JPH03112348A - パラメトリック発振利用の交流電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は交流電機に関するもので、詳しくは直交磁心（
路）によるパラメトリック発振を利用した交流電機及び
／あるいは交流発電機の改良に関する。

［従来の技術］ 第８図は従来において１本発明者らにより、提案された
パラメトリック電動機の基本構成を示す図である。

第８図に示すように１円筒状共通磁路５３の軸方向の一
方の一直径両端位置に、Ｕ字状磁心５１の両端を接続し
、更に、共通磁路５３の軸方向の他方のＵ字形の磁心５
１との空間位置が９０°ずれた直径の両端位置に、Ｕ字
状磁心５２の両端を接続し、Ｕ字状磁心５１及び５２の
夫々を１次及び２次側磁心５１及び５２とし、そして１
次側磁心５１に励磁巻線５５を、２次側磁心５２に同調
コンデンサＣが並列にす、ｂ’で接続された巻線５６を
夫々施こし、１次及び２次−側巻線に印加される二つの
電圧の時間的位相が９０度ずれて発生するように構成し
ている。

さらに、共通磁路５３の内側に磁路５３と同軸に従来の
電動機に用いられる巻線、かご形磁石の回転子５４を組
み込んだ構造としたパラメトリック発振を利用した電動
機を提案している（合衆国特許ＵＳＰ４，７５８，７５
３号、同４，７６４゜６９８号明細書、特開昭５５−１
４４７６９号公報）。

従来の電動機５０は、交流入力電圧Ｅ１を印加し、１次
側磁心５１と９０度転移させた２次側磁心５２の２次側
巻線インダクタンス分とコンデンサＣとを入力周波数に
同調させておくため、Ｅ。

がある値以上大きくすると２次側にパラメトリック発振
が発生し、２次側に９０度位相ずれた電圧Ｅ２が誘起し
、巻線５６の励磁により生じた磁路５１の磁束φ１と１
巻線５６の励磁により生じた磁路５２の磁束φ２とは、
共通磁路５３において９０度の位相差をもって空間的に
直交させているために回転磁界を発生し、それが回転子
５４を回転させる電動機として動作する。

これらパラメトリック発振利用の交流電動機の特長点は
次の通りである。

（１）構造が極めて簡単であり、したがって製作費は安
価である。

（２）固定子にスロットを有しない。したかつて。

スロットの存在に起因する磁界リップル、その他の諸問
題が発生しない。

（３）励磁巻線が変圧器の場合のように型巻することが
できる。このため巻線経費が急減する。

（４）２次側のコンデンサと並列に可変抵抗を挿入し、
この値を変化させることにより、速度制御が容易にでき
る。

（５）回転磁界がほとんど円形となるために１回転が円
滑で騒音が極めて少ない。

（６）補助巻線をわずかに付加することにより正転、逆
転が容易である。

（７）パラメトリック発振を利用しているために。

１次電圧が方形波交番電圧でも回転は円滑に行われる。

すなわち、一般の交流電動機と異なり、方形波交番電圧
で駆動してもその効率はあまり低下しない、これは極め
て優れた特徴といえよう。

（８）スロットがないため、フェライトやアモルファス
磁性伺料などで磁気回路を構成すると小形で高速回転の
電動機を容易に製作できる。

（９）２次側回路が故障し、短絡あるいは開路が生じて
も、単にパラメトリック発振が停止するだけであり、電
動機の焼損その他の事故は発生しない。

（１０）構造が簡単なため２種々の変形電動機を製作す
ることができる。このため新形式のアクチュエータ等に
応用することが可能である。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したパラメトリック発振利用のモータ装置には１本
質的な問題点もあるが本質の問題に至る前にまだまだ改
善が可能である。

というのは、従来の交流あるいは直流電動機の製造は、
産業として育つ中において経験などから電動機としての
効率向上、精度や信頼性の向上につながったものである
が、ましてや１本発明者らの提案したパラメトリック発
振を利用した交流電機は研究の域にあり、従来の交流電
動機の経験が必ずしも活用できるとも言えず、試行錯誤
しながら改善しているのが実態である。

そこで１本発明の技術的課題は、この様な背景から、パ
ラメトリック発振を利用した交流電動機及び発電機とし
ての効率及び出力を改善した交流電機を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のパラメトリック発振利用の交流電機は。

パラメトリック変圧器及びパラメトリックモータの２つ
の機能を内在していると言え、交流電機として効率や出
力を改善するには、共通磁路における回転子軸方向の磁
束と１回転子径方向の磁束との兼ね合いで２両者の磁束
を存在させた上で交流電機としての効率や出力を上げる
為に、軸方向の磁気抵抗を大きくシ１回転子径方向の磁
束を多く流れる様に構成したことである。

即ち、本発明によれば、軟磁性体を筒状に構成した共通
磁路と、該共通磁路の軸方向の一方の一直径両端位置に
両端を接続する１次側磁心と、該共通磁路の軸方向の他
方の端面に前記１次側磁心と位相が９０度ずれた直径の
両端位置に両端を接続した２次側磁心と、前記共通磁路
の内部に同軸に配置した回転子と、前記１次側磁心に施
した１次側巻線と、前記２次側磁心に施され、同調コン
デンサを並列に接続した２次側巻線とを有するパラメト
リック発振利用の交流電機において、前記共通磁路が軸
方向に接続配列された複数の環状磁路からなることを特
徴としたパラメトリック発振利用の交流電機が得られる
。

本発明においては、前記環状磁路は硅素鋼板及びアモル
ファス合金等の金属軟磁性体で構成することが好ましい
が、軟磁性体であるならば、これらに限定されるもので
はない。

本発明において、交流電機とは交流電動機及び交流発電
機を総称しＣ呼ぶ。

尚、後述する実施例では２極機について述べているが１
本発明による交流電機は４，６．８・・・極等の多極機
の製作も可能であり、試作によりその可能性を確かめら
れている。

［実施例コ 以下２本発明について、実施例を用いてさらに詳しく述
べる。

実施例−１ 第１図（ａ）は本発明によるパラメトリック発振利用の
誘導電動機の構造体の一例を示す分解図。

第１図（ｂ）は誘導電動機の回転子の一例を示す斜視図
、第２図（イ）（ロ）（ハ）は共通磁路を形成する磁心
３の構成を示す図で、（イ）は従来例、（ロ）は本発明
に係る共通磁路の第１の例、（ハ）は本発明に係る共通
磁路の第２の例を夫々示している。である。

第１図（ａ）において１次側磁心１，２次側磁心２は同
形のＵ字状を有し、夫々の磁心の両端面は円筒状の共通
磁路３の夫々端面の互いに９０゜をなすような夫々の直
径両端位置に接続されている。共通磁路３内に第１図（
ｂ）に示す回転子４を同軸的に配置される。

本発明の実施例に係るパラメトリック発振利用の誘導電
動機を次のように作製した。

具体的には、１次側磁心１，２次側磁心２の寸法は同じ
＜　Ｌ、　　ａ　＝２５．１ｍｍ、　　ｂ　−４１，０
ｍｍ、　　ｃ　／　２−４３．８＋＋ｕｎ、　　ｄ　＝
８５．１＋＋＋ｍ、　　ｅ　＝９１．２ｍ＋ｎ、　　ｆ
　／　２　＝Ｉ３ｇ、６ｍｍのＵ字形の一方向性硅素鋼
板とし１回転子４は直径Ｄ　ｒ　＝　５８．５ｍｍ、長
さΩ−３０、０＋＋＋ｍの銅のケージ形回転子４を共通
磁路と同軸となるように組込み、１次側磁心１の巻線数
及び２次側磁心２の巻線数Ｎ＋　＝Ｎ２　＝４２４回と
した。

また、２次側磁心の巻線に同期コンデンサを並列に接続
した。そして、共通磁路３の外径Ｄｏ−８０，０ｍｍ、
内径Ｄ　ｉ　＝　８０．０ｍｍの周方向に巻回積層した
無方向硅素鋼板を用いた。

但し、磁路３の軸方向長さｈを３２．１ｍｍと一定とし
、第２図に示すように（イ）従来と同じく一体のものと
、（ロ）２個の長さ　１６．０５ｒｏｍの環状磁路３４
及び３５を同軸的に接続した構造を有する共通磁路３．
（ハ）３個の長さ１０　、７　ｍｍの環状磁路３１．３
２．及び３３を同軸的に接続した構造を有する共通磁路
３を用いて検討した。

第３図は第２図（イ）（ロ）（ハ）で示す共通磁路３の
、パラメトリック発振状態でしかも同一条件下において
、共通磁路（第１図の符号３）と回転子（第１図の符号
４）との間に１６個のさぐりコイルを挿入して径方向の
磁束密度Ｂｍを計測しそれを平均した値Ｂｍの結果であ
る。

また、交流電動機の一般的方法で効率最大値ηｍａｘを
計測した結果を第４図にまとめた。

第４図中の（イ）（ロ）（ハ）は、第２図（イ）（ロ）
及び（ハ）に夫々対応している。

第４図において、（ロ）及び（ハ）のように。

共通磁路３を複数の環状磁路を接続して構成することに
より、平均磁束密度Ｂ＋ｎが増大し、効率もηｍａｘも
同様に増大している。従来（イ）にくらべ（ハ）ではη
ｍａｘは１６％も増大していることが明らかで、これは
軸方向への磁気抵抗を大とし。

径方向への磁束量が増大させることによるものと判明し
た。

実施例−２ 第５図は、実施例−１と同様な構成の誘導電動機を回転
子の直径Ｄγを変化させ、その時に共通磁路が一個の環
状磁路からなる従来のものと３個に分割した実施例に係
るものについての出力Ｐ。

と効率ηとの変化をまとめたものである。

この場合１回転子の直径Ｄγの変化に伴い、磁心１，２
．３の寸法は当然変化するが１回転子の径Ｄγが同一の
場合には共通磁路を一体ものが３個のものにしたかの差
だけとし、その他の条件は同一として計測した。この場
合にも、共通磁路を複数個にすることによって、出力が
８０％近くも向上することも可能とした。

以上、実施例を用いて本発明を説明したが、共通磁路に
おいて、径方向への磁束が増大させる様に構成させるこ
とにより電動機特性を向上させることを明らかにした。

また、共通磁路３が硅素鋼板の巻コア（リボンを周方向
に巻回積層した磁心）の場合には、実施例の様に軸方向
に複数個接続することが良いが。

リボン状の打ち抜きコアを複数枚積層して構成した共通
磁路３も好適である。

実施例において、環状磁路３１，３２，３３゜＝１１ ３４、及び３５を硅素鋼板の金属軟磁性体で構成したが
、他に、アモルファス合金等の金属軟磁性体が使用可能
である。

また９本実施例については誘導電動機を主体に記したが
、パラメトリック誘導発電機に使用する場合は、第１図
に示した回転子を第６図（ａ）　、　（ｂ）　。

（Ｃ）の断面図及び第７図に示される構成とすることに
より、実施例１，２で示された電動機の構成を用いて１
巻線の１次側より起電力を取り出すことも可能で、パラ
メトリック誘導発電機にも有効であることを確認してい
る。

以上２本発明について、パラメトリック誘導電動機ある
いは誘導発電機のほかに、パラメトリック発振の同期型
電動機についても適用できること当然であり、さらには
、磁極が２極の場合についてのみ説明したが、４極、６
極の磁極とした１次及び２次側の磁心を用いた場合でも
同様に効率や出力が高められることも、実用可能である
ことも確認している。

即ち、２極では、１次側磁心と２次側磁心とは１、黛　
１２ 空間的位置が９０度ずれたものであるが、４極。

６極では４５度、３０度のずれとし、磁気的位相がいず
れも９０度（π／２ラジアン）とすることにより、更に
多極でも同様に可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように１本発明のによれば、交流電動機及
び交流発電機等としての効率化及び出力が向上した交流
電機に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る交流電動機の構成
を示す図、第２図は（イ）、（ロ）。 （ハ）は第１図（ａ）の交流電動機の磁心Ｂの構成を示
す図、第３図は第１図の交流電動機の共通磁路の変化と
磁束密度Ｂｍとの関係を示す図、第４図は第１図の交流
電動機の共通磁路と効率最大値ηＷａＸの変化を示す図
、第５図は第２の実施例に係る交流電動機の磁心の分割
に対する出力Ｐｏ及び効率ηの変化を示す図、第６図（
ａ）　、　（ｂ）及び（ｅ）は誘導発電機の回転子の例
を示す横断面図。 第７図は誘導発電機の回転子の一例を示す側面図。 第８図は従来のパラメトリック電動機の基本構成を示す
図である。 図中、１は１次側磁心、２は２次側磁心、３は共通磁路
、４は回転子、３１，３２，３３，３４゜及び３５は環
状磁路、５０はパラメトリック発振利用の電動機、５１
は１次側磁心、５２は２次側磁心、５３は共通磁路、５
４は回転子、５５は１次側巻線、５６は２次側巻線であ
る。 （ｂ） 共」田郁各の変イしΣ鑓色度ｎ屏 第３図 第２図 手 続 補 正 書 （自発） 平成２年／ユ 月／と日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）軟磁性体を筒状に構成した共通磁路と、該共通磁路
   の軸方向の一方の一直径両端位置に両端を接続する１次
   側磁心と、該共通磁路の軸方向の他方の端面に前記１次
   側磁心と位相が９０度ずれた直径の両端位置に両端を接
   続した２次側磁心と、前記共通磁路の内部に同軸に配置
   した回転子と、前記１次側磁心に施した１次側巻線と、
   前記２次側磁心に施され、同調コンデンサを並列に接続
   した２次側巻線とを有するパラメトリック発振利用の交
   流電機において、前記共通磁路が軸方向に接続配列され
   た複数の環状磁路からなることを特徴としたパラメトリ
   ック発振利用の交流電機。