JP5920905B1 - Electric motor - Google Patents
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Abstract
【課題】消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機を提供する。【解決手段】電動機10は、N極またはS極のいずれか一方の磁極を半径方向外側に向けて永久磁石が回転する回転子と、永久磁石が回転する周囲に、永久磁石に軸線を向けて配置された第1巻線31と、第1巻線31と同軸で、第1巻線32より外周位置に配置された第2巻線32と、永久磁石の一方の磁極が対向位置にある第1巻線31を、一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路40と、第2巻線32からの電流を調整する回転速度調整部50とを備えている。制御回路40は、センサ部41にて一方の磁極を検知すると、励磁回路部42が第1巻線31に通電する。回転速度調整部50は、第2巻線32からの電流を消費して、永久磁石の回転を制御する。【選択図】図3A novel electric motor capable of controlling the rotational speed without increasing power consumption is provided. An electric motor includes a rotor in which a permanent magnet rotates with one of N poles and S poles facing outward in a radial direction, and an axis directed to the permanent magnet around the periphery of the permanent magnet rotating. The first winding 31 that is disposed, the second winding 32 that is coaxial with the first winding 31 and disposed at the outer peripheral position with respect to the first winding 32, and the first magnetic pole of the permanent magnet that is at the opposite position. The first winding 31 includes a control circuit 40 that supplies a current for generating a magnetic field having the same polarity as one of the magnetic poles, and a rotation speed adjusting unit 50 that adjusts the current from the second winding 32. When the control circuit 40 detects one magnetic pole by the sensor unit 41, the excitation circuit unit 42 energizes the first winding 31. The rotation speed adjustment unit 50 consumes the current from the second winding 32 and controls the rotation of the permanent magnet. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、電力が取り出せる電動機に関するものである。 The present invention relates to an electric motor that can extract electric power.
電力が取り出せる電動機として、特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載の磁力発電機は、永久磁石の磁力を利用して発電を行うものである。この磁力発電機は、ON/OFF電源の供給によりモータ用コイルと永久磁石との間に働く吸引および反発力を利用して動力を発生させ、その動力を利用して永久磁石と発電用コイルとを相対移動させて発電を行い、上記発電用コイルによって発電された電力エネルギーの少なくとも一部が上記モータ用コイルに供給されるON/OFF電源に使用されるというものである。
As an electric motor from which electric power can be extracted, one described in Patent Document 1 is known.
The magnetic power generator described in Patent Document 1 generates power using the magnetic force of a permanent magnet. This magnetic power generator generates power using attraction and repulsive force acting between the motor coil and the permanent magnet by supplying ON / OFF power, and uses the power to generate the permanent magnet and the power generating coil. Are moved relative to each other to generate power, and at least a part of the power energy generated by the power generating coil is used for an ON / OFF power source supplied to the motor coil.
しかし、この特許文献1に記載の磁力発電機は、発電用コイルから取り出した電気エネルギーを、モータ用コイルの動力源としてバッテリ電源などに充電されるだけである。
電動機の回転数は、電動機の電源電圧によって変えることができる。しかし、電動機の電源電圧を上昇させると消費電力も上昇する。消費電力を増加させずに、回転数を所定の範囲で制御できれば、電動機の用途も拡がるものと思われる。
However, the magnetic power generator described in Patent Document 1 only charges a battery power source or the like with the electric energy extracted from the power generation coil as a power source of the motor coil.
The rotation speed of the electric motor can be changed according to the power supply voltage of the electric motor. However, when the power supply voltage of the motor is increased, the power consumption is also increased. If the number of revolutions can be controlled within a predetermined range without increasing the power consumption, the use of the electric motor is expected to expand.
そこで本発明は、消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a new electric motor capable of controlling the rotation speed without increasing power consumption.
本発明の電動機は、N極またはS極のいずれか一方の磁極を半径方向外側に向けて永久磁石が回転する回転子と、前記永久磁石が回転する周囲に、前記永久磁石に軸線を向けて配置された第1巻線と、前記第1巻線と同軸で、前記第1巻線より外周位置に配置された第2巻線と、前記永久磁石の一方の磁極が対向位置にある前記第1巻線に、前記一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路と、前記第2巻線からの電流を調整する回転速度調整部とを備えたことを特徴とする。 The electric motor according to the present invention includes a rotor in which the permanent magnet rotates with one of the N poles and the S poles facing outward in the radial direction, and an axis line directed to the permanent magnet around the permanent magnet rotating. The first winding arranged, the second winding coaxial with the first winding and arranged at an outer peripheral position from the first winding, and the first magnetic pole of the permanent magnet in the opposing position. A control circuit for supplying a current for generating a magnetic field having the same polarity as the one magnetic pole to one winding, and a rotation speed adjusting unit for adjusting a current from the second winding. To do.
本発明の電動機は、制御回路が、永久磁石の一方の磁極が対向位置にある第1巻線に通電して、第1巻線に一方の磁極を発生させ、永久磁石を回転させる。第2巻線には永久磁石の回転により発生した電流を回転速度調整部へ出力する。このとき、第2巻線は、第1巻線と同軸で、第1巻線より外周位置に配置されているため、第2巻線に発生する磁界が第1巻線を助勢するように作用する。従って、回転速度調整部に流れる電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができる。 In the electric motor of the present invention, the control circuit energizes the first winding in which one of the magnetic poles of the permanent magnet is opposed to generate one magnetic pole in the first winding to rotate the permanent magnet. The second winding outputs the current generated by the rotation of the permanent magnet to the rotation speed adjustment unit. At this time, the second winding is coaxial with the first winding and is disposed at the outer peripheral position from the first winding, so that the magnetic field generated in the second winding assists the first winding. To do. Therefore, the rotation speed of the permanent magnet can be adjusted according to the current flowing through the rotation speed adjustment unit.
回転速度調整部は、前記第2巻線に接続された整流部と、前記整流部からの電流を消費する消費部とを備えていることが望ましい。消費部が整流部によって整流された直流を消費する電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができ、消費部で電流を有効活用することができる。 The rotation speed adjustment unit preferably includes a rectification unit connected to the second winding and a consumption unit that consumes current from the rectification unit. The rotational speed of the permanent magnet can be adjusted according to the current that consumes the direct current rectified by the rectifier, and the current can be effectively utilized in the consumer.
前記永久磁石は、前記一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極が前記一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いており、前記制御回路は、前記永久磁石の他方の磁極が対向位置にある前記第1巻線に、前記他方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する機能を備えていることが望ましい。制御回路が第1巻線に一方の磁極を発生させるときに、第1巻線と対向位置にある他の第1巻線に他方の磁極を発生させることで、永久磁石の回転を加速させることができる。 In the permanent magnet, the other magnetic pole, which is the magnetic pole opposite to the one magnetic pole, is directed in the opposite direction to the direction in which the one magnetic pole is directed, and the control circuit is configured such that the other magnetic pole of the permanent magnet faces the opposite position. Preferably, the first winding is provided with a function of supplying a current for generating a magnetic field having the same polarity as the other magnetic pole. When the control circuit generates one magnetic pole in the first winding, it accelerates the rotation of the permanent magnet by generating the other magnetic pole in the other first winding in a position opposite to the first winding. Can do.
前記永久磁石は、前記回転子の軸線位置が太く、半径方向外側に向かって細くなるように形成されていることが望ましい。永久磁石は、半径方向外側に向かって細くなるため、永久磁石からの磁束を半径方向外側に向かって集中させることができる。 It is desirable that the permanent magnet is formed so that the axial position of the rotor is thick and narrows radially outward. Since the permanent magnet becomes thinner toward the outer side in the radial direction, the magnetic flux from the permanent magnet can be concentrated toward the outer side in the radial direction.
本発明の電動機は、回転速度調整部に流れる電流に応じて永久磁石の回転数を調整することができるので、消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機とすることができる。 Since the electric motor of the present invention can adjust the rotation speed of the permanent magnet according to the current flowing through the rotation speed adjustment unit, it can be a novel electric motor that can control the rotation speed without increasing the power consumption.
本発明の実施の形態に係る電動機を図面に基づいて説明する。
図1に示す電動機10は、回転子20と固定子30とを備えている。
回転子20は、永久磁石21と、永久磁石を保持する回転子本体22とを備えている。
永久磁石21は、回転子20の軸線X1を中心に直径方向に沿って配置されていることで、一方の磁極(例えば、N極。)が半径方向外側を向いていると共に、一方の磁極と反対の磁極となる他方の磁極(例えば、S極。)が一方の磁極が向いた方向と反対方向を向いている。
永久磁石21は、回転子20の軸線X1に位置する第1部分211が太く、半径方向外側に向かって第2部分212、第3部分213、第4部分214と細く、短くなるように形成されている。永久磁石21は、磁力が他の磁石より強いネオジム磁石が使用できる。
An electric motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
An
The
The
The
回転子本体22は、軸線位置の上端および下端に突起が形成され、図示しないフレームに回転自在に保持される。
The
固定子30は、回転子20の周囲に配置されている。固定子30は、永久磁石21に軸線X2を向けて配置された第1巻線31と、第1巻線31と同軸で、且つ、第1巻線31より外周位置に配置された第2巻線32と、第1巻線31と第2巻線32との軸線X2に配置されたコア33とを備えている。
The
第1巻線31は、回転子20を中心に、その周囲に60度ごとに配置されていることで6本が、図示しないフレームに設けられている。第2巻線32も、第1巻線31と同軸に配置されていることで、6本が設けられている。
Six
本実施の形態では、回転子本体22に1本の永久磁石21が埋設され、その周囲に固定子30が配置されているが、永久磁石21は回転子本体22の軸線X1に沿って等間隔の回転角度ごとに配置するようにしてもよい。例えば、2本の永久磁石21を配置する場合には、永久磁石21と直交する方向にもう1本の永久磁石21を配置すると90度ごとにN極またはS極を第1巻線31に向けて配置することができる。第1巻線31には、制御回路40が接続されている。
In the present embodiment, one
図2および図3に示すように、制御回路40は、センサ部41と、励磁回路部42とを備えている。図3に示す制御回路40は、1個の第1巻線31および第2巻線32について図示しており、第1巻線31および第2巻線32ごとに対応させて、センサ部41と、励磁回路部42とが設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
センサ部41は、永久磁石21のN極の位置を検出する第1センサ部411と、永久磁石21のS極の位置を検出する第2センサ部412とを備えている。
第1センサ部411および第2センサ部412は、回転子の円周方向に沿って6ヵ所に配置され、図3に示すように発光ダイオードとフォトダイオードとによる透過型のフォトインタラプタ41aと、回転子20と共に回転して、透過型のフォトインタラプタ41aの発光ダイオードとフォトダイオードとの間を通過する遮蔽板41bとを備えている。
The
The
第1センサ部411および第2センサ部412の遮蔽板41bは、遮蔽板がドグとしてフォトインタラプタ41aを通過することで、永久磁石21の位置を検出する機能を備えている。
第1センサ部411の遮蔽板41bは、永久磁石21のN極の位置に対応させて配置され、第2センサ部412の遮蔽板41bは、永久磁石21のS極の位置に対応させて配置されている。
なお、図3の第1センサ部411と第2センサ部412とは、回転子20の半径方向に並んだものを示している。
The
The
Note that the
励磁回路部42は、同じ半径方向に位置する第1センサ部411部と第2センサ部412とを一組として、第1巻線31への通電方向を制御するものである。
励磁回路部42は、第1FET421a,421bから第3FET423a,423bまでのトランジスタにより、第1巻線31への通電方向を制御している。
第1FET421aと第3FET423aとはn型FETである。第2FET422a,422bは、p型FETである。
The
The
The first FET 421a and the third FET 423a are n-type FETs. The
第1FET421a,421bは、ゲート端子Gが抵抗R11,R12を介してフォトインタラプタ41aに接続されている。また、第1FET421a,421bは、ソース端子Sが接地されている。
The gate terminals G of the
第2FET422a,422bは、ソース端子SがダイオードD11,D12を介して電源に接続されていると共に、コンデンサC11,C12を介して接地されている。また、第2FET422a,422bのゲート端子Gは、抵抗R21,R22を介して第1FET421a,421bのドレイン端子Dに接続されていると共に、抵抗R31,R32を介して第2FET422a,422bのソース端子Sに接続されている。第2FET422a,422bのドレイン端子Dは、ダイオードD21,D22のアノード端子Aに接続され、コンデンサC11,C12を介して接地されていると共に、第3FET423a,423bのドレイン端子Dに接続されている。
The
第3FET423a,423bは、ゲート端子Gが抵抗R41,R42を介してフォトインタラプタ41aに接続されている。第3FET423a,423bのソース端子Sは接地されている。
第1巻線31の一方の配線は、第2FET422aのドレイン端子Dに接続されていると共に、第3FET423aのドレイン端子Dに接続されている。
第1巻線31の他方の配線は、第2FET422bのドレイン端子Dに接続されていると共に、第3FET423bのドレイン端子Dに接続されている。
The gate terminals G of the
One wiring of the first winding 31 is connected to the drain terminal D of the
The other wiring of the first winding 31 is connected to the drain terminal D of the
第2巻線32には、回転速度調整部50が接続されている。
回転速度調整部50は、整流部51と、消費部52とを備えている。整流部51は、ダイオードブリッジにより構成することができる。図3に示す回転速度調整部50では、整流部51に消費部52が1対1で接続されているが、回転速度調整部50は、他の第2巻線32にも整流部51が接続され、他の複数の整流部51も1個の消費部52に対して接続されている。
A rotation
The rotation
消費部52は、可変抵抗器とすることができるが、可変抵抗器の代わりに電気エネルギーを有効利用する負荷を接続してもよい。例えば、バッテリの充電回路としたり、照明器具としたり、電動機としたりすることができる。消費部52は、短絡状態から開放状態までに抵抗値を設定できるものとすることができる。
Although the
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る電動機の動作を図面に基づいて説明する。図3に示す制御回路40に電源が供給される。
例えば、永久磁石21のN極が第1巻線31に位置することで、センサ部41のうち、第1センサ部411のフォトインタラプタ41aに遮蔽板41bが位置する。
フォトインタラプタ41aの光の透過が遮られることで、第1センサ部411のフォトインタラプタ41aのフォトトランジスタが通電する。フォトトランジスタが通電することで、フォトインタラプタ41aに、抵抗R11,R41を介して接続された第1FET421aのゲート端子Gと、第3FET423aのゲート端子Gとは、第1FET421aと第3FET423aとがオン状態となる、第1電圧となる。
The operation of the electric motor according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the drawings. Power is supplied to the
For example, when the N pole of the
By blocking the light transmission of the
また、第1センサ部411のフォトインタラプタ41aに遮蔽板41bが位置するときには、第2センサ部412のフォトインタラプタ41aには遮蔽板41bが位置しないので、フォトインタラプタ41aは非通電状態にある。従って、第2センサ部412のフォトインタラプタ41aに、抵抗R12,R42を介して接続された第1FET421bのゲート端子Gと、第3FET423bのゲート端子Gとは、第1FET421bと第3FET423bがオフ状態となる、第1電圧より低電圧の第2電圧(0V)となる。
When the
第1FET421bがオフ状態であるときには、第1FET421bのドレイン端子Dに抵抗R21を介して接続された第2FET422aのゲート端子Gは、電源Vssに接続された抵抗R31により第2FET422aがオフ状態となる第1電圧となる。
When the
第1FET421aがオン状態であるときには、抵抗R22が第1FET421aのドレイン端子Dに接続されているため、第2FET422bのゲート端子Gは、第2FET422bがオン状態となる、第2電圧になる。
When the
このようにして、第1FET421a,421b〜第3FET423a,423bのオン状態とオフ状態とが決定されると、電源Vssからの電流が、第2FET422bのソース端子SにダイオードD12を介して流れ込み、第2FET422bのドレイン端子Dから第1巻線31へ流れる。そして、第1巻線31の反対側から電流が、第3FET423aのドレイン端子Dからソース端子Sへ流れことで、第1巻線31は、永久磁石21のN極と反発する同極の磁界を発生する。
第1巻線31が発生した磁界により、永久磁石21のN極が反発して、回転子20が回転する。
Thus, when the ON state and the OFF state of the
Due to the magnetic field generated by the first winding 31, the N pole of the
一方、永久磁石21のS極側では、センサ部41のうち、第2センサ部412のフォトインタラプタ41aに遮蔽板41bが位置する。
フォトインタラプタ41aの光の透過が遮られることで、第2センサ部412のフォトインタラプタ41aのフォトトランジスタが通電する。フォトトランジスタが通電することで、フォトインタラプタ41aに、抵抗R12,R42を介して接続された第1FET421bのゲート端子Gと、第3FET423bのゲート端子Gとは、第1FET421bと第3FET423bとがオン状態となる、第1電圧となる。
On the other hand, on the S pole side of the
By blocking the light transmission of the
また、第2センサ部412のフォトインタラプタ41aに遮蔽板41bが位置するときには、第1センサ部411のフォトインタラプタ41aには遮蔽板41bが位置しないので、フォトインタラプタ41aは非通電状態にある。従って、第1センサ部411のフォトインタラプタ41aに、抵抗R11,R41を介して接続された第1FET421aのゲート端子Gと、第3FET423aのゲート端子Gとは、第1FET421aと第3FET423aがオフ状態となる、第2電圧となる。
Further, when the shielding
第1FET421aがオフ状態であるときには、第1FET421aのドレイン端子Dに抵抗R22を介して接続された第2FET422bのゲート端子Gは、電源Vssに接続された抵抗R32により第2FET422bがオフ状態となる第1電圧となる。
When the
第1FET421bがオン状態であるときには、抵抗R21が第1FET421bのドレイン端子Dに接続されているため、第2FET422aのゲート端子Gは、第2FET422aがオン状態となる、第2電圧になる。
When the
このようにして、第1FET421a,421b〜第3FET423a,423bのオン状態とオフ状態とが決定されると、電源Vssからの電流が、第2FET422aのソース端子SにダイオードD11を介して流れ込み、第2FET422aのドレイン端子Dから第1巻線31へ流れる。そして、第1巻線31の反対側から電流が、第3FET423bのドレイン端子Dからソース端子Sへ流れことで、第1巻線31は、永久磁石21のS極と反発する同極の磁界を発生する。
第1巻線31が発生した磁界により、永久磁石21のS極が反発して、回転子20が回転する。
Thus, when the ON state and the OFF state of the
Due to the magnetic field generated by the first winding 31, the south pole of the
回転子20を挟んで向き合う一対の第1巻線31は、永久磁石21が反発する磁界を励磁することで回転子20が駆動され、励磁(通電)される第1巻線31が、センサ部41により回転方向に順次切り替わることで回転子20が回転し続ける。
The pair of
このように、ある位置に配置された第1巻線31に永久磁石21のN極が接近すると、この第1巻線31を制御する励磁回路部42は第1巻線31にN極が発生させると同時に、この第1巻線31と対向位置にある第1巻線31に通電する制御回路40は、通電方向が反対となる電流を通電してS極を発生させることで、永久磁石21を加速させることができる。
In this way, when the N pole of the
第1巻線31が通電されることで第2巻線32に電力が発生する。第2巻線32からの電流は整流部51により全波整流され、消費部52に流れる。消費部52では、第2巻線32からの電力を、設定された抵抗値によって消費する。
When the first winding 31 is energized, power is generated in the second winding 32. The current from the second winding 32 is full-wave rectified by the
永久磁石21は、半径方向外側に向かって細くなるため、永久磁石21からの磁束を半径方向外側に向かって集中させることができるので、第1巻線31に対する磁界をより強力なものとすることができる。
Since the
(実施例)
このように動作する本実施の形態に係る電動機10を作製して、第1巻線31への入力電圧および入力電流と、第2巻線32からの出力電圧および出力電流と、回転子20の回転数との関係を測定した。
第1巻線31は、銅クラッドアルミ線(Φ1.6mm)を1000回巻いたものを使用した。また、第2巻線32は、銅クラッドアルミ線(Φ1.6mm)を1000回巻いたものを使用した。
(Example)
The
The 1st coil | winding 31 used what wound the copper clad aluminum wire ((PHI) 1.6mm) 1000 times. The second winding 32 was a copper clad aluminum wire (Φ1.6 mm) wound 1000 times.
永久磁石21は、第1部分211が直径100mm、長さ90mmであり、第2部分212のそれぞれが直径80mm、長さ50mmであり、第3部分213が直径50mm、長さ20mmであり、第4部分214が直径25mm、長さ3mmのネオジム磁石を使用した。
The
第1巻線31へ供給する電源VSSとして、菊水電子工業株式会社製のデジタルプログラマブル直流安定化電源PVD150−40Tを使用した。また、第1センサ部411および第2センサ部412への電源VEEとして株式会社高砂製作所製のGP035−10を使用した。更に、消費部52として、株式会社計測技術研究所製の多機能電子負荷装置LN−1000C−G7を使用した。
As the power source V SS supplied to the first winding 31, a digital programmable direct current stabilized power source PVD150-40T manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd. was used. In addition, GP035-10 manufactured by Takasago Seisakusho Co., Ltd. was used as the power source V EE for the
励磁回路部42への電源VSSとして120Vを印加し、消費部52から取り出す出力電流として、0Aから18Aまでの2Aごとに測定した。そして、出力電流が0Aのときと、16Aのときの波形を観測した。
なお、オシロスコープは横河電機株式会社製のDL−4050、プローブは横河電機株式会社製のパッシブプローブ701939および差動プローブ700924と、ピコテクノロジー社製の電流プローブTA018を使用した。
120 V was applied as the power source V SS to the
The oscilloscope used was DL-4050 manufactured by Yokogawa Electric Corporation, the probes used were passive probe 701939 and differential probe 7000924 manufactured by Yokogawa Electric Corporation, and current probe TA018 manufactured by Pico Technology.
図4に示す測定波形と、図5に示す測定波形との各波形は、上から、第1センサ部411の出力電圧、第2センサ部412の出力電圧、第1巻線31への入力電圧、第1巻線31への入力電流、第2巻線32の出力電圧、第2巻線32の出力電流である。
The measurement waveforms shown in FIG. 4 and the measurement waveforms shown in FIG. 5 are respectively the output voltage of the
まず、消費部52の消費電流が0Aの場合を、図4が示す測定波形に基づいて説明する。なお、以下の説明において、第1巻線31への電圧は、一方の配線を基準に、他方の配線に印加される相対的な電圧を示す。従って、一方の配線の電位より、他方の配線の電位が高ければプラス電圧であり、その反対はマイナス電圧と表記している。また、プラス電圧のときには、第1巻線31の一方の配線から第1巻線31を通って他方の配線に向かって流れる電流(プラス電流)であり、マイナス電圧のときには、その反対に流れる電流(マイナス電流)である。
First, the case where the consumption current of the
図4に示すように、第1センサ部411がN極を検出して出力が有効となることで、第1巻線31にマイナス電圧が印加される(符号S101参照)。第1巻線31にマイナス電圧に応じたマイナス電流が流れる(符号S102参照)。
第2巻線32では、N極が接近することで、第1センサ部411がN極を検出する前から発電して、マイナス電圧を発生している(符号S103参照)。
しかし、第1巻線31にマイナス電流が流れ、第2巻線32が電磁誘導されることで、プラス電圧が発生する(符号S104参照)。消費部52の消費電流を0A(開放状態)しているため第2巻線32に電流は流れていない(符号S105参照)。
第1センサ部411の出力が無効となると、第1巻線31に逆起電力が発生するため、第1巻線31がプラス電圧となる(符号S106参照)。また、第1巻線31の電流は徐々に低下して0Aへ近づく(符号S107参照)。
As shown in FIG. 4, when the
In the second winding 32, when the N pole approaches, power is generated before the
However, a negative current flows through the first winding 31 and the second winding 32 is electromagnetically induced, thereby generating a positive voltage (see S104). Since the consumption current of the
When the output of the
第2センサ部412では、がN極を検出して出力が有効となることで、第1巻線31にプラス電圧が印加される(符号S108参照)。第1巻線31にプラス電圧に応じたプラス電流が流れる(符号S109参照)。
第2巻線32では、S極が接近することで、第2センサ部412がS極を検出する前から発電して、プラス電圧を発生している(符号S110参照)。
しかし、第1巻線31にプラス電流が流れ、第2巻線32が電磁誘導されることで、マイナス電圧が発生する(符号S111参照)。消費部52の消費電流を0Aしているため第2巻線32に電流は流れていない(符号S112参照)。
第2センサ部412の出力が無効となると、第1巻線31に逆起電力が発生するため、第1巻線31がマイナス電圧となる(符号S113参照)。また、第1巻線31の電流は徐々に低下して0Aへ近づく(符号S114参照)。
回転子20の永久磁石21は、第1巻線31によって励磁された磁界によって回転する。
In the
In the second winding 32, when the S pole approaches, power is generated before the
However, a positive current flows through the first winding 31 and the second winding 32 is electromagnetically induced to generate a negative voltage (see reference numeral S111). Since the consumption current of the
When the output of the
The
次に、消費部52の消費電流が16Aとした場合を図5が示す測定波形に基づいて説明する。
図6に示すように、第1センサ部411がN極を検出して出力が有効となることで、第1巻線31にマイナス電圧が印加される(符号S121参照)。第1巻線31にマイナス電圧に応じたマイナス電流が流れる(符号S122参照)。
第2巻線32では、N極が接近することで、第1センサ部411がN極を検出する前から発電して、マイナス電圧を発生して、マイナス電流が消費部52に流れている(符号S123,S124参照)。
第1巻線31にマイナス電流が流れ、第2巻線32が電磁誘導されるが、第2巻線32はマイナス電圧およびマイナス電流を出力する(符号S125,S126参照)。
第1センサ部411の出力が無効となると、第1巻線31に逆起電力が発生するため、第1巻線31がプラス電圧となる(符号S127参照)。また、第1巻線31の電流は徐々に低下して0Aへ近づく(符号S128参照)。
Next, the case where the consumption current of the
As shown in FIG. 6, when the
In the second winding 32, when the N pole approaches, the
Although a negative current flows through the first winding 31 and the second winding 32 is electromagnetically induced, the second winding 32 outputs a negative voltage and a negative current (see symbols S125 and S126).
When the output of the
このとき、第2巻線32では、S極が接近することで、第2センサ部412がS極を検出する前から発電して、プラス電圧およびプラス電流を発生している(符号S129,130参照)。
第2センサ部412がS極を検出して有効となることで、第1巻線31にプラス電圧が印加される(符号S131参照)。第1巻線31にプラス電圧に応じたプラス電流が流れる(符号S132参照)。
第1巻線31にプラス電流が流れ、第2巻線32が電磁誘導されるが、第2巻線32はプラス電圧およびプラス電流を出力する(符号S133,S134参照)。
第2センサ部412の出力が無効となると、第1巻線31に逆起電力が発生するため、第1巻線31がマイナス電圧となる(符号S135参照)。また、第1巻線31の電流は徐々に低下して0Aへ近づく(符号S136参照)。
このように、消費部52の消費電流が大きくなると、第1巻線31に同軸に配置された第2巻線32は、第1巻線31による電磁誘導よりも回転子20の永久磁石21による電磁誘導の方が大きくなり、発生した電流は第1巻線31を助勢する磁界を発生する。
At this time, in the second winding 32, when the S pole approaches, power is generated before the
When the
A positive current flows through the first winding 31 and the second winding 32 is electromagnetically induced, but the second winding 32 outputs a positive voltage and a positive current (see symbols S133 and S134).
When the output of the
Thus, when the consumption current of the
ここで、消費部52から取り出す出力電流を0Aから18Aまでの2Aごとに測定した結果を図6に示す。
図6に示す表からも判るように、第1巻線31への入力電圧は一定にして、消費部52が第2巻線32から取り出す出力電流を大きくすると、第1巻線31への入力電流はほぼ一定であり、消費部52への出力電圧は低下するが、回転子20の回転数は消費電流(出力電流)0Aから8Aまでは低下するものの、10Aから徐々に早くなる。
また、最も回転数の低い10Aを第2巻線32から取り出したときが、最も出力電力が高くなることがわかる。
Here, the result of measuring the output current extracted from the
As can be seen from the table shown in FIG. 6, when the input voltage to the first winding 31 is constant and the output current taken out from the second winding 32 by the
It can also be seen that the output power is highest when 10 A having the lowest rotational speed is taken out from the second winding 32.
ここで、電動コイルである第1巻線31の入力電力から、発電コイルとなる第2巻線32からの出力電力の差が電動機10の消費電力であるが、消費電力(第1巻線31の入力電力−第2巻線の出力電力)は、第2巻線32からの取り出し電流(出力電流)が0Aのときを基準に、2544.4Wから出力電流が14Aのときの2069.3Wまで減り続けている。そして、出力電流14Aから消費電力が増えるが、出力電流18Aのときでも2345.0Wであり、出力電流が0Aのときの2544.4Wを超えない。
Here, the difference between the input power of the first winding 31 that is an electric coil and the output power from the second winding 32 that is a power generation coil is the power consumption of the
このように、電動機10の回転速度調整部50により消費電流を調整することで、回転数を調整することができるので、電動機10は消費電力を増加させずに回転数を制御できる新規の電動機とすることができる。
In this way, since the rotational speed can be adjusted by adjusting the current consumption by the rotational
本発明は、電動機として回転出力を得ながら、回転速度調整部にて電力を取り出すことができるので、
Since this invention can take out electric power in a rotation speed adjustment part, obtaining rotation output as an electric motor,
10 電動機
20 回転子
21 永久磁石
211 第1部分
212 第2部分
213 第3部分
214 第4部分
22 回転子本体
30 固定子
31 第1巻線
32 第2巻線
33 コア
40 制御回路
41 センサ部
411 第1センサ部
412 第2センサ部
41a フォトインタラプタ
41b 遮蔽板
42 励磁回路部
421a,421b 第1FET
422a,422b 第2FET
423a,423b 第3FET
G ゲート端子
S ソース端子
D ドレイン端子
R11,R12,R21,R22,R31,R32,R41,42 抵抗
C11,C12 コンデンサ
D11,D12,D21,D22 ダイオード
50 回転速度調整部
51 整流部
52 消費部
X1,X2 軸線
DESCRIPTION OF
422a, 422b Second FET
423a, 423b 3rd FET
G Gate terminal S Source terminal D Drain terminal R11, R12, R21, R22, R31, R32, R41, 42 Resistor C11, C12 Capacitor D11, D12, D21,
Claims (4)
前記永久磁石が回転する周囲に、前記永久磁石に軸線を向けて配置された第1巻線と、
前記第1巻線と同軸で、前記第1巻線より外周位置に配置された第2巻線と、
前記永久磁石の一方の磁極が対向位置にある前記第1巻線に、前記一方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する制御回路と、
前記第2巻線からの電流を調整する回転速度調整部とを備えた電動機。 A rotor in which the permanent magnet rotates with one of the magnetic poles of N and S poles facing radially outward;
A first winding disposed around the rotation of the permanent magnet so that the axis is directed to the permanent magnet;
A second winding that is coaxial with the first winding and disposed at an outer peripheral position from the first winding;
A control circuit for energizing a current to generate a magnetic field having the same polarity as the one magnetic pole in the first winding in which the one magnetic pole of the permanent magnet is in an opposing position;
An electric motor comprising: a rotation speed adjustment unit that adjusts a current from the second winding.
前記制御回路は、前記永久磁石の他方の磁極が対向位置にある前記第1巻線に、前記他方の磁極と同極の磁界を発生させるための電流を通電する機能を備えた請求項1または2記載の電動機。 In the permanent magnet, the other magnetic pole, which is a magnetic pole opposite to the one magnetic pole, is directed in a direction opposite to the direction in which the one magnetic pole is directed,
2. The control circuit according to claim 1, wherein the control circuit has a function of supplying a current for generating a magnetic field having the same polarity as that of the other magnetic pole to the first winding in which the other magnetic pole of the permanent magnet is located at an opposing position. 2. The electric motor according to 2.
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