JP2008199879A - 電気モータ又は発電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステータ構成は、誘電性の電磁石ハウジングと、全体アモルファス金属磁心を含む付勢可能な少なくとも1つの電磁石アセンブリとを有する。全体アモルファス金属磁心は、複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片で構成されている。誘電性の電磁石ハウジングは、この電磁石ハウジングの中に形成されており個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を相互に隣接した位置に保持して全体アモルファス金属磁心を形成する磁心片開口を有する。この装置は、更に、この装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御するために複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを用いて電磁石の付勢及び消勢を可変的に制御することができる制御構成を含んでいる。
【選択図】図1
Description
ァス金属の連続的なリボンから形成されたアモルファス金属巻線である。好ましくは、前記アモルファス金属の連続的なリボンのリボン幅は実質的に一定である。前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片は、円、オーバル(長円形)、卵形、トロイダル・リング、角の丸められた三角形及び角の丸められた台形を含む様々な断面の形状を有しうる。あるいは、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片は、磁心片ハウジングの関連する磁心片開口の中にスタック状に配列されたアモルファス金属材料の個別的なストリップから形成することもできる。また、いくつかの実施例では、アモルファス金属磁心片を保持している電磁石ハウジングの磁心片開口の中の空洞が、すべてが、誘電性のオイルを用いて充填されている。更に、アモルファス金属磁心片は、オイルが含浸されていることもありうる。
に制御することによって、発電機の電気的出力が、追加的な電力調整装置の使用を必要とせずに所望の電気的出力に調整される。或る実施例では、入力駆動装置は風車である。更に、コントローラは、発電機によって発生される電力の一部を用いて発電機を電気モータとして駆動することができる。発電機は、発電機それ自体が入力駆動装置に課する抵抗値を低下させるように、又は、発電機それ自体が入力駆動装置に課する抵抗値を上昇させるように、電気モータとして駆動することができる。
、広い範囲の特定の構成を有していてもかまわない。ロータは、6つの磁石を含むものとして説明されたが、いくつの磁石を含むこともでき、その場合でも本発明の範囲に属することを理解されたい。そして最後に、ロータ構成部は磁石を含むものとして説明されたが、これも必須ではない。例えば、誘導モータの場合には、ロータ構成部16は磁石24a−gを含むことはない。その代わりに、当業者であれば理解することであろうが、ロータ・ディスク26を鉄ベースの材料又は何らかの他の磁気材料から構築し、ステータ構成部のスイッチングによって生じる回転磁界によって駆動される磁気ロータ磁心を形成することができる。
いる。特に、複数の磁心片開口30とコイル開口32とに注意してほしい。ステータ・ハウジング28aは、また、冷却剤(coolant)開口39と、ワイヤ・レースウェイ開口41とを有している。冷却剤(coolant)開口39を用いて、冷却用の流体をステータ・ハウジング28aを通過して循環させ、ステータ・ハウジング28a、コイル・アレイ28a及び磁心36における過剰な発熱を回避する。冷却剤開口は、ステータ・ハウジングないの任意の適切な位置に形成し、装置を冷却することができる。ワイヤ・レースウェイ開口41は、コイル・アレイ38を相互接続するワイヤを敷設するのに用いられる。図3Bには図3Aに図解されている磁心片を囲むように設計されたステータ・ハウジングのある特定の構成が図解されているが、ステータ・ハウジングには様々な構成がありうるのであって、その構成は特定の磁心の設計に応じて変動しうることを理解されたい。
示されている。コイル・アレイ38は、エポキシ樹脂を用いて又はそれ以外の手段でしかるべき位置に固定され、ステータ構成部の全体的な構造的一体性に追加されている。各コイルは、磁心片36a−fの対応する1つの周囲に位置決めされ、その中の2つが図1にコイル36a及び36dとして示されている。コイル・アレイ38は、磁心片36a−fによって形成された磁極片の突出端部が、コイル・アレイ38が付勢されると交互にN極及びS極を形成するように、巻かれている。トロイダル・リング状の磁心片36gは磁気ヨークとして作用し、トロイダル・リング状の磁心片36gに隣接する磁心片36a−fの端部に関連する磁束を、逆の極性の隣接する磁極片の方向に向きを変更する。この装置が電気モータとして動作されるときには、コイル・アレイ38を流れる電流の向きを切り換える(スイッチングする)ことによって、電磁石アセンブリ34の磁極片それぞれの極性が反転される。後でより詳細に説明するが、発電機の場合には、電磁石が負荷に接続されている態様を切り換えることにより、発電機が生じる電気の電力出力及び状態が制御される。この構成によって、ステータ構成部18の電磁石アセンブリ34の交互に配置されたN極及びS極は、ロータ構成部16の永久磁石24a−fの交互に配置されたN極及びS極と制御可能な態様で相互作用する。
て、長さが半分の開口を2倍有している。すなわち、トラック54bは、各セクションにおいて2つの開口56bを有し、トラック54cは4つの開口56cを有する、ということである。そして、外側のトラックは32個の開口を有し、それぞれは、(1+7/8)度の弧(arc of one and seven eighth of a degree)を有している。
構成部44は極めて正確な時刻において電磁石アセンブリ34を付勢及び消勢することができるので、本発明による制御構成部44によれば、コントローラ46は、電磁石アセンブリの複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを用いて、この装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御することができる。これらのパラメータには、限定的ではないが、デューティ・サイクルの付勢時間、デューティ・サイクル付勢時間の開始/停止(start/stop)点、デューティ・サイクル付勢時間の変調などが含まれる。付勢及び消勢パラメータは、図5A−Cを参照しながら後でより詳細に説明する。図5A−Cは、2つの連続するデューティ・サイクルD1及びD2に対する電磁石アセンブリ34の付勢/消勢状態を示すグラフである。
ルそれぞれに対して反転するようにする。モータが十分な速度で回転していると、コントローラ46は、エンコーダ・ディスク50の外側のトラックを用いるだけで、ステータ・アセンブリに対するロータ・アセンブリの回転速度を決定してカウンタ構成部49を較正する。コントローラ46は、カウンタ構成部49とエンコーダ・ディスク50が生じる信号とを用いることによって装置10の制御を継続し、コントローラ46にプログラムされている又はそれ以外の態様でコントローラ46に提供される所定の装置制御設定を選択して用い、電磁石アセンブリ34の付勢及び消勢を制御する。制御構成部44がカウンタ構成部49の任意の1つのカウントにおいて電磁石アセンブリ34を付勢又は消勢することができるので、制御構成部44は、上述した付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを用いて、装置10の速度、効率、トルク及びパワーを非常に正確に制御することができる。
浪費されてしまう。
低下させるエネルギの損失を生じさせる。本発明によると、既に述べたように設計された発電機は、減速ギアを用いることなく、あるいは、タービン・エンジンが発電機を駆動する回転速度を減速させるそれ以外のどのような構成を用いることなく、ガス・タービンによって直接的に駆動される。図7に示されているように、装置10は、タービン・エンジン200によって直接的に駆動される。装置10は、タービン・エンジンのための始動モータとしても用いることができる。やはりすでに述べたように、装置10のアモルファス金属磁心は磁界の変化に極めて高速で応答することができるので、また、制御構成部44は極めて高速のスイッチング速度を有しているので、装置10は、極めて高い回転速度で効率的に動作することができる。これによって、装置10は、タービン・エンジン200によって直接的に駆動することができ、どのような減速ギアも、あるいは、タービン・エンジンが装置10を駆動する回転速度を減速させるどのような構成も必要なくなる。
13に示されているように、この電磁石アセンブリは、個別的に形成された19個のアモルファス金属磁心片702a−sから構成された全体アモルファス金属磁心702を含む。これら19の磁心片の第1の磁心片702aは、図3に最もよく示されている磁心片36gと同様のトロイダル・リング状の自身片である。18個の磁心片702b−sは、一端がトロイダル・リング状の磁心片702aに隣接して配置されており従って18個の磁極の突出を形成する個別的に巻かれた磁心片である。電磁石アセンブリ700は、また、別々に制御可能な3つのコイル・アレイ704a−cを含んでいる。これらの別々に制御可能なコイル・アレイは、それぞれが、図1のコイル・アレイ38に類似しており、それぞれのアレイが、磁心片702b−sのうち連続する3つ目の磁心片の周囲に巻かれたコイルを含んでいる。この構成により、各コイル・アレイは、3相装置の1つの位相に対応することになる。
Claims (64)
- 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択された装置であって、
ロータ構成部と、少なくとも1つのステータ構成部と、前記ロータ構成部と前記ステータ構成部とを相互に対して所定の位置において支持し、与えられたロータ軸を中心にして所定の回転経路に沿って回転できるように前記ロータ構成部を支持する装置ハウジングとを含む前記装置において、前記ステータ構成部は、
a)両方で少なくとも1つの磁極片を画定する全体アモルファス金属磁心と電気コイル・アレイとを含んでおり、前記全体アモルファス金属磁心は、個別的に形成されたアモルファス金属の複数の磁心片によって構成されている、少なくとも1つの付勢可能な電磁石アセンブリと、
b)前記磁極片が前記ロータ構成部の前記回転経路に隣接して位置決めされるように、前記電磁石アセンブリを支持する誘電性電磁石ハウジングであって、前記電磁石ハウジングの中に形成された磁心片開口を有し、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を相互に隣接する位置に保持することにより前記全体アモルファス金属磁心を形成する誘電性電磁石ハウジングと、
を備えており、
c)前記電磁石アセンブリは複数の磁極片を含み、前記電磁石アセンブリの前記磁極片はそれぞれが個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも1つは前記磁極片のそれぞれを相互に磁気結合する電磁ヨークを形成するトロイダル・リングであることを特徴とする装置。 - 請求項1記載の装置において、前記ロータ構成部は、N極及びS極を有する少なくとも1つのロータ磁石と、前記ロータ磁石を与えられたロータ軸を中心にして回転できるように支持する手段とを含んでおり、それによって、前記磁石の磁極の少なくとも1つは、前記与えられたロータ軸を中心とする前記所定の回転経路に沿ってアクセス可能であることを特徴とする装置。
- 請求項1記載の装置において、前記アモルファス金属磁心片を保持する前記電磁石ハウジングの磁心片開口における空洞が、すべて、誘電性オイルで充填されていることを特徴とする装置。
- 請求項1記載の装置において、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくともいくつかは、アモルファス金属の連続的なリボンから形成されたアモルファス金属巻線であることを特徴とする装置。
- 請求項4記載の装置において、前記アモルファス金属の連続的なリボンのリボン幅は、実質的に一定であることを特徴とする装置。
- 請求項1記載の装置において、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくともいくつかは、所望の形状を形成するように切断されたアモルファス金属材料の個別的なストリップのスタックで構成されていることを特徴とする装置。
- 請求項4記載の装置において、前記アモルファス金属磁心片は、オイルが含浸していることを特徴とする装置。
- 請求項5記載の装置において、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも2つは、前記電磁石アセンブリの前記2つの磁極片を形成する円柱状の断片であることを特徴とする装置。
- 請求項5記載の装置において、前記トロイダル・リング状の磁心片以外の前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片は、それぞれが、円、長円形、卵形、トロイダル・リング、角の丸められた三角形及び角の丸められた台形からなる断面の形状群から選択された断面の形状を有していることを特徴とする装置。
- 請求項5記載の装置において、前記電磁石アセンブリは複数の磁極片を含んでおり、前記電磁石アセンブリのそれぞれの磁極片は個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも1つは、前記磁極片のそれぞれを相互に磁気結合する電磁ヨークを形成するトロイダル・リングであることを特徴とする装置。
- 請求項1記載の装置において、前記トロイダル・リング状電磁ヨークは、アモルファス金属の前記連続的なリボンの一方の連続的なエッジによってアモルファス金属の前記リボンが巻かれた後で画定される環状の面を含み、前記電磁石アセンブリの前記磁極片は、それぞれが、前記ロータ磁石の前記所定の回転経路に隣接して位置決めされた第1の端部と、前記トロイダル・リング状電磁ヨークの前記環状の面に隣接して位置決めされた第2の端部とを有していることを特徴とする装置。
- 請求項4記載の装置において、
前記ステータ構成部の前記電磁石アセンブリは、2つの磁極片を画定するほぼU状の全体アモルファス金属磁心を含み、
前記2つの磁極片は、それぞれが個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、
前記全体磁心は、電磁ヨークを形成する追加的な個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であって、前記電磁ヨークは、前記磁心片が全体で前記U状の全体磁心を画定するように前記2つの磁極片を相互に磁気的に結合することを特徴とする装置。 - 請求項4記載の装置において、
a)前記ロータ構成部は、前記ロータ磁石のN極及びS極の両方が前記与えられたロータ軸を中心とする異なる所定の回転経路に沿ってアクセス可能であるように少なくとも1つのロータ磁石を支持する支持手段を含み、
b)前記全体磁心は、2つの磁極片を画定するほぼC状の全体アモルファス金属磁心であって、前記磁極片のそれぞれは異なる所定の回転経路の中の対応する1つに隣接して位置決めされており、
c)前記2つの磁極片は、それぞれが、個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、
d)追加的な個別的に形成されたアモルファス金属磁心片が、前記磁心片が全体で前記C状の全体磁心を画定するように前記2つの磁極片を相互に磁気的に結合する電磁ヨークを形成することを特徴とする装置。 - 請求項1記載の装置において、
a)前記ロータ構成部は、外部円周面を有する樽状のロータ構成部であり、
b)前記ロータ構成部は、前記磁石が、前記与えられたロータ軸とほぼ平行な前記ロータ構成部の前記外部円周面に沿って伸長するように、少なくとも1つのロータ磁石を支持する支持手段を含み、
c)前記全体磁心は、その中心の長軸が前記与えられたロータ軸と一致するほぼ管状の全体アモルファス金属磁心であり、
前記全体磁心は、少なくとも2つの磁極片を画定して、前記磁極片のそれぞれが前記全体磁心の中心軸に向かって半径方向に内向きに伸長するようにしており、
前記磁極片は、それぞれが個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、
前記全体磁心は、電磁ヨークを形成する個別的に形成された管状のアモルファス金属磁心片を含み、
前記電磁ヨークは、前記個別的に形成された磁心片の全体が、一緒に前記ほぼ管状の全体磁心を画定するように、前記磁極片を相互に磁気的に結合することを特徴とする装置。 - 請求項2記載の装置において、前記ロータ磁石は希土類磁石であることを特徴とする装置。
- 請求項1記載の装置において、前記装置は多相装置であることを特徴とする装置。
- 請求項16記載の装置において、
前記多相装置は、複数の離散的な装置から構成されており、前記複数の離散的な装置は、相互に固定された前記装置のそれぞれと共通軸上で直線状に設置されており、
前記複数の装置のそれぞれのステータ構成部は、前記与えられたロータ軸を中心にして相互に対して所定の角度だけ回転された位置に保持されていることを特徴とする装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記電磁石ハウジングは、冷却用の流体がこの電磁石ハウジングを通過して循環されることを可能にするこの電磁石ハウジングの中に形成された冷却剤開口を更に含むことを特徴とする装置。 - 請求項1記載の装置において、
前記電磁石ハウジングは、前記コイル・アレイを相互接続するワイヤを含むこの電磁石ハウジングの中に形成されたワイヤリング・レースウェイ開口を更に含むことを特徴とする装置。 - 請求項1記載の装置において、前記装置は誘導モータであることを特徴とする装置。
- 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択される装置の電磁石アセンブリのための全体アモルファス金属磁心を作成する方法であって、
a)それぞれが所望の磁心片の形状を有する複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を形成するステップであって、前記電磁石アセンブリの磁心片は、それぞれが、個別的に形成されたアモルファス金属磁心片であり、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくとも1つは電磁ヨークを形成するトロイダル・リングであって、前記電磁ヨークは残りの磁心片のそれぞれを相互に磁気的に結合する、ステップと、
b)前記所望の全体磁心の形状を画定する磁心片開口を含む誘電性の磁心ハウジングを提供するステップと、
c)前記複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を、前記誘電性の磁心ハウジングの磁心片開口に組み立て、それによって、前記誘電性の磁心ハウジングが前記磁心片を相互に隣接するように保持して、前記所望の全体磁心の形状を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項21記載の方法において、前記磁心ハウジングの前記磁心片開口における任意の空洞を誘電性オイルを用いて充填するステップを更に含むことを特徴とする方法。
- 請求項21記載の方法において、
所望の磁心片の形状を有する複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を形成する前記ステップは、アモルファス金属材料の連続的なリボンを巻いて所望の断面の形状を有するコイルを作成することによって、前記アモルファス金属磁心片の少なくともいくつかを形成するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項23記載の方法において、所望の磁心片の形状を有する複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を形成する前記ステップは、前記アモルファス金属磁心片をオイルで含浸するステップを含むことを特徴とする方法。
- 請求項23記載の方法において、
前記トロイダル・リング状の磁心片以外のそれぞれの磁心片の所望の断面の形状は、円、長円形、卵形、トロイダル・リング、角の丸められた三角形及び角の丸められた台形からなる断面形状群から選択された形状であることを特徴とする装置。 - 請求項23記載の方法において、
アモルファス金属材料の前記連続的なリボンは、アモルファス金属材料の前記連続的なリボンを前記所望の長さに切断する以外には、切断されたり、エッチングされたり、それ以外の機械加工されたりしないことを特徴とする方法。 - 請求項21記載の方法において、
所望の磁心片の形状を有する複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を形成する前記ステップは、所望の形状を形成するように切断されたアモルファス金属材料の個別的なストリップをスタック上に配置して、前記磁心片を形成することによって、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくともいくつかを形成するステップを含むことを特徴とする方法。 - 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択された装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する構成体であって、
前記装置は、与えられたロータ軸を中心として所定のロータ経路に沿って回転できるように支持されたロータと、アモルファス金属磁心を含む動的に付勢可能及び消勢可能な複数の電磁石を有するステータとを含み、
前記電磁石は、相互に離間し、前記所定のロータ経路に隣接しており、それによって、電磁石に隣接する与えられた点から次の連続する電磁石に隣接する与えられた点までの前記ロータの特定の点の移動が、1デューティ・サイクルを画定する、構成体において、
a)或るデューティ・サイクルの任意の与えられた点における前記ロータの前記ステータに対する位置と回転速度とを決定し、対応する信号を生じる位置検出器構成体と、
b)前記信号に応答し、所定の装置制御設定を用いて前記ステータの電磁石の付勢及び消勢を制御するコントローラであって、各デューティ・サイクルに対して、前記装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御するために複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを制御することができるコントローラと、
を備えていることを特徴とする構成体。 - 請求項28記載の構成体において、
前記付勢及び消勢パラメータは、
(i)前記ステータの電磁石が各デューティ・サイクルに対して付勢される連続的な継続時間であるデューティ・サイクル付勢時間と、
(ii)前記デューティ・サイクルの間に前記ロータの回転位置に対して前記デューティ・サイクル付勢時間が開始及び停止する時間である前記デューティ・サイクル付勢時間の開始/停止点と、
(iii)それ以外の場合には前記連続的なデューティ・サイクル付勢時間である間に前記電磁石を付勢及び消勢することによる、前記電磁石のパルス幅変調である前記デューティ・サイクル付勢時間の変調と、を含むことを特徴とする構成体。 - 請求項28記載の構成体において、
前記位置検出器構成体は、前記ロータと共に回転できるように支持されたエンコーダ・ディスクと、前記エンコーダ・ディスクと極めて密接して配列された光センサのアレイとを含み、
前記エンコーダ・ディスクは、トラックのそれぞれの中に形成された離間した位置指示開口を備えた複数の同心円状のトラックを有し、
前記光センサのそれぞれは、前記同心円状のトラックの中の関連する1つに対応し、
前記光センサは、それに関連する同心円状のトラックに隣接して位置決めされ、それによって、前記センサは、それに関連する同心円状のトラックの中に形成された位置指示開口の存在を検出して、前記ステータに対する前記ロータの位置を検出することができることを特徴とする構成体。 - 請求項30記載の構成体において、
前記コントローラは、前記位置検出器構成体のエンコーダ・ディスクが、前記ステータに対する前記ロータの位置の変化を検出して、前記ロータが回転しているときの前記ステータに対する前記ロータの回転速度を決定するレートを用いる手段を含むことを特徴とする構成体。 - 請求項31記載の構成体において、
前記コントローラは、このコントローラ自体が前記電磁石をいつ付勢及び消勢すべきかを制御するのに用いる複数の時間周期に各デューティ・サイクルを分割することを可能にする時間単位でインクリメントしてカウントすることができるカウンタ構成体を更に含むことを特徴とする構成体。 - 請求項28記載の構成体において、前記ロータは少なくとも1つの永久超磁石を含むことを特徴とする構成体。
- 電気モータと、発電機と、再生電気モータとからなる装置群から選択された装置の回転速度、効率、トルク及びパワーを制御する方法であって、
前記装置は、与えられたロータ軸を中心として所定のロータ経路に沿って回転できるように支持されたロータと、アモルファス金属磁心を含む動的に付勢可能及び消勢可能な複数の電磁石を有するステータとを含み、
前記電磁石は、相互に離間し前記所定のロータ経路に隣接しており、或る電磁石に隣接する与えられた点から次の連続する電磁石に隣接する与えられた点までの前記ロータの特定の点の移動が、1デューティ・サイクルを画定する、方法において、
a)前記デューティ・サイクルの任意の与えられた点における前記ロータの前記ステータに対する位置と回転速度とを決定し、対応する信号を生じるステップと、
b)前記信号を用い、所定の装置制御設定を選択し且つ用いて前記ステータの電磁石の付勢及び消勢を制御し、それによって、各デューティ・サイクルに対して、前記コントローラが、前記装置の速度、効率、トルク及びパワーを制御するために複数の付勢及び消勢パラメータの任意の組合せを制御することができる、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項34記載の方法において、
前記付勢及び消勢パラメータは、
(i)前記ステータの電磁石が各デューティ・サイクルに対して付勢される連続的な継続時間であるデューティ・サイクル付勢時間と、
(ii)前記デューティ・サイクルの間に前記ロータの回転位置に対して前記デューティ・サイクル付勢時間が開始及び停止する時間である前記デューティ・サイクル付勢時間の開始/停止点と、
(iii)それ以外の場合には前記連続的なデューティ・サイクル付勢時間である間に
前記電磁石を付勢及び消勢することによる前記電磁石のパルス幅変調である前記デューティ・サイクル付勢時間の変調と、を含むことを特徴とする方法。 - 請求項34記載の方法において、
前記ロータの位置を決定する前記ステップは、前記ロータと共に回転するように支持されたエンコーダ・ディスクと、前記エンコーダ・ディスクと極めて密接して配列された光センサのアレイとを用いて、前記ロータの位置を検出するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項36記載の方法において、
前記エンコーダ・ディスクは、トラックのそれぞれの中に形成された位置指示開口を備えた複数の同心円状のトラックを有し、
前記光センサのそれぞれは、前記同心円状のトラックの中の関連する1つに隣接して位置決めされ、それによって、前記光センサは、それに関連する同心円状のトラックの中に形成された位置指示開口の存在を検出し、これによって、前記センサが前記ステータに対する前記ロータの位置を検出することを可能にすることを特徴とする方法。 - 請求項37記載の方法において、
前記電磁石の付勢及び消勢を制御する前記ステップは、前記エンコーダ・ディスクが、前記ステータに対する前記ロータの位置の変化を検出して、前記ロータが回転しているときの前記ステータに対する前記ロータの回転速度を決定するレートを用いるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項38記載の方法において、
前記電磁石の付勢及び消勢を制御する前記ステップは、
(i)前記ロータの回転速度と、
(ii)前記電磁石をいつ付勢及び消勢すべきかを制御する複数の時間周期に各デューティ・サイクルを分割することを可能にする時間単位でインクリメントしてカウントすることができるカウンタ構成体との組合せを用いるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項34記載の方法において、前記ロータは少なくとも1つの永久超磁石を含むことを特徴とする方法。
- 電気を発生する装置であって、
a)ガス・タービン・エンジンと、
b)減速ギアや前記ガス・タービン・エンジンがこの発電機を駆動する回転速度を減速させるための他の手段は用いずに、前記ガス・タービン・エンジンによって直接的に駆動される発電機であって、少なくとも1つのロータ超磁石を備えたロータ構成部と、アモルファス金属磁心を含み動的に付勢可能及び消勢可能な少なくとも1つの電磁石アセンブリを備えたステータ構成部とを含む発電機と、
の組合せを備えていることを特徴とする装置。 - 電気を発生する方法であって、
a)ガス・タービン・エンジンを提供するステップと、
b)減速ギアや前記ガス・タービン・エンジンがこの発電機を駆動する回転速度を減速させる他の手段は用いずに、前記ガス・タービン・エンジンを用いて発電機を直接的に駆動するステップであって、前記発電機は、少なくとも1つのロータ超磁石を備えたロータ構成部と、アモルファス金属磁心を含み動的に付勢可能及び消勢可能な少なくとも1つの電磁石アセンブリを備えたステータ構成部とを含む、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 入力駆動装置によって駆動される発電機の電気的出力を調整する方法であって、前記発電機は、動的に付勢可能及び消勢可能な少なくとも1つのステータ・コイルを備えたステータ・アセンブリと、ロータ・アセンブリとを含む、方法において、
a)任意の与えられた時間における前記ステータ・アセンブリに対する前記ロータ・アセンブリの位置及び回転速度を決定し、対応する信号を生じるステップと、
b)前記信号を用いて、前記ステータ・コイルの付勢及び消勢を可変的に制御し、それによって、前記発電機の電気的出力が、追加的な電気的出力調整装置の使用を必要とすることなく、所望の電気的出力に調整されるようにする、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項43記載の方法において、
前記入力駆動装置は、風車であることを特徴とする方法。 - 請求項43記載の方法において、
前記発電機によって発生された電力の一部を用いて、前記発電機を電気モータとして駆動するステップを更に含むことを特徴とする方法。 - 請求項45記載の方法において、
前記発電機は、この発電機が前記入力駆動装置に課する抵抗値を低下させるような態様で、電気モータとして駆動されることを特徴とする方法。 - 請求項45記載の方法において、
前記発電機は、この発電機が前記入力駆動装置に課する抵抗値を上昇させるような態様で、電気モータとして駆動されることを特徴とする方法。 - 入力駆動装置によって駆動される発電機の電気的出力を調整するために発電機において用いられる構成体であって、
前記発電機は、動的に付勢可能及び消勢可能な少なくとも1つのステータ・コイルを備えたステータ・アセンブリとロータ・アセンブリとを含む、構成体において、
a)任意の与えられた時間における前記ステータ・アセンブリに対する前記ロータ・アセンブリの位置及び回転速度を決定し、対応する信号を生じる位置検出器構成体と、
b)前記信号に応答して、前記ステータ・コイルの付勢及び消勢を可変的に制御し、それによって、前記発電機の電気的出力が、追加的な電気的出力調整装置の使用を必要とすることなく所望の電気的出力に調整されるようにする、コントローラと、
を備えていることを特徴とする構成体。 - 請求項48記載の構成体において、
前記入力駆動装置は、風車であることを特徴とする構成体。 - 請求項49記載の構成体において、
前記コントローラは、前記発電機によって発生された電力の一部を用いて、前記発電機を電気モータとして駆動することを特徴とする構成体。 - 請求項50記載の構成体において、
前記コントローラは、前記発電機が前記入力駆動装置に課する抵抗値を低下させるような態様で、前記発電機を電気モータとして駆動することを特徴とする構成体。 - 請求項50記載の構成体において、
前記発電機は、前記発電機が前記入力駆動装置に課する抵抗値を上昇させるような態様
で、電気モータとして駆動されることを特徴とする構成体。 - 電気モータと、発電機と、再生電気モータとを有する装置群から選択された装置において用いられるステータ構成体であって、
前記装置は、前記ステータ構成体と、ロータ構成体と、前記ロータ構成体と前記ステータ構成体とを相互に対して所定の位置において支持し、与えられたロータ軸を中心にして所定の回転経路に沿って回転できるように前記ロータ構成体を支持する装置ハウジングとを含む、ステータ構成体において、
a)少なくとも1つの付勢可能な電磁石アセンブリを備え、前記電磁石アセンブリは、全体アモルファス金属磁心と電気コイル・アレイとを含んでおり、前記全体アモルファス金属磁心と前記電気コイル・アレイは、両方で1つ又は複数の磁極片を画定しており。前記全体アモルファス金属磁心は、個別的に形成されたアモルファス金属の複数の磁心片によって構成されており、
b)また、前記電磁石アセンブリを支持することにより、前記1つ又は複数の磁極片が前記ロータ構成体の前記回転経路に隣接して位置決めされるようにする誘電性電磁石ハウジングを備え、
前記誘電性電磁石ハウジングは、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を隣接するが接続されていない位置に保持することにより前記全体アモルファス金属磁心を形成する、前記電磁石ハウジングの中に形成された磁心片開口を有している誘電性電磁石ハウジングと、
を備えていることを特徴とするステータ構成体。 - 請求項53記載のステータ構成体において、
前記磁心片は、前記ハウジング開口の内部に導かれる、第1及び第2の端部を有する少なくとも1つの磁極片とヨークとを含み、前記磁極片の前記第1の端部は前記ヨークに隣接し前記ヨークに直面する関係に位置決めされ、前記第2の端部はそこから突出していることを特徴とするステータ構成体。 - 請求項53記載のステータ構成体において、
前記磁心片は、複数の磁極片とヨークとを含み、前記磁極片は各々第1及び第2の端部を有しており、それらの全てが前記ハウジング開口の内部に保持され、それによって、前記磁極片のそれぞれの前記第1の端部は前記ヨークに隣接し前記ヨークに直面する関係に位置決めされ、前記第2の端部はそこから突出していることを特徴とするステータ構成体。 - 請求項55記載のステータ構成体において、
前記磁心片のそれぞれは、対向するエッジを有するアモルファス金属の連続的なリボンから形成されたアモルファス金属巻線であり、前記対向するエッジは、前記磁極片の前記第1及び第2の端部を形成していることを特徴とするステータ構成体。 - 請求項56記載のステータ構成体において、
前記ヨークは、対向するヨーク表面を画定する対向するエッジを有するアモルファス金属の連続的なリボンから形成されたアモルファス金属巻線であり、
前記磁極片のそれぞれの前記第1の端部は、前記ハウジングによって、前記ヨーク表面の一方に隣接しそれと直面する関係に保持されることを特徴とするステータ構成体。 - 請求項57記載のステータ構成体において、
前記ヨークはトロイダル・リングを画定するような形状を有することを特徴とするステータ構成体。 - 請求項57記載のステータ構成体において、
前記磁極片はそれぞれが、円、長円形、卵形、トロイダル・リング、角の丸められた三角形及び角の丸められた台形からなる断面形状群から選択された断面形状を有することを特徴とするステータ構成体。 - 請求項55記載のステータ構成体において、
前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片の少なくともいくつかは、所望の形状を形成するように切断されたアモルファス金属材料の個別的なストリップの積み重ねから構成されていることを特徴とするステータ構成体。 - 請求項55記載のステータ構成体において、
前記磁心片は、前記ヨークと共にU状の構成を画定する2つ又はただ2つの磁極片を含むことを特徴とするステータ構成体。 - 請求項53記載のステータ構成体において、
前記磁心片はそれぞれが第1及び第2の端部を有する2つの磁極片と、2つの直面するヨークと、対向する端部を有するヨーク接続部材とを有し、これらすべてが前記ハウジング開口内において相互に接近しているが接続されていない関係に保持されており、それによって、
(1)前記磁極片の一方の前記第1の端部は前記ヨークの一方に隣接しそれと直面する関係に位置決めされ、また、その第2の端部は他方のヨークの方向にそこから突出しており、
(2)前記磁極片の他方の前記第1の端部は前記ヨークの他方に隣接しそれと直面する関係に位置決めされ、また、その第2の端部は前記一方のヨークの方向にそこから突出しており、
(3)前記ヨーク接続部材の対向する端部は、それぞれが、前記直面関係にあるヨークに隣接しており、
それによって、前記磁心片はC状の構成を画定することを特徴とするステータ構成体。 - 電気モータと、発電機と、再生電気モータとを有する装置群から選択された装置において用いられうるステータ構成体の一部として用いられるアモルファス金属磁心であって、
前記装置は、前記ステータ構成体と、ロータ構成体と、前記ロータ構成体と前記ステータ構成体とを相互に対して所定の位置において支持し、与えられたロータ軸を中心にして所定の回転経路に沿って回転できるように前記ロータ構成体を支持する装置ハウジングとを含む、アモルファス金属磁心において、
a)協動する電気コイルと組み合わされると磁極片として機能するものを1つ又は複数有する、複数の個別的に形成されたアモルファス金属磁心片と、
b)協動する電気コイルと組み合わされると形成される前記1つ又は複数の磁極片が、前記ロータ構成体の回転経路に隣接して位置決め可能となるように、前記磁心片を相互に隣接するが接続されていない関係に支持する誘電性電磁石ハウジングとを備えており、
前記誘電性電磁石ハウジングは、この電磁石ハウジングの中に形成された磁心片開口であって、前記個別的に形成されたアモルファス金属磁心片を相互に前記隣接するが接続されていない関係に保持する磁心片開口を有していることを特徴とするアモルファス金属磁心。 - 請求項63記載のアモルファス金属磁心において、
前記磁心片は、第1及び第2の端部を有する少なくとも1つの磁極片とヨークとを含み、前記磁極片と前記ヨークは、前記ハウジング開口の内部に保持され、それによって、前記磁極片の前記第1の端部は前記ヨークに隣接し前記ヨークに直面する関係に位置決めされ、前記第2の端部はそこから突出することを特徴とするアモルファス金属磁心。
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