JP2015173583A5 - - Google Patents

Description

本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
第１に、永久磁石を円周方向に配列して表裏各面にそれぞれ第１磁界部と第２磁界部とを形成した回転自在なロータと、このロータの外周面の第１磁界部と対面して第１ステータ磁界を形成する巻線を設けた第１ステータと、ロータの内周面の第２磁界部と対面して第２ステータ磁界を形成する巻線を設けた第２ステータと、前記第１ステータと第２ステータとを固定しかつロータを包囲したケースとを有しており、
前記第１ステータ又は第２ステータの一方の巻線に給電してロータを回転駆動する給電装置と、駆動されるロータの回転によって他方の巻線に発生する誘導電流を取り出す集電装置とを備えた制御部を有しており、
少なくとも給電側のステータの巻線を超電導材で形成しており、
前記ロータは、第１磁界部及び第２磁界部を設けた円筒部の両端が自由端の円筒体であり、第１ステータ又は第２ステータとロータとの間にロータを磁気で浮上させて径方向間隙を形成する磁気間隙形成手段及び軸方向相対位置を適正にする磁気位置設定手段を有することを特徴とする。
第１の特徴は、１台の電気回転機で、両端が自由端の１個のロータを共用して電動態様と発電態様とを同時に採って、持続的に発電することができる。

第２に、制御部は永久電流スイッチ及び限流器を有する超電導制御ユニットを備え、給電側の超電導巻線に永久電流を供給可能であることを特徴とする。
第２の特徴は、給電側の超電導巻線に永久電流を供給して、効率よく持続的に発電することができる。
第３に、第２ステータの巻線を超電導材で形成して給電装置に接続し、第１ステータを集電装置に接続し、第２ステータの超電導巻線に供給する電流を第１ステータの巻線で発生する誘導電流より大きくしていることを特徴とする。
第３の特徴は、第２ステータの超電導巻線に電流を供給して、効率よくロータを駆動して持続的に発電することができる。

第４に、給電装置は、給電側の巻線に給電する電流をステータ周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能であることを特徴とする。
第４の特徴は、両端が自由端の１個のロータを、給電電流でステータとの間に間隙を形成しかつ軸方向相対位置を適正にすることができる。

第５に、集電側の巻線は、誘導電流がステータ周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能になっていることを特徴とする。
第５の特徴は、両端が自由端の１個のロータを、誘導電流でステータとの間に間隙を形成しかつ軸方向相対位置を適正にすることができる。

第６に、集電側のステータに周方向間隔をおいて設けた巻線は、主ループとこれと逆向きに巻いた副ループとをステータの軸心方向に隣接しかつそれらループを８の字結線しており、前記主ループは副ループよりもロータの永久磁石との対向面積が大きいことを特徴とする。
第６の特徴は、１個のロータを誘導電流でステータとの間に間隙を形成しかつ軸方向相対位置を適正にすることができ、かつ、集電効率を高くすることができる。

第７に、ロータが停止しているときに、ロータと第１ステータ及び第２ステータとの間に径方向間隙を形成する間隙保持手段を設けていることを特徴とする。
第７の特徴は、ロータが停止しているときに、ロータと第１ステータ及び第２ステータとの間の接触を回避することができる。
第８に、ロータ、第１ステータ及び第２ステータとでなる組がロータの軸心方向に複数組設けられており、一方のロータは両端が自由端の磁気で浮上する前記円筒体で形成され、他方のロータは端部にケース外に突出する出力軸部を連結していることを特徴とする。
第８の特徴は、１組のロータ、第１ステータ及び第２ステータで発電し、他の１組のロータ、第１ステータ及び第２ステータで駆動力の取り出しができる。

第９に、第１磁界部及び第１ステータと第２磁界部及び第２ステータとは、給電側と発電側の交流電流の周波数が異なっていることを特徴とする。
第９の特徴は、給電と異なる周波数の発電を効率よくすることができる。
第１０に、第１ステータ及び第２ステータの両方の巻線を超電導材で形成し、前記ロータの永久磁石は、ロータ内に埋め込んでその両端でロータ表裏の第１磁界部と第２磁界部とを形成する超電導バルクであることを特徴とする。
第１０の特徴は、ロータの永久磁石を簡単に形成でき、強力な磁界を着磁できる。

Claims (10)

1. 永久磁石を円周方向に配列して表裏各面にそれぞれ第１磁界部と第２磁界部とを形成した回転自在なロータと、このロータの外周面の第１磁界部と対面して第１ステータ磁界を形成する巻線を設けた第１ステータと、ロータの内周面の第２磁界部と対面して第２ステータ磁界を形成する巻線を設けた第２ステータと、前記第１ステータと第２ステータとを固定しかつロータを包囲したケースとを有しており、
   前記第１ステータ又は第２ステータの一方の巻線に給電してロータを回転駆動する給電装置と、駆動されるロータの回転によって他方の巻線に発生する誘導電流を取り出す集電装置とを備えた制御部を有しており、
   少なくとも給電側のステータの巻線を超電導材で形成しており、
   前記ロータは、第１磁界部及び第２磁界部を設けた円筒部の両端が自由端の円筒体であり、第１ステータ又は第２ステータとロータとの間にロータを磁気で浮上させて径方向間隙を形成する磁気間隙形成手段及び軸方向相対位置を適正にする磁気位置設定手段を有することを特徴とする電気回転機。
2. 前記制御部は永久電流スイッチ及び限流器を有する超電導制御ユニットを備え、給電側の超電導巻線に永久電流を供給可能であることを特徴とする請求項１に記載の電気回転機。
3. 第２ステータの巻線を超電導材で形成して給電装置に接続し、第１ステータを集電装置に接続し、第２ステータの超電導巻線に供給する電流を第１ステータの巻線で発生する誘導電流より大きくしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気回転機。
4. 前記給電装置は、給電側の巻線に給電する電流をステータ周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気回転機。
5. 前記集電側の巻線は、誘導電流がステータ周方向等間隔にかつ複数同時に同極に励磁可能になっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気回転機。
6. 前記集電側のステータに周方向間隔をおいて設けた巻線は、主ループとこれと逆向きに巻いた副ループとをステータの軸心方向に隣接しかつそれらループを８の字結線しており、前記主ループは副ループよりもロータの永久磁石との対向面積が大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気回転機。
7. 前記ロータが停止しているときに、ロータと第１ステータ及び第２ステータとの間に径方向間隙を形成する間隙保持手段を設けていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気回転機。
8. 前記ロータ、第１ステータ及び第２ステータとでなる組がロータの軸心方向に複数組設けられており、一方のロータは両端が自由端の磁気で浮上する前記円筒体で形成され、他方のロータは端部にケース外に突出する出力軸部を連結していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気回転機。
9. 前記第１磁界部及び第１ステータと第２磁界部及び第２ステータとは、給電側と発電側の交流電流の周波数が異なっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気回転機。
10. 前記第１ステータ及び第２ステータの両方の巻線を超電導材で形成し、前記ロータの永久磁石は、ロータ内に埋め込んでその両端でロータ表裏の第１磁界部と第２磁界部とを形成する超電導バルクであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気回転機。