JP6657745B2 - 巻線型ｎ相交流誘導回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、巻線型ｎ相交流誘導回転電機に関し、特に、回転子に流れる二次電流を外部に取り出すために用いて好適なものである。

巻線型交流誘導回転電機は、すべりによる二次銅損が回転子に発生するため、同期回転電機に比較すると効率は劣るが、堅牢であり、メンテナンスコストが安いという利点があるため広く使用されている。さらに、巻線型交流誘導回転電機には、回転子に流れる二次電流を外部回路に取り出し、外部回路を制御することで、（１）起動時のトルクを制御できる、（２）インバータ回路のような複雑な回路を用いずとも回転電機の回転数を制御できる、等のメリットがある。

巻線型三相交流誘導回転電機では、３個のスリップリングを、回転電機の回転軸に配置し、３個のスリップリングのそれぞれに３個の接触子（ブラシ）を個別に接触させることにより、回転子の三相の二次電流を外部回路に取り出す。しかしながら、このスリップリングおよび接触子（ブラシ）を使用中に頻繁にメンテナンスすることが必要であり、本来メンテナンスフリーに近い巻線型三相交流誘導回転電機の利点が損なわれるという問題がある。

このような問題に対し、特許文献１には、整流子との接触面の延長方向が整流子の軸方向に対して傾斜し、且つ、その接触面を延長方向に見たときの形状がＶ字状である接触子（ブラシ）について記載されている。

特開２０１０−２０７０８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、接触子（ブラシ）の形状を改善するものである。このため、特許文献１に記載の接触子（ブラシ）を巻線型交流誘導回転電機に適用しても、磨耗粉の発生を防いだり、接触子（ブラシ）およびスリップリングの交換そのものを無くしたりする効果は期待できない。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、巻線型ｎ相（ｎは２以上の整数）交流誘導回転電機の回転子に流れる二次電流を非接触で外部回路に取り出せるようにすることを目的とする。

本発明の巻線型ｎ相交流誘導回転電機は、回転子コイルを有する回転子と、固定子とを有する巻線型ｎ相（ｎは２以上の整数）交流誘導回転電機であって、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられ、且つ、前記巻線型ｎ相交流誘導回転電機の回転軸の軸方向に沿って配置されるｎ個の誘導回路と、前記ｎ個の誘導回路に付随する鉄心と、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられるｎ個の可変インピーダンスと、前記ｎ個の誘導回路に交流電力を供給する交流電力供給回路とを有する二次電流制御回路と、を有し、前記ｎ個の誘導回路のそれぞれは、前記回転軸と同軸となるように巻き回され、且つ、前記回転軸の回転に伴い回転するコイルである回転誘導コイルと、回転している前記回転誘導コイルと磁気的に結合するように巻き回され、且つ、固定された状態で配置される固定誘導コイルと、を有し、第ｍ相（ｍは１〜ｎまでの整数）に対して設けられる前記誘導回路の前記回転誘導コイルは、当該第ｍ相の回転子コイルと電気的に接続され、第ｍ相（ｍは１〜ｎまでの整数）に対して設けられる前記誘導回路の前記固定誘導コイルは、当該第ｍ相に対して設けられる前記可変インピーダンスと電気的に接続され、前記ｎ個の誘導回路に付随するそれぞれの前記鉄心は、他の前記鉄心とは分離独立した鉄心であり、前記ｎ個の誘導回路に付随する前記鉄心は、前記巻線型ｎ相交流誘導回転電機の回転軸の軸方向に沿って間隔を有して配置される鉄心であり、前記交流電力供給回路は、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられるｎ個のインバータを有し、前記二次電流制御回路は、前記ｎ相のそれぞれの前記回転子コイルに流れる二次電流の波形に基づいて、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられる前記インバータのそれぞれの動作を制御することと、前記ｎ相のそれぞれの前記回転子コイルに流れる二次電流の周波数に基づいて、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられる前記可変インピーダンスの値のそれぞれを制御することを特徴とする。

本発明によれば、巻線型ｎ相（ｎは２以上の整数）交流誘導回転電機の回転子コイルに流れる二次電流を非接触で外部回路に取り出すことができる。

巻線型三相交流誘導回転電機の回路構成の一例を示す図である。 誘導回路の構成の第１の例を示す図である。 誘導回路の構成の第２の例を示す図である。 誘導回路の構成の第３の例を示す図である。 誘導回路の構成の第４の例を示す図である。 誘導回路の構成の第５の例を示す図である。 誘導回路の構成の第６の例を示す図である。 誘導回路の構成の第７の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の各実施形態では、巻線型ｎ相（ｎは２以上の整数）交流誘導回転電機として、巻線型三相交流誘導回転電機（すなわちｎが３の場合）を例に挙げて説明する。尚、回転電機は、電動機であっても、発電機であってもよい。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を説明する。
図１は、巻線型三相交流誘導回転電機の回路構成の一例を示す図である。
図１において、巻線型三相交流誘導回転電機は、固定子コイル１０と、回転子コイル（型巻きコイル）２０と、誘導回路３０と、二次電流制御回路４０と、を有する。固定子コイル１０には三相交流電源５０が接続される。

図１では、固定子コイル１０と回転子コイル２０がそれぞれデルタ結線されている場合を例に挙げて示す。しかしながら、固定子コイル１０と回転子コイル２０の少なくとも何れか一方はスター結線であってもよい。例えば、スターデルタ始動（Ｙ−Δ始動）としてもよい。また、回転子鉄心等、公知の巻線型三相交流誘導回転電機の回転子（巻線型回転子）および固定子が有する構成を本実施形態の巻線型三相交流誘導回転電機も有する。ただし、本実施形態の巻線型三相交流誘導回転電機では、スリップリングおよび接触子（ブラシ）を用いない。

図２は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図２は、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０に沿って切った場合の誘導回路３０の断面図を示す。巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０は、例えば、非磁性体により構成される。
図１および図２において、誘導回路３０は、Ｕ相用誘導回路３０ａと、Ｖ相用誘導回路３０ｂと、Ｗ相用誘導回路３０ｃと、を有する。Ｕ相用誘導回路３０ａは、Ｕ相の回転子コイルに流れる二次電流を回転子と非接触で検出するためのものである。Ｖ相用誘導回路３０ｂは、Ｖ相の回転子コイルに流れる二次電流を回転子と非接触で検出するためのものである。Ｗ相用誘導回路３０ｃは、Ｗ相の回転子コイルに流れる二次電流を回転子と非接触で検出するためのものである。このように、巻線型ｎ相（ｎは２以上の整数）交流誘導回転電機の１つの相に対し１つの誘導回路を設ける。尚、本実施形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が、第ｍ相（ｍは１〜ｎの整数）、すなわち、第１相、第２相、第３相に対応する。

Ｕ相用誘導回路３０ａは、回転誘導コイル３１ａと、鉄心３２ａと、固定誘導コイル３３ａとを有する。Ｖ相用誘導回路３０ｂは、回転誘導コイル３１ｂと、鉄心３２ｂと、固定誘導コイル３３ｂとを有する。Ｗ相用誘導回路３０ｃは、回転誘導コイル３１ｃと、鉄心３２ｃと、固定誘導コイル３３ｃとを有する。

本実施形態では、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃは、同じ構成を有する。
鉄心３２ａ〜３２ｃは、中空円筒形状を有する鉄心である。鉄心３２ａ〜３２ｃの内周面と巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０の外周面とが相互に対向するように、鉄心３２ａ〜３２ｃは、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０に取り付けられる。このとき、鉄心３２ａ〜３２ｃと巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０とが電気的に絶縁された状態にする。例えば、鉄心３２ａ〜３２ｃと巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０との間に絶縁材を挟むことにより、鉄心３２ａ〜３２ｃと巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０とが電気的に絶縁された状態にすることができる。尚、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０が絶縁体で形成されている場合には、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０に直接鉄心３２ａ〜３２ｃを取り付けることができる。

また、鉄心３２ａ〜３２ｃは、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０の長手方向（軸方向）において相互に間隔を有した状態で、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０に取り付けられる。尚、鉄心３２ａ〜３２ｃは、強磁性体により構成される。また、図２において、鉄心３２ａ〜３２ｃに付している矢印線は、磁力線を概念的に示すものである。

本発明者らは、回転子コイル２０に流れる二次電流を非接触で検出するために、電磁誘導現象を利用することに着目した。しかしながら、誘導機に特有のすべりのために、回転子コイル２０に流れる二次電流の周波数が変化することにより、三相交流の位相および波形の制御の精度が低下してしまい、一般的な接触型の巻線型三相交流誘導回転電機が有するメリットを得ることができない場合があるという知見を得た。そして、このことは、三相のそれぞれに設置される電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）が磁気的に干渉してインダクタンスが変化し、各相の誘導回路３０ａ〜３０ｃのインピーダンスが変化してしまうためであるという知見を得た。また、電磁誘導コイルによる電磁誘導作用は、各電磁誘導コイルのインダクタンスへの相互の影響だけでなく、配線等によるキャパシタンスや抵抗の変化を介しても、回路全体のインピーダンスの変化に影響を与えるという知見を得た。このように各相の誘導回路３０ａ〜３０ｃを含む回路のインピーダンスが変化すると、巻線型三相交流誘導回転電機の効率が低下する。

そこで、本実施形態では、このような電磁誘導コイルの磁気的な干渉による巻線型三相交流誘導回転電機の効率の低下が実用上問題にならなくなるように、鉄心３２ａ〜３２ｃのうち、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０の長手方向において相互に隣接して配置される２つの鉄心の間隔を決定する。
尚、以下の説明では、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０を必要に応じて単に回転軸６０と称する。

図１に示すように、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃの一端は、それぞれ、Ｕ相の回転子コイル、Ｖ相の回転子コイル、Ｗ相の回転子コイルに接続される。回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃの他端は、相互に接続される。このように、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃの結線は、デルタ結線となる。

回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃは、それぞれ、鉄心３２ａ〜３２ｃと電気的に絶縁された状態で、回転軸６０と巻軸が略同軸になるように、鉄心３２ａ〜３２ｃの外周面に対して巻き回される。また、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃは、それぞれ、絶縁材を介して鉄心３２ａ〜３２ｃに固定される。したがって、回転軸６０が回転すると、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃと鉄心３２ａ〜３２ｃは、回転軸６０を回転軸として、回転軸６０と共に回転する。

尚、図２では、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃが一層（一段）のコイルであるものとしているが、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃは、複数層のコイルとしてもよい。すなわち、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃが、それぞれ、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃの外周面に対して巻き回されていれば、回転誘導コイル３１ａ〜３１の巻数は限定されない。

図１に示すように、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃの一端は、それぞれ、二次電流制御回路４０の端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃに接続される。固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃの他端は、相互に接続される。
固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと電気的に絶縁された状態で、回転軸６０と巻軸が略同軸になるように、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃの外周面に対して巻き回される。固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃと回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃとの間隔は可及的に短い方が好ましい。コイル間の静電容量等を低減することができるからである。固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃは、固定されており、回転軸６０が回転しても動かない。本実施形態では、以上のようにして固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃと、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃとを磁気的に結合させる。
尚、図２では、固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃが一層（一段）のコイルであるものとしているが、固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃを複数層のコイルとしてもよいことは、回転誘導コイル３１ａ〜３３ｃと同様である。

前述したように、Ｕ相の回転子コイル、Ｖ相の回転子コイル、Ｗ相の回転子コイルは、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃに接続されている。したがって、Ｕ相の回転子巻線、Ｖ相の回転子巻線、Ｗ相の回転子巻線に二次電流が流れると、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃに二次電流が流れる。回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃに二次電流が流れると、電磁誘導により、それぞれ、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃに、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃの巻数比に応じた電流が流れる。

二次電流制御回路４０は、端子４１ａ〜４１ｃと、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃと、交流電力供給回路４３ａ〜４３ｃと、制御回路４４とを有する。
本実施形態では、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃは、同じ構成を有する。
可変インピーダンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃの一端は、それぞれ、端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃに接続される。可変インピーダンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃの他端は、それぞれ、交流電力供給回路４３ａ〜４３ｃの一端に接続される。

可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃは、抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよびキャパシタンスＣにより構成される回路を有し、制御回路４４による制御に基づいて、抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよびキャパシタンスＣの少なくとも１つを変更することができる。
可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃのインピーダンスを変更する方法は、公知の方法で実現することができる。インダクタンスＬを変更する方法としては、例えば、ヘルムホルツコイルの中に挿入される、α鉄などの強磁性体の挿入深さを変化させる方法がある。また、有効な巻線数が異なる位置に複数の接続端子を設けたコイルにおける当該接続端子の位置を変える方法もある。キャパシタンスＣを変更する方法としては、例えば、電極の位置を変更する（電極間の距離を変更する）方法がある。他の方法でインピーダンスを変更させてもよい。

また、それぞれが異なるインピーダンスを有する複数の回路として、抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよびキャパシタンスＣにより構成される回路を構成し、当該複数の回路の１つが選択されるようにすることで、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃのインピーダンスを変更してもよい。
尚、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃは、抵抗Ｒ、インダクタンスＬおよびキャパシタンスＣの全てを有さずに、これらの少なくとも１つを有していてもよい。例えば、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃは、抵抗Ｒと、インダクタンスＬまたはキャパシタンスＣとを有していてもよい。

本実施形態では、交流電力供給回路４３ａ〜４３ｃは、同じ構成を有する。
前述したように、交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃの一端は、それぞれ、可変インピーダンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃの他端に接続される。交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃの他端は、相互に接続される。
このように、固定誘導コイル３３ａ・可変インピーダンス４２ａ・交流電力供給回路４３ａ、固定誘導コイル３３ｂ・可変インピーダンス４２ｂ・交流電力供給回路４３ｂ、固定誘導コイル３３ｃ・可変インピーダンス４２ｃ・交流電力供給回路４３ｃの結線は、スター結線となる。

本実施形態では、交流電力供給回路４３ａ〜４３ｃは、インバータと、インバータの出力側（出力端子）に接続されるリアクトルとを有する。交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃ内のインバータは、それぞれ、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃに交流電力を供給することにより、二次電流の波形と大きさを調整する。インバータは、制御回路４４による制御に基づいて動作する。交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃ内のリアクトルは、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃに流れる電流の高調波を除去する。

制御回路４４は、Ｕ相の回転子コイルに流れる二次電流の周波数を検出し、検出した二次電流の周波数に応じて、可変インピーダンス４２ａのインピーダンスの値を変更する。同様に、制御回路４４は、Ｖ相の回転子コイル、Ｗ相のコイルに流れる二次電流の周波数を検出し、検出した二次電流の周波数に応じて、可変インピーダンス４２ｂ、４２ｃのインピーダンスの値を変更する。このように制御回路４４は、可変インピーダンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃのインピーダンスを個別に制御することができる。このようにすることで、誘導機に特有のすべりにより、回転子コイル２０の二次電流の周波数が変化するのに対応して、誘導回路３０のインピーダンスを精密に可変制御することができる。例えば、巻線型三相交流誘導回転電機の始動時においては、制御回路４４は、巻線型三相交流誘導回転電機の始動トルクが大きくなるように、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃのインピーダンスの値を変更することができる。また、例えば、巻線型三相交流誘導回転電機の運転時においては、制御回路４４は、巻線型三相交流誘導回転電機の定格回転数が維持されるように、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃのインピーダンスの値を変更することができる。

二次電流の周波数の測定方法は公知の機器によればよい。簡易なものとしては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各導線にクランプ式の電流計をはさむことなどが低コストで実現できる。高度な方法としては、例えば、オシログラフにより二次電流の波形を測定し、さらにその二次電流の波形の周波数成分をフーリエ解析で分離するなどの方法がある。
各可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃの値は、二次電流の周波数により決まる。特にヘルムホルツコイルなどのインダクタンスがＬであると、そのインピーダンスの単独の絶対値はＺ＝２πｆＬとなり、コンデンサなどのキャパシタンスがＣであると、そのインピーダンスの単独の絶対値はＺ＝１／（２πｆＣ）となる。
尚、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃのインピーダンスを制御回路４４により自動的に変更せずに手動で変更するようにしてもよい。

また、制御回路４４は、Ｕ相の回転子コイルに流れる二次電流の波形を検出し、検出した二次電流の波形と目標波形との偏差が０（ゼロ）になるように、可変インピーダンス４２ａ内のインバータの動作を制御する（すなわち、フィードバック制御を行う）。同様に、制御回路４４は、Ｖ相の回転子コイル、Ｗ相のコイルに流れる二次電流を検出し、検出した二次電流の波形と目標波形との偏差が０（ゼロ）になるように、可変インピーダンス４２ｂ、４３ｃ内のインバータの動作を制御する。このような波形制御により、電圧波形、電流波形、および位相（力率）の制御を行うことができる。また、二次電流に含まれる高調波ノイズを、インバータから発生するノイズで相殺することもできる。

尚、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃを、二次抵抗として機能させる場合、制御回路４４は、前述した制御の他に、二次抵抗を用いた公知の制御を実現することができる。

以上のように本実施形態では、回転子コイル２０と共に回転する回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃと、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃに近接して固定される固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃとの間に生じる電磁誘導現象を利用して、固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃに、回転子コイル２０に流れる二次電流を相ごとに個別に取り出す。したがって、回転子コイル２０に流れる二次電流を非接触で個別に取り出すことができる。このように、接触子（ブラシ）とスリップリングを用いずに、回転子コイル２０に流れる二次電流を取り出すことで、接触子（ブラシ）とスリップリングとの接触状態に起因する高周波ノイズが発生することを防止することができる。

また、本実施形態では、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃのうち、回転軸６０の長手方向において相互に隣接して配置される２つの誘導回路が間隔を有して配置されるようにした。したがって、電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）の磁気的な干渉を抑制することで、回路のインピーダンスを高精度に制御することができる。よって、巻線型三相交流誘導回転電機の効率が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態では、鉄心３２ａ〜３２ｃによる磁気回路が閉じないようにした（鉄心３２ａ〜３２ｃによって閉磁路が構成されないようにした）。したがって、誘導回路３０ａ〜３０ｃを構成する部材を加工する際の寸法の精度や、部材を組み立てる際の部材の位置の精度として高い精度を必要としない。よって、巻線型三相交流誘導回転電機および周辺回路（誘導回路３０等）からなる回路のインピーダンスと、巻線型三相交流誘導回転電機を駆動する際の各相の電圧・電流波形に応じて、当該回路を再設計することが容易になり、巻線型三相交流誘導回転電機および周辺回路（誘導回路３０等）を組み立て後に、各相の電圧・電流波形の制御を容易に調整することができる。

また、各相に設けられた可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃと交流電力供給回路４３ａ〜４３ｃを用いることで、三相交流の電圧・電流の波形制御・力率制御（位相制御）をより高精度に行うことができる。したがって、巻線型三相交流回転電機のトルク制御および速度制御を、より広範囲に亘って高精度に行うことができる。
また、三相交流回路において簡潔な配線であるスター結線やデルタ結線を採用することができ、回路の配線を簡略化することができる。よって、製造コストを低減することができる。

本実施形態では、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃが同じ構成である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、物理的配置等により、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃのインピーダンスが異なる場合には、本実施形態のように、回転軸６０の長手方向において相互に隣接して配置される２つの誘導回路の間に間隔を空けることに加えてまたは代えて以下のようにしてもよい。

すなわち、回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃの少なくとも１つの巻数をその他の回転誘導コイルの巻数と異ならせることと、固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃの少なくとも１つの巻数をその他の固定誘導コイルの巻数と異ならせることと、鉄心３２ａ〜３２ｃの少なくとも１つの透磁率をその他の鉄心の透磁率と異ならせることとの少なくとも何れか１つにより、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃのインピーダンスを同じ（等価）にすることもできる。また、このようにすることに加えまたは代えて、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃの少なくとも何れか１つに、受動素子（例えば、抵抗とコンデンサとの少なくとも何れか一方）を組み込むことで、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃのインピーダンスを同じ（等価）にすることもできる。

また、本実施形態では、可変インピーダンス４２ａ〜４２ｃと、交流電力供給回路４３ａ〜４３ｃと、を直列に接続する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、可変インピーダンス４２ａ、４２ｂ、４２ｃに対し、交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃを、それぞれ並列に接続してもよい。また、前述したように交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃを設けるのが好ましいが、必ずしも交流電力供給回路４３ａ、４３ｂ、４３ｃを設けなくてもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。
第１の実施形態で説明したように、電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）の磁気的な干渉による巻線型三相交流誘導回転電機の効率の低下を抑制することが好ましい。第１の実施形態では、鉄心３２ａ〜３２ｃのうち、回転軸６０の長手方向において相互に隣接して配置される２つの鉄心の間隔により、電磁誘導コイルの磁気的な干渉を抑制する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃに対して、磁気シールドを行うことにより、電磁誘導コイルの磁気的な干渉を抑制する。このように本実施形態と第１の実施形態は、磁気シールドの有無が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の構成については、図１〜図２に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図３は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図３は、図２に対応する図である。
本実施形態の誘導回路３０は、第１の実施形態と同様に、Ｕ相用誘導回路３０ａと、Ｖ相用誘導回路３０ｂと、Ｗ相用誘導回路３０ｃとを有する。Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、Ｗ相用誘導回路３０ｃは、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃに加え、磁気シールド部材３４ａ、３４ｂ、３４ｃを有する。

磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃは、同じ構成を有する。
磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃは、中空円筒の表面部分（中空円筒の表面から所定の距離だけ隔てた部分）を残した形状を有する。磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃは、その内周面と回転軸６０の外周面とが相互に対向し、且つ、その軸と回転軸６０とが略同軸になるように、回転軸６０と電気的に絶縁された状態で配置される。磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃは、固定されており、回転軸６０が回転しても動かない。ただし、磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃを回転軸６０の回転に伴って回転させるようにしてもよい。

磁気シールド部材３４ａ、３４ｂ、３４ｃの内部には、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃが収容される。したがって、磁気シールド部材３４ａ、３４ｂ、３４ｃの内部の空間の大きさは、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃが収容できる大きさを有する。
磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃは、強磁性体により構成される。

以上のように本実施形態では、磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃを用いるので、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃから発生する磁束が磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃの外部に漏えいすることを抑制することができると共に、磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃの外部から内部に磁束が進入することを抑制することができる。したがって、電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）の磁気的な干渉をより抑制することができ、回路のインピーダンスをより高精度に制御することができる。よって、巻線型三相交流誘導回転電機の効率が低下することをより抑制することができる。また、第１の実施形態に比べ、回転軸６０の長手方向（軸方向）におけるＵ相用誘導回路３０ａおよびＶ相用誘導回路３０ｂの間隔と、Ｖ相用誘導回路３０ｂおよびＷ相用誘導回路３０ｃの間隔とを短くする（またはなくす）ことができる。
尚、本実施形態でも、第１の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を説明する。
本実施形態では、回転軸６０の長手方向（軸方向）に沿って隣接する２つの誘導回路（Ｕ相用誘導回路３０ａとＶ相用誘導回路３０ｂとの間、および、Ｖ相用誘導回路３０ｂとＷ相用誘導回路３０ｃ）の間の領域に非磁性体を配置することにより、電磁誘導コイルの磁気的な干渉を抑制する。このように本実施形態と第１の実施形態は、非磁性体の有無が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の構成については、図１〜図２に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図４は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図４は、図２に対応する図である。
本実施形態の誘導回路３０は、Ｕ相用誘導回路３０ａと、Ｖ相用誘導回路３０ｂと、Ｗ相用誘導回路３０ｃに加え、非磁性部材３５ａ、３５ｂとを有する。Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、Ｗ相用誘導回路３０ｃは、第１の実施形態と同様に、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有する。

非磁性部材３５ａ、３５ｂは、同じ構成を有する。
非磁性部材３５ａ、３５ｂは、中空円筒形状を有する。非磁性部材３５ａ、３５ｂは、その内周面と回転軸６０の外周面とが相互に対向し、且つ、その軸と回転軸６０とが略同軸になるように、回転軸６０と電気的に絶縁された状態で配置される。非磁性部材３５ａ、３５ｂは、固定されており、回転軸６０が回転しても動かない。ただし、非磁性部材３５ａ、３５ｂを回転軸６０の回転に伴って回転させるようにしてもよい。

非磁性部材３５ａは、Ｕ相用誘導回路３０ａとＶ相用誘導回路３０ｂとの間の空間に配置される。一方、非磁性部材３５ｂは、Ｖ相用誘導回路３０ｂとＷ相用誘導回路３０ｃとの間の空間に配置される。
非磁性部材３５ａ、３５ｂは、非磁性体により構成される。

以上のように本実施形態では、非磁性部材３５ａ、３５ｂを用いるので、電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）の磁気的な干渉をより抑制することができ、回路のインピーダンスをより高精度に制御することができる。よって、巻線型三相交流誘導回転電機の効率が低下することをより抑制することができる。
尚、本実施形態でも、前述した各実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態を説明する。第３の実施形態では、回転軸６０の長手方向（軸方向）に沿って隣接する２つの誘導回路（Ｕ相用誘導回路３０ａとＶ相用誘導回路３０ｂとの間、および、Ｖ相用誘導回路３０ｂとＷ相用誘導回路３０ｃ）の間の領域のみに非磁性体を配置する場合について説明した。これに対し、本実施形態では、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃをそれぞれ覆うように非磁性体を配置する。このように本実施形態と第３の実施形態とは非磁性体の構成が異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１、第３の実施形態と同一の構成については、図１〜図２、図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図５は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図５は、図２、図４に対応する図である。
本実施形態の誘導回路３０は、第１の実施形態と同様に、Ｕ相用誘導回路３０ａと、Ｖ相用誘導回路３０ｂと、Ｗ相用誘導回路３０ｃとを有する。Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、Ｗ相用誘導回路３０ｃは、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃに加え、非磁性部材３６ａ、３６ｂ、３６ｃを有する。

非磁性部材３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、同じ構成を有する。
非磁性部材３６ａ〜３６ｃは、中空円筒の表面部分（表面から所定の距離だけ隔てた部分）を残した形状を有する。非磁性部材３６ａ〜３６ｃは、その内周面と回転軸６０の外周面とが相互に対向し、且つ、その軸と回転軸６０とが略同軸になるように、回転軸６０と電気的に絶縁された状態で配置される。非磁性部材３６ａ〜３６ｃは、固定されており、回転軸６０が回転しても動かない。ただし、非磁性部材３６ａ〜３６ｃを回転軸６０の回転に伴って回転させるようにしてもよい。

非磁性部材３６ａ、３６ｂ、３６ｃの内部には、それぞれ、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、非磁性部材３６ａ、３６ｂ、３６ｃが収容される。したがって、非磁性部材３６ａ、３６ｂ、３６ｃの内部の空間の大きさは、回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、鉄心３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、固定誘導コイル３３ａ、３３ｂ、３３ｃが収容できる大きさを有する。
非磁性部材３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、非磁性体により構成される。
以上のようにしても第３の実施形態で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
尚、本実施形態でも、前述した各実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態を説明する。
図６は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図６は、図３、図４に対応する図である。図６に示すように、第２の実施形態で説明した磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃと、第３の実施形態で説明した非磁性部材３５ａ、３５ｂの双方を用いてもよい。このようにすれば、電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）の磁気的な干渉をより一層抑制することで、回路のインピーダンスをより一層高精度に制御することができる。よって、巻線型三相交流誘導回転電機の効率が低下することをより一層抑制することができる。
尚、本実施形態でも、前述した各実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態を説明する。
図７は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図５は、図３、図５に対応する図である。図７に示すように、第２の実施形態で説明した磁気シールド部材３４ａ〜３４ｃと、第４の実施形態で説明した非磁性部材３６ａ〜３６ｃの双方を用いてもよい。このようにすれば、電磁誘導コイル（回転誘導コイル３１ａ〜３１ｃおよび固定誘導コイル３３ａ〜３３ｃ）の磁気的な干渉をより一層抑制することで、回路のインピーダンスをより一層高精度に制御することができる。よって、巻線型三相交流誘導回転電機の効率が低下することをより一層抑制することができる。
尚、本実施形態でも、前述した各実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。

（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態を説明する。第１〜第６の実施形態では、各相の誘導回路３０ａ〜３０ｃの鉄心３２ａ〜３２ｃによって閉磁路が形成されないようにした。これに対し、本実施形態では、各相の誘導回路３０ａ〜３０ｃの鉄心によって閉磁路が形成されるようにする。このように本実施形態と第１〜第６の実施形態は、各相の誘導回路３０ａ〜３０ｃの鉄心の構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１〜第６の実施形態と同一の構成については、図１〜図７に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。

図８は、本実施形態の誘導回路３０の構成の一例を示す図である。図８は、図２に対応する図である。
本実施形態の誘導回路３０は、第１の実施形態と同様に、Ｕ相用誘導回路３０ａと、Ｖ相用誘導回路３０ｂと、Ｗ相用誘導回路３０ｃとを有する。Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、Ｗ相用誘導回路３０ｃは、それぞれ、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃと、鉄心３８ａ、３８ｂ、３８ｃと、固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃとを有する。

本実施形態では、Ｕ相用誘導回路３０ａ、Ｖ相用誘導回路３０ｂ、およびＷ相用誘導回路３０ｃは、同じ構成を有する。
鉄心３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、それぞれ、内周側鉄心３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１と、外周側鉄心３８ａ２、３８ｂ２、３８ｃ２とを有する。
内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１は、中空円筒形状を有する鉄心である。内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１の内周面と回転軸６０の外周面とが電気的に絶縁した状態で相互に対向するように、内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１は、回転軸６０に取り付けられる。

また、内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１は、回転軸６０の長手方向（軸方向）において間隔を有した状態で、巻線型三相交流誘導回転電機の回転軸６０に取り付けられる。尚、内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１は、強磁性体により構成される。

外周側鉄心３８ａ２〜３８ｃ２は、中空円筒の表面部分（表面から所定の距離だけ隔てた部分）を残した形状を有する。外周側鉄心３８ａ２、３８ｂ２、３８ｃ２は、それぞれ、その内周面（のうち最も内側（回転軸６０側）に位置する部分）と、内周側鉄心３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１の外周面とが間隔（隙間Ｇ）を有して相互に対向し、且つ、その軸と回転軸６０とが略同軸になるように配置される。回転軸６０が回転すると、内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１と共に回転するように外周側鉄心３８ａ２〜３８ｃ２が構成される。例えば、前述した外周側鉄心３８ａ２、３８ｂ２、３８ｃ２の内周面と内周側鉄心３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１の外周面との間の隙間Ｇに絶縁材を配置する場合、外周側鉄心３８ａ２、３８ｂ２、３８ｃ２は、それぞれ、絶縁材を介して、内周側鉄心３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１に固定される。このようにすることにより、外周側鉄心３８ａ２〜３８ｃ２は内周側鉄心３８ａ１〜３８ｃ１と共に回転する。

尚、外周側鉄心３８ａ２〜３８ｃ２は、強磁性体により構成される。また、図８において、鉄心３８ａ〜３８ｃの内部に付している矢印線は、磁力線を概念的に示すものである。隙間Ｇの大きさにより、各相の誘導回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃのインダクタンスが変化する（隙間Ｇが大きくなると、各相の誘導回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃのインダクタンスは大きくなる）。隙間Ｇの大きさは、各相の誘導回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃのインダクタンスをどのような値にするかに応じて適宜決定される。ただし、必ずしも隙間Ｇを設けなくてもよい。この場合、外周側鉄心３８ａ２、３８ｂ２、３８ｃ２の内周面（のうち最も内側（回転軸６０側）に位置する部分）と、内周側鉄心３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１は、それぞれ、接触した状態になる。

また、第１の実施形態で説明したように、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃの一端は、それぞれ、Ｕ相の回転子コイル、Ｖ相の回転子コイル、Ｗ相の回転子コイルに接続される。回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃの他端は、相互に接続される。
図８において、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、それぞれ、鉄心３７ａ、３７ｂ、３７ｃと電気的に絶縁された状態で、回転軸６０と巻軸が略同軸になるように、内周側鉄心３８ａ１、３８ｂ１、３８ｃ１の外周面のうち、前述した隙間Ｇが形成される部分を除く領域に対して巻き回される。また、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、それぞれ、絶縁材を介して鉄心３７ａ、３８ｂ、３８ｃに固定される。したがって、回転軸６０が回転すると、回転誘導コイル３７ａ〜３７ｃと鉄心３８ａ〜３８ｃは、回転軸６０を回転軸として、回転軸６０と共に回転する。
尚、図８では、回転誘導コイル３７ａ〜３７ｃが複数層（複数段）のコイルであるものとしているが、回転誘導コイル３７ａ〜３７ｃは、一層のコイルとしてもよい。すなわち、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃが、それぞれ、鉄心３８ａ、３８ｂ、３８ｃに対して巻き回されていれば、回転誘導コイル３７ａ〜３７ｃの巻数は限定されない。

また、第１の実施形態で説明したように、固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃの一端は、それぞれ、二次電流制御回路４０の端子４１ａ、４１ｂ、４１ｃに接続される。固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃの他端は、相互に接続される。
固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、それぞれ、第１の固定誘導コイル３９ａ１、３９ｂ１、３９ｃ１と、第２の固定誘導コイル３９ａ２、３９ｂ２、３９ｃ２とを有する。第１の固定誘導コイル３９ａ１、３９ｂ１、３９ｃ１と、第２の固定誘導コイル３９ａ２、３９ｂ２、３９ｃ２は直列に接続される。したがって、固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃの一端は、第１の固定誘導コイル３９ａ１、３９ｂ１、３９ｃ１の両端のうち、第２の固定誘導コイル３９ａ２、３９ｂ２、３９ｃ２と接続されていない方の端部になる。一方、固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃの他端は、第２の固定誘導コイル３９ａ２、３９ｂ２、３９ｃ２の両端のうち、第１の固定誘導コイル３９ａ１、３９ｂ１、３９ｃ１と接続されていない方の端部になる。

固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、それぞれ、鉄心３７ａ、３７ｂ、３７ｃおよび回転誘導コイル３１ａ、３１ｂ、３１ｃと電気的に絶縁された状態で、外周側鉄心３８ａ２、３８ｂ２、３８ｃ２の最も外周側の領域（回転軸６０から最も離れた領域）に巻き回される。固定誘導コイル３９ａ〜３３ｃは、固定されており、回転軸６０が回転しても動かない。
本実施形態では、以上のようにして固定誘導コイル３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃとを磁気的に結合させる。

尚、図８では、固定誘導コイル３９ａ〜３９ｃが複数層（複数段）のコイルであるものとしているが、固定誘導コイル３９ａ〜３９ｃを一層のコイルとしてもよいことは、回転誘導コイル３７ａ〜３７ｃと同様である。また、第１の固定誘導コイル３９ａ１、３９ｂ１、３９ｃ１および第２の固定誘導コイル３９ａ２、３９ｂ２、３９ｃ２は、それぞれ、回転軸６０に対して周回しないように鉄心３７ａ、３７ｂ、３７ｃに対して巻き回されていれば、必ずしも図８に示す位置に巻き回す必要はない。

前述したように、Ｕ相の回転子コイル、Ｖ相の回転子コイル、Ｗ相の回転子コイルは、それぞれ、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃに接続されている。したがって、Ｕ相の回転子巻線、Ｖ相の回転子巻線、Ｗ相の回転子巻線に二次電流が流れると、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃに二次電流が流れる。回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃに二次電流が流れると、電磁誘導により、それぞれ、固定誘導コイル３８ａ、３８ｂ、３８ｃに、回転誘導コイル３７ａ、３７ｂ、３７ｃと固定誘導コイル３８ａ、３８ｂ、３８ｃの巻数比に応じた電流が流れる。

以上のようにしても第１の実施形態で説明した効果が得られる。特に、隙間Ｇを０（ゼロ）とすることにより、閉磁路に透磁率が小さい領域が存在しないようにすることができ、電磁誘導を高効率で行うことができる。また、このようにすることにより、第１の実施形態で説明したように、誘導回路３０ａ〜３０ｃを構成する部材を加工する際の寸法の精度や、部材を組み立てる際の部材の位置の精度として高い精度を必要としないことによる効果が得られる。

また、本実施形態に対し、第２の実施形態で説明したように磁気シールド部材を設けたり、第３、第４の実施形態で説明したように、非磁性部材を設けたり、第５、第６の実施形態で説明したように磁気シールド部材と非磁性部材の双方を設けたりすることもできる。
尚、本実施形態でも、前述した各実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。

（実施例）
次に、実施例を説明する。
前述した各実施形態の巻線型三相交流誘導回転電機と、接触子（ブラシ）およびスリップリングを有する巻線型三相交流誘導回転電機をそれぞれ２００００時間、定格出力で運転し、その間に要したメンテナンス回数と、力率を調査した。その結果を表１に示す。尚、何れの場合においても、同じ可変インピーダンスを用い、当該可変インピーダンスとして、抵抗とコンデンサを用いた。また、回転電機の力率は、可変インピーダンスを制御することにより調整した。

表１において、発明例１、２、３、４では、それぞれ、第１、第２、第３、第５の実施形態の構成の巻線型三相交流誘導回転電機を用いた。比較例では、接触子（ブラシ）およびスリップリングを有する巻線型三相交流誘導回転電機を用いた。
表１に示すように、発明例１〜４では、接触子およびスリップリングが存在しないので、試験期間中にこれらのメンテナンスが不要である。一方、比較例では、接触子を５回交換し、その際に、回転電機内に堆積した接触子由来のカーボン堆積物および付着粉末を除去する必要があった。また、比較例では、スリップリングの表面の酸化被膜を除去するために、スリップリングの表面を２回研磨した。

また、比較例よりも発明例１〜４の方が、回転電機の力率が向上した。発明例１のように磁気シールド部材および非磁性部材を設けない場合よりも、発明例２、３のように磁気シールド部材または非磁性部材を設ける場合の方が、回転電機の力率が向上した。また、発明例２、３を比較すると、磁気シールド部材を設ける方が、非磁性部材を用いるよりも、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の間の漏れ磁束による二次電流の相互の干渉を防ぐ効果が大きくなり、回転電機の力率の改善効果が大きくなることが分かる。また、磁気シールド部材および非磁性部材の双方を設けると、回転電機の力率はさらに向上した。

尚、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０：固定子コイル、２０：回転子コイル、３０：誘導回路、３０ａ：Ｕ相用誘導回路、３０ｂ：Ｖ相用誘導回路、３０ｃ：Ｗ相用誘導回路、３１ａ〜３１ｃ：回転誘導コイル、３２ａ〜３２ｃ・３７ａ〜３７ｃ：鉄心、３３ａ〜３３ｃ・３８ａ〜３８ｃ：固定誘導コイル、３４ａ〜３４ｃ・３９ａ〜３９ｃ：磁気シールド部材、３５ａ〜３５ｂ・３６ａ〜３６ｃ：非磁性部材、４０：二次電流制御回路、４１ａ〜４１ｃ：端子、４２ａ〜４２ｃ：可変インピーダンス、４３ａ〜４３ｃ：交流電力供給回路、４４：制御回路、５０：三相交流電源

Claims (12)

1. 回転子コイルを有する回転子と、固定子とを有する巻線型ｎ相（ｎは２以上の整数）交流誘導回転電機であって、
   前記ｎ相のそれぞれに対して設けられ、且つ、前記巻線型ｎ相交流誘導回転電機の回転軸の軸方向に沿って配置されるｎ個の誘導回路と、
   前記ｎ個の誘導回路に付随する鉄心と、
   前記ｎ相のそれぞれに対して設けられるｎ個の可変インピーダンスと、前記ｎ個の誘導回路に交流電力を供給する交流電力供給回路とを有する二次電流制御回路と、を有し、
   前記ｎ個の誘導回路のそれぞれは、
   前記回転軸と同軸となるように巻き回され、且つ、前記回転軸の回転に伴い回転するコイルである回転誘導コイルと、
   回転している前記回転誘導コイルと磁気的に結合するように巻き回され、且つ、固定された状態で配置される固定誘導コイルと、を有し、
   第ｍ相（ｍは１〜ｎまでの整数）に対して設けられる前記誘導回路の前記回転誘導コイルは、当該第ｍ相の回転子コイルと電気的に接続され、
   第ｍ相（ｍは１〜ｎまでの整数）に対して設けられる前記誘導回路の前記固定誘導コイルは、当該第ｍ相に対して設けられる前記可変インピーダンスと電気的に接続され、
   前記ｎ個の誘導回路に付随するそれぞれの前記鉄心は、他の前記鉄心とは分離独立した鉄心であり、
   前記ｎ個の誘導回路に付随する前記鉄心は、前記巻線型ｎ相交流誘導回転電機の回転軸の軸方向に沿って間隔を有して配置される鉄心であり、
   前記交流電力供給回路は、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられるｎ個のインバータを有し、
   前記二次電流制御回路は、前記ｎ相のそれぞれの前記回転子コイルに流れる二次電流の波形に基づいて、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられる前記インバータのそれぞれの動作を制御することと、前記ｎ相のそれぞれの前記回転子コイルに流れる二次電流の周波数に基づいて、前記ｎ相のそれぞれに対して設けられる前記可変インピーダンスの値のそれぞれを制御することを特徴とする巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
2. 前記ｎ個の誘導回路に付随する前記鉄心は、前記回転軸と電磁気的に絶縁された状態で前記回転軸に取り付けられる部分を少なくとも有し、
   前記回転誘導コイルと前記固定誘導コイルは、前記鉄心と絶縁された状態で前記鉄心に対して巻き回されることを特徴とする請求項１に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
3. 前記ｎ個の誘導回路に付随する前記鉄心は、前記回転軸と電気的に絶縁された状態で前記回転軸に取り付けられる内周側鉄心と、前記内周側鉄心よりも前記巻線型ｎ相交流誘導回転電機の外周側に配置される外周側鉄心とを有し、
   前記回転誘導コイルに流れる電流により、前記内周側鉄心と前記外周側鉄心の領域に閉磁路が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
4. 前記回転誘導コイルに流れる電流により前記鉄心に閉磁路が形成されないことを特徴とする請求項１または２に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
5. 前記ｎ個の誘導回路に付随する前記鉄心の少なくとも１つの透磁率は、その他の前記鉄心の透磁率と異なり、
   前記ｎ個の誘導回路のインピーダンスは同じであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
6. 前記固定誘導コイルは、前記回転誘導コイルよりも前記巻線型ｎ相交流誘導回転電機の外周側の領域において、前記回転軸と同軸となるように巻き回されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
7. 前記ｎ個の誘導回路のそれぞれは、磁気シールド部材をさらに有し、
   前記回転誘導コイルと前記固定誘導コイルは、前記磁気シールド部材の内部に収容されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
8. 前記ｎ個の誘導回路のうち、前記回転軸の軸方向において相互に隣接する２つの誘導回路の間の領域に少なくとも配置される非磁性部材をさらに有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
9. 前記二次電流制御回路は、第ｍ相（ｍは１〜ｎまでの整数）に対して設けられる前記誘導回路の前記回転誘導コイルに流れる電流の周波数に応じて、当該第ｍ相に対して設けられる前記可変インピーダンスの値を変更することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
10. 前記可変インピーダンスは、抵抗、インダクタンス、およびキャパシタンスを有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
11. 前記ｎ個の誘導回路の前記回転誘導コイルの少なくとも１つの巻数が、その他の前記回転誘導コイルの巻数と異なる構成と、前記ｎ個の誘導回路の前記固定誘導コイルの少なくとも１つの巻数が、その他の前記固定誘導コイルの巻数と異なる構成との少なくとも何れか一方を有し、
    前記ｎ個の誘導回路のインピーダンスは同じであることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。
12. 前記ｎ個の誘導回路の少なくとも１つは、受動素子をさらに有し、
    前記ｎ個の誘導回路のインピーダンスは同じであることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の巻線型ｎ相交流誘導回転電機。

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