JP2007043882A - Single-phase ac induction motor - Google Patents

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JP2007043882A JP2005250248A JP2005250248A JP2007043882A JP 2007043882 A JP2007043882 A JP 2007043882A JP 2005250248 A JP2005250248 A JP 2005250248A JP 2005250248 A JP2005250248 A JP 2005250248A JP 2007043882 A JP2007043882 A JP 2007043882A
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基輝 三森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a single-phase induction motor where the number of revolutions are independent of the angular frequency of the AC power supply. <P>SOLUTION: When induction from a coil to another coil is used, electromagnetic induction by resonance is utilized. By controlling this by switching, it is configured so that only the resonance angular frequency on rotor side is affected by power supply angular frequency. When a capacitor is driven by inductive electric field from the coil, a rotational force in one direction can be obtained and its revolutions can be made independent of the angular frequency of the power supply, by making the angular frequency of the electric charge produced in the capacitor equal to the ones of the inductive magnetic field and making the phase difference zero or 180 degrees. When an electromagnet is driven in the inductive magnetic field that is produced, when the electric flux of the capacitor changes with time, the rotational force in one direction can be obtained and its revolutions can be made independent of the angular frequency of the power supply, by making the angular frequency of a current flowing in the capacitor equal to the ones of magnetic flux of the electromagnet and making a phase difference zero or 180 degrees. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電磁誘導によって動作する誘導型発動機の分野に属する。  The present invention belongs to the field of induction motors that operate by electromagnetic induction.

請求項1の装置は、変圧器の二次コイルに並列にコンデンサを接続すると、一次コイルに流れる電流の角振動数と、二次コイルとそれに接続されたコンデンサによる並列共振回路の共振角振動数が一致したときに、二次コイル側の受電効率が最大になるという既に公知となっている実験的事実に基づいている。
また、請求項2から4までの装置は、電磁誘導という現象、または、電磁波の伝播という現象の本質である、磁場の時間変化から電場が、逆に電場の時間変化から磁場が誘導されるという物理的事実に基づいている。
According to the first aspect of the present invention, when a capacitor is connected in parallel to the secondary coil of the transformer, the angular frequency of the current flowing in the primary coil, and the resonant angular frequency of the parallel resonant circuit formed by the secondary coil and the capacitor connected thereto. Is based on the experimental fact already known that the power reception efficiency on the secondary coil side is maximized when
Further, the apparatus according to claims 2 to 4 is that the electric field is induced from the time change of the magnetic field and the magnetic field is induced from the time change of the electric field, which is the essence of the phenomenon of electromagnetic induction or the propagation of the electromagnetic wave. Based on physical facts.

従来の誘導モーターは、二相以上の複相交流によって、回転磁場を擬似的に作り出す構造であったのだが、これらの発動機は、回転子の回転数が電源の交流角振動数に同期する必要があり、同期が外れると出力が落ちるといった問題を抱えていた。  Conventional induction motors have a structure that artificially creates a rotating magnetic field by two or more phases of multi-phase alternating current, but in these motors, the rotational speed of the rotor is synchronized with the AC angular frequency of the power supply. It was necessary, and had a problem that the output dropped when out of sync.

コイルとコンデンサによるいくつかの組み合わせがあり、それらは、コイルとコイル(請求項1)、コイルとコンデンサ(請求項2及び請求項3)、コンデンサとコイル(請求項4)である。  There are several combinations of a coil and a capacitor, which are a coil and a coil (Claim 1), a coil and a capacitor (Claims 2 and 3), and a capacitor and a coil (Claim 4).

電源の角振動数と独立に回転子の回転数が維持されるようにするために、コイルを誘導の一次側、同様にコイルを誘導の二次側とする請求項1の組み合わせの場合、回転子側の二次コイルとコンデンサの接続のオン・オフによってこれを制御するのが効果的である。
これにより、電源の角振動数は、単に電磁誘導の効率のみに影響するところとなり、回転数とは独立とすることができる。
2. In the case of the combination of claim 1 wherein the coil is the primary side of the induction and likewise the coil is the secondary side of the induction in order to maintain the rotational speed of the rotor independently of the angular frequency of the power supply. It is effective to control this by turning on and off the connection between the secondary coil on the child side and the capacitor.
Thereby, the angular frequency of the power source only affects the efficiency of electromagnetic induction, and can be independent of the rotational speed.

コイルを誘導の一次側、コンデンサを誘導の二次側とする請求項2の場合については、以下の計算に基づく。ここでは、回転子に単極のコンデンサを使用することを想定している。
一次コイルの自己インダクタンスをL(H)とし、回転子の回転によって単極コンデンサが描く軌道による一回巻きの二次コイルの自己インダクタンスをL(H)とする。
一次コイルを、単位長さ当たりの巻き数n(/m)、両端聞の距離s(m)、透磁率μ(H/m)、断面の半径r(m)のns回巻きコイルとし、二次コイルを、単位長さ当たりの巻き数1/s(/m)、両端間の距離s(m)、透磁率μ(H/m)、回転子の半径r(m)である1回巻きのコイルとする。
このとき、各自己インダクタンスとそれらの比はそれぞれ以下の値となる。式中、k(r,s)は、r、sを変数とする長岡係数で、ここでは、説明を簡単にするため、一次コイルと二次コイルの形状を単位長さ当たりの巻き数以外同じに設定しており、そのため、この長岡係数の値は、L、Lで等しい値になる。
=πrμnsk(r,s)
=πrμk(r,s)/s
=L/n
一次コイルと二次コイルの間の磁気エネルギーの共有を百パーセントと仮定し、一次コイルの両端に掛かる電圧Vを、交流の角振動数をωとしてV=Vcosωtとすると、二次コイルに生じる相互誘導起電力Vは、
=−Vcosωt/ns
となる。
誘導起電力は、磁場の時間変化により、コイルの導線に沿って電場が生じ、その電場によって電子に静電気力が生じることにより発生する。このモーターの場合、回転子の単極コンデンサがその電子の代わりとなる。
従って、この電位差の生じているL上の電気伝導経路の長さが2πrであることにより、Lに生じる電場の強さEは、
E=−Vcosωt/2πrns
となる。ちなみに、一次コイルに生じている電場の強さは、コイルの巻き数がnsであることにより、電気伝導経路の総延長が2πrnsとなることから、やはりこれと同じになる。
コンデンサに蓄えられている電荷は、Vと同位相、または180度の位相差を持つようにする。これは、180度という位相差が、単に極性の反転を意味するるため、結果的に、いずれにおいても電源電圧と同位相であることと同義である。
そこで、コンデンサに蓄えられている電荷Qを、Qを任意の定数(単位はクーロン)として、Q=Qcosωtとすると、誘導電場によって単極コンデンサに掛かる静電気力Fは、
F=QE=−Qcosωt/2πrns
となり、コサインが二乗であることから、この値は常に符号が変わらない。つまり、力が一方向を向くことになる。このことは、回転子の回転が常に一方向であることを示す。
このFを時間平均した値をfとすると、その値は、
f=−Q/4πrns
である。ここで、一次コイルに流れる電流Iを、Iを定数として(単位はアンペア)、I=Isinωtとすると、一次コイルから伝達される電力の実効値Wrmsは、V/2となる。
そこで、回転子の回転の角速度をωとし、回転子に取り付けられた単極コンデンサの速度vを、v=rω0とすると、
rms=fv=V/2=−ω0/4πns
が得られ、これをω0について解くことにより、
ω0=−2πnsI/Q
が得られる。この式は、電流の大きさが、電源の角振動数を固定した場合電圧のみに依存することから、回転子の回転速度が、電源の角振動数に依存しないことを示している。つまりこの誘導発動機は、単相で動作し、且つ、電源の角振動数に依存しない回転数で回転することができ、また電圧で回転数が制御できるという優れた特性を持つことを示している。
In the case of claim 2 where the coil is the primary side of the induction and the capacitor is the secondary side of the induction, it is based on the following calculation. Here, it is assumed that a single-pole capacitor is used for the rotor.
Let L 1 (H) be the self-inductance of the primary coil, and L 2 (H) be the self-inductance of the secondary coil that is wound once by the trajectory drawn by the monopolar capacitor by the rotation of the rotor.
The primary coil is an ns winding coil having a winding number n (/ m) per unit length, a distance s (m) between both ends, a magnetic permeability μ (H / m), and a radius r (m) of the cross section. The next coil is wound once with the number of turns 1 / s (/ m) per unit length, the distance s (m) between both ends, the permeability μ (H / m), and the radius r (m) of the rotor. Coil.
At this time, each self-inductance and the ratio thereof are as follows. In the formula, k (r, s) is a Nagaoka coefficient with r and s as variables. Here, for the sake of simplicity, the shapes of the primary coil and the secondary coil are the same except for the number of turns per unit length. Therefore, the value of the Nagaoka coefficient is equal to L 1 and L 2 .
L 1 = πr 2 μn 2 sk (r, s)
L 2 = πr 2 μk (r, s) / s
L 2 = L 1 / n 2 s 2
Assuming that the share of magnetic energy between the primary coil and the secondary coil is one hundred percent, and the voltage V applied to both ends of the primary coil is V = V 0 cos ωt, where AC is the angular frequency ω, The resulting mutual induced electromotive force V 1 is
V 1 = −V 0 cos ωt / ns
It becomes.
The induced electromotive force is generated when an electric field is generated along the coil conductor due to a time change of the magnetic field, and an electrostatic force is generated in the electrons by the electric field. In the case of this motor, the rotor's single-pole capacitor replaces the electrons.
Therefore, since the length of the electric conduction path on L 2 where the potential difference is generated is 2πr, the electric field strength E generated in L 2 is
E = -V 0 cosωt / 2πrns
It becomes. By the way, the strength of the electric field generated in the primary coil is the same because the total extension of the electric conduction path is 2π rns because the number of turns of the coil is ns.
The electric charge stored in the capacitor has the same phase as V or a phase difference of 180 degrees. This means that a phase difference of 180 degrees simply means polarity reversal, and as a result, it is synonymous with being in phase with the power supply voltage in any case.
Therefore, if the charge Q stored in the capacitor is Q = Q 0 cosωt, where Q 0 is an arbitrary constant (unit is coulomb), the electrostatic force F applied to the monopolar capacitor by the induction electric field is
F = QE = −Q 0 V 0 cos 2 ωt / 2πrns
Since the cosine is square, this value does not always change in sign. In other words, the force is directed in one direction. This indicates that the rotation of the rotor is always in one direction.
Assuming that F is a time averaged value f, the value is
f = −Q 0 V 0 / 4πrns
It is. Here, the current I flowing through the primary coil and the I 0 as a constant (the unit ampere), and I = I 0 sin .omega.t, power effective value W rms of being transferred from the primary coil, V 0 I 0/2 It becomes.
Therefore, if the angular speed of rotation of the rotor is ω 0 and the speed v of the single-pole capacitor attached to the rotor is v = r ω 0 ,
W rms = fv = V 0 I 0/2 = - ω0 Q 0 V 0 / 4πns
And solving for ω0 gives
ω0 = -2πnsI 0 / Q 0
Is obtained. This equation indicates that the rotational speed of the rotor does not depend on the angular frequency of the power source because the magnitude of the current depends only on the voltage when the angular frequency of the power source is fixed. In other words, this induction motor has excellent characteristics that it operates in a single phase, can rotate at a rotational speed independent of the angular frequency of the power source, and can control the rotational speed by voltage. Yes.

請求項3のケースは、単極コンデンサは静電容量が小さいため、小型化するために双極板コンデンサを使用するものである。
双極板コンデンサでは、各極板で電荷の符号が異なる。そのため、普通に一次コイルの電場中に置いても、静電気力が互いに相反する方向に打ち消しあってしまう。
そこで、極板の表面形状を曲面にし、極板の表面積が極板によって異なるようにすることで、一方向を向く電場中に二つの極板が同時に置かれても、静電気力が一方向を向くようにする。
The case of claim 3 uses a bipolar plate capacitor in order to reduce the size because the single-pole capacitor has a small capacitance.
In a bipolar plate capacitor, the sign of the charge is different for each plate. For this reason, even if it is normally placed in the electric field of the primary coil, the electrostatic forces cancel each other in the opposite directions.
Therefore, by making the surface shape of the electrode plate a curved surface and changing the surface area of the electrode plate depending on the electrode plate, even if two electrode plates are placed simultaneously in one electric field, the electrostatic force will be in one direction. Try to face.

コンデンサを一次側とし、コイルを二次側とする請求項4の装置も、単にコイルとコンデンサを入れ替えただけなので、基本的に、コイルを一次側とし、コンデンサを二次側とする請求項2、請求項3の場合と同様の性質を持つ。  The apparatus according to claim 4, wherein the capacitor is the primary side and the coil is the secondary side, since the coil and the capacitor are simply replaced, basically the coil is the primary side and the capacitor is the secondary side. , Have the same properties as in the case of claim 3.

角振動数の固定された単相交流電源で駆動可能で、回転数が電圧や電流で制御可能であるため、制御が容易で、また特殊な電源を必要としないことから、製造コストも低く抑えることができる。  It can be driven by a single-phase AC power source with a fixed angular frequency, and the number of rotations can be controlled by voltage or current. Therefore, control is easy, and no special power source is required. be able to.

請求項2から4までのケースでは、回転子側の電荷や磁束を無効電力によって発生させることができる。その場合、磁束では電圧を無効、電流を有効に、電荷では電流を無効、電圧を有効にする。
これにより、回転子側の電荷や磁束の量でトルクや回転数を制御する場合に、供給する電力を無効化できるため、消費電力を抵抗での損失分のみに軽減化できる。
また、請求項1から4までのすべてのケースで、一次コイルや一次コンデンサを共振回路にすることで、トルクと回転数を独立に制御することができるようになる。これは、無効電流や無効電圧による無効な磁束や無効な電荷が有効な磁場や電場と反応しないことを利用したもので、これにより、たとえばコイルが一次側のときにそのコイルにコンデンサを並列に接続したり切断したりすることで、電圧を一定のまま一次コイルに流れ込む有効電流の量だけを減らしたり増やしたりする、といった制御ができる。
これにより、定出力でトルクと回転数を交換するという、旧来のオームの法則による電圧と電流の比例法則とは逆の、定出力に対する電圧と電流の反比例によるトルクと回転数の交換制御が可能になる。
In the cases of claims 2 to 4, the charge and magnetic flux on the rotor side can be generated by reactive power. In that case, the voltage is invalidated and the current is validated in the magnetic flux, and the current is invalidated and the voltage is validated in the charge.
As a result, when the torque and the number of rotations are controlled by the amount of electric charges and magnetic flux on the rotor side, the supplied power can be invalidated, so that the power consumption can be reduced only to the loss at the resistor.
In all cases of claims 1 to 4, the torque and the rotational speed can be independently controlled by using a primary coil or a primary capacitor as a resonance circuit. This is based on the fact that invalid magnetic flux or invalid electric charge due to reactive current or reactive voltage does not react with an effective magnetic field or electric field. For example, when a coil is on the primary side, a capacitor is placed in parallel with the coil. By connecting or disconnecting, it is possible to control to reduce or increase only the amount of effective current flowing into the primary coil while keeping the voltage constant.
This makes it possible to control the exchange of torque and rotational speed by inversely proportional to voltage and current with respect to constant output, which is opposite to the traditional law of voltage and current based on Ohm's law, where torque and rotational speed are exchanged at a constant output. become.

図1に、回転子上にコイルが形成される形の、請求項1の本発明の概念図を示す。
回転子は、それ自体が電気伝導性のある磁性材料で形成され、ブラシによってコンデンサと接続される。ブラシが各極に二つずつあるのは、コンデンサと回転子の接続が常に維持されるようにするためである。
5の電気伝導経路が形成するコイルの自己インダクタンスの値(これをLとする)と、それがブラシを介して接続されるコンデンサの静電容量(これをCとする)による並列共振回路の角振動数(LC)−1/2が、1に発生している磁束の角振動数と一致するようにすることで、Lの受電効率を最大にし、反発力だけが都合よく取り出される位置で回転子上の電気伝導経路5とCの切断・接続が切り替わるようにしている。
これにより、回転子に回転力が与えられる。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the present invention according to claim 1 in which a coil is formed on a rotor.
The rotor itself is formed of a magnetic material that is electrically conductive and is connected to the capacitor by a brush. The reason there are two brushes on each pole is to keep the capacitor and rotor connected at all times.
5 is the angle of the parallel resonant circuit based on the value of the self-inductance of the coil formed by the electric conduction path 5 (this is L) and the capacitance of the capacitor to which it is connected via the brush (this is C). By making the frequency (LC) -1/2 coincide with the angular frequency of the magnetic flux generated at 1, the power reception efficiency of L is maximized, and only the repulsive force is conveniently extracted. The disconnection / connection of the electric conduction path 5 and C on the child is switched.
Thereby, a rotational force is given to the rotor.

図2に、回転子上にコイルを配置し、それがコンデンサと順次接続されることで、一次コイルとの間に反発力を生じるようにした、請求項1の本発明の概念図を示す。
2に6が配置・固定され、それらは電磁誘導によって1と反発する。
2が回転し、この反発力を取り出したい位置に6がくると、4と6が3によって接続される。4と6は、4の静電容量をC、6の自己インダクタンスをL、1に発生する磁束の角振動数をωとして、ω=(LC)−1/2を満たすように設定しておく。
3が接触している二つの円形のレールは、2と一体化していて、6と4の間に電気伝導経路を構成するように接続されている。レールの一つは分断されていて、1との位置関係の良い6だけが4に接続されるようにスイッチの切り替えの役割を果たす。
実際には、6と1の距離の変化によって、1の磁性体が6の自己インダクタンスの値に影響を及ぼすため、6に電流が流れる間6の自己インダクタンスが変化しないように、2の回転方向に沿って6の近くに磁性体が存在するようにしておくのが望ましい。
FIG. 2 is a conceptual diagram of the present invention according to claim 1 in which a coil is arranged on a rotor and is sequentially connected to a capacitor so that a repulsive force is generated between the coil and the primary coil.
6 is arranged and fixed in 2 and they repel 1 by electromagnetic induction.
When 2 rotates and 6 comes to the position where it is desired to take out this repulsive force, 4 and 6 are connected by 3. 4 and 6 are set so as to satisfy ω = (LC) −1/2 , where C is the capacitance of 4 and L is the self-inductance of 6 and ω is the angular frequency of the magnetic flux generated in 1. .
Two circular rails in contact with 3 are integrated with 2 and connected to form an electrical conduction path between 6 and 4. One of the rails is divided and plays a role of switching the switch so that only 6 having a good positional relationship with 1 is connected to 4.
Actually, since the magnetic substance of 1 influences the value of the self-inductance of 6 due to the change of the distance between 6 and 1, the rotational direction of 2 is set so that the self-inductance of 6 does not change while a current flows through 6. It is desirable that the magnetic material be present near 6 along the line.

図3に、コイルからの電磁誘導によって単極コンデンサの取り付けられた回転子を回転させる、請求項2の本発明の概念図を示す。
2は、磁性体を中心として、それに7が固定された回転子である。
1に生じる角振動数ωの磁束に対し、7には、同じ角振動数で磁束とプラス90度乃至マイナス90度の位相のずれを持つ電圧が印加され、それに伴い電荷が蓄えられている。
この時間変動する磁束によって生じる、コイルの導線に沿う方向の誘導電場は、2の磁性体を貫く磁束においても同じように生じ、その誘導電場と単極コンデンサの間に生じる静電気力によって、2が一方向に回転する。
この図では、2は、1の前後に二つ取り付けられているが、これらはそれぞれ180度の位相差、つまり、同じ位相で正と負の相反する電位が与えられることで生じる電荷を保持しており、一方から他方を見ると、磁束が逆向きで電荷の符号も逆向きとなるため、結果的にこれら二つの2は、回転方向が一方向で揃うことになる。
2は、8の楕円形の矢印が表す経路に沿って回転する。2は、1に生じる磁束の向きを反転させることで、順逆両方向に回転させることができる。
FIG. 3 is a conceptual diagram of the present invention according to claim 2 in which a rotor to which a single-pole capacitor is attached is rotated by electromagnetic induction from a coil.
Reference numeral 2 denotes a rotor having a magnetic body as a center and 7 fixed thereto.
In contrast to the magnetic flux having the angular frequency ω generated in 1, a voltage having a phase shift of plus 90 degrees to minus 90 degrees with the magnetic flux at the same angular frequency is applied to 7, and charges are stored accordingly.
The induced electric field in the direction along the coil conductor generated by the time-varying magnetic flux is similarly generated in the magnetic flux passing through the two magnetic bodies, and the electrostatic force generated between the induced electric field and the monopolar capacitor causes 2 to be 2 Rotate in one direction.
In this figure, 2 are attached two before and after 1, but each holds a charge generated by applying a phase difference of 180 degrees, that is, a positive and negative potential at the same phase. When looking from one to the other, the magnetic flux is reversed and the sign of the charge is also reversed. As a result, the rotation directions of these two two are aligned in one direction.
2 rotates along the path represented by 8 oval arrows. 2 can be rotated in both forward and reverse directions by reversing the direction of the magnetic flux generated in 1.

図4に、双極板コンデンサに蓄えられた電荷と一次コイルの誘導電場との間の静電気力によって回転子を回転させる、請求項3の本発明の概念図を示す。
9は、形状が非対称な極板を二つの極板とする積層型の円筒形コンデンサで、極板形状の非対称性により、10の極板表面と平行な方向の電場、すなわち一次コイルからの誘導電場に対して、10の電荷は極板表面の電束と誘導電場が90度をなすことから内積がゼロ、すなわち静電気力の生じない状態となり、反対に、12の形状では、極板表面の電束における誘導電場と平行な方向の成分がゼロでないため、同様に誘導電場との内積がゼロでないことから静電気力が生じることになり、この誘導電場と12が保持する電荷の間に生じる一方向を向く静電気力が2を回転させるトルクとして取り出されることになる。
8は、2の回転方向である。これは、図3の場合と同様、1の円周に沿う方向であり、また、こちらも同様に、磁束の向きを反転することで、2の回転方向も反転することができる。
9の内部を拡大したのが、四角い枠の内部である。下から順に、10、11、12、11、10、・・・、の繰り返しとなっている。
9は、10、11、12の組み合わせと重ねる順序さえ同じであれば、10、11、12、11の順に重ねられた長いフィルムを2の中心軸である磁性体に巻きつける構造でも良い。作りやすさとしては、むしろこの方が実用的である。
FIG. 4 shows a conceptual diagram of the present invention according to claim 3 in which the rotor is rotated by an electrostatic force between the electric charge stored in the bipolar plate capacitor and the induction electric field of the primary coil.
Reference numeral 9 denotes a multilayer cylindrical capacitor having two electrode plates each having an asymmetrical shape. The electric field in a direction parallel to the surface of the 10 electrode plates, that is, induction from the primary coil due to the asymmetry of the electrode plate shape. With respect to the electric field, the electric charge of 10 is 90 degrees because the electric flux on the surface of the electrode plate and the induction electric field are 90 degrees, so that the inner product is zero, that is, no electrostatic force is generated. Since the component in the direction parallel to the induction electric field in the electric flux is not zero, similarly, the inner product with the induction electric field is not zero, so that an electrostatic force is generated, and the one generated between the induction electric field and the electric charge held by 12 is generated. The electrostatic force directed in the direction is taken out as a torque for rotating 2.
8 is the rotation direction of 2. This is the direction along the circumference of 1 as in the case of FIG. 3, and the rotation direction of 2 can also be reversed by reversing the direction of the magnetic flux.
The inside of 9 is enlarged inside the square frame. In order from the bottom, 10, 11, 12, 11, 10,... Are repeated.
9 may have a structure in which a long film stacked in the order of 10, 11, 12, and 11 is wound around a magnetic body that is the central axis of 2 as long as the overlapping order is the same as the combination of 10, 11, and 12. This is more practical for ease of making.

図5に、コンデンサを一次側、電磁石を回転子とする、請求項4の本発明の概念図を示す。
13は、極板を交互に重ねた積層型なのだが、電束の強さを一方向に偏らせるため、強誘電体と非強誘電体(絶縁体)を電束の向きに応じて交互に重ねる構造にする。
すると、強誘電体に生じる電束のみが取り出され、また、それらは、13の内部で、ちょうどコイルに生じる磁束と同じように、一方向を向くように極板間における配置をコントロールされている。
この電束が時間変化することによって生じる誘導磁場により、2(この場合は、13に流れる電流と同じか180度の位相差を持つ磁束が生じている電磁石)が一方向に回転する。
FIG. 5 shows a conceptual diagram of the present invention according to claim 4 in which the capacitor is the primary side and the electromagnet is the rotor.
13 is a laminated type in which electrode plates are alternately stacked. In order to bias the electric flux in one direction, the ferroelectric and non-ferroelectric (insulator) are alternately arranged according to the direction of the electric flux. Create a stacking structure.
Then, only the electric flux generated in the ferroelectric material is taken out, and the arrangement between the electrode plates is controlled so that they are oriented in one direction just like the magnetic flux generated in the coil inside 13. .
2 (in this case, an electromagnet generating a magnetic flux having a phase difference equal to or equal to 180 degrees of the current flowing through 13) is rotated in one direction by an induced magnetic field generated by time-varying the electric flux.

図6に、共振を用いて制御する場合の本発明の装置の概念図を示す。
2は、回転子なのだが、極板の一方を10と同じようにし、他方の極板を12のようにしたコンデンサそのものである。そのため、1の導線に沿った方向に生じる1からの誘導電場との間に働く静電気力が、12のようにしてある極板上の電荷のみに作用し、8が示す経路に沿って回転する。回転方向は、1に接続される電源の極性を入れ替えることで、順逆入れ替えることができる。
22は、その静電容量をC、1の自己インダクタンスをLとすると、(2LC)−1/2=ωとなるようなコンデンサである。そのため、17を接続すると、21から1に供給される有効電流が半減し、1の両端に掛かる電圧は維持したまま、12に生じるトルクのみ、半減させることができる。これにより、トルクと回転数を独立に制御することが可能である。
より精密な制御を行う場合には、Cを小さな値にし、それらを1と並列に接続してスイッチングによって量子的に(段階的に)電流量をコントロールするか、22そのものを静電容量の可変なものに置き換えるか、いずれかの方法をとる。
2に電圧をかけるのにトランス(磁気的に結合された18及び19)を用いる場合には、2と18の共振回路としての共振周波数が、ωに等しくなるようにする。その上で、20と19の並列共振回路としての共振周波数もωに等しくなるようにすると、19には無効電流しか流れなくなり、その結果、2には、有効な電力を消費することなく有効な交流電圧をかけることができるようになる。
これにより、消費電力の無駄を軽減することができる。
このとき、18と19のトランスは、回転子と共に回転軸に固定された18の外に19の導線が重ねて巻かれているようにすることで、非接触のブラシと同一にみなすことができる。
FIG. 6 shows a conceptual diagram of the apparatus of the present invention when controlling using resonance.
Although 2 is a rotor, it is a capacitor itself in which one of the plates is made the same as 10 and the other plate is made 12. Therefore, the electrostatic force acting between the induced electric field from 1 generated in the direction along one conductor acts only on the charge on the electrode plate as shown in 12 and rotates along the path indicated by 8. . The direction of rotation can be reversed in reverse by switching the polarity of the power source connected to 1.
Reference numeral 22 denotes a capacitor such that (2LC) −1/2 = ω, where C is the capacitance and L is the self-inductance of L. Therefore, when 17 is connected, the effective current supplied from 21 to 1 is halved, and only the torque generated at 12 can be halved while maintaining the voltage applied to both ends of 1. Thereby, it is possible to control a torque and rotation speed independently.
For more precise control, set C to a small value, connect them in parallel with 1 and control the current amount in a quantum (stepwise) by switching, or change the capacitance of 22 itself. Replace with something or take one of the methods.
When a transformer (magnetically coupled 18 and 19) is used to apply voltage to 2, the resonance frequency of the resonance circuits 2 and 18 is made equal to ω. In addition, if the resonance frequency of the parallel resonance circuit of 20 and 19 is also made equal to ω, only a reactive current flows through 19 and, as a result, 2 is effective without consuming effective power. AC voltage can be applied.
Thereby, waste of power consumption can be reduced.
At this time, the transformers 18 and 19 can be regarded as the same as the non-contact brush by making the 19 conductors overlap and wind outside the 18 fixed to the rotating shaft together with the rotor. .

家庭用の低出力用から電気自動車用の高出力用まで、幅広く利用可能である。特に、トルクと回転数が独立に制御可能であるため、電気自動車における発進時と高速運転時のトルクと回転数の交換制御による消費電力の軽減化が期待できる。  It can be used for a wide range of applications from low power for home use to high output for electric vehicles. In particular, since the torque and the number of revolutions can be controlled independently, reduction in power consumption can be expected by exchanging the torque and the number of revolutions at the time of starting and high speed driving in an electric vehicle.

これは、コイルを一次側とし、回転子上に連続して二次コイルが現れるようにした、請求項1に基づく本発明の概念図である。  This is a conceptual diagram of the present invention based on claim 1 in which the coil is the primary side and the secondary coil appears continuously on the rotor. これは、コイルを一次側とし、回転子上に二次コイルを並べて固定した、請求項1に基づく本発明の概念図である。  This is a conceptual diagram of the present invention based on claim 1 in which the coil is the primary side and the secondary coil is arranged and fixed on the rotor. これは、コイルを一次側とし、回転子に単極コンデンサをトルク発生用として固定した、請求項2に基づく本発明の概念図である。  This is a conceptual diagram of the present invention based on claim 2 in which the coil is the primary side and a single pole capacitor is fixed to the rotor for generating torque. これは、コイルを一次側とし、回転子に双極板コンデンサをトルク発生用として固定した、請求項3に基づく本発明の概念図である。  This is a conceptual diagram of the present invention based on claim 3 in which the coil is the primary side and a bipolar plate capacitor is fixed to the rotor for torque generation. これは、コンデンサを一次側とし、回転子に電磁石をトルク発生用に用いた、請求項4に基づく本発明の概念図である。  This is a conceptual diagram of the present invention based on claim 4 in which a capacitor is used as the primary side and an electromagnet is used as a rotor for generating torque. これは、コイルを一次側とし、コンデンサをトルク発生用に回転子に固定し、共振によって制御・低消費電力化する構造の、本発明の概念図である。  This is a conceptual diagram of the present invention having a structure in which a coil is a primary side, a capacitor is fixed to a rotor for generating torque, and control and power consumption are reduced by resonance.

符号の説明Explanation of symbols

1 一次コイル
2 回転子
3 ブラシ
4 受電用コンデンサ
5 回転子上に形成される電流の経路
6 回転子側の二次コイル
7 誘電体を伴った単極コンデンサ
8 回転子の回転方向
9 異なる形状の極板による双極板円筒形積層コンデンサ
10 極板
11 誘電体フィルム
12 10よりも表面積が大きく表面が曲面である、10と対をなす極板
13 強誘電体と非強誘電体を組み合わせた一次コンデンサ
14 平面の極板
15 強誘電体
16 非強誘電体(絶縁体)
17 スイッチ
18 トランスの二次コイル
19 トランスの一次コイル
20 コンデンサ
21 角振動数ωの単相交流電源
22 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Primary coil 2 Rotor 3 Brush 4 Power-receiving capacitor 5 Current path 6 formed on the rotor 6 Secondary coil 7 on the rotor side Unipolar capacitor 8 with dielectric body Rotation direction 9 of the rotor Bipolar plate cylindrical multilayer capacitor 10 by electrode plate Electrode plate 11 Dielectric film 12 Surface plate is larger than 10 and surface is curved. Electrode plate paired with 10 Primary capacitor combining a ferroelectric material and a non-ferroelectric material 14 Planar electrode plate 15 Ferroelectric material 16 Non-ferroelectric material (insulator)
17 Switch 18 Transformer secondary coil 19 Transformer primary coil 20 Capacitor 21 Single-phase AC power source 22 with angular frequency ω Capacitor

Claims (4)

A;自己インダクタンスL(H)を持つ、角振動数ωの交流電源に接続されたコイル
R;回転子
B;Rに取り付けられた、自己インダクタンスLを持つコイル
C;ω=1/CLを満たす静電容量Cを持つコンデンサ
以上のように定義されたA、R、B、Cについて、Aからの電磁誘導による反発力を取り出したい位置にBがあるときにBとCの間の電気伝導経路が接続され、逆に、その反発力によってRが回転してAとBの相対的な位置が変化し、Aとの間の反発力を消したい位置にBが来たときにBとCの間の電気伝導経路が切断されるようにすることで、Rを回転させる単相交流誘導発動機。
A: Coil R having a self-inductance L 1 (H) and connected to an AC power supply having an angular frequency ω R; Coil R having a self-inductance L 2 attached to the rotor B; R; ω 2 = 1 / Capacitor with capacitance C satisfying CL 2 For A, R, B, and C defined as above, when B is at a position where the repulsive force due to electromagnetic induction from A is desired to be extracted, When the electrical conduction path is connected, conversely, R rotates by the repulsive force and the relative position of A and B changes, and when B comes to the position where the repulsive force between A and A is desired to disappear. A single-phase AC induction motor that rotates R by cutting the electrical conduction path between B and C.
A;自己インダクタンスL(H)を持つ、角振動数ωの交流電源に接続されたコイル
R;回転子
Q;Aの両端に掛かっている電圧と同位相、または180度の位相差を持つ電荷
;Rに取り付けられた、Qが保持されている単極のコンデンサ
以上のように定義されたA、R、Q、Cについて、Aにおいて生じている磁束の時間変化によって生じる電場とCの間に作用する静電気力によりRを回転させる単相交流誘導発動機。
A: A coil having a self-inductance L 1 (H) and connected to an AC power supply having an angular frequency ω R; a rotor Q; having the same phase as the voltage applied to both ends of A or a phase difference of 180 degrees charge C 1; attached to R, Q is defined as above capacitors unipolar held a, R, Q, for C, the electric field caused by the time variation of the magnetic flux occurring in the a and C A single-phase alternating current induction motor that rotates R by electrostatic force acting during 1 .
A;自己インダクタンスL(H)を持つ、角振動数ωの交流電源に接続されたコイル
R;回転子
Q;Aの両端に掛かっている電圧と同位相、または180度の位相差を持つ電荷
:定常な電荷が蓄えられている状態で一方向を向く定常な電場中に置かれるとゼロでない大きさの静電気力が一方向に発生するような表面形状に極板が加工された、Qが保持されていて、且つRに取り付けられている双極板コンデンサ
以上のように定義されたA、R、Q、Cについて、Aにおいて生じている磁束の時間変化によって生じる電場とCの間に作用する静電気力によりRを回転させる単相交流誘導発動機。
A: A coil having a self-inductance L 1 (H) and connected to an AC power supply having an angular frequency ω R; a rotor Q; having the same phase as the voltage applied to both ends of A or a phase difference of 180 degrees Charge C 2 : The electrode plate was processed to have a surface shape that generates a non-zero magnitude of electrostatic force in one direction when placed in a steady electric field facing in one direction with a steady charge stored , Q and the bipolar plate capacitor attached to R. For A, R, Q, and C 2 defined as above, the electric field generated by the time change of the magnetic flux generated in A and C 2 Single-phase AC induction motor that rotates R by electrostatic force acting between the two.
;静電容量C(F)を持つ、角振動数ωの交流電源に接続されたコンデンサ
R;回転子
Φ;Cに流れている電流と同位相、または180度の位相差を持つ磁束
B;Rに取り付けられた、Φを保持しているコイル
以上のように定義されたC、R、Φ、Bについて、Cにおいて生じている電束が時間変化することによって生じる磁束とBの間に作用する磁力によりRを回転させる単相交流誘導発動機。
C 3 ; Capacitor C 3 (F), a capacitor connected to an AC power supply with an angular frequency ω R; Rotor Φ; Same phase as current flowing in C 3 , or 180 degree phase difference Magnetic flux B: Coil attached to R and holding Φ Magnetic flux generated by time-varying the electric flux generated in C 3 for C 3 , R, Φ, and B defined as above A single-phase alternating current induction motor that rotates R by the magnetic force acting between B and B.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101389414B1 (en) * 2013-02-04 2014-04-28 한양대학교 산학협력단 Magnet motor transmitting current using capacitor

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