JPH09322501A - 動力発生装置 - Google Patents

動力発生装置

Info

Publication number
JPH09322501A
JPH09322501A JP8129513A JP12951396A JPH09322501A JP H09322501 A JPH09322501 A JP H09322501A JP 8129513 A JP8129513 A JP 8129513A JP 12951396 A JP12951396 A JP 12951396A JP H09322501 A JPH09322501 A JP H09322501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonance
frequency
primary
winding
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8129513A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Asada
和彦 麻田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8129513A priority Critical patent/JPH09322501A/ja
Publication of JPH09322501A publication Critical patent/JPH09322501A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Induction Machinery (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の動力発生装置は、第1の物体と第2の
物体との間の空隙が大きい場合には、漏れインダクタン
スが大きくなって2次巻線に流れる電流が小さくなり、
起動トルクが小さいという課題を有している。 【解決手段】 2次巻線27・28・29と共振回路を
構成する共振コンデンサ30・31・32が漏れインダ
クタンス成分を打ち消して、2次電流を大きくとれ、起
動トルクの大きい動力発生装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用および産業
用に使用されるモータやリニアモータなど、機械的にパ
ワーを取り出して負荷に供給する装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来使用されている動力発生装置につい
て、図6に示しているインダクションモータについて説
明する。固定子と称される第1の物体1は、積層した鉄
心とこの鉄心に巻き回した3相の1次巻線4・5・6を
備えている。回転子と称される第2の物体2は、前記1
次巻線4・5・6と磁気的に結合している短絡した2次
巻線7・8・9を備えている。1次巻線4・5・6は、
100V60Hzの3相の交流電源10に接続してお
り、回転磁界を発生している。図6に示している構成の
ものは、2極であるため、回転磁界の回転速度は360
0r/mとなる。2次巻線7・8・9はこの回転磁界を
受けて、回転磁界の大きさに応じた起電力を発生してい
る。この起電力によって2次巻線7・8・9には2次電
流が流れる。この2次電流と前記回転磁界との間には、
フレミングの左手の法則による電磁力が発生し、第2の
物体2にはトルクが発生して回転する。こうして第2の
物体2が起動を開始すると、2次巻線7・8・9が発生
する起電力は、回転磁界の大きさと第2の物体2の速度
の差に応じた大きさとなる。第2の物体2は出力軸3を
有しており、この回転トルクは出力軸3に接続した外部
負荷に利用できる。
【0003】図7は、図6に示した動力発生装置の等価
回路を示している。この等価回路は、3相交流電源10
の線間電圧を3の平方根で除することによって、スター
接続に変換した1相分で表現している。18は前記変換
によって3相交流電源10を1相分として表現した交流
電源であり、交流電源18に1次抵抗11・1次漏れイ
ンダクタンス12・2次抵抗13・2次漏れインダクタ
ンス14・鉄損抵抗15・励磁インダクタンス16、お
よび負荷抵抗17が接続されている。負荷抵抗17は負
荷の大きさに応じて変化するものであり、スベリが大き
い場合、すなわち負荷が重い場合には抵抗値は小さくな
るものである。また停止時においては、スベリは1であ
り、負荷抵抗17の値は0となる。一般にこの種の動力
発生装置は、起動時においてはスベリは1である。
【0004】この条件における電流は、1次抵抗11・
1次漏れインダクタンス12・2次抵抗13・2次漏れ
インダクタンス14によって制限されるが、一般的な動
力発生装置の場合には、1次巻線と2次巻線との磁気的
な結合が、第1の物体1と第2の物体2との間の空隙に
よって不十分となるため、主として1次漏れインダクタ
ンス12と2次漏れインダクタンス14が大きく影響す
る。したがって、例えば起動時においては、電流の大き
さはそれ程大きくならないが、トルクは2次抵抗13の
値とそこに流れる電流の積に比例することから、起動時
のトルクも小さいものとなる。
【0005】図8は、この動力発生装置の速度とトルク
の関係を示した特性である。起動トルクT0は、ピーク
の値Tpよりも低い値となっている。また、第2の物体
2の回転速度が前記回転磁界の回転速度N0に近くなる
と、2次電流の大きさ小さくなって発生するトルクも小
さくなるものである。このため、第2の物体2は発生す
るトルクと負荷が必要とするトルクとが釣り合った状態
で回転するものである。したがって、第2の物体2の回
転速度は回転磁界の速度(同期速度と呼ばれる)より
も、若干低い値となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の動力
発生装置は、起動トルクが小さいという課題を有してい
る。つまり、1次巻線4・5・6と2次巻線7・8・9
の磁気的結合が充分ではないため、2次巻線の抵抗値を
小さく設定しても、2次巻線7・8・9に流れる電流が
小さいものとなる。特に、第1の物体1と第2の物体2
との間の空隙が大きい場合には、漏れインダクタンスが
大きくなって、これによって2次巻線に流れる電流はま
すます制限されるものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような従来
の構成が有している課題を解決するもので、1次巻線と
2次巻線との間の磁気結合の不完全によって生ずる漏れ
インダクタンスによる影響を、2次巻線に共振コンデン
サを接続する構成によって軽減しているものである。
【0008】
【発明の実施の形態】請求項1に記載した発明は、2次
巻線と共振回路を構成する共振コンデンサが漏れインダ
クタンス成分を打ち消して、2次電流を大きくとれ、起
動トルクの大きい動力発生装置としている。
【0009】請求項2に記載した発明は、共振コンデン
サの共振周波数を、交流電源の周波数より小さく設定す
ることによって、スベリ周波数と共振し易くなり、トル
クのピーク点が鋭く、負荷の変動に対する安定性の良い
動力発生装置としている。
【0010】請求項3に記載した発明は、1次巻線に供
給する電流を出力周波数・出力電圧の設定が自由にでき
るインバータを介したものとして、起動時には低周波数
・低出力電圧とし、その後次第に出力の周波数および出
力電圧を上げていくようにして、スベリ周波数をほぼ一
定とでき、共振コンデンサによる共振動作を継続でき、
安定性の良い動力発生装置としている。
【0011】
【実施例】
(実施例1)以下本発明の第1の実施例について、図1
に基づいて説明する。第1の物体21は、積層した鉄心
とこの鉄心に巻き回した3相の1次巻線24・25・2
6を備えている。第2の物体22は、前記1次巻線24
・25・26と磁気的に結合している3相の2次巻線2
7・28・29を備えている。2次巻線27・28・2
9は、すべてそれぞれの2次巻線と共振回路を構成する
共振コンデンサ30・31・32を接続している。23
は、第2の物体22の回転トルクを外部に取り高ための
出力軸である。1次巻線24・25・26は、100V
60Hzの3相の交流電源20に接続している。
【0012】以下、本実施例の動作を説明する。3相に
接続した1次巻線24・25・26に交流電源20から
100V60Hzの電流を供給すると、第1の物体21
は回転磁界を発生する。図1の構成のものは2極として
いるため、この回転磁界の回転速度は3600r/mと
なる。この回転磁界は2次巻線27・28・29に鎖交
し、2次巻線27・28・29には起電力が発生する。
【0013】ここで本実施例においては、各2次巻線に
はそれぞれ共振コンデンサ30・31・32を接続して
いるため、各2次巻線には共振電流が流れるものであ
る。
【0014】図2は、本実施例の動力発生装置の等価回
路を示している。この等価回路は、3相交流電源20の
線間電圧を3の平方根で除することによって、スター接
続に変換した1相分で表現している。49は前記変換に
よって3相交流電源20を1相分として表現した交流電
源であり、交流電源49に1次抵抗41・1次漏れイン
ダクタンス42・2次抵抗43・2次漏れインダクタン
ス44・鉄損抵抗45・励磁インダクタンス46、およ
び負荷抵抗47・共振コンデンサによる共振容量48が
接続されている。
【0015】ここで、交流電源49は60Hzとしてい
るが、実際の2次電流は、負荷を接続しているためスベ
リの周波数となる。しかしながら、一般的な等価回路に
おいては1次周波数に接続したものとして表わされるこ
とから、共振容量48の静電容量は、各共振コンデンサ
の値と、スベリの2乗に比例した値となる。
【0016】2次回路に流れる電流の大きさは、1次漏
れインダクタンス42と2次漏れインダクタンス44の
和の誘導成分によって制限されるものであるが、本実施
例においては直列に挿入されている共振容量48によっ
て、1次漏れインダクタンス42と2次漏れインダクタ
ンス44の和の誘導成分とは打ち消される。このため、
本実施例では2次電流を制限するものは抵抗成分のみと
なる。
【0017】よって起動時においては、負荷抵抗47が
0となるため、2次電流は1次抵抗41と2次抵抗44
の和だけで制限され、大きな電流となる。また従来の技
術では各巻線の漏れインダクタンスのため、2次電流は
遅れ位相となることが避けられなかったが、本実施例で
は共振コンデンサ30・31・32によって漏れインダ
クタンスががキャンセルされる。
【0018】図3は、本実施例の動力発生装置の速度と
トルクの関係を示している。本実施例では各共振コンデ
ンサと各2次巻線との共振周波数を、ほぼ交流電源49
の周波数に設定している。このため起動時に発生するト
ルクは、図3の破線に示している従来の構成のものの起
動トルクT0に対して、かなり大きくT1となっている。
また起電力とほぼ同相の電流が2次巻線27・28・2
9に流れるため、2次回路の力率もよくなるものであ
る。つまり、電流に対するトルクの発生も無駄なく行わ
れる。
【0019】このとき、各共振コンデンサと各2次巻線
の共振周波数を、交流電源49の周波数より小さく設定
すると、スベリ周波数と共振し易くなるものである。図
4は、このときの動力発生装置の速度とトルクの関係を
示したグラフである。
【0020】つまりスベリ周波数付近で共振することに
よって、図4の破線に示している従来の構成のもののピ
ークトルクTp1よりも高く鋭いピークトルクTp2とでき
る。従って、定常の使用状態で負荷トルクが多少変動し
た場合にあっても、速度の変動が小さく、安定した特性
を得ることができる。
【0021】またこのとき、インバータを使用してイン
バータから3相の電力を1次巻線に供給する構成のもの
について説明する。図5は、この構成を示す回路図であ
る。商用交流電源50をインバータ51に供給し、イン
バータ51から1次巻線24・25・26に対して電流
を供給しているものである。また共振コンデンサ30・
31・32による共振周波数は、インバータ51の出力
周波数の範囲に設定しているものである。
【0022】インバータ51を使用することによって、
出力電圧・出力周波数は自由に調整でき、起動時には周
波数・電圧とも低く設定する。起動時においては、スベ
リが1であるため、2次電流の周波数はインバータ51
の出力周波数と等しくなる。ここで共振コンデンサ30
・31・32は、この出力周波数で各2次巻線と共振現
象を引き起こすように設定されている。このため、2次
巻線には大きな2次電流が流れ、従って発生する起動ト
ルクは大きいものである。従って第2の物体22は容易
に起動できる。こうして起動が終了した後、インバータ
51の出力周波数・出力電圧を次第に高めるように調整
する。このため、スベリ周波数はほぼ一定となって、よ
って前述の共振動作は継続して行われるものである。
【0023】したがってインバータ51を使用する構成
としたものは、起動から定常状態までの加速が急速にで
き、かつ定常状態においても良好な安定性を有するもの
である。
【0024】なお本実施例においては、インバータ51
の出力周波数を調整できるものであるから、定常状態に
おける速度の設定を行うことももちろん可能である。ま
た本実施例においては、インバータ51の出力の周波数
を変化すると同時に出力電圧も変化させていることか
ら、第1の物体21の鉄心によって構成している磁気回
路にはほぼ一定の磁束が流れるものである。つまり、磁
気回路の飽和が生じないものである。
【0025】なお本実施例においては、スベリの検出は
特に行っていないが、必要とあらば、例えば、出力軸2
3の速度とインバータ51の出力の周波数の差を演算し
て出力するようなスベリ検知手段を設け、その値がほぼ
一定となるようにインバータ51に対して出力周波数の
負帰還制御をかけ、常に共振コンデンサ30・31・3
2が2次巻線27・28・29と共振するようにしても
よい。
【0026】なお、本実施例においては1次巻線と2次
巻線としていずれも3相のものを使用しているが、特に
3相に限るものではなく、単相・2相・4相等のもので
あってもよい。また、極数についても2極でも4極で
も、それ以上であっても支障はない。また本実施例では
動力発生装置は、回転動力を発生するモータとして説明
しているが、モータに限るものではない。例えばリニア
モータのような直線運動を行わせるものや、2次元の表
面上を運動する構成のものについても、2次回路に共振
コンデンサを接続することによって、同様の効果を得る
ことができるものである。
【0027】
【発明の効果】請求項1に記載した発明は、1次巻線を
有する第1の物体と、第1の物体に対して相対的に可動
とした2次巻線を有する第2の物体と、前記1次巻線に
交流電流を供給する交流電源と、前記2次巻線と共振回
路を構成する共振コンデンサとを備えた構成として、共
振コンデンサが漏れインダクタンス成分を打ち消して、
2次電流を大きくとれ、起動トルクの大きい動力発生装
置を実現するものである。
【0028】請求項2に記載した発明は、共振コンデン
サの共振周波数を、交流電源の周波数より小さく設定す
る構成として、スベリ周波数と共振し易くなり、トルク
のピーク点が鋭く、負荷の変動に対する安定性の良い動
力発生装置を実現するものである。
【0029】請求項3に記載した発明は、1次巻線を有
する第1の物体と、第1の物体に対して相対的に可動と
した2次巻線を有する第2の物体と、前記1次巻線に交
流電流を供給するインバータと、前記2次巻線と共振回
路を構成する共振コンデンサとを備え、前記共振コンデ
ンサの共振周波数を前記インバータの出力周波数の範囲
に設定した構成として、起動時には低周波数・低出力電
圧とし、その後次第に出力の周波数および出力電圧を上
げていくようにして、スベリ周波数をほぼ一定とでき、
共振コンデンサによる共振動作を継続できる、安定性の
良い動力発生装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である動力発生装置の構成を示
す回路図
【図2】同、等価回路を示す回路図
【図3】同、速度−トルクの特性を示す特性図
【図4】同、共振コンデンサの共振周波数を交流電源の
周波数より小さく設定した場合の速度−トルクの特性を
示す特性図
【図5】同、インバータ回路から1次巻線に電流を供給
する構成とした動力発生装置の構成を示す回路図
【図6】従来の技術における動力発生装置の構成を示す
回路図
【図7】同、等価回路を示す回路図
【図8】同、速度−トルクの特性を示す特性図
【符号の説明】
20 交流電源 21 第1の物体 22 第2の物体 24 1次巻線 25 1次巻線 26 1次巻線 27 2次巻線 28 2次巻線 29 2次巻線 30 共振コンデンサ 31 共振コンデンサ 32 共振コンデンサ 50 交流電源 51 インバータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次巻線を有する第1の物体と、第1の
    物体に対して相対的に可動とした2次巻線を有する第2
    の物体と、前記1次巻線に交流電流を供給する交流電源
    と、前記2次巻線と共振回路を構成する共振コンデンサ
    とを備えた動力発生装置。
  2. 【請求項2】 共振コンデンサの共振周波数を、交流電
    源の周波数より小さく設定した請求項1記載の動力発生
    装置。
  3. 【請求項3】 1次巻線を有する第1の物体と、第1の
    物体に対して相対的に可動とした2次巻線を有する第2
    の物体と、前記1次巻線に交流電流を供給するインバー
    タと、前記2次巻線と共振回路を構成する共振コンデン
    サとを備え、前記共振コンデンサの共振周波数を前記イ
    ンバータの出力周波数の範囲に設定した動力発生装置。
JP8129513A 1996-05-24 1996-05-24 動力発生装置 Pending JPH09322501A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8129513A JPH09322501A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 動力発生装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8129513A JPH09322501A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 動力発生装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09322501A true JPH09322501A (ja) 1997-12-12

Family

ID=15011359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8129513A Pending JPH09322501A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 動力発生装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09322501A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376078C (zh) * 2005-11-24 2008-03-19 哈尔滨工业大学 一种高性能变频调速电机
JP2010011674A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Toyota Industries Corp 多相集中巻かご形誘導機
CN109494890A (zh) * 2018-11-22 2019-03-19 长沙理工大学 一种基于磁耦合谐振的无芯电机及其控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376078C (zh) * 2005-11-24 2008-03-19 哈尔滨工业大学 一种高性能变频调速电机
JP2010011674A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Toyota Industries Corp 多相集中巻かご形誘導機
CN109494890A (zh) * 2018-11-22 2019-03-19 长沙理工大学 一种基于磁耦合谐振的无芯电机及其控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2001121B1 (en) Engine start system with quadrature AC excitation
EP3376650A1 (en) Permanent magnet starter-generator with magnetic flux regulation
EP3346590B1 (en) Double stator permanent magnet machine with magnetic flux regulation
US9000648B2 (en) Asymmetrical reluctance machine
Zhang et al. Simulation and experimental analysis of a brushless electrically excited synchronous machine with a hybrid rotor
Liu et al. High frequency exciter of electrically excited synchronous motors for vehicle applications
Fukao Principles and output characteristics of super high-speed reluctance generator system
US3210644A (en) Dynamo electric machine
JPH09322501A (ja) 動力発生装置
US20010002777A1 (en) Single phase autonomous generator with DC excitation
US10770999B2 (en) Brushless, self-excited synchronous field-winding machine
Pötter et al. A novel brushless excitation system for synchronous machines with a rotating power converter
Meeker et al. Doubly salient synchronous generator for gas turbine engines
JPH03245755A (ja) ブラシレス自励同期発電機
Udema et al. Rotary transformer for contactless excitation of synchronous machines fed through neutral conductor
JP3539148B2 (ja) 円筒型同期発電機
US3421062A (en) Electrical polyphase machine having stator and rotor windings connected in series to polyphase supply
JPH06335271A (ja) 同期電動機
JPH06284657A (ja) 誘導発電機
JPH06269151A (ja) ブラシレス同期発電機
JPH06253513A (ja) 同期電動機
Udema et al. Brushless Excitation System for Synchronous Machines with Rotary Transformer supplied by Common Mode Voltage
JP2022042154A (ja) 直流発電システム
JPH0724930Y2 (ja) ブラシレス単相交流発電機
de Jong Die Reluktanzmaschine mit käfiglosem segmentiertem Rotor