JPH1098860A

JPH1098860A - 交流エネルギー変換器

Info

Publication number: JPH1098860A
Application number: JP27151496A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sekiya; 哲夫関谷; Kazuo Nozawa; 和雄野沢; Kazuo Arai; 一男新井
Original assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Current assignee: Namiki Precision Jewel Co Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】回転機能に着目し、回転磁界を効率よく発生
できてコイル自体の発熱や磁気吸引力の発生を少なくし
た磁気発生機構部を備えることにより回転機構部を高性
能に駆動できるよう構成し、また、価格的にも実用向け
に適するよう低コストに構成する。【解決手段】回転磁界を発生する磁気発生機構部１
と、支軸２１で回転自在に軸支された回転板２０を有す
る回転機構部２とを備え、その磁気発生機構部１と回転
機構部２とは互いに分離独立した別の器具とし、磁気発
生機構部１はドーナッ形の磁気台座１０を備え、低抵抗
の巻線から巻回形成された有芯平面形の回転駆動用コイ
ル１１を複数個定間隔毎に設け、更に、商用電源の周波
数以上の周波数の電流を回転駆動用コイル１１に供給す
るインバータ回路１２で回路構成し、回転機構部２は軟
磁性で良導体の金属材料から形成した回転板２０を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステータとロータと
からなる誘導モータに着眼し、ステータ側とロータ側と
を分離独立した別に器具として組み立てることにより誘
導モータの機能を更に発展させて応用面を多様化すると
共に、その実用性を図るべく主として回転機能に着眼し
た新規な交流エネルギー変換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】誘導モータにおいて電力変換を効率よく
行うため、通常、ステータ側とロータ側との磁気的空隙
は１ｍｍ以下の実現可能な数値に設定される。これがス
テータ側とロータ側とを分離独立した別の器具として組
み立て、両者を相対させて組み立てるものでは磁気空隙
長を誘導モータより必然的に略１桁程長く設定せざるを
得ない。然し、その磁気空隙長を長く設定すると機械的
出力が低下し、これを補うために入力電力を増すとステ
ータ側のコイル群が鉄損，銅損でより発熱しまた機械的
出力を低下させるという悪循環を招く。

【０００３】本発明のステータ側とロータ側とを分離独
立した別の器具に組み立てるという点で着想的に近似す
るものとして、回転加熱調理器が既に提案されている
（特開平８ー３５６６４号）。

【０００４】その回転加熱調理器は誘導加熱乃至は回転
磁界を発生する磁気発生機構部（以下、「ステータ側」
という。）を備え、このステータ側より発生する回転磁
界で回転駆動する回転体或いは回転翼を支軸で回転自在
に内部に備えた鍋（以下、「ロータ側」という。）をス
テータ側と分離独立した別の器具として組み立て、磁気
的空隙を隔てロータ側をステータ側の上に相対配置させ
て回転体乃至は回転翼を回転磁界で回転駆動すると共
に、ロータ側を誘導加熱で発熱させて食品の煮炊きと同
時に攪拌を行う器具として構成されている。

【０００５】その回転加熱調理器においては磁界を発生
するコイルを複数部に分割させてステータ側に備えると
開示されているが、このコイル構成にてはロータ側を実
用向けに適するよう駆動する回転磁界を作用するのは難
い。殊に、ロータ側は広い空隙を隔ててステータ側と相
対配置するものであるから、上述した如く回転磁界をロ
ータ側に効果的に作用させようとすると、コイル自体が
鉄損，銅損で発熱するのを抑えられない。

【０００６】また、上述した回転加熱調理器においては
ロータ側は永久磁石または着磁体を備えた回転体乃至は
回転翼を装備すると開示されているが、この永久磁石ま
たは着磁体を備えると鉄くぎ等を吸い寄せる等の不具合
があるため、そのロータ側自体も実用化に向けて構成を
改良する余地がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、主として回
転機能に着目し、回転磁界を効率よく発生できてコイル
自体の発熱を抑えられる磁気発生機構部を備えることに
より回転機構部を高性能に駆動できるよう構成する新規
な交流エネルギー変換器を提供することを目的とする。

【０００８】それに加えて、本発明は価格的にも実用向
けに適するよう簡単な構成で低コストに構成できしかも
安全に駆動可能な交流エネルギー変換器を提供すること
を目的とする。

【０００９】また、本発明は回転磁界を材質的に良好に
作用可能な回転板を備えて回転機構部を高性能に駆動で
きるよう構成する交流エネルギー変換器を提供すること
を目的とする。

【００１０】更に、本発明は回転板の材質，形状乃至は
構成から回転機構部の用途を適宜に設定可能な交流エネ
ルギー変換器を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
交流エネルギー変換器においては、回転磁界を発生する
磁気発生機構部と、板面中央の支軸で回転自在に軸支さ
れた回転板を有する回転機構部とを備え、その磁気発生
機構部と回転機構部とは互いに分離独立した別の器具と
して組み立て、磁気的空隙を隔て回転機構部を磁気発生
機構部に相対配置し、磁気発生機構部から発生する回転
磁界を回転板に作用させて回転機構部を駆動する交流エ
ネルギー変換器であり、上記磁気発生機構部は扁平なド
ーナッ形の磁気台座を備え、低抵抗の巻線から巻回形成
された有芯平面形の回転駆動用コイルを該磁気台座の円
周面上に複数個定間隔毎に設け、更に、商用電源の周波
数以上の周波数の電流を該回転駆動用コイルに供給する
インバータ回路で回路構成し、上記回転機構部は軟磁性
で良導体の金属材料から形成した回転板を備えることに
より構成されている。

【００１２】本発明の請求項２に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部はケイ素鋼板のリボン
を渦巻き状に積層巻回し或いは高抵抗のフェエライト磁
性材からドーナッ形に形成した磁気台座を備え、各回転
駆動用コイルの磁芯を該磁気台座の円周面に底面で密接
させて回転駆動用コイルを磁気台座に組み付けることに
より構成されている。

【００１３】本発明の請求項３に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部は２相インバータ回路
で回路構成することにより構成されている。

【００１４】本発明の請求項４に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部は負荷要求に応じて回
転駆動用コイルを各相毎に直列或いは並列に接続する電
子スイッチ機能を有するインバータ回路を備えることに
より構成されている。

【００１５】本発明の請求項５に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部は磁気台座の外周回り
に位置させて扁平な低抵抗の誘導加熱用コイルを備える
ことにより構成されている。

【００１６】本発明の請求項６に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部は２つのインバータ回
路を備え、１つは複数個の回転駆動用コイルと回路接続
し、他の１つは単一の誘導加熱用コイルと個別に回路接
続することにより構成されている。

【００１７】本発明の請求項７に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部は回転機構部の載置乃
至は取り外しに伴ってインバータ回路をＯＮ，ＯＦＦす
る切換えスイッチを備えることにより構成されている。

【００１８】本発明の請求項８に係る交流エネルギー変
換器においては、磁気発生機構部は磁気台座を嵌込み保
持する凹部を有する基台と、各回転駆動用コイルを嵌込
み保持する複数個の開孔部を有する枠板と、耐熱，絶縁
性を有する非磁性の天板とを備える収容ケースの内部に
組み付けて扁平型に組み立てることにより構成されてい
る。

【００１９】本発明の請求項９に係る交流エネルギー変
換器においては、回転機構部は鉄または鉄系，磁性ステ
ンレス，半硬質アルニコ材のいずれかの金属材料から形
成した回転円板を備えることにより構成されている。

【００２０】本発明の請求項１０に係る交流エネルギー
変換器においては、回転機構部は鉄とアルミ，鉄と銅，
鉄と半硬質アルミコ材，鉄とアルミと半硬質アルミコ
材，鉄と銅と半硬質アルミコ材とのいずれかの複合材か
ら形成した回転板を備えることにより構成されている。

【００２１】本発明の請求項１１に係る交流エネルギー
変換器においては、回転機構部は穴無し円板と穴明き円
板との複合材または穴明き円板と穴明き円板との複合材
から形成した回転板を備えることにより構成されてい
る。

【００２２】本発明の請求項１２に係る交流エネルギー
変換器においては、回転機構部は支軸を収容ケースの底
部内面に植立固定し、回転板を該支軸との間に介装する
軸受けで回転自在に支持することにより構成されてい
る。

【００２３】本発明の請求項１３に係る交流エネルギー
変換器においては、回転機構部は熱膨張係数の低い金属
材料のスリーブ管で軸回りを被覆した支軸で回転板を軸
支することにより構成されている。

【００２４】本発明の請求項１４に係る交流エネルギー
変換器においては、回転機構部は回転板を支軸に一体に
装着し、回転板と支軸とを共に該支軸と収容ケースとの
間に介装する軸受けで回転自在に支持することにより構
成されている。

【００２５】

【実施例】以下、添付図面を参照して説明すると、図１
は本発明に係る交流エネルギー変換器の基本構造を示
す。この交流エネルギー変換器は、回転磁界を発生する
磁気発生機構部（以下、同様に「ステータ側」とい
う。）１と、回転板２０を支軸２１で回転自在に軸支し
且つステータ側１と分離独立の別体に構成する回転機構
部（以下、同様に「ロータ側」という。）２とを備えて
構成されている。

【００２６】そのロータ側２は、磁気的空隙Ｇを隔てス
テータ側１と相対配置することによりステータ側１から
発生する回転磁界で駆動するよう装備されている。ま
た、ステータ側１に装備するコイル群の熱容量を増し、
且つ、鉄損，銅損を極力実用可能なレベルまで低減する
と共に、ロータ側に装備する回転板の材質，形状の組み
合わせから電磁誘導による渦電流を低抵抗で発熱を抑え
ながら誘起させて二次磁極を発生することにより閉磁路
を効率よく形成できるよう構成されている。この基本構
成から、ロータ側２は後述する如く回転板をベースに多
様な機能を有する器具として構成することができる。

【００２７】ステータ側１は、渦電流損を抑えて磁束を
多く発生ししかもロータ側２に効果的に作用できるよう
構成されている。その構成を具体化するべく、ステータ
側１は図２で示すように扁平なドーナッ形の磁気台座１
０を備えて組み立てられている。この磁気台座１０とし
てはケイ素鋼板のリボンを渦巻き状に積層巻回したもの
を組み付けるとよく、その磁気台座１０では内部歪みを
生ずることなく簡単な構造で安価なものに構成すること
ができる。このケイ素鋼板の積層体に代えて、高抵抗の
フェライト磁性材を成形焼成したものでも用いることが
できる。

【００２８】その磁気台座１０の円周面上には、有芯平
面形の回転駆動用コイル１１が複数個定間隔毎に設けら
れている。この回転駆動用コイル１１は、４極，６極，
８極等の如く必要に応じて極数を適宜選択することがで
きる。その回転駆動用コイル１１は、巻線１１ａをケイ
素鋼板から積層成形されまたはフェライト磁性材から形
成された磁芯１１ｂに巻回させて磁気台座１０と別体に
形成し、この磁芯１１ｂを磁気台座１０の円周面に密接
させて組み付けることにより磁気台座１０と一体に設け
ることができる。

【００２９】それに代えて、磁気台座１０をフェライト
磁性材から形成する場合は磁芯を突起状に磁気台座１０
と一体に形成し、予め巻回成形された巻線を該磁芯に嵌
め合わせて回転駆動用コイル１１として設けることがで
きる。この突起を有するフェライト磁性材の磁気台座は
円周方向で３等分程度に分割形成し、その端部間を段継
ぎ手等で組み合わせて一体に形成することもできる。

【００３０】その回転駆動用コイル１１は１相分の全コ
イル直流抵抗を２Ω以下、好ましくは１Ω以下に抑えら
れる径の太い線や細い線を数１０本以上束ねて撚ること
により径の太いものと少なくとも同等の径に形成した１
本の線を用いて構成する。これと共に、磁芯１１ｂとし
てはコイル表面積の２０〜６０％程度に相当する表面積
を有するものを組み付けるとよい。そのコイル構成では
コイル自体の発熱を抑えると共に、磁気吸引力の発生も
抑えられるよう回転駆動用コイル１１を構成することが
できる。

【００３１】その回転駆動用コイル１１には商用電力を
そのまま供給することができないため、回転駆動用コイ
ル１１は大電流制御用のトランジスタを有する２相イン
バータ回路１２を備えることにより回路構成されてい
る。その２相インバータ回路１２では電力伝送機構と駆
動回路とを一体化できるところからシンプルで安価な回
路を構成することができる。また、２相インバータ回路
１２では回転駆動用コイル１１を負荷要求に応じてＳｉ
ｎ，Ｃｏｓの各相毎に直列に接続し或いは並列に接続す
る電子スイッチ機能を備えるよう回路構成することがで
きる。

【００３２】その２相インバータ回路１２を備えては、
１００Ｖ，５０Ｈ_Z ／６０Ｈ_Z の商用電力を１００Ｖ以
下で数１０Ａ程度且つ周波数を１５０〜８００Ｈ_Z に変
換するＳｉｎ／Ｃｏｓの２相インバータ回路１２を経て
回転駆動用コイル１１に導通するよう構成されている。
勿論、回路効率を上げるためにＰＷＭ化されている。な
お、周波数としては商用電源の周波数以上の１５０〜８
００Ｈ_Z 程度、実用的には２５０Ｈ_Z 乃至は５００Ｈ_Z
程度の周波数電流を作り出すよう回路設定するとよい。

【００３３】そのインバータ回路１２においてはロータ
側２の後述する回転板を始動時には過電力で駆動し、数
１０秒程度一定の時間経過後にタイマー作動等で定常連
続回転させるキックスタート機能を備えるよう回路構成
することができる。このキックスタート機能を付加する
と、ロータ側２を短時間に所定回転数まで立ち上げて連
続回転に転換でき、ロータ側２の各種の負荷に対しても
ローラ側２を円滑に回転駆動させることができる。な
お、インバータ回路１２はロータ側２の用途に応じて３
相のインバータ回路を備えることができる。

【００３４】また、そのステータ側１の構成に基づいて
ステータ側１とロータ側２との磁気的空隙Ｇを３〜６ｍ
ｍ程度隔てても回転磁界をステータ側１からロータ側２
に十分作用でき、ロータ側２では大きな起動トルクを得
ることができる。なお、このステータ側１ではロータ側
２を一方向のみならず、正逆交互に回転駆動するよう回
路構成することができる。

【００３５】図３は、ステータ側１とロータ側２との磁
気空隙長を３．５ｍｍ程度に設定し、キックスタート時
並びに連続駆動時の各入力電力（Ｗｉｎ）に応じて測定
した周囲温度４０℃における回転駆動用コイル１１の上
昇温度（Ｔａ）とロータ側２の起動トルク（Ｔｓ）を示
す。この回転駆動用コイル１１の上昇温度（Ｔａ）は、
周囲温度４０℃における回転駆動用コイル１１の温度上
昇分を含む数値で示されている。

【００３６】図３から明らかなように、キックスタート
時は回転駆動用コイル１１の温度上昇を伴うものの、ロ
ータ側２では大きな起動トルクを得ることができる。ま
た、連続駆動時においては実用向けに十分適用可能な起
動トルクを得られると共に、回転駆動用コイル１１の温
度を周囲温度４０℃における使用限界よりも低く抑える
ことができる。

【００３７】そのステータ側１は、図１で示すように各
構成部を収容ケース（以下、「ステータケース」とい
う。）３の内部に組み付けて扁平型のコンパクトなもの
に構成されている。このステータケース３は、全体が非
磁性のプラスチック材料やカルム材（商品名：ＮＤＣ株
式会社製）等の消音材で形成するようにできる。

【００３８】そのステータケース３は図２で示すように
磁気台座１０を嵌込み保持する凹部３０ａを有する基台
３０と、各回転駆動用コイル１１を嵌込み保持する複数
個の開孔部３１ａ，３１ｂ…を有する枠板３１と、耐
熱，絶縁性の天板３２とから形成されている。このステ
ータケース３は、各部を天板３２より螺入するタッピン
グスクリュ等でねじ止めすることにより一体に固定する
ことができる。

【００３９】そのステータケース３において、回転駆動
用コイル１１は耐熱，絶縁性を有するエポキシ系の接着
剤を用いて各開孔部３１ａ，３１ｂ…の孔内に接着固定
することにより回転駆動用コイル１１の駆動に伴う振動
の発生を防止するよう枠板３１に強固に取付け固定する
とよい。また、基台３０としてはシールドを内部に施し
たものを組み付けるとよい。天板３２としては、フッ素
系の合成樹脂または耐熱性ガラスから形成したものを備
え付けるとよい。なお、基台３０の底部，天板３２の板
面には放熱用の通気孔を設けるようにできる。

【００４０】そのステータ部１には回転駆動用コイル１
１と共に、図４で示すように誘導加熱用コイル１３を備
えることができる。この誘導加熱用コイル１３は、細い
線を数１０本以上束ねて撚った１本の線等を用いること
により直流抵抗から高周波抵抗まで低く抑えて扁平な空
芯リング状に形成したものを用いればよい。

【００４１】その誘導加熱用コイル１３は磁気台座１０
の外周回りに位置し、図５で示すようにステータケース
３の基台３０において凹部３０ａの外周に立ち上がるフ
ランジ部３０ｂを隔て基台３０の平面３０ｃに載置すれ
ば、ステータ部１を扁平型に保ってコンパクトなものに
構成することができる。この誘導加熱用コイル１３に
は、間隔を隔てて基台３０の平面３０ｃに埋込み装着し
たフェライト磁性材等の磁性片１３ａ，１３ｂ…が下部
側に組み付けられている。

【００４２】その誘導加熱用コイル１３を組み付けるも
のでは図６で示すように２つのインバータ回路１２ａ，
１２ｂを備え、１つは図７で示す回転駆動用コイル１１
のＳｉｎ／ＣＯＳの各コイル群Ｌ₁ ，Ｌ₃ ，Ｌ₅ ，Ｌ₇
…、Ｌ₂ ，Ｌ₄ ，Ｌ₆ ，Ｌ₈…と回路接続し、他の１つ
は単一の誘導加熱用コイル１３と個別に回路接続するよ
う回路構成すればよい。また、この誘導加熱用のコイル
を含めて複数個のコイルを図２，４で示すように配列
し、回転磁界，交番磁界を高速時分割させて発生するよ
う駆動する複合インバータ回路で全体を回路構成するこ
ともできる。

【００４３】なお、上述したインバータ回路１２には位
相シフト回路を備え、それを同相または逆相に切り換え
て１ＫＨ_Z 以上の高周波電流を印加すれば、回転駆動用
コイル１１でも水を温水化する程度の誘導加熱を行うこ
とができる。

【００４４】そのステータ側１に対し、ロータ側２は複
数個の軸受け２２，２２’を介して回転板２０を板面中
央の支軸２１で収容ケース（以下、「ロータケース」と
いう。）４の内部に回転自在に装備することにより構成
されている。この回転板２０は、図１で示すように支軸
２１をロータケース４の底部内面に植立固定し、軸受け
２２，２２’を回転板２０と支軸２１との間に介装する
ことにより回転板２０のみが回転するよう組み付けるこ
とができる。

【００４５】また、図８で示すように回転板２０を支軸
２１と一体に装着し、スラスト軸受け兼用の下部軸受け
２２を軸２１とケース基盤４０との間に介装すると共
に、上部軸受け２２’を支軸２１とケース蓋部４１との
間に介装させて軸受け押え板４２で止めることにより回
転板２０と支軸２１とを共に回転するよう組み付けるこ
ともできる。

【００４６】その軸受け２２，２２’としては、図９で
示すようなボール２２ａを内外輪２２ｂ，２２ｃで挟込
み支持すると共に、内外輪２２ｂ，２２ｃのいずれか一
方に固定されたキャップ２２ｄ，２２ｅを備える一体型
のフランジ付きボールベアリングを用いるとよい。この
ボールベアリングでは、回転板２０が回転に伴ってブレ
動かないよう安定よく支持することができる。これと共
に、支軸２１は熱膨張を抑えるべく軸回りを熱膨張係数
の低いスリーブ管２３で被覆形成したものを装備すると
よい。

【００４７】回転板２０には、軟磁性で良導体の金属材
料から形成したものが備え付けられている。その回転板
２０によると、ステータ側１の回転磁界によって誘起さ
れるロータ側２の回転磁界がステータ側１の回転磁界に
対して滑りを呈する特性を効果的に発揮させる材質的，
形状的構成の回転板２０によりステータ側１から発生す
る回転磁界で円滑に回転駆動することができる。

【００４８】材質的には、純鉄または鋳物等の鉄系，磁
性ステンレス，半硬質アルニコ材のいずれかで形成した
ものを用いるとよい。特に、鉄系のものを用いると成形
性が極めて容易であるところから好ましい。また、この
回転板２０は一枚板によるものの他に、鉄とアルミ，鉄
と銅，鉄と半硬質アルミコ材，鉄とアルミと半硬質アル
ミコ材，鉄と銅と半硬質アルミコ材との複合材のいずれ
かから形成することができる。

【００４９】構造的には、図１０で示すような穴無し円
板２０ａ、図１１，１２で示すような穴明き円板２０
ｂ，２０ｃで構成することができる。穴明き円板の場合
には、図１３〜１５で示すように螺旋状に切り抜いたア
ルミ円板等の開孔縁を折り曲げて羽根部２０ｄを設ける
ことにより換気用，攪拌用等のフイン構造に形成するこ
とができる。また、穴無し円板２０ａと穴明き円板２０
ｂまたは及び２０ｃとの複合材，穴明き円板相互の複合
材から回転板２０を形成することができる。

【００５０】特に、回転板２０は単なるアンゴラ円盤か
ら、その目的を積極的に担う材質，形状を有するものを
組み合わせるとよい。例えば、図１６，１７で示すよう
な電磁誘導による渦電流を低抵抗で発熱を抑えながら誘
起させて二次磁極を発生する扁平なアルミ製かご２０ａ
と、この誘起されたアルミ円板内磁極と励磁側磁極とを
共に効率よく磁気的に閉磁路化するケイ素鋼板または鉄
系のリング円板２０ｃとの複合板から形成するとよい。
そのうち、アルミ製かご２０ａは起動トルクのムラを抑
えるようスキューさせて構成され、鉄系のリング円板２
０ｃはアルミ製かご２０ａの上部側（空隙と反対側）貼
り付けられる。

【００５１】また、図１８，１９で示すようなケイ素鋼
板と銅との複合板，所謂、ケイ素鋼板銅貼り板から形成
することもできる。それは０．３５ｍｍ程度の板厚を有
するリング形のケイ素鋼板２０ａと同程度の板厚で扁平
な銅板２０ｃとの複合材において、銅板２０ｃをエッチ
ング処理でかご状に形成し且つスキュー状等の所定形状
に形成することにより構成されている。

【００５２】以上の諸条件を備えて試作試験を行ったと
ころ、次に示す結果が得られた。その試作品は回転駆動
用コイル（一相分）として直流抵抗０．４Ω，自己イン
ダクタンス約１ｍＨを備え、回転板として図１３，１４
で示すものを備え、駆動方式として２相インバータ（Ｓ
ｉｎ，Ｃｏｓ）の正弦波駆動，周波数５００Ｈ_Z を適用
し、ステータ側とロータ側との磁気的空隙を３．５ｍｍ
に設定することにより構成した。この試作品においては
回転駆動用コイルの入力１６０Ｗで起動トルク１Ｋｇ／
ｃｍ，無負荷回転数１０，０００ｒｐｍ，回転駆動用コ
イルの表面温度上昇分５０℃以内と良好な結果が得られ
た。

【００５３】上述した構成に加えて、ステータ側１には
図４，５で示すようにサーミスタ発熱素子等の過昇温防
止センサー１４を安全弁として装備することができる。
また、ステータケース３においては温度上昇に伴って可
逆的に変化する感温シール（図示せず）を内面側に設け
た天板３２を備えることによりステータ側１の発熱状態
を表示するようにできる。

【００５４】ステータケース３の天板３２はロータ側２
の載置台とし、その天板３２には図５で示すように電源
切換え用スイッチ１５を安全機構として装備することが
できる。この電源切換え用スイッチ１５ではロータ側２
の載置に伴って押圧されると電源回路がＯＮし、ロータ
側２の取り外しに伴って電源回路がＯＦＦするよう回路
構成することができる。また、ステータケース３は消音
ボックスとして形成し、回転駆動用コイル１１，誘導加
熱用コイル１３の電磁励振に伴う騒音を封止可能に構成
することができる。

【００５５】この交流エネルギー変換器は回転機能を主
に検討すると、ステータ側１は建造物の壁面，天井，床
等に埋込み装備し、ロータ側２は換気用ファン，送風
機，掃除機，ポンプ等の回転駆動器具として構成するこ
とができる。また、ステータ側１はキッチンテーブルに
埋込み装備すれば、ロータ側２はミキサー，ジューサ
ー，ミル，クッキングカッター，水切り機等のステータ
側１を共用し且つ適宜に交換使用可能な各種の調理用具
として構成することができる。

【００５６】その交流エネルギー変換器を加熱回転機能
から考察すると、ステータ側１は養魚場，観賞魚用水槽
等の水循環，温水化設備、建造物用の温風暖房機、炊飯
器，煮炊き用鍋，排煙機構付き焼き物機等の調理用具の
如く極めて広範な応用例を想定することができる。

【００５７】その具体例のうち、調理用具に基づいて詳
細な構成を説明すると、図２０は回転機能を主とするジ
ューサー５を示す。このジューサー５は被加工品を内部
に収容するジューサ本体５０と、ロータケース４の上部
側に嵌込み載置可能なジューサー台５１と、被加工品を
粉砕可能にジューサー本体５０の内部に配置されるフィ
ン刃５２と、ジューサー本体５０の底部からジューサー
台５１の内部に挿通配置されたフィン軸５３と、そのフ
ィン軸５３の軸下端側に装着されたフィン基盤５４と、
ジューサー台５１の内部で立ち上がるフィン基盤回転用
のガイド筒５５とを備えて構成されている。

【００５８】一方、ロータ側２は回転板２０と共に一体
に回転駆動する支軸２１をロータケース４の内部に備え
ることにより構成されている。支軸２１は軸上端側をロ
ータケース４のケース蓋部４１より上方に突出し、軸上
端側にはフィン基盤５４と係合する複数の突片２４を有
するクラッチ２５が装着されている。

【００５９】このロータ側２では、ステーター側１の回
転駆動用コイル１１から発生する回転磁界が作用する
と、回転板２０と共に支軸２１が回転駆動する。また、
その支軸２１の同軸上に備えられたクラッチ２５の突片
２４が係合するフィン基盤５４を回転することにより、
ジューサー本体５０の内部に配置されたフィン刃５２が
回転駆動するよう構成されている。

【００６０】図２１は、誘導加熱と回転駆動とを兼ね備
えた食品の自動攪拌加熱調理器６を示す。この食品の自
動攪拌加熱調理器６は、耐熱ガラス等の非磁性材料から
なる容器６０を備えて構成されている。その容器６０の
内部には軸受け２２を介して回転板２０をロータ基盤４
０に植立固定した支軸２１で回転自在に支持し、ステー
タ側１の誘導加熱用コイル１３と相対させて発熱用の鉄
系リング板６１を備えることにより構成されている。

【００６１】この食品の自動攪拌加熱調理器６では食品
材料を容器６０の内部に収容し、その内部に備えた鉄系
リング板６１をステータ側１の誘導加熱コイル１３から
生ずる交番磁界で発熱させることにより食品材料を加熱
処理することができる。これと共に、ステータ側１の回
転駆動用コイル１１より発生する回転磁界をロータ側２
の回転板２０に作用し、回転板２０を回転駆動すること
により食品材料を加熱処理しつつ攪拌処理できて食品材
料を効率よく煮炊きするよう構成されている。なお、特
に、軸受け２２は健康を害するような素材，構成のもの
を採用しないのが望ましい。

【００６２】

【発明の効果】以上の如く、本発明に請求項１に係る交
流エネルギー変換器に依れば、磁気発生機構部は扁平な
ドーナッ形の磁気台座を備え、低抵抗の巻線から巻回形
成された有芯平面形の回転駆動用コイルを該磁気台座の
円周面上に複数個定間隔毎に設け、更に、商用電源の周
波数以上の周波数の電流を該回転駆動用コイルに供給す
るインバータ回路で回路構成するから、コイル群の熱容
量を増せ且つ鉄損，銅損を低減化できると共に、電磁誘
導による渦電流を低抵抗で発熱を抑えながら誘起させて
二次磁極をロータ側に発生できることにより円板内磁極
と励磁側磁極とを共に効率よく磁気的に閉磁路化するこ
とができる。

【００６３】本発明に請求項２に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部はケイ素鋼板のリボンを
渦巻き状に積層巻回し或いは高抵抗のフェエライト磁性
材からドーナッ形に形成した磁気台座を備え、各回転駆
動用コイルの磁芯を該磁気台座の円周面に底面で密接さ
せて回転駆動用コイルを磁気台座に組み付けることによ
り構成するから、回転駆動用コイルを含めて全体を簡単
な構造で安価なものに構成するようにできる。

【００６４】本発明の請求項３に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部は２相インバータ回路で
回路構成することにより電力伝送機構と駆動回路とを簡
単な構成で一体化できて安価に回路構成することができ
る。

【００６５】本発明の請求項４に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部は負荷要求に応じて回転
駆動用コイルを各相毎に直列或いは並列に接続する電子
スイッチ機能を有するインバータ回路を備えることによ
り回転機構部の用途が異なっても共通の回路構成を適用
することができる。

【００６６】本発明の請求項５に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部は磁気台座の外周回りに
位置させて扁平な低抵抗の誘導加熱用コイルを備えるこ
とにより回転磁界と共に交番磁界を回転機構部に作用で
きしかも誘導加熱用コイルを含めて全体をコンパクトな
ものに構成することができる。

【００６７】本発明の請求項６に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部は２つのインバータ回路
を備え、１つは複数個の回転駆動用コイルと回路接続
し、他の１つは単一の誘導加熱用コイルと個別に回路接
続することにより各回路を簡単なものに構成することが
できる。

【００６８】本発明の請求項７に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部は回転機構部の載置乃至
は取り外しに伴ってインバータ回路をＯＮ，ＯＦＦする
切換えスイッチを備えることにより回転機構部を安全に
駆動するよう回路構成することができる。

【００６９】本発明の請求項８に係る交流エネルギー変
換器に依れば、磁気発生機構部は磁気台座を嵌込み保持
する凹部を有する基台と、各回転駆動用コイルを嵌込み
保持する複数個の開孔部を有する枠板と、耐熱，絶縁性
を有する非磁性の天板とを備える収容ケースの内部に組
み付けて扁平型に組み立てることにより全体をコンパク
トなものに構成することができる。

【００７０】本発明の請求項９に係る交流エネルギー変
換器に依れば、回転機構部は鉄または鉄系，磁性ステン
レス，半硬質アルニコ材のいずれかの金属材料から形成
した回転円板を備えることから、回転磁界を効率よく作
用できて安価で高性能なものに構成することができる。

【００７１】本発明の請求項１０に係る交流エネルギー
変換器に依れば、回転機構部は鉄とアルミ，鉄と銅，鉄
と半硬質アルミコ材，鉄とアルミと半硬質アルミコ材，
鉄と銅と半硬質アルミコ材とのいずれかの複合材から形
成した回転板を備えることにより一枚板による回転板と
は異なった回転特性を発揮するよう構成することができ
る。

【００７２】本発明の請求項１１に係る交流エネルギー
変換器に依れば、回転機構部は穴無し円板と穴明き円板
との複合材または穴明き円板と穴明き円板との複合材か
ら形成した回転板を備えることから一枚板による回転板
とは勿論、穴無しの複合材による回転板とも異なった回
転特性を発揮するよう構成することができる。

【００７３】本発明の請求項１２に係る交流エネルギー
変換器に依れば、回転機構部は支軸を収容ケースの底部
内面に植立固定し、回転板を該支軸との間に介装する軸
受けで回転自在に支持することにより回転板自体をカツ
ターや回転翼等の如き各種の用途に用いるよう構成する
ことができる。

【００７４】本発明の請求項１３に係る交流エネルギー
変換器に依れば、回転機構部は熱膨張係数の低い金属材
料のスリーブ管で軸回りを被覆した支軸で回転板を軸支
することにより回転板を常時安定よく回転駆動するよう
構成することができる。

【００７５】本発明の請求項１４に係る交流エネルギー
変換器に依れば、回転機構部は回転板を支軸に一体に装
着し、回転板と支軸とを共に該支軸と収容ケースとの間
に介装する軸受けで回転自在に支持することにより支軸
を出力軸として各種の用途に用いるよう構成することが
できる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る交流エネルギー変換器の基本構造
を概略的に示す断面図である。

【図２】同交流エネルギー変換器の磁気発生機構部を個
々に展開させて示す俯角斜視図である。

【図３】同交流エネルギー変換器の室温４０℃における
磁気発生機構部の上昇温度と回転機構部の起動トルク，
無負荷回転数との相関関係を示すグラフである。

【図４】本発明に係る誘導加熱用コイルを含む交流エネ
ルギー変換器を示す平面図である。

【図５】図４の誘導加熱用コイルを含む交流エネルギー
変換器を示す断面図である。

【図６】同交流エネルギー変換器の磁気発生機構部に装
備可能な２相インバータ回路による回路構成を示す説明
図である。

【図７】図６の回路構成を適用可能なコイル群を示す説
明図である。

【図８】図１と異なる回転板，支軸の一体回転構造を有
する交流エネルギー変換器を示す断面図である。

【図９】同交流エネルギー変換器の回転機構部に組付け
可能な軸受けの一例を示す断面図である。

【図１０】同回転機構部に組付け可能な穴無し回転板を
示す俯角斜視図である。

【図１１】同回転機構部に組付け可能な穴明き回転板の
一例を示す平面図である。

【図１２】同回転機構部に組付け可能な穴明き回転板の
別例を示す平面図である。

【図１３】同回転機構部に組付け可能な羽根部を設けた
穴明きの回転板を示す平面図である。

【図１４】図１３の羽根部を設けた穴明きの回転板をＡ
−Ａ線個所で示す部分拡大断面図である。

【図１５】図１３の羽根部を設けた穴明きの回転板を示
す側面図である。

【図１６】同回転機構部に組付け可能な複合板による回
転板の一例を示す平面図である。

【図１７】図１３の複合板による回転板を示す側面図で
ある。

【図１８】同回転機構部に組付け可能な複合板による回
転板の別例を示す平面図である。

【図１９】図１５の複合板による回転板を示す側面図で
ある。

【図２０】本発明に係る交流エネルギー変換器の一具体
例を示す説明図である。

【図２１】本発明に係る交流エネルギー変換器の別の具
体例を示す説明図である。

【符号の説明】

１磁気発生機構部１０磁気台座１１回転駆動用コイル１１ａ回転駆動用コイルの巻線１１ｂ回転駆動用コイルの磁芯１２（１２ａ，１２ｂ）インバータ回路１３誘導加熱用コイル１４過昇温防止センサー１５電源切換え用スイッチ２回転機構部２０回転板２０ａ穴無し回転板２０ｂ，２０ｃ穴明き回転板２１回転板の支軸２２，２２’ 軸受け２３スリーブ管３磁気発生機構部の収容ケース３０収容ケースの基台３０ａ回転板の凹部３１収容ケースの枠板３１ａ，３１ｂ… 枠板の開孔部３２収容ケースの天板４回転機構部の収容ケースＧ磁気発生機構部と回転機構部
との磁気的空隙

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】そのインバータ回路１２においてはロータ
側２の後述する回転板を始動時には過電力で駆動し、数
１０秒程度一定の時間経過後にタイマー作動等で定常連
続回転させるキックスタート機能を備えるよう回路構成
することができる。このキックスタート機能を付加する
と、ロータ側２を短時間に所定回転数まで立ち上げて連
続回転に転換でき、ロータ側２の各種の負荷に対しても
ロータ側２を円滑に回転駆動させることができる。な
お、インバータ回路１２はロータ側２の用途に応じて３
相のインバータ回路を備えることができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】特に、回転板２０は単なるアラゴーの円盤
から、その目的を積極的に担う材質，形状を有するもの
を組み合わせるとよい。例えば、図１６，１７で示すよ
うな電磁誘導による渦電流を低抵抗で発熱を抑えながら
誘起させて二次磁極を発生する扁平なアルミ製かご２０
ａと、この誘起されたアルミ円板内磁極と励磁側磁極と
を共に効率よく磁気的に閉磁路化するケイ素鋼板または
鉄系のリング円板２０ｃとの複合板から形成するとよ
い。そのうち、アルミ製かご２０ａは起動トルクのムラ
を抑えるようスキューさせて構成され、鉄系のリング円
板２０ｃはアルミ製かご２０ａの上部側（空隙と反対
側）貼り付けられる。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】本発明の請求項１０に係る交流エネルギー
変換器においては、回転機構部は鉄とアルミ，鉄と銅，
鉄と半硬質アルニコ材，鉄とアルミと半硬質アルニコ
材，鉄と銅と半硬質アルニコ材とのいずれかの複合材か
ら形成した回転板を備えることにより構成されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】材質的には、純鉄または鋳物等の鉄系，磁
性ステンレス，半硬質アルニコ材のいずれかで形成した
ものを用いるとよい。特に、鉄系のものを用いると成形
性が極めて容易であるところから好ましい。また、この
回転板２０は一枚板によるものの他に、鉄とアルミ，鉄
と銅，鉄と半硬質アルニコ材，鉄とアルミと半硬質アル
ニコ材，鉄と銅と半硬質アルニコ材との複合材のいずれ
かから形成することができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】本発明の請求項１０に係る交流エネルギー
変換器に依れば、回転機構部は鉄とアルミ，鉄と銅，鉄
と半硬質アルニコ材，鉄とアルミと半硬質アルニコ材，
鉄と銅と半硬質アルニコ材とのいずれかの複合材から形
成した回転板を備えることにより一枚板による回転板と
は異なった回転特性を発揮するよう構成することができ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転磁界を発生する磁気発生機構部と、
板面中央の支軸で回転自在に軸支された回転板を有する
回転機構部とを備え、その磁気発生機構部と回転機構部
とは互いに分離独立した別の器具として組み立て、磁気
的空隙を隔て回転機構部を磁気発生機構部に相対配置
し、磁気発生機構部から発生する回転磁界を回転板に作
用させて回転機構部を駆動する交流エネルギー変換器に
おいて、上記磁気発生機構部は扁平なドーナッ形の磁気台座を備
え、低抵抗の巻線から巻回形成された有芯平面形の回転
駆動用コイルを該磁気台座の円周面上に複数個定間隔毎
に設け、更に、商用電源の周波数以上の周波数の電流を
該回転駆動用コイルに供給するインバータ回路で回路構
成し、上記回転機構部は軟磁性で良導体の金属材料から形成し
た回転板を備えてなることを特徴とする交流エネルギー
変換器。
【請求項２】上記磁気発生機構部はケイ素鋼板のリボ
ンを渦巻き状に積層巻回し或いは高抵抗のフェライト磁
性材からドーナッ形に形成した磁気台座を備え、各回転
駆動用コイルの磁芯を該磁気台座の円周面に底面で密接
させて回転駆動用コイルを磁気台座に組み付けてなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の交流エネルギー変換
器。
【請求項３】上記磁気発生機構部は２相インバータ回
路で回路構成してなることを特徴とする請求項１に記載
の交流エネルギー変換器。
【請求項４】上記磁気発生機構部は負荷要求に応じて
回転駆動用コイルを各相毎に直列或いは並列に接続する
電子スイッチ機能を有するインバータ回路を備えてなる
ことを特徴とする請求項３に記載の交流エネルギー変換
器。
【請求項５】上記磁気発生機構部は磁気台座の外周回
りに位置させて扁平な低抵抗の誘導加熱用コイルを備え
てなることを特徴とする請求項１に記載の交流エネルギ
ー変換器。
【請求項６】上記磁気発生機構部は２つのインバータ
回路を備え、１つは複数個の回転駆動用コイルと回路接
続し、他の１つは単一の誘導加熱用コイルと個別に回路
接続してなることを特徴とする請求項５に記載の交流エ
ネルギー変換器。
【請求項７】上記磁気発生機構部は回転機構部の載置
乃至は取り外しに伴ってインバータ回路をＯＮ，ＯＦＦ
する切換えスイッチを備えてなることを特徴とする請求
項３に記載の交流エネルギー変換器。
【請求項８】上記磁気発生機構部は磁気台座を嵌込み
保持する凹部を有する基台と、各回転駆動用コイルを嵌
込み保持する複数個の開孔部を有する枠板と、耐熱，絶
縁性を有する非磁性の天板とを備える収容ケースの内部
に組み付けて扁平型に組み立ててなることを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載の交流エネルギー変換
器。
【請求項９】上記回転機構部は鉄または鉄系，磁性ス
テンレス，半硬質アルニコ材のいずれかの金属材料から
形成した回転円板を備えてなることを特徴とする請求項
１に記載の交流エネルギー変換器。
【請求項１０】上記回転機構部は鉄とアルミ，鉄と
銅，鉄と半硬質アルミコ材，鉄とアルミと半硬質アルミ
コ材，鉄と銅と半硬質アルミコ材とのいずれかの複合材
から形成した回転板を備えてなることを特徴とする請求
項１に記載の交流エネルギー変換器。
【請求項１１】上記回転機構部は穴無し円板と穴明き
円板との複合材または穴明き円板と穴明き円板との複合
材から形成した回転板を備えてなることを特徴とする請
求項１または６に記載の交流エネルギー変換器。
【請求項１２】上記回転機構部は支軸を収容ケースの
底部内面に植立固定し、回転板を該支軸との間に介装す
る軸受けで回転自在に支持してなることを特徴とする請
求項１または５〜７のいずれかに記載の交流エネルギー
変換器。
【請求項１３】上記回転機構部は熱膨張係数の低い金
属材料のスリーブ管で軸回りを被覆した支軸で回転板を
軸支してなることを特徴とする請求項１２に記載の交流
エネルギー変換器。
【請求項１４】上記回転機構部は回転板を支軸に一体
に装着し、回転板と支軸とを共に該支軸と収容ケースと
の間に介装する軸受けで回転自在に支持してなることを
特徴とする請求項１または５〜７のいずれかに記載の交
流エネルギー変換器。