き付ける磁極数は、それぞれ４極、８極に設定される。
こうして、公式３、４に基づき、各第一コイル４１、各第二コイル４２のワインディング極距離は、それぞれ６及び３で、回転速度は、毎分１８００回転と９００回転である。
好ましくは、各第一コイル４１間の歯ピッチは２で、しかも各第二コイル４２間の歯ピッチは１に設計するが、これに限定されない。

図１及び図２に示す通り、本実施形態中において、各第一コイル４１、各第二コイル４２の出力パワーは、それぞれ２馬力及び１／４馬力に設計する。
各第一コイル４１と各第二コイル４２の巻き付き数は、本領域において通常の知識を有する者は、自ら公式１及び実際の必要に応じて調整できるため、ここでは詳述しない。

実際の使用時には、モーター装置が起動すると、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１（好ましくは、表示パワー）を切り換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
この時、各第一コイル４１の極数は４極で、しかも出力パワーは２馬力であるため、この時、モーター装置の回転速度は、毎分１８００回転で、しかも出力パワーは２馬力である。
モーター装置が起動され、設定負荷に達した後、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、各第二コイル４２を切換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
この時、各第二コイル４２の極数は１２極で、しかも出力パワーは１／４馬力であるため、この時、モーター装置の回転速度は毎分６００回転で、しかも出力パワーは１／４馬力である。

モーター装置の運転時に、負荷が変わり、より大きい出力パワー及び比較的高い回転速度が必要な（即ち第一出力ニーズ）時には、コントロールユニット６はさらに、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１を切り替え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
負荷が変わり、比較的小さい出力パワー及び比較的低い回転速度が必要な（即ち第二出力ニーズ）時には、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、各第二コイル４２に切り替え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。

第一出力ニーズ及び第二出力ニーズは、温度、圧力等設定に応じて設計できる。
例えば、モーター装置を空調装置に応用する時には、第一出力ニーズは、比較的大きい温度差設定に対応して設定され、第二出力ニーズは、比較的低い温度差設定に対応して設定される。
空調装置が運転を開始すると、この時、室温と設定温度との温度差は比較的大きいため、各第一コイル４１に切換え使用して運転する。
空調装置が一定時間運転し、室温と設定温度との温度差が一定値以下になった後には、各第二コイル４２に切換えて運転する。
こうして、異なる使用ニーズに応じて、対応して切換え出力することができる。

以上の説明を総合すると、本実施形態の長所は以下の通りまとめられる。
１．巻付き磁極数が異なる第一コイル４１と第二コイル４２を設置し、切換えスイッチユニット５を組み合わせて設置して制御し、第一コイル４１及び第二コイル４２が、電気エネルギーを受け取るか、受け取らないかを個別に切り換えるため、異なる使用ニーズに基づき、第一コイル４１或いは第二コイル４２を切換えて選択し使用し、異なる回転速度に切換え、こうしてコンバーター変圧回路を増設不要な状況下で、切換えスイッチユニット５をしようして簡易に切換えでき、各種の回転速度ニーズに応じて調整でき、従来の技術に比べ、本実施形態は、コストも制御可能な状況下で、回転速度調整の効果を達成できる。

２．第一コイル４１及び第二コイル４２のパワーを異なるように設計し、異なる使用ニーズに基づき、必要なパワーに切換え選択できるため、コストも制御可能な状況下で、達到節省エネルギーの効果。さらに、藉由在モーター装置運転が設定負荷に達すると、パワー及び回転速度が比較的低い各第二コイル４２に切り換え選択し、モーター装置の高速運転時に生じる磨耗を低下させるため、メンテナンスコストを引き下げる効果を備える。

３．線径が比較的小さい各第二コイル４２を、ローターユニット２から比較的近く設置するため、電流が比較的小さい各第二コイル４２とローターユニット２間の距離を縮めることができ、さらに優れた導磁効果を得ることができる。

図１０及び図１１は本発明によるモーター装置の第二実施形態である。
第二実施形態は、第一実施形態に類似する。
第二実施形態と第一実施形態の差異は、以下の通りである。

固定子ユニット３は、２４個の第一導線槽３１を有する。

各コイルユニット４は、各第一導線槽３１に巻き付く第三コイル４３をさらに有する。
第三コイル４３の巻付き磁極数は、第二コイル４２の巻付き磁極数より大きく、第三コイル４３の出力パワーは、第二コイル４２の出力パワーより小さい。
第三コイル４３の線径は、第二コイル４２の線径より小さく、第三コイル４３のワインディング極距離は、第二コイル４２のワインディング極距離より小さい。

各コイルユニット４中において、その巻いて設置する位置は、ローターユニット２から、近い方から遠い方へと順番に、第三コイル４３、第二コイル４２，及び第一コイル４１である。

本実施形態中において、固定子ユニット３の第一導線槽３１の槽数は２４個で、各第一コイル４１、各第二コイル４２、各第三コイル４３を巻き付ける磁極数は、それぞれ４極、８極、１２極に設定される。
よって、公式３、４に基づき、各第一コイル４１、各第二コイル４２、各第三コイル４３のワインディング極距離はそれぞれ６、３、及び２でし、それぞれ対応する回転速度は毎分１８００、９００、６００回転である。

本実施形態中において、各第一コイル４１、各第二コイル４２、各第三コイル４３の出力パワーはそれぞれ２馬力、１／２馬力及び１／４馬力に設計される。
各第一コイル４１、各第二コイル４２と各第三コイル４３の巻き付き数は、本領域において通常の知識を有する者は、自ら公式１及び実際の必要に応じて調整できるため、ここでは詳述しない。

実際の使用時には、コントロールユニット６は、モーター装置を起動するか、或いは第一出力ニーズである時、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１を切り換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
モーター装置に第二出力ニーズがある時には、切換えスイッチユニット５を制御し、各第二コイル４２を切換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
第三出力ニーズがある時には、切換えスイッチユニット５を制御し、各第三コイル４３を切り換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
第三出力ニーズは、第二出力ニーズに比べてパワー出力が低く、しかも回転速度のニーズも低い。

実際の使用時には、モーター装置が起動すると、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１を切り換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
モーター装置が起動され、設定負荷に達した後、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、各第二コイル４２を切換え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。

モーター装置の運転時に、負荷が変わり、より大きい出力パワー及び比較的高い回転速度が必要な（即ち第一出力ニーズ）時、コントロールユニット６はさらに、切換えスイッチユニット５を制御し、各第一コイル４１を切り替え選択し、それぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。
負荷が変わり、比較的小さい出力パワー及び比較的低い回転速度が必要な（即ち第二出力ニーズ或いは第三出力ニーズ）時には、コントロールユニット６は、ニーズに基づき、切換えスイッチユニット５を制御し、各第二コイル４２を切換え選択し、或いは各第三コイル４３はそれぞれ電源９の三相入力に電気的に連接する。

こうして、第二実施形態は、前記第一実施形態と相同の目的と効果を達成でき、しかも各第三コイル４３を増設したことで、第三出力ニーズを提供し、使用者は切換え選択でき、より優れた応用の弾力性を備える。

図１２及び図１３は本発明によるモーター装置の第三実施形態である。
第三実施形態は、第一実施形態に類似する。
第三実施形態と第一実施形態の差異は、以下の通りである。

モーター装置は単相モーターで、しかもコイルユニット４を有する。
コイルユニット４は、各第一導線槽３１に巻き付き、しかも起動を補助する補助コイル４４（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｗｉｎｄｉｎｇ）、或いは起動ワインディング（Ｓｔａｒｔ Ｗｉｎｄｉｎｇ）をさらに有する。
第一コイル４１と第二コイル４２は、メインコイル（ｍａｉｎ ｗｉｎｄｉｎｇ）として使用される。
補助コイル４４は、好ましくは、空間上の設置相位と対応する第一コイル４１との差は９０度で、さらに優れた起動制御効果を達成する。
単相モーター上に補助コイルを設置する方式は、本業界でよく知られた内容であるため、ここでは詳述しない。

実際の使用時には、モーター装置が起動すると、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、第一コイル４１と補助コイル４４を切り換え選択し、単相電源９に電気的に連接する。
モーター装置が起動し一定の程度に達すると（好ましくは回転速度が同期回転速度の７５％前後）、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、第一コイル４１だけを切り換え選択して、電源９に電気的に連接し、この時は、補助コイル４４は既に遮断される。
続いて、モーター装置が起動され、設定負荷に達した後、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、第二コイル４２を切り換え選択し、電源９に電気的に連接し、モーター装置の出力パワーを低下させ、及び回転速度を低下させる。

モーター装置の運転時に、負荷が変わり、より大きい出力パワー及び比較的高い回転速度が必要な（即ち第一出力ニーズ）時には、コントロールユニット６はさらに、切換えスイッチユニット５を制御し、第一コイル４１に切り換え選択を戻し、電源９に電気的に連接する。
負荷が変わり、比較的小さい出力パワー及び比較的低い回転速度が必要な（即ち第二出力ニーズ）時には、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、第二コイル４２に再度切り換え選択を戻し電源９に電気的に連接する。

こうして、第三実施形態は、前記第一実施形態と相同の目的と効果を達成でき、しかも単相のモーター装置に良好に応用される。

図１４、図１５及び図１６は本発明によるモーター装置の第四実施形態である。
第四実施形態は、第一実施形態に類似する。
第四実施形態と第一実施形態の差異は、以下の通りである。

モーター装置は、電池モジュール８への電気的連接に、さらに適用される。

固定子ユニット３は、複数の第二導線槽３２をさらに有する。
各第一導線槽３１の深さは、各第二導線槽３２の深さより大きく、各第一導線槽３１と各第二導線槽３２は、交差して取り囲んで設置され、好ましくは、両者は均一に間隔を開けて設置されるが、これに限定されない。

本実施形態中において、各第一導線槽３１の槽数は１８個で、各第二導線槽３２の槽数は１８個で、総数は３６個であるが、固定子ユニット３は、実際の必要に応じて、異なる数の各第一導線槽３１と各第二導線槽３２を有するが、これに限定されない。

各第一コイル４１は、各第一導線槽３１に巻き付く。
各第二コイル４２は、各第二導線槽３２に巻きつく。
各第一コイル４１の出力パワーは各第二コイル４２の出力パワーより大きく、各第一コイル４１の巻付き磁極数は、各第二コイル４２の巻付き磁極数より少なく、各第一コイル４１の線径は、各第二コイル４２の線径より大きい。

各第一導線槽３１、各第二導線槽３２の深さは、対応して設置される第一コイル４１、第二コイル４２の線径大きさとパワーの大きさに正比例し、しかもパワーの大きさは、巻付き磁極数に関連する。
第一コイル４１と第二コイル４２の巻き付き数は、本領域において通常の知識を有する者は、自ら公式１及び実際の必要に応じて調整できるため、ここでは詳述しない。

第一コイル４１と第二コイル４２は共に、分布ワインディング方式を使用して巻線され（下述の第三コイル４３、図１７参照）、第四コイル４５（図２０参照）も同様である。
よって、それが巻き付けるコイル数は、対応する各第一導線槽３１及び第二導線槽３２中に分布する（下述の第三コイル４３と第四コイル４５はそれぞれ第三導線槽３３及び第四導線槽３４に対応する）。
しかし、図示を明確にするため、図１６、図１９、図２２中では、一相のコイルユニット４のみを図示し、それぞれ１個のコイルで、第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３。及び第四コイル４５を説明する。

図１４、図１５及び図１６に示す通り、切換えスイッチユニット５は、各第一コイル４１、各第二コイル４２、コントロールユニット６、電源９及び電池モジュール８に電気的に連接し、制御を受けて各第一コイル４１及び各第二コイル４２は電気エネルギーを受け取るか、受け取らないかを個別に切り換え、及び制御を受けて、各第一コイル４１及び各第二コイル４２は電源９により電気エネルギーを受け取るか、或いは電気エネルギーを電池モジュール８に提供するかを個別に切り換える。

本実施形態中において、固定子ユニット３の各第一導線槽３１の槽数は１８個で、各第二導線槽３２の槽数は１８個で、合計は３６個で、各第一コイル４１、各第二コイル４２を巻き付ける磁極数はそれぞれ２極、６極に設計する。
上述の公式３、４に基づき、各第一コイル４１、各第二コイル４２のワインディング極距離はそれぞれ９、３で、総数により計算するなら、それぞれ図１６に示す１８、６で、各第一コイル４１、各第二コイル４２の回転速度は、それぞれは毎分３６００回転と１２００回転である。
図１６中では、対応する第一コイル４１と対応する第二コイル４２間の歯ピッチ（ｔｏｏｔｈ ｐｉｔｃｈ）は１として説明するが、これに限定されない。

実際の操作時には、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、モーターモード或いは発電機モードで作動する。

モーターモードにおいては、上述と同様、起動時に必要なトルク及びパワーは比較的大きい。
よって、コントロールユニット６の起動時には、切換えスイッチユニット５を制御し、パワーが比較的大きい第一コイル４１に切換えて使用し、起動後の維持運転時には、パワーが比較的小さい第二コイル４２に切換え使用する。
運転過程において、負荷が変わり、出力パワーを高くする、或いは低くする必要がある、或いは回転速度を変える時には、ニーズに応じて、第一コイル４１或いは第二コイル４２に切り換えて使用する。

モーター装置に、余分なエネルギーがあり、回收できる時には、例えば、電動車に応用し、ブレーキを踏み減速する必要がある時には、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、発電機モードに切換える。
この時、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、その時使われていない第一コイル４１或いは第二コイル４２に切り換え、電池モジュール８に電気的に連接する。
例えば、この時、第一コイル４１は、電源９に電気的に連接し、駆動に使用され、第二コイル４２に切り換え選択し、電池モジュール８に電気的に連接する。
これにより、第二コイル４２は、モーター装置の運転により感応発電し、電池モジュール８に蓄電する。
こうして、モーター装置の余分なエネルギーを回收利用し、エネルギー利用率を高める。

こうして、第四実施形態は、前記第一実施形態と相同の目的と効果を達成でき、しかも以下の効果を備える。

１．第一コイル４１と第二コイル４２を設置し、切換えスイッチユニット５は第一コイル４１及び第二コイル４２が電気エネルギーを受け取るか、或いは電気エネルギーを提供するかを個別に切換えるため、同時に駆動及び発電機能を提供でき、エネルギー利用率を高めることができる。各第一導線槽３１と各第二導線槽３２を設置し、それぞれ第一コイル４１と第二コイル４２を設置するため、第一コイル４１と第二コイル４２の磁力線分布をずらして分布させられ、両者が生じる磁場の独立性を高め、両者の磁力の相互影響を低下させ、さらに優れた駆動運転効果及び発電効果を達成できる。しかも、現在製造される固定子ユニット３の技術は、数枚のプレス成形のシリコンスチール板を重ねて製造するため、本実施形態と既存の固定子ユニット３の、製造上の差異は、異なる金型を使用するだけで、製造工程及び組立においては全く差異がない。即ち本実施形態の固定子ユニット３はほとんど製造コストを高めないため、本実施形態のモーター装置は、駆動及び発電機能を同時に提供し、エネルギー利用率を高められる他、生産及びメンテナンスコストを抑えることもできる。

２．各第一導線槽３１と各第二導線槽３２を、交差して取り囲んで設置するように設計し、及び出力パワーが比較的大きい第一コイル４１を、比較的深い各第一導線槽３１に設置し、出力パワーが比較的小さい第二コイル４２を、比較的浅い各第二導線槽３２に設置するため、第一コイル４１と第二コイル４２は出来るだけローターユニット２に接近するだけでなく、さらに優れた電磁感応効果を得ることもできる。しかも第一コイル４１と第二コイル４２が同様の導線槽に巻き線された時には、各導線槽中において、同様のコイルユニットとローターユニット２の距離が不一致となる状況の発生を回避できる。第二コイル４２を例とし、第二コイル４２と第一コイル４１がいっしょに同一の導線槽に巻かれた時の距離と、第二コイル４２が単独で一個の導線槽に巻かれた時の距離で、両者の間には差異を備える。こうして、電磁感応効果が予期効果と異なり、本実施形態は、第一コイル４１と第二コイル４２の深さとそのパワーが正比例を呈する各第一導線槽３１と各第二導線槽３２中において、この状況を回避でき、さらに優れた電磁感応効果を備える。

図１７、図１８及び図１９は本発明によるモーター装置の第五実施形態である。
第五実施形態は、第四実施形態に類似するが、第五実施形態と第四実施形態の差異は、以下の通りである。

モーター装置は、第三コイル４３をさらに有する。
固定子ユニット３は、第三コイル４３を巻きつける複数の第三導線槽３３をさらに有する。
各第三導線槽３３の深さは、各第二導線槽３２より浅い。
各第一導線槽３１、各第二導線槽３２と各第三導線槽３３は、交差して取り囲んで設置される。
本実施形態中において、各第一導線槽３１、各第二導線槽３２と各第三導線槽３３の槽数は共に１２個で、よって、好ましくは各第一導線槽３１、各第二導線槽３２と各第三導線槽３３は、順番に間隔を開けて循環排列設置を呈し、これにより均一分布の効果を備える。
固定子ユニット３は、実際の必要に応じて異なる数の各第一導線槽３１、各第二導線槽３２と各第三導線槽３３を有するが、これに限定されない。

第二コイル４２の出力パワーは、第三コイル４３の出力パワーより大きい。
第二コイル４２の線径は、第三コイル４３の線径より大きい。

各第一導線槽３１、各第二導線槽３２及び各第三導線槽３３の深さは、対応して設置される第一コイル４１、第二コイル４２及び第三コイル４３の線径の大きさとパワーの大きさに正比例する。

切換えスイッチユニット５は、第三コイル４３に電気的に連接し、制御を受けて、第三コイル４３を切り換え、電気エネルギーを受け取り、電気エネルギーを受け取らず、或いは電気エネルギーを提供する。

本実施形態中において、固定子ユニット３の各第一導線槽３１、各第二導線槽３２と各第三導線槽３３の槽数は共に１２個で、合計は３６個で、第一コイル４１、第二コイル４２と第三コイル４３を巻き付ける磁極数は、それぞれ２極、４極と１２極に設計される。
上述の公式３、４に基づき、第一コイル４１、第二コイル４２と第三コイル４３のワインディング極距離は、それぞれは６、３、１で、総数により計算するなら、それぞれ図１９では１８、９、３で、第一コイル４１、第二コイル４２と第三コイル４３の回転速度はそれぞれ、毎分３６００回転、１８００回転、６００回転である。

モーターモードにおいて、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、必要に応じて、必要なパワー及び回転速度の第一コイル４１、第二コイル４２或いは第三コイル４３に切り換え選択する。
発電機モード中では、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、必要に応じて、その時使われていない第一コイル４１、第二コイル４２或いは第三コイル４３を選択し、電池モジュール８に電気的に連接し、発電する。

こうして、第五実施形態は、上述の第四実施形態と相同の目的と効果を達成し、しかも第三コイル４３は、切換えスイッチユニット５に駆動或いは発電の切換えを提供し、より優れた応用の弾力性を備える。

本発明によるモーター装置の第六実施形態は、図２０、図２１及び図２２に示す。
第六実施形態は、第四実施形態に類似するが、第六実施形態と第四実施形態の差異は、以下の通りである。

モーター装置は、第四コイル４５をさらに有する。
固定子ユニット３は、第四コイル４５を巻きつける複数の第四導線槽３４をさらに有する。
各第四導線槽３４の深さは、各第三導線槽３３より浅い。
各第一導線槽３１、各第二導線槽３２、各第三導線槽３３、各第四導線槽３４は、交差して取り囲んで設置される。
本実施形態中において、各第一導線槽３１、各第二導線槽３２、各第三導線槽３３、各第四導線槽３４の数は、それぞれ６、１２、１２、６個で、数が同じでないため、好ましくは、各第一導線槽３１、各第二導線槽３２、各第三導線槽３３、各第四導線槽３４は、各自等角に均一に分布して設置される。

切換えスイッチユニット５は、第四コイル４５に電気的に連接し、制御を受けて、第四コイル４５を切り換え、電気エネルギーを受け取り、電気エネルギーを受け取らず、或いは電気エネルギーを提供する。

第三コイル４３の出力パワーは、第四コイル４５の出力パワーより大きい。
第三コイル４３の線径は、第四コイル４５の線径より大きい。

各第一導線槽３１、各第二導線槽３２、各第三導線槽３３と各第四導線槽３４の深さは、対応して設置される第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３と第四コイル４５の線径の大きさとパワーの大きさに正比例する。

本実施形態中において、各第一導線槽３１、各第二導線槽３２、各第三導線槽３３と各第四導線槽３４の槽数は、それぞれは６、１２、１２、６個で、合計は３６個で、第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３と第四コイル４５を巻き付ける磁極数は、それぞれ２極、４極、４極と２極に設定される。
上述の公式３、４に基づき、第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３と第四コイル４５のワインディング極距離は共に３で、もし総槽数により計算すれば、それぞれ１８、９、９、１８で、第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３と第四コイル４５の回転速度は、それぞれは毎分３６００回転、１８００回転、１８００回転と３６００回転である。

実際の使用時には、第一コイル４１と第四コイル４５、第二コイル４２と第三コイル４３の回転速度は相同である。
よって、モーターモードにおいて、コントロールユニット６は、切換えスイッチユニット５を制御し、必要に応じて、必要なパワー及び回転速度の第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３或いは第四コイル４５に切り換えられる他、回転速度が相同の第一コイル４１と第四コイル４５、第二コイル４２と第三コイル４３を同時に駆動できる。
例えば、モーター装置が起動すると、パワーが最大の第一コイル４１だけを駆動でき、或いは第一コイル４１と第四コイル４５を同時に駆動でき、或いは第二コイル４２と第三コイル４３を同時に駆動し、比較的大きいパワーを提供できる。
安定運転が始まった後は、必要に応じて、必要なパワー及び回転速度の第一コイル４１、第二コイル４２、第三コイル４３或いは第四コイル４５に任意に切換え、こうして、切換え制御上のさらに多くの選択肢を提供できる。

こうして、第六実施形態は、上述の第四実施形態と相同の目的と効果を達成し、しかも第四コイル４５を設置し、第一コイル４１と第四コイル４５、第二コイル４２と第三コイル４３の回転速度をそれぞれ相同に設計するため、さらに多くの応用の弾力性を提供できる。

上記を総合すると、本発明のモーター装置は、本発明の目的を確実に達成できる。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。

２ ローターユニット、
３ 固定子ユニット、
３１ 第一導線槽、
３２ 第二導線槽、
３３ 第三導線槽、
３４ 第四導線槽、
４ コイルユニット、
４１ 第一コイル、
４２ 第二コイル、
４３ 第三コイル、
４４ 補助コイル、
４５ 第四コイル、
５ 切換えスイッチユニット、
６ コントロールユニット、
８ 電池モジュール、
９ 電源、
Ｌ コイル長さ、
Ｄ コイル幅、
Ｉ 電流。

Claims (10)

1. モーター装置であって、ローターユニット、固定子ユニット、少なくとも１個のコイルユニット、切換えスイッチユニットを有し、
   前記固定子ユニットは、前記ローターユニットを相対して回転させ、
   前記少なくとも１個のコイルユニットは、前記固定子ユニットに巻き付く第一コイル及び第二コイルを有し、前記第一コイルの巻付き磁極数は、前記第二コイルの巻付き磁極数より少なく、
   前記切換えスイッチユニットは、前記第一コイル及び前記第二コイルに電気的に連接し、制御を受けて、前記第一コイル及び前記第二コイルが電気エネルギーを受け取るか、受け取らないかを個別に切り換える
   ことを特徴とする、モーター装置。
2. 前記切換えスイッチユニットはさらに、制御を受けて、前記第一コイル及び前記第二コイルが電気エネルギーを受け取るか、或いは電気エネルギーを提供するかを個別に切換える
   ことを特徴とする、請求項１に記載のモーター装置。
3. 前記第一コイルの出力パワーは、前記第二コイルの出力パワーより大きい
   ことを特徴とする、請求項１に記載のモーター装置。
4. 前記前記モーター装置を起動、或いは第一出力ニーズ時には、前記切換えスイッチユニットは制御を受けて、
   前記第一コイルを切り換え電気エネルギーを受け取るよう選択し、起動後、或いは第二出力ニーズ時には、前記切換えスイッチユニットは制御を受けて、前記第二コイルを切り換え選択し、電気エネルギーを受け取る
   ことを特徴とする、請求項３に記載のモーター装置。
5. 前記第一コイルの線径は、前記第二コイルの線径より大きい
   ことを特徴とする、請求項３に記載のモーター装置。
6. 前記第二コイルの巻き付く位置は、前記第一コイルの巻き付く位置より、前記ローターユニットに近い
   ことを特徴とする、請求項３に記載のモーター装置。
7. 前記第一コイルの出力パワーは、前記モーター装置の表示パワーである
   ことを特徴とする、請求項３に記載のモーター装置。
8. 前記固定子ユニットは、前記第一コイルを巻き付ける複数の第一導線槽、及び前記第二コイルを巻き付ける複数の第二導線槽を有する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のモーター装置。
9. 前記等第一導線槽の深さは、前記各第二導線槽の深さより大きい
   ことを特徴とする、請求項８に記載のモーター装置。
10. 前記等第一導線槽と前記各第二導線槽は、交差して取り囲んで設置され、しかも各自は等角に設置される
    ことを特徴とする、請求項８に記載のモーター装置。

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